(57)【要約】【課題】  農業用トラクタ等、作業機を油圧アクチュエータで昇降する場合、特に作業機の重量が重かったり、作動油の状態が悪い場合に上昇時における駆動初期にショックが生じることがある。【解決手段】  トラクタに、作業機昇降用の油圧シリンダ９を備え、この油圧シリンダ９の駆動速度を作業機２１の検出高さと昇降後の目標高さの偏差に応じて駆動速度を変更する。また前記シリンダ９の駆動初期には、一定時間に亘り、作動ショックが生じないと想定される所定の低速度で駆動し、その後前記作業機２１の現在高さと目標高さの偏差に応じて駆動速度を変更させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧アクチュエータ（９）の駆動により機体（１）に対し昇降可能に装着した作業機（２１）を備え、前記アクチュエータ（９）の駆動速度を前記作業機（２１）の検出高さと昇降後の目標高さの偏差に応じて駆動速度を変更する作業車両の作業機昇降制御装置において、前記作業車両には、前記アクチュエータ（９）の駆動初期に一定時間に亘り、所定の駆動速度で昇降し、且つその後前記作業機（２１）の現在高さと目標高さの偏差に応じて駆動速度を変更させる制御手段（Ｃ）を備えたことを特徴とする作業車両の作業機昇降制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トラクタやコンバインといった農業用、或いは建築、運搬用の作業車両における作業機昇降制御装置の構成に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、農業用トラクタには、作業機昇降用の油圧シリンダの駆動により機体に対し昇降可能に装着した作業機を備え、前記作業機昇降シリンダの駆動速度を前記作業機の（随時変化する）検出高さと、昇降後の目標高さの偏差に応じて駆動速度を変更する作業機昇降制御装置が知られている。詳しくは、前記偏差が小さくなる程、駆動速度、即ち作業機昇降シリンダへ送られる油圧を減らして減速するものである。
【０００３】
また前記対地作業機を下降着地させる際に、衝撃が本機側に加わらないように地面近くでその下降速度を遅くする所謂デセラ制御を装備したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平7-289012号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のように前記作業機昇降シリンダの駆動速度を、偏差に応じて変更するものは、作動初期に偏差が大きいものであるので、昇降シリンダへ圧油を急激に送り込むものであるが、特に重い作業機を上昇する時や、油圧の状態が円滑で無い時に、大きなショックを伴って作動し始め、操縦席が悪いという課題が有った。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明は、上記課題を解決すべく次のような技術的手段を講じた。
即ち、油圧アクチュエータ（９）の駆動により機体（１）に対し昇降可能に装着した作業機（２１）を備え、前記アクチュエータ（９）の駆動速度を前記作業機（２１）の検出高さと昇降後の目標高さの偏差に応じて駆動速度を変更する作業車両の作業機昇降制御装置において、前記作業車両には、前記アクチュエータ（９）の駆動初期に一定時間に亘り、所定の駆動速度で昇降し、且つその後前記作業機（２１）の現在高さと目標高さの偏差に応じて駆動速度を変更させる制御手段（Ｃ）を備えたことを特徴とする作業車両の作業機昇降制御装置とする。
（作用）
作業機（２１）を昇降レバー等、操作具の操作によって作業位置から所定の上昇非作業位置まで上げ操作すると、その作業機は、初期の一定時間内は速度が遅くゆっくりと動き始め、そして、それ以降は偏差に応じて駆動速度が変更される。
【発明の効果】
【０００６】
以上要するに、作業機（２１）の上昇時における動き始めの初速度を遅くすることによって、動き始めのショックが低減され、車両の操縦性を向上することができ快適な作業を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を図面に基づき説明する。
図１は、作業車両の一例である農業用トラクタを示すものであり、このトラクタ１の前部にエンジン２を搭載し、このエンジン２の回転動力をミッションケース３内の変速装置に伝え、この変速装置で減速された回転動力をステアリングハンドル１６で操舵できる左右前輪５と、左右後輪６とに伝えるようにしている。
【０００８】
また前記ミッションケース３の上部には、シリンダケース７が設けられ、このシリンダケース７の左右両側に左右リフトアーム８，８を回動自在に枢着している。また図２に示すように、シリンダケース７内の作業機昇降用の油圧アクチュエータ（以下、油圧昇降シリンダ９）内に上昇用比例圧力制御バルブ１０を介して作動油を供給すると前記リフトアーム８，８が上昇回動し、下降用比例圧力制御バルブ１１を介して排出するとリフトアーム８，８が下降回動する構成となっている。
【０００９】
