JP3371138B2 - 草刈機の刈り高さ制御装置 - Google Patents

草刈機の刈り高さ制御装置

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JP3371138B2
JP3371138B2 JP06587697A JP6587697A JP3371138B2 JP 3371138 B2 JP3371138 B2 JP 3371138B2 JP 06587697 A JP06587697 A JP 06587697A JP 6587697 A JP6587697 A JP 6587697A JP 3371138 B2 JP3371138 B2 JP 3371138B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、傾斜地等
を走行しながら草を刈る草刈機の刈り高さ制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】草刈機の刈り高さ制御装置としては、上
下動自在に走行機体に支持された接地体の上下量に基づ
いてモーアの刈り高さを一定に維持する制御を基調とし
た制御構成を採るものがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構成のものは、接
地体が刈取面の凹凸に追従するので、雑草類を一定高さ
に切りそろえることができるが、接地体に土が付着した
際に作動不良になることもあり、安定した機能を発揮す
るものには至っていない。
【0004】本発明の目的は、草刈装置の作業高さを検
出する手段を合理的に設定して、接地体を使用しない草
刈機の作業高さ制御を行うことのできるものを提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕 請求項1にかかる発明による特徴構成は、走行機体に昇
降シリンダで草刈装置を昇降自在に取り付けるととも
に、昇降シリンダの持ち上げ保持圧を設定するシリンダ
圧設定手段を設け、昇降シリンダの持ち上げ保持圧を、
シリンダ圧設定手段による設定圧になるように変更可能
な昇降制御手段を設け、前記昇降制御手段が、昇降シリ
ンダの保持圧を線形状に零圧から一定の上昇圧に亘って
変更する電磁比例減圧弁と、この電磁比例減圧弁に一定
圧の制御流を供給する優先的分流弁を有している点にあ
り、その作用・効果は次の通りである。
【0006】〔作用効果〕 つまり、昇降シリンダが草刈装置を持ち上げる保持圧は
草刈装置自体の重量と草刈装置が刈取られる草や刈取面
から受ける反力との差によって決まる。したがって、一
定の保持圧を維持していけば、草刈装置は刈取面よりや
や浮上する状態になりやすく、刈取面に凹凸があっても
それに沿った状態で追従し草を略一定刈り高さで刈り取
る。
【0007】しかも、直接接地するものをセンサとして
使用していないので、泥土が付着するといったことは少
なく、泥土が付着することによる作動不良を起こすとい
ったことはない。従って、泥土が付着することによる作
動不良を回避しながら、刈取面に沿った状態で作業を行
うことのできる草刈機の刈り高さ制御装置を提供できる
に至った。
【0008】しかも、電磁比例減圧弁によって零圧に設
定できるので、草刈装置を刈取面に載置した状態に設定
することができる。このことは、草刈装置を刈取面より
僅かに離れる高さから、刈り取られる草の反力が徐々に
小さくなる刈取面から離れた高さまで、連続的にその位
置を変更することができ、刈り高さを所望の高さに設定
できることを意味する。また、この電磁比例減圧弁に対
して優先的分流弁で一定の制御流を供給するので、油温
変化や油量変化にも影響を受けずに、精度の高い制御を
行うことができ、電磁比例減圧弁での圧力損失を抑制で
きる。
【0009】 〔構成〕 請求項2にかかる発明による特徴構成は、走行機体に昇
降シリンダで草刈装置を昇降自在に取り付けるととも
に、昇降シリンダの持ち上げ保持圧を設定するシリンダ
圧設定手段を設けて、昇降シリンダの持ち上げ保持圧
を、シリンダ圧設定手段による設定圧になるように変更
