JPH104729A - 水田用農作業機の作業機部分昇降制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 田植機等の水田用農作業機における作業機部
分の昇降制御に関し、圃場条件に適した制御感度に補正
する。 【解決手段】 圃場表土面から受ける圧力に応じて前部
が上下動するように揺動自在に作業機部分に設けられて
いる接地体３４，３５，３５が圃場表土面から受ける圧
力の総和から土壌の硬軟度を類推することができること
を利用し、上記圧力の総和を検出する全面圧センサ４２
を設け、該全面圧センサの検出値に基づき、接地体の水
平面に対する角度の制御目標値を変更することにより圃
場条件に適した制御感度の補正を行う構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、田植機等の水田用
農作業機の作業機部分昇降制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】走行車体に対し作業機部分が昇降可能に
装着されている水田用農作業機の作業機部分昇降制御装
置として、圃場表土面から受ける圧力に応じて前部が上
下動するように揺動自在に作業機部分に設けられている
接地体を備え、該接地体の水平面に対する角度（以下、
「向い角」とする）が所定の制御目標値に近づくように
走行車体に対し作業機部分を昇降させることにより、作
業機部分の対地高さを一定に維持する構成のものがあ
る。なお、接地体の向い角が大きいほど制御感度が敏感
になる。

【０００３】一般的に、田植機においては、整地用フロ
ートが前記接地体として利用されている。作業機部分は
昇降リンク装置によって走行車体に支持されているが、
作業時には作業機部分の重量の一部がフロートによって
泥面上に受けられる。このため、圃場表土面が軟弱な場
合、フロートが全体的に泥中に沈み気味となってフロー
トが泥を左右両側に押すことにより、フロートの整地跡
が周囲よりも低くなって残るという問題がある。

【０００４】そこで、フロートの整地跡の深さを測定
し、整地跡が深い場合は、土壌が軟弱であると判断し、
フロート向い角の制御目標値を大きめに補正することに
より昇降制御の感度を敏感し、フロートの泥押しを少な
くして整地性を向上させるように構成した作業機部分昇
降制御装置が開発されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記作
業機部分昇降制御装置は、フロートの整地跡の深さを検
出する検出手段を別途設けなければならないので、その
検出手段の取付や配線等のために部品点数が多くなると
共に、フロートの後方に配設される検出手段が格納時等
に邪魔になるという問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の構成とした。すなわち、本発明にかか
る水田用農作業機の作業機部分昇降制御装置は、圃場表
土面から受ける圧力に応じて前部が上下動するように揺
動自在に作業機部分に設けられている接地体を備え、該
接地体の水平面に対する角度が所定の制御目標値に近づ
くように走行車体に対し作業機部分を昇降させる水田用
農作業機の作業機部分昇降制御装置において、前記接地
体が圃場表土面から受ける圧力の総和を検出する全面圧
センサを設け、該全面圧センサの検出値に基づいて前記
制御目標値を変更することにより、圃場表土面の硬軟度
に合った制御感度に補正する構成とした。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、実施の一形態として、図面
に表された乗用田植機の植付部昇降制御装置について説
明する。この乗用田植機１は、走行車体２の後側に昇降
リンク装置３を介して作業機部分である植付部４が昇降
可能に装着されている。

【０００８】走行車体２は、左右各一対の前輪２ａ，２
ａ及び後輪２ｂ，２ｂを備えた四輪駆動車両で、機体の
前部に配したミッションケース５の背面部から後方に延
ばして設けたメインフレーム６の上にエンジン７が搭載
されている。エンジン７の回転動力は、油圧式無段変速
装置（ＨＳＴ）８を経由してミッションケース５内のト
ランスミッションに伝達され、そこから前輪２ａ，２
ａ、後輪２ｂ，２ｂ、及び植付部４の各駆動部に伝達さ
れる。

【０００９】エンジン７の上側には操縦席１０が設置さ
れ、その前方にハンドル１１が設けられている。ハンド
ル１１の右側にはミッションケース５内のトランスミッ
ションを切り替えるチェンジレバー１２が、ハンドル１
１の左側には油圧式無段変速装置８を操作する走行レバ
ー１３が、エンジン７の左側には植付部４への伝動の入
切と植付部４のポジションを設定する植付・ポジション
レバー１４が、ハンドル１１の下側近傍には植付部４を
昇降させる指操作式のフィンガアップレバー１５がそれ
ぞれ設けられている。また、エンジン７の右側には、後
記昇降制御感度を調節する感度調節ダイヤル１６ａ、制
御状態をチェックするチェックランプ１６ｂ等を具備す
るコントロールボックス１６が設けられている。

