JP6096620B2

JP6096620B2 - 農作業機の姿勢制御装置

Info

Publication number: JP6096620B2
Application number: JP2013166348A
Authority: JP
Inventors: 知文越智; 山本　直樹; 直樹山本
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-08-09
Also published as: JP2015033355A

Description

本発明は、トラクタ等の作業車両に牽引されたロータリ耕耘機等の対地作業機の姿勢を制御するための装置に係り、より詳しくは、ロータリ耕耘機の左右傾斜等を自動制御する農作業機の姿勢制御装置に関するものである。

対地作業機としてのロータリ耕耘機は、圃場の耕盤を水平に形成するため、作業車両に対して左右傾斜可能に連結されている。作業車両の左右傾動を検出して、前記ロータリ耕耘機の左右傾斜角度が水平になるように、ロータリ耕耘機の左右傾斜を制御する水平自動制御を行い、耕耘作業を実行していた(例えば、特許文献１) 。

特開２００８−１８７９８２号公報

前記従来技術では、ロータリ耕耘機の左右傾斜角度を制御する油圧ローリングシリンダと、油圧ローリングシリンダを作動制御する油圧ローリングバルブを備え、対地水平センサの検出結果に基づいて油圧ローリングバルブを切換え、前記ロータリ耕耘機の左右傾斜角度を水平に維持する水平自動制御を行う。また、油圧ローリングシリンダのピストンロッドの進出動作と退入動作を均等に保つためのチェックバルブと油圧絞り弁を備え、油圧ローリングバルブにそれらのチェックバルブと油圧絞り弁を設けるから、仕様が異なる複数の機種毎に、各仕様に応じて性能が最適化された油圧ローリングバルブを特別に構成する必要があり、水平自動制御構造の簡略化または製造コストの低減などを容易に達成できない等の問題がある。

そこで、本願発明は、これらの現状を検討して改善を施した農作業機の姿勢制御装置を提供しようとするものである。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明の農作業機の姿勢制御装置は、前車輪及び後車輪にて走行自在に支持された作業車両に、リンク機構を介して対地作業機を昇降可能に装着すると共に、前記対地作業機を水平制御する油圧ローリングシリンダと、前記対地作業機の左右傾斜を検出するローリングセンサを備えてなる農作業機の姿勢制御装置において、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドにチェックバルブと油圧絞り弁を設けたものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の農作業機の姿勢制御装置において、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドに、前記チェックバルブ及び油圧絞り弁を内蔵させると共に、前記ローリングシリンダのピストンロッドが配置されるロッド側シリンダ室に圧油を出入させるロッド側ポートを備え、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドに前記ロッド側ポートを設けたものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の農作業機の姿勢制御装置において、作業車両のリフトアームに前記ローリングシリンダを連結させ、前記リンク機構に向けて前記ローリングシリンダのピストンロッドを下向きに突出させると共に、前記ローリングシリンダのピストンロッドが配置されるロッド側シリンダ室に圧油を出入させるロッド側ポートと、前記ローリングシリンダのボトム側シリンダ室に圧油を出入させるボトム側ポートを、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドに配置させる一方、前記ロッド側シリンダ室に油路パイプの一端側を連通させ、前記シリンダヘッドに内設される前記チェックバルブと油圧絞り弁に、前記油路パイプの他端側を連通させるように構成したものである。

請求項１に係る発明によれば、前車輪及び後車輪にて走行自在に支持された作業車両に、リンク機構を介して対地作業機を昇降可能に装着すると共に、前記対地作業機を水平制御する油圧ローリングシリンダと、前記対地作業機の左右傾斜を検出するローリングセンサを備えてなる農作業機の姿勢制御装置において、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドにチェックバルブと油圧絞り弁を設けたものであるから、前記ローリングシリンダ毎に、前記チェックバルブと油圧絞り弁の性能を確保できる。油路構造を低コストに構成できる。前記対地作業機の自然降下をシリンダ仕組みで保障できる。仕様が異なる複数の機種毎に、各仕様に応じて性能が最適化された油圧ローリングバルブを特別に構成する必要がなく、水平自動制御構造の簡略化または製造コストの低減などを容易に達成できる。

請求項２に係る発明によれば、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドに、前記チェックバルブ及び油圧絞り弁を内蔵させると共に、前記ローリングシリンダのピストンロッドが配置されるロッド側シリンダ室に圧油を出入させるロッド側ポートを備え、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドに前記ロッド側ポートを設けたものであるから、前記ローリングシリンダの外観形状をシンプルに形成できるものでありながら、前記ローリングシリンダ毎に、前記チェックバルブと油圧絞り弁の性能を確保できる。

