JP6637369B2 - ブーム制振装置及びブームスプレーヤ - Google Patents

Description

本発明は、ブーム制振装置、及びブーム制振装置を備えたブームスプレーヤに関するものである。

特許文献１には、ブームの上下振動を低減するためのブーム制振装置が設けられたブームスプレーヤが記載されている。

特許文献１に記載のブーム制振装置は、昇降シリンダのピストン側室に接続されたアキュムレータと、ピストン側室とアキュムレータとの間を行き来する作動油に抵抗を付与する減衰弁と、を備えている。

特許文献２には、ブームのロール方向の振動を低減するためのブーム制振装置が設けられたブームスプレーヤが記載されている。

特開２０１３−１０２号公報 特開２０１４−１３２８７８号公報

特許文献１に記載のブームスプレーヤは、例えば、圃場を走行したとき、圃場の凹凸によって車体が上下方向に振動する。この車体の振動により昇降シリンダのピストンロッドがストロークすることで、シリンダチューブとピストンロッドとの間に相対変位が連続的に生じる。これにより、昇降シリンダのピストン側室とアキュムレータの油室との間で作動油が減衰弁を通って行き来する。このとき、減衰弁を通過する作動油の流れに対して抵抗が付与されることで、減衰力が発生する。これにより、ブームの上下方向の振動は減衰される。

また、特許文献１に記載のブームスプレーヤでは、例えば、車体が段差に乗り上げたとき、車体が上方向に移動する。このとき、ブームは慣性により元の位置にとどまろうとするため、ブームの慣性力によって昇降シリンダのピストンロッドが押し込まれ、昇降シリンダは収縮する。これにより、昇降シリンダのピストン側室の作動油が押し出され、アキュムレータ内に流入してガス室を圧縮することで、車体とブームの相対変位が吸収される。

しかしながら、特許文献１に記載のブームスプレーヤでは、上述のように、昇降シリンダのピストン側室とアキュムレータの油室との間の作動油の流れに対して減衰弁が抵抗を付与しているため、車体の上方向の移動に対して、昇降シリンダのピストンロッドの収縮動作が追従できず、車体とブームの相対変位を完全に吸収することができないことがある。このように、車体とブームの相対変位を完全に吸収することができないと、車体が段差を乗り越えたときに、吸収しきれなかった変位によってあらたな振動が発生するおそれがあった。このため、車体とブームとの相対変位を完全に吸収できるように減衰弁による抵抗を小さくすることが考えられるが、抵抗を小さくすると、上述のような凹凸を連続して走行するときに、ブームの振動を減衰することができなくなってしまう。

特許文献２に記載のブームスプレーヤにおいても、ブームのロール方向の振動に対して同様の課題が生じるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ブームの振動に応じて減衰力を制御することができるブーム制振装置及びブームスプレーヤを提供する。

第１の発明は、車体に対して上下方向またはロール方向に変位するブームの振動を抑えるブーム制振装置であって、伸縮作動することによりブームを変位させる液圧シリンダと、液圧シリンダと接続通路を通じて接続されるアキュムレータと、接続通路に設けられ、接続通路を流れる作動流体に抵抗を付与する減衰弁と、ブームの上下方向またはロール方向の加速度を検出する加速度検出部と、加速度検出部で検出されたブームの加速度に基づいて減衰弁が作動流体に付与する抵抗を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

第１の発明では、加速度検出部で検知されたブームの加速度に基づいて減衰弁が作動流体に付与する抵抗を制御することで、ブームの振動に応じた減衰力を発生させることができる。

第２の発明は、制御部は、加速度検出部によって検出された加速度及びブームの共振周波数に基づいて減衰弁を制御することを特徴とする。

第３の発明は、制御部は、加速度検出部によって検出された加速度からブームの共振周波数におけるパワースペクトル密度を算出し、パワースペクトル密度が所定値以上のときに、減衰弁が作動流体に付与する抵抗を大きくすることを特徴とする。

第４の発明は、制御部は、加速度検出部によって検出された加速度に基づいてブームの共振周波数を中心周波数としたオクターブバンドの実効値を算出し、オクターブバンドの実効値が所定値以上のときに、減衰弁が作動流体に付与する抵抗を大きくすることを特徴とする。

第２〜４の発明では、加速度検出部で検知されたブームの加速度に加えて、ブームの共振周波数に基づいて減衰弁を制御するので、的確に減衰力を発生させることができる。

第５の発明は、ブームスプレーヤは、第１の発明から第４の発明のいずれか１つに記載のブーム制振装置を備えることを特徴とする。

第６の発明は、ブームを回動自在に支持し前記車体に対して上下方向に変位するブーム支持体をさらに備え、液圧アクチュエータは、車体とブーム支持体との間に設けられ、ブームを車体に対して上下方向に変位させることを特徴とする。

第７の発明は、加速度検出部は、ブーム支持体に設けられることを特徴とする。

第６、第７の発明では、ブームの上下方向の振動を抑制することができる。

第８の発明は、ブームを回動自在に支持し車体に対して上下方向に変位するブーム支持体をさらに備え、液圧アクチュエータは、ブームとブーム支持体との間に設けられ、ブームを車体に対してロール方向に変位させることを特徴とする。

第９の発明は、加速度検出部は、ブームに設けられることを特徴とする。

第８、第９の発明では、ブームのロール方向の振動を抑制することができる。

本発明によれば、ブームの振動に応じて減衰力を制御することができる。

本発明の第１実施形態に係るブーム制振装置が適用されるブームスプレーヤの平面図である。 本発明の第１実施形態に係るブーム制振装置の油圧回路図及びブームスプレーヤの側面図である。 本発明の第１実施形態に係るブーム制振装置の制御部が実行する処理のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るブーム制振装置の油圧回路図及びブームスプレーヤの正面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、添付図面上に互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が車両の前後方向（略水平縦方向）、Ｙ軸が車両の左右方向（略水平横方向）、Ｚ軸が車両の上下方向（略鉛直方向）に延びるものとし、Ｘ軸を中心とする回動方向をロール方向とし、Ｚ軸を中心とする回動方向をヨー方向として、実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態では、車体９１に対してブームを上下方向に変位させるブーム昇降装置４０がブーム制振装置に該当する。まず、図１及び図２を参照して、ブーム昇降装置４０を備えるブームスプレーヤ１００について説明する。図１には、ブームスプレーヤ１００の平面図が示されており、図２には、ブームスプレーヤ１００の側面図が示される。

