| 【発明の名称】 |
刈取収穫機 |
| 【発明者】 |
【氏名】池田 博
【氏名】高原 一浩
【氏名】相田 宙
|
| 【要約】 |
【課題】距離検出手段の誤検出を回避して、適正に未刈茎稈の外周に対する走行機体の位置を判別することが可能となる刈取収穫機を提供する。
【解決手段】走行機体９の一側部に、検出信号を発信してから検出対象物での反射信号を受信するまでの時間に基づいて未刈茎稈の外周までの距離を検出する距離検出作動を実行する距離検出手段Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃが間隔をあけて複数配置され、各距離検出手段Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃの検出情報に基づいて、未刈茎稈の外周に対する走行機体の位置を判別する位置判別手段が設けられ、各距離検出手段Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは、時間的に異なるタイミングで、前記距離検出作動を実行するように構成されている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行機体の一側部に、検出信号を発信してから検出対象物での反射信号を受信するまでの時間に基づいて未刈茎稈の外周までの距離を検出する距離検出作動を実行する距離検出手段が間隔をあけて複数配置され、各距離検出手段の検出情報に基づいて、未刈茎稈の外周に対する走行機体の位置を判別する位置判別手段が設けられた刈取収穫機であって、前記各距離検出手段は、時間的に異なるタイミングで、前記距離検出作動を実行するように構成されている刈取収穫機。
【請求項２】 前記各距離検出手段は、前記検出信号として超音波を発信するように構成されている請求項１記載の刈取収穫機。
【請求項３】 前記各距離検出手段のうちの少なくとも一方が、距離検出方向を設定角度範囲に亘って上下方向に走査しながら、前記検出方向における検出対象物までの離間距離をそのときの上下走査位置に対応させた状態で逐次検出するように構成され、且つ、上方側への移動中あるいは下方側への移動中のいずれか一方の移動操作中においてのみ、前記距離検出作動を実行するように構成されている請求項１又は２記載の刈取収穫機。
【請求項４】 前記位置判別手段の情報に基づいて、未刈茎稈群の外周に沿う１つの作業行程の終端位置に達するに伴って、前記未刈茎稈群に接近する側に向けて前進旋回走行させ、次に、前記１つの作業行程と交差する次の作業行程の手前個所に後進旋回走行させる作業行程切換用の旋回走行を行わせるように、走行装置の作動を制御する旋回制御手段を備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載の刈取収穫機。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行機体の一側部に、検出信号を発信してから検出対象物での反射信号を受信するまでの時間に基づいて未刈茎稈の外周までの距離を検出する距離検出作動を実行する距離検出手段が間隔をあけて複数配置され、各距離検出手段の検出情報に基づいて、未刈茎稈の外周に対する走行機体の位置を判別する位置判別手段が設けられた刈取収穫機に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記構成の刈取収穫機は、例えば、超音波等の検出信号を発信してから検出対象物での反射信号を受信するまでの時間に基づいて距離を検出する距離検出手段によって、走行機体における間隔をあけた複数箇所にて、未刈茎稈の外周までの距離を直接検出して、未刈茎稈の外周に対する走行機体の位置を判別するようにしたものがあった（例えば、特開昭６３‐２６９９１０号公報参照）。前記距離検出手段は、超音波を発信してから検出対象物にて反射してくる反射信号を受信するまでの時間が、距離検出手段から検出対象物までの離間距離に対応することから、その経過時間により距離を検出することができるように構成されるが、上記従来構成では、複数の距離検出手段が及びタイミングを考慮することなく、上記したような距離検出作動を繰り返すようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した構成は、走行機体に上記した距離検出手段を複数備えることにより、１個だけの距離検出手段にて検出する構成に比べて、未刈茎稈群に対する走行機体の位置を的確に検出することができるようにしたものであるが、このように走行機体に距離検出手段を複数備えるようにすると、前記各距離検出手段にて発信される超音波が互いに干渉しあって距離検出作動に悪影響を与えないようにするために、各距離検出手段の距離検出方向（超音波発信方向）を異ならせるようにしたり、それらを離間させて設ける必要がある。
