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【発明の名称】 作業車の作業機昇降制御装置
【発明者】 【氏名】太田 真史

【氏名】萩原 裕之
【要約】 【課題】安価なモータを用いて下降側に十分な減速が安定して行われることを可能にする作業車の作業機昇降制御装置を提供する。

【解決手段】作業車両１に支持された作業機１４を昇降する油圧シリンダ６と、該油圧シリンダへの圧油の送油を昇降操作手段の操作により切り換えるポジション制御バルブ９０と、該ポジション制御バルブ９０の操作部に連繋された正逆回転可能な電動モータ９５を備え、該モータ９５にはその出力軸の回転位置を検出する手段８５を備え、前記油圧シリンダ６により走行機体に支持された作業機１４を、前記電動モータ９５の操作位置に対応して昇降自在に制御する作業車の昇降制御装置６０において、前記モータ９５を制御装置６０と接続し、前記モータの回転速度が低速の第一閾値Ｓ１以下に達したならば、モータ回転位置に関わらず前記モータ９５に対する出力量をその回転速度に保持するように制御する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両に支持された作業機を昇降する油圧シリンダと、該油圧シリンダへの圧油の送油を昇降操作手段の操作により切り換えるポジション制御バルブと、該ポジション制御バルブの操作部にリンク機構を介して連繋された正逆回転可能な電動モータを備え、該モータにはその出力軸の回転位置を検出する手段を備え、前記油圧シリンダにより走行機体に支持された作業機を、前記電動モータの操作位置に対応して昇降自在に制御する作業車の作業機昇降制御装置において、
前記モータを制御装置と接続し、前記モータの回転速度が低速の第一閾値以下に達したならば、モータ回転位置に関わらず前記モータに対する出力量をその回転速度に保持するように制御することを特徴とした作業車の作業機昇降制御装置。
【請求項２】
前記モータに対する出力量を保持する間に、モータの回転速度が前記第一閾値以上に速くなったならば、出力量を保持する働きを解除することを特徴とした請求項１に記載の作業車の作業機昇降制御装置。
【請求項３】
前記モータに対する出力量を保持している間に、更に回転速度が低下して停止可能性のある第二閾値以下に達したならば、モータに対する出力量を増加することを特徴とした請求項１に記載の作業車の作業機昇降制御装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクタなどの作業車両の昇降制御装置に関し、詳しくはポジション制御レバーまたはモータ操作具を独立して操作可能として、機械的に動作するポジション制御バルブを制御自在とした昇降制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１などに紹介されるように、機械的なポジション制御バルブが電動モータと連繋されており、このモータの回転により走行車両に支持された作業機の昇降の速度を調整する機能は公知である。
また、特許文献２の如く、機械的リンク構造により作業機の下降速度を減速する装置が一般に知られている。
【特許文献１】特公平６−５７０８２号公報
【特許文献２】特公平７−２８５６９号公報
【特許文献３】特開２００５−８７１６９号公報
【特許文献４】特開２００４−１２１０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したこれらの技術を実際に運用しようとする際に、安価なモータを用いて行う場合、あらかじめ定められた出力量（例えばＰＷＭ出力など）に対してモータの動作速度が安定しない。つまり、作業機が下降する際に地面と接触するショックを軽減するために十分な減速が必要であるが、量産されたモータは各々の特性の固有差によって、あるモータでは十分な減速が得られず、あるモータは中途で停止してしまうというようなことが生じていた。
【０００４】
これに対して、一般的にはアクチュエータであるモータが停止したならば、出力量を増大させる処理を行って、目標位置まで下降するようにシステムの機能を補助していた。しかしながら安価なＤＣモータの特性上、停止している状態から動作を開始する場合には大きな電力（トルク）が必要であり、いったん停止したモータを再度動作させると一定以上の回転速度が発生し、接地時にショックが発生する。つまり、油圧システムを十分に減速することができない。また、いったんモータが停止することは重力加速度を持って下降する作業機を空中で急激に停止させることになり、作業車両を操作するオペレータに過大な負荷を与えるものである。
【０００５】
