JP4082665B2 - 散布機用ブーム装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、農薬等の散布作業に用いられるブームに加わる衝撃を緩衝するための緩衝機構を有する散布機用ブーム装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、畑等で広幅の防除作業に用いられるブームスプレーヤにおいて、散布作業用のブームを走行機体の左右方向の外方へ展張して進行しながら散布作業を行う際に、該ブームが杭等の障害物に衝突してブーム装置が破損してしまうことを防止するため、障害物の抵抗に応じて前記ブームを進行方向の後方へ揺動せしめて衝撃を逃がす、緩衝機構を有するものがある。該従来の緩衝機構は、前記障害物との接触で一時的に退避揺動した前記ブームを、前記障害物の抵抗がなくなった後に元の展張状態に自動的に戻すための手段として、圧縮コイルばねや引張コイルばねを備えていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３３４１８９号公報（図３、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のものによれば、前記ブームが前記ばねの力で元の展張状態へと瞬時に戻されるので、前記ブームの戻り時の衝撃が大きかった。また、例えば、前記ブームを展張した状態で前記機体を急発進させたり急停止させたりした時にも、前記ブームが振れてしまい、ブーム装置の破損の原因になりやすい等の問題があった。
【０００５】
本発明は、前記事情を背景としてなされたもので、ブームの振れによる不都合が生じない散布機用ブーム装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係る散布機用ブーム装置は、散布機の走行機体に揺動自在に枢支された散布作業用のブームと、該ブームの通常伸長過程においてピストンに形成された作動ロッド側大径部によって通常伸張状態と最大伸張状態との伸張長さの差に対応する所定量だけヘッド側蓋から偏倚した位置に形成された作動ロッド側ポートを閉じることにより前記ブームを前記走行機体に対して通常伸長状態の展張姿勢に一瞬停滞させる複動形流体圧直線動アクチュエータと、該アクチュエータのピストンに設けられ、前記ブームの前記通常伸長状態の展張姿勢から所定の一方向へと揺動変位せしめるように作用する外力によって開かれて前記アクチュエータの二つの流体室同士を互いに連通せしめて前記アクチュエータを最大伸長状態とする逆止弁と、を備えたことを特徴としている（請求項１）。
【０００８】
本発明に係る前記ブーム装置によれば、前記複動形流体圧直線動アクチュエータによって、前記ブームが前記走行機体に対して通常伸長状態の展張姿勢に一瞬停滞させられる。これにより、運転者は、前記複動方流体圧直線動アクチュエータが通常伸長状態へ到ったことが感覚的に分かるので、図示しないブーム開閉駆動方向切換弁を中立位置に戻すことにより、前記アクチュエータの伸長作動を完全に停止させることができ、この時に、前記ブームが通常伸長状態の展張姿勢に保持される。ここで、前記ブームが走行路上の障害物に衝突する等して、前記ブームを前記通常伸長状態の展張姿勢から所定の一方向へと揺動変位せしめるように外力が作用すると、前記二つの流体室のいずれか一方の内圧が上昇し、前記逆止弁が開かれて、前記二つの流体室同士が互いに連通せしめられる。これにより、前記外力に従い、前記ブームが前記所定の一方向へと揺動変位する、よって、前記外力による衝撃が適宜に吸収・緩和されて、前記ブームが破損等することが防止される。
【０００９】
