作業車輌における傾斜自動制御装置
【課題】 作業部を上昇させて走行機体を転回させた後、作業部を下降させて作業再開した際に、安定した傾斜角度調整を開始させて、安定した姿勢の作業部によって正確で仕上りのきれいな作業面が得られる作業車輌における傾斜自動制御装置を提供する。
【解決手段】 ステップ１１１で作業部が上昇状態であると判断されると傾斜センサと角速度センサの出力に基づく傾斜制御を休止させる。その後、作業部が上昇状態でないことが確認され、ステップ１１２で作業部下降後設定時間ＴＡが経過したことが確認され、ステップ１１３、１１４で傾斜センサと角速度センサが出力安定状態であることが確認された場合に初めて傾斜センサと角速度センサの出力に基づく傾斜制御を開始させる。
【解決手段】 ステップ１１１で作業部が上昇状態であると判断されると傾斜センサと角速度センサの出力に基づく傾斜制御を休止させる。その後、作業部が上昇状態でないことが確認され、ステップ１１２で作業部下降後設定時間ＴＡが経過したことが確認され、ステップ１１３、１１４で傾斜センサと角速度センサが出力安定状態であることが確認された場合に初めて傾斜センサと角速度センサの出力に基づく傾斜制御を開始させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行機体または作業部の刻々の傾斜角を傾斜センサと角速度センサで検知して作業部の左右傾斜角を自動制御する作業車輌における傾斜自動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラクタ等の走行機体にロータリ耕耘機等の作業部を連結して整地、耕耘等を行う作業車輌では、走行機体の傾きとは無関係に、作業部を水平に維持したり、地面の傾きと一致した左右傾斜角を作業部に設定したりすることが望まれる。このような要求に応えて、左右傾斜角度を変更可能な形式で走行機体と作業車輌とを連結し、連結部に油圧シリンダを配置して作業部の左右傾斜角を任意に設定できるようにして、走行機体に配置したローリング角度センサで検知した傾斜角度を油圧シリンダの駆動にフィードバックするようにした作業車輌における傾斜自動制御装置が実用化されている。
【０００３】
特許文献１には、傾き角度を検知する傾斜センサとローリングの角速度を検知する角速度センサとを走行機体に取り付けて作業部の左右傾斜角度を計測するようにした作業車輌が示される。ここでは、角速度非検出時には傾斜センサの出力に基づいて傾斜角を演算するが、角速度検出時には角速度センサの出力を積分して傾斜角を演算している。また、最後の角速度検出から一定時間が経過した後に、傾斜センサの出力に基づく傾斜角の演算に復帰させている。
【０００４】
特許文献２には、傾斜センサの出力状態と角速度センサの出力状態との組み合わせから走行機体の走行状態をきめ細かく判別して傾斜角度の演算方法を切り替えるようにした傾斜自動制御装置が示される。また、角速度センサの出力に基づく演算から傾斜センサの出力に基づく演算へ切り替える際に、演算された傾斜角の格差を次第に減少させて傾斜角の急変を回避している。
【０００５】
特許文献３には、角速度センサの出力の平均値で傾斜角度演算の基準値を求める傾斜自動制御装置が示される。ここでは、角速度センサの出力値に対して不感帯を設定し、出力値が不感帯内であれば傾斜センサの出力に基づく傾斜角度制御を行う一方、不感帯を超えたときに角速度センサの出力に基づく傾斜角度制御へ移行させている。また、傾斜センサの出力と傾斜角の設定値とに変化が無い場合は傾斜角度の調整出力を小さくして、走行に伴う角速度センサ出力の外乱が不必要な調整動作を引き起こさないようにしている。
【０００６】
特許文献４には、走行機体の走行安定性を判断して安定時には傾斜センサに頼る割合を高める一方、不安定時には角速度センサに頼る割合を高めるようにした傾斜自動制御装置が示される。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−８９０１１号公報
【特許文献２】特開平１１−２８９８０８号公報
【特許文献３】特開２００１−４号公報
【特許文献４】特開２００２−２５３００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
耕地の枕地で一たん作業部を上昇させて整地、耕耘を中断させ、走行機体を１８０度旋回させた後に再び作業部を下降させて整地、耕耘を再開する場合、直ちに傾斜角度制御を開始させると傾斜角度の検出が不安定になって、不必要な調整動作を引き起こす場合がある。
【０００９】
何故なら、走行機体が旋回すると、旋回に伴う遠心力が傾斜センサに作用して出力状態が不安定になる可能性があるし、旋回に伴う走行機体のヨーイングに角速度センサが反応して誤った角速度を出力する可能性があるからである。
【００１０】
また、作業部が下降して接地した瞬間に走行機体が前方へ押し出されて（ダッシング）ヘッドアップすると走行機体が前後方向へ揺動（ピッチング）する可能性があり、接地時の左右の反力差や衝撃によって走行機体が左右方向へ傾斜揺動（ローリング）する可能性がある。このような場合にも傾斜センサや角速度センサが、本来の走行機体の左右傾斜角度とは無関係な出力を発生してしまい、この出力に基づいて傾斜制御が行われると、本来の傾斜角度とはかけ離れた調整動作が実行されたり、調整動作にハンチングを発生して作業部が揺動したりする可能性がある。
【００１１】
そして、このような調整動作の不安定は作業部の傾斜角度を誤らせたり、作業部の姿勢の安定性を損なわせたりして、枕地に続く耕地の整地、耕耘の仕上り状態を損なわせる可能性がある。
【００１２】
本発明は、作業部の昇降等、作業部による作業の中断が行われても、作業の再開時に安定した傾斜角度調整を開始させて、安定した姿勢の作業部により正確で仕上りのきれいな耕耘等の作業を行うことができる作業車輌における傾斜自動制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の作業車輌における傾斜自動制御装置は、走行機体（１０）に作業部（３０）を昇降自在かつ左右傾斜自在に支持し、前記走行機体（１０）又は作業部（３０）の左右傾斜角を検出して、前記走行機体（１０）の左右傾斜に拘らず、前記作業部（３０）が予め設定された姿勢に保持されるように制御する傾斜自動制御装置（４０）を備えた、作業車輌（１０、２０、３０）において、前記左右傾斜角を検出する手段として傾斜センサ（１３）と角速度センサ（１４）とを備え、前記作業部（３０）が作業中断した後再び作業を開始することを検知して作動する遅延タイマを設け、該遅延タイマによる所定時間の経過後、前記傾斜センサ（１３）及び前記角速度センサ（１４）に基づく傾斜自動制御を開始するものである。
【００１４】
なお、上述した括弧内の符号は図面を参照するために示すものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の作業車輌における傾斜自動制御装置によれば、枕地等において作業を中断して、再び作業を開始する際、作業開始により、遅延タイマを作動して、所定時間経過後、傾斜センサ及び角速度センサに基づき傾斜自動制御を開始するので、作業開始時の機体旋回に伴う遠心力及びヨーイングによる角速度センサの反応、並びにダッシングに伴うピッチングの発生及び作業機の接地衝撃等による傾斜センサの誤検知を排除して、安定した状態の傾斜センサ又は角速度センサにより傾斜自動制御を開始して、安定した姿勢の作業部により正確で仕上りのきれいな耕耘等の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】
【００１６】
トラクタ１０の左右傾斜角度を検知してリフトロッドシリンダ２５を駆動することにより、作業機３０の左右傾斜角を自動調整する。ポジションレバー１１に連動したリフトアーム２３の上昇を検知して傾斜自動制御それ自体を中断し、リフトアーム下降後所定時間経過して、トラクタ１０の走行状態が安定した時点で傾斜自動制御に自動復帰する。
【実施例１】
【００１７】
図１は実施例１の傾斜自動制御装置を搭載したトラクタの側面図、図２は傾斜自動制御装置の接続状態の説明図、図３は傾斜制御のフローチャート、図４は傾斜センサ安定判断のフローチャート、図５は角速度センサ安定判断のフローチャート、図６は傾斜シリンダ制御のフローチャート、図７は傾斜自動制御の実例の線図である。
【００１８】
図１に示すように、走行機体（トラクタ１０）の後部には昇降リンク機構２０が接続され、昇降リンク機構２０の後部には、回転刃３１を有する作業機（ロータリ耕耘ユニット）３０が連結されている。昇降リンク機構２０は、１個のアッパリンク２１と左右一対のロアリンク２２を備える三点式のもので、作業機３０以外にも種々の作業機を選択して装着可能である。
【００１９】
昇降リンク機構２０のロアリンク２２は、リフトロッド２４を介してリフトアーム２３に吊り下げ支持され、リフトアーム２３は、その根元側に配置したリフトシリンダ２７の伸長／収縮動作によって上下に回動される。したがって、リフトシリンダ２７を油圧駆動して作業機３０を上昇／下降動作させたり、任意の耕耘深さを設定したりすることができる。
【００２０】
また、トラクタ１０の進行方向左側のリフトロッド２４は、リフトロッドシリンダ２５を介してリフトアーム２３に吊り下げ支持されており、リフトロッドシリンダ２５を油圧駆動して左右のリフトロッド２４の長さを異ならせることによって、作業機３０の左右傾き角度を任意に設定可能である。
【００２１】
トラクタ１０の運転席１５に隣接させて操作パネル１６が配置され、操作パネル１６の下方に傾斜自動制御装置４０が配置されている。操作パネル１６には、リフトアーム２３を手動で昇降動作させるポジションレバー１１と、作業に関する各種設定や切替えを行うためのスイッチやボリュームが多数配置されている。
【００２２】
図２に示すように、傾斜自動制御装置４０は、マイクロコンピュータ回路（ＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＩＯ回路等を含む）を用いて構成される電子回路であって、ポジションレバー１１による設定高さを目標として作業機３０を自動的に昇降制御するポジション制御、図示しない耕深設定ボリュームの設定耕深を目標として作業機３０を自動的に昇降制御する耕深自動制御、傾斜設定ボリューム４３の設定傾斜角度を目標として作業機３０を自動的に傾斜制御する傾斜自動制御等の制御を実行する。
【００２３】
傾斜自動制御装置４０には、自動切替ボリューム４１、作業機切替ボリューム４２、傾き設定ボリューム４３、操作スイッチ４４、エンジン回転センサ４５、車軸回転センサ４６、リモコンスイッチ４７、リフトアームセンサ２６、リフトロッドセンサ２８、ポジションレバーセンサ２９、傾斜センサ１３、角速度センサ１４、リレーユニット５７、ソレノイドバルブ５１、５２等が接続されている。
【００２４】
自動切替ボリューム４１は、操作パネル１６に配置された自動切替ツマミに連動させた可変抵抗器であって、傾斜自動制御のＯＮ／ＯＦＦ等に対応させた複数の固定ポジションを判別させる。自動切替スイッチでＯＦＦが設定されると作業機３０の左右傾斜の自動調整は実行されないが、ＯＮが設定されるとスピーカー５４を通じて短い切替音が出力されて自動調整が開始され、自動調整状態を通知するランプ５５が点灯される。
【００２５】
作業機切替ボリューム４２は、操作パネル１６に配置された作業機切替ツマミに連動させた可変抵抗器であって、トラクタ１０に連結する作業機の種類に対応させた複数の固定ポジションを判別させる。
【００２６】
傾き設定ボリューム４３は、操作パネル１６に配置された傾斜角度設定ツマミに連動させた可変抵抗器であって、作業者が傾斜角度設定ツマミを回転させて設定した作業機３０の傾斜角度に対応するアナログ電圧を出力する。操作スイッチ群４４は、傾斜角度調整の作動感度を設定する等、傾斜自動制御の付属機能を設定するものである。
【００２７】
エンジン回転センサ４５は、トラクタ１０のエンジン出力軸に取り付けられたパルスエンコーダであって、エンジン回転速度に応じた周波数のパルス電圧を出力する。車軸回転センサ４６は、トラクタ１０の後輪軸に取り付けられたパルスエンコーダであって、トラクタ１０の対地速度（走行速度）に応じた周波数のパルス電圧を出力する。リモコンスイッチ４７は、リフトロッドシリンダ２５を運転席１５の外から手動で動作させるスイッチである。
【００２８】
リフトアームセンサ２６は、図１にも示すように、リフトアーム２３の根元に配置された可変抵抗器であって、リフトアーム２３の回動角に応じた電圧信号を出力する。リフトロッドセンサ２８は、リフトロッドシリンダ２５に隣接配置された測長センサであって、リフトロッドシリンダ２５の引出し長さに応じた電圧信号を出力する。ポジションレバーセンサ２９は、ポジションレバー１１の根元に配置された可変抵抗器であって、ポジションレバー１１の回動角に対応した電圧信号を出力する。
【００２９】
傾斜センサ１３は、トラクタ１０の後輪軸の近傍に配置された重力式の傾斜角度センサであって、車体のローリング傾斜角度に対応した電圧信号を出力する。角速度センサ１４は、傾斜自動制御装置４０の箱内に格納された角速度センサであって、車体のローリング角速度に応じた電圧信号を出力する。
【００３０】
ステアリング切れ角検出スイッチ５６は、トラクタ１０のステアリング１２が回転されて前輪切れ角が左右一定角度以上になるとＯＮするように配置されたリミットスイッチである。リレーユニット５７は、ステアリング１２が操作されてステアリング切れ角検出スイッチ５６のいずれかがＯＮしている間、一定の電圧信号を出力する。
