JPH0297307A - 作業機の角度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明はトラクク等の作業用車両に連結されるロークリ
、プラウ等の作業機の角度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

近時、作業機の角度制御装置の開発が進んでいる。これ
は、基準面（例えば水平面）に対する作業機の左右方向
傾倒角度を検出し、作業機が基準面に対して常に一定の
傾倒角度となるように本機と作業機との連結部材を伸縮
制御して作業を行わせるようにしたものである。また作
業機の傾倒角度を変更する本機と作業機との連結部材の
伸縮速度を設定変更可能に構成し、圃場条件等に対応さ
せて変更するようにした角度制御装置が開発されており
、例えば圃場を耕耘するに際し、底土を掘り返して耕す
掘起こしのときは、抵抗が大きいため、伸縮速度を低速
とし、掘起こした耕土を砕く荒耕のときは、中速とし、
圃場を冠水させた状態で砕土するしろかきのときは高速
とするようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように速度制御された作業機の角度制御装置では作
業機の傾倒角度により角度制御しているので圃場面の凹
凸の波に対してその波高を低くすることができるが、そ
の周期を変えることができず、結果として凹凸の激しい
掘起こし、荒耕時における中低速の角度制御を行ってい
るときに必要な周期を大きくした滑らかな圃場面を得る
ことが困難であった。

本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、シリン
ダの伸縮速度に応じて傾斜センサからの時系列的な検出
データのサンプル数を設定し、それを用い移動平均し、
その移動平均結果のデータにより角度制御を行い、作業
機の動きを平滑化し、圃場面の段差を減少させることを
その目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る作業機の角度制御装置は、本機に対して伸
縮可能に連結された作業機の基準線に対する左右方向の
傾倒角度を傾斜センサにより時系列的に検出し、それに
より作業機の傾倒角度を制御する作業機の角度制御装置
において、前記傾斜センサの検出データの移動平均を演
算する移動平均演算手段と、前記移動平均の演算に用い
る検出データのサンプル数を設定するサンプル数設定手
段と、前記移動平均により、作業機を所定の傾倒角度と
なすべく制御する手段とを備えることを特徴とする。

〔作用］ この発明によれば、傾斜センサにて検出した時系列的な
傾倒角度のデータのサンプル数を伸縮速度に応じて設定
し、設定されたサンプル数の移動平均により角度制御を
行い、作業機の動きを平滑化する。

〔実施例］ 以下本発明を、その実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。第１図は本発明に係る作業機の角度制御装Ｗ（以下
本発明装置という）を装備し、その後部に作業機として
ロークリを装着したトラクタの一部破断左側面図、第２
図はその要部平面図である。図において１はトラクタ本
体、２はその後部に装着されたロータリであり、該ロー
タリ２は１木のトップリンク２０及びその左、右下方の
２木のロワリンク２１．２１を介してトラクタ本体１の
後側に昇降自在に取付けられている。即ち、トップリン
ク２０の前端は油圧リフト１０後側にトップリンクヒン
ジ２２を介して連結支持されており、ロータリ２前端の
中央上方部にトップリンク２ｏ後端を連結し、ミッショ
ンケース５両側の下部隅部にロワリンクピン２３．２３
を介して左右一対のロワリンク２１の各前端を連結支持
し、ロークリ２の前端両側に各ロワリンク２１．２１後
端を連結している。

油圧リフト１０には左右一対のリフトアーム１１の先端
が連動連結されており、左側のリフトアーム１１の先端
には連結ロッド２４の上端を連結している。

連結ロッド２４はターンバックルにて伸縮可能となって
おり、その下側を左側のロワリンク２１の中程に連結し
ている。該油圧リフト１ｏはポジションコントロールレ
バ１５の操作により制御される。右側のリフトアーム１
１の先端にはリフトロッド２５の上端が連結されており
、その下側に油圧シリンダ２６が一体連設されていて、
該油圧シリンダ２６のピストンロッド２８を右側のロワ
リンク２１の中程に連結してあり、油圧リフ目０の駆動
により各リフトアーム１１が共動してロータリ２全体を
昇降させ、また油圧シリンダ２６のピストンロッド２Ｂ
の進退駆動によりロータリ２の左右方向傾倒角度が変更
されるようになっている。

