| 【発明の名称】 |
移動農機の直進制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】岡田 悟
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| 【要約】 |
【課題】従来の田植機等の移動農機で植付作業や移植作業等条として作業する場合、真っ直ぐ作業することが難しかった。
【解決手段】田植機４の機体上に左右方向回動の角速度を検知する角速度センサー６３と、機体の左右傾斜を検知する傾斜センサー６４と、機体の車速を検知する車速センサー６５と、前輪６を操向駆動するパワステシリンダー４４とを設けて、それぞれコントローラ４６と接続し、直進方向に対するズレを検知して、そのズレに応じて補正値を演算し、この演算値より操向輪を駆動して直進するように制御した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 移動農機の機体上に左右方向回動の角速度を検知する手段と、機体の左右傾斜を検知する手段と、操向輪を操向駆動する手段とを設けて、それぞれ制御手段と接続し、直進方向に対するズレを検知して、そのズレに応じて補正値を演算し、この演算値より操向輪を駆動して直進するように制御したことを特徴とする移動農機の直進制御装置。
【請求項２】 移動農機の機体上に左右方向回動の角速度を検知する手段と、機体の車速を検知する手段と、操向輪を操向駆動する手段とを設けて、それぞれ制御手段と接続し、直進方向に対するズレを検知して、そのズレに応じて補正値を演算し、この演算値より操向輪を駆動して直進するように制御したことを特徴とする移動農機の直進制御装置。
【請求項３】 前記直進制御の開始を、作業開始から設定時間後としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の移動農機の直進制御装置。
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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、移動農機、特に、乗用型のトラクタや田植機や防除機等により作業を行う時の直進性を向上させるための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、移動農機として田植機で作業を行う場合、田植えを行った後の植付状態が、直線で全ての条が平行に植わっていると、見た目がきれいになり、刈取時の作業もやり易くなる。ところが、田植機により苗を植え付ける場合、真っ直ぐ植え付けることは大変難しく多少のゆがみや蛇行が発生する。これらは通常、オペレーターの人為操作によってハンドルを回転させて、線引きマーカーに目標を合わせたり、畦やとなりの条に合わせて、できるだけ直進するように修正しながら作業を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、目標に合わせて直進させていても、圃場の耕盤には凹凸があり、車輪が凹部に入ると機体が傾斜して、傾いた方向に曲がってしまう。そこで作業者はハンドルを回転して修正を行うのであるが、修正のタイミングや直進に戻すタイミングがズレると蛇行が繰り返されることになり、更に、回行して既植えの条に合わせると曲がりが増幅されることになる。このように直進させ補正しながら植え付ける作業は大変難しい操作となっていたのである。そこで本発明は、機体が左右へ曲がる角速度と左右の傾斜と車速を検知して、曲がりに対する補正値を演算して、機体に装着されているパワーステアリングを駆動して補正しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。即ち、請求項１においては、移動農機の機体上に左右方向回動の角速度を検知する手段と、機体の左右傾斜を検知する手段と、操向輪を操向駆動する手段とを設けて、それぞれ制御手段と接続し、直進方向に対するズレを検知して、そのズレに応じて補正値を演算し、この演算値より操向輪を駆動して直進するように制御したものである。
