JP6555854B2 - 作業機 - Google Patents

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Description

本発明は、走行機体に装着されて走行機体の走行とともに進行しながら所定の作業を行う作業機に関する。特に、そのような作業機を遠隔操作するためのリモートコントローラに関する。
従来、農作業の労働時間を軽減するために作業機のオートマチック化が進められ、様々な作業機が開発されている。とりわけ、トラクタ等の走行機体の後部に装着され、作業の種類に応じて交換可能な作業機は、トラクタ等の走行機体に対してアタッチメントのように交換するだけで様々な農作業に対応することが可能であり、農作業のコスト低減に大きく寄与している。
このような作業機の中で、走行機体の走行位置に対して側面方向に離隔した(オフセットした)位置を作業させるオフセット作業機が知られている。オフセット作業機としては、畦塗り機、草刈り機等が知られている。特に、畦塗り機は、圃場の外縁に畦を成形する作業を自動化したものであり、多大な時間と労力を軽減できる作業機として近年開発が進んでいる。
畦塗り機は、走行機体の後部に装着され、走行機体からの動力が入力される入力軸を備える装着部と、入力軸からの動力を作業機に伝達する動力伝達機構と、作業部の支持を行う連結部と、伝達された動力によって畦塗り作業を行う作業部とを備える。作業部は、古い畦の一部を切り崩して土盛りを行う前処理部と、盛られた土を切り崩された古い畦に塗り付ける整畦部とで構成される。
このような畦塗り機は、走行機体後方のオフセット位置において走行機体の進行に沿って直進作業を行うものであるが、矩形の圃場において、圃場の辺に沿って畦塗り作業を行う場合に、走行機体の先端部分が圃場の隅部に到達した時点で、その後の畦塗り作業を行うことができなくなるという問題がある。
この問題を解決するために、走行機体が圃場の隅部に到達した場合に、走行機体を旋回させても畦塗り機の作業部が直進作業を継続できるようにオフセット位置や作業部の作業角度を制御することにより、簡単な操作で畦塗り作業を継続することが可能な畦塗り機が開発されている(特許文献1参照)。
特許文献1記載の畦塗り機では、圃場の隅部における畦塗り作業を行う際に、操作をより簡単にするために、作業状態に応じた音色のブザー音が鳴るように構成されている。走行機体に搭乗した作業者は、このブザー音で作業部の動作確認を行い、ブザー音の音色変化で走行機体の操作方法を切り替える。
さらに、上述の畦塗り機を改良し、作業機側からのブザー音だけでなく、走行機体側にスピーカーを設け、作業者がキャビン内において音声を聞き取れるようにした畦塗り機も開発されている(特許文献2参照)。この畦塗り機によれば、運転キャビンの静粛性能によって作業機側スピーカーからのブザー音が聞こえにくい状況にあっても、作業者が確実に操作方法を切り替えることが可能である。
特許第4866471号公報 特開2013−230101号公報
これらの畦塗り機は、畦を成形する必要のある時期のみ、すなわち、年に1〜2回程度しか使用しない作業機であるため、久しぶりに畦塗り作業を行う際に、走行機体に搭乗した作業者が走行機体の操作方法を忘れて、畦塗り作業をうまくできない場合がある。特に、農作業者には高齢者が比較的多く、細かな操作方法を確実に覚えておくことが困難な場合も多い。このような場合に、特許文献2記載の畦塗り機のように運転キャビン内で音声案内を出力することは、操作方法を忘れてしまった作業者にとって非常に有用である。
一方、農作業者には、作業機の必要な操作方法をしっかり覚えており、操作の確認が不要な熟練者も多く存在する。このような熟練者にとって、作業中の運転キャビン内にいちいち音声案内が流れると煩わしく感じる場合もあり得る。また、高齢者においては、音声を聞き取りにくい場合もあり、音声よりもブザー音の方が有用な場合もある。
本発明は、そのような課題に鑑みてなされたものであり、操作方法に不慣れな作業者であるか習熟した熟練者であるかに依らず、様々な熟練度の作業者であっても適切な案内により作業を行うことができる作業機を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る作業機は、走行機体に装着され、該走行機体の移動に応じて作業可能な作業部と、該作業部を制御するリモートコントローラとを備えた作業機であって、前記リモートコントローラには、音声による操作案内とブザー音による操作案内とを切り替える切り替え部が設けられている。
