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草刈機の制御装置 - 株式会社クボタ
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発明の名称 草刈機の制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−37869
公開日 平成8年(1996)2月13日
出願番号 特願平6−182039
出願日 平成6年(1994)8月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修
発明者 山口 哲雄 / 中村 法身
要約 目的
接地体が上方に変位した状態で停止する異常が生じたとしても、雑草類の刈り取りを行えるとともに、転倒などの危険を回避できる草刈機を提供する。

構成
モーア4を走行機体1に駆動昇降自在に吊り下げ支持した草刈機の制御装置において、前記モーア4に上下動自在に備えられた接地体26の上下変位量を検出する第一センサS1と、前記走行機体1に対する前記モーア4の昇降位置を検出する第二センサS2とを設け、前記第一センサS1により検出される前記上下変位量に基づいて、前記モーア4の対地高さを設定対地高さに維持する刈り高さ自動調節制御を実行するとともに、前記第二センサS2により検出されるモーア位置が設定高さ位置を超えると、前記刈り高さ自動調節制御の実行を中止するように構成した。
特許請求の範囲
【請求項1】 モーア(4)を走行機体(1)に駆動昇降自在に吊り下げ支持した草刈機の制御装置であって、前記モーア(4)に上下動自在に備えられた接地体(26)の上下変位量を検出する第一センサ(S1)と、前記走行機体(1)に対する前記モーア(4)の昇降位置を検出する第二センサ(S2)とを設け、前記第一センサ(S1)により検出される前記上下変位量に基づいて、前記モーア(4)の対地高さを設定対地高さに維持する刈り高さ自動調節制御を実行するとともに、前記第二センサ(S2)により検出されるモーア位置が設定高さ位置を超えると、前記刈り高さ自動調節制御の実行を中止するように構成してある草刈機の制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モーアを走行機体に駆動昇降自在に吊り下げ支持した草刈機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記のような草刈機の制御装置においては、例えば、モーアを吊り下げ支持するリフトアームの昇降角度を検出するポテンショメータ型のセンサや、モーアを昇降駆動するリフトシリンダの内圧を検出する圧力センサなどからの検出値が、所定範囲内の値を示すようにモーアの高さ位置を自動調節することによって、スキー場や河川敷などに生い茂る雑草類を所望の高さに刈り揃える刈り高さ制御を行うように構成されたものがあった。しかしながら、上述の方法においてはモーアの対地高さを検出することができないため、生い茂る雑草類の高さを作業地の起伏に沿った一定の高さに刈り揃えるといった精密な刈り高さ制御を行うことができなかった。そこで、従来では、モーアに上下動自在に備えられた接地体の上下変位量(対地高さの変位量)を検出するポテンショメータやリミットスイッチなどからなるセンサを設け、このセンサにより検出された接地体の上下変位量(対地高さの変位量)に基づいて、モーアの対地高さを所定の対地高さに自動調節して維持することによって、生い茂る雑草類の高さを作業地の起伏に沿った一定の高さに刈り揃えるといった精密な刈り高さ制御を行えるように構成したものが本出願人によって提案されていた〔特願平6‐60540号〕。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の従来技術によると、例えば、堅い雑草による接地体の押し上げや雑草類の詰まりなどにより接地体が上方に変位した状態で停止する異常が生じた場合には、その接地体の上方変位量をセンサが検出し続けるとともに、制御装置が、検出された接地体の上方変位量に基づいて、モーアを上昇限界位置に到達するまで上昇させるようになるため、生い茂る雑草類の刈り取りが行えなくなる不都合や、起伏の激しい作業地では重量バランスが悪くなって転倒する虞があった。
