トラクター直装式ブームスプレーヤ
【課題】 ブームが実際に傾斜した場合にそのブームを速やかに、かつ適正に回動制御して迅速な傾斜角度の補正ができるトラクター直装式ブームスプレーヤを提供する。
【解決手段】 ブーム４が基部フレーム３に対してその重心近傍で回動自在に支持されているとともに、ブーム４を正逆方向に回動させるブーム回動手段８と、前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度を計測する前輪傾斜角度計測手段９と、走行面の凹凸により後輪が傾斜する前に、前輪車軸の相対的な傾斜角度の方向と反対方向にブーム４を回動させるための準備をブーム回動手段８に実行させるブーム回動準備制御手段１１と、ブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度を計測するブーム傾斜角度計測手段１０と、ブーム４の相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、回動準備中のブーム回動手段８を駆動してブーム４を制御するブーム回動制御手段１２とを有する。
【解決手段】 ブーム４が基部フレーム３に対してその重心近傍で回動自在に支持されているとともに、ブーム４を正逆方向に回動させるブーム回動手段８と、前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度を計測する前輪傾斜角度計測手段９と、走行面の凹凸により後輪が傾斜する前に、前輪車軸の相対的な傾斜角度の方向と反対方向にブーム４を回動させるための準備をブーム回動手段８に実行させるブーム回動準備制御手段１１と、ブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度を計測するブーム傾斜角度計測手段１０と、ブーム４の相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、回動準備中のブーム回動手段８を駆動してブーム４を制御するブーム回動制御手段１２とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクターに直接装着して圃場に薬液を散布するトラクター直装式ブームスプレーヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なブームスプレーヤは、左右に延出されたブームと呼ばれるフレーム構造体に、農薬等の薬剤を散布する複数の散布ノズルを配置し、このブームをトラクター等に装着させて、圃場を走行しながら薬剤を散布するものである。このようなブームスプレーヤは、薬剤を広範囲に散布するのに適している。
【０００３】
しかし、圃場には小石や大小のぬかるみ等があって大小様々な凹凸の走行路が存在している。そのため、トラクターが圃場を走行すると、その車体が装着されたブームと共に左右に揺れたり、振動することがある。前記ブームが揺れて傾斜等すると、ブームが圃場や作物と接触して傷つけてしまったり、散布方向が変わってしまうため薬剤が狭い範囲に散布されたり、逆に散布されない領域が生じたりして斑状になってしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、本出願人は、これまでにブームと圃場との平衡状態を維持する機能を備えたブームスプレーヤに関する発明を提案している。例えば、特許第２６４９８２７号公報では、トラクターに直装された中央ブームと、この中央ブームの左右両側部を基端部としてアクチュエータにより回動可能に取り付けられた左右の基ブームと、この基ブームの先端部を基端部としてアクチュエータにより回動可能に取り付けられた左右の先ブームと、各ブームの地表又は作物までの距離を検出する距離センサーと、前記トラクターの車体と前輪枠との相対傾斜角度を計測する傾斜センサーとを有し、この傾斜センサーの計測信号に基づいて後輪が傾斜する前に各ブームに設けられた各アクチュエータを制御して各ブームの圃場または作物に対する高さを所定の範囲内に保持することを特徴とするトラクター直装スプレーヤのブーム制御装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
すなわち、この特許文献１に記載の発明は、走行路の凹凸面に対し、前輪が通過してから後輪が通過するまでのタイムラグを利用し、その凹凸面により後輪が傾斜する前にブームの制御を行うことにより、前記ブームと圃場または作物との平行関係を維持することを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２６４９８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、前輪と後輪とが同じように傾斜するとは限らず、むしろ傾斜の程度などは異なることも多いため、傾斜した走行路を後輪が通過する前にブームを制御すると、却って必要以上に傾斜し過ぎたり、不十分な場合がある。例えば、前輪が小石を踏み傾斜したとして、その小石が前輪に踏まれたことにより地中に沈み込み、後輪がその上を通過しても車体は傾斜しない場合や前輪が凹凸面を潰して後輪に影響を与えない場合もある。この様な場合、傾斜していない走行路を通過してもブームは傾斜制御されてしまうため、ブームと圃場または作物との平行関係を失う要因となってしまう。そこで、ブームが実際に傾斜した場合にのみ前記ブームを回動させて前記ブームと圃場または作物との平行関係を維持したいという要望が強い。
【０００８】
本発明は、このような課題ないし要望を解決するためになされたものであって、ブームが実際に傾斜した場合にそのブームを速やかに、かつ適正に回動制御して迅速な傾斜角度の補正ができるトラクター直装式ブームスプレーヤを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤは、前輪および後輪を備えたトラクターと、このトラクターの後方に設置される基部フレームと、この基部フレームに支持されて前記トラクターの左右に延出されたブームと、このブームに設置されて薬液を散布する複数の散布ノズルと、前記薬液を貯留する薬液貯留タンクと、この薬液貯留タンクから前記各散布ノズルへ前記薬液を供給する薬液供給ポンプとを有するトラクター直装式ブームスプレーヤであって、前記ブームが前記基部フレームに対してその重心近傍で回動自在に支持されているとともに、前記ブームを正逆方向に回動させるブーム回動手段と、走行面の凹凸により傾斜する前輪車軸の車体に対する相対的な傾斜角度を計測する前輪傾斜角度計測手段と、前記前輪車軸の相対的な傾斜角度に基づいて前記走行面の凹凸により後輪が傾斜する前に、前記前輪車軸の相対的な傾斜角度の方向と反対方向に前記ブームを回動させるための準備を前記ブーム回動手段に実行させるブーム回動準備制御手段と、前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度を計測するブーム傾斜角度計測手段と、前記ブームの相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、回動準備中の前記ブーム回動手段を駆動して前記ブームを回動させることにより前記ブームの相対的な傾斜角度を所定の範囲内に制御するブーム回動制御手段とを有する。
【００１０】
また、本発明の一形態として、前記ブーム回動手段が、正逆方向に回転可能な回転モーターと、この回転モーターと前記ブームとの連結および切り離しの切り換えを可能とするクラッチ機構とを有しており、前記前輪傾斜角度計測手段により前記前輪車軸の前記車体に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動準備制御手段が、前記ブームを前記前輪車軸の相対的な傾斜方向と反対方向へ回動させる準備のために前記回転モーターを空転させてニュートラル状態で待機させ、前記ブーム傾斜角度計測手段により前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動制御手段が、前記クラッチ機構を制御して前記回転モーターと前記ブームとを連結し、前記ブームを回動させるようにしてもよい。
【００１１】
さらに、本発明の一形態として、前記ブーム回動手段が、前記ブームを油圧によって正逆方向に回動させる油圧式ブーム回動機構と、油圧用の油を貯留する油貯留タンクと、この油貯留タンクから前記油圧式ブーム回動機構に前記油を供給する油圧ポンプと、前記油圧式ブーム回動機構と前記油貯留タンクとを直接的に連通させて前記ブームの回動をフリー状態にするブームフリー油路と、前記油圧式ブーム回動機構と前記油貯留タンクとを前記油圧ポンプを介して連通するブーム回動油路と、前記油圧式ブーム回動機構へ油の流入・流出方向を切り換えることで前記ブームを正逆方向に回動可能に制御する方向切換弁と、前記ブームフリー油路と前記ブーム回動油路との流路を任意に切り換える油路切換弁とを有しており、前記前輪傾斜角度計測手段により前記前輪車軸の前記車体に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動準備制御手段は、前記ブームを前記前輪車軸の相対的な傾斜方向と反対方向へ回動させる準備のために、前記方向切換弁により前記流路を前記反対方向へと切り換えるとともに、前記油路切換弁により前記ブームフリー油路に切り換えることで前記ブームをニュートラル状態にて待機させ、前記ブーム傾斜角度計測手段により前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動制御手段は、前記油路切換弁により前記流路を前記ブーム回動油路に切り換えるとともに、前記油圧ポンプを作動させて前記ブームを回動させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブームが実際に傾斜した場合にそのブームを速やかに、かつ適正に回動制御し、迅速な傾斜角度の補正をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤの第一実施形態を示す後方から見た背面図である。
【図２】本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤの第一実施形態を示す上方から見た平面図である。
【図３】本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤの第一実施形態を示す側面図である。
【図４】本第一実施形態におけるブームの傾斜角度を制御する手段を示すブロック構成図である。
【図５】走行路の凹凸面上を通過する前輪車軸を示す拡大正面図である。
【図６】本第一実施形態における基部フレームおよびブームを示す拡大側面図である。
【図７】本第一実施形態における基部フレームおよびブームを示す拡大背面図である。
【図８】本第一実施形態における基部フレームとブームとの連結部分を示す拡大平面図である。
【図９】本第一実施形態におけるブーム制御手段の制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】本第二実施形態におけるブーム回動手段を示すブロック図である。
【図１１】本第二実施形態における基部フレームおよびブームを示す拡大斜視図である。
【図１２】本第二実施形態における油圧シリンダーの構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤの第一実施形態について図面を用いて説明する。図１、図２および図３は、本第一実施形態におけるトラクター直装式ブームスプレーヤ１の背面図、平面図および側面図である。
【００１５】
本第一実施形態のトラクター直装式ブームスプレーヤ１は、主として、トラクター２と、このトラクター２の後方に設置される基部フレーム３と、この基部フレーム３に支持されるブーム４と、このブーム４に設置される散布ノズル５と、薬液を貯留する薬液貯留タンク６と、散布ノズル５に薬液を供給する薬液供給ポンプ７と、ブーム４を回動させるブーム回動手段８と、前輪車軸２４の傾斜角度を測定する前輪傾斜角度計測手段９と、ブーム４の傾斜角度を計測するブーム傾斜角度計測手段１０と、図４に示すブーム回動準備制御手段１１およびブーム回動制御手段１２として機能するブーム制御手段１３とにより構成されている。以下、各構成について詳細に説明する。
