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【発明の名称】 水田作業機の操向制御装置
【発明者】 【氏名】小佐野 光
【要約】 【課題】自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能な水田作業機における操向制御装置において、走行上の安全性を考慮しなければならない。

【解決手段】自動操向制御と手動操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機の操向制御装置に関し、自動による操向制御中に、前記走行車体の走行クラッチ装置又は走行ブレ−キ装置を操作するとき、又は、前記走行車体が設定した基準値より深く圃場に沈むとき、又は、前記走行車体の左又は右への傾斜角速度が設定した基準値より大きくなるとき、手動操作を優先する構成とした。また、前記走行車体の左又は右への傾斜角速度が設定した基準値より大きくなるとき、前記走行車体を、傾斜の高い側に自動操向する操向制御が行われる構成とした。また、前輪又は後輪が左右にロ−リングする構成とした前記走行車体において、自動による操向制御中は、前記前輪又は後輪のロ−リング機構６をロックする構成とした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行車体の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、自動による操向制御中において、前記走行車体の走行クラッチ装置又は走行ブレ−キ装置を操作すると、前記手動による操向操作を優先する側に切り替わる構成とした水田作業機の操向制御装置。
【請求項２】 走行車体の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、自動による操向制御中において、前記走行車体が、設定した基準値より深く圃場に沈み込んだとき、手動による操向操作を優先する構成とした水田作業機の操向制御装置。
【請求項３】 走行車体の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、自動による操向制御中において、前記走行車体の左又は右への傾斜角速度が、設定した基準値より大きくなると、手動による操向操作を優先する構成とした水田作業機の操向制御装置。
【請求項４】 走行車体の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、自動による操向制御中において、前記走行車体の左又は右への傾斜角速度が、設定した基準値より大きくなると、前記走行車体を、傾斜の高い側に自動操向する操向制御が行われる構成とした水田作業機の操向制御装置。
【請求項５】 走行車体の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、前輪又は後輪が左右にロ−リングする構成とした前記走行車体において、自動による操向制御中は、前記前輪又は後輪のロ−リング機構をロックする構成とした水田作業機の操向制御装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水田作業機の操向制御装置に関するもので、農業機械の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】水田作業機、特に、田植機は、田植作業中に苗タンクへの苗の補給を自由に行なうために、自動による操向制御（直進制御）を採用し、作業の効率化を図ることが検討されている。そして、その田植機は、上記自動による操向制御に加えて走行の安全性を確保するために、手動による操向操作を組み合わせて行なうことができる構成としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の水田作業機における操向制御装置は、自動による操向制御を手動側に切り替える構成にはなっているが、走行上の安全性から見てまだまだ問題点が多い。まず、第１に、自動による操向制御中に、走行の安全性を保つため、緊急に走行クラッチや走行ブレ−キを操作しても、それだけでは手動側に切り替えることができず、別の切替えスイッチの操作が必要で、安全性に欠る課題があった。
