| 【発明の名称】 |
田植機 |
| 【発明者】 |
【氏名】木村 浩人
【氏名】大内 久平
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| 【要約】 |
【課題】圃場の状況に拘わらず苗植付装置を圃場面に適正に追従させて苗の浅植えを発生することのない田植機を構成する。
【解決手段】走行機体に対して昇降自在に支持した苗植付装置の対圃場面高さを目標高さに維持するよう苗植付装置を昇降する制御装置４２を備えると共に、走行機体、若しくは、苗植付装置に加速度センサ４１を備え、この加速度センサ４１で上下方向への所定値以上の加速度の振動を検出した際には制御装置４２の昇降制御感度を低下させる補正手段を備えた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行機体に対して昇降自在に苗植付装置を備え、この苗植付装置に備えた高さセンサで計測される苗植付装置の対圃場面高さを目標高さに維持するよう該苗植付装置を昇降する制御装置を備えた田植機であって、走行機体、若しくは、苗植付装置に加速度センサを備え、この加速度センサで上下方向への所定値以上の加速度の振動を検出した際には制御装置の昇降制御感度を低下させる補正手段を備えている田植機。
【請求項２】 前記高さセンサが、苗植付装置に対して横向き姿勢の軸芯周りで後端が支持された接地フロートと、この接地フロートの前部位置を下降側に付勢するバネと、この接地フロートの軸芯周りでの揺動姿勢を電気的に計測するフロートセンサとを備えて構成されると共に、前記制御装置で苗植付装置の対圃場面高さを目標高さに維持する制御が、フロートセンサの計測値を目標値に維持する側に昇降作動を行うよう設定され、又、前記補正手段で制御感度を低下させる制御が、フロートセンサで計測される目標値を接地フロートの目標姿勢を前上がり側に変更するよう設定されている請求項１記載の田植機。
【請求項３】 走行機体に対して昇降自在に苗植付装置を備え、この苗植付装置に備えた高さセンサで計測される苗植付装置の対圃場面高さを目標高さに維持するよう該苗植付装置を昇降する制御装置を備えた田植機であって、走行機体、若しくは、苗植付装置に加速度又は傾斜を検出するセンサを備え、このセンサで苗植付装置の持ち上がり方向への単位時間内に所定量以上の変位を検出した際には、前記制御装置の昇降制御に優先して苗植付装置を下降させる強制下降手段を備えている田植機。
【請求項４】 前記強制下降手段が、苗植付装置を昇降するアクチュエータを設定時間だけ下降作動させるよう制御動作が設定されている請求項３記載の田植機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行機体に対して昇降自在に苗植付装置を備え、この苗植付装置に備えた高さセンサで計測される苗植付装置の対圃場面高さを目標高さに維持するよう該苗植付装置を昇降する制御装置を備えた田植機に関し、詳しくは、圃場の状態に拘わらず苗植付装置を圃場面に適正に追従させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のように構成された田植機として、特開平６‐６２６３０号公報に示されるものが存在し、この従来例では、走行機体の後端に昇降自在に連結された苗植付装置に対して揺動自在に接地フロートを備え、この接地フロートの前部を下降側に付勢するバネを備え、又、この接地フロートの姿勢から苗植付装置の対圃場高さを検出する第１センサと、該苗植付装置に対して揺動自在に備えたソリ状の接地センサの揺動量を検出する第２センサとを備えて検出系が構成されると共に、感度設定スイッチで設定される信号値を第１センサの計測結果で検出するよう苗植付装置を昇降する昇降制御系が形成され、又、第２センサで圃場面の凹凸が多いことを検出した場合には接地フロートの目標姿勢を前下がり側に変更することで昇降制御の感度を低下させるよう特性が設定された感度設定系が形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来例の構成では、凹凸が多く存在する圃場で作業を行う場合のように苗植付装置の上下振動に起因して不必要に苗植付装置の昇降制御が繰り返して発生する、所謂、ハンチングの発生を昇降制御の感度を低下させることで抑制し得るものとなっている。しかし、苗植付装置を上下方向に振動させる原因を考えるに圃場面の凹凸だけでは無く、車輪が接地する耕盤の凹凸に起因して機体が上下方向に振動することも原因として存在する。特に、従来からの田植機では走行機体に対してリンク機構等を介して吊り下げ状態に苗植付装置を支持し、この苗植付装置の接地フロートの接地荷重も小さく設定しているので機体が上下方向に振動した場合には苗植付装置を大きく振動させ、前述と同様にハンチングの発生にも繋がり易く改善の余地がある。