また、モータの動作速度を監視し、モータの位置に対して適正な速度を設定して出力量を増減する方法も一般的である（速度帰環、速度型フィードバック）。ただし、適正に減速された状態でも作業機の下降にかかる時間は数秒であるため、動作速度を検出して出力量の増減を行うことは困難である。つまり、動作速度を検出するためには対象となるアクチュエータの検出量を一定時間おきに比較する必要があるため、短時間に動作速度を正確に検出することができないのである。よって、このような方法では往々にしてアクチュエータ速度の検出が間に合わずモータの個体差を埋める出力量の調整が不可能となっていた。
これに対して、例えばステッピングモータ等のような比較的高価なモータをアクチュエータに用いて低速動作を実現することはできるが、この場合は製作上のコストが増大するなどの問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは安価なモータを用いて下降側に十分な減速が安定して行われることを可能にする農用作業車の昇降制御機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、 作業車両に支持された作業機を昇降する油圧シリンダと、該油圧シリンダへの圧油の送油を昇降操作手段の操作により切り換えるポジション制御バルブと、該ポジション制御バルブの操作部にリンク機構を介して連繋された正逆回転可能な電動モータを備え、該モータにはその出力軸の回転位置を検出する手段を備え、前記油圧シリンダにより走行機体に支持された作業機を、前記電動モータの操作位置に対応して昇降自在に制御する作業車の作業機昇降制御装置において、
前記モータを制御装置と接続し、前記モータの回転速度が低速の第一閾値以下に達したならば、モータ回転位置に関わらず前記モータに対する出力量をその回転速度に保持するように制御するものである。
【０００９】
請求項２においては、前記モータに対する出力量を保持する間に、モータの回転速度が前記第一閾値以上に速くなったならば、出力量を保持する働きを解除するものである。
【００１０】
請求項３においては、前記モータに対する出力量を保持している間に、更に回転速度が低下して停止可能性のある第二閾値以下に達したならば、モータに対する出力量を増加するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、安価なモータを用いて下降制御時の減速を行うことを可能にするため、従来の如く機械的な減速構造を省くことができ、組み立て調整が容易となる。また、モータが停止することなく動作するため、下降の減速動作が滑らかになり、作業車両の運転者にショックを与えない。さらに、電気的な調整で減速フィーリングを最適化することが可能となる。
【００１３】
請求項２においては、リフトアームの下降速度が速いまま作業機を地面と設置させることを回避し、作業機下降時の減速を安定して行うことができ、作業機の損傷を防止できる。
【００１４】
請求項３においては、モータは、慣性力の影響が低下するに従って出力量が保持されても動作速度は更に低下する場合があり、そのような場合にモータが停止することを防止することができ、再度モータを起動させることもなく、確実にショックなく接地させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００１６】
図１は本発明の一実施例に係るトラクタ１の全体的な構成を示した右側面図、図２はトラクタ１の制御系に関するブロック図、図３はトラクタ１における油圧回路図である。
【００１７】
先ず、図１、図２および図３を用いて本発明の農用作業車の一例であるトラクタの概略構成について説明する。
１はトラクタで、機体の前後部に夫々前輪２・２と後輪３・３とを備え、ミッションケース４の後上部には油圧シリンダケース５を固着して設けている。
該油圧シリンダケース５内には、単動式油圧シリンダ６が設けられており、油圧シリンダケース５の左右両側には該油圧シリンダ６の伸縮により回動するリフトアーム７・７を配置している。
【００１８】
また、トップリンク１０、ロワーリンク１１・１１からなる３点リンク機構１２の後端部には、対地作業機の一例であるロータリ耕耘装置１４がリフトアーム７・７にて昇降自在に連結されている。
したがって、上記単動式油圧シリンダ６を伸縮させることによって、リフトアーム７・７に連結されるロータリ耕耘装置１４が上昇又は下降制御されることになる。
リフトアーム７・７とロワーリンク１１・１１との間にはリフトロッド１５と傾倒シリンダ１８が介装されている。
【００１９】
また、傾倒シリンダ１８は複動式とし、後述する制御弁の切換で伸縮され、ロータリ耕耘装置１４をローリング方向（左右方向）に傾動させることが可能となり、ロータリ耕耘装置１４の水平（姿勢）制御を行うことが可能となる。