トラクタ本体１の運転席１３の後部下方及びロータリ２
のロータリカ八１６上面中央には、トラクタ本体１の水
平面に対する左右方向傾倒角度及びロータリ２の水平面
に対する左右方向傾倒角度を夫々検出する傾斜センサ４
０ａ及び４０ｂが設けられている。第３図は各傾斜セン
サ４０ａ、　４Ｑｂのハウジング内部の構造を示す斜視
図であり、各傾斜センサ４０ａ、４０ｂは同構造をして
いる。図中４４はフォトトランジスタよりなる受光素子
、４５はＬＥＤよりなる発光素子であって、各５個が等
ピッチで上下に配列され、機体の前後方向に対向するよ
うにケース内面に固定されている。これらの発、受光素
子の対向間隙には遮光板４２が左右方向への揺動自在に
その上端を枢支して配されている。遮光板４２には対向
する各発、受光素子４４．４５と対向する高さ位置に５
ビット分の遮光窓４２ａが夫々開設されておリ、各受光
素子４４の受光、遮光状態がグレイコードとなるように
各遮光窓の周長及び位相が定められている。これにより
各受光素子４４の５ビツトの出力は各傾斜センサ４０ａ
、４０ｂの傾倒角度、従ってトラクタ本体１及びロータ
リ２の傾倒角度を表わすグレイコード信号β、Ｔとなり
、）−ラクタ本体１及びロータリ２の右側が最も上昇し
た場合に最小値を、右側が最も下降した場合に最大値を
出力する。

第４図はロータリ２の左右方向傾倒角度角度の制御を行
う油圧シリンダ２６の制御油圧回路図である。

図においてＰは油圧ポンプであり、該油圧ポンプＰと油
圧シリンダ２６との間には電磁弁■が介装されている。

電磁弁■は４ボ一ト３位置切換形の方向制御弁であり、
そのソレノイドＳｄが励磁されると、電磁弁■は油圧ポ
ンプＰからの圧油を油圧シリンダ２６のピストンロッド
退入側油室に供給すると共に、他方の油室の圧油をタン
クに還流して油圧シリンダ２６のピストンロッド２８を
進出させ、ロータリ２の右側を下降させる。またソレノ
イドＳｕが励磁されると電磁弁Ｖは油圧ポンプＰからの
圧油を油圧シリンダ２６のピストンロッド退入側油室に
供給すると共に他方の油室の圧油をタンクに還流して油
圧シリンダ２６のピストンロッド２８を退入させてロー
タリ２の右側を上昇させる。油圧ポンプＰと電磁弁■と
の間の油路にはリリーフ弁Ｒが介装されており、核油路
の圧力が上昇するとリリーフ弁Ｒが動作して、その圧力
を低下させる。

第５図は本発明装置の電子回路図である。回において５
０はマイクロコンピュータを利用した制御部であり、そ
の入力ボートａ、には、運転席１３の前方の操作パネル
１４に設けられたロータリ２の左右方向傾倒角度を設定
する角度設定器３１の出力が増幅回路３２にて増幅され
、Ａ／Ｄ変換器３３にてディジクル値に変換されて設定
値αとなり入力されている。角度設定器３１は、ロータ
リ２を右上りに設定する場合にはその設定値αが小さく
なり、右下りに設定する場合には大きくなるようにされ
ている。

