JPH08140413A - 作業用走行車における対地作業部の昇降制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 対地作業部を絶対高さ制御（レーザ制御）す
るにあたり、対地作業部の作業深さが深くなり過ぎてエ
ンストが発生したり、対地作業部が破損するような不都
合を解消するうえに、作業深さが浅くなり過ぎて対地作
業部が空駆動することも防止する。 【構成】 後部作業機４をレーザ制御する場合には、耕
深センサ４１の検出値が予め設定される設定範囲内であ
るか否かを判断し、該判断がＹＥＳである場合にはロー
タリレーザ制御を実行する一方、ＮＯである場合には耕
深自動制御を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、農業機械、建設機械等
の作業用走行車における対地作業部の昇降制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】近来、こ
の種の作業用走行車を用いて整地、均平、耕耘等の作業
を行うにあたり、作業現場の所定箇所に、水平方向もし
くは任意の傾斜方向にレーザ光を投光する投光器を設置
する一方、作業用走行車の作業部に、前記レーザ光を受
光する受光器を設けてレーザ光を基準とする作業部の絶
対高さを検出し、この絶対高さ検出に基づいて作業部を
自動的に昇降制御する所謂レーザ制御システムを採用す
ることが提唱されている。そこで、ロータリ等の対地作
業機をレーザ制御して耕盤の均平作業等を行うことが考
えられるが、ロータリ等の対地作業機をレーザ制御のみ
で自動昇降制御すると、圃場面の凹凸等に基づいて対地
作業機の対地高さ（作業深さ）が変化し、これが深くな
り過ぎた場合には、過負荷に基づいて所謂エンストが発
生したり、対地作業機を破損する可能性がある一方、浅
くなり過ぎた場合には、対地作業機が空駆動するという
不都合があった。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を一掃することができる作業用走
行車における作業部の昇降制御装置を提供することを目
的として創案されたものであって、走行機体に連結され
る対地作業部を昇降制御する制御部を備えてなる作業用
走行車において、前記制御部に、絶対高さを検出するレ
ーザ受光器の検出信号に基づいて対地作業部を自動的に
昇降制御する絶対高さ制御モードと、対地高さを検出す
る対地センサの検出信号に基づいて対地作業部を自動的
に昇降制御する対地高さ制御モードと、対地センサの検
出高さが設定範囲内である場合には絶対高さ制御モード
を選択し、対地センサの検出高さが設定範囲外である場
合には対地高さ制御モードを選択するモード自動選択手
段とを設けたことを特徴とするものである。そして本発
明は、この構成によって、対地作業部を絶対高さ制御す
るにあたり、対地作業部の作業深さが深くなり過ぎてエ
ンストが発生したり、対地作業部が破損するような不都
合を解消するうえに、作業深さが浅くなり過ぎて対地作
業部が空駆動することも防止することができるようにし
たものである。

【０００４】

【実施例】次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図面において、１はクローラ走行装置２を備え
るトラクタの走行機体であって、該走行機体１の後部に
は、昇降リンク機構３を介して圃場面を耕耘するロータ
リ等の後部作業機（第二作業部）４が昇降自在に連結さ
れている。そして、後部作業機４は、リフトアームシリ
ンダ５の伸縮作動に伴うリフトアーム６の上下揺動に基
づいて昇降する一方、リフトアーム６と昇降リンク機構
４との間に介在するリフトロッドシリンダ７の伸縮作動
に基づいて左右に傾斜するが、これらの基本構成は何れ
も従来通りである。

【０００５】８は前記走行機体１の前部に上下揺動自在
に枢支される左右一対の支持アームであって、該支持ア
ーム８の前端部には、整地、均平等の作業を行うための
ブレード（第一作業部）９が設けられている。そして、
ブレード９は、リフトシリンダ１０の伸縮作動に伴うリ
フト動作（昇降動作）、アングルシリンダ１１の伸縮作
動に伴うアングル動作（ブレード９の左右何れかを前後
に変位させる動作）、チルトシリンダ１２の伸縮作動に
伴うチルト動作（ブレード９の左右何れかを上下に変位
させる動作）等が可能であるが、前記支持アーム８の枢
支部には、リフト角（支持アーム８の揺動角）を検出す
るためのリフト角センサ１３が設けられている。

