JPH10136721A - 傾斜センサ及び作業機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傾斜を段階的な領域に区分して計測する傾斜
センサを構成する。 【解決手段】 水平姿勢を基準に左右夫々の側に複数の
姿勢域を設定し、傾斜によって複数の姿勢域の何れかに
属する域まで傾斜した際に、夫々の姿勢域に対応して異
なる周波数の間歇信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、傾斜センサ及び作
業機に関し、詳しくは、傾斜センサの構造、及び、この
傾斜センサを用いて機体の左右方向への傾斜を計測する
作業機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、傾斜センサとして揺動自在に支持
された錘が所定量揺動したことをスイッチで検出する構
成のもの（例えば、特開昭５８‐１０７１０５号公報に
示されるもの）、あるいは、錘の揺動量をポテンショメ
ータ等で無段階に計測するもの等が存在する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、ポテンショメ
ータ等を用いて傾斜姿勢を計測するものを考えるに、こ
の種の傾斜センサでは傾斜姿勢に対応した電圧信号が出
力され、傾斜姿勢を無段階に判別出来るため、例えば、
作業装置を地面に対して水平に維持する制御に用いるこ
とで微妙な制御を可能にするものとなる。しかし、傾斜
姿勢を無段階に計測する場合には、マイクロプロセッサ
を備えた制御系にＡ／Ｄ変換器を備え、このＡ／Ｄ変換
器の変換結果と予め設定されたデータとの比較を行うた
めの処理を行う必要から、Ａ／Ｄ変換器というハードウ
エアの附加だけでは無く、制御の流れの中の決まったス
テップに達する毎に微細な角度を判別するための処理を
行うので全体の制御にウエイトが掛かるものとなり改善
の余地がある。

【０００４】又、機体の転倒を防止する目的で機体の傾
斜角を計測して警報装置を作動させる場合には、設定さ
れた傾斜角に達した際に警報装置を作動させるだけで済
むので傾斜センサで無段階に傾斜姿勢を計測する必要性
も低い、特に作業時に機体の傾斜角を作業者がモニター
する場合にも僅かな傾斜角の変化を表示するものと比較
して数段階程度で傾斜角を表示するものの方が感覚的に
傾斜角を捉えやすいものとなる。

【０００５】本発明の目的は、段階的な傾斜姿勢を計測
し得る傾斜センサを合理的に構成すると共に、この傾斜
センサを用いて機体の傾斜姿勢を作業者に認識させる作
業機を合理的に構成する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴（請
求項１）は、水平姿勢を基準に左右夫々の側に複数の姿
勢域を設定し、傾斜によって複数の姿勢域の何れかに属
する域まで傾斜した際に、夫々の姿勢域に対応する所定
の間歇信号を出力するよう傾斜センサを構成してある点
にあり、その作用は次の通りである。

【０００７】本発明の第２の特徴（請求項２）は、水平
姿勢を基準に左右夫々の側に複数の姿勢域を設定し、傾
斜によって複数の姿勢域の何れかに属する域まで傾斜し
た際に、夫々の姿勢域に対応する所定の間歇信号を出力
する傾斜センサを機体に備えると共に、この傾斜センサ
からの間歇信号に基づいて機体の左右方向への傾斜角度
を報知する報知手段を備え作業機を構成してある点にあ
り、その作用は次の通りである。

【０００８】本発明の第３の特徴（請求項３）は請求項
２において、前記傾斜センサからの間歇信号に基づいて
判別される機体の傾斜角度が、設定角度に達した際に作
動する警報手段を備えている点にあり、その作用は次の
通りである。

【０００９】本発明の第４の特徴（請求項４）は請求項
２又は３において、前記機体の走行時において、前記傾
斜センサで計測される左右方向へのローリング周期が短
くなるほど該機体の走行速度を減ずる減速操作手段を備
えている点にあり、その作用は次の通りである。

