JPH0723611A - 作業車の旋回状態検出装置 - Google Patents

作業車の旋回状態検出装置

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JPH0723611A
JPH0723611A JP16531993A JP16531993A JPH0723611A JP H0723611 A JPH0723611 A JP H0723611A JP 16531993 A JP16531993 A JP 16531993A JP 16531993 A JP16531993 A JP 16531993A JP H0723611 A JPH0723611 A JP H0723611A
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vehicle body
turning
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vehicle
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JP16531993A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Suzuki
弘 鈴木
Koji Yoshikawa
浩司 吉川
Atsushi Masutome
淳 増留
Ryozo Kuroiwa
良三 黒岩
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車体の目標旋回中心に位置する基準部材と車
体との相対位置変位を円滑に行わせ、車体の目標旋回軌
跡からのずれを精度よく検出できるようにする。 【構成】 一つの作業行程の終端部から次の作業行程の
始端部に向けての旋回移動に先立って、目標旋回中心位
置に対応する地面に基準部材1を立設する基準部材セッ
ト手段Kを備え、前記基準部材1と車体から延設した支
持部材23とを水平方向に相対移動自在且つ縦軸芯周り
で相対回動自在に連係し、前記基準部材1と前記支持部
材23との水平方向の相対移動量に基づいて、前記基準
部材1に対する車体5の距離を検出する距離検出手段P
2を備えてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一つの作業行程の終端
部から次の作業行程の始端部に向けての旋回移動におい
て、前記目標旋回中心周りの目標移動軌跡からの車体の
ずれを検出する旋回状態検出手段を備えてある作業車の
旋回状態検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記作業車の旋回状態検出装置におい
て、従来では、本出願人が特願平5−74924号にお
いて出願した構成のものがある。つまり、車体から横側
外方に向けて油圧シリンダにより昇降揺動自在なアーム
を延設し、このアームの先端部に基準部材としての杭体
をその杭体の軸芯周りで回動自在に支持するとともに、
前記油圧シリンダの伸縮作動により杭体を地面に突き刺
すよう構成し、車体が目標旋回中心周りの目標移動軌跡
からずれると、杭体の上部側部分がバネ融通により屈曲
して、杭体の上部側部分と前記アームとの相対角度変化
をポテンショメータにより検出して、前記ずれ量を検出
するよう構成したものがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したような構造
は、車体の目標旋回軌跡からのずれを直接検出して、そ
のずれ量が少なくなるように車体旋回装置、例えば、車
輪と左右後輪のサイドブレーキを制御することで、目標
旋回軌跡に沿って車体を旋回移動させることができるよ
うにするとともに、基準部材を安定姿勢で圃場に突き刺
すことができるようにしたものである。ところが、上記
従来構造においては、旋回目標中心から車体がずれを生
じた場合、前記杭体と前記アームとの相対変位をバネに
より許容する構造であるから、車体の旋回目標中心から
のずれが発生したときには、杭体が傾斜してしまうおそ
れが大であり、ずれ量の検出精度が低くなる欠点があっ
た。本発明の目的は、上記不具合点を解消し、目標旋回