【００１６】
トラクター２は、圃場を走行する走行車であり、少なくとも、車体２１と、この車体２１の前方に設けられる前輪２２と、車体２１の後方に設けられる後輪２３とを備えており、後方部分にブームを取り付け可能に構成されている。車体２１には、各種機能を操縦するための操縦席が設けられており、図示しないが、操縦席には舵を取るためのハンドルやブームの傾斜角度を調節するコントローラー２５、このコントローラー２５に接続されたブーム制御手段１３が備えられている。
【００１７】
前輪２２は、左右のタイヤからなり、ハンドルと連動して回動することでトラクターの旋回を可能としている。また、図５に示すように、左右のタイヤは前輪車軸２４により連結されており、この前輪車軸２４は車体２１の底部において回動可能に接続されている。よって、凹凸を有する走行路を前輪が通過した場合、前輪車軸２４は凹凸面に追従して左右に傾斜するが、車体２１は揺れを吸収して傾斜しない構成になっている。
【００１８】
一方、後輪２３は、車体２１前方に設けられたエンジンを駆動力とする左右のタイヤにより構成されており、凹凸を有する走行路を後輪２３が通過した場合、その凹凸面に追従して左右に傾斜するとともに、車体２１も一緒に傾斜する構成になっている。
【００１９】
基部フレーム３は、トラクター２の後方に設置されてブーム４の基部となるものである。本第一実施形態では、図１ないし図３、図６および図７に示すように、トラクター２の後方に固定されたガイドフレーム３１と、このガイドフレーム３１に沿って上下に摺動可能な上下フレーム３２と、この上下フレーム３２を油圧制御により昇降可能とするブーム上下用油圧シリンダー３３とから構成される。
【００２０】
ブーム４は、基部フレーム３に対してその重心近傍で回動自在に支持されているとともに、トラクター２の左右に延出されている。本第一実施形態では、図８に示すように、上下フレーム３２に設けられるブーム回動手段８を介して軸支されている。
【００２１】
また、本第一実施形態におけるブーム４は、中央ブーム４１と、この中央ブーム４１の左右両端部を基端部として左右それぞれに接続される基ブーム４２，４２と、各基ブーム４２，４２の先端部を基端部として接続される先ブーム４３，４３とからなり、中央ブーム４１と基ブーム４２との接続部には略水平方向に回動可能な油圧式のアクチュエータ４４が設けられており、基ブーム４２と先ブーム４３との接続部には略垂直方向に回動可能な油圧式のアクチュエータ４４が設けられている。すなわち、本第一実施形態におけるブーム４は、アクチュエータ４４の油圧制御により前記接続部において折り畳み可能になっている。
【００２２】
次に、薬液を圃場に散布するスプレーヤとしての構成である散布ノズル５、薬液貯留タンク６および薬液供給ポンプ７について説明する。
【００２３】
散布ノズル５は、圧送される薬液を液状、滴状または霧状であって、直線状、円錐状まはた扇状に散布するものである。本第一実施形態では、複数の散布ノズル５をブーム４に沿って所定間隔を隔てて設置している。なお、散布ノズル５の種類や数、設置間隔等は、特に限定されるものではなく、散布する薬液の種類、圃場および作物の状態、ブーム４の長さ等に基づいて適宜選択されるものである。
【００２４】
薬液貯留タンク６は、散布ノズル４に供給する薬液を貯留しておくためのタンクである。本第一実施形態における薬液貯留タンク６は、図１ないし図３に示すように、基部フレーム３とトラクター２後部との間に設置されている。
【００２５】
薬液供給ポンプ７は、薬液貯留タンク６から各散布ノズル５へ薬液を圧送するポンプである。使用されるポンプは、容積型ポンプ、渦巻き型ポンプ等から適宜選択することができる。また、ポンプの動力源は、特に限定されるものではなく、トラクターのバッテリーの電力やエンジンの回転力等であってよい。
【００２６】
次に、ブーム４の圃場または作物に対する平衡状態を保つための機構であるブーム回動手段８、前輪傾斜角度計測手段９、ブーム傾斜角度計測手段１０およびブーム制御手段１３について説明する。
【００２７】
ブーム回動手段８は、基部フレーム３に支持されたブーム４を任意の方向に回動させるためのものである。また、本第一実施形態では、ブーム４を基部フレーム３に支持する支持部材を兼ねており、ブーム４を重心近傍で支持している。
【００２８】
本第一実施形態におけるブーム回動手段は、図８に示すように、正逆方向に回転可能な回転モーター８１と、この回転モーター８１とブーム４との連結および切り離しの切り換えを可能としたクラッチ機構８２とからなる。
【００２９】
回転モーター８１は、ブーム４を任意の方向に回動させるための駆動源であり、上下フレーム３２に固定されている。なお、ブーム回動手段８で用いられる回転モーター８１は、特に限定されるものではなく、電気式回転モーターや油圧式回転モータ等から適宜選択される。
【００３０】
クラッチ機構８２は、回転モーター８１とブーム４とを断続的に連結および切り離しを切り換え可能としたものである。よって、回転モーター８１とブーム４とを連結することで回転モーター８１の回転力をブーム４に伝達することができる。また、回転モーター８１とブーム４とを切り離すことで回転モーター８１を空転させてニュートラル状態にすることができる。なお、クラッチ機構８２は、特に限定されるものではなく、単板乾式クラッチやスプリングクラッチ等から適宜選択されるものである。また、ブーム４に伝達する回転トルクを調整するため、回転モーター８１とクラッチ機構８２との間にギヤ等を設けていてもよい。
【００３１】
前輪傾斜角度計測手段９は、走行路の凹凸面により傾斜する前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度を計測するものである。本第一実施形態では、図５に示すように、前輪車軸２４に設けられた前輪車軸傾斜センサー９１と車体２１に設けられた車体傾斜センサー９２とからなる。これらの傾斜センサー９１，９２は、水平面に対する傾斜角度を計測可能なセンサーである。
【００３２】
ブーム傾斜角度計測手段１０は、ブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度を計測するものである。本第一実施形態では、図８に示すように、ブーム４に設けられたブーム傾斜センサー１０１と、基部フレーム３に設置された基部フレーム傾斜センサー１０２とからなる。このブーム傾斜角度計測手段１０における傾斜センサー１０１，１０２は、前輪傾斜角度計測手段９の傾斜センサー９１，９２と同様、水平面に対する傾斜角度を計測可能なセンサーである。
【００３３】
なお、前輪傾斜角度計測手段９およびブーム傾斜角度計測手段１０は、上述のように傾斜センサーを２つ使用するものに限定されず、例えば、前輪車軸２４と車体２１との接続部分やブーム４と基部フレーム３との支持部分の回転角度を直接的に計測する回転角度計測器等を使用してもよい。
【００３４】
本第一実施形態におけるブーム制御手段１３は、図４に示すように、主として、入力インターフェース１４、記憶手段１５、演算処理手段１６、タイマー１７および出力インターフェース１８を有するコンピューターで構成されている。
【００３５】
入力インターフェース１４は、各種信号を受信する受信器であり、主として、前輪傾斜角度計測手段９により計測された前輪車軸２４および車体２１の傾斜角度を示す前輪傾斜角度信号と、ブーム傾斜角度計測手段１０により計測されたブーム４および基部フレーム３の傾斜角度を示すブーム傾斜角度信号とを受信するようになっている。また、本第一実施形態では、操縦席に設けられたコントローラー２５によりユーザーから指示されたブーム回動手段８、ブーム上下用油圧シリンダー３３、ブーム４に設置されたアクチュエータ４４および薬液供給ポンプ７への動作指示信号を受信するようになっている。
【００３６】
記憶手段１５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク、フラッシュメモリ等によって構成されており、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段１６が演算を行う際のワーキングエリアとして機能するものである。
【００３７】
本第一実施形態では、ブーム制御プログラムを記憶するプログラム記憶部１５１と、ブームの回動準備を開始するための前輪の傾斜角度のしきい値を記憶させる前輪傾斜角度しきい値記憶部１５２と、ブームの回動を開始するためのブームの傾斜角度のしきい値を記憶させるブーム傾斜角度しきい値記憶部１５３とを有している。
【００３８】
演算処理手段１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されており、記憶手段１５のプログラム記憶部１５１に記憶されたプログラムを実行させることにより、図４に示すように、ブーム回動準備制御手段１１およびブーム回動制御手段１２として機能する。また、本第一実施形態では、ブーム４の回動準備を停止する準備停止判別手段１６１と、動作制御信号を送信するように処理する動作制御手段１６２とを有している。
【００３９】
ブーム回動準備制御手段１１は、前輪傾斜角度計測手段９の計測結果に基づいて、ブーム回動手段８に対してブーム４を回動させるための準備を実行させるものである。本第一実施形態では、図４に示すように傾斜角度算出部１１１と、傾斜角度判別部１１２と、回転モーター制御部１１３とを有している。
【００４０】
傾斜角度算出部１１１は、前輪傾斜角度計測手段９の前輪車軸傾斜センサー９１および車体傾斜センサー９２により計測された前輪車軸２４および車体２１の傾斜角度を取得し、各傾斜角度の差から前輪車軸２４の相対的な傾斜角度を算出するものである。なお、前輪傾斜角度計測手段９が前輪車軸２４と車体２１との相対的な傾斜角度を直接的に計測するものである場合は本構成は必要としない。
【００４１】
傾斜角度判別部１１２は、前輪車軸２４と車体２１との相対的な傾斜角度が補正の基準となる所定の角度を超えたか否かを判別するものである。本第一実施形態では、前輪傾斜角度しきい値記憶部１５２に記憶されたしきい値を取得し、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度がそのしきい値より大きいか否かを判別している。
【００４２】
回転モーター制御部１１３は、回転モーター８１に任意の方向に回転するよう実行させるものである。特に、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度が所定の角度を超えた場合、相対的な傾斜角度の方向と反対方向に回転モーター８１を回転させるようになっている。
【００４３】
ブーム回動制御手段１２は、ブーム傾斜角度計測手段１０により計測された計測結果に基づいて、ブーム回動手段８に対してブーム４の回動を実行させるものである。本第一実施形態では、ブーム傾斜角度算出部１２１と、ブーム傾斜角度判別手段１２２と、クラッチ制御部１２３とから構成されている。
【００４４】
ブーム傾斜角度算出部１２１は、ブーム傾斜角度計測手段１０のブーム傾斜センサー１０１および基部フレーム傾斜センサー１０２により計測されたブーム４および基部フレーム３の傾斜角度を取得し、各傾斜角度の差からブーム４の相対的な傾斜角度を算出するものである。なお、ブーム傾斜角度計測手段１０がブーム４と基部フレーム３との相対的な傾斜角度を直接的に計測するものである場合は本構成は必要としない。
【００４５】
ブーム傾斜角度判別部１２２は、ブーム４と基部フレーム３との相対的な傾斜角度が所定の角度を超えたか否かを判別するものである。本第一実施形態では、ブーム傾斜角度しきい値記憶部１５３に記憶されたしきい値を取得し、ブーム４の相対的な傾斜角度がそのしきい値より大きいか否かを判別している。
【００４６】
クラッチ制御部１２３は、クラッチ機構８２による回転モーター８１とブーム４との連結および切り離しを実行させるものである。特に、ブーム４の相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、回転モーター８１とブーム４とを連結させるようになっている。