【００３１】
ソレノイドバルブ５１は、リフトロッドシリンダ２５の伸長方向にオイルを流し、ソレノイドバルブ５２は、リフトロッドシリンダ２５の短縮方向にオイルを流す。プライオリティバルブ５３は、ソレノイドバルブ５１、５２へのオイル供給を許可（または停止）する。
【００３２】
以上のように構成された実施例１の傾斜自動制御装置４０では、自動切替ボリューム４１がＯＮに設定されて左右傾斜角度の自動調整が選択され、作業機切替ボリューム４２はロータリ式の作業機３０に設定されている。このとき、傾斜自動制御装置４０は、傾斜センサ１３および角速度センサ１４の出力に基づいてトラクタ１０の刻々の傾斜角を演算し、リフトロッドセンサ２８の出力を参照しつつ傾き設定ボリューム４３に設定された傾斜角度を目標にして刻々の制御量を演算する。そして、傾斜自動制御装置４０は、この制御量に基づいてソレノイドバルブ５１、５２を作動させることにより、リフトロッドシリンダ２５を伸長／短縮して作業機３０の傾斜角を制御する。
【００３３】
傾斜自動制御装置４０は、図３に示すように傾斜制御フロー（１１０）を実行する。すなわち、ステップ１１１で作業機３０が上昇状態でないと判定され、ステップ１１２で最後の作業機下降から限界時間ＴＡが経過していると判定され、ステップ１１３で傾斜センサ１３の出力が安定していると判定され、さらに、ステップ１１４で角速度センサ１４の出力が安定していると判定された場合についてだけ、ステップ１１５へ進んで、図６に示すように、作業機３０の自動傾斜制御を実行させる。
【００３４】
ステップ１１１では、ポジションレバーセンサ２９とリフトアームセンサ２６の出力が参照され、操作者が自らの意図で作業機３０を上昇させて作業を中断させているか否かを判定する。
【００３５】
ステップ１１２では、リフトアームセンサ２６が最後に下降位置へ回動されてからの経過時間が参照され、この経過時間が限界時間ＴＡ（２秒間）を越えたか否かを判定する。
【００３６】
ステップ１１３では、図４に示すように、そのステップ１２１で今回の傾斜角と前回の傾斜角が参照される。そして、両者の差の絶対値が偏差α未満であればステップ１２２へ進んで傾斜センサ１３の出力が安定していると判定するが、偏差α以上であればステップ１２３へ進んで不安定であると判定する。なお、傾斜センサ１３の出力は２００ｍｓｅｃごとにサンプリングされて傾斜角が演算されている。
【００３７】
ステップ１１４では、図５に示すように、そのステップ１３１で、今回演算された角速度が限界角速度βと比較される。そして、限界角速度β未満であればステップ１２３へ進んで角速度センサ１４の出力が安定していると判定するが、限界角速度β以上であればステップ１３３へ進んで不安定であると判定する。
【００３８】
ステップ１１５では、図６に示すように、ステップ１４１でリレーユニット５７の出力が参照され、ステアリング切れ角検出スイッチ５６がＯＮしているか否か、言い換えれば旋回に匹敵するステアリング操作がなされたか否かが判定される。そして、大きなステアリング操作が確認されるとステップ１４５へ進んで、車軸センサ４６の出力が参照されて車軸回転速度が限界速度Ｓ未満か否かが判定され、限界速度Ｓ以上であれば傾斜角の演算が実行されず、従って、ステップ１４４へ進んでもソレノイドバルブ５１、５２は駆動されない。
【００３９】
しかし、ステップ１４１で大きなステアリング操作が確認されない場合や、大きなステアリング操作が確認されてもステップ１４５で限界速度Ｓ未満と判定された場合にはステップ１４２へ進んで、今回の角速度が基準値を中心とする不感帯角速度（不感帯γ）の範囲か否かを判定する。不感帯γは、車軸センサ４６の出力から演算した走行速度Ｖに応じて図８に示すように設定されている。すなわち走行速度Ｖが２．５ｋｍ／ｈｒ以下では１．５度、６．０ｋｍ／ｈｒ以上では２．２５度、その中間の速度範囲ではこれら２つの角度を結んで直線的に増加する。
【００４０】
そして、今回の角速度が不感帯γの範囲であれば、ステップ１４６へ進んで、角速度の現在までの不感帯滞在時間が参照され、これが限界時間ＴＢを越えていればステップ１４７へ進んで傾斜センサ１３の出力から傾斜角が演算される。
【００４１】
しかし、ステップ１４２で今回の角速度が不感帯γの範囲に収まらないと判定された場合とステップ１４６で限界時間ＴＢを越えていないと判定された場合とについては、ステップ１４３へ進んで、角速度センサ１４の出力を積分して傾斜角が演算される。ステップ１４４では、このようにして演算された傾斜角を用いてソレノイド５１、５２を駆動させる。
【００４２】
以上のように構成された実施例１の傾斜自動制御装置では、図７に示すように、時刻ｔ１で作業機３０が下降されると限界時間ＴＡが経過した時刻ｔ２まで傾斜角の自動制御が中断し、その後、傾斜センサ１３および角速度センサ１４の出力の安定を確認して時刻ｔ３で傾斜角の自動制御を再開する。
【００４３】
その後、時刻ｔ４でトラクタ１０が傾斜し始めると、傾斜センサ１３の出力は１２０〜２５０ｍｓｅｃ遅れて傾斜に反応する。しかし、角速度センサ１４は直ちに角速度を検知し始めるから、傾斜角度の演算値は遅れなく追従しており、この演算値に基づいて制御出力が出力されてリフトロッドシリンダ２５の引き出し長さが調整される。
【００４４】
その後、時刻ｔ５でトラクタ１０の傾斜が停止すると加速度センサ１４の出力は不感帯γ以下となって演算値は変化しなくなるが、限界時間ＴＢが経過する時刻ｔ６で傾斜センサ１３の出力に基づく制御へとスイッチされて、その結果、若干の傾斜角度調整が実行される。
【００４５】
その後、時刻ｔ７で再び角速度センサ１４の出力が不感帯γを突破すると、角速度センサ１４の出力に基づいて遅滞なく傾斜角度調整が開始され、再び時刻ｔ８で不感帯γ以下となって限界時間ＴＢが経過した時刻ｔ９で傾斜センサ１３の出力に基づく制御へとスイッチされて、その結果、同様に若干の傾斜角度調整が実行される。
【００４６】
その後、角速度センサ１４の出力が不感帯γを越えるごとに傾斜角度調整が実行されるが、時刻ｔ１０で作業者が作業機３０を持ち上げると傾斜角度の自動制御は中断され、時刻ｔ１１からステアリング１２が操作されてトラクタ１０が横揺れするなどしても、これによる傾斜センサ１３の出力の乱れは制御出力に反映されない。
【００４７】
実施例１の傾斜自動制御装置によれば、作業機３０の下降を検知しても限界時間ＴＡが経過するまで傾斜角の自動制御それ自体を中断するから、作業機３０の下降、接地に伴って発生する傾斜センサ１３の誤出力が闇へ葬り去られて自動制御の誤動作が回避される。
【００４８】
すなわち、特許文献１〜４に記載された傾斜自動制御装置は、傾斜自動制御が選択されていれば、最低限、傾斜センサの出力に基づく制御を持続させていたが、実施例１の傾斜自動制御装置では、作業中断時、および再開時の傾斜センサの出力不安定にも着目し、そのような出力不安定が再開直後の傾斜自動制御に影響を与えないようにしている。
【００４９】
また、限界時間ＴＡが経過しても傾斜センサ１３および角速度センサ１４の出力が安定するまで傾斜角度の自動制御を再開しないから、正確な傾斜角度の演算値で傾斜角度の自動制御を再開でき、傾斜センサ１３と角速度センサ１４の誤出力に基づく自動制御再開時の誤動作が回避される。
【００５０】
また、不感帯γを越えるような角速度が検知された場合について角速度センサの出力に基づく傾斜角度の演算を行い、不感帯γの範囲では傾斜センサの出力に基づく傾斜角度の演算を行うから、図６に示すように、トラクタ１０の姿勢が急変した際には角速度センサの高い応答性を活用した追従性の高い傾斜角度制御が実行される一方、トラクタ１０の姿勢が安定している期間は、積算誤差を排除した、傾斜センサによる正確な傾斜角度制御が実行される。
【００５１】
また、角速度センサ１４の出力が不感帯γに復帰しても、限界時間ＴＢを待って傾斜センサ１３の出力に基づく制御へスイッチするから、傾斜センサ１３の出力がトラクタ１０の傾斜へ完全に追従するまでの不正確な傾斜角に基づいて作業機３０に誤った傾斜角が設定されないで済む。
【００５２】
また、大きなステアリング切れ角が検知された際には車軸回転速度を検知して、車軸回転速度が限界速度Ｓを越えていれば傾斜角の演算値が更新されず、結果的に傾斜角の自動制御が中断されるから、高速旋回に伴って発生する傾斜センサ１３と角速度センサ１４の誤出力が闇へ葬り去られて自動制御の誤動作が回避される。
【００５３】
なお、実施例１の傾斜自動制御装置は、実際には、図２に示される以外のスイッチ、ボリューム、センサも接続されていて、作業機３０の傾斜角度を制御するのみならず、ポジション制御、耕深自動制御を始めとする各種の制御を時分割的に実行する電子回路であるが、実施例１で説明されない他の制御については、特許文献１、２、３、４等に記載されている種々の制御方法を採用することができる。
【実施例２】
【００５４】
図８は実施例２の傾斜自動制御装置における制御全体のフローチャート、図９は初期設定のフローチャート、図１０は平滑初期設定と基準初期設定のフローチャート、図１１は接続判断のフローチャート、図１２は接続判断におけるタイマ割込処理のフローチャート、図１３は平滑処理のフローチャート、図１４は演算不感帯設定のフローチャート、図１５は切替制御のフローチャート、図１６は切替制御における部分的なフローチャート、図１７は角度演算のフローチャート、図１８は傾斜制御のフローチャート、図１９は基準データ処理のフローチャート、図２０は基準データ処理における部分的なフローチャート、図２１はヒステリシス設定の線図、図２２は傾斜制御における不感帯設定の線図、図２３は基準データ処理における不感帯設定の線図である。
【００５５】
実施例２の傾斜自動制御装置では、図１に示されるトラクタ１０に搭載され、図２に示されるように入出力を接続された傾斜自動制御装置４０に搭載される自動傾斜制御のプログラム、すなわち処理フローを図８〜２０のように変更して実現される。
【００５６】
図８に示すように、傾斜自動制御装置４０は、ステップ２１０〜３７０で構成されるメインフロー（２００）に従って自動傾斜制御を実行する。
【００５７】
ステップ２１０では、図９に示すように、各種演算処理の初期設定を行う。続くステップ２２０では、図１１、図１２に示すように、角速度センサの接続判断を行う。続くステップ２５０では、図１３、１４に示すように、傾斜センサ１３の出力を平均して基準データを作成する平滑処理を行う。続くステップ２８０では、図１４に示すように、角速度センサ１４の出力を積算する際の判断に使用される演算不感帯設定を行う。続くステップ３１０では、図１５、１６に示すように、トラクタ１０の状況に応じて角速度センサ１４に基づく制御と傾斜センサ１３に基づく制御とを選択する切替制御を行う。続くステップ３６０では、図１７に示すように、角速度センサ１４の出力を積算する角度演算を行う。続くステップ３７０では、図１８に示すように、演算された傾斜角度に基づいて出力を制御する傾斜制御を行う。
【００５８】
図９に示すように、初期設定フロー（２１０）では、ステップ２１１で初期設定が必要か否かを判定し、自動切替スイッチがＯＮされる等して必要と判断されればステップ２１２〜２１６に示されるように、各種演算処理の初期設定を行う。ステップ２１２では演算開始フラグと積算フラグがリセットされる。
【００５９】
図９のステップ２１３では、図１０に示すように、平滑初期設定フロー（２４０）が実行される。すなわち、ステップ２４１では、平滑データとして傾斜センサ１３の基準値が採用され、ステップ２４２では、平滑演算データの設定が開始され、ステップ２４４では平滑フラグがクリアされる。
【００６０】
図９のステップ２１４では、図１０に示すように、基準初期設定フロー（３９０）が実行される。すなわち、ステップ３９１では基準シフトの設定が開始され、ステップ３９２ではベースの設定が開始され、ステップ３９３では制御カウンタがクリアされる。
【００６１】
図９に示すように、ステップ２１５では、更新確認タイマ、タイムアウト、開始遅延タイマの各設定が開始される。ステップ２１６では、演算不感帯の設定が開始される。
【００６２】
図１１に示すように、接続判断フロー（２２０）では、ステップ２２１で角速度センサ１４の出力値が正常範囲か否かが判定される。正常範囲は、図２１に示すように、角速度センサの出力０〜５Ｖの範囲中０．１〜４．９Ｖの範囲に定められ、正常範囲の上下０．２Ｖの範囲にヒステリシス範囲を設けている。ここで、正常範囲外と判断されればステップ２２４へ進んで範囲外フラグがＯＮされ、さらに、ステップ２２５へ進んでセンサ外れタイマが限界時間を越えたか否かが判定される。センサ外れタイマは、図１２に示すように、タイマ割込み処理として範囲外フラグのＯＮ経過時間を積算しており、ＯＮ状態が限界時間に達するとステップ２２６へ進んでセンサ外れフラグがＯＮされる。
【００６３】
一方、角速度センサ１４の出力値が正常範囲内であれば、ステップ２２２へ進んでヒステリシス範囲か否かが判定される。そして、ヒステリシス範囲でなければ、ステップ２２７へ進んで範囲外フラグがＯＦＦされ、さらに、ステップ２２８へ進んでセンサ接続タイマが限界時間を越えたか否かが判定される。センサ接続タイマは、図１２に示すように、タイマ割込み処理として範囲外フラグのＯＦＦ経過時間を積算しており、ＯＦＦ状態が限界時間を越えていればステップ２２９へ進んでセンサ外れフラグがＯＮか否かが判定され、センサ外れフラグがＯＮであれば、ステップ２３１へ進んでセンサ外れフラグがＯＦＦされる。続いて、ステップ２３２ではリセット処理が実行され、ステップ２３３ではベース初期設定が実行される。