【０００４】又、耕盤に大きい凹部や凸部が存在し、凹部に前車輪が落ち込んだ場合、凸部に後車輪が乗り上がった場合のように、僅かな時間のうちに苗植付装置を大きく持ち上げる現象を発生した場合には浅植え状態の苗を発生する不都合に繋がり易すく改善の余地がある。
【０００５】本発明の目的は、圃場の状況に拘わらず苗植付装置を圃場面に適正に追従させて苗の浅植えを発生することのない田植機を合理的に構成する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴（請求項１）は冒頭に記したように、走行機体に対して昇降自在に苗植付装置を備え、この苗植付装置に備えた高さセンサで計測される苗植付装置の対圃場面高さを目標高さに維持するよう該苗植付装置を昇降する制御装置を備えた田植機において、走行機体、若しくは、苗植付装置に加速度センサを備え、この加速度センサで上下方向への所定値以上の加速度の振動を検出した際には制御装置の昇降制御感度を低下させる補正手段を備えている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
【０００７】本発明の第２の特徴（請求項２）は請求項１において、前記高さセンサが、苗植付装置に対して横向き姿勢の軸芯周りで後端が支持された接地フロートと、この接地フロートの前部位置を下降側に付勢するバネと、この接地フロートの軸芯周りでの揺動姿勢を電気的に計測するフロートセンサとを備えて構成されると共に、前記制御装置で苗植付装置の対圃場面高さを目標高さに維持する制御が、フロートセンサの計測値を目標値に維持する側に昇降作動を行うよう設定され、又、前記補正手段で制御感度を低下させる制御が、フロートセンサで計測される目標値を接地フロートの目標姿勢を前上がり側に変更するよう設定されている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
【０００８】本発明の第３の特徴（請求項３）は冒頭に記したように、走行機体に対して昇降自在に苗植付装置を備え、この苗植付装置に備えた高さセンサで計測される苗植付装置の対圃場面高さを目標高さに維持するよう該苗植付装置を昇降する制御装置を備えた田植機において、走行機体、若しくは、苗植付装置に加速度又は傾斜を検出するセンサを備え、このセンサで苗植付装置の持ち上がり方向への単位時間内に所定量以上の変位を検出した際には、前記制御装置の昇降制御に優先して苗植付装置を下降させる強制下降手段を備えている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
【０００９】本発明の第４の特徴（請求項４）は請求項３において、前記強制下降手段が、苗植付装置を昇降するアクチュエータを設定時間だけ下降作動させるよう制御動作が設定されている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
【００１０】〔作用〕上記第１の特徴によると、加速度センサで上下方向へ所定値以上の加速度の振動を検出した場合に昇降制御感度が低下されることで、この振動に起因して高さセンサが苗植付装置の上下変位を検出した場合にも昇降制御を抑制しハンチングの発生に繋がることがない。又、加速度センサは走行機体、若しくは、苗植付装置の絶対的な位置変位を瞬時に計測し得るので、従来例のソリ状の部材を用いたセンサのように圃場面を基準にした変位を計測するものと比較して検出までのタイムラグが極めて小さく迅速な対応を可能にする。
【００１１】上記第２の特徴によると、加速度センサで上下方向への所定値以上の加速度の振動を検出した場合には、補正手段が接地フロートの目標姿勢を前下がり側に設定するので、バネが圧縮され接地フロートが圃場面に対して苗植付装置を支持する重量を増大させる結果、苗植付装置の上下振動を小さくするものとなり、これと同時にバネが圧縮されるので、接地フロートに姿勢変化を生じ難くなりハンチングを一層抑制できるものとなる。
