(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央制御部と該中央制御部から出力される制御信号により制御される有線式の通信手段で接続され、ＣＰＵをそれぞれ設けた複数の端末制御部を備えた作業車用の制御装置において、
各端末制御部が電源回路を共有し、
前記電源回路から全ての端末制御部への入力を入り切りできる非常用の出力停止手段と、
該非常用の出力停止手段をオフし、端末制御部から外部への信号の出力を停止させる異常判断手段とを設け、
前記中央制御部と端末制御部間で一定時間以上通信が無い場合は、前記異常判断手段により異常であると判断して、前記非常用の出力停止手段をオフして、全ての端末制御部への前記電源回路からの出力をオフすることを特徴とする作業車用の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は農業用機械などの作業車用の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トラクター、コンバイン、田植機などの農業用機械などは、農作業を能率的に行うために作業用の各種の制御装置が装備されている。例えばトラクターでは、耕耘作業時に耕深深さを一定に保つための耕深制御装着、傾斜地で車体を水平に維持するための水平制御装置または車の走行速度を制御する速度制御装置が装着されている。
【０００３】
このような農業用機械の制御装置は、中央制御部が各種センサーまたは各種駆動部からの信号を受信して、農業用機械を構成する変速機の電磁バルブなど出力装置を集中的に制御している。このため電磁バルブ、各種センサなどに変更を生じた場合、中央制御部を変更しなければならなかった。その中央制御部は農業機械の機種、型式に応じたものでなければならず、制御部の管理に労力を要していた。近年通信制御処理が進歩し、通信専用のＩＣを設けることにより、高速に通信しながら制御することであたかも複数の制御部が一体の制御部として機能するかのように行えるようになった。このため、制御部を出力装置などの各制御対象に応じて機能別に分割して端末制御部とし、これらを中央制御部と通信でつなぐことで、また、機種、型式に応じて組み合わせることで機種、型式にかかわらず制御部が共用できるようになった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した中央制御部と端末制御部に、例えばそれぞれ通信制御用の専用のＩＣを設けた農業用機械の制御装置は、制御中に通信制御用ＩＣが障害を受けて、通信不能になったときに出力回路が現在の出力状態を保持していると、中央制御部からの制御信号を端末制御部が受信することができず、端末制御部で作動するバルブなどの出力装置がコントロール不能に陥る危険性がある。
【０００５】
本発明の課題は一定時間以上中央制御部からの出力通信が途切れたとき出力装置の出力をオフにし、安全性を高めた農業用機械の制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記課題は、次の構成によって達成される。
すなわち、 中央制御部（５１）と該中央制御部（５１）から出力される制御信号により制御される有線式の通信手段で接続され、ＣＰＵをそれぞれ設けた複数の端末制御部（５２，５３）を備えた作業車用の制御装置において、各端末制御部（５２，５３）が電源回路（７１）を共有し、前記電源回路（７１）から全ての端末制御部（５２，５３）への入力を入り切りできる非常用の出力停止手段（７３）と、該非常用の出力停止手段（７３）をオフし、端末制御部（５２，５３）から外部への信号の出力を停止させる異常判断手段（６９，７０）とを設け、前記中央制御部（５１）と端末制御部（５２，５３）間で一定時間以上通信が無い場合は、前記異常判断手段（６９，７０）により異常であると判断して、前記非常用の出力停止手段（７３）をオフして、全ての端末制御部（５２，５３）への前記電源回路（７１）からの出力をオフすることを特徴とする作業車用の制御装置である。
【０００７】
本発明の上記通信回路とは▲１▼通信機能回路または▲２▼通信制御用回路もしくは通信線を言うものとする。
