JP2005087169A

JP2005087169A - トラクタの昇降制御装置

Info

Publication number: JP2005087169A
Application number: JP2003328743A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Yamazaki; 康秀山崎
Original assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Agricultural Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】機械的に作動するポジション制御バルブを電気的にも制御可能として、低コストでかつ簡単に制御スピードの切換えを可能とする。
【解決手段】第１と第２の融通機構３１、４６、３７、３９ａ等により、ポジション制御レバー２２又はクイックアップスイッチ５３をロータリ作業機１４の上昇方向に操作する場合は、ポジション制御レバー２２等と制御リンク２４とは一体に連係し、ポジション制御レバー２２等をロータリ作業機１４の下降方向に操作する場合は、ポジション制御レバー２２等と制御リンク２４とは連係し得ないようにする。そして、ポジション制御レバー２２等をロータリ作業機１４の下降方向に操作した状態では、クイックアップスイッチ５３等の操作に基づき制御リンク２４と干渉することなくポジション制御バルブ２０を制御し得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、トラクタの昇降制御装置に関し、詳しくはポジション制御レバー又はモータ操作具を独立して操作可能として、機械的に動作するポジション制御バルブを制御自在としたトラクタの昇降制御装置に関する。

従来、トラクタに支持された作業機を油圧により昇降制御する昇降制御装置において、圃場の枕地における機体回行時等に上昇位置にある作業機を下降させる際、該作業機が急激に下降して回転中の作業爪が土中に突っ込み、作業機に損傷を与える等の不具合を解消するため、接地部近傍において下降速度を遅くし衝撃的な接地をしないようにする緩速下降装置を備えた技術が公知である（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来技術として、ポジション設定アームとフィードバックアームとを制御バルブに機械的に連係してポジション制御を行うように構成し、ポジション設定アームの作動域の中間位置から上昇側作動域では、ポジション設定アームがポジション制御レバーに追従し、一方、作動域の中間位置から下降側作動域においては、ポジション設定アームがフィードバックアームに連係して下降方向に作動するように構成し、この下降作動時には、リフトアーム下降に伴うリフトシリンダからの排油が油路絞り込み状態で実行されるようにして、ロータリ作業機の急激な土中への突入を回避するようにした技術が公知である（例えば、特許文献２参照）。

特公平７−２８５６９号公報（第２頁、図１）特開平１１−４６０３号公報（第４頁、図７）

しかし、上述した各従来技術では、いずれも操作レバーの操作に基づき該操作レバーと機械的に連繋されたポジション制御バルブを制御するものであるため、例えば耕深制御においては、ワイヤーや連結ロッド等を使用しているため、該ワイヤーや連結ロッド等のメインテナンスが困難であった。また、機械的に作動するポジション制御バルブを用いているため、制御スピードの切換えを行うことも困難であり、種々の圃場条件に対応させるのは困難であった。更に、機械的に作動するポジション制御バルブの代りに電磁比例制御弁を用いると、コストが増大するという課題があった。

