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発明の名称 田植機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平8−47313
公開日 平成8年(1996)2月20日
出願番号 特願平6−185605
出願日 平成6年(1994)8月8日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修
発明者 溝田 秀昭
要約 目的
圃場の状態に対応して適切に苗植付装置のローリングを行う田植機を構成する。

構成
左右の整地フロート夫々の溝跡を計測する左右の溝跡センサT,Tと、苗植付装置の水平姿勢を基準としたローリング量を計測する絶対傾斜センサ31とを備え、左右の溝跡センサT,Tの計測結果が等しくなる方向への対地ローリング制御と、絶対傾斜センサ31の検出結果に基づき所定の姿勢に向かう方向への絶対ローリング制御とを行う制御手段39を備え、この2種の制御の何れかを選択する選択手段Bを備える。
特許請求の範囲
【請求項1】 走行機体(3)に前後軸芯(X)周りで駆動ローリング自在に苗植付装置(A)を連結すると共に、この苗植付装置(A)の左右部位の整地フロート(17)夫々の圃場への沈み込み深さを整地フロート(17)の溝跡(G)の深さに基づいて計測する左右の溝跡センサ(T)、及び、苗植付装置(A)の水平姿勢を基準とした前記軸芯(X)周りでのローリング量を計測する絶対傾斜センサ(31)夫々を備え、前記左右の溝跡センサ(T),(T)の計測結果が等しくなる方向に苗植付装置(A)を駆動ローリングさせる対地ローリング制御と、前記絶対傾斜センサ(31)の検出結果に基づき苗植付装置(A)が所定のローリング姿勢に向かう方向に苗植付装置(A)を駆動ローリングさせる絶対ローリング制御との何れの制御も行い得る制御手段(39)を備え、この2種の制御の何れかを選択する選択手段(B)を備えている田植機。
【請求項2】 前記選択手段(B)を、前記溝跡センサ(T)からの計測結果が単位時間内に所定値以上変動したことを検出すると自動的に絶対ローリング制御を選択するよう選択動作を設定してある請求項1記載の田植機。
【請求項3】 前記選択手段(B)を、前記溝跡センサ(T)からの計測結果が単位時間内に所定値以上変動したことを検出すると自動的に対地ローリング制御を選択するよう選択動作を設定してある請求項1記載の田植機。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、田植機に関し、詳しくは、走行機体に対して前後姿勢の軸芯周りでローリング自在に連結した苗植付装置をローリング制御する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】苗植付装置をローリング制御する技術として、左右の整地フロート等の接地センサの苗植付装置に対するレベル変化に基づき該苗植付装置のローリング量を計測し、この接地センサ夫々のレベルの差が小さくなる方向にアクチュエータを作動させる対地ローリング制御と、苗植付装置に備えた傾斜センサ等の検出結果に基づき苗植付装置を所定の姿勢に維持する絶対ローリング制御とが存在する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】対地ローリング制御について考えるに、この制御では一対のセンサが接地することで圃場面に対する苗植付装置の傾斜量を検出するものである。しかし、圃場は含まれる水分の量、あるいは、土質によって粘性に差を生じやすく、軟質の圃場では圃場面のレベル変化をセンサで感知し難く圃場面に追従したローリング制御の精度を向上させ難い面がある。
【0004】又、硬質の圃場では圃場面のレベル変化をセンサが良好に感知して圃場に追従したローリング制御の精度を容易に向上させ得る反面、圃場面の凹凸量が小さくても、圃場面が荒れた状態にある場合にはローリング作動が頻繁に行われるため、このローリング作動力によって苗植付装置を振動させることもある。
【0005】特に、圃場の硬軟に拘わらず凹凸量が大きく、荒れた圃場において接地型のセンサに基づいてローリングを行うものでは、圃場面に追従したローリング制御を行い難く改善の余地がある。
