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発明の名称 農用トラクタの作業装置に対する昇降制御装置
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8−70617
公開日 平成8年(1996)3月19日
出願番号 特願平6−212269
出願日 平成6年(1994)9月6日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修
発明者 福本 俊也 / 飯田 聡
要約 目的
耕耘装置を上昇作動させる際に、上昇開始位置の高さに係わりなく給油圧の圧力変動によるリフトシリンダのショックやシャクリを抑制して、円滑な上昇作動が行える制御形態を確立する。

構成
走行機体に対してトップリンク2が短い特殊3点リンク機構3を介して取り付けられた耕耘装置4の上昇開始位置が高い位置にある程、リフトシリンダCY1に対する単位時間当たりの給油量を、小さくするようにしてある。
特許請求の範囲
【請求項1】 走行機体に対地作業装置(4)を3点リンク機構(3)を介して装着するとともに、前記リンク機構(3)をリフトシリンダ(CY1)で駆動し、前記対地作業装置(4)を昇降作動自在に構成してある農用トラクタの作業装置に対する昇降制御装置であって、前記リフトシリンダ(CY1)に給油する供給手段を設け、前記供給手段による単位時間当たりの供給油量を、前記対地作業装置(4)の上昇開始位置が高い位置にある場合には、低い位置にある場合に比べて、少なくする調整手段を設けている農用トラクタの作業装置に対する昇降制御装置。
【請求項2】 走行機体に対地作業装置(4)を昇降作動自在に装着するとともに、前記走行機体に対する前記対地作業装置(4)の高さを設定するポジション設定器(9)を設け、このポジション設定器(9)の設定高さになるように制御するポジション制御手段を設けてある農用トラクタの作業装置に対する昇降制御装置であって、前記ポジション設定器(9)による目標高さが圃面より上方に設定される場合には、圃面内の上昇開始位置から圃面より離れるまでの間における対地作業装置(4)の上昇速度を、ポジション制御手段の作動によって上昇作動するその他の場合の上昇速度に比べて、小さくする調整手段を設けている農用トラクタの作業装置に対する昇降制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は走行機体に対地作業装置を3点リンク機構を介して装着するとともに、前記リンク機構をリフトシリンダで駆動し、前記対地作業装置を昇降作動自在に構成してある農用トラクタの作業装置に対する昇降制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は、対地作業装置を走行機体に対して上昇操作する際に、常に一定の供給油量(単位時間当たり)で行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、3点リンク機構においては、対地作業装置が上昇するにつれて、リンク比が大きくなり、リフトシリンダの伸縮量に対する対地作業装置の上昇量が大きくなる傾向にある。したがって、低い位置より上昇させる場合と高い位置より上昇させる場合を比べてみると、同一の供給油量で上昇させても、高い位置より上昇させる程、図13に示すように、リフトシリンダの内圧が大きくなっている分だけ、その内圧に抗して給油すると、圧力変動が激しく、ショックやシャクリが発生し易くなっていた。本発明の目的は、高い位置より上昇させる場合であっても、ショックやシャクリの少ない上昇作動を行える制御形態を採ることのできるものを提供する点にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本第1発明による特徴構成は、前記リフトシリンダに給油する供給手段を設け、前記供給手段による単位時間当たりの供給油量を、前記対地作業装置の上昇開始位置が高い位置にある場合には、低い位置にある場合に比べて、少なくする調整手段を設けている点にあり、その作用効果は次の通りである。
【0005】
【作用】つまり、調整手段によって、高い位置より上昇させる場合においては、供給油量を少なくして、ショック等の少ない状態で上昇作動させるとともに、低い位置より上昇させる場合は高い場合に比べて供給油量を多くして、リンク比が小さい状態であっても、迅速な上昇を行えるようにする。
【0006】
【発明の効果】これによって、対地作業装置を上昇開始位置に拘わらず、ショック等の少ない上昇作動を行わせることができるにいたった。
【0007】〔その他の目的・構成・作用・効果〕