図１に示されるブームスプレーヤ１００は、圃場を走行する作業車９０の前方側に搭載され、作業車９０から防除液や液体肥料等の薬液を散布する農業用の作業機である。

ブームスプレーヤ１００は、作業車９０から左右に延びる一対のブーム４を備える。ブーム４には、薬液を散布するノズル（図示せず）が取り付けられている。ブームスプレーヤ１００の作業時には、作業車９０が圃場を走行しながらブーム４のノズルから薬液が散布される。

ブームスプレーヤ１００は、作業車９０の車体９１に取り付けられた一対のリンクアーム２と、リンクアーム２によって車体９１に対して昇降可能に支持されるブーム支持体としての昇降台３と、昇降台３に対してロール方向（Ｘ軸まわり）に回動自在に支持されるロール台５と、ロール台５から車体９１の左右側方（Ｙ軸方向）に延びる左右のブーム４と、を備える。

ブーム４は、ロール台５に対してその基端部４ａが格納ヒンジ（図示省略）を介してヨー方向（Ｚ軸まわり）に回動可能に片持ち支持され、その先端部４ｂが自由端となる。ブーム４は、基端部４ａを有する基端側フレーム１５に、先端部４ｂを有する先端側フレーム１６が伸縮可能に支持される。

図１には、左右のブーム４が車体９１の左右水平方向に延在した展開状態が示される。ブーム４を格納する際、ブーム４は、図１に示される展開状態から先端側フレーム１６を収縮させて基端側フレーム１５に格納した後に、格納ヒンジを介して後方に回動される。この結果、ブーム４は、車体９１の側方に沿って前後方向に延びるように折り畳まれ、格納される。

ロール台５は、昇降台３に支持軸６を介してロール方向に回動自在に支持される。支持軸６には、円柱状のピン部材が用いられる。昇降台３は、ロール台５を介してブーム４を回動自在に支持し車体９１に対して上下方向に変位する。本実施形態では、ロール台５はブームの一部を構成する。

昇降台３とロール台５の間には、ブーム４が左右ロール方向に回動するのに連動して伸縮する回動シリンダ１４１と、支持軸６を挟んで回動シリンダ１４１と対称となる位置に設けられ、ブーム４が左右ロール方向に回動するのに連動して伸縮する金属ばね８０と、が設けられる。回動シリンダ１４１と金属ばね８０とは、ロール方向におけるブーム４の振動を抑制するために設けられる。これらによって、ブーム４の先端部４ｂが上下方向に振れる振動が抑えられ、先端部４ｂが圃場の農作物などに接触することが防止される。

リンクアーム２は、図２に示されるように、互いに平行に延びる上部リンク２１と下部リンク２２とを有する。上部リンク２１は、その基端部がピン１２を介して車体９１に回動自在に連結され、その先端部がピン１１を介して昇降台３に回動自在に連結される。下部リンク２２は、その基端部がピン１４を介して車体９１に回動自在に連結され、その先端部がピン１３を介して昇降台３に回動自在に連結される。

次に、図２を参照して、車体９１に対してブーム４を上下方向に変位させるとともにブーム制振装置として機能するブーム昇降装置４０について説明する。図２は、ブーム昇降装置４０の油圧回路図を示している。

ブーム昇降装置４０は、車体９１と上部リンク２１との間に設けられ伸縮作動することによりブーム４を車体９１に対して上下方向に変位させる液圧シリンダとしての昇降シリンダ４１と、昇降シリンダ４１に作動油を供給する油圧ポンプ５１と、油圧ポンプ５１と昇降シリンダ４１との間に設けられ、昇降シリンダ４１の伸縮方向を切り換える方向切換弁５２と、昇降シリンダ４１から排出される作動油が導かれるタンクＴと、昇降シリンダ４１と方向切換弁５２とを接続する給排通路５６と、昇降シリンダ４１と給排通路５６及び給排通路５６から分岐した分岐通路６４を通じて接続されるアキュムレータ６１と、を備える。本実施形態では、上部リンク２１はブーム支持体の一部を構成する。なお、昇降シリンダ４１は、車体９１と昇降台３との間に設けられていてもよい。

昇降シリンダ４１は、車体９１の左右両側に一対設けられる（図１参照）。一対の昇降シリンダ４１は、同期して伸縮することによって、ブーム４及び昇降台３を車体９１に対して上下方向に変位させる。なお、昇降シリンダ４１は、作動流体として作動油を用いるが、作動油に代えて、例えば水溶性代替液等の作動液を用いてもよいし、ガスを用いてもよい。

昇降シリンダ４１は、作動油が封入されたシリンダチューブ４２と、シリンダチューブ４２に進退自在に挿入されたピストンロッド４３と、ピストンロッド４３の基端部に設けられるピストン４４と、を備える。昇降シリンダ４１は、シリンダチューブ４２の基端部がピロボール４７を介して車体９１に回動自在に連結され、ピストンロッド４３の先端部がピロボール４８を介して上部リンク２１に回動自在に連結される。ピロボール４７，４８は、例えばボール及び球面軸受によって構成される。昇降シリンダ４１の連結部は、ピロボール４７，４８によってこじりが生じないようになっている。

