JP5099153B2 - 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作業部である農作業装置により、機体走行とともに田植作業等の圃場走行作業を行う水田作業車等の圃場走行作業用農作業車において、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過程においては、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。この一連の旋回付帯操作を制御部である制御装置により機体の旋回動作と連動して農作業装置の取扱いを自動処理する旋回連動制御を行うように制御装置を構成することにより、オペレータの操作負担を軽減することができる。

しかし、不均一な圃場条件や、復行時の条合わせ等のために、機体旋回過程において更にハンドル戻し等の旋回操作をして旋回軌道の修正を要する場合があり、その修正のための旋回操作に伴って農作業装置が再度の昇降動作を行うという事態を招くこととなる。したがって、このような事態を回避するために、旋回軌道の修正を行う場合は、オペレータの咄嗟の判断により、旋回連動制御を解除して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（特許文献１参照）。

特開２００２−３３５７２０号公報

解決しようとする問題点は、圃場の往復作業走行の折返し部に来た際に、植付部の取扱いを要することなく機体を旋回することができるとともに、一連の動作を継続することが可能となる田植機を提供することにある。

請求項１に係る発明は、旋回操作の検出に応じて圃場を旋回走行しうる機体と、この機体に対して昇降可能に支持されてその作業位置まで下降して植付作業をする植付部と、この植付部の上昇、下降、植付稼動、植付停止の各動作を制御する制御部とを備えた田植機において、上記制御部は、畦際まで前進する場合、ＨＳＴレバーが中立位置に操作されたときのドライブシャフト回転数ｎ３が所定の直進走行距離Ｎ３以上であることが検知されると、畦際まで前進して停車したと判断して植付部を非作業位置に上昇させ、その後、後退して旋回するバック旋回時にドライブシャフト回転数ｎ３のカウントを開始し、該ドライブシャフト回転数ｎ３が所定値以上マイナスとなる地点まで後退すると旋回走行中に植付部を下降させるドライブシャフト回転数Ｎ１を補正し、ハンドル操作による旋回走行の開始が検知されるとドライブシャフト回転数ｎ３のカウントを開始し、該ドライブシャフト回転数ｎ３が補正されたドライブシャフト回転数Ｎ１になると植付部を作業位置まで下降させ、植付稼動させる一連の動作を制御する旋回連動制御を行い、畦際まで前進して停車する操作がなくハンドル操作による旋回走行の開始が検知されると植付部を上昇させ、走行距離に関係なくハンドル切れ角が所定範囲になると植付部を下降させ、植付稼動の動作は行わないリフト制御を行う構成とした田植機とする。

上記制御部は、植付作業中にオペレータの旋回操作により機体が旋回走行に入ると、旋回連動制御によって植付部の一連の動作を制御することにより、機体が支障なく旋回動作することができるとともに、旋回走行後の折返し走行で植付作業を開始する。
請求項２に係る発明は、旋回連動制御は、後退した距離が大きいほど作業位置への下降を早期に行う構成とした請求項１に記載の田植機とする。
請求項３に係る発明は、後退した距離が直進植付走行による所定の植終い位置を超える距離であればランプを点灯する構成とした請求項１又は請求項２に記載の田植機とする。
請求項４に係る発明は、旋回連動制御は、走行距離が所定値に達したときにハンドル角度が規定値以上であれば植付部を下降するが、走行距離が所定値に達したときにハンドル角度が規定値以上でなければ植付部を下降せずに制御を終了する構成とした請求項１から請求項３の何れか１項に記載の田植機とする。
請求項５に係る発明は、旋回連動制御を、左旋回でも右旋回でも行う状態と、左旋回のみ行う状態と、右旋回のみ行う状態に切替可能に構成し、旋回連動制御を左旋回のみ行う状態に切り替えたときは、左旋回時は旋回連動制御を行なうと共に、右旋回時は植付部の昇降制御のみを行い、旋回連動制御を右旋回のみ行う状態に切り替えたときは、左旋回時は植付部の昇降制御のみを行うと共に、右旋回時は旋回連動制御を行なう構成とした請求項１から請求項４の何れか１項に記載の田植機とする。