【００１０】前記走行レバー１３のレバーガイド１３ａ
は、図６（ａ）に示すようにレバーガイド１３ａはクラ
ンク状で、中立位置Ｎを挟んで前側が前進操作域Ｆ、後
側が後進操作域Ｂとなっている。走行レバー１３の操作
位置を走行レバー位置センサ１３ｂで検出し、それに応
じて油圧式無段変速装置８の斜板角度を変え速度調節す
る。走行レバー１３が中立位置Ｎにある時は速度が零
で、走行レバー１３を前進操作域Ｆに操作すると中立位
置Ｎからの距離に応じた速度の前進速となり、後進操作
域Ｂに操作すると中立位置Ｎからの距離に応じた速度の
後進速となる。また、走行レバー１３が後進操作域Ｂに
操作されると、バック検出センサ１３ｃがＯＮになり、
後述する如く植付部４を上昇させるようになっている。

【００１１】昇降リンク装置３は平行リンク構成であっ
て、１本の上リンク２０及び左右一対の下リンク２１，
２１を備えている。これらリンク２０，２１，２１は、
その基部側がメインフレーム６の後端部に立設したリン
クベースフレーム２２に回動自在に取り付けられ、その
先端側に連結枠２３が枢結されている。連結枠２３には
植付部４をローリング自在に連結するローリング軸２３
ａが設けられている。メインフレーム６に固着した支持
部材と上リンク２０に一体形成したスイングアーム２４
の先端部との間に昇降用油圧シリンダ２５が介装されて
おり、該シリンダを油圧で伸縮させることにより、上リ
ンク２０が上下に回動し、連結枠２３に装着した植付部
４がほぼ一定姿勢のまま昇降する。上リンク２０の回動
角度はリンクセンサ２６に検出される。

【００１２】上リンク２０と連結枠２３の連結部には、
植付部４が左右軸回りに所定の範囲内で回動することを
許容するピッチング機構２７が構成されている。具体的
には、連結枠２３に形成された長穴２３ｂ（下リンク２
１，２１の連結ピン２１ａ，２１ａを中心とする円弧状
をしている）に上リンク２０側の遊嵌ピン２０ａが遊嵌
し、上リンク２０の中間部と連結枠２３の上端部との間
に設けたスプリング２８によって連結枠２３の上端側を
前方に引っ張っている。よって、植付部４は連結ピン２
１ａ，２１ａを支点とし長穴２３ｂの範囲内で回動自在
であり、植付部４が圃場表土面から受ける反力に応じて
植付部４の姿勢が変化するようになっている。すなわ
ち、圃場表土面から受ける反力が小さく、植付部４を下
側に回動させようとするモーメントの方がそれに対抗す
るスプリング２８の張力によるモーメントよりも大きい
ときは、長穴２３ｂの前端部に遊嵌ピン２０ａが係合す
る姿勢になる。その状態から、圃場表土面から受ける反
力が大きくなり、植付部４を下側に回動させようとする
モーメントとそれに対抗するスプリング２８の張力によ
るモーメントとが釣り合うと、長穴２３ｂの中間部に遊
嵌ピン２０ａが係合する姿勢になる。さらに、圃場表土
面から受ける反力が一定以上であると、長穴２３ｂの後
端部に遊嵌ピン２０ａが係合する姿勢になる。ピッチン
グ機構による植付部の回動範囲の角度θは３度程度であ
って、植付部４のピッチング角度は植付部ピッチングセ
ンサ２９に検出される。

【００１３】植付部４は６条植えの構成となっていて、
フレームを兼ねる伝動ケース３０に、６条分の苗を載せ
ておく苗載台３１と、該苗載台上の苗を圃場面に植え付
ける６組の植付装置３２，…等が組み付けられている。
植付部４の下側には整地用のセンターフロート３４及び
サイドフロート３５，３５が設けられ、これらフロート
を圃場の泥面に接地させた状態で機体を進行させると各
フロートが泥面を整地しつつ滑走する。

【００１４】接地体である各フロート３４，３５，３５
は、左右横向きに配したフロート支持パイプ３７に固着
されているフロート支持アーム３８，…の後端部に、圃
場表土面の凹凸に応じて前端側が上下動するように揺動
自在に取り付けられている。フロート支持パイプ３７は
伝動ケース３０に回動自在に支持されており、植付深さ
調節レバー３９を操作してフロート支持パイプ３７を回
動させると、フロートの取付高さが変わり、苗の植付深
さが調節される。植付深さ調節レバー３９は、該レバー
に固着の係合片４０を伝動ケース３０に固定して設けた
レバーガイド４１の凹部４１ａ，…に係合させることに
より、複数段階の位置に選択的に固定される。

