JP2006096135A - 農作業車の姿勢制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 機体本体Vの傾斜角が設定傾斜角から外れたときに姿勢変化速度が設定値未満であれば、機体本体Vにおける一端側箇所及び他端側箇所のうちの一方を昇降停止して、他方を機体本体Vの傾斜角が設定傾斜角になるように昇降させるべく、複数の駆動手段C2〜C5の一部を作動させ、且つ、姿勢変化速度が設定値以上であれば、前記一端側箇所及び前記他端側箇所を同時に昇降させるべく、前記複数の駆動手段C2〜C5を夫々作動させる。
【選択図】 図2
Description
すなわち、前記姿勢変更操作手段が、機体本体の左側前部箇所、左側後部箇所、右側前部箇所、及び、右側後部箇所の夫々について、各別に前記走行装置の接地部に対して昇降自在な4個の駆動手段を備えて構成され、前記制御手段が姿勢変更制御として、次のような処理を行う構成である。つまり、前記4個の駆動手段のうち左側前部及び右側前部に位置する2個の駆動手段と左側後部及び右側後部に位置する2個の駆動手段とのうちのいずれか一方の2個の駆動手段を駆動停止させた状態で他方の2個の駆動手段を駆動することにより、機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角を設定前後傾斜角にするピッチング作動、及び、前記4個の駆動手段のうち左側前部及び右側前部に位置する2個の駆動手段と左側後部及び右側後部に位置する2個の駆動手段とのうちのいずれか一方の2個の駆動手段を駆動停止させた状態で他方の2個の駆動手段を駆動することにより、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角を設定左右傾斜角にするローリング作動を実行するようになっていた(例えば、特許文献1参照。)。説明を加えると、制御手段は、姿勢変更制御として、ピッチング作動及びローリング作動のいずれにおいても、常に、機体本体における傾斜角変更方向に離れた一端側箇所又は他端側箇所のいずれか一方の昇降を停止して、他方を機体本体の水平基準面に対する傾斜角が設定傾斜角になるように昇降させるべくそれに対応する駆動手段を作動させる構成となっていた。
ところで、前記各走行装置の接地部というのは、走行装置が接地している箇所、すなわち、走行路面に対して接触している箇所のことである。
図1に示すように、コンバインは左右一対のクローラ式の走行装置1L,1R、搭乗運転部2、刈取穀稈を脱穀処理する脱穀装置3、脱穀された穀粒を貯留する穀粒タンク4等を備えた機体本体V、機体本体Vの前部に昇降調節自在に連結された刈取部10等を備えて構成されている。前記刈取部10は、先端部に設けた分草具6、分草具6にて分草された植立穀稈を引き起こす引起し装置5、引き起こされた穀稈の株元側を切断するバリカン型の刈刃7、刈取穀稈を徐々に横倒れ姿勢に変更しながら後方側の脱穀装置3の脱穀フィードチェーン3aの搬送始端部に供給する縦搬送装置8等にて構成されている。
先ず、左右の走行装置1L,1Rの機体本体Vへの取付構造を説明する。尚、左右の走行装置1L,1Rは夫々同一構成であるから、そのうち左側の走行装置1Lについて以下に説明し、右側の走行装置1Rの構成の詳細についてはその説明を省略する。
図2に示すように、機体本体Vを構成する前後向き姿勢の主フレーム11に対して固定される支持フレーム12の前端側には駆動スプロケット13が回転自在に支持されている。そして、複数個の遊転輪体14を前後方向に並べた状態で枢支し、且つ、後端部にテンション輪体15を支持したトラックフレーム16が、後述するような四連リンク機構を介して前記支持フレーム12に対して上下動可能に装着されている。そして、前記駆動スプロケット13とテンション輪体15及び各遊転輪体14にわたり無端回動体であるクローラベルトBが巻回されている。
一方、前後ベルクランク17a,17bの夫々の上方側端部には、夫々、駆動手段の一例としての油圧シリンダC2,C3のシリンダロッドが連動連結されている。前記各油圧シリンダC2,C3のシリンダ本体側は主フレーム11における横フレーム部分に枢支連結されており、前記各油圧シリンダC2,C3は夫々複動型の油圧シリンダにて構成されている。
前記下限基準状態から、左前シリンダC2をそのままの状態に維持しながら左後シリンダC3を伸長作動させると、図4に示すように、機体本体Vの左側後部箇所に対応する左側の走行装置1Lの後ベルクランク17bの水平軸芯P3が位置する箇所と、左側の走行装置1Lの接地部の後部側箇所との間隔を大きくする方向に姿勢変更することになる。この状態が後上がり状態である。
