JPH01181715A - 水田作業機の機体高さ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は田植機に代表される水田作業機において、特に
泥面から機体までの高さを検出する装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、乗用型田植機においては田面から苗植付装置ま
での高さを接地フロートにより検出し、苗植付装置が田
面から設定高さを保つように苗植付装置を自動的に昇降
操作する装置を備えており、これにより苗の植付深さが
一定に保たれるのであるが、前述の接地フロート式であ
ると水田の表面から苗植付装置までの高さが検出され、
水田の表面から設定深さで苗が植付けられて行（ことに
なる。しかしながら、水の比較的多い水田では表面の泥
が苗の植付けにとって軟らかすぎる場合がある為、前記
接地フロート式では植付後に苗倒れの危険性がある。

そこで、近年では水田の表面から下方に位置し苗の植付
けにとって適度の硬さを有する泥面を捜して、この泥面
から苗植付装置までの高さを検出する装置の研究が行わ
れており、この装置の一例として次のようなものがある
。つまり、苗植付装置の横軸芯周りに繰返し揺動される
センサーアーム先端に感圧センサーを取付けて、田面よ
り上方に位置する基準位置から感圧センサーが田面内に
突入し設定硬さを有する泥面を検知するまでの経過時間
を計測して、前記泥面から機体までの高さを算出する装
置である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記感圧センサーは泥圧抵抗を電気的に検出するもので
ある為に、その検出感度は非常に鋭敏なものに設定され
ている。従って、前述のように感圧センサーが上下に加
速度駆動されると、慣性に基づく外乱を感圧センサーが
どうしても拾ってしまうことになる。そして、この慣性
に基づく外乱は感圧センサーが上昇動作から下降動作に
切り換わる上死点付近で特に大きなものとなる。

これにより、感圧センサーからは前記上死点付近での慣
性外乱に基づくピーク信号と、泥面に達した際に得られ
るピーク信号の２種類のピーク信号が得られることにな
ってしまう。この２種類のピーク信号はその大きさにあ
まり変わりがない為に、２種類のピーク信号の判別が難
かしく、感圧センサーが上方の基準位置に在る時点から
泥面に達した際のピーク信号が検出される時点までの経
過時間を計測することが難かしいものとなっていた。

ここで本発明は前述の問題に着目して、前述のような水
田作業機の機体高さ検出装置において感圧センサーから
得られる信号が慣性による外乱に基づくものであるが、
泥面に達した際に得られたものであるかを的確に判別で
きるようにすることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は以上のような水田作業機の機体高さ検出
装置を次のように構成することに在る。つまり、泥面よ
り上方に位置する基準位置から泥面内に突入する位置に
繰返して上下駆動されるセンサーアームを機体固定部位
に設け、且つ、泥圧抵抗を電気的に検出する感圧センサ
ー及び一対の電極を前記センサーアームの泥面突入部に
設けると共に、前記一対の電極間が通電状態となる時点
を検出する第１検出手段、感圧センサーの検出信号が設
定値以上になる時点を検出する第２検出手段、並びに、
前記センサーアームが基準位置に在る時点から第１検出
手段の検出動作後に第２検出手段が検出する時点までの
経過時間を検出する第３検出手段とを備えて構成してい
ることに在り、その作用及び効果は次のとおりである。

〔作　用〕

前述のように構成すると、一対の電極間が通電状態とな
ることは一対の電極及びセンサーアームの泥面突入部が
上方から下降してきて水田の表面（水面）に接触したこ
とを意味することになる。従って、この一対の電極間が
通電状態となった後に、第２検出手段によって検出され
る感圧センサーからのピーク信号は感圧センサーが泥面
に達した際に得られたものと判断できる。

これにより、第３検出手段によってセンサーアームが基
準位置に在る時点から一対の電極間が通電状態となった
後に得られる前記ピーク信号が検出される時点までの経
過時間を計測すれば、センサーアームが基準位置に在る
時点から泥面に達するまでの経過時間を計測することに
なるのである。

（発明の効果〕 以上のように、感圧センサーから得られるピーク信号が
泥面に達した際に得られたものであるか、センサーアー
ムの上死点付近での慣性外乱に基づくものであるかを容
易に判別できるようになって、センサーアームが基準位
置に在る時点から泥面に達する時点までの経過時間を的
確に検出できるようになり、水田作業機における機体高
さ検出の精度が向上することとなった。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を水田作業機の１つである乗用型
田植機により図面に基づいて説明する。

