JP5720930B2 - 薬剤散布車 - Google Patents

Description

本発明は、薬剤散布用の左右のブームそれぞれを昇降可能に備えるとともに、走行位置センサによって走行する薬剤散布車に関するものである。

特許文献１に記載のように、薬剤散布用の左右のブームそれぞれを昇降可能に備えるとともに、走行位置センサによって設定経路を走行する自律走行式薬剤散布車が知られている。この薬剤散布車は、ＧＰＳ受信機にＧＰＳ電波を受けて得られる機体位置情報に基づき、設定された往復経路に沿って自動走行することにより、隣接する薬剤散布領域との重複や隙間を招くことなく、圃場全面を一様な散布密度で薬剤散布走行することができる。

特開２００４−８１８７号公報

しかしながら、往路行程から隣接の復路行程に移行する圃場端における機体の方向転換の際の旋回走行では、機体の両側方に長く延びる左右のブームの一方の旋回外側ブームを折り畳むべく、旋回開始時点において、低位散布のための作業位置から上昇方向の傾動動作によって高位待避のための非作業位置にブームを上昇させ、機体旋回の終了時点において、再び、非作業位置からの下降方向の傾動動作によって作業位置まで下降する操作を要し、薬剤散布のためのポンプその他の関連操作および散布再開位置の確認作業等を合わせた方向転換に伴う煩雑な作業が圃場端の旋回の都度、繰り返して要求されることから、作業者の過大な負荷によって散布作業の効率低下を招くという問題があった。

本発明の目的は、左右のブームそれぞれを昇降可能に備えて薬剤散布する際の機体旋回に伴う作業者の負荷軽減を可能とする薬剤散布車を提供することにある。

請求項１に係る発明は、薬剤散布用の左右のブーム（９ｂ，９ｂ）それぞれを昇降可能に備えるとともに、走行位置センサ（２２）によって走行する薬剤散布車において、
前記走行に際し、旋回開始の走行判定に伴って旋回外側のブーム（９ｂ）を低位散布のための作業位置から所定時間の傾動によって高位待避のための非作業位置に上昇させる自動上昇機能を備えるととともに、その適用を選択可能に構成し、
前記ブーム（９ｂ）は、自動上昇動作の傾動時間を設定変更可能に構成し、あわせて前記自動上昇動作の際に手動操作具の操作信号によって下降動作に切替え可能に構成し、
前記走行に際し、旋回終了の走行判定に伴って旋回外側のブーム（９ｂ）を高位待避のための非作業位置から所定時間の傾動によって低位散布のための記憶した作業位置に下降させる自動下降機能を備えるととともに、その適用を選択可能に構成し、
前記旋回終了は2回目の90度旋回の検出により判定する構成とし、
前記左右のブーム（９ｂ，９ｂ）を伸縮させる左右のブームの伸縮駆動部（１１、１１）を設け、
さらに旋回動作に入ると前記伸縮駆動部（１１）を駆動させて旋回外側のブームを自動短縮し、旋回が終了すると、ブームを元の長さに自動伸長する構成としたことを特徴とする。

前記薬剤散布車は、走行位置センサによって設定経路を走行する場合に、自動上昇機能の適用を選択することにより、昇降動作可能な左右のブームをそれぞれ作業位置に下降した状態で薬剤散布走行した時に、旋回外側のブームが旋回動作の開始と連動して作業位置から非作業位置に上昇される。

また前記ブームは、自動上昇動作の傾動時間を設定変更可能に構成し、設定変更された時間の上昇動作を行う。

さらに前記ブームは、自動上昇による上昇動作の際に手動操作具の操作信号によって下降動作に切替え可能に構成するから、前記ブームは、自動上昇動作の際にオペレータによる介入が優先して下降動作に切替わる。

また、前記設定経路の走行に際し、旋回終了の走行判定に伴って旋回外側のブームを高位待避のための非作業位置から所定時間の傾動によって低位散布のための作業位置に下降させる自動下降機能を備えるととともに、その適用を選択可能にする。

これにより、昇降動作可能な左右のブームの外側を非作業位置に上昇して旋回走行すると、この旋回外側のブームが旋回動作の終了と連動して非作業位置から作業位置に下降される。
また、旋回終了は2回目の90度旋回の検出により判定し、旋回動作に入ると伸縮駆動部を駆動させて旋回外側のブームを自動短縮し、旋回が終了すると、ブームを元の長さに自動伸長する。

