(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対地作業装置をローリング自在に走行機体に連結し、前記対地作業装置を前記走行機体に対してローリング駆動するアクチュエータと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜角度を検出する傾斜センサと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜方向の角速度を検出する角速度センサとを備えるとともに、前記傾斜センサと前記角速度センサとの双方の検出値に基づいて、前記対地作業装置の左右方向姿勢が設定角度に維持されるように前記アクチュエータを作動させるローリング制御手段を設けてある作業機のセンサ零点補正装置であって、
前記角速度センサによって検出されるサンプリング出力値の複数を記憶する記憶手段と、記憶された複数のサンプリング出力値に基づいて演算処理された平均値を零点とする零点制御手段と、前記走行機体の姿勢安定度の高い低いを判別する姿勢安定度判別手段とを備え、
前記走行機体の姿勢安定度が高いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定し、前記走行機体の姿勢安定度が低いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多く設定する補正手段を設けてある作業機のセンサ零点補正装置。
【請求項２】
前記姿勢安定度判別手段が、前記走行機体の走行速度を検出する車速センサであり、検出された走行速度が遅いほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を少なく設定し、走行速度が速いほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を多く設定するものに構成されている請求項１に記載の作業機のセンサ零点補正装置。
【請求項３】
前記姿勢安定度判別手段が前記角速度センサであり、角速度センサの出力値が小さいほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を少なく設定し、角速度センサの出力値が大きいほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を多く設定するものに構成されている請求項１に記載の作業機のセンサ零点補正装置。
【請求項４】
前記姿勢安定度判別手段が前記傾斜センサであり、傾斜センサの出力値が小さいほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を少なく設定し、傾斜センサの出力値が大きいほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を多く設定するものに構成されている請求項１に記載の作業機のセンサ零点補正装置。
【請求項５】
前記姿勢安定度判別手段が、操向輪の切れ角を検出する切れ角センサであり、検出された操向輪の切れ角が小さいほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を少なく設定し、前記操向輪の切れ角が大きいほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を多く設定するものに構成されている設定請求項１に記載の作業機のセンサ零点補正装置。
【請求項６】
対地作業装置をローリング自在に走行機体に連結し、前記対地作業装置を前記走行機体に対してローリング駆動するアクチュエータと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜角度を検出する傾斜センサと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜方向の角速度を検出する角速度センサとを備えるとともに、前記傾斜センサと前記角速度センサとの双方の検出値に基づいて、前記対地作業装置の左右方向姿勢が設定角度に維持されるように前記アクチュエータを作動させるローリング制御手段を設けてある作業機のセンサ零点補正装置であって、
前記角速度センサによって検出されるサンプリング出力値の複数を記憶する記憶手段と、記憶された複数のサンプリング出力値に基づいて演算処理された平均値を零点とする零点制御手段と、前記走行機体の状態安定度の高い低いを判別する状態安定度判別手段とを備え、
前記走行機体の状態安定度が高いほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を多く設定し、前記走行機体の状態安定度が低いほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を少なく設定する補正手段を設けてある作業機のセンサ零点補正装置。
【請求項７】
前記状態安定度判別手段が、前記角速度センサの温度を検出する温度センサであり、前記角速度センサの温度変化が小さいほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を多く設定し、前記角速度センサの温度変化が大きいほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を少なく設定する補正手段を設けてある請求項６記載の作業機のセンサ零点補正装置。
【請求項８】
前記状態安定度判別手段が、メインスイッチがＯＮされたときからの経過時間を検出する時間計測手段であり、メインスイッチＯＮからの時間が長いほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を多く設定し、メインスイッチＯＮからの時間が短いほど演算処理に用いる前記サンプリング出力値の数を少なく設定する補正手段を設けてある請求項６記載の作業機のセンサ零点補正装置。
