JP2015202071A - 収穫機 - Google Patents

Abstract

【課題】圃場条件が悪い状況での収穫に適応させた被牽引式ビート収穫機を提供する。
【解決手段】従来の車輪に代えて油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒによって駆動されるクローラユニットを採用して、油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒの出力（回転速度）をヒッチ２３に作用する牽引力に基づいて制御するように、システム３１を構成した。これにより、トラクタによって牽引される被牽引式ビート収穫機を圃場条件が悪い状況での収穫に適応させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、収穫機に関し、特に、トラクタによって牽引される被牽引式ビート収穫機に関する。

ビート（テンサイ）の収穫に使用される収穫機として、トラクタによって牽引される被牽引式ビート収穫機（ビートハーベスタ）が周知である（例えば「特許文献１」参照）。このような収穫機においては、例えば、降雨、積雪等で圃場条件が悪い状況で、蛇行が発生したり、車輪が泥濘から脱出できなくなる等して、継続的な収穫が困難になるおそれがある。

実開平７−４３０２４号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、圃場条件が悪い状況での収穫に適応させた被牽引式ビート収穫機を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明の収穫機は、トラクタによって牽引される被牽引式ビート収穫機であって、機体を支持する一対のクローラユニットと、作動油圧によって対応する前記クローラユニットの起動輪を駆動する一対の油圧モータと、前記トラクタと前記機体とを連結するヒッチに作用する牽引方向の荷重を測定する荷重測定手段と、前記荷重測定手段の測定結果に応じて前記一対の油圧モータを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、圃場条件が悪い状況での収穫に適応させた被牽引式ビート収穫機を提供することができる。

本発明の説明図であって、トラクタによって牽引される収穫機（ビートハーベスタ）の左側面図である。 本発明の説明図であって、トラクタによって牽引される収穫機（ビートハーベスタ）の平面図である。 本発明の説明図であって、図１に示される収穫機のクローラユニットを拡大して示す図である。 本発明の説明図であって、クローラユニットを収穫機の機体へ取り付けるための構造（車輪着脱手段）を示す図である。 第１実施形態の説明図であって、一対の油圧モータを制御するためのシステム（制御手段）の概略を示す図である。 第１実施形態の説明図であって、図５に示される制御バルブが第１位置（正転側）に位置する状態を示す図である。 第１実施形態の説明図であって、図５に示される制御バルブが第２位置（逆転側）に位置する状態を示す図である。 第２実施形態の説明図であって、トラクタによって牽引される収穫機（ビートハーベスタ）の平面図であって、特に、トラクタが右方向に操舵される状態を示す図である。 第２実施形態の説明図であって、一対の油圧モータを個別に制御するためのシステム（制御手段）の概略を示す図である。 第２実施形態の説明図であって、図９に示される各制御バルブが第１位置（正転側）に位置する状態を示す図である。 第２実施形態の説明図であって、図９に示される各制御バルブが第２位置（逆転側）に位置する状態を示す図である。 実施可能な他の形態の説明図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を添付した図を参照して説明する。
図１、図２に、トラクタ１によって牽引される被牽引式ビート収穫機２（以下「収穫機２」という）を示す。収穫機２は、ヒッチ２３を介してトラクタ１に連結される。ヒッチ２３は、前側（図１、図２における左側）の端部が、トラクタ１のロアリンク２４に取り付けられたドローバ２５に接続されて、後側（図１、図２における右側）の端部が、収穫機２の機体３に接続される。ここで、トラクタ１および収穫機２は、基本構造が従来構造と同一である。したがって、従来構造と同一構造の部分についての説明を省略して、明細書の記載を簡潔にする。

図１、図２に示されるように、収穫機２は、フレームを構成する機体３と、機体３の左右方向（図２における上下方向）両側に配置されて機体３を支持する一対のクローラユニット４Ｌ，４Ｒと、を有する。ここで、一対のクローラユニット４Ｌ，４Ｒの構造ならびに各クローラユニット４Ｌ，４Ｒの機体３への取付構造は、左右対称である。ここでは、機体３の左側に配置されるクローラユニット４Ｌの構造ならびにクローラユニット４Ｌの機体３への取付構造のみを説明し、機体３の右側に配置されるクローラユニット４Ｒの構造ならびにクローラユニット４Ｒの機体３への取付構造の説明を省略する。

