JP4622407B2 - 田植機 - Google Patents

Description

本発明は、機体走行とともに自動的に田植作業をする田植機に関するものである。

旋回走行可能な機体に備えた農作業装置により、機体走行とともに田植作業を行う水田作業車において、特許文献１に示すように、機体の旋回走行動作と連動して農作業装置の動作を制御するようにしたものが知られている。この水田作業車は、昇降動作可能に田植え等の水田植生作業を行う農作業装置と、この農作業装置と一体構成のフロート等を備えて構成される。このフロートは、前後方向傾斜を検出可能に取付けられた平板状浮体であり、水田の植生盤面を均平整地するとともに、植生盤面の高さ位置を検出する。

田植え等の圃場の往復作業走行においては、フロートで植生盤面を均平整地しつつ農作業装置が植付作業を行う。このとき、フロートの傾斜角度等に基づいて農作業装置の高さを昇降調節して植付け深さを調節する。往行から復行への折り返し地点でＵターン旋回する旋回行程においては、農作業装置の植付動作を停止するとともに上昇動作により農作業装置とフロートとを植生盤面の上方の非作業高さ位置に保持して旋回走行に入り、機体が復行方向まで旋回すると農作業装置とフロートを下降するとともに同農作業装置を稼動することにより植付けを再開する。この一連の旋回操作を制御装置により機体の旋回動作と連動して自動処理することにより、オペレータの操作負担を軽減することができる。

しかし、機体旋回後の農作業装置の植付稼動処理は標準の旋回動作による往復作業走行が可能な矩形の圃場に適用が限定され、三角形等の変形圃場を往復作業走行する場合は、植え付け開始位置が旋回動作ごとに変動するという特殊な条件による旋回動作が混在することから適用することができなかった。その結果、変形圃場では、通常条件の旋回を含め、すべての旋回後の農作業装置の植付稼動についてオペレータが手動で農作業装置を操作せざるを得ず、大きな作業負担となっていた。
特開２００２−３３５７２０号公報

解決しようとする問題点は、三角形等の変形圃場を往復作業走行する場合に、機体旋回後の農作業装置（植付部）の取扱いを可能な範囲で旋回動作と連動して自動処理することにより、オペレータの負荷を最小限度に抑えることができる田植機を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、転向車輪と後輪とにより４輪駆動する走行系を有し、機体の旋回動作の検出によりその旋回開始のタイミングと対応して植付部の停止と上昇を指令し、所定位置で上記植付部の下降と作動を指令する旋回連動制御を行う制御処理部を備える田植機において、
上記制御処理部は、機体旋回時のハンドル操作が制御選択スイッチにより設定した機体旋回方向に該当する場合に旋回連動制御を適用し、
この旋回連動制御は、機体旋回時のハンドル操作に基づき、上記走行系のドライブシャフトの回転数のカウントを開始し、
上記ドライブシャフトの回転数のカウント値が、植付部の下降開始として設定したカウント値になったとき、ハンドル角度が旋回操作の判定のために設定した規定値以上であるかどうかチェックし、
ハンドル角度が上記規定値以上であることを条件として植付部を下降し、
次いで、ドライブシャフトの回転数のカウント値が植付部の作動開始として設定したカウント値になるまで待って植付部を作動開始したときに、または上記旋回操作の判定時のハンドル角度が上記規定値未満のときに、上記旋回連動制御を終了し、
また、上記制御処理部は、機体旋回時のハンドル操作が制御選択スイッチにより設定した機体旋回方向に該当しない場合に異形対応制御を適用し、
この異形対応制御は、機体旋回時のハンドル操作に基づき、上記植付部の下降開始として設定したカウント値に第１の調整分を加えて下降開始の補正値にすると共に、
上記植付部の作動開始として設定したカウント値に第２の調整分を加えて作動開始の補正値とした上で上記旋回連動制御を適用し、
この旋回連動制御の終了により、第１及び第２の調整分を減じて元のカウント値に戻した上で上記異形対応制御の終了とする。

上記田植機により、適用条件に適合する場合に所定のターン制御がされ、不適合の場合には自動的に別処理で制御される。

請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、上記制御処理部が、機体後進時にはドライブシャフトの回転数をマイナスの値としてカウントし、上記ドライブシャフトの回転数のカウントに累積して加算することを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２の構成において、上記制御処理部が、上記後進時のドライブシャフトの回転数が所定以上マイナスの場合に警告を発するか植付部の旋回連動制御を解除するいずれかの制御を行うことを特徴とする。

