| 【発明の名称】 |
水田作業機 |
| 【発明者】 |
【氏名】越智 竜児
【氏名】奥田 浩史
【氏名】藤田 佳久
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| 【要約】 |
【課題】苗植付装置が大きく動揺することがあっても適正な制御によって苗植付装置を目標姿勢に維持し得る田植機を合理的に構成する【解決手段】 走行機体３に対してリンク機構９を介して苗植付装置Ａをローリング軸芯Ｘ周りでローリング自在に支持すると共に、この軸芯Ｘ上に重錘式のローリングセンサ３６を配置し、目標ローリング姿勢を設定する設定器の設定値と、ローリングセンサ３６の計測結果とが合致するようローリングモータ３３を制御する制御装置を備えた。
【解決手段】走行機体３に対してリンク機構９を介して苗植付装置Ａをローリング軸芯Ｘ周りでローリング自在に支持すると共に、この軸芯Ｘ上に重錘式のローリングセンサ３６を配置し、目標ローリング姿勢を設定する設定器の設定値と、ローリングセンサ３６の計測結果とが合致するようローリングモータ３３を制御する制御装置を備えた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 走行機体に対して前後向き姿勢の軸芯周りでローリング自在に対地作業装置を支持すると共に、対地作業装置に対して重力の作用方向に基づいてローリング姿勢を計測する重錘式のローリングセンサを備え、対地作業装置の目標ローリング姿勢を設定する目標姿勢設定器を備え、対地作業装置をローリング駆動するアクチュエータを備え、又、ローリングセンサの計測値と目標設定器の設定値とが合致する方向にアクチュエータを制御する制御装置を備えている水田作業機であって、前記ローリングセンサを前記軸芯上に配置する、若しくは、前記軸芯の近傍位置に配置してある水田作業機。
【請求項２】 前記目標姿勢設定器が、目標ローリング姿勢を水平に設定する水平スイッチと、目標ローリング姿勢を右下がり側に変更する右下スイッチと、目標ローリング姿勢を左下がり側に変更する左下スイッチとを備えて構成されると共に、対地作業装置が作業状態にある場合に、前記右下スイッチあるいは左下スイッチが操作されると対地作業装置の目標ローリング姿勢を変更し、対地作業装置が非作業状態にある場合に、右下スイッチあるいは左下スイッチが操作されると対応する側に向けてアクチュエータを駆動するよう前記制御装置の制御形態を設定してある請求項１記載の水田作業機。
【請求項３】 前記対地作業装置が作業状態にある場合に前記右下スイッチあるいは左下スイッチが操作されると、操作された時間、若しくは、操作された回数に対応した量だけ対地作業装置の目標ローリング姿勢を変更すると共に、この目標ローリング姿勢の変更量を点滅の回数によって表示する点灯手段を備えている請求項２記載の水田作業機。
【請求項４】 前記目標姿勢設定器が、水平位置、及び、この水平位置を挟む域の目標設定域に操作自在な操作具と、この操作具で操作されるポテンショメータとを用いて構成されると共に、対地作業装置が作業状態にある場合には、操作具の操作位置に対応して目標ローリング姿勢を設定し、対地作業装置が非作業状態にある場合に、操作具が前記左右の目標設定域内、あるいは、目標設定域外に形成された強制作動域まで操作されると、この強制作動域と対応する側に向けてアクチュエータを駆動するよう前記制御装置の制御形態を設定してある請求項１記載の水田作業機。
