(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行車体の左右傾斜角を検出する傾斜センサ１４と、走行車体の左右傾斜姿勢を設定された角度に修正する姿勢変更手段１２ａとを備えた移動農機１であって、この移動農機１は走行車体の左右ローリング姿勢に拘わらず作業機を設定された対地角度に維持する自動ローリングモードと、走行車体のローリング状態に追従しながら走行車体と作業機との関係を常に平行状態に維持する本機平行制御モードを有し、更に走行車体の左右傾斜速度を検出する角速度センサ３３を設け、本機平行制御モード時における傾斜の変化速度が大であるときには、作業機の姿勢変化を小さくするローリング角度補正を行い、変化速度が小のときは、本機平行制御を継続させる手段３５を設けたことを特徴とする動力農機のローリング制御装置。
【請求項２】
前記ローリング角度補正は、角速度センサ３３の変化量に応じて作業機の傾斜角度を制御させてなる請求項１記載の動力農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】
この発明は、トラクタ等の動力農機に連結されるロータリ耕耘装置の如き作業機をローリング制御するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクタの後部に３点リンク機構を介在させてロータリ耕耘装置等を連結し、このうち、3点リンク機構を構成する片側リフトロッドを複動式の油圧シリンダで構成し、トラクタ側には本機の左右傾斜角度を検出する傾斜センサを搭載して設け、油圧シリンダの横側部には油圧シリンダの伸縮量を検出するストロークセンサを固着して、作業機を常に設定されたローリング姿勢に制御するものが知られている。
【０００３】
この種トラクタの操作部には、作業機を自動的に水平姿勢に制御させる自動水平モードと手動で作業機を傾ける手動モードとを選択する設定器が設けられるのが普通で、さらに作業機を本機に対して常に平行にするために本機平行スイッチを設けるようにしている。
【０００４】
本機平行状態とは、動力農機と作業機とを連結する左右のリフトロッドの長さが等しい状態を云い、動力農機が左右に傾くと作業機は平行な状態を維持して動力農機と一体で傾き、片側油圧リフトロッド内の作動油がリークしても常に固定側（左側）のリフトロッドの長さに可動側（右側）のリフトロッドの長さが一致するように制御が働いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、こうした従来装置において、平行制御モードを使用するのは普通、路上を走行する場合が多いが、例えば、畦塗作業を行なうときに本機平行制御モードにすることがある。
【０００６】
この本機平行制御モードを設定して畦塗作業を行なっているときに本機が左右方向に傾くと機体後部に連結された畦塗機も同じ方向に傾いてしまい、その瞬間だけ畦に段差が生じて滑らな畦が形成されないという欠点があった。また、ロータリ作業の場合も同様で、機体が瞬間的に大きく左右に傾くとそれに連結されたロータリ耕耘装置も同じ方向に傾き、耕深が変化したり、土壌表面が大きく波打つといった不具合があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記した問題点に鑑みて提案するものであって、次のような技術的手段を講じた。
即ち、請求項１の発明は、走行車体の左右傾斜角を検出する傾斜センサ１４と、走行車体の左右傾斜姿勢を設定された角度に修正する姿勢変更手段１２ａとを備えた移動農機であって、この移動農機は走行車体の左右ローリング姿勢に拘わらず作業機を設定された対地角度に維持する自動ローリングモードと、走行車体のローリング状態に追従しながら走行車体と作業機との関係を常に平行状態に維持する本機平行制御モードを有し、更に走行車体の左右傾斜速度を検出する角速度センサ３３を設け、本機平行制御モード時における傾斜の変化速度が大であるときには、作業機の姿勢変化を小さくするローリング角度補正を行い、変化速度が小のときは、本機平行制御を継続させる手段を設けたことを特徴とする動力農機のローリング制御装置の構成とした。
【０００８】
また、請求項２では、前記ローリング角度補正は、角速度センサ３３の変化量に応じて作業機の傾斜角度を制御させてなる請求項１記載の動力農機のローリング制御装置の構成とした。
前記構成による作用は次の通りである。
【０００９】
ローリング制御モードを本機平行制御モードに設定し、機体を前進させる。