中心に位置する基準部材と車体との相対位置変位を円滑
に行わせることができ、車体の目標旋回軌跡からのずれ
量を精度よく検出することができる旋回状態検出装置を
提供する点にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】第1発明の特徴構成は、
一つの作業行程の終端部から次の作業行程の始端部に向
けての旋回移動に先立って、目標旋回中心位置に対応す
る地面に基準部材を立設する基準部材セット手段を備
え、前記基準部材と車体から延設した支持部材とを水平
方向に相対移動自在且つ縦軸芯周りで相対回動自在に連
係し、前記基準部材と前記支持部材との水平方向の相対
移動量に基づいて、前記基準部材に対する車体の距離を
検出する距離検出手段を備えてある点にある。
【0005】第1発明の特徴構成は、前記基準部材が、
回転不能に立設されるように構成され、その基準部材と
前記支持部材との前記縦軸芯周りでの相対回動量に基づ
いて、前記車体の周方向での位置を検出する位置検出手
段が設けられている点にある。
【0006】
【作用】第1発明の特徴構成によれば、車体が一つの作
業行程の終端部に至ると、基準部材セット手段により基
準部材が目標旋回中心位置に対応する地面に立設され、
車体の旋回走行において、車体と基準部材との相対距離
が、目標旋回軌跡に対応する距離から異なると、車体か
ら延設した支持部材と前記基準部材とが水平方向に相対
移動して、その相対移動量に基づいて、目標旋回軌跡か
らの車体のずれ量が距離検出手段によって検出される。
その結果、基準部材と支持部材との相対移動が円滑に行
われ、立設姿勢の基準部材がバネ等の機械的連係構造に
比較して水平方向の引っ張り力に起因して傾斜するおそ
れが少ないものになり、車体の目標旋回軌跡からのずれ
量の検出精度が高いものになる。
【0007】第2発明の特徴構成によれば、第1発明の
特徴構成による作用に加えて、地面に対して回転停止し
た基準部材に対して、車体の旋回移動に伴って支持部材
と基準部材との相対回動量によって車体の周方向での位
置が位置検出手段によって検出される。このとき、基準
部材が立設姿勢からの水平方向の傾斜が少ないものに抑
制されるから、位置検出手段の検出精度も向上すること
となる。
【0008】
【発明の効果】第1発明の特徴構成によれば、目標旋回
軌跡からの車体のずれを許容しながら、且つ、そのずれ
量を検出するために必要となる基準部材の融通構造を合
理的に構成することで、円滑な相対変位に基づいて精度
良く車体ずれ量を検出することが行えるものとなった。
【0009】第2発明の特徴構成によれば、第1発明の
特徴構成による効果に加えて、車体の周方向での位置が
精度よく検出されるものとなった。
【0010】
【実施例】以下、実施例を図面に基いて説明する。図5
に示すように、圃場内に設定された互いに平行に並ぶ複
数個の作業行程夫々において、田植え用の作業車Vを作
業行程の長さ方向に沿って自動走行させるための誘導用
ガイドとなる誘導用ビーム光A1を作業行程の長さ方向
に沿って投射する誘導用レーザ光投射装置B1が、複数
個の作業行程が並ぶ方向に沿って隣接する2個の作業行
程に対して1個の割合でその2個の作業行程の中間位置
に設置され、もって、互いに平行する複数個の作業行程
の夫々において前記誘導用ビーム光A1を投射できるよ
うに構成している。尚、詳述はしないが、前記誘導用ビ
ーム光A1は垂直方向の所定角度範囲に走査されるよう
になっている(図2参照)。
【0011】又、前記作業行程の長さ方向における両端
部の位置を示すと共に、隣接する次の作業行程への回向
動作の開始位置を示すための回向用ビーム光A2を、前
記誘導用ビーム光A1の投射方向に対して直交する方向
に向けて投射する回向用レーザ光投射装置B2が、作業
行程の長さ方向における両端部夫々に対応する前記作業
行程が並ぶ圃場横側方箇所に設けられている。これによ
り、前記誘導用ビーム光A1によって誘導される前記作
業車Vが一つの作業行程の終端部に達するに伴って、そ
の終端部から隣接する次の作業行程の始端部に向けて車
体5が目標旋回中心c周りの目標旋回軌跡g(図7参
照)に沿って旋回移動しながら180度方向転換するよ
うにして、各作業行程を順次往復走行させ、所定範囲の