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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、走行機体に対して前後向き姿勢の軸芯周りでローリング自在に対地作業装置を支持すると共に、対地作業装置に対して重力の作用方向に基づいてローリング姿勢を計測する重錘式のローリングセンサを備え、対地作業装置の目標ローリング姿勢を設定する目標姿勢設定器を備え、対地作業装置をローリング駆動するアクチュエータを備え、又、ローリングセンサの計測値と目標設定器の設定値とが合致する方向にアクチュエータを制御する制御装置を備えている水田作業機の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記のように構成された水田作業機として特開平５‐３１６８２７号公報に示されるものが存在し、この従来例では、水田作業機として乗用型の田植機が構成されると共に、その走行機体の後端に対して昇降自在、かつ、前後向き姿勢の軸芯周りでローリング自在に対地作業装置として苗植付装置を連結し、この苗植付装置をローリング作動させるアクチュエータとして電動式のローリング駆動機構を備えてあり、この苗植付装置に備えたローリングセンサとして重錘式の水平センサからの信号に基づいてローリング駆動機構を作動させることで苗植付装置を水平姿勢に維持する制御を行えるものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来例では水平センサが前後方向視で苗植付装置のローリングを行う軸芯から離間した位置に配置されていることから、苗植付装置が傾斜した圃場に達した場合には、苗植付装置の傾斜に伴って水平センサが大きく動揺し、この動揺時には重錘の静慣性により、一時的であるが水平センサが苗植付装置の傾斜方向と逆向きへの傾斜を計測することもある。この計測が行われた場合には、苗植付装置を機体の傾斜方向と同じ方向にローリング作動させる制御が行われた後に、適正な方向への制御が行われるので、つまり、苗植付装置の傾斜を拡大する方向への制御が行われた後、苗植付装置の圃場面に対する追従制御が行われるので制御の精度が低下するものとなり改善の余地がある。
【０００４】本発明の目的は、対地作業装置が大きく動揺することがあっても適正な制御によって対地作業装置を目標姿勢に維持し得る水田作業機を合理的に構成する点にある。
【０００５】
【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）は冒頭に記載したように、走行機体に対して前後向き姿勢の軸芯周りでローリング自在に対地作業装置を支持すると共に、対地作業装置に対して重力の作用方向に基づいてローリング姿勢を計測する重錘式のローリングセンサを備え、対地作業装置の目標ローリング姿勢を設定する目標姿勢設定器を備え、対地作業装置をローリング駆動するアクチュエータを備え、又、ローリングセンサの計測値と目標設定器の設定値とが合致する方向にアクチュエータを制御する制御装置を備えている水田作業機において、前記ローリングセンサを前記軸芯上に配置する、若しくは、前記軸芯の近傍位置に配置してある点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
【０００６】本発明の第２の特徴（請求項２）は請求項１において、前記目標姿勢設定器が、目標ローリング姿勢を水平に設定する水平スイッチと、目標ローリング姿勢を右下がり側に変更する右下スイッチと、目標ローリング姿勢を左下がり側に変更する左下スイッチとを備えて構成されると共に、対地作業装置が作業状態にある場合に、前記右下スイッチあるいは左下スイッチが操作されると対地作業装置の目標ローリング姿勢を変更し、対地作業装置が非作業状態にある場合に、右下スイッチあるいは左下スイッチが操作されると対応する側に向けてアクチュエータを駆動するよう前記制御装置の制御形態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。
【０００７】本発明の第３の特徴（請求項３）は請求項２において、前記対地作業装置が作業状態にある場合に前記右下スイッチあるいは左下スイッチが操作されると、操作された時間、若しくは、操作された回数に対応した量だけ対地作業装置の目標ローリング姿勢を変更すると共に、この目標ローリング姿勢の変更量を点滅の回数によって表示する点灯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。