【0004】本発明の目的は、接地体が上方に変位した状態で停止する異常が生じたとしても、雑草類の刈り取りを行えるとともに、転倒などの危険を回避できる草刈機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明では、モーアを走行機体に駆動昇降自在に吊り下げ支持した草刈機の制御装置において、前記モーアに上下動自在に備えられた接地体の上下変位量を検出する第一センサと、前記走行機体に対する前記モーアの昇降位置を検出する第二センサとを設け、前記第一センサにより検出される前記上下変位量に基づいて、前記モーアの対地高さを設定対地高さに維持する刈り高さ自動調節制御を実行するとともに、前記第二センサにより検出されるモーア位置が設定高さ位置を超えると、前記刈り高さ自動調節制御の実行を中止するように構成した。
【0006】
【作用】本発明によると、草刈機の走行に伴って接地体が地面との接触により昇降し、その昇降による接地体の上下変位量を第一センサが検出するとともに、その検出された接地体の上下変位量に基づいて、制御手段が、モーアの対地高さを設定対地高さに維持する刈り高さ自動調節制御を実行するようになるので、生い茂る雑草類の高さを作業地の起伏に沿った一定の設定高さで刈り揃えることができる。又、堅い雑草による接地体の押し上げや雑草類の詰まりなどにより接地体が上方に変位した状態で停止する異常が生じた場合においても、制御装置は、第一センサにより検出される接地体の上方変位量に基づいてモーアを上昇させる刈り高さ自動調節制御を実行するのであるが、第二センサにより検出されるモーア位置(モーアの対地高さ)が設定高さ位置を超えると刈り高さ自動調節制御の実行を中止するようになるので、モーアの設定高さ位置を、設定対地高さによりも高く、かつ、上昇限界位置よりも低い位置に設定しておくことによって、第一センサにより検出される接地体の上方変位量に関係なく、生い茂る雑草類をモーアの設定高さで刈り取ることができるとともに、モーアが上昇限界位置まで上昇して重量バランスが悪くなるといった不都合を解消できる。
【0007】ちなみに、刈り高さ自動調節制御の実行を中止している場合において、第一センサにより接地体の下方への変位量が検出されると、その下方変位量に基づいてモーアを下降させるように制御装置を構成しておけば、堅い雑草による接地体の押し上げや雑草類の詰まりなどが解消された場合には、第二センサにより検出される走行機体に対するモーア位置が設定高さ位置以下になるので、第一センサにより検出される接地体の上下変位量に基づく刈り高さ自動調節制御を自動的に再開させることができ、それによって、生い茂る雑草類の高さを作業地の起伏に沿った一定の設定高さに再び刈り揃えることができるようになる。又、第二センサにより検出される走行機体に対するモーア位置が設定高さ位置を超えた場合に、刈り高さ自動調節制御の実行を中止するとともに報知装置を作動させるようにすれば、雑草類の詰まりなどに対して迅速な措置を施すことができるようになる。
【0008】
【発明の効果】従って、本発明によれば、堅い雑草による接地体の押し上げや雑草類の詰まりなどにより接地体が上方に変位した状態で停止したとしても、生い茂る雑草類をモーアの設定高さで刈り取ることができるとともに、転倒などの危険を回避できる草刈機を提供し得るようになった。
【0009】
【実施例】以下、本発明を無線遠隔操縦式の草刈機に適用した実施例を図面に基づいて説明する。
【0010】図1に示すように、この草刈機は、走行機体1の前部にリンク機構2とリフトアーム3とを介して昇降自在に吊り下げ支持された草刈作業装置の一例としてのフレールモーア型式のモーア4、走行機体1に備えられた左右一対のクローラ式走行装置5、走行機体1の後部に搭載されたエンジン6、このエンジン6の右前方に配備された制御装置7、などによって構成されている。図2に示すように、左右のクローラ式走行装置5は、夫々、静油圧式無段変速装置8によって油圧駆動走行するように構成されるとともに、モーア4の回転駆動、及び、昇降駆動の夫々が全て油圧で行われるように構成されている。
【0011】図2に基づいて、草刈機の油圧回路の構成について説明すると、この油圧回路には、モーア4を昇降操作するリフトシリンダ9を駆動するための第一油圧ポンプP1、左側のクローラ式走行装置5を駆動するための可変容量型の第二油圧ポンプP2、右側のクローラ式走行装置5を駆動するための可変容量型の第三油圧ポンプP3、及び、モーア4を回転駆動するための第四油圧ポンプP4が備えられており、これら第一〜第四油圧ポンプP1,P2,P3,P4の夫々は、エンジン6の出力軸6aにて駆動されるように構成されている。第一油圧ポンプP1に対して、第二油圧ポンプP2、第三油圧ポンプP3、及び、第四油圧ポンプP4は、エンジン6の前方側に前後方向に直結並列配備されている。