前記下限基準状態から、左前シリンダC2を短縮作動させ、且つ、左後シリンダC3を伸長作動させると、図5に示すように、機体本体Vにおける主フレーム11が平行姿勢のまま離間する方向に姿勢変更することになる。この状態が上昇状態である。
又、搭乗運転部2の操作パネルには、姿勢変更スイッチユニットSUと、前上げスイッチ40a及び後上げスイッチ40bが設けられ、それらの各操作情報も制御装置22に入力されている。そして、前上げスイッチ40aをオンさせると、前上げ操作(後傾斜指令)が指令され、後上げスイッチ40bをオンさせると、後上げ操作(前傾斜指令)が指令されるように構成されている。
図9に示すように、先ず、手動操作指令(左右傾斜、前後傾斜、上下昇降)がされたか否かを判断し、手動操作指令がされた場合には手動姿勢制御を実行する。
上記手動操作指令がされていない場合は、水平自動スイッチ26と前後自動スイッチ27の状態を調べ、水平自動スイッチ26だけがオンしている場合は、左右傾斜角センサ23の検出値と目標左右傾斜角に対応する信号値との偏差がローリング制御用の不感帯を外れていればローリング制御を実行し、水平自動スイッチ26と前後自動スイッチ27が共にオンしている場合は後述するような姿勢変更制御を実行する。尚、以下の制御は下限基準モードに設定されている場合について説明する。
図12、図13に示すように、ローリング制御においては、左右傾斜角センサ23の検出値と目標左右傾斜角に対応する信号値との偏差がローリング制御用の不感帯を機体本体Vの左傾斜側に外れていれば、そのときの左右方向の姿勢変化速度、つまり、左右角速度センサ41の検出値が設定値以上であるか設定値未満であるかによってそれ以後の処理が異なる。
すなわち、左右傾斜角センサ23の検出値と目標左右傾斜角に対応する信号値との偏差が大きいほど大となるように予め両駆動形式のものとして設定されているマップデータに従って右前シリンダC4と右後シリンダC5、及び、左前シリンダC2及び左後シリンダC3の夫々についての目標流量を演算にて求めて、右前シリンダC4及び右後シリンダC5のいずれかが下限位置に操作されていなければ、いずれかが下限位置に操作されるまで右前シリンダC4を伸長作動させるとともに右後シリンダC5を短縮作動させ、且つ、左前シリンダC2及び左後シリンダC3のいずれかが上限位置に達していなければ、いずれかが上限位置に達するまで左前シリンダC2を短縮作動させるとともに左後シリンダC3を伸長作動させる。つまり、左右方向の一端側箇所に作用する油圧シリンダ(C2,C3)及び前後方向の他端側箇所に作用する油圧シリンダ(C3,C5)の夫々を、同時に機体本体Vの水平基準面に対する左右傾斜角が設定左右傾斜角になるように作動させるのである。
すなわち、左右傾斜角センサ23の検出値と目標左右傾斜角に対応する信号値との偏差が大きいほど大となるように予め両駆動形式のものとして設定されているマップデータに従って右前シリンダC4と右後シリンダC5、及び、左前シリンダC2及び左後シリンダC3の夫々についての目標流量を演算にて求めて、左前シリンダC2及び左後シリンダC3のいずれかが上限位置に達していなければ、いずれかが上限位置に達するまで左前シリンダC2を短縮作動させるとともに左後シリンダC3を伸長作動させ、且つ、右前シリンダC4及び右後シリンダC5のいずれかが下限位置に操作されていなければ、いずれかが下限位置に操作されるまで右前シリンダC4を伸長作動させるとともに右後シリンダC5を短縮作動させる。つまり、左右方向の一端側箇所に作用する油圧シリンダ(C2,C3)及び左右方向の他端側箇所に作用する油圧シリンダ(C4,C5)の夫々を、同時に機体本体Vの水平基準面に対する左右傾斜角が設定左右傾斜角になるように作動させるのである。
図14、図15に示すように、前後傾斜角センサ24の検出値と、水平状態に対応する信号値との偏差がピッチング制御用の不感帯を機体本体Vの前傾斜側に外れていれば、そのときの前後方向の姿勢変化速度、つまり、前後角速度センサ42の検出値が設定値以上であるか設定値未満であるかによってそれ以後の処理が異なる。
すなわち、前後傾斜角センサ24の検出値と設定前後傾斜角に対応する信号値との偏差が大きいほど大となるように予め両駆動形式のものとして設定されているマップデータに従って左後シリンダC3と右後シリンダC5、及び、左前シリンダC2及び右前シリンダC4の夫々についての目標流量を演算にて求めて、左後シリンダC3と右後シリンダC5のいずれかが下限位置に達していなければ、いずれかが下限位置に達するまで左後シリンダC3及び右後シリンダC5を短縮作動させ、且つ、左前シリンダC2及び右前シリンダC4のうちいずれかが上限位置に達していなければ、いずれかが上限位置に操作されるまで左前シリンダC2及び右前シリンダC4を短縮作動させる。つまり、前後方向の一端側箇所に作用する油圧シリンダ(C2,C4)及び前後方向の他端側箇所に作用する油圧シリンダ(C3,C5)の夫々を、機体本体Vの水平基準面に対する前後傾斜角が設定前後傾斜角になるように作動させるのである。