【００４７】
準備停止手段１６１は、ブーム回動準備制御手段１１により、ブーム回動手段８に対してブーム４を回動させるための準備を実行させてからの時間が、所定の時間を超えているか否かを判別し、所定の時間を超えた場合に、ブーム回動準備制御手段１１によるブーム４の回動準備を停止させるものである。前輪車軸２４の傾斜角を求めることにより傾斜を補正する準備をしたものの、結局、後輪では補正が必要なほどの傾斜をしなかった場合など、適当な時間経過を基準として回動準備を解消するためのものである。本第一実施形態では、ブーム４を回動させるための準備を実行させたときからの経過時間と、走行路の凹凸面により前輪２２が傾斜してから、その走行路の凹凸面を後輪２３が通過するまでに必要な時間とを比較することにより判別を行っている。
【００４８】
なお、本第一実施形態における準備停止手段１６１は、ブーム回動手段８に対してブーム４を回動させるための準備を実行させたときからの経過時間を基準として、ブーム４の回動準備を停止するか否かを判別したが、判別する基準はこれに限定されるものではなく、例えば、ブーム４の回動準備を開始してから走行したトラクター２の走行距離を基準としてもよい。
【００４９】
動作制御手段１６２は、入力インターフェース１４で受信した動作指示信号に基づいて、出力インターフェース１８を介してブーム回動手段８等に動作制御信号を送信するように処理するものである。
【００５０】
タイマー１７は、ブーム回動準備制御手段１１により、ブーム回動手段８に対してブーム４を回動させるための準備を実行させた後の時間を計測するためのものである。
【００５１】
出力インターフェース１８は、演算処理手段１６により制御されて、ブーム回動手段８に動作制御信号を送信するものである。また、本第一実施形態においては、ブーム上下用油圧シリンダー３３やブーム４に設けられた各アクチュエータ４４、薬液供給ポンプ７に対しても、動作制御信号を送信するようになっている。
【００５２】
次に、本第一実施形態のトラクター直装式ブームスプレーヤ１の各構成の作用について説明する。
【００５３】
まず、ブーム４と圃場または作物とが平衡状態となるように調整を行う。具体的には、ユーザーはコントローラー２５によりブーム上下用油圧シリンダー３３、ブーム４に設けられた各アクチュエータ４４およびブーム回動手段８に対して動作指示を行う。入力インターフェース１４は、このコントローラー２５を介してユーザーからの指示に基づく動作指示信号を受信する。演算処理手段１６は、受信した動作指示信号に基づき、出力インターフェース１８からブーム上下用油圧シリンダー３３等に対して動作制御信号を送信する。ブーム上下用油圧シリンダー３３等は、動作制御信号に従って動作し、ブーム４が圃場または作物と平衡状態になるように調整を行う。
【００５４】
ブーム４の調整後は、クラッチ機構８２により回転モーター８１とブーム４とを切り離し、ブーム４を回動自在な状態にさせる。
【００５５】
トラクター２は、この状態で圃場を走行する。ユーザーがコントローラー２５により薬液散布の動作指示を行うと、入力インターフェース１４でその動作指示信号を受信し、動作制御手段１６２によって、出力インターフェース１８から薬液供給ポンプ７へと動作制御信号を送信する。薬液供給ポンプ７は、動作制御信号に従って薬液貯留タンク６から散布ノズル５へ薬液を圧送する。これにより、薬液は、散布ノズル５から噴射され、圃場に散布される。
【００５６】
このときブーム４は、基部フレーム３に重心近傍を支持されているため、走行路における小さな凹凸によっては殆ど傾斜しない。しかし、走行路に石等による比較的大きな凹凸がある場合、後輪２３がその上を通過することにより車体２１が傾斜し、基部フレーム３とブーム４との支持部分における摩擦力等によってブーム４が傾斜することがある。
【００５７】
そこで、走行路にブーム４が傾斜するような凹凸がある場合、ブーム制御手段１３が作動し、ブーム４と圃場または作物との平行を維持するように制御する。具体的には、図９に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
【００５８】
まず、前輪傾斜角度計測手段９は、前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度を計測する（ステップＳ１）。本第一実施形態では、前輪車軸２４および車体２１に設けられた前輪車軸傾斜センサー９１および車体傾斜センサー９２により、前輪車軸２４および車体２１の水平面に対する傾斜角度をそれぞれ計測する。
【００５９】
次に、ブーム回動準備制御手段１１の傾斜角度算出部１１１が、前輪車軸傾斜センサー９１および車体傾斜センサー９２で計測された前輪車軸２４および車体２１の傾斜角度を取得し、各傾斜角度の差から前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度を算出する（ステップＳ２）。
【００６０】
傾斜角度判別部１１２は、前輪傾斜角度しきい値記憶部１５２に記憶されたしきい値を取得し、算出された前輪車軸２４の相対的な傾斜角度と比較して、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えたか否かを判別する（ステップＳ３）。前輪車軸２４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えていない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、前輪車軸２４が相対的に傾斜したか否かの監視を続行する。
【００６１】
一方、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えた場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、回転モーター制御部１１３は、回転モーター８１に対し出力インターフェース１８を介して動作制御信号を送信し回転を開始させる（ステップＳ４）。このときの回転モーター８１の回転方向は、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度の方向と反対方向である。この段階では、クラッチ機構８２は回転モーター８１とブーム４とを切り離した状態であるため、回転モーター８１は空転してニュートラル状態となっている。また、タイマー１７により、回転モーター８１の回転が開始後の時間計測を開始する。
【００６２】
次に、ブーム傾斜角度計測手段１０がブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度を計測する（ステップＳ５）。本第一実施形態では、ブーム傾斜センサー１０１および基部フレーム傾斜センサー１０２によって、ブーム４および基部フレーム３の水平面に対する傾斜角度をそれぞれ計測する。
【００６３】
ブーム回動制御手段１２のブーム傾斜角度算出部１２１は、ブーム傾斜センサー１０１および基部フレーム傾斜センサー１０２で計測されたブーム４および基部フレーム３の傾斜角度を取得し、各傾斜角度の差からブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度を算出する（ステップＳ６）。
【００６４】
ブーム傾斜角度判別部１２２は、ブーム傾斜角度しきい値記憶部１５３に記憶されたしきい値を取得し、算出されたブーム４の相対的な傾斜角度と比較して、ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値を越えたか否かを判別する（ステップＳ７）。
【００６５】
ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値を越えていない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、準備停止手段１６１が、タイマー１７によって計測された時間、つまり回転モーター８１の回転開始後の時間が、前輪２２が傾斜してから後輪２３が通過するまでに必要な所定の時間を超えているか否かを判別する（ステップＳ８）。ここで、回転モーター８１の回転開始後の時間が、所定の時間を超えていない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ５に戻り、ブーム４が傾斜したか否かの監視を続行する。また、回転モーター８１の回転開始後の時間が、所定の時間を超えた場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、回転モーター８１を停止させ（ステップＳ１２）、ステップＳ１３に進む。
【００６６】
このように、準備停止手段１６１により、前輪車軸２４が傾斜したたにもかかわらず、ブーム４が傾斜しなかった場合は、回転モーター８１を停止させることで、次の走行路の凹凸に対する制御に切り換えることができる。
【００６７】
一方、ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えた場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、クラッチ制御部１２３は、クラッチ機構８２に対し、出力インターフェース１８を介して動作制御信号を送信し、回転モーター８１とブーム４とを連結させる（ステップＳ９）。
【００６８】
回転モーター８１は、ブーム回動準備制御手段１１によって既に回転しているため、回転モーター８１とブーム４とが連結することにより、直ちにブーム４は回動を開始する。また、回転モーター８１の回転方向は、ブーム４が傾斜する方向と反対方向に回転しているため、ブーム４の相対的な傾斜角度が所定の範囲内になるように速やかに回動させることができる。
【００６９】
そして、ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値以内になったか否かを判別する（ステップＳ１０）。ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えている場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ９に戻り、ブーム４の相対的な傾斜角度が所定の範囲内になるまで、回転モーター８１とブーム４との連結を維持する。
【００７０】
一方、ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値以下になった場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、クラッチ制御部１２３は、回転モーター８１とブーム４との連結を切り離すとともに、回転モーター８１の回転を停止する（ステップＳ１１）。
【００７１】
最後に、ユーザーによる制御終了の指示があるか否かを判別する（ステップＳ１３）。制御終了の指示が無い場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、以上のステップＳ１からステップＳ１２の処理を繰り返し行う。これにより、制御中は、ブーム４と圃場または作物との平行を維持することとなる。そして、エンジンを停止したり、コントローラ２５により制御終了の指示があった場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御を終了する。
【００７２】
以上のような本第一実施形態のトラクター直装式ブームスプレーヤ１によれば、以下の効果を得ることができる。
１．ブーム４が基部フレーム３に対して重心近傍で回動自在に支持されているため、走行路の小さな凹凸による車体の傾斜に対してはブーム４は殆ど傾斜せず、ブーム４と圃場または作物との平行を維持することができる。
２．走行路の大きな凹凸によって傾斜した場合には、ブーム回動制御手段１２によってブーム４の傾斜を停止し、圃場または作物に対して平行となるまでブーム４を回動することができる。
３．前輪車軸２４と車体２１との相対的な傾斜角度を計測し、予めブーム４を回動させる準備を行っているため、ブーム４が傾斜し始めたらすぐにブーム４を回動させて補正することができるため、ほぼリアルタイムの制御を行うことができる。