【0012】第一油圧ポンプP1からの作動油は、フロープライオリティ弁10を介してリフトシリンダ9へ供給されるように構成されており、リフトシリンダ9は、フロープライオリティ弁10における余剰油が上昇用の電磁切換弁11あるいは下降用の電磁切換弁12の作動によって制御され、その制御に基づいてパイロット式のアンロード弁13あるいはロワリング弁14が操作されることによって、伸縮駆動されるように構成されている。又、第一油圧ポンプP1からの作動油は、電磁切換弁15を介して左右夫々のクローラ式走行装置5のネガティブブレーキ16へ供給されるように構成されている。
【0013】第四油圧ポンプP4からの作動油は、三位置切換え式の電磁切換弁17を介してモーア4を駆動する第一油圧モータM1へ供給されるように構成されており、電磁切換弁17の中立位置においては、第一油圧モータM1側の往復油路を双方共に遮断して第一油圧モータM1側の作動油の流れを止めることによって、モーア4に制動力を与えるようにしている。
【0014】左右夫々の静油圧式無段変速装置8は、第二油圧ポンプP2あるいは第三油圧ポンプP3からの作動油によって、左右のクローラ式走行装置5を夫々駆動する第二油圧モータM2あるいは第三油圧モータM3を駆動するように構成されており、図1に示すように、第一電動モータ18と第二電動モータ19の作動を制御し、第二油圧ポンプP2及び第三油圧ポンプP3の夫々のトラニオン軸20,21を回動操作して斜板角(図示せず)を変更することによって、前後進を無段階に変速できるようになっている。
【0015】図3に示すように、モーア上昇用の電磁切換弁11、モーア下降用の電磁切換弁12、ネガティブブレーキ操作用の電磁切換弁15、モーア駆動用の電磁切換弁17、左クローラ式走行装置変速用の第一電動モータ18、及び、右クローラ式走行装置変速用の第二電動モータ19の夫々は、遠隔操縦装置22を用いた無線遠隔操縦に基づいて与えられる制御装置7からの制御信号によって作動制御されるように構成されている。
【0016】遠隔操縦装置22には、変速操作用の第一操作レバー22a、旋回操作用の第二操作レバー22b、モーア昇降操作用の第三操作レバー22c、及び、モーア駆動切換用の第四操作レバー22d、などが備えられており、第一操作レバー22aと第二操作レバー22bとを中立位置に設定することによって、電磁切換弁15をネガティブブレーキ16からの作動油排出状態に切り換えて、ネガティブブレーキ16を作動させて走行機体1の走行を停止させることができ、第二操作レバー22bを中立位置に設定した状態で第一操作レバー22aを前後のいずれかに操作することによって、走行機体1を前方あるいは後方へ操作量に応じた所望の速度で直進させることができ、又、第一操作レバー22aを操作しながら第二操作レバー22bを左右のいずれかに操作することによって、走行機体1を左右のいずれかに操作量に応じた所望の旋回速度と旋回半径で旋回させることができるようになっている。一方、第三操作レバー22cを、上昇操作位置、下降操作位置、あるいは、昇降停止位置のいずれかに切り換え操作することによって、モーア4を上昇、下降、あるいは、昇降停止させることができ、又、第四操作レバー22dを、正転駆動位置、逆転駆動位置、あるいは、駆動停止位置のいずれかに切り換え操作することによって、モーア4を正転駆動、逆転駆動、あるいは、駆動停止させることができるようになっている。尚、モーア4の駆動時においては、走行機体1に備えられたランプLが点滅するように構成されており、モーア4が駆動していることを報知するようになっている。
【0017】図1及び図4に示すように、モーア4は、モーアデッキ4Aと、モーアデッキ4Aの左右の側壁4aに渡って回動自在に枢支された刈刃4Bによって構成されており、刈刃4Bは、ベルト式伝動機構23を介してモーア駆動用の第一油圧モータM1に伝動連結されている。モーアデッキ4Aの左右夫々の側壁4aの外方には、モーア4の下降を規制するソリ体24がカラー部材25を介して夫々の側壁4aと所定間隔を隔ててボルト連結されている。ソリ体24は、鋼管材を屈曲させたソリ部24Aと、ソリ部24Aの屈曲内方側に溶着された板材からなる取付部24Bによって構成されている。
