JP4236623B2 - 農作業車の姿勢制御装置 - Google Patents

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本発明は、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に関する。
上記構成の農作業車の姿勢制御装置において、従来では、次のように構成したものがあった。すなわち、前記姿勢変更操作手段が、機体本体における左側前部箇所、左側後部箇所、右側前部箇所、及び、右側後部箇所の各箇所に作用する4個の油圧シリンダを備えて構成され、左右両側の走行装置に対する機体本体の姿勢を変更させる場合には、例えば、4個の油圧シリンダのうちの3個の油圧シリンダを同時に作動させたり、あるいは、4個の油圧シリンダの全てを同時に作動させて、機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角及び機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角を修正する構成となっており、機体本体を修正すべき制御目標姿勢を設定し、その現在の姿勢から制御目標姿勢に向けて操作するために各油圧シリンダの操作すべき方向と目標流量とを設定して、各油圧シリンダにその設定した目標流量の作動油を供給して同時に駆動させる構成としたものがあった(例えば、特許文献1参照。)。そして、上記特許文献には詳述していないが、前記目標流量を設定するにあたり、現在の姿勢と制御目標姿勢との差の情報、すなわち、前記前後傾斜角検出手段にて検出される機体本体の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機体本体の左右傾斜角と前記目標左右傾斜角との偏差の情報等に基づいて演算しながら油圧シリンダの目標流量を求めることになる。
特開2002―284055号公報
上記従来構成では、複数の油圧シリンダを同時に作動させて機体本体の姿勢を変更させる場合に、機体本体を前記制御目標姿勢に向けて操作するために必要となる各油圧シリンダ毎の作動油の目標流量を求めて、その目標流量の作動油を各油圧シリンダに供給するように制御されることになる。
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。
このように駆動操作する複数の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と、複数の油圧シリンダのうちのいずれかのものにおいて、供給される流量が目標流量に対して不足して所望の姿勢修正操作を行うことができない状態になる。そして、そのとき前記各油圧シリンダ毎に設定されている目標流量を変更することなく油圧ポンプからの供給状態を成り行きに任しておくと、例えば、複数の油圧シリンダにおける駆動負荷が異なるような場合にその駆動負荷の大きさに応じて作動油の流量が変動する等、複数の油圧シリンダにおいて目標流量からの変動量が不規則にバラつくことになり、機体本体の姿勢を変更させるときの姿勢変更動作が不安定になり、機体本体の姿勢がふらついて乗り心地が悪くなるおそれがある。
本発明の目的は、エンジンの回転速度が低くなり油圧ポンプにて供給可能な流量が少なくなるような場合であっても、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農作業車の姿勢制御装置を提供する点にある。
本発明の第1特徴構成は、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点にある。
第1特徴構成によれば、制御手段は、姿勢変更制御を実行するときは、先ず目標流量演算処理を実行する。すなわち、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形態で、前記複数の油圧シリンダの駆動条件を求める。
説明を加えると、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機体本体の姿勢を変更操作するために、同時に駆動する必要がある複数の油圧シリンダを選択して、その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ことになる。そのとき、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目標流量を求めるのである。
そして、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ことにより、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ことができる。
従って、機体本体の姿勢を変更するために同時に駆動する複数の油圧シリンダにおける作動油の総必要流量は油圧ポンプにて供給可能な流量を越えることがないから、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った。
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。
本発明の第2特徴構成は、第1特徴構成に加えて、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点にある。
すなわち、前記目標流量演算処理において選択された複数の油圧シリンダの夫々について求められた目標流量は各油圧シリンダにおける最大許容流量を超えることはないので、例えば、目標流量演算処理において求めた目標流量の作動油を適正に油圧シリンダに供給することができて姿勢変更動作を安定した状態で行うことができ、請求項1を実施するのに好適な手段が得られる。
本発明の第3特徴構成は、第2特徴構成に加えて、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点にある。
前記制御手段は、流量補正処理において、駆動するものとして選択された複数の油圧シリンダの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最大許容流量を越えないように、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、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り、請求項を実施するのに好適な手段が得られる。