シリンダチューブ４２の内部は、ピストン４４によってピストン側室４５とロッド側室４６とに区画される。ピストン４４には、ピストン側室４５とロッド側室４６との間で作動油の行き来を許容する流路４４ａが形成される。昇降シリンダ４１は、油圧ポンプ５１からピストン側室４５に作動油が供給されることによって伸長し、ピストン側室４５から作動油が排出されることによって収縮するいわゆる単動形流体圧シリンダである。昇降シリンダ４１は、これに限定されず、ピストン側室４５とロッド側室４６との両方に対して作動油が給排される複動形流体圧シリンダ、もしくは、ピストン側室４５に対してのみ作動油が給排されロッド側室４６はタンクＴに接続される単動形流体圧シリンダであってもよい。

昇降台３及びブーム４は、各昇降シリンダ４１が伸縮し、各リンクアーム２が回動することによって上下方向に変位する。この構成に代えて、車体９１の前部にＺ軸方向に延びるガイドレールを設け、このガイドレールによって昇降台３がＺ軸方向に昇降自在に支持される構成としてもよい。この場合、各昇降シリンダ４１は、車体９１と昇降台３との間に介装され、伸縮することによって車体９１に対する昇降台３の高さを変更させる。

油圧ポンプ５１は、図示しないエンジンもしくは電動モータによって駆動され、タンクＴ内に貯留された作動油をピストン側室４５へと供給する。

方向切換弁５２は、昇降シリンダ４１を伸長させる連通位置としての伸長位置５２ａと、昇降シリンダ４１を収縮させる連通位置としての収縮位置５２ｂと、昇降シリンダ４１を停止させる遮断位置としての停止位置５２ｃと、の３つの位置を有する電磁切換弁である。

給排通路５６は、一端がこの方向切換弁５２に接続され、他端が昇降シリンダ４１のピストン側室４５に接続される。給排通路５６には、オペレートチェック弁５３が介装される。

方向切換弁５２には、給排通路５６が接続されるとともに、油圧ポンプ５１から吐出される作動油を導く供給通路５５と、タンクＴに作動油を戻す排出通路５７と、オペレートチェック弁５３のパイロット圧室に連通するオペレート通路５９と、が接続される。供給通路５５と排出通路５７とは、リリーフ通路５８により接続されており、リリーフ通路５８には、供給通路５５の油圧が設定圧を超えた場合に開弁するリリーフ弁５４が設けられる。

方向切換弁５２が伸長位置５２ａに切り換えられると、排出通路５７とオペレート通路５９とが連通するとともに、給排通路５６と供給通路５５とが連通する。油圧ポンプ５１から吐出される作動油は、供給通路５５と給排通路５６とを通じて一対の昇降シリンダ４１のピストン側室４５に流入する。これにより、一対の昇降シリンダ４１が同期して伸長し、リンクアーム２が上方に回動され、昇降台３及びブーム４は、リンクアーム２とともに車体９１に対して上昇する。

方向切換弁５２が収縮位置５２ｂに切り換えられると、供給通路５５とオペレート通路５９とが連通するとともに、給排通路５６と排出通路５７とが連通する。油圧ポンプ５１から吐出される作動油は、オペレート通路５９を介してオペレートチェック弁５３にパイロット圧として導かれるので、オペレートチェック弁５３が開弁し、ピストン側室４５の作動油が給排通路５６、排出通路５７を通じてタンクＴに戻される。これにより、一対の昇降シリンダ４１が同期して収縮し、リンクアーム２が下方に回動され、昇降台３及びブーム４はリンクアーム２とともに車体９１に対して下降する。

方向切換弁５２が停止位置５２ｃに切り換えられると、供給通路５５、排出通路５７、オペレート通路５９、及び給排通路５６のすべてが連通する。これにより、油圧ポンプ５１から供給通路５５を通じて供給される作動油は、全てタンクＴに戻される。このとき、オペレート通路５９の圧力は、タンクＴと等しくなり、オペレートチェック弁５３は、ばねの付勢力によって閉弁する。これにより、一対の昇降シリンダ４１の伸縮作動が停止し、車体９１に対するブーム４の高さ（位置）が保持される。このように、車体９１に対するブーム４の高さ、すなわち、圃場の農作物に対するブーム４の高さは、昇降シリンダ４１を伸縮させることによって調節することができる。

アキュムレータ６１は、内部に、ピストン側室４５に接続される油室６１ａと、油室６１ａに圧力を付与するバネ室６１ｂと、を有する。

バネ室６１ｂは、加圧された窒素等のガスが封入されたガス室であり、油室６１ａとの境界面である液面にガス圧を付与している。なお、油室６１ａとバネ室６１ｂとを区画するフリーピストンをアキュムレータ６１内に収装するようにしてもよい。また、油室６１ａとバネ室６１ｂとを区画するフリーピストンをアキュムレータ６１内に収装すると共に、バネ室６１ｂ内にバネを収装するようにしてもよい。つまり、加圧されたガスに代わり、バネを用いて油室６１ａに圧力を付与するようにしてもよい。

アキュムレータ６１の特性は、バネ室６１ｂ内のガス圧、アキュムレータ６１の容積等を調整することによって設定される。

油室６１ａは、給排通路５６におけるピストン側室４５とオペレートチェック弁５３との間から分岐する分岐通路６４に接続される。つまり、油室６１ａとピストン側室４５とは、給排通路５６及び分岐通路６４を通じて連通する。ブーム昇降装置４０では、給排通路５６及び分岐通路６４が接続通路に相当する。

ブーム昇降装置４０は、分岐通路６４に設けられ、分岐通路６４を流れる作動油に抵抗を付与する減衰弁６２と、昇降台３に設けられブーム４の上下方向の加速度αを検出する加速度検出部としての加速度センサ６３と、加速度センサ６３で検出されたブーム４の加速度に基づいて減衰弁６２が作動油に付与する抵抗を制御する制御部としてのコントローラ７０と、をさらに備える。

