JP2010172264A - 作業車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車輪2の回転数に基づいて機体の走行距離Gと、操向操作自在な車輪1の直進位置A1からの操向角度Aとにより、作業行程からの旋回開始に基づいて、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置Y2を検出する。
【選択図】図8
Description
このように特許文献1では、旋回の終了を検出することにより、苗植付装置が自動的に田面に下降されるように構成しており(特許文献1の段落番号[0044])、旋回の終了時に、運転者が昇降レバーによる苗植付装置の下降操作を行わなくてもよいようにしている。
本発明は作業車において、旋回の終了を適切に検出することができるように構成することを目的としている。
(構成)
本発明の第1特徴は、作業車において次のように構成することにある。
機体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、操向操作自在な車輪の直進位置からの操向角度を検出する操向角度検出手段と、
作業行程からの旋回開始に基づいて、走行距離検出手段及び操向角度検出手段により、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を検出する機体位置検出手段とを備える。
作業車の一例である乗用型田植機では、例えば特許文献2の図8に示すように、前半の旋回(特許文献2の図8のL1)、直進走行(特許文献2の図8のL2)及び後半の旋回(特許文献2の図7のL3)を行う場合、直進走行が長くなったり短くなったりしても、旋回開始前の機体の進行方向(特許文献2の図7及び図8のK1,K2参照)での旋回終了位置は変化しないことが多い(例えば乗用型田植機では、旋回開始位置(特許文献2の図8の矢印K1の先端位置)と、旋回終了位置(特許文献2の図8の矢印L3の先端位置)とが、一致している)。
このように機体がどの方向にどれだけ進行したのかを検出することができれば、これに基づいて、旋回開始前(例えば図7のL01参照)の機体の進行方向(例えば図7の(+Y)(−Y)参照)での旋回中の機体の位置(例えば図8(a)(b)のY2参照)を検出することができるのであり、これに基づいて旋回開始前の機体の進行方向での旋回終了位置を適切に検出することができる。
本発明の第1特徴によると、作業車において旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を検出することにより、旋回終了位置を適切に検出することができるようになり、旋回終了位置の検出に基づいて行われる作業(例えば乗用型田植機において、旋回終了位置の検出に基づいて、苗植付装置が自動的に田面に下降される)が適切に行われるようになって、作業車の作業性能を向上させることができた。
(構成)
本発明の第2特徴は、本発明の第1特徴の作業車において次のように構成することにある。
機体の走行距離と車輪の直進位置からの操向角度とにより、機体の旋回半径と、機体の旋回中心に対して機体が移動した移動角度とを検出し、機体の旋回半径と移動角度とに基づいて三角関数により、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を検出するように、機体位置検出手段を構成する。
前項[I]に記載のように、機体の走行距離と車輪の直進位置からの操向角度とによって、機体がどの方向にどれたけ進行したのかを検出することができれば、例えば図8(a)(b)に示すように、機体の走行距離Gと車輪1の直進位置A1からの操向角度Aとによって、機体の旋回半径Rと、機体の旋回中心Cに対して機体が移動した移動角度Θとを検出することができる(例えば、車輪1,2のホイルベースWや車輪1の直進位置A1からの操向角度A等に基づいて、機体の旋回中心C及び旋回半径Rを検出し、機体の旋回中心C及び旋回半径Rと機体の走行距離Gとに基づいて、移動角度θを検出する)。
本発明の第2特徴によると、機体の旋回半径と移動角度とを検出することにより、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を、三角関数により精度よく検出することができる(例えば図8(b)において、R*SIN(θ)によりY2を検出する)。
本発明の第2特徴によると、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を三角関数により精度よく検出することができて、旋回終了位置を精度よく検出することができるようになり、旋回終了位置の検出に基づいて行われる作業が適切に行われるようになって、作業車の作業性能を向上させることができた。