【請求項９】
対地作業装置をローリング自在に走行機体に連結し、前記対地作業装置を前記走行機体に対してローリング駆動するアクチュエータと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜角度を検出する傾斜センサと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜方向の角速度を検出する角速度センサとを備えるとともに、前記傾斜センサと前記角速度センサとの双方の検出値に基づいて、前記対地作業装置の左右方向姿勢が設定角度に維持されるように前記アクチュエータを作動させるローリング制御手段を設けてある作業機のセンサ零点補正装置であって、  前記角速度センサによって検出されるサンプリング出力値の複数を記憶する記憶手段と、
記憶された複数のサンプリング出力値に基づいて演算処理された平均値を零点とする制御手段と、前記角速度センサによって検出されるサンプリング出力値の複数にローパスフィルタ処理を行って零点とする制御手段とを併備した零点制御手段と、
前記走行機体の姿勢安定度の高い低いを判別する判別手段とを備え、
前記走行機体の姿勢安定度が高いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定し、前記走行機体の姿勢安定度が低いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多く設定する補正手段を設けてある作業機のセンサ零点補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタ、田植機、直藩機といった作業機のセンサ零点補正装置に係り、詳しくは、温度やその他の諸条件変化によってドリフトする角速度センサの零点を、作業機の作動中においても正確に求めることができる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラクタ等の作業機における対地作業装置のローリング制御においては、作業装置もしくは機体の変位検出手段として傾斜センサと角速度センサとの双方のセンサを用いることにより、応答性が良く、誤作動も先ず無い正確で精度の良い制御作動を行えることが知られている。
【０００３】
即ち、特開平２−２１６４１２号公報にて示されたように、重錘と、この重錘の揺動量を検出するポテンショメータ等から成る傾斜センサ（低速度反応センサ）、及び光式ジャイロ等で成る角速度センサ（高速度反応センサ）の双方のセンサを用いてローリング制御装置を構成したものである。これにより、慣性の影響を受けず、応答性に優れる角速度センサと、検出時点での絶対傾斜角は検出できない角速度センサの欠点を補う傾斜センサとを組み合わせて、ダンパーやフィルターを設けること無く正確迅速にローリング制御が行え、対地作業精度の向上を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、振動式等のジャイロセンサによる角速度出力ｄθｊ／ｄｔを積分することにより、センサ筐体の横揺れの影響を受けない傾斜角度変化θｊを得ることができる。但し、ジャイロセンサは角度変化しか検知できないので、絶対角度の検知には傾斜センサが必要である。
【０００５】
ところが、上記のように２種のセンサによるローリング制御においても、依然として解決すべき問題があった。それは、角速度センサは温度変化等によって零点（基準電圧等）が容易にドリフトすることであり、そうなると正確なローリング制御が行えなくなる。例えば、ジャイロセンサは角速度を基準電圧からの偏差として出力するが、基準電圧には固体差や温度変化があるため、前述の角速度出力ｄθｊ／ｄｔは常に大きな誤差を含んでおり、傾斜角度変化θｊを得るための積分処理によって誤差が蓄積し、実際の傾斜角θが時間と共にずれて行くのである（図３参照）。
【０００６】
基準電圧を固体差に対応させるには、機体静止時の電圧を平均して基準電圧に置き換える処理を行えば良く、加えてその処理を定期的に行えば温度変化にも対応させることができる。しかしながら、トラクタのような作業機は連続作業が多くて静止時間を確保できないので、前述のような処理が不可能であった。
【０００７】
本発明の目的は、トラクタのように常に作動している状態の作業機でも、温度変化等によってドリフトする角速度センサの零点補正を精度良く行えるようにして、角速度センサと傾斜センサとを用いた応答性及び精度の良いローリング制御を実質的に実現できるようにする点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項１の構成は、対地作業装置をローリング自在に走行機体に連結し、対地作業装置を走行機体に対してローリング駆動するアクチュエータと、走行機体又は対地作業装置の左右傾斜角度を検出する傾斜センサと、走行機体又は対地作業装置の左右傾斜方向の角速度を検出する角速度センサとを備えるとともに、傾斜センサと角速度センサとの双方の検出値に基づいて、対地作業装置の左右方向姿勢が設定角度に維持されるようにアクチュエータを作動させるローリング制御手段を設けてある作業機のセンサ零点補正装置において、
角速度センサによって検出されるサンプリング出力値の複数を記憶する記憶手段と、記憶された複数のサンプリング出力値に基づいて演算処理された値を零点とする零点制御手段と、走行機体の姿勢安定度の高い低いを判別する姿勢安定度判別手段とを備え、
走行機体の姿勢安定度が高いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定し、走行機体の姿勢安定度が低いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多く設定する補正手段を設けてあることを特徴とする。
