(57)【要約】【課題】対地作業装置を駆動ローリング自在に連結した走行機体に、走行機体の左右傾斜傾斜角度を検出する傾斜センサと、走行機体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、両センサからの検出値に基づいて、対地作業装置の左右方向での対地傾斜姿勢が設定角度に維持されるように対地作業装置を駆動ローリングさせるローリング制御手段を設けてある農作業機のローリング制御装置において、角速度センサが故障した場合でも、ローリング制御を可能にして作業を継続できるようにする。【解決手段】角速度センサが故障であるか否かを判断する故障検知手段を備え、角速度センサが故障であることが検知されると、傾斜センサのみの検出値に基づくローリング制御を実行する。【選択図】　　　　図６
2004113029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行機体、もしくは、走行機体に駆動ローリング自在に連結した対地作業装置に、左右傾斜傾斜角度を検出する傾斜センサと、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、両センサからの検出値に基づいて、対地作業装置の左右方向での対地傾斜姿勢が設定角度に維持されるように対地作業装置を駆動ローリングさせるローリング制御手段を設けてある農作業機のローリング制御装置であって、
前記角速度センサが故障であるか否かを判断する故障検知手段を備え、角速度センサが故障であることが検知されると、傾斜センサのみの検出値に基づくローリング制御を実行するよう構成してあることを特徴とする農作業機のローリング制御装置。
【請求項２】
前記故障検知手段が、角速度センサ自体から故障発生信号が出力されたことを検知するものである請求項１記載の農作業機のローリング制御装置。
【請求項３】
前記故障検知手段が、同等の出力を出すように二重に配備した２つの角速度検出要素からの出力の差が設定以上に大きくなったことを検知するものである請求項１記載の農作業機のローリング制御装置。
【請求項４】
前記故障検知手段が、角速度センサからの出力が正常出力範囲を超えたことを検知するものである請求項１記載の農作業機のローリング制御装置。
【請求項５】
前記故障検知手段が、角速度センサからの出力に基づいて演算された傾斜角度と、傾斜センサで検出された傾斜角度との差が設定以上に大きくなったことを検知するものである請求項１記載の農作業機のローリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農用トラクタなどの農作業機に利用するローリング制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記ローリング制御装置としては、対地作業装置を駆動ローリング自在に連結した走行機体に、走行機体の左右傾斜傾斜角度を検出する傾斜センサと、走行機体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、両センサからの検出値に基づいて、対地作業装置の左右方向での対地傾斜姿勢が設定角度に維持されるように対地作業装置を駆動ローリングさせるよう構成したものがある（特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４３４４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように傾斜センサと角速度センサとを利用したローリング制御装置は、傾斜センサのみを利用したローリング制御装置に比較して、応答性および精度の高いローリング制御を行うことができるのであるが、精密機器である角速度センサは衝撃などによって故障するおそれが多分にあり、もしも角速度センサが故障すると、ローリング制御の制御精度が大きく低下してしまって作業を中断せざるを得なくなる。
【０００５】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、角速度センサが万一故障するようなことがあっても、或る程度の精度のローリング制御を可能にして、作業を継続することができるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１に係る発明の構成、作用、および効果〕
【０００７】
請求項１に係る発明は、走行機体、もしくは、走行機体に駆動ローリング自在に連結した対地作業装置に、左右傾斜傾斜角度を検出する傾斜センサと、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、両センサからの検出値に基づいて、対地作業装置の左右方向での対地傾斜姿勢が設定角度に維持されるように対地作業装置を駆動ローリングさせるローリング制御手段を設けてある農作業機のローリング制御装置であって、
