JPH0850511A - 移動車の誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導線の構造が簡単で、且つ、設置の手間の
少なく、低コストで済ませられる移動車の誘導装置を提
供する。 【構成】 地上側に、電流供給装置７にて電流が供給さ
れ、移動車誘導用磁界を形成する誘導線３が設置された
移動車の誘導装置において、電流供給装置７から供給さ
れる電流の閉回路が、前記誘導線３及び地中Ｇを通る閉
回路で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地上側に、電流源にて
電流が供給され、移動車誘導用磁界を形成する誘導線が
設置された移動車の誘導装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記移動車の誘導装置は、例えば、誘導
線に供給される電流により形成される誘導用磁界の強さ
を検出する磁界強度検出手段を移動車側に備えさせ、こ
の磁界強度の検出情報に基づいて、移動車を誘導線に沿
う方向に自動誘導走行させる移動車の誘導制御システム
等に用いられるものである。

【０００３】ところで、前記誘導線は、電流が流れるた
めに閉ループ構成に設けられる必要があり、誘導線にお
ける移動車の誘導のための電流が流れる誘導作用部と、
閉ループ構成を実現するための戻り経路部とが存在する
ことになるが、従来においては、戻り経路部は、誘導作
用部により形成される磁界と逆方向の磁界を発生するこ
と等に起因して、移動車の誘導に悪影響を与えないよう
にするために、移動車の誘導対象領域から遠く離れる状
態で大きく迂回するように設けられる構成となってい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来構成
においては、移動車の誘導に寄与しない戻り経路部の経
路が長くなって誘導線が無用に長くなり、誘導線の設置
のための作業時間が長くかかる不利があり、しかも、誘
導線の線長が長くなることで電気抵抗が大になり、電流
源も不必要に大容量のものにせざるを得ず、結果的に、
コスト高になるといった不利な面があった。

【０００５】尚、上記したような不利を解消する方法と
して、図１０に示すような改良構成が考えられる。つま
り、誘導作用部を構成する筒状導体部分３１と、戻り経
路部を構成する芯材導体部分３２とを同軸状に配備する
と共に、これらの間に筒状の磁気シールド部３３を介在
させて誘導線３０を構成し、芯材導体部分３２に流れる
電流により形成される磁界が磁気シールド部３３により
磁気遮蔽され外部に漏れ出ないようにして、移動車の誘
導に悪影響を与えないようにしながら、誘導線の線長を
極力短いものにさせる構成である。尚、図中３４は、導
体が外物に接触するのを防止するための合成樹脂材から
成る被覆部材である。

【０００６】ところが、上記改良構成においては、誘導
線の線長が短くなり、誘導線の設置作業を短時間で容易
に行えるものとなる利点はあるものの、誘導線が多層構
造となって構造が複雑化するので、誘導線の作製工数が
大となってコストアップを招く不利があり、未だ改善の
余地があった。

【０００７】本発明は、誘導線の構造が簡単で、且つ、
設置の手間の少なく、低コストで済ませられる移動車の
誘導装置を提供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１発明の特徴構成は、
地上側に、電流源にて電流が供給され、移動車誘導用磁
界を形成する誘導線が設置された移動車の誘導装置にお
いて、前記電流源から供給される電流の閉回路が、前記
誘導線及び地中を通る閉回路で構成されている点にあ
る。

【０００９】第２発明の特徴構成は、第１発明の実施に
好適な構成を特定するものであって、前記誘導線が、地
面よりも上方側に配置され、電流源から前記誘導線に供
給される電流が、前記誘導線の端部から地中を通って前
記電流源に戻るように構成されている点にある。

【００１０】第３発明の特徴構成は、第１又は第２発明
の実施に好適な構成を特定するものであって、前記電流
が通る前記地中が粘土層である点にある。

【００１１】第４発明の特徴構成は、第１、第２又は第
３発明の実施に好適な構成を特定するものであって、前
記移動車が、矩形形状の圃場内で作業走行するように構
成され、前記誘導線が、前記圃場の対向する畦の夫々に
各別に設置され、かつ、各誘導線に、互いに異なる周波
数の交流電流を供給するように構成されている点にあ
る。