【０００４】例えば、上記距離検出手段は、自己が検出信号を発信してから設定時間が経過する間は受信情報を無視したり又は受信作動を実行しない等の遮蔽処理により誤検出を回避するようにして、その設定時間が経過した後に受信可能状態に設定されるが、複数の距離検出手段同士が近接していると、一方から発信された超音波が回り込み、受信可能状態にある他方の距離検出手段にてそのまま受信されたりすることもあり、あるいは、一方の距離検出手段が発信した超音波が対象物にて反射して他方の距離検出手段にて受信されてしまう等の不利が発生する虞がある。尚、各距離検出手段の超音波発信方向が異なる場合であっても、それらが近接して設けられると、上記したような回り込みによる信号が直接受信してしまうことがある。
【０００５】しかし、未刈茎稈の外周に対する走行機体の位置をより的確に検出するためには、走行機体の一側部にそれらを近接した位置に設けてそれらの距離検出方向（超音波発信方向）を同じ方向に設定することが必要な場合があるが、上記従来構成では、このように近接配置させる場合には、上記したような不都合を回避するために検出信号の出力を低下させると、検出可能な距離が短くなる等、検出機能が低下する不利がある。
【０００６】本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、上記したような不利を回避して、距離検出機能を低下させる等の不利の生じない状態で、複数の距離検出手段を近接配置させて、的確に未刈茎稈の外周に対する走行機体の位置を判別することが可能となる刈取収穫機を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の特徴構成によれば、前記各距離検出手段は、時間的に異なるタイミングで、前記距離検出作動を実行することになる。すなわち、検出信号を発信してから検出対象物での反射信号を受信するまでの時間に基づいて未刈茎稈の外周までの距離を検出するのである。
【０００８】いずれか一方の距離検出手段が発信した検出信号が検出対象物にて反射した反射信号が他方の距離検出手段が存在する場所に到達することがあっても、このとき、その他方の距離検出手段は距離検出作動を実行していないので誤った距離情報として誤検出するおそれがない。しかも、距離検出手段の検出信号を充分大きな出力にて発信させても、回り込みにより他方の距離検出手段にて直接受信されて誤検出してしまう等の不利も生じない。
【０００９】従って、走行機体の一側部における間隔をあけた複数箇所にて、未刈茎稈の外周までの距離を直接検出して、未刈茎稈群に対する機体位置を的確に検出することができるようにしながら、未刈茎稈の外周に対する走行機体の位置を適正に判別する為に、例えば、複数の距離検出手段を極力近い位置に設置して検出信号の発信方向を同じ方向に設定するような場合であっても、反射信号の誤検出や、発信した信号が回り込みにより直接受信する等の不適切な距離検出作動を回避させることが可能となる。
【００１０】その結果、距離検出機能を低下させる等の不利の生じない状態で、複数の距離検出手段を近接配置させて、的確に未刈茎稈の外周に対する走行機体の位置を判別することが可能となる刈取収穫機を提供できるに至った。
【００１１】請求項２に記載の特徴構成によれば、前記各距離検出手段は、前記検出信号として超音波を発信するように構成されている。
【００１２】刈取収穫機においては、刈取作業を実行すると、細かなワラ屑や粉塵等の塵埃が多く発生することがあり、例えば、検出信号として光信号を利用することも考えられるがこのような光信号を利用すると、上記したような塵埃が反射信号の発光部や受光部に付着する等して、適正に距離検出が行えなくなるおそれがあるが、超音波を利用すると、このような塵埃による影響を受け難く、適正な距離検出作動を長期間にわたり継続することが可能となる。
【００１３】請求項３に記載の特徴構成によれば、前記各距離検出手段のうちの少なくとも一方が、距離検出方向を設定角度範囲に亘って上下方向に走査しながら、前記検出方向における検出対象物までの離間距離をそのときの上下走査位置に対応させた状態で逐次検出するように構成され、且つ、上方側への移動中あるいは下方側への移動中のいずれか一方の移動操作中においてのみ、前記距離検出作動を実行するように構成されている。
【００１４】従って、各距離検出手段のうちの少なくとも一方が、距離検出方向を設定角度範囲に亘って上下方向に走査しながら、その検出方向における検出対象物までの離間距離をそのときの上下走査位置に対応させた状態で逐次検出することになる。つまり、検出方向が上下に変化したときの検出対象物までの離間距離情報が逐次検出されることになる。つまり、上記したように検出方向を設定角度範囲に亘って上下方向に走査させる構成としたから、例えば、走行機体が水平姿勢から傾斜したような場合であっても、上下走査位置に対応させた状態で逐次、検出対象物までの離間距離を検出することで、未刈茎稈群の外周に対する走行機体の位置の判別が適正に行われることになる。
【００１５】そして、このように走査する構成を利用して、上方側への移動中あるいは下方側への移動中のいずれか一方の移動操作中においてのみ、前記距離検出作動を実行することにより、上下走査位置に対応させた状態で逐次、検出対象物までの離間距離を検出することが可能でありながら、その空き時間を利用して他の距離検出手段の検出作動を合理的なタイミングで行うことができる。