【０００６】１４は前記ブレード９に立設されるマスト
であって、該マスト１４の上端部には、上下方向に所定
の受光幅を有する受光器１５が設けられている。一方、
作業現場や圃場の所定箇所には、水平方向もしくは任意
の傾斜方向にレーザ光を回転投光する投光器１６が設置
されており、該投光器１６から投光されたレーザ光を前
記受光器１５で受光すると共に、受光器１５における受
光高さ検出に基づいてレーザ光を基準とするブレード９
の高さ、つまり絶対高さを検出するが、前記マスト１４
には伸縮作動自在なマストシリンダ１７が介設されるた
め、運転席１８の近傍に配設されるマストシリンダスイ
ッチ１９の操作で受光器１５に対するブレード９の高さ
を調整することにより、後述するブレード制御に基づく
ブレード９の制御高さ（設定高さ）を変更できるように
なっている。

【０００７】ところで、本実施例では、前記マスト１
４、受光器１５およびマストシリンダ１７を、ブレード
９に対して着脱自在なアッシーに構成すると共に、該ア
ッシーを前述した後部作業機４にも選択的に装着するこ
とを可能にしており、このため、前記受光器１５を用い
て後部作業機４の絶対高さも検出することができるよう
になっている。

【０００８】さらに、２０は運転席１８の近傍に設けら
れる表示器であって、該表示器２０は、前記受光器１５
から入力した検出信号に基づいてレーザ光を基準とする
ブレード９の高さ表示を行うものである。つまり、表示
器２０の表示面２０ａには、上下方向に所定間隔を存し
て複数の発光表示部２０ｂ〜２０ｆが並設されており、
そして、レーザ光に対するズレ量が許容範囲内（例え
ば、−５ｍｍ〜＋５ｍｍ）である場合には、表示面２０
ａの中央に位置する中央発光表示部２０ｂを点灯作動
（もしくは点滅作動）させ、また、ズレ量が許容範囲を
越え、かつレーザー光検出範囲内（例えば、−５ｍｍ〜
−９５ｍｍ、＋５ｍｍ〜＋９５ｍｍ）である場合には、
前記中央発光表示部２０ｂの上下に隣接する発光表示部
２０ｃ、２０ｄのうち、ズレ方向に対応するものを点灯
作動（もしくは点滅作動）させ、さらに、ズレ量がレー
ザー光検出範囲を越える場合には、表示面２０ａの上下
両端部に位置する発光表示部２０ｅ、２０ｆのうち、ズ
レ方向に対応するものを点灯作動（もしくは点滅作動）
させるように構成されている。

【０００９】またさらに、２１は前記表示器２０の表示
面２０ａに装着され、表示面２０ａに表示される高さ表
示状態を判別する読取器（判別器）であって、該読取器
２１の読取面２１ａには、前記発光表示部２０ｂ〜２０
ｆにそれぞれ対向すべく複数の受光素子２１ｂが並設さ
れている。そして、各受光素子２１ｂは、各発光表示部
２０ｂ〜２０ｆの発光表示を読取検出すると共に、その
検出信号を所定のインタフェース回路を介して後述する
第一制御部２２に入力するようになっている。尚、読取
器の別実施例としては、図４の如く、表示器２０の各発
光表示部２０ｂ〜２０ｆの表示作動をトランジスタ回路
に取り込んでそれぞれの表示作動信号を第一制御部２２
に入力するようにしてもよい。

【００１０】一方、２３は前記運転席１８の側方に配設
されるサイドパネルであって、該サイドパネル２３の前
部には、後部作業機４を昇降操作するためのポジション
レバー２４が配設される一方、後部には、後述する耕深
自動制御をＯＮ−ＯＦＦ操作するための耕深自動スイッ
チ２５、後述する傾斜自動制御をＯＮ−ＯＦＦ操作する
ための傾斜自動スイッチ２６、傾斜自動制御の目標傾斜
を設定するための傾斜設定ボリューム２７等の操作具類
が開閉自在な透明カバー２８に覆蓋される状態で配設さ
れるが、さらに、サイドパネル２３の中間部には、後部
作業機４をワンタッチ操作で昇降させるための昇降操作
スイッチ２９と、他の操作具に比べて大型な摘み部を有
する耕深設定ボリューム３０とが配設されている。そし
て、前記各操作具の操作信号は、後部作業機４専用の第
二制御部２３Ａに入力されるが、これらサイドパネル２
３の構成、機能については、実開平４−４２４２５号公
報のものを援用している。