【００１２】

【作用】第１発明の特徴構成によれば、電流源から供給
される電流が、誘導線及び地中を通して流れるので、誘
導線を流れる電流によって移動車誘導用の磁界が形成さ
れ、導体である地中を利用して電流の戻り経路が構成さ
れることになる。

【００１３】その結果、誘導線は一本の電線で構成する
ことができ、且つ、戻り経路部を構成するための部材が
不要となる。

【００１４】第２発明の特徴構成によれば、第１発明の
特徴構成による作用に加えて次の作用がある。誘導線が
地面よりも上方側に配置されるので、誘導線の端部を地
中に接地させるだけで、電流の閉回路を構成することが
できる。

【００１５】第３発明の特徴構成によれば、第１又は第
２発明の特徴構成による作用に加えて次の作用がある。
前記電流が地中の粘土層を通ることになる。前記粘土層
は、地表層に較べて、土質が密状態で且つ均一性が高い
ので、それ自身の電流に対するインピーダンスが低く、
電流が流れ易いものとなる。しかも、粘土層は、誘導線
を地中と接続する接続用部材との密着性もよく、接触部
でのインピーダンスも小さくなり、地中における電流経
路のインピーダンスが低いものになる。

【００１６】第４発明の特徴構成によれば、第１、第２
又は第３発明の特徴構成による作用に加えて次の作用が
ある。矩形形状の圃場において、対向する畦の夫々に各
別に設置された各誘導線は、夫々単独の閉回路が構成さ
れ、互いに異なる周波数の交流電流が供給される。そし
て、移動車を、例えば各畦に沿う方向に誘導しながら作
業走行させる場合等において、各誘導線に互いに異なる
周波数の交流電流を供給するので、移動車側で磁界の強
さを検出する際、いずれの側の誘導線からの磁界である
かを判別することが可能となる。

【００１７】従って、一方の誘導線にて形成される磁界
によって、圃場の中間位置まで誘導させれば足り、一本
の誘導線により形成される磁界により圃場の全域にわた
って誘導させる必要が無く、しかも、移動車を圃場にお
ける一方の誘導線の近くから他方の誘導線の近くまで、
広範囲にわたって誘導走行させることができる。

【００１８】

【発明の効果】第１発明の特徴構成によれば、誘導線の
構造が簡単になり、作製工数が少なく、低コストで済ま
せられると共に、誘導線の線長も短いもので済み、誘導
線の設置の手間も少なくなる。更に、電流が流れる閉回
路の電気抵抗も小さく、電流源も小容量のもので良い。
その結果、全体として、コストの低減が可能となる移動
車の誘導装置を提供できるに至った。

【００１９】第２発明の特徴構成によれば、第１発明の
特徴構成による効果に加えて次の効果がある。誘導線の
端部を地中に接地させるだけで、電流の閉回路を構成す
ることができて、誘導線を地中に埋め込む場合に比較し
て、誘導線の設置作業が容易に行えるものとなる。

【００２０】第３発明の特徴構成によれば、第１又は第
２発明の特徴構成による効果に加えて次の効果がある。
地中を通る際の電流に対するインピーダンスが小さく、
それだけ電流源の容量を更に小容量のものにできる。

【００２１】第４発明の特徴構成によれば、第１、第２
又は第３発明の特徴構成による効果に加えて次の効果が
ある。一本の誘導線により形成される磁界により圃場の
全域にわたって誘導させる場合に比べて、誘導線への供
給電流が少ないもので済み、電流源を小容量のもので済
ませられるものでありながら、圃場のほぼ全域において
移動車を誘導させることが可能となった。

