(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行機体に対して作業機を昇降動可能に連結し、この作業機を油圧回路における単動油圧シリンダの駆動にて昇降するように構成してなる昇降制御装置において、油圧ポンプから単動油圧シリンダへの給油油圧回路中には、油圧を単動油圧シリンダへ供給するか否を切り換える電磁切換弁を備える一方、単動油圧シリンダから油タンクへの戻り油圧回路中には、その上流側に可変絞り弁を、下流側には前記可変絞り弁を作動させるための高速応答電磁弁としての電磁比例減圧弁をそれぞれ備え、
制御手段は、前記作業機の上昇方向への操作指令信号により、直ちに前記電磁切換弁を作動させると共に、前記電磁切換弁から前記単動油圧シリンダへの油圧供給開始タイミングに対して前記電磁比例減圧弁の作動開始タイミングを適宜時間だけ遅らせ、且つ前記操作指令信号の値の大小に比例させて前記電磁比例減圧弁の作動をパルス幅変調のデューティ比が増減変更するように制御することを特徴とする作業機の昇降制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コンバインにおける刈取前処理装置等、走行機体に対して作業機を昇降動可能に連結し、この作業機を油圧シリンダを介して昇降動制御する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開昭５８−２２４６０９号公報や特開昭５９−２１３３２７号公報に開示されているように、コンバインにおける刈取前処理装置を単動油圧シリンダを介して昇降駆動するように構成した油圧回路では、刈取前処理装置を上昇する方向にピストンロッドが突出すべく単動油圧シリンダに油圧を供給するのが通常である。
【０００３】
この場合、圃場の畝越え走行時には、刈取前処理装置を大きく且つ速く上昇させることが必要であるから、単動油圧シリンダへの単位時間当たりの油圧供給量を多くする。また、刈取脱穀作業時には、単動油圧シリンダへの単位時間当たりの油圧供給量を少ない状態にして、対地高さセンサの検出値と刈高さ設定値との偏差の大小に応じて供給時間を調節することで、緩速度にて昇降動させ、刈高さの調節が円滑且つハンチングの起こらないように制御するというように、作業の種類や状況に応じて刈取前処理装置の昇降速度を増減調節する必要がある。
【０００４】
そのため、この種の油圧回路において、通常考えられる前記の作動速度調節手段としては、切換弁と単動油圧シリンダとの間の油圧回路に圧力制御弁（絞り弁）を介在させ、油圧シリンダへの油圧（供給流量）を増減調節して作動速度を制御する方式であり、この場合、必要な油以外はリリーフ弁を介してタンクに放出させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、切換弁の作動及び圧力制御弁の作動をそれぞれ電磁式とし、この電磁ソレノイドの作動を同時に開始するときには、次のような不都合が発生する。
【０００６】
即ち、単動油圧シリンダのピストンロッドには、油を放出する方向に常時荷重が作用している。また、単動油圧シリンダへの管路中、圧力制御弁のほうが切換弁の配置位置よりも近い側にある。さらに、圧力制御弁のほうが切換弁よりも応答性が速い。
【０００７】
従って、ピストンロッド突出方向（例えば刈取前処理装置を上昇する方向）に作動すべく、前記２つの弁（切換弁及び圧力制御弁）を同時に作動開始しても、圧力制御弁から油タンク方向に油圧が抜ける作動が一瞬早くなり、油圧シリンダは制御すべき方向とは逆の方向に一瞬作動し、次いで制御方向に作動するというような不都合な動き（ジャンピング）をするという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような事態を回避し、作業機の昇降制御を円滑かつ正確に実行できるようにすることを解決すべき技術的課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の作業機の昇降制御装置は、走行機体に対して作業機を昇降動可能に連結し、この作業機を油圧回路における単動油圧シリンダの駆動にて昇降するように構成してなる昇降制御装置において、油圧ポンプから単動油圧シリンダへの給油油圧回路中には、油圧を単動油圧シリンダへ供給するか否を切り換える電磁切換弁を備える一方、単動油圧シリンダから油タンクへの戻り油圧回路中には、その上流側に可変絞り弁を、下流側には前記可変絞り弁を作動させるための高速応答電磁弁としての電磁比例減圧弁をそれぞれ備え、制御手段は、前記作業機の上昇方向への操作指令信号により、直ちに前記電磁切換弁を作動させると共に、前記電磁切換弁から前記単動油圧シリンダへの油圧供給開始タイミングに対して前記電磁比例減圧弁の作動開始タイミングを適宜時間だけ遅らせ、且つ前記操作指令信号の値の大小に比例させて前記電磁比例減圧弁の作動をパルス幅変調のデューティ比が増減変更するように制御するものである。
