JP5649036B2 - Tea garden management machine - Google Patents
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Description
本発明は、茶畝を跨いで走行し、該走行方向を自動操舵することができ、特に、感知機構を固定状として、後進も良好にできるとともに、簡易な構成を提供できる茶園管理機に関する。 The present invention relates to a tea garden management machine that can travel across a teacup and can automatically steer the direction of travel, and in particular, has a sensing mechanism that is fixed, can move backwards well, and can provide a simple configuration.
従来から門型フレームと、この脚部に設けられた走行装置と、この門型フレーム内側中央に、摘採機や剪枝機等の茶刈機や、肥料散布機、防除機などの管理機ユニットを備えて、茶畝を跨ぎながら走行する茶園管理機が普及している。この茶園管理機の進路の変更等は運転者による操縦ハンドルによって制御される。前記茶畝は一直緑に配列されているとは限らず、地形や区画あるいは茶畝内のそれぞれの茶樹の生育状況によって少なからず湾曲していることが多々あり、このまま進行方向を変えずに進めると茶園管理機が茶樹を傷付けたり、古葉の混入、浅摘み、深摘みが生じていた。 Conventionally, a portal frame, a traveling device provided on the legs, and a management unit such as a tea cutter, a fertilizer spreader, and a control machine at the center of the portal frame. A tea garden management machine that runs while straddling a teacup is popular. The change of the course of the tea garden management machine is controlled by the steering handle by the driver. The teacups are not necessarily arranged in a straight green, but they are often curved depending on the topography, compartments, or the growth of each tea tree in the teacup, and proceed without changing the direction of travel. The tea garden management machine damaged the tea tree, mixed old leaves, shallow picking, and deep picking.
そのため、運転者は、常に目視によって繰縦ハンドルを微妙に操作しなければならず、運転に熟練が必要であった。そこで、茶園管理機に対する茶畝の相対的位置を検出し、この情報を基に茶園管理機の進行方向を制御し、茶畝に沿って正確に走行を行う自動操舵機構を備えた茶園管理機が特許文献1 や特許文献2 等で提案されている。
For this reason, the driver must always finely operate the vertical handle by visual observation, and skill is required for driving. Therefore, a tea garden management machine equipped with an automatic steering mechanism that detects the relative position of the tea bowl with respect to the tea garden management machine, controls the traveling direction of the tea garden management machine based on this information, and accurately travels along the tea bowl. Have been proposed in
特許文献1では、茶畝の両側端部の位置検出を行うため、茶畝側面に当接した茶園管理機の幅方向内側に延びた一対の感知板が、門型フレームの両側の脚部に設けられた上下に延びる回動中心軸線を回動中心として回動自在である回転軸に取り付けられ、回転軸の回転角度を基に進行方向を制御している。また、特許文献2では物理的接触方法ではなく光センサにより茶畝の間隔を検知し、それを基に進行方向を制御している。
In
ここで、特許文献1のような茶園管理機の内側を運動する前記感知板は、管理作業を実施する前進方向で使用することを前提としており、簡単に説明すると、図9(A)及び(B)に示す通りである。つまり、茶畝の変更移動等の茶園管理機を後進する場合は、茶畝に当接している感知板側端部は茶畝に逆らって移動することになり、感知板が移動の障害になるという重大な欠点があった。そのため、後進する操作をする前に、感知板及び揺動リンクLが揺動しないように門型フレームに固定する作業を行わなければならず、後進操作は、自動ではなく作業者による操作が必要となっていた。
Here, it is assumed that the sensing plate that moves inside the tea garden management machine as in
また、感知板が回転軸を中心に回動できる領域を機体内側および外側に必要とするため、特に、小型タイプでは、回動領域内にその他の部品を配置不能となり、機体のレイアウトが限定されてしまう。一方、特許文献2では、茶畝側端形状の凸凹を過敏に検出してしまい、滑らかな自動走行とはならない。また、茶畝の間まで茶葉が覆いかぶさるような茶園では、畝間の判断が狂い、自動走行に支障が生じることもある。
In addition, since the sensing plate requires an area on the inside and outside of the fuselage that can rotate around the rotation axis, especially in the small type, other components cannot be placed in the rotation area, and the layout of the aircraft is limited. End up. On the other hand, in
そこで、茶畝の間隔に影響をうけにくい物理的接触法で、障害なく前進、後進可能な茶園管理機の提供をすると共に、簡易且つ安価にできる茶園管理機が求められており、このため、本発明が解決しようとする課題(技術的課題又は目的等)は、これらを実現することである。 Therefore, there is a need for a tea garden management machine that can be moved forward and backward without obstacles by a physical contact method that is not easily affected by the spacing between teacups, and that can be easily and inexpensively. The problem (technical problem or object) to be solved by the present invention is to realize these.
