JP2005185129A - 対地作業機用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オペレータの操作負担を低減するべく、幅広い条件に適用可能な対地作業機用制御装置を提供する。
【解決手段】対地作業機用制御装置は、作業部７を昇降可能に備えて対地作業しつつ走行する機体の旋回動作を制御するとともに、その旋回動作と連動して作業部７の稼動と昇降を制御する制御部２２を備えて構成され、この制御部２２は、機体前進動作の終了による停車検出に基づいて作業部７を所定高さまで上昇制御し、その後に所定距離を機体後進制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、機体に備えた作業部により機体走行とともに対地作業をする田植機等の対地作業機に搭載され、機体の走行動作と作業部の動作を制御する対地作業機用制御装置に関するものである。

機体に備えた作業部により機体走行とともに対地作業をする田植機等の対地作業機において、特許文献１に示すように、機体の旋回動作と連動して作業部の動作を制御するようにした対地作業機用制御装置が知られている。この対地作業機用制御装置は、少なくとも、畦際部の周回植付け作業に到るまでの中央部の往復植付け作業において、往復走行する植付行程と、その端部で機体をＵターンする旋回行程とを制御する。植付行程においては、植付部の下降と伝動クラッチオンにより、機体の前進走行にしたがって複数条の苗を植付けする。旋回行程においては、植付部のクラッチオフによって植付け動作を停止するとともに、植付部を上昇した上でＵターンにより隣接位置に移る。この隣接位置において、植付部の下降とクラッチオンの制御により先の植付け終了位置から植付けを再開する。このように、旋回動作と付帯して植付部の制御を自動で行う旋回付帯制御を導入することにより、オペレータの負担を軽減することができる。

しかし、上記旋回付帯制御においては、機体の旋回動作を基準に往復植付け範囲が決められることから、畦際部の周回植付けの植付け幅を残すために、畦際部の旋回動作領域内まで往復植付け範囲を拡大する場合には適用できないので、植付け条数等の作業機仕様と多様な圃場条件との相互関係により、機体旋回と作業部の取扱いのために煩わしい操作が要求され、オペレータが大きな負担を強いられる場合があった。
このような負担を軽減するべく、機体の後進操作と連動して作業部を上昇させるように、いわゆるバックリフト制御が用いられることがあるが、機体後進の際に作業部が上昇しきれずに圃場の表土に喰い込み、条件によっては作業部が破損する事態を招くことがあった。
特開２００２−３３５７２０号公報

解決しようとする問題点は、畦際部の所要の旋回動作領域内まで往復植付けして機体旋回する際のオペレータの操作負担を低減するとともに、動作の確実性を担保することができる対地作業機用制御装置を提供する点にある。

本発明は、作業部を昇降可能に備えて対地作業しつつ走行する機体の旋回動作を制御するとともに、その旋回動作と連動して作業部の稼動と昇降を制御する制御部を備える対地作業機の制御装置において、上記制御部は、機体前進動作の終了による停車検出に基づいて作業部を所定高さまで上昇制御し、その後に所定距離を機体後進制御することを特徴とする。

本発明の対地作業機用制御装置は、以下の効果を奏する。
上記構成の対地作業機の制御装置は、その制御部の信号処理により、旋回の際に、作業部を稼動しつつ畦際まで機体を前進制御し、機体の停車に基づいて作業部を所定高さまで上昇制御し、その後に機体が後進される。このように、畦際まで作業部を稼動した後に機体を旋回するように制御することから、機体後進時の作業部の畦際部の所要の旋回動作領域内まで往復植付けして機体旋回する際のオペレータの操作負担を低減することができる。また、機体の停車と対応して作業部を上昇することから、作業部の対地接触等の不測の事態を招くことなく、機体の後進と旋回が可能となる。

本発明の実施の形態について、以下に図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の対地作業機用制御装置を図１の側面図に示す田植機に適用した例について説明する。田植機１は、転向車輪２、２と後輪３、３とによって４輪駆動可能に機体を支持し、操舵ハンドル４、オペレータシート５、エンジン６、植付部７のほか、各種機器を制御する後述の対地作業機用制御装置を備える。

植付部７は、機体後部に昇降部１１を介して昇降可能に取付け、図示せぬ植付クラッチを介して機体の走行に合わせて多条植え動作するほか、植付け動作と連動して苗を順次送り出す送出部１３、薬肥を吐出する施肥部１４、均平用のフロート部１５…等を備える。