【００１０】本発明の第５の特徴（請求項５）は請求項
２又は３において、前記機体に対して昇降自在に対地作
業装置を備えると共に、この対地作業装置に備えた接地
体の姿勢を目標姿勢に維持するよう対地作業装置を昇降
操作することで該対地作業装置の対地高さを目標高さに
維持する昇降制御系を備え、前記機体の走行時におい
て、前記傾斜センサで計測される左右方向へのローリン
グ周期が短くなるほど昇降制御系の昇降制御の感度を低
下させる制御感度低下手段を備えている点にあり、その
作用は次の通りである。

【００１１】〔作用〕上記第１の特徴によると、該傾斜
センサが水平姿勢を基準にして左右の何れかの側に傾斜
して、その傾斜姿勢が複数の姿勢域の何れかに属した場
合には、その姿勢域に対応する間歇信号が出力されるの
で、例えば、姿勢域に対応して間歇信号の周期が変化す
るものでは、単位時間内の間歇信号の数を計測すること
で傾斜姿勢を把握出来るものとなり、例えば、姿勢域に
対応して間歇信号のデューティ比（デューティサイク
ル）が変化するものでは間歇信号１周期のＯＮ時間とＯ
ＦＦ時間の比率を計測することで傾斜姿勢を把握出来る
ものとなる。つまり、この傾斜センサでは間歇信号の特
性を判別することで傾斜姿勢を段階的に把握できるので
ある。

【００１２】上記第２の特徴によると、傾斜センサから
の間歇信号に基づいて報知手段に対して機体の傾斜角を
報知することで、作業者は機体の傾斜姿勢を把握し得る
ものとなり、この報知は段階的な傾斜姿勢を示すもので
あることから、例えば、アナログ的に作動する指針の位
置から傾斜姿勢を把握するものと比較して作業者は傾斜
の程度を瞬時に認識し得るものとなる。

【００１３】上記第３の特徴によると、傾斜センサから
の間歇信号の形態に基づいて警報手段を作動させること
で機体の傾斜角が設定角に達したことを警報手段を介し
て作業者が把握できるものとなり、例えば、この設定角
を機体が転倒する角度に近い角度に設定しておくと転倒
を抑制する操作を行い得るものとなる。

【００１４】上記第４の特徴によると、傾斜センサの計
測結果に基づいてローリング周期が短くなるほど減速手
段が機体の走行速度を減ずるものとなる。又、ローリン
グ周期が短くなるということは機体が走行する地面が大
きく荒れていることを示すものであり、このような地面
を走行する場合に走行速度を減ずることで、機体のロー
リングの頻度を低下させると共に、機体のローリング時
の揺動量も小さくするものとなる。

【００１５】上記第５の特徴によると、傾斜センサの計
測結果に基づいてローリング周期が短くなるほど制御感
度低下手段が対地作業装置の昇降制御の感度を低下させ
るものとなる。又、ローリング周期が短くなるというこ
とは機体が走行する地面が大きく荒れていることを示す
ものであり、このような地面を走行する場合に昇降制御
の感度を低下させることで、機体のローリングに起因し
て対地作業装置の昇降制御の頻度を低減して接地体の姿
勢に基づき対地作業装置を所定の対地高さに維持できる
ものとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、ステアリング
操作される駆動型の前車輪１、及び、駆動型の後車輪２
を備えた走行機体３の前部にエンジン４を搭載すると共
に、この走行機体３の前部にエンジン４からの動力が伝
えられるベルト式の無段変速装置Ｖ、ミッションケース
５夫々を配置し、又、走行機体３の中央部にステアリン
グハンドル６と運転座席７とを配置し、走行機体３の後
端部に対しアクチュエータとしてのリフトシリンダ８で
駆動昇降するリンク機構９を介し対地作業装置としての
苗植付装置Ａを連結して作業機としての田植機を構成す
る。