【００１１】さらに、３１はブレード操作パネルであっ
て、該ブレード操作パネル３１には、ブレード９を昇降
操作するためのブレードリフトレバー３２、レーザ制御
（後述するブレード制御およびロータリレーザ制御）を
ＯＮ−ＯＦＦ操作するためのレーザ制御スイッチ３３、
ブレード制御モードとロータリ制御モードを切換えるた
めのモード切換スイッチ３４、レーザ制御の制御感度を
切換えるための感度切換スイッチ３５、レーザ制御の作
動速度を調整するための速度調整ボリューム３６、前述
したマストシリンダスイッチ１９等の操作具が設けられ
るが、本実施例のブレード操作パネル３１は、前記運転
席１８とサイドパネル２３との間のスペースを利用して
サイドパネル２３前部の内方近傍に設けられるため、後
部作業機４の操作具とブレード９の操作具とが明確に区
分された状態で運転席１８の一側方に集中配置されるよ
うになっている。

【００１２】また、３７〜４０は前述のアングル動作お
よびチルト動作を行うためのスイッチであるが、各スイ
ッチ３７〜４０は、前記ブレードリフトレバー３２の握
り部に設けられるため、単一のブレードリフトレバー３
２においてスイッチＯＮ操作することにより、ブレード
９のリフト動作、アングル動作およびチルト動作を行う
ことができるようになっている。尚、本実施例では、ブ
レードリフトレバー３２の操作量に応じてブレード９の
昇降速度が変化し、手を離すと中立位置Ｎに復帰してブ
レード９の昇降が停止する。また、スイッチ３７、３８
でアングル姿勢を右前、左前に切換えることができ、ス
イッチ３９、４０でチルト姿勢を右上、右下に切換操作
できる。

【００１３】前記第二制御部２３Ａは、所謂マイクロコ
ンピュータを用いて構成される既存のものであるが、こ
のものは、リヤカバー４ａの接地揺動角に基づいて後部
作業機４の耕深（対地高さ）を検出する耕深センサ（対
地センサ）４１、リフトアーム６の上下揺動角を検出す
るアーム角センサ４２、リフトロッドシリンダ７のロッ
ド長を検出するロッド長センサ４３、機体の左右傾斜を
検出する傾斜センサ４４、ポジションレバー２４のレバ
ー角を検出するポジションセンサ４５、前記サイドパネ
ル２３に設けられる操作具等から信号を入力する一方、
これらの入力信号に基づく判断により、前述したリフト
アームシリンダ５、リフトロッドシリンダ７等を作動制
御する油圧バルブ（図示せず）に対して作動信号を出力
するようになっている。即ち、第二制御部２３Ａでは、
ポジションレバー２４の設定高さを維持するようアーム
角センサ４２の検出信号に基づいて後部作業機４を昇降
制御するポジション制御（対機高さ制御）、耕深設定ボ
リューム３０で設定された設定耕深を維持するよう耕深
センサ４１の検出信号に基づいて後部作業機４を自動的
に昇降制御する耕深自動制御（対地高さ制御）、傾斜設
定ボリューム２７で設定された設定傾斜を維持するよう
傾斜センサ４４の検出信号に基づいて後部作業機４を自
動的に傾斜制御する傾斜自動制御等の制御が実行される
ようになっている。