人力ポートａ２には、ロークリ２０角度を、傾斜センサ
４０の検出結果に基づく自動制御とする場合にオンされ
る自動スイッチ３４がインバータを介して接続されてお
り、入力ボートａ３には、手動にてロータリ２の左右方
向傾倒角度を制御するに際し、油圧シリンダ２６のピス
トンロッド２８を進出させロータリ２の右側を下降させ
る場合にオンされる右側下降手動スイッチ３５がインバ
ータを介して接続され、入力ポートａ４には右側を上昇
させる場合にオンされる右側上昇手動スイッチ３６がイ
ンバータを介して接続されている。

入力ポートａｓ、ａ６には、油圧シリンダ２６の駆動速
度変更用の切換スイッチ３７における油圧シリンダ２６
の駆動を中速、低速とする場合に共通端子３７ａと接続
される切換側の端子３７ｃ、　３７ｄが夫々インバータ
を介して接続されている。切換スイッチ３７は３つの切
換側端子を有し、油圧シリンダ２６の駆動を高速とする
場合に共通端子３７ａと接続される端子３７ｂは空端子
となっている。

人力ボートａ７には、後述する移動平均演算を行うか否
かを決定する演算切換スイッチ３８がインバータを介し
て接続されている。

入カポ−）ａｅにはトラクタ本体１の左右方向傾倒角度
を検出する傾斜センサ４０ａの出力βが与えられており
、また入カポ−）ａｑにはロータリ２の左右方向傾倒角
度を検出する傾斜センサ４０ｂの出力γが与えられてい
る。

人力ポートａｌＯには、リフトアーム１１の基端部に設
けられ、ロータリ２が上昇されたことを検出するポジシ
ョンセンサ２９が接続されている。

一方、出力ポートｂ１にはスイッチ回路６１が接続され
ており、８亥スイッチ回路６１のオンにより、前述の油
圧回路における電磁弁■のソレノイドＳｕが励磁され、
また出力ポートｂ２にはスイッチ回路６２が接続されて
おり、該スイッチ回路６２のオンによりソレノイドＳｄ
が励磁される。

各出力ポートｂ＋、ｂｚからは油圧シリンダ２６の駆動
速度の切換スイッチ３７の状態に対応した信号が出力さ
れる。即ち切換スイッチ３７の共通端子３７ａと空端子
３７ｂが接続された高速時において、ソレノイドＳｕ　
（又はＳｄ）を励磁する場合には出力ボー）ｂ、（又は
ｂｚ）からは連続信号が出力され、共通端子３７ａと端
子３７ｃとが接続された中速時には１対１のデユーティ
比が大きい信号が出力され、さらに共通端子３７ａと端
子３７ｄとが接続された低速時には１対１のデユーティ
比が小さい信号が出力されるようになっている。

第６図は制御部５０の構成を示すブロック図であり、図
において５２は演算切換スイッチの切換信号、及びロー
タリ２の傾斜センサ４０ｂの出力γが時系列的に与えら
れ、切換信号のオン、オフに応して出力Ｔに対して移動
平均演算を行うか否かを切換える移動平均切換部であり
、その出力はサンプル数設定部５３又は角度制御部５１
に与えられる。サンプル数設定部５３には出力γととも
に速度切換の端子３７ｃ、　３７ｄの出力が与えられ、
端子３７ｃ、　３７ｄのオン、オフに応じて移動平均演
算部５４で移動平均されるデータのサンプル数ｎ、例え
ば端子３７ｃ、３７ｄが共にオフで高速のときはｎ＝３
、端子３７ｃがオンで中速のときはｎ＝６、端子３７ｄ
がオンで低速のときはｎ−１，２と設定する。移動平均
演算部５４では設定されたデータ数ｎにより出力γの移
動平均γを算出する。算出された移動平均７は角度制御
回路部５１に与えられる。角度制御回路部５１には移動
平均７及び出力β又は出力β、Ｔが与えられると共に、
端子３７ｂ、　３７ｃ、　３７ｄの出力、スイッチ３４
３５．３６の出力、ポジションセンサ２９の出力及び角
度設定器３１からの設定値αが与えられている。そして
それらによりソレノイド駆動回路５５に駆動信号を与え
る。