減衰弁６２は、流路面積（絞り）を大きくして作動油に付与する抵抗が小さくなる位置６２ａと、流路面積（絞り）を小さくして作動油に付与する抵抗が大きくなる位置６２ｂと、を有する。減衰弁６２は、コントローラ７０から電流が印加されていない状態では、ばね６２ｃの付勢力によって位置６２ａに保持され、コントローラ７０から電流が印加された状態では、ソレノイド６２ｄの付勢力によってばね６２ｃの付勢力に抗して位置６２ｂに切り換えられる。

コントローラ７０には、加速度センサ６３によって検出されたブーム４の上下方向の加速度αが入力される。コントローラ７０は、ブーム４の加速度αが入力されると、入力されたブーム４の加速度α及びあらかじめ記憶されたブーム４の共振周波数ｆｍに基づいて減衰弁６２を制御する。

ここで、コントローラ７０による減衰弁６２の制御方法について、図３を参照しながら具体的に説明する。図３は、コントローラ７０が実行する減衰弁６２の制御手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０では、加速度センサ６３によってブーム４の上下方向の加速度αを検出する。検出された加速度αはコントローラ７０に送信される。

次に、ステップＳ１１では、コントローラ７０が受信した加速度αにＦＦＴ処理を施し、各周波数におけるパワースペクトル密度を算出する。パワースペクトル密度とは、波形の各周波数成分をパワーの大きさとして表したものである。

ステップＳ１２では、ステップＳ１１で算出されたパワースペクトル密度の中から、ブーム４の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘを算出する。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２で算出されたブーム４の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘが、所定値としての閾値Ｐｃ以上であるか否かを判定する。パワースペクトル密度Ｐｘが閾値Ｐｃ以上である場合には、ステップＳ１４に進み、パワースペクトル密度Ｐｘが閾値Ｐｃ未満である場合には、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１４では、コントローラ７０が減衰弁６２のソレノイド６２ｄに電流を印加する。これにより、減衰弁６２が位置６２ｂに切り換えられ、流路面積（絞り）が小さくなって作動油に付与される抵抗が大きくなる。したがって、減衰弁６２による減衰力が大きくなり、ブーム４の上下方向の振動が抑制される。

このように、ブーム昇降装置４０では、パワースペクトル密度Ｐｘが大きい場合、つまり、ブーム４が共振周波数ｆｍで振動しようとしているときに減衰力を大きくし、パワースペクトル密度Ｐｘが小さい場合、つまり、ブーム４が共振周波数ｆｍで振動していないときに、減衰力を小さくする。以下に、この減衰力の切換について具体的な例を挙げて詳しく説明する。

まず、作業車９０が段差を乗り越える場合を例に説明する。作業車９０が段差に乗り上げると、車体９１は上方向に移動する。このとき、ブーム４は慣性によりその位置にとどまろうとするため、ブーム４の慣性力によって昇降シリンダ４１のピストンロッド４３が押し込まれ、昇降シリンダ４１は収縮する。このときブーム４は振動していないため、加速度センサ６３によって検出される加速度αには、ブーム４の共振周波数成分が含まれていないことになる。したがって、コントローラ７０によって算出されるパワースペクトル密度Ｐｘは、閾値Ｐｃ未満であるため、コントローラ７０から減衰弁６２のソレノイド６２ｄに電流が印加されず、減衰弁６２はばね６２ｃの付勢力によって位置６２ａに保持される。これにより、昇降シリンダ４１のピストン側室４５から押し出された作動油は、抵抗がさほど付与されずにアキュムレータ６１内に流入して、バネ室６１ｂを圧縮する。つまり、作業車９０が段差に乗り上げたときに生じる車体９１とブーム４の相対変位は、アキュムレータ６１のバネ室６１ｂが圧縮されることによって吸収される。

その後、作業車９０が段差を乗り越えるとき、車体９１が下方向に移動する。これにより、押し込まれていた昇降シリンダ４１のピストンロッド４３は引き出され、昇降シリンダ４１は元の位置に戻る。このとき、ピストン側室４５の容積が拡張するため、アキュムレータ６１の油室６１ａ内の作動油がバネ室６１ｂの圧力により押し出され、減衰弁６２による抵抗の影響をさほど受けることなく、ピストン側室４５に流入する。これにより、車体９１とブーム４の相対変位は、無くなる。

このように、作業車９０が段差を乗り越える場合には、車体９１とブーム４との間に相対変位が生じるものの、ブーム４に対して共振周波数成分が作用しないので、減衰力を必要としない。仮に、この状態で大きな減衰力を付与してしまうと、作業車９０が段差に乗り上げたときに、車体９１とブーム４との間の相対変位をアキュムレータ６１によって完全に吸収することができなくなってしまう。そのため、作業車９０が段差を乗り越えた後に、吸収しきれなかった相対変位に起因してブーム４にあらたな振動が発生してしまうおそれがある。このため、ブーム昇降装置４０では、作業車９０が段差を乗り越えるような場合には、減衰弁６２が作動油に付与する抵抗を小さくして、減衰力を小さくする。これにより、車体９１とブーム４との相対変位をアキュムレータ６１によって吸収させることができるとともに、この相対変位に起因する振動の発生を抑制できる。

次に、作業車９０が圃場を走行する場合を例に説明する。作業車９０が圃場を走行した場合には、圃場の凹凸によって車体９１は上下方向に連続的に変位する。この車体９１の連続的な変位によって昇降シリンダ４１のピストンロッド４３がストローク（往復動）することで、シリンダチューブ４２とピストンロッド４３との間には、連続的に相対変位が生じる。この連続的な相対変位は、上下方向の振動として昇降台３及びロール台５を介してブーム４に伝達される。このとき、ブーム４に伝達される振動は、昇降台３に設けられた加速度センサ６３によって上下方向の加速度αとして検出される。