圃場における植え付け作業を連続して自動的に行えるよ
うにしている。
【0012】前記作業車Vの構成について説明すれば、
図1、図2に示すように、左右一対の前輪3及び後輪4
を備えた車体5の後部に、作業装置としての苗植付装置
6が、昇降自在で且つ駆動停止自在に設けられている。
前輪3は、駆動輪として作動するとともに左右を一対と
して操向操作自在に構成され、それに対する操向用の油
圧シリンダ7と電磁操作式の制御弁9とが設けられてい
る。一方、後輪4は駆動輪としてのみ作動するように構
成されている。つまり、作業車Vは前輪3のみを操向す
る2輪ステアリング形式で操向操作されることになる。
又、左右の後輪4の車軸には夫々ブレーキ装置2a,2
bが設けられ、これらの一対のブレーキ装置2a,2b
を作動させるためのブレーキ用油圧シリンダ8a,8b
と、それらに対する電磁操作式の制御弁10a,10b
とが設けられている。尚、前記前後輪3,4夫々の車軸
中央部には、差動装置19が設けられている。以上よ
り、前輪3を所定角度にステアリング操作しながら、前
記左右の各ブレーキ装置2a,2bを作動させることに
より、前記目標旋回軌跡gに沿って旋回移動させること
ができ、従って、前輪3及びブレーキ装置2a,2bが
旋回装置を構成する。
【0013】図1中、11はエンジンEからの出力を変
速して前記前後輪3,4の夫々を同時に駆動する油圧式
無段変速装置、12はその変速操作用の電動モータ、1
3は前記植え付け装置6の昇降用油圧シリンダ、14は
その制御弁、15は前記エンジンEによる苗植付装置6
の駆動を断続する電磁操作式の植付クラッチである。
又、前記作業車Vには、前記前輪3の操向角を検出する
ポテンショメータ利用の操向角検出センサR1と、前記
変速装置11の変速状態に基づいて間接的に前後進状態
及び車速を検出するポテンショメータ利用の車速センサ
R3と、前記変速装置11の出力軸の回転数を計数して
走行距離を検出するためのエンコーダS4とが設けられ
ている。又、図2、図5及び図6に示すように、前記誘
導用ビーム光A1に対する車体横幅方向での操向位置の
ずれをその車体横幅方向での受光位置に基づいて検出す
るために、誘導用ビーム光A1を受光する操向制御用光
センサ17が車体右前部側に設けられ、更に、前記回向
用ビーム光A2を受光する回向用光センサS3が、車体
左右何れの側からでも前記回向用ビーム光A2を受光で
きるように、前記操向制御用光センサ17の前方側の車
体左右両側の夫々に設けられている。尚、前記回向用光
センサS3は前記回向用ビーム光A2に対する受光の有
無のみを検出するように構成され、受光位置は判別でき
ないようになっている。
【0014】前記操向制御用光センサ17について説明
を加えれば、図6に示すように、車体前後方向に間隔d
を隔て且つ上下方向にも間隔を隔てて位置するように配
置された前後一対の光センサS1,S2から構成され、
そして、前記誘導用ビーム光A1が車体前後の何れの方
向から入射される場合でも差のない状態で受光できるよ
うにするために、車体前後の各方向からの入射光を前記
光センサS1,S2夫々の受光面に向けて反射する反射
鏡18を備えている。前記前後一対の光センサS1,S
2の夫々は、複数個の受光素子Dを車体横幅方向に並設
したものであって、横幅方向でのセンサ中心D0に位置
する受光素子の位置を基準として、前記誘導用ビーム光
A1を受光した前後夫々の受光素子の位置X1,X2を
検出できるように構成されている。
【0015】図3に示すように、前記後輪4の回転軸芯
上の車体横外方側に、車体側から支持部材23を延設
し、この支持部材23の先端側には、地上側に鉛直方向
に向けて立設される基準部材としての杭体1が備えられ
ている。前記杭体1の車体5に対する取り付け位置は、
車体横幅方向の中央位置からの距離がrなる位置である
が、この距離rは、前記苗植え付け装置6によって植付
け作業がなされる各作業行程の作業幅の1/2の幅に設
定される。即ち、上記距離rは、前述のように、一つの
作業行程の終端部から隣接する次の作業行程の始端部に
向けて車体5が、目標旋回中心c周りの目標移動軌跡g
に沿って旋回移動する際のその目標旋回中心cと車体横
幅中心位置との距離である旋回半径に相当する。又、前