本発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、機械的に作動するポジション制御バルブを電気的にも制御可能として、低コストでかつ簡単に制御スピードの切換えを可能とするトラクタの昇降制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ポジション制御レバー（２２）の操作に基づき、制御リンク（２４）を介して機械的に連繋されたポジション制御バルブ（２０）を制御し、油圧アクチュエータにより走行機体（１２）に支持された作業機（１４）を、前記ポジション制御レバー（２２）の操作位置に対応して昇降自在に制御するトラクタ（１０）の昇降制御装置において、
モータ操作具（５３）の操作に基づき正逆駆動され、前記制御リンク（２４）を介して前記ポジション制御バルブ（２０）を制御自在な電動モータ（２６）を備え、
前記ポジション制御レバー（２２）又は前記モータ操作具（５３）を前記作業機（１４）の上昇又は下降いずれか一方向に操作する場合は、前記ポジション制御レバー（２２）又は前記電動モータ（２６）の出力軸（２６ａ）と前記制御リンク（２４）とを一体に連係し、前記ポジション制御レバー（２２）又は前記モータ操作具（５３）を前記作業機（１４）の上昇又は下降いずれか他方向に操作する場合は、前記ポジション制御レバー（２２）又は前記電動モータ（２６）の出力軸（２６ａ）と前記制御リンク（２４）とを連係し得ないようにする融通機構（３１、４６ａ、４６、３１ａ）（３７、３９ａ）を備え、
前記ポジション制御レバー（２２）又は前記モータ操作具（５３）を前記作業機（１４）の上昇又は下降いずれか他方向に操作した状態では、前記モータ操作具（５３）又は前記ポジション制御レバー（２２）の操作に基づき前記制御リンク（２４）と干渉することなく前記ポジション制御バルブ（２０）を制御し得るようにした、ことを特徴とする。

なお、上述したカッコ内の符号は図面を参照するためのものであって、本発明を何ら限定するものではない。

請求項１に係る発明によれば、ポジション制御レバーと機械的に連繋されたポジション制御バルブを、モータ操作具の操作で駆動される電動モータによっても制御可能としたので、例えば、電動モータの回転速度を変えれば簡単に制御スピードの切換えを行うことができ、種々の圃場条件に対応することができる。また、機械的に作動するポジション制御バルブをそのまま用いたので、電磁比例制御弁を用いた場合に比してコスト低減を図ることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係るトラクタの昇降制御装置の側面図であり、同図において、トラクタ１０の走行機体１２の後部に、ロータリ作業機１４が左右一対のリフトアーム１６，１６により油圧昇降自在に支持されている。リフトアーム１６は、機体後部の油圧ハウジング１８に収容された単動型の油圧シリンダ（図示せず）によって、上下に駆動されるようになっていて、該油圧シリンダは、ポジション制御バルブ２０によって制御される。

すなわち、ポジション制御レバー２２を操作することで、制御リンク２４を介して機械的に連繋されたポジション制御バルブ２０が制御されるように構成されている。また、このポジション制御バルブ２０は、モータ操作具としてのクイックアップスイッチ５３（図８参照）の操作によって正逆駆動され、前記制御リンク２４を介して連繋された電動モータ２６によっても制御される。なお、リフトアーム１６の回動基端側には、該リフトアーム１６の回動角を検出するポテンショメータ等のリフトアーム角センサ１７が取付けられている。

図２及び図３に示すように、ポジション制御レバー２２は、支点軸２８を中心として揺動自在で、その基部側にはブラケット３０が一体的に固定されている。ブラケット３０には、回動基端側と先端側との中間に長孔３０ａが形成され、該長孔３０ａに機体フレームから突出された規制ピン２９が嵌入されていて、該規制ピン２９はポジション制御レバー２２の作動範囲を規制している。ブラケット３０は、制御リンク２４と連係されていて、該制御リンク２４は、ポジションアーム３２と連結ロッド３１とを有している。該ポジションアーム３２は、揺動支点３３を中心として揺動自在な二叉状に分岐されたアーム３２_１，３２_２，（及び３２_３）を有している。これら二叉状のアーム３２_１，３２_２のうち、一方のアーム３２_１の先端側には軸３５が取付けられて、該軸３５に連結ロッド３１が揺動自在に軸着され、他方のアーム３２_２の先端側には軸３７が取付けられている。前記連結ロッド３１は、細長状に延設されたロッド部材から成り、その長手方向の中途部に径大のストッパ部３１ａが形成されている。