【００１４】一方、前記第一制御部２２もマイクロコン
ピュータを用いて構成されるものであるが、このもの
は、前述したリフト角センサ１３および読取器２１、ブ
レードリフトレバー３２のレバー角を検出するレバー角
センサ４６、前記ブレード操作パネル３１に設けられる
手動操作具等から信号を入力し、これらの入力信号に基
づく判断により、前述したリフトシリンダ１０、アング
ルシリンダ１１、チルトシリンダ１２、マストシリンダ
１７等を作動制御する油圧バルブ（図示せず）に対して
作動信号を出力するようになっている。即ち、第一制御
部２２は、受光器１５のレーザ検出高さを一定に維持す
るようブレード９を自動的に昇降制御するブレード制御
（絶対高さ制御）を実行するものであるが、前述した様
に受光器１５を後部作業機４に装着すると共に、第一制
御部２２に設けられる接続コネクタ４７を、第二制御部
２３Ａに設けられる接続コネクタ４８にケーブル４９を
介して接続した状態では、第一制御部２２と第二制御部
２３Ａとの併用で後部作業機４を複合的に自動昇降制御
（受光器１５の検出信号に基づくロータリレーザ制御と
耕深センサ４１の検出信号に基づく耕深自動制御）する
ことが可能であり、そのために第一制御部２２に追加さ
れたモード切換制御およびロータリ制御の内容をフロー
チャートに基づいて以下に詳述する。尚、本実施例にお
いて、第二制御部２３Ａの接続コネクタ４８は、第一制
御部２２との接続のみに使用すべく、既存のコネクタ５
０、５１とは独立して設けられるため、レーザ制御シス
テムのオプション化に容易に対応できるという利点があ
る。

【００１５】さて、前記モード切換制御は、受光器１５
の装着位置に応じ、第一制御部２２によるレーザ制御の
制御対象（ブレード９もしくは後部作業機４）を切換え
るためのものである。そのためモード切換制御では、前
記レーザ制御スイッチ３３のＯＮ状態を確認すると共
に、モード切換スイッチ３４の操作位置を判断する。そ
して、モード切換スイッチ３４の操作位置がブレード位
置（前側位置）である場合にはブレード制御モードに切
換える一方、ロータリ位置（後側位置）である場合には
ロータリ制御モードに切換えるが、それと共に第一制御
部２２と第二制御部２３Ａとの接続状態を判断し、ここ
で非接続状態であると判断された場合には、モード切換
スイッチ３４の操作位置に拘らず優先的にブレード制御
モードに切換えるようになっている。即ち、第一制御部
２２と第二制御部２３Ａとが接続された状態でのみモー
ド切換スイッチ３４の操作を有効にするため、後部作業
機４をレーザ制御することを想定していない状況（第一
制御部２２と第二制御部２３Ａとが非接続状態）におい
て、仮令モード切換スイッチ３４をロータリ位置に誤操
作したとしても、この誤操作に影響されることなくブレ
ード制御を実行することができるようになっている。

【００１６】ところで、前記モード切換においてロータ
リ制御モードとした場合、本実施例では、前記耕深設定
ボリューム３０の設定操作に連動して受光器１５を上下
させるようになっている。つまり、図１３に示す如く、
耕深設定ボリューム３０の設定値に応じてマストシリン
ダ１７を自動的に伸縮制御するが、この様にした場合に
は、第一制御部２２と第二制御部２３Ａとの併用で後部
作業機４を自動昇降制御する際の設定操作具と、第二制
御部２３Ａのみで後部作業機４を自動昇降制御する際の
設定操作具とが耕深設定ボリューム３０で共通化される
ため、違和感無く設定操作を行うことができるようにな
っている。

【００１７】前記モード切換制御が終了すると、続いて
ロータリ制御を実行するが、ロータリ制御においては、
まずロータリ制御モードであるか否かを判断し、該判断
がＹＥＳの場合には、耕深自動スイッチ２５の操作位置
が自動制御位置（本実施例では耕深自動スイッチ２５の
回動操作任意位置に自動制御位置を設定）であるか否か
を判断する。そして、自動制御位置以外である場合に
は、作業始めを判断するための作業始めフラグをセット
すると共に、他の制御（ロータリレーザ制御もしくは耕
深自動制御）に優先して前述のポジション制御を実行す
る。つまり、後部作業機４がロータリレーザ制御もしく
は耕深自動制御に基づいて自動昇降制御されている状態
でも、ポジションレバー２４による手動昇降操作が優先
されるようになっている。