【００１６】請求項４に記載の特徴構成によれば、前記位置判別手段の情報に基づいて、未刈茎稈群の外周に沿う１つの作業行程の終端位置に達するに伴って、前記未刈茎稈群に接近する側に向けて前進旋回走行させ、次に、前記１つの作業行程と交差する次の作業行程の手前個所に後進旋回走行させる作業行程切換用の旋回走行を行わせるように、走行装置の作動を制御する旋回制御手段を備えている。
【００１７】従って、上記したように、未刈茎稈の外周までの距離を直接検出して未刈茎稈群に対する機体位置を的確に判別しながら、前記作業行程切換用の旋回走行を行わせるのである。つまり、未刈茎稈群の外周に沿う１つの作業行程の終端位置に達するに伴って、前記未刈茎稈群に接近する側に向けて前進旋回走行させ、次に、前記１つの作業行程と交差する次の作業行程の手前個所に後進旋回走行させる。
【００１８】このとき、走行機体の一側部における間隔をあけた複数箇所にて未刈茎稈群の外周までの距離を直接検出して、未刈茎稈群に対する機体位置を判別するので、上記したような作業行程切換用の旋回走行を極力、適正に行わせることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る刈取収穫機の一例としてのコンバインについて図面に基づいて説明する。図１に示すように、コンバインには、左右一対のクローラ走行装置１Ｒ，１Ｌ、脱穀装置２、操縦部４等を備えた走行機体９の前部側に、走行に伴って圃場の植立穀稈Ｔを刈り取る刈取部３が、刈取昇降用の油圧シリンダ２３によって昇降自在な状態で設けられている。
【００２０】刈取部３は、倒伏している穀稈を引き起こす引き起こし装置５、引き起こされた植立穀稈の株元を切断する刈刃６、刈取穀稈を横倒れ姿勢に変更しながら機体後部側の脱穀用のフィードチェーン８に向けて搬送する搬送装置７等を備えている。上記引き起こし装置５の下部後方側個所に、刈取部３の対地高さを検出する超音波式の刈高センサＳ５が設けられ、搬送装置７の搬送始端側箇所に、刈取穀稈の株元が接当するとオン作動し、刈取穀稈の株元が接当しない状態ではオフ作動する株元センサＳ０が設けられている。つまり、この株元センサＳ０の検出情報に基づいて刈取作業状態であるか否かが判別される。
【００２１】次に、図２に基づいてコンバインの動力伝達系、及び、制御構成について説明する。エンジンＥの動力が油圧式の無段変速装置１０に伝動され、この変速装置１０の変速後の出力が、ミッションケース１１を介してクローラ走行装置１Ｒ，１Ｌに伝達されている。ミッションケース１１には、上記変速装置１０の変速後の出力を前進又は後進状態に切り換えるための前後進切換機構（図示しない）と、上記変速後の出力を左右クローラ走行装置１Ｌ，１Ｒに各別に断続して伝えると共に各クローラ走行装置１Ｌ，１Ｒを各別に制動作動させるための左右一対の操向クラッチブレーキ１７Ｌ，１７Ｒとが設けられている。
【００２２】上記無段変速装置１０は、変速操作用の電動モータ１３によって変速操作されるとともに、操縦部４に設けた変速レバー１２に連動連結され、且つ、この変速レバー１２による人為的な変速操作を電動モータ１３による変速操作に優先させるようにするために、変速レバー１２と変速装置１０との連係経路中に、電動モータ１３が摩擦式の伝動機構１４を介して連係されている。又、前記刈取昇降シリンダ２３に対する圧油の供給を制御して刈取部３を昇降操作するための電磁弁２５と、前記左右の各操向クラッチブレーキ１７Ｌ，１７Ｒに対する圧油の供給を制御して各クラッチを入り切り及び制動操作するための操向用の電磁弁１９とが設けられている。
【００２３】又、エンジンＥと脱穀装置２及び刈取部３とがベルトテンション式の脱穀クラッチ３３及び刈取クラッチ３４を介して夫々連動連結されている。そして、脱穀クラッチ３３及び刈取クラッチ３４を夫々人為的に入り切り操作する脱穀クラッチレバー３２及び刈取クラッチレバー３１が操縦部４に設けられ、それらの入り操作に伴ってオン作動する脱穀スイッチＳＷ２及び刈取スイッチＳＷ１が設けられている。エンジンＥの回転数を検出する回転数検出センサＳ１と、ミッションケース１１の入力軸に伝動される変速装置１０の出力回転数に比例するパルスを計数して、走行距離や車速を検出するためのロータリーエンコーダＳ２とが設けられている。尚、エンジンＥの出力は、エンジン始動後、図示しないアクセルレバー等によって上昇操作されて、作業用の回転数にセットされる。前記エンジン回転数や車速等の検出情報を用いて、刈取作業中においてエンジンＥの無負荷回転数との差によってエンジン負荷を検出するとともに、機体操縦部４に備えられた上限車速設定器２２によって設定される上限車速を越えない範囲で、エンジン負荷が設定負荷に維持されるように車速（具体的には、変速用電動モータ１３の作動状態）を自動調節する車速制御を実行する構成となっている。