前記逆止弁が開くことによって揺動変位した前記ブームは、前記アクチュエータの流体圧回路の人為的な操作がなされて初めて、前記所定の姿勢にゆっくりと復帰する。よって、前記ブームの前記所定の姿勢への復帰動作によっては、何らの衝撃も発生しない。
【００１０】
なお、前記ブーム装置によれば、必要に応じて前記アクチュエータを作動させることにより、前記機体に対して所望の位置まで前記ブームを揺動せしめることもできることは、いうまでもない。
【００１１】
前記散布機用ブーム装置において、前記ブームを前記走行機体に対して通常伸長状態の展張姿勢に一瞬停滞させる機構が、前記ピストンと、前記アクチュエータのシリンダの内周面との間に形成された作動油の僅少量の流通を許容する作動油流通隙間としたものである（請求項２）。
【００１２】
前記構成は、前記ブームが前記走行機体に対して通常伸長状態の展張姿勢に到ると同時に、前記ピストンと、前記アクチュエータのシリンダの内周面とで形成された作動油流通隙間によって作動油の流通が僅少量となり、したがって、前記ブームが通常伸長状態の展張姿勢で一瞬停滞させられるものである。そして、そのことを運転者が感覚的に分かるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る散布機用ブーム装置１を備えたブーム式作業機の一例としての、田畑等で薬剤等の散布作業を行うためのブーム式散布機２の平面図である。
【００２２】
図１において、本実施の形態に係る前記ブーム式散布機２は、自走式走行機体３の後部に、噴霧作業時には機体左右方向の外方へと開かれて展張せしめられる、本実施の形態に係る前記ブーム装置１を備えている。該ブーム装置１は、詳細は図示しないが、平行リンケージ式等、それ自体周知の構成の適当な昇降装置４によって、前記走行機体３に対して上下動自在とされ、作物に対する噴霧地上高を調節できるようになっている。
【００２３】
前記ブーム装置１は、前記走行機体３側の前記昇降装置４によって水平に支持された横長の中央ブーム５と、該中央ブーム５の左右両外端部にブーム枢支軸６，６によって折り畳み自在にそれぞれ連結された、左右一対のブーム７，７と、を備えている。前記各ブーム５，７，７の下面には、その長さ方向に沿って、多数の噴霧ノズル８が所定間隔をおいて取り付けられている。前記ブーム式散布機２によれば、前記左右一対のブーム７，７を、前記走行機体３の左右方向外方へ一直線状に展張して、走行しながら、前記多数の噴霧ノズル８によって、田畑等の作物等に対し、一度に広幅の薬液等の噴霧作業を行うことができる。
【００２４】
前記ブーム装置１は、前記左右一対のブーム７，７を、それぞれ別々に、前記走行機体３の左右方向外方へ開いた展張姿勢Ｏ（図１に実線で示した姿勢）と、前記走行機体３の左右側部に沿わせて閉じた収納姿勢Ｃ（図１に二点鎖線で示した姿勢）と、の間で開閉揺動せしめる左右一対のブーム開閉機構９，９を備えている。該左右一対のブーム開閉機構９，９は、それぞれ、複動形流体圧直線動アクチュエータの一例としての油圧直線動アクチュエータ（ダブルアクションシリンダ）１０，１０で駆動され、該各アクチュエータ１０，１０は、前記走行機体３の運転席１１から運転者の手が届く位置に配設されたレバー１２，１２等の操作部材によって、別々に遠隔操作される。
【００２５】
前記左右一対のブーム開閉機構９，９は、左右が逆向きに配設されているほかは、全く同一の構成である。したがって、以下、前記一方の右ブーム開閉機構９についての図２及び図３を参照して、該ブーム開閉機構９について詳細に説明する。
【００２６】
図２は、図１における前記一方の右ブーム開閉機構９の要部拡大平面図、図３は、本発明の第一の実施の形態に係る緩衝機構１９及び前記油圧直線動アクチュエータ１０を含む流体圧回路図、図４は、最大伸長状態における前記油圧直線動アクチュエータの一部を示す要部断面図である。