【００１０】
【実施例】
次に本発明を具体化した実施例について説明すると、図１はコンバインの側面図を示し、コンバインの走行クローラ１ａを有する走行機体１の前部には、図２に示す油圧シリンダ９を介して刈取前処理装置２を昇降動可能に装着されており、刈取前処理装置２は下端を前方に上端を後方に傾斜配置させた穀稈引き起こし装置３と、その下端前方の分草体４と、穀稈引き起こし装置３の下部後方の刈取刃５と、穀稈搬送装置６とからなる。
【００１１】
本実施例の超音波式距離検出装置における超音波センサ７は、前記穀稈引き起こし装置３の裏面側に設けたブラケット（図示せず）に配置し、図２等に示すように、超音波センサ７における発信器７ａの発信部（ホーン部）と受信器７ｂの受信部とを地面８に向けるように配置する。
【００１２】
図２は、本発明の油圧回路１５とその制御部との実施例を示し、符号１０は超音波式距離検出装置における制御部としての中央処理装置（ＣＰＵ）で、図示しないが制御プログラムを記憶させた読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）や、各種の検出値、データ等を一時的に記憶させる随時読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）やインターフェイス、バスなどを備え、超音波センサ７における発信器７ａにはＣＰＵ１０からの指令により発信駆動回路１１を介して適宜時間間隔にて超音波を発信し、被検出物等にて反射された反射波は受信器７ｂで受信し、その検出信号は受信増幅回路１２を介してＣＰＵ１０に入力する。
【００１３】
なお、超音波センサ７にて検出した検出値と距離との関係を予め実験により関係式等のルックアップテーブルとしてＲＯＭに記憶させておき、前記ＣＰＵ１０では、前記検出値とルックアップテーブルとから距離を演算する。実施例では、刈取前処理装置２の下端面と地面８との間上下距離、または刈取刃５から地面８までの上下距離が制御に必要な距離である。
【００１４】
このＣＰＵ１０にて所定の演算を実行して、対地高さの距離に応じた操作指令量の信号を上位ＣＰＵ１８に送り、この上位ＣＰＵ１８では、後述するように車速センサ１９からの信号も受けて、コンバインの車速の大小も考慮して刈取前処理装置２の昇降速度制御を実行する。なお、上位ＣＰＵ１８では、コンバインにおける他のセンサや制御用スイッチからの信号も受け、車速や脱穀負荷等に応じて刈取前処理装置２の駆動制御、脱穀部の負荷制御等も司る。
【００１５】
上位ＣＰＵ１８では、前記演算された距離と車速に応じて所定の昇降操作信号を第１の駆動回路１３と第２の駆動回路１４とに出力し、第１の駆動回路１３からの出力に応じて油圧回路１５における油圧切換弁１６の電磁ソレノイド１６ａ，１６ｂを作動させる一方、第１の駆動回路１４からの出力に応じて高速応答電磁弁の一例である電磁比例減圧弁１７の電磁ソレノイド１７ａを作動させて、刈取前処理装置２の昇降のための単動油圧シリンダ９を作動させるのである。
【００１６】
この場合、図２に示すように、油圧回路１５の油圧ポンプ２０から油圧切換弁１６への給油路２１中に、リリーフ弁２２を介挿する。４ポート３位置切換電磁式の油圧切換弁１６の出力ポートＡから単動油圧シリンダ９への油圧管２３途中には、逆止弁２４、及びスローリターンチェック弁２５を接続する。なお、油圧切換弁１６の出力ポートＢからは他のアクチュエータ２６に同時に給油するように構成されている。
【００１７】
前記油圧管２３の逆止弁２４とスローリターンチェック弁２５との間に接続した戻油管２７には、前記単動油圧シリンダ１６のピストンロッド下降用の可変絞り弁２８と緊急下降弁２９とを並列接続する。この可変絞り弁２８は、２ポート２位置切換型のバルブであって、そのパイロットポートには、前記の高速応答電磁弁の１例としての、電磁比例減圧弁１７の出力ポートを接続する。なお、この電磁比例減圧弁１７は３ポート２位置切換弁であって、入力ポートは前記給油路２１の分岐管２１ａ（絞り付）に接続し、排出ポートは戻油管２７に接続されている。
【００１８】
そして、刈取前処理装置昇降用の油圧シリンダ９の作動制御は次のように実行する。即ち、電磁式の油圧切換弁１６を切換て油圧シリンダ９を伸長させる場合には、電磁ソレノイド１７ａをパルス幅変調制御（ＰＷＭ）にて作動させると、電磁比例減圧弁１７によって適宜油圧に調整されたパイロット圧が可変絞り弁２８に作用し、可変絞り弁２８の絞り度合いが任意に変化し、戻油管２７から油タンク３０にドレンされる。その場合、可変絞り弁２８の絞り度合いに応じて油圧シリンダ９の作動速度が調節される。
【００１９】