【０００８】本発明の第４の特徴（請求項４）は請求項１において、前記目標姿勢設定器が、水平位置、及び、この水平位置を挟む域の目標設定域に操作自在な操作具と、この操作具で操作されるポテンショメータとを用いて構成されると共に、対地作業装置が作業状態にある場合には、操作具の操作位置に対応して目標ローリング姿勢を設定し、対地作業装置が非作業状態にある場合に、操作具が前記左右の目標設定域内、あるいは、目標設定域外に形成された強制作動域まで操作されると、この強制作動域と対応する側に向けてアクチュエータを駆動するよう前記制御装置の制御形態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。
【０００９】〔作用〕上記第１の特徴によると、傾斜した圃場面に達して対地作業装置が傾斜した場合でも、ローリングセンサが軸芯上若しくは軸芯近傍に配置されているので、該ローリングセンサは移動することなく、決まった位置で傾斜する結果、対地作業装置のローリング量のみを計測するものとなり、従来例のように苗植付装置の傾斜に伴ってローリングセンサが大きく移動する現象に起因する誤検出を発生することもない。
【００１０】上記第２の特徴によると、対地作業装置が作業状態にあって目標ローリング姿勢を変更する場合には右下スイッチ、あるいは、左下スイッを操作することで走行機体の左右傾斜に拘わらず対地作業装置を目標姿勢に維持する制御が行われるものとなり、非作業時に対地作業装置の姿勢を変更する場合には右下スイッチ、あるいは、左下スイッチを操作することで対地作業装置の姿勢が変更され、走行機体に対する姿勢が維持されるものとなる。
【００１１】上記第３の特徴によると、対地作業装置が作業状態にあって目標ローリング姿勢を大きく変更する場合には右下スイッチ、あるいは、左下スイッを繰り返して操作する、若しくは、継続的に操作することで済み、目標ローリング姿勢の変更量が点灯手段の点滅回数によって確認できるものとなる。
【００１２】上記第４の特徴によると、対地作業装置が作業状態にあって目標ローリング姿勢を変更する場合には操作具を目標設定域内で操作することで、操作具の操作量に応じた目標ローリング姿勢が設定されて走行機体の左右傾斜に拘わらず対地作業装置を目標姿勢に維持する制御が行われるものとなり、非作業時に対地作業装置の姿勢を変更する場合には操作具を強制作動域で操作することで対地作業装置の姿勢が変更され、走行機体に対する姿勢が維持されるものとなる。
【００１３】〔発明の効果〕従って、対地作業装置が大きく動揺することがあっても傾斜量の誤検出を排除して適正な制御によって対地作業装置を目標姿勢に維持し得る水田作業機が合理的に構成されたのである（請求項１）。又、スイッチの簡便な操作で作業時の対地作業装置の目標ローリング姿勢の変更と、非作業時の対地作業装置の姿勢変更を容易に行えるものとなり（請求項２）、スイッチの簡便な操作によって点灯手段の点滅回数を確認しながら目標ローリング姿勢の変更を行えるものとなり（請求項３）、操作具の操作域の選択によって目標ローリング姿勢の設定と対地作業装置の姿勢変更とを容易に行えるものとなった（請求項４）。
【００１４】
【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と、駆動型の後車輪２とを備えた走行機体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の前部にエンジン４からの動力が伝えられるベルト式の無段変速装置Ｖと、ミッションケース５とを配置し、又、走行機体３の中央部にステアリングハンドル６と運転座席７とを配置し、走行機体３の後端にリフトシリンダ８で駆動昇降するリンク機構９を介して対地作業装置としての苗植付装置Ａを前後向き姿勢の軸芯Ｘ周りにローリング自在に連結して水田作業機としての田植機を構成する。