また、１７は本機と作業機の間の左右相対を検出する手段であり、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との間の相対的回動量を検出するストロークセンサで構成して、具体的には直線式のポテンショメータで構成されている。
このストロークセンサ１７は、上記傾倒シリンダ１８の横側部に配設され、該傾倒シリンダ１８の伸縮量を検出することによって、上記相対的回動量を検出するものである。
１６は、本機の任意位置、例えば、油圧シリンダケース５の横側部に取り付けられた傾斜センサであって、トラクタ１の左右の傾斜角度（即ち対地角度）を検出する対地検出手段の一例である。
【００２０】
また、片側のリフトアーム７の回動基部には対地高さ検出手段として、ポテンショメータからなる対地高さセンサ２３が設けられている。該対地高さセンサ２３は回転型のポテンショメータやロータリエンコーダ等の回転センサで、リフトアーム７の回転角度を検知することによりロータリ耕耘装置１４の対地高さ及び３点リンク機構１２の状態を検知する。これにより、前述のストロークセンサ１７による本機と作業機の相対角度の演算を補正する。
【００２１】
ロータリ耕耘装置１４について簡単に説明すると、ロータリ耕耘装置１４は、耕耘爪を回動して耕耘する耕耘部３４と、耕耘部３４の上方を覆う耕耘カバー３５と、耕耘カバー３５の後部にリヤカバー３６を枢支し、該リヤカバー３６の回動基部に、リヤカバー３６の角度を検出して、後述する油圧リンクにリヤカバー３６の回動量を伝達するプッシュプルワイヤ３７の一端が取り付けられている。
【００２２】
次に油圧回路について図３を用いて説明する。
油圧ポンプ２５から送り出された作動圧油は、分流弁２６により一部は上述した水平制御用の傾倒シリンダ１８側に送られ、他はトラクタ１の後部に連結可能な作業機（例えば、上述したロータリ耕耘装置１４）を昇降するためのリフトアーム７・７に連結される単動式油圧シリンダ６側に送られる。
ロータリ耕耘装置１４の水平制御用の切換弁２７は、３位置４ポート式の弁にて構成され、左側のソレノイド２７ａが励磁されると傾倒シリンダ１８は伸長し、逆に右側のソレノイド２７ｂが励磁されると短縮する。
前記切換弁２７は、制御装置６０（図２参照）からパルス信号を受信した場合に、ソレノイド２７ａ又はソレノイド２７ｂにパルス信号を流すことによって、制御される比例式電磁弁であって、電流値に比例するものである。
また、上記切換弁２７は常態においては中立位置を保っており、傾斜センサ１６によってトラクタ１の傾斜が検出された場合に、制御装置６０は、ロータリ耕耘装置１４を水平に維持すべく、上記何れかのソレノイド（２７ａ・２７ｂ）を励磁することによって切換弁２７を切り替える。
【００２３】
制御系の構成としては、トラクタ１においてロータリ耕耘装置１４の相対角度のローリング制御等を行うための制御手段の一例である制御装置６０には、図２に示すように、トラクタ１の左右の傾斜角度の変化速度を計測する角速度センサ１９を具備している。
その他、制御装置６０には、トラクタ１の後部に取り付けられるロータリ耕耘装置１４等の対地作業機の取り付け幅等の連結状態に応じて切り替えを設定するための設定手段の一例である取付切替スイッチ５９、作業機の下降時に下降減速を開始するタイミングを決定する下降速度設定器５６、対地作業機の昇降を簡便に行うためのスイッチとして上昇スイッチ８１および下降スイッチ８２が接続されている。（以下、「スイッチ」を「ＳＷ」と記する）
更に、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との相対角度やトラクタ１の傾斜角度を予め設定するための傾斜設定器５２も接続されている。
また、上記取付切替ＳＷ５９、傾斜設定器５２、上昇ＳＷ８１、下降ＳＷ８２等は、トラクタ１の運転席近傍のダッシュボードやメータパネルに設けられても良い。
【００２４】
また、制御装置６０の入力側にはＡ／Ｄ変換器５５が設けられており、該Ａ／Ｄ変換器５５を介して、取付切替ＳＷ５９、傾斜設定器５２、下降速度設定器５６、対地高さセンサ２３、ストロークセンサ１７、傾斜センサ１６、角速度センサ１９等が制御装置６０に接続されている。
また、上記Ａ／Ｄ変換器５５を介さずに該制御装置６０に接続されるものとしては、モードＳＷ６１、上昇ＳＷ８１、下降ＳＷ８２等がある。
また、上記制御装置６０は、ＭＰＵやＣＰＵ等の中央演算装置より成るものであっても良い。
【００２５】