【０００９】
前述したように、トラクタ等の作業機は基本的に不整地を走行するものであるから、静止時のサンプリング出力値を平均化して精度の良い零点を求めることは先ず不可能である。しかしながら、走行機体が常に左右にローリングしているとは言え、一方向に回転（即ち横転）するということは無く、常に水平姿勢に向けて復帰しつつ左右傾斜しているから、作業中であっても、圃場の起伏や凹凸の周期よりも十分に長い時間に亘ってサンプリングして平均すれば、左右のローリングによる出力値が相殺され、ほぼ正確な零点を求めることは可能である、ということが新たに知見された。但し、サンプリング時間を長くし過ぎると、零点変動に対応できなくなるので、徒にサンプリング数を多くすることは得策ではない。
【００１０】
以上のような考えに基づいて想起された請求項１の構成によれば、補正手段の機能により、左右傾斜が比較的穏やかでその傾斜角度自体も小さいといった具合に、走行機体の姿勢安定度が高いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数が少なく設定されるから、姿勢変化条件が緩いときには平均化による角速度センサの零点を迅速に求めることが可能になる。そして、左右傾斜が比較的顕著でその傾斜角度自体も大きいといった具合に、走行機体の姿勢安定度が低いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数が多く設定されるから、姿勢変化条件が厳しいときでも正確に零点を求めることができるようになる。
【００１１】
請求項２の構成は、請求項１の構成において、姿勢安定度判別手段が、走行機体の走行速度を検出する車速センサであり、補正手段は、走行速度が遅いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定し、走行速度が速いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多く設定するものに構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２の構成によれば、走行機体の姿勢安定度の高い低いを判別する姿勢安定度判別手段が車速センサであり、走行速度が遅いほど横揺れ等が小さい又は生じ難いという状態、即ち姿勢安定度が高いから、この場合には演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なくして、平均化による角速度センサの零点を迅速に求めることが可能になる。そして、走行速度が速いほど横揺れ等が大きい又は生じ易いという状態、即ち姿勢安定度が低いから、この場合には演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多くして、平均化による角速度センサの零点を正確に求めることが可能になる。
【００１３】
請求項３の構成は、請求項１の構成において、姿勢安定度判別手段が角速度センサであり、補正手段は、角速度センサの出力値が小さいほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定し、角速度センサの出力値が大きいほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多く設定するものに構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３の構成によれば、姿勢安定度判別手段が角速度センサ自体であり、角速度センサの出力値が小さいほど横揺れ等が小さい又は生じ難いという状態、即ち姿勢安定度が高いから、この場合には演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なくして、平均化による角速度センサの零点を迅速に求めることが可能になる。そして、角速度センサの出力値が大きいほど横揺れ等が大きい又は生じ易いという状態、即ち姿勢安定度が低いから、この場合には演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多くして、平均化による角速度センサの零点を正確に求めることが可能になる。
【００１５】
請求項４の構成は、請求項１の構成において、姿勢安定度判別手段が傾斜センサであり、補正手段は、傾斜センサの出力値が小さいほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定し、傾斜センサの出力値が大きいほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多く設定するものに構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の構成によれば、姿勢安定度判別手段が傾斜センサであり、傾斜センサの出力値が小さいほど横揺れ等が小さい又は生じ難いという状態、即ち姿勢安定度が高いから、この場合には演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なくして、平均化による角速度センサの零点を迅速に求めることが可能になる。そして、傾斜センサの出力値が大きいほど横揺れ等が大きい又は生じ易いという状態、即ち姿勢安定度が低いから、この場合には演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多くして、平均化による角速度センサの零点を正確に求めることが可能になる。
【００１７】