【００２７】
図２において、前記中央ブーム５の右端部５Ｒには、前記ブーム枢支軸６によって、前記右ブーム７が枢支されている。前記走行機体３側の前記中央ブーム５と、前記右ブーム７と、の間には、前記油圧直線動アクチュエータ１０が架設されている。本実施の形態では、該アクチュエータ１０のシリンダ１３の内方端部１３ｅが、前記中央ブーム５に固着された取付ブラケット１４に、アクチュエータ枢支軸１５で相対回動自在に連結されるとともに、前記アクチュエータ１０の作動ロッド１６の外方端部１６ｅが、前記右ブーム７に取着された取付ブラケット１７に、アクチュエータ枢支軸１８で相対回動自在に連結されている。
【００２８】
本実施の形態では、図２に示すように、前記アクチュエータ１０が、最大伸長状態より所定長さＳだけ収縮した通常伸長状態にある時に、前記右ブーム７が所定の前記左右展張姿勢Ｏに保持され、前記アクチュエータ１０が最大収縮状態にある時に、前記右ブームが所定の前記収納姿勢Ｃに保持されるように設定されている。
【００２９】
前記ブーム開閉機構９は、本発明の実施の形態に係る緩衝機構１９を備えている。該緩衝機構１９により前記展張姿勢Ｏにある前記右ブーム７は、前記走行機体３の前方Ａへの走行時に、圃場内に立てられた杭等の障害物２０に衝突すると、前記ブーム枢支軸６を中心として、前記走行機体３の進行方向の後方Ｐへと、例えば、１５度程度退避揺動することができる。このため、衝突時の衝撃が緩衝され、前記右ブーム等の破損が防止される。
【００３０】
該右ブーム７の前記退避揺動は、前記右ブーム７が前記障害物２０に衝突等した時に、前記右ブーム７を後方Ｐへ押し除けるように作用する外力ｆ１に起因する前記アクチュエータ１０を伸長させる方向に作用する外力Ｆ１によって、前記アクチュエータ１０が前記通常伸長状態から前記最大伸長状態までの前記所定長さＳまで更にさらに伸び出し得ることよって達成される。
【００３１】
図３に示すように、前記油圧直線動アクチュエータ１０は、前記シリンダ１３と、該シリンダ１３内に摺動自在に嵌挿されて前後二つの油室２１，２２（流体室）を画成するピストン２３と、該ピストン２３に連結された前記作動ロッド１６と、を備えている。前記シリンダ１３は、その両端部を、前記作動ロッド１６を摺動自在且つ気液密に受け入れるヘッド側蓋２４と、ボトム側蓋２５と、で気液密に閉じられている。
【００３２】
また、前記シリンダ１３には、前記一方の油室（作動ロッド側油室）２１と、前記他方の油室（反作動ロッド側油室）２２と、のそれぞれに、作動流体としての作動油Ｌを出し入れするための二つのポート（作動ロッド側ポート２６、反作動ロッド側ポート２７）が形成されている。本実施の形態では、前記反作動ロッド側ポート２７が、前記ボトム側蓋２５に隣接する位置に形成されているのに対し、前記作動ロッド側ポート２６は、前記アクチュエータ１０の前記通常伸長状態と前記最大伸長状態との伸長長さの差Ｓに対応する所定量だけ、前記ヘッド側蓋２４から前記シリンダ１３の長さ方向の内側に偏倚した位置に形成されている。そして、前記作動ロッド１６が、図３に示す前記通常伸長状態まで伸長すると同時に、前記作動ロッド側ポート２６が前記ピストン２３によって閉じられ、前記右ブーム７が前記展張姿勢Ｏをとるようになっている。
【００３３】
前記ピストン２３は、その両端部のそれぞれに、幅の狭い大径部２８，２９を有するとともに、該大径部２８，２９同士の間に、幅の広い小径部３０を備えている。反作動ロッド側の前記大径部２９は、シール部材３１を介して前記シリンダ１３の内周面に気液密に摺接しているのに対し、作動ロッド側の前記大径部２８は、前記シリンダ１３の内周面に対して非シール状に摺接している。
