JP4568349B2 - インプルメントを備えた農用トラクタ - Google Patents

Description

本発明は、作業用の各種の散布装置などのインプルメントを備えた農用トラクタに関する。

農用トラクタから作業用動力を取り出するＰＴＯ系は、走行速度に同調した回転速度のＰＴＯ動力を伝達するグランドＰＴＯと、走行速度に関係なく定速度のＰＴＯ動力を伝達するライブＰＴＯとがある。ライブＰＴＯ動力で薬剤や肥料の散布を行うインプルメントを駆動する場合、圃場全体に均一な散布を行うために、トラクタ本機の走行速度に応じてインプルメントの散布量を変更制御することが行われることになり、例えば、特許文献１に示されているように、トラクタ本機に備えた車速センサからの検出信号に基づいて肥料の散布装置のシャッタ開度を制御するよう構成したものが知られている。
特開２００４−３２９０６７号公報

上記構成によると、トラクタ本機の走行速度に対応した散布制御を行うことが可能となるものであるが、例えば、走行中にトラクタ本機においてＰＴＯクラッチの切り操作が行われると、インプルメントにおいて薬剤や肥料の繰出し駆動は停止することになるが、車速センサからの検出信号に基づいた開度でシャッタが開かれたままとなるので、走行振動などによって貯留されている薬剤や肥料がこぼれ落ちて不要に散布されてしまうことになる。

本発明は、インプルメントをトラクタ本機の走行速度に対応して作動制御することができるのみならず、トラクタ本機が圃場の端部に至って方向転換するためにインプルメントが上昇操作された場合に、貯留した薬剤や肥料が圃場端部の枕地で不要にこぼれ落ちることを防止することを目的としている。

第１の発明は、トラクタ本機に昇降自在に連結されたリンク機構を備え、トラクタ本機に備えた主制御装置に、トラクタ本機の走行速度を割り出す演算手段と、割り出した走行速度の大きさに対応したインプルメント制御用信号を出力する出力手段と、前記リンク機構の昇降状態に基づいて前記リンク機構に連結されたインプルメントが作業高さ範囲よりも上昇した場合には前記インプルメント制御用信号を補正する出力補正手段とを備えてあることを特徴とする。

上記構成によると、インプルメント制御用信号を受けるインプルメント側の制御装置でトラクタ本機の走行速度を識別することができ、例えば、インプルメントが散布装置の場合、シャッタ開度やバルブ開度などを走行速度に応じて制御することで、走行速度が変化しても均一な散布を行うことが可能となる。

また、トラクタ本機が圃場の端部に至って方向転換するためにインプルメントが上昇操作されると、補正されたインプルメント制御用信号がインプルメント側に出力されることになり、この補正されたインプルメント制御用信号の認識に基づいてインプルメントを作動制御することができる。例えば、インプルメントが散布装置の場合、補正されたインプルメント制御用信号の認識に基づいて、上昇された散布装置（インプルメント）のシャッタ閉じ制御やバルブ閉じ制御を行って、貯留した薬剤や肥料が圃場端部の枕地で不要にこぼれ落ちるようなことを防止することが可能となる。

第２の発明は、上記第１の発明において、
インプルメントとして散布装置を備えると共に、前記散布装置に、貯留した散布剤の圃場への供給を遮断するシャッタ又はバルブを備え、前記出力補正手段により補正されて出力された前記インプルメント制御用信号に基づいて、前記散布装置に備えた制御装置において前記散布装置が作業高さ範囲よりも上昇したと認識されると、前記制御装置が前記シャッタ又はバルブを閉じ制御するように構成してあるものである。

先ず、図１〜図７に基づいて、ＰＴＯ動力の出力状態をトラクタ本機１におけるインプルメントに関わる作動状態として設定した第１参考形態を説明する。
〔第１参考形態〕
図１に農用トラクタの側面が、図２に背面図がそれぞれ示されている。この農用トラクタは、前輪２および後輪３が駆動されるキャビン付きのトラクタ本機１の後部に、油圧昇降されるリンク機構４を介してインプルメントの一例であるブームスプレーヤ５を連結し、トラクタ本機１から取り出したＰＴＯ動力でブームスプレーヤ５を駆動する散布機仕様に構成されている。

図３に、この農用トラクタの伝動系の概略が示されている。機体前部に搭載されたエンジン６の出力は、主クラッチ７を介して静油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）からなる主変速装置８に伝達され、主変速装置８からの変速動力がギヤ式の副変速機構９で複数段に変速された後、主推進車輪である後輪３と操向用の前輪２に伝達される。主変速装置８に入力されたエンジン動力の一部が、変速されることなくＰＴＯクラッチ１０を経てＰＴＯ軸１１からライブＰＴＯ動力として取り出され、ブームスプレーヤ５の送出ポンプ１２に軸伝達されるようになっている。