(構成)
本発明の第3特徴は、本発明の第2特徴の作業車において次のように構成することにある。
所定の角度範囲を備えた複数の領域を車輪の直進位置からの操向角度に対して設定し、複数の領域の各々に一つの機体の旋回半径を設定して、
車輪の直進位置からの操向角度が複数の領域の一つに入ると、車輪の直進位置からの操向角度が入った領域の機体の旋回半径に基づいて、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を検出するように、機体位置検出手段を構成する。
前項[II]に記載のように、機体の走行距離と車輪の直進位置からの操向角度とによって機体の旋回中心及び旋回半径を検出する場合、車輪の直進位置からの操向角度が変化すれば、機体の旋回半径も変化するのであり、車輪の直進位置からの操向角度に応じて、多数(無数)の機体の旋回半径が存在することになる。これにより、車輪の直進位置からの操向角度が変化する度に機体の旋回半径を検出することが、機体位置検出手段にとって負担になることがある。特に車輪の直進位置からの操向角度が頻繁に変化した場合に、前述の負担が大きくなる。
これにより、機体の旋回半径を検出する回数を減らすことができるのであり、機体位置検出手段の負荷を軽減することができる。
本発明の第3特徴によると、車輪の直進位置からの操向角度が変化する度に機体の旋回半径を検出する必要がなくなり、機体位置検出手段の負担を軽減することができて、機体位置検出手段の簡素化及び低コスト化の面で有利なものとなった。
(構成)
本発明の第4特徴によると、本発明の第1〜第3特徴のうちのいずれか一つの作業車において次のように構成することにある。
作業行程からの旋回開始から、車輪の直進位置からの操向角度が作業行程での操向角度と設定角度との間に在る状態では、機体の走行距離を旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置として検出するように、機体位置検出手段を構成する。
前項[I]に記載のように、機体の走行距離と車輪の直進位置からの操向角度とによって、機体がどの方向にどれたけ進行したのかを検出する場合、作業行程からの旋回開始直後において、車輪の直進位置からの操向角度が作業行程での操向角度と設定角度との間に在る状態では、機体の進行方向の変化が小さいので、旋回開始前の機体の進行方向と旋回開始直後の機体の進行方向とを略同じものと見なすことができる。
これによって、機体の走行距離と車輪の直進位置からの操向角度とにより、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を検出する場合に比べて、機体位置検出手段の負荷を軽減することができた。
本発明の第4特徴によると、作業行程からの旋回開始から、車輪の直進位置からの操向角度が作業行程での操向角度と設定角度との間に在る状態において、機体位置検出手段の負担を軽減することができて、機体位置検出手段の簡素化及び低コスト化の面で有利なものとなった。
本発明の第5特徴は、本発明の第4特徴の作業車において次のように構成することにある。
右の車輪に動力を伝動及び遮断自在な右のサイドクラッチと、左の車輪に動力を伝動及び遮断自在な左のサイドクラッチとを備えて、車輪の直進位置からの操向角度が設定角度に達すると、旋回中心側のサイドクラッチが遮断状態に操作されるように構成する。
作業車では、右の車輪に動力を伝動及び遮断自在な右のサイドクラッチと、左の車輪に動力を伝動及び遮断自在な左のサイドクラッチとを備えて、旋回開始に伴って、旋回外側のサイドクラッチが伝動状態に維持され、旋回中心側のサイドクラッチが遮断状態に操作されるように構成したものがある(特許文献1参照)。これにより、旋回時において、旋回中心側の車輪に動力が伝達されず、旋回中心側の車輪が自由回転する状態となって、旋回に伴い作業地に従って旋回中心側の車輪が回転する状態となり、旋回中心側の車輪によって作業地が荒らされることが少なくなり、機体の旋回が円滑に行われる。
この場合、機体の進行方向が変化し難い状態(機体が直進し易い状態)により、旋回開始前の機体の進行方向と旋回開始直後の機体の進行方向とがさらに近いもの(略同じもの)となるのであり、機体の走行距離を旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置として検出する構成において、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を精度よく検出することができる。