【0018】図5及び図6にも示すように、モーアデッキ4Aの側壁4aとソリ体24の間には、モーア4に対して上下動自在で、かつ、上方への最大移動時においてはその下端部がソリ体24の下端部よりも上方に位置するように設定された接地体26が設けられている。接地体26には、カラー部材25が挿通する上下方向に長い長孔26aが穿設されており、この長孔26aは、接地体26の最大上昇時に接地体26がソリ体24よりも上方に位置する長さに形成されている。接地体26は、自重により地面側へ付勢されるとともに樹脂材にて軽量に構成されることによって、地面の起伏に対する追従性能の向上が図られている。左右夫々のソリ体24の取付部24Bには、接地体26の上下変位量を検出する第一センサとして回転式のポテンショメータS1が取り付けられており、図3に示すように、遠隔操縦装置22に備えられた切換スイッチ22eによりモーア4の昇降操作モードを手動モードから自動モードに切り換えることによって、夫々の第一センサS1により検出される左右の接地体26の上下変位量に基づいて、制御装置7が、モーア4の対地高さを設定された設定対地高さに維持する刈り高さ自動調節制御を実行するように構成されている。つまり、生い茂る雑草類を作業地の起伏に沿った一定の設定高さ(例えば、地面から80mmの高さ)で精度良く刈り揃えることができるようになっている。尚、図1、図5及び図6に示す符号24aは、ポテンショメータS1の保護カバーである。
【0019】図1及び図3に示すように、リフトアーム3には、モーア4の対地高さに相当する走行機体1に対するリフトアーム3の昇降角度を検出する回転式のポテンショメータS2が取り付けられている。つまり、ポテンショメータS2は、モーア4の対地高さとしてのモーア位置を検出する第二センサとして機能するようになっている。制御装置7は、第二センサS2により検出されるモーア位置が、遠隔操縦装置22に備えられた回転式のポテンショメータからなる設定器22fにより設定された設定高さ位置(例えば、モーア4が地面から200mmの高さ位置となるリフトアーム3の設定昇降角度)を超えると、刈り高さ自動調節制御の実行を中止するように構成されている。つまり、堅い雑草による接地体26の押し上げや雑草類の詰まりなどにより接地体26が上方に変位した状態で停止し、その変位量を第一センサS1が検出し続けるような場合には、生い茂る雑草類を設定器22fにより設定されたモーア4の設定高さ位置(例えば、地面から200mmの高さ)で刈り取ることができるとともに、モーア4が上昇限界位置まで上昇して重量バランスが悪くなるのを回避し、起伏の激しい作業地などで草刈機が転倒するのを抑制している。又、第二センサS2により検出されるモーア位置が設定高さ位置を超えた場合には、走行機体1に備えられたモーア4の駆動時に点滅するランプLが、モーア4の駆動時とは異なる間隔で点滅、あるいは、連続的に点灯することによって、その状態を操縦者に報知するようになっている。尚、報知方法としては、走行機体1にクラクションを備えるものであれば、クラクションを作動させて報知するようにしてもよく、走行機体1に警報ブザーを備えさせて報知するようにしてもよい。又、遠隔操縦装置22に警報ブザーや警報ランプなどの警報装置を備えさせ、走行機体1側から遠隔操縦装置22へ警報装置の作動指令を送信することによって、操縦者に報知するように構成してもよい。
【0020】次に、図7に示すフローチャートに基づいて、制御装置7による刈り高さ自動調節制御について説明する。
【0021】先ず、制御装置7は、遠隔操縦装置22の設定器22fにより設定されたモーア4の設定高さ位置(例えば、地面から200mmの高さ)を読み込む〔ステップ#1〕。次に、モーア4に取り付けられた左右の第一センサS1により検出された左右の接地体26の夫々の上下変位量を読み込むとともに、所定走行距離あるいは所定時間の間で得られた左右の上下変位量の夫々の平均値を算出する移動平均値処理を行う〔ステップ#2〕。又、リフトアーム3に取り付けられた第二センサS2により検出されるモーア位置(モーア4の対地高さ)を読み込むとともに、所定走行距離あるいは所定時間の間で得られたモーア位置の平均値を算出する移動平均値処理を行い〔ステップ#3〕、移動平均値処理後のモーア位置が設定高さ位置を超えたか否かを判断する〔ステップ#4〕。