| 【発明の名称】 |
作業装置の昇降制御機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】鎌田 稔 【住所又は居所】兵庫県尼崎市猪名寺2丁目18番1号 株式会社神崎高級工機製作所内
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| 【要約】 |
【課題】走行車両等に昇降可能に連結され、油圧シリンダによって昇降駆動される作業装置の昇降速度制御範囲をさらに細かく区分し、簡単な構造且つ良好な昇降速度調整を可能とする。
【解決手段】油圧シリンダ1へ圧油を供給させる状態、油圧シリンダ1から排出させる状態、及び排出を停止させる状態に切換可能な第一制御弁10と該油圧シリンダ1とを繋ぐ第一油路25と、第二制御弁11により開閉操作され前記油圧シリンダ1とタンク3を繋ぐ第二油路26で構成された作業装置30の昇降制御機構において、第一油路25及び第二油路26に夫々径の異なる絞り弁13b・12を設け、下降操作時に、第一制御弁10を油圧シリンダ1からの圧油を排出させる状態に維持すると共に第二制御弁11を開閉操作する状態と、第一制御弁10を油圧シリンダからの圧油排出を停止させる状態に維持すると共に第二制御弁11の開操作する状態を現出させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 作業装置を昇降操作する油圧シリンダと、油圧シリンダへ圧油を供給させる状態、油圧シリンダからの圧油を排出させる状態、及び油圧シリンダからの圧油排出を停止させる状態に切換可能な第一制御弁と、該第一制御弁と油圧シリンダとを繋ぐ第一油路と、油圧シリンダとタンクとを繋ぐ第二油路と、該第二油路を開閉操作する第二制御弁とから構成された作業装置の昇降制御機構において、第一油路及び第二油路に夫々径の異なる絞り弁を設け、作業装置の上昇操作時には、第一制御弁の圧油を油圧シリンダに供給させる状態に維持すると共に第二制御弁を開閉操作し、作業装置の下降操作時には、第一制御弁を油圧シリンダからの圧油を排出させる状態に維持すると共に第二制御弁を開閉操作する制御モードと、第一制御弁を油圧シリンダからの圧油排出を停止させる状態に維持すると共に第二制御弁の開操作する制御モードとを備えることを特徴とする作業装置の昇降制御機構。 【請求項2】 請求項1に記載の作業装置の昇降制御機構において、前記第一制御弁及び第二制御弁に接続された制御装置を操作手段により作業装置の昇降速度を手動制御することを特徴とする作業装置の昇降制御機構。 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の作業装置の昇降制御機構において、対地高さセンサを設け、該対地高さセンサの検出値に基づいて前記第一制御弁及び第二制御弁に接続された制御装置により作業装置の昇降速度を自動制御することを特徴とする作業装置の昇降制御機構。 【請求項4】 請求項2又は請求項3に記載の作業装置の昇降制御機構において、作業装置の昇降速度調整を手動制御又は自動制御に切り換え可能な切換手段を設けることを特徴とする作業装置の昇降制御機構。
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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、走行車両等に対して作業装置を昇降駆動する油圧シリンダの昇降制御機構に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、走行車両に対して作業装置を昇降操作する単動型の油圧シリンダの制御弁が、圧油を前記油圧シリンダに流動させる状態と、前記油圧シリンダからの圧油廃止を停止させる状態とに切換自在な電磁操作式の第一制御弁と、該第一制御弁と前記油圧シリンダとを繋ぐ回路に接続されたドレン油路を開閉する電磁操作式の第二制御弁とから構成され、それらの制御弁を作動させる昇降操作手段が前記作業装置の上昇操作時には前記第一制御弁を圧油を前記油圧シリンダに流動させる状態に維持し、且つ、下降操作時には、前記第一制御弁を前記油圧シリンダからの圧油排出を停止させる状態に維持して、前記第二制御弁を繰り返し開閉操作することにより前記作業装置の昇降速度を変更調節自在に構成された作業車の昇降制御機構が公知である。 