この場合、機体の進行方向が変化し易い状態(機体の旋回が円滑に行われる状態)により、機体の旋回の乱れによって旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を検出する構成が影響を受けるような状態が生じ難くなり、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を精度よく検出することができる。
本発明の第5特徴によると、既存の構造である右及び左のサイドクラッチを有効に利用することにより、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を精度よく検出することができ、旋回終了位置を精度よく検出することができるようになり、旋回終了位置の検出に基づいて行われる作業が適切に行われるようになって、作業車の作業性能を向上させることができた。
図1に示すように、右及び左の前輪1(車輪に相当)、右及び左の後輪2(車輪に相当)で支持された機体の後部に、リンク機構3が昇降自在に支持されて、リンク機構3を昇降駆動する単動型の油圧シリンダ4が備えられており、リンク機構3の後部に苗植付装置5が支持されて、作業車の一例である乗用型田植機が構成されている。水田は一般に下方の硬い耕盤G1の上に泥や水の層が形成されて、泥や水の層の最上面が田面G2となっており、右及び左の前輪1、右及び左の後輪2は耕盤G1に接地して走行する。
次に、右及び左の前輪1、右及び左の後輪2への伝動系について説明する。
図2に示すように、エンジン31の動力が伝動ベルト32を介して静油圧式無段変速装置33及びミッションケース34に伝達され、ミッションケース34の内部の副変速装置(図示せず)から、前輪デフ機構(図示せず)及び前車軸ケース35の伝動軸(図示せず)を介して、右及び左の前輪1に伝達される。図1及び図5に示すように、静油圧式無段変速装置33は中立位置から前進側及び後進側に無段階に変速自在に構成されており、操縦ハンドル20の左横側に備えられた変速レバー45により静油圧式無段変速装置33を操作する。
次に、苗植付装置5及び繰り出し部15への伝動系について説明する。
図1及び図5に示すように、ミッションケース34において、副変速装置の直前から分岐した動力が、植付クラッチ26及びPTO軸25を介して苗植付装置5に伝達され、副変速装置の直前から分岐した動力が、施肥クラッチ27及び駆動ロッド30介して繰り出し部15に伝達されており、植付及び施肥クラッチ26,27を伝動及び遮断状態に操作する電動モータ28が備えられている。
次に、苗植付装置5の自動昇降制御手段52について説明する。
図5に示すように、自動昇降制御手段52が制御装置23に備えられている。苗植付装置5の横軸芯P1周りに中央のフロート9の後部が上下に揺動自在に支持されて、苗植付装置5に対する中央のフロート9の高さを検出するポテンショメータ22が備えられており、ポテンショメータ22の検出値が制御装置23に入力されている。機体の進行に伴って中央のフロート9が田面G2に接地追従するのであり、ポテンショメータ22の検出値により苗植付装置5に対する中央のフロート9の高さを検出することによって、田面G2(中央のフロート9)から苗植付装置5までの高さを検出することができる。
次に、昇降レバー11について説明する。
図1及び図5に示すように、運転座席13の右横側に昇降レバー11が備えられ、昇降レバー11は自動位置、上昇位置、中立位置、下降位置及び植付位置に操作自在に構成されており、昇降レバー11の操作位置が制御装置23に入力されている。機体に対するリンク機構3の上下角度を検出するポテンショメータ29が備えられており、ポテンショメータ29の検出値が制御装置23に入力されている。
このように、昇降レバー11を上昇位置、中立位置及び下降位置に操作することによって、苗植付装置5を任意の高さに上昇及び下降させて停止させることができる。
次に、操作レバー12について説明する。
図1及び図5に示すように、操縦ハンドル20の下側の右横側に操作レバー12が備えられ、操作レバー12が右の横外方に延出されている。操作レバー12は中立位置Nから上方の上昇位置U、下方の下降位置D、後方の右マーカー位置R及び前方の左マーカー位置Lの十字方向に操作自在に構成されて、中立位置Nに付勢されており、操作レバー12の操作位置が制御装置23に入力されている。