請求項３に係る発明によれば、作業車両のリフトアームに前記ローリングシリンダを連結させ、前記リンク機構に向けて前記ローリングシリンダのピストンロッドを下向きに突出させると共に、前記ローリングシリンダのピストンロッドが配置されるロッド側シリンダ室に圧油を出入させるロッド側ポートと、前記ローリングシリンダのボトム側シリンダ室に圧油を出入させるボトム側ポートを、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドに配置させる一方、前記ロッド側シリンダ室に油路パイプの一端側を連通させ、前記シリンダヘッドに内設される前記チェックバルブと油圧絞り弁に、前記油路パイプの他端側を連通させるように構成したものであるから、前記ローリングシリンダの外観形状をシンプルに形成できるものでありながら、前記ローリングシリンダ毎に、前記チェックバルブと油圧絞り弁の性能を確保できる。特に、前記ローリングシリンダからピストンロッドを下向きに突出させる構造では、前記ローリングシリンダ上端側のシリンダヘッド側に集中させて油圧ホースを配管でき、作業車両のリフトアーム側の高位置に油圧ホースを簡単に支持できる。

第１実施形態を示す農用トラクタの側面図である。同平面図である。作業機用昇降機構の左側面図である。同右側面図である。同平面図である。油圧ローリングシリンダの断面図である。油圧ローリングシリンダの拡大断面図である。油圧ローリングシリンダの部分断面図である。油圧回路である。姿勢制御回路図である。図１０のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は農用トラクタ及びロータリ耕耘機の側面図、図２は同平面図である。なお、以下の説明では、走行機体１の前進方向に向かって左側を単に左側と称し、同じく前進方向に向かって右側を単に右側と称する。図１、図２に示す如く、作業車両としてのトラクタ１における走行機体２は左右一対の前車輪３と左右一対の後車輪４とで支持されている。走行機体２の前部に搭載したディーゼルエンジン５にて後車輪４及び前車輪３を駆動して、トラクタ１は前進走行または後進走行する。ディーゼルエンジン５の上方側は、開閉可能なボンネット６にて覆われる。また、走行機体２の上面のうちボンネット６の後方には運転部７が設置される。オペレータが座乗する操縦座席８と、前車輪３を操向操作する操縦ハンドル９とが運転部７に設置されている。また、運転部７には、オペレータが搭乗する搭乗ステップ１０が設けられている。オペレータが乗降する乗降ステップ１１を、搭乗ステップ１０の左側に設けている。

また、図１〜図４に示す如く、前記走行機体２は、前バンパ１２及び前車軸ケース１３を有するエンジンフレーム１４と、ディーゼルエンジン５の後部に固定するクラッチハウジング１５と、ミッションケース１６により構成される。ディーゼルエンジン５の回転をミッションケース１６にて変速して、後車輪４または前車輪３に伝達する。加えて、ミッションケース１６の左右側面から外向きに後車軸ケース１７を突出させ、後車軸ケース１７に後車輪４を取付ける。後車軸ケース１７にロプスフレーム１８を立設させると共に、ミッションケース１６前部上面の操縦座席８とロプスフレーム１８の間に燃料タンク１９を搭載する。

さらに、図１〜図５に示す如く、ミッションケース１６の後部上面には、対地作業機としてのロータリ耕耘機２４を昇降動するための油圧昇降機構２０が搭載される。ミッションケース１６の後部に、一対の左右ロワーリンク２１及びトップリンク２２からなる３点リンク機構２３を設け、３点リンク機構２３を介してミッションケース１６にロータリ耕耘機２４を昇降可能に装着させる。左右ロワーリンク２１の前端側は、ミッションケース１６の後部の左右側面にロワーリンクピン２５を介して回動可能に連結している。トップリンク２２の前端側は、油圧昇降機構２０の後部のトップリンクヒッチ２６にトップリンクピン２７を介して連結している。さらに、ロータリ耕耘機２４にＰＴＯ駆動力を伝達するＰＴＯ軸２８を備え、ミッションケース１６の後側面から後向きに突出するようにＰＴＯ軸２８を設けている。