【００２４】又、前記刈取部３の引き起こし装置５の下部側には、走行に伴って刈取部３に導入される植立穀稈に接当して機体後方側に揺動する検出バーを備えて、その検出バーの揺動状態に基づいて植立穀稈の機体横方向での位置を検出する接触式の方向センサＳ４が設けられている。尚、この方向センサＳ４の検出情報は、前記未刈茎稈群Ｍの外周に沿って刈取走行するときに、走行機体９を操向制御する際の制御情報として使用される。
【００２５】図１、図２、図４に示すように、走行機体９の前部側の既刈り側（機体右側）箇所に、機体前方に位置する植立穀稈Ｔまでの距離Ｌを検出する一対の超音波センサＳ３ａ１，Ｓ３ａ２が検出方向を機体前方に向ける状態で左右方向に並んで設けられている。又、走行機体９の未刈り側（機体左側）の横側部には、機体横側方に位置する植立穀稈Ｔまでの距離Ｌを検出する一対の超音波センサＳ３ｂ，Ｓ３ｃが、検出方向を機体横側方に向ける状態で機体前後方向に設定間隔を隔てて設けられている。前記各超音波センサＳ３ａ１，Ｓ３ａ２，Ｓ３ｂ，Ｓ３ｃは、夫々、機体外方側に向けて超音波を発信する発信器と、検出対象物にて反射された超音波を受信する受信器とを備えて、超音波を発信してから受信するまでの時間に基づいて、検出対象物（植立穀稈Ｔや地面）までの距離を検出するように構成されている。尚、機体前部に位置する超音波センサＳ３ａ１，Ｓ３ａ２及び機体横側方の前部側に位置する超音波センサＳ３ｂは、植立穀稈Ｔよりも上方に位置して、検出方向が機体外方側で且つ斜め下方に向かう状態で超音波を発信して距離を計測するように構成され、機体横側方の後部側に位置する超音波センサＳ３ｃは機体横側部の低い位置に設けられている。具体的には、機体前部に位置する超音波センサＳ３ａ１，Ｓ３ａ２は機体の操縦筒４５に備えられ、機体横側方の前部側に位置する超音波センサＳ３ｂは機体固定部から延設されたステー４６に取り付け支持されている。
【００２６】前記機体横側方の前部側に位置する超音波センサＳ３ｂ（計測手段の一例）は、図９に示すように、機体前後方向に沿う水平軸芯Ｘ周りで上下揺動自在に支持されるとともに、走査手段としての走査機構４７によってその超音波発信方向（距離検出方向）を設定角度範囲に亘って上下方向に走査されるように構成されている。前記走査機構４７は、駆動用アクチュエータである電動モータ４８と、この電動モータ４８の回転動力を減速させて前記超音波センサＳ３ｂを前記水平軸芯Ｘ周りで上下揺動操作（走査）させるための減速ギア機構４９等を備えて構成され、この走査機構４７の操作によって変化する前記超音波センサＳ３ｂの超音波発信方向（距離検出方向）の上下揺動操作位置を検出するポテンショメータ式の角度検出センサＳ６（上下位置検出手段の一例）が設けられている。
【００２７】そして、超音波センサＳ３ｂは、後述するように、走査機構４７により超音波発信方向を設定角度範囲に亘って上下方向に振らせながら、検出対象物までの離間距離の検出情報をそのときの上下位置情報（上下位置センサの検出値）に対応させた状態で逐次検出するように構成されている。
【００２８】図２に示すように、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、株元センサＳ０、回転数検出センサＳ１、ロータリーエンコーダＳ２、方向センサＳ４、刈高センサＳ５、各超音波センサＳ３ａ１，Ｓ３ａ２，Ｓ３ｂ，Ｓ３ｃ、角度検出センサＳ６、脱穀スイッチＳＷ２及び刈取スイッチＳＷ１、上限車速設定器２２の各検出情報が入力されている。一方、制御装置１６からは、前記変速操作用の電動モータ１３、前記揺動操作用の電動モータ４８、刈取昇降用の電磁弁２５及び操向用の電磁弁１９に対する各駆動信号が出力されている。
【００２９】コンバインは、図３に示すように、矩形状の未刈茎稈群Ｍに対して、いわゆる回り刈り形式で、未刈茎稈群Ｍの外周の各辺Ｍ１〜Ｍ４に沿う各作業行程を順次刈取走行し、各作業行程の終端位置に達すると、隣接する次の作業行程に移動するように走行制御される。つまり、前記制御装置１６を利用して、未刈茎稈群Ｍの外周に沿う１つの作業行程の終端位置に達するに伴って、未刈茎稈群Ｍに接近する側に向けて前進旋回走行させ、次に、前記１つの作業行程と交差する次の作業行程の手前箇所に後進旋回走行させるように、前記クローラ走行装置１の作動を制御する旋回制御手段１００が構成されている。そして、この旋回制御手段１００は、前記前進旋回走行を停止した後に、前記超音波センサＳ３ｂ，Ｓ３ｃにて検出される未刈茎稈群の外周に対する走行機体の位置検出情報に基づいて、次の作業行程の手前個所に走行機体を適正に位置させるべく前記後進旋回走行における制御情報を補正して、その補正した制御情報に基づいて、後進旋回走行における左右クローラ走行装置１Ｒ，１Ｌの作動を制御するように構成されている。