【００２２】

【実施例】以下、実施例を図面に基いて説明する。図１
に示すように、矩形形状の圃場１における四辺に位置す
る夫々の畦２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに、各畦のほぼ全長
にわたって設置された誘導線３に交流電流を供給して磁
界を形成し、電磁誘導方式にて、圃場内の複数の走行経
路に沿って例えば農用トラクタ等の移動車Ｖを自動走行
制御させる誘導走行制御システムが構成されている。

【００２３】前記各誘導線３は、図２に示すように、そ
の一端が、地中Ｇに打ち込まれた金属杭体４に導通状態
で接続され、他端は、絶縁体により形成される支持部５
で支持され、金属杭体４と支持部５にて架設支持されて
いる。又、誘導線３の他端側に、地中Ｇに打ち込まれた
別の金属杭体６が設けられ、各誘導線３に対応して設け
られる電流源としての電流供給装置７における一対の接
続端子のうちの一方の接続端子８が、誘導線３の他端に
接続され、他方の接続端子９には前記別の金属杭体６が
接続されている。従って、金属杭体４，６を地中に打ち
込むだけの簡単な作業で誘導線３の設置を行うことがで
きる。このように、電流供給装置７から供給される電流
は誘導線３と地中Ｇを通って流れるようになっている。

【００２４】前記金属杭体４，６は、地中Ｇの地表層Ｇ
１の下方側に存在する粘土層Ｇ２にまで達するように地
面より下方側に５メートル以上打ち込み挿入される。こ
の粘土層Ｇ２は、地表層Ｇ１に較べて、土質が密状態で
あり、且つ、均一性が高い。従って、金属杭体４，６の
外周面との密着性が高く、金属杭体４，６と地中Ｇとの
接触抵抗が小さくなると共に、粘土層Ｇ２は、地表層Ｇ
１に較べて、それ自身が電流に対するインピーダンスが
小さいものであり、電流経路全体のインピーダンスが小
さいものになる。

【００２５】電流供給装置７は、数百ヘルツ〜１０キロ
ヘルツ程度の周波数で、電流値が１アンペア〜数アンペ
ア程度の交流電流を誘導線３に供給するように構成さ
れ、各畦に設置される電流供給装置７は、互いに異なる
周波数の電流を供給するようになっている。長手方向の
一辺の畦２ａに沿う誘導線３に供給される電流の周波数
と、長手方向の他辺の畦２ｃに沿う誘導線３に供給され
る電流の周波数とは互いに異なる周波数となるように設
定されている。

【００２６】このように誘導線３に電流が供給されるこ
とで、誘導線３の外部に磁界が形成され、その磁界の強
さは、図３に示すように、誘導線３からの離間距離Ｌが
大きくなるほど離間距離Ｌの２乗に反比例して小さくな
るが、離間距離Ｌが等しい地点、即ち、誘導線３に沿う
方向の各地点では、ほぼ等しい磁界強度になるのであ
る。

【００２７】前記移動車Ｖは、エンジンにより走行可能
に設けられ、操向車輪１０の向きを操向制御手段として
のステアリングシリンダＣＹにて変更可能に構成されて
いる。そして、図４に示すように、上述したように、誘
導線３からの離間距離Ｌに応じて変化する磁界強度を、
離間距離情報として検出する磁界強度検出手段としての
左右一対のコイル式の検出センサ１１Ｒ，１１Ｌが、移
動車Ｖの左右両側に設定間隔をあけて設置され、これら
各検出センサ１１Ｒ，１１Ｌの検出情報に基づいて、前
記ステアリングシリンダＣＹに対する電磁制御弁１２を
制御する制御手段としての制御装置１３が設けられてい
る。制御装置１３はマイクロコンピュータを備えて構成
されている。各検出センサ１１Ｒ，１１Ｌの検出信号
は、信号処理部１４において、直流信号に変換処理さ
れ、増幅処理された後、制御装置１３に入力されるよう
に構成されている。

【００２８】尚、詳述はしないが、前記各検出センサ１
１Ｒ，１１Ｌは、周波数の異なる各誘導線３による磁界
に対して、夫々、適した検出特性を備える２組のものが
夫々備えられ、いずれの特性の検出センサ１１Ｒ，１１
Ｌを用いるかは適宜、切り換えられるようになってい
る。

