| 【発明の名称】 |
作業車 |
| 【発明者】 |
【氏名】高橋 清一
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| 【要約】 |
【課題】地上に設置された発信部からの基準光線に基づいて作業を行う作業車において、機体に支持される作業装置を交換できるように構成する場合、受信部を取り外したり、最初から受信部が取り付けられた作業装置を用意しなくてもよいように構成する。
【解決手段】地上に設置された発信部２６からの基準光線Ｌを受信する受信部２５を機体に備え、機体に対する作業装置４の上下位置を検出する第１検出手段１３、基準光線Ｌに対する機体の上下位置を検出する第２検出手段、基準光線Ｌの位置と作業装置４の位置との上下間隔Ｈ３を検出する第３検出手段を機体に備えて、第３検出手段の検出値が設定値に維持されるように、作業装置４を昇降操作する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 作業装置を昇降自在に支持する支持機構と、地上に設置された発信部から空間の所定面に沿って発信された基準光線を受信する受信部とを機体に備え、機体に対する前記作業装置の上下位置を検出する第１検出手段と、前記受信部に受信される前記基準光線に対する機体の上下位置を検出する第２検出手段と、前記第１及び第２検出手段の検出値に基づいて前記基準光線の位置と前記作業装置の位置との上下間隔を検出する第３検出手段とを機体に備えて、前記第３検出手段の検出値が設定上下間隔に維持されるように、前記支持機構を昇降作動させる昇降制御手段を機体に備えてある作業車。
【請求項２】 作業装置を昇降自在及びローリング自在に支持する支持機構と、地上に設置された発信部から空間の所定面に沿って発信された基準光線を受信する左右一対の受信部とを機体に備え、機体に対する前記作業装置の上下位置を検出する第１検出手段と、前記受信部に受信される前記基準光線に対する機体の上下位置を検出する第２検出手段と、前記第１及び第２検出手段の検出値に基づいて前記基準光線の位置と前記作業装置の位置との上下間隔を検出する第３検出手段とを機体に備えて、前記左右一対の受信部に受信される前記基準光線により前記基準光線に対する機体の左右傾斜角度を検出する第４検出手段と、機体に対する前記作業装置の左右傾斜角度を検出する第５検出手段と、前記第４及び第５検出手段の検出値に基づいて前記基準光線に対する前記作業装置の左右傾斜角度を検出する第６検出手段とを機体に備え、前記第３検出手段の検出値が設定上下間隔に維持されるように前記支持機構を昇降作動させる昇降制御手段と、前記第６検出手段の検出値が設定左右傾斜角度に維持されるように前記支持機構をローリング作動させるローリング制御手段とを備えてある作業車。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、農作物用の圃場や建設現場の地面等を所定の平面（水平面や、水平面に対して所定角度で傾斜した傾斜面）に、耕耘したり削ったりする作業車の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、地面を削るブレードを備えたブルドーザにより建設現場の地面を所定の平面に削る構成が、実開昭５４‐１５３７０５号公報に開示されている。この構成では、機体に対してブレード（前記公報の第１図中の３）を昇降操作自在に支持したブルドーザにおいて、空間の所定面（例えば水平面）に沿って基準光線を発信する発信部（前記公報の第１図中の７）を地上に設置し、基準光線を受信する受信部（前記公報の第１図中の６）を、ブレード（前記公報の第１図中の３）に取り付けている。これにより、ブレードの受信部が基準光線を一定高さで受信するように、ブレードが自動的に昇降操作されて、地面が基準光線と平行に削られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の構成では受信部がブレードに固定されているので、例えばブレードを機体から取り外して別の作業装置を機体に取り付け、前述と同様に基準光線に基づいて作業を行おうとすると、ブレードに取り付けられていた受信部を取り外して前述の別の作業装置に取り付けたり、最初から受信部が取り付けられた別の作業装置を用意しなければならない。