前記リモートコントローラには、前記切り替え部によって選択された音声又はブザー音を出力する案内出力部が設けられていてもよい。
前記音声による操作案内と前記ブザー音による操作案内との切り替えは、前記リモートコントローラを介した特定の操作に応じて指示されてもよい。例えば、相異なる機能が割り当てられた2以上のボタンを同時に押す操作であってもよい。
前記リモートコントローラには、前記切り替え部からの入力に応じて、音声による操作案内とブザー音による操作案内のいずれかを選択する案内選択部がさらに設けられていてもよい。前記案内選択部は、前記音声による操作案内と前記ブザー音による操作案内とが切り替わったとき、その旨を示す案内を選択してもよい。
本発明の作業機は、リモートコントローラに、作業者の操作に応じて音声による操作案内とブザー音による操作案内とを切り替える機能を備えている。これにより、本発明の作業機は、作業者が操作方法に不慣れな者であるか習熟した熟練者であるかに依らず、作業者の習熟度に応じて適切な操作案内を提供することが可能である。
また、そのような操作案内の切り替えが、手元にあるリモートコントローラの操作だけで実現できるため、操作性の高い作業機を実現できる。
本発明の実施形態に係る作業機の全体構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る作業機の位置センサの構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係る作業機におけるリモートコントローラに搭載される制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る作業機が備えるリモートコントローラの正面図である。 本発明の実施形態に係る作業機が備えるリモートコントローラの背面図である。 本発明の実施形態に係る作業機が備えるリモートコントローラの断面図である。 本発明の実施形態に係る作業機が備えるリモートコントローラの蓋体内部を示す図である。
以下、本発明の一実施形態に係る畦塗り機について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。
<全体構成>
図1は、本実施形態に係る畦塗り機の全体構成を示した説明図である。畦塗り機100は、走行機体190のリンク機構(例えば3点リンク機構)に装着される装着部110と、畦塗り作業を行う作業部120と、装着部110及び作業部120を連結する連結部130とを基本構成として備えている。
装着部110は、ロアリンク連結部111a、111bとトップリンク連結部112を備えると共に、連結部130が装着される支持部材113を備えている。また、装着部110は、走行機体190のPTO軸に、ユニバーサルジョイント等の伝動継手を介して接続される入力軸(図示せず)を備えており、この入力軸に伝達された動力を連結部130の伝動機構に伝達する機構も支持部材113内に備えている。
連結部130は、その一端が装着部110の支持部材113に支持され、他端が作業部120に取り付けられており、リンク部材131とオフセットフレーム132とを具備している。
リンク部材131は、一端が装着部110側に回動可能に支持され、他端が作業部120側に回動可能に支持された部材であり、作業部120の位置を制御するものである。
オフセットフレーム132は、作業部120側に動力を伝達する巻き掛け伝動手段を備えるとともに、垂直に設けられた伝動軸132a及び132bを有し、伝動軸132aの回りにオフセットフレーム132が回動可能に支持され、伝動軸132bの回りに作業部120が回動可能に支持されている。
オフセットフレーム132とリンク部材131とは平行に配置され、これらと支持部材123とで平行リンク機構を形成している。そのため、連結部130のオフセット角度θ方向の揺動に対して作業部120の作業方向が変化しない、すなわち、畦塗りの作業面を維持したまま作業部120のオフセット移動が可能となる。