【００６４】
また、ステップ２２２でヒステリシス範囲の場合、ステップ２２３へ進んで範囲外フラグのＯＮ／ＯＦＦが判定され、ＯＦＦの場合はステップ２２７へ進むが、ＯＮの場合（正常出力範囲外からヒステリシス範囲へ入った場合に該当）はステップ２２４へ進んで範囲外に対応する処理を継続する。そして、ステップ２２５でセンサ外れタイマ未了、ステップ２２８でセンサ接続タイマ未了、ステップ２２９でセンサ外れフラグＯＦＦのそれぞれの場合は、現状の各フラグ状態が継続される。
【００６５】
このようにして、角速度センサ１４の出力を判定し、角速度センサ１４の接続と機能の正常が確認されるとセンサ外れフラグはＯＦＦとなる一方、確認されないとセンサ外れフラグはＯＮとなる。
【００６６】
図１３に示すように、平滑制御フロー（２５０）では、傾斜センサ１３の出力の平均値を演算するためのサンプリング周期を設定する。ステップ２５１では、平滑フラグが平滑初期設定フロー（２４０）でクリアされたまま、すなわち初期状態のままか否かが判定される。そして、初期状態であればステップ２５３へ進んで通常の２００ｍｓｅｃのサンプリング周期が設定される。
【００６７】
一方、初期状態でなければ、ステップ２５２へ進んで作業開始フラグがセットからリセットへ反転したか否かが確認される。作業開始フラグは、図１５、１６に示す切替制御フロー（３１０）で説明するように、作業機が下降されて所定時間が経過するまでセットされ続け、経過後にリセットされるので、セットからリセットへ反転すると、作業開始と判定してステップ２５４へ進み、短い１００ｍｓｅｃのサンプリング周期を設定する。作業開始に該当しなければ通常の２００ｍｓｅｃのサンプリング周期が設定される。
【００６８】
このようにして、作業機３０を下降させて傾斜制御を再開する際には、傾斜センサ１３の出力値も変動し易いため、サンプリング周期を短くして少しでも正確な傾斜角を演算しようとしている。
【００６９】
傾斜センサ１３の出力値の平滑処理は、タイマ割り込み処理フロー（２６０）で実行される。ステップ２６１でサンプリング時刻と判定されると、ステップ２６２へ進んで傾斜センサ１３出力値が加算される。続くステップ２６３で所定回数（５回）の加算が確認されると、ステップ２６４へ進んで平滑フラグがセットされる。
【００７０】
このようにして、作業開始時以外は、ほぼ１秒ごとに２００ｍｓｅｃ間隔の５個のサンプリング出力値が加算平均される。
【００７１】
図１４に示すように、不感帯設定フロー（２８０）では、トラクタ１０の対地速度に応じた不感帯を設定する。不感帯は、角速度センサ１４の小さな出力変化を傾斜角の自動制御に反映させないために設定される出力範囲である。ステップ２８０では、車軸回転センサ４６の出力が参照され、対地速度２．５ｋｍ／ｈ未満か否かが判定される。そして、対地速度２．５ｋｍ／ｈ以下に該当すれば、線図２９０に示すように、ステップ２８３へ進んで不感帯を１．５度に設定するが、該当しなければ、ステップ２８２へ進んで対地速度６．０ｋｍ／ｈを越えるか否かが判定される。そして、対地速度が６．０ｋｍ／ｈを越えていればステップ２８４へ進んで不感帯を２．２５度に設定するが、対地速度２．５〜６．０ｋｍ／ｈの範囲であれば、線図２９０に示すように、１．５度から２．２５度の範囲の連続した値を設定する。
【００７２】
このようにして、トラクタ１０の対地速度が増すと同じ耕作面でも角速度センサ１４の出力値の変化が大きくなるが、対地速度に対応させて不感帯を大きく設定することによって、制御出力の回数が異常に増えたり、制御の反転を繰り返して不安定を引き起こしたりする事態を回避している。
【００７３】
図１５に示すように、切替制御フロー（３１０）では、角速度センサ１４の出力が不感帯を越えた場合にだけ角速度センサ１４の出力に基づく制御を適用している。ステップ３１１ではリレーボックス５７の出力が参照され、ステアリング１２が所定角度を越えて操作されたか否かが判定される。そして、操作されていなければステップ３１２へ進んでポジションレバーセンサ２９の出力が参照され、ポジションレバー１１が上昇状態に操作されているか否かが判定される。そして、上昇状態に操作されていれば、ステップ３１３へ進んでリフトアームセンサ２６の出力が参照され、リフトアーム２３が上昇状態か否かが判定される。
【００７４】
そして、ステアリング１２が所定角度を越えて操作されたか、ポジションレバーセンサ２９またはリフトアームセンサ２６の出力によって作業機３０が上昇状態と判定される場合には、ステップ１５４へ進んで開始遅延タイマのカウントを開始させるが、いずれにも該当しなければ、ステップ３２０へ進んで開始遅延タイマが限界時間ＴＡを越えたか否かを判定する。
【００７５】
開始遅延タイマは、ステップ３２１でカウントアップされてステップ３１１〜３１３をＮＯで通過し続ける時間（最後にステップ１５４を実行してからの経過時間、言い換えればステアリング終了または作業機３０の下降完了からの経過時間）を計測しており、開始遅延タイマが限界時間ＴＡを越えるとステップ３２０からステップ３３１へ移行して、作業開始フラグをリセットするが、限界時間ＴＡに達するまでは、ステップ３２１で開始遅延タイマのカウントを継続し、ステップ３２２で積算フラグをリセットし、ステップ３２３で傾斜基準データに平滑データを取り込み、ステップ３２４で角速度センサ１４の出力の積算データをクリアし、ステップ３２５で作業開始フラグをセットし、ステップ３２６でタイムアウトのカウントダウンを開始させ続ける。
【００７６】
ステップ３３１に続くステップ３３２ではタイムアウトをカウントダウンし、ステップ３３３では、角速度センサ１４の出力値から基準データを差し引いた絶対値から、不感帯の角速度を差し引いた差分データが演算される。続くステップ３３４では、差分データが判定され、差分データが０より大、すなわち角速度センサ１４の出力が不感帯を越える場合にはステップ３３５へ進んでタイムアウトに達したか否かが判定される。ステップ３３５でタイムアウト未了の場合はステップ３３６へ進んで演算開始フラグがセットされ、ステップ３３７で更新確認タイマがクリアされ、ステップ３３８で積算フラグがセットされる。
【００７７】
なお、このときの不感帯は、先に図１４の不感帯設定フロー（２８０）で対地速度に応じて１．５〜２．２５度の範囲に定めたものであって、図２２に示されるように、実際には境界での不安定を回避すべく、ヒステリシスを加味して不感帯の内外を判定される。
【００７８】
ここで、タイムアウトは角速度センサ１４の出力が長時間に渡って不感帯を越えている場合にその積算誤差を除去するために設定されるタイマである。タイムアウトは、作業機３０の下降後限界時間ＴＡが経過する直前にステップ３２６を通過した時点、または角速度センサ１４の出力が最後に不感帯にあったステップ３５６でカウントダウン開始されている。ステップ３３５でタイムアウト完了の場合は、ステップ３４１へ進んで積算フラグがリセットされ、ステップ３４２で傾斜基準データに平滑データが取り込まれ、ステップ３４３で積算データがクリアされる。
【００７９】
一方、ステップ３３４で差分データが０以下、すなわち角速度センサ１４の出力が不感帯の内側と判定された場合、図１６の部分的なフロー３３０へ移行する。図１６に示すように、ステップ３５１では演算開始フラグがリセットされ、ステップ３５２では更新確認タイマのカウント完了か否かが確認される。
【００８０】
ここで、更新確認タイマは、角速度センサ１４の出力が最後に不感帯外から不感帯内へ変化して以降の経過時間を計測し、限界時間ＴＢの経過を検知する。そして、角速度センサ１４の出力が不感帯内へ変化しても角速度センサ１４の出力に基づく傾斜角の演算を限界時間ＴＢだけ継続させ、その後に傾斜センサ１３の平滑データで傾斜角を演算開始させることにより、傾斜センサ１３の出力が傾斜に追従する時間を確保して、安定した切替えが実現される。
【００８１】
ステップ３５２で更新確認タイマ完了と判定された場合、ステップ３５５へ進んで積算フラグがリセットされ、続くステップ３５６でタイムアウトが設定され、続くステップ３５７で傾斜基準データとして平滑データが取り込まれ、続くステップ３５８で積算データがクリアされる。一方、ステップ３５２で更新確認タイマ未了と判定された場合、ステップ３５３へ進んで更新確認タイマのカウントが継続され、ステップ３５４で積算フラグがセットされる。
【００８２】
図１７に示すように、角度演算フロー（３６０）では、傾斜基準データを初期値にして角速度センサ１４の出力を積分することにより、トラクタ１０の刻々の傾斜角を演算する。
【００８３】
ステップ３６１では、一定周期でサンプリングされる角速度センサ１４の差分データが加算されて毎秒積算回数で除算された後に、傾斜データと角速度データの定数比が乗算され、これに傾斜センサ１３の出力の平滑データが加算される。
【００８４】
ここで、角速度センサ１４の差分データを所定時間分積算して毎秒積算回数で除算すると、当該所定時間の傾斜角変化（積分値）が演算される。例えば、２００ｍｓｅｃごとにサンプリングされる角速度センサ１４の出力値から基準データを差し引いた差分データ１度が５回分加算されて毎秒積算回数５で除算されると、１秒間に追加された傾斜角１度が演算される。
【００８５】
また、傾斜データと角速度データの定数比とは、出力レベルの異なる角速度センサの出力を傾斜センサの出力に適合させて加算減算を可能にするための定数であって、例えば、傾斜センサ１３が１０度の傾斜に対して１Ｖを出力し、角速度センサ１４が同じ１０度の傾斜に対して２Ｖを出力するとすれば、角速度センサの積分値を傾斜センサ１３のレベルに合わせるために１／２とするものである。
【００８６】
実際の積算処理は、タイマ割込処理３６５によって実行される。ステップ３６６ではサンプリング時刻か否かが判定される。サンプリング時刻に合致すればステップ３６７へ進んで積算フラグのＯＮが確認され、積算フラグがＯＮであればステップ３６８へ進んで角速度データが加算されるが、積算フラグがＯＦＦの場合はステップ３６９へ進んで積算データがクリアされる。なお、積算フラグは、図１５のステップ３３８において、角速度センサ１４の出力（差分データ）が不感帯の外にある限りセットされ続ける。
【００８７】
このようにして、トラクタ１０が左右に傾斜して角速度センサ１４の出力が不感帯から飛び出すと、次回に不感帯へ復帰するまで角速度センサ１４の出力変化を積分した傾斜角が演算され続ける。
【００８８】
図１８に示すように、傾斜制御フロー（３７０）では、演算された傾斜角に基づいてソレノイドバルブ５１、５２を作動させて作業機３０の傾斜角制御を行う。ステップ３７１ではセンサ接続が判定され、図１１に示す接続判断フロー（２２０）でセットされたセンサ接続フラグがＯＮの場合は、ステップ３７２へ進んで積算フラグがセットされているか否かが確認される。そして、図１５、１６に示す切替制御フロー（３１０、３３０）で積算フラグがセットされていれば、ステップ３７３へ進んで、図１７に示す角度演算フロー（３６０）で演算された角速度積算データを傾斜データとして採用する。そして、続くステップ３７４では、図１４に示す不感帯設定フロー（２８０）で設定した１．５〜２．２５度の狭い不感帯を採用する。
【００８９】
一方、ステップ３７１でセンサ外れフラグがＯＮの場合は、ステップ３７７へ進んで無事な傾斜センサデータ１３だけを採用し、続くステップ３７８では、ステップ３７４の場合よりも広い不感帯を設定する。また、ステップ３７２で積算フラグがリセット状態の場合は、ステップ３７５へ進んで傾斜センサの平滑データを採用し、ステップ３７６でステップ３７４の場合よりも広い不感帯を設定する。
【００９０】
そして、いずれの場合もステップ３７９へ進み、演算された傾斜データに基づいてソレノイドバルブ５１、５２を作動させて作業機３０の傾斜角制御を行う。
【００９１】
さて、実施例１の傾斜角自動制御装置では、角速度センサ１４の出力の基準値を２００ｍｓｅｃおきに定期的に更新する基準データ処理を実行する。基準値とは、角速度センサ１４の出力の右回りと左回りを判別する原点値、すなわち角速度０に対応する角速度センサ１４の出力値である。
【００９２】
角速度センサ１４は、図２１を参照して説明したように、右回り最大角速度で０Ｖ、左回り最大角速度で５Ｖを出力し、両者の間の角速度に対して０〜５Ｖのアナログ電圧を出力する。
【００９３】
そして、このアナログ電圧は、図２３に示すように、８ビット２５６段階の出力データとして傾斜制御装置４０に読み取られ、出力データから基準値（以下基準データ）を差し引いて角速度（差分）が演算される。その後、差分を積算して毎秒積算回数で除することによって傾斜角が演算されることは、図１７に示す角度演算フロー（３６０）について説明したとおりである。
【００９４】
そして、基準データの更新は、
新しい基準データ＝現在の基準データ＋（出力データ−現在の基準データ）／２のｎ乗
という演算によって実行され、乗数ｎは、角速度レベルが大きいと次第に減らされるが、角速度レベルが小さいと次第に増加される。
【００９５】
図１４に示すように、ステップ４２１では、基準データ処理のタイミングに合致するか否かが判定され、合致していればステップ４２２へ進んでリレーボックス５７の出力が参照されて、ステアリング切れ角スイッチ５６がＯＮする旋回中に合致するか否かが判定される。そして、この旋回中に合致しなければ、ステップ４２３以下の基準データ処理が実行される。旋回中は地軸感度の影響で角速度センサ１４の出力値が変化するので、基準データ処理は行わない。