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意,研究を重ねた結果、請求項1の発明を、茶畝を跨いだ前側門型フレーム及び後側門型フレームの左右下端に走行装置を備え、茶畝に沿って作業を行う茶園管理機において、前記前側門型フレームの対向する左右両側の内側それぞれに、平面的に見て茶畝左右側面に接触しつつ中央箇所が茶畝側に膨出する弧状感知板と、該弧状感知板内に設けられた圧力センサとを有する左右両側の前進用茶樹感知手段が備えられ、左右両側の弧状感知板に加わる茶畝側面からの接触圧力を測定して、前進時において左右それぞれの接触圧力が均等となるよう自動走行制御部にて制御して茶畝に沿って前進自動走行するようにしてなることを特徴とする茶園管理機としたことにより、前記課題を解決した。
In view of the above, the inventor has intensively studied to solve the above-mentioned problems. As a result, the invention of
請求項2の発明を、請求項1において、前記後側門型フレームの対向する内側にも、前記前側門型フレームと同様に前記弧状感知板及び圧力センサとを有する後進用茶樹感知手段が備えられ、後進時において左右それぞれの接触圧力が均等となるよう自動走行制御部にて制御して茶畝に沿って自動走行するようにしてなることを特徴とする茶園管理機としたことにより、前記課題を解決した。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a reverse tea tree sensing means having the arc-shaped sensing plate and the pressure sensor is provided on the opposite side of the rear portal frame, similarly to the front portal frame. By the tea garden management machine, which is controlled by the automatic travel control unit so that the left and right contact pressures are equalized at the time of reverse travel, it automatically travels along the teacup. Solved.
請求項3の発明を、請求項1又は2において、左右の走行装置が油圧モータにより駆動されると共に、前記自動走行制御部にて左右側の油圧モータヘの作動油流量制御を行うことによって、自動走行制御を行うことを特徴とする茶園管理機としたことにより、前記課題を解決した。請求項4の発明を、請求項1又は2において、左右走行装置が電動モータにより駆動されると共に、左右電動モータの電気的制御を行うことによって、自動走行制御を行うことを特徴とする茶園管理機置としたことにより、前記課題を解決した。請求項5の発明を、請求項1,2,3又は4のいずれか1項において、前記圧力センサはロードセルとしてなることを特徴とする茶園管理機としたことにより、前記課題を解決したものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the left and right traveling devices are driven by a hydraulic motor, and the automatic traveling control unit performs hydraulic fluid flow control to the left and right hydraulic motors to automatically The problem was solved by using a tea garden management machine characterized by running control. According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a tea garden management according to the first or second aspect, wherein the left and right traveling device is driven by the electric motor, and the automatic driving control is performed by electrically controlling the left and right electric motor. The problem was solved by using a machine. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a tea garden management machine according to any one of the first, second, third, and fourth aspects, wherein the pressure sensor is a load cell. is there.
