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【発明の名称】 作業機の水平制御装置
【発明者】 【氏名】笹尾 朗

【氏名】林 恵一
【要約】 【課題】確実、かつ円滑に作業機の水平制御を行うことができる作業車両を提供する。

【解決手段】作業機センサ２６を充電するための充電器２４を機体１の本体に備えるとともに、作業機センサ２６を作業機１６と充電器２４のホルダとの間で着脱自在に設け、作業機センサ２６がＩＤ取得部（ＩＤ取得手段）２６ａを備え、作業機センサ２６が充電器２４のホルダ内に有するときにコントローラ２５からＩＤを取得し、作業機センサ２６とコントローラ２５とがＩＤによる無線通信で、作業機１６を水平制御する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機と、
前記作業機に設けられ、前記作業機の傾斜角を検出する作業機センサと、
前記作業機センサからの検出情報に基づいて、前記作業機の水平制御を行わせる、前記機体の本体に設けられたコントローラと、
を備える作業車両において、
前記作業機センサと前記コントローラとの無線通信により、前記作業機を水平制御することを特徴とする作業車両。
【請求項２】
前記作業機センサを充電するための充電器を前記機体の本体に備えるとともに、前記作業機センサを前記作業機と前記充電器のホルダとの間で着脱自在に設置することを特徴とする、請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記作業機センサがＩＤ取得手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の作業車両。
【請求項４】
前記作業機センサが前記充電器の前記ホルダ内に有するときに前記コントローラからＩＤを取得することを特徴とする、請求項１に記載の作業車両。
【請求項５】
前記作業機センサと前記コントローラとがＩＤによる無線通信を行うことを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機と、作業機に設けられ、作業機の傾斜角を検出する作業機センサと、作業機センサからの検出情報に基づいて、作業機の水平制御を行わせる、機体の本体に設けられたコントローラとを備える作業車両に関して、より詳細には、作業機センサとコントローラとの無線通信による作業機の水平制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の作業車両の一例であるトラクタにおける作業機の水平制御装置には、二点リンク方式の連結装置に傾斜角検出センサを組付けたセンサブラケットにブラケットを固定して、三点リンク方式の連結装置とし、図８に示すように、トラクタ５１の作業機５２に設けられた前記傾斜角検出センサ５３の出力を、配線５４を介してコントローラ５５に接続し、作業機５２の傾斜を直接コントローラ５５に入力して、このコントローラ５５の制御信号により油圧装置を介してリフトシリンダを駆動し、二点リンク方式、または、三点リンク方式のいずれの場合でも作業機５２を水平に制御可能とさせるものがある。（例えば、特許文献１）。
また、リフトアームと、ロワリンクとを連結するローリングシリンダに有するピストンの出入量を検出するストロークセンサを前記ローリングシリンダに設け、トラクタ本体に設けられた角速度センサと本機傾斜センサとの関係に基づいてコントローラにより作業機の傾斜角度を推定し、ローリングシリンダを駆動制御させることで作業機を応答性良好に水平制御させるものがある。（例えば、特許文献２）。
さらに、ロワリンクと機体後部との間に左右一対の油圧シリンダを介装し、前記油圧シリンダの伸縮を制御する切換バルブと、油圧シリンダの伸縮長さを検知する前記油圧シリンダに設けられたセンサと、作業機の傾斜角度を検知する前記作業機に設けられた水平センサと、水平制御スイッチとをコントローラに接続し、左右油圧シリンダを同時に同長伸縮させる水平制御装置もあり、該装置によれば作業機を水平制御するための油圧シリンダを別途設ける必要がなく、機体の軽量化が行える、という。（例えば、特許文献３）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２７１２０５号公報
【特許文献２】特開平１１−１６８９０７号公報
【特許文献３】特開２００３−２５０３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような従来の作業機の水平制御装置では、作業機の傾斜角検出センサとコントローラとがハーネスなどの配線により接続されるため、作業機の着脱時に、配線の接続忘れやカプラの外し忘れによる配線破損などにより、作業機の水平制御装置が正しく作動されないという問題があった。また、ストロークセンサによりローリングシリンダに有するピストンの出入量を検知して作業機の傾斜角度を推定する際、コントローラの補正プログラムでは解消できない誤差の発生やストロークセンサのヒスなどにより作業機の水平制御精度が低下するという問題があった。そこで上述のような問題を解消するため、作業機の傾斜角検出センサとコントローラとを無線化させることが考えられるが、単に両者間を無線化させるだけでは他のトラクタで無線通信されている水平制御装置との混線による当該トラクタの水平制御装置の誤作動や、傾斜角検出センサの充電をどう行うかという問題を生じる。