請求項２に係る発明は、前記ブーム（９ｂ）は、自動下降動作の傾動時間を設定変更可能に構成し、
前記自動下降による下降動作の際に手動操作具の操作信号によって上昇動作に切替え可能に構成するとともに、
旋回外側のブームの前記自動昇降機能を、薬剤散布用のポンプ（１３）が作動しているときのみ、作動させる構成とし、
旋回動作に入ったことを検出すると旋回外側のブーム（９ｂ）の散布を中断し、旋回動作が終了したことを検出すると旋回外側のブーム（９ｂ）の散布を再開するように構成したことを特徴とする。

このように請求項２に係る発明では、前記ブームは、設定変更された傾動時間について下降動作を行う。また、前記ブームは、自動下降による下降動作の際に手動操作具の操作信号によって上昇動作に切替え可能に構成されているから、自動下降動作の際にオペレータによる介入が優先して上昇動作に切替わる。
また旋回外側のブームの前記自動昇降機能を、薬剤散布用のポンプが作動しているときのみ、作動させる構成にしたから、ポンプ非作動のときはブームは自動昇降しない。
また旋回動作に入ったことを検出すると旋回外側のブームの散布を中断し、旋回動作が終了したことを検出すると旋回外側のブームの散布を再開する。

請求項１に係る発明により、薬剤散布車は、走行位置センサによって走行する場合に、自動上昇機能の適用を選択することにより、昇降動作可能な左右のブームをそれぞれ作業位置に下降した状態で薬剤散布走行した時に、旋回外側のブームが旋回動作の開始と連動して作業位置から非作業位置に上昇される。このように、ブームの自動上昇の適用を任意に選択できることから、幅広い作業状況に対応することができる。

また前記ブームは、設定変更された時間について上昇動作を行うことから、上昇位置の設定変更によって幅広い作業状況に対応することができる。

さらに前記ブームは、自動上昇動作の際にオペレータによる介入が優先して下降動作に切替わることから、幅広い作業状況に対応することができる。

そして前記薬剤散布車は、走行位置センサによって走行する場合に、自動下降機能の適用を選択することにより、昇降動作可能な左右のブームの外側を非作業位置に上昇して旋回走行すると、この旋回外側のブームが旋回動作の終了と連動して非作業位置から作業位置に下降される。このように、ブームの自動下降の適用を任意に選択できることから、幅広い作業状況に対応することができる。

加えてまた、旋回終了は2回目の90度旋回の検出により判定し、旋回動作に入ると伸縮駆動部を駆動させて旋回外側のブームを自動短縮し、旋回が終了すると、ブームを元の長さに自動伸長するので、旋回の開始と終了の際の操作性を向上することができる。

請求項２に係る発明により、前記ブームは、設定変更された傾動時間について下降動作を行うことから、下降位置の設定変更によって幅広い作業状況に対応することができる。また、前記ブームは、自動下降動作の際にオペレータによる介入が優先して上昇動作に切替わることから、幅広い作業状況に対応することができる。
また薬剤散布中に限って自動上昇乃至自動下降が行われるから、作動路上走行のようにポンプ非作動のときに、ブームが誤って自動上昇したり自動下降したりしない、という効果を奏する。
また旋回動作に入ったことを検出すると旋回外側のブームの散布を中断し、旋回動作が終了したことを検出すると旋回外側のブームの散布を再開するので、旋回の開始と終了の際の操作性を向上することができる。

乗用型防除機のブーム収納時の側面図（ａ）および平面図（ｂ） 乗用型防除機の散布時の正面図 圃場における乗用型防除機の旋回経路の平面図 散布制御のシステム構成ブロック図 制御指示部の一例のパネル正面の見取図 制御指示部の別例のパネル正面の見取図 ＧＰＳによる機体位置情報の入力構成例 自動上昇制御のフローチャート 自動上昇時の手動介入制御のフローチャート 自動下降制御のフローチャート 自動下降時の手動介入制御のフローチャート ポンプ動作を条件とする制御のフローチャート 走行動作を条件とする制御のフローチャート 手動介入対応後の下降制御のフローチャート 角度再現制御のフローチャート

前記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明を適用した薬剤散布車の一例である乗用型防除機のブーム収納時の側面図（ａ）および平面図（ｂ）である。

この薬剤散布車１は、前後輪操舵式の左右の前輪３，３と左右の後輪４，４によって圃場走行可能に支持した機体に、中心配置の運転席６と、定量吐出部を備えた後部配置の薬剤タンク５と、機体前端のブーム９ａおよびその両側方に展開可能な左右のブーム９ｂ，９ｂ、および散布制御システムを構成する後述の各種センサと制御手段であるコントローラＣを備えて構成される。

