| 【発明の名称】 |
移植機 |
| 【発明者】 |
【氏名】宇山 昌樹
【住所又は居所】島根県八束郡東出雲町大字揖屋町６６７番地１ 三菱農機株式会社内
【氏名】中村 八郎
【住所又は居所】島根県八束郡東出雲町大字揖屋町６６７番地１ 三菱農機株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】移植機における移植部の傾斜自動制御（水平制御）において、傾斜センサの遅れやノイズ信号が傾斜自動制御に反映されることを回避し、安定性に優れた傾斜自動制御を可能にする。
【解決手段】傾斜センサ１８の検出値に基づいて水平制御モータ１６を駆動し、移植部３の傾斜姿勢を自動制御する乗用田植機であって、移植部３に、その左右傾斜変化速度を検出する角速度センサ１９を設け、該角速度センサ１９の検出値に基づいて、移植部３の左右傾斜変化方向を判断すると共に、傾斜センサ１８の現在の検出値及び過去の検出値に基づいて、移植部３の傾斜変化方向を判断し、これらの判断結果が相違するとき、前記水平制御モータ１６への出力を停止させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行機体に左右傾斜自在に連結される移植部と、前記走行機体と移植部との間に介設され、前記移植部を強制的に左右傾斜させるアクチュエータと、前記移植部の左右傾斜を検出する傾斜センサとを備えると共に、前記傾斜センサの検出値に基づいて、前記アクチュエータを自動的に制御する移植機であって、
該移植機に、前記移植部又は走行機体の左右傾斜変化速度を検出する角速度センサと、該角速度センサの検出値に基づいて、前記移植部の左右傾斜変化方向を判断する第１の傾斜変化方向判断手段と、前記傾斜センサの現在の検出値及び過去の検出値に基づいて、前記移植部の傾斜変化方向を判断する第２の傾斜変化方向判断手段と、前記第１及び第２傾斜変化方向判断手段の判断が相違するとき、前記アクチュエータへの出力を停止させるアクチュエータ出力停止手段とを設けたことを特徴とする移植機。
【請求項２】
前記角速度センサは、前記移植部に設けられることを特徴とする請求項１記載の移植機。
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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、傾斜センサの検出値に基づいて、移植部の左右傾斜姿勢を自動的に制御する乗用田植機などの移植機の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
移植部の左右傾斜姿勢を自動的に制御する移植機が知られている。この種の移植機は、移植部を強制的に左右傾斜させるアクチュエータと、移植部の左右傾斜を検出する傾斜センサとを備えており、該傾斜センサの検出値に基づいて、アクチュエータを自動的に制御するように構成されている。
しかしながら、前記傾斜センサは、傾斜変化に対する応答に遅れがあり、特に、傾斜変化の初期には、逆方向の信号が出力される可能性がある。そのため、傾斜センサの応答遅れに起因し、傾斜自動制御（水平制御）の精度向上に限界がある。
【０００３】
近年、移植部の左右傾斜変化速度を検出する角速度センサを更に備え、該角速度センサ及び前記傾斜センサの検出値に基づいて、前記アクチュエータに対する制御出力を演算する移植機が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
このように構成された移植機によれば、傾斜変化に対する応答が速い角速度センサの信号により、傾斜センサの応答遅れを補いながら、傾斜自動制御を行うことが可能になる。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９１９４４２号公報（第５頁、第９図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に示されるものでは、アクチュエータに対する制御出力を、傾斜センサ及び角速度センサの検出値に基づいて逐次演算するため、演算処理能力が高い高価なＣＰＵ（マイコン）を必要とし、コストアップを招来するという問題がある。