図３、図４に示されるように、クローラユニット４Ｌは、１個の起動輪５と、３個の転動輪６と、前後に配置される２個の遊動輪７と、起動輪５、転動輪６および遊動輪７に巻回される履帯８と、を有する。クローラユニット４Ｌは、機体３側の大径管９に小径管１０Ｌ（車輪着脱手段）を介して取り付けられる第１ブラケット１１を有する。第１ブラケット１１の内側（図４における右側）の面１１Ａの下部には、上下に配置される一対の取付部１２，１３が設けられる。小径管１０Ｌの先端には、ナックル部材１４が設けられて、ナックル部材１４に挿通された第１軸１５の両端部が、一対の取付部１２，１３によって支持される。これにより、第１ブラケット１１は、小径管１０Ｌに対して第１軸１５の回りに回動可能に連結される。換言すると、クローラユニット４Ｌは、機体３に対して第１軸１５の回りに回動可能に連結される。

このように、クローラユニット４Ｌを機体３に対して第１軸１５の回りに回動可能に連結することで、トラクタ１から供給される作動油圧を利用して車輪を操舵するシステムを備える収穫機２に対応させることができる、すなわち、クローラユニット４Ｌ，４Ｒを操舵することができる。

第１ブラケット１１の外側（図４における左側）の面１１Ｂの下部には、軸線が面１１Ｂに対して垂直に配置される第２軸１６が設けられる。第２軸１６には、軸受部材１７を介して第２ブラケット１８が第２軸１６の軸心の回りに回動可能に接続される。クローラユニット４Ｌは、第２ブラケット１８の下部に取り付けられる支持フレーム１９を有する。支持フレーム１９は、転動輪７および遊動輪８を支持する。また、クローラユニット４Ｌは、支持フレーム１９の後部に配置されて転動輪６を後方向（図３における右方向）へ付勢して履帯８に一定の張力を付与する張力付与機構２０を有する。なお、起動輪５は、第１ブラケット１１の上部に固定された油圧モータ２１Ｌの回転軸２２に取り付けられる。換言すると、クローラユニット４Ｌは、油圧モータ２１Ｌが発生する動力によって駆動される。

次に、図５を参照して、クローラユニット４Ｌ，４Ｒを駆動するためのシステム３１（制御手段）を説明する。なお、クローラユニット４Ｒは、油圧モータ２１Ｒが発生する動力によって駆動される。
制御システム３１は、油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒを含む油圧回路３２と、ヒッチ２３に取り付けられてヒッチ２３に作用する牽引方向の荷重（以下「牽引力」という）、すなわち、引張り荷重および圧縮荷重を検出するロードセル３３（荷重測定手段）と、ロードセル３３から出力された信号に基づいて油圧回路３２における作動油（作動油圧）の流れを制御する制御装置３４と、を有する。

油圧回路３２は、トラクタ１側に設けられるポンプ３５およびタンク３６を含む。換言すると、油圧回路３２内を流れる作動油は、トラクタ１から供給されるとともにトラクタ１へ排出される。油圧回路３２は、複数個のバルブ要素が組み合わされたモジュラバルブ３７を有する。モジュラバルブ３７は、ポンプ３５から供給された作動油が導入されるＰ（ポンプ）ポートと、タンク３６へ戻される作動油が排出されるＴ（タンク）ポートと、を有する。なお、ポンプ３５およびタンク３６は、トラクタ１側に装備されたものをそのまま使用することができる。