【０００８】
本発明の農業用機械の制御装置は、中央制御部（５１）と機体各部の出力装置に分散配置される複数個の端末制御部（５２，５３）にそれぞれ通信用回路を持っているので、端末制御部（５２，５３）と中央制御部（５１）はセンサからの検出信号やバルブへの出力信号を有線式の通信手段で接続し、互いに通信できるようになっている。
【０００９】
そして本発明の農業用機械の制御装置は、全ての端末制御部（５２，５３）への電源回路（７１）からの入力を入り切りできる非常用の入切手段（７３）を有する通信回線を備えているので、各端末制御部（５２，５３）の出力信号を直ちに停止できる。また、端末制御部（５２，５３）の内、バルブ出力などの外部に出力するものにおいては、一定時間以上通信の無い場合は異常と判断して出力を停止させ、外部出力用の端末制御部（５２，５３）の出力をオフとする異常判断手段（６９，７０）を備えているので、安全性が高い。
本発明の制御装置（制御回路９０）はトラクタ、コンバイン、田植機などに適用できる。
【００１０】
【実施の形態】
本発明の制御装置は、例えば農業用トラクタ（以下、トラクタ）に設けられる。そこで以下、トラクタの制御装置について説明する。図１に示すトラクタには図４に示すような中央制御部と端末制御部からなる制御装置が設けられている。
【００１１】
まず、トラクタについて図１と図２及び図３により説明する。
トラクタ１の走行車体２は前後に左右一対の前輪と左右一対の後輪を設け、ボンネット３に覆われたエンジン４の回転動力がミッションケース５の変速装置により、適宜減速されて一対の前輪７，７、後輪８，８にそれぞれ伝わって走行する構成となっている。
【００１２】
更に、ミッションケース５の上方には運転座席９が設けられ、その側方には作業機２９の高さ位置を調整するポジション操作レバー１１（図２参照）が突出しており、耕深設定器１２、水平制御切替スイッチ１３、デセラ位置設定器１４、変速レバー１５等が設置されている。前記ミッションケース５の上部には単動式の油圧シリンダ１６を内蔵するシリンダーケース１７が設けられ、また、車体水平センサ１８が設置されている。油圧シリンダ１６は油圧シリンダケース１７の左右両側に枢支されている一対のリフトアーム２１，２１を回動させる構成となっている。
【００１３】
また、走行車体２の後部にはトップリンク２２、ロアリンク２３，２３からなる３点リンク機構を設けてあり、リフトアーム２１，２１とロアリンク２３，２３と夫々リフトロッド２５，２６で連結され、リフトロッド２５は油圧シリンダで伸縮可能に設けられている。このリフトロッド２５には該ロッド２５に平行してストロークセンサ２７が設けられている（図３参照）。
【００１４】
作業機２９は前記３点リンク機構を介して装備され走行車体２に牽引されながら対地作業をするものである。この作業機２９は耕耘部３１と、この耕耘部３１を取り囲むカバー部３２から構成されている。耕耘部３１は、前記エンジン４の回転動力が走行車体２の後部ＰＴＯ軸３３から伝動軸及び作業機２９の伝動機構を介して回転軸３５へ伝導され、回転軸３５に取り付けられた複数の回転爪３６が駆動回転することにより圃場の土を粉砕、撹拌、耕起するようになっている。また、カバー部３２は回転軸３５の軸回り上方にロータリーカバー３８と、このロータリーカバー３８後部に枢着されたリアカバー３９等から構成されている。また、ロータリカバー３８の後端上面にはリアカバー３９の回動角度を検出する耕深センサ４２が設けられている。
【００１５】
本実施例の制御装置の例として、前記作業機２９が圃場の耕深値に保つための耕深制御装置や、また、左右方向の耕深が同じになるよう左右傾きを制御する水平制御装置が設けられている。更に、作業者が任意の高さに作業機２９を昇降するポジション制御装置も設けられ、このポジション制御装置とは独立して、旋回時等に作業機２９を昇降スイッチ４４（図２参照）の操作により設定高さと設置状態とに強制昇降する装置も設けられている。
【００１６】