前記角速度センサが故障であるか否かを判断する故障検知手段を備え、角速度センサが故障であることが検知されると、傾斜センサのみの検出値に基づくローリング制御を実行するよう構成してあることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によると、角速度センサに故障が発生すると、これが故障検知手段によって直ちに判断され、傾斜センサと角速度センサからの検出値に基づいて行われていたローリング制御が、傾斜センサのみの検出値に基づくローリング制御に切換えられる。
【０００９】
従って、請求項１の発明によると、角速度センサに故障が発生しても、応答性は多少低下するが、ある程度の精度を確保した状態でのローリング制御を続行すして、作業を継続することができる。
【００１０】
〔請求項２に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記故障検知手段が、角速度センサ自体から故障発生信号が出力されたことを検知するものである。
【００１２】
上記構成によると、角速度センサに故障のない時には故障発生信号が出力されることはなく、故障すると角速度センサ事態が故障発生信号を出力することになり、故障診断が簡単となり、制御装置の回路構成やプログラムを簡素化できる。
【００１３】
〔請求項３に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項１の発明において、前記故障検知手段が、同等の出力を出すように二重に配備した２つの角速度検出要素からの出力の差が設定以上に大きくなったことを検知するものである。
【００１５】
上記構成によると、角速度センサに故障のない時には、２つの角速度検出要素から同じ出力が出され、いずれかの角速度検出要素が故障すると、両角速度検出要素からの出力に差がもたらされることになり、この出力差が許容範囲以上に大きくなったことを認識することで故障発生を容易に判断することができる。
【００１６】
〔請求項４に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００１７】
請求項４に係る発明は、請求項１の発明において、前記故障検知手段が、角速度センサからの出力が正常出力範囲を超えたことを検知するものである。
【００１８】
上記構成によると、角速度センサに故障のない時にはその出力は所定の範囲内にあり、角速度センサに故障が発生するとその出力は所定の範囲から外れることになり、センサ出力の範囲を認識することで故障発生を容易に判断することができる。
【００１９】
〔請求項５に係る発明の構成、作用、および効果〕
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項１の発明において、前記故障検知手段が、角速度センサからの出力に基づいて演算された傾斜角度と、傾斜センサで検出された傾斜角度との差が設定以上に大きくなったことを検知するものである。
【００２１】
上記構成によると、角速度センサに故障のない時には、角速度センサからの出力に基づいて演算された傾斜角度と傾斜センサで検出された傾斜角度とが略同等であるが、角速度センサに故障が発生すると、角速度センサからの出力に基づいて演算された傾斜角度と傾斜センサで検出された傾斜角度との差が大きくなることになり、その差を認識することで故障発生を容易に判断することができる。
【００２２】
【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は農作業機の一例である農用トラクタの全体を、また、図２はその後部を示しており、走行機体としてのトラクタ本機１は、操向輪としての前輪２と主推進車輪としての後輪３とで走行する４輪駆動型に構成され、機体後部に配備されたミッションケース４に、トップリンク５ａと左右一対のロアーリンク５ｂからなる３点リンク機構５を介して、対地作業装置の一例であるロータリ耕耘装置６が連結されている。ミッションケース４の上部には、単動型の油圧シリンダからなるリフトシリンダ７により上下に揺動駆動される左右一対のリフトアーム８が備えられ、これら左右のリフトアーム８と左右のロアーリンク５ｂとが、リフトロッド９、及び複動型の油圧シリンダからなるローリングシリンダ１０を介してそれぞれ連結されている。
【００２３】
図２に示すように、リフトシリンダ７に接続された電磁制御弁１１が制御装置１２により操作されて、リフトシリンダ７及びリフトアーム８によりロータリ耕耘装置６が昇降駆動される。また、ローリングシリンダ１０に接続された電磁制御弁１３が制御装置１２により操作されて、ローリングシリンダ１０が伸縮作動されることでロータリ耕耘装置６がローリング駆動されて、その左右傾斜角度が変更されるようになっている。
【００２４】
この農用トラクタは、ロータリ耕耘装置６の耕深を設定値に維持する昇降制御、トラクタ本機１に対するロータリ耕耘装置６の高さを任意に調節するポジション制御、および、水平面に対するロータリ耕耘装置６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が可能となっている。