【００９６】
ステップ４２３では、角速度センサ１４の出力データから現在の基準値（以下基準データ）が差し引かれて差分が演算される。この差分は、現在の基準データに基づく現在の角速度に対応している。続くステップ４２４では、差分が０以上か否かが判定される。０以上の場合は、ステップ４２５以下のフローへ進むが、０未満の場合は図２０に示すステップ４４５以下のフローへ進む。
【００９７】
ステップ４２５では、以下のフローでは使用されない減算アップカウンタおよび減算ダウンカウンタがクリアされ、続くステップ４２６では差分が不感帯の範囲か否かが判定される。ここで、不感帯は、図１４に示す不感帯設定フロー（２８０）で設定した不感帯とは異なる、さらに小さな範囲の不感帯であって、現在の基準データを中心とする±１６の範囲に定められている。ステップ４２６で差分が不感帯内と判定されるとステップ４２７へ進んで加算アップカウンタがクリアされて、加算ダウンカウンタがインクリメントされる。
【００９８】
加算アップカウンタ、加算ダウンカウンタは、同じ乗数ｎによる基準データ処理の繰り返し回数を設定するもので、例えば２と設定していれば、２回おきに乗数ｎが１つ増加または１つ減少される。
【００９９】
ステップ４２８では、加算ダウンカウンタが設定回数に達したか否かが判定され、達していなければ、ステップ４３１へ進んで同じ乗数ｎで、
差分シフト処理データ＝（出力データ−現在の基準データ）／２のｎ乗
の演算を実行する。続くステップ４３２では、
新しい基準データ＝現在の基準データ＋差分シフト処理データ
の演算を実行する。
【０１００】
一方、ステップ４２８で加算ダウンカウンタが設定回数に達していると、ステップ４２９へ進んで加算ダウンカウンタがクリアされ、続くステップ４３０では乗数ｎ（基準シフト）が１つ加算される。
【０１０１】
ここで、図１８に示すように、角速度センサ１４の出力データが１３０のとき、基準データが１２５とすると、差分は１３０−１２５＝５となって、ステップ４２４からステップ４２５へ進む。その後、ステップ４２６では差分５が不感帯±１６の範囲と判断されてステップ４２７へ進み、加算ダウンカウンタが設定値に達するまで、２００ｍｓｅｃごとに、例えば乗数８で上記演算を繰り返す。
【０１０２】
そして、加算ダウンカウンタが設定値に達すると、ステップ４２９からステップ４３０へ進んで乗数ｎが１つ増やされ、次に加算ダウンカウンタが設定値に達するまで乗数９による上記演算が繰り返される。これにより、基準データは、最初は大きく次第にゆっくりと正しい基準データ１３０へ向かってシフトされ、なめらかに正しい基準データ１３０へ収束する。
【０１０３】
ところで、ステップ４２６で差分が不感帯外と判定されるとステップ４３６へ進んで差分が範囲外か否かが判定される。この範囲外の領域は、図１８に示すように、不感帯の外側に間隔を置いて上下に配置されている。この範囲外の領域に達するほど角速度レベルが大きい場合には、ステップ４３７以下のフローへ進んで乗数ｎを次第に減らす基準データ処理を実行するが、範囲外の領域ほど大きくない場合には、ステップ４３５へ進んで加算アップカウンタおよび加算ダウンカウンタをクリアし、現在の乗数ｎを継続した基準データ処理を実行する。
【０１０４】
従って、トラクタ１０に範囲外の領域に達するほどの大きな揺れが発生している場合には１回あたりの補正量を大きくし、正しい基準データへの収束が遅れないようにしている。このようにして、乗数ｎは、図５に示すステップ３９１で８と初期設定された後は揺れのレベルに応じて２〜１６の範囲でインクリメント／デクリメントされ、これに対応して差分シフト処理データは、差分データ／４から差分データ／（２の１６乗）の範囲で変化する。
【０１０５】
ステップ４３７では、加算アップカウンタをインクリメントして加算ダウンカウンタをクリアする。続くステップ４３８では加算アップカウンタが設定回数に達したか否かが判定され、達していればステップ４３９へ進んで加算アップカウンタをクリアし、続くステップ４４０で乗数ｎ（基準シフト）がデクリメントされる。達していなければ、ステップ２３１へ進んで、加算アップカウンタが設定回数に達するまで同じ乗数ｎの演算を繰り返す。
【０１０６】
一方、ステップ４２４で差分が０未満と判定された場合、すなわち差分が０以上と判定された場合とは逆方向に角速度を検知しているような場合、図２０に示すように、ステップ４４５以下のフローを実行して、基準データを引き下げる方向で、ステップ４２５以下とほぼ同様な基準データ処理を実行する。
【０１０７】
ステップ４４５では、以下のフローで使用しない加算アップカウンタおよび加算ダウンカウンタをクリアする。続くステップ４４６では差分が不感帯の範囲か否かが判定され、不感帯内と判定されるとステップ４７７へ進んで加算アップカウンタがクリアされて、減算ダウンカウンタがインクリメントされる。減算アップカウンタ、減算ダウンカウンタもまた、同じ乗数ｎによる基準データ処理の繰り返し回数を設定するものである。
【０１０８】
続くステップ４４８では、減算ダウンカウンタが設定回数に達したか否かが判定され、達していなければ、ステップ４５１へ進んで同じ乗数ｎで、
差分シフト処理データ＝（出力データ−現在の基準データ）／２のｎ乗
の演算を実行する。続くステップ４５２では、
新しい基準データ＝現在の基準データ＋差分シフト処理データ
の演算を実行する。
【０１０９】
一方、ステップ４４８で減算ダウンカウンタが設定回数に達していると、ステップ４４９へ進んで減算ダウンカウンタがクリアされ、続くステップ４５０では乗数ｎ（基準シフト）が１つ加算される。
【０１１０】
ところで、ステップ４４６で差分が不感帯外と判定されるとステップ４５６へ進んで差分が範囲外か否かが判定される。そして、範囲外に該当すればステップ４５７以下のフローへ進んで乗数ｎを次第に減らす基準データ処理を実行するが、範囲外に該当しなければステップ４５５へ進んで減算アップカウンタおよび減算ダウンカウンタをクリアし、現在の乗数ｎを継続した基準データ処理を実行する。
【０１１１】
ステップ４５７では、減算アップカウンタをインクリメントして減算ダウンカウンタをクリアする。続くステップ４５８では減算アップカウンタが設定回数に達したか否かが判定され、達していればステップ４５９へ進んで減算アップカウンタをクリアし、続くステップ４６０で乗数ｎ（基準シフト）がデクリメントされる。達していなければ、ステップ４５１へ進んで、減算アップカウンタが設定回数に達するまで同じ乗数ｎの演算を繰り返す。
【０１１２】
以上のように構成された実施例の傾斜角自動制御装置では、図１５に示すステップ３１１〜３１３によって旋回が終了して作業機３０が下降された際にステップ１５４で開始させたタイムカウントをステップ３２０で判断し、所定時間が経過した後にステップ３２２以下の傾斜角自動制御を開始させるから、旋回時や旋回直後や作業機３０下降直後の不安定な傾斜センサ１３と角速度センサ１４の出力が傾斜角制御に影響を及ぼさない。従って、制御再開直後から安定した正確な耕耘を開始でき、転回後の耕耘開始部分の乱れが少なくて済む。
【０１１３】
また、角速度センサの出力信号を出力データに変換し、角速度０に対応する基準データを出力データから差し引いた差分データに基づいて傾斜角を演算する傾斜自動制御装置において、基準データを（新しい基準データ←古い基準データ＋差分データ×比例定数）という演算式によって刻々と修正するから、図１８に示すように、正しい基準データに向かって現在の基準データが次第に収束する。
【０１１４】
そして、基準データ、出力データ、比例定数という３つの数値データだけで修正演算が完了するから、出力データの移動平均値で基準データを更新する場合に比較して過去の出力データが不要な分、演算負荷が軽減される。そして、出力データの移動平均値を求める場合に比較して、ピーク検出の必要が無い分、出力データのサンプリング間隔を拡大しても修正精度がさほど低下しないから、サンプリング回数を減らして演算負荷を大幅に削減できる。
【０１１５】
従って、角速度センサの基準値を刻々と補正する際の演算負荷や必要なメモリ容量が小さく済み、しかも、角速度センサ出力の読み込み頻度が少なくても補正の精度が必要十分に確保される。これにより、低速でメモリ容量の少ないマイコン素子等を採用して小型安価低消費電力を実現でき、例えば、メモリやＡＤコンバータをＣＰＵとともに１チップ化した８ビットマイコン素子でも、基準データの修正を含む傾斜角自動制御全体の演算処理を賄うことができる。
【０１１６】
また、その比例定数は、差分データの絶対値が小さい領域（不感帯）では、次第に小さく置き換えられ、一方、差分データの絶対値が大きい領域（範囲外）では、次第に大きく置き換えられるから、角度センサの基準値が大きく変化した場合でも、基準データが速やかに正しい基準値に相当する基準データへ収束する。
【０１１７】
また、比例定数は、１／（２のｎ乗）と定めて、乗数ｎを段階的に増減することにより比例定数を変化させるから、比例定数の演算と、差分データとの乗算とをデジタル回路で簡単に演算でき、演算負荷はさらに軽減される。
【０１１８】
また、角速度センサの出力データに不感帯を設定し、差分データが不感帯内であれば傾斜センサの出力データの移動平均値を傾斜角データとし、差分データが不感帯の外側であれば角速度センサの出力データから基準データを差し引いた差分データを積算して傾斜角データを演算する傾斜自動制御装置において、不感帯を走行機体の対地速度に応じて変化させて対地速度が高い場合は低い場合よりも広い不感帯を設定し、かつ、基準データを（新しい基準データ←古い基準データ＋差分データ×比例定数）という演算式によって刻々と修正する構成を採用したので、不感帯の外側では、常に基準データが更新された高精度の差分データを積算して正確な傾斜角の演算ができるとともに、基準データの更新を含む角速度演算に使用する合計のデータ数が少なくて済み、演算もデジタル処理が容易な数式によってなされ、しかも、演算頻度を下げても傾斜角制御の制度が十分確保できるようになった。従って、低速でメモリ容量の少ないマイコン素子等を採用して小型安価低消費電力を実現でき、例えば、メモリやＡＤコンバータをＣＰＵとともに１チップ化した８ビットマイコン素子でも、基準データの修正を含む傾斜角自動制御全体の演算処理を賄うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、作業部の下降などの作業再開から所定時間経過後に通常の傾斜角自動制御へ復帰させることに特徴を有するから、ロータリ式耕耘ユニットとトラクタの組み合わせに限定されず、走行機体に作業部を連結して作業部の左右傾斜角度を自動調整する作業車輌に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】実施例１の傾斜自動制御装置を搭載したトラクタの側面図である。
【図２】傾斜自動制御装置の接続状態の説明図である。
【図３】傾斜制御のフローチャート。
【図４】傾斜センサ安定判断のフローチャートである。
【図５】角速度センサ安定判断のフローチャートである。
【図６】傾斜シリンダ制御のフローチャートである。
【図７】傾斜自動制御の実例の線図である。
【図８】実施例２の傾斜自動制御装置における制御全体のフローチャートである。
【図９】初期設定のフローチャートである。
【図１０】平滑初期設定と基準初期設定のフローチャートである。
【図１１】接続判断のフローチャートである。
【図１２】接続判断におけるタイマ割込処理のフローチャートである。
【図１３】平滑処理のフローチャートである。
【図１４】演算不感帯設定のフローチャートである。
【図１５】切替制御のフローチャートである。
【図１６】切替制御における部分的なフローチャートである。
【図１７】角度演算のフローチャートである。
【図１８】傾斜制御のフローチャートである。
【図１９】基準データ処理のフローチャートである。
【図２０】基準データ処理における部分的なフローチャートである。
【図２１】ヒステリシス設定の線図である。
【図２２】傾斜制御における不感帯設定の線図である。
【図２３】基準データ処理における不感帯設定の線図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０ トラクタ（走行機体）
１１ ポジションレバー
１２ ステアリング
１３ 傾斜センサ
１４ 角速度センサ
１５ 運転席
１６ 操作パネル
２０ 昇降リンク機構
２１ アッパリンク
２２ ロアリンク
２３ リフトアーム
２４ リフトロッド
２５ リフトロッドシリンダ
２６ リフトアームセンサ
２７ リフトシリンダ
２８ リフトロッドセンサ
２９ ポジションレバーセンサ
３０ 作業機
３１ 回転刃
４０ 傾斜自動制御装置
４１ 自動切替ボリューム
４２ 作業機切替ボリューム
４３ 傾き設定ボリューム
４４ 操作スイッチ群
４５ エンジン回転センサ
４６ 車軸回転センサ
４７ リモコンスイッチ
５１、５２ ソレノイドバルブ
５４ スピーカー
５５ ランプ
５６ ステアリング切れ角検出スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行機体または作業部の刻々の傾斜角を傾斜センサと角速度センサで検知して作業部の左右傾斜角を自動制御する作業車輌における傾斜自動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラクタ等の走行機体にロータリ耕耘機等の作業部を連結して整地、耕耘等を行う作業車輌では、走行機体の傾きとは無関係に、作業部を水平に維持したり、地面の傾きと一致した左右傾斜角を作業部に設定したりすることが望まれる。このような要求に応えて、左右傾斜角度を変更可能な形式で走行機体と作業車輌とを連結し、連結部に油圧シリンダを配置して作業部の左右傾斜角を任意に設定できるようにして、走行機体に配置したローリング角度センサで検知した傾斜角度を油圧シリンダの駆動にフィードバックするようにした作業車輌における傾斜自動制御装置が実用化されている。