【００３０】前記制御装置１６は、前記前進旋回走行を実行するときに、図１２に示すように、前記超音波センサＳ３ｂによる超音波発信方向を設定角度範囲（例えば、約３０度）に亘って上下方向に走査させるように前記走査機構４７、具体的には、揺動操作用の電動モータ４８の作動を制御するとともに、超音波センサＳ３ｂにより検出される検出対象物までの離間距離の計測情報をそのときの上下位置情報（角度検出センサＳ６の検出値）に対応させた状態で逐次取り込み、計測距離が上下位置の変化に応じて極値的に変化する変化点、つまり、計測距離が上下位置の変化に応じて順次長くなる状態から順次短くなるように変化する変化点（又は、計測距離が上下振れ角度の変化に応じて順次短くなる状態から順次長くなるように変化する変化点）における計測距離に基づいて、前記未刈茎稈群の外周に対する走行機体９の位置情報（具体的には、図４（ロ）に示すように未刈茎稈群の外周辺に対する走行機体の位置）を判別するように構成され、その判別結果に基づいて、前記前進旋回走行を停止すべくクローラ走行装置１Ｒ，１Ｌの作動を制御する構成となっている。従って、制御装置１６を利用して前記未刈茎稈群の外周に対する走行機体の位置を判別する位置判別手段１０１が構成されている。
【００３１】又、制御装置１６は、前記超音波センサＳ３ｂによる超音波発信方向（距離検出方向）が下方側に位置するほど速く、且つ、上方側に位置するほど遅くなるように、前記超音波センサＳ３ｂの上下移動速度を変更調節するとともに、上記距離検出作動に伴って、前記未刈茎稈群の外周までの距離の検出値が小さくなるほど下方側に位置するように、前記移動操作域を位置変更調節するように構成されている。従って、制御装置１６を利用して、走査機構４７の作動を制御する走査制御手段１０２が構成されている。つまり、超音波発信方向（検出方向）が下方側に位置する場合には、検出対象物までの離間距離は短くなり、下方側に位置すると離間距離は長くなるので、上方側に位置するほど上下移動速度を遅くさせることで、上下位置の検出値の変化に対する計測距離データの変化を検出し易く、未刈茎稈の外周までの距離を精度よく検出し易いものとなる。又、検出対象物である未刈茎稈群の外周までの距離の検出値が小さくなるほど移動操作域を下向きに位置変更させることにより、未刈茎稈群の外周に対する検出点（前記変化点）が移動操作域の中央側よりの位置に存在することになり、適正な検出タイミングで前記変化点を検出することができるものとなる。
【００３２】以下、この制御装置１６による走行制御について、図７〜図１１のフローチャートに従って具体的に説明する。図７に示すように、未刈茎稈群Ｍの外周に沿う１つの作業行程の始端位置から走行を開始すると、前記方向センサＳ４の検出情報に基づいて走行機体９を作業行程に沿って直進しながら刈取走行させるべく操向用の電磁弁１９を制御する操向制御と、前記刈高センサＳ５の検出情報に基づいて刈取部３の対地高さを適正高さに維持するように刈取昇降用の電磁弁２５を制御する刈高制御と、上限車速を越えない範囲でエンジン負荷が目標負荷に維持されるように車速を制御する車速制御とを、株元センサＳ０がオフして作業行程の終端位置に達したことが判別されるまで実行する。作業行程の終端位置に達したことが判別されると、未刈茎稈群Ｍに対する刈取作業が終了したか否かを判断して、作業終了でなければ、隣接する次の作業行程に移動させるための旋回制御を実行する。一方、作業終了であれば、走行を停止して制御を終える。
【００３３】旋回制御では、図８、図９に示すように制御が実行される。つまり、刈取部３を上昇させるとともに、図４（イ）に示すように、先ず直進状態で旋回走行開始位置まで前進走行させる。ここで、走行機体９が上記旋回走行開始位置に達したことは、図６に示すように、機体左前側の超音波センサＳ３ｂの距離検出信号ｂが先に距離小から距離大に変化した後、さらに機体が前進走行して、機体左後側の超音波センサＳ３ｃの距離検出信号ｃが距離小から距離大に変化したことによって判別する。
【００３４】旋回走行開始位置に達すると、図４（ロ）に示すように、左側のクローラ走行装置１Ｌをブレーキ作動させて、機体前部側が未刈茎稈群Ｍに接近するように走行機体９を左側に前進旋回走行させるとともに、その旋回走行中において機体左側の前部側に位置する超音波センサＳ３ｂの検出距離情報に基づいて、基本的には、走行機体９が未刈茎稈群Ｍに対して位置する角度（例えば次の辺に対してなす角度θ）が設定角度（例えば４５度）になる（目標位置になる）に伴って前進の左旋回走行を停止させるようになっているが、具体的には、超音波センサＳ３ｂの検出距離情報に基づいて、検出される前記未刈茎稈群の外周に対する走行機体の位置が目標位置に対して一定範囲内に近づくと（目標位置との距離が設定値以下になると）、その時から前記目標位置に達するまでに走行すべき目標走行距離を求めて、その目標走行距離だけ走行した後に、前進旋回走行を終了して走行を停止させ、左側のクローラ走行装置１Ｌのブレーキ作動を解除する。