モジュラバルブ３７は、油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒの回転方向および出力（回転速度）を制御するための制御バルブ３８を有する。制御バルブ３８は、モジュラバルブ３７のＰポートに導入された作動油の流れの方向および流量を制御装置３４から出力される制御信号に基づいて制御する、所謂、４方向３位置電磁比例流量制御バルブである。なお、制御装置３４のメモリ（ＲＡＭ）には、ロードセル３３から出力されて信号ケーブル４５を介して制御装置３４へ入力される入力信号と、制御装置３４から出力されて制御バルブ３８のソレノイドを駆動するための出力信号との関係、すなわち、ロードセル３３によって検出（測定）された牽引力と、油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒへ供給される作動油の流量との関係、が数値化されたデータテーブルが格納されている。

次に、制御システム３１の動作を説明する。
（引張り荷重）
制御装置３４は、ロードセル３３から出力される信号に基づいて、ヒッチ２３に作用する引張り荷重（測定値）が予め定められた値（荷重）に到達したことを認識すると、制御バルブ３８を図５に示される中立位置から図６に示される第１位置へ切り替えて、モジュラバルブ３７のＰポートとＡポートとを連通させる。また、制御装置３４は、ロードセル３３の出力信号に基づいて測定された引張り荷重の測定値に応じて制御信号を出力する。そして、制御バルブ３８のソレノイド（正転側）は、制御装置３４から出力された制御信号に基づいて駆動される。これにより、Ｐポートからモジュラバルブ３７内へ導入された作動油は、制御バブル３８によって流量が制御されてＡポートから流路３９へ流れる。流路３９を流れる作動油は、流路４０と流路４１とに等しい流量で分流される。

流路４０を流れる作動油が油圧モータ２１Ｌに供給されることにより、油圧モータ２１Ｌは、供給された作動油の流量に応じた出力（回転数）で正転方向へ回転する。同様に、流路４１を流れる作動油が油圧モータ２１Ｒに供給されることにより、油圧モータ２１Ｒは、供給された作動油の流量に応じた出力（回転数）で正転方向へ回転する。ここで、油圧モータ２１Ｌの出力（回転数）と油圧モータ２１Ｒの出力（回転数）とは等しい。油圧モータ２１Ｌから流路４２へ排出された作動油と油圧モータ２１Ｒから流路４３へ排出された作動油とは、合流されて流路４４を流れて、モジュラバルブ３７のＢポート、制御バルブ３８、モジュラバルブ３７のＴポートを経由して、タンク３６へ戻される。

なお、制御装置３４は、ロードセル３３から出力される信号に基づいて、ヒッチ２３に作用する引張り荷重（測定値）が予め定められた値（荷重）を下回ったことを認識すると、制御バルブ３８を図６に示される第１位置から図５に示される中立位置へ切り替えて、モジュラバルブ３７のＰポートとＡポートとの連通を遮断する。

（圧縮荷重）
制御装置３４は、ロードセル３３から出力される信号に基づいて、ヒッチ２３に作用する圧縮荷重（測定値）が予め定められた値（荷重）に到達したことを認識すると、制御バルブ３８を図５に示される中立位置から図７に示される第２位置へ切り替えて、モジュラバルブ３７のＰポートとＢポートとを連通させる。また、制御装置３４は、ロードセル３３の出力信号に基づいて測定された圧縮荷重の測定値に応じて制御信号を出力する。そして、制御バルブ３８のソレノイド（逆転側）は、制御装置３４から出力された制御信号に基づいて駆動される。これにより、Ｐポートからモジュラバルブ３７内へ導入された作動油は、制御バブル３８によって流量が制御されてＢポートから流路４４へ流れる。流路４４を流れる作動油は、流路４２と流路４３とに等しい流量で分流される。

流路４２を流れる作動油が油圧モータ２１Ｌに供給されることにより、油圧モータ２１Ｌは、供給された作動油の流量に応じた出力（回転数）で逆転方向へ回転する。同様に、流路４３を流れる作動油が油圧モータ２１Ｒに供給されることにより、油圧モータ２１Ｒは、供給された作動油の流量に応じた出力（回転数）で逆転方向へ回転する。ここで、油圧モータ２１Ｌの出力（回転数）と油圧モータ２１Ｒの出力（回転数）とは等しい。なお、油圧モータ２１Ｌから流路４０へ排出された作動油と油圧モータ２１Ｒから流路４１へ排出された作動油とは、合流されて流路３９へ流れて、モジュラバルブ３７のＡポート、制御バルブ３８、モジュラバルブ３７のＴポートを経由して、タンク３６へ戻される。