対地作業機用制御装置は、図２のターン切替スイッチ（切替手段）２１の切替操作により、「バックターン」「自動ターン」「枕地調節ターン」の中から選択に応じたパターンの旋回処理を行うべく構成する。「自動ターン」は、図３（ａ）に示すように、旋回のためのハンドル操作に対応して植付を停止し、機体旋回に付帯して所定の手順で植付けを再開する旋回パターンであり、「バックターン」は、図３（ｂ）に示すように、畦に近接した位置まで進んで停車するとともに植付けを停止し、その後の機体後進に続く機体旋回に付帯して植付けを再開するものであり、「枕地調節ターン」は、図３（ｃ）に示すように、機体旋回の手前位置から植付けを停止してさらに前進し、続く機体旋回に付帯して植付けを再開するものである。

対地作業機用制御装置において信号処理をする制御部２２の入出力構成は、図４の系統図に示すように、旋回パターンを選択するための切替スイッチ２１の入力信号のほか、各種のスイッチ、センサの信号を受け、また、走行と作業動作用の各種機器のアクチュエータ類を制御する。具体的には、入力側に、植付け動作指令用のフィンガーレバースイッチ２３ａ、植付け自動動作選択用の植始め自動切替スイッチ２３、植付部７の自動上昇選択用の植付部上昇モードスイッチ２４、変速操作検知用のＨＳＴレバー位置センサ２５、操舵操作検知用のハンドル切れ角センサ２６、時間調節用のタイムラグ調節ダイヤル２７、ブレーキ操作検知用のブレーキペダルセンサ２８等、また、出力側に、油圧シリンダ１１ａを介して植付部７を昇降する電磁油圧バルブ１１ｂ、植付部動作用の植付クラッチ作動ソレノイド３１、施肥機動作用の施肥クラッチ作動ソレノイド３２、ＨＳＴレバー傾動用のＨＳＴモータ３３等を接続する。

上記制御部２２による制御処理は、図５のフローチャートに示すように、各センサ値読込（Ｓ１）の後に、変速位置が植付速（Ｓ２）になるまで待機してターン選択用の切替スイッチ２１をチェック（Ｓ３）し、「バックターン」「自動ターン」「枕地調節ターン」の中から選択に応じたパターンの旋回処理を行う。それぞれの旋回処理は、植付停止位置の相違に伴う個別の処理を行う。

各旋回パターンについて詳細に説明すると、「バックターン」は、ＨＳＴレバー位置センサ２５の信号によりＨＳＴレバーが中立（Ｓ１１）で、主クラッチが「切」（Ｓ１２）でないことを条件に、すなわち、主クラッチが「入」になるまで待機して植付部「上昇」と植付クラッチ「切」とを指令（Ｓ１３）する。

この場合、ＨＳＴレバーの中立検出によって旋回制御の感知精度を向上することができる。また、図示せぬ接触センサ等による畦検知センサを機体前端部に設け、畦の側面に最接近した時の検知信号によりレバー傾動装置３３を介してＨＳＴレバーを中立に戻し、自動停車するように構成することにより、畦との衝突を防止して位置決め精度を向上し、以降の制御精度を確保することができる。

主クラッチ「切」の場合は、所定時間以上の停車継続を検出した場合を含め、旋回処理を中止することにより、植付け途中の異常停車等に対応することができる。この時は、オペレータが後進操作を行うことにより、「バックターン」の処理に復帰するように構成する。また、植付部「上昇」は、機体の後進動作の前に行われることから、機体後進とともに作業部を上昇する通常のバックリフト動作による機体後進の際に植付部７が上昇しきれずに表土に喰い込むという事態が回避されるので、フロート部１５の破損を防止することができる。

次いで、衝撃緩和のため所定時間の経過を挟んで所定距離後進（Ｓ１４）する。この後進の際は、その時間的余裕により、走行方向切替によってオペレータが受けるショックを抑えるとともに、植付部７の上昇動作が遅い場合の表土への喰い込みを防止することができる。また、後進動作による車輪跡によって植え付け済みの圃場面が乱れ、その植苗を倒すことなく車輪跡を消すのは煩わしい手間を要するので、上記後進動作は、植え終わり位置までの範囲に規制する。