【0003】上記従来技術では、作業装置の下降速度を第二制御弁の開閉操作のみにより調節するようにしているため、その作業装置の昇降速度調節範囲が狭いという欠点があった。そこで、特許2578939号では、作業装置の下降速操作時に、第一制御弁から圧油を排出し、第二制御弁を繰り返し開閉操作するようようにして、作業装置を低速下降させ昇降速度を微調整可能として、作業装置を目標高さに維持させることが容易となるようにしている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明では、上記特許2578939号の技術に対し、作業装置の昇降速度制御範囲をさらに細かく区分し、簡単な構造であり、且つ、より良好に作業装置の昇降速度を微調整可能とする作業装置の昇降制御機構を提案する。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 【0006】即ち、請求項1においては、作業装置を昇降操作する油圧シリンダと、油圧シリンダへ圧油を供給させる状態、油圧シリンダからの圧油を排出させる状態、及び油圧シリンダからの圧油排出を停止させる状態に切換可能な第一制御弁と、該第一制御弁と油圧シリンダとを繋ぐ第一油路と、油圧シリンダとタンクとを繋ぐ第二油路と、該第二油路を開閉操作する第二制御弁とから構成された作業装置の昇降制御機構において、第一油路及び第二油路に夫々径の異なる絞り弁を設け、作業装置の上昇操作時には、第一制御弁の圧油を油圧シリンダに供給させる状態に維持すると共に第二制御弁を開閉操作し、作業装置の下降操作時には、第一制御弁を油圧シリンダからの圧油を排出させる状態に維持すると共に第二制御弁を開閉操作する制御モードと、第一制御弁を油圧シリンダからの圧油排出を停止させる状態に維持すると共に第二制御弁の開操作する制御モードとを備えるものである。 【0007】請求項2においては、請求項1に記載の作業装置の昇降制御機構において、前記第一制御弁及び第二制御弁に接続された制御装置を操作手段により作業装置の昇降速度を手動制御するものである。 【0008】請求項3においては、請求項1又は請求項2に記載の作業装置の昇降制御機構において、対地高さセンサを設け、該対地高さセンサの検出値に基づいて前記第一制御弁及び第二制御弁に接続された制御装置により作業装置の昇降速度を自動制御するものである。 【0009】請求項4においては、請求項2又は請求項3に記載の作業装置の昇降制御機構において、作業装置の昇降速度調整を手動制御又は自動制御に切り換え可能な切換手段を設けるものである。 【0010】 【発明の実施の形態】次に、発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の実施例に係るコンバインの全体的な構成を示した側面図、図2は同じく昇降油圧制御を示すブロック図、図3は刈取部(作業装置)昇降油圧制御を示すブロック図である。図4は手動制御時の制御を示す表、図5は昇降レバーを示す図、図6は昇降レバーの他実施例を示す図、図7は昇降制御のフローチャート図、図8は自動制御時の制御を示す表である。 【0011】以下、本発明に係る実施例として、油圧シリンダ1によって作業装置であるコンバイン40の刈取部41を、該コンバイン40の走行車両42に対し昇降操作する場合について説明する。但し、本発明に係る作業装置の昇降制御機構は本実施例に限定されるものではなく、各種昇降可能な作業装置に適応させることができる。 【0012】図1に示す如く、作業車としてのコンバイン40は、左右一対のクローラ式の走行装置を備えた走行車両42と、その前部に昇降自在に連結された作業装置としての刈取部41とを備えている。 【0013】前記刈取部41では、プラットホーム46内に横送りオーガ47を左右方向に収納し、該横送りオーガ47を回転駆動することによって穀稈を略左右中央に集めるようにしている。該プラットホーム46の前上方には掻込リール44が配設され、プラットホーム46の両側の後部上には昇降リンク52の後部が枢支されており、該昇降リンク52の前端には前記掻込リール44が回転自在に支持されている。