可能なフローティング制御モードを設けるとともに、草
刈装置の走行機体に対する相対高さを検出する高さ検出
手段と高さ設定手段とを設けて草刈装置を設定高さに維
持するポジション制御モードとを設け、フローティング
制御モードとポジション制御モードとを選択する制御モ
ード選択手段の選択結果に基づいて、選択した昇降制御
を行う昇降制御手段を設け、前記昇降制御手段が、昇降
シリンダの保持圧を線形状に零圧から一定の上昇圧に亘
って変更する電磁比例減圧弁と、この電磁比例減圧弁に
一定圧の制御流を供給す る優先的分流弁を有している
にあり、その作用・効果は次の通りである。
【0010】〔作用・効果〕 二つの制御形態を持って刈取面の状態によって使い分け
て行くようにする。つまり、刈取面の凹凸が大きな場合
には、追従性のよいフローティング制御モードを選択す
る。一方、刈取面の凹凸がさほどでもなく走行機体のピ
ッチィングが比較的少ない場合には、刈り高さの正確さ
が増すポジション制御モードによって草刈装置の高さを
走行機体に対する設定高さに維持して制御を行う。
【0011】しかも、電磁比例減圧弁によって零圧に設
定できるので、草刈装置を刈取面に載置した状態に設定
することができる。このことは、草刈装置を刈取面より
僅かに離れる高さから、刈り取られる草の反力が徐々に
小さくなる刈取面から離れた高さまで、連続的にその位
置を変更することができ、刈り高さを所望の高さに設定
できることを意味する。また、この電磁比例減圧弁に対
して優先的分流弁で一定の制御流を供給するので、油温
変化や油量変化にも影響を受けずに、精度の高い制御を
行うことができ、電磁比例減圧弁での圧力損失を抑制で
きる。
【0012】 〔構成〕 請求項3にかかる発明による特徴構成は、請求項1又は
請求項2にかかる発明において、前記昇降制御手段が、
ネガティブ式の電磁チェック弁を有している点にあり、
その作用・効果は次の通りである。
【0013】〔作用・効果〕 つまり、電源が遮断されると、電磁チェック弁が油の通
路を遮断して昇降シリンダから油が流出することを防止
する。これによって、不測に草刈装置が落下することは
ない。
【0014】
【発明の実施の形態】図1に示すように、この草刈機
は、走行機体1の前部にリフトアーム2とリンク機構3
とを介して昇降自在に吊り下げ支持された作業装置の一
例としてのフレールモーア型式のモーア4、走行機体1
に備えられた走行装置としての左右一対のクローラ式走
行装置5、走行機体1の後部に搭載されたエンジン6な
どによって構成されている。図3に示すように、左右の
クローラ式走行装置5は、夫々の静油圧式無段変速装置
8によって独自に油圧駆動走行するように構成されると
ともに、モーア4の回転駆動、及び、昇降駆動の夫々が
全て油圧で行われるように構成されている。
【0015】油圧回路の構成について説明すると、図3
に示すように、この油圧回路には、モーア4を昇降操作
する油圧式単動型のリフトシリンダ9(昇降シリンダの
一例)を駆動するための第一油圧ポンプP1、左側のク
ローラ式走行装置5を駆動するための可変容量型の第二
油圧ポンプP2、右側のクローラ式走行装置5を駆動す
るための可変容量型の第三油圧ポンプP3、モーア4を
回転駆動するための第四油圧ポンプP4、及び、ラジエ
ータ17に対する空冷用ファン18を駆動する第五油圧
ポンプP5が備えられている。第一〜第五ポンプP1,
P2,P3,P4,P5の夫々は、エンジン6の出力軸
6aにて駆動されるように構成されている。そして、図
5に示すように、第二油圧ポンプP2、第三油圧ポンプ
P3とを前後直列に配置して、エンジン6の前面に取付
るとともに、エンジン出力軸とカップリング16を介し
て駆動連結するとともに、エンジン6の後面クランクケ
ースに第四油圧ポンプP4を直接取付てある。これによ
って、ポンプを取り付ける為のケース等を必要とせず、
構造が簡単化する。尚、第二油圧ポンプP2のさらに先
端側には、左右クローラ式走行装置5,5に対する静油
圧式無段変速装置8の駆動閉回路A,Aに対するチャー
ジポンプP6を取り付けてある。このように各油圧ポン
プをエンジン6に直接取付て、油圧ポンプとエンジン6
