(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付けフレーム（５）の下部に上下横リンク（７ａ）、（７ｂ）の基端側を所定間隔を隔てて枢着し、平行にした前記上下横リンク（７ａ）、（７ｂ）の先端側を縦長の作用フレーム（３）に枢着した上下変位自在の平行リンク（６）を弾力的に支持する上下動平行リンク装置であって、前記平行リンク（６）の下死点位置において前記取付けフレーム（５）の上部と平行リンク（６）の上下可動部間にコイルばね（１０）を所望曲率の円弧状に湾曲させた状態で架設し、これにより、平行リンク（６）の上下変位に応じて作用フレーム（３）の下方への押圧力が緩やかに変化するようにしたことを特徴とする上下動平行リンク装置
【請求項２】
回転操作手段（１６）を有するねじ送りロッド（１３）を軸支した支持フレーム（１２）を、上部横リンク（７ａ）の長手方向に固設するとともに、このねじ送りロッド（１３）に移動駒（１４）を変位可能に螺合し、ねじ送りロッド（１３）の回転により変位する前記移動駒（１４）の係合ピン（１５）と、前記取付けフレーム（５）の上部にコイルばね（１０）の両端を枢着して架設したことを特徴とする請求項１記載の平行リンク装置
【請求項３】
前記コイルばね（１０）に、コイルの湾曲変形に追従して撓み、円弧状湾曲の少なくとも張り出し側面側を覆うカバー（１７）又はカラーを嵌合したことをさらに特徴とする請求項１又は２記載の平行リンク装置
【請求項４】
走行作業機に取付けて使用される請求項１、２又は３記載の平行リンク装置であって、前記取付けフレーム（５）の上部と平行リンク（６）の可動部間に、コイルばね（１０）の円弧状湾曲張り出し側を進行方向の後方に向けて配向させたことを特徴とする平行リンク装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は上下動平行リンク装置の改良に関し、詳細には上下動する平行リンクの変位に連動して、作用フレームに弾力的な下方押圧力ができるだけ均一に作用するようにした上下動平行リンク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平行リンクを利用した上下支持装置は、平行リンクの変位に対し、作用フレームの弾力的な下方押圧力ができるだけ一定に作用することが要求される場合がある。
例えば、図１１に示すように、カルチベータ等の作業機に取り付ける除草装置１の平行リンク装置２は、平行リンク作用フレーム３の下方に連結する除草アタッチメント（除草輪４）が地面の凹凸面に対応して上下変位する際に、作物廻りの地面に対してできるだけ一定の弾力的押圧力が作用する支持手段を備え、凹凸面にかかわらず、地表から一定の深さのところ（例えば地面から１〜３ｃｍ）で地面を攪拌して雑草を分離する必要がある。
【０００３】
平行リンク機構を使用したこの種の除草装置は、地表の凹凸面に追従して地表から１〜３ｃｍのところを撹拌する必要があるため、作用フレーム３は地表の凹凸面に沿って自動的に上下動する平行リンクで構成するとともに、平行リンクに所定の下方圧力をかけるための押圧支持手段を備えている。
【０００４】
従来の押圧支持手段には、平行リンクを構成する上部横リンクの一端側にカウンタウエイトを取付けるとともに、別途用意した錘を他端側に着脱自在に懸下し、カウンタウエイトと錘のバランスで所望の押圧力を付与するものがある。しかしながら、このものは平行リンクの一端側に重いカウンタウエイトを固定してあり、また、平行リンクのバランスを取るための錘を積載しておく必要があるため、除草装置の重量が大きくなるという欠点がある。また、押圧力の調節は錘の増減によって行われるため押圧力に段階が生じ、各段階の中間の押圧力を付与することができない。
【０００５】
他の押圧支持手段として、平行リンク装置の取付けフレーム上部と横リンクの可動部間にコイルばねを直線状に架設したものが知られているが、直線状のコイルばねは平行リンクの変位、すなわち、上方から下方へ、あるいは、下方から上方へ移動する際にコイルばねの伸縮変形により押圧力が大きく変化してしまうため地表の凹凸面に均一な押圧力を与えることができないという欠点がある。
【０００６】
さらに、本願出願人の発明に係る特許第３５３２８７６号（特開２００２−３０５９０５）に示されているように、平行リンクの取付けフレームの上部と横フレーム可動部間にガススプリングを架設したものが開発されている。
