作业车的制作方法

本发明涉及具备与主机连结而能够进行对地作业的作业装置的作业车。

背景技术：

例如在下述专利文献1中记载了上述作业车的一例。在该作业车中，具备：致动器（专利文献1的“升降缸”“提升杆”），装备于主机，能够变更作业装置相对于主机的位置；以及主机侧传感器，装备于主机，能够检测主机的姿势变化。

在该作业车中，通过基于由主机侧传感器检测的主机的姿势变化的信息将致动器驱动而变更作业装置相对于主机的位置，不论主机的姿势变化如何，都能够例如将作业装置保持为水平状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－80845号公报。

技术实现要素：

发明要解决的课题

可是，在地面有凹凸的田地中，例如有主机的一部分骑上隆起部位、或主机的一部分落入洼地的情况。在这样的情况下，有在主机接地的地面与作业装置的正下方的地面之间产生落差或倾斜差等地形差的情况。

在上述以往的技术中，对于致动器总是仅使用主机侧的信息进行控制，作业装置侧的信息没有被用于致动器的控制。

因此，例如在如上述那样在主机接地的地面与作业装置的正下方的地面之间有地形差的情况下，不能进行用来将由该地形差带来的影响消除的致动器的控制。

结果，例如在地面有凹凸的田地进行作业的情况下，在凹凸部位的附近等，作业装置相对于地面的位置从目标位置偏离，有田地中的作业装置的对地作业的完成状况不为设想那样的情况。

鉴于上述实际情况，希望提供一种即使在地面有凹凸的田地等中也能够将作业装置的对地作业的完成状况如设想那样实现的作业车。

用来解决课题的手段

本发明的作业车具备：作业装置，与主机连结，能够进行对地作业；致动器，装备于前述主机，能够变更前述作业装置相对于前述主机的位置；主机侧传感器，装备于前述主机，能够检测前述主机的姿势变化；作业装置侧传感器，装备于前述作业装置，能够检测前述作业装置相对于地面的位置；作业装置侧控制装置，装备于前述作业装置，从前述作业装置侧传感器取得前述作业装置相对于前述地面的位置；以及主机侧控制装置，装备于前述主机，对前述致动器进行控制，以使前述作业装置相对于前述地面的位置成为目标位置；前述主机侧控制装置构成为，基于从前述主机侧传感器取得的前述主机的姿势变化的信息、以及经由前述作业装置侧控制装置从前述作业装置侧传感器取得的前述作业装置相对于前述地面的位置的信息，进行前述致动器的控制。

根据本发明，在作业装置具备管理关于作业装置的信息的作业装置侧控制装置，从作业装置侧控制装置向主机侧控制装置发送作业装置的信息，能够有效地用于由主机侧控制装置进行的致动器的控制。

具体而言，以行驶于平坦地的设想，基于构成零件的尺寸、致动器的控制量和主机的姿势变化的信息，计算作业装置相对于地面的位置。在行驶于平坦地的过程中的情况下，如果对致动器进行控制以使作业装置相对于地面的位置与作业装置相对于地面的目标位置吻合，则作业装置相对于地面的位置与由作业装置侧传感器检测的作业装置相对于地面的实际的位置一致。另一方面，如果在行驶于凹凸地的过程中，在主机接地的地面与作业装置的正下方的地面之间产生地形差，则在检测到的作业装置相对于地面的相对于地面的位置与预测位置之间产生差异。在此情况下，主机侧控制装置对致动器进行控制，根据地形差来调整作业装置的位置，以将该差异消除。

由此，即使在地面凹凸较多的田地中，也能够将作业装置相对于地面的位置保持在目标位置，不论田地的场所如何都能够如设想那样进行作业装置的对地作业。

这样，如果是本发明，则在地面有凹凸的田地等中也能够将作业装置的对地作业的完成状况如设想那样实现。

在本发明中，优选的是，前述作业装置构成为，在从前述地面离开的状态下进行对地作业。

根据上述结构，由于能够将从地面的离开距离（距地面的高度）维持为目标高度，所以例如不论地面的凹凸的有无都能够将由作业装置对于农用材料的散布量等维持为一定的量。

在本发明中，优选的是，作为前述作业装置侧传感器，具备检测前述作业装置相对于前述地面的高度的测距传感器；前述主机侧控制装置构成为，基于由前述测距传感器检测的前述作业装置相对于前述地面的高度的信息，进行前述致动器的控制。