【０００５】また、請求項２においては、移動農機の機体上に左右方向回動の角速度を検知する手段と、機体の車速を検知する手段と、操向輪を操向駆動する手段とを設けて、それぞれ制御手段と接続し、直進方向に対するズレを検知して、そのズレに応じて補正値を演算し、この演算値より操向輪を駆動して直進するように制御したものである。
【０００６】また、請求項３においては、前記直進制御の開始を、作業開始から設定時間後としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を移動農機として田植機に適用した実施例について説明する。図１は田植機の全体側面図、図２は同じく平面図、図３はパワステシリンダー組立斜視図、図４は油圧回路図、図５は制御ブロック図、図６は車速を加味しない場合の制御フローチャート図、図７は車速を加味した場合の制御フローチャート図、図８は角速度センサーからの値の制御時の変化を示す図、図９は機体の傾斜と傾斜センサーの値の関係を示す図である。
【０００８】まず、本発明の直進制御装置を８条の乗用田植機に適用した実施例について図１、図２より全体構成から説明する。乗用田植機Ａは走行部１の後部に昇降リンク機構２７を介して植付部４が配置され、該走行部１は車体フレーム３の前部上方にエンジン２を搭載し、前下部にフロントアクスルケースを介して前輪６を支持させると共に、後部にリヤアクスルケース７を介して後輪８を支持している。そして、前記エンジン２はボンネット９に覆われ、該ボンネット９の両側に予備苗載台１０・１０を配設し、該ボンネット９後部のダッシュボード５上に操向ハンドル１４を配置し、該ボンネット９両側とその後部の車体フレーム３上を車体カバー１２で覆い、操向ハンドル１４後方位置に座席１３を配置し、ボンネット９の両側と座席１３前部と、座席１３左右両側をステップとしている。
【０００９】そして、前記運転席１３の側部には走行変速レバー３０や植付昇降兼作業走行変速用副変速レバー３１や植付感度調節レバー３７が配置され、ダッシュボード下部のステップ上には主クラッチペダル３２や左右ブレーキペダル３６が配設され、前記座席１３後方には８条用の施肥機３３が配設されている。
【００１０】また、前記植付部４は図１、図２に示すように、苗載台１６や植付爪１７やセンターフロート３４やサイドフロート３５等から構成されており、前記苗載台１６は折り畳み可能として前高後低に配設して、苗載台１６の下部は下ガイドレール１８、前面の上部は上ガイドレール１９によって左右往復摺動自在に支持し、該下ガイドレール１８及び上ガイドレール１９は植付センターケース２０より植付フレーム２３等を介して支持されている。そして、植付センターケース２０より左右両側方へ連結パイプ２９を突設してチェーンケース２１を固設し、該チェーンケース２１・２１・・・を平行に後方へ突出して、該チェーンケース２１の後部に一方向に回転させるロータリーケース２２を配置し、該ロータリーケース２２の両側に一対の植付爪１７・１７を配置している。こうして、前進走行とともに苗載台１６を左右に往復摺動して、この往復動に同期させて植付爪１７を駆動して一株分の苗を切り出し、連続的に植え付け作業を行うように構成している。
【００１１】また、前記植付センターケース２０の前部にローリング支点軸を介して前記昇降リンク機構２７と連結され、該昇降リンク機構２７はトップリンク２５やロワーリンク２６等より構成され、座席１３下方に配置した昇降シリンダ２８によって植付部４を昇降できるようにしている。
【００１２】そして、図２、図３に示すように、前記前輪６・６のキングピンにはナックルアーム４０・４０を介してタイロッド４１・４１が連結され、該タイロッド４１・４１の他端はベルクランクアーム４３の一端に連結されている。該ベルクランクアーム４３の中途部はフロントアクスルケースに回転自在に枢支され、この枢支部にポテンショメータやロータリーエンコーダ等よりなる角度センサー４５が配置されて、ベルクランクアーム４３の回転角度が検知され、該角度センサー４５は後述する制御手段となるコントローラ４６と接続されている。