【００１２】上記第３の特徴によると、センサで苗植付装置が持ち上がり方向へ単位時間内に所定量以上変位したことを検出した際には、強制下降手段が苗植付装置を下降させることになるので、苗植付装置の浮き上がり方向への変位を小さくして浅植えを発生を抑制し得るものとなる。
【００１３】上記第４の特徴によると、センサで苗植付装置が持ち上がる方向へ単位時間内に所定量以上変位したことを検出した際には、アクチュエータを設定時間だけ下降作動させるので、苗植付装置の浮き上がり方向への変位を小さくして浅植えの発生を抑制するものとなり、設定時間の経過後には苗植付装置の下降作動が停止するので、この後に、苗植付装置が下降して元の高さに復元した場合にも適性な制御に無理なく戻り得るものとなる。
【００１４】〔発明の効果〕従って、苗植付装置を上下に振動させる状況の圃場であっても、ハンチングを発生させることなく苗植付装置を圃場面に対して適正に追従させて苗を適正な深さに移植し得る田植機が合理的に構成されたのである（請求項１）。又、請求項１の効果に加えて、ハンチングを発生し得る状況でも苗植付装置の上下方向への振動の抑制と、不必要な制御の抑制とを同時に実現して苗植付装置を圃場面に対して一層適正に追従させ得るものとなった（請求項２）。更に、僅かな時間のうちに苗植付装置を持ち上げる方向に走行機体が動揺しても苗植付装置を圃場面から浮き上がらせることなく苗を適正な深さに移植し得る田植機が合理的に構成されたのである（請求項３）。又、請求項３の効果に加えて走行機体の姿勢が復元した場合にも継続して圃場面に追従した昇降制御を可能にするものとなった（請求項４）。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態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を搭載すると共に、この走行機体３の後部にエンジン４からの動力が伝えられる静油圧式の無段変速装置５、及び、ミッションケース６を配置し、又、走行機体３の中央部に運転座席７を配置し、走行機体３の後端部に対しアクチュエータとしての油圧シリンダ８で駆動昇降するリンク機構９を介して苗植付装置Ａを連結して乗用型の田植機を構成する。
【００１６】前記運転座席７の右側部に苗植付装置Ａの昇降制御と植付クラッチ（図示せず）の入り切り操作とを行う昇降レバー１０を備え、又、機体前部位置には前記無段変速装置５の変速操作を行う変速レバー１１を備えている。尚、前記植付クラッチは、前記ミッションケース６に内蔵され、このミッションケース６から苗植付装置Ａに対して動力を伝える伝動軸１２が決まった回転位相にある場合にのみ切り操作を許容して苗植付装置Ａの植付アーム（後述する）が圃場との接触を回避した姿勢で動力を遮断するよう構成されている。
【００１７】苗植付装置Ａはマット状苗Ｗを載置する苗載せ台１３、前記伝動軸１２からの動力が伝えられる伝動ケース１４この伝動ケース１４からチェーンケース１５を介して伝えられる動力で回転するロータリケース１６、このロータリケース１６に一対ずつ備えられた植付アーム１７、接地フロートとしての複数の整地フロート１８夫々を備えて８条植用に構成されると共に、該苗植付装置Ａの後端位置には施肥装置Ｂを備え、作業時には苗載せ台１３に載置されたマット状苗Ｗの下端から苗を植付アーム１７が１株ずつ切出して圃場面に植え付けると同時に、植付けた苗の近傍の圃場面下に施肥装置Ｂで肥料を供給するよう構成されている。
【００１８】図２に示すように、前記苗植付装置Ａに横向き姿勢の軸芯周りで回動自在に支持された植付深さ調節軸２１から後方に延設した支持アーム２２の後端位置に対して前記整地フロート１８のうち左右方向での中央に配置された１つ（以下センサロート１８と称する、接地フロートの一例）を横向き姿勢の軸芯Ｐ周りで揺動自在に支持すると共に、植付深さ調節軸２１から前方に向けて形成したリンク部材２３に対してセンサフロート１８の前部を支持することで該センサフロート１８を横向き姿勢の軸芯Ｐ周りでの揺動で、その前部が上下方向に変位自在に構成してある。