【００１７】苗植付装置Ａは、苗載せ台１０に載置した
マット条苗Ｗの下端から植付アームを有した植付機構１
１が１株ずつ切り出して圃場面に植付ける作動を行うと
共に、下部には複数の整地フロート１２を備え、又、こ
の苗植付装置Ａの左右方向への傾斜量を計測するポテン
ショメータ型の植付部傾斜センサ１３を備え、の苗植付
装置Ａの左右両側部には、その先端部が圃場面に突入す
る作用姿勢と、圃場面から上方に離間する非作用姿勢と
に切換自在なラインマーカ１４を備えて構成されてい
る。尚、走行機体３の前端にはセンタマーカ１５を備え
ており、作業時には前回の走行時にラインマーカ１４で
圃場面に形成されたマーカ溝を視覚的にセンタマーカ１
５と重ね合わせるようステアリング操作を行い乍ら走行
することで既植苗列と最適な間隔で既植苗列と平行する
位置に苗の移植を行えるものとなっている。又、走行機
体３の前部の両側部には、その先端を隣接苗の直上方に
位置させるようステアリング操作を行うことで既植苗列
と最適な間隔で既植苗と平行する位置への苗の移植を可
能にする隣接マーカ１６を備えている。

【００１８】図２に示すように、センタマーカ１５は走
行機体３に対して前後向き姿勢の軸芯Ｘ１周りで揺動自
在に支持されると共に、この軸芯Ｘ１周りで該センタマ
ーカ１５の姿勢を制御する電動型のセンタマーカモータ
１５Ｍと連係している（連係は詳述せず）。又、隣接マ
ーカ１６は左右のものとも走行機体３に対して前後向き
姿勢の軸芯Ｘ２周りで揺動自在に支持されると共に、こ
の軸芯Ｘ２周りで該隣接マーカ１５の姿勢を制御する電
動型の隣接マーカモータ１６Ｍと連係している（連係関
係は詳述せず）。

【００１９】運転座席７の右側部には苗植付装置Ａの昇
降と前記ミッションケース５に内蔵した植付クラッチＣ
の制御とを行う昇降レバー１９を備え、この昇降レバー
１９の基端部には該昇降レバー１９の操作位置を計測す
るポテンショメータ型の昇降レバーセンサ２０を備えて
いる。又、ステアリングハンドル６の近傍位置にはパネ
ル部Ｐが配置されている。

【００２０】図３に示すように、前記パネル部Ｐの右側
部には前記エンジン４の回転数を設定するアクセルレバ
ー２１と前記無段変速装置Ｖを変速操作する変速レバー
２２とが並列状態に配置されると共に、中央部には燃料
残量計、エンジン回転数メータ、ラインマーカの出退状
態の表示ランプ等を備えたメータ部２３が配置され、こ
のメータ部２３の前方部には走行機体３の左右方向（ロ
ーリング方向）への傾斜角度の報知手段としてのローリ
ング表示装置Ｄが配置され、左側部には苗植付装置Ａの
昇降制御の感度を設定するダイヤル２４を備えている。
又、パネル部Ｐの内部には前記変速レバー２２の変速位
置を判別するポテンショメータ型の変速レバーセンサ２
５と、前記ダイヤル２４操作位置を判別するようポテン
ショメータ型の感度設定器２６と、走行機体３の左右方
向への傾斜を計測する傾斜センサＳとを備えている。

【００２１】図５に示すように前記無段変速装置Ｖは、
エンジン４の出力軸４Ａに備えた割りプーリ型の出力プ
ーリ２９と、ミッションケース５の入力軸５Ａに備えた
割りプーリ型の入力プーリ３０とに無端ベルト３１を巻
回し、この無端ベルト３１に張力を作用させるテンショ
ンプーリ３２を備えると共に、夫々のプーリ２９，３０
に対する無端ベルト３１の巻回系を変更する調節系を同
時に操作するリンク部材３３を備えることで、このリン
ク部材３３の操作によってエンジン４からミッションケ
ース５に伝えられる動力を無段階に変速できるよう構成
され、電動シリンダ型に構成された変速モータ３４の駆
動力をベルクランク３５、ロッド材３６、夫々を介して
リンク３３部材に伝える変速操作系を備えることで変速
モータ３４の駆動力で変速操作を行えるものとなってい
る。又、この変速操作系にはベルクランク３５の揺動姿
勢から無段変速装置Ｖの変速位置を計測するようポテン
ショメータ型の変速センサ３７を備えている。