【００１３】また、前記ベルクランクアーム４３の他端は操向駆動手段となるパワステシリンダー４４のピストンロッド先端に連結され、該パワステシリンダー４４の基部は車体フロント３に枢支されている。そして、該ベルクランクアーム４３にはリンク等を介してパワステバルブ４７と連結されている。該パワステバルブ４７は前記操向ハンドル１４の基部に配置され、操向ハンドル１４の回転に応じてパワステバルブ４７が切り換えられるようにしている。
【００１４】次に、油圧回路について図４より説明する。油圧ポンプ５０がエンジン２の近傍に配置されて駆動され、該油圧ポンプ５０の吐出ポートにはフローコントロールバルブ５１が接続されて二つに油路が分岐され、一方はローリングバルブ５２を介して植付部４に配置したローリングシリンダー５３と接続されて、植付部４を水平に支持するようにしている。
【００１５】また、他方の油路には前記パワステバルブ４７が接続され、該パワステバルブ４７のタンクポートには昇降バルブ５４が接続されて、該昇降バルブ５４の出力ポート側に前記昇降シリンダ２８が接続され、植付部４を昇降可能としている。５５・５６・５７は作動油圧を設定するリリーフバルブである。
【００１６】そして、前記パワステバルブ４７の二次側に切換バルブ６０を介してパワステシリンダー４４と接続され、該切換バルブ６０は電磁バルブより構成されて、ソレノイド６０ａは図５に示すように、コントローラ４６と接続され、自動操向状態となると切り換えて、操向ハンドル１４を操作してパワステバルブ４７を切り換えてもパワステシリンダー４４が作動しないようにしている。そして、操向ハンドル１４近傍に手動優先手段としての手動優先スイッチ５９が設けられており、該手動優先スイッチ５９の操作により前記切換バルブ６０をＯＦＦとして、手動に切り換えて操向できるようにしている。但し、手動優先スイッチ５９の代わりに、操向ハンドル１４に角度センサー５９’を配置して（図４）、設定角度以上回転すると前記切換バルブ６０をＯＦＦとしたり、或いは、主クラッチペダル３２またはブレーキペダルにスイッチを設けて、これらペダルを踏むと、前記切換バルブ６０をＯＦＦとして手動に切り換えて操向できるように構成することもできる。
【００１７】また、前記パワステシリンダー４４とフローコントロールバルブ５１の間に、前記パワステバルブ４７に対して並列に自動操向バルブ６１が配置され、該自動操向バルブ６１のソレノイド６１ａ・６１ｂがコントローラ４６と接続されて、本発明の要部である直進制御がされるのである。そして、前記コントローラ４６には図５に示すように、植付スイッチ６２、角速度センサー６３、傾斜センサー６４、車速センサー６５、手動優先スイッチ５９、切換バルブ６０のソレノイド６０ａ、自動操向バルブ６１のソレノイド６１ａ・６１ｂが接続されている。
【００１８】前記植付スイッチ６２は前記植付昇降兼作業走行変速用副変速レバー３１のレバーガイドまたは植付クラッチまでの連結機構に配置され、前記角速度センサー６３は図２に示すように、機体の左右中心線Ｏ１上に配置され、本実施例では機体前部のボンネット９内に配置し、機体の左右旋回方向の角速度を検知するようにしている。前記傾斜センサー６４も機体の左右中心線Ｏ１上の角速度センサー６３近傍に配置しているが、機体上の任意位置に配置することができる。前記車速センサー６５は後輪の車軸上または操向駆動伝達経路上に配置されている。但し、より正確に検知するためにドプラー式等の車速センサーで検知するように構成することもできる。また、コントローラ４６にはタイマー６６が接続または内蔵されている。
【００１９】このような構成において、直進制御について説明する。直進方向に対して角速度センサー６３の値から得られるズレｙ１は数式１で示され、角速度センサー６３の値を積分して求める。つまり、図８に示すように、基準電圧、つまり、直進している場合角速度センサー６３からの出力が２．５Ｖとし、例えば、右へ機体が旋回した場合の値Ｖ１は２．５Ｖ以上となり、その差を積分して、プラスの補正値ｙ１が得られる。この補正値ｙ１は目標線に対して右側へ振れた面積となる。このようにズレは面積として得られるので、徐々にズレが生じるような場合であっても、ズレの積み重ねが面積として加えられて演算され、終端で大きくズレるようなことがなくなり、略正確な直進が得られるのである。