コントローラ７０は、検出された加速度αに基づいて共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘを算出する。ブーム４に上述のような振動が伝達され、加速度センサ６３によって検出された加速度αにブーム４を共振させる共振周波数成分が多く含まれていた場合、パワースペクトル密度Ｐｘは閾値Ｐｃ以上になる。この時、コントローラ７０は、減衰弁６２のソレノイド６２ｄに電流を印加する。これにより、減衰弁６２が位置６２ｂに切り換えられ、流路面積（絞り）が小さくなって作動油に付与される抵抗が大きくなる。したがって、減衰弁６２による減衰力が大きくなり、ブーム４の上下方向の共振による振動が抑制される。

このように、ブーム昇降装置４０は、ブーム４の加速度αに基づいてブーム４の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘを算出し、パワースペクトル密度Ｐｘが閾値Ｐｃ以上であるか否かを判定して減衰弁６２を制御する。加速度αにブーム４のパワースペクトル密度Ｐｘが閾値Ｐｃ以上含まれているときには、ブーム４に共振周波数成分が作用することでブーム４は共振しようとするので、コントローラ７０は、減衰弁６２によって発生する減衰力を大きくする。これにより、ブーム４の上下方向の振動を抑制することができる。また、加速度センサ６３によって検出された加速度αに含まれているブーム４のパワースペクトル密度Ｐｘが閾値Ｐｃ未満の場合には、ブーム４には共振周波数成分がほとんど作用してせずブーム４はほとんど振動しないので、コントローラ７０は、減衰弁６２によって発生する減衰力を小さくする。これにより、作業車９０が段差を乗り越えるときなどに、車体９１とブーム４との相対変位をアキュムレータ６１によってより多く吸収させることができる。

なお、上記実施形態では、パワースペクトル密度Ｐｘの値に基づいて減衰弁６２を制御していたが、これに代えて、オクターブバンドの実効値Ｘｒに基づいて減衰弁６２を制御してもよい。以下にオクターブバンドの実効値Ｘｒについて具体的に説明する。

本実施形態におけるオクターブバンドは、ブーム４の共振周波数ｆｍを中心周波数としたとき、１／１オクターブの周波数領域である。具体的には、上限周波数をｆｕ１、下限周波数をｆｄ１とすると、１／１オクターブの上限周波数ｆｕ１及び下限周波数ｆｄ１は、以下の式（１），（２）により求まる。

ｆｕ１ = √2 × ｆｍ ≒ 1.4142 × ｆｍ ・・・式（１）
ｆｄ１ = ｆｍ／√2 ≒ ｆｍ ÷ 1.4142 ・・・式（２）

なお、オクターブバンドの周波数領域を１／３オクターブとしてもよい。１／３オクターブの上限周波数ｆｕ２及び下限周波数ｆｄ２は、以下の式（３），（４）により求まる。

ｆｕ２ = ⁶√2 × ｆｍ ≒ 1.1225 × ｆｍ ・・・式（３）
ｆｄ２ = ｆｍ／⁶√2 ≒ ｆｍ ÷ 1.1225 ・・・式（４）

オクターブバンドの実効値Ｘｒは、パワースペクトル密度を上限周波数ｆｕ及び下限周波数ｆｄの範囲で積分することにより求められる。コントローラ７０は、このようにして求められたオクターブバンドの実効値Ｘｒが閾値Ｘｃ以上のときに、減衰弁６２を位置ｂに切り換えて作動油に付与する抵抗を大きくする。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ブーム昇降装置４０では、加速度センサ６３で検出されたブーム４の上下方向の加速度αに基づいて、減衰弁６２が分岐通路６４を流れる作動油に付与する抵抗を制御する。これにより、ブーム４の振動に応じて、減衰弁６２によって発生する減衰力を切り換えることができる。

また、ブーム昇降装置４０では、コントローラ７０は、加速度センサ６３によって検出されたブーム４の上下方向の加速度α及びブーム４の共振周波数ｆｍに基づいて減衰弁６２を制御する。具体的には、コントローラ７０は、パワースペクトル密度Ｐｘが閾値Ｐｃ以上となったときに、減衰弁６２が作動油に付与する抵抗を大きくして、減衰力を大きくする。これにより、ブーム４が上下方向に振動したときに減衰力が大きくなるので、ブーム４の上下方向の振動を的確に抑制できる。

さらに、ブーム昇降装置４０では、加速度センサ６３によって検出された加速度αに含まれているブーム４の共振周波数成分（パワースペクトル密度Ｐｘ）が閾値Ｐｃ以下の場合には、減衰弁６２によって発生する減衰力を小さくするので、例えば、作業車９０が段差を乗り越えるときなどに、車体９１とブーム４との相対変位をアキュムレータ６１によって吸収させることができるとともに、この相対変位に起因する振動の発生を抑制できる。

＜第２実施形態＞
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係るブームスプレーヤ２００について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、第１実施形態のブームスプレーヤ１００と同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。

ブームスプレーヤ２００の基本的な構成は、第１実施形態に係るブームスプレーヤ１００と同様である。第１実施形態に係るブームスプレーヤ１００では、車体９１に対してブーム４を上下方向に変位させるブーム昇降装置４０がブーム制振装置に該当するのに対して、ブームスプレーヤ２００では、車体９１に対してブーム４をロール方向に変位させるブーム回動装置１４０がブーム制振装置に該当する点で相違する。なお、以下の説明において、作業車９０の後方から見てＸ軸を中心とする右回転方向を右ロール方向と称し、左回転方向を左ロール方向と称する。