【０００３】
特許文献１には、傾き角度を検知する傾斜センサとローリングの角速度を検知する角速度センサとを走行機体に取り付けて作業部の左右傾斜角度を計測するようにした作業車輌が示される。ここでは、角速度非検出時には傾斜センサの出力に基づいて傾斜角を演算するが、角速度検出時には角速度センサの出力を積分して傾斜角を演算している。また、最後の角速度検出から一定時間が経過した後に、傾斜センサの出力に基づく傾斜角の演算に復帰させている。
【０００４】
特許文献２には、傾斜センサの出力状態と角速度センサの出力状態との組み合わせから走行機体の走行状態をきめ細かく判別して傾斜角度の演算方法を切り替えるようにした傾斜自動制御装置が示される。また、角速度センサの出力に基づく演算から傾斜センサの出力に基づく演算へ切り替える際に、演算された傾斜角の格差を次第に減少させて傾斜角の急変を回避している。
【０００５】
特許文献３には、角速度センサの出力の平均値で傾斜角度演算の基準値を求める傾斜自動制御装置が示される。ここでは、角速度センサの出力値に対して不感帯を設定し、出力値が不感帯内であれば傾斜センサの出力に基づく傾斜角度制御を行う一方、不感帯を超えたときに角速度センサの出力に基づく傾斜角度制御へ移行させている。また、傾斜センサの出力と傾斜角の設定値とに変化が無い場合は傾斜角度の調整出力を小さくして、走行に伴う角速度センサ出力の外乱が不必要な調整動作を引き起こさないようにしている。
【０００６】
特許文献４には、走行機体の走行安定性を判断して安定時には傾斜センサに頼る割合を高める一方、不安定時には角速度センサに頼る割合を高めるようにした傾斜自動制御装置が示される。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−８９０１１号公報
【特許文献２】特開平１１−２８９８０８号公報
【特許文献３】特開２００１−４号公報
【特許文献４】特開２００２−２５３００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
耕地の枕地で一たん作業部を上昇させて整地、耕耘を中断させ、走行機体を１８０度旋回させた後に再び作業部を下降させて整地、耕耘を再開する場合、直ちに傾斜角度制御を開始させると傾斜角度の検出が不安定になって、不必要な調整動作を引き起こす場合がある。
【０００９】
何故なら、走行機体が旋回すると、旋回に伴う遠心力が傾斜センサに作用して出力状態が不安定になる可能性があるし、旋回に伴う走行機体のヨーイングに角速度センサが反応して誤った角速度を出力する可能性があるからである。
【００１０】
また、作業部が下降して接地した瞬間に走行機体が前方へ押し出されて（ダッシング）ヘッドアップすると走行機体が前後方向へ揺動（ピッチング）する可能性があり、接地時の左右の反力差や衝撃によって走行機体が左右方向へ傾斜揺動（ローリング）する可能性がある。このような場合にも傾斜センサや角速度センサが、本来の走行機体の左右傾斜角度とは無関係な出力を発生してしまい、この出力に基づいて傾斜制御が行われると、本来の傾斜角度とはかけ離れた調整動作が実行されたり、調整動作にハンチングを発生して作業部が揺動したりする可能性がある。
【００１１】
そして、このような調整動作の不安定は作業部の傾斜角度を誤らせたり、作業部の姿勢の安定性を損なわせたりして、枕地に続く耕地の整地、耕耘の仕上り状態を損なわせる可能性がある。
【００１２】
本発明は、作業部の昇降等、作業部による作業の中断が行われても、作業の再開時に安定した傾斜角度調整を開始させて、安定した姿勢の作業部により正確で仕上りのきれいな耕耘等の作業を行うことができる作業車輌における傾斜自動制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の作業車輌における傾斜自動制御装置は、走行機体（１０）に作業部（３０）を昇降自在かつ左右傾斜自在に支持し、前記走行機体（１０）又は作業部（３０）の左右傾斜角を検出して、前記走行機体（１０）の左右傾斜に拘らず、前記作業部（３０）が予め設定された姿勢に保持されるように制御する傾斜自動制御装置（４０）を備えた、作業車輌（１０、２０、３０）において、前記左右傾斜角を検出する手段として傾斜センサ（１３）と角速度センサ（１４）とを備え、前記作業部（３０）が作業中断した後再び作業を開始することを検知して作動する遅延タイマを設け、該遅延タイマによる所定時間の経過後、前記傾斜センサ（１３）及び前記角速度センサ（１４）に基づく傾斜自動制御を開始するものである。
【００１４】
なお、上述した括弧内の符号は図面を参照するために示すものであって、本発明を何ら限定するものではない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の作業車輌における傾斜自動制御装置によれば、枕地等において作業を中断して、再び作業を開始する際、作業開始により、遅延タイマを作動して、所定時間経過後、傾斜センサ及び角速度センサに基づき傾斜自動制御を開始するので、作業開始時の機体旋回に伴う遠心力及びヨーイングによる角速度センサの反応、並びにダッシングに伴うピッチングの発生及び作業機の接地衝撃等による傾斜センサの誤検知を排除して、安定した状態の傾斜センサ又は角速度センサにより傾斜自動制御を開始して、安定した姿勢の作業部により正確で仕上りのきれいな耕耘等の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】
【００１６】
トラクタ１０の左右傾斜角度を検知してリフトロッドシリンダ２５を駆動することにより、作業機３０の左右傾斜角を自動調整する。ポジションレバー１１に連動したリフトアーム２３の上昇を検知して傾斜自動制御それ自体を中断し、リフトアーム下降後所定時間経過して、トラクタ１０の走行状態が安定した時点で傾斜自動制御に自動復帰する。
【実施例１】
【００１７】
図１は実施例１の傾斜自動制御装置を搭載したトラクタの側面図、図２は傾斜自動制御装置の接続状態の説明図、図３は傾斜制御のフローチャート、図４は傾斜センサ安定判断のフローチャート、図５は角速度センサ安定判断のフローチャート、図６は傾斜シリンダ制御のフローチャート、図７は傾斜自動制御の実例の線図である。
【００１８】
図１に示すように、走行機体（トラクタ１０）の後部には昇降リンク機構２０が接続され、昇降リンク機構２０の後部には、回転刃３１を有する作業機（ロータリ耕耘ユニット）３０が連結されている。昇降リンク機構２０は、１個のアッパリンク２１と左右一対のロアリンク２２を備える三点式のもので、作業機３０以外にも種々の作業機を選択して装着可能である。
【００１９】
昇降リンク機構２０のロアリンク２２は、リフトロッド２４を介してリフトアーム２３に吊り下げ支持され、リフトアーム２３は、その根元側に配置したリフトシリンダ２７の伸長／収縮動作によって上下に回動される。したがって、リフトシリンダ２７を油圧駆動して作業機３０を上昇／下降動作させたり、任意の耕耘深さを設定したりすることができる。
【００２０】
また、トラクタ１０の進行方向左側のリフトロッド２４は、リフトロッドシリンダ２５を介してリフトアーム２３に吊り下げ支持されており、リフトロッドシリンダ２５を油圧駆動して左右のリフトロッド２４の長さを異ならせることによって、作業機３０の左右傾き角度を任意に設定可能である。
【００２１】
トラクタ１０の運転席１５に隣接させて操作パネル１６が配置され、操作パネル１６の下方に傾斜自動制御装置４０が配置されている。操作パネル１６には、リフトアーム２３を手動で昇降動作させるポジションレバー１１と、作業に関する各種設定や切替えを行うためのスイッチやボリュームが多数配置されている。
【００２２】
図２に示すように、傾斜自動制御装置４０は、マイクロコンピュータ回路（ＭＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＩＯ回路等を含む）を用いて構成される電子回路であって、ポジションレバー１１による設定高さを目標として作業機３０を自動的に昇降制御するポジション制御、図示しない耕深設定ボリュームの設定耕深を目標として作業機３０を自動的に昇降制御する耕深自動制御、傾斜設定ボリューム４３の設定傾斜角度を目標として作業機３０を自動的に傾斜制御する傾斜自動制御等の制御を実行する。
【００２３】
傾斜自動制御装置４０には、自動切替ボリューム４１、作業機切替ボリューム４２、傾き設定ボリューム４３、操作スイッチ４４、エンジン回転センサ４５、車軸回転センサ４６、リモコンスイッチ４７、リフトアームセンサ２６、リフトロッドセンサ２８、ポジションレバーセンサ２９、傾斜センサ１３、角速度センサ１４、リレーユニット５７、ソレノイドバルブ５１、５２等が接続されている。
【００２４】
自動切替ボリューム４１は、操作パネル１６に配置された自動切替ツマミに連動させた可変抵抗器であって、傾斜自動制御のＯＮ／ＯＦＦ等に対応させた複数の固定ポジションを判別させる。自動切替スイッチでＯＦＦが設定されると作業機３０の左右傾斜の自動調整は実行されないが、ＯＮが設定されるとスピーカー５４を通じて短い切替音が出力されて自動調整が開始され、自動調整状態を通知するランプ５５が点灯される。
【００２５】
作業機切替ボリューム４２は、操作パネル１６に配置された作業機切替ツマミに連動させた可変抵抗器であって、トラクタ１０に連結する作業機の種類に対応させた複数の固定ポジションを判別させる。
【００２６】
傾き設定ボリューム４３は、操作パネル１６に配置された傾斜角度設定ツマミに連動させた可変抵抗器であって、作業者が傾斜角度設定ツマミを回転させて設定した作業機３０の傾斜角度に対応するアナログ電圧を出力する。操作スイッチ群４４は、傾斜角度調整の作動感度を設定する等、傾斜自動制御の付属機能を設定するものである。
【００２７】
エンジン回転センサ４５は、トラクタ１０のエンジン出力軸に取り付けられたパルスエンコーダであって、エンジン回転速度に応じた周波数のパルス電圧を出力する。車軸回転センサ４６は、トラクタ１０の後輪軸に取り付けられたパルスエンコーダであって、トラクタ１０の対地速度（走行速度）に応じた周波数のパルス電圧を出力する。リモコンスイッチ４７は、リフトロッドシリンダ２５を運転席１５の外から手動で動作させるスイッチである。
【００２８】
リフトアームセンサ２６は、図１にも示すように、リフトアーム２３の根元に配置された可変抵抗器であって、リフトアーム２３の回動角に応じた電圧信号を出力する。リフトロッドセンサ２８は、リフトロッドシリンダ２５に隣接配置された測長センサであって、リフトロッドシリンダ２５の引出し長さに応じた電圧信号を出力する。ポジションレバーセンサ２９は、ポジションレバー１１の根元に配置された可変抵抗器であって、ポジションレバー１１の回動角に対応した電圧信号を出力する。
【００２９】
傾斜センサ１３は、トラクタ１０の後輪軸の近傍に配置された重力式の傾斜角度センサであって、車体のローリング傾斜角度に対応した電圧信号を出力する。角速度センサ１４は、傾斜自動制御装置４０の箱内に格納された角速度センサであって、車体のローリング角速度に応じた電圧信号を出力する。
【００３０】
ステアリング切れ角検出スイッチ５６は、トラクタ１０のステアリング１２が回転されて前輪切れ角が左右一定角度以上になるとＯＮするように配置されたリミットスイッチである。リレーユニット５７は、ステアリング１２が操作されてステアリング切れ角検出スイッチ５６のいずれかがＯＮしている間、一定の電圧信号を出力する。
【００３１】
ソレノイドバルブ５１は、リフトロッドシリンダ２５の伸長方向にオイルを流し、ソレノイドバルブ５２は、リフトロッドシリンダ２５の短縮方向にオイルを流す。プライオリティバルブ５３は、ソレノイドバルブ５１、５２へのオイル供給を許可（または停止）する。
【００３２】
以上のように構成された実施例１の傾斜自動制御装置４０では、自動切替ボリューム４１がＯＮに設定されて左右傾斜角度の自動調整が選択され、作業機切替ボリューム４２はロータリ式の作業機３０に設定されている。このとき、傾斜自動制御装置４０は、傾斜センサ１３および角速度センサ１４の出力に基づいてトラクタ１０の刻々の傾斜角を演算し、リフトロッドセンサ２８の出力を参照しつつ傾き設定ボリューム４３に設定された傾斜角度を目標にして刻々の制御量を演算する。そして、傾斜自動制御装置４０は、この制御量に基づいてソレノイドバルブ５１、５２を作動させることにより、リフトロッドシリンダ２５を伸長／短縮して作業機３０の傾斜角を制御する。
【００３３】
傾斜自動制御装置４０は、図３に示すように傾斜制御フロー（１１０）を実行する。すなわち、ステップ１１１で作業機３０が上昇状態でないと判定され、ステップ１１２で最後の作業機下降から限界時間ＴＡが経過していると判定され、ステップ１１３で傾斜センサ１３の出力が安定していると判定され、さらに、ステップ１１４で角速度センサ１４の出力が安定していると判定された場合についてだけ、ステップ１１５へ進んで、図６に示すように、作業機３０の自動傾斜制御を実行させる。
【００３４】
