JP3372452B2 - 水田作業機 - Google Patents

Description

【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
昇降自在に作業装置を備え、この作業装置に複数の接地
フロートを備え、これら複数の接地フロートのうちに横
向き姿勢の軸芯周りで揺動自在に支持される昇降制御用
の感知フロートを含むと共に、圃場面に接して圃場面の
硬さを計測する泥硬さセンサを備えた水田作業機に関
し、詳しくは、作業装置の昇降制御感度を自動的に調節
する技術に関する。

【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７‐８７８１７号公報に示されるものが存在
し、この従来例では接地フロートの後部位置に溝跡深さ
検出機構を備え、この検出機構で深い溝跡を検出した場
合には昇降制御の感度を高め、浅い溝跡を検出した場合
には昇降制御の感度を低下させるよう自動的に昇降制御
の感度を調節する制御系を備えたものとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、圃場において
感知フロートによって作業装置の対圃場面高さを計測し
て作業装置の昇降を行う際の制御動作を考えるに、従来
例のように単一の感知フロートを用いた場合には、圃場
面の局部的な凹凸を検出して不必要な昇降を行うことが
あり、又、昇降制御の感度を自動的に調節する際に従来
例のように圃場面に接触する部材を備えるものでは部品
数が増大するばかりでなく、作業装置から突出する形態
で部材が備えられることから破損も発生しやすいものと
なり改善の余地がある。

【０００４】本発明の目的は、圃場面に局部的に凹凸が
存在しても作業装置を不必要に昇降させることがなく、
又、感度の自動調節系を破損が生ずることのない状態に
設けて昇降制御系を簡便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）は冒頭に記したように、走行機体に対して昇降
自在に作業装置を備え、この作業装置に複数の接地フロ
ートを備え、これら複数の接地フロートのうちに横向き
姿勢の軸芯周りで揺動自在に支持される昇降制御用の感
知フロートを含むと共に、圃場面に接して圃場面の硬さ
を計測する泥硬さセンサを備えた水田作業機であって、
前記接地フロートの側部に植付アームによる植付け予定
箇所に対する整地用部分を形成するとともに、前記感知
フロートとして、作業装置の横方向での中心から外れた
左右の部位に配置された一対のフロートを用い、この感
知フロート以外の接地フロートを前記泥硬さセンサに構
成してある点にあり、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、前記感知フロートが、走行機体に備えた車
輪の通過跡から外れた位置に配置されている点にあり、
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
１において、前記感知フロートが、作業装置の横方向で
の中心位置を基準に左右対称位置に配置された一対の接
地フロートで構成されると共に、前記泥硬さセンサが、
この感知フロートの内側に配置された接地フロートで構
成されている点にあり、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、前記泥硬さセンサが、その後部ブラケット
の縦向き長孔を介して横向き後支軸に支持されて、前記
横向き後支軸周りに上下揺動可能で、かつ、前記泥硬さ
センサ全体として上下移動自在に構成され、上下移動量
から泥硬さを計測するよう構成されている点にあり、そ
の作用、及び、効果は次の通りである。

【０００９】本発明の第５の特徴（請求項５）は請求項
４において、前記作業装置が圃場面に対する苗の移植を
行う苗植付装置で構成されると共に、前記泥硬さセンサ
が側面視で苗の移植を行う位置と重複する部位の上下移
動量を計測するセンサを備えて構成されている点にあ
り、その作用、及び、効果は次の通りである。

【００１０】〔作用〕 上記第１の特徴によると、感知フロートに比較的離間し
た位置に配置される一対のフロートを用いることになる
ので、圃場面に局部的に凹凸が存在しても、多くの場合
一方の感知フロートのみが凹凸を検出することとなり、
例えば、夫々の感知フロートの平均値に基づいて昇降制
御を行う、あるいは、検出値の変動が小さい側の検出結
果に基づいて昇降制御を行うよう制御動作を設定してお
くことにより不必要な制御を排除して円滑な昇降制御を
可能にするものとなり、又、感知フロートを除く接地フ
ロートを泥硬さセンサに用いるので、従来例のように作
業装置から突出する形態の部材を備えることなく作業装
置の昇降制御感度の調節が可能となる。