設定高さ位置を超えていない場合は、移動平均値処理後の左右の上下変位量のうち、値の小さい変位量を代表値として設定し〔ステップ#5〕、その代表値がプログラム設定された変位上限値以上か否かを判断する〔ステップ#6〕。代表値が変位上限値より小さい場合は、代表値がプログラム設定された変位下限値以下か否かを判断し〔ステップ#7〕、代表値が変位下限値より大きい場合は、代表値が第一センサS1の不感帯幅内にあると判断してリフトシリンダ9の伸縮駆動(モーア4の昇降操作)を停止し〔ステップ#8〕、ステップ#2へ戻る。ステップ#6において代表値が変位上限値以上であると判断された場合、あるいは、ステップ#7において代表値が変位下限値以下であると判断された場合は、夫々の代表値(上下変位量)に基づいてリフトシリンダ9の伸縮駆動(モーア4の昇降操作)を開始し〔ステップ#9〕、ステップ#2へ戻る。又、ステップ#4においてモーア位置が設定高さ位置を超えた場合は、接地体26に堅い雑草による押し上げや雑草類の詰まりなどの障害が生じたと判断して、リフトシリンダ9の伸縮駆動(モーア4の昇降操作)を停止するとともに〔ステップ#10〕、走行機体1に備えられたランプLをモーア4の駆動時とは異なる間隔で点滅させ〔ステップ#11〕、刈り高さ自動調節制御の実行を中止する〔ステップ#12〕。
【0022】以上の制御作動により、接地体26に堅い雑草による押し上げや雑草類の詰まりなどの障害が生じていない場合は、生い茂る雑草類を作業地の起伏に沿った一定の設定高さ(例えば、地面から80mmの高さ)で精度良く刈り揃えることができ、又、接地体26に堅い雑草による押し上げや雑草類の詰まりなどの障害が生じた場合には、生い茂る雑草類を設定器22fにより設定されたモーア4の設定高さ位置(例えば、地面から200mmの高さ)で刈り取ることができるとともに、刈り高さ自動調節制御の中止を操縦者に報知できるようになっている。
【0023】尚、刈り高さ自動調節制御は、遠隔操縦装置22の切換スイッチ22eが自動モードに設定された場合に実行されるものであり、切換スイッチ22eが手動モードに設定されている場合、制御装置7は遠隔操縦装置22に備えられたモーア昇降操作用の第三操作レバー22cの手動操作に基づく刈り高さ手動調節制御を実行するようになっている。
【0024】〔別実施例〕以下、別実施例を列記する。
■ 草刈機としては、乗用型あるいは歩行型のものであってもよい。
■ 草刈作業装置としては、フレールモーア型式のものに限定されるものではなく、種々の形式のもの採用することができる。
■ 図8のフローチャートで示すように、堅い雑草による押し上げや雑草類の詰まりなどの障害が接地体26に生じたと判断された後、その障害が所定時間内で解消されたか否かを判断できるようにして、その障害が所定時間内で解消された場合は刈り高さ手動調節制御を継続し、所定時間内で解消されなかった場合は、走行機体1に備えられたランプLをモーア4の駆動時とは異なる間隔で点滅させるとともに、刈り高さ自動調節制御の実行を中止するように構成してもよい。
■ 図9に示すように、接地体26の上下変位量を検出する第一センサS1を、接地体26が上限変位位置に達したことを検出するリミットスイッチSaと、接地体26が下限変位位置に達したことを検出するリミットスイッチSbとで構成するようにしてもよい。
■ 第二センサS2としては、リフトシリンダ9の内圧を検出する圧力センサ、リフトシリンダ9の伸縮駆動量を検出するストロークセンサ、あるいは、設定高さ位置でモーア4との接当を検出するリミットスイッチなどであってもよい。
■ 接地体26の変位上限値と変位下限値とを、設定器により設定変更可能に構成することによって、第一センサS1の不感帯幅を変更調節できるようにしてもよい。
■ 制御装置7としては、左右の第一センサS1にて検出された夫々の接地体26の上下変位量に基づいて、モーア4をローリング制御するように構成したものであってもよい。
■ 接地体26の地面側への付勢を自重で行うのに代えて、バネの弾性で行うようにしてもよい。
【0025】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。




 

 


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