記杭体1の下側部分1aの先端部1cは、図8に示すよ
うに、平面視において十字型の羽根形状に形成され、こ
れにより、先端部1cが地中に貫入して杭体1が地面に
立設されたときに回転しないようにしてある。
【0016】前記支持部材23は上下動用油圧シリンダ
24により、杭体1を地面に突き刺す作用状態と上方に
退避する位置とに切り換え昇降揺動自在に設けられ、支
持部材23に対して杭体1が水平方向に相対移動自在且
つ縦軸芯周りで相対回動自在に連係されている。つま
り、図4に示すように、支持部材23に対して転動ロー
ラ30によりスライド自在に支持されたスライドフレー
ム31に対して杭体1が縦軸芯Y周りで相対回動自在に
支持され、その相対回動量が第1ポテンショメータP1
〔位置検出手段の一例〕により検出されるよう構成され
ている。又、スライドフレーム31内に、支持部材23
の下面に設けられたラックギア32に咬合うピニオンギ
ア33が回動自在に支承されており、スライドフレーム
31のスライド移動に伴ってピニオンギア33が回動
し、その回動量が第2ポテンショメータP2〔距離検出
手段の一例〕により検出されるよう構成されている。
尚、杭体1を旋回目標位置に突き刺す場合には、クラン
プ用油圧シリンダ25によりリンク27を介して連動開
閉操作される左右クランプアーム28,28で構成され
るクランプ機構29により所定位置で位置保持されるよ
う構成されている。前記油圧シリンダ24及びクランプ
機構29で基準部材セット手段Kが構成されている。前
記各油圧シリンダ24,25に対する制御弁21、26
は制御装置16により切り換え制御される。
【0017】図9に示すように、前記杭体1に対する車
体5の距離を、例えば、車体横幅方向の中心からの距離
で表すと、旋回動作が目標旋回軌跡gに沿っているとき
の前記距離の適正値は距離rとなる。このとき、杭体1
の上側部分1bは立設されたときと同じ状態で鉛直方向
に向いている。旋回動作が目標旋回軌跡gよりもアンダ
ーステアリング状態になると前記スライドフレームが相
対的に車体から離間し、オーバーステアリング状態にな
ると前記スライドフレームが相対的に車体に近づくこと
になる。従って、その相対変位量が第2ポテンショメー
タにより検出される。又、前記第1ポテンショメータP
1により、杭体1に対する前記車体5の周方向での走行
角度を検出して、夫々の検出情報から車体5の旋回状態
を検出するように構成されている。尚、スライドフレー
ム31のスライド方向と直交する方向に位置ずれは、杭
体1の途中部に介装したコイルバネ1dにより許容され
る構成としている。
【0018】図1に示すように、前記作業車Vの走行並
びに前記植え付け装置6の作動を制御するためのマイク
ロコンピュータ利用の制御装置16が設けられ、この制
御装置16には、前記操向角検出センサR1、前記車速
センサR3、前記エンコーダS4、前記回向用光センサ
S3、前記操向制御用光センサ17、前記第1、第2ポ
テンショメータP1,P2の各検出情報が入力されてい
る。又、前記制御装置16からは、前記変速用モータ1
2、前記各制御弁9,10a,10b,14、及び、前
記植付クラッチ15の夫々に対する駆動信号が出力され
ている。
【0019】前記制御装置16は、前記操向制御用光セ
ンサ17の受光情報に基づいて前記作業車Vが、前記各
作業行程において前記誘導用ビーム光A1に沿って自動
走行すべく操向制御するように構成されている。具体的
には、図5に示すように、各作業行程の中央に設定され
た基準走行ラインL上に車体中心を位置させながら走行
させる。この操向制御について説明すれば、図6に示す
ように、前記操向制御用光センサ17の前記前後一対の
光センサS1,S2の夫々の受光素子の位置X1,X2
とその車体前後方向での取り付け間隔dとに基づいて、
下式から、前記誘導用ビーム光A1の投射方向に対する
車体5の傾きφと横幅方向における位置の偏位xとを求
めるようになっている。
【0020】
【数1】φ=tan-1(|X1−X2|/d) x=X1
【0021】尚、この例では、前記横幅方向における位
置の偏位xは、前記一対の光センサS1,S2の一方
(S1)の受光位置としているが、前記傾きφによる誤
差が生じないようにするために、前記一対の光センサS