請求項１に係る発明によると、ＨＳＴレバーを中立位置に操作したときにドライブシャフト回転数ｎ３が所定の直進走行距離Ｎ３以上であることが検知されると畦際まで前進して停車したと判断して植付部を非作業位置に上昇させることにより、作業能率が向上すると共に、植付部の破損を防止することができる。
そして、後退して旋回するバック旋回時にドライブシャフト回転数ｎ３が所定値以上マイナスとなる地点まで後退すると旋回走行中に植付部を下降させるドライブシャフト回転数Ｎ１を補正し、ハンドル操作により旋回走行の開始を検知するとドライブシャフト回転数ｎ３のカウントを開始し、該ドライブシャフト回転数ｎ３が補正されたドライブシャフト回転数Ｎ１になると植付部を作業位置まで下降させ、植付稼動する一連の動作を制御する旋回連動制御を行い、植付部の取扱いを要することなく機体を旋回することができるとともに、一連の動作を継続することが可能となる。
一方、畦際まで前進して停車する操作がなくハンドル操作による旋回走行の開始が検知されると植付部を上昇させ、走行距離に関係なくハンドル切れ角が所定範囲となると植付部を下降させ、植付稼動の動作は行わないリフト制御を行うことにより、変形圃場に対応することができる。
請求項２に係る発明によると、請求項１に係る発明の効果に加えて、後退した距離が大きいほど作業位置への下降を早期に行い、空中植えを防止すると共に、整地性を向上することができ、一連の動作を継続することが可能となる。
請求項３に係る発明によると、請求項１又は請求項２に係る発明の効果に加えて、後退した距離が直進植付走行による所定の植終い位置を超える距離であればランプを点灯し、後退しすぎて植え付け済みの苗を倒す事態を防止し、一連の動作を継続することが可能となる。
請求項４に係る発明によると、請求項１から請求項３の何れか１項に係る発明の効果に加えて、旋回連動制御は、走行距離が所定値に達したときにハンドル角度が規定値以上であれば植付部を下降するが、走行距離が所定値に達したときにハンドル角度が規定値以上でなければ植付部を下降せずに制御を終了し、植付部の取扱いを要することなく機体を旋回することができるとともに、一連の動作を継続することが可能となる。
請求項５に係る発明によると、請求項１から請求項４の何れか１項に係る発明の効果に加えて、旋回連動制御を、左旋回でも右旋回でも行う状態と、左旋回のみ行う状態と、右旋回のみ行う状態に切替可能に構成し、旋回連動制御を左旋回のみ行う状態に切り替えたときは、左旋回時は旋回連動制御を行なうと共に、右旋回時は植付部の昇降制御のみを行い、旋回連動制御を右旋回のみ行う状態に切り替えたときは、左旋回時は植付部の昇降制御のみを行うと共に、右旋回時は旋回連動制御を行ない、変形圃場におけるオペレータ操作を最小限度に抑え、変形圃場に対応することができる。

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。

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。

本発明の圃場走行作業用農作業車の一例を図１の側面図に示す田植機について説明する。田植機１は、操向車輪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（作業部）７のほか、各種機器を制御する後述の制御装置２１（不図示）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苗送出部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、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等を接続してそれぞれの信号を入力する。

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３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４のフローチャートに示すように、後述のタイマセットによるタイマアップのチェック（Ｓ４０）によって所定時間が経過するまでの間、または、所定時間の経過後に植付部７の上昇モードスイッチ２４が入りでない場合において、ドライブシャフト回転数チェック（Ｓ４２）によって植付部７が下降する所定の下降位置Ｎ１に機体が旋回するまで待ち、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」の指令（Ｓ４４）とタイマセット（Ｓ４４ａ）を行う。その一方、タイマアップ後において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に機体が旋回するまで待機し、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、また、植付部７の下げ動作後で植付け再開までの所定時間内は、ハンドル操作をしても植付部７の上昇動作がされないので、条合わせのためのハンドル戻し等の旋回過程中のハンドル操作が可能となる。

また、サブルーチン処理によるリフト制御の詳細は、図５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７の昇降動作に限定して機体旋回と連動して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７を昇降制御するよう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６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。また、直進走行距離Ｎ３の設定下において検出した走行距離ｎ３に基づいて自動旋回走行が可能となる。

次に、機体を所定位置まで後退してから旋回操作するバック旋回において植付部７を連動制御する例を説明する。

この場合は、図７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レバーが中立位置に操作されてドライブシャフト回転数ｎ３が所定の直進走行距離Ｎ３以上であることをチェック（Ｓ７１，Ｓ７１ａ）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のカウントを開始（Ｓ７３）する。このように、所定の距離条件を満たした位置における停車操作によって植付部７を早期に上昇動作することにより、作業能率向上とともに植付部７の破損を防止することができる。

次いで、ドライブシャフト回転が所定以上のマイナス（Ｓ７４ａ）となる地点まで後退した時はドライブシャフト回転数Ｎ１の補正とランプ点灯（Ｓ７４ｂ，Ｓ７４ｃ）を行い、非該当ならランプ消灯（Ｓ７４ｄ）を行う。これらをＨＳＴレバーの後進側操作の範囲（Ｓ７４ｅ）で繰り返した後、ドライブシャフト回転のカウントを開始（Ｓ７４ｆ）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）に続いてドライブシャフト回転ｎ３のカウントを開始（Ｓ７５ｃ）する。