４．ブーム４が実際に傾斜した場合のみにブーム４の回動制御を行うことができる。
【００７３】
次に、本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤ１の第二実施形態について図面を用いて説明する。なお、本第二実施形態の構成のうち、上述した第一実施形態の構成と同等または相当する構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。
【００７４】
図１０は、本第二実施形態におけるブーム回動手段８ｂを示すブロック図である。本第二実施形態におけるブーム回動手段８ｂは、ブーム４を油圧によって正逆方向に回動させる油圧式ブーム回動機構８３と、油圧用の油を貯留する油貯留タンク８４と、油圧式ブーム回動機構８３に油を供給する油圧ポンプ８５と、油圧式ブーム回動機構８３と油貯留タンク８４とを直接的に連通させてブーム４の回転をフリー状態にするブームフリー油路８６と、油圧式ブーム回動機構８３と油貯留タンク８４とを油圧ポンプ８５を介して連通するブーム回動油路８７と、油圧式ブーム回動機構８３へ油の流入・流出方向を切り換えることでブーム４を正逆方向に回動可能に制御する方向切換弁８８と、ブームフリー油路８６とブーム回動油路８７との流路を任意に切り換える油路切換弁８９とにより構成されている。
【００７５】
油圧式ブーム回動機構８３は、ブーム４を油圧によって正逆方向に回動させるものである。本第二実施形態では、伸縮自在な油圧シリンダー８３１からなり、図１１に示すように、この油圧シリンダー８３１のピストンの端部およびシリンダーの端部がそれぞれブーム４と上下フレーム３２とに連結されている。この油圧式ブーム回動機構８３は、図１２に示すように、油が供給される油室８３４と、この油室８３４内で摺動自在に設けられて油室８３４を第一油室８３２および第二油室８３３に分割する摺動板８３５とを有する。第一油室８３２に油が供給されると摺動板８３５が第二油室８３４方向に摺動することにより油圧シリンダー８３１は伸び、第二油室８３３内の油は外部に放出され、一方、第二油室８３３に油が供給されると摺動板８３５が第一油室８３２方向に摺動することにより油圧シリンダー８３１は縮み、第一油室８３２内の油は外部に放出される構造を有している。
【００７６】
なお、油圧式ブーム回動機構８３は、油圧シリンダー８３１によるものに限定されるものではなく、例えば、ブーム４を支持する支持部分として、ブーム４と基部フレーム３との間に設けられる油圧式回転モーターでもよい。
【００７７】
油貯留タンク８４は、油圧式ブーム回動機構８３に供給する油圧用の油を貯留しておくものである。油貯留タンク８４内は外部と連通しており、油が大気圧で貯留されている。
【００７８】
油圧ポンプ８５は、油貯留タンク８４に貯留された油を油圧式ブーム回動機構８３に供給するためのものである。使用されるポンプは、容積型ポンプ、渦巻き型ポンプ等から適宜選択することができる。
【００７９】
ブームフリー油路８６は、油圧式ブーム回動機構８３と油貯留タンク８４とを直接的に連通させる油路である。本第二実施形態では、図１０に示すように、油貯留タンク８４と油路切換弁８９とを繋ぐ流路と、油路切換弁８９から方向切換弁８８を介して油圧式ブーム回動機構８３までを繋ぐ流路とによって構成される。
【００８０】
一方、ブーム回動油路８７は、油圧式ブーム回動機構８３と油貯留タンク８４とを油圧ポンプ８５を介して連通する油路である。本第二実施形態では、油貯留タンク８４から油圧ポンプ８５を介して油路切換弁８９まで繋ぐ流路と、油路切換弁８９から方向切換弁８８を介して油圧式ブーム回動機構８３までを繋ぐ流路とによって構成される。
【００８１】
方向切換弁８８は、ブーム４を正逆方向に回動可能に制御するための切換弁である。本第二実施形態では、ブーム４を正逆方向に回動可能に制御するため、第一油室８３２および第二油室８３３の流入・流出方向を切り換える構成になっている。
【００８２】
具体的には、第一油室８３２に油を供給して第二油室８３３から油を放出させる場合、方向切換弁８８は、油圧ポンプ８５と第一油室８３２とを連通させるとともに、第二油室８３３と油貯留タンク８４とを連通させる。また、第二油室８３３に油を供給して第一油室８３２から油を放出させる場合、方向切換弁８８は、油圧ポンプ８５と第二油室８３３とを連通させるとともに、第一油室８３２と油貯留タンク８４とを連通させる。
【００８３】
油路切換弁８９は、電磁弁等により構成されており、ブームフリー油路８６とブーム回動油路８７との流路を任意に切り換えるものである。本第二実施形態では、ブームフリー油路８６とブーム回動油路８７との流路をいずれか一方を選択し切り換えるようになっている。
【００８４】
次に、本第二実施形態のトラクター直装式ブームスプレーヤ１におけるブーム回動手段８に関連する各構成の作用について説明する。
【００８５】
まず、本第二実施形態におけるブーム回動手段８は、油路切換弁８９により油路としてブーム回動油路８７を選択し、方向切換弁８８により第一油室８３２および第二油室８３３の流入・流出方向を切り換えることにより、この状態にて油圧シリンダー８３１を伸縮させればブーム４を任意の方向に回動させることができる。
【００８６】
一方、本第二実施形態におけるブーム回動手段８が、油路切換弁８５により油路としてブームフリー油路８６を選択した場合、方向切換弁８８がどの方向に切り換えられていても、第一油室８３２および第二油室８３３は油貯留タンク８４に直接的に連通しており、第一油室８３２および第二油室８３３に圧力の差が無いため、ブーム４はフリーの状態で回動自在に維持されている。
【００８７】
従って、前輪傾斜角度計測手段９によって計測された前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、ブーム回動準備制御手段１１は、流路を方向切換弁８８により前輪車軸２４の相対的な傾斜方向と反対方向へブーム４を回動させる方向へと切り換えるとともに、油路切換弁８９により流路を前記ブームフリー油路８６に切り換えることでニュートラル状態で待機させ、ブーム４を回動準備状態にする。
【００８８】
また、ブーム４の回動を準備させた後、前記ブーム傾斜角度計測手段１０によって計測されたブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、ブーム回動制御手段１２は、油路切換弁８９を制御して油路をブーム回動油路８７に切り換えるとともに、油圧ポンプ８５を作動させてブーム４を回動させる。
【００８９】
以上のように、本第二実施形態では、第一実施形態と同様の効果を得られる。すなわち、油圧式ブーム回動機構８３を用いたとしても、前輪車軸２４と車体２１との相対的な傾斜角度を計測し、予めブーム４を回動させる準備を行っているため、ブーム４が傾斜し始めたらすぐにブーム４を回動させることができる。
【００９０】
なお、本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤ１は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００９１】
例えば、各実施形態におけるブーム制御手段１３は、コンピュータにより構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、前記前輪傾斜角度計測手段９により計測された前記前輪車軸２４の前記車体２１に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合に、アラーム音を発するようにし、ブーム４の回動準備は手動で行ってもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１ トラクター直装式ブームスプレーヤ
２ トラクター
３ 基部フレーム
４ ブーム
５ 散布ノズル
６ 薬液貯留タンク
７ 薬液供給ポンプ
８ ブーム回動手段
９ 前輪傾斜角度計測手段
１０ ブーム傾斜角度計測手段
１１ ブーム回動準備制御手段
１２ ブーム回動制御手段
１３ ブーム制御手段
１４ 入力インターフェース
１５ 記憶手段
１６ 演算処理手段
１７ タイマー
１８ 出力インターフェース
２１ 車体
２２ 前輪
２３ 後輪
２４ 前輪車軸
２５ コントローラー
３１ ガイドフレーム
３２ 上下フレーム
３３ ブーム上下用油圧シリンダー
４１ 中央ブーム
４２ 基ブーム
４３ 先ブーム
４４ アクチュエータ
８１ 回転モーター
８２ クラッチ機構
８３ 油圧式ブーム回動機構
８４ 油貯留タンク
８５ 油圧ポンプ
８６ ブームフリー油路
８７ ブーム回動油路
８８ 方向切換弁
８９ 油路切換弁
９１ 前輪車軸傾斜センサー
９２ 車体傾斜センサー
１０１ ブーム傾斜センサー
１０２ 基部フレーム傾斜センサー
１１１ 傾斜角度算出部
１１２ 傾斜角度判別部
１１３ 回転モーター制御部
１２１ ブーム傾斜角度算出部
１２２ ブーム傾斜角度判別部
１２３ クラッチ制御部
１６１ 準備停止手段
１６２ 動作制御手段
８３１ 油圧シリンダー
８３２ 第一油室
８３３ 第二油室
８３４ 油室
８３５ 摺動板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクターに直接装着して圃場に薬液を散布するトラクター直装式ブームスプレーヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なブームスプレーヤは、左右に延出されたブームと呼ばれるフレーム構造体に、農薬等の薬剤を散布する複数の散布ノズルを配置し、このブームをトラクター等に装着させて、圃場を走行しながら薬剤を散布するものである。このようなブームスプレーヤは、薬剤を広範囲に散布するのに適している。
【０００３】
しかし、圃場には小石や大小のぬかるみ等があって大小様々な凹凸の走行路が存在している。そのため、トラクターが圃場を走行すると、その車体が装着されたブームと共に左右に揺れたり、振動することがある。前記ブームが揺れて傾斜等すると、ブームが圃場や作物と接触して傷つけてしまったり、散布方向が変わってしまうため薬剤が狭い範囲に散布されたり、逆に散布されない領域が生じたりして斑状になってしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、本出願人は、これまでにブームと圃場との平衡状態を維持する機能を備えたブームスプレーヤに関する発明を提案している。例えば、特許第２６４９８２７号公報では、トラクターに直装された中央ブームと、この中央ブームの左右両側部を基端部としてアクチュエータにより回動可能に取り付けられた左右の基ブームと、この基ブームの先端部を基端部としてアクチュエータにより回動可能に取り付けられた左右の先ブームと、各ブームの地表又は作物までの距離を検出する距離センサーと、前記トラクターの車体と前輪枠との相対傾斜角度を計測する傾斜センサーとを有し、この傾斜センサーの計測信号に基づいて後輪が傾斜する前に各ブームに設けられた各アクチュエータを制御して各ブームの圃場または作物に対する高さを所定の範囲内に保持することを特徴とするトラクター直装スプレーヤのブーム制御装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
すなわち、この特許文献１に記載の発明は、走行路の凹凸面に対し、前輪が通過してから後輪が通過するまでのタイムラグを利用し、その凹凸面により後輪が傾斜する前にブームの制御を行うことにより、前記ブームと圃場または作物との平行関係を維持することを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２６４９８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された発明においては、前輪と後輪とが同じように傾斜するとは限らず、むしろ傾斜の程度などは異なることも多いため、傾斜した走行路を後輪が通過する前にブームを制御すると、却って必要以上に傾斜し過ぎたり、不十分な場合がある。例えば、前輪が小石を踏み傾斜したとして、その小石が前輪に踏まれたことにより地中に沈み込み、後輪がその上を通過しても車体は傾斜しない場合や前輪が凹凸面を潰して後輪に影響を与えない場合もある。この様な場合、傾斜していない走行路を通過してもブームは傾斜制御されてしまうため、ブームと圃場または作物との平行関係を失う要因となってしまう。そこで、ブームが実際に傾斜した場合にのみ前記ブームを回動させて前記ブームと圃場または作物との平行関係を維持したいという要望が強い。