第１図及び第４図に示すように、前輪（１）及び後輪（
２）で支持された機体の後部から昇降シリンダ（３）に
より昇降操作される第１四連リンク機構（４）が延出さ
れると共に、サスペンションバネ（５）を備えた第２四
連リンク機構（６）が第１四連リンク機構（４）の後端
に連結されており、苗植付装置（７）が第２四連リンク
機構（６）の前後軸芯（Ｐ１）周りにローリング自在に
連結されている。

前記苗植付装置（７）は第１図に示すように構成されて
いる。つまり、植付ミッション（８）後部の左右軸芯（
Ｐ２）周りに回転駆動される植付ケース（９）が備えら
れ、この植付ケース（９）の両端に２組の植付アーム（
１０）が取付けられている。

そして、植付ミッション（８）の上部には植付ケース（
９）の回転に連動して左右に往復横送り駆動される苗の
せ台（１１）が配置されており、植付ケース（９）の回
転により２組の植付アーム（１０）で１条の植付けが行
われるように構成されている。又、第２四連リンク機構
（６）の上部と苗のせ台（１１）背面の支持部材（１２
）とに亘りローリングシリンダ（１３）が架設されてお
り、このロー１！ングシリンダ（１３）を伸縮操作する
ことによって苗植付装置（７）全体を前後軸芯（Ｐｌ）
周りに強制的にローリング操作することができるのであ
る。

次に、苗植付装置（７）を水田の泥面（Ｇ）より設定高
さに維持する昇降制御について詳述すると、第１図及び
第４図に示すように第１四連リンク機構（４）の後端下
部の左右に２組の超音波センサー（１４）が取付けられ
ている。この超音波センサー（１４）は超音波の発信器
と受信器とで構成されており、発信器から発信された超
音波が水田の表面（Ｓ）で反射して受信器で受信される
までの時間を計測することにより、水田の表面（Ｓ）か
ら超音波センサー（１４）までの高さが制御装置（２０
）により検出されるのである。

これに対して、植付ミッション（８）の左右軸芯（Ｐ３
）周りに上下揺動自在に平行四速リンク機構（１５）が
植付ミッション（８）の左右に２組取付けられており、
この平行四速リンク機構（１５）の一端にセンサーアー
ム（１６）が取付けられ、センサーアーム（１６）の下
端に圧電素子等から成る感圧センサー（１７）及び一対
の電極（２３ａ）　、　（２３ｂ）が取付けられている
。そして、両植付アーム（１０）に亘って架設された架
橋部材（１８）と平行四速リンク機構（１５）とに亘り
連係ロッド（１９）が架設されており、植付ケース（９
）が回転駆動されることによりセンサーアーム（１６）
の下端面を表面（Ｓ）及び泥面（Ｇ）に対して平行に保
った状態で感圧センサー（１７）及び一対の電極（２３
ａ）　、　（２３ｂ）が水田内に繰返して突入駆動され
るのである。

感圧センサー（１７）及び一対の電極（２３ａ）　、　
（２３ｂ）は第２図に示すようにセンサーアーム（１６
）に取付けられている。つまり、センサーアーム（１６
）の下端に金属製の受圧部材（２４）が取付けられ、受
圧部材（２４）の内側に圧電素子等から成る感圧センサ
ー（１７）が取付けられると共に、感圧センサー（１７
）の上部には発泡スチロール又はスポンジ等の吸音材（
２５）が充填しである。そして、受圧部材（２４）の下
面には樹脂（２６）で受圧部材（２４）に対して絶縁さ
れた一対の電極（２３ａ）　、　（２３ｂ）が取付けら
れている。

次に制御の流れについて詳述すると、感圧センサー（１
７）は泥圧抵抗を電圧信号に変換するものであり、感圧
センサー（１７）からは制御装置（２０）に対し第３図
に示すような電圧信号が入力されてくる。つまり、セン
サーアーム（１６）が平行四速リンク機構（１５）によ
り上下駆動される範囲内で、最も高（なる上死点付近に
おいて得られる慣性力による信号（ａ１）、並びに泥面
（Ｇ）に達した際において得られる信号（ａ３）の２種
類の信号が得られる。これに対し、一対の電極（２３ａ
）　。

（２３ｂ）間においては第２図に示すように交流電源（
２７）により交流電圧がかけられており、電圧計（２８
）からの電圧信号が微分処理されて制御装置（２０）に
入力されてくる。この微分処理された信号（一対の電極
（２３ａ）　、　（２３ｂ）間の電圧変化の加速度）は
第３図に示すようなものとなり、一対の電極（２３ａ）
　、　（２３ｂ）が水田の表面（Ｓ）に接して電極（２
３ａ）　、　（２３ｂ）間が通電状態となると正の信号
（ｂ１）が得られ、一対の電極（２３ａ）　、　（２３
ｂ）が水田の表面（Ｓ）より離れて通電状態ではな（な
ると負の信号（ｂ２）が得られるのである。