このガススプリング使用のものは平行リンクの変位に対して円滑に対応し、押圧力が無段階で一定に制御されるという優れた作用を有するが、ガススプリングが高価であり、特に、カルチベータに使用する除草装置は平行リンク装置を利用した除草アタッチメントを横方向に多数配設するため除草装置全体の製造コストが高くなるという問題があった。
【特許文献１】特許第３５３２８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、安価なコイルばねを使用しながら、従来の直線コイルばねに比較して平行リンクの変位に対する作用フレーム押圧力の均一化が飛躍的に改善される構造の平行リンク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の上下動平行リンク装置は、取付けフレーム（５）の下部に上下横リンク（７ａ）、（７ｂ）の基端側を所定間隔を隔てて枢着し、平行にした前記上下横リンク（７ａ）、（７ｂ）の先端側を縦長の作用フレーム（３）に枢着した上下変位自在の平行リンク（６）を弾力的に支持する上下動平行リンク装置であって、前記平行リンク（６）の下死点位置において前記取付けフレーム（５）の上部と平行リンク（６）の上下可動部間にコイルばね（１０）を所望曲率の円弧状に湾曲させた状態で架設し、これにより、平行リンク（６）の上下変位に応じて作用フレーム（３）の下方への押圧力が緩やかに変化するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、上記の引っ張りコイルばねに、コイルの湾曲変形に追従して撓むやわらかいゴム、プラスチックなどの可撓性カバー又はカラーを嵌合し、湾曲したコイルばねの張り出し側コイル巻き線間に異物が挟み込まれないようにする。このカバー又はカラーはコイル全周に遊嵌してよいが、少なくともコイルの撓みによって巻き線が開閉するコイル張り出し湾曲側に嵌合する。
【００１０】
コイルばねの張り出し湾曲側はどの方向に湾曲させてもよいが、走行作業車に牽引される除草機の平行リンクのように前後方向へ移動する平行リンク装置にあっては湾曲張り出し側を進行方向とは逆の後方へ向けて配設し、張り出し湾曲側の巻き線間が作物の葉や枝によって干渉されないようにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の平行リンク装置は、ガススプリングのような高価な部品を使わずに、安価なコイルばねを使用して平行リンクの変位に連動して作用フレームの下方押圧力をガススプリングに近い均一な圧力に制御することができ、従来の直線ばねに比較して作用フレームの変位による下方押圧力の均一制御が飛躍的に向上する。
コイルばねを可撓性材質のカバーを嵌合し、あるいはコイルの張り出し湾曲側を進行方向の後へ向けて配置することにより、湾曲巻き線間への異物介入による干渉が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例を添付の図１乃至図５に基づいて詳述する。なお、図１乃至図５において、図１１と同じ参照符号は同一の部材を示している。
図１乃至図３に示すように、本発明の平行リンク装置２は、作業車（図は省略）に固定される縦長の取付けフレーム５と、この取付けフレーム５に上下動自在に組付けられた平行リンク６を具備している。
平行リンク６は、取付けフレーム５の下部に上下横リンク７ａ、７ｂの基端側を所定の上下間隔で枢着するとともに、平行に配した前記上下横リンク７ａ、７ｂの先端側を縦長の作用フレーム３に枢着した上下動可能な四点リンクで構成されており、図の実施例は除草装置１に使用される平行リンク装置として作用フレーム３の下部に除草輪４などの作業アタッチメントが結合されている。
【００１３】
かくして、この平行リンク装置は作用フレーム３にかかる上方からの荷重、あるいは下方からの荷重により、上下横リンク７ａ、７ｂが図１の水平位置から図２の上方位置へ、あるいは図３の下方位置へ変形し、これに伴って作用フレーム３が上下に変位するように構成されている。
【００１４】
ちなみに、図の実施例は除草装置の除草輪４の上下位置を制御する目的で使用されているので、除草輪４が地面の凹凸に沿って下方からの押圧力と自重により作用フレーム３を上下に変位させるようになっている。
【００１５】