一方、ブラケット３０の先端側には、ボス４６が一体的に固定されていて、該ボス４６に形成された孔４６ａに前記連結ロッド３１が挿通され、また、該ボス４６の外周部にはストッパ部３１ａが当接している。これら連結ロッド３１、孔４６ａ、ボス４６、及びストッパ部３１ａとで第１の融通機構が構成されている。また、前述したように、他方のアーム３２_２の先端に固定された軸３７には、ガイドアーム３９に形成された長孔３９ａが嵌合されている。この軸３７と長孔３９ａとで第２の融通機構が構成されている。そして、上述した第１の融通機構（３１、４６ａ、４６、３１ａ）と第２の融通機構（３７、３９ａ）とで、本発明の融通機構が構成されている。

前記電動モータ２６の出力軸２６ａには、レバー２３が一体的に固定され、また、該レバー２３と連結具２７とがピン２５によって回動自在に軸着され、更に、該連結具２７に前記ガイドアーム３９が連結されている。前記レバー２３（すなわちガイドアーム３９）の上げ位置又は下げ位置の限界は、リミットスイッチ４７等の検出センサによって検出されている。そして、電動モータ２６は、クイックアップスイッチ（又はクイックアップレバー）５３（図８参照）を操作することで駆動され、その出力軸２６ａに連結された連結具２７と一体的に移動するガイドアーム３９が上下移動し、制御リンク２４を介してポジション制御バルブ２０が制御される。

図４に示すように、ポジションアーム３２は、前記二叉状のアーム３２_１，３２_２と一体形成された第３のアーム３２_３を有していて、該アーム３２_３の回動基端側にピン３２ａが植設されている。制御リンク２４は、このピン３２ａと当接する長板状のセンサリンク３４、及び該センサリンク３４と一時固定支点３８により連結されたリンクベース３６を介して、ポジション制御バルブ２０のスプール２０ａと機械的に連繋されている。前記一時固定支点３８に対し、センサリンク３４におけるピン３２ａの当接側と反対側の端部には、中立ピン４１が植立されている。なお、ポジション制御バルブ２０のスプール２０ａは、スプリング４０により常時一方向（下げ側）に付勢されている。

ポジション制御バルブ２０から排出される圧油は、図示しない油圧シリンダに供給され、該油圧シリンダによりパワーアーム４２が支点４２ａを中心として揺動してリフトアーム１６が上下に揺動する。このリフトアーム１６の上下揺動により、該リフトアーム１６に支持されたロータリ作業機１４が昇降制御される。前記パワーアーム４２には、一端を軸（固定支点軸）４３に回動自在に軸着され、他端をパワーアーム４２から突出されたピン４２ｂに回動自在に軸着され、更に中途部をピン４５で軸着されたフィードバックリンク４４が連結されている。このフィードバックリンク４４には、前記中立ピン４１との当接部分に凹部４４ａが形成されている。

以上において、図４に示すように、ポジション制御バルブ２０が中立にある状態から、図１のポジション制御レバー２２を支点軸２８を中心として上げ側に操作すると、ポジションアーム３２の第３のアーム３２_３も揺動支点３３を中心として同方向に回動し、ピン３２ａがセンサリンク３４を、中立ピン４１側を略回動支点として上げ側（図の右方向）に押す。これに伴い、リンクベース３６も上げ側に移動し、スプール２０ａをスプリング４０の付勢力に抗して上昇側に押し、ポジション制御バルブ２０を上げ状態にする。すると、図示しない油圧シリンダがパワーアーム４２を上げ状態にし、リフトアーム１６を上昇させ、ロータリ作業機１４を上昇させる。

図５に示すように、パワーアーム４２が上げ状態になると、フィードバックリンク４４が後方に移動し、その凹部４４ａに当接している中立ピン４１が後方に移動するため、センサリンク３４も他端側を略回動支点として後方に移動する。これに伴い、リンクベース３６もそれに従って動き、ポジション制御バルブ２０は中立状態となる。