図４乃至図６に示す如く、油圧弁（ポジション制御バルブ）９０が油圧シリンダ６を収納する油圧シリンダケース５の側面に付設され、該油圧弁９０は前後方向に伸縮動作可能とするスプール９０ａを具備しており、該スプール９０ａの一側が油圧弁９０内に挿入されて油路を切換可能とし、他端にリンク機構を介して作業機を昇降操作する油圧昇降レバー２０や作業機を設定深さ（高さ）に設定する耕深設定レバー７０や昇降アクチュエータ（モータ９５）と連結され、更に、フィードバックするためのリンク機構１０１・１０２を介してリフトアーム７とリヤカバー３６に連結されている。
耕深はリヤカバー３６の回動により検知して油圧弁９０を切り換える構成とし、後述するリンク動作に用いるモータ９５と、出力軸の回動位置を検出するモータ位置センサ８５が制御装置６０に接続される構成としている。
前記スプール９０ａが後方に移動（短縮）したときにはリフトアーム７が下降方向に回動駆動され、また前方に伸長されたときにはリフトアーム７が上昇方向に油圧シリンダ６により回動駆動される。このスプール９０ａは油圧弁９０に内蔵された図示しないバネの作用により、常時短縮方向に力が付勢されている。またスプール９０ａにはトラクタ１の左右方向に貫通する孔９０ｂが形成されており、この貫通孔９０ｂに挿通したスプリングピン（第二リンク軸７６）により後述する第一連動リンク９１および第二連動リンク１００を回動可能に枢支している。
【００２６】
次に、図４乃至図６および図１１を用いて、油圧昇降レバー２０によってリフトアーム７を昇降する方法について説明をする。
図４乃至図６および図１１に示す如く、油圧弁９０の側面に取付プレート８９が固設されて前方に突出され、該取付プレート８９の上部に第一リンク軸７５の一端が固定されている。そして、該第一リンク軸７５上に前記油圧昇降レバー２０が取り付けられるレバーアーム２２とモータ昇降レバー７３と耕深設定レバーアーム７４が共通の軸心として回動自在に軸支されている。但し、レバーアーム２２と耕深設定レバーアーム７４は第一リンク軸７５上に外嵌した皿バネにより付勢されて、回動した位置を維持できるようにしている。前記レバーアーム２２の基部２２ａはモータ昇降レバー７３の上部に係合させており、該モータ昇降レバー７３の下部に枢支ピン７３ａを枢支して、第一連動リンク９１の上部を枢支している。該第一連動リンク９１の上下中途部が第二リンク軸７６に枢支され、該連動リンク９１の下部がリンクレバー９２の上部に突設した枢支ピン９２ｂに枢支されている。そして、前記第二リンク軸７６は前記スプール９０ａの貫通孔９０ｂに固定され、第二連動リンク１００の中途部を枢支している。
【００２７】
また、前記リンクレバー９２は、前記取付プレート８９の略中央部に固定された第三リンク軸７７を軸心として回動自在に枢支されており、該リンクレバー９２の下端には第四リンク軸７８を突設して第一リンクロッド９３の前端を枢支している。一方、リフトアーム７の回動基部には軸支部７ａが下方に突設されており、該軸支部７ａにはピン孔７ｂが開口されている。そして、前記第一リンクロッド９３後端に設けた枢支ピン９３ａの先端を前記ピン孔７ｂに挿入して回動自在に支持している。こうして、第一リンクロッド９３の両端が各々回動自在に枢支されリンク機構１０１を構成している。
このように構成することにより、第一リンクロッド９３はリフトアーム７の上昇時には後方へ引っ張られ、反対にリフトアーム７の下降時には前方へ押されるようにしている。
【００２８】
このような構成において、油圧昇降レバー２０（即ちレバーアーム２２）を図５に示す如く反時計回りに回動させた場合、即ち、上昇方向に回動すると、モータ昇降レバー７３も反時計回りに回動され、枢支ピン７３ａを介して第一連動リンク９１を前方へ回動して、スプール９０ａを弾性力に抗して上昇側（前方）へ摺動させる。そして、このスプール９０ａの摺動により油圧弁９０が切り換えられてリフトアーム７が上昇回動して作業機が持ち上げられる。このリフトアーム７の上昇回動に伴って、第一リンクロッド９３が後方へ引っ張られ、リンクレバー９２後方へ回動され、該リンクレバー９２に連結された第一連動リンク９１も後方へ回動され、スプール９０ａが後方へ摺動され、油圧弁９０が中立位置に切り換えられると、リフトアーム７の上昇回動が停止される。つまり、油圧昇降レバー２０により設定した高さまでリフトアーム７は回動して停止されるのである。
また、図６に示す如く、油圧昇降レバー２０（即ちレバーアーム２２）を時計回り（下降側）に回動させた場合、モータ昇降レバー７３も時計回りに回動され、第一連動リンク９１が後方へ回動されて、該第一連動リンク９１に連結されたスプール９０ａも後方へ摺動されて、油圧弁９０が下降側に切り換えられる。