【００２２】又、この無段変速装置Ｖは前記変速レバー
２２で変速操作されるものであり、変速時には該変速レ
バーセンサ２５の設定信号（目標値）を基準に形成され
る不感帯域に変速センサ３７からの信号が達するまで変
速モータ３４を駆動するよう後述する制御装置が制御を
行うものとなっている。

【００２３】図６に示すように、前記複数の整地フロー
ト１２のうち左右方向での中央位置のもの（接地体の一
例）を苗植付装置Ａの下部位置のアーム３９の後端位置
に横向き姿勢の軸芯Ｙ周りで揺動自在に支持すると共
に、その前部をリンク部材４０を介して苗植付装置Ａに
対して上下変位自在に支持し、この整地フロート１２の
前部位置と連結するロッド４１とポテンショメータ型の
フロートセンサ４２の操作アーム４２Ａとを連結し、こ
の操作アーム４２Ａを介して整地フロート１２を下方に
押し下げる付勢力を作用させる圧縮バネ４３を備えてい
る。

【００２４】この田植機では前記感度設定器２６の設定
信号（目標値）を基準に形成される不感帯にフロートセ
ンサ４２からの信号が達するまでリフトシリンダ８を駆
動することで苗植付装置Ａの対圃場高さを維持するよう
後述する制御装置が制御を行うものとなっている。具体
的には、ダイヤル２４は「１」〜「７」の域に操作自在
に構成され、このダイヤル２４を数字の大きい側に操作
するとフロートセンサ４２の操作アーム４２Ａの目標姿
勢が圧縮バネ４３を圧縮する側に変位して強いバネ圧が
整地フロート１２の前部に作用し、整地フロート１２が
変位し難くなる結果、制御感度を鈍くするものとなって
おり、逆に、ダイヤル２４を数字を小さい側に操作する
とフロートセンサ４２の操作アーム４２Ａの目標姿勢が
圧縮バネ４３を弛緩させる側に変位して整地フロート１
２に作用するバネ圧が低下し、整地フロートが変位し安
くなる結果、制御感度を敏感にするものとなっている。

【００２５】前記傾斜センサＳは、図４に示すように、
水平姿勢では計測信号を出力せず、右方向に２０度〜２
５度未満の範囲の傾斜を計測した場合に１Ｈｚの間歇信
号を出力し、右方向に２５度〜３０度未満の範囲の傾斜
を計測した場合に２Ｈｚの間歇信号を出力し、右方向に
３０度以上の傾斜を計測した場合に３Ｈｚの間歇信号を
出力し、逆に、左方向に２０度〜２５度未満の範囲の傾
斜を計測した場合に４Ｈｚの間歇信号を出力し、左方向
に２５度〜３０度未満の範囲の傾斜を計測した場合に５
Ｈｚの間歇信号を出力し、左方向に３０度以上の傾斜を
計測した場合に６Ｈｚの間歇信号を出力するよう構成さ
れると共に（間歇信号のデューティ比は５０％）、傾斜
を計測した場合には前述した周波数の間歇信号で該傾斜
センサＳに備えたブザーＳＢ（図７を参照）を駆動して
傾斜の程度を聴覚でも認識できるものとなっている。

【００２６】図３に示すようにローリング表示装置Ｄ
は、左右方向での中央位置に警報ランプＬＥを配置する
と共に、右側及び左側に前記３種の判別域に対応して駆
動される第１傾斜ランプＬ１、第２傾斜ランプＬ２、第
３傾斜ランプＬ３の３種のランプを配置してあり、走行
時には傾斜センサＳからの信号を後述する制御装置が判
別して何れかの傾斜ランプを点灯させるとともに、傾斜
センサＳで左右何れのかの方向へ３０度以上の傾斜を計
測した場合には夫々に対応する第３傾斜ランプＬ３を点
灯させると同時に警報ランプＬＥを点滅させて走行機体
３の転倒を防止する措置の必要性を作業者に認識させ得
るものとなっている。