ステップ１１１では、ポジションレバーセンサ２９とリフトアームセンサ２６の出力が参照され、操作者が自らの意図で作業機３０を上昇させて作業を中断させているか否かを判定する。
【００３５】
ステップ１１２では、リフトアームセンサ２６が最後に下降位置へ回動されてからの経過時間が参照され、この経過時間が限界時間ＴＡ（２秒間）を越えたか否かを判定する。
【００３６】
ステップ１１３では、図４に示すように、そのステップ１２１で今回の傾斜角と前回の傾斜角が参照される。そして、両者の差の絶対値が偏差α未満であればステップ１２２へ進んで傾斜センサ１３の出力が安定していると判定するが、偏差α以上であればステップ１２３へ進んで不安定であると判定する。なお、傾斜センサ１３の出力は２００ｍｓｅｃごとにサンプリングされて傾斜角が演算されている。
【００３７】
ステップ１１４では、図５に示すように、そのステップ１３１で、今回演算された角速度が限界角速度βと比較される。そして、限界角速度β未満であればステップ１２３へ進んで角速度センサ１４の出力が安定していると判定するが、限界角速度β以上であればステップ１３３へ進んで不安定であると判定する。
【００３８】
ステップ１１５では、図６に示すように、ステップ１４１でリレーユニット５７の出力が参照され、ステアリング切れ角検出スイッチ５６がＯＮしているか否か、言い換えれば旋回に匹敵するステアリング操作がなされたか否かが判定される。そして、大きなステアリング操作が確認されるとステップ１４５へ進んで、車軸センサ４６の出力が参照されて車軸回転速度が限界速度Ｓ未満か否かが判定され、限界速度Ｓ以上であれば傾斜角の演算が実行されず、従って、ステップ１４４へ進んでもソレノイドバルブ５１、５２は駆動されない。
【００３９】
しかし、ステップ１４１で大きなステアリング操作が確認されない場合や、大きなステアリング操作が確認されてもステップ１４５で限界速度Ｓ未満と判定された場合にはステップ１４２へ進んで、今回の角速度が基準値を中心とする不感帯角速度（不感帯γ）の範囲か否かを判定する。不感帯γは、車軸センサ４６の出力から演算した走行速度Ｖに応じて図８に示すように設定されている。すなわち走行速度Ｖが２．５ｋｍ／ｈｒ以下では１．５度、６．０ｋｍ／ｈｒ以上では２．２５度、その中間の速度範囲ではこれら２つの角度を結んで直線的に増加する。
【００４０】
そして、今回の角速度が不感帯γの範囲であれば、ステップ１４６へ進んで、角速度の現在までの不感帯滞在時間が参照され、これが限界時間ＴＢを越えていればステップ１４７へ進んで傾斜センサ１３の出力から傾斜角が演算される。
【００４１】
しかし、ステップ１４２で今回の角速度が不感帯γの範囲に収まらないと判定された場合とステップ１４６で限界時間ＴＢを越えていないと判定された場合とについては、ステップ１４３へ進んで、角速度センサ１４の出力を積分して傾斜角が演算される。ステップ１４４では、このようにして演算された傾斜角を用いてソレノイド５１、５２を駆動させる。
【００４２】
以上のように構成された実施例１の傾斜自動制御装置では、図７に示すように、時刻ｔ１で作業機３０が下降されると限界時間ＴＡが経過した時刻ｔ２まで傾斜角の自動制御が中断し、その後、傾斜センサ１３および角速度センサ１４の出力の安定を確認して時刻ｔ３で傾斜角の自動制御を再開する。
【００４３】
その後、時刻ｔ４でトラクタ１０が傾斜し始めると、傾斜センサ１３の出力は１２０〜２５０ｍｓｅｃ遅れて傾斜に反応する。しかし、角速度センサ１４は直ちに角速度を検知し始めるから、傾斜角度の演算値は遅れなく追従しており、この演算値に基づいて制御出力が出力されてリフトロッドシリンダ２５の引き出し長さが調整される。
【００４４】
その後、時刻ｔ５でトラクタ１０の傾斜が停止すると加速度センサ１４の出力は不感帯γ以下となって演算値は変化しなくなるが、限界時間ＴＢが経過する時刻ｔ６で傾斜センサ１３の出力に基づく制御へとスイッチされて、その結果、若干の傾斜角度調整が実行される。
【００４５】
その後、時刻ｔ７で再び角速度センサ１４の出力が不感帯γを突破すると、角速度センサ１４の出力に基づいて遅滞なく傾斜角度調整が開始され、再び時刻ｔ８で不感帯γ以下となって限界時間ＴＢが経過した時刻ｔ９で傾斜センサ１３の出力に基づく制御へとスイッチされて、その結果、同様に若干の傾斜角度調整が実行される。
【００４６】
その後、角速度センサ１４の出力が不感帯γを越えるごとに傾斜角度調整が実行されるが、時刻ｔ１０で作業者が作業機３０を持ち上げると傾斜角度の自動制御は中断され、時刻ｔ１１からステアリング１２が操作されてトラクタ１０が横揺れするなどしても、これによる傾斜センサ１３の出力の乱れは制御出力に反映されない。
【００４７】
実施例１の傾斜自動制御装置によれば、作業機３０の下降を検知しても限界時間ＴＡが経過するまで傾斜角の自動制御それ自体を中断するから、作業機３０の下降、接地に伴って発生する傾斜センサ１３の誤出力が闇へ葬り去られて自動制御の誤動作が回避される。
【００４８】
すなわち、特許文献１〜４に記載された傾斜自動制御装置は、傾斜自動制御が選択されていれば、最低限、傾斜センサの出力に基づく制御を持続させていたが、実施例１の傾斜自動制御装置では、作業中断時、および再開時の傾斜センサの出力不安定にも着目し、そのような出力不安定が再開直後の傾斜自動制御に影響を与えないようにしている。
【００４９】
また、限界時間ＴＡが経過しても傾斜センサ１３および角速度センサ１４の出力が安定するまで傾斜角度の自動制御を再開しないから、正確な傾斜角度の演算値で傾斜角度の自動制御を再開でき、傾斜センサ１３と角速度センサ１４の誤出力に基づく自動制御再開時の誤動作が回避される。
【００５０】
また、不感帯γを越えるような角速度が検知された場合について角速度センサの出力に基づく傾斜角度の演算を行い、不感帯γの範囲では傾斜センサの出力に基づく傾斜角度の演算を行うから、図６に示すように、トラクタ１０の姿勢が急変した際には角速度センサの高い応答性を活用した追従性の高い傾斜角度制御が実行される一方、トラクタ１０の姿勢が安定している期間は、積算誤差を排除した、傾斜センサによる正確な傾斜角度制御が実行される。
【００５１】
また、角速度センサ１４の出力が不感帯γに復帰しても、限界時間ＴＢを待って傾斜センサ１３の出力に基づく制御へスイッチするから、傾斜センサ１３の出力がトラクタ１０の傾斜へ完全に追従するまでの不正確な傾斜角に基づいて作業機３０に誤った傾斜角が設定されないで済む。
【００５２】
また、大きなステアリング切れ角が検知された際には車軸回転速度を検知して、車軸回転速度が限界速度Ｓを越えていれば傾斜角の演算値が更新されず、結果的に傾斜角の自動制御が中断されるから、高速旋回に伴って発生する傾斜センサ１３と角速度センサ１４の誤出力が闇へ葬り去られて自動制御の誤動作が回避される。
【００５３】
なお、実施例１の傾斜自動制御装置は、実際には、図２に示される以外のスイッチ、ボリューム、センサも接続されていて、作業機３０の傾斜角度を制御するのみならず、ポジション制御、耕深自動制御を始めとする各種の制御を時分割的に実行する電子回路であるが、実施例１で説明されない他の制御については、特許文献１、２、３、４等に記載されている種々の制御方法を採用することができる。
【実施例２】
【００５４】
図８は実施例２の傾斜自動制御装置における制御全体のフローチャート、図９は初期設定のフローチャート、図１０は平滑初期設定と基準初期設定のフローチャート、図１１は接続判断のフローチャート、図１２は接続判断におけるタイマ割込処理のフローチャート、図１３は平滑処理のフローチャート、図１４は演算不感帯設定のフローチャート、図１５は切替制御のフローチャート、図１６は切替制御における部分的なフローチャート、図１７は角度演算のフローチャート、図１８は傾斜制御のフローチャート、図１９は基準データ処理のフローチャート、図２０は基準データ処理における部分的なフローチャート、図２１はヒステリシス設定の線図、図２２は傾斜制御における不感帯設定の線図、図２３は基準データ処理における不感帯設定の線図である。
【００５５】
実施例２の傾斜自動制御装置では、図１に示されるトラクタ１０に搭載され、図２に示されるように入出力を接続された傾斜自動制御装置４０に搭載される自動傾斜制御のプログラム、すなわち処理フローを図８〜２０のように変更して実現される。
【００５６】
図８に示すように、傾斜自動制御装置４０は、ステップ２１０〜３７０で構成されるメインフロー（２００）に従って自動傾斜制御を実行する。
【００５７】
ステップ２１０では、図９に示すように、各種演算処理の初期設定を行う。続くステップ２２０では、図１１、図１２に示すように、角速度センサの接続判断を行う。続くステップ２５０では、図１３、１４に示すように、傾斜センサ１３の出力を平均して基準データを作成する平滑処理を行う。続くステップ２８０では、図１４に示すように、角速度センサ１４の出力を積算する際の判断に使用される演算不感帯設定を行う。続くステップ３１０では、図１５、１６に示すように、トラクタ１０の状況に応じて角速度センサ１４に基づく制御と傾斜センサ１３に基づく制御とを選択する切替制御を行う。続くステップ３６０では、図１７に示すように、角速度センサ１４の出力を積算する角度演算を行う。続くステップ３７０では、図１８に示すように、演算された傾斜角度に基づいて出力を制御する傾斜制御を行う。
【００５８】
図９に示すように、初期設定フロー（２１０）では、ステップ２１１で初期設定が必要か否かを判定し、自動切替スイッチがＯＮされる等して必要と判断されればステップ２１２〜２１６に示されるように、各種演算処理の初期設定を行う。ステップ２１２では演算開始フラグと積算フラグがリセットされる。
【００５９】
図９のステップ２１３では、図１０に示すように、平滑初期設定フロー（２４０）が実行される。すなわち、ステップ２４１では、平滑データとして傾斜センサ１３の基準値が採用され、ステップ２４２では、平滑演算データの設定が開始され、ステップ２４４では平滑フラグがクリアされる。
【００６０】
図９のステップ２１４では、図１０に示すように、基準初期設定フロー（３９０）が実行される。すなわち、ステップ３９１では基準シフトの設定が開始され、ステップ３９２ではベースの設定が開始され、ステップ３９３では制御カウンタがクリアされる。
【００６１】
図９に示すように、ステップ２１５では、更新確認タイマ、タイムアウト、開始遅延タイマの各設定が開始される。ステップ２１６では、演算不感帯の設定が開始される。
【００６２】
図１１に示すように、接続判断フロー（２２０）では、ステップ２２１で角速度センサ１４の出力値が正常範囲か否かが判定される。正常範囲は、図２１に示すように、角速度センサの出力０〜５Ｖの範囲中０．１〜４．９Ｖの範囲に定められ、正常範囲の上下０．２Ｖの範囲にヒステリシス範囲を設けている。ここで、正常範囲外と判断されればステップ２２４へ進んで範囲外フラグがＯＮされ、さらに、ステップ２２５へ進んでセンサ外れタイマが限界時間を越えたか否かが判定される。センサ外れタイマは、図１２に示すように、タイマ割込み処理として範囲外フラグのＯＮ経過時間を積算しており、ＯＮ状態が限界時間に達するとステップ２２６へ進んでセンサ外れフラグがＯＮされる。
【００６３】
一方、角速度センサ１４の出力値が正常範囲内であれば、ステップ２２２へ進んでヒステリシス範囲か否かが判定される。そして、ヒステリシス範囲でなければ、ステップ２２７へ進んで範囲外フラグがＯＦＦされ、さらに、ステップ２２８へ進んでセンサ接続タイマが限界時間を越えたか否かが判定される。センサ接続タイマは、図１２に示すように、タイマ割込み処理として範囲外フラグのＯＦＦ経過時間を積算しており、ＯＦＦ状態が限界時間を越えていればステップ２２９へ進んでセンサ外れフラグがＯＮか否かが判定され、センサ外れフラグがＯＮであれば、ステップ２３１へ進んでセンサ外れフラグがＯＦＦされる。続いて、ステップ２３２ではリセット処理が実行され、ステップ２３３ではベース初期設定が実行される。
【００６４】
また、ステップ２２２でヒステリシス範囲の場合、ステップ２２３へ進んで範囲外フラグのＯＮ／ＯＦＦが判定され、ＯＦＦの場合はステップ２２７へ進むが、ＯＮの場合（正常出力範囲外からヒステリシス範囲へ入った場合に該当）はステップ２２４へ進んで範囲外に対応する処理を継続する。そして、ステップ２２５でセンサ外れタイマ未了、ステップ２２８でセンサ接続タイマ未了、ステップ２２９でセンサ外れフラグＯＦＦのそれぞれの場合は、現状の各フラグ状態が継続される。
【００６５】
このようにして、角速度センサ１４の出力を判定し、角速度センサ１４の接続と機能の正常が確認されるとセンサ外れフラグはＯＦＦとなる一方、確認されないとセンサ外れフラグはＯＮとなる。
【００６６】
図１３に示すように、平滑制御フロー（２５０）では、傾斜センサ１３の出力の平均値を演算するためのサンプリング周期を設定する。ステップ２５１では、平滑フラグが平滑初期設定フロー（２４０）でクリアされたまま、すなわち初期状態のままか否かが判定される。そして、初期状態であればステップ２５３へ進んで通常の２００ｍｓｅｃのサンプリング周期が設定される。
【００６７】
一方、初期状態でなければ、ステップ２５２へ進んで作業開始フラグがセットからリセットへ反転したか否かが確認される。作業開始フラグは、図１５、１６に示す切替制御フロー（３１０）で説明するように、作業機が下降されて所定時間が経過するまでセットされ続け、経過後にリセットされるので、セットからリセットへ反転すると、作業開始と判定してステップ２５４へ進み、短い１００ｍｓｅｃのサンプリング周期を設定する。作業開始に該当しなければ通常の２００ｍｓｅｃのサンプリング周期が設定される。