本発明の田植機は以下の効果を奏する。
請求項１の構成により、制御選択スイッチにより設定した機体旋回方向を旋回連動制御とし、この機体旋回方向にハンドルを操作した時は、旋回操作からの移動距離のカウントによって下降予定位置に来たときに、旋回操作の判定により旋回途中であることを条件に植付部を下降し、旋回途中でない場合は旋回連動制御の終了として異常な植付けが防止され、植付部の下降後は、作動開始予定位置で植付部を作動開始して旋回連動制御の終了し、
また、制御選択スイッチにより設定した機体旋回方向でない旋回方向を異形対応制御とし、この機体旋回方向にハンドルを操作した時は、植付部の下降位置、作動開始位置を調整して新たな位置で植付部の下降、作動開始を行うように上記旋回連動制御を適用し、その終了後に調整分を元に戻して異形対応制御を終了する。
したがって、制御選択スイッチにより設定した機体旋回方向のハンドル操作では、異常操作による不適正な植付けを防止しつつ、設定に沿って整地と植付けが開始され、また、ハンドル操作が逆の旋回方向であれば、調整された位置に基づいて異常操作による不適正な植付けを防止するとともに、調整された位置から整地と植付けが開始されることにより、異形対応旋回を含め、設定に沿った自動植付けと不適正な植付けの防止により、作業者の負荷を軽減することが可能となる。

請求項２の発明は、後退によるやり直し対応し、植え始め位置の不揃いを防止することができる。

請求項３の発明は、植え付けた苗を倒す事態を防止できる。

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。
本発明の制御装置を適用した水田作業機の一例を図１の側面図に示す田植機について説明する。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（農作業装置）７のほか、各種機器を制御する不図示の制御装置を備える。

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た農作業装置であり、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。フロート部１５は、作業部に対して傾斜検出可能に取付けられた平板状浮体であり、水田の植生盤面を均平整地するとともに、植生盤面の高さ位置を検出する。

制御装置２１の入出力構成は、図２の系統図に示すように、機体旋回時の制御パターンを選択するための制御選択スイッチ２２の操作信号のほか、各種のスイッチ、センサの信号を受け、また、機体走行と植付部作動用の各種機器のアクチュエータ類を制御する。制御選択スイッチ２２は、図３に示すように、植付部７の動作を機体旋回と連動制御する「連続」のほかに、左右の機体旋回方向について「右旋回のみ」「左旋回のみ」に限定指示するダイヤルスイッチである。

その他に、入力側には、植付け動作指令用のフィンガーレバースイッチ２３ａ、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、作業部の下降タイミングを決めるｎ１設定ダイヤル２９ａ、作業部稼動のクラッチタイミングを決めるｎ２設定ダイヤル２９ｂ等を接続して信号を入力する。

出力側には、昇降部１１の油圧シリンダ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７の植付け稼動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用モータ３３等を接続して各機器を制御する。

ｎ１設定ダイヤル２９ａは、「標準」を中心に「早」から「遅」までの所定範囲内で調節可能なダイヤルであり、その指示と対応するドライブシャフトの回転量による下降位置ｎ１が作業部の下降タイミングとして設定される。ｎ２設定ダイヤル２９ｂは、ｎ１設定ダイヤル２９ａと同様に、「標準」を中心に「早」から「遅」までの所定範囲内で調節可能なダイヤルであり、その指示と対応するドライブシャフトの回転量によるクラッチオン位置ｎ２が作業部の下降タイミングとして設定される。

上記制御装置２１による制御処理は、図４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）になるまで待機した後、制御選択スイッチ２２に応じて旋回連動処理を「左旋回」「右旋回」に限定し、または、限定なしの「連続」に切替える（Ｓ３）。

制御選択スイッチ２２が「左旋回」の場合は、ハンドル操作（Ｓ２１ａ）を待った後、左旋回であればドライブシャフト回転開始（Ｓ２２）と左右共通のサブルーチン処理による左ターン制御（Ｓ２３）による通常の連動処理を行い、右旋回であればサブルーチン処理によるリフト制御（Ｓ２４）により異形対応を行う。制御選択スイッチ２２が「右旋回」の場合は、上記と逆に、ハンドル操作（Ｓ２１ｂ）が右旋回であればドライブシャフト回転開始（Ｓ２２）と左ターン制御（Ｓ２３）による通常の連動処理を行い、左旋回であればリフト制御（Ｓ２４）により異形対応を行う。また、制御選択スイッチ２２が「連続」の場合は、ハンドル操作（Ｓ２１）を待った後、左右それぞれ、ドライブシャフト回転開始（Ｓ２２）と対応するターン制御（Ｓ２３）による通常の連動処理を行う。

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５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）によって所定の下降位置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、ドライブシャフト回転数チェック（Ｓ４９）によって所定のクラッチオン位置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）による通常の連動処理を終了する。この左または右のターン制御処理により、機体の旋回動作と連動して植付部７が対応動作することにより、旋回過程の整地を行うとともに、旋回終了後の直進によって植付けが再開される。