従ってこの発明の目的は、確実、かつ円滑に作業機の水平制御を行うことができる作業車両の水平制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため請求項１に記載の発明は、作業機と、前記作業機に設けられ、前記作業機の傾斜角を検出する作業機センサと、前記作業機センサからの検出情報に基づいて、前記作業機の水平制御を行わせる、前記機体の本体に設けられたコントローラとを備える作業車両において、前記作業機センサと前記コントローラとの無線通信により、前記作業機を水平制御することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両において、前記作業機センサを充電するための充電器を前記機体の本体に備えるとともに、前記作業機センサを前記作業機と前記充電器のホルダとの間で着脱自在に設置することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両において、前記作業機センサがＩＤ取得手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両において、前記作業機センサが前記充電器の前記ホルダ内に有するときに前記コントローラからＩＤを取得することを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の作業車両において、前記作業機センサと前記コントローラとがＩＤによる無線通信を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、作業機と、作業機に設けられ作業機の傾斜角を検出する作業機センサと、作業機センサからの検出情報に基づいて、作業機の水平制御を行わせる、機体の本体に設けられたコントローラとを備える作業車両において、作業機センサとコントローラとの無線通信により、作業機を水平制御するので、作業機を着脱する際に配線の破損や接続忘れを防止することができるほか、作業機センサとコントローラとを別個に管理することができる。従って、操作性、メンテナンス性および安全性を向上させた作業車両を提供することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、作業機センサを充電するための充電器を機体の本体に備えるとともに、作業機センサを作業機と充電器のホルダとの間で着脱自在に設置するので、簡単な操作で作業機センサを充電することができる。従って、操作性を向上させた作業車両を提供することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、作業機センサがＩＤ取得手段を備えるので、コントローラの有するＩＤを作業機センサが直接取得し、このＩＤをキーとして同じＩＤを有する作業機センサとコントローラとの両者間のみの通信を行うことができる。従って、操作性を向上させた作業車両を提供することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、作業機センサが充電器のホルダ内に有するときにコントローラからＩＤを取得するので、作業機センサが電池消耗などによりコントローラから得たＩＤを消失しても、作業機センサが充電中にコントローラからＩＤを自動的に取得することができる。従って、操作性を向上させた作業車両を提供することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明によれば、作業機センサとコントローラとがＩＤによる無線通信を行うので、当該ＩＤをキーとして同じＩＤを有する作業機センサとコントローラとの両者間のみの通信を行うことができ、本機近傍に位置する他の作業車両がＩＤを使用しないまたは他のＩＤにより通信している作業機センサおよびコントローラとの混線を避け、当該作業車両における水平制御装置の誤作動を防止することができる。従って、確実、かつ円滑に作業機の水平制御を行うことができる作業車両を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態について詳述する。
図１は、本発明における作業車両の一例としてのホイール式トラクタの側面図、図２は同トラクタ後部の平面図を示す。この例のトラクタ１は、車体フレーム２の前後に前輪３および後輪４を備え、前輪３の上方にボンネット５を形成し、その下部には原動機部としてのエンジン６およびエンジン６の後部にクラッチハウジング７および、このクラッチハウジング７後部にはミッションケース８がそれぞれ配設されており、エンジン６からの動力が前輪３および後輪４に伝達される。そして、ボンネット５の後部に連続してキャビン９が設けられる。
【００１６】
キャビン９内には、車両操作部としてクラッチペダル１０などの操作ペダル、ステアリングハンドル１１、運転席１２などが設けられる。キャビン９の外周にはフロントガラス、リアガラス、ドア、屋根などを取付けてもよい。また、キャビン９の下方には、運転者がキャビン９に乗降するための昇降ステップ１３を車体フレーム２に固定して取り付けられる。
【００１７】
ミッションケース８などに固設されたそれぞれ装着装置である左右ロワリンク１４およびトップリンク１５を介して耕耘ロータリ作業機などの作業機１６が取付けられ、エンジン６からの動力はミッションケース８後端から突出したＰＴＯ軸１７を介して作業機１６中央に設けられたギアボックス１８に伝達され、作業機１６が駆動される。