例えば、耕深制御について説明すると、運転座席９の側方に設けられた耕深設定器１２により耕深設定値を設定する。この耕深設定値に耕深センサ４２の耕深検出値が一致するように油圧シリンダ１６が作動して作業機２９が昇降制御される構成となっている。作業中に圃場の凹凸によりリアカバー３９が上下すると、その変化は耕深センサ４２により検出され、コントローラへ送信される。コントローラは耕深を耕深設定値に復帰するように油圧シリンダ１６を作動させ、作業機２９を昇降させる。
【００１７】
図４には本実施例の制御装置の一部を示し、中央制御部５１と端末制御部の一部である作業機２９の端末制御部（例えば水平制御部）５２と走行車体２の端末制御部（例えば変速制御部）５３との制御装置の構成図を示す。
【００１８】
水平制御について説明すると、運転座席９の側方の水平制御切替スイッチ１３（図２参照）によりモードの選択し得る。水平制御切替スイッチ１３には「水平」モード、「車体平行」モード、「手動」モードがある。「水平」モードは作業機２９を水平に保つように制御するモードで、「車体平行」モードは走行車体２と作業機２９の左右傾斜を平行に保つように制御するモードである。「手動」モードとは作業機の傾きを任意の傾斜にする制御である。
【００１９】
作業中に圃場の凹凸等によりトラクタ１が左右に傾くと、水平センサ５４が当該圃場の傾斜を検出し、水平センサ５４の検出したアナログ信号出力値がＣＰＵ５７内のＡ／Ｄ変換装置によりデジタル信号に変換され、その値は通信回路５８を経由して、中央制御部５１に送信される。ここで、中央制御部５１のＣＰＵ６１で、トラクタ１の各種設定モードなどのデータを加味して、作業機２９と走行車体に対する傾斜角度が計算される。このとき、水平センサ５４の場合と同様に油圧シリンダ１６の長さは、ストロークセンサ５５で検出し、これはデジタル信号に変換して通信回路５８を経由して、中央制御部５１に送信される。これにより油圧シリンダ１６の伸縮を判断し、バルブ出力信号を通信回路５８を経由して端末制御部（水平制御部）５２に送られる。ＣＰＵ５７は、この信号をもとに電磁バルブを制御し、油圧シリンダ１６を伸縮する。この間ストロークセンサ５５の検出値をＣＰＵ６１は、逐次通信回路から受け取り、制御を行う。目標の長さにストロークセンサ５５がなると、バルブ停止信号を同じように、端末制御部（水平制御部）５２に送信してバルブを停止させる。
【００２０】
また、端末制御部（変速制御部）５３では変速位置センサ６５で検出される変速段について、変速機の電磁バルブ６６，６７を作動させて走行装置の適宜の変速段を選択する。
【００２１】
図４に示す本実施例の制御装置には中央制御部５１と各端末制御部５２，５３・・・のいずれにもハードウエア構成からなる通信回路が組み込まれている。そのため、新規な制御技術をいずれかの端末制御部５２，５３・・・で採用する場合に、中央制御部５１のＣＰＵ６１を取り替える必要なく、該当する端末制御部５２，５３・・・のソフトウエアを変更するだけで良い。
【００２２】
各端末機制御部５２，５３・・・にはウォッチドッグタイマ６９，７０・・・が設けられており、また各端末機制御部５２，５３・・・に共通の電源回路７１が設けられ、さらに端末機制御部５２，５３・・・はそれぞれ非常停止スイッチ７３，７４・・・を持っている。
【００２３】
そこで、端末制御部５２，５３・・・の内、電磁バルブ６２，６３・・，６６，６７・・・出力などにより作業機２９の作動または変速機の変速段の選択など外部に出力するものにおいては、ウォッチドッグタイマー６９、７０・・で監視して一定時間以上通信の無い場合は異常と判断して非常停止スイッチ７３，７４・・・をオフとして出力を停止させて安全性を高めた。なお、ここで非常停止スイッチ７３は制御部の電源線をＯＦＦにすることで端末の制御を停止するものであり、非常停止スイッチ７４は停止用の専用信号線を持つものである。
【００２４】
このとき、通信によって出力の停止を行うと、停止信号を受け付けるまでに時間遅れを生じ、緊急事態に間に合わないおそれがあるが、図４に示す制御装置は端末制御部５２，５３・・・の電源回路７１を共有化しているので、端末制御部５２，５３・・・の共通電源回路７１を非常停止スイッチ７３でＯＮ／ＯＦＦができるような構成としているので、緊急時にはこの共通電源回路７１をＯＦＦにすることで時間遅れ無しで出力部を停止させることができる。また、本実施例の非常停止スイッチ７３を用いると、通信回線が混雑していてもそれとは無関係に緊急停止ができる。さらに、電源回路７１の共通化でコストダウンも図れる。