すなわち、前後傾斜角センサ24の検出値と設定前後傾斜角に対応する信号値との偏差が大きいほど大となるように予め両駆動形式のものとして設定されているマップデータに従って、左前シリンダC2と右前シリンダC4、及び、左後シリンダC3と右後シリンダC5の夫々についての目標流量を演算にて求めて、左前シリンダC2と右前シリンダC4のいずれかが下限位置に達していなければ、いずれかが下限位置に達するまで左前シリンダC2と右前シリンダC4を伸長作動させ、且つ、左後シリンダC3と右後シリンダC5のいずれかが上限位置に達していなければ、いずれかが上限位置に達するまで左後シリンダC3と右後シリンダC5を伸長作動させる。つまり、前後方向の一端側箇所に作用する油圧シリンダ(C2,C4)及び前後方向の他端側箇所に作用する油圧シリンダ(C3,C5)の夫々を、機体本体Vの水平基準面に対する前後傾斜角が設定前後傾斜角になるように作動させるのである。
図16に示すように、この同時姿勢修正制御では、先ず前後傾斜用演算処理を実行する。この処理について説明すると、前記4個の油圧シリンダC2〜C5のうち、左前シリンダC2及び右前シリンダC4の2個の油圧シリンダと、左後シリンダC3及び右後シリンダC5の2個の油圧シリンダのうちのいずれか一方の2個の油圧シリンダを駆動停止させた状態で他方の2個の油圧シリンダを駆動する形態において前記駆動する2個の油圧シリンダについて前後傾斜修正用の目標駆動速度としての作動油の目標流量を求める。
この処理について説明すると、前記4個のシリンダC2,C3,C4,C5のうち、左前シリンダC2及び左後シリンダC3の2個の油圧シリンダと、右前シリンダC4及び右後シリンダC5の2個の油圧シリンダのうちのいずれか一方の2個の油圧シリンダを駆動停止させた状態で他方の2個の油圧シリンダを駆動する形態において駆動する2個の油圧シリンダについて左右傾斜修正用の目標駆動速度としての作動油の目標流量を求める。
各ストロークセンサ18,19,20,21の検出情報に基づいて、左側の走行装置1Lの接地部の前部側箇所、左側の走行装置1Lの接地部の後部側箇所、右側の走行装置1Rの接地部の前部側箇所、及び、右側の走行装置1Rの接地部の後部側箇所の4箇所が仮想平面に対してねじれる状態で位置ずれしているときのそのねじれ量Njを下記式にて演算にて求め、そのねじれ量Njが零でなければ前記4箇所が前記仮想平面上に位置していない状態であると判別するように構成されている。
Nj=(LF−LR)−(RF−RR)
(但し、LFは、機体本体Vの左側前部の左側の走行装置の接地部に対する高さ、
LRは、機体本体Vの左側後部の左側の走行装置の接地部に対する高さ、
RFは、機体本体Vの右側前部の右側の走行装置の接地部に対する高さ、
RRは、機体本体Vの右側後部の右側の走行装置の接地部に対する高さ)
先ず、駆動対象となる3個の各油圧シリンダの夫々を前記合計目標流量にて駆動操作する。そして、その姿勢修正を行っているときにおける4個のストロークシリンダ18,19,20,21のうちの対応するものの検出値から前記ねじれ量Njを演算にて求めて、前記ねじれ量が零であるか、正の値であるか、負の値であるかを判定する。
図20に、上記数1のLF、LR、RF、RRの関係を模式的に示している。この図では、理解し易くするために、機体本体V側の各箇所を下側に位置させ、走行装置側の各箇所を上側に位置させる状態で示している。図20(イ)では、機体本体Vの左側前部及び右側後部の夫々に対応する前記間隔が大側に位置ずれし、且つ、機体本体Vの左側後部及び右側前部の夫々に対応する前記間隔が小側に位置ずれしている。従って、LF>LR、RF<RR、という関係が成り立つので、前記ねじれ量Njは正の値になる。図20(ロ)では、機体本体Vの左側後部及び右側前部の夫々に対応する前記間隔が大側に位置ずれし、且つ、機体本体Vの左側前部及び右側後部の夫々に対応する前記間隔が小側に位置ずれしている。従って、LF>LR、RF>RR、という関係が成り立つので、前記ねじれ量Njは負の値になる。このようにしてねじれ量Njの正負によりねじれ状態を判別できる。
次に別実施形態を列記する。
22 制御手段
23 左右傾斜角検出手段
24 前後傾斜角検出手段
41 左右姿勢変化速度検出手段
42 前後姿勢変化速度検出手段
100 姿勢変更操作手段
300 傾斜角検出手段
400 姿勢変化速度検出手段
C2〜C5 駆動手段
V 機体本体
Claims (4)