【００３４】
すなわち、図３中に誇張して示したように、前記ピストン２３の前記作動ロッド側大径部２８の外周面と、前記シリンダ１３の内周面との間には、前記作動油Ｌの僅少量の流通を許容する作動油流通隙間３２が形成されていて、該作動油流通隙間は、前記ピストン２３の前記小径部３０の外周面と、前記シリンダ１３の内周面と、の間に形成された環状空間３３に連通している。前記ピストン２３の前記作動ロッド側大径部２８が、前記シリンダ１３の前記作動ロッド側ポート２６の位置まで来ると、該作動ロッド側ポート２６における前記作動油Ｌの出入量が急減する。この状態が、図３に示したように、前記アクチュエータ１０の前記通常伸長状態である。前記環状空間３３は、前記作動ロッド１６が、図３に示す前記通常伸長状態からさらに伸び始めた直後から、図４に示す前記最大伸長状態に至るまで、前記作動ロッド側ポート２６と連通する。
【００３５】
前記緩衝機構１９は、前記二つの油室２１，２２への前記作動油Ｌの出入りが停止されている油圧回路状態において、前記アクチュエータ１０を伸長させる方向に作用する前記外力Ｆ１によって開かれて前記二つの油室２１，２２同士を互いに連通せしめる逆止弁３４を備えている。本実施の形態では、前記ピストン２３の内部に、前記作動ロッド側油室２１と、前記反作動ロッド側油室２２と、を互いに連通せしめる油通路３５を形成し、前記逆止弁３４によって、前記油通路３５が開閉されるようになっている。
【００３６】
図３において、前記アクチュエータ１０の油圧回路を構成する流体圧送手段としての油圧ポンプ３６は、前記走行機体３（図１参照）に搭載された内燃エンジン等の原動機３７によって駆動され、同じく前記走行機体３に搭載された作動流体タンクとしての作動油タンク３８内の前記作動油Ｌを、作動油吐出管路３９へと圧送する。該作動油吐出管路３９は、ブーム開閉駆動方向切換弁４０に連通している。また、前記作動油吐出管路３９は、適当な形式の圧力制御弁４１を介して、前記作動油タンク３８へも連通していて、前記油圧配管系内の油圧が設定値を超えると、前記油圧ポンプ３６により圧送される前記作動油Ｌの内の超過油圧に対応する分量が、前記作動油タンク３８へと自動的に戻されるようになっている。
【００３７】
前記ブーム開閉駆動方向切換弁４０は、第一送油管路４２及び第二送油管路４３を通して、前記アクチュエータ１０の前記二つの油室２１，２２に連通している。前記第一送油管路４２には、第一の逆止弁付き流量調整弁４４が、また、前記第二送油管路４３には、第二の逆止弁付き流量調整弁４５が、それぞれ介装されている。また、前記ブーム開閉駆動方向切換弁４０は、戻し管路４６を通して、前記作動油タンク３８へと連通している。
【００３８】
前記ブーム開閉駆動方向切換弁４０は、例えば、スプリングリターン式の三位置四ポート弁であり、該四つのポートが全て閉じられる図３の中立位置へ自動的に戻される方向へと常時付勢されている。そして、前記走行機体３の運転者（操作者）から、例えば、前記レバー１２の操作によって、ブーム開指令が発せられると、前記ブーム開閉駆動方向切換弁４０によって油圧回路が切り換えられ、前記第第二の逆止弁付き流量調整弁４５の調量弁部４５ａを通して、前記アクチュエータ１０の前記反作動ロッド側油室２２内へと前記作動油Ｌが圧送されるとともに、前記作動ロッド側油室２１内の前記作動油Ｌが、前記第二の逆止弁付き流量調整弁４４の逆止弁部４４ｂを通して、前記第一送油管路４２及び前記戻し管路４６から前記作動油タンク３８へと戻されて、前記アクチュエータ１０の前記作動ロッド１６が伸び出し方向へと駆動される。
【００３９】
