JP2001103806A

JP2001103806A - 移動農機の直進制御装置

Info

Publication number: JP2001103806A
Application number: JP28394199A
Authority: JP
Inventors: Satoru Okada; 悟岡田
Original assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【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。

Description

【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１
０・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１
４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Ｏ
１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６１
ａをＯＮし（Ｓ７）、Ｖ３が小さい（左向き）場合（Ｓ
８）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、ｖ
１とする（Ｓ２０）。そして、補正値（ｙ＝ｙ１＋ｙ
３）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。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植機の全体側面図である。

【図２】同じく平面図である。

【図３】パワステシリンダー組立斜視図である。

【図４】油圧回路図である。

【図５】制御ブロック図である。

【図６】車速を加味しない場合の制御フローチャート図
である。

【図７】車速を加味した場合の制御フローチャート図で
ある。

【図８】角速度センサーからの値の制御時の変化を示す
図である。

【図９】機体の傾斜と傾斜センサーの値の関係を示す図
である。

【符号の説明】

６前輪４４パワステシリンダー４６コントローラ６３角速度センサー６４傾斜センサー６５車速センサー

フロントページの続きＦターム(参考） 2B043 AA04 AB07 BA02 BB01 BB06 BB08 DB08 DC03 EB10 EB29 EC03 EC16 EC17 ED02 2B062 AA02 AA05 AB01 BA46 BA48 CA05 CA30 5H301 AA10 BB01 CC06 GG14 GG16 HH02 HH08

Claims

【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。