上述の如く構成された本発明装置の動作を第７図に示す
角度制御のフローチャー１・及び第８図に示す移動平均
サブルーチンのフローチャートに基づいて説明する。

最初にポジションセンサ２９がハイか否か、即ちロータ
リ２が上昇しているか否かが判定され（ステップ１）、
ハイでなければ右側下降手動スイッチ３５及び右側上昇
手動スイッチ３６のオン、オフが判定される　（ステッ
プ２．３）。スイッチ３５．３６が共にオフであれば、
自動スイッチ３４がオンか否か判定され（ステップ４）
、オンであれば角度設定器３４の設定値αが読込まれ（
ステップ５）、演算切換スイッチのオン、オフにより（
ステップ８）、移動平均ザブルーチンの実行（ステップ
７）又は傾斜センサ４０ｂの出力γの読込み（ステップ
８）が行われる。

そして得られたデータＴと設定値αとが比較され（ステ
ップ９）、両者が一致する（γ−α）ときは、ステップ
１に戻り、一致しない（γ≠α）とき、即ちロータリ２
の左右方向の傾倒角度が角度設定器３１にて設定された
状態になっていないときは、制御部５０は両者の差の絶
対値Ｃ（−γα　）を演算しくステップ１０）、その値
Ｃと予め定められた値Ｘとを比較して（ステップ１１）
　、ＣがＸ以下である場合には油圧シリンダ２６を、切
換スイッチ３７にて設定された速度にて駆動する。この
駆動速度は各ソレノイドＳｏ、Ｓｄの励磁を所定のデユ
ーティ比のパルス信号又は連続信号で行うことにより変
更される。即ち切換スイッチ３７の設定が低速である場
合（ステップ１２）において、デーりＴが設定値αより
大（又は小）であり、ロークリ２が設定状態よりも右下
り（又は右上り）のときには（ステップ１３）、ソレノ
イドＳｕ　（又はＳｄ）をデユーティ比が小さいパルス
信号にて断続的に励磁しくステップ１４．．１５）、切
換スイッチ３７の設定が中速の場合には（ステップ１６
．１７）、ソレノイドＳｕ　（又はＳｄ）をデユーティ
比が大きいパルス信号にて断続的に励磁する（ステップ
１８．１９）。さらに切換スイッチ３７の設定が高速の
場合には（ステップ２０）、ソレノイドＳｕ　（又はＳ
ｄ）を連続的に励磁するようになっている（ステップ２
１．２２）。

而して、ロータリ２の左右方向傾倒角度が角度設定器３
１にて設定された状態になっていない場合において、傾
斜センサ４０の検出値βと設定値αの差の絶対値Ｃ（−
β−α　）が予め定められた値Ｘより大となっていると
き（Ｃ≧Ｘ）（ステップ１１）、即ちロータリ２の傾倒
角度が設定値よりも大幅に相違しているときには、切換
スイッチ３７にて設定される油圧シリンダ２６の駆動速
度が低速又は中速であっても、高速にて油圧シリンダ２
６を駆動ずべく、ソレノイドＳｕ又はＳｄを連続的に励
磁する　（ステップ２０，２１．２２）。これによりロ
ータリ２ば早急に設定状態にされることになる。

またステップ１でポジションセンサ２９がハイのときは
終了し、ステップ２（又はステップ３）で右側下降手動
スイッチ３５（又は右側上昇手動スイッチ３６）がオン
のときは、Ｉ・ラクタ本体１の傾斜センサ４０ａの出力
βを読込み（ステップ２３又は同２９）、演算切換スイ
ッチ３８のオン、オフにより（ステップ２４又は同３０
）、移動平均サブルーチンの実行（ステップ２５又は同
３０）又はロータリ２の傾斜センサ４０ｂの出力Ｔの読
込み（ステップ２６又は同３２）、実行結果又は出力の
データＴと出力βとの差を求め、この差（γ−β）と、
油圧シリンダ２６のピストンロッドのストローク長に対
応するトラクタ本体１の傾倒角度とロータリ２の傾倒角
度の差の角度にとを比較しくステップ２７又は同３３）
、大きいときは（Ｔ−β≧ｋ）ステップ１に戻り、小さ
いときはソレノイドＳｄ　（ステップ２８）又はソレノ
イドＳｕ　（ステップ３４）を励磁し、ステップ１に戻
る。これにより、シリンダ２６の進出又は退入限界位置
に達している場合にソレノイドＳｄ又は同Ｓｕは励磁さ
れず、油圧シリンダ２６への圧油送給は停止される。