- 走行装置に対する機体本体の姿勢を変更操作自在な姿勢変更操作手段と、前記姿勢変更操作手段の作動を制御する制御手段と、機体本体の水平基準面に対する傾斜角を検出する傾斜角検出手段とを備えて構成され、
前記姿勢変更操作手段が、機体本体における傾斜角変更方向に離れた一端側箇所及び他端側箇所夫々を前記走行装置の接地部に対して昇降自在な複数の駆動手段を備えて構成され、
前記制御手段が、
前記傾斜角検出手段の検出情報に基づいて、機体本体の水平基準面に対する傾斜角が設定傾斜角に維持されるように前記姿勢変更操作手段の作動を制御する姿勢変更制御を実行するように構成されている農作業車の姿勢制御装置であって、
機体本体の水平基準面に対する傾斜角が設定傾斜角から離れる方向に変化する姿勢変化速度を検出する姿勢変化速度検出手段が備えられ、
前記制御手段が、前記姿勢変更制御において、
機体本体の水平基準面に対する傾斜角が設定傾斜角から外れたときに前記姿勢変化速度検出手段にて検出される前記姿勢変化速度が設定値未満であれば、機体本体における前記一端側箇所及び前記他端側箇所のうちの一方を昇降停止して、他方を機体本体の水平基準面に対する傾斜角が設定傾斜角になるように昇降させるべく、前記複数の駆動手段の一部を作動させる片側駆動形式の姿勢変更操作を実行し、且つ、
機体本体の水平基準面に対する傾斜角が設定傾斜角から外れたときに前記姿勢変化速度検出手段にて検出される前記姿勢変化速度が設定値以上であれば、前記一端側箇所及び前記他端側箇所を同時に機体本体の水平基準面に対する傾斜角が設定傾斜角になるように昇降させるべく、前記複数の駆動手段を夫々作動させる両側駆動形式の姿勢変更操作を実行するように構成されている農作業車の姿勢制御装置。 - 前記姿勢変更操作手段が、
機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角を変更操作するローリング作動、及び、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角を変更操作するピッチング作動を夫々実行するように構成され、
前記傾斜角検出手段が、
機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角を検出する前後傾斜角検出手段と、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角を検出する左右傾斜角検出手段とを備えて構成され、
前記姿勢変化速度検出手段が、
機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定前後傾斜角から離れる方向に変化する前後姿勢変化速度を検出する前後姿勢変化速度検出手段と、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角が設定左右傾斜角から離れる方向に変化する左右姿勢変化速度を検出する左右姿勢変化速度検出手段とを備えて構成され、
前記制御手段が、前記姿勢変更制御として、
前記前後傾斜角検出手段の検出情報に基づいて、機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角を設定前後傾斜角にすべく前記ピッチング作動を実行するように前記姿勢変更操作手段を制御するピッチング制御、及び、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角を設定左右傾斜角にすべく前記ローリング作動を実行するように前記姿勢変更操作手段を制御するローリング制御を実行するように構成され、
前記ピッチング制御において、機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定前後傾斜角から外れたときに前記前後姿勢変化速度検出手段にて検出される前記前後姿勢変化速度が設定値未満であれば、機体本体における前後方向の一端側箇所及び他端側箇所のうちの一方に作用する駆動手段の作動を停止して、他方に作用する駆動手段を機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定前後傾斜角になるように作動させる片側駆動形式の姿勢変更操作を実行し、機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角を設定前後傾斜角から外れたときに前記前後姿勢変化速度が設定値以上であれば、前記前後方向の一端側箇所に作用する駆動手段及び前記前後方向の他端側箇所に作用する駆動手段の夫々を、機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定前後傾斜角になるように同時に作動させる両側駆動形式の姿勢変更操作を実行するように構成され、