【０００４】更に、従来の操向制御装置は、自動による操向制御中に、走行車体が基準値以上、湿田に沈み込んだり、傾いたりしてもそれだけでは直ちに手動側に自動切替えができる構成にはなっていない安全上の課題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題を解決するために、次の如き技術手段を講ずるものである。すなわち、請求項１の発明は、走行車体１の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、自動による操向制御中において、前記走行車体１の走行クラッチ装置２又は走行ブレ−キ装置３を操作すると、前記手動による操向操作を優先する構成とした水田作業機の操向制御装置とした。
【０００６】つぎに、請求項２の発明は、走行車体１の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、自動による操向制御中において、前記走行車体１が、設定した基準値より深く圃場に沈み込んだとき、手動による操向操作を優先する構成とした水田作業機の操向制御装置とした。
【０００７】つぎに、請求項３の発明は、走行車体１の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、自動による操向制御中において、前記走行車体１の左又は右への傾斜角速度が設定した基準値より大きくなると、手動による操向操作を優先する構成とした水田作業機の操向制御装置とした。
【０００８】つぎに、請求項４の発明は、走行車体１の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、自動による操向制御中において、前記走行車体１の左又は右への傾斜角速度が設定した基準値より大きくなると、前記走行車体１を、傾斜の高い側に自動操向する操向制御が行われる構成とした水田作業機の操向制御装置とした。
【０００９】つぎに、請求項５の発明は、走行車体１の舵取り操作を、自動による操向制御と手動による操向操作とに切り替え可能に構成した水田作業機であって、前輪又は後輪が左右にロ−リングする構成とした前記走行車体１において、自動による操向制御中は、前記前輪４又は後輪５のロ−リング機構６をロックする構成とした水田作業機の操向制御装置とした。
【００１０】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成したものであるから、請求項１の発明は、自動による操向制御中に、走行クラッチ又は走行ブレ−キを操作すると、自動的に手動操作を優先する側に切り替わり安全に走行できる効果を有する。そして、請求項２の発明は、自動による操向制御中に、走行車体が設定した基準値より深く圃場に沈み込むと、手動操作を優先する側に切り替わり安全に走行できる効果を有する。
【００１１】つぎに、請求項３の発明は、自動による操向制御中に、走行車体の左又は右への傾斜角速度が設定した基準値より大きくなると、手動操作を優先する側に切り替わり安全に走行できる効果がある。そして、請求項４の発明は、自動による操向制御中に、走行車体の左又は右への傾斜角速度が設定した基準値より大きくなると、走行車体を、傾斜の高い側に自動操向する操向制御が行われるから、自動による操向制御の直進性を確保して、車体ロ−リングの弊害を少なくできる特徴がある。
【００１２】つぎに、請求項５の発明は、自動による操向制御中は、前輪又は後輪のロ−リング機構をロックすることによって、操向制御の精度を高めることができる効果を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について説明する。まず、水田作業機に相当する田植機７は、図２および図３に示すように、走行車体１の後部に田植装置８を装着して、主として水稲の苗を圃場に植え付ける構成としている。