また、サブルーチン処理によるリフト制御の詳細は、図６のフローチャートに示すように、植付部「上げ」を指令（Ｓ６１）した後、ハンドル切れ角が所定範囲となるまで待った（Ｓ６２）後に植付部「下げ」を指令する（Ｓ６３）。この処理により、植付部の昇降に限定して機体旋回と連動制御することができる。この処理手順により、選択されなかった旋回方向について、植付部の昇降制御に連動内容が切替えられる。したがって、ドライブシャフトの回転量とハンドル操作とにより、選択された旋回方向に限定して植付部７が連動動作し、他の旋回方向については、植付部７の昇降制御に限定され、オペレータがクラッチ指令を手動介入することにより、変形圃場の異形側の対応を可能とする。

例えば、図７のような変形圃場の往復作業工程における植付け作業例のように、制御選択スイッチ２２を「左旋回のみ」に合わせることにより、左旋回Ｌでは、植付部７の昇降およびクラッチ断接が機体旋回と連動して制御され、右旋回Ｒでは、異形対応処理として植付部７の昇降動作のみが機体旋回と連動して制御されるとともに、植始め位置調節のためにクラッチ断接指令がオペレータ介入によりなされる。したがって、上記構成の制御部により、変形圃場におけるオペレータ操作を最小限度に抑えて異形対応が可能となる。

上記のほかに、機体の走行速度が基準速度より遅い場合、ハンドル操作が逆切りなしに旋回方向操作の場合、旋回時の作業機の昇降位置が非作業位置の場合等を異状旋回として判定し、この判定に基づいて植付部の連動制御を規制するように制御部を構成することによっても、変形圃場の異形対応を可能に構成することができる。

すなわち、走行速度による場合は、変速レバーセンサ多孔輪回転数センサ当でハンドル旋回操作時の機体の走行速度を検出し、その走行速度が所定値以上であれば、通常のターン制御を行い、走行速度が所定値以下であればリフト制御とし、または、植付クラッチ［入］タイミングを遅らせる。

ハンドル操作による場合は、直前のハンドル切れ角センサの検出角を常に更新しながら記憶し、ハンドル旋回操作直前のハンドル切れ角センサが直進状態か旋回方向とは左右同じ側の操舵を検出したときは通常のターン制御を行い、ハンドル旋回操作直前のハンドル切れ角センサが直進状態か旋回方向とは左右逆側の操舵を検出したときはリフト制御等を行う。

作業機の昇降位置による場合は、植付部の昇降指令は手動操作し、後輪回転数センサに基づいて植付クラッチ「入」タイミングのみを制御する構成を前提とし、ハンドル旋回操作時の植付部の昇降位置を昇降リンクセンサで検出し、所定位置より上位にあるときは植付けクラッチ「入」タイミングの制御を行い、所定位置より下位にあるときは植付けクラッチ「入」タイミングの制御をせず、または、植付けクラッチ「入」タイミングを遅らせる。

このように、機体の走行速度等に基づいて旋回形態を判断して旋回制御の内容を変更することにより、操作性が向上し、また、手動による誤操作で不適正な旋回制御を排除するすることができる。

次に、バック旋回に限定して植付部を連動制御する例を説明する。
この場合は、図８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）になるまで待機した後、ＨＳＴレバーの後進側操作をチェック（Ｓ７１）し、該当すれば植付部「上げ」を指令（Ｓ７２）し、ドライブシャフト回転開始（Ｓ７３）する。ドライブシャフト回転が所定以上マイナス（Ｓ７４ａ）の場合のみ警報出力（Ｓ７４ｂ）し、これらをＨＳＴレバーの後進側操作の範囲（Ｓ７４ｃ）で繰り返した後、ハンドル操作（Ｓ７５）を待って対応する左または右のターン制御（Ｓ７５ａ，Ｓ７５ｂ）を行う。また、ＨＳＴレバーの後進側操作に非該当であれば、ハンドル旋回操作と対応（Ｓ７６）して後述のリフト制御（Ｓ７７）をする。

上記手順の制御処理により、畦まで前進し、所定距離を後退して旋回するバック旋回に限定して植付部を連動制御とし、その他は植付部の指令を手動操作として変形圃場に対応することができる。この場合において、過大に後退すると警報等によりオペレータに知らせ、または、植付部の連動制御を解除することにより、植え付けた苗を倒す事態を防止し、また、次の植え始め位置の不揃いを防止することができる。また、後退動作は累積距離とすることにより、後退のやり直しにも対応することができる。