また、上記特許文献１に示されるものでは、傾斜センサ及び角速度センサの現在値に基づいて制御出力を演算するため、瞬間的に生じる傾斜センサのノイズ的な信号変化にも敏感に反応し、傾斜自動制御の安定性を低下させるという問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、走行機体に左右傾斜自在に連結される移植部と、前記走行機体と移植部との間に介設され、前記移植部を強制的に左右傾斜させるアクチュエータと、前記移植部の左右傾斜を検出する傾斜センサとを備えると共に、前記傾斜センサの検出値に基づいて、前記アクチュエータを自動的に制御する移植機であって、該移植機に、前記移植部又は走行機体の左右傾斜変化速度を検出する角速度センサと、該角速度センサの検出値に基づいて、前記移植部の左右傾斜変化方向を判断する第１の傾斜変化方向判断手段と、前記傾斜センサの現在の検出値及び過去の検出値に基づいて、前記移植部の傾斜変化方向を判断する第２の傾斜変化方向判断手段と、前記第１及び第２傾斜変化方向判断手段の判断が相違するとき、前記アクチュエータへの出力を停止させるアクチュエータ出力停止手段とを設けたことを特徴とする。
つまり、傾斜センサの現在の検出値及び過去の検出値に基づいて、移植部の傾斜変化方向を判断し、これが、角速度センサの検出値に基づいて判断される傾斜変化方向と相違するとき、ノイズ的な信号であると判断してアクチュエータへの出力を停止させるため、傾斜センサのノイズ的な信号変化が傾斜自動制御に反映されてしまう従来のものに比べ、安定性に優れた傾斜自動制御を行うことができる。
しかも、角速度センサの検出値は、制御出力の演算に用いることなく、単に傾斜変化方向の確認に利用されるため、傾斜センサ及び角速度センサの検出値に基づいて逐次制御出力を演算するもののように、演算処理能力が高い高価なＣＰＵを必要としない。その結果、コストアップを回避しつつ、安定性に優れた傾斜自動制御を行うことが可能になる。
また、前記角速度センサは、前記移植部に設けられることを特徴とする。この場合には、走行機体に角速度センサを設けた場合のように、走行機体の左右傾斜変化に敏感に反応することを回避し、傾斜自動制御の安定性を更に向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図面において、１は乗用田植機の走行機体であって、該走行機体１の後部には、昇降リンク機構２を介して移植部３が連結されている。移植部３は、左右両側に苗載台ステー４ａが立設される移植部フレーム４と、該移植部フレーム４から後方に延出する複数の植付伝動ケース５と、該植付伝動ケース５の後端部に組付けられる移植機構６と、前記移植部フレーム４によって左右移動自在に支持され、かつ、移植機構６の苗掻取タイミングに合わせて強制的に横送りされる苗載台７と、前記植付伝動ケース５の下方に上下揺動自在に設けられるフロート８とを備えて構成されている。
【０００８】
昇降リンク機構２は、その後端部に移植部ホルダ９を備える。移植部ホルダ９は、ローリング支軸１０を介して、移植部フレーム４を支持している。つまり、移植部ホルダ９の下端部には、前後方向を向くボス部９ａが一体的に設けられ、このボス部９ａが、移植部フレーム４から前方に突出するローリング支軸１０を回動自在に支持している。これにより、走行機体１に対する移植部３の左右揺動（左右傾斜）が許容される。
【０００９】
移植部ホルダ９と移植部３との間には、中間部材１１が介設されている。中間部材１１の下端部には、前後方向を向くボス部１１ａが一体的に形成され、このボス部１１ａが、移植部ホルダ９のボス部９ａに回動自在に外嵌することにより、中間部材１１の左右揺動が許容される。
【００１０】
中間部材１１は、ローリング支軸１０から上方に延出するアーム部材であり、その上端部には、左右方向を向くラックプレート１２が一体的に設けられている。ラックプレート１２の左右両端部は、連結ロッド１３を介して移植部フレーム４に連結されている。ラックプレート１２と連結ロッド１３との連結部は、ピン１２ａと長孔１３ａで構成されているため、移植部３が中間部材１１に対して僅かな範囲で左右揺動可能であるが、この揺動は、過負荷時を除き、スプリング１４の付勢によって規制される。これにより、移植部３は、中間部材１１に一体的に連結され、中間部材１１の揺動に応じて、強制的に左右傾斜されることになる。
【００１１】
移植部ホルダ９の一側部には、モータブラケット１５を介して、減速機構付の水平制御モータ（アクチュエータ）１６が設けられている。水平制御モータ１６の出力ギヤ１６ａは、ラックプレート１２に形成される円弧状のラック部１２ｂに噛合し、水平制御モータ１６の駆動に応じて、中間部材１１を左右揺動させる。これにより、水平制御モータ１６による移植部３の強制的な左右傾斜制御が可能になる。
【００１２】
