JP4236623B2 - 農作業車の姿勢制御装置 - Google Patents
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しかし、上記構成においては、上記各油圧シリンダに対して供給される作動油は、エンジンによって駆動される油圧ポンプから分配供給されるものであるから、現在の姿勢と制御目標姿勢との差が大きく複数の油圧シリンダに対して同時に多くの作動油を供給する必要があるような場合等において、例えば、エンジンに対する駆動負荷が大きくなり、エンジンの回転速度が低い状態になっているような場合には油圧ポンプにて供給可能な流量が少なくなって、各油圧シリンダにて必要とされる作動油の流量の総必要流量が油圧ポンプから吐出される作動油の供給可能流量を越えてしまうことがある。
前記姿勢変更操作手段が、エンジンにて駆動される油圧ポンプから分配供給される作動油にて駆動される姿勢変更操作用の複数の油圧シリンダを備えて構成され、
前記制御手段が、前記前後傾斜角検出手段及び前記左右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目標前後傾斜角にし、且つ、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角を目標左右傾斜角にするように、前記複数の油圧シリンダを駆動操作する姿勢変更制御を実行するよう構成されている農作業車の姿勢制御装置であって、
前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給可能流量を検出する流量検出手段が備えられ、
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にて検出される前後傾斜角と前記目標前後傾斜角との偏差及び前記左右傾斜角検出手段にて検出される左右傾斜角と前記目標左右傾斜角との偏差を同時に少なくするように、複数の油圧シリンダのうちから駆動するものを選択する形態で、且つ、選択し同時に駆動する複数の油圧シリンダに供給する作動油の流量の総必要流量が前記供給可能流量を越えないように、同時に駆動する前記複数の油圧シリンダの夫々に供給する作動油の目標流量を求める目標流量演算処理、及び、前記駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダを、その夫々について求めた目標流量にて作動油を供給して駆動操作する駆動操作処理を実行するように構成され、
前記制御手段が、前記目標流量演算処理として、
前記前後傾斜角検出手段にて検出される前後傾斜角と前記目標前後傾斜角との偏差と、前記偏差が大であるほど大流量となり且つ前記偏差が設定偏差以上であれば各油圧シリンダにおける最大許容流量と同じ流量となる形態で前後修正用流量が設定されている算定条件とに基づいて、前記駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダ毎に前後修正用流量を求める前後修正用流量演算処理、
前記左右傾斜角検出手段にて検出される機体本体の現在の左右傾斜角と前記目標左右傾斜角との偏差と、前記偏差が大であるほど大流量となり且つ前記偏差が設定偏差以上であれば前記最大許容流量と同じ流量となる形態で左右修正用流量が設定されている算定条件とに基づいて、前記駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダ毎に左右修正用流量を求める左右修正用流量演算処理、
前記駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダの夫々における前記前後修正用流量及び前記左右修正用流量を合計した合計流量が前記供給可能流量未満となるように、前記前後修正用流量及び左右修正用流量を減少補正して前記目標流量を求める流量補正処理を夫々実行するように構成され、
前記制御手段が、前記流量補正処理において、前記前後修正用流量及び前記左右修正用流量のうち、大きい流量の方の減少補正量を小さい流量の方の減少補正量よりも少なくするように構成されている点にある。
又、前記制御手段は、前記目標流量演算処理として前後修正用目標流量演算処理を実行する。この前後修正用目標流量演算処理では、前後傾斜角検出手段にて検出される前後傾斜角と目標前後傾斜角との偏差と前記算定条件とに基づいて、駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダ毎に前後修正用目標流量を求める。このとき、前記算定条件として、前記偏差が大であるほど大流量となり且つ偏差が設定偏差以上であれば最大許容流量と同じ流量となる形態で前後修正用目標流量が設定されることになる。つまり、前後傾斜角と目標前後傾斜角との偏差が設定偏差を超えるほど大きく機体本体の前後傾斜姿勢を迅速に修正する必要があるような場合には、油圧シリンダに供給することができる最大値である最大許容流量と同じかまたはそれに近い大流量の作動油を供給することにより、機体本体の前後傾斜角を極力早く目標前後傾斜角にすることができる。
又、制御手段は、前記目標流量演算処理として左右修正用目標流量演算処理を実行する。この左右修正用目標流量演算処理も前後修正用目標流量演算処理と同様に、左右傾斜角検出手段にて検出される左右傾斜角と目標左右傾斜角との偏差と前記算定条件とに基づいて、駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダ毎に左右修正用目標流量を求める。このとき、前記算定条件として、偏差が大であるほど大流量となり且つ偏差が設定偏差以上であれば最大許容流量と同じ流量となる形態で左右修正用目標流量が設定されることになる。つまり、左右傾斜角と目標左右傾斜角との偏差が設定偏差を超えるほど大きく機体本体の左右傾斜姿勢を迅速に修正する必要があるような場合には、油圧シリンダに供給することができる最大値である最大許容流量と同じかまたはそれに近い大流量の作動油を供給することにより、機体本体の左右傾斜角を極力早く目標左右傾斜角にすることができる。