前進作業中、後輪が凹部に入るか凸部に乗り上げると機体後部に連結された作業機も同じ方向に傾く。油圧リフトロッド１２ａ内の作動油のリーク等によりトラクタ本機に対する作業機の位置関係が変わった場合、ローリング制御が働いているために油圧式リフトロッドに対して常に左と右の長さが等しくなるように伸縮制御され、この結果、作業機はトラクタに対して常に平行関係を維持したままの状態になる。
【００１０】
機体に搭載した角速度センサ３３がこの本機平行制御モード時の傾斜変化速度を検出し、その変化速度が大である場合には、その変化量に応じて作業機の傾斜角度を制御する。
例えば、機体が左に瞬間的に大きく傾いたときには、本機に対して平行関係にある作業機を右側に傾けてその変化を吸収する。反対に本機が右に傾いたときであって、角速度変化が大である場合には、作業機を左に傾けて作業姿勢が大きく変わらないようにしている。姿勢変化を吸収するべく油圧リフトロッドを伸縮させる制御量は、角速度センサの変化量分を作業機傾斜角度に換算した値を用いる。
【００１１】
【実施の形態】
以下、図面に示す実施例に基づいて、この発明の実施例を説明する。
まず、構成から説明すると、図１に示す符号１はトラクタであって、機体前部にエンジン２を搭載して設け、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４に伝え、この変速装置４で減速された回転動力を前輪５と後輪６とに伝えるようにしている。ミッションケース３の上部には油圧シリンダケース７が搭載され、この油圧シリンダケース７の左右両側にリフトアーム８，８を回動自由に枢着している。油圧シリンダケース７内の油圧シリンダ９内に作動油が供給されるとリフトアーム８，８が上昇回動し、反対に作動油が排出されるとリフトアーム８，８は下降するように構成している。
【００１２】
さらに、リフトアーム８，８と左右のロワーリンク１０，１０とはリフトロッド１２，１２で相互に連結され、このうち片側（右側）のリフトロッド１２ａは複動式の油圧シリンダで構成される。
この油圧シリンダ１２ａの横にはシリンダ長さを検出するストロークセンサ１３が固着されている。１４はトラクタ１の左右方向の傾斜角度を検出する傾斜センサで、油圧シリンダケース７横に取り付けられ、後述するようにこの傾斜センサ１４の検出値と前記ストロークセンサ１３の検出値と傾斜設定器１５の設定値とから作業機の傾斜制御量が算出され、コントローラ３５からの指示により作業機を設定された左右傾斜角度に維持するようにしている。
【００１３】
なお、この実施例では、作業機としてロータリ耕耘装置１８を例に挙げているが、ロータリ耕耘装置１８以外の、例えば畦塗機や薬剤散布機等であってもよい。前記ロータリ耕耘装置１８は耕耘爪２０とこの耕耘爪２０の上方を覆うロータリカバー２２と、ロータリカバー２２の後部に枢着されたリヤカバー２３等からなり、トラクタ１側のＰＴＯ軸から動力を受けて耕耘軸１９を回転させ、耕耘軸１９に取り付けられた複数個の耕耘爪２０によって土壌を耕起する。
【００１４】
ロータリ耕耘装置１８のロータリカバー２２の後上部には耕深を検出するポテンショ式の耕深センサ２４が設けられ、トラクタ１の操縦席側に設けられたダイヤル調整式の耕深設定器２５によって設定された耕深となるようにリフトアーム８，８が回動操作されてロータリ耕耘装置１８全体が昇降し、設定耕深を維持するようにしている。
【００１５】
次に図２に示すブロック図について説明する。
作業機の昇降制御、及び傾斜制御を司るコントローラ３５の入力側には、ポジション設定器２６とリフトアーム角センサ２７が接続される。ポジション設定器２６は油圧操作レバー２８の回動基部に取り付けられ、リフトアーム角センサ２７はリフトアーム８の回動基部に取り付けられる。
【００１６】
コントローラ３５に接続される上げ位置設定器３１はリフトアーム８の最大吊上げ高さを設定するもので、油圧操作レバー２８の後方に配設されている。
前記耕深センサ２４、耕深設定器２５もコントローラ３５に接続され、デプス制御時に耕深設定器２５で設定した耕深設定値と耕深センサが検出した値が一致するようにデプス制御がなされる。
【００１７】
作業機の左右ローリングモードを種々設定する傾斜モード切換スイッチ３２、傾斜設定器１５、傾斜センサ１４、ストロークセンサ１３、角速度センサ３３もコントローラ３５に接続される。角速度センサ３３は作業機が左右にローリングした際の変化速度を検出する。
【００１８】
なお、この実施例では、油圧リフトロッド１２ａを手動で伸縮させる右下（伸長）スイッチ３７と右上（短縮）スイッチ３８、機体を後退させたときに作業機を自動的に上昇させるモード選択用のバックアップスイッチ４０、水平感度スイッチ４１、オート（デプス）感度スイッチ４２をコントローラ３５の入力側に接続している。
【００１９】