【００１４】そして、走行車体１は、図２および図３に示すように、ハンドル９に接続された操舵用の前輪４と、走行ミッション装置１０に伝動可能に接続されている後輪５とを軸架して構成している。そして、エンジン１１は、走行車体１の中央位置に装置され、図２および図４に示すように、油圧変速装置１２を介して前記走行ミッション装置１０へ回転動力を伝動する構成としている。そして、走行ミッション装置１０は、図４のブロック図に示すように、油圧変速装置１２から回転動力が伝動される主クラッチ１３と、変速装置１４と、サイドクラッチ１５と、サイドブレ−キ１６とを内装して構成し、後輪５に回転動力を伝動する構成としている。
【００１５】そして、操縦座席１７は、図２および図３に示すように、前記エンジン１１の上方に装置し、走行車体１の操縦と、田植装置８の操作を行ないながら田植作業ができる構成としている。少し具体的に述べると、操縦座席１７の前方の操作位置には、油圧変速操作レバ−１８が設けられ、中立位置から前方側に操作すると、前進速度が順次高速に変速され、後方側に操作すると、後進速度が順次早くなるように前記油圧変速装置１２に操作可能に接続して構成している。
【００１６】更に、変速レバ−１９は、走行ミッション装置１０内の変速装置１４に接続しており、作業速（低速）と路上走行速（高速）との変速ができる構成としている。図３に示すように、２０は主クラッチペタルであって、踏み込みにより主クラッチ１３の伝動が切りとなる構成としている。そして、ブレ−キペタル２１は、図３に示すように、左右一対からなり、左又は右を踏み込めば、左又は右のサイドクラッチ１５が動力の伝動を断ち、更に踏み込むと、左又は右のサイドブレ−キ１６を働かせて後輪５に制動力を与える構成としている。そして、左右のブレ−キペタル２１は、同時に、又は、これら両方を連結して片方を踏み込むと、左右の後輪５に同時に制動力を伝えることができる構成としている。
【００１７】つぎに、昇降リンク装置２２は、図２に示すように、上下に平行にした平行リンク２３を左右に設けて構成し、基部側を走行車体１の後部に設けた支柱２４に横軸で枢着連結し、先端側を取付枠２５に回動自由に枢着連結して設けている。そして、昇降シリンダ２６は、基部を走行車体１に枢着し、先端部を前記昇降リンク装置２２に連結して構成している。そして、昇降シリンダ２６は、図示は省略しているが、油圧回路に従って油圧ポンプから供給される作動油によってピストンロットが伸びて前記昇降リンク装置２２を上昇し、逆に、作動油がタンクに還流すると下降する構成としている。この操作は、図示しない油圧バルブの切替で行なう構成としている。
【００１８】つぎに、田植装置８は、図５に示すように、本体であるギヤボックス２７が、取付枠２５の後部下方において、前後方向のロ−リング軸２８の回りを回動自由にできるように取り付けて構成している。そして、ギヤボックス２７は、左右両側にそれぞれ連結筒２９を延長して設け、各々の先端部に植付フレ−ム３０を連結して伝動可能な植付装置３１を構成している。この実施例の場合、植付装置３１は、左右一対が一組となるロ−タリ−式植込杆３１ａから構成した６器（６条植）の田植装置８となっている。
【００１９】そして、苗タンク３２は、図３に示すように、前記植付フレ−ム３０に取付けられた前板３３に苗送出側を臨ませ、左右往復移動可能に支持して設け、上記前板３３の苗取出口３４に苗を供給する構成としている。そして、前述の各植込杆３１ａは、前板３３の苗取出口３４に突入して苗を係止し圃場面に植え付ける構成としている。そして、苗タンク３２は、図５に示すように、左右両側の植付フレ−ム３０から斜め前方側の上方に延長した支柱３５を上部で横向きの支持枠３６で連結し、その支持枠３６から突出したスライダ−３７に支持して左右摺動自由に構成している。
【００２０】このように、苗タンク３２は、図５に示すように、６条分が一体となって上部裏側で支持枠３６に固定したスライダ−３７に支持され、下部が前板３３によって支持されており、図示しないリ−ドカム軸とリ−ドカムとによって、左右往復移動可能に駆動される構成としている。更に、述べるならば、苗タンク３２は、図２および図３に示すように、その底部の苗送出側に苗送りベルト３８を駆動可能に設け、左右の移動端部に達したとき、その苗送りベルト３８によって載置しているマット苗を一株分だけ苗取出口３４側に送出すことができる構成としている。