【００１１】上記第２の特徴によると、車輪によって荒
らされた部位以外の平坦な圃場面を感知フロートが感知
することになるので、不必要な昇降制御を回避し得るも
のとなる。

【００１２】上記第３の特徴によると、請求項１の作用
と同様に不必要な制御を排除して円滑な昇降制御を可能
にし、しかも、一対の感知フロートの中間位置で平均的
な泥硬さを計測し得る位置に配置された泥硬さセンサで
の検出結果に基づいて適正な制御感度を設定し得るもの
となる。

【００１３】上記第４の特徴によると、圃場面の泥が軟
質の場合には、接地フロートの自重、あるいは、接地フ
ロートに作用させたバネ等の付勢力によって接地フロー
トが深く沈み、圃場面の泥が硬質の場合には接地フロー
トの沈み込みが浅くなるので、この沈み込み量に基づい
て圃場面の泥硬さを計測し得るものとなる。又、この接
地フロートが横向き姿勢の軸芯周りで揺動自在に支持さ
れているので、走行機体が前後方向に傾斜した場合で
も、接地フロートの底面を圃場面に沿わせる姿勢で圃場
面に良好に追従性させ誤検出を排除できるものとなる。
尚、接地フロートが揺動できない構造のもので、走行機
体が前後方向に傾斜した場合には接地フロートの端部が
圃場面に突入する形態となると同時に、圃場面の泥硬さ
に無関係に上向きの力で接地フロートを押し上げる形態
となり、誤検出を生ずるものであるが、本発明ではこの
ような誤検出を排除できるものとなる。

【００１４】上記第５の特徴によると、苗植付装置のよ
うに圃場面に対して苗の移植を行うものでは苗植付装置
と圃場面との相対高さを維持することから、泥硬さセン
サとしての接地フロートにおいて側面視で苗の移植を行
う部位と苗植付装置との相対高さを一定に維持すべきも
のである。このことから、苗植付装置とこの接地フロー
トとの相対距離を計測するポテンショメータ等のセンサ
を設けた場合には、単一の比較の基準となる閾値等を設
定しておくことにより、センサの検出結果と閾値等との
比較によって接地フロートの圃場面に対する沈み込み量
を計測し得るものとなる。

【００１５】〔発明の効果〕 従って、圃場面に局部的に凹凸が存在しても作業装置を
不必要に昇降させることがなく滑らかな昇降制御を行う
と共に、部品点数の増大、部材の破損を発生することな
く感度の自動調節を行う昇降制御系が合理的に構成され
たのである（請求項１）。又、車輪で圃場面が荒らされ
る場合でも不必要な制御を抑制し（請求項２）、圃場面
の泥硬さを計測して最適な感度調節を行い得るものとな
り（請求項３）、接地フロートの支持系を改良するだけ
で従来例より部品数が少なく単純な構造で誤検出のない
泥硬さセンサが構成され（請求項４）、泥硬さの検出す
るための演算や制御が単純なものになった（請求項
５）。

【００１６】

【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、及び、駆動型の後車輪２
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の後部にエンジン４からの動力が伝
えられる静油圧式の無段変速装置５、及び、ミッション
ケース６を配置し、又、走行機体３の中央部に運転座席
７を配置し、走行機体３の後端部に対しアクチュエータ
としての油圧シリンダ８で駆動昇降するリンク機構９を
介して作業装置としての苗植付装置Ａを連結して水田作
業機としての乗用型の田植機を構成する。