そして、昇降リンク52と、プラットホーム46左右側面の前後途中部との間には、夫々掻込リール44昇降のための油圧シリンダ61・61が介装され、該掻込リール44を昇降可能にしている。 【0014】また、前記プラットホーム46の後下面と機枠フレーム49との間にも、油圧シリンダ1が介装され、前記刈取部41は油圧シリンダ1によって昇降操作される。そして、前記刈取部41には反射式の超音波センサ利用の対地高さ検出用センサ5が設けられ、後述するように、前記対地高さ検出用センサ5の検出情報に基づいて自動的に設定された目標対地高さに維持できるように構成されている。但し、前記刈取部41は手動操作で昇降させることもできる。 【0015】さらに、刈取部41後部にはセカンドモア装置48が設けられていて、刈刃53で穀稈の穂先側を刈り取った後に圃場に残った穀稈を根元から刈り取るようにしている。該セカンドモア装置48は刈取部41が上昇して高位置に到達すると、該セカンドモア装置48も上昇して収納されるよう構成されている。 【0016】前記刈取部41で刈り取られ搬送された穀稈は、走行車両42上に配設された本機部54で処理されて穀粒となり、吐出オーガ50より吐出される。吐出オーガ50は本機部54の後上部に水平方向に回動可能に取り付けられ、また、垂直方向へ昇降可能に構成されて、穀粒の吐出位置を自由に選択することができるようにしている。 【0017】図2に示す如く、前記刈取部41、掻込リール44、セカンドモア装置48及び吐出オーガ50はいずれも油圧により動作する昇降シリンダ1・61・62・60によって昇降操作される。これらの油圧回路では、タンク3から油圧ポンプ2により圧送されてきた油を刈取部昇降駆動ライン70とその他の昇降駆動ライン63・64・65とに分岐させる分流弁74が設けられ、さらに、掻込リール44、セカンドモア装置48及び吐出オーガ50の昇降駆動ライン63・64・65側に圧送された油は、分流弁75によってリール昇降駆動ライン64及び吐出オーガ昇降駆動ライン63と、セカンドモア昇降駆動ライン65とに分岐される。 【0018】前記分流弁75からリール昇降駆動ライン64及び吐出オーガ駆動ライン63側に圧送された油は、制御弁68によってリール昇降駆動ライン64か、吐出オーガ昇降駆動ライン63のいずれか一方に圧送されるよう制御される。従って、掻込リール44と吐出オーガ50が同時昇降駆動されないよう構成されている。なお、各昇降駆動ライン63・64・70・65に具備される制御弁67・68・69・10・11は、電磁操作式の電磁弁により構成されて、そのソレノイドが制御装置4と接続されている。 【0019】次に、本発明に係る前記油圧シリンダ1に対する油圧回路について説明する。 【0020】図3に示す如く、刈取部昇降駆動ライン70の油圧回路には、圧油を油圧シリンダ1に油路25を介して流動させる状態(上昇側弁10a)と、圧油の排出を停止させる状態(流止弁10c)と、圧油を油圧シリンダ1から排出する状態(下降側弁10b)との三状態に切換可能な電磁操作式の第一制御弁10と、油圧シリンダ1に接続されたドレン油路26を開閉する電磁操作式の第二制御弁11とが設けられている。 【0021】前記第一制御弁10から前記油圧シリンダ1までの油路25には、該第一制御弁10が圧油を排出する状態に切り換えられるに伴って開き操作されるパイロット式の逆止弁13aと圧油排出流量を絞る絞り弁13bとに切換可能な切換弁13が設けられている。該切換弁13は、第一制御弁10に接続されたドレン油路23の油圧が上昇して油路24の油圧が上昇すると、絞り弁13b側に切り換えられるよう構成されている。該ドレン油路23にはリリーフバルブ32が設けられ、リリーフ圧が設定油圧以上になると、リリーフバルブ32が開いてタンク3に油を逃がすようにしている。 【0022】さらに、油圧シリンダ1と第二制御弁11との間のドレン油路26には絞り弁12が設けられている。該絞り弁12は、前記切換弁13に設けられた絞り弁13bよりも径が大きく、従って、絞り弁13bよりも絞り弁12の方が多くの油が通過することになる。 【0023】前記絞り弁12よりもドレン油路26の下方に設けられた第二制御弁11は、逆止弁11aと、連通パイプ11bとに切換操作可能としている。