【００６８】
このようにして、作業機３０を下降させて傾斜制御を再開する際には、傾斜センサ１３の出力値も変動し易いため、サンプリング周期を短くして少しでも正確な傾斜角を演算しようとしている。
【００６９】
傾斜センサ１３の出力値の平滑処理は、タイマ割り込み処理フロー（２６０）で実行される。ステップ２６１でサンプリング時刻と判定されると、ステップ２６２へ進んで傾斜センサ１３出力値が加算される。続くステップ２６３で所定回数（５回）の加算が確認されると、ステップ２６４へ進んで平滑フラグがセットされる。
【００７０】
このようにして、作業開始時以外は、ほぼ１秒ごとに２００ｍｓｅｃ間隔の５個のサンプリング出力値が加算平均される。
【００７１】
図１４に示すように、不感帯設定フロー（２８０）では、トラクタ１０の対地速度に応じた不感帯を設定する。不感帯は、角速度センサ１４の小さな出力変化を傾斜角の自動制御に反映させないために設定される出力範囲である。ステップ２８０では、車軸回転センサ４６の出力が参照され、対地速度２．５ｋｍ／ｈ未満か否かが判定される。そして、対地速度２．５ｋｍ／ｈ以下に該当すれば、線図２９０に示すように、ステップ２８３へ進んで不感帯を１．５度に設定するが、該当しなければ、ステップ２８２へ進んで対地速度６．０ｋｍ／ｈを越えるか否かが判定される。そして、対地速度が６．０ｋｍ／ｈを越えていればステップ２８４へ進んで不感帯を２．２５度に設定するが、対地速度２．５〜６．０ｋｍ／ｈの範囲であれば、線図２９０に示すように、１．５度から２．２５度の範囲の連続した値を設定する。
【００７２】
このようにして、トラクタ１０の対地速度が増すと同じ耕作面でも角速度センサ１４の出力値の変化が大きくなるが、対地速度に対応させて不感帯を大きく設定することによって、制御出力の回数が異常に増えたり、制御の反転を繰り返して不安定を引き起こしたりする事態を回避している。
【００７３】
図１５に示すように、切替制御フロー（３１０）では、角速度センサ１４の出力が不感帯を越えた場合にだけ角速度センサ１４の出力に基づく制御を適用している。ステップ３１１ではリレーボックス５７の出力が参照され、ステアリング１２が所定角度を越えて操作されたか否かが判定される。そして、操作されていなければステップ３１２へ進んでポジションレバーセンサ２９の出力が参照され、ポジションレバー１１が上昇状態に操作されているか否かが判定される。そして、上昇状態に操作されていれば、ステップ３１３へ進んでリフトアームセンサ２６の出力が参照され、リフトアーム２３が上昇状態か否かが判定される。
【００７４】
そして、ステアリング１２が所定角度を越えて操作されたか、ポジションレバーセンサ２９またはリフトアームセンサ２６の出力によって作業機３０が上昇状態と判定される場合には、ステップ１５４へ進んで開始遅延タイマのカウントを開始させるが、いずれにも該当しなければ、ステップ３２０へ進んで開始遅延タイマが限界時間ＴＡを越えたか否かを判定する。
【００７５】
開始遅延タイマは、ステップ３２１でカウントアップされてステップ３１１〜３１３をＮＯで通過し続ける時間（最後にステップ１５４を実行してからの経過時間、言い換えればステアリング終了または作業機３０の下降完了からの経過時間）を計測しており、開始遅延タイマが限界時間ＴＡを越えるとステップ３２０からステップ３３１へ移行して、作業開始フラグをリセットするが、限界時間ＴＡに達するまでは、ステップ３２１で開始遅延タイマのカウントを継続し、ステップ３２２で積算フラグをリセットし、ステップ３２３で傾斜基準データに平滑データを取り込み、ステップ３２４で角速度センサ１４の出力の積算データをクリアし、ステップ３２５で作業開始フラグをセットし、ステップ３２６でタイムアウトのカウントダウンを開始させ続ける。
【００７６】
ステップ３３１に続くステップ３３２ではタイムアウトをカウントダウンし、ステップ３３３では、角速度センサ１４の出力値から基準データを差し引いた絶対値から、不感帯の角速度を差し引いた差分データが演算される。続くステップ３３４では、差分データが判定され、差分データが０より大、すなわち角速度センサ１４の出力が不感帯を越える場合にはステップ３３５へ進んでタイムアウトに達したか否かが判定される。ステップ３３５でタイムアウト未了の場合はステップ３３６へ進んで演算開始フラグがセットされ、ステップ３３７で更新確認タイマがクリアされ、ステップ３３８で積算フラグがセットされる。
【００７７】
なお、このときの不感帯は、先に図１４の不感帯設定フロー（２８０）で対地速度に応じて１．５〜２．２５度の範囲に定めたものであって、図２２に示されるように、実際には境界での不安定を回避すべく、ヒステリシスを加味して不感帯の内外を判定される。
【００７８】
ここで、タイムアウトは角速度センサ１４の出力が長時間に渡って不感帯を越えている場合にその積算誤差を除去するために設定されるタイマである。タイムアウトは、作業機３０の下降後限界時間ＴＡが経過する直前にステップ３２６を通過した時点、または角速度センサ１４の出力が最後に不感帯にあったステップ３５６でカウントダウン開始されている。ステップ３３５でタイムアウト完了の場合は、ステップ３４１へ進んで積算フラグがリセットされ、ステップ３４２で傾斜基準データに平滑データが取り込まれ、ステップ３４３で積算データがクリアされる。
【００７９】
一方、ステップ３３４で差分データが０以下、すなわち角速度センサ１４の出力が不感帯の内側と判定された場合、図１６の部分的なフロー３３０へ移行する。図１６に示すように、ステップ３５１では演算開始フラグがリセットされ、ステップ３５２では更新確認タイマのカウント完了か否かが確認される。
【００８０】
ここで、更新確認タイマは、角速度センサ１４の出力が最後に不感帯外から不感帯内へ変化して以降の経過時間を計測し、限界時間ＴＢの経過を検知する。そして、角速度センサ１４の出力が不感帯内へ変化しても角速度センサ１４の出力に基づく傾斜角の演算を限界時間ＴＢだけ継続させ、その後に傾斜センサ１３の平滑データで傾斜角を演算開始させることにより、傾斜センサ１３の出力が傾斜に追従する時間を確保して、安定した切替えが実現される。
【００８１】
ステップ３５２で更新確認タイマ完了と判定された場合、ステップ３５５へ進んで積算フラグがリセットされ、続くステップ３５６でタイムアウトが設定され、続くステップ３５７で傾斜基準データとして平滑データが取り込まれ、続くステップ３５８で積算データがクリアされる。一方、ステップ３５２で更新確認タイマ未了と判定された場合、ステップ３５３へ進んで更新確認タイマのカウントが継続され、ステップ３５４で積算フラグがセットされる。
【００８２】
図１７に示すように、角度演算フロー（３６０）では、傾斜基準データを初期値にして角速度センサ１４の出力を積分することにより、トラクタ１０の刻々の傾斜角を演算する。
【００８３】
ステップ３６１では、一定周期でサンプリングされる角速度センサ１４の差分データが加算されて毎秒積算回数で除算された後に、傾斜データと角速度データの定数比が乗算され、これに傾斜センサ１３の出力の平滑データが加算される。
【００８４】
ここで、角速度センサ１４の差分データを所定時間分積算して毎秒積算回数で除算すると、当該所定時間の傾斜角変化（積分値）が演算される。例えば、２００ｍｓｅｃごとにサンプリングされる角速度センサ１４の出力値から基準データを差し引いた差分データ１度が５回分加算されて毎秒積算回数５で除算されると、１秒間に追加された傾斜角１度が演算される。
【００８５】
また、傾斜データと角速度データの定数比とは、出力レベルの異なる角速度センサの出力を傾斜センサの出力に適合させて加算減算を可能にするための定数であって、例えば、傾斜センサ１３が１０度の傾斜に対して１Ｖを出力し、角速度センサ１４が同じ１０度の傾斜に対して２Ｖを出力するとすれば、角速度センサの積分値を傾斜センサ１３のレベルに合わせるために１／２とするものである。
【００８６】
実際の積算処理は、タイマ割込処理３６５によって実行される。ステップ３６６ではサンプリング時刻か否かが判定される。サンプリング時刻に合致すればステップ３６７へ進んで積算フラグのＯＮが確認され、積算フラグがＯＮであればステップ３６８へ進んで角速度データが加算されるが、積算フラグがＯＦＦの場合はステップ３６９へ進んで積算データがクリアされる。なお、積算フラグは、図１５のステップ３３８において、角速度センサ１４の出力（差分データ）が不感帯の外にある限りセットされ続ける。
【００８７】
このようにして、トラクタ１０が左右に傾斜して角速度センサ１４の出力が不感帯から飛び出すと、次回に不感帯へ復帰するまで角速度センサ１４の出力変化を積分した傾斜角が演算され続ける。
【００８８】
図１８に示すように、傾斜制御フロー（３７０）では、演算された傾斜角に基づいてソレノイドバルブ５１、５２を作動させて作業機３０の傾斜角制御を行う。ステップ３７１ではセンサ接続が判定され、図１１に示す接続判断フロー（２２０）でセットされたセンサ接続フラグがＯＮの場合は、ステップ３７２へ進んで積算フラグがセットされているか否かが確認される。そして、図１５、１６に示す切替制御フロー（３１０、３３０）で積算フラグがセットされていれば、ステップ３７３へ進んで、図１７に示す角度演算フロー（３６０）で演算された角速度積算データを傾斜データとして採用する。そして、続くステップ３７４では、図１４に示す不感帯設定フロー（２８０）で設定した１．５〜２．２５度の狭い不感帯を採用する。
【００８９】
一方、ステップ３７１でセンサ外れフラグがＯＮの場合は、ステップ３７７へ進んで無事な傾斜センサデータ１３だけを採用し、続くステップ３７８では、ステップ３７４の場合よりも広い不感帯を設定する。また、ステップ３７２で積算フラグがリセット状態の場合は、ステップ３７５へ進んで傾斜センサの平滑データを採用し、ステップ３７６でステップ３７４の場合よりも広い不感帯を設定する。
【００９０】
そして、いずれの場合もステップ３７９へ進み、演算された傾斜データに基づいてソレノイドバルブ５１、５２を作動させて作業機３０の傾斜角制御を行う。
【００９１】
さて、実施例１の傾斜角自動制御装置では、角速度センサ１４の出力の基準値を２００ｍｓｅｃおきに定期的に更新する基準データ処理を実行する。基準値とは、角速度センサ１４の出力の右回りと左回りを判別する原点値、すなわち角速度０に対応する角速度センサ１４の出力値である。
【００９２】
角速度センサ１４は、図２１を参照して説明したように、右回り最大角速度で０Ｖ、左回り最大角速度で５Ｖを出力し、両者の間の角速度に対して０〜５Ｖのアナログ電圧を出力する。
【００９３】
そして、このアナログ電圧は、図２３に示すように、８ビット２５６段階の出力データとして傾斜制御装置４０に読み取られ、出力データから基準値（以下基準データ）を差し引いて角速度（差分）が演算される。その後、差分を積算して毎秒積算回数で除することによって傾斜角が演算されることは、図１７に示す角度演算フロー（３６０）について説明したとおりである。
【００９４】
そして、基準データの更新は、
新しい基準データ＝現在の基準データ＋（出力データ−現在の基準データ）／２のｎ乗
という演算によって実行され、乗数ｎは、角速度レベルが大きいと次第に減らされるが、角速度レベルが小さいと次第に増加される。
【００９５】
図１４に示すように、ステップ４２１では、基準データ処理のタイミングに合致するか否かが判定され、合致していればステップ４２２へ進んでリレーボックス５７の出力が参照されて、ステアリング切れ角スイッチ５６がＯＮする旋回中に合致するか否かが判定される。そして、この旋回中に合致しなければ、ステップ４２３以下の基準データ処理が実行される。旋回中は地軸感度の影響で角速度センサ１４の出力値が変化するので、基準データ処理は行わない。
【００９６】
ステップ４２３では、角速度センサ１４の出力データから現在の基準値（以下基準データ）が差し引かれて差分が演算される。この差分は、現在の基準データに基づく現在の角速度に対応している。続くステップ４２４では、差分が０以上か否かが判定される。０以上の場合は、ステップ４２５以下のフローへ進むが、０未満の場合は図２０に示すステップ４４５以下のフローへ進む。
【００９７】
ステップ４２５では、以下のフローでは使用されない減算アップカウンタおよび減算ダウンカウンタがクリアされ、続くステップ４２６では差分が不感帯の範囲か否かが判定される。ここで、不感帯は、図１４に示す不感帯設定フロー（２８０）で設定した不感帯とは異なる、さらに小さな範囲の不感帯であって、現在の基準データを中心とする±１６の範囲に定められている。ステップ４２６で差分が不感帯内と判定されるとステップ４２７へ進んで加算アップカウンタがクリアされて、加算ダウンカウンタがインクリメントされる。
【００９８】
加算アップカウンタ、加算ダウンカウンタは、同じ乗数ｎによる基準データ処理の繰り返し回数を設定するもので、例えば２と設定していれば、２回おきに乗数ｎが１つ増加または１つ減少される。
【００９９】
ステップ４２８では、加算ダウンカウンタが設定回数に達したか否かが判定され、達していなければ、ステップ４３１へ進んで同じ乗数ｎで、
差分シフト処理データ＝（出力データ−現在の基準データ）／２のｎ乗
の演算を実行する。続くステップ４３２では、
新しい基準データ＝現在の基準データ＋差分シフト処理データ
の演算を実行する。
【０１００】