図４に示されるように、ブーム回動装置１４０は、昇降台３とロール台５との間に設けられ伸縮作動することによりブーム４を車体９１に対してロール方向に変位させる液圧シリンダとしての回動シリンダ１４１と、回動シリンダ１４１に作動油を供給する油圧ポンプ５１と、油圧ポンプ５１と回動シリンダ１４１との間に設けられ、回動シリンダ１４１の伸縮方向を切り換える方向切換弁１５２と、回動シリンダ１４１から排出される作動油が導かれるタンクＴと、回動シリンダ１４１と方向切換弁１５２とを接続する給排通路１５６と、回動シリンダ１４１と給排通路１５６及び給排通路１５６から分岐した分岐通路１６４を通じて接続されるアキュムレータ１６１と、を備える。ブーム回動装置１４０では、給排通路１５６及び分岐通路１６４が接続通路に相当する。このように、ブーム回動装置１４０は、上記第１実施形態のブーム昇降装置４０と同様の油圧回路を有する。なお、本実施形態では、ロール台５はブームの一部を構成する。

回動シリンダ１４１は、支持軸６を挟んで金属ばね８０と対称となる位置に設けられる。回動シリンダ１４１は、伸縮することによって、支持軸６を中心にロール台５及びブーム４を回動させる。なお、回動シリンダ１４１と金属ばね８０とは、ロール方向におけるブーム４の振動を抑制する制振装置として機能する。

回動シリンダ１４１は、作動油が封入されたシリンダチューブ１４２と、シリンダチューブ１４２に進退自在に挿入されたピストンロッド１４３と、ピストンロッド１４３の基端部に設けられるピストン１４４と、を備える。回動シリンダ１４１は、シリンダチューブ１４２の基端部がピロボール１４７を介して昇降台３に回動自在に連結され、ピストンロッド１４３の先端部がピロボール１４８を介してロール台５に回動自在に連結される。ピロボール１４７，１４８は、例えばボール及び球面軸受によって構成される。回動シリンダ１４１の連結部は、ピロボール１４７，１４８によってこじりが生じないようになっている。

シリンダチューブ１４２の内部は、ピストン１４４によってピストン側室１４５とロッド側室１４６とに区画される。ピストン１４４には、ピストン側室１４５とロッド側室１４６との間で作動油の行き来を許容する流路１４４ａが形成される。回動シリンダ１４１は、油圧ポンプ５１からピストン側室１４５に作動油が供給されることによって伸長し、ピストン側室１４５から作動油が排出されることによって収縮するいわゆる単動形流体圧シリンダである。回動シリンダ１４１としては、これに限定されず、ピストン側室１４５とロッド側室１４６との両方に対して作動油が給排される複動形流体圧シリンダ、もしくは、ピストン側室４５に対してのみ作動油が給排されロッド側室４６はタンクＴに接続される単動形流体圧シリンダが用いられてもよい。

油圧ポンプ５１は、タンクＴ内に貯留された作動油をピストン側室１４５へと供給するものであり、ブーム昇降装置４０と共用される。

方向切換弁１５２は、回動シリンダ１４１を伸長させる連通位置としての伸長位置１５２ａと、回動シリンダ１４１を収縮させる連通位置としての収縮位置１５２ｂと、回動シリンダ１４１を停止させる遮断位置としての停止位置１５２ｃと、の３つの位置を有する電磁切換弁である。

給排通路１５６は、一端がこの方向切換弁１５２に接続され、他端が回動シリンダ１４１のピストン側室１４５に接続される。給排通路１５６には、オペレートチェック弁１５３が介装される。

方向切換弁１５２には、給排通路１５６が接続されるとともに、油圧ポンプ５１から吐出される作動油を導く供給通路５５と、タンクＴに作動油を戻す排出通路５７と、オペレートチェック弁１５３のパイロット圧室に連通するオペレート通路１５９と、が接続される。供給通路５５と排出通路５７とは、ブーム昇降装置４０と共用される。

方向切換弁１５２が伸長位置１５２ａに切り換えられると、排出通路５７とオペレート通路１５９とが連通するとともに、給排通路１５６と供給通路５５とが連通する。油圧ポンプ５１から吐出される作動油は、供給通路５５と給排通路１５６とを通じて回動シリンダ１４１のピストン側室１４５に流入する。これにより、回動シリンダ１４１が伸長し、ロール台５が車体９１に対して右ロール方向に回動され、ブーム４は、ロール台５とともに車体９１に対して右ロール方向に変位する。

方向切換弁１５２が収縮位置１５２ｂに切り換えられると、供給通路５５とオペレート通路１５９とが連通するとともに、給排通路１５６と排出通路５７とが連通する。油圧ポンプ５１から吐出される作動油は、オペレート通路１５９を介してオペレートチェック弁１５３にパイロット圧として導かれるので、オペレートチェック弁１５３が開弁し、ピストン側室１４５の作動油が給排通路１５６、排出通路５７を通じてタンクＴに戻される。これにより、回動シリンダ１４１が収縮し、ロール台５が車体９１に対して左ロール方向に回動され、ブーム４は、ロール台５とともに車体９１に対して左ロール方向に変位する。

方向切換弁１５２が停止位置１５２ｃに切り換えられると、供給通路５５、排出通路５７、オペレート通路１５９、及び給排通路１５６のすべてが連通する。これにより、油圧ポンプ５１から供給通路５５を通じて供給される作動油は、全てタンクＴに戻される。このとき、オペレート通路１５９の圧力は、タンクＴと等しくなり、オペレートチェック弁１５３は、ばねの付勢力によって閉弁する。これにより、回動シリンダ１４１の伸縮作動が停止し、車体９１に対するブーム４の傾きが保持される。このように、車体９１に対するブーム４の傾きは、回動シリンダ１４１を伸縮させることによって調節可能であり、傾斜面等において、圃場の農作物とブーム４との間隔を微調整することができる。

アキュムレータ１６１は、ブーム４の左右ロール方向への振動を抑制するために設けられる。アキュムレータ１６１の構成は、ブーム昇降装置４０のアキュムレータ６１と同じであるため、その説明を省略する。