(1) 請求項2における目的は、対地作業装置を圃面より上昇させる際に作業窪みをできるだけ抑える点にあり、その為になされた構成は、走行機体に対地作業装置を昇降作動自在に装着するとともに、前記走行機体に対する前記対地作業装置の高さを設定するポジション設定器を設け、このポジション設定器の設定高さになるように制御するポジション制御手段を設けているものにおいて、前記ポジション設定器による目標高さが圃面より上方に設定される場合には、圃面内の上昇開始位置から圃面より離れるまでの間における対地作業装置の上昇速度を、ポジション制御手段の作動によって上昇作動するその他の場合の上昇速度に比べて、小さくする調整手段を設けている点にあり、その作用効果は次の通りである。つまり、調整手段によって、圃面内より圃面上に上昇作動する場合においては、上昇速度を緩やかにして、作業傾斜面をなだらかな状態にし、作業窪みを形成しないようにする。これによって、耕耘面を均平なものにできる。上記した場合以外の上昇時においては、上昇速度を上記した場合に比べて大きくして、目標高さに迅速に移動できるようにする。
【0008】
【実施例】
〔第1実施例〕図1に示すように、走行機体の後部に左右一対のロアーリンク1及びトップリンク2から成る3点リンク機構3を介して昇降自在にロータリー耕耘装置4を連結して農用トラクタを構成してある。走行機体のミッションケース5の上部に配備したリフトシリンダCY1により昇降駆動する左右一対のリフトアーム6によりリフトロッド7を介して各ロアーリンク1を吊り上げ支持するようにして、リフトシリンダCY1を伸縮駆動することで前記耕耘装置4を昇降駆動するよう構成してある。又、一方のリフトロッド7をローリングシリンダCY2により伸縮自在に構成し、ローリングシリンダCY2を駆動することで、耕耘装置4の対機体左右傾斜姿勢を変更できるよう構成してある。トップリンク2は走行機体に対して大型のブラケット18を介して取り付けられており、その全長は短く、耕耘装置4を上昇作動させた際に、リンク比が大きくなり、平行四連リンク機構を採用した場合に比べて上昇限近くで耕耘装置4が機体に近接するようにしてある。
【0009】この農用トラクタは、耕耘作業においてロータリー耕耘装置4による耕耘深さが設定値に維持されるようリフトシリンダCY1を駆動制御する自動耕深制御、耕耘装置4の対機体高さをポジションレバー8による設定高さに維持させるべくリフトシリンダCY1を駆動制御するポジション制御、及び、走行機体の左右傾斜にかかわらず耕耘装置4の傾斜状態を設定状態に維持するローリング制御の夫々の制御が行われるよう構成してある。つまり、図2に示すように、機体操縦部に設けられた前後揺動自在なポジションレバー8の操作位置を検出するポテンショメータ型ポジション設定器9、リフトアーム6の回動角度を耕耘装置4の対機体角度として検出するポテンショメータ型リフトアーム角センサ10、耕耘装置4の後部に横軸芯X周りで揺動自在に設けられる後部カバー11の耕耘深さに対応する上下揺動量を検出するポテンショメータ型耕深検出センサ12、機体操縦部に配備されるポテンショメータ型耕深設定器13の夫々の出力がマイクロコンピュータを備えた制御装置14に与えられる。そして、ポジションレバー8の操作位置がポジション操作域Aにあれば制御装置14が上記ポジション制御を実行し、耕深制御域Bにあれば上記耕深制御を実行するよう制御する。つまり、ポジション設定器9の設定値とリフトアーム角センサ10の検出値が合致するようリフトシリンダCY1に対する電磁比例制御弁V1を切り換え制御することでポジション制御を行い、耕深検出センサ12の検出値が耕深設定器13の設定値と合致するよう電磁比例制御弁V1を切り換え制御することで自動耕深制御が行われる。
【0010】次に耕耘装置のローリング制御について説明する。走行機体に絶対水平姿勢からの左右傾斜角を検出する傾斜センサ15を設けるとともに、操縦部にポテンショメータ型傾斜設定器16を設け、リフトアーム角センサ10の検出値が所定の設定値以上であり耕耘装置4が大きく対地上昇しているときは、耕耘装置4が対機体平行姿勢になるように、機械的特性より予め定まる伸縮量になるよう前記制御装置14がローリングシリンダCY2に対する電磁比例制御弁V2を切り換え平行制御を実行する。ローリングシリンダCY2の作動状態は図示しない操作ワイヤを介して連係され、機体側に配備されるポテンショメータ型ストロークセンサ17により検出されフィードバックされる。又、リフトアーム角センサ10の検出値が所定の設定値以下であり耕耘装置4が作業接地状態であるときは、耕耘装置4が、傾斜設定器16による設定姿勢になるように電磁比例制御弁V2を切り換えローリング制御を実行する。
【0011】次に、ロータリー耕耘装置4の昇降にかかるリフトシリンダCY1に対する給油制御について説明する。上記したように、3点リンク機構3においては、トップリンク2が短くなっているので、耕耘装置4が走行機体に対して上昇する程、所謂リンク比が大きくなりリフトシリンダCY1の伸縮量に対する耕耘装置4の昇降割合が大きくなっている。したがって、上昇開始位置が高い位置にある程シリンダ内圧が高くなり、給油速度が同じであると、ショックが発生し易い。そこで、次のような制御形態を採る。図3に示すように、上昇指令があると(#1)、上昇開始位置の高低(c,b,a)をリフトアーム角センサ10によって判断し(#2)、高い位置にある程目標流量を小さくする(#3〜5)。そうすると、図5〜図7に示すように、上昇開始位置に関係なくシリンダ内圧の変動が抑えられて、ショックやシャクリ現象が少なくなる。このように上昇開始位置によって流量を変更する手段を供給油量の調整手段といい電磁比例制御弁V1が主としてその機能を担うことになる。その制御形態としては、PWM方式により電流を制御して供給量を調整する。