副変速機構９の伝動下手に位置する適当な回転軸（例えば、最終変速軸）には回転センサ１５が装備されており、図４に示すように、回転センサ１５で検出された回転速度がトラクタ本機１に備えられたマイコン利用の主制御装置１６に入力される。主制御装置１６には、ＰＴＯクラッチ１０の入り切り操作状態を検出するＰＴＯ検出センサ１４、および、後輪３の外径情報を入力する車輪サイズ設定器１８が接続されており、主制御装置１６では、これらの検知情報に基づいてトラクタ本機１の走行速度Ｖが演算され、演算された走行速度Ｖに基づいてインプルメント制御用信号Ｅが出力される。

ブームスプレーヤ５には、薬剤貯留用のタンク１９、ＰＴＯ動力によって定速で駆動される前記送出ポンプ１２、噴霧ノズル付きの起伏自在なブーム２０、噴霧散布量を調整するバルブ機構２１が装備されるとともに、その調整を行うためにマイコン利用の制御装置２２が備えられている。図４に示すように、ブームスプレーヤ５の制御装置２２には、バルブ機構２１の開度を調整する電動モータあるいは電磁ソレノイドなどの電動アクチュエータ２３、実バルブ開度を検出するフィードバック用の開度検出センサ２４、単位面積当たりの散布量を人為的に調整設定する散布量設定器２５、オン・オフスイッチ２６、警報ランプやブザーなどの警報器２７が接続されており、トラクタ本機１からのインプルメント制御用信号Ｅがコネクタ２８を介して一線式に伝達されて、ブームスプレーヤ５の制御装置２２に入力されるようになっている。

前記回転センサ１５は、回転軸に備えられたギヤの外周に半導体磁気抵抗素子を対向配置して、ギヤ歯部の通過に応じてパルスを出力する仕様のものが用いられ、検出対象となる回転軸の回転速度に比例した周波数の高速パルスが出力されるようになっている。

主制御装置１６から出力されるインプルメント制御用信号Ｅは図６，図７に示すように、演算された走行速度Ｖに正比例した低い周波数のパルス信号であり、例えば、走行速度Ｖが２km/hでは20Hｚ、走行速度Ｖが４km/hでは40Hｚでパルス信号が出力される。トラクタ本機１が走行停止している時には、極低周波（例えば0.002Hz）のインプルメント制御用信号Ｅが出力される（図５のフロー図参照）。

このように、走行停止している時にも極低周波のインプルメント制御用信号Ｅが出力されることで、ブームスプレーヤ５の制御装置２２において、トラクタ本機１が走行停止して状態と、トラクタ本機１からインプルメント制御用信号Ｅが伝達されない状態とを認識することができ、インプルメント制御用信号Ｅが伝達されないことが判別されると、警報器２７を作動させて信号伝達系でのコネクタ２８のつなぎ忘れや断線の発生を認識することができるようになっている。

ここで、前進走行時におけるインプルメント制御用信号Ｅは小さいデューティｄ1（デューティ比）であるのに対して、後進走行時におけるインプルメント制御用信号Ｅは大きいデューティｄ2（デューティ比）に設定されている。ＰＴＯクラッチ１０が入り状態にある時のインプルメント制御用信号Ｅは上記デューティｄ1又はｄ2（デューティ比）であるのに対して、ＰＴＯクラッチ１０が切り状態にある時のインプルメント制御用信号Ｅは、前後進に関わらず更に大きいデューティｄ3（デューティ比）となるように設定されている。

インプルメント制御用信号Ｅを受けたブームスプレーヤ５の制御装置２２においては、単位走行距離に対して散布量設定器２５で設定された散布を行う目標バルブ開度が割り出され、実際のバルブ開度が目標バルブ開度になるように電動アクチュエータ２３が作動制御され、トラクタ本機１の走行速度Ｖが変更されても所定の散布量での均一な薬剤噴霧散布が行われる。インプルメント制御用信号Ｅのデューティが大きいデューティｄ3（デューティ比）に変更されたことからＰＴＯクラッチ１０が切られたことが判別されると、直ちにバルブ機構２１が閉じられて、薬剤のこぼれ落ちが防止されることになる。