【００２１】そして、フロ−ト３９は、泥面を滑走して、前記植込杆３１ａによって植付ける直前の圃場面を整地する構成としている。そして、ロ−リングシリンダ４０は、図５に示すように、中間部を前記取付枠２５に取付軸４１によって回動自由に取り付けられ、左右両側からピストンロット４２を外側に延長して前記支柱３５にそれぞれ連結して構成している。そして、ロ−リングシリンダ４０は、図５に示すように、図示しない油圧ポンプから送り出された作動油が左室又は右室に供給されると、前記左又は右のピストンロット４２が伸長して、田植装置８をロ−リング軸２８の回りに時計回り（又は反時計回り）にロ−リングする構成としている。
【００２２】そして、傾斜センサ４３は、図５に示すように、ギヤボックス２７の上部に装置され、田植装置８の左右方向の傾斜角を検出して後述するコントロ−ラ４５に検出情報を入力する構成としている。そして、角速度センサ４６は、図２に示す取付枠２５の上部に装置され、横方向の傾斜の角速度を検出して、コントロ−ラ４５に検出情報を入力する構成としている。
【００２３】つぎに、マイクロコンピュ−タを利用したコントロ−ラ−４５を説明する。まず、コントロ−ラ４５は、図１に示すように、入力側にコントロ−ラ４５を作動状態に立ち上げる自動切換スイッチ４７と、操向制御スイッチ４８と、クラッチセンサ４９と、ブレ−キセンサ５０と、方位センサ５１と、ステアリング角度センサ５２と、植付スイッチ５３と、昇降リンクセンサ５４と、昇降シリンダセンサ５５と、傾斜センサ４３と、角速度センサ４６とをそれぞれ接続している。そして、コントロ−ラ４５は、出力側にステアリングを自動操作する電磁切替バルブ５６と、サイドブレ−キを自動操作する電磁切替バルブ５７と、後輪ロ−リングを自動ロックする電磁切替バルブ５８と、電磁切替バルブ５９を介してロ−リングシリンダ４０とを接続して構成している。
【００２４】そして、コントロ−ラ４５は、予め設定した制御モ−ド及び制御の基準となるテ−ブルデ−タ−を入力して記憶させており、これらの予め設定している基準情報と上記した各センサ、スイッチから入力される検出情報とに基づいて比較演算しながら、出力される制御信号によって操向制御（直進制御）と水平制御（ロ−リング制御）、およびこれらに関連する付随的な制御を行なうように構成している。
【００２５】つぎに、操向制御、水平制御および付随的な制御について説明する。まず、田植機７は、苗タンク３２に苗を装填して、エンジン１１を始動しながら回転各部を駆動して田植作業の準備をする。そして、上述したコントロ−ラ４５は、自動切替スイッチ４７をＯＮ操作して作動状態に立ち上げておいて、更に、操向制御スイッチ４８をＯＮ操作して、制御作動を開始する。
【００２６】このようにして、田植機７の作業準備を完了すると、つぎに、植付クラッチを入り操作して６器（６条）のロ−タリ−式植付杆３１ａを駆動し、走行車体１を前進させながら作業を開始する。そして、コントロ−ラ４５は、各センサおよびスイッチからそれぞれ検出情報が入力され、当然、植付クラッチの入り操作に伴って植付スイッチ５３からも検出情報が入力される。そのとき、コントロ−ラ４５は、既に操向制御スイッチ４８をＯＮ操作しているが、直ちに操向制御をスタ−トせず、所定時間（実施例の場合、約１分間）の間、手動による操向操作が可能であって、それが経過すると操向制御が開始される。
【００２７】実施例の場合、田植機７は、作業の開始当初の約１分間に、田植機７の条合わせ操作を行なって、ハンドル９の舵取り操作をしながら前進する方向を確定する。そして、田植機７は、その方向を基準にして方位センサ５１から入力される検出情報と比較しながら、その後、操向制御がコントロ−ラ４５の制御信号に基づいて開始される。