アキュムレータ１６１の油室１６１ａは、給排通路１５６におけるピストン側室１４５とオペレートチェック弁１５３との間から分岐する分岐通路１６４に接続される。

ブーム回動装置１４０は、分岐通路１６４に設けられ、分岐通路１６４を流れる作動油に抵抗を付与する減衰弁１６２と、ブーム４に設けられブーム４のロール方向の加速度αを検出する加速度検出装置としての加速度センサ１６３と、加速度センサ１６３で検出されたブーム４の加速度に基づいて減衰弁１６２が作動油に付与する抵抗を制御する制御部としてのコントローラ７０と、をさらに備える。

減衰弁１６２は、流路面積（絞り）を大きくして作動油に付与する抵抗が小さくなる位置１６２ａと、流路面積（絞り）を小さくして作動油に付与する抵抗が大きくなる位置１６２ｂと、を有する。減衰弁１６２は、コントローラ７０から電流が印加されていない状態では、ばね１６２ｃの付勢力によって位置１６２ａに保持され、コントローラ７０から電流が印加された状態では、ソレノイド１６２ｄの付勢力によってばね１６２ｃの付勢力に抗して位置１６２ｂに切り換えられる。

コントローラ７０には、加速度センサ１６３によって検出されたブーム４のロール方向の加速度αが入力される。コントローラ７０は、ブーム４の加速度αが入力されると、入力されたブーム４の加速度α及びあらかじめ記憶されたブーム４の共振周波数ｆｍに基づいて減衰弁１６２を制御する。減衰弁１６２は、減衰弁６２と同様に制御されるため、具体的な説明については省略する。

ブームスプレーヤ２００では、例えば、作業車９０の左右いずれかの車輪のみが段差を乗り越えるときなど生じる昇降台３とブーム４との相対変位をアキュムレータ１６１によって吸収させることができる。また、例えば、作業車９０が圃場を走行した場合に圃場の凹凸によって生じる車体９１はロール方向の振動を抑制することができる。

以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

ブーム回動装置１４０では、加速度センサ１６３で検出されたブーム４のロール方向の加速度αに基づいて、減衰弁１６２が分岐通路１６４を流れる作動油に付与する抵抗を制御する。これにより、ブーム４のロール方向の振動に応じて、減衰弁１６２によって発生する減衰力を切り換えることができる。

また、ブーム回動装置１４０では、コントローラ７０は、加速度センサ１６３によって検出されたブーム４のロール方向の加速度α及びブーム４の共振周波数ｆｍに基づいて減衰弁１６２を制御するので、ブーム４がロール方向に振動したときに、減衰力を的確に発生させることができる、したがって、ブーム４のロール方向の振動を的確に抑制できる。

さらに、ブーム回動装置１４０では、加速度センサ１６３によって検出された加速度αに含まれているブーム４の共振周波数成分（パワースペクトル密度Ｐｘ）が閾値Ｐｃ以下の場合には、減衰弁１６２によって発生する減衰力を小さくするので、例えば、作業車９０の左右いずれかの車輪のみが段差を乗り越えるときなどに、昇降台３とブーム４との相対変位をアキュムレータ１６１によって吸収させることができるとともに、この相対変位に起因する振動の発生を抑制できる。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

車体９１に対して上下方向またはロール方向に変位するブーム（ブーム４、ロール台５）の振動を抑えるブーム制振装置（ブーム昇降装置４０，ブーム回動装置１４０）は、伸縮作動することによりブーム（ブーム４、ロール台５）を変位させる液圧シリンダ（昇降シリンダ４１，回動シリンダ１４１）と、液圧シリンダ（昇降シリンダ４１，回動シリンダ１４１）と接続通路（給排通路５６，分岐通路６４，給排通路１５６，分岐通路１６４）を通じて接続されるアキュムレータ６１，１６１と、接続通路（給排通路５６，分岐通路６４，給排通路１５６，分岐通路１６４）に設けられ接続通路（給排通路５６，分岐通路６４，給排通路１５６，分岐通路１６４）を流れる作動流体に抵抗を付与する減衰弁６２，１６２と、ブーム（ブーム４、ロール台５）の上下方向またはロール方向の加速度αを検出する加速度検出部（加速度センサ６３，１６３）と、加速度検出部（加速度センサ６３，１６３）で検出されたブーム（ブーム４、ロール台５）の加速度αに基づいて減衰弁６２，１６２を制御することで作動流体に付与する抵抗を制御する制御部（コントローラ７０）と、を備える。

この構成では、加速度検出部（加速度センサ６３，１６３）で検知されたブーム（ブーム４、ロール台５）の加速度αに基づいて減衰弁６２，１６２が作動流体に付与する抵抗を制御することで、ブーム（ブーム４、ロール台５）の振動に応じた減衰力を発生させることができる。

制御部（コントローラ７０）は、加速度検出部（加速度センサ６３，１６３）によって検出された加速度α及びブーム（ブーム４、ロール台５）の共振周波数ｆｍに基づいて減衰弁６２，１６２を制御する。

制御部（コントローラ７０）は、加速度検出部（加速度センサ６３，１６３）によって検出された加速度αからブーム（ブーム４、ロール台５）の共振周波数ｆｍにおけるパワースペクトル密度Ｐｘを算出し、パワースペクトル密度Ｐｘが所定値（閾値Ｐｃ）以上のときに、減衰弁６２，１６２が作動流体に付与する抵抗を大きくする。

制御部（コントローラ７０）は、加速度検出部（加速度センサ６３，１６３）によって検出された加速度αに基づいてブーム（ブーム４、ロール台５）の共振周波数ｆｍを中心周波数としたオクターブバンドの実効値Ｘｒを算出し、オクターブバンドの実効値Ｘｒが所定値（閾値Ｘｃ）以上のときに、減衰弁６２，１６２が作動流体に付与する抵抗を大きくする。