本発明の第特徴構成は、第1特徴構成〜第特徴構成のいずれかに加えて、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点にある。
特徴構成によれば、前記4個の油圧シリンダのうち、左側前部及び左側後部に位置する一対の油圧シリンダを同時に駆動操作することによって、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、及び、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同時に変更調節することにより機体本体の左右傾斜角を変更操作することが可能であり、又、右側前部及び右側後部に位置する一対の油圧シリンダを同時に駆動操作することによって、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、及び、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同時に変更調節することにより機体本体の左右傾斜角を変更操作することが可能となる。ところで、前記各走行装置の接地部というのは、走行装置が接地している箇所、すなわち、走行路面に対して接触している箇所のことである。
そして、前記4個の油圧シリンダのうち、左側前部及び右側前部に位置する一対の油圧シリンダを同時に駆動操作することによって、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、及び、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同時に変更調節することにより機体本体の前後傾斜角を変更操作することが可能であり、又、左側後部及び右側後部に位置する一対の油圧シリンダを同時に駆動操作することによって、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、及び、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同時に変更調節することにより機体本体の前後傾斜角を変更操作することが可能となる。
このように構成することで、例えば、1個の軸芯周りで揺動操作させながら姿勢変更させるような構成に比べて油圧シリンダの移動操作量を少なくしながらも、左右傾斜角の変化量や前後傾斜角の変化量を充分大きくとることが可能となる。
従って、機体本体の左右傾斜角を変更操作する場合だけでなく、機体本体の前後傾斜角を変更操作する場合においても、走行装置の接地部に対する機体本体の移動操作量を大きくしなくても機体本体の姿勢変化量を大きくとることが可能になり、機体本体の重心をできるだけ低くさせながら、左右傾斜角及び前後傾斜角の修正操作を良好に行うことが可能となって、請求項1〜3のいずれかを実施するのに好適な手段が得られる。
〔第1実施形態〕
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。
又、刈取部10は横軸芯P1周りに油圧式の刈取シリンダC1によって揺動昇降自在に設けられている。つまり、刈取部10の刈取部フレーム10aの基端部を、機体本体Vにおける主フレーム11の前部に位置する支持部11aに機体横向きの軸芯P1周りで回動自在に連結し、刈取部フレーム10aに一端側が連結している屈伸自在なリンク機構10bと、機体フレーム11とにわたって刈取シリンダC1を取付け、機体本体Vの原動部から刈取部10に動力伝達するように構成している。
尚、上記分草具6の後方側箇所に、刈取部10の地面に対する高さを検出する超音波式の刈高さセンサ9が設けられている。詳述はしないが、この刈高さセンサ9は、下方側に向けて超音波を発信してから受信するまでの時間を計測することで、刈取部10の地面に対する高さを検出するように非接触式に構成されている。
そして、このコンバインでは、左右の走行装置1L,1Rの接地部に対する機体本体Vの姿勢を変更操作自在な姿勢変更操作手段100が設けられている。以下、前記姿勢変更操作手段100の構成について説明する。
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。
前記支持フレーム12の前部側には水平軸芯P2周りで回動可能に側面視で略L字形に構成される前ベルクランク17aが枢支され、支持フレーム12の後部側には水平軸芯P3周りで回動可能に側面視で略L字形に構成される後ベルクランク17bが枢支されている。そして、前ベルクランク17aの下方側端部がトラックフレーム16の前部側箇所に枢支連結され、後ベルクランク17bの下方側端部は、ストローク吸収用の補助リンク17b1を介して、トラックフレーム16の後部側箇所に枢支連結されている。
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。
そして、前ベルクランク17aに対応する油圧シリンダC2(以下、左前シリンダという)を最も伸張させるとともに、後ベルクランク17bに対応する油圧シリンダC3(以下、左後シリンダという)を最も短縮させると、図2に示すように、トラックフレーム16が支持フレーム12に受け止め支持され、トラックフレーム16が主フレーム11に最も近づいてほぼ平行状態となる。この状態が下限基準状態である。
そして、前記下限基準状態から、左後シリンダC3をそのままの状態に維持しながら左前シリンダC2を短縮作動させると、図3に示すように、機体本体Vの左側前部箇所に対応する左側の走行装置1Lの前ベルクランク17aの水平軸芯P2が位置する箇所と、左側の走行装置1Lの接地部の前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。この状態が前上がり状態である。
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。