【００１５】前記無段変速装置Ｖはエンジン４の出力軸とミッションケース５の入力軸とに備えたベルト巻回径変更自在なプーリに無端ベルトを巻回して成ると共に、プーリの巻回半径の変更で伝動速度を変更自在に構成され、前記苗植付装置Ａは、走行機体３からの動力が伝動軸１１を介して伝えられる伝動ケース１２と、複数の整地フロート１３とを備えると共に、苗載せ台１４に載置したマット状苗Ｗからの苗を１株ずつ圃場面Ｓに移植するよう伝動ケース１２からの動力で駆動される植付け機構１５を備えて構成されている。又、前記ステアリングハンドル６の左側部に前記無段変速装置Ｖと前記ミッションケース５とに連係する変速レバー１６を配置し、又、ステアリングハンドル６の右側部に強制昇降レバー１７を配置し、前記運転座席７の右側部に苗植付装置Ａの昇降とミッションケース５に内蔵した植付けクラッチ（図示せず）の入り切り制御とを行う昇降レバー１８を配置してある。
【００１６】強制昇降レバー１７は中立姿勢にバネ付勢されると共に、苗植付装置Ａを上限まで上昇させる上昇位置と、苗植付装置を作業高さ（整地フロート１３が接地する高さ）まで下降させる下降位置とに操作自在に構成されている。又、変速レバー１６は前記ミッションケース５のギヤ変速系、及び、前記無段変速装置Ｖと連係しており、走行機体３を停止させる中立位置Ｎと、走行機体３を低速で走行させる植付変速域Ｆ１と、走行機体３を高速で走行させる路上変速域Ｆ２と、走行機体３を後進させる後進域Ｒとに操作自在に構成され、基端部には変速レバー１６の操作位置を検出する変速レバーセンサ２１を備えている。図１，図４に示すように、昇降レバー１８はガイド２２に形成された操作経路の夫々の位置に操作自在に構成され、「下降」位置より前方側では苗植付装置Ａを下降させ、「上昇」位置より後方側では苗植付装置Ａを上昇させ、「中立」位置では苗植付装置Ａの昇降を停止させ、「自動」位置では強制昇降レバー１７の操作に従って苗植付装置Ａの昇降を許し、この苗植付装置Ａの上昇時には植付けクラッチの切り操作を可能にすると共に、「入」位置に操作することで植付けクラッチを入り操作し、「切」位置より後方に操作することで植付けクラッチを切り操作するよう操作形態が設定され、基端部には昇降レバーセンサ２３を備えている。
【００１７】図２に示すように、苗載せ台１４の下端は横向き姿勢の摺動レール２４に対して横方向へ移動自在に支持され、苗載せ台１４の上部は左右一対の縦フレーム２５の上端に連結したガイドレール２６に対して横方向に移動自在に支持され、伝動ケース１２の側部には伝動ケース１２からの動力で苗載せ台１４を横方向に往復作動させる横送り装置２７を備えている。
【００１８】図１，図２に示すように、前記リンク機構９は左右一対のトップリンク９Ａと左右一対のロアーリンク９Ｂと、後端の縦リンク９Ｃとで構成され、この縦リンク９Ｃの下端に備えた支持ボス２８に対して、苗植付装置Ａの伝動ケース１２から前方に突設した支軸２９を前記軸芯Ｘ周りで回動自在に内嵌支持することで、リンク機構９に対し苗植付装置Ａがローリング自在に連結されている。又、縦リンク９Ｃの上端にはフレーム３１を介して横向き姿勢のネジ軸３２と、ネジ軸３２を正逆方向に回転駆動する電動型のローリングモータ３３（アクチュエータの一例）とを備え、ネジ軸３２に螺合した移動部材３４と前記ガイドレール２６の左右端部との間に左右の引っ張りバネ３５を備え、ローリングモータ３３の駆動力で苗植付装置Ａをローリング作動できるよう構成されている。
【００１９】図３に示すように、前記支軸２９の前端は前記支持ボス２８より前方に突出形成され、この前端部に苗植付装置Ａのローリング量を計測するローリングセンサ３６を備えている。尚、このローリングセンサ３６は前記軸芯と平行姿勢となる前後向き姿勢の軸芯周りで揺動する重錘の揺動量を計測するポテンショメータを備えて構成されている。