移植部３には、センサユニット１７が設けられている。センサユニット１７には、移植部３の左右傾斜角を検出する傾斜センサ１８と、移植部３の左右傾斜変化速度を検出する角速度センサ１９とが一体的に組み込まれている。本実施形態では、移植部フレーム４におけるローリング支軸１０の上方近傍位置、つまり、移植部３の左右傾斜中心位置にセンサユニット１７を配置することにより、移植部３の左右傾斜に伴うセンサユニット１７の移動量を最小化し、センサユニット１７の移動に起因する検出誤差の発生を抑制している。
【００１３】
走行機体１には、マイコン（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含む。）を用いて構成される制御部２０が搭載されている。制御部２０の入力側には、前述した傾斜センサ１８及び角速度センサ１９に加え、移植部３の昇降高さを検出するリフトセンサ２１などが接続される一方、出力側には、水平制御モータ１６などが接続されている。そして、制御部２０は、あらかじめＲＯＭに書き込まれた傾斜センサデータ処理ルーチン（プログラム）、水平制御ルーチンなどに基づいて、水平制御モータ１６を駆動制御し、移植部３を水平姿勢に保つ。以下、上記ルーチンに基づいた制御動作をフローチャートに沿って説明する。
【００１４】
水平制御ルーチンでは、まず、移植部３の高さを判断し、これが所定高さよりも高い場合は、水平制御停止処理を実行して上記ルーチンに復帰する。一方、移植部３の高さが所定高さ以下のときは、傾斜センサデータを読み込むと共に、制御フラグを参照する。この制御フラグには、所定のタイミングで「比較処理」と「出力処理」とが交互にセットされるようになっており、その内容に応じて比較処理と出力処理との切換えが行われる。制御フラグに「比較処理」がセットされた状態では、傾斜センサデータに基づいて出力方向１と出力ＯＮ時間を計算する。
【００１５】
出力方向１とは、水平制御モータ１６を駆動させる方向であり、移植部３の傾斜方向に背反する方向である。本発明では、出力方向１を計算する際、現在の傾斜センサデータと過去の傾斜センサデータとに基づいて、移植部３の傾斜変化方向を判断し（第２傾斜変化方向判断手段）、その背反方向を出力方向１とする。
また、出力ＯＮ時間（デューティ比）は、水平制御モータ１６の駆動速度を決定するパラメータであり、例えば、水平に対する現傾斜角の偏差や、現傾斜角と過去の傾斜角の差分（傾斜変化速度）に応じて、比例的に変化するように設定される。
【００１６】
出力方向１及び出力ＯＮ時間を計算した後は、角速度センサデータを読み込むと共に、角速度センサデータに基づいて、出力方向２を計算する。出力方向２の計算に際しては、角速度センサデータに基づいて、移植部３の傾斜変化方向を判断し（第１傾斜変化方向判断手段）、その背反方向を出力方向２とする。
【００１７】
そして、出力方向２を計算した後は、出力方向１と出力方向２とを比較し、これらが一致するときは、出力方向１をモータ出力方向にセットすると共に、出力ＯＮ時間をモータ出力ＯＮ時間にセットし、それに基づいて水平制御モータ１６に駆動信号を出力（出力処理）するが、出力方向１と出力方向２とが相違する場合には、モータ出力方向及びモータ出力ＯＮ時間をセットすることなく、上位ルーチンに復帰するようになっている。
【００１８】
つまり、傾斜センサ１８の現在の検出値及び過去の検出値に基づいて判断される移植部３の傾斜変化方向が、角速度センサ１９の検出値に基づいて判断される傾斜変化方向と相違するときは、傾斜センサ１８の遅れ、又はノイズ信号であると判断し、水平制御モータ１６の駆動を停止させる。これにより、傾斜センサ１８の遅れやノイズ信号が水平制御（傾斜自動制御）に反映されてしまう従来のものに比べ、安定性に優れた水平制御を行うことが可能になる。尚、傾斜センサ１８の遅れやノイズ信号は、移植部３の急激な荷重変化によって生じ易く、例えば、苗載台７の方向変換時などに発生する。
【００１９】
しかも、角速度センサ１９の検出値は、制御出力（出力ＯＮ時間）の計算に用いることなく、単に傾斜変化方向の確認に利用されるため、傾斜センサ１８及び角速度センサ１９の検出値に基づいて逐次制御出力を計算するもののように、演算処理能力が高い高価なＣＰＵを必要としない。これにより、コストアップを回避しつつ、安定性に優れた水平制御を行うことが可能になる。
【００２０】
傾斜センサデータ処理ルーチンは、処理タイマのタイマ値を参照し、これが０のとき、処理タイマをセットして傾斜センサデータの処理を行う。つまり、傾斜センサデータの処理は、処理タイマの設定時間毎に実行される。傾斜センサデータを処理する場合は、まず、処理カウンタを参照し、これが既定値以下のときは、処理カウンタ番目のデータに現在の傾斜センサ値を代入すると共に、処理カウンタ値を加算（カウンタ値＋１）する。