なお、制御装置３４は、ロードセル３３から出力される信号に基づいて、ヒッチ２３に作用する圧縮荷重（測定値）が予め定められた値（荷重）を下回ったことを認識すると、制御バルブ３８を図７に示される第２位置から図５に示される中立位置へ切り替えて、モジュラバルブ３７のＰポートとＢポートとの連通を遮断する。

次に、第１実施形態の作用を説明する。
図１、図２に示されるように、トラクタ１と収穫機２（ビートハーベスタ）とをヒッチ２３によって連結させる。この状態で、トラクタ１を前進させると、収穫機２は、トラクタ１によって牽引されて前進する。このとき、収穫機２の各油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒは、ヒッチ２３に作用する引張り荷重に応じた出力（回転速度）で正転方向へ回転する。換言すると、収穫機２の各クローラユニット４Ｌ，４Ｒは、ヒッチ２３に作用する牽引力に応じた駆動力で前進方向へ駆動される。

他方、トラクタ１を後退させると、収穫機２は、トラクタ１によってヒッチ２３を介してヒッチ２３の軸線方向（図１、図２における左右方向）へ押されて後退する。このとき、収穫機２の各油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒは、ヒッチ２３に作用する圧縮荷重に応じた出力（回転速度）で逆転方向へ回転する。換言すると、収穫機２の各クローラユニット４Ｌ，４Ｒは、ヒッチ２３に作用する被牽引力に応じた駆動力で後退方向へ駆動される。

第１実施形態によれば、収穫機２は、機体３を支持する一対のクローラユニット４Ｌ，４Ｒと、一対のクローラユニット４Ｌ，４Ｒを駆動する一対の油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒと、トラクタ１から供給される作動油（作動油圧）を一対の油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒへ供給するための油圧回路３２と、牽引力を測定するためにヒッチ２３に取り付けられるロードセル３３（荷重測定手段）と、ロードセル３３の信号（牽引力測定結果）に基づいて一対の油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒに対する作動油の給排（方向および流量）を制御する制御バルブ３８と、制御バルブ３８を制御する制御装置３４と、を有する。

従来の収穫機においては、降雨、積雪等で圃場条件が悪い状況で、車輪が圃場の傾斜で横滑りを起こして蛇行が発生したり、車輪が泥濘から脱出できなくなったりして、継続的な収穫が困難になる事態を生じていたが、本実施形態では、従来の車輪に代えて油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒによって駆動されるクローラユニット４Ｌ，４Ｒを採用するとともに、油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒの出力（回転速度）をヒッチ２３に作用する牽引力に基づいて制御するように構成したので、このような事態を生じることがなく、トラクタ１によって牽引される被牽引式ビート収穫機２を圃場条件が悪い状況での収穫に適応させることができる。

また、第１実施形態では、各クローラユニット４Ｌ，４Ｒが、小径管１０Ｌ，１０Ｒ（車輪着脱手段）を介して機体３側の大径管９に取り付けられる構造を採用したので、車輪が取り付けられた小径管１０Ｌ，１０Ｒを用意しておくことで、圃場の状態に応じて、クローラユニット４Ｌ，４Ｒと車輪とを選択することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一または相当の構成については、同一の名称および符号を付与するとともに重複する説明を省略する。

図９を参照すると、第２実施形態は、油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒを個別に制御するシステム５１（制御手段）を備える。システム５１は、油圧モータ２１Ｌを含む油圧回路５２Ｌと、油圧モータ２１Ｒを含む油圧回路５２Ｒと、ヒッチ２３に作用する牽引力（引張り荷重および圧縮荷重）を測定するためのロードセル３３（荷重測定手段）と、ヒッチ２３がトラクタ１のドローバ２５に対してなす角度θ（図８参照、以下「ヒッチ角度θ」という）を測定するための回転角度センサ５３（ヒッチ角度測定手段）と、ロードセル３３および回転角度センサ５３から出力される信号（牽引力およびヒッチ角度θ）に基づいて各油圧回路５２Ｌ，５２Ｒにおける作動油（作動油圧）の流れを制御する制御装置３４と、を有する。