【００２０】図５及び図１１に示すように、前記運転座席７の前部位置のパネル部には制御ケース３８を配置してあり、この制御ケース３８には苗植付装置Ａの目標ローリング姿勢を設定する目標設定器として、押し操作型の左下スイッチ３９、水平スイッチ４０、右下スイッチ４１が備えられると共に、左スイッチ３９に隣接して発光ダイオード型の左ランプ４２（点灯手段の一例）を備え、右下スイッチ４１に隣接して発光ダイオード型の右ランプ４３（点灯手段の一例）を備え、これらから離間した位置に発光ダイオード型のエラーランプ４４を備えている。これらのスイッチ３９，４０，４１のうち左下スイッチ３９を押し操作すると目標ローリング姿勢を左下がり側に変更し、水平スイッチ４０を押し操作すると目標ローリング姿勢を水平に設定し、右下スイッチ４１を押し操作すると目標ローリング姿勢を右下がり側に変更しするよう構成され、以下に制御系と制御動作との概要を説明する。
【００２１】図６に示すように、マイクロプロセッサを備えた制御装置４５に対して昇降レバーセンサ２３、変速レバーセンサ２１、左下スイッチ３９、水平スイッチ４０、右下スイッチ４１、ローリングセンサ３６夫々からの信号が入力する系が形成されると共に、前記リフトシリンダ８に作動油を給排する電磁弁４６、前記ローリングモータ３３に電力を供給するドライバ４７、前記左ランプ４２、右ランプ４３、エラーランプ４４夫々に駆動信号を出力する系が形成されている。
【００２２】図７のフローチャートに示すように、苗植付装置Ａのローリングを行うローリング制御ルーチンでは、まず、昇降レバーセンサ２３と変速レバーセンサ２１とからの信号に基づいて作業条件が成立するかを判別する（＃１０１ステップ）。この作業条件とは昇降レバー１８が「下降」位置、若しくは、「入」位置にあって苗植付装置Ａが圃場面Ｓに接地した状態、あるいは、「自動」位置にあって苗植付装置Ａが圃場面Ｓに接地した状態で、変速レバー１６が植付変速域Ｆ１にある場合に成立するものである。次に、この条件が成立する場合に、水平スイッチ４０がＯＮ操作されると目標ローリング姿勢を水平に対応する値に設定し（＃１０２，＃１０３ステップ）、左下スイッチ３９がＯＮ操作されると目標ローリング姿勢を「１度」だけ左下がり側に変更すると共に、このＯＮ操作が継続すると所定のインターバル毎に「１度」ずつ左下がり側に目標ローリング姿勢を変更し、更に、目標ローリング姿勢が変更される毎に、変更された姿勢の角度に対応する回数だけ左ランプ４２を点滅させ（＃１０４〜＃１０６ステップ）、同様に右下スイッチ４１がＯＮ操作されると目標ローリング姿勢を「１度」だけ右下がり側に変更すると共に、このＯＮ操作が継続すると所定のインターバル毎に「１度」ずつ右下がり側に目標ローリング姿勢を変更し、更に、目標ローリング姿勢が変更される毎に、変更された姿勢の角度に対応する回数だけ右ランプ４３を点滅させるものとなっている（＃１０７〜＃１０９ステップ）。具体的に目標ローリング姿勢が左下がり側に２度傾斜するよう設定された場合には、左ランプ４２を図９に示すように短い時間の間隔Ｔ１で２度点灯させると共に、この点灯を、これより長い時間Ｔ２のインターバル毎に行うよう制御動作が設定されている。
【００２３】次に、このように目標ローリング姿勢が設定されると、この目標ローリング姿勢とローリングセンサ３６からの信号値とが合致する方向にローリングモータ３３を作動させるローリング制御を行うものとなっている。尚、この制御では目標ローリング姿勢の初期値が水平に設定されており、何れのスイッチを操作しない場合でも苗植付装置Ａを水平姿勢に維持する制御を行えるものとなっている。
【００２４】又、作業条件が成立しないと判別された場合には、手動ローリングルーチン（＃２００ステップ）が実行され、この手動ローリングルーチン（＃２００ステップ）では、図８のフローチャートに示すように、左下スイッチ３９がＯＮ操作されると苗植付装置Ａを左下がり側に傾斜させる側にローリングモータ３３を駆動し、右下スイッチ４１がＯＮ操作されると苗植付装置Ａを右下がり側に傾斜させる側にローリングモータ３３を駆動するものとなっている。尚、エラーランプ４４は所定のチェックルーチンを実行することでセンサやアクチュエータの異常を検出した際に点滅回数でエラーの種類を表すために備えられている。