請求項1の発明では、常に茶園管理機の中心と、茶畝の中心とを一致させながら走行を実施可能とすることに加え、茶樹感知手段の可動範囲がないことで、弧状感知板が茶樹に引っ掛かることによる破損等のトラブルを回避できる。また、茶樹感知手段の可動範囲がないことは、小型の茶園管理機にも十分に取付可能であり、取付位置の自由度を増加することができる利点がある。請求項2の発明では、特に、前進用だけでなく後進用の自動走行装置の装着を容易に可能としたり、後進時に走行の障害とならないように前進用の回動する感知板を固定するという煩雑な作業をすることなく操作可能にでき、作業者の負担を著しく軽減できる。請求項3の発明では、茶園管理機を油圧モータにて制御できる。請求項4の発明では、茶園管理機を電動モータにて制御できる。請求項5の発明では、安価な部材にて良好に対応できる利点がある。
In the invention of
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明すると、図1(A)は、走行型の乗用の茶園管理機の斜視図であって、適宜の間隔(茶畝90)をおいて設けられたクローラ型の走行装置1,1が、この前後の前側門型フレーム2A及び後側門型フレーム2Bを介して,作業者等が乗用等して作業等する機台部材3に固着され、躯体及び走行部が構成されている。前記走行装置1,1の間隔は適宜調整可能にされ、茶畝90の幅に対応可能に設けられることもある。本実施例では茶刈機7を装着しているが、他の肥料散布機や防除機などの管理機ユニットを装着した茶園管理機とすることもある。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a perspective view of a traveling type riding tea garden management machine, which is provided at an appropriate interval (tea bowl 90). The crawler-
前記前側門型フレーム2Aの左右側には、図1(A)に示すように、茶畝90の両茶畝側面91,91に適宜接触する前進用茶樹感知手段A,Aがそれぞれ設けられている。該前進用茶樹感知手段Aは、圧力にて電気信号を発するロードセル4と、該ロードセル4を前記前側門型フレーム2Aの柱箇所に取り付けるための取付ブラケット41,第2取付ブラケット43及び取付アングル44と、弧状感知板5と、該弧状感知板5と前記ロードセル4とを接触状態に備える支持具42とから構成されている。
As shown in FIG. 1 (A), forward tea tree sensing means A and A are provided on the left and right sides of the front gate-
前記ロードセル4は、図2(A)乃至(C)に示すように、方形状をなし、内部に瓢箪状の空隙が形成され、支持具42箇所に圧力が加えられると、僅かに変形などしてそのひずみが電気信号に変換されその圧力測定が制御手段にて測定される。前記取付ブラケット41は、前記ロードセル4を取り付けるヘ字状部41aと端部立ち上り縁41b,41cが形成されており、該端部立ち上り縁41cには係止孔41dが形成されている。前記取付ブラケット41のヘ字状部41aの端部は、前記取付アングル44に固定され、該取付アングル44は前側門型フレーム2Aにビスにて固着されている。
As shown in FIGS. 2 (A) to (C), the load cell 4 has a square shape, and has a bowl-shaped gap formed therein. When the pressure is applied to the
前記第2取付ブラケット43は前記取付ブラケット41の背面側に固着されている。何れにしても、前記ロードセル4及び弧状感知板5を前記前側門型フレーム2Aの内方(茶畝側)に取り付けることができれば、その部材の形状・構造には制限されない。特に、後進用茶樹感知手段B,Bを前記後側門型フレーム2Bに取り付けるにも同様であるが、ガソリンエンジン用又は油圧モータ用の油タンク8などを利用することもある。
The
前記支持具42は、断面がZ字状をなし、取付片42aが前記ロードセル4端に固着され、他片の接触片42bが前記弧状感知板5に接触するように構成されている。前記弧状感知板5は、平面的に見ると湾曲形成され、茶畝90の両茶畝側面91,91に図4(A)及び図8(A)のように接触し、特に、茶園管理機が前進する場合は勿論のこと、後進(バック走行)したときでも、両茶畝側面91,91の茶樹には食い込んだり、傷つけたりしないように弧状面で接触するように形成されている。
The
具体的には、図2に示すように、一端の取付平坦面52と該取付平坦面52に連続して適宜の曲率半径よりなる円弧状面51が形成され、該円弧状面51端より係止部53が一体形成されている。前記前進用茶樹感知手段Aの弧状感知板5の前側から見ると、該弧状感知板5の係止部53が、前記取付ブラケット41の係止孔41dに係止されて、前記弧状感知板5の後側は前記第2取付ブラケット43の後部に固着されている。或いは、前記走行装置1の直上でしかも前記機台部材3などに固着されることもある。
Specifically, as shown in FIG. 2, an attachment
このように前記弧状感知板5は、一般的には、平面的に見て一方側のみを固着し、且つ前記弧状感知板5と前記支持具42の間隔は僅かな隙間が形成されている。これによって、図2(C)に示すように、前記弧状感知板5の円弧状面51に適宜な接触圧が加わった場合には、該円弧状面51の僅かな変移が支持具42を押圧して該変移を前記ロードセル4に伝達して正確な接触圧が測定できる。物理的には、僅かな変位が生ずるが、外観構造的には、リンクなど存在しない固定構造として存在している。