【０００８】
本発明は、このような課題ないし要望を解決するためになされたものであって、ブームが実際に傾斜した場合にそのブームを速やかに、かつ適正に回動制御して迅速な傾斜角度の補正ができるトラクター直装式ブームスプレーヤを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤは、前輪および後輪を備えたトラクターと、このトラクターの後方に設置される基部フレームと、この基部フレームに支持されて前記トラクターの左右に延出されたブームと、このブームに設置されて薬液を散布する複数の散布ノズルと、前記薬液を貯留する薬液貯留タンクと、この薬液貯留タンクから前記各散布ノズルへ前記薬液を供給する薬液供給ポンプとを有するトラクター直装式ブームスプレーヤであって、前記ブームが前記基部フレームに対してその重心近傍で回動自在に支持されているとともに、前記ブームを正逆方向に回動させるブーム回動手段と、走行面の凹凸により傾斜する前輪車軸の車体に対する相対的な傾斜角度を計測する前輪傾斜角度計測手段と、前記前輪車軸の相対的な傾斜角度に基づいて前記走行面の凹凸により後輪が傾斜する前に、前記前輪車軸の相対的な傾斜角度の方向と反対方向に前記ブームを回動させるための準備を前記ブーム回動手段に実行させるブーム回動準備制御手段と、前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度を計測するブーム傾斜角度計測手段と、前記ブームの相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、回動準備中の前記ブーム回動手段を駆動して前記ブームを回動させることにより前記ブームの相対的な傾斜角度を所定の範囲内に制御するブーム回動制御手段とを有する。
【００１０】
また、本発明の一形態として、前記ブーム回動手段が、正逆方向に回転可能な回転モーターと、この回転モーターと前記ブームとの連結および切り離しの切り換えを可能とするクラッチ機構とを有しており、前記前輪傾斜角度計測手段により前記前輪車軸の前記車体に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動準備制御手段が、前記ブームを前記前輪車軸の相対的な傾斜方向と反対方向へ回動させる準備のために前記回転モーターを空転させてニュートラル状態で待機させ、前記ブーム傾斜角度計測手段により前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動制御手段が、前記クラッチ機構を制御して前記回転モーターと前記ブームとを連結し、前記ブームを回動させるようにしてもよい。
【００１１】
さらに、本発明の一形態として、前記ブーム回動手段が、前記ブームを油圧によって正逆方向に回動させる油圧式ブーム回動機構と、油圧用の油を貯留する油貯留タンクと、この油貯留タンクから前記油圧式ブーム回動機構に前記油を供給する油圧ポンプと、前記油圧式ブーム回動機構と前記油貯留タンクとを直接的に連通させて前記ブームの回動をフリー状態にするブームフリー油路と、前記油圧式ブーム回動機構と前記油貯留タンクとを前記油圧ポンプを介して連通するブーム回動油路と、前記油圧式ブーム回動機構へ油の流入・流出方向を切り換えることで前記ブームを正逆方向に回動可能に制御する方向切換弁と、前記ブームフリー油路と前記ブーム回動油路との流路を任意に切り換える油路切換弁とを有しており、前記前輪傾斜角度計測手段により前記前輪車軸の前記車体に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動準備制御手段は、前記ブームを前記前輪車軸の相対的な傾斜方向と反対方向へ回動させる準備のために、前記方向切換弁により前記流路を前記反対方向へと切り換えるとともに、前記油路切換弁により前記ブームフリー油路に切り換えることで前記ブームをニュートラル状態にて待機させ、前記ブーム傾斜角度計測手段により前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動制御手段は、前記油路切換弁により前記流路を前記ブーム回動油路に切り換えるとともに、前記油圧ポンプを作動させて前記ブームを回動させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブームが実際に傾斜した場合にそのブームを速やかに、かつ適正に回動制御し、迅速な傾斜角度の補正をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤの第一実施形態を示す後方から見た背面図である。
【図２】本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤの第一実施形態を示す上方から見た平面図である。
【図３】本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤの第一実施形態を示す側面図である。
【図４】本第一実施形態におけるブームの傾斜角度を制御する手段を示すブロック構成図である。
【図５】走行路の凹凸面上を通過する前輪車軸を示す拡大正面図である。
【図６】本第一実施形態における基部フレームおよびブームを示す拡大側面図である。
【図７】本第一実施形態における基部フレームおよびブームを示す拡大背面図である。
【図８】本第一実施形態における基部フレームとブームとの連結部分を示す拡大平面図である。
【図９】本第一実施形態におけるブーム制御手段の制御手順を示すフローチャートである。
【図１０】本第二実施形態におけるブーム回動手段を示すブロック図である。
【図１１】本第二実施形態における基部フレームおよびブームを示す拡大斜視図である。
【図１２】本第二実施形態における油圧シリンダーの構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤの第一実施形態について図面を用いて説明する。図１、図２および図３は、本第一実施形態におけるトラクター直装式ブームスプレーヤ１の背面図、平面図および側面図である。
【００１５】
本第一実施形態のトラクター直装式ブームスプレーヤ１は、主として、トラクター２と、このトラクター２の後方に設置される基部フレーム３と、この基部フレーム３に支持されるブーム４と、このブーム４に設置される散布ノズル５と、薬液を貯留する薬液貯留タンク６と、散布ノズル５に薬液を供給する薬液供給ポンプ７と、ブーム４を回動させるブーム回動手段８と、前輪車軸２４の傾斜角度を測定する前輪傾斜角度計測手段９と、ブーム４の傾斜角度を計測するブーム傾斜角度計測手段１０と、図４に示すブーム回動準備制御手段１１およびブーム回動制御手段１２として機能するブーム制御手段１３とにより構成されている。以下、各構成について詳細に説明する。
【００１６】
トラクター２は、圃場を走行する走行車であり、少なくとも、車体２１と、この車体２１の前方に設けられる前輪２２と、車体２１の後方に設けられる後輪２３とを備えており、後方部分にブームを取り付け可能に構成されている。車体２１には、各種機能を操縦するための操縦席が設けられており、図示しないが、操縦席には舵を取るためのハンドルやブームの傾斜角度を調節するコントローラー２５、このコントローラー２５に接続されたブーム制御手段１３が備えられている。
【００１７】
前輪２２は、左右のタイヤからなり、ハンドルと連動して回動することでトラクターの旋回を可能としている。また、図５に示すように、左右のタイヤは前輪車軸２４により連結されており、この前輪車軸２４は車体２１の底部において回動可能に接続されている。よって、凹凸を有する走行路を前輪が通過した場合、前輪車軸２４は凹凸面に追従して左右に傾斜するが、車体２１は揺れを吸収して傾斜しない構成になっている。
【００１８】
一方、後輪２３は、車体２１前方に設けられたエンジンを駆動力とする左右のタイヤにより構成されており、凹凸を有する走行路を後輪２３が通過した場合、その凹凸面に追従して左右に傾斜するとともに、車体２１も一緒に傾斜する構成になっている。
【００１９】
基部フレーム３は、トラクター２の後方に設置されてブーム４の基部となるものである。本第一実施形態では、図１ないし図３、図６および図７に示すように、トラクター２の後方に固定されたガイドフレーム３１と、このガイドフレーム３１に沿って上下に摺動可能な上下フレーム３２と、この上下フレーム３２を油圧制御により昇降可能とするブーム上下用油圧シリンダー３３とから構成される。
【００２０】
ブーム４は、基部フレーム３に対してその重心近傍で回動自在に支持されているとともに、トラクター２の左右に延出されている。本第一実施形態では、図８に示すように、上下フレーム３２に設けられるブーム回動手段８を介して軸支されている。
【００２１】
また、本第一実施形態におけるブーム４は、中央ブーム４１と、この中央ブーム４１の左右両端部を基端部として左右それぞれに接続される基ブーム４２，４２と、各基ブーム４２，４２の先端部を基端部として接続される先ブーム４３，４３とからなり、中央ブーム４１と基ブーム４２との接続部には略水平方向に回動可能な油圧式のアクチュエータ４４が設けられており、基ブーム４２と先ブーム４３との接続部には略垂直方向に回動可能な油圧式のアクチュエータ４４が設けられている。すなわち、本第一実施形態におけるブーム４は、アクチュエータ４４の油圧制御により前記接続部において折り畳み可能になっている。
【００２２】
次に、薬液を圃場に散布するスプレーヤとしての構成である散布ノズル５、薬液貯留タンク６および薬液供給ポンプ７について説明する。
【００２３】
散布ノズル５は、圧送される薬液を液状、滴状または霧状であって、直線状、円錐状まはた扇状に散布するものである。本第一実施形態では、複数の散布ノズル５をブーム４に沿って所定間隔を隔てて設置している。なお、散布ノズル５の種類や数、設置間隔等は、特に限定されるものではなく、散布する薬液の種類、圃場および作物の状態、ブーム４の長さ等に基づいて適宜選択されるものである。
【００２４】
薬液貯留タンク６は、散布ノズル４に供給する薬液を貯留しておくためのタンクである。本第一実施形態における薬液貯留タンク６は、図１ないし図３に示すように、基部フレーム３とトラクター２後部との間に設置されている。
【００２５】
薬液供給ポンプ７は、薬液貯留タンク６から各散布ノズル５へ薬液を圧送するポンプである。使用されるポンプは、容積型ポンプ、渦巻き型ポンプ等から適宜選択することができる。また、ポンプの動力源は、特に限定されるものではなく、トラクターのバッテリーの電力やエンジンの回転力等であってよい。
【００２６】
次に、ブーム４の圃場または作物に対する平衡状態を保つための機構であるブーム回動手段８、前輪傾斜角度計測手段９、ブーム傾斜角度計測手段１０およびブーム制御手段１３について説明する。
【００２７】
ブーム回動手段８は、基部フレーム３に支持されたブーム４を任意の方向に回動させるためのものである。また、本第一実施形態では、ブーム４を基部フレーム３に支持する支持部材を兼ねており、ブーム４を重心近傍で支持している。
【００２８】
本第一実施形態におけるブーム回動手段は、図８に示すように、正逆方向に回転可能な回転モーター８１と、この回転モーター８１とブーム４との連結および切り離しの切り換えを可能としたクラッチ機構８２とからなる。
【００２９】
回転モーター８１は、ブーム４を任意の方向に回動させるための駆動源であり、上下フレーム３２に固定されている。なお、ブーム回動手段８で用いられる回転モーター８１は、特に限定されるものではなく、電気式回転モーターや油圧式回転モータ等から適宜選択される。
【００３０】