本実施形態においては、後述するオフセットシリンダ140及び方向シリンダ141の制御を容易化するために平行リンク機構を採用しているが、本発明の実施態様としては、オフセットシリンダ140と方向シリンダ141を独立して制御するように構成することも可能であり、このような平行リンク機構を形成しない実施態様の場合でも以下の説明と同様の制御が可能である。
作業部120は、古い畦の一部を切り崩して土盛り作業を行う前処理部121と、この前処理部121によって前方に盛られた土を切り崩された古い畦に塗り付けて新しい畦を成形する整畦部122とを備え、これらが支持ケース(図示せず)に装着されており、伝動軸132bに伝達された動力を前処理部121と整畦部122とに振り分ける伝動機構を備えている。
ここで、前処理部121はロータリ爪を駆動軸に装着したロータリ耕耘型の前処理機構を採用することができ、必要に応じて古い畦の天場(上面)を削り取る天場処理機構(天場処理ローター)を付加したものであってもよい。また、整畦部122は、畦の上面を成形する円筒ドラム122aと畦の側面を成形する円錐傘状ドラム122bからなる整畦ドラムを採用することができる。
このような基本構成を備えた畦塗り機100には、作業部120の作業位置(オフセット位置)を調整するための作業位置調整機構としてのオフセットシリンダ140と、作業部120の作業方向(回転方向)を調整するための作業方向調整機構としての方向シリンダ141が装備されている。
また、作業部120の作業方向を検出する作業方向検出手段としての角度センサ150が装備されている。この角度センサ150は、連結部130に対する相対的な作業部120の方向変化を検出するものではなく、作業部120単独の圃場面に対する作業方向の変化を検出するものであり、例えば、ジャイロセンサ等を採用することができる。本実施例では、角度センサ150はオフセットフレーム132内の伝動軸132bの周囲に配備されている。
また、作業部120の作業位置を検出する作業位置検出手段としての位置センサ151が装備されている。この位置センサ151は、支持ケース(図示せず)から取り付けアーム152を介して円筒ドラム122aの後方に配備されている。
位置センサ151は、図2に示すように、回転軸の回転変位を検出するポテンショメータを内蔵し、この回転軸にセンサロッド151aの一端が固定されている。センサロッド151aは長さを調整することで感度調整が可能な棒状部材であって、その先端に接触部151bが形成され、この接触部151bが新しい畦の側面に接するように付勢されて設置されている。そして、基準の位置に対して、図示のa側にセンサロッド151aが振れると、基準に対して作業部120が進行方向左側(作業部120が畦から離れる方向)に移動したことが検出され、図示のb側にセンサロッド151aが振れると、基準に対して作業部120が進行方向右側(作業部120が畦に近づく方向)に移動したことが検出される。
このように構成された畦塗り機100は、図1に示すように、角度センサ150からの検出値、位置センサ151からの検出値、後述する姿勢センサ153からの検出値が、リモートコントローラ180に送信される。各センサの検出値は、リモートコントローラ180に対して有線通信により送信されてもよいし、無線通信により送信されてもよい。オフセットシリンダ140及び方向シリンダ141の伸縮制御は、これら角度センサ150及び位置センサ151からの検出値に基づいて行われる。
<リモートコントローラの構成>
図3は、畦塗り機100が備えるリモートコントローラ180に搭載される制御装置160の構成を示したブロック図である。制御装置160は、図3に示すように、記憶部161と比較演算部163と信号出力部162とを主要部として備えている。記憶部161には、作業位置基準値Xo(161a)と作業方向基準値Ao(161b)とが記憶されており、比較演算部163には、比較手段163a、163bが設けられている。
記憶部161に記憶される作業位置基準値Xo(161a)と作業方向基準値Ao(161b)は、通常モード(作業機100が直進作業を行っているときに設定される制御モード)において、それぞれ角度センサ150及び位置センサ151の検出値に基づいて随時更新される。なお、随時送信される検出値の平均値を基準値として設定してもよいし、常に新しい検出値で置き換えてもよい。