As described above, the arc-shaped
また、前進用茶樹感知手段A,Aは、左右対称であり、同一の構成部材が設けられ、圧力感知の電気信号はロードセル4で構成されているが、圧力センサにて構成することもある。さらに、後進用茶樹感知手段B,Bも、後側門型フレーム2Bに設けられている。その後進用茶樹感知手段B,Bの部品及び構造は、前記前進用茶樹感知手段A,Aの部品及び構造と同一であり、その説明を省略する。実施形態では、前進用茶樹感知手段A,A及び後進用茶樹感知手段B,Bは、前側門型フレーム2A,後側門型フレーム2Bに設けられているが、茶畝の側面が測定できる構成であればこれに限定されない。
Further, the forward tea tree sensing means A, A are symmetric, are provided with the same constituent members, and the electric signal for pressure sensing is constituted by the load cell 4, but may be constituted by a pressure sensor. Further, reverse tea tree sensing means B, B are also provided in the rear
図3に示した回路図は、油圧回路及び自動走行制御回路図である。自動走行制御部Cは、左右側の前進用茶樹感知手段A,A及び左右側の後進用茶樹感知手段B,Bに接続され、前進の場合は、前進用茶樹感知手段A,Aが、後進の場合は、後進用茶樹感知手段B,Bがそれぞれ動作するように切換スイッチSにて切り換えられる。また、左右側の油圧閉回路は、駆動用オイルを供給する可変噴出型ポンプ64及びオイルポンプ65と、前記走行装置(クローラ)1,1を駆動させる油圧モータ61,61が設けられている。さらに、回転用方向切替弁62,62が備えられており、該回転用方向切替弁62は前記油圧モータ61に供給する油量を制御する電磁弁である。
The circuit diagram shown in FIG. 3 is a hydraulic circuit and an automatic travel control circuit diagram. The automatic traveling control unit C is connected to the left and right forward tea tree sensing means A and A and the left and right backward tea tree sensing means B and B. In this case, the reverse switch is switched by the selector switch S so that the reverse tea tree sensing means B and B operate. Further, the hydraulic closed circuit on the left and right sides is provided with a
前記回転用方向切替弁62に連通する油路中には、絞り弁63(チェック弁)が設けられており、ポートの連通状態が切り替えられて油路が連通した際には、油圧モータ61
へのオイル供給量が減少するようになっている。前記回転用方向切替弁62は、まっすぐに直進する場合には、図3に示すように、通常絞り弁を有する油路の連通を遮断しており、この場合、前記オイルポンプ65で制御された油圧モータ61 は所定の回転数で回転する。
A throttle valve 63 (check valve) is provided in the oil passage communicating with the rotation
The oil supply amount to is reduced. When the rotation
前記左右側の前進用茶樹感知手段A,A又は左右側の後進用茶樹感知手段B,Bは、CPUによる自動走行制御部Cに接続され、圧カセンサとしてのロードセル4 による電気
信号が数値化されてこの左右側の圧力差が自動走行制御部Cにて平均化するように制御される。左右対称形状の茶畝90の左右におかれた弧状感知板5,5と茶畝90の茶畝側面91,91 と接触する圧力の数値が左右均等になるように制御される。
The left and right advancing tea tree sensing means A, A or the left and right advancing tea tree sensing means B, B are connected to an automatic running control unit C by a CPU, and an electrical signal from a load cell 4 as a pressure sensor is digitized. Control is performed so that the pressure difference between the left and right sides of the lever is averaged by the automatic traveling control unit C. The numerical values of the pressures in contact with the arc-shaped
前進走行中に、図4に示すように、左側に曲がる場合、進行方向に対して茶畝90の左茶畝側面91と接触する圧力が、茶畝90の右茶畝側面91と接触する圧力より強いことが、左右側の前進用茶樹感知手段A,Aの孤状感知板5内のロードセル4を介して自動走行制御部Cに入力された場合、進行方向左側の回転用方向切替弁62が動作してポートが変わり〔図4(B)参照〕、バイパス回路を開けて、オイルをタンクに戻すようにして、前記油圧モータ61ヘのオイルの供給量を減少させるように油圧モータ61を制御する。
