JP4367029B2 - 農作業車 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、農作業車の旋回制御装置に関し、苗植機や、施肥播種機、トラクタ耕耘装置等のように四輪走行車体に作業装置を装着して、走行しながら所定の作業を行う農作業車に利用できる。
【0002】
【従来の技術】
走行車体の後側に昇降可能の苗植装置を設け、操向旋回時に後車輪の回転センサにより、左右後車輪の回転差が検出されて、車体の旋回角度が所定値を越えたことが検出されると、制御装置により苗植装置を下降する。又、この下降状態をリフトセンサで検出して、左右の後車輪の回転差がなくなると、苗植装置の作業クラッチを入りにして、枕地旋回後の苗植付開始位置を略々一定に合わせて揃える技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002ー335720号公報(第1頁、図1)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
圃場の畦際や枕地等における作業機の操向旋回制御では、これら土壌面の硬軟や、深浅、耕盤の傾斜、車速、畦畔までの残り距離等の走行条件が異なり易く、又、苗植作業機や、施肥播種作業機等によって車体重量や、機体長さ等が異なり、又、苗量等の増減による車体重量等の変化が著しく、画一的な制御では正確な旋回を行なわせることができ難い。従って、自動旋回制御では、作業行程の終りと旋回後の作業開始とを一致し難いことが多く、畦際での自動旋回では危険性を伴う場合が多い。この発明は、円滑で正確な安定した旋回を行わせ、また適正な旋回状態が行なわれているかを未然に検知して、適正な旋回が行なわれていないときは、手動操作で修正して的確な旋回を行わせるものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、ステアリングハンドル(5)の切れ角を検出するハンドル切れ角センサ(6)と、左右の後車輪(20)へ伝動する左右各々のドライブシャフト(3)と、該各々のドライブシャフト(3)の回転を各別に検出する車軸回転センサ(4)と、後車輪(20)のサイドクラッチを設け、車体(1)の後部に苗植装置(7)を昇降可能に装着し、植付伝動を停止すると車軸回転センサ(4)により回転数のカウントを開始し、ハンドル切れ角センサ(6)により直進状態か左旋回状態か右旋回状態かを検出し、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が90度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N1)に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出するのに起因して苗植装置(7)を自動的に下降させる信号を出し、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が180度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N2)と直進走行距離に相当するドライブシャフト(3)の回転設定値(n)の和に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出するのに起因して植付クラッチを入り状態にする信号を出す旋回連動制御装置(2)を設けた農作業車とする。この旋回連動制御装置(2)は、車体(1)の操向旋回によって、苗植装置等のような所定作動個所を自動的に一定量上昇させて旋回姿勢に連動するものである。
【0006】
【0007】
請求項2に記載の発明は、旋回連動制御装置(2)は、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が90度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N1)に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出し、且つステアリングハンドル(5)の切れ角度(θ)が規定植(a)に達したことをハンドル切れ角センサ(6)が検出するのに起因して、苗植装置(7)を自動的に下降させる信号を出し、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が180度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N2)と直進走行距離に相当するドライブシャフト(3)の回転設定値(n)の和に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出し、且つステアリングハンドル(5)の切れ角度(θ)が規定植(b)に達したことをハンドル切れ角センサ(6)が検出するのに起因して、植付クラッチを入り状態にする信号を出す構成とし、手動操作による苗植作業走行行程のティーチングで直進走行距離、走行方位、旋回時の操向量及び旋回時の変速値を演算し、側方の畦までの距離が所定値以上であることを側方畦検出センサ(44)で検出したときは直進走行距離に基づいて直進制御し、側方の畦までの距離が所定値未満であることを側方畦検出センサ(44)で検出したときは畦に追従するように走行制御し、ステアリングハンドル(5)を操作したことをハンドル切れ角センサ(6)が検出し、且つ車軸回転センサ(4)が直進走行距離に到達するのに起因して、旋回時の操向量及び旋回時の変速値に基づいて旋回制御する自動走行制御を備える請求項1に記載の農作業車とするものである。