【００２０】
【数１】数式１
【００２１】また、傾斜センサー６４の値から得られるズレｙ２は、数式２としてｙ2 ＝ｂ（Ｖ2 −２．５） （ｂ：定数）
で示され、傾斜センサー６４の値に比例した値となる。つまり、図９に示すように、基準電圧を２．５Ｖとして、機体が水平の場合、傾斜センサー６４からの出力が２．５Ｖとなり、例えば、右側へ機体が傾いた（右下がり）場合２．５Ｖ以上となり、その傾きに比例した値が出力される。
【００２２】そして、このズレの合成値ｙはｙ＝ｙ１＋ｙ２として表され、このズレが不感帯（Δｙ）を越えている場合には補正する必要があり、補正する場合には、この補正値ｚはｙに比例した値（ｚ＝ｅ×ｙ）として、ズレと逆の方向にパワステシリンダー４４を駆動して前輪６を切る。このパワステシリンダー４４を駆動するための自動操向バルブ６１のソレノイド６１ａ・６１ｂはパルス幅制御（ＰＷＭ）によって駆動される。
【００２3 】次に、車速補正を加味しない場合について具体的な制御を図６のフローチャートより説明する。まず、センサーの基準電圧等の初期設定が行われる（ステップＳ１）。次に、植付昇降兼作業走行変速用副変速レバー３１を操作して植付位置まで回動すると、植付スイッチ６２がＯＮし（Ｓ２）、植付作業が可能となる。そして、主クラッチペダル３２から足を離して走行開始後Ｔ秒経過すると（Ｓ３）、切換バルブ６０を切り換えて（Ｓ４）パワステシリンダー４４の駆動をコントローラからの制御に切り換え、前輪６を直進方向に向ける。
【００２4 】前記Ｔ秒は圃場に入ってから、または、回行してから進行方向に位置を合わせて、植付作業しながら走行を開始する時は、機体は目標方向に向いていても操向ハンドル１４が目標方向に向いていないことがあったり、機体を条や畦等と平行に合わせたために、目標方向に対しては角度がズレていたりする場合等があるので、走行を開始して目標方向と略一致するＴ秒後から自動直進制御を開始するのである。但し、時間Ｔの代わりに、設定距離を走行した後に自動直進制御を開始するように構成することもでき、これら設定値は図示しない設定器によって変更することができるようにしている。
【００２５】そして、前輪６を直進方向に向けるために、角度センサー４５からの値をＡ／Ｄ変換してその値をＶ３として（Ｓ５）読み込み、この値Ｖ３が直進方向の値となる２．５±Ｖｈ（Ｖｈは不感帯）と比較して、Ｖ３が大きい（右向き）場合（Ｓ６）左ソレノイド６１ａをＯＮし（Ｓ７）、Ｖ３が小さい（左向き）場合（Ｓ８）右ソレノイド６１ｂをＯＮして（Ｓ９）直進方向に向かせ、直進状態となるとソレノイドをＯＦＦとする（Ｓ１０）のである。
【００２６】次に、前輪が直進方向に向いていると、角速度センサー６３と傾斜センサー６４からの値を読み込みＡ／Ｄ変換する（Ｓ１１）。このＡ／Ｄ変換した値をそれぞれＶ１・Ｖ２とし、この値から前記数式１、数式２より操向ハンドル１４の補正値ｙ＝ｙ１＋ｙ２を演算する（Ｓ１２）。そして、この補正値ｙを不感帯値ｆ１と比較して（Ｓ１３）、補正値ｙが不感帯値ｆ１より大きく右方向にズレている場合には左ソレノイド６１ａをＯＮし（Ｓ１４）、補正値ｙが不感帯値−ｆ１より小さく左方向にズレている場合（Ｓ１５）には右ソレノイド６１ｂをＯＮし（Ｓ１６）、不感帯内であれば略直進していると見なしてソレノイドをＯＦＦ（Ｓ１７）としてそのままの状態を維持する。このようにして直進制御を行うのである。
【００２７】そして更に、車速を加味して切れ角を補正する場合、その補正値ｙ３は数式３ｙ3 ＝ｃ×ｙ1 ×ｖ1 （ｃ：定数）