ここで、図９から理解できるように、油圧回路５２Ｌと油圧回路５２Ｒとは、対称の関係をなす（一対一で対応する）ものである。また、図５、図９を参照すると、第２実施形態における各油圧回路５２Ｌ，５２Ｒは、対応する油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒを個別に駆動させるためのものであるのに対して、第１実施形態における油圧回路３２は、作動油を分岐させて２個の油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒを一律に駆動させるものであり、この点でのみ、第２実施形態における油圧回路５２Ｌおよび油圧回路５２Ｒは、第１実施形態における油圧回路３２と相違する。したがって、明細書の記載を簡潔にすることを目的に、油圧回路５２Ｌおよび油圧回路５２Ｒの詳細な説明を省略する。

なお、回転角度センサ５３は、ヒッチ角度θ、すなわち、トラクタ１の前後軸Ｌ１（図８参照）とヒッチ２３の軸線Ｌ２（図８参照）とが連結軸２６の軸線Ｌ３（図１参照）の回りになす角度θを検出することができるように設置される。また、ヒッチ角度θは、トラクタ１の前後軸Ｌ１とヒッチ２３の軸線Ｌ２とが同一方向を向いている状態（図２参照）を基準（０°）として測定される。そして、回転角度センサ５３は、ヒッチ２３と機体３の前後軸とがなす角度θを検出するように設置することもできる。

さらに、制御装置３４のメモリ（ＲＡＭ）には、回転角度センサ５３から出力されて信号ケーブル５５を介して制御装置３４へ入力される入力信号と、制御装置３４から出力される各モジュラバルブ３７Ｌ，３７Ｒの各制御バルブ３８Ｌ，３８Ｒのソレノイドを駆動するための出力信号との関係、すなわち、回転角度センサ５３によって検出（測定）されたヒッチ角度θと、それぞれの油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒへ供給される作動油の流量との関係、が数値化されたデータテーブルが格納されている。

次に、制御システム５１の動作を説明する。
（引張り荷重）
制御装置３４は、ロードセル３３から出力される信号に基づいて、ヒッチ２３に作用する引張り荷重（測定値）が予め定められた値（荷重）に到達したことを認識すると、各モジュラバルブ３７Ｌ，３７Ｒの各制御バルブ３８Ｌ，３８Ｒを図９に示される中立位置から図１０に示される第１位置へ切り替えて、各モジュラバルブ３７Ｌ，３７ＲのＰポートとＡポートとを連通させる。また、制御装置３４は、ロードセル３３の出力信号に基づいて測定された引張り荷重の測定値に応じて、各モジュラバルブ３７Ｌ，３７Ｒへ制御信号を出力する。そして、各制御バルブ３８Ｌ，３８Ｒのソレノイド（正転側）は、制御装置３４から出力された制御信号に基づいて駆動される。これにより、各油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒは、供給された作動油の流量に応じた出力（回転数）で正転方向へ回転する。

（圧縮荷重）
制御装置３４は、ロードセル３３から出力される信号に基づいて、ヒッチ２３に作用する圧縮荷重（測定値）が予め定められた値（荷重）に到達したことを認識すると、各モジュラバルブ３７Ｌ，３７Ｒの各制御バルブ３８Ｌ，３８Ｒを図９に示される中立位置から図１１に示される第２位置へ切り替えて、各モジュラバルブ３７Ｌ，３７ＲのＰポートとＢポートとを連通させる。また、制御装置３４は、ロードセル３３の出力信号に基づいて測定された圧縮荷重の測定値に応じて、各モジュラバルブ３７Ｌ，３７Ｒへ制御信号を出力する。そして、各制御バルブ３８Ｌ，３８Ｒのソレノイド（逆転側）は、制御装置３４から出力された制御信号に基づいて駆動される。これにより、各油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒは、供給された作動油の流量に応じた出力（回転数）で逆転方向へ回転する。