【００２５】
また、図５に一般化して本実施例の制御装置を示すように、入力制御部８１，８２・・・と中央制御部５１と各端末制御部５２・・・のいずれにもハードウエア構成からなる通信回路９１，９２・・・、６０、５８・・・をそれぞれ組み込んでおき、端末制御部５２・・・にウォッチドッグタイマ６９・・・を設けておいて、一定時間以上通信の無い場合は異常と判断して、端末制御部５２・・・のリセット信号をそれぞれの出力ドライバ１０１・・・に送信することで出力を停止させる方法を用いることもできる。
【００２６】
この図５に示す構成からなる場合は、端末制御器のレイアウトを、出力系の端末制御部５２・・・と入力系のブロック８１、８２に分けて構成した場合で、前記ウォッチドッグタイマー６９・・・を出力系の端末制御部５２・・・のみに取り付け、入力系の制御部８１，８２・・・は、通信異常があっても作動するように構成して、異常の場合の故障診断が容易な構成にしてある。入力系統の制御部８１，８２・・・は該制御部８１，８２・・・の通信用回路９１，９２・・・で中央制御部５１または端末制御部５２・・・とは独立して入力系統の制御することができるので、この入力系統の制御部８１，８２・・・および中央制御部５１を作動させたままにしておくことができ、この場合は、入力系統の制御部８１，８２・・・および中央制御部５１についてはテスターなどにより故障原因をチェックすることができる。
【００２７】
同様に、この図５の制御装置に図４に示すような端末制御部の共通電源を非常停止スイッチの出力系の端末だけにＯＮ／ＯＦＦできるような構成を付加しても良い。
【００２８】
また、図６に示すように、入力制御部８１，８２・・・と中央制御部５１と各端末制御部５２・・・にもハードウエア構成からなる通信回路９１，９２・・・、６０、１０２・・・をそれぞれ組み込んでおき、端末制御部５２・・・の内、バルブ出力などの外部に出力するものにおいては、端末制御部５２・・・の出力ドライバー１１１・・・に手動入力スイッチ１２１を接続しておくと、通信回路１０２・・・を切り離しても手動で出力できる。この場合は、制御中に通信回路１０２・・・が障害を受けて通信不能になったときに手動で操作できる利点がある。
【００２９】
図７は複数のコントローラ１３１、１３２・・を通信回路１４１，１４２・・・を用いて調歩を取りながら制御を行う農業用制御コントローラにおいて、各コントローラの通信線１５１・・・とは別に非常通信線１５２を配して、これに非常停止スイッチ１６１を設け、各コントローラ１３１、１３２・・・の出力信号を直ちに停止できるようにした構成としても良い。
【００３０】
この場合は複数のセンサなどとともに複数のコントローラ１３１，１３２・・・を用いて、それぞれ複数の制御を行う農業用機械において、各コントローラ１３１、１３２・・・の間を通信回路１４１，１４２・・・を用いて各制御の調歩を取りながら精度よく農作業を行うことができるが、非常事態の場合、通信線１５１・・・で各コントローラ１３１，１３２・・・に出力停止を通信して行う場合はタイムラグを生じるので、通信線１５１・・・のほかに各コントローラ１３１、１３２・・・に共通する非常停止スイッチ線１５２を設け、瞬時にすべてのコントローラ１３１、１３２・・・を出力停止できるようにしたものである。
【００３１】
また、図８に示すように各コントローラ１３１、１３２・・・のＣＰＵ１７１，１７２・・・に非常停止入力端子１８１，１８２・・・を設けることにより、これに非常停止線１９１，１９２・・・を接続しても良い。この場合は各コントローラ１３１、１３２・・・を監視しながら非常停止が解除された後、各コントローラ１３１、１３２・・・の自動制御が所定の状態に切り替わるように構成することができる。
【００３２】
また、図９のフローチャートに示すように、非常停止が解除された後、各出力装置の制御が直ちに開始すると危険であるので、非常停止が入力されたことを各コントローラ１３１、１３２・・・（図８参照）が検出できる手段を講じ、非常停止解除後は、安全に所定の制御に切り替わるようにすることもできる。例えば変速段を非常停止させた時に、変速段はニュートラルにしておき、安全に再起動させるようにする。