これらの構成によれば、加速度検出部（加速度センサ６３，１６３）で検知されたブーム（ブーム４、ロール台５）の加速度αに加えて、ブーム（ブーム４、ロール台５）の共振周波数ｆｍに基づいて減衰弁６２，１６２を制御するので、的確に減衰力を発生させることができる。

ブームスプレーヤ１００，２００は、ブーム制振装置（ブーム昇降装置４０，ブーム回動装置１４０）を備える。

ブームスプレーヤ１００，２００は、ブーム４を回動自在に支持し車体９１に対して上下方向に変位するブーム支持体（リンクアーム２、昇降台３）をさらに備え、液圧アクチュエータ（昇降シリンダ４１）は、車体９１とブーム支持体（リンクアーム２、昇降台３）との間に設けられ、ブーム（ブーム４、ロール台５）を車体９１に対して上下方向に変位させる。

加速度検出部（加速度センサ６３，１６３）は、ブーム支持体（昇降台３）に設けられる。

これらの構成では、ブーム（ブーム４、ロール台５）の上下方向の振動を抑制することができる。

ブームスプレーヤ１００，２００は、ブーム（ブーム４、ロール台５）を回動自在に支持し車体９１に対して上下方向に変位するブーム支持体（昇降台３）をさらに備え、液圧アクチュエータ（回動シリンダ１４１）は、ブーム（ブーム４、ロール台５）とブーム支持体（昇降台３）との間に設けられ、ブーム（ブーム４、ロール台５）を車体９１に対してロール方向に変位させる。

加速度検出部（加速度センサ１６３）は、ブーム（ブーム４、ロール台５）に設けられる。

これらの構成では、ブーム（ブーム４、ロール台５）のロール方向の振動を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

ブームスプレーヤ１００，２００は、上述のブーム昇降装置４０と上述のブーム回動装置１４０との両方を備えていてもよい。また、減衰弁６２，１６２は、２段階（２位置）に切り換えられているが、パワースペクトル密度Ｐｘあるいはオクターブバンドの実効値Ｘｒに応じて、３段階あるいはそれ以上に切り換えるようにしてもよい。さらに、減衰弁６２，１６２の流路面積をパワースペクトル密度Ｐｘあるいはオクターブバンドの実効値Ｘｒの値に比例するように制御してもよい。

１００，２００・・・ブームスプレーヤ、３・・・昇降台（ブーム支持体）、４・・・ブーム、５・・・ロール台（ブーム）、６・・・支持軸、４０・・・ブーム昇降装置（ブーム制振装置）、４１・・・昇降シリンダ（液圧シリンダ）、４５，１４５・・・ピストン側室、５１・・・油圧ポンプ、５２，１５２・・・方向切換弁、５６，１５６・・・給排通路（接続通路）、６１，１６１・・・アキュムレータ、６１ａ，１６１ａ・・・油室、６１ｂ，１６１ｂ・・・バネ室、６２，１６２・・・減衰弁、６３，１６３・・・加速度センサ（加速度検出部）、６４，１６４・・・分岐通路（接続通路）、７０・・・コントローラ（制御部）、９０・・・作業車、９１・・・車体、１４０・・・ブーム回動装置（ブーム制振装置）、１４１・・・回動シリンダ（液圧シリンダ）

Claims (9)

1. 車体に対して上下方向またはロール方向に変位するブームの振動を抑えるブーム制振装置であって、
   伸縮作動することにより前記ブームを変位させる液圧シリンダと、
   前記液圧シリンダと接続通路を通じて接続されるアキュムレータと、
   前記接続通路に設けられ前記接続通路を流れる作動流体に抵抗を付与する減衰弁と、
   前記ブームの前記上下方向または前記ロール方向の加速度を検出する加速度検出部と、
   前記加速度検出部で検出された前記ブームの加速度に基づいて前記減衰弁を制御することで作動流体に付与する前記抵抗を制御する制御部と、を備えることを特徴とするブーム制振装置。
2. 前記制御部は、前記加速度検出部によって検出された前記加速度及び前記ブームの共振周波数に基づいて前記減衰弁を制御することを特徴とする請求項１に記載のブーム制振装置。
3. 前記制御部は、前記加速度検出部によって検出された前記加速度から前記ブームの共振周波数におけるパワースペクトル密度を算出し、
   前記パワースペクトル密度が所定値以上のときに、前記減衰弁が作動流体に付与する前記抵抗を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載のブーム制振装置。
4. 前記制御部は、前記加速度検出部によって検出された前記加速度に基づいて前記ブームの共振周波数を中心周波数としたオクターブバンドの実効値を算出し、
   前記オクターブバンドの前記実効値が所定値以上のときに、前記減衰弁が作動流体に付与する前記抵抗を大きくすることを特徴とする請求項１または２に記載のブーム制振装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のブーム制振装置を備えることを特徴とするブームスプレーヤ。
6. 前記ブームを回動自在に支持し前記車体に対して前記上下方向に変位するブーム支持体をさらに備え、
   前記液圧シリンダは、前記車体と前記ブーム支持体との間に設けられ、前記ブームを前記車体に対して前記上下方向に変位させることを特徴とする請求項５に記載のブームスプレーヤ。
7. 前記加速度検出部は、前記ブーム支持体に設けられることを特徴とする請求項６に記載のブームスプレーヤ。
8. 前記ブームを回動自在に支持し前記車体に対して前記上下方向に変位するブーム支持体をさらに備え、
   前記液圧シリンダは、前記ブームと前記ブーム支持体との間に設けられ、前記ブームを前記車体に対して前記ロール方向に変位させることを特徴とする請求項５に記載のブームスプレーヤ。
9. 前記加速度検出部は、前記ブームに設けられることを特徴とする請求項８に記載のブームスプレーヤ。

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