JP4089332B2

JP4089332B2 - 農作業機

Info

Publication number: JP4089332B2
Application number: JP2002215604A
Authority: JP
Inventors: 岡田　　卓也; 神谷　　寿
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-07-24
Also published as: JP2004057012A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圃場内を自動制御で走行する農作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圃場内で農作業機を自動走行させるための技術として、特開平７−２８１７４３号公報に、誘導用ビーム光を投射するビーム光投射手段を圃場の適所に設け、このビーム光投射手段が投射するビーム光を作業車に搭載した光センサで受光しながら、作業車を誘導用ビーム光に沿って誘導するように制御する内容が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の技術は、圃場ごとにビーム光投射手段を設ける必要があり、事前の準備に費用と労力を要した。また、どの圃場であっても予め定められている制御プログラムに従って一律に制御するので、圃場の状況の違い、例えば土壌の硬軟、耕起深さ等に対応した適正な制御が行えず、走行が不安定になることがあった。
【０００４】
そこで、費用や労力をかけずに、圃場の状況に合った適正な制御で自動走行させられるようにすることが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次の構成とした。すなわち、本発明に係る農作業機は、作業を行う圃場内で予め直進走行した条件に従って、その走行の軌跡と同じ方向で同じ距離だけ走行させる直進制御と、作業を行う圃場内で予め旋回した条件に従って、予め旋回したときの操向量及び予め旋回したときと同じ変速値に基づいて、その旋回の軌跡と同じ半径で同じ位相だけ旋回させる旋回制御とを行う制御装置を具備し、オペレータが行うスイッチ操作により前記旋回制御が開始するとともに、旋回後の直進走行距離が、予め直進したときの直進走行距離に近づいてもスイッチ操作がない場合は、エンジンを停止させるように構成したことを特徴としている。
【０００６】
圃場での直進走行部分は直進制御で自動走行し、圃場での旋回部分は旋回制御で自動旋回する。これにより、圃場内の走行を完全に自動化することができる。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２に記載の本発明にかかる農作業機は、実際に作業を行う圃場内で予め見本の直進走行と旋回とを実施し、以後、その見本の直進走行と旋回と繰り返すように倣い制御をするので、それぞれ圃場の状況に合った適正な走行を行うことができるととともに、機体に設けた制御機器だけで自動運転が可能であり、事前の準備に費用と労力を要しない。このように自動運転を行う場合、オペレータは旋回のタイミングを気にせずに、苗補給等の作業を行うことができる。
【０００９】
また、請求項２に記載の農作業機については、オペレータの判断によるタイミングで旋回を開始するので、不意の旋回でオペレータが姿勢を乱すことがなく安全である。全て手動操作で旋回する従来の方式に比較し旋回操作が大幅に簡素化されるので、オペレータが他の作業に没頭することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表された実施の形態について説明する。図１及び図２に示す農作業機１は乗用施肥田植機であって、走行車体２の後側に昇降リンク装置３を介して苗植付部４が昇降可能に装着され、さらに走行車体２の後部に施肥装置５の肥料タンク６０等が設けられている。走行車体２の前部左右両側には、複数段づつの予備苗枠６，…が設けられている。
【００１１】
走行車体２は、駆動輪である各左右一対の前輪１０，１０及び後輪１１，１１を備えた四輪駆動車両であって、機体の前部にミッションケース１２、その後方にエンジン１３が設けられている。エンジン１３の回転動力は、油圧式無段変速装置１４を介してミッションケース１２へ伝達される。そして、ミッションケース１２内の主変速装置で変速された後、前輪１０，１０及び後輪１１，１１と、苗植付部４及び施肥装置５の各駆動部とに伝達される。