又、図2に示すように、右側の走行装置1Rにおいても同様に、機体前部側に位置する右前シリンダC4と、機体後部側に位置する右後シリンダC5とが夫々備えられ、左側の走行装置1Lと同様な動作を行う構成となっている。説明を加えると、前記下限基準状態から、右後シリンダC5をそのままの状態に維持しながら右前シリンダC4を短縮作動させると、右側の走行装置1Rの前ベルクランク17aの水平軸芯P2が位置する箇所と、右側の走行装置1Rの接地部の前部側箇所との間隔を大きくする方向に姿勢変更する前上がり状態になり、前記下限基準状態から、右前シリンダC4をそのままの状態に維持しながら右後シリンダC5を伸長作動させると、機体本体Vの右側後部箇所に対応する右側の走行装置1Rの後ベルクランク17bの水平軸芯P3が位置する箇所と、右側の走行装置1R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後上がり状態となる。又、前記下限基準状態から、右前シリンダC4を短縮作動させ、且つ、右後シリンダC5を伸長作動させると、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上昇状態となる。
左右両側の走行装置1L、1Rを共に下限基準状態にすると、機体本体Vが左右両側の走行装置1L、1Rの接地部に対して最も低い位置にて平行姿勢となる下限基準姿勢になる。左右両側の走行装置1L、1Rを共に前上がり状態にすると機体本体Vが前上がり姿勢になり、左右両側の走行装置1L、1Rを共に後上がり状態にすると機体本体Vが後上がり姿勢になる。又、左側の走行装置1Lを下限基準状態にして右側の走行装置1Rを上昇状態にすると機体本体Vが左傾斜状態になり、左側の走行装置1Lを上昇状態にして右側の走行装置1Rを下限基準状態にすると機体本体Vが右傾斜状態になる。
従って、前記姿勢変更操作手段100は、機体本体Vの左側前部箇所と左側の走行装置1L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駆動手段としての左前シリンダC2、機体本体Vの左側後部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変更調節自在な左後側の駆動手段としての左後シリンダC3、機体本体Vの右側前部箇所と右側の走行装置1L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駆動手段としての右前シリンダC4、機体本体Vの右側後部箇所と右側の走行装置1Rの接地部の後部側箇所との間隔を変更自在な右後側の駆動手段としての右後シリンダC5からなる4個の油圧シリンダC2,C3,C4,C5を備えて構成される。
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。
前記4個の油圧シリンダC2,C3,C4,C5の夫々に対応させて、左右の走行装置1L,1Rにおける前記各ベルクランク17a,17bの回動支点部に対応する箇所に、その回動量に基づいて、各油圧シリンダC2,C3,C4,C5の伸縮作動したストローク量を検出するポテンショメータ形のストロークセンサ18,19,20,21が設けられている。これらの4個のストロークセンサ18,19,20,21は、夫々、機体本体Vの左側前部箇所と左側の走行装置1Lの接地部の前部側箇所との間隔、機体本体Vの左側後部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、機体本体Vの右側前部箇所と右側の走行装置1Rの接地部の前部側箇所との間隔、及び、機体本体Vの右側後部箇所と右側の走行装置1Rの接地部の後部側箇所との間隔を各別に検出する4個の間隔検出手段として機能することになる。
説明を加えると、上記制御装置22には、前記各ストロ−クセンサ18,19,20,21にて検出される前記各油圧シリンダC2〜C5のストローク量と、走行機体Vの左側前部及び左側後部夫々についての左側の走行装置1Lの接地部に対する高さとの対応関係、並びに、各ストロ−クセンサ18,19,20,21にて検出される前記各油圧シリンダC2〜C5の操作量と、走行機体Vの右側前部及び右側後部夫々についての右側の走行装置1Rの接地部に対する高さとの対応関係を図示しない記憶手段にて記憶する構成となっている。
又、機体本体V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しての重力式の左右傾斜角センサ23と、機体本体V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しての重力式の前後傾斜角センサ24とが設けられている。又、機体各部に動力を供給するためのエンジンEが搭載されており、このエンジンEの回転速度を検出する回転速度センサ41が設けられている。
図6に示すように、制御手段としてのマイクロコンピュータ利用の制御装置22が設けられ、この制御装置22に、前記各ストロークセンサ18〜21、刈高さセンサ9、左右傾斜角センサ23、及び前後傾斜角センサ24、回転速度センサ41の各検出情報が入力されている。又、搭乗運転部2の操作パネルには、姿勢変更スイッチユニットSUと、前上げスイッチ40a及び後上げスイッチ40bが設けられ、それらの各操作情報も制御装置22に入力されている。そして、前上げスイッチ40aをオンさせると、前上げ操作(後傾斜指令)が指令され、後上げスイッチ40bをオンさせると、後上げ操作(前傾斜指令)が指令されるように構成されている。
さらに、搭乗運転部2の操作パネルには、機体本体Vに対する刈取部10の地面に対する高さ即ち刈取高さを設定するボリューム式の刈高さ設定器39、刈取部10の上昇指令及び下降指令を指令する刈取昇降レバー28の操作に基づいて、刈取部上昇を指令する上昇スイッチSW1、刈取部下降を指令する下降スイッチSW2等が備えられ、これらの情報も制御装置22に入力されている。
図9に示すように、上記姿勢変更スイッチユニットSUには、機体本体Vの水平基準面に対する左右傾斜角を設定する左右傾斜角設定器25、後述のローリング制御を入り切りする水平自動スイッチ26、ローリング制御の入り状態を示す水平ランプ26a、ピッチング制御を入り切りする前後自動スイッチ27、ピッチング制御の入り状態を示す前後ランプ27a、ローリング制御及びピッチング制御の作動モードを上限基準モードと下限基準モードとに切り換える下げ基準スイッチ35、及び下げ基準モードであることを示す下げ基準ランプ35aが設けられ、さらに、十字レバー式の操作具36にて作動する、右上げスイッチ37a、左上げスイッチ37b、機体上げスイッチ38a及び機体下げスイッチ38bが設けられている。