【００３５】図１０のフローチャートに基づいて、前記超音波センサＳ３ｂによる距離検出作動について説明する。超音波センサＳ３ｂによる超音波発信方向を設定角度範囲に亘って上下方向に走査させるように揺動操作用の電動モータ４８の作動を制御するとともに、上方側への移動操作中において、超音波センサＳ３ｂにより検出される検出対象物までの離間距離の計測情報をそのときの上下位置情報（角度検出センサＳ６の検出値）に対応させた状態で逐次検出する。前記設定角度範囲は、図１３に示すように、走行機体９に対する相対位置が予め設定されており、角度検出センサＳ６の検出値（上下位置情報）に対応させて超音波センサＳ３ｂにより検出される計測情報を検出するのである。そして、図１２に示すように、上下位置が大側に変化するに伴って計測距離が順次長くなる状態から順次短くなるように極値的に変化する変化点Ｑにおける距離を未刈茎稈の外周までの距離情報として、その距離情報に基づいて走行機体９が未刈茎稈群Ｍに対して位置する角度（例えば次の辺に対してなす角度θ）を判別する。
【００３６】つまり、図１３に示すように、超音波センサＳ３ｂによる超音波発信方向を例えば下から上方向に振らせると、未刈茎稈の外周に達するまでに地面を検出しながら、検出距離が徐々に大側に変化していく。未刈茎稈が存在する個所に達すると、未刈茎稈の外周面に沿って検出距離が逆に短くなり、未刈茎稈の上部側に達すると、再度、検出距離が大側に変化していくことになるので、上記変化点Ｑを未刈茎稈の外周までの距離として求めることができるのである。このとき、前記超音波センサＳ３ｂによる超音波発信方向（検出方向）が下方側に位置するほど速く且つ上方側に位置するほど遅くなるように、超音波センサＳ３ｂの上下移動速度を変更調節するとともに、上記距離検出作動によって、未刈茎稈群の外周までの距離の検出値が小さくなるに伴って下方側に位置するように、移動操作域を位置変更調節すべく、角度検出センサＳ６の検出情報に基づいて揺動操作用の電動モータ４８の作動を制御する（図１３（ハ）参照）。このように超音波の発信方向が上下方向に振れることで、例えば、図１３（ロ）に示すように、走行機体９が左右に傾斜したような場合であっても、未刈茎稈までの距離を精度よく検出することができる。
【００３７】次に、前記前進旋回走行を停止した後に、走行機体が走行を停止した状態で、再度、超音波センサＳ３ｂによる上記したような未刈茎稈群の外周までの距離検出作動を実行するとともに、機体左後側の超音波センサＳ３ｃによる未刈茎稈群の外周までの距離検出作動も合わせて実行する。但し、この超音波センサＳ３ｃは超音波発信方向は固定であり、超音波が反射してくるまでの時間で距離を検出するようになっている。このとき、前記各超音波センサＳ３ｂ、Ｓ３ｃは、時間的に異なるタイミングで、前記距離検出作動を実行するように構成されている。このようにして、互いに相手側が発信した超音波を他方のセンサが誤って受信して不適切な距離を検出するおそれを未然に回避させるようにしている。詳述すると、上記したように、機体左前側の超音波センサＳ３ｂは、上下に走査されるときの上方側への移動操作中においてのみ、距離検出作動を実行するようになっており、機体左後側の超音波センサＳ３ｃは、図１１に示すように、機体左前側の超音波センサＳ３ｂが下方側への移動操作中においてのみ、その距離検出作動を実行し、機体左前側の超音波センサＳ３ｂが上方側への移動操作している間は検出作動を実行せず待機する。超音波センサによる距離検出作動について更に説明を加えると、発信器から超音波を発信すると、受信器はその発信器から設定時間が経過する間は、回り込み波を誤って検出しないように受信処理を実行しない。そして、設定時間が経過すると、受信する反射信号のレベルが閾値を越えるた否かにより、検出対象物による反射信号を受信したものと判断するようになっている。尚、超音波は伝播する距離が長いほど減衰するので前記閾値は時間経過と共にレベルを下げていくようにしている。
【００３８】そして、このように検出された一対の距離情報（Ｌｂ，Ｌｃ）に基づいて、走行機体９の姿勢を修正するための旋回方向と旋回量（これらが後進旋回走行における補正情報に相当する）を決定する。つまり、図１４に示すように、走行機体９の停止位置が未刈茎稈群の外周に対する走行機体９の位置が予め設定された目標位置に近い許容範囲内であるか、平面視で機体が左側に旋回し過ぎているか、左旋回量が不足しているかについて判断して、許容範囲内であれば（図１４（イ）参照）、向きを修正することなくそのまま後行程の直進走行に移行する。走行機体９が左側に旋回し過ぎている場合には（図１４（ロ）参照）、旋回方向として「左」に設定するとともに、その位置ずれを修正するために必要な旋回量を設定する。走行機体９の左旋回量が不足している場合には（図１４（ハ）参照）、旋回方向として「右」に設定するとともに、その位置ずれを修正するために必要な旋回量を設定する。
【００３９】そして、上記したような決定した旋回方向、旋回量にて機体位置の修正動作を実行する。つまり、設定された旋回方向に設定された旋回量だけ後進しながら旋回走行させた後に走行を停止して機体の位置を修正する。
【００４０】次に、図４（ハ）に示すように、上記旋回走行の停止位置から、直進状態で旋回走行開始位置まで後進走行させる。ここで、走行機体９が旋回走行開始位置に達したことは、図５に示すように、機体左前側の超音波センサＳ３ｂの距離検出信号ｂが極小値を過ぎて増加に転じたことによって判別される。このときも、上記したような超音波センサＳ３ｂによる距離計測を逐次実行し、上記距離検出作動によって検出される未刈茎稈群の外周までの距離の検出値が小さくなるに伴って下方側に位置するように（図１３（ハ）参照）、移動操作域を位置変更調節すべく、角度検出センサＳ６の検出情報に基づいて揺動操作用の電動モータ４８の作動を制御する。