散布作業における左右のブーム９ｂ，９ｂの取扱は、散布走行時の正面図を図２に示すように、機体の両側方に張出し、また、圃場端における旋回経路の平面図を図３に示すように、圃場端近傍までの散布を確保するために、旋回外側のブーム９ｂを上昇して機体旋回を行い、旋回終了時に再びブーム９ｂを下降して散布を再開し、このようなブーム９ｂ，９ｂの取扱いを前提として散布制御システムを構成する。

散布制御システムについて詳細に説明すると、図４のシステム構成ブロック図に示すように、コントローラＣによる制御対象として、ブームの伸縮駆動部１１、昇降駆動部１２と、薬剤散布用のポンプ１３、報知用のブザー１４、表示具１５の駆動部を含む各機器を接続し、また、制御条件として、自動上昇設定等のブーム設定部２１を含む散布設定部、ＧＰＳセンサ２２、操舵角センサ２３、車速センサ２４、ブームストロークセンサ２５等の機器制御用の各種センサの信号を入力する。

散布設定用の操作パネル３１は、その一例のパネル正面の見取図を図５に示すように、表示切換え式の散布設定スイッチとともに自動スイッチ３２を設けて構成する。また、別の散布設定部４１の構成例を図６に示すように、表示切換えによって多様な表示設定を可能とするＬＣＤ表示部４２とともに自動スイッチ４３を設けて構成する。

ＧＰＳ受信機２２による走行位置センサについては、図７に示すように、アンテナ２２ａに受けたＧＰＳ電波によって特定される位置情報に基づき、位置データと速度データを通信によってコントローラＣに入力し、このＧＰＳ受信機２２と車輪回転に基づく車速センサ２４から得られる速度情報を車速とする。このＧＰＳ受信機２２からの情報に基づき自律走行を行ってもよいし、ＧＰＳ受信機２２からの情報を画面上に表示して走行経路を表示し、その走行経路に従って走行するように手動運転する構成としてもよい。

散布制御システムは、ＧＰＳ受信機２２と車速センサ２４から得られる車速に応じて設定散布量から設定圧力を計算して車速連動の散布量制御を行い、さらに、機体旋回と連動して左右のブーム９ｂ，９ｂを上昇させる自動上昇機能の適用をブーム設定部２１に設けた自動上昇設定部によって選択可能に構成する。

この自動上昇制御の詳細は、図８のフローチャートに示すように、散布動作を判定する第１の処理ステップ（以下において「Ｓ１」の如く略記する。）により該当する場合において、圃場端の旋回として判定しうる角度の舵角が検出（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ）されるとその旋回方向を確定（Ｓ３）し、続いてブーム設定部２１の自動上昇設定の判定（Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ）によって該当すれば、所定の角度位置までの傾動に要する上昇時間をセット（Ｓ５ａ）した上でその終了までの間について旋回外側のブーム９ｂを上昇する（Ｓ５ｂ〜Ｓ５ｄ）。

すなわち、薬剤散布車１は、走行位置センサによって設定経路を散布走行する場合に、散布量設定値と車速等により計算した設定圧力になるように管内に供給する薬剤量をモータ駆動による開閉弁により制御し、ブーム制御については、ブーム９ｂ，９ｂに装着したブームストロークセンサ２５と本体に装着したリンク傾斜センサ２６ｂおよびリンク角度センサ２６ａの値により、ブーム９ｂ，９ｂが水平になるようにブーム水平バルブ１６を制御する。

自動上昇機能の適用を選択した場合には、昇降動作可能な左右のブーム９ｂ，９ｂをそれぞれ散布作業位置に下降した状態で薬剤散布走行した時に、旋回外側のブーム９ｂが旋回動作の開始と連動して作業位置から非作業位置に上昇される。このように、ブームの自動上昇の適用を任意に選択できることから、幅広い作業状況に対応することができる。

この場合において、前記自動上昇制御の上昇時間を変更するための設定手段を別途設けることにより、ブームの上昇角度位置を作業者が状況に応じて調節することが可能となり、また、図９のフローチャートに示すように、手動下降用の操作具を別途設けるとともに、この操作具によってブーム９ｂの上昇出力を下降出力に変更（Ｓ１１〜Ｓ１４）する制御を設けることにより、作業者の手動介入によりブーム９ｂの上昇を中止して下降動作させることができるので、状況に応じた取扱いが可能となる。

次に、ブームの自動下降制御について説明する。
自動下降制御は、機体旋回の終了によって薬剤散布を再開する場合のブーム制御であり、２回の９０°旋回による機体旋回の終了と連動してブーム９ｂを下降させる自動下降機能の適用をブーム設定部２１に設けた自動下降設定部によって選択可能に構成する。