1,S2夫々の受光位置X1,X2の平均値を用いるよ
うにしてもよい。そして、前記作業車Vは、前記傾きφ
と前記偏位xとが共に零となるように、前輪3の操向角
を設定して2輪ステアリング形式で操向制御する。
【0022】前記制御装置16は、前記第2ポテンショ
メータP2によって検出される、前記目標旋回中心c周
りの目標移動軌跡gに対する車体5の旋回位置のずれ情
報、及び、前記第1ポテンショメータP1によって検出
される、前記杭体1に対する前記車体5の周方向での位
置情報に基づいて、車体5の旋回状態を検出するように
構成されている。又、前記制御装置16を利用して、一
つの作業行程の終端部から隣接する次の作業行程の始端
部に向けて車体5が前記目標旋回中心c周りの目標移動
軌跡gに沿って旋回移動するように、旋回装置としての
前記前輪3及び前記ブレーキ装置2a,2bの作動を制
御する制御手段が構成されている。上記目標旋回軌跡
は、図7に示すように、前記回向用光センサS3が前記
回向用ビーム光A2を検出した地点をeとし、このe地
点から前記エンコーダS4の検出情報に基づいて距離a
だけ走行させた地点fから180度の旋回動作を開始
し、所定の旋回軌跡gを経て旋回動作の終点hに至るよ
うに設定されている。旋回制御は、前記目標旋回中心c
と前輪3の夫々の操向方向を直交させたステアリング状
態で実行される。前記制御装置は前記第2ポテンショー
メータP2の検出情報に基づいて、前記目標移動軌跡g
に対するずれを小さくするように修正制御しながら旋回
制御を実行する。具体的には、ずれの方向がアンダース
テアリング方向であれば内輪側のブレーキ装置2a,2
bを作動させ、オーバーステアリング方向であれば外輪
側のブレーキ装置2a,2bを作動させる。更に、前記
制御装置は、前記第1ポテンショーメータP1の検出情
報に基づいて、旋回の終了、即ち前記旋回軌跡の終点h
への到達を判別するように構成されている。即ち、旋回
動作を開始した地点fでのポテンショーメータの値か
ら、ポテンショーメータの値が180度の旋回動作に相
当する量変化した時点で旋回動作が終了したと判断する
のである。
【0023】次に、図10、図11に示すフローチャー
トに基づいて、前記制御装置16の動作について説明す
る。前記作業車Vは、前記誘導用レーザ光投射装置B1
から投射される誘導用ビーム光A1を車体後方側から受
光する状態で、圃場の一端側に設定された最初の作業行
程を、その長さ方向に沿って一端側から他端側に向けて
走行開始する。走行開始後は、前記操向制御用センサ1
7による前記誘導用ビーム光A1の受光位置情報に基づ
いて、前記一対の光センサS1,S2の両方の受光位置
がセンサ中央となるように、前述の如く、2輪ステアリ
ング形式で前記前輪3を操向制御する。そして、前記回
向用光センサS3が、作業行程の一端側において投射さ
れる前記回向用ビーム光A2を受光した時点から設定距
離を走行して植え付け開始位置に達するに伴って、苗植
付装置6を下降させると共に駆動開始して、植え付け作
業を開始することになる。前記作業車Vが作業行程の終
端部に達して、前記回向用光センサS3が作業行程の他
端側において投射される回向用ビーム光A2を受光する
と(e地点)、苗植付装置6の駆動を停止して植え付け
作業を停止する。尚、詳述はしないが、回向回数等に基
づいて作業終了を判別した場合には、次の回向動作を行
わず、走行停止して全処理を終了する。そして、上記e
地点から距離a離れたf地点に向けて走行させる。f地
点に到着すると、走行を停止させてから油圧シリンダを
作動させて、杭体1を旋回する側の車体横側方の前記目
標旋回中心位置cに対応する地面に立設させる。そし
て、180度旋回させるための車体5の反転方位を計算
し、前輪3の操向角を所定ステアリング角にセットし、
更に、前輪3に対する図示しない倍速駆動装置をオン作
動させてから旋回動作を開始する。尚、詳述はしない
が、この倍速駆動装置がオンされると、後輪4の駆動速
度に対する前輪3の駆動速度の比が通常の1:1から
1:α(例えばα=2)に大きくなり、旋回動作がスム
ーズに行われることになる。旋回中は前記第2ポテンシ
ョーメータP2の検出情報からステアリング状態を判断
し、アンダーステアリングであれば内輪側のブレーキ装