コントローラ３５の出力側には、リフトアーム８を昇降させる上昇ＳＯＬ４３と下降ＳＯＬ４４、油圧リフトロッド１２ａを伸縮させる伸長ＳＯＬ４５と短縮ＳＯＬ４６を接続している。
図３は操作ボックス４８内のつまみやスイッチ類のレイアウトを示すものである。図３において、傾斜モード切換スイッチ３２を「自動」の位置にすると共に傾斜設定器１５をダイヤル中央の「水平」位置にセットすると、作業機はトラクタ1の左右ローリング変化に拘わらず常に水平に維持される。
【００２０】
傾斜モード切換スイッチ３２を「平行」位置にセットすると本機に対する作業機の左右姿勢が平行状態となり、すなわち、左右のリフトロッド１２，１２の長さが一致する状態となる。「平行」位置は更に２位置の設定が可能で「固定位置」にすると作業機は本機に対して常に平行になり、「揺動」の位置にすると平行状態を維持しながら角速度センサ３３の値に応じてローリング角度補正が加わるようにしている。
【００２１】
このローリング角度補正は、機体が傾いたときに作業機も同じ方向に傾こうとしているのを阻止すべく、傾斜方向とは逆の方向の出力を油圧リフトロッド１２ａに与えるものであり、この発明では、角速度センサ３３の検出値が大の場合だけ、その変化量を作業機傾斜角度に換算し、作業機を逆方向側に傾けるように出力する。
【００２２】
傾斜モード切換スイッチ３２を「手動」位置にセットすると、自動のローリング制御はカットされ、シーソー式の右下スイッチ３７又は右上スイッチ３８を押したときだけ油圧リフトロッド１２ａが伸縮制御される。
このような構成において、ロータリ耕耘作業を行なう場合、通常は傾斜モード切換スイッチ３２を自動水平位置にセットして耕耘作業を行なう。このモードに設定すると、トラクタ１が左右方向に小刻みに揺動してもその後方のロータリ耕耘装置１８は常に水平となるように制御され、この結果、ロータリ耕耘装置１８に畦立器を装着して畦立作業を行なうと上面が水平な畦が形成されることになる。
【００２３】
また、本機に作業機を装着して、本機平行制御で作業を行なう場合、例えば畦塗り作業を行なう場合には、前記傾斜モード切換スイッチ３２を「揺動」位置にセットする。この状態で機体を前進させると、機体が傾いた方向に作業機も傾くが、その変化が速い場合、言い換えると変化速度が設定された値よりも大きいときには角速度センサ３３がそれを検知し、変化量分を作業機傾斜角度に換算する。そして、作業機姿勢を算出された傾斜分だけ逆方向側に修正し、本機といっしょに傾こうとしている作業機の変化を抑える。
【００２４】
このため、トラクタ１の後輪６が凹凸部に入り込んでも作業機側の方の姿勢変化は少なくなり、耕耘畦立作業にあっては畦上面が水平で滑らかに形成され、畦塗作業にあっては変化の前後で畦上面に段差が生じたり、亀裂が入ったりすることがなく、美麗な畦が形成できるものである。
【００２５】
なお、この実施例においては、作業機傾斜変更後の本機平行復帰出力は、角速度センサ変化検出値が一定以下になったときに行なうようにしている。
このように構成すれば、本機姿勢が安定した後、作業機を平行復帰させることができ作業跡が滑らかになるものである。この場合において、平行復帰出力は作業姿勢変更出力よりも遅くするようにした。即ち、本機が左右方向に傾いたために作業機の姿勢が大きく変わる際には油圧リフトロッドに対して速い制御出力を出すが、作業機を元の対本機平行位置に復帰させる場合にはやや遅めの制御出力を出すようにした。また、この場合において、平行に戻すときの復帰出力はトラクタ1の速度に応じて変えてもよい。
【００２６】
車速が速いときには平行復帰出力を速めに出し、車速が遅いときには平行復帰出力を遅めに出すようにすれば作業跡が不揃いとなることがない。
また、この実施例では、角速度センサの検出値が短い周期で左右に小刻みに変化している場合には本機が左右に激しく揺動していることが多いので、このような場合には強制的に平行位置に戻すようにしている。
【００２７】
次に図４乃至図７について構成と作用を説明する。
図４、図５はロータリの鋤き込み制御に関するものである。鋤き込み制御とは、畦際で吊上げていたロータリ耕耘装置」１８を着地させて耕耘作業を開始するときの降下速度制御であり、吊上げているロータリ耕耘装置１８を下降させて耕耘部が地表面近くになるとその降下速度を遅くして衝撃と抵抗が少ない状態でロータリ耕耘作業を行なわそうとするものである。
【００２８】
このような鋤き込み作業開始時にローリング制御が過剰に働くとリヤカバー２３による耕深検出が安定せず、鋤き込み跡も悪くなるので、鋤き込み制御中だけローリング制御の動作速度を遅くするようにした。図４では鋤き込み制御中はローリング制御の動作速度が遅く（ステップＳ３）、鋤き込み制御でないとき、即ち、畦際以外の部分を耕起しているときには、水平感度スイッチ４１で設定された感度でローリング制御が働くようにしている。