前記ローリング制御において、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角が設定左右傾斜角から外れたときに前記左右姿勢変化速度検出手段にて検出される前記左右姿勢変化速度が設定値未満であれば、機体本体における左右方向の一端側箇所及び他端側箇所のうちの一方に作用する駆動手段の作動を停止して、他方に作用する駆動手段を機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角が設定左右傾斜角になるように作動させる片側駆動形式の姿勢変更操作を実行し、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角が設定左右傾斜角から外れたときに前記左右姿勢変化速度が設定値以上であれば、前記左右方向の一端側箇所に作用する駆動手段及び前記左右方向の他端側箇所に作用する駆動手段の夫々を、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角が設定左右傾斜角になるように同時に作動させる両側駆動形式の姿勢変更操作を実行するように構成されている請求項1記載の農作業車の姿勢制御装置。 - 前記姿勢変更操作手段が、
機体本体の左側前部箇所を前記走行装置の接地部に対して昇降自在な左前側の駆動手段、機体本体の左側後部箇所を前記走行装置の接地部に対して昇降自在な左後側の駆動手段、機体本体の右側前部箇所を前記走行装置の接地部に対して昇降自在な右前側の駆動手段、機体本体の右側後部箇所を前記走行装置の接地部に対して昇降自在な右後側の駆動手段からなる4個の駆動手段を備えて構成され、
前記制御手段が、
前記ピッチング制御において、前記片側駆動形式の姿勢変更操作として、前記4個の駆動手段のうち左側前部及び右側前部に位置する2個の駆動手段と左側後部及び右側後部に位置する2個の駆動手段とのうちのいずれか一方の2個の駆動手段を作動停止させた状態で、他方の2個の駆動手段を機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定前後傾斜角になるように作動させるよう構成され、且つ、前記両側駆動形式の姿勢変更操作として、前記一方の2個の駆動手段及び前記他方の2個の駆動手段の夫々を、機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定前後傾斜角になるように同時に作動させるように構成され、且つ、
前記ローリング制御において、前記片側駆動形式の姿勢変更操作として、前記4個の駆動手段のうち左側前部及び左側後部に位置する2個の駆動手段と右側前部及び右側後部に位置する2個の駆動手段とのうちのいずれか一方の2個の駆動手段を作動停止させた状態で、他方の2個の駆動手段を機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角が設定左右傾斜角になるように作動させるよう構成され、且つ、前記両側駆動形式の姿勢変更操作として、前記一方の2個の駆動手段及び前記他方の2個の駆動手段の夫々を、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角が設定左右傾斜角になるように同時に作動させるように構成されている請求項2記載の農作業車の姿勢制御装置。 - 前記制御手段が、前記片側駆動形式の姿勢変更操作を実行するときは、
機体本体における傾斜角変更方向に離れた前記一端側箇所、及び、機体本体における傾斜角変更方向に離れた前記他端側箇所が、前記走行装置の接地部に対する昇降操作範囲の最下降位置よりも高い位置にあると、設定選択条件に基づいて選択した一方を停止させて他方を下降させる形態で前記複数の駆動手段の一部を作動させ、
前記一端側箇所及び前記他端側箇所が、前記走行装置の接地部に対する昇降操作範囲の最下降位置にあると、設定選択条件に基づいて選択した一方を停止させて他方を上昇させる形態で前記複数の駆動手段の一部を作動させ、且つ、
前記一端側箇所及び前記他端側箇所のうちのいずれか一方が前記走行装置の接地部に対する昇降操作範囲の最下降位置にあり、他方が昇降操作範囲の最下降位置よりも高い位置にあると、最下降位置にある一方の箇所を停止させて最下降位置よりも高い位置にある箇所を下降させる形態で、前記複数の駆動手段の一部を作動させるように構成されている請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載の農作業車の姿勢制御装置。
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