【0006】又、絶対ローリング制御について考えるに、この制御では圃場面の状態に拘わらず苗植付装置を所定の姿勢に維持できるものの、耕盤が傾斜が大きく変化する場合には、この耕盤上を走行する機体の姿勢変化に伴って圃場面と苗植付装置との相対姿勢を一定に保持できないものとなる。
【0007】本発明の目的は、第1に圃場の硬軟に拘わらず圃場に追従したローリング制御を高い精度で行うと共に、圃場が大きく荒れている場合には無駄な制御動作を行わずに苗植付作業を行い得る田植機を構成する点にあり、第2に圃場の硬軟に拘わらず圃場に追従したローリング制御を高い精度で行うと共に、圃場が大きく荒れている場合には自動的に無駄な制御動作を停止させて苗植付作業を行い得る田植機を構成する点にあり、第3に絶対ローリング制御時に、耕盤の傾斜が大きく変化する場合にも圃場面に対する苗植付装置の相対姿勢を向上させて良好な苗植付作業を可能にする田植機と構成する点にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の特徴は、走行機体に前後軸芯周りで駆動ローリング自在に苗植付装置を連結すると共に、この苗植付装置の左右部位の整地フロート夫々の圃場への沈み込み深さを整地フロートの溝跡の深さに基づいて計測する左右の溝跡センサ、及び、苗植付装置の水平姿勢を基準とした前記軸芯周りでのローリング量を計測する絶対傾斜センサ夫々を備え、前記左右の溝跡センサの計測結果が等しくなる方向に苗植付装置を駆動ローリングさせる対地ローリング制御と、前記絶対傾斜センサの検出結果に基づき苗植付装置が所定のローリング姿勢に向かう方向に苗植付装置を駆動ローリングさせる絶対ローリング制御との何れの制御も行い得る制御手段を備え、この2種の制御の何れかを選択する選択手段を備えている点にあり、【0009】本発明の第2の特徴は、前記選択手段を、前記溝跡センサからの計測結果が単位時間内に所定値以上変動したことを検出すると自動的に絶対ローリング制御を選択するよう選択動作を設定してある点にあり、【0010】本発明の第三の特徴は、前記選択手段を、前記溝跡センサからの計測結果が単位時間内に所定値以上変動したことを検出すると自動的に対地ローリング制御を選択するよう選択動作を設定してある点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
【0011】
【作用】上記第1の特徴によると、選択手段によって対地ローリング制御と、絶対ローリング制御とのいずれかの選択が可能となり、対地ローリング制御時には左右の整地フロートの溝跡の深さに基づいて圃場面に対する苗植付装置のローリング姿勢が判別され、この判別結果に基づいて圃場面に追従する方向にローリング作動が行われるものとなり、又、絶対ローリング制御時には絶対傾斜センサの検出結果に基づいて苗植付装置を所定の姿勢に向かわせる制御が行われるものとなる。
【0012】つまり、2種のローリング制御の選択が可能になると共に、対地ローリング制御時には整地フロートの溝跡の深さに基づいて制御を行うので、軟質の圃場でも従来の接地センサのように沈み込みによる感度低下を伴わず、整地フロートの広い接地面を活用して圃場面に対する苗植付装置の傾斜量を良好に捉え得るものとなり、しかも、圃場面の凹凸を直接計測するのでは無く、整地フロートによって整地された状態の溝跡の深さに基づくので、硬質の圃場でも、整地フロートの整地機能を有効に活用でき、従来の接地センサのように圃場面の凹凸の影響を小さくしてローリング作動の頻度を低下できるものとなり、これらのことから圃場面に対する苗植付装置の傾斜量を精度高く計測して円滑なローリング制御を行えるものとなり、更に、圃場面が大きく荒れ、対地ローリング制御によっても圃場面に追従した制御が行えない場合には絶対ローリング制御を選択することも可能となる。
【0013】上記第2の特徴によると、第1の特徴の作用に加えて、対地ローリング制御時に溝跡センサで単位時間あたりに所定値以上の変動を検出した場合には、絶対ローリング制御を自動的に選択するので、圃場面が大きく荒れ、対地ローリング制御によって圃場面に追従した制御が行い難い場合に作業者が特別な操作を行わずとも、絶対ローリング制御によって作業を継続できるものとなる。