請求項５の構成は、請求項１の構成において、姿勢安定度判別手段が、操向輪の切れ角を検出する切れ角センサであり、補正手段は、操向輪の切れ角が小さいほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定し、操向輪の切れ角が大きいほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多く設定するものに構成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５の構成によれば、姿勢安定度判別判別手段が、操向輪の切れ角を検出する切れ角センサであり、切れ角センサの出力値が小さいほど横揺れ等が小さい又は生じ難いという状態、即ち姿勢安定度が高いから、この場合には演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なくして、平均化による角速度センサの零点を迅速に求めることが可能になる。そして、切れ角センサの出力値が大きいほど横揺れ等が大きい又は生じ易いという状態、即ち姿勢安定度が低いから、この場合には演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多くして、平均化による角速度センサの零点を正確に求めることが可能になる。
【００２１】
請求項６の構成は、対地作業装置をローリング自在に走行機体に連結し、対地作業装置を走行機体に対してローリング駆動するアクチュエータと、対地作業装置の左右傾斜角度を検出する傾斜センサと、対地作業装置の左右傾斜方向の角速度を検出する角速度センサとを備えるとともに、傾斜センサと角速度センサとの双方の検出値に基づいて、対地作業装置の左右方向姿勢が設定角度に維持されるようにアクチュエータを作動させるローリング制御手段を設けてある作業機のセンサ零点補正装置であって、
角速度センサによって検出されるサンプリング出力値の複数を記憶する記憶手段と、記憶された複数のサンプリング出力値に基づいて演算処理された平均値を零点とする零点制御手段と、走行機体の状態安定度の高い低いを判別する状態安定度判別手段とを備え、
走行機体の状態安定度が高いほど演算に用いるサンプリング出力値の数を多く設定し、走行機体の状態安定度が低いほど演算に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定する補正手段を設けてあることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の構成によれば、走行機体の状態安定度が高いほど演算に用いるサンプリング出力値の数を多く設定し、走行機体の状態安定度が低いほど演算に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定するものであるから、零点ドリフトが安定しているときには、多くのサンプリング出力値によって精度良く零点を求めることができるとともに、零点ドリフト変化が大きいときには、サンプリング出力値を少なくすることで変化に追従できるようになる。
【００２３】
請求項７の構成は、請求項６の構成において、状態安定度判別手段が、角速度センサの温度を検出する温度センサであり、角速度センサの温度変化が小さいほど演算に用いるサンプリング出力値の数を多く設定し、角速度センサの温度変化が大きいほど演算に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定する補正手段を設けてあることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項７の構成によれば、角速度センサの温度を検出する温度センサで状態安定度判別手段とするものである。作業機ではエンジン、ミッションケース等の温度変化を伴う部分の横傍等に角速度センサを配置することが多く、連続作業中ではエンジンやミッションケースは一定の温度に維持される安定状態を示し、エンジン始動直後や、作業負荷に軽重があるときには温度が変化する不安定状態を示すから、角速度センサの温度変化の有無を検出する温度センサに基づいて補正手段を実行させることにより、請求項６の構成による前記作用を得ることができる。
【００２５】
請求項８の構成は、請求項６の構成において、状態安定度判別手段が、メインスイッチがＯＮされたときからの経過時間を検出する時間計測手段であり、メインスイッチＯＮからの時間が長いほど演算に用いるサンプリング出力値の数を多く設定し、メインスイッチＯＮからの時間が短いほど演算に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定する補正手段を設けてあることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項８の構成によれば、メインスイッチがＯＮされたときからの経過時間を検出する時間計測手段で判別手段とするものである。即ち、エンジン始動直後から暫くの間はエンジン（ミッションケース）温度が上昇し続ける不安定状態であり、或る程度時間が経過すればエンジン温度が所定の値に落ち着く安定状態となるから、メインスイッチＯＮからの時間が長いほど演算に用いるサンプリング出力値の数を多くし、メインスイッチＯＮからの時間が短いほど演算に用いるサンプリング出力値の数を少なくすることにより、請求項６の構成による前記作用を得ることができる。
【００２７】
請求項９の構成は、対地作業装置をローリング自在に走行機体に連結し、前記対地作業装置を前記走行機体に対してローリング駆動するアクチュエータと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜角度を検出する傾斜センサと、前記走行機体又は前記対地作業装置の左右傾斜方向の角速度を検出する角速度センサとを備えるとともに、前記傾斜センサと前記角速度センサとの双方の検出値に基づいて、前記対地作業装置の左右方向姿勢が設定角度に維持されるように前記アクチュエータを作動させるローリング制御手段を設けてある作業機のセンサ零点補正装置であって、  前記角速度センサによって検出されるサンプリング出力値の複数を記憶する記憶手段と、