【００１８】また、ポジションレバー２４が自動制御位
置に操作されている場合には、続いて前記作業始めフラ
グに基づいて作業始めか否かを判断し、該判断がＹＥＳ
の場合には、後部作業機４（受光器１５）の高さがレー
ザ光検出範囲内であるか否かを判断する。そして、この
判断がＮＯである場合は、受光器１５の検出信号に基づ
くロータリレーザ制御を実行することなく、耕深センサ
４１の検出信号に基づく耕深自動制御を優先的に実行す
るようになっている。即ち、作業始めにおいては、後部
作業機４がレーザ光検出範囲に到達するまでの間は、ロ
ータリレーザ制御の実行を規制してレーザ光未検出に基
づく誤動作を防止すると共に、その代わりに耕深自動制
御を実行して自動昇降制御に空白期間が生じることを回
避し、さらには、後述する実行条件（耕深センサ値が設
定範囲内）が揃った段階で自動的にロータリレーザ制御
に切換えるため、耕深自動制御のみで後部作業機４を自
動昇降制御する従来と同様の操作（ポジションレバー２
４の自動制御位置への操作）でロータリレーザ制御と耕
深自動制御とによる複合的な自動昇降制御を行うことが
できるようになっている。

【００１９】一方、後部作業機４がレーザ光検出範囲に
到達した場合には、作業始めフラグをリセットして通常
作業状態となるが、通常作業状態では、耕深センサ４１
の検出値が予め設定される設定範囲（レーザ制御許容範
囲）内であるか否かを判断し、該判断がＹＥＳである場
合にはロータリレーザ制御を実行する一方、ＮＯである
場合には耕深自動制御を実行するようになっている。即
ち、基本的には、ロータリレーザ制御を優先的に実行し
てレーザ光基準の絶対高さ制御を行うが、後部作業機４
の耕深が浅過ぎたり深くなり過ぎた場合には、耕深自動
制御を実行して後部作業機４の耕深を前記設定範囲内に
自動的に戻すという複合的な自動昇降制御を行うことに
なり、このため、異常な深耕に伴う所謂エンスト（過負
荷に基づくエンジン停止）や、異常な浅耕に伴う後部作
業機４の空駆動を防止できるようになっている。

【００２０】叙述の如く構成された本発明の実施例にお
いて、後部作業機４をレーザ制御する場合には、耕深セ
ンサ４１の検出値が予め設定される設定範囲内であるか
否かを判断し、該判断がＹＥＳである場合にはロータリ
レーザ制御を実行する一方、ＮＯである場合には耕深自
動制御を実行するため、基本的にはロータリレーザ制御
を優先的に実行するものの、圃場の凹凸等に基づいて後
部作業機４の耕深が大きく変化した場合には、耕深自動
制御を実行して後部作業機４の耕深を前記設定範囲内に
自動的に戻すことになり、この結果、異常な深耕に伴う
エンストや後部作業機４の破損を防止できる許りか、異
常な浅耕に伴う後部作業機４の空駆動も防止することが
できる。

【００２１】しかも、前記設定範囲の上限値、下限値お
よび設定幅は、機械特性や作業機種類に対応するように
自由に設定することが可能であるため、機械特性や作業
機種類に拘わらず安定した制御を行うことができ、ま
た、機体のピッチング（前後傾斜）に伴う所謂ハンチン
グ（オーバーシュートの繰返動作）の発生も前記設定範
囲の設定に基づいて可及的に防止することができる。

【００２２】さらに、作業始めにおいては、後部作業機
４がレーザ光検出範囲に到達するまでのあいだ、ロータ
リレーザ制御の実行を規制して耕深自動制御を優先的に
実行するため、レーザ光未検出に基づく誤動作を防止す
ることができる許りか、自動昇降制御に空白期間が生じ
ることも回避し、しかも、後部作業機４がレーザ光検出
範囲に入り、かつ耕深センサ値が設定範囲に入った段階
で自動的にロータリレーザ制御に切換えるため、耕深自
動制御のみで後部作業機４を自動昇降制御する従来と同
様の操作でロータリレーザ制御と耕深自動制御とによる
複合的な自動昇降制御を行うことができる。