【００３３】
図９に示す例ではキースイッチがＯＮしたとき自動スイッチ１９５（図８参照）がＯＮになっていても制御を開始しない。いったん切ってからでないと自動制御が開始しない。また、非常停止スイッチ１６１（図８参照）が切りになっても自動制御がすぐには、働かず自動スイッチ１９５をいったん切ってから制御を開始する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例であるトラクタの側面図である。
【図２】  図１のトラクタの運転席付近の平面図である。
【図３】  図１のトラクタの３点リンク機構部の傾斜図である。
【図４】  本発明の一実施例の制御装置のブロック図である。
【図５】  本発明の一実施例の制御装置のブロック図である。
【図６】  本発明の一実施例の制御装置のブロック図である。
【図７】  本発明の一実施例の制御装置のブロック図である。
【図８】  本発明の一実施例の制御装置のブロック図である。
【図９】  本発明の一実施例の非常停止解除後の各出力装置の制御フローチャートである。
【符号の説明】
１  トラクタ                      ２  走行車体
３  ボンネット                    ４  エンジン
５  ミッションケース              ７  前輪
８  後輪                          ９  運転座席
１１  ポジション操作レバー        １２  耕深設定器
１３  水平制御切替スイッチ        １４  デセラ位置設定器
１５  変速レバー                  １６  油圧シリンダ
１７  シリンダーケース            １８  車体水平センサ
２１  リフトアーム                ２２  トップリンク
２３  ロアリンク                  ２５，２６  リフトロッド
２７  ストロークセンサ            ２９  作業機
３１  耕耘部                      ３２  カバー部
３３  後部ＰＴＯ軸                ３５  回転軸
３６  回転爪                      ３８  ロータリーカバー
３９  リアカバー                  ４２  耕深センサ
４４  昇降スイッチ                ５１  中央制御部
５２，５３  端末制御部            ５４  車体水平センサ
５５  ストロークセンサ            ５７  中央制御部ＣＰＵ
５８，６０，９１，９２，１０２、１４１，１４２  通信回路
６１  端末制御部ＣＰＵ
６２，６４  水平制御用電磁バルブ  ６５  変速位置センサ
６６，６７  変速機の電磁バルブ    ６９，７０  ウォッチドッグタイマ
７１  電源回路                    ７３，７４  非常停止スイッチ
８１，８２  入力制御部            １０１  出力ドライバ
１１１  出力ドライバー            １２１  手動入力スイッチ
１３１、１３２  コントローラ
１５１  通信線                    １５２  非常通信線
１６１  非常停止スイッチ          １７１，１７２  コントローラＣＰＵ
１８１，１８２  非常停止入力端子  １９１，１９２  非常停止線
１９５  自動スイッチ
【図１】
0003747517.tif 000002
【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】
0003747517.tif 000008
【図８】
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【図９】
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