とのユニット化が可能となり、エンジン6を防振機構7
を介して支持している。
【0016】第一油圧ポンプP1からの作動油は、フロ
ープライオリティ弁10を介して左右の単動式リフトシ
リンダ9へ供給される。リフトシリンダ9は、フロープ
ライオリティ弁10における制御流が、電磁比例減圧弁
13及び電磁昇降弁11、電磁チェック弁12の作動で
制御されることによって、伸縮駆動されるように構成さ
れている。つまり、電磁比例減圧弁13によってモーア
4を昇降駆動するリフトシリンダ9のモーア保持圧を零
から一定の上昇圧としての持ち上げ圧(例えば持ち上げ
力70Kg相当) まで線形状(リニア)に上昇するように
して、泥土の付着による機能不全を招き易い接地センサ
方式等の不都合を解消するようにして、モーア4のフロ
ーティング状態を草地面に応じて任意に制御できるよう
にしてある。つまり、電磁比例減圧弁13に対する制御
信号は走行速度及び刈取面の凹凸度を勘案して後記する
遠隔操縦装置25に設けたシリンダ圧設定手段としての
ボリューム25eで行う。ボリューム25eで設定され
た値は、電磁比例減圧弁13に伝達されて電磁比例減圧
弁13はそれに応じた持ち上げ圧を発生させる。これに
よって、モーア4は刈取面に沿った状態で移動してい
く。上記した電磁比例減圧弁13及び電磁昇降弁11、
電磁チェック弁12は、図2に示すように、リフトアー
ム2の設置位置より後方位置に横並び状態で一つのバル
ブプレート47に取り付け固定されており、バルブプレ
ート47に油路等を形成できるので、配管等使用する必
要性が少なくなる分構成が簡単になる。一方、このよう
なフローティング制御を行う状態とは、異なる制御状態
を採ることもできる。つまり、図7に示すように、モー
ア4の対走行機体1高さを検出する手段45としてリフ
トアーム2の回転角を検出するボリュームを設けるとと
もに、モーア4の高さを設定する高さ設定手段25fし
ての設定ボリュームを設け、設定高さになるようにリフ
トシリンダ9を制御するポジション制御を行えるように
してある。上記した、シリンダ圧設定手段25eと高さ
設定手段25fとは後記する遠隔操縦装置25に設けて
あり、制御モード選択手段としての切換ノブ25gへの
切換操作によって、いずれかの設定手段25e,25f
での制御を行えるようになっている。つまり、走行機体
1のピッチング状態が大きくなる刈取面ではフローティ
ング制御を選択するようにする。リフトシリンダ9への
供給油路に電磁チェック弁12を設けてあるので、電源
に異常が発生して電力供給が断たれたとしても電磁チェ
ック弁12が遮断作用して、モーア4の落下を阻止す
る。フロープライオリティ弁10における余剰流は、電
磁弁14を介して、補助動力の取り出しを行うサービス
ポート15に供給される。
【0017】静油圧式無段変速装置8の夫々は閉回路A
を構成し、第二油圧ポンプP2あるいは第三油圧ポンプ
P3からの作動油によって、左右のクローラ式走行装置
5を夫々独自に駆動する第一油圧モータM1あるいは第
二油圧モータM2を駆動し前後進を無段階に変速するよ
うになっている。油圧ポンプP2,P3の斜板角を変更
するのに、第二油圧ポンプP2、第三油圧ポンプP3の
トラニオン軸に作用するサーボ制御油路B,Bに電磁弁
19,20を備え、この電磁弁19,20への電流制御
によって斜板角に変更しポンプP2,P3の吐出量を調
節するようにしてある。そして、電源トラブル時におい
ては、サーボ制御油路B,B夫々に介装したネガティブ
式の短絡用電磁弁21,21によって、サーボ制御油路
B内の油をタンクに戻して、戻しバネにより斜板を中立
位置に戻して走行を停止させるようにしてある。このよ
うな油圧によって油圧ポンプP2,P3の斜板角を変更
する方式に対して、従来はポンプ斜板角の変更を変速用
の電気モータで行っていたが、油温の変化が大きい場合
には左右の油圧モータM1,M2の特性が揃いにくい欠
点があった。
【0018】第四油圧ポンプP4からの作動油は、閉回
路Cによって固定容量の第三油圧モータM3を駆動する
ように作用し、チャージポンプP7によって補給される
ようになっている。第四油圧ポンプP4は、第二油圧ポ