ここで、前記アクチュエータ１０の伸長過程において、前記ピストン２３の前記作動ロッド側大径部２８によって前記作動ロッド側ポート２６が閉じられると、その瞬間に、該作動ロッド側ポート２６からの前記作動油Ｌの流出量が急減するので、前記作動ロッド１６の伸長動作が一瞬停滞する。これにより、前記運転者は、前記作動ロッド１６が、図３に示す前記通常伸長状態へ到ったことが感覚的に分かるので、前記ブーム開閉駆動方向切換弁４０を前記中立位置へと戻すことにより、前記アクチュエータ１０の伸長作動を完全に停止させることができる。この時、前記右ブーム７は、前記展張姿勢Ｏに保持される（図２参照）。
【００４０】
なお、本実施の形態では、図３に示すように、前記作動ロッド側ポート２６の前記シリンダ１３の内周面への開口面積をごく小さくしてあるので、前記ピストン２３の前記作動ロッド側大径部２８によって急速に塞がれる。よって、前記作動ロッド１６が前記通常伸長状態へ到ったことを、前記運転者が体感しやすくなっている。
【００４１】
ところで、図２に示すように、前記右ブーム７を前記展張姿勢Ｏへと展張しての前記走行機体３の前方Ａへの走行中に、前記右ブーム７が杭等の障害物２０に衝突すると、その衝撃力ｆ１によって前記アクチュエータ１０に対して、前記作動ロッド１６を前記通常伸長状態からさらに伸長させる方向への前記外力Ｆ１が作用するので、図３に示すように、前記ピストン２３を介して前記作動ロッド側油室２１の内圧が上昇し、前記逆止弁３４が開かれて、前記二つの油室２１，２２同士が互いに連通せしめられる。これにより、前記外力Ｆ１にしたがい、前記作動ロッド側油室２１内の前記作動油Ｌが、前記反作動ロッド側油室２２内へと流入する。そして、前記外力Ｆ１の大きさに応じて、前記作動ロッド１６の伸長長さが、図３に示す前記通常伸長状態から、図４に示す前記最大伸長状態を限度として、前記所定長さＳ分だけ大きくなる。よって、図２に示すように、前記障害物２０に衝突しても、前記右ブーム７は、前記ブーム枢支軸６を中心として、前記走行機体３の進行方向の後方Ｐへと所定角度範囲内で退避揺動することができ、衝突時の衝撃が緩衝されるので、前記右ブーム７等の破損が防止される。
【００４２】
前記運転者は、前記右ブーム７が、誤って前記障害物２０に衝突した場合には、直ちに前記走行機体３を停止させ、該走行機体３を後退させたり、前記昇降装置４を操作したりして、前記右ブーム７の先端部側を上方へ揺動させて、前記障害物２０を通過することができる。
【００４３】
前記右ブーム７を、前記退避揺動状態から元の前記展張姿勢Ｏへと戻すには、前記ブーム開閉駆動方向切換弁４０によって、前記作動ロッド１６を収縮せしめる操作位置へと、前記アクチュエータ１０の油圧回路を切換操作すればよい。これにより、前記作動ロッド側ポート２６から前記シリンダ１３内へと供給される前記作動油Ｌが、前記環状空間３３と、前記作動油流通隙間３２と、を介して、前記作動ロッド側油室２１へと流入するとともに、前記反作動ロッド側油室２２から、前記作動油タンク３８へと前記作動油Ｌが戻されて、前記作動ロッド１６がゆっくりと収縮作動する。そして、前記ピストン２３の前記作動ロッド側大径部２８が、前記作動ロッド側ポート２６を塞いだ瞬間に、前記作動ロッド側ポート２６から前記作動ロッド側油室２１内への前記作動油Ｌの流入量が急減するので、前記作動ロッド１６の伸長動作が一瞬停滞する。これにより、前記運転者は、前記作動ロッド１６が、図３に示す前記通常伸長状態へと戻ったことが、前記レバー１２を握った手でも感覚的に分かるので、前記ブーム開閉駆動方向切換弁４０を前記中立位置へと戻すことにより、前記アクチュエータ１０の収縮作動を完全に停止させることができる。この時、前記右ブーム７は、元の前記展張姿勢Ｏに戻っている。
【００４４】