【００１２】
オペレータが座る座席１５は、エンジン１３の上側に設置されている。この座席１５の下には、オペレータが座っているか否かを検出するシートセンサＳ１が設けられている。そして、座席１５の前方に操向車輪である前輪１０，１０の操向ハンドル１６が設けられ、また、その右側方に油圧式無段変速装置１４を操作する変速レバー１７が設けられている。１８は自動走行時に使用するティーチングスイッチである。なお、エンジン回転数をエンジン回転数センサＳ２、変速レバー１７の操作位置を変速レバーセンサＳ３、機体の進行方向を磁気方位センサＳ４でそれぞれ検出するようになっている。
【００１３】
図３は操向装置の機構を示す図である。操向ハンドル１６に加えられた操作力は、電磁クラッチ２１を介して油圧操向機構２２に伝えられ、該油圧操向機構によってパワステユニット２３内のパワステシリンダ２４を作動させるようになっている。パワステユニット２３の出力軸２３ａにはピットマンアーム２５が前向きに取り付けられ、そのピットマンアーム２５の先端部と前輪支持ケース２６，２６に固着したナックルアーム２７，２７とがタイロッド２８，２８によって連結されている。これにより、パワステシリンダ２４を作動させると、その作動量に応じて前輪１０，１０が操向される。操向ハンドル１６の操作量はハンドル角センサＳ５で、前輪１０，１０の操向量は操向量センサＳ６でそれぞれ検出する。
【００１４】
また、図４及び図５は後輪制動の機構を示す図である。パワステユニット２３の出力軸２３ａには、前記ピットマンアーム２５と一体の連動アーム３０が後向きに取り付けられている。この連動アーム３０の後端部に連動プレート３１が回動自在に支持され、該連動プレートの左右端部とミッションケース内のサイドクラッチ３２，３２を操作するシフタアーム３４，３４とが操作ロッド３５，３５を介して連結されている。出力軸２３ａが回動すると、連動アーム３０に設けたローラ３６に案内させながら連動プレート３１が左右に移動し、それにより、出力軸２３ａの回動方向（旋回内側）の操作ロッド３５が引かれて、同じ側のシフタアーム３４が回動する。したがって、旋回時には、旋回内側のサイドクラッチ３２が自動的に「切」になる。
【００１５】
昇降リンク装置３は、前端側で回動自在に支持された互いに平行な１本の上リンク４０と左右一対の下リンク４１，４１の後端部とに連結枠４２が連結されており、該連結枠に苗植付部４がローリング自在に装着されている。昇降シリンダ４３を作動させることにより、各リンクが上下に回動し、苗植付部４がほぼ一定姿勢のまま昇降する。また、ローリングシリンダ４４を作動させることにより、走行車体２に対して苗植付部４がローリングする。
【００１６】
苗植付部４は６条植の構成で、フレームを兼ねる伝動ケース５０、苗を載せて左右往復動し苗を一株づつ各条の苗取出口５１ａ，…に供給する苗載台５１、苗取出口５１ａ，…に供給された苗を圃場に植付ける苗植付装置５２，…等を備えている。苗植付部４の下部には中央にセンターフロート５５、その左右両側にサイドフロート５６，５６がそれぞれ設けられており、植付作業時には、各フロートが泥面を整地しつつ滑走し、その整地跡に苗植付装置５２，…が苗を植付ける。
【００１７】
施肥装置５は、肥料タンク６０内の肥料を肥料繰出部６１，…によって一定量づつ下方に繰り出し、その繰り出された肥料を施肥ホース６２，…を通して施肥ガイド６３，…まで移送し、該施肥ガイドの前側に設けた作溝体６４，…によって苗植付条の側部近傍に形成される施肥溝内に落とし込むようになっている。
【００１８】
この農作業機１の油圧装置は図６に示す構成となっている。油タンク７０の油を送り出す２個の油圧ポンプ７１，７２を備え、一方の油圧ポンプ７１で送り出される圧力油は昇降シリンダ４３に供給され、他方の油圧ポンプ７２で送り出される圧力油は分流弁７３によって２系統に分流され、ローリングシリンダ４４とパワステシリンダ２４を作動させる操向油圧回路Ａとにそれぞれ供給される。操向油圧回路Ａには、手動操向バルブである前記油圧操向機構２２、自動操向バルブ７６、自動切替バルブ７７、その他のバルブ等が設けられている。