ンプP2、第三油圧ポンプP3と同様に斜板角を電磁弁
22によるサーボ制御油路で変更する可変容量型ポンプ
であり、作業装置としてモーア以外の除雪機等に付け替
えた場合にも容量を変更して対応できるようになってい
る。電源遮断時等の対応としては、同様に、短絡用電磁
弁22によって対応している。
【0019】第二油圧ポンプP2、第三油圧ポンプP3
による駆動閉回路A,Aに対するチャージ油路Dからパ
イロット圧を取り出し油圧モータM1,M2に対するネ
ガティブブレーキ5A,5Aに連通接続されるパイロッ
ト油路Eを設け、このパイロット油路Eにネガティブブ
レーキ5A,5Aに対する作動油を給排制御する電磁制
御弁23を設けてある。つまり、ネガティブブレーキ5
Aには、チャージポンプP6からの作動油が供給される
ようになっている。第五ポンプP5からファン駆動用油
圧モータM4への供給回路に優先的分流弁たるフロープ
ライオリティ弁42を介装し、このフロープライオリテ
ィ弁42からの制御流を油圧モータM4に投入し、夏期
におけるエンジン出力低下があっても、ファン18を一
定の動力で駆動できるようにしてある。
【0020】図6に示すように、この草刈機は、遠隔操
縦装置25による無線遠隔操縦に基づいて作動制御され
るように構成されており、大型機においては時速4〜5
kmで作業走行し、小型機においては時速2〜3kmで
作業走行する。遠隔操縦装置25には、走行変速操作用
の第一操作レバー25a、旋回操作用の第二操作レバー
25b、モーア昇降操作用の第三操作レバー25c、及
び、モーア変速操作用の第四操作レバー25d、などが
備えられており、第二操作レバー25bを中立位置に設
定した状態で第一操作レバー25aを前後のいずれかに
操作することによって、走行機体1を前方あるいは後方
へ操作量に応じた所望の速度で直進させることができ、
又、第一操作レバー25aを操作しながら第二操作レバ
ー25bを左右のいずれかに操作することによって、走
行機体1を左右のいずれかに旋回させることができるよ
うになっている。一方、第三操作レバー25cを、上昇
操作位置、下降操作位置、あるいは、昇降停止位置のい
ずれかに切り換え操作することによって、モーア4を上
昇、下降、あるいは、昇降停止させることができ、又、
第四操作レバー25dを、正転駆動位置、逆転駆動位
置、あるいは、駆動停止位置のいずれかに切り換え操作
することによって、モーア4を正転駆動、逆転駆動、あ
るいは、駆動停止させることができるようになってい
る。ちなみに、第一操作レバー25aと第二操作レバー
25bの夫々を中立位置に設定した状態においては、ネ
ガティブブレーキ5Aが作動するようになっている。
【0021】走行駆動構造について説明する。図4に示
すように、機体内側に向けて開口する凹入空間を形成し
た状態でトラックフレーム5Aの外側面に連結固定され
た略円筒状の本体ケース26の開口を塞ぐ状態でその本
体ケース26に、リリーフ弁などが組み込まれた油圧ブ
ロック27を連結固定し、この本体ケース26に水平軸
芯Xを軸芯とする出力軸28を支持している。出力軸2
8は、凹入空間内に位置する第1出力軸28Aとこの第
1出力軸28Aに一体連結される第2出力軸28Bとで
構成し、第1出力軸28Aに複数のアキシャル型のプラ
ンジャ29Aを周方向に沿って配列したロータ29をス
プライン嵌合してある。プランジャ29Aの先端に回動
自在にシュー29aを枢支し、このシュー29aを受け
止めるとともに回転相対摺動を許す斜板30を本体ケー
ス26の内側面に取付固定している。本体ケース26の
外側部側には、ベアリング31を介して水平軸芯X周り
で回動自在に回転ケース32が外嵌装着されおり、この
回転ケース32にクローラ式走行装置5の駆動スプロケ
ット5Bが一体回動可能に連結されている。第1出力軸
28Aには、水平軸芯Xと同一軸芯の第2出力軸28B
が一体回動可能に、かつ、本体ケース26から突出する
状態で連結されており、この出力軸28Bと回転ケース
32とが回転ケース32に内装された遊星ギア式の減速
機構33を介して連動連結されている。
【0022】ロータ29には、その外周面に形成された
スプライン16aを介してブレーキディスク34がシフ