【００１９】支持アーム２２に対して横向き姿勢の操作軸２４周りで揺動自在にポテンショメータ型のフロートセンサ２５を支持し、この操作軸２４に備えた操作アーム２４Ａとセンサフロート１８に固定した固定アーム２６との間に操作ロッド２７を備え、植付深さ調節軸２１に固設した部材２８とフロートセンサ２５を支持する部材とに亘ってロッド２９を備えることで植付深さ調節軸２１の回動操作時に操作軸２４周りでのフロートセンサ２５の姿勢を変更してセンサフロート１８の苗植付装置Ａに対する揺動姿勢を一定に維持する限りはフロートセンサ２５本体に対する操作アーム２４Ａの姿勢を維持するよう構成されている。又、植付深さ調節軸２１に固設された調節アーム３０を介して上下方向に揺動操作される部材３１とセンサフロート１８の前部との間に付勢手段としての圧縮コイル型のバネ３２を介装することで、植付深さ調節軸２１の回動操作時にもセンサフロート１８の苗植付装置Ａに対する揺動姿勢を一定に維持する限りはバネ３２の付勢力を変化させないように構成されている。
【００２０】図１，図３に示すように、昇降レバー１０の基端部にはポテンショメータ型の昇降レバーセンサ３４を備え、変速レバー１１の基端部にはポテンショメータ型の変速レバーセンサ３５を備えている。又、運転座席７の前方位置のパネルに３６はダイヤル３７で操作されるポテンショメータ型の感度設定器３８が配置され、この感度設定器３８はダイヤル３７によって「敏」〜「鈍」の間を「１」〜「７」の数字で示される操作域に無段階に操作できるよう構成され、ダイヤルを「敏」の側に操作するほど苗植付装置Ａの自動昇降制御の感度を高め、ダイヤル３７を「鈍」の側に操作するほど苗植付装置Ａの自動昇降制御の感度を低くするものとなっている。
【００２１】前記昇降レバー１０は後方側に操作することで苗植付装置Ａを上昇させ、前方側に操作することで苗植付装置Ａを下降させるようリフトシリンダ８に対する電磁弁３９を制御するよう基本的な制御動作が設定され、又、該昇降レバー１０を前方側の端部に操作した場合には前記センサフロート１８が接地した状態で、このセンサフロート１８が前記感度設定器３８の設定値に基づいて予め設定された目標姿勢を維持するよう苗植付装置Ａを昇降することで該苗植付装置Ａが圃場面Ｓに追従して昇降する自動昇降制御を行うものとなっている。又、図３に示すように、変速レバー１１を中立位置を基準に前方側に操作すると前記無段変速装置５のトラニオン軸（図示せず）を駆動操作する電動型の変速モータ４０を制御して走行機体３の前進速度の増大を図り、該変速レバー１１を中立位置を基準に後方側に操作すると同様に変速モータ４０を制御して走行機体３の後進速度の増大を図り、中立位置で走行を停止するように制御動作が設定されている。
【００２２】又、走行機体３には圃場で走行する際に、圃場の耕盤Ｇの凹凸に起因して前後車輪１，２を介して該機体３に伝えられる上下方向への加速度を計測する加速度センサ４１を備えている。
【００２３】図３に示すように、該田植機の制御系が構成され、この制御系ではマイクロプロセッサ（図示せず）を備えた制御装置４２に対して前記昇降レバーセンサ３４からの信号、変速レバーセンサ３５からの信号、前記感度設定器３８からの信号、前記フロートセンサ２５からの信号、及び、前記加速度センサ４１からの信号が入力する系が形成されると共に、前記電磁弁３９、前記変速モータ４０夫々を制御する出力系が形成され、又、無段変速装置５の変速位置を検出するポテンショメータ型の変速センサ４３からの信号からの入力系が形成されている。又、電磁弁３９はソレノイドに供給される電流値の値を増大させるほど該電磁弁３９の開度を大きくする特性のものが用いられている。
【００２４】図４，図５のフローチャートに示すように、苗植付装置Ａの昇降制御動作が設定され、この制御では加速度センサ４１で機体３の後部が持ち上がる方向への姿勢変化を検出した際には、その加速度が予め設定された所定値以上である場合（単位時間内に所定量以上揺動した場合）にのみ電磁弁３９の目標開度を最大に設定して、該電磁弁３９を下げ位置に設定時間（０．１〜０．２秒程度の時間）だけ操作するものとなっている（＃１０１〜＃１０３ステップ）。