【００２５】
ロータリ耕耘装置６の後部には、耕耘跡を鎮圧整地する後カバー１５が上下揺動自在かつ下方付勢状態に備えられ、この後カバー１５の上下揺動角度を検出する耕深センサ１６が備えられて、その検出信号が前記制御装置１２に入力されている。他方、制御装置１２には、ダイヤル操作式のポテンショメータからなる耕耘設定器１７と自動耕深制御を入り切りするオンオフスイッチ１８が接続されており、このオンオフスイッチ１８を「入り」にしておくと、耕深センサ１６の検出値が耕深設定器１７の設定値と均衡するように電磁制御弁１１が操作されて、リフトシリンダ７によりロータリ耕耘装置６が自動的に昇降駆動されることで、実耕深が耕深設定器１７の設定値に対応した深さに安定維持されるようになっている。
【００２６】
また、制御装置１２には、リフトアーム８の上下角度を検出する角度センサ１９と、ポジションレバー２０によって操作されるポジション設定器２１が接続されており、前記オンオフスイッチ１８を「切り」にして自動耕深制御を停止した状態では、ポジション制御のみが実行され、角度センサ１９の検出値がポジション設定器２１の設定値と均衡するまで電磁制御弁１１が操作されて、リフトシリンダ７がその位置に保持される。
【００２７】
なお、オンオフスイッチ１８を「入り」にしての自動耕深制御中にポジションレバー２０を大きく上昇方向に操作すると、耕深設定器１７の設定耕深に対応する角度センサ１９の検出値と、ポジション設定器２１の目標値とが比較されて、ポジション設定器２１の目標値の方が高い場合、ポジション制御が優先作動するようになっている。従って、自動耕深制御による耕耘作業において、畦際における機体方向転換時には、ポジションレバー２０を上限にまで操作することにより、ロータリ耕耘装置６を地上に持上げることができ、また、機体方向転換後にポジションレバー２０を下限まで操作することで、耕深設定器１７で設定されている耕深での自動耕深制御を再開することができる。
【００２８】
この農用トラクタでは、ロータリ耕耘装置６の水平面に対する左右方向の傾斜角度を設定角度に維持するようにローリング駆動するローリング制御手段が備えられており、制御装置１２に接続したダイヤル操作式のポテンショメータからなる傾斜設定器２５を調節操作することで、ロータリ耕耘装置６の左右方向の設定角度を任意に変更することができるようになっている。
【００２９】
このローリング制御には、前記傾斜設定器２５の他に、トラクタ本機（走行機体）１の左右傾斜角度を検出する傾斜センサ２６と、トラクタ本機１の左右傾斜方向の角速度を検出する振動ジャイロ型の角速度センサ２７と、ローリングシリンダ９の作動長さを検出するストロークセンサ２８とが利用される。つまり、図４のブロック図に示すように、傾斜センサ２６と角速度センサ２７からの情報に基づいてトラクタ本機１の左右方向での傾斜角度θが演算され、トラクタ本機１がこの傾斜角度θにある時にロータリ耕耘装置５を傾斜設定器２５による設定角度にするために必要なローリングシリンダ９の目標シリンダ長さＬ０　が割り出され、ローリングシリンダ９の長さＬをこの目標シリンダ長さＬ０　に近づけるようにフィードバック制御がなされて、電磁制御弁１３が作動されるのである。
【００３０】
図５に、傾斜センサ２６と角速度センサ２７からの情報に基づいてトラクタ本機１の左右傾斜角度θを演算する制御ブロック図が示されている。図から判るように、ここでは、角速度センサ２７からの信号を積分することで傾斜角度を演算するとともに、その誤差を傾斜センサ２６からの信号で補正する形態が採用されている。
【００３１】
つまり、温度等の諸条件によってドリフトする角速度センサ２７の零点を時間経過に伴って更新して補正するセンサ零点補正処理がなされる。即ち、角速度センサ２７によって検出されるサンプリング出力値の複数が記憶され、記憶された所定複数のサンプリングデータが平均処理されるとともに、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いて平滑化処理されて零点が割り出され、この零点と実検出値との差をゲインＫ１　で積分分処理することで傾斜角度θが演算されるのである。また、このようにして算出された演算傾斜角度θと傾斜センサ２６から得られる検出傾斜角度θｒとの偏差にゲインＫ２　を乗じた値をフィードバックすることで、積分処理による誤差の集積を消去している。
【００３２】
また、前記角速度センサ２７が故障した場合の対策として、以下のような形態で機体傾斜角度θが割り出されるようになっている。
【００３３】
〔第１例〕
【００３４】
この例では、角速度センサ２７として、故障が発生する自らが故障発生信号を出力する自己診断機能付きのものが利用されており、図６のフローチャートに示されるように、故障発生信号が出力されていないと、傾斜センサ２６と角速度センサ２７の両検出値に基づいて上記したように機体傾斜角度θが割出され、これに基づいてローリング制御が行われる。
【００３５】