また前記リフトアーム８の回動基部には、作業機の高さを検出するリフトアーム角センサ８ｓが備えられ、また左右のアーム先端部は左右夫れ夫れロワーリンク１２とリフトロッド１３，１３で相互に連結され、このうち、片側（右側）リフトロッド１３は複動式の油圧ローリングシリンダ１３ａで構成される。またこの油圧ローリングシリンダ１３ａの横側にはシリンダ長さを検出するストロークセンサ１４が装備されている。
【００１０】
尚、前記図２の油圧回路において、Ｐ１は前記油圧昇降シリンダ９や油圧ローロングシリンダ１３ａへ圧油を送るメインポンプ、Ｐ２は、パワーステアリングや変速用アクチュエータへ圧油を送るサブポンプ、Ｔは前記ミッションケース３を兼ねるタンクポートである。
【００１１】
また前記リフトアーム８やロアリンク１２から成るリンク機構に連結する作業機は、例えばロータリ耕耘装置２１等であり、このロータリ耕耘装置２１は、耕耘爪２２と、この耕耘爪２２の上方を覆うロータリカバー２３と、ロータリカバー２３の後部に枢着されたリヤカバー２４等からなり、トラクタ１側のＰＴＯ軸２５から動力を受けて耕耘爪２２を回転させ、この回転する耕耘爪２２によって土壌を耕起する構成となっている。
【００１２】
またトラクタ１の操縦席１８の側方には、操作パネルが備えられ、同パネル上に前記作業機の上げ位置設定器１７を設け、作業機の目標上げ位置Ｕを任意に設定できる構成とし、レバー式昇降具（以下、油圧昇降レバー２６）や、ハンドル下のスイッチ式昇降具（以下，フインガアップレバー２７）を操作してリフトアーム８を上昇側に操作してもこの上げ位置設定器で設定した高さまでしか作業機は上昇しないようになっている。
【００１３】
また前記油圧昇降レバー２６による昇降制御は、該レバー２６の回動基部にポテンショメータ２６ｓを設け、このポテンショメータの検出によってこの回動位置に応じて前記リフトアーム８が昇降回動する構成であり、また、フインガアップレバー２７による昇降制御は、該フインガアップレバー２７基部に昇降スイッチ２７ｓを設け、同スイッチ２７ｓを上げ側にＯＮ操作すると、後述するコントローラ４２により上昇用比例圧力制御バルブ１０が油路を開通し作業機を上昇させ、作業機２１は設定された所定の目標上げ位置Ｕまで自動的に上昇して停止し、前記スイッチを下げ側にＯＮ操作すると、下降用比例圧力制御バルブ１１が油路を解放し作業機を下降させて、作業機は設定された所定の作業位置まで自動的に下降して停止するようになっている。
【００１４】
また前記操作パネル上の各種スイッチについて説明すると、同パネル上には、トラクタにフロントローダ等、外部作業機を取り付けたときにこれを操作する「油圧外部取り出しモード」、ドラフト作業機を取り付け負荷が掛ったときに同作業機を所定量だけ上昇する「ドラフト制御モード」、前記ロータリ作業機を連結したときにリヤカバーセンサの検出値に応じて同作業機を一定高さに保持する「デプス制御モード」を選択可能なタクトラバー式の制御モード切替スイッチ１９や、エンジン回転が下がった時に連結された作業機を一定量だけ上昇する「負荷制御モード」を入切するシーソー式の負荷制御入切スイッチ２０等を備える構成となっている。
【００１５】
そして前記のようにトラクタ１の作業においてリフトアーム８を駆動、即ち作業機を昇降する複数の制御モードを車両に搭載し、これを複数の設定具１９，２０で入切する構成とした場合は、前記シーソー式の制御スイッチで入切できる制御の作動を優先する構成となっている。即ち、タクトラバースイッチ等、自己復帰式設定具で設定される制御は、後述するコントローラ４２内のプログラムで切り替え可能であるが、シーソー式スイッチ等、ロック式の設定具で設定される制御は、プログラムで切り替えると、スイッチの状態と制御の入切状態が一致しなくなり、オペレータに戸惑いを生じさせる恐れがある。この為、上記シーソー式スイッチで設定される負荷制御を優先するようにし、オペレータの戸惑いを低減させる構成となっている。
【００１６】
尚、上記トラクタ１のリフトアーム８、即ち作業機昇降にかかる制御において、負荷制御入切スイッチ２０が入りの時に制御モード切替スイッチ１９が操作された場合は、「負荷制御スイッチを切りにして下さい。」等の操作指示情報を表示機器に表示する構成にしておくと、オペレータに設定変更の方法を容易に認識させることができる。
【００１７】
次に図３に基づいてトラクタ１の制御部となるコントローラ群Ｃについて説明する。
トラクタ１に搭載されるコントローラは、走行部の制御を処理する走行系コントローラ４１と、作業機の昇降制御を処理する昇降系コントローラ４２と、エンジン回転等の作業状態の表示情報を処理するメータパネル用コントローラ４３と、各種操作スイッチ等の情報を処理する操作パネル用コントローラ４４とから構成され、各々は通信回線で情報を共有できる構成と成っている。
【００１８】
詳しくは、昇降系コントローラ４２をメインコントローラとし、この昇降系コントローラ４２と前記走行系コントローラ４１間の通信をＣＡＮ方式の高速通信とし、昇降系コントローラ４２とメータパネル用コントローラ４３、操作パネル用コントローラ４４との通信は同期通信方式とする構成となっている。
【００１９】
