JP7079679B2

JP7079679B2 - ブームスプレーヤ

Info

Publication number: JP7079679B2
Application number: JP2018127628A
Authority: JP
Inventors: 秀彬保田; 徹園田
Original assignee: Yamabiko Corp
Current assignee: Yamabiko Corp
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2022-06-02
Anticipated expiration: 2038-07-04
Also published as: JP2020005521A

Description

本発明は、ブームスプレーヤ、特には走行装置（トラクタなど）に直装式のブームスプレーヤに関するものである。

ブームスプレーヤは、トラクタや自走機体などの走行装置に装着（直装又は牽引）されて、圃場などを進行しながら広範囲に薬剤等の液材を散布する作業機である。このブームスプレーヤは、進行方向に対して交差する水平方向に沿って左右両側或いは左右の片側に延長配置されるブームを備えており、ブームに所定間隔で複数配置されるノズルから液材を下向きに噴射させることで、地面近くから１行程で広範囲に液材を散布することができる。

このようなブームスプレーヤは、散布した液材の空中飛散を抑制するために、可能な限り圃場面の作物等に近い位置にブームを展開することが行われている。このため、ブームの水平状態が維持できないと、ブームの先端部が地面に当たってブームが破損したり、ブームやノズルが圃場に植えられている作物に接触してこれを傷付けてしまったりする問題が生じる。このような問題に対処するために、ブームスプレーヤは、機体のローリングに対してブームの水平状態を維持することができる水平機構を備えたものが知られている。

従来のブームスプレーヤにおける水平機構は、ブームを支持する支持枠が機体に軸支されており、水平方向左右に展開したブームの重量バランスでブーム全体の水平を維持する機構を備えている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２０１７－８２号公報

前述した従来のブームスプレーヤは、左右一方に展開したブームを伸縮させるなどして左右ブームの重量バランスが崩れるとブームの水平を維持できなくなるので、そのような操作を行う前にブームを支持する支持枠を機体に対して固定状態にするロック機構（ロック用油圧シリンダなど）を設ける必要がある。また、圃場面自体が傾斜している場合には、左右に展開したブームを圃場面に沿って傾斜させる必要があり、それに対応するために機体に対してブームを支持する支持枠を傾斜状態に保持する機構（傾斜用油圧シリンダなど）を設けることが必要になる。

一方、薬剤等の散布作業は、作業効率を高めるために、高速走行で作業を行うことが求められており、特に走行装置直装式のブームスプレーヤでは、凹凸の多い圃場面で高速走行させた場合に、走行装置の振動やローリングが直にブームに伝わってブームの水平バランスを崩しやすくなり、前述した水平機構の必要性がより高くなる。これに対して、前述した従来の水平機構を備えたブームスプレーヤは、ロック用油圧シリンダや傾斜用油圧シリンダ、これらを支持するフレーム、多数の油圧バルブなどを備えていることで、ブームスプレーヤの機体重量が重くなると共にブームスプレーヤ自身の生産コストが高くなる。また、高速走行作業を行うためには、重荷重用の走行装置が必要になるので、これによってもユーザのコスト負担が大きくなる問題が生じる。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、水平機構を備えた走行装置直装式のブームスプレーヤにおいて機体の軽量化と低コスト化を図ること、などが本発明の課題である。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
走行装置に直装される機体枠に対してブームを支持する支持枠を軸支して左右水平方向に展開したブームの重量バランスでブームの水平状態を維持する水平機構を備えたブームスプレーヤであって、前記水平機構は、前記機体枠に対して前記支持枠を回転自在に支持する回転軸と、前記機体枠と前記支持枠との間に配備されて前記回転軸回りに前記支持枠を揺動させる複動型の油圧シリンダと、前記油圧シリンダを往復制御するための方向切換弁を備えた油圧回路を備え、前記油圧回路に、前記方向切換弁を経由すること無く、前記油圧シリンダにおけるシリンダ両側の作動油出入口を直結させる直結流路を設けると共に、前記直結流路を開閉する開閉切換弁を設けたことを特徴とするブームスプレーヤ。

このような特徴を備えたブームスプレーヤは、複動型の油圧シリンダ単体で、ブームの傾斜状態を調整することができると共に機体枠に対してブームを固定することができ、前述した開閉切換弁を開状態にして油圧シリンダにおけるシリンダ両側の作動油出入口を直結状態に切り換えることで、支持枠の揺動をフリー状態にして、ブームを重量バランスで水平維持することができる。これによると、水平機構の部品点数を削減することができ、水平機構を備えた走行装置直装式のブームスプレーヤにおいて、機体の軽量化と低コスト化を図ることができる。