【００１７】前記運転座席７の右側部に苗植付装置Ａの
昇降制御と植付クラッチ（図示せず）の入り切り操作と
を行う昇降レバー１０を備え、又、機体前部位置には前
記無段変速装置５の変速操作を行う変速レバー１１を備
えている。尚、前記植付クラッチは、前記ミッションケ
ース６に内蔵され、このミッションケース６から苗植付
装置Ａに対して動力を伝える伝動軸１２が決まった回転
位相にある場合にのみ切り操作を許容して苗植付装置Ａ
の植付アーム（後述する）が圃場との接触を回避した姿
勢で動力を遮断するよう構成されている。

【００１８】苗植付装置Ａはマット状苗Ｗを載置する苗
載せ台１３、前記伝動軸１２からの動力が伝えられる伝
動ケース１４この伝動ケース１４からチェーンケース１
５を介して伝えられる動力で回転するロータリケース１
６、このロータリケース１６に一対ずつ備えられた植付
アーム１７、図５に示す如く配置された４つの整地フロ
ート１８（接地フロートの一例）夫々を備えて８条植用
に構成されると共に、該苗植付装置Ａの後端位置には施
肥装置Ｂを備え、作業時には苗載せ台１３に載置された
マット状苗Ｗの下端から苗を植付アーム１７が１株ずつ
切出して圃場面Ｓに植え付けると同時に、植付けた苗の
近傍の圃場面下に施肥装置Ｂで肥料を供給するよう構成
されている。

【００１９】前記４つの整地フロート１８は左右方向で
の中心を基準にして左右対称の位置に配置され、４つの
整地フロート１８のうち両端部の一対のものを苗植付装
置Ａの対圃場面高さを計測する感知フロート１８Ａとし
て用い、その内側に配置された一対のものを圃場面の泥
面硬さ検出フロート１８Ｂとして用いており、又、後車
輪２の通過跡が左右の２つのフロート１８Ａ，１８Ｂの
間に位置するよう設定してしている。

【００２０】つまり、感知フロート１８Ａは図２に示す
ように、前記苗植付装置Ａに横向き姿勢の軸芯周りで回
動自在に支持された植付深さ調節軸２１から後方に延設
した支持アーム２２の後端位置に対して横向き姿勢の軸
芯Ｐ周りで揺動自在に支持され、植付深さ調節軸２１か
ら前方に向けて形成したリンク部材２３に対して該フロ
ート１８Ａの前部を支持することで該感知フロート１８
Ａを横向き姿勢の軸芯Ｐ周りでの揺動自在に構成してあ
る。

【００２１】支持アーム２２に対して横向き姿勢の操作
軸２４周りで揺動自在にポテンショメータ型のフロート
センサ２５を支持し、この操作軸２４に備えた操作アー
ム２４Ａと感知フロート１８Ａに固定した固定アーム２
６との間に操作ロッド２７を備え、植付深さ調節軸２１
に固設した部材２８とフロートセンサ２５を支持する部
材とに亘ってロッド２９を備えることで植付深さ調節軸
２１の回動操作時に操作軸２４周りでのフロートセンサ
２５本体の姿勢を変更して感知フロート１８の苗植付装
置Ａに対する揺動姿勢を一定に維持する限りはフロート
センサ２５本体に対する操作アーム２４Ａの姿勢を維持
するよう構成されている。又、植付深さ調節軸２１に固
設された調節アーム３０を介して上下方向に揺動操作さ
れる部材３１と感知フロート１８の前部との間に圧縮コ
イル型のバネ３２を介装することで、植付深さ調節軸２
１の回動操作時にもセンサフロート１８の苗植付装置Ａ
に対する揺動姿勢を一定に維持する限りはバネ３２の付
勢力を変化させないように構成されている。

【００２２】図３，図４に示すように、泥硬さ検出フロ
ート１８Ｂは、前記植付深さ調節軸２１から後方に延設
した支持アーム２２の後端位置に対して横向き姿勢に形
成した支軸３５を該フロート１８Ｂの後部位置に突設し
たブラケット３６の縦長姿勢の長孔３６Ａに挿通するこ
とで、該フロート１８Ｂの後部が支軸３５周りで揺動自
在、かつ、長孔３６Ａの形成方向に沿って上下方向に移
動自在に支持されている。又、このフロート１８Ｂの前
部は屈伸型のリンク部材３７を介して苗植付装置Ａのフ
レーム３８に支持されている。