散布作業が終了して、前記運転者から、前記レバー１２の操作によって、ブーム閉指令が発せられると、前記ブーム開閉駆動方向切換弁４０によって油圧回路が切り換えられ、前記第一の逆止弁付き流量調整弁４４の調量弁部４４ａを通して、前記アクチュエータ１０の前記作動ロッド側油室２１内へと前記作動油Ｌが圧送されるとともに、前記反作動ロッド側油室２２内の前記作動油Ｌが、前記第二の逆止弁付き流量調整弁４５の逆止弁部４５ｂを通して、前記第二送油管路４３及び前記戻し管路４６から前記作動油タンク３８へと戻されて、前記アクチュエータ１０の前記作動ロッド１６が収縮方向へと駆動される。該作動ロッド１６が最大収縮状態となった時に、前記右ブーム７は、前記収納姿勢Ｃとなるので、前記運転者は、前記ブーム開閉駆動方向切換弁４０を中立位置へと戻すことにより、前記右ブーム７を前記収納姿勢Ｃに保持せしめることができる。
【００４５】
なお、前記実施の形態では、前記逆止弁３４を、前記ピストン２３の内部に配設している。このため、前記アクチュエータ１０の構成がコンパクトとなる利点がある。これに対し、変形例として、図３に仮想線で示したように、前記逆止弁３４の配設位置を、前記シリンダ１３の外部とすることもできる。このようにすれば、前記逆止弁３４へのアクセスが容易となるので、設定圧力の変更や保守点検等の作業が容易となる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る散布機用ブーム装置を備えたブーム式作業機の一例としての、田畑等で薬剤等の散布作業を行うためのブーム式散布機の平面図である。
【図２】 図１における一方の右ブームの開閉機構の要部拡大平面図である。
【図３】 本発明の実施の形態に係る緩衝機構及び流体圧直線動アクチュエータを含む流体圧回路図である。
【図４】 最大伸長状態における図３の油圧直線動アクチュエータの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
２ 散布機
３ 走行機体
７ 散布作業用のブーム
１０ 複動形流体圧直線動アクチュエータ
１３ シリンダ
１６ 作動ロッド
２１，２２ 流体室（作動ロッド側油室、反作動ロッド側油室）
２３ ピストン
３４ 逆止弁
Ｏ 通常伸長状態の展張姿勢
Ｆ１，ｆ１ 外力
Ｌ 作動流体

Claims (2)

1. 散布機（２）の走行機体（３）に揺動自在に枢支された散布作業用ブーム（７）と、該ブーム（７）の通常伸張過程においてピストン（２３）に形成された作動ロッド側大径部（２８）によって通常伸張状態と最大伸張状態との伸張長さの差（Ｓ）に対応する所定量だけヘッド側蓋（２４）から偏倚した位置に形成された作動ロッド側ポート（２６）を閉じることにより前記ブームを前記走行機体（３）に対して通常伸長状態の展張姿勢（Ｏ）に一瞬停滞させる複動形流体圧直線動アクチュエータ（１０）と、該アクチュエータ（１０）のピストン（２３）に設けられ、前記ブーム（７）の前記通常伸長状態の展張姿勢（Ｏ）から所定の一方向（Ｐ）へ揺動変位せしめるように作用する外力（ｆ１）によって開かれて前記アクチュエータ（１０）の二つの流体室（２１−２２）同士を互いに連通せしめて前記アクチュエータ（１０）を最大伸長状態とする逆止弁（３４）と、を備えている、散布機用ブーム装置。
2. 前記ブーム（７）を前記走行機体（３）に対して通常伸長状態の展張姿勢（Ｏ）に一瞬停滞させる機構が、前記ピストン（２３）と、前記アクチュエータ（１０）のシリンダ（１３）の内周面との間に形成された作動油（Ｌ）の僅少量の流通を許容する作動油流通隙間（３２）である、請求項１に記載の散布機用ブーム装置。

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