また、ＨＳＴレバーの中立操作とドライブシャフト回転数ｎ３が所定の直進走行距離Ｎ３以上のいずれか（Ｓ７１，Ｓ７１ａ）に非該当であれば、ハンドル旋回操作と対応（Ｓ７６）して前述のリフト制御（Ｓ７７）をする。

上記手順の制御処理により、畦際まで前進して停車した位置が所定の直進走行距離Ｎ３を越えていれば、植付部７が連動制御されて非作業位置に上昇し、所定距離を後退して旋回するバック旋回に対応して植付部７を連動制御し、その他の場合は植付部７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、ドライブシャフトの回転カウントによる累積距離修正により、機体を後退する過程における前後進操作に際して所定の直進走行距離Ｎ３を境に機体が過大に後退するとランプが点灯し、前進によって消灯することから、オペレータが所定の直進走行距離Ｎ３の対応地点を知ることができる。

したがって、バック旋回において後退のやり直しにより所定の直進走行距離Ｎ３の対応地点を把握した上で機体を旋回走行することにより、バックしすぎて旋回した場合の植え付け済みの苗を倒す事態を防止し、また、次の植え始めに間に合わずに植え始め位置が不揃いとなることを防止することができる。

なお、上記制御の他に、機体を後退した距離の長さに応じて、旋回の途中から早期に植付部７を下降開始することにより、空中植え動作を防止するとともに、整地性を向上することができる。また、植え終わりと植え始めの位置の差が５０ｃｍを越える場合は旋回制御をキャンセルすることにより、不揃いの植付け動作を回避することができる。この場合は、ブザー音の発報制御によりオペレータにキャンセル処理を知らせることができる。

１：田植機（圃場走行作業用農作業車）、４：操舵ハンドル、７：植付部（作業部）、１１：昇降部、１５：フロート部（作業部）、２１：制御装置（制御部）、Ｎ１：下降位置、Ｎ２：旋回距離（クラッチオン位置）、ａ：規定値

Claims (5)

1. 旋回操作の検出に応じて圃場を旋回走行しうる機体と、この機体に対して昇降可能に支持されてその作業位置まで下降して植付作業をする植付部と、この植付部の上昇、下降、植付稼動、植付停止の各動作を制御する制御部とを備えた田植機において、
   上記制御部は、畦際まで前進する場合、ＨＳＴレバーが中立位置に操作されたときのドライブシャフト回転数ｎ３が所定の直進走行距離Ｎ３以上であることが検知されると、畦際まで前進して停車したと判断して植付部を非作業位置に上昇させ、
   その後、後退して旋回するバック旋回時にドライブシャフト回転数ｎ３のカウントを開始し、該ドライブシャフト回転数ｎ３が所定値以上マイナスとなる地点まで後退すると旋回走行中に植付部を下降させるドライブシャフト回転数Ｎ１を補正し、ハンドル操作による旋回走行の開始が検知されるとドライブシャフト回転数ｎ３のカウントを開始し、該ドライブシャフト回転数ｎ３が補正されたドライブシャフト回転数Ｎ１になると植付部を作業位置まで下降させ、植付稼動させる一連の動作を制御する旋回連動制御を行い、
   畦際まで前進して停車する操作がなくハンドル操作による旋回走行の開始が検知されると植付部を上昇させ、走行距離に関係なくハンドル切れ角が所定範囲になると植付部を下降させ、植付稼動の動作は行わないリフト制御を行う構成とした田植機。
2. 旋回連動制御は、後退した距離が大きいほど作業位置への下降を早期に行う構成とした請求項１に記載の田植機。
3. 後退した距離が直進植付走行による所定の植終い位置を超える距離であればランプを点灯する構成とした請求項１又は請求項２に記載の田植機。
4. 旋回連動制御は、走行距離が所定値に達したときにハンドル角度が規定値以上であれば植付部を下降するが、走行距離が所定値に達したときにハンドル角度が規定値以上でなければ植付部を下降せずに制御を終了する構成とした請求項１から請求項３の何れか１項に記載の田植機。
5. 旋回連動制御を、左旋回でも右旋回でも行う状態と、左旋回のみ行う状態と、右旋回のみ行う状態に切替可能に構成し、
   旋回連動制御を左旋回のみ行う状態に切り替えたときは、左旋回時は旋回連動制御を行なうと共に、右旋回時は植付部の昇降制御のみを行い、
   旋回連動制御を右旋回のみ行う状態に切り替えたときは、左旋回時は植付部の昇降制御のみを行うと共に、右旋回時は旋回連動制御を行なう構成とした請求項１から請求項４の何れか１項に記載の田植機。

Images