次に、図６に示すように、ポジション制御バルブ２０が中立にある状態から、ポジション制御レバー２２を支点軸２８を中心として下げ側に操作すると、アーム３２_３も揺動支点３３を中心として同方向に回動し、ピン３２ａに当接しているセンサリンク３４が、中立ピン４１側を略回動支点として下げ側（図の左方向）に移動する。これに伴い、リンクベース３６も下げ側に移動し、スプリング４０の付勢力によりスプール２０ａが下降側に引張られ、ポジション制御バルブ２０を下げ状態にする。すると、油圧シリンダがパワーアーム４２を下げ状態にし、リフトアーム１６が下降し、ロータリ作業機１４が下降する。

次いで、図７に示すように、パワーアーム４２が下げ状態になると、フィードバックリンク４４が前方に移動し、その凹部４４ａに当接している中立ピン４１を前方に押すため、センサリンク３４も他端側を略回動支点として前方に移動する。これに伴い、リンクベース３６もそれに従って動き、ポジション制御バルブ２０は中立状態となる。

以上により、本実施形態によれば、例えばポジション制御レバー２２を、ロータリ作業機１４の下げ位置から上昇方向に操作する場合は、ポジション制御レバー２２は支点軸２８を中心として図２の反時計方向に揺動し、これに伴い、第１の融通機構（３１、４６ａ、４６、３１ａ）を介して、アーム３２_１を有する制御リンク２４も揺動支点３３を中心として反時計方向に一体に連係して揺動する。更に、アーム３２_１の揺動により、該アーム３２_１と一体のアーム３２_３を介してポジション制御バルブ２０が上げ側に制御される。また、例えばポジション制御レバー２２を、ロータリ作業機１４の上げ位置から下降方向に操作する場合は、ポジション制御レバー２２は支点軸２８を中心として図２の時計方向に揺動し、このとき、制御リンク２４は、第１の融通機構（３１、４６ａ、４６、３１ａ）によりポジション制御レバー２２と連係し得ないで揺動する。すなわち、この場合は、制御リンク２４はスプリング４０の引張り力により揺動支点３３を中心として時計方向に揺動し、結果としてポジション制御レバー２２と同方向に揺動する。

次に、クイックアップスイッチ（又はクイックアップレバー）５３をロータリ作業機１４の上昇方向に操作する場合は、電動モータ２６の出力軸２６ａが図２の反時計方向に回転し、該出力軸２６ａに、ピン２５を介して回動自在に軸着されたガイドアーム３９が上昇し、該ガイドアーム３９に長孔３９ａを介して連係された軸３７が持ち上げられる。これにより、制御リンク２４のアーム３２_１が、揺動支点３３を中心として図２の反時計方向に揺動し、該アーム３２_１と一体のアーム３２_３を介してポジション制御バルブ２０が上げ側に制御される。

また、クイックアップスイッチ５３をロータリ作業機１４の下降方向に操作する場合は、ガイドアーム３９が下降すると共に、制御リンク２４は、第２の融通機構（３７、３９ａ）によりガイドアーム３９と連係し得ないで揺動する。すなわち、この場合は、制御リンク２４はスプリング４０の引張り力により揺動支点３３を中心として時計方向に揺動し、結果としてガイドアーム３９と同方向に揺動する。

そして、図３に示すように、ポジション制御レバー２２をロータリ作業機１４の下降方向に操作した状態では、クイックアップスイッチ５３の操作に基づき、ガイドアーム３９が制御リンク２４と干渉することなくポジション制御バルブ２０を制御し得るように構成されている。また、クイックアップスイッチ５３をロータリ作業機１４の下降方向に操作した状態では、ポジション制御レバー２２の操作に基づき、ガイドアーム３９が制御リンク２４と干渉することなくポジション制御バルブ２０を制御し得るように構成されている。