【００２５】この処理は、図６に示す如く、耕盤Ｇに存在する大きい凸部に対して後車輪２が乗り上げる等の現象によって、僅かな時間のうちに走行機体３の後部側を大きく持ち上げる側に姿勢が変化した場合には、加速度センサ４１が走行機体の傾斜発生を極めて短いタイムラグで検出し、苗植付装置Ａを強制的に下降させることで苗植付装置Ａが圃場面Ｓから浮き上がる現象を未然に防止し、この制御によって苗の浅植えを解消して適正な深さに苗の移植を行えるものとなっている。この制御のうち＃１０３で請求項３の強制下降手段Ｄが構成されている。
【００２６】又、苗植付装置Ａを強制的に下降させる制御が行われなかった場合には、加速度センサ４１で苗植付装置Ａの上下に振動させる振動（例えば、ピッチング等）を検出した際には、その加速度が予め設定された所定値以上である場合にのみ感度設定器３８から入力される感度設定値に代えて、この設定値を基準にして加速度の絶対値に比例した値だけ感度低減側（鈍感側）に補正した感度設定値を設定する（＃１０４〜＃１０６ステップ）。尚、この補正処理を行う＃１０６ステップで請求項１の補正手段Ｃが構成されている。
【００２７】又、このフローチャートで図４のａは図５のａに、図４のｂは図５のｂに流れが繋がるものとなっている。次に、感度設定値に対応して制御目標を設定すると共に、フロートセンサ２５からの信号を入力して、制御目標を基準にして形成された不感帯とフロートセンサ２５との比較を行い、この比較の結果、不感帯の域内にフロートセンサ２５からの信号値が存在する場合には昇降制御を行わず、不感帯の域内にフロートセンサ２５からの信号値が存在しない場合には、制御目標とフロートセンサ２５からの信号値との偏差に比例した値に電磁弁３８の開度を設定し、大きさの関係に基づいて上昇側、下降側何れかソレノイドを駆動して苗植付装置Ａの昇降を行うものとなっている（＃１０７〜＃１１１ステップ）。
【００２８】尚、苗植付装置Ａは走行機体３の後端位置にリンク機構９を介して吊り下げる形態で支持され、センサフロート１８が接地した状態でも接地荷重が小さいため、例えば、耕盤Ｇが荒れた状態にあり、この荒れに起因して苗植付装置Ａを振動させることもある。この振動が大きい場合には、この上下振動をフロートセンサ２５が検出して苗植付装置Ａを不必要に昇降させる制御、所謂、ハンチングの発生に繋がるものである。そこで、前述のように走行機体３に対して上下方向に向かう大きい振動が発生した場合には、センサフロート１８の目標姿勢を前下がりに変更することで、センサフロート１８に作用するバネ３２が圧縮する状態で該整地フロート１８が苗植付装置Ａの重量を支える重量を大きくして苗植付装置Ａの上下方向の振動を抑制し、これと同時にバネ３２が圧縮することによって、実質的に制御感度が低下し、その結果、センサフロート１８に姿勢変化を生じ難くなってハンチングを良好に抑制するものとなっている。
【００２９】このように本発明では走行機体３の側に加速度センサ４１を備えることによって走行機体３の前後傾斜、あるいは、振動に対応して苗植付装置Ａを強制的に下降させる、苗植付装置Ａの昇降制御感度を低下させることで苗植付装置Ａを圃場面に対して適正に追従させて苗の浅植えを発生させない状態での作業を可能にするものとなっている。
【００３０】〔別実施の形態〕本発明は上記実施の形態以外に、例えば、走行機体３の前後傾斜を検出するために傾斜センサを用いることが可能であり、又、加速度センサ４１を苗植付装置Ａに備えることも可能である。又、制御感度を低下させるに不感帯の幅の拡大を図るよう補正手段の動作を設定することも可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１０５２
【氏名又は名称】株式会社クボタ
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月３０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
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| 【公開番号】 |
特開平１１−９０３３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月１９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１７３６５６ |
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