記憶された複数のサンプリング出力値に基づいて演算処理された平均値を零点とする制御手段と、前記角速度センサによって検出されるサンプリング出力値の複数にローパスフィルタ処理を行って零点とする制御手段とを併備した零点制御手段と、
前記走行機体の姿勢安定度の高い低いを判別する姿勢安定度判別手段とを備え、
前記走行機体の姿勢安定度が高いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定し、前記走行機体の姿勢安定度が低いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多く設定する補正手段を設けてある。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は作業機の一例である農用トラクタの後部を示しており、ミッションケース３に、上下揺動自在なトップリンク１と左右一対のロアリンク２を介して、走行機体２１に対してローリング自在にロータリ耕耘装置（対地作業装置の一例）４を連結してある。ミッションケース３の上部に、油圧シリンダ５により上下に揺動駆動される一対のリフトアーム６が備えられ、一対のリフトアーム６とロアリンク２とがリフトロッド７、及び複動型の油圧シリンダ８を介して連結されている。１９は左右一対の駆動後輪である。
【００２９】
図２に示すように、油圧シリンダ５に対する３位置切換式の制御弁１６が制御装置２２により操作されて、油圧シリンダ５及びリフトアーム６によりロータリ耕耘装置４が昇降駆動される。油圧シリンダ８に対する３位置切換式の制御弁１７が制御装置２２により操作されて、油圧シリンダ８の伸縮作動によりロータリ耕耘装置４が、油圧シリンダ８とは反対側のロアリンク２との連結点周りにローリング駆動される。
【００３０】
この農用トラクタは、ロータリ耕耘装置４を地面から設定高さに維持し耕耘深さを設定値に維持する昇降制御手段２９、走行機体２１に対するロータリ耕耘装置４の高さを設定位置に維持するポジション制御手段３０、並びに、水平面に対するロータリ耕耘装置４の左右方向の傾斜角度を設定角度に維持するローリング制御機能が、制御装置２２に備えられている。
【００３１】
図２及び図１に示すように、ロータリ耕耘装置４に上下揺動自在に後部カバー９が備えられ、バネ１８により後部カバー９が下方側に付勢されて、ロータリ耕耘装置４に対する後部カバー９の上下揺動角度を検出する耕深センサ１０が備えられており、耕深センサ１０の検出値が制御装置２２に入力されている。これにより昇降制御手段２９によって、耕深センサ１０の検出値が、走行機体２１に設けられたダイヤル操作式でポテンショメータ型式の耕深設定器１１の設定耕耘深さとなるように、制御弁１６が操作されて、油圧シリンダ５によりロータリ耕耘装置４が自動的に昇降駆動される。
【００３２】
図２及び図１に示すように、走行機体２１に対するリフトアーム６の上下角度を検出する角度センサ１３が、リフトアーム６の基部に備えられており、角度センサ１３の検出値が制御装置２２に入力されている。これによりポジション制御手段３０によって、角度センサ１３の検出値が走行機体２１に設けられたレバー操作式のポジション設定器１２の目標値となるように、制御弁１６が操作されて、油圧シリンダ５によりリフトアーム６が上下に揺動駆動される。
【００３３】
前述の昇降制御手段２９及びポジション制御手段３０において、耕深設定器１１の設定耕耘深さに対応する角度センサ１３の検出値と、ポジション設定器１２の目標値とが比較されて、ポジション設定器１２の目標値の方が高い場合、昇降制御手段２９及び後述するローリング制御機能が停止して（油圧シリンダ８が停止した状態）、ポジション制御手段３０が作動する。これにより、ポジション設定器１２の目標値に角度センサ１３の検出値が一致するように、制御弁１６が操作されて、油圧シリンダ５によりロータリ耕耘装置４が昇降駆動される。従って、ポジション設定器１２を操作することにより、耕深設定器１１の設定耕耘深さに対応する角度センサ１３の検出値よりも高い範囲で、ロータリ耕耘装置４を走行機体２１に対して任意の高さに昇降駆動し停止させることができる。
【００３４】
次にポジション設定器１２を下降側に操作して、ポジション設定器１２の目標値が、耕深設定器１１の設定耕耘深さに対応する角度センサ１３の検出値に一致すると（又は低くなると）、ポジション制御手段３０が停止し、昇降制御手段２９及びローリング制御機能が作動する。これにより、昇降制御手段によって耕深センサ１０の検出値が耕深設定器１１の設定耕耘深さとなるように、制御弁１６が操作されて、油圧シリンダ５によりロータリ耕耘装置４が自動的に昇降駆動される。後述するようにローリング制御機能によって、水平面に対して左右方向に傾斜（又は水平面に平行）した設定角度に、水平面に対するロータリ耕耘装置４の左（右方向の傾斜角度が維持されるように、制御弁１７が操作されて、油圧シリンダ８によりロータリ耕耘装置４がローリング駆動される。
【００３５】
図１、図２に示すように、この農用トラクタでは、水平面に対して左右方向に傾斜（又は水平面に平行）した設定角度に、水平面に対するロータリ耕耘装置４の左右方向の傾斜角度が維持されるように、ロータリ耕耘装置４をローリング駆動するローリング制御手段２４を備えてある。ロータリ耕耘装置４の左右方向の設定角度を設定するダイヤル式の傾斜設定器２０を備えてあり、これは水平位置から右下り側及び左下り側に、任意に且つ連続的に設定角度を設定及び変更することができるように構成されている。
【００３６】