【００２３】又、ブラケット３６の長孔３６Ａの上下方
向での中央位置に支軸３５を保持するためのバネ３９，
３９を備えると共に、苗植付装置Ａの側に固設された板
状の支持材４０に対して平行四連型に作動するリンク片
４１，４１を介して上下変位自在にプレート４２を支持
し、このプレート４２に対して横向き姿勢の軸芯周りで
回動操作される操作アーム４３Ａを有したポテンショメ
ータ型の泥硬さセンサ４３を備えている。この泥硬さセ
ンサ４３の操作アーム４３Ａと泥硬さ検出フロート１８
Ｂの前後方向の中間位置の上面に固定した支持片４４と
の間に操作ロッド４５を備え、更に、前記支持アーム２
２と、泥硬さセンサ４３を支持するリンク片４１とをリ
ンク部材５５で連係することにより植付深さ調節軸２１
の回動操作時には支持アーム２２の揺動と連係した支持
プレート４２の上下変位により操作アーム４３Ａと支持
片４４との上下方向での距離を一定に維持するよう構成
されている。同図に示すように側面視において、前記植
付アーム１７に備えた植付爪１７Ａの先端軌跡Ｔと圃場
面Ｓとが交差する点の直上位置に前記支持片４４を配置
してある。

【００２４】又、前述のように泥硬さ検出フロート１８
Ｂを支持したので、後部の支軸３５とブラケット３６の
長孔３６Ａとの間での相対移動、及び、前部のリンク部
材３７の屈伸作動によって圃場面Ｓの硬軟に対応して該
フロート１８Ｂ全体の上下変位が許されるものとなって
いる。特に、該フロート１８Ｂの後部の支軸３５周りで
揺動自在に支持されるため、走行機体３が前後方向に傾
斜した場合にも無理な力を支持系に作用させずに済み、
前述のように支持片の位置を設定したので該フロート１
８Ｂの圃場面Ｓに対する沈み込み量を計測する場合にも
比較の基準となる単一の閾値等を設定しておくことによ
り、センサの検出結果と閾値との比較によって圃場面Ｂ
に対する沈み込み量を計測し得るものとなっている。

【００２５】図６に示すように、運転座席７の前方位置
にはダイヤル４６で操作されるポテンショメータ型の感
度設定器４７が配置され、この感度設定器４７を「敏」
の側に操作するほど感知フロート１８Ａの目標姿勢を前
下がり側に設定してバネ３９から感知フロート１８Ａに
作用する付勢力の低減を図って該感知フロート１８Ａの
敏感な揺動を許すものとなっており、「鈍」の側に操作
するほど感知フロート１８Ａの目標姿勢を前上がり側に
設定してバネ３９から感知フロート１８Ａに作用する付
勢力の増大を図って該感知フロート１８Ａの揺動を鈍ら
せるものとなっている。又、前記泥硬さ検出フロート１
８Ｂは圃場面Ｓに対する沈み込み量に基づいて圃場面Ｓ
の泥硬さを計測するものであり、苗植付装置Ａの昇降制
御時には泥硬さ検出フロート１８Ｂの圃場面Ｓに対する
沈み込み量が大きいほど圃場面Ｓが軟質であると判断で
きるので感度設定器４７の設定値を「敏」の側に補正
し、泥硬さ検出フロート１８Ｂの圃場面Ｓに対する沈み
込み量が小さいほど圃場面Ｓが硬質であると判断できる
ので感度設定器４７の設定値を「鈍」の側に補正するも
のとなっている。