加えて、油圧昇降機構２０には、１対の左右リフトアーム２９が設置されている。進行方向に向かって左側のロワーリンク２１とリフトアーム２９とが、左リフトロッド３０を介して連結されている。油圧昇降機構２０にて左右リフトアーム２９を昇降駆動して、ロータリ耕耘機２４を昇降動させるように構成している。また、進行方向に向かって右側のロワーリンク２１とリフトアーム２９とは、右リフトロッドを形成する複動形の油圧ローリングシリンダ３２及びピストンロッド３３を介して連結されている。油圧ローリングシリンダ３２を作動制御して、ロータリ耕耘機２４の左右傾斜角度を調節して水平に支持するように構成している。

図１、図２に示す如く、ロータリ耕耘機２４は、横長筒状のメインビーム３６と、メインビーム３６の左右側端部にそれぞれ上端側が連結されたチェンケース３７及び軸受板３８と、チェンケース３７及び軸受板３８の下端側に左右両端部が回転自在に軸支された耕耘爪軸３９と、耕耘爪軸３９に放射状にて着脱可能に取付く複数の耕耘爪４０と、耕耘爪４０の回転軌跡の上方を覆うように配置された耕耘上面カバー４１と、耕耘爪４０の回転軌跡の左右側方を覆うように配置された左右耕耘サイドカバー４２と、耕耘爪４０の回転軌跡の後方を覆うように配置された耕耘リヤカバー４３と、メインビーム３６に前端側が取付けられて後方に長く伸びる耕深調節フレーム４４等を有する。ＰＴＯ軸２３からの動力が耕耘爪軸３９に伝えられ、耕耘爪４０を反時計方向に回転させて、圃場の耕土を耕起すると共に、耕耘爪４０から耕耘リヤカバー４３の後方に排出される耕土量が制限され、耕土表面が耕耘リヤカバー４３にて均平に均される。なお、耕深調節ハンドル４５の手動操作にて、ロータリ耕耘機２４の対地姿勢を、前傾姿勢または後傾姿勢に変化させて、耕耘爪４０による耕耘深さを変更可能に構成している。

また、図１及び図２に示す如く、操縦ハンドル９が配置される操縦コラム６０を備え、操縦コラム６０の右側下方に左右ブレーキペダル６１が配置される。また、操縦コラム６０の左側下方に走行クラッチペダル６２が配置される。操縦座席８の右側方には、作業機昇降レバー６３と、走行主変速レバー６４が配置される。操縦座席８の左方には、走行副変速レバー６５が配置される。操縦座席８の右側前方には、左右後車輪４の差動駆動をロックするデフロックペダル６６が配置される。操縦座席８の後方側で、油圧昇降機構２０の上面側には、走行機体２の左右傾動を検出する振り子構造のローリングセンサ６７が配置される。

次いで、図６〜図９を参照して、油圧ローリングシリンダ３２と油圧回路の構造を説明する。図９に示す如く、油圧昇降機構２０は、左右リフトアーム２９を昇降駆動する昇降シリンダ７１と、昇降シリンダ７１を作動制御する昇降バルブ８１を備える。作業機昇降レバー６３の操作にて昇降バルブ８１を切換えて、昇降シリンダ７１を作動させ、ロータリ耕耘機２４を昇降動させるように構成している。また、ローリングシリンダ３２を作動制御する電磁式の油圧ローリングバルブ１８１を備える。ローリングバルブ１８１は、左傾ソレノイド１８２と右傾ソレノイド１８３を有する。ローリングセンサ６７の検出結果に基づき、左傾ソレノイド１８２または右傾ソレノイド１８３を励磁して、ローリングバルブ１８１を切換え、ローリングシリンダ３２を作動し、ロータリ耕耘機２４を対地水平に支持するように構成している。

さらに、図９に示す如く、ディーゼルエンジン５にて駆動される油圧ポンプ１８４に、分流弁１８５を介して、昇降バルブ８１と、ローリングバルブ１８１を油圧接続させる。加えて、ローリングシリンダ３２のロッド側シリンダ室１８６とボトム側シリンダ室１８７に油路１８８，１８９を介してローリングバルブ１８１を油圧接続させると共に、ローリングバルブ１８１とロッド側シリンダ室１８６間の油路１８８に、並列に設けるチェックバルブ１９０と油圧絞り弁１９１を組込み、チェックバルブ１９０と油圧絞り弁１９１にて油路１８８の油圧流量を調節して、ピストンロッド３３が下向きに設けられたローリングシリンダ３２の往動と復動の性能を最適化するように構成している。