そして、第二制御弁11を連通パイプ11bにして開(ON)の状態、又は、逆止弁11aにして閉(OFF)の状態に維持可能としている。また、第二制御弁11が開(ON)の状態と閉(OFF)の状態に繰り返し切換操作されることによって、すなわち、連通パイプ11bと、逆止弁11aとに繰り返し切換操作されることによって、第二制御弁11を開閉駆動可能に構成することもできる。 【0024】そして、前記第一制御弁10の上昇側弁10a及び下降側弁10b、第二制御弁11はいずれも、これら電磁弁10(10a・10b)・11の作動制御手段であるマイクロコンピュータを利用した制御装置4に接続されている。該制御装置4には、ポテンショメータを利用した目的対地高さ設定器9、手動制御用の昇降レバー7の操作状態を検出する昇降スイッチ8が接続されており、対地高さ検出用センサ5の検出情報は又は昇降スイッチ8の情報に基づいて、前記両制御弁10・11の作動を制御している。 【0025】なお、制御装置4には、前記刈取部41を前記対地高さ検出用センサ5の検出情報に基づいて作業装置の昇降速度を自動制御するか、前記昇降レバー7の操作状態に基づいて作業装置の昇降速度を手動制御するかを切り換えるための切換手段である自動手動切換スイッチ6が接続されており、該自動手動切換スイッチ6は前記制御装置4に対してON状態で自動制御する自動モードを、且つ、OFF状態で手動制御する手動モードを指示するよう構成されている。 【0026】まず、前記手動モードにおける刈取部41の昇降操作について説明する。図4及び図5に示す如く、前記昇降レバー7の操作状態は、中立位置範囲Nから上昇側U1・U2及び下降側D1・D2・D3の夫々における揺動角範囲を昇降スイッチ8に具備される、一対の上昇操作検出用スイッチS1・S2と一対の下降操作検出スイッチS3・S4の四個のスイッチS1・S2・S3・S4の、ON/OFF状態の組合せとして五段階に検出するようになっている。 【0027】つまり、昇降レバー7が中立位置範囲Nから上昇側U1・U2又は下降側D1・D2・D3に揺動操作されるに伴って、上昇小U1、上昇大U2、下降極小D1、下降小D2及び下降D3大の夫々の各操作範囲に応じて、前記四個のスイッチS1・S2・S3・S4の夫々が図5の表1に示す組合せ状態でON/OFFし、前記両制御弁10・11の夫々が各スイッチS1・S2・S3・S4のON/OFFの組合せに対応して駆動される。このように、前記昇降レバー7の揺動角の大きさに対応して、前記刈取部41の昇降速度が自動的に五段階に切り換えられる。 【0028】なお、図6に示す如く、昇降レバー7にスイッチボタン7aを設けて、該スイッチボタン7aを押しながら下降小D2の操作範囲に昇降レバー7を動かしたときに、前記下降極小D1の操作範囲に昇降レバー7を動かしたときと同様の各スイッチS1・S2・S3・S4のON/OFFの組合せとなるよう検出することもできる。 【0029】次に、前記自動モードにおける刈取部41の昇降操作について説明する。 【0030】自動モードにおいては、前記目的対地高さ設定器9により設定された目標対地高さの値R’と、対地高さ検出用センサ5で検出された値Rの偏差r(r=R’−R)の大きさに基づいて、前記第一制御弁10を開(ON)又は閉(OFF)の位置に維持すると共に、第二制御弁11を開(ON)又は閉(OFF)の位置に維持するようにしている。また、前記第二制御弁11を開(ON)の位置に維持することに加え、偏差rの絶対値が大きくなるほどデューティ比が大きくなるようパルス幅を変調された駆動信号で、第二制御弁11を繰り返し開閉駆動(パルス開閉駆動)するようにして、偏差rの絶対値が大きくなるほど前記刈取部41の昇降速度が大きくなるように制御することもできる。 【0031】ここで、図7に示すフローチャートに基づいて、図3及び図8に示す表2を用いて、自動モードにおける前記制御装置4の制御について説明する。昇降制御が起動されるに伴って、制御装置4によって前記目標対地高さR’と検出対地高さRとの偏差rが算出され、その偏差rを設定不感帯の値と比較し(81)、該偏差rが設定不感帯内にある場合(−r’≦r≦r’)には前記両制御弁10・11の作動を停止、すなわち、第一制御弁10及び第二制御弁11のいずれも閉(OFF)として(82)、前記刈取部41の現在の対地高さに維持する。 