また、記憶部161と比較演算部163との間には設定信号切換部165が設けられ、作業機100の制御モードに応じて記憶部161から比較演算部163に入力する信号を切り替えることが可能となっている。すなわち、自動角塗り制御スイッチ166がオンになると、その時点における作業位置基準値Xo(161a)と作業方向基準値Ao(161b)が比較演算部163に入力される。自動角塗り制御スイッチ166は、作業機100のリモートコントローラ180の操作による手動スイッチとしてもよいし、走行機体190のステアリング動作等と連動した自動スイッチや角度センサ150が所定値以上となった場合にオンとなる自動スイッチとしてもよい。
自動角塗り制御スイッチ166がオンになると、位置センサ151の検出値と作業位置基準値Xoとが比較手段163aで比較され、その差を無くすように作業位置調整出力部162aからオフセットシリンダ140を駆動制御する制御信号が出力される。また、角度センサ150の検出値と作業方向基準値Aoとが比較手段163bで比較され、その差を無くすように作業方向調整出力部162bから方向シリンダ141を駆動制御する制御信号が出力される。
さらに、制御装置160には、姿勢判断部164が設けられている。姿勢判断部164は、姿勢センサ153からの検出値に基づいて走行機体190に対する作業部120の姿勢を判断する。
姿勢センサ153は、図1に示すように、伝動軸132aの軸心を通り走行機体190の進行方向に直交する線をX、伝動軸132a、132bの軸心を通るY、伝動軸132bの軸心を通る整畦部122の回転中心軸線をZとすると、伝動軸132aに設けられて支持部材113に対するオフセットフレーム132の揺動角度α(直線XとYとのなす角度)を検出する揺動角センサ153aと、伝動軸132bに設けられて支持部材113に対する作業部120の回動角度β(直線YとZとのなす角度)を検出する回動角センサ153bとを有してなる。揺動角センサ153a及び回動角センサ153bはポテンショメータであり、これらのセンサからの検出値が図3に示す姿勢判断部164に送られる。
姿勢判断部164には、作業部120の複数の姿勢に対応する揺動角センサ153a及び回動角センサ153bで構成される姿勢センサ153の予測値が予め記憶されている。具体的には、姿勢判断部164には、作業部120が畦に沿った直進作業時に走行機体190の先端が圃場の隅部に到達したときの作業部120の姿勢に対応する姿勢センサ153の予測値(以下、「D1」と記す。)と、走行機体190が圃場の隅部で旋回して停止する位置の直前位置に到達したときの作業部120の姿勢に対応する姿勢センサ153の予測値(以下、「D2」と記す。)と、走行機体190が圃場の隅部で旋回して停止する位置の直前位置から停止位置に到達するまでの作業部120の姿勢に対応する姿勢センサ153の予測値(以下、「D3」と記す。)と、走行機体190が圃場の隅部で旋回して停止する停止位置に到達したときの作業部120の姿勢に対応する姿勢センサ153の予測値(以下、「D4」と記す。)と、走行機体190が圃場の隅部で停止した状態で、作業部120が畦の隅部の端まで作業を行ったときの作業部120の姿勢に対応する姿勢センサ153の予測値(以下、「D5」と記す。)が記憶されている。
そして、姿勢判断部164では、姿勢センサ153から入力された作業部120の姿勢を示す検出値と前述の各予測値D1〜D5とが比較され、それらが一致したときに、その時点での作業部120の姿勢を示す姿勢信号を出力する。出力された姿勢信号は、案内選択部167に入力される。
案内選択部167には、走行機体190及びリモートコントローラ180の操作方法に関する複数の操作案内(操作ガイダンス)が姿勢信号に応じて複数種類記憶されている。そして、作業部120が前述の様々な姿勢になった場合における予測値D1〜D5に応じて、その作業タイミングに合った適切な操作方法が音による操作案内として選択される。
例えば、音声による操作案内が選択されている場合、走行機体190が停止位置に到達したタイミングを知らせるとき(姿勢センサの検出値がD4に一致したとき)には、「停止して下さい」等の音声案内が出力され、ブザー音による操作案内が選択されている場合、走行機体190が停止位置に到達したタイミングを知らせるときには、ブザー音の音色が変化する等の案内が出力される。