前記油圧弁９０の切り換えによりリフトアーム７が、図５に示す如く、下降すると、第一リンクロッド９３は前方に押され、リンクレバー９２が前方へ回動され、第一連動リンク９１も前方へ回動してスプール９０ａは中立側に摺動され、油圧弁９０が中立位置となると、下降は停止され、油圧昇降レバー２０により設定した高さで停止されるのである。
【００２９】
次に、図７、図８および図１１を用いて、モータ９５の駆動によりリフトアーム７を昇降する方法について説明をする。
図７および図１１に示す如く、モータ９５の出力軸はリンク機構を介して油圧弁９０と連繋（連動連結）されている。即ち、モータ９５はミッションケースの側面等油圧弁９０の下方に配置され、該モータ９５のモータ軸（出力軸）９５ａにはモータアーム９７の一端が固定されており、該モータアーム９７の他端はモータリンクアーム９６の下端に回動自在に枢支されている。該モータリンクアーム９６は上方に延設されて、該モータリンクアーム９６の上部にはその長手方向に沿って長孔９６ａが開口され、該長孔９６ａに前記モータ昇降レバー７３の上部に設けた摺動ピン７３ｂが挿入されている。
このように構成することにより、図７の状態でモータ９５を駆動しない状態では、前述のように、油圧昇降レバー２０を操作して、モータ昇降レバー７３が回動されても摺動ピン７３ｂは長孔９６ａ内を摺動するだけであって、回動操作を制限するものではない。そして、運転席等に配置した上昇ＳＷ８１を操作すると、モータ９５が駆動されて、モータ軸９５ａが図８に示す時計方向に回転され、モータアーム９７が下方へ回動することにより、モータリンクアーム９６が下方へ引き下げられて、これによりモータリンクアーム９６に設けられた長孔９６ａと該長孔９６ａに挿通された摺動ピン７３ｂが当接して、モータ昇降レバー７３が時計方向に回動して、前記上昇回動操作と同様の動作をし、リフトアーム７が上昇回動される。
また、リフトアーム７が上昇位置にある時に、下降ＳＷ８２を操作すると、モータ９５は前記と逆方向に回動され、モータ軸９５ａが図８に示す反時計方向に回転され、モータアーム９７が上方へ回動することにより、モータリンクアーム９６が上方へ引き上げられて、これによりモータリンクアーム９６に設けられた長孔９６ａと該長孔９６ａに挿通された摺動ピン７３ｂが当接して、モータ昇降レバー７３が時計方向に回動して、前記下降回動操作と同様の動作をし、リフトアーム７が下降回動される。
【００３０】
次に、図９、図１０および図１１を用いて、耕深の制御について説明を行う。
図９、図１０および図１１に示す如く、ミッションケースの後面より後方に突設したトップリンクブラケット３８の側面に第五リンク軸８３が突設され、該第五リンク軸８３にベルクランク状の連動アーム９８の中途部が枢支されている。該連動アーム９８の後側先端には、前述のプッシュプルワイヤ３７等を介してリヤカバー３６の回動部と連結され、リヤカバー３６の動き（上下回動）が伝えられるようにしており、耕深が変化するとリヤカバー３６が回動して連動アーム９８の角度も変更されるようにしている。
【００３１】
また、前記連動アーム９８の他方（前側）の先端には第二リンクロッド９９の後部が枢結され、該第二リンクロッド９９の前端は第二連動リンク１００の下部に第六リンク軸７９を軸心として回動自在に枢支されている。上下方向に配置した該第二連動リンク１００の上下略中央部には略長方形の孔１００ａが開口されており、この孔１００ａに前記油圧弁９０のスプール９０ａに枢支される第二リンク軸７６が挿通されている。該孔１００ａは枢支軸８０を中心として第二リンク軸７６が円弧方向に移動可能な大きさとしている。該第二連動リンク１００の上部に枢支軸８０を介して耕深設定レバーアーム７４の下端と回転自在に枢結されている。
このような構成において、耕深設定レバーアーム７４を回動することにより枢支軸８０の位置が前後に変更されて、第二連動リンク１００とスプール９０ａとリヤカバー３６の角度との相対位置を変化させて耕深を設定することができる。具体的には、作業機を下降させた作業状態で、設定した深さで作業しているときに、圃場の土質等で作業機が設定深さよりも深くなると、リヤカバー３６が上昇回動して、プッシュプルワイヤ３７が引っ張られて、連動アーム９８が図１０に示すように下方へ回動される。該連動アーム９８の下方回動により第二リンクロッド９９が前方へ押され、第二連動リンク１００が前方へ回動され、孔１００ａに係止された第二リンク軸７６を介して油圧弁９０のスプール９０ａが前方へ摺動され、油圧弁９０は上昇側に切り換えられる。