なお、本実施形態では、第１の融通機構（３１、４６ａ、４６、３１ａ）及び第２の融通機構（３７、３９ａ）により、ポジション制御レバー２２等をロータリ作業機１４の上昇方向に操作する場合は、該ポジション制御レバー２２等と制御リンク２４とを一体に連係し、また、ポジション制御レバー２２等をロータリ作業機１４の下降方向に操作する場合は、ポジション制御レバー２２等と制御リンク２４とを連係し得ないような場合について説明したが、これと反対に、例えば、ポジション制御レバー２２等をロータリ作業機１４の下降方向に操作する場合は、該ポジション制御レバー２２等と制御リンク２４とを一体に連係し、ポジション制御レバー２２等をロータリ作業機１４の上昇方向に操作する場合は、ポジション制御レバー２２等と制御リンク２４とを連係し得ないようにすることも可能である。

また、本実施形態の昇降制御装置は、走行機体１２の後部に支持されたロータリ作業機１４のポジション制御のみならず、耕深制御レバーによる耕深制御に関しても適用することができる。更に、上げ側はポジション制御レバー２２と機械的に連係され、下げ側はスプリング４０により下降操作される制御リンク２４を、電気的に電動モータ２６にて上げ下げ操作できるようにして、ポジション制御及び耕深制御を可能にしている。このため、機械的に作動するポジション制御バルブ２０に対し、電気的な制御部品を簡単に後付けすることができる。更にまた、高価な電磁比例制御弁を使用することなく、マイコンによる耕深制御、負荷制御、クイックアップ制御等が安価な機械的バルブにより制御可能となり、ゴミによるトラブル、電気的なトラブルも少なくすることができる。また、機械的に作動するバルブに対し、電気的な制御も可能となったため、耕深設定及び感度切換え等を簡単に行うことができる。

図８は、本実施形態の制御ブロック図を示している。

同図において、制御部５０は、入力側に自動制御切換えスイッチ５１、リフトアーム角センサ１７、耕深センサ５２、クイックアップスイッチ５３、耕深設定ボリウム５４、感度切換えボリウム５５、エンジン回転ピックアップセンサ５６が接続され、出力側には電動モータ２６が接続されている。

自動制御切換えスイッチ５１は、耕深自動制御を作動状態にするスイッチであり、リフトアーム角センサ１７は、リフトアーム１６の回動角を検出するポテンショメータ等である。また、耕深センサ５２は、ロータリ作業機１４の耕深をリヤカバーのレベラで感知する際、レベラの角度を検出して耕深を一定に保持するものである。更に、クイックアップスイッチ（又はクイックアップレバー）５３は、これを操作すると、その入力信号を制御部５０が判断してポジション制御バルブ２０を上げ側又は下げ側に制御してロータリ作業機１４を昇降制御する。また、耕深設定ボリウム５４は、耕深自動状態でロータリ耕耘深さを任意に設定することができるものであり、感度切換えボリウム５５は、耕深自動（リフトアームの動作）の感度を作業に応じて、例えば代掻き作業等に適する「鈍い」、通常の作業に適する「標準」、浅耕・除草などの作業に適する「鋭い」の３段階に切換えることができる。エンジン回転ピックアップ５６は、エンジンの回転数を検出するものである。

図９は、クイックアップスイッチ５３によるロータリ作業機１４の昇降制御に関するフローチャートを示している。

同図のＳ１０において、クイックアップスイッチ５３を上げ操作したか、又は下げ操作したかが判断され、上げ操作した場合はＳ１１に進み、下げ操作した場合はＳ１４に進む。クイックアップスイッチ５３を上げ操作した場合のＳ１１では、電動モータ２６を油圧上げ方向に回転させてＳ１２に進み、ここで、上げリミットスイッチ４７がＯＮとなったか否かを判断し、ＯＮとなった時点で、Ｓ１３において電動モータ２６の駆動を停止する。また、Ｓ１０で、クイックアップスイッチ５３を下げ操作した場合は、Ｓ１４において電動モータ２６を油圧下げ方向に回転させてＳ１５に進み、ここで、リフトアーム角センサ（図８参照）１７がクッション位置に到達するまで電動モータ２６を駆動し、Ｓ１６に進む。ここでクッション位置とは、ロータリ作業機１４が下降して地面に到達した場合に、回転するロータリ爪の回転力により走行機体１２が前方に飛び出すこと（ダッシング現象）にならないような限界位置を言っている。Ｓ１６では、前記クッション位置から電動モータ２６の駆動制御（例えば、電動モータ２６の回転速度をダウンさせる制御）が開始され、更にＳ１７で、下げリミットスイッチ４７がＯＮとなるまでモータ駆動されて、ＯＮとなった時点で、Ｓ１３にて電動モータ２６の駆動を停止する。