【００２７】図７に示すように、マイクロプロセッサを
有する制御装置４４を備えて制御系が構成され、制御装
置４４に対して傾斜センサＳ、植付部傾斜センサ１３、
変速レバーセンサ２５、昇降レバーセンサ２０、感度設
定器２６、フロートセンサ４２夫々からの信号が入力す
る系が形成されると共に、ローリング表示装置Ｄ、セン
タマーカモータ１５Ｍ、隣接マーカモータ１６Ｍ、変速
モータ３４、リフトシリンダ８を制御するための電磁弁
４５、夫々に対する出力系が形成され、又、変速センサ
３７からのフィードバック信号が入力する系が形成され
ている。

【００２８】この制御装置４４は、昇降レバー１９の操
作に基づいて苗植付装置Ａの昇降を行う制御と、前述し
たように変速レバー２５の操作の基づいて無段変速装置
Ｖを変速操作する制御と、感度設定器２６の設定位置に
対応した目標姿勢にフロートセンサ４２の操作アーム４
２Ａの姿勢を維持する制御特性での苗植付装置Ａの昇降
制御とを行うと共に、傾斜センサＳからの信号に基づく
制御を行うように制御動作が設定されている。

【００２９】つまり、図８のフローチャートに示すよう
に、最初に傾斜センサＳからの信号に基づいてローリン
グ表示装置Ｄに対する表示と、必要な場合には警報ラン
プＬＥの点滅表示とを行う（＃１０１〜＃１０３ステッ
プ）。この処理では傾斜角センサＳから入力される信号
の有無、及び、間歇信号の周波数を計測して、入力信号
が存在しない場合には左右方向への傾斜角が２０度未満
として何ら表示を行わず、傾斜センサＳから１Ｈｚの信
号が入力された場合には右側の第１傾斜ランプＬ１を点
灯させ、２Ｈｚの信号が入力された場合には右側の第２
傾斜ランプＬ２を点灯させ、３Ｈｚの信号が入力された
場合には右側の第３傾斜ランプＬ３を点灯させる同時に
警報ランプＬＥを点滅させ、これと同様に傾斜センサＳ
から４Ｈｚの信号 が入力された場合には左側の第１傾
斜ランプＬ１を点灯させ、５Ｈｚの信号が入力された場
合には左側の第２傾斜ランプＬ２を点灯させ、６Ｈｚの
信号が入力された場合には左側の第３傾斜ランプＬ３を
点灯させると同時に警報ランプＬＥを点滅させるものと
なっている。

【００３０】次に、植付クラッチＣが入り状態にあるこ
と等の検出によって該田植機が植付作業状態にあること
が判別された場合には、傾斜センサＳからの周波数が単
位時間内に変化する回数から、ローリング振幅周期を計
測して、この周期が設定値以下で、しかも、植付部傾斜
センサ１３によっても苗植付装置Ａが同様にローリング
していることを検出した場合には、周期が短いほど無段
変速装置Ｖを、より大きく減速する側に変速を行うと同
時に、周期が短いほど苗植付装置Ａの昇降制御の感度を
低下させる制御を行い、これとは逆に、ローリング振幅
周期が設定値以上である場合には、変速レバー２５の設
定位置に従って無段変速装置Ｖの変速を行い、感度設定
器２６の設定値に従う特性で苗植付装置Ａの昇降制御を
行い（＃１０４〜＃１１０ステップ）、更に、このよう
に植付作業にある状態で傾斜センサＳからの信号に基づ
いて走行機体３の左右傾斜が計測されると、この傾斜セ
ンサＳからの信号に基づいてセンタマーカモータ１５
Ｍ、隣接マーカモータ１６Ｍを駆動してセンタマーカ１
５の先端が略垂直上方に向かうよう姿勢制御を行い、隣
接マーカ１６の下端が略鉛直下方に向かうよう姿勢制御
をリセットされるまで継続するものとなっている（＃１
１０〜＃１１２ステップ）。尚、この制御のうち＃１０
７ステップで請求項４の減速操作手段Ｅが構成され、＃
１０８ステップで請求項５の制御感度低下手段Ｆが構成
されている。