【００２９】
図５は同じ鋤き込み制御で傾きによってローリング制御の動作速度を変えたものである。
トラクタ１本機があまりにも大きく傾斜した場合には、作業機をある程度速く動かさないと耕耘跡が目立つ場合がある。
【００３０】
例えば、作業機の左右傾斜が3〜４度を検出した場合は、水平復帰出力を通常の速度で行い、それより小さい角度では遅めの動作速度で水平復帰出力を出すようにしたものである。
図６、図７はトラクタ１のフロントアクスル６０にその揺動角を検出するポテンショメータ６２を取り付けて後輪６の沈下量を算出し、沈下量を考慮して油圧リフトロッド１２ａの制御量を補正するようにしたものである。
【００３１】
一般的に前輪５に掛かる重量は後輪６に掛かる重量よりも小さい。また、フロントアクスル６０は揺動可能な構成のために前輪５の地面傾斜による沈下量は後輪６に比べかなり小さい。従って、フロントアクスル６０の揺動角と本機傾斜角との関係より後輪６の沈下量を算出し、傾斜地制御における制御量補正を行なうことでより精度の高い傾斜地平行制御が行なえる。
【００３２】
図７により作用を説明すると、図７（ａ）は後輪６の正面図、図７（ｂ）は前輪５の正面図、図７（ｃ）は傾斜地での後輪６の正面図、図7（ｄ）は傾斜地での前輪５の正面図である。
図７（ｃ）において、角度αは水平面に対する機体の傾きで傾斜センサ１４によって検出される。角度γは傾斜地の角度であり、同図は後輪６が地面に沈下した状態を示している。図７（ｄ）における角度βはフロントアクスル６０の揺動角を示す。前輪５は沈下量が少ないので、（角度α−角度γ）は、（角度α−角度β）に略等しいと見なされる。
【００３３】
従って、常に（角度α−角度β）を求めてこれを後輪６の沈下に基づく補正量として算出し、油圧リフトロッド１２ａの伸縮量を決定すれば傾斜地であっても、本機平行制御や自動ローリング制御を良好に行なえる。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明は、走行車体の左右傾斜角を検出する傾斜センサと、走行車体の左右傾斜姿勢を設定された角度に修正する姿勢変更手段とを備えた移動農機であって、この移動農機は走行車体の左右ローリング姿勢に拘わらず作業機を設定された対地角度に維持する自動ローリングモードと、走行車体のローリング状態に追従しながら走行車体と作業機との関係を常に平行状態に維持する本機平行制御モードを有し、更に走行車体の左右傾斜速度を検出する角速度センサを設け、本機平行制御モード時における傾斜の変化速度が大であるときには、作業機の姿勢変化を小さくするローリング角度補正を行い、変化速度が小のときは、本機平行制御を継続させる手段を設けたことを特徴とする動力農機のローリング制御装置としたので、本機平行制御中に後輪が凹凸部に入り込んで機体の傾きが瞬間的に大きく変わっても作業機の方は姿勢が大きく変わらず、従って、畦や耕耘跡に段差が生じたり、不連続状になるといった不具合がなく、耕耘跡は美麗で同時に成形された畦もきれいに仕上がる。
【００３５】
また、請求項２では、前記ローリング角度補正は、角速度センサの変化量に応じて作業機の傾斜角度を制御させてなる請求項１記載の動力農機のローリング制御装置としたので、本機が左右方向に瞬間的に傾き、その傾きの変化速度が大きい場合には本機平行制御モードであってもローリング角度補正がなされることになって作業機の姿勢変化が抑えられ、耕耘跡が滑らかになると共に、段差のない良好な畦が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体側面図である。
【図２】制御ブロック図である。
【図３】制御ボックスの平面図である。
【図４】鋤き込み制御のフローチャートである。
【図５】制御フローチャートである。
【図６】フロントアクスル部の正面図である。
【図７】作用説明図である。
【符号の説明】
１      トラクタ
２      エンジン
３      ミッションケース
４      変速装置
５      前輪
６      後輪
７      油圧シリンダケース
８      リフトアーム
１８    ロータリ耕耘装置
２４    耕深センサ
２５    耕深設定器
２７    リフトアーム角センサ
３２    傾斜モード切換スイッチ
３３    角速度センサ
３５    コントローラ
【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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