【００１９】
油圧操向機構２２は、操向ハンドル１６の操作に連動するポンプと方向制御バルブとを組み合わせて構成したもので、操向ハンドル１６が中立位置にあるときは、手動自動切替バルブ７７を経由して供給される圧力油をそのまま油タンク７０に戻し、操向ハンドル１６を中立位置よりも右に回すとその操作量に相当する流量の油をパワステシリンダ２４の左シリンダ室２４ａに供給し、操向ハンドル１６を中立位置よりも左に回すとその操作量に相当する流量の圧力油をパワステシリンダ２４の右シリンダ室２４ｂに供給するようになっている。
【００２０】
自動操向バルブ７６は３位置４ポートの比例ソレノイドバルブで、ソレノイド７６ａが励磁されると、圧力油がパワステシリンダ２４の左シリンダ室に供給するとともに、右シリンダ室からの戻り油を手動自動切替バルブ７７に送るようになり、またソレノイド７６ｂが励磁されると、圧力油がパワステシリンダ２４の左シリンダ室２４ａに供給されるとともに、左シリンダ室７４ｂからの戻り油を手動自動切替バルブ７７に送るようになっている。自動操向バルブ７６が中立位置にあるときは、圧力制御バルブ７８が開き、圧力油は自動操向バルブ７６を経由せず手動自動切替バルブ７７に送られる。
【００２１】
手動自動切替バルブ７７は２位置４ポートの比例ソレノイドバルブで、常態では油圧ポンプ７２からの圧力油を油圧操向機構２２に供給し、ソレノイド７７ａが励磁されると油圧ポンプ７２からの圧力油もしくはパワステシリンダ２４からの戻り油を油タンク７０に戻すようになっている。
【００２２】
図７は圃場内で自動走行させる自動走行制御装置のブロック図である。ティーチングスイッチ１８及び各センサＳ１〜Ｓ６からの信号が入力インターフェース８０を介してＣＰＵ８１に入力され、これらの情報に基づき、ＣＰＵ８１から出力インターフェース８２を介して油圧式無段変速装置１４を変速作動させる電動モータ１４ａ、電磁クラッチ２１のソレノイド２１ａ、自動操向バルブ７６のソレノイド７６ａ，７６ｂ、手動自動切替バルブ７７のソレノイド７７ａ及びブザー８３に出力信号が出される。
【００２３】
自動走行制御は図８のフローチャートに示す流れで行われる。まず、ティーチングスイッチ１８をＯＮにして、１行程分を手動操作でティーチング走行する。例えば、圃場の端部で折り返しながら往復作業する場合は、往復の直線走行と圃場端部での左右の旋回とで１行程とする。直線走行では、エンジン回転数センサＳ２及び変速レバーセンサＳ３から演算される変速値に基づく走行距離と、磁気方位センサＳ４による走行方位とを記憶する。また、旋回では、ハンドル切れ角センサＳ５の値に相当する操向量と、エンジン回転数センサＳ２及び変速レバーセンサＳ３から演算される変速値とを記憶する。図９は、ティーチング時における磁気方位センサ値、操向量、変速値の変化の一例を示すグラフである。
【００２４】
次いで、ティーチングスイッチ１８をＯＦＦにすると、前記ティーチング走行で記憶した直線走行方位に走行するように直進制御をする。この直進制御中にハンドル操作があった場合は、制御を中断しハンドル操作に応じて操向する。ティーチング走行で記憶した直線走行距離に到達すると、下記の旋回制御に移行する。
【００２５】
旋回制御では、ティーチング走行で記憶した旋回時操向量及び旋回時変速位置となるように旋回制御する。この旋回制御中においても、ハンドル操作があった場合は、制御を中断しハンドル操作に応じて操向する。そして、１８０度旋回すると、直進制御に復帰する。
【００２６】
これらの制御中、オペレータが座席１５から離れていることをシートセンサＳ１が検出すると、電動モータ１４ａに出力して所定の車速まで減速させるようになっている。このため、苗補給作業を安全に行うことができる。
【００２７】
また、ティーチングした直線走行距離に近づく（例えば５ｍ手前）と、ブザー８３に出力してオペレータに知らせるようになっている。このため、間もなく旋回が始まることを事前に察知することができ、苗補給作業を行っていても適切に対処でき安全である。
【００２８】