図5に示すように、操作レバー12を上昇位置Uに操作すると(上昇位置Uに操作して中立位置Nに操作すると)、植付及び施肥クラッチ26,27が遮断状態に操作されて、自動昇降制御手段52が停止し、右及び左のマーカー19が格納姿勢に操作されて、制御弁24が供給位置に操作され、油圧シリンダ4が収縮作動して苗植付装置5が上昇する。苗植付装置5が上限位置に達したことがポテンショメータ29により検出されると、制御弁24が中立位置に操作されて、油圧シリンダ4が自動的に停止する。
前述のように、操作レバー12を下降位置Dに操作した後(下降位置Dに操作して中立位置Nに操作した後)、操作レバー12を再び下降位置Dに操作すると、自動昇降制御手段52が作動した状態で、植付及び施肥クラッチ26,27が伝動状態に操作される。
次に、畦際での旋回時の制御に関する構造について説明する。
図5に示すように、変速レバー45の操作位置が制御装置23に入力されている。図2に示すように、ミッションケース34の右の横側面に、ブラケット46が固定され、ブラケット46にポテンショメータ47(操向角度検出手段に相当)が固定されており、操向部材41とポテンショメータ47とに亘って、連係ロッド48が前車軸ケース35の下側を通って接続されている。ポテンショメータ47により操向部材41の位置が検出され、ポテンショメータ47の検出値が制御装置23に入力されており、ポテンショメータ47の検出値によって、右及び左の前輪1(操向部材41)の直進位置A1からの操向角度Aが検出される。
後進行程L1、前半の前進行程L2、前半の旋回行程L3、直進行程L4、後半の旋回行程L5、後半の前進行程L6について、以下の[8]〜[12]において説明する。
次に、畦際での旋回時における後進行程L1及び前半の前進行程L2について、図6及び図7に基づいて説明する。
1回の植付行程L01が終了する場合、運転者は植え付けを行いながら(苗植付装置5の下降状態、植付及び施肥クラッチ26,27の伝動状態、右及び左のサイドクラッチ40の伝動状態)、機体を畦Bに向って前進させて、機体の前端が畦Bに到達すると(ステップS1)、変速レバー45を中立位置に操作して、機体を停止させる(ステップS2)(植付行程L01)。
次に、畦際での旋回時における前半の旋回行程L3について、図6及び図7に基づいて説明する。
右及び左の前輪1(操向部材41)が右(左)の設定角度A2に達したことが検出されると(旋回中心側のサイドクラッチ40が遮断状態に操作されると)(ステップS8)、このときの植付行程L01,L02の機体の進行方向(+Y)(−Y)での機体の位置Y1が、旋回中心側のサイドクラッチ40の遮断位置E2として設定される(ステップS9)。
式1:Y2=R*SIN(θ)
R:機体の旋回半径
θ:機体の移動角度
次に、畦際での旋回時における直進行程L4について、図6及び図7に基づいて説明する。
前半の旋回行程L3から直進行程L4に入ると(右及び左の前輪1(操向部材41)が右(左)の設定角度A2を越えて直進位置A1側に操向操作されると)、右及び左のサイドクラッチ40が伝動状態となる。直進行程L4において、右及び左の前輪1(操向部材41)の直進位置A1からの操向角度Aが「0」であるので、機体の旋回半径Rが無限大となり、前項[9]の記載の式1により演算される(Y2)は「0」となる。
次に、畦際での旋回時における後半の旋回行程L5について、図6及び図7に基づいて説明する。
直進行程L4から後半の旋回行程L5に入ると(右及び左の前輪1(操向部材41)が右(左)の設定角度A2を越えて右(左)の操向限度A3側に操向操作されると)、前項[9]に記載の前半の旋回行程L3と同様に、旋回外側のサイドクラッチ40が伝動状態に維持された状態で、旋回中心側のサイドクラッチ40が遮断状態に操作される。
次に、畦際での旋回時の後半の前進行程L6について、図6及び図7に基づいて説明する。
後半の旋回行程L5から後半の前進行程L6に入ると(右及び左の前輪1(操向部材41)が右(左)の設定角度A2を越えて直進位置A1側に操向操作されると)、右及び左のサイドクラッチ40が伝動状態となる。
前述の[発明を実施するための形態]の[9][11]において、右及び左の前輪1(操向部材41)の直進位置A1からの操向角度Aが変化するごとに、機体の旋回中心C及び旋回半径R、機体の走行距離G、機体の移動角度θの検出、式1による(Y2(プラスの値))(Y2(マイナスの値))の演算、植付行程L01,L02の機体の進行方向(+Y)(−Y)での機体の位置Y1の検出(積算)を行うのではなく、これに代えて以下のように構成してもよい。
例えば0度〜10度の領域において、右及び左の前輪1(操向部材41)の直進位置A1からの操向角度Aが5度の場合の機体の旋回半径R(図8(a)参照)を、0度〜10度の領域の一つの機体の旋回半径Rとして設定する。