そして、制御手段は、流量補正処理を実行する。この流量補正処理では、駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダの夫々における前記前後修正用流量及び前記左右修正用流量を合計した合計流量、つまり、駆動すべき複数の全ての油圧シリンダにおいて必要とされる作動油の合計流量が前記供給可能流量未満となるように、前後修正用流量及び左右修正用流量を減少補正して前記目標流量を求めるのである。
すなわち、機体本体の前後傾斜角を修正する場合、及び、機体本体の左右傾斜角を修正する場合には、前後傾斜角の修正と左右傾斜角の修正とを同時に行う場合であっても、駆動すべき複数の全ての油圧シリンダにおいて必要とされる作動油の合計流量が前記供給可能流量未満となるので、エンジンの回転速度が低い状態になって油圧ポンプによる供給可能流量が少なくなっているような場合であっても、複数の油圧シリンダに対して供給量が不規則に変動することのない安定した状態で目標流量の作動油を供給することができ、機体本体の姿勢変更動作を極力安定した状態で行うことが可能となる。
又、前記前後修正用目標流量及び前記左右修正用目標流量のうち、大きい方の減少補正量を小さい方の減少補正量よりも少なくすることにより、前後方向の姿勢修正と左右方向の姿勢修正のうち、目標とする姿勢に対する現在の姿勢のずれが大きい方向への姿勢修正を姿勢のずれが小さい方向への姿勢修正よりも優先して作動油の減少を少なくして、機体本体の姿勢変更動作を極力安定した状態で行うようにしながらも、目標とする姿勢に対する現在の姿勢のずれが大きい方向への姿勢修正を迅速に行うことができる。
以下、本発明の第1実施形態を農作業車の一例としてのコンバインに適用した場合について図面に基づいて説明する。
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。
ところで、走行装置1L,1Rの接地部とは、走行装置1R,1LにおけるクローラベルトBが実際に走行面に接触している部位のことである。
すなわち、制御装置22は、前記姿勢変更制御として、前後傾斜角センサ24の検出情報に基づいて、機体本体Vの水平基準面に対する前後傾斜角が目標前後傾斜角に維持されるように姿勢変更操作手段100の作動を制御するピッチング制御、左右傾斜角センサ23の検出情報に基づいて、機体本体Vの水平基準面に対する左右傾斜角が目標左右傾斜角に維持されるように姿勢変更操作手段100の作動を制御するローリング制御、及び、前後傾斜角センサ24及び左右傾斜角センサ23の検出情報に基づいて、機体本体Vの水平基準面に対する前後傾斜角及び機体本体Vの水平基準面に対する左右傾斜角を同時に修正しながら、機体本体Vの水平基準面に対する前後傾斜角を目標前後傾斜角にするように、且つ、機体本体Vの水平基準面に対する左右傾斜角を目標左右傾斜角にするように、姿勢変更操作手段100の作動を制御する同時姿勢修正制御の夫々を実行するように構成されている。
図11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14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(これが正の偏差とする)、機体右側の前後に位置する各ストロークセンサ20、21の検出情報に基づいて、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るか否かを判断し、両シリンダC4,C5がいずれも下限位置に操作されていなければ、図21に示すように、前記偏差の絶対値が大きいほど大となるように予め設定されているマップデータに従って各シリンダの流量を演算にて求める。図21に示すように、このマップデータは、偏差が大であるほど大流量となり且つ偏差が設定偏差以上であれば最大許容流量、すなわち、1つの油圧シリンダに流すことが可能な最大流量と同じ流量又はそれに近い流量となる形態で左右修正用流量が設定されている。
このようにして、機体本体Vの高さを極力低くするようにしながら、機体本体Vの左右傾斜角と左右傾斜角設定器25にて設定された目標左右傾斜角との角度ずれが不感帯内に収まるようにローリング制御を実行するのである。
このようにして、機体本体Vの高さを極力低くするようにしながら、機体本体Vの前後傾斜角と水平状態に対応する前後傾斜角との角度ずれが不感帯内に収まるようにピッチング作動処理を実行するのである。
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個のシリンダのうち、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個のシリンダについて左右傾斜修正用流量を求める。
Qp―Qr/(Qp+Qr)×(Qo/2)→Qp
Qr―Qp/(Qp+Qr)×(Qo/2)→Qr
Qp―Qr/(Qp+Qr)×Qcy0→Qp
Qr―Qp/(Qp+Qr)×Qcy0→Qr
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を下記数5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23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23(イ)では、機体本体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23(ロ)では、機体本体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。