この油圧弁９０の切り換えによりリフトアーム７が上昇回動して作業機が上昇される。この作業機の上昇によりリヤカバー３６は下方に回動し、ワイヤーを介して連動アーム９８は上方へ回動され、該連動アーム９８に連結した第二リンクロッド９９が後方へ引っ張られて、該第二リンクロッド９９に連結した第二連動リンク１００が後方へ回動する。そして、耕深設定レバー７０で設定した位置まで戻ると、スプール９０ａは中立位置に戻り上昇は停止される。逆に、作業機が持ち上げられてリヤカバー３６が下方へ回動すると、連動アーム９８は上方へ回動され、第二リンクロッド９９を介して第二連動リンク１００は後方へ回動され、第二リンク軸７６は孔１００ａ内を摺動する。このとき、スプール９０ａはバネにより後方へ摺動するように付勢されているため、スプール９０ａは後方（下降方向）へ摺動し、油圧弁９０は下降側に切り換えられる。この作業機の下降により、リヤカバー３６は上昇回動し、連動アーム９８が下方へ回動し、前記同様のリンク動作で、耕深設定レバー７０により設定した位置で、スプール９０ａは中立に戻り、作業機は設定した深さに落ち着く。こうして耕深制御が行われる。なお、耕深制御時は前記油圧昇降レバー２０は最下降位置に回動しておく。
【００３２】
次に、前述のような構成の油圧システムに対する処理、つまり、本発明の昇降制御について説明をする。
モータ軸９５ａの回転位置を検知するモータ位置センサ８５（例えばポテンショメータなど）がモータ９５近傍に設置されている。該モータ位置センサ８５で図１７に示すようにモータ軸９５ａの回動位置と時間から角速度を演算して検知する構成としている。
【００３３】
図１２に示す如く、作業機の昇降制御は、モータ軸９５ａの回転位置（角度）を規定位置（角度）に一致させるように制御を行う。
また、最後にＳＷ操作されたのが下降ＳＷ８２であったか、上昇ＳＷ８１であったかを判別し、下降ＳＷ８２であったならば下降操作側に、上昇ＳＷ８１であったならば、上昇操作側にそれぞれモータ９５を駆動する。下降時には目標停止位置近傍になるに従いＰＷＭ制御によって出力量を小さくして回転速度を遅くすることとする。
【００３４】
すると、作業機を上下に駆動するモータリンクアーム９６の昇降速度も、リフトアーム７の回動速度も遅くなるためスプール９０ａの摺動速度も遅くなり、作業機が低速で下降されるために接地時のショックが小さく、運転者に負担をかけないとともに耕耘開始時にリヤカバー３６の傾きが緩やかに変化するため、耕深制御が安定しやすい。
【００３５】
その後、モータ軸９５ａは目標角度まで回転するが、前述のリヤカバー３６が接地すると上方へ回動されるので、フィードバックリンク機構１０２を介して第二連動リンク１００が上昇側へ回動され、目標の耕深位置付近でスプール９０ａが中立位置となって収束すべくリヤカバーは上下動作をはじめる。
【００３６】
次に、制御装置６０のメモリに記憶される昇降制御プログラムについて説明する。図１２のフロー図に示す通り、まず、制御装置６０はスイッチ、センサ類の状態を読み込む（ステップＳ１０）。次に最後に操作されたのが下降ＳＷ８２であるか、上昇ＳＷ８１であるかを判別し（ステップＳ２０〜Ｓ３０）、下降ＳＷ８２が最後に操作された時は、下降方向にモータ９５を駆動し、上昇ＳＷ８１が操作されたときは上昇方向にモータ９５を駆動する。
上昇時には目標停止位置とモータ位置との偏差に応じ出力制御設定を行い（ステップＳ６０）、モータ９５に上昇方向の出力を行う（ステップＳ−７０）。
一方、下降時には目標停止位置近傍になるに従いＰＷＭ制御によって出力量を小さくして回転速度を遅くする（ステップＳ９０）。図１５に目標停止位置とモータ位置との偏差ごとにＰＷＭのデューティを変化させた一例を示す。この場合は偏差ごとに階段状にＰＷＭデューティすなわち出力量を変化させている（偏差が大きくなるほど出力量を増加させている）が、比例制御などの線形的な関数を当てはめるなどでも良く限定するものではない。
下降速度設定器５６により、図１５における最小の出力に至る偏差の範囲を調整することができる。即ち最小出力量に至る範囲を広くすることによって徐々に出力が小さくなる範囲が図の右側に移動し、最終目標位置から離れた位置で減速されることになり、最小出力量に至る範囲を狭くすることでによって最終目標位置に近い偏差で減速が始まることになる。この偏差の計算は後述のステップＳ−Ｍ４０で行われる。この最小出力に至る偏差範囲の変更により、作業機が上昇位置から下降位置に至るリフトアーム７の動作時間が変化するとともに、作業機の下降が減速されるタイミングが変化し、作業機に応じた調整が可能になる。
【００３７】
このように出力を変化させることでモータ９５が正常に動作し図１６、図１７に示すように低速で回転することが可能であれば、作業機を上下に駆動するモータリンクアーム９６の昇降速度も遅くなるため、スプール９０ａの摺動速度も遅くなり、リフトアーム７の回動速度（図１８）も遅くなるため、作業機が低速で下降することとなり耕深制御も安定しやすい。