【００２６】尚、前記昇降レバー１０は後方側に操作す
ることで苗植付装置Ａを上昇させ、前方側に操作するこ
とで苗植付装置Ａを下降させるよう基本的な制御方向が
設定され、又、該昇降レバー１０を前方側の端部に操作
した場合には前記感知フロート１８Ａ、及び、泥硬さ検
出フロート１８Ｂ夫々が接地した状態で、前述の自動昇
降制御が行われるものとなっている。又、変速レバー１
１を中立位置を基準に前方側に操作すると走行機体３の
前進速度の増大を図り、該変速レバー１１を中立位置を
基準に後方側に操作すると走行機体３の後進速度の増大
を図り、中立位置で走行を停止するように制御動作が設
定されている。

【００２７】図６に示すように、該田植機の制御系が構
成され、この制御系ではマイクロプロセッサ（図示せ
ず）を備えた制御装置４８に対して前記昇降レバー１０
の基端に備えた昇降レバーセンサ４９からの信号、変速
レバー１１の基端に備えた変速レバーセンサの５０から
の信号、前記感度設定器４７からの信号、前記フロート
センサ２５からの信号、及び、前記泥硬さセンサ４３か
らの信号が入力する系が形成されると共に、前記油圧シ
リンダ８を制御する電磁弁５１、前記無段変速装置５を
変速操作する変速モータ５２夫々を制御する出力系が形
成され、又、無段変速装置５の変速位置を検出するポテ
ンショメータ型の変速センサ５３からの信号からの入力
系が形成されている。又、電磁弁５１はソレノイドに供
給される電流値の値を増大させるほど該電磁弁５１の開
度を大きくする特性のものが用いられている。

【００２８】苗植付装置Ａを昇降制御する昇降制御ルー
チンが図７のフローチャートに示すように設定されてい
る。つまり、制御時には左右の泥硬さ検出フロート１８
Ｂ，１８Ｂ夫々に備えた泥硬さセンサ４３，４３からの
信号を入力すると共に、夫々の電圧値の和を１／２する
単純な演算で平均化し、この平均化した値を予め設定し
た設定値と比較することで、泥硬さ検出フロート１８Ｂ
の圃場面Ｓに対する沈み込み量が少ないことが判別され
た場合には感度設定器４７の設定信号を「鈍」の側に補
正するための補正値を設定し、泥硬さ検出フロート１８
Ｂの圃場面Ｓに対する沈み込み量が適正であることが判
別された場合には感度設定器４７の設定信号を維持する
補正値（初期値）を設定し、泥硬さ検出フロート１８Ｂ
の圃場面Ｓに対する沈み込み量が大きいことが判別され
た場合には感度設定器４７の設定信号を「敏」の側に補
正するための補正値が設定されるものとなっている（＃
１０１〜＃１０６ステップ）。

【００２９】次に、感度設定器４７からの信号を前述の
ように設定された補正値に基づいて補正を行うと共に、
この補正結果を制御目標に設定する処理を行い（補正値
が初期値の場合には感度設定器４７の値が変化しないよ
うに初期値が決められている）、更に、左右の感知フロ
ート１８Ａ，１８Ａ夫々のフロートセンサ２５，２５か
らの電圧値の和を１／２する単純な演算で平均化する。
この後、平均化された値を制御目標を基準に形成される
不感帯と比較し、不感帯の域内に存在する場合には昇降
制御を行わず、不感帯の域外に存在する場合には制御目
標との偏差と比例する値を目標開度に設定すると共に、
大きさの関係に基づいて上昇側、下降側何れかのソレノ
イドを駆動して苗植付装置Ａの昇降を行うものとなって
いる（＃１０７〜＃１１２ステップ）。