さらに、センサの断線等により異常が生じた場合は、ブザー８３に出力して警報を発するとともに、油圧式無段変速装置１４を最低速まで減速させるように電動モータ１４ａに出力する。これにより、オペレータが座席１５から離れた位置にいたとしても、作業があまり進まないうち適正な対策をとることができ、植付不良の領域を最小限に抑えられる。油圧式無段変速装置１４を最低速まで減速させる代わりに、エンジンを停止させるようにしてもよい。なお、異常発生時の警報音は直線走行距離に近づいた時の警報音と異ならせておくのが好ましい。
【００２９】
走行時、油圧装置は以下のように作動する。
まず、ティーチング走行時（通常の手動走行時も含む）については、ソレノイド７７ａが励磁しておらず、手動自動切替バルブ７７はポンプポートとシリンダポートとが連通している。自動操向バルブ７６は中立位置のまま保持される。したがって、油圧ポンプ７２からの圧力油は、圧力制御バルブ７８及び手動自動切替バルブ７７を通って油圧操向機構２２に供給される。この状態で操向ハンドル１６を操作すると、「入」状態にある電磁クラッチ２１を介して油圧操向機構２２が駆動され、操向ハンドル１６の操作方向及び操作量に応じて前輪１０，１０が操向される。
【００３０】
一方、自動走行時には、ソレノイド７７ａが励磁し、手動自動切替バルブ７７がポンプポートとタンクポートとが連通するように切り替わるとともに、ソレノイド２１ａが励磁し、電磁クラッチ２１が「切」になる。そして、ＣＰＵ８１からの指令に基づき、自動操向バルブ７６のソレノイド７６ａ，７６ｂに出力する。このとき、油圧ポンプ７２からの圧力油が全量パワステシリンダ２４に流れるので、パワステシリンダ２４の作動が安定している。また、パワステシリンダ２４からの戻り油が全量油タンク７０へ戻るので、自動操向バルブ７６に背圧がかからず当該バルブの作動負荷の低く抑えられることにより、自動操向制御の精度を良好に維持できる。電磁クラッチ２１が「切」になっているので、前輪１０，１０が地面から受ける力によって操向ハンドル１６は動かない。
【００３１】
以上説明した自動走行制御では、所定距離だけ直線走行すると自動的に旋回を開始するようになっているが、苗補給作業中に不意の旋回が開始される危険を回避するために、オペレータが行うスイッチ操作により直進制御から旋回制御に移行するように構成してもよい。その場合、直進制御から旋回制御に移行させるスイッチ操作具として、例えば図２に二点鎖線で示すように、操向ハンドル１６の近傍に指操作式の旋回レバー１９Ｌ，１９Ｒを設けるのが好適である。旋回レバー１９Ｌを操作すると左旋回を開始し、旋回レバー１９Ｒを操作すると右旋回を開始する。
【００３２】
上記のようなオペレータのスイッチ操作で旋回を開始する構成においては、ティーチングした直線走行距離に近づく（例えば５ｍ手前）と、ブザー８３に出力するとともに、電動モータ１４ａに出力して所定の車速まで減速させるようにするとよい。もっと近づいても（例えば３ｍ手前）旋回レバー１９Ｌ，１９Ｒいずれの操作もない場合には、エンジンを停止させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】農作業機の平面図である。
【図２】農作業機の側面図である。
【図３】操向装置の機構を示す側面図である。
【図４】後輪制動の機構を示す斜視図である。
【図５】後輪制動の機構を示す平面図である。
【図６】油圧回路図である。
【図７】自動走行制御装置のブロック図である。
【図８】自動走行制御のフローチャートである。
【図９】ティーチング時における磁気方位センサ値、操向量、変速値の変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１乗用施肥田植機（農作業機）
２走行車体
３昇降リンク装置
４苗植付部
５施肥装置
１０前輪（操向車輪）
１６操向ハンドル
１８ティーチングスイッチ
１９Ｌ，１９Ｒ旋回レバー
２１電磁クラッチ
２４操向シリンダ

Claims

作業を行う圃場内で予め直進走行した条件に従って、その走行の軌跡と同じ方向で同じ距離だけ走行させる直進制御と、作業を行う圃場内で予め旋回した条件に従って、予め旋回したときの操向量及び予め旋回したときと同じ変速値に基づいて、その旋回の軌跡と同じ半径で同じ位相だけ旋回させる旋回制御とを行う制御装置を具備し、オペレータが行うスイッチ操作により前記旋回制御が開始するとともに、旋回後の直進走行距離が、予め直進したときの直進走行距離に近づいてもスイッチ操作がない場合は、エンジンを停止させるように構成したことを特徴とする農作業機。