上記十字レバー式の操作具36の操作について説明すると、操作具36を左側に倒したときに、右上げスイッチ37aがオン作動して右上げ操作(左傾斜指令)が指令され、操作具36を右側に倒したときに、左上げスイッチ37bがオン作動して左上げ操作(右傾斜指令)が指令される。又、操作具36を後方側に倒したときに、機体上げスイッチ38aがオン作動して機体上げ操作(上昇指令)が指令され、操作具36を前方側に倒したときに、機体下げスイッチ38bがオン作動して機体下げ操作(下降指令)が指令される。
又、上記左右傾斜角設定器25には、水平スイッチ25a、左傾斜スイッチ25b及び右傾斜スイッチ25cが備えられている。つまり、水平スイッチ25aを押すと、ローリング制御及び同時姿勢修正制御において目標左右傾斜角として水平状態に対応する傾斜角が設定され、左傾斜スイッチ25bを押すと、現在設定されている目標左右傾斜角が設定角度づつ左傾斜方向に修正され、右傾斜スイッチ25cを押すと、現在設定されている目標左右傾斜角が設定角度づつ右傾斜方向に修正される。そして、左右傾斜角設定器25にて設定されている左右傾斜角については、搭乗運転部2の前方側に設けた表示装置(図示しない)に、図10に示すように、1〜7の7段階(角度0の段階4が水平状態を表わし、プラスの角度が右傾斜方向、マイナスの角度が左傾斜方向を夫々表わす)のいずれであるかが表示される。尚、前後傾斜角については、ピッチング制御及び同時姿勢修正制御における目標前後傾斜角として傾斜角0(水平状態)が予め設定されている。
そして、4個の機体姿勢変更用の油圧シリンダC2〜C5に対する作動油の供給流量を制御するための流量制御弁29〜32が設けられ、これらの各流量制御弁29〜32に対する駆動信号が制御装置22から出力される構成となっている。一方、制御装置22からは、前記刈取シリンダC1を油圧制御するための油圧制御用の電磁弁33に対する駆動信号が夫々出力されており、制御装置22は、刈取作業中において、刈高さセンサ9の検出値が刈高さ設定器39にて設定された設定刈高さに維持されるように刈取シリンダC1を作動させる刈高さ制御を実行するように構成されている。
図7に示すように、前記各油圧シリンダC2〜C5は、エンジンEにて駆動される油圧ポンプ42にて油タンク43から吸引されて分配供給される作動油にて作動するように構成され、各油圧シリンダC2〜C5から排出された作動油は油タンク43に排出されるようになっている。
前記制御装置22は、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を目標前後傾斜角にし、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、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。
又、制御装置22は、姿勢変更制御として、前後傾斜角センサ24にて検出される前後傾斜角と目標前後傾斜角との偏差及び左右傾斜角センサ23にて検出される左右傾斜角と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C2〜C5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形態で、複数の油圧シリンダの駆動条件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ている。
そして、前記目標流量演算処理として、前後傾斜角センサ24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、前記左右傾斜角センサ23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、且つ、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流量補正処理を夫々実行するように構成されている。
以下、制御装置22の具体的な制御動作について説明する。
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。
そして、同時姿勢修正制御として、前後傾斜角センサ24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夫々が仮想平面上に位置する状態を維持しながら、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ために駆動操作する3個の油圧シリンダを選択して設定し、前後傾斜角センサ24にて検出される機体本体Vの現在の前後傾斜角と目標前後傾斜角との偏差が大であるほど高速となる形態で、前後傾斜修正用流量を各シリンダ毎に求める前後修正用流量演算処理、左右傾斜角センサ23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夫々が仮想平面上に位置する状態を維持しながら、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ために駆動操作する3個の油圧シリンダを選択して設定し、左右傾斜角センサ23にて検出される機体本体Vの現在の左右傾斜角と目標左右傾斜角との偏差が大であるほど高速となる形態で、左右傾斜修正用流量を各シリンダ毎に求める左右傾斜用演算処理、前記回転速度検出手段の検出情報に基づいて前記油圧ポンプ42にて供給可能な供給可能流量を求め、且つ、全油圧シリンダについて前記前後修正用目標流量及び前記左右修正用目標流量を合計した必要総流量が前記供給可能流量を越えていると、総流量制限用の設定条件に基づいて前記前後修正用目標流量及び左右修正用目標流量を減少補正する流量補正処理、前記流量補正処理にて補正した前記前後修正用目標流量及び前記左右修正用目標流量に基づいて前記各油圧シリンダC2〜C5に対する最終目標流量を求めて、前記各油圧シリンダC2〜C5に前記最終目標流量の作動を供給する駆動操作処理を実行するよう構成されている。
次に、制御装置22による姿勢制御について図11〜図19のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