【００３０】このように、本発明では、比較的離間した
位置に感知フロート１８Ａ，１８Ａを配置するので圃場
面Ｓに局部的に凹凸が存在しても一方に感知フロート１
８Ａだけが検出するので苗植付装置Ａを不必要に昇降さ
せることがなく滑らかな昇降制御を行うものとなってお
り、又、一対の泥硬さフロート１８Ｂ，１８Ｂを備えた
ので泥硬さの検出値も局部的な圃場面Ｓの状態の影響を
排除するものとなっており、しかも、従来例のように苗
植付装置Ａの外方に突出する部材を備えないので部品点
数の増大、部材の破損を発生することのないものとなっ
ている。又、感知フロート１８Ａ，１８Ａを後車輪２，
２で踏み荒らされる圃場面Ｓの影響の小さい位置に配置
してあるので不必要な制御を抑制するものとなってお
り、圃場面Ｓの泥硬さを計測して最適な感度調節を自動
的に設定して苗植付装置Ａの昇降制御を行い得るものと
なっている。

【００３１】〔別実施の形態〕 本発明は上記実施の形態以外に、以下のように構成する
ことも可能である。

【００３２】（イ）図８に示すように、３つの整地フロ
ート１８を備えた６植え用の苗植付装置Ａに適用すると
共に、左右両側部のフロートを感知フロート１８Ａ，１
８Ａとし、その間に配置される中央位置のフロートを泥
硬さ検出フロート１８Ｂとすることも可能である。

【００３３】（ロ）図９に示すように、５つの整地フロ
ート１８を備えた１０植え用の苗植付装置Ａに適用する
と共に、左右最外側の内側のフロートを感知フロート１
８Ａ，１８Ａとし、その間に配置される中央位置のフロ
ートを泥硬さ検出フロート１８Ｂとすることも可能であ
る。

【００３４】又、本発明は直播装置に適用することも可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植機の全体側面図

【図２】感知フロートの側面図

【図３】泥硬さ検出フロートの側面図

【図４】バネ配置を示す縦断面図

【図５】フロート配置を示す平面図

【図６】制御系のブロック回路図

【図７】制御動作のフローチャート

【図８】別実施の形態（イ）のフロート配置を示す平面
図

【図９】別実施の形態（ロ）のフロート配置を示す平面
図

【符号の説明】

２ 車輪 ３ 走行機体 １８ フロート １８Ａ 感知フロート ４３ センサ Ａ 苗植付装置 Ｐ 軸芯 Ｓ 圃場面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A01C 11/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体に対して昇降自在に作業装置を
   備え、この作業装置に複数の接地フロートを備え、これ
   ら複数の接地フロートのうちに横向き姿勢の軸芯周りで
   揺動自在に支持される昇降制御用の感知フロートを含む
   と共に、圃場面に接して圃場面の硬さを計測する泥硬さ
   センサを備えた水田作業機であって、前記接地フロートの側部に植付アームによる植付け予定
   箇所に対する整地用部分を形成するとともに、 前記感知
   フロートとして、作業装置の横方向での中心から外れた
   左右の部位に配置された一対のフロートを用い、この感
   知フロート以外の接地フロートを前記泥硬さセンサに構
   成してある水田作業機。
2. 【請求項２】 前記感知フロートが、走行機体に備えた
   車輪の通過跡から外れた位置に配置されている請求項１
   記載の水田作業機。
3. 【請求項３】 前記感知フロートが、作業装置の横方向
   での中心位置を基準に左右対称位置に配置された一対の
   接地フロートで構成されると共に、前記泥硬さセンサ
   が、この感知フロートの内側に配置された接地フロート
   で構成されている請求項１記載の水田作業機。
4. 【請求項４】 前記泥硬さセンサが、その後部ブラケッ
   トの縦向き長孔を介して横向き後支軸に支持されて、前
   記横向き後支軸周りに上下揺動可能で、かつ、前記泥硬
   さセンサ全体として上下移動自在に構成され、上下移動
   量から泥硬さを計測するよう構成されている請求項１記
   載の水田作業機。
5. 【請求項５】 前記作業装置が圃場面に対する苗の移植
   を行う苗植付装置で構成されると共に、前記泥硬さセン
   サが側面視で苗の移植を行う位置と重複する部位の上下
   移動量を計測するセンサを備えて構成されている請求項
   ４記載の水田作業機。