根据上述结构，能够由测距传感器检测作业装置距地面的高度，使用该检测到的作业装置距地面的高度的信息，对致动器进行控制，以将作业装置距地面的高度维持为目标高度。

在本发明中，优选的是，作为前述致动器，具备：提升缸，能够将前述作业装置相对于前述主机升降；连杆缸，能够变更上连杆的长度，所述上连杆能够变更前述作业装置相对于前述主机的俯仰方向的姿势；以及侧滚缸，能够变更前述作业装置相对于前述主机的侧滚方向的姿势。

根据上述结构，由于能够调整作业装置距地面的高度、作业装置相对于地面的侧滚姿势、作业装置相对于地面的俯仰姿势，所以能够在将作业装置的高度维持为目标高度的同时使作业装置的姿势维持为与地面大致平行。

在本发明中，优选的是，前述作业装置侧控制装置存储有按照田地的单位划区设定了对地作业的目标值的作业地图；前述主机侧控制装置构成为，从前述作业装置侧控制装置取得前述目标值，根据前述目标值计算前述目标位置。

根据上述结构，即使换装为作业装置的其他种类的结构，也能够从换装后的作业装置所具备的作业装置侧控制装置将作业地图发送给主机侧控制装置，由主机侧控制装置根据作业地图中包含的田地的各个单位划区的对地作业的目标值，计算作为作业装置的位置的目标的目标位置，对致动器进行控制。由此，能够在使主机侧的结构简略化的同时，对应于多种作业装置的换装。

附图说明

图1是作业车的整体侧视图。

图2是表示作业车中的作业装置的连结机构的结构的图。

图3是表示关于致动器的控制结构的图。

图4是表示在主机接地的地面与作业装置的正下方的地面之间有落差的情况下的作业装置的位置控制的形态的侧视的示意图。

图5是表示在主机接地的地面与作业装置的正下方的地面之间有俯仰（pitching）方向的倾斜差的情况下的作业装置的位置控制的形态的侧视的示意图。

图6是表示在主机接地的地面与作业装置的正下方的地面之间有侧滚（rolling）方向的倾斜差的情况下的作业装置的位置控制的形态的后视的示意图。

具体实施方式

以下，基于附图说明作为本发明的一例的实施方式。另外，图1所示的附图标记f的箭头的方向是“前”，图1、图2所示的附图标记u的箭头的方向是“上”，图2所示的附图标记r的箭头的方向是“右”。

如图1、图2所示，在拖拉机（“作业车”的一例），具备能够借助轮式的行驶装置t而行驶的主机m、经由连结机构c与主机m的后端部升降自如地连结并能够随着主机m的行驶而进行对地作业的作业装置w、能够变更作业装置w相对于主机m的位置的致动器a等。

在行驶装置t，具备能够操舵及驱动的左右一对前轮1、能够驱动的左右一对后轮2。主机m的机体架经由悬架机构（未图示）被左右的前轮1及左右的后轮2支承。左右的前轮1及左右的后轮2分别被发动机e的动力驱动。

在主机m，具备操纵者能够搭乘的驾驶部3。在驾驶部3，具备操纵者能够就座的驾驶座席3a、能够显示各种信息的显示设备（未图示）、能够进行各种操作输入的操作输入设备3b、将操纵者的搭乘空间覆盖的舱室4等。

在主机m具备卫星测位模块5。在卫星测位模块5，在舱室4的顶棚区域设置有用来接收gnss信号（例如gps信号）的卫星用天线5a。

如图1、图2等所示，在主机m具备用来连结作业装置w的连结机构c。在连结机构c，具备连杆机构l、动力传递轴p（pto轴）、致动器a。

作为连杆机构l，具备左右一对下连杆（lowerlink）10、上连杆（toplink）11、左右一对提升杆12、左右一对提升臂13等。上连杆11在左右方向上位于左右的下连杆10之间，并且位于比下连杆10靠上方。左右的下连杆10的基端部、上连杆11的基端部分别能够绕沿着左右方向的横轴心摆动地支承在主机m的机体架侧。