農用トラクタのメーカーにおいては、トラクタ本機１の機種、車輪サイズに関わらず、同じ走行速度Ｖに対しては同じ周波数のパルス信号がインプルメント制御用信号Ｅとして出力されるように、主制御装置１６が調整されて出荷され、同じメーカーのいずれのトラクタ本機１にインプルメントを連結しても、インプルメント側の制御装置２２でトラクタ本機１の走行速度Ｖを演算する必要はなく、トラクタ本機１からのインプルメント制御用信号Ｅを、そのままでトラクタ本機１の走行速度Ｖを示す情報として利用することができる。

次に、図８に基づいて、第２参考形態を説明する。
〔第２参考形態〕
ＰＴＯクラッチ入り状態にある場合のインプルメント制御用信号Ｅを上記第１参考形態のように走行速度Ｖに正比例した周波数のパルス信号とし、ＰＴＯクラッチ切り状態が検出された場合のインプルメント制御用信号Ｅを、予め設定された作業用速度範囲から高速側に大きく外れた走行速度に相当する周波数のパルス信号とすることもできる。農用トラクタの作業用速度範囲は通常 0.1〜30(km/h)であるので、ＰＴＯクラッチ切り時に、例えば図８に示すように、実際に現出しない高速走行速度〔100(km/h)〕に相当する1000Hzのインプルメント制御用信号Ｅを出力して、インプルメント側でＰＴＯクラッチ切り状態を認識できるようにして、バルブ機構２１の閉じ制御に利用することもできる。

〔本発明の実施形態〕
次に、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施形態では上述した第１及び第２参考形態と異なる点について説明し、後述する以外の他の構成は上記第１及び第２参考形態と同様である。
本発明の実施形態では、リンク機構４の昇降状態をトラクタ本機１におけるインプルメントに関わる作動状態として設定し、インプルメントが作業高さ範囲よりも上昇されたことが検知されると、上記第１及び第２参考形態のようにインプルメント制御用信号Ｅのデューティ（デューティ比）あるいは周波数を補正するように構成されている。これによると、トラクタ本機１が圃場の端に至って方向転換する際に、インプルメントを畦などにぶつけないように大きく上昇させた場合、補正されて送出されたインプルメント制御用信号Ｅからこの作動をインプルメント側で認識して、バルブ機構２１の閉じ制御を行うことができる。

〔他の実施例〕
（１）インプルメントに関わる作動状態を検知する対象を複数設定した場合、例えば、ＰＴＯクラッチ１０の入り切り状態と、リンク機構４の昇降状態を共に検知するような場合には、補正したインプルメント制御用信号Ｅによっていずれの検知状態かを識別できるように、デューティ（デューティ比）あるいは周波数を差別化しておく必要がある。

（２）インプルメントがブロードキャスタ（肥料散布）やライムソワ（石灰散布）などの粉粒状の散布剤を扱う散布装置の場合、定速駆動によって確実かつ十分な攪拌および散布を行い、インプルメント制御用信号Ｅに基づいてシャッタ開度の制御を行って均一な散布を行い、補正されたインプルメント制御用信号Ｅを認識してシャッタ閉じ制御を行うことができる。

薬剤を噴霧散布する仕様に構成された農用トラクタの側面図 薬剤を噴霧散布する仕様に構成された農用トラクタの背面図 伝動系統を示すブロック図 制御系のブロック図 インプルメント制御用信号を出力制御するフロー図 走行速度とインプルメント制御用信号の周波数との関係を示す線図 インプルメント制御用信号の例を示す線図 インプルメント制御用信号を出力制御するフロー図

１ トラクタ本機
４ リンク機構
５ 散布装置（インプルメント）
１６ 主制御装置
２１ バルブ機構
２２ 制御装置
Ｅ インプルメント制御用信号
Ｖ 走行速度

Claims (2)

1. トラクタ本機に昇降自在に連結されたリンク機構を備え、
   トラクタ本機に備えた主制御装置に、トラクタ本機の走行速度を割り出す演算手段と、割り出した走行速度の大きさに対応したインプルメント制御用信号を出力する出力手段と、前記リンク機構の昇降状態に基づいて前記リンク機構に連結されたインプルメントが作業高さ範囲よりも上昇した場合には前記インプルメント制御用信号を補正する出力補正手段とを備えてあるインプルメントを備えた農用トラクタ。
2. インプルメントとして散布装置を備えると共に、前記散布装置に、貯留した散布剤の圃場への供給を遮断するシャッタ又はバルブを備え、
   前記出力補正手段により補正されて出力された前記インプルメント制御用信号に基づいて、前記散布装置に備えた制御装置において前記散布装置が作業高さ範囲よりも上昇したと認識されると、前記制御装置が前記シャッタ又はバルブを閉じ制御するように構成してある請求項１記載のインプルメントを備えた農用トラクタ。

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