【0012】〔第2実施例〕次に、耕深制御からポジション制御に切り換えた場合に第11図に示す如く耕耘窪みを少なくする制御形態について説明する。つまり、耕深制御状態からポジション制御によって耕耘装置4を地表面より上方に持ち上げる場合には、リフトシリンダCY1への給油量を、通常のポジション制御で上昇作動する場合に比べて小さくするようにする。そこで、図12に示すように、制御のフローを参考に説明すると、耕深制御状態からポジションレバー8の操作によってポジション制御が開始されると(#11,12)、ポジション設定値Pが耕深目標値Dより大きいか否かを判断し、耕耘装置4が地表面上に出るか否かを見る(#13)。そして、地表面上に出ることになれば、耕深位置から地表面を離れるまでの間、給油量を小さくして緩速上昇する。地表面を離れる位置は、ポジション制御が開始される時点のリフトアーム角θR と耕深目標値Dより耕耘爪が地表面より離れる際のリフトアーム角θGを求め、このリフトアーム角の変化によって分かる。地表面を脱出すると通常のポジション制御の給油量による急速上昇が行われる(#14,16,17,18)。地表面より離れることがなければ、通常のポジション制御の給油量による急速昇降が行われる(#15)。
【0013】次に電磁比例制御弁V1のショート検出方法について説明する。図8に示すように、電磁比例制御弁V1のコイル20のアース側に電流検出抵抗21を接続し、この抵抗21の両端電圧を検出することによって、ショート状態を検出していた。つまり、電磁比例制御弁V1を駆動する場合においてはPWM制御を行い、デューティ比を決定するにあたっては前記両端電圧の一周期分の積算電圧が目標値に収束するように制御しており、目標電流に対してデューティ比が小さいことでショート状態を検出していた。しかし、バッテリの電圧や電線等の抵抗によってショートした場合においてもデューティ比は小さくはならなかった。そこで、一定周期(約10msec)で検出電圧をサンプリングし、検出電圧が零か、図10に示すように、一定電圧が一定時間連続した場合においては、ショートしていると判断し、警報を発する。正常な場合の検出電圧は図9に示すようになる。尚、電流値は検出電圧の面積で表示される。
【0014】〔別実施例〕第1実施例に対する別実施例を記述する。
(1) 上昇開始位置によって、供給油量を調整する構成としては、第1実施例において3段階に区分して調整を行ったが、勿論、2段階に分けて行ってもよく、かつ、4段階、5段階と区分けを増やし最終的には無段階で行ってもよい。尚、二段階に分けて行う場合には、上昇開始位置が圃面内である場合と、圃面上方である場合とで区分してもよい。
(2) 供給油量を調整する手段としては、電磁比例制御弁V1を使用したが、他の減圧弁や電磁弁等を利用したもの、或いは、可変型の流量ポンプを併用したものであってもよい。
(3) リフトシリンダCY1に給油する供給手段としては、電磁比例制御弁V1と油圧ポンプとをいう。第2実施例に対する別実施例について記述する。
(4) 耕耘装置4が地表面より離れるか否かを検出する方法としては、後部カバー11に連係する耕深検出センサ12の検出値を利用してもよい。後部カバー11が揺動しなくなる位置は予め分かっているので、その値を利用すればよい。
(5) 耕耘装置4が地表面より離れるか否かを検出する方法としては、耕耘装置4の駆動力を検出するセンサを設け、消費動力が急激に減少する場合に、耕耘装置4が地表面を離れる時点とする。
(6) 第2実施例に対応する制御形態としては、通常のポジション制御における場合以外に、次のような強制昇降制御についても適用できる。つまり、ロータリ耕耘装置4を機体に対する所定の高さまで一気に上昇操作する昇降スイッチ19(プッシュオンプッシュオフ型式)を備え、この昇降スイッチ19を押して入り操作すると、前述のポジション制御手段及び自動耕深制御手段に優先して昇降用の電磁比例制御弁V1が操作されて、耕耘装置4が機体に対する所定の高さまで一気に上昇操作されるのであり、昇降スイッチ19をもう一度押して切り操作すると、耕耘装置4が元の位置にまで下降操作されて、前述のポジション制御手段又は自動耕深制御手段の状態に戻る。この場合、昇降スイッチ19を押して入り操作して、耕耘装置4を上昇操作する際に、地表面上に上昇させる場合には、緩速上昇作動させる。
【0015】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を容易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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