【００２８】このようにして、条合わせと前進方向が設定された走行車体１は、コントロ−ラ４５から出力される制御信号に基づいて電磁切替バルブ５６が制御操作され、ステアリングが操作されることにより前輪４の舵取りが自動的に行われる。そして、田植機７は、最初に条合わせを行なった方向を基準にして前進しながら田植装置８によって苗を植え付け、自動操向で前進することができる。このとき、コントロ−ラ４５は、前述のようにして設定された基準方位を方位センサ５１の検出情報と比較し、一方、ステアリング角度センサ５２によって走行車体１のステアリング切り角が、常時検出情報として入力され操向制御を行なうものである。この操向制御中は、手動による操向操作はできず、自動運転が続けられる。
【００２９】一方、コントロ−ラ４５は、入力側に接続している傾斜センサ４３と角速度センサ４６からも検出情報が入力されており、基準デ−タとに基づいて制御信号を出力して電磁切替バルブ５９を切替操作する。その結果、ロ−リングシリンダ４０は、作動油が選択されて左室又は右室に供給され、ロ−リング制御を行なうことになる。
【００３０】以上のようにして、田植機７は、操向制御と水平制御とを行いながら、圃場に田植えを行なっているが、その間、オペレ−タ−は、予備苗タンクの補助苗を苗タンク３２に補充しながら機上において余裕を持って作業を行なうことが可能である。さて、つぎに、自動の操向制御による走行状態から、ハンドル９の操舵操作で走行する手動の操向操作に切替える場合を説明する。
【００３１】まず、図１の制御機構図に示す操向制御スイッチ４８をＯＦＦ操作すれば、操向制御が解除されて手動操作側に切り替わるが、これは説明するまでもなく、当然のことである。つぎに、オペレ−タ−は、田植機７を自動の操向制御による走行中に、主クラッチペタル２０を踏むと、主クラッチ１３が切断され回転動力の伝達が中断される。それと同時に、コントロ−ラ４５は、クラッチセンサ４９からクラッチ切りの検出情報が入力され、操向制御がＯＦＦの状態になる。また、オペレ−タ−が、ブレ−キペタル２１を踏んで走行車体１に制動作用をかけると、コントロ−ラ４５は、ブレ−キセンサ５０から検出情報が入力されて、操向制御をＯＦＦとし、解除する。
【００３２】このように、操向制御は、クラッチ操作やブレ−キ操作のごとく、緊急性のある場合には、走行の安全性を確保するためにＯＦＦの状態に切り替わる構成にしている。したがって、操向制御が解除されると、手動によるハンドル９の操作によって前輪４の舵取りができる。つぎに、田植装置８は、図２に示す側面図でわかるように、圃場の深さに応じて走行車体１に対して上下に揺動しながら作業を続けており、浅い圃場（場所）では下がり深い圃場では上がりながら前進している。このような作業中において、昇降リンク装置２２や昇降シリンダ２６は、走行車体１に対して田植装置８が上下に揺動するのに伴って、前者は平行リンク２３の角度が変化し、後者はピストンロットが伸縮して長さが変化している。そこで、昇降リンクセンサ５４は、上記平行リンク２３の角度の変化を検出してコントロ−ラ４５の入力しており、昇降シリンダセンサ５５は、伸縮長さを検出して入力している。
【００３３】そして、コントロ−ラ４５は、上述のように、昇降リンクセンサ５４、又は、昇降シリンダセンサ５５からの検出情報に基づいて比較演算し、基準値をオ−バすると圃場が深すぎて危険性が高いと判断して操向制御をＯＦＦすることになる。このようにして、操向制御が解除されると、手動によるハンドル９の操作によって前輪４の舵取りができ、その場所から容易に脱出することができる。
【００３４】なお、昇降リンクセンサ５４と昇降シリンダセンサ５５は、説明の都合上、両方を装備した実施例で説明したが、実際はいずれか一方を装備すれば検出情報としては充分である。つぎに、コントロ−ラ４５は、角速度センサ４６からの検出情報に基づいて走行車体１の傾斜角速度が基準値をオ−バ−すると操向制御を解除する構成としている。この場合、コントロ−ラ４５は、走行車体１の左右へのずれを防止して手動により極力直進しようとするためである。そして、コントロ−ラ４５は、走行車体１の直進状態が継続できる状態（位置）に達すると、再度操向制御に自動的に復帰する。
【００３５】つぎに、走行車体１に対して前輪４、又は、後輪５をロ−リング機構６を介して架設した構成の実施例の場合には、コントロ−ラ４５は、操向制御スイッチ４８をＯＮ操作すると、電磁切替バルブ５８に制御信号を出力してロ−リング機構６をロックする。そのため、操向制御は、走行車体１の横ずれ移動が少なくなるから、自動直進が適確に行われることになる。