【００１８】
さらに、ミッションケース８上面に油圧リフト１９を設け、油圧リフト１９の昇降シリンダ２０によって左右リフトアーム２１を上下に揺動させるとともに、左右リフトアーム２１と左右ロワリンク１４を左右水平シリンダ２２によって連結させ、左右リフトアーム２１と連動させて左右ロワリンク１４を上下に揺動させ、作業機１６を昇降させる一方、後述する水平制御装置により左右水平シリンダ２２の左右ピストン２３が左右両方もしくは左右どちらか一方のピストン２３が出入作動することにより、左右両方もしくは左右どちらか一方のロワリンク１４を上下に揺動させ、圃場耕盤と略平行になるように作業機１６が左右に傾斜調節される。
【００１９】
そして、エンジン６の回転数を増減させるエンジン６近傍に有する図示しない電子ガバナの調速モータを作動させるエンジン出力回路や、左右ロワリンク１４を介して作業機１６を昇降させる昇降シリンダ２０を制御するための昇降シリンダ２０近傍に有する図示しない電磁油圧昇降バルブを作動させる昇降回路、作業機１６の支持高さを検出する作業機１６近傍に有する図示しないリフトアームセンサなどを、機体中央下部などに配置されたコントローラ２５に接続することで、各回路およびセンサの情報に基づいたコントローラ２５の指示により、作業機１６の上昇によってエンジン６の回転数を下げたり、または作業機１６の下降によってエンジン６の回転数を上げる動作が自動的に行われる構成とされている。
【００２０】
次に、本願発明の特徴である作業機の水平制御装置について、その具体的構成を説明する。図３はトラクタの全体平面図、図４は同トラクタ後部作業機付近の側面図、図５は水平制御装置の各構成およびフローチャート、図６は充電地を模式的に示した斜視図、図７はコントローラと作業機センサが無線通信を行う側面模式図を示す。作業機センサ２６を充電させるためのホルダなどを備える充電器２４が、例えばキャビン９内の運転席１２側方に設けられ、この充電器２４は、それぞれ機体１の本体内に設けられた後述するコントローラおよび不図示のバッテリーに配線を介して接続される。
【００２１】
コントローラ２５は図５に示されるように、ＩＤ送信部２５ａと、赤外線通信などによるデータ受信部２５ｂと、マイクロコンピュータによるデータ処理部２５ｃと、赤外線通信などによる指示送信部２５ｄなどから構成される。
【００２２】
一方、例えば作業機１６の上面に突出させたステーなどに取付けられたホルダなどに、作業機１６の圃場耕盤に対する傾斜角度を検出する不図示の充電池を備えた作業機センサ２６が着脱自在に設けられる。
【００２３】
なお、作業機センサ２６は、図６に示されるように、例えば直方体形状を有する内部には、ニッケルカドミウム電池などの充電池２６ｄが内蔵されており、作業機センサ２６本体上面などには、充電池２６ｄの充電容量をランプなどで表示する表示器２６ｅが設けられる。そして、図５に示すようなＩＤ取得部（ＩＤ取得手段）２６ａと、検出部２６ｂと、赤外線通信などによるデータ送信部２６ｃなどから構成される。なお、作業機センサ２６および充電池２６ｄは直方体形状に限定されるものではなく、さらに充電池２６ｄは、ニッケルカドミウム電池に限定されずニッケル水素電池などであってもよい。
【００２４】
本発明では、コントローラ２５と作業機センサ２６との連係が有線でないため、作業機センサ２６の充電が必要となる。しかしながら、作業時などに作業機１６の水平制御を行う際、作業機センサ２６に有する表示器２６ｅにより作業機センサ２６の電池容量をランプの輝度などで表示させ、この電池容量が不足していることを確認した場合には、図７に示すように、作業機センサ２６を作業機１６から取り外し、充電器２４のホルダなどに取付けて作業機センサ２６を充電させればよい。本発明では、特にこの充電の際に、作業機センサ２６のＩＤ取得部２６ａが、コントローラ２５のＩＤ送信部２５ａより配線２９もしくは不図示の赤外線通信などを介してコントローラ２５の有するＩＤを取得され得ることを特徴とする。これにより充電と混線防止とを同時に行うことができる。
【００２５】
充電が終了した作業機センサ２６は、再び作業機１６に取付けられて作業などが開始され、圃場耕盤の凹凸などにより作業機１６が圃場耕盤に対して進行方向の右側あるいは左側に傾斜すると、作業機センサ２６の検出部２６ｂが傾斜方向ならびに傾斜角度を検出し、その検出された情報がデータ送信部２６ｃより作業機センサ２６に内蔵または外設されるアンテナ２６ｆからコントローラ２５に内蔵または外設されるアンテナ２５ｅを介してこのコントローラ２５のデータ受信部２５ｂに赤外線通信などにより無線通信される。
【００２６】
このとき、作業機センサ２６が取得したコントローラ２５のＩＤを使用してデータ送信部２６ｃからデータ受信部２５ｂに特定の周波数を有する赤外線通信などにより無線通信され、同じＩＤを有する作業機センサ２６とコントローラ２５との間にのみ、この検出情報の無線通信を行うように制御する。これにより、本機近傍で作業するなど別のトラクタなどの作業車両が有するコントローラと作業機センサとが、ＩＤを使用しないまたは他のＩＤによる無線通信で作業機の水平制御を行っている場合でも、それぞれの無線通信が混線されることなく、当該コントローラ２５に確実に該当する作業機センサ２６の検出情報が送信される。