前述の[発明を実施するための形態][発明を実施するための第1別形態]に代えて、以下のように構成してもよい。
図7に示す前半の旋回行程L3(後半の旋回行程L5)において、10度(所定の角度範囲に相当)の範囲を備えた9個の領域(0度〜10度の領域、10度〜20度の領域、20度〜30度の領域、30度〜40度の領域、40度〜50度の領域、50度〜60度の領域、60度〜70度の領域、70度〜80度の領域、80度〜90度の領域)に分けて、9個の領域の各々に一つの機体の旋回半径R(領域の最大の角度に対応する機体の旋回半径R)を設定する。
例えば0度〜10度の領域において、右及び左の前輪1(操向部材41)の直進位置A1からの操向角度Aが10度の場合の機体の旋回半径R(図8(a)(b)参照)を、0度〜10度の領域の一つの機体の旋回半径Rとして設定する。
前述の[発明を実施するための形態][発明を実施するための第1別形態][発明を実施するための第2別形態]において、以下のように構成してもよい。
図9及び図10に示すように、伝動ギヤ64と略同じ外径のリングギヤ66が、右及び左の後輪2の車軸65に固定されている。後車軸ケース37の右及び左の第1ケース部37bにおいて機体の前後方向の中間部の上部に、支持部材67により支持軸68が支持され、小径ギヤ58及び大径ギヤ59が一体回転自在に支持軸68に支持されており、小径ギヤ58がリングギヤ66に咬合している。後車軸ケース37の右及び左の第1ケース部37bにおいて機体の前後方向の中間部の上部に、座部37d及び開孔37eが形成されており、近接センサー型式の右及び左の回転数センサー50が、大径ギヤ59に対向するように、後車軸ケース37の右及び左の第1ケース部37bの座部37d及び開孔37eに固定されている。
2 車輪
40 サイドクラッチ
47 操向角度検出手段
50 走行距離検出手段
51 機体位置検出手段
A 操向自在な車輪の直進位置からの操向角度
A1 直進位置
A2 設定角度
C 機体の旋回中心
G 機体の走行距離
L01,L02 作業行程
R 機体の旋回半径
Y 旋回開始前の機体の進行方向
Y1 旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置
θ 移動角度
Claims (5)
- 機体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、操向操作自在な車輪の直進位置からの操向角度を検出する操向角度検出手段と、
作業行程からの旋回開始に基づいて、前記走行距離検出手段及び操向角度検出手段により、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を検出する機体位置検出手段とを備えてある作業車。 - 前記機体の走行距離と車輪の直進位置からの操向角度とにより、機体の旋回半径と、機体の旋回中心に対して機体が移動した移動角度とを検出し、前記機体の旋回半径と移動角度とに基づいて三角関数により、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を検出するように、前記機体位置検出手段を構成してある請求項1に記載の作業車。
- 所定の角度範囲を備えた複数の領域を前記車輪の直進位置からの操向角度に対して設定し、前記複数の領域の各々に一つの機体の旋回半径を設定して、
前記車輪の直進位置からの操向角度が複数の領域の一つに入ると、前記車輪の直進位置からの操向角度が入った領域の機体の旋回半径に基づいて、旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置を検出するように、前記機体位置検出手段を構成してある請求項2に記載の作業車。 - 作業行程からの旋回開始から、前記車輪の直進位置からの操向角度が作業行程での操向角度と設定角度との間に在る状態では、前記機体の走行距離を旋回開始前の機体の進行方向での旋回中の機体の位置として検出するように、前記機体位置検出手段を構成してある請求項1〜3のうちのいずれか一つに記載の作業車。
- 右の車輪に動力を伝動及び遮断自在な右のサイドクラッチと、左の車輪に動力を伝動及び遮断自在な左のサイドクラッチとを備えて、前記車輪の直進位置からの操向角度が前記設定角度に達すると、前記旋回中心側のサイドクラッチが遮断状態に操作されるように構成してある請求項4に記載の作業車。
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