さらに、案内選択部167には、音声/ブザー音切り替え部168からの切り替え指示信号が入力される。音声/ブザー音切り替え部168には、操作部169から作業者の操作に応じた操作信号が入力される。この操作部169を介した作業者の入力に応じて、トグル式に音声による操作案内とブザー音による操作案内とを切り替えることができる。
なお、作業者の操作は、意図的に音声による操作案内とブザー音による操作案内とを切り替えるための特定の操作であることが好ましく、通常行わないような特殊な操作であることが望ましい。例えば、相異なる機能が割り当てられた2つ以上のボタンを同時に押す操作であることが望ましい。
勿論、リモートコントローラ180に、音声による操作案内とブザー音による操作案内とを切り替えるための専用のボタンを設ける構成としてもよい。
案内選択部167は、音声/ブザー音切り替え部168からの切り替え指示信号に応じて音声による操作案内を出力するための信号とブザー音による操作案内を出力するための信号とを選択し、案内出力部170に出力する。案内出力部170は、リモートコントローラ180に設けられたスピーカーであってもよいし、外部スピーカー等の音声出力手段への出力端子であってもよい。
音声/ブザー音切り替え部168からの指示があった場合、音声からブザー音へと切り替えられたときは、設定変更した旨を示すブザー音が案内出力部170から出力され、ブザー音から音声へと切り替えられたときは、設定変更した旨を示す音声又はブザー音が案内出力部170から出力される。
このように、案内選択部167は、姿勢判断部164から入力される姿勢信号と、音声/ブザー音切り替え部168から入力される切り替え指示信号とに基づいて、作業者の好みと作業部120の姿勢に応じた適切な操作案内を出力することが可能である。案内選択部167の出力は、リモートコントローラ180に設けられたスピーカー等の案内出力部170を介して運転キャビン内に出力され、音声による操作案内またはブザー音による操作案内として作業者の注意を喚起する。この際、案内出力部170から出力される音声またはブザー音の音量は、リモートコントローラ180に設けられた音量調整つまみ171によって制御することができる。
ここで、本実施形態の作業機100が備えるリモートコントローラ180の外観図を図4及び図5に、断面図を図6に示す。
図4は、リモートコントローラ180の正面図である。リモートコントローラ180の表面側筐体181aには、操作部182、スピーカー183が設けられている。操作部182には、作業機100を操作するための各種スイッチが設けられており、作業者は、各種スイッチを操作することにより、作業部120のオフセット位置の調整、作業部120の回動、制御モードの切り替え等の遠隔操作を行うことができる。スピーカー183は、操作部182を介して作業機100に与えられた作業者の操作入力に応じて、音声による操作案内又はブザー音による操作案内を出力するものである。なお、操作部182、スピーカー183は、それぞれ図3における操作部169、案内出力部170に対応する。
図5、図6は、それぞれリモートコントローラ180の背面図、断面図である。リモートコントローラ180の背面側筐体181bには、案内表示ラベル184、蓋体185が設けられている。蓋体185と筐体181bとで形成された閉空間186には、図7に示すように、整畦ドラム122bの位置の微調整つまみ172や音量調整つまみ171を設けることができる。このように閉空間186に音量調整つまみ171を設けることで、作業者がリモートコントローラ180を把持して操作しているときに、誤って音量調整つまみを動かしてしまうという誤操作を防ぐことができる。
案内表示ラベル184は、作業に応じた操作部182の操作方法を表示するものであり、ここでは4つの作業について案内表示している。勿論、これは一例であり、案内表示の態様は、適宜変更することができる。
第1の案内表示184aは、図1に示す整畦ドラム122bのオフセット位置を制御装置160内の記憶部(図示せず)に記憶させる制御を実行する操作を示すものであり、該制御は、電源ボタン182aを押して電源を一度切った後、作業ボタン182bと電源ボタン182aとを同時に押すことにより実行される。