ブームスプレーヤの全体構成を示した説明図である。ブームスプレーヤの配管構成及び流量制御装置を示した説明図である。本発明の実施形態にかかるブームスプレーヤの水平機構の構成例を示した説明図である。水平機構における油圧シリンダを動作させる油圧回路のフリー状態を示した説明図である。水平機構における油圧シリンダを動作させる油圧回路の静止状態を示した説明図である。水平機構における油圧シリンダを動作させる油圧回路の右傾斜状態を示した説明図である。水平機構における油圧シリンダを動作させる油圧回路の左傾斜状態を示した説明図である。水平機構のフリー状態を示した説明図である。水平機構の右傾斜状態を示した説明図である。水平機構の左傾斜状態を示した説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

先ず、図１及び図２によって、ブームスプレーヤの全体構成の一例を説明する。ブームスプレーヤ１は、走行装置であるトラクタＴＲに直装され、圃場面などを走行しながら薬剤などを散布するものであり、トラクタＴＲに直装される機体枠２と、機体枠２に搭載されるタンク３と、機体枠２に水平機構１０を介して支持されるブーム４とを備えている。ブーム４は、トラクタＴＲの進行方向に対して交差する水平方向に沿って左右両側或いは左右の片側に延長配置され、ブーム４には、タンク３に貯留される薬剤などを下向きに噴出するノズル５が複数配置されている。

タンク３に貯留されている薬剤などは、図２に示すように、ポンプ３０の駆動圧によって、配管３１、分流器３２を経て、配管３３，３４に供給され、配管３３，３４にそれぞれ接続されている散布ホース３５，３６に供給される。散布ホース３５，３６は、前述したブーム４に支持されており、所定間隔毎に複数のノズル５を備えている。

タンク３からノズル５に供給される薬剤などは、図２に示すような散布量制御装置２０によって供給流量が制御されている。散布量制御装置２０は、流量調整弁２１を制御する制御部２０Ａを備えている。制御部２０Ａには、配管３１に設けられる流量センサ２２や圧力センサ２３の検出信号、ブーム４の展開状態などを検知する散布幅センサ２４の検出信号、更には車速信号などが入力され、制御部２０Ａは、操作入力部２５によって設定された散布流量になるように、流量調整弁２１を制御している。

以下、水平機構１０を説明する。水平機構１０は、図３に示すように、機体枠２に対してブーム４を支持する支持枠１１を軸支して、左右水平方向に展開したブーム４の重量バランスでブーム４の水平状態を維持する機構を備えている。

支持枠１１は、左右対称の形態を有し、左右に伸びるブーム支持部１１Ａを備え、中央上部が回転軸１２によって機体枠２に回転自在に支持されている。図示の例では、機体枠２は、昇降レール２Ａとこの昇降レール２Ａに昇降自在に支持される昇降フレーム２Ｂを備えており、支持枠１１は、回転軸１２によって昇降フレーム２Ｂに軸支されている。また、図示の機体枠２は、昇降フレーム２Ｂを昇降レール２Ａに沿って昇降させる昇降シリンダ２Ｃを備えている。

支持枠１１と昇降フレーム２Ｂとの間には、左右一対のバランス用バネ１３，１４が接続されている。バランス用バネ１３，１４は、その一端側が支持枠１１のバネ支持部１１Ｂに接続され、他端が回転軸１２の近くで昇降フレーム２Ｂに接続されている。バネ支持部１１Ｂは、ブーム支持部１１Ａにおける左右対称位置に設けられており、バランス用バネ１３，１４は、支持枠１１の対称軸に対して左右対称となるように配備されている。このため、支持枠１１が後述するようなフリー状態になると、バランス用バネ１３，１４の引っ張りのバランスで、支持枠１１は水平状態に保持されることになる。

また、水平機構１０は、機体枠２と支持枠１１との間に配備されて回転軸１２回りに支持枠１１を揺動させる複動型の油圧シリンダ１５を備えている。油圧シリンダ１５は、一端側が支持枠１１の中央下部に設けたシリンダ支持部１１Ｃに軸支され、他端側が回転軸１２から離れた昇降フレーム２Ｂの下部に軸支されている。これにより、油圧シリンダ１５が伸縮すると、支持枠１１が回転軸１２の回りを揺動し、支持枠１１に支持されるブーム４が任意の傾斜状態で保持される。