【００２３】

【作用効果】以上要するに、本発明は叙述の如く構成さ
れたものであるから、絶対高さを検出するレーザ受光器
の検出信号に基づいて対地作業部を自動的に昇降制御す
る絶対高さ制御モードと、対地高さを検出する対地セン
サの検出信号に基づいて対地作業部を自動的に昇降制御
する対地高さ制御モードとを備え、そして、対地センサ
の検出高さが設定範囲内である場合には絶対高さ制御モ
ードを選択する一方、対地センサの検出高さが設定範囲
外である場合には対地高さ制御モードを選択することに
なる。即ち、対地作業部の絶対高さ制御を行うにあた
り、対地作業部の対地高さが圃場の凹凸等に基づいて大
きく変化した場合には、対地高さ制御を実行して対地作
業部の対地高さを設定範囲内に自動的に戻すという複合
的な自動昇降制御を行うことになる。従って、対地作業
部の作業深さが深くなり過ぎてエンストが発生したり、
対地作業部が破損するような不都合を解消することがで
きる許りでなく、作業深さが浅くなり過ぎて対地作業部
が空駆動することも防止することができる。

【００２４】また、作業始めを判断する作業始め判断手
段と、作業始めには対地高さ制御モードを優先的に実行
する対地高さ制御優先手段と、作業部高さがレーザ受光
範囲内となり、かつ対地センサの検出高さが設定範囲内
となった時点で絶対高さ制御モードを開始する絶対高さ
制御開始手段とを設けた場合には、作業始めに対地作業
部がレーザ受光範囲に到達するまでのあいだ絶対高さ制
御の実行を規制してレーザ未検出に基づく誤動作を防止
することができる許りか、その代わりに対地高さ制御を
実行して自動昇降制御に空白期間が生じすることも回避
でき、しかも、作業部高さがレーザ受光範囲内となり、
かつ対地センサの検出高さが設定範囲内となった時点で
絶対高さ制御を自動的に開始するため、操作を煩雑にす
る惧れもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの側面図である。

【図２】表示器および読取器の斜視図である。

【図３】読取器を装着した表示器の側面図である。

【図４】読取器（判別器）の他例を示す回路図である。

【図５】運転スペースの平面図である。

【図６】サイドパネルおよびブレード操作パネルを示す
斜視図である。

【図７】同上側面図である。

【図８】サイドパネルの平面図である。

【図９】ブレード操作パネルの側面図である。

【図１０】制御作動の概念を示すブロック図である。

【図１１】第一制御部および第二制御部の入出力を示す
ブロック図である。

【図１２】モード切換制御を示すフローチャートであ
る。

【図１３】耕深設定ボリュームの設定値とマストシリン
ダの作動長との関係を示すグラフである。

【図１４】ロータリ制御を示すフローチャートである。

【図１５】ロータリ制御におけるレーザ制御範囲を示す
後部作業機の側面図である。

【符号の説明】

１ 走行機体 ４ 後部作業機 ９ ブレード １５ 受光器 １６ 投光器 ２０ 表示器 ２１ 読取器 ２２ 第一制御部 ２３Ａ 第二制御部 ３４ モード切換スイッチ ４１ 耕深センサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体に連結される対地作業部を昇降
   制御する制御部を備えてなる作業用走行車において、前
   記制御部に、絶対高さを検出するレーザ受光器の検出信
   号に基づいて対地作業部を自動的に昇降制御する絶対高
   さ制御モードと、対地高さを検出する対地センサの検出
   信号に基づいて対地作業部を自動的に昇降制御する対地
   高さ制御モードと、対地センサの検出高さが設定範囲内
   である場合には絶対高さ制御モードを選択し、対地セン
   サの検出高さが設定範囲外である場合には対地高さ制御
   モードを選択するモード自動選択手段とを設けたことを
   特徴とする作業用走行車における対地作業部の昇降制御
   装置。
2. 【請求項２】 請求項１の制御部に、作業始めを判断す
   る作業始め判断手段と、作業始めには対地高さ制御モー
   ドを優先的に実行する対地高さ制御優先手段と、作業部
   高さがレーザ受光範囲内となり、かつ対地センサの検出
   高さが設定範囲内となった時点で絶対高さ制御モードを
   開始する絶対高さ制御開始手段とを設けたことを特徴と
   する作業用走行車における対地作業部の昇降制御装置。