【００２９】前記信号処理部１４の構成について説明す
る。前記磁界によりコイル式の検出センサ１１Ｒ，１１
Ｌに電磁誘導による誘起起電力が発生するが、図５に示
すように、その信号が検波回路１５により検波処理さ
れ、直流変換回路１６により実効値の直流成分に変換さ
れる。そして、その直流信号が、出力増幅手段としての
増幅回路１７にて、適切な増幅ゲインにより増幅処理さ
れ、制御装置１３に入力される。

【００３０】増幅回路１７は、夫々異なる増幅ゲインを
有する４個の増幅器１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ
と、検出センサ１１Ｒ，１１Ｌの出力に基づいて、複数
の増幅器のうちの適切な増幅ゲインとなるものを選択す
る増幅器選択手段としてのアナログスイッチ１９とで構
成されている。検出センサ１１Ｒ，１１Ｌの検出値が図
３に示すように離間距離Ｌの変化に対して変動幅が大き
く、しかも、離間距離Ｌが大きくなると、距離の変動に
対する検出値の変動が小さくなるので、一定の増幅ゲイ
ンにて全ての変動範囲を処理すると、離間距離Ｌが大き
くなった場合、距離の検出が精度よく行えないものにな
る。そこで、検出センサ１１Ｒ，１１Ｌの検出値に応じ
て増幅ゲインを自動調整して、移動車Ｖが各走行経路に
位置する夫々の状態において、制御装置１３への入力値
が適正設定範囲内になるように調整するのである。つま
り、検出センサ１１Ｒ，１１Ｌの検出値が小さくなるほ
ど、増幅ゲインが大きい増幅器に切り換えるようにし
て、離間距離Ｌの変動に対する分解能を充分に確保でき
るようにするのである。

【００３１】具体的には、各増幅器１８ａ，１８ｂ，１
８ｃ，１８ｄの全ての出力が制御装置１３に入力され、
適正設定範囲内にある増幅器が、アナログスイッチ１９
により選択され制御用入力端子に入力されるように構成
されている。図６に増幅器を切り換えた場合の制御装置
１３への入力値、つまり、増幅回路１７の出力値の変化
を示している。図中、ａ，ｂ，ｃの各点が増幅器の切り
換え点を示している。図６において、右側ほど（離間距
離Ｌが大きいほど）、増幅ゲインが大きい増幅器に切り
換えられる。このようにして、各走行経路に位置する状
態で制御装置１３への入力値が適正設定範囲になるので
ある。

【００３２】次に制御装置１３の制御動作について説明
する。無線操縦あるいは手動操縦にて移動車Ｖを走行経
路ｋの始端部に移動させた後に、畦の長手方向に沿う誘
導線３に沿って直進状態で自動走行するように操向制御
を実行する。図７に示すように、移動車Ｖを走行経路ｋ
の始端部に移動させた状態で、各検出センサ１１Ｒ，１
１Ｌの検出値の平均値情報及び理論式に基づいて、一方
の誘導線３からの離間距離Ｌを算出する（ステップ
１）。そして、図８に示すように、前記離間距離Ｌ及び
前記各検出センサ１１Ｒ，１１Ｌの設置間隔ｄにより、
移動車Ｖが走行経路ｋに沿う正規の走行姿勢にある状態
（基準状態）における左右検出センサ１１Ｒ，１１Ｌの
位置に対応する誘導線３に対する等距離線（磁界強度が
同じ地点の集合線）の情報に変換する（ステップ２）。
即ち、誘導線３から各等距離線夫々に対する離間距離情
報を求め、その各等距離線Ｘ１，Ｘ２上の磁界強度の差
分値ΔＨ、即ち、移動車Ｖが走行経路ｋに沿う正規の走
行姿勢にある状態における制御目標値を算出する（ステ
ップ３）。