車体(1)の操向旋回状態を検出する旋回検出手段となる車軸回転センサ(4)とハンドル切れ角センサ(6)は、各々旋回状態を各別に検出している。そしてステアリングハンドル(5)の操作によって車体(1)の旋回が行われると、車軸回転センサ(4)とハンドル切れ角センサ(6)の検出値が比較される。ハンドル切れ角センサ(6)による操作角と車軸回転センサ(4)による車軸の回転数とが一定の関係にあるときは、適正な旋回制御が行われているものとして、この旋回制御と共に所定作動個所の連動制御を自動的に行わせるが、一定の関係領域外にあるときは、旋回制御が異常として、旋回制御の作動は停止される。
【0008】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明は、ステアリングハンドル(5)の切れ角を検出するハンドル切れ角センサ(6)と、左右の後車輪(20)へ伝動する左右各々のドライブシャフト(3)と、該各々のドライブシャフト(3)の回転を各別に検出する車軸回転センサ(4)と、後車輪(20)のサイドクラッチを設け、車体(1)の後部に苗植装置(7)を昇降可能に装着し、植付伝動を停止すると車軸回転センサ(4)により回転数のカウントを開始し、ハンドル切れ角センサ(6)により直進状態か左旋回状態か右旋回状態かを検出し、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が90度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N1)に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出するのに起因して苗植装置(7)を自動的に下降させる信号を出し、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が180度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N2)と直進走行距離に相当するドライブシャフト(3)の回転設定値(n)の和に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出するのに起因して植付クラッチを入り状態にする信号を出す旋回連動制御装置(2)を設けた農作業車であるので、円滑で正確な安定した旋回を行わせることができる。
【0009】
【0010】
請求項2に記載の発明は、ハンドル切れ角センサ(6)によるステアリングハンドル(5)乃至操向車輪の切れ角を検出し、車軸回転センサ(4)による車輪駆動軸(3)の回転数を検出して、これらが一定の関係領域内にあるかどうかを判別して、一定条件域にある場合にのみ自動的に旋回連動を行わせ、それ以外の場合は異常として、旋回制御の作動を停止させて、旋回連動制御装置(2)が不適正に作動するのを防止する。また、手動操作による苗植作業走行行程のティーチングで直進走行距離、走行方位、旋回時の操向量及び旋回時の変速値を演算し、側方の畦までの距離が所定値以上のときは直進走行距離に基づいて直進制御し、側方の畦までの距離が所定値未満のときは畦に追従するように走行制御し、ステアリングハンドル(5)を操作したことをハンドル切れ角センサ(6)が検出し、且つ車軸回転センサ(4)が直進走行距離に到達するのに起因して、旋回時の操向量及び旋回時の変速値に基づいて旋回制御する。
【0011】
【発明の実施の形態】
この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1〜図8を参照して、乗用四輪駆動走行形態のトラクタ車体1の後部に、リフトシリンダ10の伸縮で昇降可能の苗植装置を作業装置7として装着する形態を例示する。車体1の前部には、ミッションケース11、及びフロントアクスルハウジング12を有し、後部には左右両側部にリヤアクスルハウジング13を有する。エンジン14が中央部の運転席15下部のエンジンカバー16下に搭載されて、このエンジン14からミッションケース11内の伝動機構をベルト17伝動し、更に、このミッションケース11の伝動機構からフロントアクスルハウジング12内の車輪駆動軸を介して前車軸22の前車輪18を伝動する。又、この伝動機構からは左右一対の後輪取出軸19を介してリヤアクスルハウジング13の車輪駆動軸であるドライブシャフト3に連結して後車軸23の後車輪20へ伝動すると共に、PTO軸21を介して後方連結の苗植装置7等を伝動する。
【0012】