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。
12に示すように、手動姿勢制御では、左上げスイッチ37bにて左上げが指令されていれば右傾斜処理を実行する。尚、右傾斜処理では、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達するまで、右前シリンダC4を伸長作動させるとともに右後シリンダC5を短縮作動させ、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れば、左前シリンダC2及び左後シリンダC3のいずれかが上限位置に達するまで、左前シリンダC2を短縮作動させるとともに左後シリンダC3を伸長作動させる。
又、右上げスイッチ37aにて右上げが指令されていれば、左傾斜処理を実行する。尚、左傾斜処理では、左前シリンダC2及び左後シリンダC3のいずれかが下限位置に達するまで、左前シリンダC2を伸長作動させるとともに左後シリンダC3を短縮作動させ、左前シリンダC2及び左後シリンダC3のいずれかが下限位置に操作されれば、右前シリンダC4及び右後シリンダC5のいずれかが上限位置に達するまで、右前シリンダC4を短縮作動させるとともに右後シリンダC5を伸長作動させる。
又、後上げスイッチ40bにて後上げが指令されていれば、前傾斜処理を実行する。尚、前傾斜処理では、左前シリンダC2及び右前シリンダC4のいずれかが下限位置に達するまで、左前シリンダC2及び右前シリンダC4を伸長作動させ、左前シリンダC2及び右前シリンダC4のいずれかが下限位置に操作されれば、左後シリンダC3及び右後シリンダC5のいずれかが上限位置に達するまで、左後シリンダC3及び右後シリンダC5を伸長作動させる。
前上げスイッチ40aにて前上げが指令されていれば、後傾斜処理を実行する。尚、後傾斜処理では、左後シリンダC3及び右後シリンダC5のいずれかが下限位置に達するまで、左後シリンダC3及び右後シリンダC5を短縮作動させ、左後シリンダC3及び右後シリンダC5のいずれかが下限位置に操作されれば、左前シリンダC2及び右前シリンダC4のいずれかが上限位置に達するまで、左前シリンダC2及び右前シリンダC4を短縮作動させる。
機体上げスイッチ38aにて機体上げが指令されていれば、機体上昇処理を実行する。尚、機体上昇処理では、左前シリンダC2が上限位置になるまで短縮作動させ、左後シリンダC3が上限位置になるまで伸長作動させ、右前シリンダC4が上限位置になるまで短縮作動させ、右後シリンダC5が上限位置になるまで伸長作動させる。
機体下げスイッチ38bにて機体下げが指令されていれば、機体下降処理を実行する。尚、機体下降処理では、左前シリンダC2が下限位置になるまで伸長作動させ、左後シリンダC3が下限位置になるまで短縮作動させ、右前シリンダC4が下限位置になるまで伸長作動させ、右後シリンダC5が下限位置になるまで短縮作動させる。
次に前記ローリング制御について説明する。
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。
そして、両シリンダC4,C5のいずれかが下限位置に達するまで前記流量にて右前シリンダC4を伸長作動させるとともに右後シリンダC5を短縮作動させ、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れば、前記偏差が大きいほど大となるように前記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て、左前シリンダC2及び左後シリンダC3のいずれかが上限位置に達するまで左前シリンダC2を短縮作動させるとともに左後シリンダC3を伸長作動させる。
又、上記左右傾斜角センサ23の検出値と、設定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の右傾斜側に外れていれば(これが負の偏差である)、機体左側の前後に位置する各ストロークセンサ18、19の検出情報に基づいて、左前シリンダC2及び左後シリンダC3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C2,C3がいずれも下限位置に操作されていなければ、前記マップデータに基づいて各シリンダの流量を演算にて求めて、両シリンダC2,C3のいずれかが下限位置に達するまで、目標流量にて左前シリンダC2を伸長作動させるとともに左後シリンダC3を短縮作動させる。左前シリンダC2及び左後シリンダC3のいずれかが下限位置に操作されれば、前記マップデータに基づいて各シリンダの流量を演算にて求めて、右前シリンダC4及び右後シリンダC5のいずれかが上限位置に達するまで右前シリンダC4を短縮作動させるとともに右後シリンダC5を伸長作動させる。
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。
13に示すように、姿勢変更制御では、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、及び、前後傾斜角センサ24の検出値と設定前後傾斜角に対応する信号値との偏差を調べ、左右傾斜角センサ23の検出値と設定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内にあり、前後傾斜角センサ24の検出値と設定前後傾斜角に対応する信号値との偏差がピッチング制御用の不感帯から外れている場合には、ピッチング制御を実行する。このピッチング制御については後述する。左右傾斜角センサ23の検出値と設定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おり、前後傾斜角センサ24の検出値と設定前後傾斜角に対応する信号値との偏差がピッチング制御用の不感帯内にある場合には、上記したようなローリング制御を実行する。
そして、左右傾斜角センサ23の検出値と設定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おり、かつ、前後傾斜角センサ24の検出値と設定前後傾斜角に対応する信号値との偏差もピッチング制御用の不感帯から外れている場合には、姿勢変更制御を実行する。