【００２５】このように、本発明では苗植付装置Ａがローリング作動する軸芯Ｘ上にローリングセンサ３６を配置したので、整地フロート１３が圃場面Ｓの凸部に乗り上がった場合のように苗植付装置Ａが短時間のうちに比較的大きく傾斜した場合でも、従来例のようにローリングセンサ３６が大きく振られることや、逆向きの傾斜となる誤検出を発生させることなく、正確な傾斜量を計測して適正なローリング制御を行えるものとなっている。又、目標ローリング姿勢を変更する場合でも左下スイッチ３９、水平スイッチ４０、右下スイッチ４１を押し操作するという簡便な操作で、目標ローリング姿勢を１度ずつ変更することが可能となり、しかも、目標ローリング姿勢が変更された場合には、変更された角度がランプの点灯で確認できるので、誤った設定も回避されるものとなっている。
【００２６】〔別実施の形態〕本発明は上記実施の形態以外に、例えば、以下のように構成して実施することも可能である。
（イ）図１０に示すようにスイッチに代えてダイヤル５１（操作具の一例）によって回動操作されるポテンショメータで目標ローリング姿勢を設定する目標姿勢設定器５２を構成すると共に、ダイヤル５１に「水平」位置、「左下」域、「右下」域夫々の操作域を設定し、更に、「左下」域、「右下」域の操作端より更に反水平方向に「強制左下げ」域と「強制右下げ」域とを形成し、前述した実施の形態と同様に作業条件が成立した場合にはダイヤル５１を「水平」位置設定した場合には苗植付装置Ａの目標ローリング姿勢を水平に設定し、ダイヤル５１を「左下」域及び、「右下」域にに設定した場合には、その操作位置に対応した目標ローリング姿勢を設定し、又、作業条件が成立しない場合にダイヤル５１を「強制左下げ」域と「強制右下げ」域との何れかの域に操作すると、操作が継続される間は操作域に対応した側にローリングモータ３３を駆動して苗植付装置Ａを強制的に傾斜させるよう制御動作を設定する。又、本発明では「強制左下げ」域と「強制右下げ」域とを目標ローリング姿勢を設定する域の端部に重複する形態で形成することも可能である。
【００２７】（ロ）図１１に示すように、左下スイッチ３９、水平スイッチ４１、右下スイッチ４１夫々を備えた前記制御ケース３８を運転座席７の右側部、左側部、苗載せ台１４の上端夫々の位置の何れかの位置に備えると共に、運転座席７の右側部、左側部に配置する場合には、前記実施の形態と同様に左下スイッチ３９、右下スイッチ４１夫々の配置を苗植付装置Ａの右側、左側に一致させ（この場合には作業者の左右方向とも一致する）、苗載せ台１４の上端に備える場合には運転座席７の位置の作業者が振り返った際に作業者の左右方向と逆になるが、左下スイッチ３９、右下スイッチ４１夫々を苗植付装置Ａの右側、左側に一致させるよう配置する。
【００２８】（ハ）ローリングセンサ３６を伝動ケース１１の後面側において軸芯Ｘ上に配置する。
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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１０年９月１６日（１９９８．９．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０７３０８
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 修一郎
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| 【公開番号】 |
特開２０００−８３４２０（Ｐ２０００−８３４２０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年３月２８日（２０００．３．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２６１２５２ |
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