即ち、走行機体２１の左右傾斜角度を検出する重錘式の傾斜センサ１５と、走行機体２１の左右傾斜方向の角速度を検出する振動ジャイロ式の角速度センサ２３と、油圧シリンダ８の作動位置を検出するストロークセンサ１４とを備えてあり、ローリングシリンダ８の作動位置によって機体２１に対するロータリ耕耘装置４の左右傾斜角度が検出できるので、傾斜センサ１５と角速度センサ２３との双方の検出値に基づいて、ロータリ耕耘装置４の左右方向姿勢が傾斜設定器２０による設定角度に維持されるように油圧シリンダ８を作動させるローリング制御手段２４を制御装置２２に設けてある。
【００３７】
そして、温度等の諸条件によってドリフトする角速度センサ２３の基準電圧を時間経過に伴って更新して補正するセンサ零点補正装置Ｚを設けてある。即ち、角速度センサ２３によって検出されるサンプリング出力値の複数を記憶する記憶手段２５と、記憶された複数のサンプリング出力値に基づいて演算処理された平均値を基準電圧（零点）とする零点制御手段２６と、走行機体２１の姿勢安定度の高い低いを判別する姿勢安定度判別手段Ｈとを備え、走行機体２１の姿勢安定度が高いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を少なく設定し、走行機体２１の姿勢安定度が低いほど演算処理に用いるサンプリング出力値の数を多く設定する補正手段２８を設けてセンサ零点補正装置Ｚが構成されている。
【００３８】
図２に示すように、後輪１９（図１参照）と前輪３１への伝動軸３２の回転数を検出して、走行機体２１の走行速度を検出する車速センサ２７を備えてあり、この車速センサ２７と、これの検出情報を処理する判別回路４１によって姿勢安定度判別手段Ｈが構成されている。即ち、走行速度が速いほど走行機体２１の姿勢安定度が低く、走行速度が遅いほど走行機体２１の姿勢安定度が高いと判断されるようになっている。
【００３９】
図３に、傾斜センサ１５と角速度センサ２３を利用した傾斜角度検出系のブロック図が示されている。図３において、第１誤差補償Ｇ１は、前記零点制御手段２６を構成するものであり、平均間隔内で発生するノイズを完全に除去するべく一定間隔平均処理と、適応ＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理とを行う。
【００４０】
ここで、一定間隔平均処理は、１０００Ｈｚでサンプリングした所定時間分の所定個数のデータを足し算し、データ列ａとする。そして、単位時間ごとにデータ列ａの平均を計算し、データ列ｂとする。
【００４１】
適応ＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理は、上記平均処理の度に以下の処理で基準電圧を更新し、
新基準電圧＝（１秒間の平均値×α＋旧基準電圧×β）÷（α＋β）
十分に平滑化した基準電圧を零点として出力する。但し、α、βは条件によって可変にするものであり、例えば、メインキーＯＮ直後や温度上昇時等、基準電圧が変動し易いときはαを大きくして変動への追従性を重視し、変動が安定する条件ではαを小さくして計算の正確さを重視する。又、旋回中や大きな傾斜変化時には処理を中断し、誤った基準電圧を計算しないようにする。
【００４２】
第１誤差補償Ｇ１で全ての誤差を除去することはできないので、さらにセンサの直線性にも誤差があり、積分処理による誤差の蓄積をなくすことはできない。そこで、一旦蓄積された誤差を取り除くため、傾斜設定器２０で設定された目標傾斜角θに傾斜センサ１５による検出傾斜角θｒとの偏差をフィードバックする第２誤差補償Ｇ２を行う。ここで、フィードバック係数Ｋ２を十分に小さく設定することができれば、機体停止時にθ＝θｒとなって傾斜センサ１５と同等の絶対精度が確保され、傾斜変化時には横揺れの影響を受けない応答性の良い傾斜角度を出力できる。逆にＫ２が大きいと、θｒの補償が効き過ぎて傾斜センサ１５の出力値と変わらなくなってしまう。
【００４３】
ここでフィードバック係数Ｋ２は蓄積される誤差に応じて設定する必要があるので、精度の良いジャイロセンサを用いるほど、第１誤差補償Ｇ１を工夫するほど小さくできる。前述の処理では、0.5%程度で誤差を除去することができ、必要性能を満たすに十分小さい値である。しかし、温度変化の激しい条件や、より廉価なジャイロセンサを用いる場合、さらに大きくする必要があり、それによる性能劣化がどの程度になるか評価する必要がある。
【００４４】
又、フィードバック係数Ｋ２を可変にすることも望ましい。例えば、停止中や傾斜変化の少ないときはＫ２を大きくして目標傾斜角θの誤差を速やかに除去し、逆に作業中や傾斜変化の激しいときはフィードバック係数Ｋ２を小さくして横揺れの影響を抑えて応答性を上げる。さらに、始動直後や温度変化の大きい等ジャイロセンサの誤差が大きくなる条件ではフィードバック係数Ｋ２を大きくして誤差の除去を重視し、温度が安定したときにはフィードバック係数Ｋ２を小さくして応答性を重視する。
【００４５】
参考として、図１０〜図１２に、トラクタの傾斜が変化するときの各センサ１５，２３の検出作動テスト結果を示す。
【００４６】
図１０によると、走行機体の傾斜変化に対して、角速度センサ２３の演算による出力は殆ど時間遅れなく変化しているのに対して、傾斜センサ１５は、0.5秒ほどの時間遅れを伴って変化しており、かつ、傾斜が正の方向に変化を開始する時、および負の方向に変化を開始するときには慣性によって一時的に逆方向の動きとして検出していることが理解できる。尚、図１０〜図１１において、ｖは走行機体２１の左右傾斜角、ｙは角速度センサの演算による出力、ｚは傾斜センサ出力である。
【００４７】
図１１は、図１０の場合よりも傾斜変化が速い例であり、0.5秒間で約２度変化する時の傾斜センサ１５と角速度センサ２３の演算による出力の変化特性を示したものである。これによると、傾斜センサ１５は、下降並びに上昇開始時に約１度逆方向に出力してしまっているとともに、昇降停止時にもオーバーシュートしている。これに対して角速度センサ２３の演算による出力は、やはり走行機体の傾斜変化に追従していることが分かる。このように、傾斜センサの出力を基にするよりも角速度センサの出力を基に制御するほうが応答性でも精度でも優れていることは明らかである。