During forward travel, as shown in FIG. 4, when turning leftward, the pressure that contacts the left
前述の説明は、左側に曲がった場合であるが、右側に曲がる場合は前述とは反対の制御となる。さらに、後進(バック走行)の場合は、前進の場合と同様に、後進用茶樹感知手段B,Bなどを使って制御する。後進(バック走行)は、図7に示すように、茶園の端部において、山林、河川、道路などが存在して、本発明の茶園管理機を反転できるスペースが少ない場合には、特に有効にできる。このように、回転方向切替弁62 が動作すると
、オイルの一部をリークさせるので、前進又は後進走行するためのオイルが減少するため、走行するための油圧モータ61の回転数を低下して、速度も減少する。
The above description is for the case of turning to the left side, but when turning to the right side, the control is opposite to that described above. Further, in the case of reverse travel (back travel), control is performed using the reverse tea detection means B, B, etc., as in the case of forward travel. As shown in FIG. 7, the reverse (back travel) is particularly effective when there are forests, rivers, roads, etc. at the end of the tea garden, and there is little space to reverse the tea garden management machine of the present invention. it can. In this way, when the rotation
本発明では、特に、図8(A)に示すように、前進する場合は勿論のこと、後進(バック走行)であっても、前進用茶樹感知手段A又は後進用茶樹感知手段Bは、弧状感知板5にて覆われているため、茶畝に食い込んだりして邪魔になるようなことは一切生じない。このことは、従来においては、リンクLの揺動にて圧力測定して制御していたために、図9(B)に示すように、茶畝に引掛って破損などすることがあるが、本発明では、確実に回避できる。
Particularly in the present invention, as shown in FIG. 8A, the forward tea tree sensing means A or the backward tea tree sensing means B is not limited to the case of moving forward, but the backward tea tree detecting means B is arcuate even in reverse (back travel). Since it is covered with the
図5は、自動走行装置の回路構成を示したブロック図である。自動走行制御部Cの入力側には前進用茶樹感知手段A,後進用茶樹感知手段Bが設けられ、前進、後進に対応する。図6は、自動走行装置の回路構成を示したブロック図であって、電子制御にした別の実施例である。この場合、駆動源を前記の油圧制御の油圧モータ61に換えて、電動モータ67とする場合である。電動モータ67のための走行コントローラ66が必要となる。この場合は、茶園管理機を乗用型とせず、無人型として、無線操縦する場合がある。
FIG. 5 is a block diagram showing a circuit configuration of the automatic travel device. On the input side of the automatic traveling control section C, forward tea tree sensing means A and reverse tea tree sensing means B are provided, which correspond to forward and reverse. FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of the automatic travel device, which is another embodiment in which electronic control is performed. In this case, an
A…前進用茶樹感知手段、B…後進用茶樹感知手段、C…自動走行制御部、
1…走行装置、4…ロードセル、5…弧状感知板、61…油圧モータ、
67…電動モータ、2A…前側門型フレーム、2B…後側門型フレーム、
90…茶畝、91…茶畝側面。
A: Forward tea tree sensing means, B: Backward tea tree sensing means, C: Automatic travel control unit,
DESCRIPTION OF
67: Electric motor, 2A: Front portal frame, 2B: Rear portal frame,
90 ... Teacup, 91 ... Teacup side.
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