【0014】上記第3の特徴によると、第1の特徴の作用に加えて、絶対ローリング制御時に溝跡センサで単位時間あたりに所定値以上の変動を検出した場合には、対地ローリング制御を自動的に選択するので、圃場面に追従したローリング制御を可能にするものとなる。
【0015】つまり、耕盤の傾斜が左右方向に頻繁に変化している圃場での絶対ローリング制御では、整地フロートと圃場との相対位置関係が短時間のうちに幾度も大きく崩れ、溝跡センサで所定値以上の変動を検出することになるので、この現象が発生すると敢えて対地ローリング制御に切換えることで、圃場面の凹凸にも対応したローリング制御が可能になる。
【0016】
【発明の効果】従って、圃場の硬軟に拘わらず圃場に追従した制御を高い精度で行うと共に、圃場が大きく荒れている場合にも無駄な制御動作を行わずに苗植付作業を行い得る田植機が構成され(請求項1)、又、圃場の硬軟に拘わらず圃場に追従した制御を高い精度で行うと共に、圃場が大きく荒れている場合には自動的に無駄な制御動作を停止させて苗植付作業を行い得る田植機が構成され(請求項2)、又、絶対ローリング制御時に、耕盤の傾斜が大きく変化する場合にも圃場面に対する苗植付装置の相対姿勢を向上させて良好な苗植付作業を可能にする田植機が構成された(請求項3)のである。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1に示すように、ステアリング操作される駆動型の前車輪1、及び、駆動型の後車輪2を備えた走行機体3の前部にエンジン4、及び、このエンジン4からの動力を無段階に変速するベルトテンション式の無段変速装置5を搭載すると共に、この走行機体3の中央部に運転座席6を配置し、該走行機体3の後端部に対しリフトシリンダ7で駆動昇降するリンク機構8を介して苗植付装置Aを前後姿勢の軸芯X周りでローリング自在に連結して乗用型の田植機を構成する。
【0018】前記運転座席6の右側部に苗植付装置Aの昇降制御と、クラッチ機構としての植付クラッチ(図示せず)の入切り操作とを行う昇降レバー9を備え、運転座席6の左側部に前記無段変速装置5を操作する変速レバー10を備え、更に、運転座席6の左側のフェンダー上面には制御ボックス11を備えている。
【0019】苗植付装置Aはマット状苗Wを載置する苗載せ台12、走行機体3から動力が伝えられる伝動ケース13、この伝動ケース13からチェーンケース14を介して伝えられる動力で回転するロータリケース15、このロータリケース15に一対ずつ備えられた植付アーム16、3つの整地フロート17夫々を備えて6条植え用に構成され、作業時には苗載せ台12に載置されたマット状苗Wの下端から苗を植付アーム16が1株ずつ切出して圃場面に植え付ける。
【0020】図2、図3及び図4に示すように3つの整地フロート17が配置され、これらのうち左右の整地フロート17S,17Sの左右方向での中央部で圃場面Sに形成される溝跡Gの底部に接触する第1接地部18、及び、整地フロート17Sで整地されない圃場面Sに接触する第2接地部19を横向きの軸芯Y周りで揺動自在に備え、更に、第1接地部18、第2接地部19夫々とプッシュプルワイヤ20を介して連係して溝跡Gの深さを計測するよう操作されるポテンショメータ型の溝跡センサTを備えている。
【0021】尚、溝跡センサTは、苗植付装置Aのフレーム45に対してベアリング46を介して回動自在に支持されたパイプ材47に対して内嵌保持されると共に、このパイプ材47、溝跡センサTの操作軸Ta夫々を回動操作するよう夫々のプッシュプルワイヤ20,20と連係することで第1接地部18、第2接地部19のレベル差、即ち、溝跡Gの深さを計測できるよう構成されている。
【0022】図5に示すように、3つの整地フロート17のうち左右の中央位置の整地フロート(以下センタフロート17Cと称する)をチェーンケース14の下部から後方に延設したアーム21の後端部に対して横向きの支軸22周りで揺動自在に連結し、又、前部を屈伸型のリンク23を介して苗植付装置Aの下部に連結することにより、その前部を昇降自在に構成すると共に、この前部位置と連結するロッド24と、ポテンショメータ型のフロートセンサ25の操作アーム26とを連結し、更に、操作アーム26に対しセンタフロート17Cに下方に向かう付勢力を作用させるバネ27を設けることでセンタフロート17Cの前部位置の昇降量を計測するよう構成してある。