図４～図６は、油圧シリンダ１５を駆動する油圧回路を示している。この油圧回路は、複動型の油圧シリンダ１５を駆動するための一般的な方向切換弁４０Ｖを具備する方向切換回路４０を備えており、油圧タンク４１内の作動油を油圧ポンプ４２による作動圧で方向切換回路４０を介して油圧シリンダ１５に供給している。

そして、油圧シリンダ１５を駆動する油圧回路には、複動型の油圧シリンダ１５におけるシリンダ両側の作動油出入口１５Ａ，１５Ｂを直結させる直結流路４３が設けられており、その直結流路４３を開閉する開閉切換弁４４が設けられている。また、前述した直結流路４３と開閉切換弁４４は、シリンダ両側の作動油出入口１５Ａ，１５Ｂに近接して設けられている。

このような油圧回路による油圧シリンダ１５は、図示省略した制御手段によって方向切換弁４０Ｖと開閉切換弁４４の状態を切り換えることにより、下記のように動作状態を変更することができる。

先ず、図４に示した状態は、油圧シリンダ１５のシリンダを自由に左右に動かすことができるフリー状態である。この状態にすると、水平機構１０は、ブーム４を重量バランスで水平に維持することができる。このフリー状態は、開閉切換弁４４を開状態にすることで直結流路４３を開通させ、方向切換弁４０Ｖを図４に示すように切り換えることで、方向切換回路４０によって油圧ポンプ４２の作動油が油圧タンク４１に戻される。

このようなフリー状態では、油圧ポンプ４２によって送られる作動油は、図４に示す矢印のａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１のように流れて、作動圧が油圧シリンダ１５に作用しなくなる。そして、油圧シリンダ１５の左右の作動油出入口１５Ａ，１５Ｂに出入りする作動油は、作動油出入口１５Ａ，１５Ｂが直結されることで自由に出入りできるようになる。この状態では、油圧シリンダ１５は恰も存在しないような状態になり、図８に示すように、左右に展開するブーム４を支持する支持枠１１は、重量バランスに従って回転軸１２の回りに回転自在に支持される。これにより、左右に展開したブーム４の重量バランスが等しい場合には、機体枠２のローリングに対してブーム４は水平を維持することになる。

このようなフリー状態を円滑に実現するためには、直結流路４３と開閉切換弁４４を油圧シリンダ１５の作動油出入口１５Ａ，１５Ｂに近接した位置に配備することが好ましい。これは、作動油出入口１５Ａ，１５Ｂの一方から直結流路４３を経由して他方に流れる作動油の流路が長くなると、流路抵抗によって作動油が行き来し難くなり、支持枠１１の円滑な回動が得られ難くなるからである。

次に、図５に示した状態は、油圧シリンダ１５の静止状態を示している。この状態にすると、水平機構１０は、ブーム４を機体枠２に固定することができる。この静止状態は、開閉切換弁４４を閉状態にすることで直結流路４３を遮断し、方向切換弁４０Ｖを図５に示すように切り換えることで、方向切換回路４０によって油圧ポンプ４２の作動油が油圧タンク４１に戻される。

このような静止状態では、油圧ポンプ４２によって送られる作動油は、図５に示した矢印のａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２のように流れて、作動圧が油圧シリンダ１５に作用しなくなる。そして、油圧シリンダ１５の左右の作動油出入口１５Ａ，１５Ｂに出入りする作動油は、逆止弁４５によって静止状態になる。この状態では、油圧シリンダ１５はロックされた状態になり、左右に展開するブーム４を支持する支持枠１１は、機体枠２に対して固定された状態になる。

図６に示した状態は、支持枠１１を右回りに回転させる状態を示している。この状態にすると、水平機構１０は、ブーム４を右側が下向きになるように傾斜させることができる。この右傾斜状態は、開閉切換弁４４を閉状態にすることで直結流路４３を遮断し、方向切換弁４０Ｖを図６に示すように切り換えることで、方向切換回路４０によって油圧ポンプ４２の作動油を油圧シリンダ１５の作動油出入口１５Ｂ側に供給する。

このような右傾斜状態では、油圧ポンプ４２によって送られる作動油は、図６に示すように矢印のａ３，ｂ３のように流れて作動油出入口１５Ｂに供給され、作動油出入口１５Ａから押し出された作動油が矢印ｃ３，ｄ３のように流れて、油圧タンク４１に戻される。