如图1、图2等所示，在作为左右的下连杆10的各自的前端部的下前端部10a、作为上连杆11的前端部的上前端部11a支承着作业装置w。即，连杆机构l成为将作业装置w以3点支承的3点连杆。作业装置w的下部的左侧部位和右侧部位分别能够绕沿着左右方向的第1轴心x1摆动地被左右的下连杆10的下前端部10a支承。此外，作业装置w的上部的左右中央部位能够绕沿着左右方向的第2轴心x2摆动地被上连杆11的上前端部11a支承。

提升杆12跨越对应的提升臂13和下连杆10而安装。提升杆12相对于下连杆10的安装位置可以适当变更。提升杆12以能够绕沿着左右方向的第3轴心x3摆动的方式被提升臂13支承。此外，提升臂13与提升杆12的连结部分成为具有球面的接头。

动力传递轴p在左右方向上位于左右的下连杆10之间，并且位于比上连杆11靠下方。动力传递轴p被发动机e的动力驱动。动力传递轴p绕沿着前后方向的传动轴心y被旋转驱动，将动力向作业装置w传递动力。

〔关于致动器〕

如图1、图2等所示，致动器a装备于主机m。致动器a被发动机e的动力驱动。作为致动器a，具备：左右一对提升缸15，能够将作业装置w相对于主机m升降；连杆缸16，能够变更上连杆11的长度，所述上连杆11能够变更作业装置w相对于主机m的俯仰方向dp的姿势；以及侧滚缸17，能够变更作业装置w相对于主机m的侧滚方向dr的姿势。

左右的提升缸15分别与对应的提升臂13连结。左右的提升臂13能够绕沿着左右方向的第3轴心x3摆动地支承在主机m的机体架侧。如果将提升缸15拉伸，则对应的提升臂13绕第3轴心x3向上方摆动，经由提升杆12，下连杆10的下前端部10a上升，安装于下连杆10的作业装置w上升。另一方面，如果将提升缸15收缩，则对应的提升臂13绕沿着左右方向的第3轴心x3向下方摆动，经由提升杆12，下连杆10的下前端部10a下降，安装于下连杆10的作业装置w下降。通常被控制为左右的提升缸15的伸长量成为相同。

连杆缸16作为上连杆11的一部分而构成。如果将连杆缸16拉伸，则上连杆11的上前端部11a向后方移动，安装于上连杆11的作业装置w俯仰量被变更以后倾。另一方面，如果将连杆缸16收缩，则上连杆11的上前端部11a向前方移动，安装于上连杆11的作业装置w俯仰量被变更以前倾。

侧滚缸17装备于左右一方的提升杆12。如果将侧滚缸17拉伸，则对应的提升杆12伸长，对应的下连杆10的前端部下降。另一方面，如果将侧滚缸17收缩，则对应的提升杆12收缩，对应的下连杆10的前端部上升。由此，在左右的下连杆10的前端部的高度上产生差异，能够变更安装在主机m的左右的下连杆10的前端部的作业装置w的侧滚量。

〔关于作业装置〕

如图1、图2等所示，作业装置w经由连杆机构l、致动器a与主机m连结，能够进行对地作业。作业装置w构成为，在从地面离开的状态下进行对地作业。

具体而言，作业装置w例如是能够向田地散布农用材料（粉粒状的肥料或药剂）的撒布机。在撒布机，具备能够储存农用材料的料斗18、从料斗18使农用材料朝向下方的放出部18a、将农用材料弹飞的旋转叶片19、对被旋转叶片19弹飞的农用材料进行引导的左右一对导引部件20等。放出部18a和旋转叶片19基于经由动力传递轴p传递来的发动机e的动力而被驱动。

撒布机随着主机m的行驶，将储存于料斗18的农用材料用放出部18a放出并用旋转叶片19弹飞，由导引部件20引导农用材料，朝向斜后下方向圆锥状的区域（没有图示，在俯视中是扇型的区域）散布。在撒布机中，通过使来自放出部18a的农用材料变化，能够使农用材料对于田地的供给量变化。此外，在撒布机中，通过使旋转叶片19的旋转速度变化，或使左右的导引部件20的姿势变化，能够使农用材料对于田地的散布范围变化。