【００４８】
〔別実施形態〕
センサ零点補正装置Ｚは、以下《１》〜《７》に記載した構成のものでも良い。
【００４９】
《１》図４に示すように、姿勢安定度判別手段Ｈが角速度センサ２３であり、補正手段２８を、角速度センサ２３の出力値が小さいほど角速度センサ２３によるサンプリング出力値の数を少なく設定し、角速度センサ２３の出力値が大きいほどサンプリング出力値の数を多く設定するものに構成する。
【００５０】
《２》図５に示すように、姿勢安定度判別手段Ｈが傾斜センサ１５であり、補正手段２８は、傾斜センサ１５の出力値が小さいほど角速度センサ２３によるサンプリング出力値の数を少なく設定し、傾斜センサ１５の出力値が大きいほどサンプリング出力値の数を多く設定するものに構成されている。
【００５１】
《３》図６に示すように、姿勢安定度判別手段Ｈが、操向前輪３１の切れ角を検出するポテンショメータ式の切れ角センサ３３であり、補正手段２８は、操向前輪３１の切れ角が小さいほど角速度センサ２３によるサンプリング出力値の数を少なく設定し、操向前輪３１の切れ角が大きいほどサンプリング出力値の数を多く設定するものに構成する。
【００５２】
《４》図７に示すように、角速度センサ２３によって検出されるサンプリング出力値の複数にローパスフィルタ（ＬＰＦ）３４により上記したローパスフィルタ処理を行って零点とする零点制御手段３５と、走行機体２１の状態安定度の高い低いを判別する状態安定度判別手段Ｊとを備え、走行機体２１の状態安定度が高いほどローパスフィルタ３４のカットオフ周波数を低く設定し、走行機体２１の状態安定度が低いほどカットオフ周波数を高く設定する補正手段３６を設けてある。
【００５３】
《５》図８、図９に示すように、角速度センサ２３によって検出されるサンプリング出力値の複数を記憶する記憶手段２５と、記憶された複数のサンプリング出力値に基づいて演算処理された平均値を零点とする零点制御手段２６と、走行機体２１の状態安定度の高い低いを判別する状態安定度判別手段Ｊとを備え、走行機体２１の状態安定度が高いほどサンプリング出力値の数を多く設定し、走行機体２１の状態安定度が低いほどサンプリング出力値の数を少なく設定する補正手段３７を設けてある。
【００５４】
《６》図８に示すように、状態安定度判別手段Ｊが、角速度センサ２３の温度を検出する温度センサ３８であり、角速度センサ２３の温度変化が小さいほど角速度センサ２３によるサンプリング出力値の数を多く設定し、角速度センサ２３の温度変化が大きいほどサンプリング出力値の数を少なく設定する補正手段３７を設けてある。
【００５５】
角速度センサ２３はミッションケース３から距離をおいて配置されているが、ミッションケース３の温度変化による雰囲気温度の影響を受ける。ミッションケース３の温度はエンジン温度に左右されるから、エンジン始動直後とエンジンが十分に暖気運転された後とでは、角速度センサ２３の温度が明確に異なっており、それによって零点がドリフトする。又、エンジン以外にも、季節、天候、地域、地理等の種々の条件により、角速度センサ２３の雰囲気温度（走行機体２１の状態安定度の一例）が異なるので、その変化に伴ってサンプリング出力値の数を変更する手段である。
【００５６】
《７》図９に示すように、状態安定度判別手段Ｊが、メインスイッチ３９がＯＮされたときからの経過時間を検出するタイマー（時間計測手段の一例）４０であり、メインスイッチ３９がＯＮされてからの時間が長いほど角速度センサ２３によるサンプリング出力値の数を多く設定し、メインスイッチ３９がＯＮされてからの時間が短いほどサンプリング出力値の数を少なく設定する補正手段３７を設けてある。
【００５７】
前述したように、エンジン温度、即ち角速度センサ２３の雰囲気温度は、エンジン始動直後と暖気後で全く異なるということは、換言すれば、メインキー３９のＯＮ操作（即ちエンジン始動時）からの経過時間異に伴って変化するものである。つまり、メインキー３９のＯＮ操作後の経過時間が短いほど角速度センサ２３の雰囲気温度は低く、経過時間が長いほど角速度センサ２３の雰囲気温度は高くなるから、前述の《６》の場合と同様に、メインキー３９のＯＮ操作後の経過時間の長短に伴ってサンプリング出力値の数を変更する手段である。
【００５８】
《その他》対地作業装置４又は走行機体２１の姿勢安定度の高い低いを判別する姿勢安定度判別手段Ｈの他の例としては、対地作業装置４又は機体２１の前後傾斜を検出するピッチングセンサや、そのピッチングに関する角速度センサ、対地作業装置４又は機体２１の上下方向に関する角速度センサ、アクセルレバー又はペダルの操作量、変速段数（位置）の高低等、種々の変更が可能である。
【００５９】
対地作業装置４又は走行機体２１の状態安定度の高い低いを判別する状態安定度判別手段Ｊの他の例としては、温度計、湿度計、高度計等、種々の変更が可能である。又、本実施形態において、対地作業装置４側に、傾斜センサ１５と角速度センサ２３とを配置するようにしても良い。対地作業装置４としては、耕耘装置の他、苗植付装置、直播装置、畦作成装置、整地装置等、種々の変更が可能である。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１に記載の作業機のセンサ零点補正装置では、走行機体の姿勢安定度が高いほど角速度センサによる演算処理用のサンプリング出力値の数を少なく設定し、走行機体の姿勢安定度が低いほど演算処理用のサンプリング出力値の数を多く設定する補正手段を設ける工夫により、零点の補正が小さくて済む姿勢安定度の高い状況では、零点補正が迅速に行われて追従性に優れるローリング制御が実現でき、零点の補正が大きくなる姿勢安定度の低い状況でも、正確な零点補正が可能であって精度に優れるローリング制御が実現できるようになった。