この状態では、図９に示すように、油圧シリンダ１５の動作によってブーム４を支持する支持枠１１の傾斜状態を右側が下に傾斜するように調整することができ、任意の傾斜状態で方向切換弁４０Ｖを図５に示すように切り換えることで、ブーム４を右傾斜した任意の傾斜状態に固定することができる。

図７に示した状態は、支持枠１１を左回りに回転させる状態を示している。この状態にすると、水平機構１０は、ブーム４を左側が下向きになるように傾斜させることができる。この左傾斜状態は、開閉切換弁４４を閉状態にすることで直結流路４３を遮断し、方向切換弁４０Ｖを図７に示すように切り換えることで、方向切換回路４０によって油圧ポンプ４２の作動油を油圧シリンダ１５の作動油出入口１５Ａ側に供給する。

このような左傾斜状態では、油圧ポンプ４２によって送られる作動油は、図７に示した矢印のａ４，ｂ４のように流れて作動油出入口１５Ａに供給され、作動油出入口１５Ｂから押し出された作動油が矢印ｃ４，ｄ４のように流れて、油圧タンク４１に戻される。この状態では、油圧シリンダ１５の動作によって、図１０に示すように、ブーム４を支持する支持枠１１の傾斜状態を左側が下に向く傾斜状態に調整することができ、任意の傾斜状態で方向切換弁４０Ｖを図５に示すように切り換えることで、ブーム４を右傾斜の任意の傾斜状態に固定することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態にかかるブームスプレーヤ１の水平機構１０は、単体の油圧シリンダ１５を制御する油圧回路において、開閉切換弁４４を開状態にしてブーム４を重量バランスで水平維持できるようにし、開閉切換弁４４を閉状態にして油圧シリンダ１５の往復動を制御することでブーム４の傾斜状態を調整することができる。これによって、多数の油圧シリンダなどを備える従来の水平機構に対して部品点数を削減することが可能になり、水平機構を備えた走行装置直装式のブームスプレーヤにおいて、機体の軽量化と低コスト化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：ブームスプレーヤ，２：機体枠，
２Ａ：昇降レール，２Ｂ：昇降フレーム，２Ｃ：昇降シリンダ，
３：タンク，４：ブーム，５：ノズル，
１０：水平機構，１１：支持枠，
１１Ａ：ブーム支持部，１１Ｂ：バネ支持部，１１Ｃ：シリンダ支持部，
１２：回転軸，１３，１４：バランス用バネ，１５：油圧シリンダ，
１５Ａ，１５Ｂ：作動油出入口，
２０：散布量制御装置，２０Ａ：制御部，２１：流量制御弁，
２２：流量センサ，２３：圧力センサ，２４：散布幅センサ，
２５：操作入力部，３０：ポンプ，３１，３３，３４：配管，３２：分流器，
３５，３６：散布ホース，
４０：方向切換回路，４０Ｖ：方向切換弁，
４１：油圧タンク，４２：油圧ポンプ，４３：直結流路，４４：開閉切換弁,
４５：逆止弁，ＴＲ：トラクタ（走行装置）

Claims

走行装置に直装される機体枠に対してブームを支持する支持枠を軸支して左右水平方向に展開したブームの重量バランスでブームの水平状態を維持する水平機構を備えたブームスプレーヤであって、
前記水平機構は、
前記機体枠に対して前記支持枠を回転自在に支持する回転軸と、前記機体枠と前記支持枠との間に配備されて前記回転軸回りに前記支持枠を揺動させる複動型の油圧シリンダと、前記油圧シリンダを往復制御するための方向切換弁を備えた油圧回路を備え、
前記油圧回路に、前記方向切換弁を経由すること無く、前記油圧シリンダにおけるシリンダ両側の作動油出入口を直結させる直結流路を設けると共に、前記直結流路を開閉する開閉切換弁を設けたことを特徴とするブームスプレーヤ。
前記直結流路と前記開閉切換弁を前記シリンダ両側の作動油出入口に近接して設けたことを特徴とする請求項１記載のブームスプレーヤ。
前記水平機構は、前記開閉切換弁を開状態にして前記ブームを重量バランスで水平維持できるようにし、前記開閉切換弁を閉状態にして前記油圧シリンダの往復動を制御することで前記ブームの傾斜状態を調整することを特徴とする請求項１又は２記載のブームスプレーヤ。