【００３１】このように本発明の傾斜センサＳは左右夫
々とも複数に区分された領域に対応して異なる周波数の
間歇信号を出力するので間歇信号にの単位時間内のパル
ス数をカウントする程度の処理によって傾斜の程度を判
別出来るものとなっており、この傾斜センサＳを田植機
のような作業機に備えた場合には複数に区分された領域
に対応した機体傾斜の表示を容易に行えるものとなり、
走行機体３が転倒する傾斜域に近づいた場合も警報ラン
プＬＥの点滅で作業者に対して、転倒を回避する措置の
必要性を認識させ得るものとなっている。

【００３２】〔別実施の形態〕本発明は上記実施の形態
以外に、例えば、計測域に対応して間歇信号のデューテ
ィ比が変化するように傾斜センサを構成することが可能
である。

【００３３】

【発明の効果】従って、段階的な傾斜姿勢を計測し得る
傾斜センサが合理的に構成され（請求項１）、又、この
傾斜センサを用いて機体の傾斜姿勢を作業者に認識させ
る作業機が合理的に構成されたのである（請求項２）。
又、警報手段の作動に基づいて機体が所定の傾斜角まで
傾斜したことを容易に認識できるものとなり（請求項
３）、荒れた地面を走行する場合には自動的に機体のロ
ーリング量、ローリング頻度を低減して振動の小さい状
態での作業を可能にし（請求項４）、荒れた地面を走行
しながら対地作業装置を用いて作業を行う場合にも自動
的な減速によって対地作業装置の対地高さを所望の高さ
に精度高く維持するものとなる（請求項５）。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植機の全体側面図

【図２】傾斜状態の田植機の正面図

【図３】パネル部の平面図

【図４】傾斜角度と出力信号との関係を表に示した図

【図５】無段変速装置の操作構造の概略図

【図６】フロートセンサの操作構造を示す側面図

【図７】制御系のブロック回路図

【図８】制御動作を示すフローチャート

【符号の説明】

３ 機体 １２ 接地体 Ａ 対地作業装置 Ｄ 報知手段 Ｅ 減速操作手段 Ｆ 制御感度低下手段 ＬＥ 警報手段 Ｓ 傾斜センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水平姿勢を基準に左右夫々の側に複数の
   姿勢域を設定し、傾斜によって複数の姿勢域の何れかに
   属する域まで傾斜した際に、夫々の姿勢域に対応する所
   定の間歇信号を出力する傾斜センサ。
2. 【請求項２】 水平姿勢を基準に左右夫々の側に複数の
   姿勢域を設定し、傾斜によって複数の姿勢域の何れかに
   属する域まで傾斜した際に、夫々の姿勢域に対応する所
   定の間歇信号を出力する傾斜センサを機体に備えると共
   に、この傾斜センサからの間歇信号に基づいて機体の左
   右方向への傾斜角度を報知する報知手段を備えている作
   業機。
3. 【請求項３】 前記傾斜センサからの間歇信号に基づい
   て判別される機体の傾斜角度が、設定角度に達した際に
   作動する警報手段を備えている請求項２記載の作業機。
4. 【請求項４】 前記機体の走行時において、前記傾斜セ
   ンサで計測される左右方向へのローリング周期が短くな
   るほど該機体の走行速度を減ずる減速操作手段を備えて
   いる請求項２又は３記載の作業機。
5. 【請求項５】 前記機体に対して昇降自在に対地作業装
   置を備えると共に、この対地作業装置に備えた接地体の
   姿勢を目標姿勢に維持するよう対地作業装置を昇降操作
   することで該対地作業装置の対地高さを目標高さに維持
   する昇降制御系を備え、前記機体の走行時において、前
   記傾斜センサで計測される左右方向へのローリング周期
   が短くなるほど昇降制御系の昇降制御の感度を低下させ
   る制御感度低下手段を備えている請求項２又は３記載の
   作業機。