〔关于主机侧传感器〕

如图3所示，在主机m具备能够检测主机m的姿势变化的主机侧传感器ms。作为主机侧传感器ms，具备用来检测俯仰方向dp上的主机m的倾斜（前后倾斜）的俯仰用陀螺仪传感器21及俯仰用加速度计22、以及用来检测侧滚方向dr上的主机m的倾斜（左右倾斜）的侧滚用陀螺仪传感器23及侧滚用加速度计24。

此外，如图3所示，在主机m，与主机侧传感器ms另外地具备能够检测左右的提升缸15的长度的提升行程传感器25、能够检测上连杆11的连杆缸16的长度的上行程传感器26、以及能够检测侧滚缸17的长度的侧滚行程传感器27。

〔关于作业装置侧传感器〕

如图1～图3所示，在作业装置w，具备能够检测作业装置w相对于地面的位置的作业装置侧传感器ws。作为作业装置侧传感器ws，具备检测作业装置w相对于地面的高度的三个（多个的一例）测距传感器28。测距传感器28例如可以由超声波传感器构成。三个测距传感器28配置在作业装置w的底面。三个测距传感器28在左右方向及前后方向上将位置错开而配置。通过这样具备三个测距传感器28，能够计算作业装置w相对于地面的高度、作业装置w相对于地面的俯仰方向dp的倾斜、作业装置w相对于地面的侧滚方向dr的倾斜。

〔关于作业装置侧控制装置〕

如图3所示，在作业装置w，具备从作业装置侧传感器ws取得作业装置w相对于地面的位置的作业装置侧控制装置wc。作业装置侧控制装置wc例如由微型计算机构成。作业装置侧控制装置wc存储有按照田地的单位划区设定了对地作业的目标值的作业地图。

〔关于主机侧控制装置〕

如图3所示，在主机m，具备对致动器a进行控制以使作业装置w相对于地面的位置成为目标位置pp（参照图4～图6）的主机侧控制装置mc。主机侧控制装置mc例如由微型计算机构成。主机侧控制装置mc与作业装置侧控制装置wc能够通信地连接。

如图3所示，在主机m，被输入卫星测位模块5的测位信息、俯仰用陀螺仪传感器21的值、俯仰用加速度计22的值、侧滚用陀螺仪传感器23的值、侧滚用加速度计24的值、来自作业装置侧控制装置wc的信息、提升行程传感器25的值、上行程传感器26的值、侧滚行程传感器27的值等。

在图3所示的主机侧控制装置mc，具备存储有各种信息的存储部30、本机位置计算部31、本机姿势计算部33、目标位置计算部32、偏差计算部34、驱动控制部35等。

在图3所示的存储部30，存储有连杆机构l的各部件的尺寸信息、提升杆12相对于下连杆10的安装位置的信息、进行作业的田地的田地地图等。在田地地图，对于各单位划区关联有位置信息。

图3所示的本机位置计算部31基于卫星测位模块5的测位信息，计算主机m的本机的位置信息，从存储部30读出田地地图，根据主机m的本机的位置信息计算田地地图上的主机m的本机位置，并且选定田地地图中的主机m所属的单位划区。

图3所示的本机姿势计算部33计算主机m的本机姿势。本机姿势计算部33基于俯仰用陀螺仪传感器21的值、俯仰用加速度计22的值，计算主机m相对于通常时的俯仰方向dp的倾斜量（主机m相对于水平方向的俯仰量）。此外，本机姿势计算部33基于侧滚用陀螺仪传感器23的值、侧滚用加速度计24的值，计算主机m相对于通常时的侧滚方向dr的倾斜量（主机m相对于水平方向的俯仰量）。

图3所示的目标位置计算部32将从作业装置侧控制装置wc取得的作业地图读出，将田地的各个单位划区的目标值（散布量及散布范围）读出。并且，目标位置计算部32基于目标值决定作业装置w相对于地面的目标位置pp（参照图4～图6）。