で示され、車速センサー６５の値ｖ1 に比例した補正値としており、更に、前記角速度センサー６３からの補正値ｙ１を掛けている。つまり、右側または左側へ機体が傾いた場合、車速に比例して曲がりが大きくなるので、その車速に比例した補正値を出力すようにして、その補正値ｙを数式４としてｙ＝ｙ１＋ｙ３により演算して直進制御を行う。但し、ｙ3 ＝ｃ×ｙ1 ×ｙ2 ×ｖ1 とすることも可能である。
【００２８】この具体的な制御を図７のフローチャートより説明する。ステップＳ１０までは前記と同じ制御が行われ、次に角速度センサー６３と車速センサー６５の値を読み込みＡ／Ｄ変換してその値をそれぞれＶ１、ｖ１とする（Ｓ２０）。そして、補正値（ｙ＝ｙ１＋ｙ３）を演算し（Ｓ２１）、この補正値ｙを不感帯ｆ２と比較して（Ｓ２２）、前記同様にズレが大きいと左ソレノイドを駆動し（Ｓ２３）、補正値ｙを不感帯−ｆ２と比較して（Ｓ２４）それより小さいと右ソレノイドを駆動し（Ｓ２５）、不感帯内であればソレノイドをＯＦＦとして中立にしておく（Ｓ２６）。
【００２９】このようにして直進制御が行われ、圃場端に至り、操向ハンドル１４を大きく切るか、或いは、クラッチペダルを踏む等の操作で、直進制御が終了し、植付部を上昇させて回行し、再び植付作業を行うときには前記と同様に制御されるのである。
【００３０】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。即ち、請求項１の如く、移動農機の機体上に左右方向回動の角速度を検知する手段と、機体の左右傾斜を検知する手段と、操向輪を操向駆動する手段とを設けて、それぞれ制御手段と接続し、直進方向に対するズレを検知して、そのズレに応じて補正値を演算し、この演算値より操向輪を駆動して直進するように制御したので、植付作業時に目標に向かって直進させていても、耕盤の凹凸や泥の抵抗等によって曲がってしまい、これを修正するために人為的に操向ハンドルを操作しても、歪みを小さくすることは難しかったが、自動的に曲がりを判断して修正して直進できるようになり、従来よりも大幅にバラツキが小さくなり、きれいに植え付けることができるようになったのである。
【００３１】また、請求項２記載の如く、移動農機の機体上に左右方向回動の角速度を検知する手段と、機体の車速を検知する手段と、操向輪を操向駆動する手段とを設けて、それぞれ制御手段と接続し、直進方向に対するズレを検知して、そのズレに応じて補正値を演算し、この演算値より操向輪を駆動して直進するように制御したので、前記と同様に自動的に直進方向に操向輪を修正するようになり、仕上がりをきれいにできるとともに、車速を加味して修正するので、車速が速い場合には歪みも大きくなるが、その歪みが大きくなる前に修正でき、より正確に直進できるようになったのである。
【００３２】また、請求項３記載の如く、前記直進制御の開始を、作業開始から設定時間後としたので、植付開始時は機体や操向輪が目標ラインからズレている場合が多いが、少し走行して目標ラインを決めてから直進制御を開始するので、目標ラインに沿った直進制御を確実に行える。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６８５１
【氏名又は名称】ヤンマー農機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月５日（１９９９．１０．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８０６２１
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 寿一郎
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０３８０６（Ｐ２００１−１０３８０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月１７日（２００１．４．１７） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２８３９４１ |
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