また、油圧シリンダ９を縮小させる場合には、油圧切換弁１６を中立にし、電磁比例減圧弁１７を前記と同様にパルス幅変調制御（ＰＷＭ）方式にて作動させ、そのパイロット圧の調節にて可変絞り弁２８の絞り開度を調節し、これにより油圧シリンダ９の作動速度を調節する。
【００２０】
そして、油圧シリンダ９を上昇制御する場合、油圧切換弁１６と電磁比例減圧弁１７とを同時に作動開始すると、油圧切換弁１６よりも電磁比例減圧弁１７の作動応答速度がきわめて高速であるため、油圧シリンダ９から可変絞り弁２８を介して油タンク３０への油圧の戻り動作が最初に現れた後、油圧切換弁１６から油圧シリンダ９に油圧が供給されるという現象が発生し、刈高さの制御時（上昇制御時）に、設定刈高さから一旦離れ（下降し）た後に設定刈高さ値に近づくというようなジャンピング現象が現れる。しかもその現象は、上昇速度が小さい場合（油圧シリンダ９から可変絞り弁２８を介して油タンク３０への油圧の戻り速度を大きくなるように制御した場合）に顕著となるから、酷い場合には、刈取前処理装置２の下端が一旦地面８に接触してから上昇することになり、刈取前処理装置２の下端の部材に損傷を与えるとか、コンバインの作業走行時に衝撃が発生するとかの不都合が発生する。
【００２１】
本発明では、この不都合を回避すべく、図３に示すように、ＣＰＵ１８から上昇方向への操作指令信号Ｐ１が出ると、直ちに駆動回路１３から駆動信号Ｐ２にて油圧切換弁１６の作動を開始する一方、この駆動信号Ｐ２の立ち上がり時点から適宜時間Ｔ１だけ遅延させ（デレイさせ）て電磁比例減圧弁１７を作動開始させるように駆動回路１４の作動を制御するのである。なお、パルス幅変調（ＰＷＭ）方式では、操作指令信号Ｐ１の値Ｈ１の大小に比例して駆動回路１４から出力させるパルス状出力信号Ｐ３のパルス幅Ｔ３を増減変更させるものである。換言すると、デューティ比ｄ（＝Ｔ３／Ｔ４）を、操作指令信号Ｐ１の値Ｈ１の大小に比例して増減させる（Ｔ４はパルス繰り返し周期で固定である）。
【００２２】
このような制御を実行すると、刈取前処理装置２の上昇制御においては、油圧シリンダ９が一旦縮小するという現象が発生せず、円滑且つ正確に刈高さ制御を実行することができるのである。
【００２３】
なお、コンバインの走行速度（車速）に刈取前処理装置２の昇降速度を同期させることにより、その昇降動作の追従性能を向上させるものである。
【００２４】
本発明は、農作業機ばかりでなく、土木作業用のブルドーザ等、走行機体に対して作業機が昇降するものであれば、全てに適用することができることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の作用・効果】
以上に説明したように、本発明の作業機の昇降制御装置は、走行機体に対して作業機を昇降動可能に連結し、この作業機を油圧回路における単動油圧シリンダの駆動にて昇降するように構成してなる昇降制御装置において、油圧ポンプから単動油圧シリンダへの給油油圧回路中には、油圧を単動油圧シリンダへ供給するか否を切り換える電磁切換弁を備える一方、単動油圧シリンダから油タンクへの戻り油圧回路中には、その上流側に可変絞り弁を、下流側には前記可変絞り弁を作動させるための高速応答電磁弁としての電磁比例減圧弁をそれぞれ備え、制御手段は、前記作業機の上昇方向への操作指令信号により、直ちに前記電磁切換弁を作動させると共に、前記電磁切換弁から前記単動油圧シリンダへの油圧供給開始タイミングに対して前記電磁比例減圧弁の作動開始タイミングを適宜時間だけ遅らせ、且つ前記操作指令信号の値の大小に比例させて前記電磁比例減圧弁の作動をパルス幅変調のデューティ比が増減変更するように制御するものである。
【００２６】
従って、作業機を設定高さ位置に保持すべく昇降制御するときの特に、上昇作動において、油圧回路における電磁切換弁よりも高速応答電磁弁としての電磁比例減圧弁の作動応答性が早くても、単動油圧シリンダが一旦縮小するという現象が発生せず、作業機の上昇動作を円滑且つ正確に実行させることができるという効果を奏するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンバインの側面視である。
【図２】制御手段の油圧回路のブロック図である。
【図３】油圧切換弁及び電磁比例減圧弁の作動タイムチャートである。
【符号の説明】
１        走行機体
２        刈取前処理装置
５        刈取刃
７        超音波センサ
７ａ      発信器
７ｂ      受信器
９        油圧シリンダ
１０        ＣＰＵ
１８        上位ＣＰＵ
１３，１４      駆動回路
１５        油圧回路
１６        油圧切換弁
１７        電磁比例減圧弁
２８        可変絞り弁
【図１】
0003566317.tif 000002
【図２】
0003566317.tif 000003
【図３】
0003566317.tif 000004