图3所示的偏差计算部34基于作业装置侧传感器ws（多个测距传感器28）的检测结果，计算由作业装置侧控制装置wc计算出的作业装置w相对于地面的位置与作业装置w相对于地面的目标位置pp（参照图4～图6）的偏差量。

图3所示的驱动控制部35基于作业装置w的目标位置pp（参照图4～图6）和相对于目标位置pp的偏差量，对致动器a（左右的提升缸15、上连杆11的连杆缸16、侧滚缸17）进行控制。

即，主机侧控制装置mc将由卫星测位模块5取得的主机m的当前位置与田地地图的位置信息对照，选定主机m位于的单位划区。并且，在作业地图中将分配给选定的单位划区的目标值（例如目标散布量）读出。并且，基于所读出的目标值，对照预先存储的对应列表，计算单位划区中的作业装置w相对于地面的目标位置pp（参照图4～图6）。

此外，图3所示的主机侧控制装置mc构成为，基于从主机侧传感器ms取得的主机m的姿势变化的信息、以及经由作业装置侧控制装置wc从作业装置侧传感器ws取得的作业装置w相对于地面的位置的信息进行致动器a的控制。

此外，图3所示的主机侧控制装置mc构成为，基于由作为作业装置侧传感器ws的测距传感器28检测的作业装置w相对于地面的高度的信息进行致动器a的控制。

此外，图3所示的主机侧控制装置mc构成为，从作业装置侧控制装置wc取得目标值并根据目标值计算目标位置pp（参照图4～图6）。

根据上述结构，如图4所示，例如如果相对于主机m接地的地面，在作业装置w的正下方的地面有高度方向h的落差α（高或低），则将左右的提升缸15驱动而进行作业装置w的高度的调整，以将该落差α消除。由此，能够将作业装置w保持在目标位置pp。

此外，例如如图5所示，如果相对于主机m接地的地面而作业装置w的正下方的地面在俯仰方向dp上倾斜，则将上连杆11的连杆缸16驱动，关于俯仰方向dp进行作业装置w的姿势的调整以使作业装置w成为与地面大致平行，以将该俯仰方向dp的倾斜差β消除。

由此，能够将作业装置w保持在目标位置pp。

例如，如图6所示，如果相对于主机m接地的地面而作业装置w的正下方的地面在侧滚方向dr上倾斜，则将侧滚缸17驱动，关于侧滚方向dr进行作业装置w的姿势的调整以使作业装置w成为与地面大致平行，以将该侧滚方向dr的倾斜差γ消除。由此，能够将作业装置w保持在目标位置pp。另外，为了图示的方便，在图6中省略了连结机构c。

此外，例如如根据图4～图6可以理解的那样，在在主机m接地的地面与作业装置w的正下方的地面之间复合地产生了有高度方向h的落差α的状态、有俯仰方向dp的倾斜差β的状态、有侧滚方向dr的倾斜差γ的状态的情况下，适当将左右的提升缸15、连杆缸16、侧滚缸17驱动，调整作业装置w相对于地面的高度位置及姿势以使作业装置w相对于地面的位置成为目标位置pp（参照图4～图6），以将这样的地形差消除。

通过这样将作业装置侧传感器ws的检测结果有效地用于变更作业装置w的位置的致动器a的控制，即使是在地面有凹凸的田地中进行作业行驶的情况，也能够如设想那样保持作业装置w相对于地面的目标位置pp（参照图4～图6）。结果，由作业装置w带来的农用材料的散布量及散布范围成为设想那样，能够由作业装置w实施如计划那样的对地作业。

另外，在图4～图6中，例示了主机m接地于水平的地面的状态，但在主机m位于倾斜地的状态下，也通过检测主机m的倾斜并用于致动器a的控制，与如上述那样主机m接地于水平的地面的状态同样，能够将作业装置w相对于地面的位置保持在目标位置pp。

〔其他实施方式〕

以下，对于对上述实施方式施以了变更的其他实施方式进行说明。各其他实施方式只要不产生矛盾，就能够组合多个而应用到上述实施方式。另外，本发明的范围并不限于各实施方式所示的内容。