除草輪４は地面の凹凸によって変位しても、除草の目的で地表面を撹拌する深さはできるだけ均一であることが必要である。本発明は低コストで調達できる部材を用いてこの目的を合理的に達成しようとするもので、そのために図３に示すように、前記平行リンクが下方への下死点へ変位させた位置で、前記取付けフレーム５の上部８と平行リンク６の上下可動部（図の実施例では、上部横リンク７ａと後述の移動駒１４の枢着係合ピン１５の部分を平行リンク６の上下可動部９として設定している。）間に、引っ張りコイルばね１０の軸体１１を側方へ所望曲率の円弧状に湾曲させた状態で架設したことを特徴とする。
なお、図４は、平行リンク下死点位置において円弧状に湾曲させた状態で架設する前のコイルばねの一例を示している。また、図５は、平行リンク６の下死点変位位置において、コイルばね１０を取付けフレーム５の上部８と平行リンク６の上下可動部間に円弧状に湾曲させて架設する際のコイルばね側面である。
ここで、平行リンク６の下死点位置とは、四点リンクの構造上最下位に係止する位置のほか、何らかのストッパに下降係止させる位置を包含する。
【００１６】
図１乃至図３の実施例の平行リンク装置２は、上記のように平行リンク６の下死点変位位置において取付けフレーム５の上部８と平行リンク６の上下可動部（例えば、上側横リンク７ａ）間に、コイルばね１０の軸体１１を側方へ所望曲率の円弧状に湾曲させた状態で架設したことにより、平行リンク６の作用フレーム３の変位、すなわち、本実施例においては作用フレーム３に結合された除草輪４の変位に対して除草輪４の地面に対する接地圧力（下方押圧力）が直線状コイルばねに比較して著しく均一化される。
【００１７】
上記の荷重特性を、平行リンク６の変位量と作用フレーム３の垂直方向荷重量の関係を示す下記の表１（荷重特性比較表）を用いて説明する。
【００１８】
【表１】
0004578508.tif 000002
【００１９】
表１において、Ａ−Ａ線はカウンタウエイトと錘を使用した平行リンク装置、Ｂ−Ｂ線はガススプリングを使用した平行リンク装置の各々の荷重特性を示すもので、線は略水平であり、平行リンク６の変位に対して作用フレーム３の垂直方向荷重が略一定であることを示している。
他方、コイルばねを直線状に架設した平行リンク装置の荷重特性を示すＣ−Ｃ線は、平行リンクの変位に対して作用フレームの垂直方向荷重が大きく変化する右上がりの急勾配を示している。
これに対し、本発明による平行リンク装置２の荷重特性を示すＤ−Ｄ線は、平行リンク６が下方位置では作用フレームの垂直方向荷重は平均値（水平線）よりやや高く、平行リンク６が上方位置へ変位するにしたがってやや低くなるゆるい下降勾配を示している。この荷重特性は定荷重が得られるガススプリングやカウンタウエイトを使用したＡ−Ａ線に近い定荷重特性であり、直線状コイルばねを使用した平行リンク装置に比較して平行リンクの変位に対する作用フレームの押圧力が著しく均一化されていることが一目瞭然である。
【００２０】
本発明による平行リンク装置の上記荷重特性は、作用フレーム３が下方位置にあるときは円弧状に架設されたコイルばね１０の軸体１１の曲率が比較的大きく（すなわち、撓みが小さく）、軸体１１に垂直方向の荷重がかかる割合が高いため、作用フレーム３に比較的大きな垂直方向荷重（下方押圧力）が作用するものと考えられる。
他方、平行リンク６が円弧状コイルばね１０に抗して上方へ変位すると、円弧状コイルばね１０が圧縮されて撓み、撓み曲率に応じて湾曲部が側方へより大きく張り出す（すなわち、撓みが大きくなる）ため、円弧状コイルばね１０の側方膨出側コイル巻き間隔が開き、他方、コイルの内側巻き線間は当接し、弾力性が働かなくなる、このためコイルばね軸体１１全体の弾圧力（反力）が側方へ分散されて小さくなることによって作用フレームの垂直方向荷重量が逆にわずかづつ逓減され、作用フレームの垂直方向荷重は直線状コイルばねとは逆に緩やかな下降勾配を呈するものと考えられる。
【００２１】
図１乃至図３の実施例は、図４のように直線状コイルばね１０の両端枢着片１１ａ、１１ｂがコイルばね１０の軸体１１の中心線状にある直線状コイルばねを平行リンク下死点変位位置において円弧状に湾曲させて架設した実施例を示したものである。
【００２２】
本発明の平行リンク装置２は、取付けフレーム５の上部８と平行リンク６の上下可動部間に引っ張りコイルばね１０の軸体１１を湾曲させた状態で架設しているので、コイルばね１０が湾曲したときに、湾曲張り出し側のコイル巻き線間が開閉し、異物が挟み込まれてばねの弾力が干渉されてしまうおそれがある。