この自動下降制御の詳細は、図１０のフローチャートに示すように、旋回動作の判定（Ｓ２１）により該当する場合において、旋回の終了として判定しうる角度の舵角が検出（Ｓ２２ａ，Ｓ２２ｂ）された時に、２回目の検出であることを条件（Ｓ２２ｃ）としてその旋回方向を確定（Ｓ２３）し、続いてブーム設定部２１の自動下降設定の判定（Ｓ２４ａ，Ｓ２４ｂ）によって該当すれば、所定の角度位置までの傾動に要する上昇時間をセット（Ｓ２５ａ）した上でその終了までの間について旋回外側のブーム９ｂを上昇する（Ｓ２５ｂ〜Ｓ２５ｄ）。

すなわち、自動下降機能の適用を選択した場合には、昇降動作可能な旋回外側のブーム９ｂを所定の非作業位置に上昇した状態で旋回走行した時に、旋回外側のブーム９ｂが旋回動作の終了と連動して非作業位置から散布作業位置に下降される。このように、ブーム９ｂの自動下降機能の適用を任意に選択できることから、幅広い作業状況に対応することができる。

この場合において、前記自動下降制御の下降時間を変更するための設定手段を別途設けることにより、ブーム９ｂの下降角度位置を作業者が状況に応じて調節することが可能となり、また、図１１のフローチャートに示すように、手動上昇用の操作具を別途設けるとともに、この操作具によってブーム９ｂの下降出力を上昇出力に変更（Ｓ３１〜Ｓ３４）する制御を設けることにより、作業者の手動介入によりブーム９ｂの下降を中止して上昇動作させることができるので、状況に応じた取扱いが可能となる。

（ポンプ対応制御）
次に、ポンプ動作を条件とする自動昇降の制御について説明する。
ポンプ動作を条件とする自動昇降の制御については、そのフローチャートを図１２に示すように、前記自動上昇のブーム制御と同様の旋回開始相当のステアリング判定に続き、ポンプの作動判定（Ｓ４１ａ，Ｓ４１ｂ）を行い、ポンプがオンのときだけ上昇時間のセットによるブーム上昇の制御を構成することにより、薬剤散布中に限って自動上昇が行われることから、路上走行等におけるブームの誤動作を防止することができる。

前記自動下降のブーム制御についても、同様の旋回終了相当のステアリング判定に続き、ポンプの作動判定を行い、ポンプがオンのときだけ下降時間のセットによるブーム下降の制御を構成することにより、散布中に限って自動下降が行われることから、路上走行等におけるブームの誤動作を防止することができる。

（走行対応制御）
次に、走行動作を条件とする自動昇降の制御について説明する。
走行動作を条件とする自動昇降の制御については、そのフローチャートを図１３に示すように、前記自動上昇のブーム制御と同様の旋回開始相当のステアリング判定に続き、車速センサを読み込んで走行中かどうかの判定を行い（Ｓ４２ａ，Ｓ４２ｂ）、走行中のときに限り上昇時間をセットして上昇出力する制御を構成することにより、停止時におけるステアリング操作によるブームの誤動作を防止することができ、ブーム下降についても、前記同様の旋回終了相当のステアリング判定に続き、車速センサを読み込んで走行中かどうかの判定を行い、走行中のときに限り下降時間をセットして下降出力する制御を構成することにより、停止時におけるステアリング操作によるブームの誤動作を防止することができる。

（手動対応制御）
次に、手動介入時の対応制御について説明する。
ブームの自動上昇の際に手動で下降介入した場合の下降制御については、そのフローチャートを図１４に示すように、前記同様の旋回終了相当のステアリング判定による自動下降の準備に続き、自動上昇における手動下降の記憶データに基づいて手動操作の判定を行い（Ｓ４３ａ，Ｓ４３ｂ）、該当の場合は自動下降を行わず、非該当の場合に限り自動下降を行うように制御処理を構成することにより、旋回終了後のブームの下がりすぎを防止することができる。

（ブーム角度制御）
次に、ブームの自動上昇における上昇角度の制御については、左右のブーム９ｂ，９ｂに角度センサ２７，２７を設け、この左右の角度センサ２７，２７介して所定角度まで上昇制御することにより、確実に安定した状態にブームを上昇することがき、さらに、左右の上昇角度をそれぞれ設定可能に構成した上で、それぞれの設定角度まで上昇制御することにより、上昇角度位置を自由に決めることができるので、作業状況に対応して作業性を向上することができる。