【００２１】
一方、処理カウンタが既定値よりも大きい場合は、Ｎ個前のデータと現在の傾斜センサ値との差分を計算すると共に、この差分に所定の係数を掛け、それを現在の傾斜センサ値に加えて傾斜センサデータとする。その後、１〜（Ｎ−１）番目のデータを順次０〜（Ｎ−２）番目のデータにシフトして上位ルーチンに復帰する。つまり、本実施形態では、水平制御に用いる傾斜センサデータとして、現在の傾斜センサ値をそのまま代入することなく、過去の傾斜センサ値を加味して傾斜センサデータとするため、ノイズ的な傾斜センサ値に起因する制御精度や安定性の低下を防止することが可能になる。
【００２２】
叙述の如く構成されたものにおいて、走行機体１に左右傾斜自在に連結される移植部３と、前記走行機体１と移植部３との間に介設され、前記移植部３を強制的に左右傾斜させる水平制御モータ（アクチュエータ）１６と、前記移植部３の左右傾斜を検出する傾斜センサ１８とを備えると共に、前記傾斜センサ１８の検出値に基づいて、前記水平制御モータ１６を自動的に制御する乗用田植機（移植機）であって、前記移植部３に、その左右傾斜変化速度を検出する角速度センサ１９を設け、該角速度センサ１９の検出値に基づいて、前記移植部３の左右傾斜変化方向を判断すると共に、前記傾斜センサ１８の現在の検出値及び過去の検出値に基づいて、前記移植部３の傾斜変化方向を判断し、これらの判断結果が相違するとき、前記水平制御モータ１６への出力を停止させるようにしたため、傾斜センサ１８の遅れやノイズ信号が水平制御に反映されることを防止し、安定性に優れた水平制御を行うことができる。
【００２３】
しかも、角速度センサ１９の検出値は、制御出力の演算に用いることなく、単に傾斜変化方向の確認に利用されるため、傾斜センサ１８及び角速度センサ１９の検出値に基づいて逐次制御出力を演算するもののように、演算処理能力が高い高価なＣＰＵを必要としない。これにより、コストアップを回避しつつ、安定性に優れた水平制御を行うことが可能になる。
【００２４】
また、前記角速度センサ１９は、前記移植部３に設けられるため、走行機体１に角速度センサ１９を設けた場合のように、走行機体１の左右傾斜変化に敏感に反応することを回避し、水平制御の安定性を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】乗用田植機の側面図である。
【図２】同上平面図である。
【図３】水平制御のための機械的な構成を示す要部正面図である。
【図４】同上側面図である。
【図５】制御部の入出力を示すブロック図である。
【図６】水平制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】傾斜センサデータ処理ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 走行機体
３ 移植部
１０ ローリング支軸
１１ 中間部材
１２ ラックプレート
１３ 連結ロッド
１４ スプリング
１５ モータブラケット
１６ 水平制御モータ
１７ センサユニット
１８ 傾斜センサ
１９ 角速度センサ
２０ 制御部
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８７８
【氏名又は名称】三菱農機株式会社
【住所又は居所】島根県八束郡東出雲町大字揖屋町６６７番地１
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| 【出願日】 |
平成１５年１月３１日（２００３．１．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８５３９４
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 哲夫
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| 【公開番号】 |
特開２００４−２２９６０８（Ｐ２００４−２２９６０８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１６年８月１９日（２００４．８．１９） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−２４７３７（Ｐ２００３−２４７３７） |
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