【００４１】旋回走行開始位置に達すると、図４（ハ）、（ニ）に示すように、右側の操向クラッチブレーキ１７Ｒを切り操作して、走行機体９を後進左旋回走行させる。そして、走行機体９が隣接する次の作業行程の手前箇所に位置するに伴って、後進左旋回走行を停止させる。ここで、走行機体９が次の作業行程の手前箇所に位置したことは、機体前部側における左右一対の超音波センサＳ３ａ１，Ｓ３ａ２のうち左側に位置する超音波センサＳ３ａ１の距離検出信号ａが距離大の状態から、機体前方側の植立穀稈Ｔを検出する状態に変化したことによって判断される。次に、次の作業行程の手前箇所から、機体前部側における左右一対の超音波センサＳ３ａ１，Ｓ３ａ２のうち左側に位置する超音波センサＳ３ａ１の距離検出信号ａが機体前方側の植立穀稈Ｔを検出する状態を維持し、他方側の超音波センサＳ３ａ２の距離検出信号ａが距離大を検出する状態を維持するように操向用の電磁弁を制御しながら直進前進走行させて、刈取部３を下降させた後に次の作業行程での刈取作業を開始させる。刈取作業が開始されて株元センサＳ０がオンするに伴って前記操向制御、刈高制御及び車速制御に移行する。
【００４２】この実施形態では、前記位置判別手段１０１にて判別される未刈茎稈群Ｍの外周に対する走行機体９の位置として、具体的には、前進左旋回走行の停止位置（図４（ロ））を用いている。従って、機体横前部側の超音波センサＳ３ｂと機体横後部側の超音波センサＳ３ｃとが距離検出手段に相当し、前記走査機構４７と走査制御手段１０２とにより走査手段ＩＳが構成されることになる。
【００４３】〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、前記前進旋回走行が終了して走行を停止した後に前記各超音波センサＳ３ｂ、Ｓ３ｃにて検出される走行機体の位置検出情報に基づいて、後進旋回走行させるときの旋回方向並びに走行移動量を変更設定して、前記旋回方向に前記走行移動量だけ後進走行させて、走行機体の位置の修正するべく、後進走行行程における前記走行装置の作動を制御するように構成したが、このような構成に代えて、次のような構成としてもよい。
【００４４】前記後進旋回走行において、走行機体を直進状態で設定距離だけ後進走行させた後に、次の作業行程の手前個所に位置するように、所定方向に旋回させながら後進走行させるように構成され、前記前進旋回走行が終了して走行を停止した後に前記位置検出手段にて検出される前記走行機体の位置検出情報に基づいて、直進にて後進走行させるときの前記設定距離を変更設定するように構成してもよい。具体的に説明すると、図１５、図１６に示すように、前記前進旋回走行を停止した後に、走行機体が走行を停止した状態で、再度、超音波センサＳ３ｂによる上記したような未刈茎稈群の外周までの距離検出作動を実行するとともに、機体左後側の超音波センサＳ３ｃによる未刈茎稈群の外周までの距離検出作動も合わせて実行する。但し、この超音波センサＳ３ｃは超音波発信方向は固定であり、超音波が反射してくるまでの時間で距離を検出するようになっている。このとき、上記実施形態と同様に、機体左前側の超音波センサＳ３ｂは、上下に走査されるときの上方側への移動操作中においてのみ、距離検出作動を実行するようになっており、機体左後側の超音波センサＳ３ｃは、図１１に示すように、機体左前側の超音波センサＳ３ｂが下方側への移動操作中においてのみ、その距離検出作動を実行し、機体左前側の超音波センサＳ３ｂが上方側への移動操作している間は検出作動を実行せず待機する。そして、このように検出された一対の距離情報（Ｌｂ，Ｌｃ）に基づいて、直進にて後進走行させるときの前記設定距離（後退量）を変更設定して、その設定距離だけ直進で後進させた後に、左旋回走行させるのである。
【００４５】例えば、図１８（イ）に示すように、前進旋回走行を終了して停止したときに走行機体９が左旋回量が不足している場合（前記角度θが大である場合）には、前記設定距離（後退量）を小に設定してその設定量だけ直進で後進させた後に、上記実施形態と同様に次の作業行程の手前個所に向けて左旋回走行させる（図１８（ロ）、（ハ））ことになり、又、図１９（イ）に示すように、前進旋回走行を終了して停止したときに走行機体９が左側に旋回し過ぎている場合には（前記角度θが小である場合）には、前記設定距離（後退量）を大に設定してその設定量だけ直進で後進させた後に、上記実施形態と同様に次の作業行程の手前個所に向けて左旋回走行させる（図１９（ロ）、（ハ））ことになる。
【００４６】このようにすると、後進旋回走行が終了したときに、極力、次の作業行程の手前個所に近い位置に走行機体の位置を合わせることができる。