前記車体1の後側に平行リンク形態のリフトリンク24が連結されて、前記リフトシリンダ10で昇降される。このリフトリンク24の後端部のヒッチリンク25に苗植装置7の苗植フレーム26前端中央部のローリング軸27部で連結される。この苗植装置7は、苗植フレーム26の下側に土壌面を滑走して均平するフロート28を配置し、上方にはマット状に育苗された苗を収容して左右へ移動しながら繰出供給する苗タンク29を設け、後部にはこの苗タンク29から繰出される苗を分離保持しながらフロート28で均平された土壌面へ植付ける苗植付装置30を配置し、多条植形態としている。31は補給用の苗を載せる苗受枠、32は施肥装置で、車体1の後部に搭載されて、施肥パイプ33を介して苗植付部近くの土壌中に施肥できる。
【0013】
前記苗植装置7を有した車体1の走行制御及び旋回連動制御装置2は、主として図4、図5に基づいて、コントローラ36の入力側に各種のスイッチ37や、センサ4、6、37〜45、及びダイヤル46等が配置され、出力側には各種のソレノイド50〜53や、ブザー54、モータ55、56及びシリンダ57等が配置される。これらのうち自動走行スイッチ37は、スイッチのOFFによって手動変速操作でき、又、ONによって自動的に車速を増減速するもので、しかもこのスイッチは3段のティーチングスイッチ(1)、(2)、(3)モードに切替えて選択でき、予め設定されたティーチング回数、又は車速変速に応じたティーチング走行制御を行わせることができる。これにより、圃場やオペレ−タに応じて、適切なあるいは好みのモ−ドに設定でき、作業性が向上する。シートセンサ38は、運転席15の下側に設けられて、作業者の着座の有無を検出する。エンジン回転数センサ39は、エンジン14の回転数を常時検出するものである。変速レバーセンサ40はミッションケース11の伝動機構の副変速位置を検出する。磁気方位センサ41は車体1の走行方向を検出するためのものである。ハンドル切れ角センサ6は、ステアリングハンドル5の操作切れ角又は前車輪18の切れ角を検出するものである。車軸回転センサ4は、左右の後車輪20を伝動回転する後車輪駆動軸であるドライブシャフト3の回転を各別に検出する。植付昇降レバーセンサ42は、このリフトシリンダ10による苗植装置7が上昇された非植付位置にあるか、下降されて苗植装置7を伝動状態におく植付位置にあるかを検出するものである。苗センサ43は、苗タンク29内の苗の収容状態を検出する。側方畦検出センサ44は、苗植機の横側に畦畔が接近しているか否かを検出する。前方畦検出センサ45は、苗植機の前方正面の畦畔の有、無を検出する。減速調節ダイヤル46は、車速を減速するときの減速時間を調節するもので、減速を徐々に行わせるときに調節できる。
【0014】
又、左右の自動操向バルブのソレノイド51、52は、前車輪18を操向するパワステアリング乃至後車輪20のサイドクラッチ等の油圧回路における操向バルブを切替えて、車体1の左側旋回又は右側旋回させるものである。手動自動切替バルブのソレノイド53は、操向旋回を手動操作で行うか又は自動制御で行わせるかを切替選択するものである。ブザー54は、前記旋回連動制御装置2の制御が異常であるとき等で警報するものである。植付昇降モータ55は、前記植付昇降レバーに代えてモータの駆動で植付昇降レバー乃至この操作系を駆動するものである。主クラッチモータ56は、主クラッチを入り切りするためのモータである。ベルコン操作シリンダ57は、前記ベルト17の一部のテンショプーリを作動させてベルト無段変速を行わせるものである。
【0015】
このような制御装置において、ティーチング制御は、図5のようなフローに従って行われる。ティーチングスイッチ37(1)、(2)、又は(3)をONして、手動操作で所定回数の苗植作業走行行程を行うと、ティーチング処理が行われる。このティーチングにより(ステップA)、直線走行距離や、この走行方位、旋回時操向量や、この変速値等が演算される。そこで、側方畦までの距離が所定値以上のときは、そのティーチングデータが設定されると、直進走行距離に基づいて直進制御が行われ(ステップB)、旋回時操向量、変速値に基づいて旋回制御が行われる(ステップC)。このような制御の途中で、車体1が側方の畦に接近したときは、自動操向バルブ51、52の出力によって畦に追従するように走行される。又、途中でハンドル操作があると直進制御や旋回制御が一時中段されることとなる。
【0016】
このような自動走行制御においては、前記ハンドル切れ角センサ6と、車軸回転センサ4との検出によって、車体1が畦際で旋回行程に入ったり、又この旋回を終って直進行程に入るときは、自動的に苗植装置7を昇降させたり、この伝動を入り切りする旋回連動制御装置2が作動される。即ち、車体1が直進行程の終りから旋回行程に入るときは、植付昇降モータ55が上昇出力されて、苗植装置7が上昇されて、PTO軸21からの伝動も作業電磁クラッチソレノイド50によって切りになる。又、180度の旋回行程が終って作業開始の直進行程度の始めに入るときは、植付昇降モータ55が下降出力されて、苗植装置7が下降されて、伝動も作業電磁クラッチソレノイド50により入りになる。
【0017】
運転者が1行程のティーチングスイッチ37(1)の選択によってティーチング制御することにより、次行程の機体の自動増減等による走行制御を行う形態において、自動走行スイッチ37を操作して、自動モードから手動モードに切替えできるようにして、運転者が自由に手動モード操作できるものである。又、この手動モードから自動モードにも切替えできる。
【0018】