図１０は、電動モータ２６の駆動制御に関するタイムチャートを示している。

すなわち、同図（ａ）のように、電動モータ２６の油圧下げ信号が出力されると、同図（ｂ）のように、電動モータ２６はパルス状の信号により駆動制御される。このとき、電動モータ２６の下げスピードを遅くする手段として、電動モータ２６の制御開始時に一旦モータの駆動を止めてからインチング回転によりゆっくりと下げ側に駆動するようにしている。すなわち、クイックアップスイッチ５３を下げ側に操作し、電動モータ２６によりポジション制御バルブ２０を操作するとき、該ポジション制御バルブ２０をゆっくりと油圧下げ側に操作して、走行機体１２のダッシング現象を防止することができる。

本発明に係るトラクタの昇降制御装置の側面図である。ポジション制御レバーと制御リンク、及び電動モータとの連係関係を示す図である（上げ状態）。ポジション制御レバーと制御リンク、及び電動モータとの連係関係を示す図である（下げ状態）。ポジション制御バルブの作動説明図である（中立→上げ）。ポジション制御バルブの作動説明図である（上げ→中立）。ポジション制御バルブの作動説明図である（中立→下げ）。ポジション制御バルブの作動説明図である（下げ→中立）。本実施形態の制御ブロック図である。本実施形態の制御フローチャートを示す図である。電動モータの駆動制御に関するタイムチャートである。

符号の説明

１０トラクタ
１２走行機体
１４ロータリ作業機
２０ポジション制御バルブ
２２ポジション制御レバー
２４制御リンク
２６電動モータ
２６ａ出力軸
３１連結ロッド（第１の融通機構）
３１ａストッパ部（第１の融通機構）
４６ボス（第１の融通機構）
４６ａ孔（第１の融通機構）
３７軸（第２の融通機構）
３９ａ長孔（第２の融通機構）
４０スプリング
５０制御部
５３クイックアップスイッチ

Claims

ポジション制御レバーの操作に基づき、制御リンクを介して機械的に連繋されたポジション制御バルブを制御し、油圧アクチュエータにより走行機体に支持された作業機を、前記ポジション制御レバーの操作位置に対応して昇降自在に制御するトラクタの昇降制御装置において、
モータ操作具の操作に基づき正逆駆動され、前記制御リンクを介して前記ポジション制御バルブを制御自在な電動モータを備え、
前記ポジション制御レバー又は前記モータ操作具を前記作業機の上昇又は下降いずれか一方向に操作する場合は、前記ポジション制御レバー又は前記電動モータの出力軸と前記制御リンクとを一体に連係し、前記ポジション制御レバー又は前記モータ操作具を前記作業機の上昇又は下降いずれか他方向に操作する場合は、前記ポジション制御レバー又は前記電動モータの出力軸と前記制御リンクとを連係し得ないようにする融通機構を備え、
前記ポジション制御レバー又は前記モータ操作具を前記作業機の上昇又は下降いずれか他方向に操作した状態では、前記モータ操作具又は前記ポジション制御レバーの操作に基づき前記制御リンクと干渉することなく前記ポジション制御バルブを制御し得るようにした、
ことを特徴とするトラクタの昇降制御装置。