しかし、実際にはワイパモータなどに用いられる安価なＤＣモータをこのシステムに用いた場合、出力が小さい場合にはモータの動作特性にばらつきがあり、図１９、図２０の如く途中で停止してしまう場合がある。すると図２１に示すようにリフトアーム７も途中で停止してしまうため目標位置まで作業機が下降しないことがある。
このような不具合が発生することを防止するため、制御装置６０はステップＳ９０において図１５のように定められたデューティで出力を行うのみならず、次のような処理を行う。
【００３８】
図１３及び図１４にステップＳ９０における処理の詳細を示す。
まず、モータが下降目標位置に到達していないと判定された場合（ステップＳ８０）モータ９５には動作出力をこれから行うか、または行っている最中である。このときモータの動作速度を判定するためにまず、モータ速度を判定する単位時間のカウントを行っているか否かを判定し（ステップＳ−Ｍ１０）、カウントが行われていないまたは一旦カウントが終了していると判定されたならば、モータ速度を判定する単位時間のカウントを開始し（ステップＳ−Ｍ１５）そのときのモータ位置を記憶する（Ｓ−Ｍ１６）。
【００３９】
次に単位時間が経過したか否かを判定し（Ｓ−Ｍ２０）、単位時間が経過していたならば、モータ出力量の固定セット・解除をする（図１４）。すなわち、ステップＳ−Ｍ１６で記憶したモータ位置と現在のモータ位置を比較し、単位時間内でのモータの動作量を計算する（Ｓ−Ｍ２１）。この計算結果に基づき動作量即ち単位時間当たりの動作速度が第一閾値Ｓ１（ゆっくり接地できる程度の低速となる低速Ｓ１）以下であるならば出力を現在の値より低下させる必要がないと判断してステップＳ−Ｍ２４の判定に移行する。ステップＳ−Ｍ２４によって更に第二閾値Ｓ２（Ｓ２はＳ１よりも小さくモータが停止するおそれがある速度）以下の動作量であると判定されたならば、モータが停止するおそれがあると判断しモータの出力量を現在の値より所定量増加し、それ以下には出力量が減少しないように出力値を保ち、下降目標値の位置まで下降させる。
【００４０】
こうしてステップＳ−Ｍ２２〜Ｓ−Ｍ２５に至る処理により、十分な減速が得られたならばそれ以下には出力量を減少しないよう出力値を保持する機能を得ることができる。その場合の下降目標位置までのモータ位置との偏差とモータ出力量を図２２に示す。二点鎖線に示すのが図１５における偏差に応じて予め定められた出力量であり、破線太線に示すのが出力値を途中より低下させない処理をした場合の実際の出力値を示す一例である。
【００４１】
このようにモータがＳ１以下の低速動作に至った場合にそれ以上出力を低下させない処理を行っても更にモータの動作速度が低下する場合がある。これは極短時間にＤＣモータ速度の判定を行わなくてはならない本システムに固有の問題であり、モータの速度がＳ１を越える速度からＳ１以下に低下する過程にある出力を保持したとしても、その出力量がＳ１近傍の動作速度を維持するとは限らないためである。すなわち、モータ９５は出力が低下して出力量を保持する前の大きな出力量による慣性力の影響を受けて動作しており、その慣性力の影響が低下するに従って出力量が保持されても動作速度は更に低下するおそれがある。ＤＣモータの特性上、慣性力は急激に低下しないため、短時間での速度の認識では、その後のモータの速度低下を予測することは困難である。
【００４２】
よって、ステップＳ−Ｍ２２〜Ｓ−Ｍ２６に至る処理により、出力を保持していてもモータ停止に至るおそれがある動作速度の低下がある場合にはモータが停止する前にその出力量を増加させる。図２３にそのように出力を増加させた場合の偏差に対する実際の出力特性の一例を示す。二点鎖線があらかじめ定められた出力特性、破線細線がステップＳ−Ｍ２２〜Ｍ２５に至る処理で保持された出力特性、そして破線太線がその後のモータの動作速度が低下して、出力の増加を行った場合の出力特性になる。この例では、出力の増加量を図１５に示す階段状のデータに基づいて偏差が大きい場合の出力量にステップアップするよう増加させている。ただしこれは図１５に示すパターンとは別に増加量を定めても良く、限定するものではない。
これらの処理によってモータの最終的な動作速度は
Ｓ２＜（モータ動作速度）≦Ｓ１
に安定することになる。
ステップＳ−Ｍ２２において閾値Ｓ１を超える動作量が検出されたならばいまだ十分な減速が行われていないと判断してモータ出力量を図１５のように偏差に応じて徐々に小さくする処理を行うべきであると判断し、モータ出力量を保持することを解除する（Ｓ−Ｍ２３）。