【００２７】
そして、コントローラ２５において、データ受信部２５ｂが受信した検出情報に基づいて、データ処理部２５ｃのマイクロコンピュータが、作業機１６が水平に戻るように傾斜方向ならびに傾斜角度を演算処理した制御情報を、指示送信部２５ｄにより左右水平シリンダ２２を動作させる不図示の左右水平バルブに有する左右水平制御回路２７に配線などを介して制御情報が伝達される。
【００２８】
この指示送信部２５ｄからの制御情報に基づいて左右水平制御回路が左右水平バルブを作動させ、左右水平シリンダ２２の制御装置である左右ピストン２３の上下出入量を、その出入量を検出する左右位置センサ２８の検出情報に基づき左右それぞれ逆方向に出入量を調節して、作業機１６を圃場耕盤に対して水平になるように制御される。
【００２９】
なお、作業機１６の水平制御は、上述したような左右水平制御回路による左右水平シリンダ２２の左右ピストン２３出入量の調節に限られず、左右一方の水平バルブに設けられた一つの水平制御回路２７により左右一方の水平シリンダ２２のピストン２３の出入量を調節させてもよい。
【００３０】
そして、作業機センサ２６の電池が消耗すると同時にコントローラ２５から取得したＩＤも自動的に消去されるため、再び作業機センサ２６を作業機１６から取り外し、充電器２４のホルダに取付けて、作業機センサ２６の充電中に再度自動的にコントローラ２５からＩＤを取得することができる。
【００３１】
この機体１の本体への充電器２４および作業機１６への作業機センサ２６の取り付け位置は、上述した位置に限定されず、充電器２４は機体１の本体内、作業機センサ２６では作業機１６内において着脱に便利、かつ互いに無線通信可能であればどこでもよい。
【００３２】
このように、コントローラ２５と、作業機センサ２６との間を無線通信にしたので、本機に作業機１６を着脱させた際に生じる配線の接続忘れや損傷などを防止でき、さらにコントローラ２５の有するＩＤを充電中の作業機センサ２６が自動的に取り込み、このＩＤをキーとしてコントローラ２５と、作業機センサ２６との両者間のみの無線通信をさせるため、近傍に位置する他の作業車両がＩＤを使用しないまたは他のＩＤにより通信している作業機センサおよびコントローラとの混線を避けるため、当該トラクタにおける水平制御装置の誤作動を防ぎ、確実に当該作業機１６の水平制御を行うことができる。
【００３３】
以上詳述したように、この例のホイール式のトラクタ１は、作業機１６と、作業機１６に設けられ、この作業機１６の傾斜角を検出する作業機センサ２６と、この作業機センサ２６からの検出情報に基づいて、水平制御を行わせる、機体１の本体に設けられたコントローラ２５とを備え、作業機センサ２６を充電するための充電器２４を機体１の本体に備えるとともに、作業機センサ２６を作業機１６と充電器２４のホルダとの間で着脱自在に設け、作業機センサ２６がＩＤ取得部（ＩＤ取得手段）２６ａを備え、作業機センサ２６が充電器２４のホルダ内に有するときにコントローラ２５からＩＤを取得し、作業機センサ２６とコントローラ２５とがＩＤによる無線通信で、作業機１６を水平制御するものである。
【００３４】
なお、上述の例では、農作業機としてのホイール式のトラクタについて説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、クローラ式トラクタや、乗用型田植機、乗用型耕耘機、建設作業機としてのトラクタなどあらゆる作業車両に適用することができる。また、作業機は、耕耘ロータリ作業機に限定されるものではなく、プラウやハローなどあらゆる作業機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一例としてのホイール式トラクタの側面図である。
【図２】ホイール式トラクタ後部の平面図である。
【図３】ホイール式トラクタの全体平面図である。
【図４】ホイール式トラクタの作業機付近の側面図である。
【図５】水平制御装置における各構成の概略およびフローチャートである。
【図６】充電地を模式的に示した斜視図である。
【図７】コントローラと作業機センサが無線通信を行う側面模式図である。
【図８】従来の水平制御装置を示すトラクタの背面模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 機体（トラクタ）
１６ 作業機
２２ 左右水平シリンダ
２３ 左右ピストン
２５ コントローラ
２５ａ ＩＤ送信部
２５ｂ データ受信部
２５ｃ データ処理部
２５ｄ 指示送信部
２５ｅ，２６ｆ アンテナ
２６ 作業機センサ
２６ａ ＩＤ取得部
２６ｂ 検出部
２６ｃ データ送信部
２７ 左右水平制御回路
２８ 左右位置センサ
【出願人】 【識別番号】０００００６７８１
【氏名又は名称】ヤンマー株式会社
【出願日】 平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【代理人】 【識別番号】１０００９０８９３
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 敏
【公開番号】 特開２００７−２８９１３１（Ｐ２００７−２８９１３１Ａ）
【公開日】 平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【出願番号】 特願２００６−１２３７４７（Ｐ２００６−１２３７４７）