ト可能に外嵌されており、このブレーキディスク34
は、本体ケース26にシフト可能に内嵌されたリング状
のピストン35と油圧ブロック27との間に介装された
コイルバネ36の付勢により、本体ケース26とピスト
ン35とによって挾持されるようになっている。本体ケ
ース26とピストン35との間には油室が形成されてお
り、制御装置24の制御作動により図2に示す電磁切換
弁23が作動油供給状態に切り換えられることによっ
て、本体ケース26とピストン35によるブレーキディ
スク34の挾持が解除されるようになっている。電磁切
換弁23は、コイルバネ23aによって作動油排出状態
に復帰付勢されている。つまり、スプライン16a、ブ
レーキディスク22、ピストン23、及び、電磁切換弁
23によって、クローラ式走行装置5に対して制動作用
するネガティブブレーキが構成されている。
【0023】第1出力軸28Aにおける減速ギヤ機構3
3取付端より反対側の端部に回転軸37を一体回転可能
に連結するとともに、回転軸37の先端に回転速度検出
用のギヤ38を一体回転可能に取り付け、このギヤ38
を覆うようにカバーケース39を油圧ブロック27に取
付固定し、カバーケース39にギヤ38の回転速度を検
出するための電磁ピックアップ機構40を取付て、ギヤ
38と電磁ピックアップ機構40とで走行装置5の走行
速度を検出する回転検出機構Sを構成してある。上記の
場合には、油圧ポンプM1,M2の出力軸回転数を検出
して、走行装置自体の回転速度を検出しているわけでは
ないが、減速ギヤ機構33の効率は98パーセント近く
あると考えられるので、走行実速度を検出していると同
様である。
【0024】電磁ピックアップ機構40においては、図
8に示すように、回転速度検出用ギヤ38の外周面に形
成された複数の歯部を順次検出することによって、ピッ
クアップコイルに誘起される誘導起電力の大小H,Lに
基づき、つまり、大起電力値Hの立ち上がり時のタイミ
ングを捉えて、大起電力値が再現される一周期Tに要す
る時間をクロックCRでカウントして回転速度を算出す
る方法を採っている。具体的には、夫々の可変容量型油
圧ポンプPのトラニオン軸を電磁弁19,20によって
回動操作して斜板角(図示せず)を変更することによっ
て、図6に示す遠隔操縦装置25からの操作指令に応じ
た車速制御を行えるようになっている。つまり、回転検
出機構Sは車速検出センサとして機能するようになって
おり、検出結果に基づいて遠隔操縦装置25への操作に
より、走行操作が可能である。
【0025】このようにクローラ走行装置5の速度を検
出するのに、電磁ピックアップ機構40を採用した精度
の高い検出を行うことができる。これによって次のよう
な制御が可能になる。つまり、のり面等の傾斜地を走行
しながら草を刈り取る場合に、走行機体の左右一方を傾
斜面の高い側に他方を低い側にした傾斜姿勢で、傾斜面
を斜めに横切ることがある。この場合にも直進状態を維
持する必要があるが、重力によって下り方向に引っ張ら
れ両走行装置5,5の回転速度を同一に設定すると直進
走行はできないので、上方側にある走行装置5の回転速
度を数パーセントだけ落とすような制御を必要とする。
その場合に電磁ピックアップ機構40を採用した精度の
高い検出形態を採っているので、十分その速度差に対応
でき、細かい速度制御が可能である。そして、左右走行
装置5,5に対する速度差は、重力式の傾斜センサ41
の検出結果を受けて制御装置24で補正して行うように
する。前記油圧ブロック27における給排油路a及びそ
れに続く給排油ホース又は配管の取り出し方向と前記電
磁ピックアップ機構40の配線43の取り出し方向を平
行に設定してある。
【0026】〔別実施例〕 走行装置5としては、クローラ式走行装置に限定さ
れるものではなく、走行輪によるものであってもよい。
草刈装置4を昇降制御する形態としては、フローテ
ィング制御モードのみで制御してもよく、ポジション制
御モードを使用する必要もない。したがって、フローテ
ィング制御モードのみで制御する場合には、遠隔操縦装