本発明は、地上に設置された発信部からの基準光線に基づいて作業を行う作業車において、機体に支持される作業装置を交換できるように構成する場合、受信部を取り外したり、最初から受信部が取り付けられた作業装置を用意しなくてもよいように構成することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】［Ｉ］請求項１の特徴によると、地上に設置された発信部からの基準光線を受信する受信部が、作業装置ではなく機体に備えられており、受信部に基準光線が受信されることで、機体に備えられた第２検出手段により基準光線に対する機体の上下位置が検出される。さらに機体に対する作業装置の上下位置を検出する第１検出手段が機体に備えられているので、第１及び第２検出手段の検出値に基づいて、機体に備えられた第３検出手段により、基準光線の位置と作業装置の位置との上下間隔が検出される。これにより、第３検出手段の検出値が設定値に維持されるように、昇降制御手段により支持機構を昇降作動させると、基準光線に対して作業装置が所定位置に維持されて作業が行われる。
【０００５】以上のように請求項１の特徴によると、受信部及び第１，２，３検出手段が機体に備えられているので、機体の支持機構に異なる作業装置を支持させても、これに関係なく基準光線の位置と作業装置の位置との上下間隔を検出することができるのであり、基準光線に対して作業装置を所定位置に維持して作業を行うことができる。
【０００６】［ＩＩ］請求項２の特徴によると、請求項１の場合と同様に前項［Ｉ］に記載の「作用」を備えており、これに加えて以下のような「作用」を備えている。請求項２の特徴によると、地上に設置された発信部からの基準光線を受信する受信部が、作業装置ではなく機体に左右一対備えられている。このように左右の受信部に受信される基準光線の位置の差により、機体に備えられた第４検出手段によって、基準光線に対する機体の左右傾斜角度が検出される。さらに機体に対する作業装置の左右傾斜角度を検出する第５検出手段が機体に備えられているので、第４及び第５検出手段の検出値に基づいて、機体に備えられた第６検出手段により、基準光線に対する作業装置の左右傾斜角度が検出される。これにより、第６検出手段の検出値が設定左右傾斜角度に維持されるように、ローリング制御手段により支持機構をローリング作動させると、基準光線に対して作業装置が設定左右傾斜角度に維持されて作業が行われる。
【０００７】以上のように請求項２の特徴によると、左右一対の受信部及び第４，５，６検出手段が機体に備えられているので、機体の支持機構に異なる作業装置を支持させても、これに関係なく基準光線に対する作業装置の左右傾斜角度を検出することができるのであり、基準光線に対して作業装置を設定左右傾斜角度に維持して作業を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】［１］図１に示すように、前輪２１及び後輪２２で支持された機体の前部にエンジン２３、機体の後部にミッションケース３が備えられ、機体の中央部の運転部がキャビン２４によって覆われて、作業車の一例である農用トラクタが構成されている。
【０００９】農用トラクタの後部において図２及び図１に示すように、ミッションケース３に上下揺動自在なトップリンク１と左右一対のロアリンク２が備えられ、トップリンク１及びロアリンク２にロータリ耕耘装置４が着脱可能に支持されている。ミッションケース３の上部に、油圧シリンダ５により上下に揺動駆動される一対のリフトアーム６が備えられ、一対のリフトアーム６とロアリンク２とが、リフトロッド７及び複動型の油圧シリンダ８を介して連結されている。
【００１０】図５に示すように、油圧シリンダ５に対する３位置切換式の昇降制御弁１６が操作されて、油圧シリンダ５及びリフトアーム６によりロータリ耕耘装置４が昇降操作される。油圧シリンダ８に対する３位置切換式のローリング制御弁１７が操作されて、油圧シリンダ８の伸縮操作によりロータリ耕耘装置４が、リフトロッド７側のロアリンク２との連結点周りにローリング操作される。
【００１１】［２］この農用トラクタにおいて、ロータリ耕耘装置４を圃場から設定高さに維持して耕耘深さＨ４（図１参照）を一定に維持する第１耕深制御機能、機体に対するロータリ耕耘装置４の高さを目標高さに維持するポジション制御機能、及びロータリ耕耘装置４の左右傾斜角度を設定左右傾斜角度に維持する第１ローリング制御機能が、制御装置２７に備えられている。さらに、第１耕深制御機能及び第１ローリング制御機能に加えて、後述するような第２耕深制御機能及び第２ローリング制御機能が、制御装置２７に備えられている。