もし出力量を保持した後にＳ１以上の動作量が検出された場合は、モータの最終的な動作速度が速すぎることになる。一般に動作量を微分して速度を検出した場合にはその値は安定しないことが多く、瞬間的にＳ１以下の動作量を検出した場合でもその後Ｓ１以上の動作速度にならない保証はない。よって、ステップＳ−Ｍ２３によって動作速度が速い場合には出力の保持機能を解除し、再度モータの動作速度がＳ１以下になった場合に出力量を保持するようにする。
【００４３】
これにより、動作速度が速い場合には、出力量を保持する働きを解除し、モータの動作速度が速いまま油圧リンクを動作させ続けることを回避している。そのため、リフトアーム７の下降速度が速いまま作業機を地面と設置させることを回避し、作業機下降時の減速を安定して行うことができる。
なお、本実施例では説明を簡略化するため、この出力量保持解除の判定閾値として前述のＳ１を流用したが、Ｓ１よりも多少大きな別のパラメータを用いて判定にヒステリシスを設けても良く限定するものではない。
以上の判定処理の後、ステップＳ−Ｍ３０にてモータ出力量を固定されているか否かを判定し、固定されていないならば図１５に定めるように偏差に応じた制御出力を設定し（Ｓ−Ｍ４０）、固定されている場合はその固定値を制御出力量に設定する（Ｓ−Ｍ５０）。
その後、モータ９５に下降方向の出力を行う（Ｓ−１００）。
【００４４】
図１９乃至図２１で示した、途中で停止するモータと同一のモータに対して図１２乃至図１４の処理を行った結果を、図２４乃至図２６に示す。この場合、ステップＳ−Ｍ２４によって更に閾値Ｓ２以下の動作量であると判定されたため、モータが停止するおそれがあると判断しモータの出力量を現在の値より増加し、下降目標値の位置まで、それ以下には出力量を減少しないような出力値を保つことを決定した。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例に係るトラクタ１の全体的な構成を示した右側面図。
【図２】トラクタ１の制御系に関するブロック図。
【図３】トラクタ１における油圧回路図。
【図４】トラクタ１のポジションリンク図。
【図５】トラクタ１の上昇操作時ポジションリンク図。
【図６】トラクタ１の下降操作時ポジションリンク図。
【図７】トラクタ１のモータリンク図。
【図８】トラクタ１の上昇操作時モータリンク図。
【図９】トラクタ１の耕深リンク図。
【図１０】トラクタ１の耕深リンク図。
【図１１】トラクタ１のリンク機構の正面図。
【図１２】制御系が行う一連の処理の一例を示したフロー図。
【図１３】図１２に示したフロー図における処理の詳細なフロー図。
【図１４】図１３に示したフロー図における処理の詳細なフロー図。
【図１５】制御装置６０がモータ９５に出力するＰＷＭ出力量の出力特性を表したグラフ図。
【図１６】良好に動作した場合のモータの動作（モータセンサ値）を表したグラフ図。
【図１７】図１６におけるモータ位置とモータ動作速度の関係を表したグラフ図。
【図１８】図１６のモータ動作時におけるリフトアーム７のリフトアーム位置とリフトアーム動作速度の関係を表したグラフ図。
【図１９】動作途中で停止した場合のモータの動作（モータセンサ値）を表したグラフ図。
【図２０】図１９におけるモータ位置とモータ動作速度の関係を表したグラフ図。
【図２１】図１９のモータ動作時におけるリフトアーム７のリフトアーム位置とリフトアーム動作速度の関係を表したグラフ図。
【図２２】制御装置６０がモータ９５に出力するＰＷＭ出力量の出力特性を表したグラフ図。
【図２３】制御装置６０がモータ９５に出力するＰＷＭ出力量の出力特性を表したグラフ図。
【図２４】図２０と同様のモータを動作させた場合のモータの動作（モータセンサ値）を表したグラフ図。
【図２５】図２４におけるモータ位置とモータ動作速度の関係を表したグラフ図。
【図２６】図２４のモータ動作時におけるリフトアーム７のリフトアーム位置とリフトアーム動作速度の関係を表したグラフ図。
【符号の説明】
【００４６】
１ トラクタ
１４ ロータリ耕耘装置
１６ 傾斜センサ
１７ ストロークセンサ
５９ 取付切替スイッチ
８１ 上昇スイッチ
８２ 下降スイッチ
【出願人】 【識別番号】０００１９８３３０
【氏名又は名称】石川島芝浦機械株式会社
【出願日】 平成１７年１２月２１日（２００５．１２．２１）
【代理人】 【識別番号】１０００８０６２１
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 寿一郎
【公開番号】 特開２００７−１６６９６９（Ｐ２００７−１６６９６９Ａ）
【公開日】 平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【出願番号】 特願２００５−３６８６６２（Ｐ２００５−３６８６６２）