所定時間の経過後に前進操作（Ｓ１５）を待ってドライブシャフト回転による距離カウントを開始（Ｓ１６）する。この前進操作に代えてＨＳＴレバーの傾動指令によって機体を前進させるように構成することにより、操作性の向上を図ることができる。また、機体の前進開始までのタイムラグを設けることにより、オペレータが受けるショックを抑えることができ、さらに、タイムラグ調節ダイヤル２７を設けることにより後進時と前進時について好みの時間に設定できるので、操作性を向上することができる。

この前進開始に続く旋回のためのハンドル操作（Ｓ１７）に応じて後述の左または右の所定のターン制御（Ｓ１８，Ｓ１８）により、機体の旋回動作に付帯して所定位置から植付けを再開する。所定のターン制御（Ｓ１８）は、左右共通のサブルーチン処理によるものであり、他の旋回パターンにも組み込み可能に構成する。

このように制御処理する「バックターン」の処理は、植付け条数の少ない田植機を使用する場合において、圃場中央部の往復植付け作業において畦に近接した位置まで植付けすることにより、作業部の植付け幅に適合させるべく畦際部の周回植付け作業幅を小さくすることができる。なお、ブレーキペダルセンサ２８の信号によって旋回処理の制御を中止するべく構成した場合には、異状に際して安全性を確保することができる。

「自動ターン」は、旋回のためのハンドル操作（Ｓ２１）に応じて上記同様に距離カウントを開始（Ｓ２２，Ｓ２２）するとともに、対応するターン制御（Ｓ１８，Ｓ１８）により所定位置から植付けを再開する。また、「枕地調節ターン」は、植付「切」操作（Ｓ３１）を条件として上記同様に距離カウントを開始（Ｓ３２）し、前進を続行した後に旋回のためのハンドル操作（Ｓ３３）に応じてターン制御（Ｓ１８，Ｓ１８）をすることにより所定位置から植付けを再開する。

サブルーチン処理による左または右のターン制御処理の詳細は、図６のフローチャートに示すように、植付部７の上昇モードスイッチ２４をチェック（Ｓ４１）し、上昇モードでない場合にドライブシャフト回転数チェック（Ｓ４２）によって所定の旋回距離ｎ１になるまで待ち、旋回操作の判定のためにハンドル角度が規定値ａ（例えば９０°）以上であることを条件に植付部「下げ」を指令（Ｓ４４）する。逆に上昇モードの場合は、植付部「上げ」を指令（Ｓ４１ａ）する。ハンドル角度が規定値ａ以上でない場合は、警報出力（Ｓ４３ａ）の上で処理を終了する。

次いで、ドライブシャフト回転数チェック（Ｓ４５）によって所定の旋回距離ｎ２’になるまで待機し、異常操作の判定のためにハンドル角度が規定値ｂ（例えば１８０°）以上でないことを条件に施肥クラッチ「入」を指令（Ｓ４７）する。ハンドル角度が規定値ｂ以上であれば、上記同様に、警報出力（Ｓ４３ａ）の上で処理を終了する。

続いて、植始め自動切替スイッチ２３が「入」であることを条件に、ドライブシャフト回転数チェック（Ｓ４９）によって所定の旋回距離ｎ２になるまで待機し、植付「入」を指令（Ｓ５０）するとともにドライブシャフト回転カウントクリア（Ｓ５１）により処理を終了する。また、植始め自動切替スイッチ２３が「入」でない場合は処理を終了する。この場合は、後述のように手動操作可能に構成することにより自由度を確保することができる。

このように、左または右のターン制御処理により、機体の旋回動作に付帯して植付部７が稼動されることによって所定位置から植付けが再開され、また、植付けに先立つ施肥部の稼動により、長い吐出路による吐出遅れを調整して施肥のタイミングを合わせることができる。

また、サブルーチン処理の組み合わせに応じて各種の旋回パターンを簡易に構成することができるので、切替スイッチと簡易な制御処理構成により、条件に応じた旋回処理の適用が可能となる。

つぎに、ティーチングにより旋回パターンを選択する方法について説明する。図７は、ティーチングにより旋回パターンを選択するフローチャートである。最初の行程は、オペレータが植付部の「入」「切」を行い、枕地に来た時の旋回状態を記憶させ、この１回目のティーチングにより適合するターン形態を自動選択する。