【００１２】図５に示すように切換スイッチ１８が機体に備えられており、切換スイッチ１８を第１位置Ａに操作すると、第１耕深制御機能及び第１ローリング制御機能が作動し、後述する第２耕深制御機能及び第２ローリング制御機能が停止するのであり、切換スイッチ１８を第２位置Ｂに操作すると、第１耕深制御機能及び第１ローリング制御機能が停止し、後述する第２耕深制御機能及び第２ローリング制御機能が作動する。
【００１３】図１，２，５に示すように、ロータリ耕耘装置４に上下揺動自在に後部カバー９が備えられ、ロータリ耕耘装置４に対する後部カバー９の上下角度を検出することによりロータリ耕耘装置４の耕耘深さＨ４を検出する耕深センサー１０が備えられており、耕深センサー１０の検出値が制御装置２７に入力されている。機体に対するリフトアーム６の上下角度を検出する角度センサー１３が、リフトアーム６の基部に備えられており、角度センサー１３の検出値が制御装置２７に入力されている。油圧シリンダ８の伸縮位置を検出するストロークセンサー１４、水平面に対する機体の左右傾斜角度Ｄ１（図４参照）を検出する重錘式の傾斜センサー１５が備えられており、ストロークセンサー１４及び傾斜センサー１５の検出値が制御装置２７に入力されている。
【００１４】図５に示すように、耕深設定器１１、操作レバー型式のポジション設定器１２及び傾斜設定器２０が機体の操縦部に備えられており、耕深設定器１１で設定される設定耕耘深さ（設定上下間隔）、ポジション設定器１２で設定される目標高さ、及び傾斜設定器２０で設定される設定左右傾斜角度が制御装置２７に入力されている。
【００１５】以上の構成により図６及び図７に示すように、ポジション設定器１２を最低位置よりも高い位置に操作していると（ステップＳ１）、ポジション制御機能によって角度センサー１３の検出値（ステップＳ３）が、ポジション設定器１２で設定される目標高さとなるように昇降制御弁１６が操作されて、油圧シリンダ５によりリフトアーム６が上下に揺動操作される（ステップＳ２，Ｓ４）。これと同時にローリング制御弁１７により、油圧シリンダ８がリフトロッド７と同じ長さになるように操作されて、ロータリ耕耘装置４が機体に対して平行に維持される（ステップＳ５）。従って、作業者がポジション設定器１２を操作することにより、ロータリ耕耘装置４を任意の目標高さに昇降操作することができる。
【００１６】次に切換スイッチ１８を第１位置Ａに操作している状態において、ポジション設定器１２を最低位置に操作すると（ステップＳ１，Ｓ６）、第１耕深制御機能により耕深センサー１０の検出値が、耕深設定器１１で設定される設定耕耘深さとなるように昇降制御弁１６が操作されて、油圧シリンダ５及びリフトアーム６により、ロータリ耕耘装置４が自動的に昇降操作される（ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ９）。これにより、作業者が耕深設定器１１を操作することによって、ロータリ耕耘装置４の耕耘深さＨ４を任意に変更することができる。
【００１７】前述のように切換スイッチ１８が第１位置Ａに操作され、第１耕深制御機能が作動している状態において、ストロークセンサー１４により油圧シリンダ８の伸縮位置を検出することによって、機体に対するロータリ耕耘装置４の左右傾斜角度Ｄ２（図４参照）が検出できるのであり（ステップＳ１１）、機体に対するロータリ耕耘装置４の左右傾斜角度Ｄ２と、傾斜センサー１５の検出値とによって（ステップＳ１２）、水平面に対するロータリ耕耘装置４の左右傾斜角度が検出される（ステップＳ１３）。従って、第１ローリング制御機能により、水平面に対するロータリ耕耘装置４の左右傾斜角度が、傾斜設定器２０で設定される設定左右傾斜角度となるようにローリング制御弁１７が操作されて、油圧シリンダ８によりロータリ耕耘装置４が自動的にローリング操作される（ステップＳ１０，Ｓ１４）。
【００１８】傾斜設定器２０はダイヤル式であり、水平位置から右下り側及び左下り側に、任意に且つ連続的に設定左右傾斜角度を設定変更できるように構成されている。これにより、作業者が傾斜設定器２０を操作することによって、ロータリ耕耘装置４を水平状態に設定したり、水平面から右下がり状態及び左下がり状態に設定したりすることができる。
【００１９】［３］次に、第２耕深制御機能について説明する。図１及び図４に示すようにキャビン２４の上面後部に、左右一対のレベルセンサー２５が設置されている。レベルセンサー２５は図３に示すように、多数の受光素子２５ａ（フォトダイオードやフォトトランジスタ等）が縦方向に沿って一列状に配置されたものが、外側の周方向に沿って３箇所配置されており、後述するレーザー光Ｌが東西南北の何れの方向から入射されても、レベルセンサー２５がレーザー光Ｌを的確に受信できるように構成されている。