【0032】前記偏差rが設定不感帯外にある場合(r<r’、r>r’)には、該偏差rの値の符号に基づいて前記刈取部41を上昇させるか下降させるかを判別する(83)。上昇である場合には、前記偏差rの値を上昇速度を高速又は低速に切り換えるために予め設定した高速・低速切換設定値γと比較して(84)、上昇速度を自動的に高低二段階に切り換えながら上昇させる。 【0033】前記偏差rが高速・低速切換設定値γ以上である場合には、第一制御弁10を前記油圧シリンダ1に圧油を流動させる方向に開いた状態、すなわち、第一制御弁10を上昇側弁10aとして開(ON)に維持しながら、ドレン油路26に油が流れない状態、すなわち、前記第二制御弁11を逆止弁11aとして閉(OFF)に維持する(85)。このとき、油圧ポンプ2から圧送された油は、第一制御弁10の上昇側弁10aを通過し、油路25を通って油圧シリンダ1まで送られ、ドレン油路26に油が流れず、刈取部41が高速上昇する。 【0034】また、前記偏差rが高速・低速切換設定値γ未満である場合には、第一制御弁10を前記油圧シリンダ1に圧油を流動させる方向に開状態、すなわち、第一制御弁10を上昇側弁10aとして開(ON)に維持しながら、ドレン油路26に油が流れる状態、すなわち、前記第二制御弁11を連通パイプ11bとして開(ON)に維持する(86)。このとき、油圧ポンプ2から圧送された油は、第一制御弁10の上昇側弁10aを通過し、油路25を通って油圧シリンダ1まで送られるが、ドレン油路26にも油が流れる。従って、刈取部41は低速上昇する。 【0035】一方、下降である場合には、前記偏差rの値が下降速度を高速又は低速に切り換えるために予め設定した高速・低速切換設定値αと比較して(87)、下降速度を自動的に高低三段階に切り換えながら、前記偏差rに応じた昇降速度で下降させる。 【0036】つまり、前記偏差rが高速・低速切換設定値α以上である場合には、第一制御弁10を油圧シリンダ1から圧油を排出する方向で開状態、すなわち、第一制御弁10を下降側弁10bとして開(ON)に維持しながら、ドレン油路26に油が流れる状態、すなわち、前記第二制御弁11を連通パイプ11bとして開(ON)に維持する(88)。このとき、油圧ポンプ2から圧送される油は第一制御弁10の下降側弁10bを通過し、ドレン油路23に送られ、該ドレン油路23の油圧が上昇して切換弁13が絞り弁13bに切り換えられる。そして、油圧シリンダ1から排出された油は、ドレン油路26と油路25の両方を通ってタンク3に送られる。従って、刈取部41は高速下降する。 【0037】また、偏差rが高速・低速切換設定値α未満である場合には、前記偏差rの値が下降速度を低速又は超低速に切り換えるために予め設定した低速・超低速切換設定値β以上であるか否かを判別する(89)。 【0038】そして、前記偏差rが低速・超低速切換設定値β未満である場合には、第一制御弁10を油圧シリンダ1からの圧油排出を停止させる閉状態、すなわち、第一制御弁10を流止弁10cとして閉(OFF)に維持しながら、ドレン油路26に油が流れる状態、すなわち、前記第二制御弁11を連通パイプ11bとして開(ON)に維持する(90)。このとき、油圧ポンプ2から圧送される油は第一制御弁10を通過せずにタンク3に送られ、油圧シリンダ1から排出された油は、ドレン油路26を通ってタンク3に送られる。従って、刈取部41は低速下降する。 【0039】一方、前記偏差rが低速・超低速切換設定値β以上である場合には、第一制御弁10を油圧シリンダ1から圧油を排出する方向で開状態、すなわち、第一制御弁10を下降側弁10bとして開(ON)に維持しながら、第二制御弁11を逆止弁11aとして閉(OFF)に維持する(91)。このとき、油圧ポンプ2から圧送される油は第一制御弁10の下降側弁10bを通過し、ドレン油路23に送られ、該ドレン油路23の油圧が上昇して切換弁13が絞り弁13bに切り換えられる。そして、油圧シリンダ1から排出された油は、ドレン油路26には流れず、油路25を通ってタンク3に送られる。前述の如く、絞り弁13bは、ドレン油路26に設けられた絞り弁12よりも小径としているため、ドレン油路26より油路25を通過する油量の方が少ない。従って、刈取部41は、低速よりも遅い超低速下降する。 