【００４７】尚、この構成において、走行機体の前後方向に間隔をあけて設けられた前記各超音波センサＳ３ｂ，Ｓ３ｃの検出情報を用いて、前記直進後進走行における実際の機体の走行移動量（後退量）を計測するように構成されている。図１７を参照しながら、例えば、走行機体が図１７の（ａ）に示す位置から（ｂ）に示す位置まで移動したときの距離検出方法について説明すると、前記各センサを結ぶ仮想線と、未刈茎稈群の外周に沿う仮想線とが交差する仮想点Ｇを想定し、（ａ）に示す位置における超音波センサＳ３ｂの検出値Ｌｂ１と、超音波センサＳ３ｃの検出値Ｌｃ１と、それらの各センサの離間距離Ｄとから、下記〔数１〕より、仮想点Ｇと超音波センサＳ３ｃまでの距離Ｑ１が求められる。
【００４８】
【数１】Ｑ１＝（Ｌｃ１・Ｄ）／（Ｌｃ１−Ｌｂ１）
【００４９】同様にして、（ｂ）に示す位置における超音波センサＳ３ｂの検出値Ｌｂ２と、超音波センサＳ３ｃの検出値Ｌｃ２と、それらの各センサの離間距離Ｄとから、下記〔数２〕より、仮想点Ｇと超音波センサＳ３ｃまでの距離Ｑ２が求められる。
【００５０】
【数２】Ｑ２＝（Ｌｃ２・Ｄ）／（Ｌｃ２−Ｌｂ２）
【００５１】その結果、その間での走行機体の走行移動量は、（Ｑ２−Ｑ１）にて求められることになる。つまり、このような演算を逐次繰り返すことで、前記各超音波センサＳ３ｂ，Ｓ３ｃの検出情報を用いて走行機体の走行移動量を計測することができる。
【００５２】このような方法に代えて、走行装置の駆動軸の回転数に基づいて走行移動量を求める等、各種の形態で実施することも可能である。
【００５３】上記したように、後進旋回走行における直進での後進走行にて、実際の移動量を検出するようにするものに代えて、例えば、後進する時間を設定時間に限定しておいて、そのときの車速を変更させて移動量を変更させる構成としてもよい。
【００５４】（２）上記実施形態では、前記距離検出手段として、超音波センサＳ３ｂを上下に走査させながら角度検出センサｓ６にて上下位置を検出する構成を例示したが、このような構成に代えて、前記超音波センサＳ３ｂを予め定めた設定速度で上下方向に振らせながら、経過時間を上下位置の情報として代用することで、時間の経過に伴う超音波センサＳ３ｂの計測結果に基づいて前記位置判別処理を実行するようにしてもよい。
【００５５】（３）上記実施形態では、複数の距離検出手段（各超音波センサＳ３ｂ、Ｓ３ｃ）夫々の距離検出方向（超音波発信方向）が共に横一側外方へ向かい、同じ方向（平行）になるように構成するものを例示したが、このような構成に限らず、それらを共に機体前方側に向けて発信する構成としてもよく、それらを異なる方向に設定するものでもよい。例えば、一方を機体前方側に向けて他方を横一側外方へ向ける等、各種の形態で実施してもよい。
【００５６】（４）上記実施形態では、機体左前側の超音波センサＳ３ｂに対してのみ、走査手段が設けられるようにしたが、その他のセンサに対しても、走査手段を備えて上下方向に振動させて、上下位置情報と計測情報とを対応つけて計測する構成としてもよい。例えば、図２０に示すように、機体左後側の超音波センサＳ３ｃを、上記機体左前側の超音波センサＳ３ｂと同様に、植立穀稈よりも上方に位置させる構成としてもよい。又、走査手段にて上下方向に走査自在に設けてもよく、位置固定で設けてもよい。
【００５７】（５）上記実施形態では、前記旋回制御手段１００が、前記位置判別手段１０１の判別情報に基づいて走行装置の作動を制御するときに、走行機体９の位置として、前進左旋回走行の停止位置（図４（ロ））を用いたが、これ以外の機体位置を判別する構成としてもよい。
【００５８】（６）上記実施形態では、未刈茎稈群Ｍの外周までの距離を検出する距離検出手段として、走行機体９に、超音波式の距離検出手段を設けたが、これ以外に、例えば、検出光を植立茎稈Ｔに対して投受光する光式の距離検出手段を用いてもよい。
【００５９】（７）上記実施形態では、各走行装置１Ｌ，１Ｒを各別に制動作動させるための左右一対の操向クラッチブレーキを設ける構成としたが、このような構成に限らず、左右一対の油圧式無段変速装置を備えて左右各別に無段変速可能な構成としたり、遊星ギア式の変速機構とする等、各種の駆動形態で実施してもよい。
【００６０】（８）上記実施形態では、刈取収穫機をコンバインにて構成したが、コンバイン以外に、例えば、イグサ用の刈取収穫機等でもよい。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１０５２
【氏名又は名称】株式会社クボタ
|
| 【出願日】 |
平成１１年３月２６日（１９９９．３．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０７３０８
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−２７０６１１（Ｐ２０００−２７０６１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月３日（２０００．１０．３） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８２８９２ |
|