一方、ステップ４２８で加算ダウンカウンタが設定回数に達していると、ステップ４２９へ進んで加算ダウンカウンタがクリアされ、続くステップ４３０では乗数ｎ（基準シフト）が１つ加算される。
【０１０１】
ここで、図１８に示すように、角速度センサ１４の出力データが１３０のとき、基準データが１２５とすると、差分は１３０−１２５＝５となって、ステップ４２４からステップ４２５へ進む。その後、ステップ４２６では差分５が不感帯±１６の範囲と判断されてステップ４２７へ進み、加算ダウンカウンタが設定値に達するまで、２００ｍｓｅｃごとに、例えば乗数８で上記演算を繰り返す。
【０１０２】
そして、加算ダウンカウンタが設定値に達すると、ステップ４２９からステップ４３０へ進んで乗数ｎが１つ増やされ、次に加算ダウンカウンタが設定値に達するまで乗数９による上記演算が繰り返される。これにより、基準データは、最初は大きく次第にゆっくりと正しい基準データ１３０へ向かってシフトされ、なめらかに正しい基準データ１３０へ収束する。
【０１０３】
ところで、ステップ４２６で差分が不感帯外と判定されるとステップ４３６へ進んで差分が範囲外か否かが判定される。この範囲外の領域は、図１８に示すように、不感帯の外側に間隔を置いて上下に配置されている。この範囲外の領域に達するほど角速度レベルが大きい場合には、ステップ４３７以下のフローへ進んで乗数ｎを次第に減らす基準データ処理を実行するが、範囲外の領域ほど大きくない場合には、ステップ４３５へ進んで加算アップカウンタおよび加算ダウンカウンタをクリアし、現在の乗数ｎを継続した基準データ処理を実行する。
【０１０４】
従って、トラクタ１０に範囲外の領域に達するほどの大きな揺れが発生している場合には１回あたりの補正量を大きくし、正しい基準データへの収束が遅れないようにしている。このようにして、乗数ｎは、図５に示すステップ３９１で８と初期設定された後は揺れのレベルに応じて２〜１６の範囲でインクリメント／デクリメントされ、これに対応して差分シフト処理データは、差分データ／４から差分データ／（２の１６乗）の範囲で変化する。
【０１０５】
ステップ４３７では、加算アップカウンタをインクリメントして加算ダウンカウンタをクリアする。続くステップ４３８では加算アップカウンタが設定回数に達したか否かが判定され、達していればステップ４３９へ進んで加算アップカウンタをクリアし、続くステップ４４０で乗数ｎ（基準シフト）がデクリメントされる。達していなければ、ステップ２３１へ進んで、加算アップカウンタが設定回数に達するまで同じ乗数ｎの演算を繰り返す。
【０１０６】
一方、ステップ４２４で差分が０未満と判定された場合、すなわち差分が０以上と判定された場合とは逆方向に角速度を検知しているような場合、図２０に示すように、ステップ４４５以下のフローを実行して、基準データを引き下げる方向で、ステップ４２５以下とほぼ同様な基準データ処理を実行する。
【０１０７】
ステップ４４５では、以下のフローで使用しない加算アップカウンタおよび加算ダウンカウンタをクリアする。続くステップ４４６では差分が不感帯の範囲か否かが判定され、不感帯内と判定されるとステップ４７７へ進んで加算アップカウンタがクリアされて、減算ダウンカウンタがインクリメントされる。減算アップカウンタ、減算ダウンカウンタもまた、同じ乗数ｎによる基準データ処理の繰り返し回数を設定するものである。
【０１０８】
続くステップ４４８では、減算ダウンカウンタが設定回数に達したか否かが判定され、達していなければ、ステップ４５１へ進んで同じ乗数ｎで、
差分シフト処理データ＝（出力データ−現在の基準データ）／２のｎ乗
の演算を実行する。続くステップ４５２では、
新しい基準データ＝現在の基準データ＋差分シフト処理データ
の演算を実行する。
【０１０９】
一方、ステップ４４８で減算ダウンカウンタが設定回数に達していると、ステップ４４９へ進んで減算ダウンカウンタがクリアされ、続くステップ４５０では乗数ｎ（基準シフト）が１つ加算される。
【０１１０】
ところで、ステップ４４６で差分が不感帯外と判定されるとステップ４５６へ進んで差分が範囲外か否かが判定される。そして、範囲外に該当すればステップ４５７以下のフローへ進んで乗数ｎを次第に減らす基準データ処理を実行するが、範囲外に該当しなければステップ４５５へ進んで減算アップカウンタおよび減算ダウンカウンタをクリアし、現在の乗数ｎを継続した基準データ処理を実行する。
【０１１１】
ステップ４５７では、減算アップカウンタをインクリメントして減算ダウンカウンタをクリアする。続くステップ４５８では減算アップカウンタが設定回数に達したか否かが判定され、達していればステップ４５９へ進んで減算アップカウンタをクリアし、続くステップ４６０で乗数ｎ（基準シフト）がデクリメントされる。達していなければ、ステップ４５１へ進んで、減算アップカウンタが設定回数に達するまで同じ乗数ｎの演算を繰り返す。
【０１１２】
以上のように構成された実施例の傾斜角自動制御装置では、図１５に示すステップ３１１〜３１３によって旋回が終了して作業機３０が下降された際にステップ１５４で開始させたタイムカウントをステップ３２０で判断し、所定時間が経過した後にステップ３２２以下の傾斜角自動制御を開始させるから、旋回時や旋回直後や作業機３０下降直後の不安定な傾斜センサ１３と角速度センサ１４の出力が傾斜角制御に影響を及ぼさない。従って、制御再開直後から安定した正確な耕耘を開始でき、転回後の耕耘開始部分の乱れが少なくて済む。
【０１１３】
また、角速度センサの出力信号を出力データに変換し、角速度０に対応する基準データを出力データから差し引いた差分データに基づいて傾斜角を演算する傾斜自動制御装置において、基準データを（新しい基準データ←古い基準データ＋差分データ×比例定数）という演算式によって刻々と修正するから、図１８に示すように、正しい基準データに向かって現在の基準データが次第に収束する。
【０１１４】
そして、基準データ、出力データ、比例定数という３つの数値データだけで修正演算が完了するから、出力データの移動平均値で基準データを更新する場合に比較して過去の出力データが不要な分、演算負荷が軽減される。そして、出力データの移動平均値を求める場合に比較して、ピーク検出の必要が無い分、出力データのサンプリング間隔を拡大しても修正精度がさほど低下しないから、サンプリング回数を減らして演算負荷を大幅に削減できる。
【０１１５】
従って、角速度センサの基準値を刻々と補正する際の演算負荷や必要なメモリ容量が小さく済み、しかも、角速度センサ出力の読み込み頻度が少なくても補正の精度が必要十分に確保される。これにより、低速でメモリ容量の少ないマイコン素子等を採用して小型安価低消費電力を実現でき、例えば、メモリやＡＤコンバータをＣＰＵとともに１チップ化した８ビットマイコン素子でも、基準データの修正を含む傾斜角自動制御全体の演算処理を賄うことができる。
【０１１６】
また、その比例定数は、差分データの絶対値が小さい領域（不感帯）では、次第に小さく置き換えられ、一方、差分データの絶対値が大きい領域（範囲外）では、次第に大きく置き換えられるから、角度センサの基準値が大きく変化した場合でも、基準データが速やかに正しい基準値に相当する基準データへ収束する。
【０１１７】
また、比例定数は、１／（２のｎ乗）と定めて、乗数ｎを段階的に増減することにより比例定数を変化させるから、比例定数の演算と、差分データとの乗算とをデジタル回路で簡単に演算でき、演算負荷はさらに軽減される。
【０１１８】
また、角速度センサの出力データに不感帯を設定し、差分データが不感帯内であれば傾斜センサの出力データの移動平均値を傾斜角データとし、差分データが不感帯の外側であれば角速度センサの出力データから基準データを差し引いた差分データを積算して傾斜角データを演算する傾斜自動制御装置において、不感帯を走行機体の対地速度に応じて変化させて対地速度が高い場合は低い場合よりも広い不感帯を設定し、かつ、基準データを（新しい基準データ←古い基準データ＋差分データ×比例定数）という演算式によって刻々と修正する構成を採用したので、不感帯の外側では、常に基準データが更新された高精度の差分データを積算して正確な傾斜角の演算ができるとともに、基準データの更新を含む角速度演算に使用する合計のデータ数が少なくて済み、演算もデジタル処理が容易な数式によってなされ、しかも、演算頻度を下げても傾斜角制御の制度が十分確保できるようになった。従って、低速でメモリ容量の少ないマイコン素子等を採用して小型安価低消費電力を実現でき、例えば、メモリやＡＤコンバータをＣＰＵとともに１チップ化した８ビットマイコン素子でも、基準データの修正を含む傾斜角自動制御全体の演算処理を賄うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、作業部の下降などの作業再開から所定時間経過後に通常の傾斜角自動制御へ復帰させることに特徴を有するから、ロータリ式耕耘ユニットとトラクタの組み合わせに限定されず、走行機体に作業部を連結して作業部の左右傾斜角度を自動調整する作業車輌に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】実施例１の傾斜自動制御装置を搭載したトラクタの側面図である。
【図２】傾斜自動制御装置の接続状態の説明図である。
【図３】傾斜制御のフローチャート。
【図４】傾斜センサ安定判断のフローチャートである。
【図５】角速度センサ安定判断のフローチャートである。
【図６】傾斜シリンダ制御のフローチャートである。
【図７】傾斜自動制御の実例の線図である。
【図８】実施例２の傾斜自動制御装置における制御全体のフローチャートである。
【図９】初期設定のフローチャートである。
【図１０】平滑初期設定と基準初期設定のフローチャートである。
【図１１】接続判断のフローチャートである。
【図１２】接続判断におけるタイマ割込処理のフローチャートである。
【図１３】平滑処理のフローチャートである。
【図１４】演算不感帯設定のフローチャートである。
【図１５】切替制御のフローチャートである。
【図１６】切替制御における部分的なフローチャートである。
【図１７】角度演算のフローチャートである。
【図１８】傾斜制御のフローチャートである。
【図１９】基準データ処理のフローチャートである。
【図２０】基準データ処理における部分的なフローチャートである。
【図２１】ヒステリシス設定の線図である。
【図２２】傾斜制御における不感帯設定の線図である。
【図２３】基準データ処理における不感帯設定の線図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０ トラクタ（走行機体）
１１ ポジションレバー
１２ ステアリング
１３ 傾斜センサ
１４ 角速度センサ
１５ 運転席
１６ 操作パネル
２０ 昇降リンク機構
２１ アッパリンク
２２ ロアリンク
２３ リフトアーム
２４ リフトロッド
２５ リフトロッドシリンダ
２６ リフトアームセンサ
２７ リフトシリンダ
２８ リフトロッドセンサ
２９ ポジションレバーセンサ
３０ 作業機
３１ 回転刃
４０ 傾斜自動制御装置
４１ 自動切替ボリューム
４２ 作業機切替ボリューム
４３ 傾き設定ボリューム
４４ 操作スイッチ群
４５ エンジン回転センサ
４６ 車軸回転センサ
４７ リモコンスイッチ
５１、５２ ソレノイドバルブ
５４ スピーカー
５５ ランプ
５６ ステアリング切れ角検出スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行機体に作業部を昇降自在かつ左右傾斜自在に支持し、前記走行機体又は作業部の左右傾斜角を検出して、前記走行機体の左右傾斜に拘らず、前記作業部が予め設定された姿勢に保持されるように制御する傾斜自動制御装置を備えた、作業車輌において、
前記左右傾斜角を検出する手段として傾斜センサと角速度センサとを備え、
前記作業機が作業中断した後再び作業を開始することを検知して作動する遅延タイマを設け、
該遅延タイマによる所定時間の経過後、前記傾斜センサ及び前記角速度センサに基づく傾斜自動制御を開始する、
ことを特徴とする作業車輌における傾斜自動制御装置。
【請求項１】
走行機体に作業部を昇降自在かつ左右傾斜自在に支持し、前記走行機体又は作業部の左右傾斜角を検出して、前記走行機体の左右傾斜に拘らず、前記作業部が予め設定された姿勢に保持されるように制御する傾斜自動制御装置を備えた、作業車輌において、
前記左右傾斜角を検出する手段として傾斜センサと角速度センサとを備え、
前記作業機が作業中断した後再び作業を開始することを検知して作動する遅延タイマを設け、
該遅延タイマによる所定時間の経過後、前記傾斜センサ及び前記角速度センサに基づく傾斜自動制御を開始する、
ことを特徴とする作業車輌における傾斜自動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００６−１０１７３６（Ｐ２００６−１０１７３６Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２９０８０３（Ｐ２００４−２９０８０３）
【出願日】平成１６年１０月１日（２００４．１０．１）
【出願人】（０００００１８７８）三菱農機株式会社 (1,502)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１日（２００４．１０．１）
【出願人】（０００００１８７８）三菱農機株式会社 (1,502)
【Ｆターム（参考）】
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