一方、図４、図６〜図８に示す如く、リフトアーム２９にリフトピン１９２を介してローリングシリンダ３２の吊下げ部１９３を連結させ、ロワーリンク２１（リンク機構２３）に向けてローリングシリンダ３２のピストンロッド３３を下向きに突出させる。ローリングシリンダ３２のシリンダチューブ１９４にピストン本体１９５を摺動可能に内挿させ、ピストン本体１９５の一側にピストンロッド３３の一端側（上端側）を締結固定させる。シリンダチューブ１９４内部に、ピストン本体１９５を介して、ロッド側シリンダ室１９６とボトム側シリンダ室１９７を形成している。

また、ローリングシリンダ３２のシリンダヘッド２２３に吊下げ部１９３を一体的に固着すると共に、ロッド側シリンダ室１９６に圧油を出入させるロッド側ポート２２１と、ボトム側シリンダ室１９７に圧油を出入させるボトム側ポート２２２を、シリンダヘッド２２３に配置させる。ロッド側ポート２２１とボトム側ポート２２２に、油圧ホースジョイント体２２４，２２５をそれぞれ設け、油圧ローリングバルブ１８１の各油路１８８，１８９に各油圧ホースジョイント体２２４，２２５をそれぞれ接続させる。

さらに、ロッド側シリンダ室１９６のシリンダポート体２２６に油路パイプ２２７の一端側を連結させ、ロッド側シリンダ室１９６に油路パイプ２２７の一端側を連通させる。一方、シリンダヘッド２２３に油路パイプ２２７の他端側を連結させると共に、シリンダヘッド２２３に、プラグ２２８を介して圧力調整弁体２２９を内設する。圧力調整弁体２２９にて、チェックバルブ１９０と、チェックバルブ１９０に開設する油圧絞り弁１９１を形成する。チェックバルブ１９０の背圧側に、連絡油路２３０を介して油路パイプ２２７の他端側を連通させ、油圧ポンプ１８４の圧油を、油圧ローリングバルブ１８１とチェックバルブ１９０を介して、ロッド側シリンダ室１８６に供給させる一方、ロッド側シリンダ室の圧油を、油圧絞り弁１９１と油圧ローリングバルブ１８１を介して、作動油タンクであるミッションケース１６に戻すように構成している。

次いで、図１０に示す如く、マイクロコンピュータにて形成する姿勢制御コントローラ２３４を備える。ロータリ耕耘機２４の対地傾斜角度を設定する傾斜設定ダイヤル２３５と、トラクタの移動速度を検出する車速センサ２３６と、ＰＴＯ軸２８の回転速度を検出するＰＴＯ回転センサ２３７と、リフトアームの昇降角度を検出するリフト角センサ２３８と、前記ローリングセンサ６７を、姿勢制御コントローラ２３４に入力接続させる。一方、左傾ソレノイド１８２と右傾ソレノイド１８３を、姿勢制御コントローラ２３４に出力接続させる。

そして、図１１のフローチャートに示す如く、ローリングセンサ６７が検出する傾斜角を読み込むと共に、傾斜設定ダイヤル２３５値と、車速センサ２３６値と、ＰＴＯ回転センサ２３７値と、リフト角センサ２３８値を読み込む。傾斜設定ダイヤル２３５値と、車速センサ２３６値と、ＰＴＯ回転センサ２３７値と、リフト角センサ２３８値に基づき、ロータリ耕耘機２４の対地傾斜角度を演算し、ロータリ耕耘機２４の対地傾斜角度が傾斜設定ダイヤル２３５値と一致しないとき、ロータリ耕耘機２４の左傾または右傾を判断して、左傾ソレノイド１８２または右傾ソレノイド１８３を励磁し、油圧ローリングバルブ１８１を切換え、ロータリ耕耘機２４の対地傾斜角度（左右傾斜角度）を修正する。

図１、図５〜図９に示す如く、前車輪３及び後車輪４にて走行自在に支持された作業車両としてのトラクタ１に、リンク機構２３を介して対地作業機としてのロータリ耕耘機２４を昇降可能に装着すると共に、ロータリ耕耘機２４を水平制御する油圧ローリングシリンダ３２と、ロータリ耕耘機の左右傾斜を検出するローリングセンサ６７を備えてなる農作業機の姿勢制御装置において、ローリングシリンダ３２のシリンダヘッド２２３にチェックバルブ１９０と油圧絞り弁１９１を設けている。したがって、ローリングシリンダ３２毎に、チェックバルブ１９０と油圧絞り弁１９１の性能を確保できる。油路構造を低コストに構成できる。ロータリ耕耘機２４の自然降下をシリンダ仕組みで保障できる。仕様が異なる複数の機種毎に、各仕様に応じて性能が最適化された油圧ローリングバルブ１８１を特別に構成する必要がなく、水平自動制御構造の簡略化または製造コストの低減などを容易に達成できる。