【００３３】そして、無線操縦あるいは手動操縦にて移
動車Ｖの走行を開始させ（ステップ４）、図示しない検
出センサにより検出される、短かい畦に設置された誘導
線３による磁界が設定値を越えることによって、移動車
Ｖが走行経路ｋの終端部に達したことが検出されるま
で、左右の各検出センサ１１Ｒ，１１Ｌの検出値の差分
値を検出しながら、その検出される差分値と前記制御目
標値との偏差が設定量を越えると、各検出センサ１１
Ｒ，１１Ｌの検出値が共に、前記制御目標値に用いられ
た基準状態における値（各等距離線上の磁界強度）より
大であるか又は小であるかによって、移動車Ｖが走行経
路ｋに対して左右いずれの方向にずれているかを判断
し、適正な走行経路ｋに戻るようにステアリングシリン
ダを操作制御する（ステップ５〜１０）。このようにし
て、移動車Ｖが走行経路ｋに沿って直進走行するように
制御できることになる。

【００３４】移動車Ｖが走行経路ｋの終端部に達したこ
とが検出されると、旋回制御が実行される（ステップ１
１）。尚、旋回走行は、次回の走行経路ｋの始端部に向
けて走行すべく、予め定められた操向操作状態で旋回制
御が実行されるように構成されている。

【００３５】又、圃場の中央付近において、対向する長
手方向の畦に沿う誘導線３による磁界が混在するが、検
出特性の異なる検出センサに適宜、切り換えられ、離間
距離の近い側の誘導線による磁界に基づいて制御が実行
されるようになっている。

【００３６】〔別実施例〕 （１）上記実施例では、誘導線３を地面よりも上方側に
架設設置させる構成としたが、地中に埋設させる構成と
してもよく、又、誘導線３を地面よりも上方側に設置す
ると共に、誘導線３の一部を地中に埋設させる構成とす
る等、各種の設置形態にて実施することができる。要す
るに、電流の閉回路の一部が地中を利用する構成であれ
ばよい。 （２）上記実施例では、電流供給装置７を誘導線３の一
端側に接続する構成としたが、図９に示すように、誘導
線３の途中部分に接続する構成としてもよい。

【００３７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
容易にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】誘導制御システムを示す平面図

【図２】誘導線の設置状態を示す側面図

【図３】磁気強度の変化を示す図

【図４】制御ブロック図

【図５】信号処理部のブロック図

【図６】増幅回路の出力値の変化を示す図

【図７】制御フローチャート

【図８】基準状態における動作説明図

【図９】別実施例の誘導線の設置状態を示す側面図

【図１０】従来の誘導線の断面斜視図

【符号の説明】

３ 誘導線 ７ 電流源 Ｇ 地中 Ｖ 移動車

フロントページの続き (72)発明者 横山 幸生 大阪府堺市石津北町64番地 株式会社クボ タ堺製造所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上側に、電流源（７）にて電流が供給
   され、移動車誘導用磁界を形成する誘導線（３）が設置
   された移動車の誘導装置であって、 前記電流源（７）から供給される電流の閉回路が、前記
   誘導線（３）及び地中（Ｇ）を通る閉回路で構成されて
   いる移動車の誘導装置。
2. 【請求項２】 前記誘導線（３）が、地面よりも上方側
   に配置され、電流源（７）から前記誘導線（３）に供給
   される電流が、前記誘導線（３）の端部から地中（Ｇ）
   を通って前記電流源（７）に戻るように構成されている
   請求項１記載の移動車の誘導装置。
3. 【請求項３】 前記電流が通る前記地中（Ｇ）が粘土層
   である請求項１又は２記載の移動車の誘導装置。
4. 【請求項４】 前記移動車（Ｖ）が、矩形形状の圃場内
   で作業走行するように構成され、 前記誘導線（３）が、前記圃場の対向する畦の夫々に各
   別に設置され、かつ、各誘導線（３），（３）に、互い
   に異なる周波数の交流電流を供給するように構成されて
   いる請求項１、２又は３記載の移動車の誘導装置。