前記ピッチング制御について説明すると、図15に示すように、前後傾斜角センサ24の検出値と、水平状態に対応する信号値との偏差がピッチング制御用の不感帯を機体本体Vの前傾斜側に外れていれば(この状態を正の偏差とする)、機体後部に位置する左右のストロークセンサ19、21の検出情報に基づいて、左後シリンダC3と右後シリンダ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C3,C5がいずれも下限位置に操作されていなければ、図20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前記算定条件の一例としてのマップデータに基づいて各シリンダの目標とすべき流量を演算にて求める。図20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前後修正用流量が設定されている。
そして、両シリンダC3,C5のいずれかが下限位置に達するまで、目標流量にて左後シリンダC3及び右後シリンダC5を短縮作動させ、左後シリンダC3及び右後シリンダC5のいずれかが下限位置に操作されれば前記マップデータに基づいて各シリンダの流量を演算にて求めて、左前シリンダC2及び右前シリンダC4のいずれかが上限位置に達するまで短縮作動させる。
前後傾斜角センサ24の検出値と、水平状態に対応する信号値との偏差がピッチング制御用の不感帯を機体本体Vの後傾斜側に外れていれば(この状態を負の偏差とする)、機体前部に位置する左右のストロークセンサ18、20の検出情報に基づいて、左前シリンダC2と右前シリンダC4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C2,C4がいずれも下限位置に操作されていなければ、前記マップデータに基づいて各シリンダの流量を演算にて求めて、両シリンダC2,C4のいずれかが下限位置に達するまで左前シリンダC2及び右前シリンダC4を伸長作動させる。左前シリンダC2及び右前シリンダC4のいずれかが下限位置に操作されれば前記マップデータに基づいて各シリンダの流量を演算にて求めて、左後シリンダC3及び右後シリンダC5のいずれかが上限位置に達するまで左後シリンダC3及び右後シリンダC5を伸長作動させる。
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。
次に、前記同時姿勢修正制御について説明する。
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。
説明を加えると、そのときの機体本体Vの姿勢の状況から、機体本体Vを前上がり姿勢にすることで前後傾斜を変更するのか、あるいは、機体本体Vを後上がり姿勢にすることで前後傾斜を変更するのかを決定して、例えば図22(ロ)に示すように、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操作するときの前後傾斜修正用流量を求めるのである。このときの流量の求め方は、ピッチング制御における流量の求め方と同じである。そして、このとき左右傾斜は考慮しないので、2個の油圧シリンダの前後傾斜修正用は同じである。
次に、左右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。
説明を加えると、そのときの機体本体Vの姿勢の状況から、機体本体Vを左傾斜処理を実行することで傾斜を変更するのか、あるいは、機体本体Vを右傾斜処理を実行することで傾斜を変更するのかを決定して、例えば図22(イ)に示すように、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操作するときの左右傾斜修正用流量を求めるのである。このときの流量の求め方は、ローリング制御における流量の求め方と同じである。そして、このとき前後傾斜は考慮しないので、2個のシリンダの左右傾斜修正用流量は同じである。
次に、流量補正処理を実行する。この処理について説明すると、図17に示すように、前記回転速度センサ41により検出されるエンジンEの回転速度に基づいて、図8に示すような相関関係(例えば、演算式)から前記油圧ポンプ42によって供給することが可能な供給可能流量Qmaxを演算にて求め、前記前後傾斜用演算処理にて求めた2本の油圧シリンダに対する前後傾斜修正流量と前記左右傾斜用演算処理にて求めた2本の油圧シリンダに対する左右傾斜修正用流量とを駆動対象となる全ての油圧シリンダについて合計した合計流量Qa(=Qp×2+Qr×2)を求める。そして、その合計流量Qaが前記供給可能流量Qmaxを越えていると、前後修正用流量Qp及び左右修正用流量Qrを減少補正する。
従って、前記回転速度センサ41と制御装置22による演算処理構成を用いて、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200が構成されている。
そして、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ように構成されている。具体的には、前後傾斜用演算処理において2本の油圧シリンダ毎に求められた前後傾斜修正用流量Qpを夫々均等に減少させるとともに、左右傾斜用演算処理において2本の油圧シリンダ毎に求められた左右傾斜修正用流量Qrを夫々均等に減少させるのであるが、そのときの減少の割合として、大きい流量の方の減少補正量を小さくするのである。
つまり、前記合計流量Qaと前記供給可能流量Qmaxとの差分値Qoを求めておき、2本の油圧シリンダ毎に求めた前後傾斜修正用流量Qpを下記数1に基づいて減少補正した値を新たな前後傾斜修正用流量Qpとして設定し、2本の油圧シリンダ毎に求めた左右傾斜修正用の目標流量Qrを下記数2に基づいて減少補正した値を新たな前後傾斜修正流量Qrとして設定する。つまり、前後傾斜と左右傾斜のうち自己の偏差が大きいほど減少量が少ない補正量になる。
[数1]
Qp―Qr/(Qp+Qr)×(Qo/2)→Qp
[数2]
Qr―Qp/(Qp+Qr)×(Qo/2)→Qr
更に、補正した後の前後傾斜修正用流量Qpと左右傾斜修正用流量Qrとを加算した流量、すなわち、各油圧シリンダにて必要とされる流量が各油圧シリンダ毎に設定されている最大許容流量を越えている油圧シリンダがあるときは、その油圧シリンダについて、前後修正用流量及び左右修正用流量を減少補正するように構成されている。