又、前記のようにティーチング制御可能の苗植機の走行制御において、苗タンク29や苗受枠31に対する苗補給の警報が出ると、車速が自動的に徐々に減速するように構成し、この減速する時間の調節を減速調節ダイヤル46によって自由に変更できるように構成して、苗補給のため徐々に減速して急停止を防止する。このような苗補給や肥料補給等は、畦際で行われることが多く、機体を正面の畦際へ直進接近させて停止することができる。この場合は、走行制御を旋回モードから苗補給モードに切替えることにより、又は手動で畦際へ直進させることによって、前方畦検出センサ45による畦検出で、走行速を自動減速して畦際に接近できる。
【0019】
更には、予め1行程の苗や、肥料の消費量を計算できるようにして(ステップE)、補給地点までの1行程の消費量と残量とを比較して、補給が必要であれば補給モードとして機体を畦際へ直進させ、補給不要のときは旋回モードとして機体を旋回させるように走行制御させるものである。このような補給モードと旋回モードとは各苗植行程毎に判別しながら、畦際での苗補給等を的確に行わせて、補給作業を効率よく行わせるものである。
【0020】
次に、このうち旋回連動制御装置2の詳細について、主に図1〜図3に基づいて詳細に説明すると、コントローラ36の入力側には、中立操向域の左右切れ角度θ1、θ2の設定ダイヤル58、59や、90度と180度旋回時の旋回内側のドライブシャフト3の回転数を設定する設定ダイヤル60、61とを配置する。サイドクラッチを操作するサイドクラッチスイッチ62、後進操作時に苗植装置7を上昇するバックリフトスイッチ63、苗植装置7を自動的に上昇させるためのオートリフトスイッチ64、手動操作で上昇させるように切替えるリフト切替スイッチ65、及びフィンガーレバー操作で切替えられるフィンガーレバースイッチ66等を配置する。このフィンガーレバースイッチ66は、フィンガーレバーを中立位置から上動すると苗植装置7が上昇され、これを下動して中立位置に戻すと下降される。又、この中立位置から下側へ操作すると植付クラッチが切りの状態で苗植装置7が下降される。更にこのフィンガーレバーを下動すると植付クラッチが入りとなって苗植作業を行なうことができる。又、更にこの入力側には、前記センターフロート28センサ67や、苗植装置7の下降位置を調節設定する植付部下降位置設定ダイヤル68等を設ける。
【0021】
又、出力側には、前記油圧リフトシリンダ10の電磁油圧バルブ69や、苗植装置7の伝動を入り切りするPTOクラッチ作動ソレノイド70、液晶モニター71等を配置している。
ここに、手動操作等でPTOクラッチを切って植付伝動を停止して苗植装置7を上昇させる。このとき、制御部では、この植付伝動クラッチの「切り」を検出して、ドライブシャフト回転センサである車軸回転センサ4により、回転数のカウントを開始する(ステップ1)。次に、旋回のためにステアリングハンドル5を切り操作すると、この切り角をハンドル切れ角センサ6が検出している。このステアリングハンドル5の切れ角は左右に適宜角度θ1、θ2の中立域があり、これら中立域の切れ角θ1を越えたときは左側旋回となり、切れ角θ2を越えたときは右側旋回となる(ステップ2)。前記ハンドル角度が規定以上かを切れ角センサ6により検出して信号を出す。そしてステアリングハンドル5を切るまでのドライブシャフト3の積算回転数を車軸回転センサ4で検出して記憶する。旋回開始後、車体1が90度旋回したところで、苗植装置7が自動的に下り始める。これは、ステアリングハンドル5の切り操作の信号から機体が90度旋回するまでドライブシャフト3が回転(n1)したところで、植付部「下げ」の信号を出す。又、このとき、ステアリングハンドル5の切れ角度θが規定植a(=90度)以上に達しているときは後続制御されるが、規定値aに達しないときは、旋回異常として警報を出力し、植付部の自動「下げ」を連動させない。従って手動操作で適宜植付部を下降させて旋回操作する(ステップ3)。すなわち、作業者による手動操作で旋回制御を修正すると共に、手動操作に切替えて所定作動個所の操作を行うことができ、円滑で正確な安定した旋回及び連動制御を行なうことができる。次に、異常でない場合は、ステアリングハンドル5を直進状態に戻す。隣接条の植付終端部と同じ所から自動で植付開始する。このとき、前記旋回時に記憶されたドライブシャフト3の回転数と、ステアリングハンドル5の切り操作から植付を開始するまでの間のドライブシャフト3の回転数を加算したところで、植付クラッチ「入り」の信号を出す。このとき、ステアリングハンドル5の切れ角θが規定値b(=180度)以上に達しているときは後続制御されるが、規定値bに達しないときは、旋回異常として警報を出力し、植付クラッチ「入り」の信号を出力せずに、手動操作で植付クラッチを「入り」にし、隣接条との条合せを行わせる。
【0022】
前記のような旋回連動制御装置2において、枕地旋回時に植付部を下降させて土壌面をフロート28によって均平にするときは、植付部下降位置設定ダイヤル68によって、苗植装置7の下降高さを任意に設定することにより、この植付伝動クラッチは「切り」に連動されても、機体旋回しながら苗植装置7のフロート28は適切な接地状態で軽く整地することができ、フロート28を強く接地させないで、整地抵抗から保護することができ、作業性を向上できる。