【００２０】図１に示すように、レーザー光Ｌを水平面（所定の空間面に対応）に沿って発信するレーザー灯台２６が、圃場の端部に設置されている。レーザー灯台２６は三脚２６ａに支持される本体２６ｂに、ビーム状のレーザー光Ｌを水平面に沿って発信する発信源（図示せず）が備えられ、本体２６ｂの反射鏡やプリズムを縦軸芯Ｐ１周りに回転させて、レーザー光Ｌを３６０度に亘って旋回させるように構成されている。この場合、レーザー光Ｌを１分間に６００回旋回させる型式（６００ｒｐｍ）、又はレーザー光Ｌを１分間に３００回旋回させる型式（３００ｒｐｍ）が使用される。
【００２１】以上の構成により図６及び図７に示すように、切換スイッチ１８を第２位置Ｂに操作している状態において、ポジション設定器１２を最低位置に操作すると（ステップＳ１，Ｓ６）、図１及び図３に示すように水平面に沿って発信されるレーザー光Ｌが、左右のレベルセンサー２５に受信された際、多数の受光素子２５ａのうち、どの受光素子２５ａがレーザー光Ｌを受信したかにより、レーザー光Ｌに対する機体の上下位置が検出される。この場合、左（図２に示す油圧シリンダ８とは反対側）のレベルセンサー２５の検出値に基づいて、図１に示すようにレーザー光Ｌと角度センサー１３の位置との上下間隔Ｈ２が検出される（ステップＳ１６）。
【００２２】図１に示す角度センサー１３により、機体に対するリフトアーム６の上下角度を検出する場合、機体に対するロータリ耕耘装置４の下端（耕耘爪の移動軌跡における最下部）の上下位置が、角度センサー１３の検出値を変数としたマップデータとして制御装置２７に記憶されており、角度センサー１３の検出値に基づいて、図１に示すように角度センサー１３の位置とロータリ耕耘装置４の下端との上下間隔Ｈ１が検出される（ステップＳ１７）。
【００２３】この場合、支持されるロータリ耕耘装置４の種類や別の作業装置（図示せず）により、前述のマップデータが異なっているので、支持されるロータリ耕耘装置４の種類や別の作業装置（図示せず）に応じた複数種類のマップデータが、制御装置２７に記憶されている。従って、どのマップデータを使用するかは、支持されるロータリ耕耘装置４の種類や別の作業装置に応じて、作業者が選択する。
【００２４】以上のようにして、角度センサー１３の位置とロータリ耕耘装置４の下端との上下間隔Ｈ１、及びレーザー光Ｌと角度センサー１３の位置との上下間隔Ｈ２が検出されると、両方の上下間隔Ｈ１，Ｈ２の和により、図１に示すようにレーザー光Ｌとロータリ耕耘装置４の下端との上下間隔Ｈ３が検出される（ステップＳ１８）。従って、第２耕深制御機能により、レーザー光Ｌとロータリ耕耘装置４の下端との上下間隔Ｈ３が設定上下間隔に維持されるように昇降制御弁１６が操作されて、油圧シリンダ５及びリフトアーム６によりロータリ耕耘装置４が自動的に昇降操作される（ステップＳ１９）。
【００２５】前項［２］に記載のように切換スイッチ１８を第１位置Ａに操作していると、耕深設定器１１により第１耕深制御機能の設定耕耘深さが設定される。これに対し、切換スイッチ１８を第２位置Ｂに操作していると、耕深設定器１１により前述の第２耕深制御機能の設定上下間隔を設定することができる（ステップＳ１５）。従って、作業者が耕深設定器１１を操作することにより、レーザー光Ｌとロータリ耕耘装置４の下端の上下間隔Ｈ３を、任意に変更することができる。
【００２６】［４］次に、第２ローリング制御機能について説明する。前述のように切換スイッチ１８が第２位置Ｂに操作され、第２耕深制御機能が作動している状態において、図１及び図４に示すように水平方向に沿って発信されるレーザー光Ｌが、左右のレベルセンサー２５に受信されると、多数の受光素子２５ａのうち、どの受光素子２５ａがレーザー光Ｌを受信したかによって、レーザー光Ｌに対する機体の上下位置が検出される。これによって、左右のレベルセンサー２５において、レーザー光Ｌに対する機体の上下位置の差により、レーザー光Ｌに対する機体の左右傾斜角度Ｄ１が検出される（ステップＳ２０）。
【００２７】前項［２］に記載のように、図２及び図５に示すストロークセンサー１４により油圧シリンダ８の伸縮位置を検出することによって、機体に対するロータリ耕耘装置４の左右傾斜角度Ｄ２（図４参照）が検出できる（ステップＳ２１）。従って、第２ローリング制御機能により図４に示すように、機体に対するロータリ耕耘装置４の左右傾斜角度Ｄ２が、レーザー光Ｌに対する機体の左右傾斜角度Ｄ１と等しくなるように、ローリング制御弁１７が操作されて、油圧シリンダ８によりロータリ耕耘装置４が自動的にローリング操作される（ステップＳ２２）。これにより、ロータリ耕耘装置４がレーザー光Ｌと平行に維持されるのであり、ロータリ耕耘装置４が水平状態に維持される。