【0023】図6に示すように、リンク機構8の後端の縦フレーム8Aの上端に複動型のローリングシリンダ28を水平姿勢で備え、このシリンダ28から左右に突出するピストンロッド28Aの端部と苗植付装置Aのフレーム29との間に水平姿勢でローリングバネ30を介装し、又、苗植付装置Aには左右方向への傾斜量を計測するよう重錘の揺動量を計測する等の構成の傾斜センサ31を備えている。
【0024】前記制御ボックス11の上面には、図7に示すように、絶対ローリング制御を行う「絶対」位置、対地ローリング制御行う「対地」、ローリング制御を解除する「OFF」位置の夫々に切換え自在な選択スイッチ32と、ローリング制御モードの自動切換えを許容する切換えスイッチ33と、絶対ローリング制御時に苗植付装置Aのローリング角を設定するローリング角度設定器34と、強制的にローリング作動させる手動ローリングスイッチ35と、苗植付装置Aの昇降制御時の制御感度を設定する昇降感度設定器36と、前記傾斜センサ31の異常、及び、溝跡センサTの異常夫々を報知する警報ランプ37,38とを備えている。
【0025】又、苗植付装置Aの昇降制御時には、制御目標として前記フロートセンサ25で計測される値を変更することによって制御感度が変更されるように構成されている。つまり、操作アーム26に作用するバネ27を圧縮する方向に制御目標を変更すると、このバネ27の付勢力によってセンタフロート17C前部の上下方向の動揺が抑制される結果、制御感度低下し、バネ27を弛緩させる方向に制御目標を変更するとセンタフロート17C前部の上下方向への動揺が容易となる結果、制御感度が上昇するものとなる。
【0026】この制御感度は圃場が硬質な場合に低下させ、圃場が軟質な場合に上昇させることが望ましく、この田植機では前記溝跡センサTによって計測される溝跡Gが深いほど圃場が軟質であるので、この溝跡センサTの計測結果により自動的に制御感度が変更されるよう制御動作が設定され、更に、溝跡センサTが故障した際には、前記昇降制御感度設定器36に設定された制御感度で昇降制御を行うよう制御動作が設定されている(制御動作は詳述せず)。
【0027】図8に示すように、制御手段としてマイクロプロセッサを有した制御装置39に対して前記選択スイッチ32、切換えスイッチ33、ローリング角設定器34、手動ローリングスイッチ35、昇降感度設定器36、左右の溝跡センサT,T、フロートセンサ25夫々から信号が入力する系を形成すると共に、前記リフトシリンダ7を制御する電磁弁40、前記ローリングシリンダ28を制御する電磁弁41、前記一対の警報ランプ37,38夫々に対する出力系を形成してあり、この制御系で苗植付装置Aのローリング制御は図9に示すフローチャートに従って行われ、又、この制御系では人為的あるいは自動的に制御モードの変更を行う選択手段Bを備えている。
【0028】即ち、制御が開始されると切換えスイッチ33の状態を判別し、フラグを判別し選択スイッチ32に設定されたモードでローリング制御を行う(#101〜#104ステップ)。又、この処理では選択スイッチ32で選択される「絶対」「対地」位置に対応して設定される制御パラメータに基づき、絶対ローリング制御、若しくは、対地ローリング制御を行うものであり、絶対ローリング制御は前記ローリング角設定器34で設定される角度を制御目標として前記傾斜センサ31からの信号をフィードバックしながらローリングシリンダ28を操作し、対地ローリング制御は一対の溝跡センサT,Tで計測される左右の溝跡G,Gの深さが等しくなる方向にローリングシリンダ28を操作する制御が行われ、又、手動ローリングスイッチ35が操作されるとこれらの制御に優先して手動ローリングスイッチ35の操作方向にローリングシリンダ28を操作するよう制御動作が設定されている。