また、故障発生信号が出力されたことが認識されると、角速度センサ２７の検出値を利用を停止し、傾斜センサ２６の検出値を機体傾斜角度θとしてのローリング制御が実行される。なお、必要に応じて、角速度センサ２７に故障が発生すると、運転部のメータパネルにおいてランプ表示あるいは液晶表示などして報知するとよい。
【００３６】
〔第２例〕
【００３７】
この例では、角速度センサ２７として、同位置の検知機能を有する２つの角速度検出素子を二重に備えた仕様のものが利用されており、両素子のうちのいずれか一方の出力、あるいは、両素子の主ル直の平均値を角速度センサ２７の出力として利用するようになっている。そして、図７のフローチャートに示されるように、両角速度検出素子からの出力の差が設定未満であれば故障が発生していないものと認識して、傾斜センサ２６と角速度センサ２７の両検出値に基づいて上記したように機体傾斜角度θが割出され、これに基づいてローリング制御が行われる。
【００３８】
また、両角速度検出素子からの出力の差が設定以上に大きいと、いずれかの角速度検出素子に故障が発生しているものと判断して、角速度センサ２７の検出値を利用を停止し、傾斜センサ２６の検出値を機体傾斜角度θとしてのローリング制御が実行される。なお、必要に応じて、角速度センサ２７の故障発生を、ランプ表示あるいは液晶表示などして報知するもよい。
【００３９】
〔第３例〕
【００４０】
この例における角速度センサ２７はいかなる仕様のものでもよく、図８のフローチャートに示されるように、その出力が正常の出力範囲内にあると、角速度センサ２７に故障がないものと判断し、傾斜センサ２６と角速度センサ２７の両検出値に基づいて上記したように機体傾斜角度θが割出され、これに基づいてローリング制御が行われる。
【００４１】
また、角速度センサ２７の出力が正常の出力範囲から外れると、角速度センサ２７に故障が発生しているものと判断して、角速度センサ２７の検出値の利用を停止し、傾斜センサ２６の検出値を機体傾斜角度θとしてのローリング制御が実行される。なお、必要に応じて、角速度センサ２７の故障発生を、ランプ表示あるいは液晶表示などして報知するもよい。
【００４２】
〔第４例〕
【００４３】
この例における角速度センサ２７もいかなる仕様のものでもよく、図９のフローチャートに示されるように、角速度センサ２７の検出値を積分処理して得られた傾斜角度と傾斜センサ２６で検出された傾斜角度との差が設定値未満の小さいものであることが認識されると、角速度センサ２７に故障が発生していないものと判断して、傾斜センサ２６と角速度センサ２７の両検出値に基づいて上記したように機体傾斜角度θが割出され、これに基づいてローリング制御が行われる。
【００４４】
また、角速度センサ２７の検出値を積分処理して得られた傾斜角度と傾斜センサ２６で検出された傾斜角度との差が設定値以上に大きくなったことが認識されると、角速度センサ２７に故障が発生しているものと判断して、角速度センサ２７の検出値を利用を停止し、傾斜センサ２６の検出値を機体傾斜角度θとしてのローリング制御が実行される。なお、必要に応じて、角速度センサ２７の故障発生を、ランプ表示あるいは液晶表示などして報知するもよい。
【００４５】
本発明は、以下のような形態で実施することも可能である。
【００４６】
（１）角速度センサ２７に故障が発生した場合でも直ちには表示せず、所定のモード選択操作を行った場合だけ表示を実行するような表示モードを設定するもよく、また、故障発生情報を記憶格納しておき、定期メンテナンスなどの際に、接続された外付けの故障診断装置に記憶格納した故障発生情報を出力できるようにするもよい。
【００４７】
（２）本発明は、対地作業装置６に傾斜センサ２６と角速度センサ２７を取り付けた形態のものに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】農用トラクタ全体の斜視図
【図２】農用トラクタの後部を示す斜視図
【図３】制御装置の概略構成を示すブロック図
【図４】ローリング制御装置のブロック図
【図５】傾斜角演算用の制御ブロック図
【図６】傾斜角演算制御の第１例を示すフローチャート
【図７】傾斜角演算制御の第２例を示すフローチャート
【図８】傾斜角演算制御の第３例を示すフローチャート
【図９】傾斜角演算制御の第４例を示すフローチャート
【符号の説明】
１　　　　　　　　走行機体
６　　　　　　　　対地作業装置
２６　　　　　　　傾斜センサ
２７　　　　　　　角速度センサ
【図１】
2004113029.tif 000003
【図２】
2004113029.tif 000004
【図３】
2004113029.tif 000005
【図４】
2004113029.tif 000006
【図５】
2004113029.tif 000007
【図６】
2004113029.tif 000008
【図７】
2004113029.tif 000009
【図８】
2004113029.tif 000010
【図９】
2004113029.tif 000011