【００２８】以上のように前項［３］の記載の第２耕深制御機能、及び本項［４］に記載の第２ローリング制御機能により、レーザー灯台２６から水平面に沿って発信されるレーザー光Ｌと平行で、且つ、レーザー光Ｌから上下間隔Ｈ３の位置に、ロータリ耕耘装置４で耕耘された面が形成される。
【００２９】［発明の実施の別形態］前述の「発明の実施の形態」では、レーザー灯台２６から水平面に沿ってレーザー光Ｌが発信されるように構成されているが、水平面に対し東西南北の何れかの方向に所定角度だけ傾斜した面に沿って、レーザー灯台２６からレーザー光Ｌが発信されるように構成してもよい。これによって、水平面に対し東西南北の何れかの方向に所定角度だけ傾斜した面と平行で、この面から上下間隔Ｈ３の位置に、ロータリ耕耘装置４で耕耘された面が形成される。
【００３０】前述の「発明の実施の形態」の［４］に記載の第２ローリング制御機能において、レーザー光Ｌに対してロータリ耕耘装置４を平行に維持するのではなく、レーザー光Ｌに対してロータリ耕耘装置４を設定左右傾斜角度だけ傾斜した姿勢に維持されるように構成してもよい。この場合、図５に示す切換スイッチ１８が第２位置Ｂに操作されている状態で、傾斜設定器２０により前述の設定左右傾斜角度が設定されるように構成する。
【００３１】前述の「発明の実施の形態」において、図７のステップＳ１７の角度センサー１３の検出値に耕深センサー１０の検出値を加えて、角度センサー１３の位置とロータリ耕耘装置４における後部カバー９の下端（耕耘された土に接地する部分）との上下間隔を、図１及び図７における上下間隔Ｈ１として検出するように構成してもよい。これにより、上下間隔Ｈ３はレーザー光Ｌとロータリ耕耘装置４における後部カバー９の下端（耕耘された土に接地する部分）との上下間隔Ｈ３となり、図５に示す切換スイッチ１８が第２位置Ｂに操作されている状態で、耕深設定器１１により設定上下間隔を設定することにより、レーザー光Ｌとロータリ耕耘装置４における後部カバー９の下端（耕耘された土に接地する部分）との上下間隔Ｈ３を、任意に変更することができる。図１及び図２に示すトップリンク１及びロアリンク２に、別の種類のロータリ耕耘装置４を支持させたり、ロータリ耕耘装置に代えてプラウ装置（図示せず）を支持させるように構成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】請求項１の特徴によると、地上に設置された発信部からの基準光線に基づいて作業を行う作業車において、基準光線を受信する受信部を作業装置ではなく機体に備えることにより、機体の支持機構に異なる作業装置を支持させても、これに関係なく基準光線の位置と作業装置の位置との上下間隔を検出し、基準光線に対して作業装置を所定位置に維持して作業を行うことができるようになって、作業車の作業性能を向上させることができた。
【００３３】請求項２の特徴によると、請求項１の場合と同様に前述の請求項１の「発明の効果」を備えており、この「発明の効果」に加えて以下のような「発明の効果」を備えている。請求項２の特徴によると、基準光線を受信する左右一対の受信部を作業装置ではなく機体に備えることにより、機体の支持機構に異なる作業装置を支持させても、これに関係なく基準光線に対する作業装置の左右傾斜角度を検出し、基準光線に対して作業装置を設定左右傾斜角度に維持して作業を行うことができるようになって、作業車の作業性能をさらに向上させることができた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１０５２
【氏名又は名称】株式会社クボタ
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）３月２６日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２７５９０７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月１２日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−７９５８８ |
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