【0029】尚、この処理では選択スイッチ32で絶対ローリング制御、若しくは、対地ローリング制御が選択された場合を対象とした制御を表し、選択スイッチが「OFF」位置に操作された場合の処理を表していない(「OFF」位置に操作された場合にはローリング制御は行われない)。
【0030】次に、再度、切換えスイッチ33の状態を判別して、自動切換えを許容する位置「ON」に操作されている場合にはパラメータに基づき判断基準を設定し、左右の溝跡センサT,Tからの信号を入力し、判断基準としての単位時間内での夫々の信号の差が所定値を越える回数を計測して、この回数が設定値を越える場合には制御モードの変更が必要であると判断して、パラメータを設定(変更)し、かつ、フラグを「1」に設定する(#105〜#110ステップ)。
【0031】具体的に、対地ローリング制御では、圃場面Sが荒れている場合に左右の溝跡センサT,Tで計測される値に大きい差が発生するとローリングシリンダ28の作動によって苗植付装置Aを圃場面Sの変化に追従させることができず、又、頻繁に不要なローリング作動を行うハンチングの発生に繋がることから、絶対ローリング制御に切換えることにより無用なローリング作動を抑制する。更に、絶対ローリング制御では耕盤の左右方向への傾斜が大きく変化する場合にも左右の溝跡センサT,Tで計測される値に大きい差が発生するものであり、このような場合には、対地ローリング制御に切換えることにより苗植付装置Aの圃場面Sに対する追従性を向上させるものとなっている。尚、夫々の制御時においては前記判断基準が異なるものとなっている。
【0032】次に、前述のように制御モードが切換えられたことをフラグの状態で判別し、そのパラメータに基づき判断基準を設定し、左右の溝跡センサT,Tからの信号を入力し、判断基準としての単位時間内での夫々の信号の差が所定値を越える回数を計測して、この回数が設定値を下回る場合には制御モードの復元が必要であると判断して、パラメータを設定(変更)し、かつ、フラグを「0」に設定する(#111〜#116ステップ)。
【0033】この処理は圃場面Sの荒れ、耕盤の荒れから制御モードが切換えられた後、圃場面Sの荒れが小さくなる、あるいは、耕盤の荒れが小さくなった場合に、元の制御モードに復元させる処理であり、判断基準は#106ステップで設定されるものより小さいものとなっている。
【0034】又、選択手段Bは人為操作される選択スイッチ32、あるいは、#106〜#109ステップで成る処理、あるいは、#112〜#115ステップで成る処理で構成される。
【0035】又、以上の制御動作以外にセンサ系に異常が生じた場合には、図10に示す如く、パラメータに基づいて制御モードを判別し絶対ローリング制御の場合には単位時間内の傾斜センサ31の信号値を計測して、信号値が全く変化しない場合、変化しても極めて小さい場合には異常であると判別して対地ローリング制御を行うと共に傾斜センサ31に対応する警報ランプ37を点灯させ(#201〜#205ステップ)、又、対地ローリング制御の場合には単位時間内の溝跡センサT,Tの信号値を計測して、信号値が全く変化しない場合、変化しても極めて小さい場合には異常であると判別して絶対ローリング制御を行うと共に溝跡センサTに対応する警報ランプ38を点灯させる(#206〜#209ステップ)ようになっている。
【0036】〔別実施例〕本発明は上記実施例以外に、例えば、溝跡センサからの計測結果が単位時間内に所定値以上変動したことを検出するとランプ等を点灯させて、圃場面が対地ローリング制御に適応していないことを報知し、人為的に選択スイッチを操作して絶対ローリング制御を選択するよう構成することも可能である。
【0037】又、本発明は走行機体の側に該走行機体の左右方向への傾斜量を計測するセンサを備え、このセンサの検出結果に基づいて苗植付装置を絶対ローリング制御するよう制御系を構成することも可能である。
【0038】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、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。




 

 


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