（ヒッチ角度θ）
第２実施形態において、制御装置３４は、前述したロードセル３３から出力される信号（牽引力検出信号）に基づいて各油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒの出力（回転速度）を制御、延いては、各クローラユニット４Ｌ，４Ｒの駆動を制御することに加えて、回転角度センサ５３から出力される信号（ヒッチ角度検出信号）に基づいて、各油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒの出力（回転速度）を個別に制御、延いては、各クローラユニット４Ｌ，４Ｒの駆動を個別に制御する。

ここでは、図８に示されるように、収穫機２を牽引するトラクタ１が前進しながら進行方向を右方向へ変えた場合における制御装置３４の制御を説明する。なお、ヒッチ２３には引張り荷重が作用して、各モジュラバルブ３７Ｌ，３７Ｒの各制御バルブ３８Ｌ，３８Ｒは、図１０に示される第１位置に位置しているものとする。制御装置３４は、回転角度センサ５３から出力される信号に基づいて測定されたヒッチ角度θに応じて、各油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒごとに出力（回転速度）を決定する。そして、制御装置３４は、決定された各油圧モータ２１Ｌ，２１Ｒの出力に応じた制御信号を、各モジュラバルブ３７Ｌ，３７Ｒの各制御バルブ３８Ｌ，３８Ｒへ個別に出力する。

具体的には、制御装置３４は、油圧モータ２１Ｌの出力（回転速度）が油圧モータ２１Ｒの出力に対して大きくなるように、各モジュラバルブ３７Ｌ，３７Ｒの各制御バルブ３８Ｌ，３８Ｒのソレノイドを制御（駆動）する。これにより、収穫機２をより小さい半径で旋回させることが可能であり、収穫機２をより円滑にトラクタ１に追従させることができる。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同一の作用効果を奏することに加えて、旋回するトラクタ１に、被牽引式ビート収穫機２をより円滑に追従させることが可能であり、安全性を向上させることができる。

なお、実施形態は以上に限定されるものではなく、例えば、次のように構成することができる。
第１および第２実施形態では、システム３１およびシステム５１は、トラクタ１から供給される作動油圧によってクローラユニット４Ｌ，４Ｒを駆動するように構成されているが、図１２に示されるように、ポンプ３５およびタンク３６を収穫機２に設けて、ＰＴＯ（Power Take Off）シャフト２７を介して取り出したトラクタ１の動力、あるいは、収穫機２に搭載した小型エンジンの動力、等の別個の動力源が発生する動力を利用することでポンプ３５を駆動するように構成することができる。

１ トラクタ、２ 収穫機、３ 機体、４Ｌ，４Ｒ クローラユニット、５ 起動輪、２１Ｌ，２１Ｒ 油圧モータ、２３ ヒッチ、３３ ロードセル（荷重測定手段）、３１ システム（制御手段）

Claims (3)

1. トラクタによって牽引される被牽引式ビート収穫機であって、
   機体を支持する一対のクローラユニットと、
   作動油圧によって対応する前記クローラユニットの起動輪を駆動する一対の油圧モータと、
   前記トラクタと前記機体とを連結するヒッチに作用する牽引方向の荷重を測定する荷重測定手段と、
   前記荷重測定手段の測定結果に応じて前記一対の油圧モータを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする収穫機。
2. 前記ヒッチが前記機体または前記トラクタのドローバに対してなすヒッチ回動軸回りの角度を測定するヒッチ角度測定手段を有し、前記制御手段は、前記ヒッチ角度測定手段の測定結果に応じて前記一対の油圧モータを個別に制御することを特徴とする請求項１に記載された収穫機。
3. 前記機体に車輪を着脱可能に装着するための車輪着脱手段を有し、前記一対のクローラユニットは、前記車輪着脱手段を介して前記機体に着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１または２に記載の収穫機。

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