【００６１】
請求項２に記載の作業機のセンサ零点補正装置では、走行速度を検出する車速センサで姿勢安定度の判別を行うことにより、走行速度が遅いときには追従性に優れるローリング制御が実現でき、走行速度が速いときでも精度に優れるローリング制御が実現できるようになった。
【００６２】
請求項３に記載の作業機のセンサ零点補正装置では、対地作業装置又は走行機体のローリング角速度を検出する角速度センサで姿勢安定度の判別を行うことにより、補正のための専用のセンサが不要で経済的なものとしながら、ローリング動の遅いときには追従性に優れるローリング制御が実現でき、ローリング動の速いときでも精度に優れるローリング制御が実現できる利点がある。
【００６３】
請求項４に記載の作業機のセンサ零点補正装置では、対地作業装置又は走行機体の絶対ローリング角を検出する傾斜センサで姿勢安定度の判別を行うことにより、補正のための専用のセンサが不要で経済的なものとしながら、絶対ローリング量の少ないときには追従性に優れるローリング制御が実現でき、絶対ローリング量の大きいときでも精度に優れるローリング制御が実現できる利点がある。
【００６４】
請求項５に記載の作業機のセンサ零点補正装置では、操向輪の切れ角を検出する切れ角センサ姿勢安定度の判別を行うことにより、切れ角が小さいときには追従性に優れるローリング制御が実現でき、切れ角が大きいときでも精度に優れるローリング制御が実現できるようになった。
【００６５】
請求項６に記載の作業機のセンサ零点補正装置では、走行機体の状態安定度が高いほどローパスフィルタのカットオフ周波数を低く設定して、角速度センサの零点を迅速に求めることができ、走行機体の状態安定度が低いほどカットオフ周波数を高く設定して、角速度センサの零点を正確に求めることが可能なローリング制御を実現することができた。
【００６６】
請求項７に記載の作業機のセンサ零点補正装置では、走行機体の状態安定度が高いほど演算処理用のサンプリング出力値の数を多く設定し、走行機体の状態安定度が低いほど演算処理用のサンプリング出力値の数を少なく設定することにより、零点ドリフトが安定しているときには精度に優れた零点を求めることができ、零点ドリフト変化が大きいときにはそのドリフト変化への追従性良く零点補正が行えるようになった。
【００６７】
請求項８に記載の作業機のセンサ零点補正装置では、角速度センサの温度変化の有無を検出する温度センサに基づく補正手段により、請求項７の構成による前記効果を奏することができる利点がある。
【００６８】
請求項９に記載の作業機のセンサ零点補正装置では、メインスイッチＯＮからの時間の長短に基づく補正手段により、請求項７の構成による前記効果を奏することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】農用トラクタ後部の構造を示す斜視図
【図２】ローリング制御の概略構造を示す機能系統図
【図３】補正制御手段の概念を示すブロック図
【図４】角速度センサに基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図５】傾斜センサに基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図６】切れ角センサに基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図７】ローパスフィルタ処理に基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図８】角速度センサの温度に基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図９】メインキーＯＮ後の経過時間に基づいて補正するローリング制御の機能系統図
【図１０】傾斜センサと角速度センサの出力特性グラフを示す図
【図１１】傾斜センサと角速度センサの出力特性グラフを示す図
【符号の説明】
４              対地作業装置
８              アクチュエータ
１５            傾斜センサ
２１            走行機体
２３            角速度センサ
２４            ローリング制御手段
２５            記憶手段
２６            零点制御手段
２７            車速センサ
２８            補正手段
３１            操向輪
３３            切れ角センサ
３５            制御手段
３６            補正手段
３７            補正手段
３８            温度センサ
３９            メインスイッチ
４０            時間計測手段
Ｈ              姿勢安定度判別手段
Ｊ              状態安定度判別手段
【図１】
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【図２】
0003717411.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003717411.tif 000006
【図６】
0003717411.tif 000007
【図７】
0003717411.tif 000008
【図８】
0003717411.tif 000009
【図９】
0003717411.tif 000010
【図１０】
0003717411.tif 000011
【図１１】
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