前記通信方式は、全て高速通信で構成することも考えられるが、高速通信の場合、ノイズ除去のため回路内にＣＡＮ方式等の通信専用素子やノイズ除去のための素子を配置する必要があり、コストが高くなるという課題がある。そこで、前記トラクタでは、油圧または電気アクチュエータを制御するコントローラ４１，４２は、高速通信で情報を共有することで応答遅れなくし、作業精度の向上やトラブル時の応答性を向上させると共に、その他の表示や設定等、遅れても問題ないものは、低速で通信する構成にすることで、車両全体のコストを極力安価に抑える構成としている。
【００２０】
以上のように構成したトラクタでは、図４と図５に示すように、作業機の昇降速度制御が行なわれる。
前記作業機の昇降速度制御では、前記リフトアーム８の上昇回動時と下降回動時における初期一定時間の間、速度が遅くなるように制御される。詳しくは、図４に示す上昇時の制御を示すフローチャートのように、前記油圧昇降レバー２６やフォンガップレバー２７により上昇要求が成された場合に、検出初めより一定時間内かどうかを判定し、これがＹＥＳの判定であれば、前記上げ位置設定器１７や油圧昇降レバー２６で設定された目標とする上げ位置やまでの偏差で求まる動作速度Ｂと、予め設定された作動ショックが生じないと想定される一定速度Ａとを比較し、速度が遅い方を選択して、リフトアーム８を回動、即ち作業機を昇降する。
【００２１】
前記偏差は、図５の（イ）に示すように、リフトアーム角センサ８ｓによりリフトアーム８の角度、即ち作業機の昇降高さを適宜検出し、目標とする位置までの差を求める構成となっている。また前記一定速度Ａは、上昇時と下降時の速度制御において、上昇時と下降時とでは、それらの初期速度が異なるように一定の速度差を設けた構成としている。つまり、本例では、上昇時の所定値Ａ１が低く、下降時の所定値Ａ２が上昇時のそれよりも高くなるように電流出力値を変えた構成になっている。
【００２２】
これにより、作業機を下降するときに同作業機の自重による加速も加わり、上下昇降速度を一定に保つことができる。
尚、この発明の別形態としては、上記した作業機の昇降速度制御において、前記制御モード切替スイッチ１９、即ち、各制御モード毎に初期速度を規制できるように構成しておくと、各種の作業にマッチした適正な初期速度が得られ、作動ショックの少ない昇降制御が可能となる。例えば、デプス制御（リヤカバーによる高さ保持）モード時は、時間を長くして速度を遅くし、ドラフト制御（負荷による高さ保持）モード時は、時間を短くして速度を速くする構成とすれば良い。
【００２３】
次に、図６と図７に基づいて、前記トラクタ１の昇降制御のトラブルにかかる自己復帰処理について説明する。
前記昇降系コントローラ４２では、油圧制御バルブ１０，１１を用いて作業機を昇降する油圧制御において、バルブへの出力と、リフトアーム８の駆動状況に差が生じた場合、通常の出力パターンとは異なるモードへ移行させることで作動不良の回避を図る構成としている。
【００２４】
例えば、前記比例圧力バルブ１１，１０の出力により、油圧昇降シリンダ９への昇圧を行う場合、昇圧中の微少電流域で作動油内の不純物によって作動不良を起す場合がある。これにより、作動が不能となり、多大な損失が発生する。一方、こうした場合、バルブを最大出力にすれば、作動が正常に復帰することも知られている。そこで、本例では、昇降系コントローラ４２から、一時的に最大出力の制御モードに切り替える構成となっている。これによって、油路内に溜まった不純物を除去して作動不能に陥る状況を回避することができる。
【００２５】
また、前記前記最大出力を行う前には、モニタや警告ブザーにより異常状態をオペレータ報知し、確認後に前記最大出力を出力する。例えば、表示装置や音声で「異常が発生しているので通常とは異なった制御となっている。」旨を表示し、オペレータに報知することによって、不意な作動によって作業を荒らしたり、障害物等との接触を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】トラクタの側面図。
【図２】トラクタの一部油圧回路図。
【図３】コントローラの接続状態を示す図。
【図４】作業機昇降速度制御の概要を示すフローチャート。
【図５】（イ）偏差と電流出力値との関係グラフ。（ロ）時間と流量との関係を示す一例。
【図６】昇降系コントローラの接続状態を示すブロック図。
【図７】昇降制御にかかる自己復帰処理の概要を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２７】
Ｃ    コントローラ群
１    トラクタ
２    エンジン
３    ミッションケース
５    前輪
６    後輪
７    油圧シリンダケース
８    リフトアーム
９    油圧昇降シリンダ
１０    上昇用比例圧力制御バルブ
１１    下降用比例圧力制御バルブ
２１    作業機（ロータリ耕耘装置）
２６    油圧昇降レバー
２７    フインガアップレバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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