そして、このときにも、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ように構成されている。具体的には、各油圧シリンダ毎に前後傾斜修正用流量Qpと左右傾斜修正用流量Qrとを合計して求めた流量(Qp+Qr)が前記各油圧シリンダ毎に設定されている最大許容流量Qcymを越えている油圧シリンダがあるときは、先ず、最大許容流量を超えている過剰流量Qcy0(=Qcym−(Qp+Qr))を求めておき、前後傾斜修正用流量Qpを下記数3に基づいて減少補正した値を新たな前後傾斜修正用流量Qpとして設定し、2本の油圧シリンダ毎に求めた左右傾斜修正用流量Qrを下記数4に基づいて減少補正した値を新たな前後傾斜修正用流量Qrとして設定する。つまり、前後傾斜と左右傾斜のうち偏差が大きいほど減少量が少ない減少補正量になる。そして、このようにして補正した最終的な前後傾斜修正用流量Qpと前後傾斜修正用流量Qrとを加算して油圧シリンダの合計目標流量Qxとして求める。
[数3]
Qp―Qr/(Qp+Qr)×Qcy0→Qp
[数4]
Qr―Qp/(Qp+Qr)×Qcy0→Qr
次に、駆動操作処理を実行する。この処理について説明すると、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、各シリンダ毎に求めた合計目標流量にて各油圧シリンダを駆動させる。このとき、図22(ハ)に示すように、4個の油圧シリンダC2〜C5のうちの1個の油圧シリンダを停止させた状態で残りの3個の油圧シリンダを同時に駆動させる形態における各油圧シリンダの合計目標流量が求められることになる。
又、制御装置22は、前記駆動操作処理において、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箇所が仮想平面上に位置しているか否かを判別し、仮想平面上に位置していなければ、4箇所のうち仮想平面に対して間隔が大側に位置ずれしている箇所では、前記間隔が大になるようにその箇所に対応する油圧シリンダを操作しているときにはその油圧シリンダの合計目標流量を減速側すなわち減量側に補正し、前記間隔が小になるようにその箇所に対応する油圧シリンダを操作しているときにはその油圧シリンダの前記合計目標流量を増速側すなわち増量側に補正し、且つ、4箇所のうち仮想平面に対して間隔が小側に位置ずれしている箇所では、前記間隔が大になるようにその箇所に対応する油圧シリンダを操作しているときにはその油圧シリンダの前記合計目標流量を増速側すなわち増量側に補正し、前記間隔が小になるようにその箇所に対応する油圧シリンダを操作しているときにはその油圧シリンダの前記合計目標流量を減速側すなわち減量側に夫々補正するねじれ状態修正処理を繰り返し実行するように構成されている。
具体的には、制御装置22は、前記ねじれ状態修正処理として次のような処理を実行する構成となっている。尚、この処理の説明においては、4本の油圧シリンダC2〜C5の夫々についての目標流量について説明しており、上述したように作動が停止される1本の油圧シリンダについては、最終的な目標流量としては零が設定されることになる。
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。
[数5]
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)
そして、前記ねじれ量Njが正の値であれば、機体本体V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V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と判別する。前記ねじれ量Njが負の値であれば、機体本体V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V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と判別する。そして、油圧シリンダの操作方向に応じて合計目標流量を増速側に補正するか減速側に補正するかを判別するように構成され、更に、前記ねじれ量Njが大きいほど大となるように合計目標流量に対する補正量を設定するように構成されている。
以下、図22、図23を参照しながら前記ねじれ状態抑制処理の具体的な処理構成について説明する。
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。
図23(イ)に示す状態となっており前記ねじれ量Njが正の値となっていると、そのねじれ量Njに所定の係数Kjを掛けて流量補正量Qhを算出して、そのときの機体本体Vの姿勢変更方向が地面に対して上昇している方向であれば、左前シリンダC3の合計目標流量QLFから流量補正量Qhを減算して減速側に補正し新たな合計目標流量 LF として設定し、右後シリンダC5の合計目標流量QRRから流量補正量Qhを減算して減速側に補正し新たな合計目標流量QRRとして設定し、左後シリンダC3の合計目標流量QLRに流量補正量Qhを加算して増速側に補正し新たな合計目標流量QLFとして設定し、右前シリンダC4の合計目標流量QRFに流量補正量Qhを加算して増速側に補正し新たな合計目標流量QRFとして設定する。
そのときの機体本体Vの姿勢変更方向が地面に対して下降している方向であれば、左前シリンダC3の合計目標流量QLFに流量補正量Qhを加算して増速側に補正し新たな合計目標流量QLFとして設定し、右後シリンダC5の合計目標流量QRRに流量補正量Qhを加算して増速側に補正し新たな合計目標流量QRRとして設定し、左後シリンダC3の合計目標流量QLRから流量補正量Qhを減算して減速側に補正し新たな合計目標流量QLRとして設定し、右前シリンダC4の合計目標流量QRFから流量補正量Qhを減算して減速側に補正し新たな合計目標流量QRFとして設定する。