第2の案内表示184bは、音声ガイダンスを連続再生する制御を実行する操作を示すものであり、該制御は、電源ボタン182aを押して電源を一度切った後、自動角塗りボタン182cと電源ボタン182aとを同時に押すことにより実行される。音声ガイダンスの連続再生とは、自動角塗り制御を行う際の手順を最初から最後まで通して音声案内として確認できる機能である。
第3の案内表示184cは、音声による操作案内(音声ガイダンス)とブザー音による操作案内(ブザー)とを切り替えるための制御を実行する操作を示すものであり、該制御は、電源ボタン182aを押して電源を一度切った後、ドラム旋回用左ボタン182dと電源ボタン182aとを同時に押すことにより実行される。
第4の案内表示184dは、通常モードと低速モードとを切り替えるための制御を実行する操作を示すものであり、該制御は、電源ボタン182aを押して電源を一度切った後、ドラム旋回用右ボタン182eと電源ボタン182aとを同時に押すことにより実行される。ここで、「低速モード」とは、走行機体190の車速が一定速度より遅くなったときに作業機100の制御パラメータの設定を変更し、低速時に適した畦塗り制御を実行するための制御モードである。
これらの各案内表示は、あくまで一例であって、これに限定されるものではない。しかし、電源ボタンと他のボタンとを同時に押すといった通常の操作ではない操作を割当てることにより、通常操作時における誤動作を防ぐことができる。また、本実施形態では、作業中にリモートコントローラの操作に集中すると危険であるため、本実施形態では、電源を一度切った後に、各種操作を行う構成としている。
以上のように、本実施形態の作業機は、リモートコントローラ180に、作業機100から各種センサの検出値を受け取り、該検出値に応じた制御を行う制御装置160を搭載している。また、作業部120の姿勢を判断するとともに、その姿勢に基づいて、作業機100及びリモートコントローラ180の操作案内を出力する機能を備えている。そして、作業者の操作に応じて、音声による操作案内とブザー音による操作案内とを切り替える機能をも備えている。
これにより、本実施形態の作業機100は、作業者が操作方法に不慣れな者であるか習熟した熟練者であるかに依らず、作業者の習熟度に応じて適切な操作案内を提供することが可能である。また、そのような操作案内の切り替えが、手元にあるリモートコントローラの操作だけで実現できるため、操作性の高い作業機を実現できる。
100…作業機、110…装着部、120…作業部、130…連結部、180…リモートコントローラ、190…走行機体、111a、111b…ロアリンク連結部、112…トップリンク連結部、113…支持部材、121…前処理部、122…整畦部、122a…円筒ドラム、122b…円錐傘状ドラム、123…支持部材、131…リンク部材、132…オフセットフレーム、132a、132b…伝動軸、140…オフセットシリンダ、141…方向シリンダ、150…角度センサ、151…位置センサ、153a…揺動角センサ、153b…回動角センサ、182…操作部、183…スピーカー、184…案内表示ラベル、185…蓋体

Claims (2)

  1. 走行機体に装着され、該走行機体の移動に応じて作業可能な作業部と、該作業部を制御するリモートコントローラとを備えた作業機であって、
    前記リモートコントローラには、音声による操作案内とブザー音による操作案内とを切り替える切り替え部と、前記切り替え部からの入力に応じて、音声による操作案内とブザー音による操作案内のいずれかを選択する案内選択部とが設けられ、
    前記音声による操作案内と前記ブザー音による操作案内との切り替えは、前記リモートコントローラを介した特定の操作に応じて指示され、
    前記特定の操作とは、電源ボタンを押して電源を切った後、相異なる機能が割り当てられた2以上のボタンを同時に押す操作であり、
    前記案内選択部は、前記音声による操作案内と前記ブザー音による操作案内とが切り替わったとき、設定変更した旨を示す案内を切り替わった後の手段により出力するための信号を選択する、作業機。
  2. 前記リモートコントローラには、前記切り替え部によって選択された音声又はブザー音を出力する案内出力部が設けられている請求項1に記載の作業機。

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