クラッチ機構８２は、回転モーター８１とブーム４とを断続的に連結および切り離しを切り換え可能としたものである。よって、回転モーター８１とブーム４とを連結することで回転モーター８１の回転力をブーム４に伝達することができる。また、回転モーター８１とブーム４とを切り離すことで回転モーター８１を空転させてニュートラル状態にすることができる。なお、クラッチ機構８２は、特に限定されるものではなく、単板乾式クラッチやスプリングクラッチ等から適宜選択されるものである。また、ブーム４に伝達する回転トルクを調整するため、回転モーター８１とクラッチ機構８２との間にギヤ等を設けていてもよい。
【００３１】
前輪傾斜角度計測手段９は、走行路の凹凸面により傾斜する前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度を計測するものである。本第一実施形態では、図５に示すように、前輪車軸２４に設けられた前輪車軸傾斜センサー９１と車体２１に設けられた車体傾斜センサー９２とからなる。これらの傾斜センサー９１，９２は、水平面に対する傾斜角度を計測可能なセンサーである。
【００３２】
ブーム傾斜角度計測手段１０は、ブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度を計測するものである。本第一実施形態では、図８に示すように、ブーム４に設けられたブーム傾斜センサー１０１と、基部フレーム３に設置された基部フレーム傾斜センサー１０２とからなる。このブーム傾斜角度計測手段１０における傾斜センサー１０１，１０２は、前輪傾斜角度計測手段９の傾斜センサー９１，９２と同様、水平面に対する傾斜角度を計測可能なセンサーである。
【００３３】
なお、前輪傾斜角度計測手段９およびブーム傾斜角度計測手段１０は、上述のように傾斜センサーを２つ使用するものに限定されず、例えば、前輪車軸２４と車体２１との接続部分やブーム４と基部フレーム３との支持部分の回転角度を直接的に計測する回転角度計測器等を使用してもよい。
【００３４】
本第一実施形態におけるブーム制御手段１３は、図４に示すように、主として、入力インターフェース１４、記憶手段１５、演算処理手段１６、タイマー１７および出力インターフェース１８を有するコンピューターで構成されている。
【００３５】
入力インターフェース１４は、各種信号を受信する受信器であり、主として、前輪傾斜角度計測手段９により計測された前輪車軸２４および車体２１の傾斜角度を示す前輪傾斜角度信号と、ブーム傾斜角度計測手段１０により計測されたブーム４および基部フレーム３の傾斜角度を示すブーム傾斜角度信号とを受信するようになっている。また、本第一実施形態では、操縦席に設けられたコントローラー２５によりユーザーから指示されたブーム回動手段８、ブーム上下用油圧シリンダー３３、ブーム４に設置されたアクチュエータ４４および薬液供給ポンプ７への動作指示信号を受信するようになっている。
【００３６】
記憶手段１５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク、フラッシュメモリ等によって構成されており、各種のデータを記憶するとともに、演算処理手段１６が演算を行う際のワーキングエリアとして機能するものである。
【００３７】
本第一実施形態では、ブーム制御プログラムを記憶するプログラム記憶部１５１と、ブームの回動準備を開始するための前輪の傾斜角度のしきい値を記憶させる前輪傾斜角度しきい値記憶部１５２と、ブームの回動を開始するためのブームの傾斜角度のしきい値を記憶させるブーム傾斜角度しきい値記憶部１５３とを有している。
【００３８】
演算処理手段１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成されており、記憶手段１５のプログラム記憶部１５１に記憶されたプログラムを実行させることにより、図４に示すように、ブーム回動準備制御手段１１およびブーム回動制御手段１２として機能する。また、本第一実施形態では、ブーム４の回動準備を停止する準備停止判別手段１６１と、動作制御信号を送信するように処理する動作制御手段１６２とを有している。
【００３９】
ブーム回動準備制御手段１１は、前輪傾斜角度計測手段９の計測結果に基づいて、ブーム回動手段８に対してブーム４を回動させるための準備を実行させるものである。本第一実施形態では、図４に示すように傾斜角度算出部１１１と、傾斜角度判別部１１２と、回転モーター制御部１１３とを有している。
【００４０】
傾斜角度算出部１１１は、前輪傾斜角度計測手段９の前輪車軸傾斜センサー９１および車体傾斜センサー９２により計測された前輪車軸２４および車体２１の傾斜角度を取得し、各傾斜角度の差から前輪車軸２４の相対的な傾斜角度を算出するものである。なお、前輪傾斜角度計測手段９が前輪車軸２４と車体２１との相対的な傾斜角度を直接的に計測するものである場合は本構成は必要としない。
【００４１】
傾斜角度判別部１１２は、前輪車軸２４と車体２１との相対的な傾斜角度が補正の基準となる所定の角度を超えたか否かを判別するものである。本第一実施形態では、前輪傾斜角度しきい値記憶部１５２に記憶されたしきい値を取得し、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度がそのしきい値より大きいか否かを判別している。
【００４２】
回転モーター制御部１１３は、回転モーター８１に任意の方向に回転するよう実行させるものである。特に、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度が所定の角度を超えた場合、相対的な傾斜角度の方向と反対方向に回転モーター８１を回転させるようになっている。
【００４３】
ブーム回動制御手段１２は、ブーム傾斜角度計測手段１０により計測された計測結果に基づいて、ブーム回動手段８に対してブーム４の回動を実行させるものである。本第一実施形態では、ブーム傾斜角度算出部１２１と、ブーム傾斜角度判別手段１２２と、クラッチ制御部１２３とから構成されている。
【００４４】
ブーム傾斜角度算出部１２１は、ブーム傾斜角度計測手段１０のブーム傾斜センサー１０１および基部フレーム傾斜センサー１０２により計測されたブーム４および基部フレーム３の傾斜角度を取得し、各傾斜角度の差からブーム４の相対的な傾斜角度を算出するものである。なお、ブーム傾斜角度計測手段１０がブーム４と基部フレーム３との相対的な傾斜角度を直接的に計測するものである場合は本構成は必要としない。
【００４５】
ブーム傾斜角度判別部１２２は、ブーム４と基部フレーム３との相対的な傾斜角度が所定の角度を超えたか否かを判別するものである。本第一実施形態では、ブーム傾斜角度しきい値記憶部１５３に記憶されたしきい値を取得し、ブーム４の相対的な傾斜角度がそのしきい値より大きいか否かを判別している。
【００４６】
クラッチ制御部１２３は、クラッチ機構８２による回転モーター８１とブーム４との連結および切り離しを実行させるものである。特に、ブーム４の相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、回転モーター８１とブーム４とを連結させるようになっている。
【００４７】
準備停止手段１６１は、ブーム回動準備制御手段１１により、ブーム回動手段８に対してブーム４を回動させるための準備を実行させてからの時間が、所定の時間を超えているか否かを判別し、所定の時間を超えた場合に、ブーム回動準備制御手段１１によるブーム４の回動準備を停止させるものである。前輪車軸２４の傾斜角を求めることにより傾斜を補正する準備をしたものの、結局、後輪では補正が必要なほどの傾斜をしなかった場合など、適当な時間経過を基準として回動準備を解消するためのものである。本第一実施形態では、ブーム４を回動させるための準備を実行させたときからの経過時間と、走行路の凹凸面により前輪２２が傾斜してから、その走行路の凹凸面を後輪２３が通過するまでに必要な時間とを比較することにより判別を行っている。
【００４８】
なお、本第一実施形態における準備停止手段１６１は、ブーム回動手段８に対してブーム４を回動させるための準備を実行させたときからの経過時間を基準として、ブーム４の回動準備を停止するか否かを判別したが、判別する基準はこれに限定されるものではなく、例えば、ブーム４の回動準備を開始してから走行したトラクター２の走行距離を基準としてもよい。
【００４９】
動作制御手段１６２は、入力インターフェース１４で受信した動作指示信号に基づいて、出力インターフェース１８を介してブーム回動手段８等に動作制御信号を送信するように処理するものである。
【００５０】
タイマー１７は、ブーム回動準備制御手段１１により、ブーム回動手段８に対してブーム４を回動させるための準備を実行させた後の時間を計測するためのものである。
【００５１】
出力インターフェース１８は、演算処理手段１６により制御されて、ブーム回動手段８に動作制御信号を送信するものである。また、本第一実施形態においては、ブーム上下用油圧シリンダー３３やブーム４に設けられた各アクチュエータ４４、薬液供給ポンプ７に対しても、動作制御信号を送信するようになっている。
【００５２】
次に、本第一実施形態のトラクター直装式ブームスプレーヤ１の各構成の作用について説明する。
【００５３】
まず、ブーム４と圃場または作物とが平衡状態となるように調整を行う。具体的には、ユーザーはコントローラー２５によりブーム上下用油圧シリンダー３３、ブーム４に設けられた各アクチュエータ４４およびブーム回動手段８に対して動作指示を行う。入力インターフェース１４は、このコントローラー２５を介してユーザーからの指示に基づく動作指示信号を受信する。演算処理手段１６は、受信した動作指示信号に基づき、出力インターフェース１８からブーム上下用油圧シリンダー３３等に対して動作制御信号を送信する。ブーム上下用油圧シリンダー３３等は、動作制御信号に従って動作し、ブーム４が圃場または作物と平衡状態になるように調整を行う。
【００５４】
ブーム４の調整後は、クラッチ機構８２により回転モーター８１とブーム４とを切り離し、ブーム４を回動自在な状態にさせる。
【００５５】
トラクター２は、この状態で圃場を走行する。ユーザーがコントローラー２５により薬液散布の動作指示を行うと、入力インターフェース１４でその動作指示信号を受信し、動作制御手段１６２によって、出力インターフェース１８から薬液供給ポンプ７へと動作制御信号を送信する。薬液供給ポンプ７は、動作制御信号に従って薬液貯留タンク６から散布ノズル５へ薬液を圧送する。これにより、薬液は、散布ノズル５から噴射され、圃場に散布される。
【００５６】
このときブーム４は、基部フレーム３に重心近傍を支持されているため、走行路における小さな凹凸によっては殆ど傾斜しない。しかし、走行路に石等による比較的大きな凹凸がある場合、後輪２３がその上を通過することにより車体２１が傾斜し、基部フレーム３とブーム４との支持部分における摩擦力等によってブーム４が傾斜することがある。
【００５７】
そこで、走行路にブーム４が傾斜するような凹凸がある場合、ブーム制御手段１３が作動し、ブーム４と圃場または作物との平行を維持するように制御する。具体的には、図９に示すフローチャートを用いて以下に説明する。
【００５８】
まず、前輪傾斜角度計測手段９は、前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度を計測する（ステップＳ１）。本第一実施形態では、前輪車軸２４および車体２１に設けられた前輪車軸傾斜センサー９１および車体傾斜センサー９２により、前輪車軸２４および車体２１の水平面に対する傾斜角度をそれぞれ計測する。
【００５９】
次に、ブーム回動準備制御手段１１の傾斜角度算出部１１１が、前輪車軸傾斜センサー９１および車体傾斜センサー９２で計測された前輪車軸２４および車体２１の傾斜角度を取得し、各傾斜角度の差から前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度を算出する（ステップＳ２）。
【００６０】
傾斜角度判別部１１２は、前輪傾斜角度しきい値記憶部１５２に記憶されたしきい値を取得し、算出された前輪車軸２４の相対的な傾斜角度と比較して、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えたか否かを判別する（ステップＳ３）。前輪車軸２４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えていない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ１に戻り、前輪車軸２４が相対的に傾斜したか否かの監視を続行する。