また、ブームの自動下降における下降角度の制御についても、左右のブーム角度センサ２７，２７を介して所定角度まで下降制御することにより、確実に安定した状態にブームを上昇することがき、さらに、左右の下降角度をそれぞれ設定可能に構成した上で、それぞれの設定角度まで下降制御することにより、下降角度位置を自由に決めることができるので、作業状況に対応して作業性を向上することができる。

この場合において、旋回動作に入ったことを検出し、旋回時の外側のブーム９ｂを自動で上昇させるとき、ブーム角度を検出して上昇前の角度を記憶しておき、旋回終了後の自動下降時に記憶していた角度まで下降させる。すなわち、角度再現制御のフローチャートを図１５に示すように、旋回開始時のブーム角度をメモリに書き込んで保存しておき（Ｓ５１ａ，Ｓ５１ｂ）、この角度データを旋回終了時に読み出してブーム角度としてセットし、下降出力を行うことにより、ブーム角度を旋回前の状態に戻すことができ、操作性および作業性の向上を図ることができる。

また、散布走行において、旋回動作に入ったことを検出したときに旋回外側のブーム９ｂについて所定時間の上昇出力を行うように制御するほか、旋回動作が終了したことを検出したときに旋回外側のブーム９ｂについて所定時間の下降出力を行うように制御することにより、旋回時の操作性を向上することができる。

（ブーム伸縮制御）
次に、ブームの伸縮制御について説明すると、旋回動作に入ったことを検出したときに、旋回外側のブーム９ｂについて所定時間の短縮出力を行うことにより、手動操作を要することなく、ブーム９ｂが圃場の畦に当たらないように自動短縮させることができ、また、旋回動作が終了したことを検出したときに、旋回外側のブーム９ｂについて所定時間の伸長出力を行うことにより、手動操作を要することなく、ブーム９ｂを元の長さに自動伸長させることができるので、旋回の開始と終了の際の操作性を向上することができる。

（散布制御）
次に、ブームの散布制御について説明すると、旋回動作に入ったことを検出したときに、旋回外側のブーム９ｂについての散布出力を中断することにより、手動操作を要することなく、周辺への無駄な散布を回避することができ、また、旋回動作が終了したことを検出したときに、旋回外側のブーム９ｂについて散布出力を再開することにより、手動操作を要することなく、ブームを元の散布状態に戻すことができるので、旋回の開始と終了の際の操作性を向上することができる。

１ 薬剤散布車
６ 運転席
９ｂ ブーム
１１ ブームの伸縮駆動部
１２ 昇降駆動部
１３ 薬剤散布用のポンプ
２１ 自動上昇設定部（ブーム設定部）
２２ 走行位置センサ（ＧＰＳセンサ（位置情報））
２３ 操舵角センサ
２４ 車速センサ
Ｃ コントローラ

Claims (2)

1. 薬剤散布用の左右のブーム（９ｂ，９ｂ）それぞれを昇降可能に備えるとともに、走行位置センサ（２２）によって走行する薬剤散布車において、
   前記走行に際し、旋回開始の走行判定に伴って旋回外側のブーム（９ｂ）を低位散布のための作業位置から所定時間の傾動によって高位待避のための非作業位置に上昇させる自動上昇機能を備えるととともに、その適用を選択可能に構成し、
   前記ブーム（９ｂ）は、自動上昇動作の傾動時間を設定変更可能に構成し、あわせて前記自動上昇動作の際に手動操作具の操作信号によって下降動作に切替え可能に構成し、
   前記走行に際し、旋回終了の走行判定に伴って旋回外側のブーム（９ｂ）を高位待避のための非作業位置から所定時間の傾動によって低位散布のための記憶した作業位置に下降させる自動下降機能を備えるととともに、その適用を選択可能に構成し、
   前記旋回終了は2回目の90度旋回の検出により判定する構成とし、
   前記左右のブーム（９ｂ，９ｂ）を伸縮させる左右のブームの伸縮駆動部（１１、１１）を設け、
   さらに旋回動作に入ると前記伸縮駆動部（１１）を駆動させて旋回外側のブームを自動短縮し、旋回が終了すると、ブームを元の長さに自動伸長する構成としたことを特徴とする薬剤散布車。
2. 前記ブーム（９ｂ）は、自動下降動作の傾動時間を設定変更可能に構成し、
   前記自動下降による下降動作の際に手動操作具の操作信号によって上昇動作に切替え可能に構成するとともに、
   旋回外側のブームの前記自動昇降機能を、薬剤散布用のポンプ（１３）が作動しているときのみ、作動させる構成とし、
   旋回動作に入ったことを検出すると旋回外側のブーム（９ｂ）の散布を中断し、旋回動作が終了したことを検出すると旋回外側のブーム（９ｂ）の散布を再開するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の薬剤散布車。

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