詳細には、ティーチングモード（Ｓ６１）まで待機後、植付クラッチ「入」のチェック（Ｓ６２）によって該当しなくなるまで待機し、ハンドル操作（Ｓ６３）があれば自動ターンモードに設定（Ｓ６３ａ）する。ハンドル操作なしにＨＳＴモータの「機体前進」（Ｓ６４）に該当すれば、枕地調節ターンモードに設定（Ｓ６４ａ）する。いずれも非該当であれば、タイマ設定（Ｓ６５）して待機し、その範囲でＨＳＴモータが「機体前進」（Ｓ６６）であれば、バックターンモードに設定（Ｓ６６ａ）する。

このように制御部を構成することにより、ティーチングモードでオペレータが最初の行程を行うことにより、ターン選択スイッチ２１を操作しなくても旋回パターンが自動的に選択されるので、操作が簡単になり操作性を向上することができる。

つぎに、ターン後の植付クラッチの別の取扱いについて説明する。図８は、ターン後の植付クラッチの別の制御処理のフローチャートである。１８０°旋回の後において、回転センサ読込（Ｓ７１）の後、植付クラッチの自動処理の選択スイッチ「オン」をチェック（Ｓ７２）し、該当すれば、回転カウント値が規定値以上（Ｓ７３）となるまで待機した上で植付クラッチ「入」を指令（Ｓ７５）する。また、選択スイッチ「オン」に非該当であれば、フィンガップレバーの下げ操作（Ｓ７２ａ）がされるまで待機した上で植付クラッチ「入」を指令（Ｓ７５）する。

このように制御部を構成することにより、植付動作の自動処理と手動処理を植始め自動切替スイッチ２３で選択できる。手動処理の場合は、フィンガーレバースイッチ２３ａの操作に応じて植始めをオペレータが調節することができるので、自動処理と手動処理を作業現場の状況に合わせて使い分けることにより、旋回時の作業性を向上することができる。

また、機体旋回と連動して植付けクラッチ「切」とする一方で、昇降モード選択スイッチによって植付部７の昇降モードを自動又は手動とするべく構成することにより、旋回中における植付部７の連動上昇を停止して作業中のままの高さ位置に維持しつつ旋回することが可能となる。このように機体を旋回することにより、植付部７に備えたフロート部１５によって圃場の表面を均平することができるので、走行車輪の跡が圃場に残る程度の硬さの場合において、その車輪跡を消して圃場をきれいにすることができる。その一方で、高畦では当たらないように植付部７を上昇して旋回することができる。このように、植付部７についてクラッチと昇降の旋回連動処理のほかに、昇降のみ手動とする２モードのスイッチにより、ユーザの選択範囲が拡大し、適応性を向上することができる。

本発明の対地作業機用制御装置を適用した田植機の側面図である。 ターン選択スイッチである。 「自動ターン」（ａ）、「バックターン」（ｂ）、「枕地調節ターン」（ｃ）の各旋回構成図である。 対地作業機用制御装置の入出力系統図である。 制御処理のフローチャートである。 ターン制御の詳細フローチャートである。 ティーチングにより旋回パターンを選択するフローチャートである。 ターン後の植付クラッチの別の制御処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 田植機（対地作業機）
２ 転向車輪
３ 後輪
４ 操舵ハンドル
７ 植付部（作業部）
７ａ 油圧シリンダ
７ｂ 電磁油圧バルブ
１１ 昇降部
１４ 施肥部
１５ フロート部
２１ ターン切替スイッチ（切替手段）
２２ 制御部（対地作業機用制御装置）
２３ａ フィンガーレバースイッチ
２３ 自動切替スイッチ
２４ 上昇モードスイッチ
２４ 植付部上昇モードスイッチ
２５ レバー位置センサ
２６ ハンドル切れ角センサ
２７ タイムラグ調節ダイヤル
２８ ブレーキペダルセンサ
３１ 植付クラッチ作動ソレノイド
３２ 施肥クラッチ作動ソレノイド
３３ レバー傾動モータ

Claims (1)

1. 作業部を昇降可能に備えて対地作業しつつ走行する機体の旋回動作を制御するとともに、その旋回動作と連動して作業部の稼動と昇降を制御する制御部を備える対地作業機の制御装置において、
   上記制御部は、機体前進動作の終了による停車検出に基づいて作業部を所定高さまで上昇制御し、その後に所定距離を機体後進制御することを特徴とする対地作業機の制御装置。
   

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