【００６１】
一方、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えた場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、回転モーター制御部１１３は、回転モーター８１に対し出力インターフェース１８を介して動作制御信号を送信し回転を開始させる（ステップＳ４）。このときの回転モーター８１の回転方向は、前輪車軸２４の相対的な傾斜角度の方向と反対方向である。この段階では、クラッチ機構８２は回転モーター８１とブーム４とを切り離した状態であるため、回転モーター８１は空転してニュートラル状態となっている。また、タイマー１７により、回転モーター８１の回転が開始後の時間計測を開始する。
【００６２】
次に、ブーム傾斜角度計測手段１０がブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度を計測する（ステップＳ５）。本第一実施形態では、ブーム傾斜センサー１０１および基部フレーム傾斜センサー１０２によって、ブーム４および基部フレーム３の水平面に対する傾斜角度をそれぞれ計測する。
【００６３】
ブーム回動制御手段１２のブーム傾斜角度算出部１２１は、ブーム傾斜センサー１０１および基部フレーム傾斜センサー１０２で計測されたブーム４および基部フレーム３の傾斜角度を取得し、各傾斜角度の差からブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度を算出する（ステップＳ６）。
【００６４】
ブーム傾斜角度判別部１２２は、ブーム傾斜角度しきい値記憶部１５３に記憶されたしきい値を取得し、算出されたブーム４の相対的な傾斜角度と比較して、ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値を越えたか否かを判別する（ステップＳ７）。
【００６５】
ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値を越えていない場合（ステップＳ７：ＮＯ）、準備停止手段１６１が、タイマー１７によって計測された時間、つまり回転モーター８１の回転開始後の時間が、前輪２２が傾斜してから後輪２３が通過するまでに必要な所定の時間を超えているか否かを判別する（ステップＳ８）。ここで、回転モーター８１の回転開始後の時間が、所定の時間を超えていない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ５に戻り、ブーム４が傾斜したか否かの監視を続行する。また、回転モーター８１の回転開始後の時間が、所定の時間を超えた場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、回転モーター８１を停止させ（ステップＳ１２）、ステップＳ１３に進む。
【００６６】
このように、準備停止手段１６１により、前輪車軸２４が傾斜したたにもかかわらず、ブーム４が傾斜しなかった場合は、回転モーター８１を停止させることで、次の走行路の凹凸に対する制御に切り換えることができる。
【００６７】
一方、ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えた場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、クラッチ制御部１２３は、クラッチ機構８２に対し、出力インターフェース１８を介して動作制御信号を送信し、回転モーター８１とブーム４とを連結させる（ステップＳ９）。
【００６８】
回転モーター８１は、ブーム回動準備制御手段１１によって既に回転しているため、回転モーター８１とブーム４とが連結することにより、直ちにブーム４は回動を開始する。また、回転モーター８１の回転方向は、ブーム４が傾斜する方向と反対方向に回転しているため、ブーム４の相対的な傾斜角度が所定の範囲内になるように速やかに回動させることができる。
【００６９】
そして、ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値以内になったか否かを判別する（ステップＳ１０）。ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値を超えている場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、ステップＳ９に戻り、ブーム４の相対的な傾斜角度が所定の範囲内になるまで、回転モーター８１とブーム４との連結を維持する。
【００７０】
一方、ブーム４の相対的な傾斜角度がしきい値以下になった場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、クラッチ制御部１２３は、回転モーター８１とブーム４との連結を切り離すとともに、回転モーター８１の回転を停止する（ステップＳ１１）。
【００７１】
最後に、ユーザーによる制御終了の指示があるか否かを判別する（ステップＳ１３）。制御終了の指示が無い場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、以上のステップＳ１からステップＳ１２の処理を繰り返し行う。これにより、制御中は、ブーム４と圃場または作物との平行を維持することとなる。そして、エンジンを停止したり、コントローラ２５により制御終了の指示があった場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御を終了する。
【００７２】
以上のような本第一実施形態のトラクター直装式ブームスプレーヤ１によれば、以下の効果を得ることができる。
１．ブーム４が基部フレーム３に対して重心近傍で回動自在に支持されているため、走行路の小さな凹凸による車体の傾斜に対してはブーム４は殆ど傾斜せず、ブーム４と圃場または作物との平行を維持することができる。
２．走行路の大きな凹凸によって傾斜した場合には、ブーム回動制御手段１２によってブーム４の傾斜を停止し、圃場または作物に対して平行となるまでブーム４を回動することができる。
３．前輪車軸２４と車体２１との相対的な傾斜角度を計測し、予めブーム４を回動させる準備を行っているため、ブーム４が傾斜し始めたらすぐにブーム４を回動させて補正することができるため、ほぼリアルタイムの制御を行うことができる。
４．ブーム４が実際に傾斜した場合のみにブーム４の回動制御を行うことができる。
【００７３】
次に、本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤ１の第二実施形態について図面を用いて説明する。なお、本第二実施形態の構成のうち、上述した第一実施形態の構成と同等または相当する構成については同一の符号を付し、再度の説明を省略する。
【００７４】
図１０は、本第二実施形態におけるブーム回動手段８ｂを示すブロック図である。本第二実施形態におけるブーム回動手段８ｂは、ブーム４を油圧によって正逆方向に回動させる油圧式ブーム回動機構８３と、油圧用の油を貯留する油貯留タンク８４と、油圧式ブーム回動機構８３に油を供給する油圧ポンプ８５と、油圧式ブーム回動機構８３と油貯留タンク８４とを直接的に連通させてブーム４の回転をフリー状態にするブームフリー油路８６と、油圧式ブーム回動機構８３と油貯留タンク８４とを油圧ポンプ８５を介して連通するブーム回動油路８７と、油圧式ブーム回動機構８３へ油の流入・流出方向を切り換えることでブーム４を正逆方向に回動可能に制御する方向切換弁８８と、ブームフリー油路８６とブーム回動油路８７との流路を任意に切り換える油路切換弁８９とにより構成されている。
【００７５】
油圧式ブーム回動機構８３は、ブーム４を油圧によって正逆方向に回動させるものである。本第二実施形態では、伸縮自在な油圧シリンダー８３１からなり、図１１に示すように、この油圧シリンダー８３１のピストンの端部およびシリンダーの端部がそれぞれブーム４と上下フレーム３２とに連結されている。この油圧式ブーム回動機構８３は、図１２に示すように、油が供給される油室８３４と、この油室８３４内で摺動自在に設けられて油室８３４を第一油室８３２および第二油室８３３に分割する摺動板８３５とを有する。第一油室８３２に油が供給されると摺動板８３５が第二油室８３４方向に摺動することにより油圧シリンダー８３１は伸び、第二油室８３３内の油は外部に放出され、一方、第二油室８３３に油が供給されると摺動板８３５が第一油室８３２方向に摺動することにより油圧シリンダー８３１は縮み、第一油室８３２内の油は外部に放出される構造を有している。
【００７６】
なお、油圧式ブーム回動機構８３は、油圧シリンダー８３１によるものに限定されるものではなく、例えば、ブーム４を支持する支持部分として、ブーム４と基部フレーム３との間に設けられる油圧式回転モーターでもよい。
【００７７】
油貯留タンク８４は、油圧式ブーム回動機構８３に供給する油圧用の油を貯留しておくものである。油貯留タンク８４内は外部と連通しており、油が大気圧で貯留されている。
【００７８】
油圧ポンプ８５は、油貯留タンク８４に貯留された油を油圧式ブーム回動機構８３に供給するためのものである。使用されるポンプは、容積型ポンプ、渦巻き型ポンプ等から適宜選択することができる。
【００７９】
ブームフリー油路８６は、油圧式ブーム回動機構８３と油貯留タンク８４とを直接的に連通させる油路である。本第二実施形態では、図１０に示すように、油貯留タンク８４と油路切換弁８９とを繋ぐ流路と、油路切換弁８９から方向切換弁８８を介して油圧式ブーム回動機構８３までを繋ぐ流路とによって構成される。
【００８０】
一方、ブーム回動油路８７は、油圧式ブーム回動機構８３と油貯留タンク８４とを油圧ポンプ８５を介して連通する油路である。本第二実施形態では、油貯留タンク８４から油圧ポンプ８５を介して油路切換弁８９まで繋ぐ流路と、油路切換弁８９から方向切換弁８８を介して油圧式ブーム回動機構８３までを繋ぐ流路とによって構成される。
【００８１】
方向切換弁８８は、ブーム４を正逆方向に回動可能に制御するための切換弁である。本第二実施形態では、ブーム４を正逆方向に回動可能に制御するため、第一油室８３２および第二油室８３３の流入・流出方向を切り換える構成になっている。
【００８２】
具体的には、第一油室８３２に油を供給して第二油室８３３から油を放出させる場合、方向切換弁８８は、油圧ポンプ８５と第一油室８３２とを連通させるとともに、第二油室８３３と油貯留タンク８４とを連通させる。また、第二油室８３３に油を供給して第一油室８３２から油を放出させる場合、方向切換弁８８は、油圧ポンプ８５と第二油室８３３とを連通させるとともに、第一油室８３２と油貯留タンク８４とを連通させる。
【００８３】
油路切換弁８９は、電磁弁等により構成されており、ブームフリー油路８６とブーム回動油路８７との流路を任意に切り換えるものである。本第二実施形態では、ブームフリー油路８６とブーム回動油路８７との流路をいずれか一方を選択し切り換えるようになっている。
【００８４】
次に、本第二実施形態のトラクター直装式ブームスプレーヤ１におけるブーム回動手段８に関連する各構成の作用について説明する。
【００８５】
まず、本第二実施形態におけるブーム回動手段８は、油路切換弁８９により油路としてブーム回動油路８７を選択し、方向切換弁８８により第一油室８３２および第二油室８３３の流入・流出方向を切り換えることにより、この状態にて油圧シリンダー８３１を伸縮させればブーム４を任意の方向に回動させることができる。
【００８６】
一方、本第二実施形態におけるブーム回動手段８が、油路切換弁８５により油路としてブームフリー油路８６を選択した場合、方向切換弁８８がどの方向に切り換えられていても、第一油室８３２および第二油室８３３は油貯留タンク８４に直接的に連通しており、第一油室８３２および第二油室８３３に圧力の差が無いため、ブーム４はフリーの状態で回動自在に維持されている。
【００８７】