そして、平行四速リンク機構（１５）が前記上死点に位
置したことをリミットスイッチや近接スイッチ（以上図
示せず）により検出して、この上死点をセンサーアーム
（１６）及び感圧センサー（１７）の基準位置としてい
る。制御装置（２０）は、電極（２３ａ）　、　（２３
ｂ）が通電状態となったことを示す信号（ｂ＋）が入力
されてから制御装置（２０）に入力される信号（ａ３）
を、感圧センサー（１７）の受圧部材（２４）が泥面（
Ｇ）に達した際に得られた信号と判断して、前記基準位
置（センサーアーム（１６）及び感圧センサー（１７）
の上死点）に対応する点（ａ４）から前記信号（ａ３）
において最初に設定電圧（Ａ）を越える点（ａ−）まで
の経過時間（１）を計測する。

これにより、泥面（Ｇ）から前記基準位置までの高さが
苗植付装置（７）の左右において求められるのであり、
この高さ検出はセンサーアーム（１６）及び感圧センサ
ー（１７）が上下駆動される一定周期（Ｔ）毎に行われ
て行（。そして、この感圧センサー（１７）により検出
される高さ、及び、その時に同時に超音波センサー（１
４）により検出される表面（Ｓ）から超音波センサー（
１４）までの高さとにより、表面（Ｓ）から泥面（Ｇ）
までの深さが苗植付装置（７）の左右において求められ
る。

このように一定周期（Ｔ）毎に求められる前記深さに、
超音波センサー（１４）により検出される高さを加える
ことによって泥面（Ｇ）から超音波センサー（１４）ま
での高さが求められて行くのである。

そして、以上のように苗植付装置（７）の左右部位にお
いて求められる泥面（Ｇ）から超音波センサー（１４）
までの高さに基づき、苗植付装置（７）が泥面（Ｇ）よ
り設定高さを維持するように、且つ、泥面（Ｇ）に対し
て平行となるように制御例装置（２０）から昇降シリン
ダ（３）及びローリングシリンダ（１３）に対する制御
弁（２１）　、　（２２）に操作信号が発せられて行（
のである。

又、第１図及び第４図に示すように、操縦ハンドル（２
９）の近傍には苗の植付深さ、つまり泥面（Ｇ）から超
音波センサー（１４）までの高さをい（らにすべきかの
植付深さ設定器（３０）が設けられており、これより泥
面（Ｇ）からの設定高さを変更することができるのであ
る。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る水田作業機の機体高さ検出装置の実
施例を示し、第１図は苗植付装置の側面及び苗植付装置
の昇降、ローリング構造を示す側面図、第２図はセンサ
ーアームにおける感圧センサー及び電極付近の縦断側面
図、第３図は感圧センサー並びに電極から制御装置に入
力される信号のタイムチャート、第４図は乗用型田植機
の全体側面図である。 （１６）・・・・・・センサーアーム、（１７）・・・
・・・感圧センサー、（２３ａ）　、　（２３ｂ）　−
−電極、ＣＧ）　・−−−−−泥面、（ａ−）・・・・
・・感圧センサーの検出信号が設定値以上になる時点、
（ａ４）・・・・・・センサーアームが基準位置に在る
時点、（ｂ＋）・・・・・・電極間が通電状態となる時
点、（１）・・・・・・経過時間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 泥面（Ｇ）より上方に位置する基準位置から泥面（Ｇ）
   内に突入する位置に繰返して上下駆動されるセンサーア
   ーム（１６）を機体固定部位に設け、且つ、泥圧抵抗を
   電気的に検出する感圧センサー（１７）及び一対の電極
   （２３ａ），（２３ｂ）を前記センサーアーム（１６）
   の泥面突入部に設けると共に、前記一対の電極（２３ａ
   ），（２３ｂ）間が通電状態となる時点（ｂ＿１）を検
   出する第１検出手段、感圧センサー（１６）の検出信号
   が設定値以上になる時点（ａ＿２）を検出する第２検出
   手段、並びに、前記センサーアーム（１６）が基準位置
   に在る時点（ａ＿４）から第１検出手段の検出動作後に
   第２検出手段が検出する時点（ａ＿２）までの経過時間
   （ｔ）を検出する第３検出手段とを備えて成る水田作業
   機の機体高さ検出装置。