置を作動させ、オーバーステアリングであれば外輪側の
ブレーキ装置を作動させる。そして、前記第1ポテンシ
ョーメータP1によって旋回の終了が検出されると、走
行を停止させた後倍速駆動装置をオフ作動させ、油圧シ
リンダによって、杭体1を地面から引き抜いて車体上方
に位置させる収納動作を行う。そして、ステアリング角
を次の作業行程の方向に向ける戻し操作を行った後、自
動走行を開始させる。
【0024】〔別実施例〕上記実施例では、旋回装置を
前輪3と、後輪4に設けたブレーキ装置2a,2bとに
よって構成したが、これ以外に、例えば、ブレーキ装置
2a,2bを設けずに前輪3のステアリング角のみを修
正しながら旋回させるようにすることも可能である。
又、2輪ステアリングではなく、図12に示すように、
前輪3及び後輪4によって旋回装置を構成し、4輪ステ
アリングで旋回させるようにしてもよい。この例では、
車体前後方向の略中央位置の車体側方に、目標旋回中心
cが設定され、上記目標旋回中心cに向かう線に対して
前後輪3,4の各操向角が90度をなすようにステアリ
ング操作され、旋回状態検出手段Sの検出情報から判断
されるずれ情報に基づいてステアリング角が修正され
る。
【0025】前記杭体1を昇降させる手段としては、油
圧シリンダに代えて、電動モータにより支持アーム23
を昇降揺動させて杭体1を昇降させるよう構成してもよ
い。
【0026】前記基準部材としては、上記実施例に示さ
れたように支持部材と一体的に昇降させる構成に代え
て、予め基準部材セット手段によって立設された後に、
前記支持部材が基準部材に対して水平方向に相対移動自
在に係合して、相対移動量を検出するように構成しても
よい。
【0027】又、上記実施例では、本発明を田植え用の
作業車に適用したものを例示したが、田植え機以外の農
機及び各種自動走行作業車にも適用できるものであっ
て、その際の各部の具体構成は種々変更できる。
【0028】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
【0029】
【図面の簡単な説明】
【図1】制御構成のブロック図
【図2】作業車及び誘導用ビーム光投射手段の概略側面
【図3】基準部材セット手段を示す作業車の背面図
【図4】位置検出手段及び距離検出手段を示す一部断面
側面図
【図5】作業行程及び旋回動作を説明する概略平面図
【図6】操向制御用光センサの受光位置の説明図
【図7】設定走行基準ライン及び目標旋回軌跡の説明図
【図8】基準部材の先端部形状を示す平面図
【図9】旋回装置の動作を説明する概略平面図
【図10】制御作動のフローチャート
【図11】制御作動のフローチャート
【図12】別実施例の旋回装置の動作を説明する概略平
面図
【符号の説明】
1 基準部材 5 車体 23 支持部材 K 基準部材セット手段 P1 位置検出手段 P2 距離検出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒岩 良三 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つの作業行程の終端部から次の作業行
    程の始端部に向けての旋回移動に先立って、目標旋回中
    心位置に対応する地面に基準部材(1)を立設する基準
    部材セット手段(K)を備え、前記基準部材(1)と車
    体から延設した支持部材(23)とを水平方向に相対移
    動自在且つ縦軸芯周りで相対回動自在に連係し、前記基
    準部材(1)と前記支持部材(23)との水平方向の相
    対移動量に基づいて、前記基準部材(1)に対する車体
    (5)の距離を検出する距離検出手段(P2)を備えて
    ある作業車の旋回状態検出装置。
  2. 【請求項2】 前記基準部材(1)が、回転不能に立設
    されるように構成され、その基準部材(1)と前記支持
    部材(23)との前記縦軸芯周りでの相対回動量に基づ
    いて、前記車体(5)の周方向での位置を検出する位置
    検出手段(P1)が設けられている請求項1記載の作業
    車の旋回状態検出装置。
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