置25から切換ノブ25g等を取り外してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】無線遠隔操縦式草刈機の全体側面図
【図2】無線遠隔操縦式草刈機の全体平面図
【図3】草刈機の油圧回路図
【図4】回転検出センサの組付け構造を示す固定容量型
油圧モータの縦断正面図
【図5】各ポンプをエンジンに取り付けた状態を示す側
面図
【図6】遠隔操縦装置を示す斜視図
【図7】制御構成を示すブロック図
【図8】電磁ピックアップからの情報によって走行速度
を算出する原理を示すタイミング図
【符号の説明】
1 走行機体 4 草刈装置 9 昇降シリンダ 10 優先的分流弁 12 電磁チェック弁 13 電磁比例減圧弁 24 制御装置 25e シリンダ圧設定手段 25f 高さ設定手段 25g 制御モード選択手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 貴英 新潟県西蒲原郡黒崎町大字山田字堤付 2310‐5 建設省北陸地方建設局 北陸 技術事務所内 (72)発明者 佐藤 正樹 新潟県西蒲原郡黒崎町大字山田字堤付 2310‐5 建設省北陸地方建設局 北陸 技術事務所内 (72)発明者 中村 法身 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタ 堺製造所内 (72)発明者 山口 哲雄 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタ 堺製造所内 (72)発明者 古林 貢 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社ク ボタ 堺製造所内 (56)参考文献 特開 平4−316408(JP,A) 特開 昭62−19007(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A01D 34/54 A01D 34/64 A01B 63/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走行機体に昇降シリンダで草刈装置を昇
    降自在に取り付けるとともに、昇降シリンダの持ち上げ
    保持圧を設定するシリンダ圧設定手段を設け、昇降シリ
    ンダの持ち上げ保持圧を、シリンダ圧設定手段による設
    定圧になるように変更可能な昇降制御手段を設け、前記
    昇降制御手段が、昇降シリンダの保持圧を線形状に零圧
    から一定の上昇圧に亘って変更する電磁比例減圧弁と、
    この電磁比例減圧弁に一定圧の制御流を供給する優先的
    分流弁を有している草刈機の刈り高さ制御装置。
  2. 【請求項2】 走行機体に昇降シリンダで草刈装置を昇
    降自在に取り付けるとともに、昇降シリンダの持ち上げ
    保持圧を設定するシリンダ圧設定手段を設けて、昇降
    リンダの持ち上げ保持圧を、シリンダ圧設定手段による
    設定圧になるように変更可能なフローティング制御モー
    ドを設けるとともに、草刈装置の走行機体に対する相対
    高さを検出する高さ検出手段と高さ設定手段とを設けて
    草刈装置を設定高さに維持するポジション制御モードと
    を設け、フローティング制御モードとポジション制御モ
    ードとを選択する制御モード選択手段の選択結果に基づ
    いて、選択した昇降制御を行う昇降制御手段を設け、
    記昇降制御手段が、昇降シリンダの保持圧を線形状に零
    圧から一定の上昇圧に亘って変更する電磁比例減圧弁
    と、この電磁比例減圧弁に一定圧の制御流を供給する優
    先的分流弁を有している草刈機の刈り高さ制御装置。
  3. 【請求項3】 前記昇降制御手段が、ネガティブ式の電
    磁チェック弁を有している請求項1又は請求項2記載の
    草刈機の刈り高さ制御装置。
JP06587697A 1997-03-19 1997-03-19 草刈機の刈り高さ制御装置 Expired - Lifetime JP3371138B2 (ja)

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