【００３６】以上のようにして、操向制御は、緊急時、危険性の高い場所では自動的に解除され、手動による操舵が可能な状態になって安全に走行ができる。そして、コントロ−ラ４５は、図１に示す実施例の場合、電磁切替バルブ５７を接続してサイドブレ−キ１６を自動操作可能に構成し、角速度センサ４６の検出情報が基準値をオ−バ−すると一方側を制動して、操向制御を補助し直進性を確保できる構成としている。すなわち、コントロ−ラ４５は、操向制御中において、角速度センサ４６から入力される検出情報によって走行車体１が急激に一方側に傾いた場合、電磁切替バルブ５７に制御信号を出力して、他方側（高い側）のサイドブレ−キ１６を自動操作して制動力を働かせて直進性を確保する。通常、走行車体１は、いずれか一方に急激に傾斜すると、低い側に旋回力が働き直進性を阻害することが多く、操向制御の乱れを起こすことがある。
【００３７】このように、走行車体１は、急激な車体ロ−リングが発生しても、対応した制御が行われて直進性が確保され、田植作業を継続的に行なうことができる。なお、実施例に示すコントロ−ラ４５は、ロ−リング制御において、電磁切替バルブ５９に対して制御信号の終盤に逆の制御信号を出力して田植装置８の慣性による行き過ぎを防止する構成にしている。すなわち、ロ−リング制御は、既に述べたように傾斜センサ４３と角速度センサ４６とから入力される検出信号に基づいてコントロ−ラ４５が制御信号を出力し、ロ−リングシリンダ４０を制御するが、そのとき、田植装置８が重量も伴って慣性が働き必要以上に余分に揺動することがある。実施例では、このような過度の揺動を事前に修正することができるから、ロ−リング制御の精度をより高めることができる。
【００３８】別実施例１つぎに、別実施例１を図６乃至図８に基づいて説明する。別実施例１は、簡易型の空調装置６０に関し、移動作業機６１（実施例の場合は田植機）の車体上にあるデットスペ−スを有効に利用して設置し、オペレ−タにとって効果的な位置に送風ダクト６２および吹出口６８を配置して調整した空気流（熱・冷気）を吹き出しす構成とした。
【００３９】まず、空調機器６０は、図６および図７に示す構成例は、走行ミッション装置６３の上側に付属機器と共に設置しており、調整した空気流（熱・冷気）を送風ダクト６２に送り込む構成としている。そして、送風ダクト６２は、図６および図７に示す別実施例１では、左右両側に分けて補助苗の苗枠ステ−６４に補助枠６５を設けて支持する構成としている。
【００４０】そして、空調機器６０に付随するガス管６６と温水管６７は、下側に配管し、ガス管６６を図外のコンデンサ−に循環可能に連通し、温水管６７をエンジン側に循環可能に連通し、従来から広く知れているように、前者を冷房用（冷媒であるフロンガスを循環する）に使用し、後者を暖房用（温水を送る）に使用する構成としている。
【００４１】このように構成した空調機器３は、図示は省略しているが、操縦座席７１の前側にある操作パネル上に温度設定ダイヤルを設け、制御装置に接続して調整空気流れの温度を、予め、設定できる構成にしている。つぎに、吹出口６８は、図６および図７に示す場合は、前述したように両側に配置した送風ダクト６２の先端部に接続して、操縦座席７１に座るオペレ−タの両側から吹き出しできる構成としている。
【００４２】そして、図８に示す構成例の場合、空調機器６０は、補助苗枠６９の下側空間部を利用して設置し、送風ダクト６２をハンドルポスト７０に沿わせて上方に向けて延長し、吹出口６８を接続している。以上述べたように、別実施例１は、移動作業機６１のデットスペ−スを有効に利用して、簡易型の空調機器６０を設置することができ、低コストでオペレ−タ−を暑さ、寒さから保護できる特徴を有する。
【出願人】 【識別番号】００００００１２５
【氏名又は名称】井関農機株式会社
【出願日】 平成１１年４月２０日（１９９９．４．２０）
【代理人】
【公開番号】 特開２０００−３０００１０（Ｐ２０００−３０００１０Ａ）
【公開日】 平成１２年１０月３１日（２０００．１０．３１）
【出願番号】 特願平１１−１１２６１９