従って、前輪傾斜角度計測手段９によって計測された前輪車軸２４の車体２１に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、ブーム回動準備制御手段１１は、流路を方向切換弁８８により前輪車軸２４の相対的な傾斜方向と反対方向へブーム４を回動させる方向へと切り換えるとともに、油路切換弁８９により流路を前記ブームフリー油路８６に切り換えることでニュートラル状態で待機させ、ブーム４を回動準備状態にする。
【００８８】
また、ブーム４の回動を準備させた後、前記ブーム傾斜角度計測手段１０によって計測されたブーム４の基部フレーム３に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、ブーム回動制御手段１２は、油路切換弁８９を制御して油路をブーム回動油路８７に切り換えるとともに、油圧ポンプ８５を作動させてブーム４を回動させる。
【００８９】
以上のように、本第二実施形態では、第一実施形態と同様の効果を得られる。すなわち、油圧式ブーム回動機構８３を用いたとしても、前輪車軸２４と車体２１との相対的な傾斜角度を計測し、予めブーム４を回動させる準備を行っているため、ブーム４が傾斜し始めたらすぐにブーム４を回動させることができる。
【００９０】
なお、本発明に係るトラクター直装式ブームスプレーヤ１は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００９１】
例えば、各実施形態におけるブーム制御手段１３は、コンピュータにより構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、前記前輪傾斜角度計測手段９により計測された前記前輪車軸２４の前記車体２１に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合に、アラーム音を発するようにし、ブーム４の回動準備は手動で行ってもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１ トラクター直装式ブームスプレーヤ
２ トラクター
３ 基部フレーム
４ ブーム
５ 散布ノズル
６ 薬液貯留タンク
７ 薬液供給ポンプ
８ ブーム回動手段
９ 前輪傾斜角度計測手段
１０ ブーム傾斜角度計測手段
１１ ブーム回動準備制御手段
１２ ブーム回動制御手段
１３ ブーム制御手段
１４ 入力インターフェース
１５ 記憶手段
１６ 演算処理手段
１７ タイマー
１８ 出力インターフェース
２１ 車体
２２ 前輪
２３ 後輪
２４ 前輪車軸
２５ コントローラー
３１ ガイドフレーム
３２ 上下フレーム
３３ ブーム上下用油圧シリンダー
４１ 中央ブーム
４２ 基ブーム
４３ 先ブーム
４４ アクチュエータ
８１ 回転モーター
８２ クラッチ機構
８３ 油圧式ブーム回動機構
８４ 油貯留タンク
８５ 油圧ポンプ
８６ ブームフリー油路
８７ ブーム回動油路
８８ 方向切換弁
８９ 油路切換弁
９１ 前輪車軸傾斜センサー
９２ 車体傾斜センサー
１０１ ブーム傾斜センサー
１０２ 基部フレーム傾斜センサー
１１１ 傾斜角度算出部
１１２ 傾斜角度判別部
１１３ 回転モーター制御部
１２１ ブーム傾斜角度算出部
１２２ ブーム傾斜角度判別部
１２３ クラッチ制御部
１６１ 準備停止手段
１６２ 動作制御手段
８３１ 油圧シリンダー
８３２ 第一油室
８３３ 第二油室
８３４ 油室
８３５ 摺動板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪および後輪を備えたトラクターと、
このトラクターの後方に設置される基部フレームと、
この基部フレームに支持されて前記トラクターの左右に延出されたブームと、
このブームに設置されて薬液を散布する複数の散布ノズルと、
前記薬液を貯留する薬液貯留タンクと、
この薬液貯留タンクから前記各散布ノズルへ前記薬液を供給する薬液供給ポンプと
を有するトラクター直装式ブームスプレーヤであって、
前記ブームが前記基部フレームに対してその重心近傍で回動自在に支持されているとともに、
前記ブームを正逆方向に回動させるブーム回動手段と、
走行面の凹凸により傾斜する前輪車軸の車体に対する相対的な傾斜角度を計測する前輪傾斜角度計測手段と、
前記前輪車軸の相対的な傾斜角度に基づいて前記走行面の凹凸により後輪が傾斜する前に、前記前輪車軸の相対的な傾斜角度の方向と反対方向に前記ブームを回動させるための準備を前記ブーム回動手段に実行させるブーム回動準備制御手段と、
前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度を計測するブーム傾斜角度計測手段と、
前記ブームの相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、回動準備中の前記ブーム回動手段を駆動して前記ブームを回動させることにより前記ブームの相対的な傾斜角度を所定の範囲内に制御するブーム回動制御手段と
を有するトラクター直装式ブームスプレーヤ。
【請求項２】
前記ブーム回動手段が、正逆方向に回転可能な回転モーターと、この回転モーターと前記ブームとの連結および切り離しの切り換えを可能とするクラッチ機構とを有しており、
前記前輪傾斜角度計測手段により前記前輪車軸の前記車体に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動準備制御手段が、前記ブームを前記前輪車軸の相対的な傾斜方向と反対方向へ回動させる準備のために前記回転モーターを空転させてニュートラル状態で待機させ、
前記ブーム傾斜角度計測手段により前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動制御手段が、前記クラッチ機構を制御して前記回転モーターと前記ブームとを連結し、前記ブームを回動させる請求項１に記載のトラクター直装式ブームスプレーヤ。
【請求項３】
前記ブーム回動手段が、前記ブームを油圧によって正逆方向に回動させる油圧式ブーム回動機構と、油圧用の油を貯留する油貯留タンクと、この油貯留タンクから前記油圧式ブーム回動機構に前記油を供給する油圧ポンプと、前記油圧式ブーム回動機構と前記油貯留タンクとを直接的に連通させて前記ブームの回動をフリー状態にするブームフリー油路と、前記油圧式ブーム回動機構と前記油貯留タンクとを前記油圧ポンプを介して連通するブーム回動油路と、前記油圧式ブーム回動機構へ油の流入・流出方向を切り換えることで前記ブームを正逆方向に回動可能に制御する方向切換弁と、前記ブームフリー油路と前記ブーム回動油路との流路を任意に切り換える油路切換弁とを有しており、
前記前輪傾斜角度計測手段により前記前輪車軸の前記車体に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動準備制御手段は、前記ブームを前記前輪車軸の相対的な傾斜方向と反対方向へ回動させる準備のために、前記方向切換弁により前記流路を前記反対方向へと切り換えるとともに、前記油路切換弁により前記ブームフリー油路に切り換えることで前記ブームをニュートラル状態にて待機させ、
前記ブーム傾斜角度計測手段により前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動制御手段は、前記油路切換弁により前記流路を前記ブーム回動油路に切り換えるとともに、前記油圧ポンプを作動させて前記ブームを回動させる請求項１に記載のトラクター直装式ブームスプレーヤ。
【請求項１】
前輪および後輪を備えたトラクターと、
このトラクターの後方に設置される基部フレームと、
この基部フレームに支持されて前記トラクターの左右に延出されたブームと、
このブームに設置されて薬液を散布する複数の散布ノズルと、
前記薬液を貯留する薬液貯留タンクと、
この薬液貯留タンクから前記各散布ノズルへ前記薬液を供給する薬液供給ポンプと
を有するトラクター直装式ブームスプレーヤであって、
前記ブームが前記基部フレームに対してその重心近傍で回動自在に支持されているとともに、
前記ブームを正逆方向に回動させるブーム回動手段と、
走行面の凹凸により傾斜する前輪車軸の車体に対する相対的な傾斜角度を計測する前輪傾斜角度計測手段と、
前記前輪車軸の相対的な傾斜角度に基づいて前記走行面の凹凸により後輪が傾斜する前に、前記前輪車軸の相対的な傾斜角度の方向と反対方向に前記ブームを回動させるための準備を前記ブーム回動手段に実行させるブーム回動準備制御手段と、
前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度を計測するブーム傾斜角度計測手段と、
前記ブームの相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、回動準備中の前記ブーム回動手段を駆動して前記ブームを回動させることにより前記ブームの相対的な傾斜角度を所定の範囲内に制御するブーム回動制御手段と
を有するトラクター直装式ブームスプレーヤ。
【請求項２】
前記ブーム回動手段が、正逆方向に回転可能な回転モーターと、この回転モーターと前記ブームとの連結および切り離しの切り換えを可能とするクラッチ機構とを有しており、
前記前輪傾斜角度計測手段により前記前輪車軸の前記車体に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動準備制御手段が、前記ブームを前記前輪車軸の相対的な傾斜方向と反対方向へ回動させる準備のために前記回転モーターを空転させてニュートラル状態で待機させ、
前記ブーム傾斜角度計測手段により前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動制御手段が、前記クラッチ機構を制御して前記回転モーターと前記ブームとを連結し、前記ブームを回動させる請求項１に記載のトラクター直装式ブームスプレーヤ。
【請求項３】
前記ブーム回動手段が、前記ブームを油圧によって正逆方向に回動させる油圧式ブーム回動機構と、油圧用の油を貯留する油貯留タンクと、この油貯留タンクから前記油圧式ブーム回動機構に前記油を供給する油圧ポンプと、前記油圧式ブーム回動機構と前記油貯留タンクとを直接的に連通させて前記ブームの回動をフリー状態にするブームフリー油路と、前記油圧式ブーム回動機構と前記油貯留タンクとを前記油圧ポンプを介して連通するブーム回動油路と、前記油圧式ブーム回動機構へ油の流入・流出方向を切り換えることで前記ブームを正逆方向に回動可能に制御する方向切換弁と、前記ブームフリー油路と前記ブーム回動油路との流路を任意に切り換える油路切換弁とを有しており、
前記前輪傾斜角度計測手段により前記前輪車軸の前記車体に対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動準備制御手段は、前記ブームを前記前輪車軸の相対的な傾斜方向と反対方向へ回動させる準備のために、前記方向切換弁により前記流路を前記反対方向へと切り換えるとともに、前記油路切換弁により前記ブームフリー油路に切り換えることで前記ブームをニュートラル状態にて待機させ、
前記ブーム傾斜角度計測手段により前記ブームの前記基部フレームに対する相対的な傾斜角度が所定の範囲を超えた場合、前記ブーム回動制御手段は、前記油路切換弁により前記流路を前記ブーム回動油路に切り換えるとともに、前記油圧ポンプを作動させて前記ブームを回動させる請求項１に記載のトラクター直装式ブームスプレーヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４５４５５（Ｐ２０１２−２４５４５５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８２４３（Ｐ２０１１−１１８２４３）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００２２２９７８）東洋農機株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００２２２９７８）東洋農機株式会社 (27)
【Ｆターム（参考）】
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