【0040】なお、作業装置である刈取部41の低速上昇、高速下降及び低速下降においては、下降側弁10bを開(ON)に維持する代わりに、前記第二制御弁11を偏差rの大きさに基づいてパルス開閉駆動して、各速度範囲において速度を自動調節することも可能である。 【0041】上述の如く、油圧シリンダ1の下降速度を三段階に切換可能とすることで、すなわち、作業装置である刈取部41の下降速度の調整範囲が大きくなり、適切な速度で刈取部41を下降操作させて、その位置を微調整することが可能となる。また、油圧シリンダ1の下降速度を三段階に切換可能とするための油圧回路は、絞り弁12・13bの径を変化させることによって実現しており、従って、簡易な構成により確実に下降速度を変化させることを可能とし、製造コストの削減に寄与している。 【0042】 【発明の効果】本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。 【0043】即ち、請求項1に示す如く、作業装置を昇降操作する油圧シリンダと、油圧シリンダへ圧油を供給させる状態、油圧シリンダからの圧油を排出させる状態、及び油圧シリンダからの圧油排出を停止させる状態に切換可能な第一制御弁と、該第一制御弁と油圧シリンダとを繋ぐ第一油路と、油圧シリンダとタンクとを繋ぐ第二油路と、該第二油路を開閉操作する第二制御弁とから構成された作業装置の昇降制御機構において、第一油路及び第二油路に夫々径の異なる絞り弁を設け、作業装置の上昇操作時には、第一制御弁の圧油を油圧シリンダに供給させる状態に維持すると共に第二制御弁を開閉操作し、作業装置の下降操作時には、第一制御弁を油圧シリンダからの圧油を排出させる状態に維持すると共に第二制御弁を開閉操作する制御モードと、第一制御弁を油圧シリンダからの圧油排出を停止させる状態に維持すると共に第二制御弁の開操作する制御モードとを備えるので、簡単な油圧回路の改造によって作業装置の下降速度の調節範囲を拡大することができ、各種の昇降作業状態に適応した適切な速度で作業装置を下降操作させることが可能となった。 【0044】請求項2に示す如く、請求項1に記載の作業装置の昇降制御機構において、前記第一制御弁及び第二制御弁に接続された制御装置を操作手段により作業装置の昇降速度を手動制御するので、作業装置の昇降速度調整が手動操作可能となり、手動操作によって作業装置の位置を確認しながら昇降作業状態に適応した適切な速度で作業装置を下降操作できる。 【0045】請求項3に示す如く、請求項1又は請求項2に記載の作業装置の昇降制御機構において、対地高さセンサを設け、該対地高さセンサの検出値に基づいて前記第一制御弁及び第二制御弁に接続された制御装置により作業装置の昇降速度を自動制御するので、対地高さを設定すれば、常に作業装置の昇降速度を自動的に制御できる。 【0046】請求項4に示す如く、請求項2又は請求項3に記載の作業装置の昇降制御機構において、作業装置の昇降速度調整を手動制御又は自動制御に切り換え可能な切換手段を設けるので、作業装置の昇降速度を自動的制御するか、あるいは、手動操作により制御するかを必要に応じて選択できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000125853 【氏名又は名称】株式会社 神崎高級工機製作所 【住所又は居所】兵庫県尼崎市猪名寺2丁目18番1号
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| 【出願日】 |
平成13年12月26日(2001.12.26) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100080621 【弁理士】 【氏名又は名称】矢野 寿一郎
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| 【公開番号】 |
特開2003−189716(P2003−189716A) |
| 【公開日】 |
平成15年7月8日(2003.7.8) |
| 【出願番号】 |
特願2001−393011(P2001−393011) |
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