又、前後傾斜方向での前記偏差及び左右傾斜方向での前記偏差に基づいて、前記流量検出手段にて検出される供給可能流量を前後傾斜修正用の流量と左右傾斜修正用の流量とに振り分けて、それらの値から各油圧シリンダに対する目標流量を求める構成等、各種の形態で目標流量を求める構成としてもよい。
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 油圧ポンプ
44 設定手段
100 姿勢変更操作手段
200 流量検出手段
C2〜C5 油圧シリンダ
E エンジン
V 機体本体
Claims (4)
- 走行装置に対する機体本体の前後傾斜角及び左右傾斜角を変更操作自在な姿勢変更操作手段と、この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、
前記姿勢変更操作手段が、エンジンにて駆動される油圧ポンプから分配供給される作動油にて駆動される姿勢変更操作用の複数の油圧シリンダを備えて構成され、
前記制御手段が、前記前後傾斜角検出手段及び前記左右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目標前後傾斜角にし、且つ、機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角を目標左右傾斜角にするように、前記複数の油圧シリンダを駆動操作する姿勢変更制御を実行するよう構成されている農作業車の姿勢制御装置であって、
前記油圧ポンプから吐出される作動油の供給可能流量を検出する流量検出手段が備えられ、
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にて検出される前後傾斜角と前記目標前後傾斜角との偏差及び前記左右傾斜角検出手段にて検出される左右傾斜角と前記目標左右傾斜角との偏差を同時に少なくするように、複数の油圧シリンダのうちから駆動するものを選択する形態で、且つ、選択し同時に駆動する複数の油圧シリンダに供給する作動油の流量の総必要流量が前記供給可能流量を越えないように、同時に駆動する前記複数の油圧シリンダの夫々に供給する作動油の目標流量を求める目標流量演算処理、及び、前記駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダを、その夫々について求めた目標流量にて作動油を供給して駆動操作する駆動操作処理を実行するように構成され、
前記制御手段が、前記目標流量演算処理として、
前記前後傾斜角検出手段にて検出される前後傾斜角と前記目標前後傾斜角との偏差と、前記偏差が大であるほど大流量となり且つ前記偏差が設定偏差以上であれば各油圧シリンダにおける最大許容流量と同じ流量となる形態で前後修正用流量が設定されている算定条件とに基づいて、前記駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダ毎に前後修正用流量を求める前後修正用流量演算処理、
前記左右傾斜角検出手段にて検出される機体本体の現在の左右傾斜角と前記目標左右傾斜角との偏差と、前記偏差が大であるほど大流量となり且つ前記偏差が設定偏差以上であれば前記最大許容流量と同じ流量となる形態で左右修正用流量が設定されている算定条件とに基づいて、前記駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダ毎に左右修正用流量を求める左右修正用流量演算処理、
前記駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダの夫々における前記前後修正用流量及び前記左右修正用流量を合計した合計流量が前記供給可能流量未満となるように、前記前後修正用流量及び左右修正用流量を減少補正して前記目標流量を求める流量補正処理を夫々実行するように構成され、
前記制御手段が、前記流量補正処理において、前記前後修正用流量及び前記左右修正用流量のうち、大きい流量の方の減少補正量を小さい流量の方の減少補正量よりも少なくするように構成されている農作業車の姿勢制御装置。 - 前記制御手段が、前記目標流量演算処理において、前記駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダの夫々における目標流量を、各油圧シリンダにおける最大許容流量以下となる形態で求め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。
- 前記制御手段が、前記流量補正処理において、前記複数の油圧シリンダ毎に求めた前記前後修正用流量及び前記左右修正用流量を加算した値が前記最大許容流量を越えないように前記前後修正用流量及び左右修正用流量を減少補正して前記目標流量を求め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。
- 前記姿勢変更操作手段が、
機体本体の左側前部箇所と左側の走行装置の接地部の前部側箇所との間隔を変更調節自在な左前側の油圧シリンダ、機体本体の左側後部箇所と左側の走行装置の接地部の後部側箇所との間隔を変更調節自在な左後側の油圧シリンダ、機体本体の右側前部箇所と右側の走行装置の接地部の前部側箇所との間隔を変更調節自在な右前側の油圧シリンダ、機体本体の右側後部箇所と右側の走行装置の接地部の後部側箇所との間隔を変更自在な右後側の油圧シリンダからなる4個の油圧シリンダを備えて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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