又、図23(ロ)に示す状態となっており前記ねじれ量Njが負の値となっていると、そのねじれ量Njに所定の係数Kjを掛けて流量補正量Qhを算出して、そのときの機体本体Vの姿勢変更方向が地面に対して上昇している方向であれば、左前シリンダC3の合計目標流量QLFに流量補正量Qhを加算して増速側に補正し新たな合計目標流量QLFとして設定し、右後シリンダC5の合計目標流量QRRに流量補正量Qhを加算して増速側に補正し新たな合計目標流量QRRとして設定し、左後シリンダC3の合計目標流量QLRから流量補正量Qhを減算して減速側に補正し新たな合計目標流量QLRとして設定し、右前シリンダC4の合計目標流量QRFから流量補正量Qhを減算して減速側に補正し新たな合計目標流量QRFとして設定する。
そのときの機体本体Vの姿勢変更方向が地面に対して下降している方向であれば、左前シリンダC2の合計目標流量QLFから流量補正量Qhを減算して減速側に補正し新たな合計目標流量QLFとして設定し、右後シリンダC5の合計目標流量QRRから流量補正量Qhを減算して減速側に補正し新たな合計目標流量QRRとして設定し、左後シリンダC3の合計目標流量QLRに流量補正量Qhを加算して増速側に補正し新たな合計目標流量QLRとして設定し、右前シリンダC4の合計目標流量QRFに流量補正量Qhを加算して増速側に補正し新たな合計目標流量QRFとして設定する。
このようにねじれ状態を判別しながら各油圧シリンダの合計目標流量を適切な値に補正することを繰り返しながら各油圧シリンダによる駆動操作を行い、機体本体Vが目標姿勢、つまり、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なり、且つ、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なると、各油圧シリンダの駆動操作を停止して姿勢修正動作を終了する。このような処理は設定周期毎に繰り返り実行することで、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箇所が仮想平面上に位置している状態を維持しながら、機体本体Vの姿勢修正動作を実行することが可能となる。
〔別実施形態〕
次に別実施形態を列記する。
上記各実施形態では、前記姿勢変更制御として、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、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目標流量を求める流量補正処理を夫々実行する構成としたが、このような構成に代えて次のように構成するものでもよい。
例えば、前記流量検出手段にて検出される供給可能流量の検出情報に基づいて、前後修正用流量演算処理における前後修正用流量及び左右修正用流量演算処理における左右修正用流量を補正したのち、それらを合計した値を目標流量として求めるようにしてもよい。
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。
上記各実施形態では、前後傾斜と左右傾斜とを同時に修正する同時姿勢修正制御において、4個の油圧シリンダのうちの1個の油圧シリンダを駆動停止させた状態で3個の油圧シリンダを同時に駆動操作しながら姿勢修正する構成を例示したが、このような構成に限らず、4個の油圧シリンダの全てを同時に駆動操作しながら姿勢修正する構成としてもよい。
上記各実施形態では、前記姿勢変更操作手段が、機体本体の左側前部箇所、機体本体の左側後部箇所、機体本体の右側前部箇所、機体本体の右側後部箇所の夫々を各別に走行装置の接地部との間隔を変更調節自在な4個の油圧シリンダを備えて、前記各油圧シリンダの夫々が、前後傾斜角修正用の油圧シリンダと左右傾斜角修正用の油圧シリンダとを兼用する構成を例示したが、このような構成に限らず、次のように構成するものでもよい。
すなわち、前記姿勢変更操作手段が、複数の油圧シリンダを同時に作動させて機体本体の水平基準面に対する前後傾斜角及び機体本体の水平基準面に対する左右傾斜角を同時に修正する構成において、前後傾斜角修正だけを実行する前後傾斜専用の油圧シリンダと、左右傾斜角修正だけを実行する前後傾斜専用の油圧シリンダと備える構成としてもよく、前後傾斜専用の油圧シリンダを1個だけ設けるものでもよく複数設けるものでよい。又、左右傾斜専用の油圧シリンダを1個だけ設けるものでもよく複数設けるものでよい。
上記実施形態では、前記回転速度センサと制御装置による演算処理構成を用いて、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構成されるものを例示したが、流量検出手段としては、油圧ポンプから吐出される作動油の流量を計測する流量センサを用いて構成するものでもよい。
上記各実施形態では、左右両側の走行装置を、左右一対のクローラ走行装置1L,1Rで構成したが、これに限るものではなく、例えば、左右一対の車輪式の走行装置でもよい。
上記各実施形態では、前後傾斜角検出手段及び左右傾斜角検出手段の夫々を重力式の傾斜角センサにて構成したが、これに限るものではなく、例えばレーザージャイロ等の角速度を検出するセンサの検出信号を積分して傾斜角を検出する手段でもよい。
上記各実施形態では、農作業車としてコンバインを例示したが、コンバインに限らず、苗移植機やトラクター等の他の農作業車でもよい。
コンバインの前部を示す側面図 走行装置の昇降操作構成を示す側面図 走行装置の昇降操作構成を示す側面図 走行装置の昇降操作構成を示す側面図 走行装置の昇降操作構成を示す側面図 制御構成を示すブロック図 油圧回路図 エンジン回転速度と供給可能流量との関係を示す図 姿勢変更操作用のスイッチユニットの正面図 左右傾斜角の設定値を示す図 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート 目標流量を求めるための説明図 前後傾斜用流量と偏差との関係を示す図 左右傾斜用流量と偏差との関係を示す図 ねじれ状態を説明するための説明図
符号の説明
1L,1R 走行装置
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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記載の農作業車の姿勢制御装置。
  4. 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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