次に、別途設定のタイミングによる連動制御により変形対応する例を説明する（リフト制御Ｓ７７）。処理手順は、図９のフローチャートに要部を示すように、ドライブシャフト回転のカウントを開始（Ｓ８１）し、植付部の下降位置に調整分αを加え、クラッチオン位置に調整分βを加え、これを新たな下降位置ｎ１、クラッチオン位置ｎ２として異形対応側のターン制御（Ｓ８３）をし、調整分α、βを減じ（Ｓ８４）て下降位置ｎ１、クラッチオン位置ｎ２を元に戻す。調整分α、βは、オペレータが、変形圃場の異形対応用に別途、設定する。これを、例えば、前出の図４におけるリフト制御（Ｓ２４）に代えてサブルーチン処理することにより、変形圃場の異形側について、タイミング調整された旋回連動制御が可能となる。

以上に述べたように、機体旋回時の植付部の取扱いの態様として、（Ａ）タイミング変更、（Ｂ）オートリフト、（Ｃ）バックリフト、（Ｄ）切の４つのモードがあり、これらの切替のために、図１０のダイヤルスイッチを設ける。（Ａ）の「タイミング変更」は、標準設定を中心に複数段の「早い」〜「遅い」の範囲でダイヤル指示したタイミングが前記制御選択スイッチ２２の指示による残余の旋回方向に異形対応として適用される。（Ｂ）の「オートリフト」は、後退を含む所定条件に応じて植付部の昇降動作が連動制御され、クラッチ指令のみをオペレータが手動介入する。（Ｃ）の「バックリフト」は、後退旋回に限って植付部の昇降動作が連動制御され、その他についてはオペレータが手動介入する。（Ｄ）の「切」は、植付部の連動制御を停止してオペレータが全て手動介入する。これらのモードにより、標準の矩形圃場から特殊な圃場まで、変形の程度に応じた対応が可能となることから、異形対応を要する場合のオペレータの負荷を最小限度に抑えて効率よく植付け作業を進めることができる。

本発明の制御装置を適用した田植機の側面図である。 制御装置の入出力系統図である。 制御選択スイッチである。 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。 リフト制御の詳細フローチャートである。 変形圃場の往復作業工程における植付け作業例である。 バック旋回のフローチャートである。 別途設定のタイミングによる連動制御のフローチャートである。 ４つのモードの切替のためのダイヤルスイッチである。

１ 田植機
４ 操舵ハンドル
７ 植付部（農作業装置）
２１ 制御装置
２２ 制御選択スイッチ
ａ 規定値
ｂ 規定値
ｎ１ 下降位置
ｎ２ クラッチオン位置
α 下降位置調整分
β 植始め位置調整分

Claims (3)

1. 転向車輪と後輪とにより４輪駆動する走行系を有し、機体の旋回動作の検出によりその旋回開始のタイミングと対応して植付部の停止と上昇を指令し、所定位置で上記植付部の下降と作動を指令する旋回連動制御を行う制御処理部を備える田植機において、
   上記制御処理部は、機体旋回時のハンドル操作が制御選択スイッチにより設定した機体旋回方向に該当する場合に旋回連動制御を適用し、
   この旋回連動制御は、機体旋回時のハンドル操作に基づき、上記走行系のドライブシャフトの回転数のカウントを開始し、
   上記ドライブシャフトの回転数のカウント値が、植付部の下降開始として設定したカウント値になったとき、ハンドル角度が旋回操作の判定のために設定した規定値以上であるかどうかチェックし、
   ハンドル角度が上記規定値以上であることを条件として植付部を下降し、
   次いで、ドライブシャフトの回転数のカウント値が植付部の作動開始として設定したカウント値になるまで待って植付部を作動開始したときに、または上記旋回操作の判定時のハンドル角度が上記規定値未満のときに、上記旋回連動制御を終了し、
   また、上記制御処理部は、機体旋回時のハンドル操作が制御選択スイッチにより設定した機体旋回方向に該当しない場合に異形対応制御を適用し、
   この異形対応制御は、機体旋回時のハンドル操作に基づき、上記植付部の下降開始として設定したカウント値に第１の調整分を加えて下降開始の補正値にすると共に、
   上記植付部の作動開始として設定したカウント値に第２の調整分を加えて作動開始の補正値とした上で上記旋回連動制御を適用し、
   この旋回連動制御の終了により、第１及び第２の調整分を減じて元のカウント値に戻した上で上記異形対応制御の終了とすることを特徴とする田植機。
2. 上記制御処理部が、機体後進時にはドライブシャフトの回転数をマイナスの値としてカウントし、上記ドライブシャフトの回転数のカウントに累積して加算することを特徴とする請求項１に記載の田植機。
3. 上記制御処理部が、上記後進時のドライブシャフトの回転数が所定以上マイナスの場合に警告を発するか植付部の旋回連動制御を解除するいずれかの制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の田植機。

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