【0023】
次に、主として図9を参照して、上例と異なる点を説明する。苗タンク29に供給したマット苗の使用枚数を苗センサ43で検出させて、モニタ71に表示させる。又、コントローラ36には、予め10アール当りの使用標準枚数を苗使用量設定器72で設定している。これら設定器72による苗標準枚数と、苗センサ43による使用枚数とを、苗植作業の進行を車軸回転センサ4によって検出しながら常時乃至間歇的に比較して、苗の過、不足等の使用状況を算出しながらモニタ71に表示させるものである。又、この苗タンク29の後下部には苗を繰出す繰出ベルト73が設けられるが、この繰出ベルト73の苗繰出量は、苗取調節レバー74の調節操作によって繰出ベルト73の繰出回動量を変更することにより、調節することができる。この調節操作はモニタ71の表示を見ながら行うことができる。又、この調節によって繰出ベルト73によって繰出される苗量が変化されるが、苗センサ43によって苗の使用量が検出されて、この結果がモニタ71に表示されるために、苗使用量の状況を常時知ることができ、苗の過不足がないように植付を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】旋回連動制御装置部のブロック図。
【図2】そのハンドル切り角と、制御符号の説明図。
【図3】その制御フローチャート。
【図4】その操向制御のブロック図。
【図5】その一部ティーチング制御のフローチャート。
【図6】その苗植機の側面図。
【図7】その平面図。
【図8】その伝動装置部の平面図。
【図9】その一部の拡大側面図と、苗供給制御のブロック図。
【符号の説明】
1 車体
2 旋回連動制御装置
3 ドライブシャフト
4 車軸回転センサ
5 ステアリングハンドル
6 ハンドル切れ角センサ
7 苗植装置
Claims (2)
- ステアリングハンドル(5)の切れ角を検出するハンドル切れ角センサ(6)と、左右の後車輪(20)へ伝動する左右各々のドライブシャフト(3)と、該各々のドライブシャフト(3)の回転を各別に検出する車軸回転センサ(4)と、後車輪(20)のサイドクラッチを設け、車体(1)の後部に苗植装置(7)を昇降可能に装着し、植付伝動を停止すると車軸回転センサ(4)により回転数のカウントを開始し、ハンドル切れ角センサ(6)により直進状態か左旋回状態か右旋回状態かを検出し、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が90度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N1)に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出するのに起因して苗植装置(7)を自動的に下降させる信号を出し、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が180度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N2)と直進走行距離に相当するドライブシャフト(3)の回転設定値(n)の和に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出するのに起因して植付クラッチを入り状態にする信号を出す旋回連動制御装置(2)を設けた農作業車。
- 旋回連動制御装置(2)は、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が90度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N1)に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出し、且つステアリングハンドル(5)の切れ角度(θ)が規定植(a)に達したことをハンドル切れ角センサ(6)が検出するのに起因して、苗植装置(7)を自動的に下降させる信号を出し、旋回内側のドライブシャフト(3)の回転数のカウント値が180度旋回に相当する旋回内側のドライブシャフト(3)の回転設定値(N2)と直進走行距離に相当するドライブシャフト(3)の回転設定値(n)の和に到達したことを車軸回転センサ(4)が検出し、且つステアリングハンドル(5)の切れ角度(θ)が規定植(b)に達したことをハンドル切れ角センサ(6)が検出するのに起因して、植付クラッチを入り状態にする信号を出す構成とし、手動操作による苗植作業走行行程のティーチングで直進走行距離、走行方位、旋回時の操向量及び旋回時の変速値を演算し、側方の畦までの距離が所定値以上であることを側方畦検出センサ(44)で検出したときは直進走行距離に基づいて直進制御し、側方の畦までの距離が所定値未満であることを側方畦検出センサ(44)で検出したときは畦に追従するように走行制御し、ステアリングハンドル(5)を操作したことをハンドル切れ角センサ(6)が検出し、且つ車軸回転センサ(4)が直進走行距離に到達するのに起因して、旋回時の操向量及び旋回時の変速値に基づいて旋回制御する自動走行制御を備える請求項1に記載の農作業車。
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