本発明の要旨である移動平均ザブルーチンにおいては、
最初に切換スイッチ３７が低速が否がか判定され（ステ
ップ７１）、低速でなければ、中速か否かが判定される
（ステップ７２）。ステップ７１で低速であれば、デー
タのサンプル数ｎ−１２にセットされ（ステップ７３）
、ステップ７２で中速であれば、ｎ＝６にセットされる
（ステップ７４）。

また中速でなければ高速であるのでｎ−１２にセットさ
れ（ステップ７５）、次にセットされたデータのサンプ
ル数ｎに基づき、その個数の時系列的な出力γが順次読
込まれ（ステップ７６）、その出力γの移動平均〒が算
出される　（ステップ７７）。

移動平均〒が算出されるとそれがデータＴとして代入さ
れ（ステップ７８）、リターンする。

なお、本実施例では演算容量を減少させるため移動平均
を出力Ｔのみについて求めたが、本発明はこれに限るも
のではなく、出力βについても移動平均を求め、角度制
御を行ってもよい。

また、本実施例では傾斜センサをフォトトランジスタを
用いて構成したが、本発明はこれに限るものではなく、
傾斜センサは基準面との傾倒角度を検出できるものであ
れば、地磁気センサ、ポテンショメータ等地の検出手段
を用い構成したものでもよいことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以」二説明したとおり、この発明によれば、傾斜センサ
のデータのサンプル数をシリンダの伸縮速度が高速のと
きは少なく、低速のときは多くして、移動平均を演算し
、その移動平均を用い作業機の傾倒角度を制御すること
により、高速のときは追従性を向上させると共に、低速
のときは作業機の動きを平滑化し、圃場面の段差を減少
させ、傾斜センサの誤動作による誤制御を防止し、制御
の安定性を向上させる等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を搭載し、その後部にロータリを装
着したトラクタの一部破断左側面図、第２図はその要部
平面図、第３図は傾斜センサの内部の模式図、第４図は
本発明装置の油圧回路図、第５図は本発明装置の電子回
路図、第６図は制御部５０の構成を示すブロック図、第
７図は発明装置の動作説明のためのフローチャート、第
８図は移動平均サブルーチンのフローチャートである。 １・・・トラクタ本体　２・・・ロータリ　１０・・・
油圧リフト　２６・・・油圧シリンダ　２８・・・ピス
トンロッド３１・・・角度設定器　４０ａ、４０ｂ・・
・傾斜センサ　５０・・・制御部　５１・・・角度制御
回路部　５２・・・移動平均切換部５３・・・サンプル
数設定部　５４・・・移動平均演算部■・・・電磁弁　
Ｓｕ、Ｓｄ・・・ソレノイド特　許　出願人　　ヤンマ
ー農機株式会社代理人　弁理士　　河　　野　　登　　
夫第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．本機に対して伸縮可能に連結された作業機の基準線
   に対する左右方向の傾倒角度を傾斜センサにより時系列
   的に検出し、それにより作業機の傾倒角度を制御する作
   業機の角度制御装置において、 前記傾斜センサの検出データの移動平均を 演算する移動平均演算手段と、 前記移動平均の演算に用いる検出データの サンプル数を設定するサンプル数設定手段と、前記移動
   平均により、作業機を所定の傾倒 角度となすべく制御する手段と を備えることを特徴とする作業機の角度制 御装置。