図５〜図９に示す如く、ローリングシリンダ３２のシリンダヘッド２２３に、チェックバルブ１９０及び油圧絞り弁１９１を内蔵させると共に、ローリングシリンダ３２のピストンロッド３３が配置されるロッド側シリンダ室１９６に圧油を出入させるロッド側ポート２２１を備え、ローリングシリンダ３２のシリンダヘッド２２３にロッド側ポート２２１を設けている。したがって、ローリングシリンダ３２の外観形状をシンプルに形成できるものでありながら、ローリングシリンダ３２毎に、チェックバルブ１９０と油圧絞り弁１９１の性能を確保できる。

図５〜図９に示す如く、トラクタ１のリフトアーム２９にローリングシリンダ３２を連結させ、リンク機構２３に向けて前記ローリングシリンダ３２のピストンロッド３３を下向きに突出させると共に、ローリングシリンダ３２のピストンロッド３３が配置されるロッド側シリンダ室１９６に圧油を出入させるロッド側ポート２２１と、ローリングシリンダ３２のボトム側シリンダ室１９７に圧油を出入させるボトム側ポート２２２を、ローリングシリンダ３２のシリンダヘッド２２３に配置させる一方、ロッド側シリンダ室１９６に油路パイプ２２７の一端側を連通させ、シリンダヘッド２２３に内設される前記チェックバルブ１９０と油圧絞り弁１９１に、油路パイプ２２７の他端側を連通させるように構成している。したがって、ローリングシリンダ３２の外観形状をシンプルに形成できるものでありながら、ローリングシリンダ３２毎に、チェックバルブ１９０と油圧絞り弁１９１の性能を確保できる。特に、ローリングシリンダ３２からピストンロッド３３を下向きに突出させる構造では、ローリングシリンダ３２上端側のシリンダヘッド２２３側に集中させて油圧ホースを配管でき、トラクタ１のリフトアーム２９側の高位置に油圧ホースを簡単に支持できる。

１トラクタ（作業車両）
３前車輪
４後車輪
２３３点リンク機構
２４ロータリ耕耘機（対地作業機）
３２ローリングシリンダ
３３ピストンロッド
６７ローリングセンサ
１８１油圧ローリングバルブ
１９０チェックバルブ
１９１油圧絞り弁
１９６ロッド側シリンダ室
１９７ボトム側シリンダ室
２２１ロッド側ポート
２２２ボトム側ポート
２２３シリンダヘッド
２２７油路パイプ

Claims

前車輪及び後車輪にて走行自在に支持された作業車両に、リンク機構を介して対地作業機を昇降可能に装着すると共に、前記対地作業機を水平制御する油圧ローリングシリンダと、前記対地作業機の左右傾斜を検出するローリングセンサを備えてなる農作業機の姿勢制御装置において、
前記ローリングシリンダのシリンダヘッドにチェックバルブと油圧絞り弁を設けたことを特徴とする農作業機の姿勢制御装置。
前記ローリングシリンダのシリンダヘッドに、前記チェックバルブ及び油圧絞り弁を内蔵させると共に、前記ローリングシリンダのピストンロッドが配置されるロッド側シリンダ室に圧油を出入させるロッド側ポートを備え、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドに前記ロッド側ポートを設けたことを特徴とする請求項１に記載の農作業機の姿勢制御装置。
作業車両のリフトアームに前記ローリングシリンダを連結させ、前記リンク機構に向けて前記ローリングシリンダのピストンロッドを下向きに突出させると共に、前記ローリングシリンダのピストンロッドが配置されるロッド側シリンダ室に圧油を出入させるロッド側ポートと、前記ローリングシリンダのボトム側シリンダ室に圧油を出入させるボトム側ポートを、前記ローリングシリンダのシリンダヘッドに配置させる一方、前記ロッド側シリンダ室に油路パイプの一端側を連通させ、前記シリンダヘッドに内設される前記チェックバルブと油圧絞り弁に、前記油路パイプの他端側を連通させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の農作業機の姿勢制御装置。