この問題を解決するために、好ましくは図６に示すように、コイルばね１０にコイルばね１０の湾曲に追従して撓み、復元するゴム又は軟質プラスチック等のカバー（又はカラー）１７を嵌合する。
【００２３】
引っ張りコイルばね１０の軸体１１は平行リンク装置の前後方向、横方向のいずれへ湾曲張り出させてもよいが、走行作業車の除草機に取付けて使用する場合は、湾曲張り出し側を進行方向の後方へ向けて配設するのが望ましい。この理由は、コイルの湾曲開閉巻き線側が進行方向側に向いていると、作物の葉や枯れ枝などが開閉巻き線間に挟まれ易いからである。
【００２４】
図７は図１乃至図３実施例による平行リンク装置の組付け・分解を示す図であり、上部横リンク７ａの長手方向に支持フレーム１２を固設し、この支持フレーム１２の長手方向にねじ送りロッド１３を回転自在に枢支するとともに、このねじ送りロッド１３の軸体に、移動駒１４を螺合し、取付けフレーム５の上部に枢着したコイルばね１０の上端を前記移動駒１４の係合ピン１５に枢着し、この係合ピン１５をコイルばね１０の下端を係合する平行リンク６の上下可動部９として設定している。
【００２５】
ねじ送りロッド１３の基端にはナットなどの回転操作手段１６が取付けられており、この回転操作手段１６でねじ送りロッド１３を正逆回転させることにより、図８乃至図１０のように、移動駒１４を上部横リンク７ａと平行のねじ送りロッド１３に沿って移動させ、移動駒１４の設定位置により、平行リンク６に対する下方押圧力が変化するようにしてある。
【００２６】
すなわち、コイルばね１０の下端に係合させた移動駒１４の固定位置が作用フレーム３側へ移動するにつれて、テコの原理でコイルばね１０の押圧力は次第に大きくなる。また、移動駒１４が回動支点を超えて図の右方向へ移動するとコイルばね１０の押圧力は逆に平行リンク６の自重よりも小さくなる。
なお、図の実施例では移動駒１４の下面に係合溝１８を形成し、この係合溝１８を上部横リンク７ａの上辺ガイドに嵌め入れ、上部横リンク７ａに沿って円滑に摺動するようになっている。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の平行リンク装置は平行リンクの変位に対して荷重を均一に制御する装置に広く使用できる。
図の実施例は、主としてカルチベータなどの除草機に使用される平行リンク装置を例示して説明したが、本発明の平行リンク装置はこれに限るものではなく、平行リンク機構一般に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による平行リンク装置の側面図
【図２】本発明による平行リンク装置の変位側面図
【図３】本発明による平行リンク装置の変位側面図
【図４】図１乃至図３実施例の平行リンク装置に使用されるコイルばねの側面図
【図５】図１乃至図３実施例の平行リンク装置に使用されるコイルばねの湾曲側面図
【図６】本発明の他の実施例の平行リンク装置の側面図
【図７】図１実施例による平行リンク装置の組付け・分解図
【図８】コイルばねの作用点変更図
【図９】コイルばねの作用点変更図
【図１０】コイルばねの作用点変更図
【図１１】平行リンク装置の使用例説明図
【符号の説明】
【００２９】
１…除草装置
２…平行リンク装置
３…作用フレーム
４…除草輪
５…取付けフレーム
６…平行リンク
７ａ…上部横リンク
７ｂ…下部横リンク
８…取付けフレーム上部
９…上下可動部
１０…コイルばね
１１…コイルばね軸体
１１ａ…枢着片
１１ｂ…枢着片
１２…支持フレーム
１３…ねじ送りロッド
１４…移動駒
１５…係合ピン
１６…回転操作手段
１７…カバー
１８…係合溝
１９…ボルト
２０…ナット
【図１】
0004578508.tif 000003
【図２】
0004578508.tif 000004
【図３】
0004578508.tif 000005
【図４】
0004578508.tif 000006
【図５】
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【図６】
0004578508.tif 000008
【図７】
0004578508.tif 000009
【図８】
0004578508.tif 000010
【図９】
0004578508.tif 000011
【図１０】
0004578508.tif 000012
【図１１】
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