（1）在上述实施方式中，将测距传感器28的数量设为三个，但并不限于此。

例如，也可以将测距传感器28的数量设为一个、两个、四个以上。在将测距传感器28的数量设为一个的情况下，优选的是将测距传感器28配置在作业装置w的左右中央部。

（2）在上述实施方式中，测距传感器28是超声波传感器，但并不限于此。

例如，也可以使用激光扫描器等其他形式的传感器。

（3）在上述实施方式中，作为作业装置侧传感器ws而采用测距传感器28，但并不限于此。例如，作为作业装置侧传感器ws，也可以采用将地面摄影并对摄影出的影像进行处理而计算田地的起伏的三维形状的照相机单元等。

（4）在上述实施方式中，由主机侧控制装置mc计算作业装置w相对于地面的目标位置pp，但并不限于此。例如，也可以由作业装置侧控制装置wc计算作业装置w相对于地面的目标位置pp，从作业装置侧控制装置wc将该计算出的目标位置pp向主机侧控制装置mc发送。

（5）在上述实施方式中，例示了设定目标位置pp以使作业装置w关于俯仰方向dp与地面大致平行，但并不限于此。例如，也可以设定目标位置pp以使作业装置w相对于地面在俯仰方向dp上具有规定角度的倾斜差。

（6）在上述实施方式中，例示了设定目标位置pp以使作业装置w关于侧滚方向dr与地面大致平行，但并不限于此。例如，也可以设定目标位置pp以使作业装置w相对于地面在侧滚方向dr具有规定角度的倾斜差。

（7）在上述实施方式中，按照田地的单位划区设定作业装置w的对地作业的目标值，但并不限于此。例如也可以按照一个田地来设定作业装置w的对地作业的目标值。在此情况下，在田地整体中，作业装置w的对地作业成为均匀。

（8）在上述实施方式中，例示了提升缸15以左右一对装备的结构，但并不限于此。例如，提升缸15也可以在主机m的左右中央部仅装备一个。在此情况下，借助一个提升缸15的伸缩，使左右的提升臂13两者一起升降。

（9）在上述实施方式中，例示了在一部分包括上连杆11的连杆缸16，但并不限于此。例如，也可以另外设置在一部分不包含连杆缸16而能够伸缩的上连杆11、和与上连杆11并列而使上连杆11伸缩的连杆缸16。

（10）在上述实施方式中，例示了作为致动器a而具备上连杆11的连杆缸16、侧滚缸17的结构，但并不限于此。例如，也可以不具备上连杆11的连杆缸16。在此情况下，不进行作业装置w的关于俯仰方向dp的位置控制而简略化。此外，例如也可以不具备侧滚缸17。在此情况下，不进行作业装置w的关于侧滚方向dr的位置控制而简略化。

（11）在上述实施方式中，作为构成为在从地面离开的状态下进行对地作业的作业装置w而例示了撒布机，但并不限于此。例如，也可以是喷雾器或撒种机（broadcaster）等在从地面离开的状态下进行对地作业（向地面进行农用材料的散布）的其他的作业装置w。

（12）在上述实施方式中，例示了粉粒状的农用材料，但并不限于此，也可以是液状的农用材料。

（13）在上述实施方式中，作业装置w构成为在从地面离开的状态下进行对地作业，但并不限于此。例如，作为作业装置w，也可以是在接地于地面的状态下进行对地作业的其他的作业装置w。作为该情况下的作业装置w，例如可以举出耕耘装置（犁、旋耕装置）或碎土装置（耙、压土机等）。

（14）在上述实施方式中，例示了轮式的行驶装置t，但并不限于此。例如也可以是履带式或半履带式的其他的行驶装置t。

产业上的可利用性

本发明能够用于上述拖拉机、联合收割机、割草机、插秧机等各种农作业车及工程机械等各种各样的作业车。

附图标记说明

11：上连杆

15：提升缸

16：连杆缸

17：侧滚缸

28：测距传感器

a：致动器

dp：俯仰方向

dr：侧滚方向

m：主机

mc：主机侧控制装置

ms：主机侧传感器

pp：目标位置

w：作业装置

wc：作业装置侧控制装置

ws：作业装置侧传感器。