【００１５】伝動ケース３０に固着のフレーム３０ａに
取り付けたフロート全面圧センサ４２の検出アーム４２
ａが前記レバーガイド４１の一端に連結されており、全
フロート３４，３５，３５が圃場表土面から受ける圧力
の総和（以下、「フロート全面圧」とする）が、このフ
ロート全面圧センサ４２にレバーガイド４１の歪み量と
して検出される。

【００１６】また、伝動ケースに固着のフレーム３０ｂ
に平行リンク４４，４５がピン４４ａ，４５ａにて上下
に回動自在に枢支され、その平行リンク４４，４５の先
端部に縦リンク４６が枢結されて、平行リンク機構を構
成している。そして、平行リンクの上側リンク４４の先
端部に天秤アーム４８が回動自在に取り付けられ、該天
秤アームの後端部とセンターフロート３４の前部上面と
が連結リンク４９を介して連結されている。植付深さ調
節レバー３９に後端部が連結された連動ロッド５０の前
端部が上側リンク４４の基部に一体に設けたアーム５１
に連結され、植付深さ調節レバー３９の回動操作に連動
して平行リンク４４，４５が回動するようになっている
ため、植付深さを変えると、フロート取付高さの変化分
に相当するだけ天秤アーム４８の支点位置が変動する。

【００１７】天秤アーム４８の前端部には、フロートを
圃場の泥面に接地させた状態においてセンターフロート
３４の前部を下向きに付勢するスプリング５３が繋がれ
ている。このスプリング５３の張力を接地圧調節ワイヤ
５４によって調節することにより、センターフロート３
４の前部の接地圧が変えられる。

【００１８】縦リンク４６の上端部にはフロート向い角
センサ５５が取り付けられ、その検出アーム５５ａが連
結ロッド５６を介して天秤アーム４８の前部に連結され
ている。これにより、センターフロート３４の向い角が
フロート向い角センサ５５に検出される。

【００１９】植付作業時には、フロート３４，３５，３
５が接地する位置へ植付部４を下降させ、植付部４の各
駆動部を駆動させつつ、前輪２ａ，２ａ及び後輪２ｂ，
２ｂを回転して機体を進行させると、フロート３４，３
５，３５によって整地された泥面に植付装置３２，…が
苗を植付ける。機体旋回時には、植付部４を最上位置ま
で上昇させて植付部４が地面や畦に接触しないようにす
る。走行時や運搬時等には、植付部４を適当高さに上昇
させる。

【００２０】これらの植付部４の昇降は昇降制御装置に
よって制御する。昇降制御装置は図５に示す構成で、バ
ック検出センサ１３ｃ、植付・ポジションレバー１４、
フィンガアップレバー１５、感度調節ダイヤル１６ａ、
リンクセンサ２６、植付部ピッチングセンサ２９、フロ
ート全面圧センサ４２、及びフロート向い角センサ５５
からの情報が制御装置６０に送信され、それらの情報に
基づいて昇降用油圧シリンダ２５の制御バルブ６１に出
力指令を出す。

【００２１】図７に示すように、植付・ポジションレバ
ー１４の操作位置には「ポジション」と「自動」と「植
える」とがあり、植付・ポジションレバー１４を「ポジ
ション」の範囲内に操作するとその位置に応じた高さに
植付部４を昇降させるポジション制御モードとなり、
「自動」に操作すると植付部４の対地高さを一定に維持
する対地制御モードとなる。また、「ポジション」では
植付部４の駆動が切れ、「自動」及び「植える」では植
付部４の駆動が入りになる。

【００２２】ポジション制御モードにおいては、リンク
センサ２６によって植付部４の位置を監視しつつ、植付
・ポジションレバー１４の位置に応じた高さとなるよう
植付部４の昇降を制御する。

【００２３】対地制御モードにおいては、フロート向い
角センサ５５に検出される実際のフロート向い角αが感
度調節ダイヤル１６ａによって設定される制御目標値に
近づくように制御する。例えば、表土面が高くなってい
るところでは、センターフロート３４の前部が押し上げ
られ、フロート向い角が小さく検出される。すると、油
圧シリンダ２５を突出作動させるように制御バルブ６１
に出力指令を出し、植付部４を上昇させる。また、表土
面が低くなっているところでは、センターフロート３４
の前部が下がるので、向い角が大きく検出される。する
と、油圧シリンダ２５を収縮作動させるように制御バル
ブ６１に出力指令を出し、植付部４を下降させる。この
ように、圃場表土面の高低に応じて植付部４の対地高さ
を制御することにより、苗の植付深さが一定に維持され
る。

【００２４】この対地制御中、フロート全面圧センサ４
２のピーク値を記憶しておき、ピーク値が現れる時間間
隔が一定以内である状態が数回連続したならば、制御感
度を鈍感にする。上記のような状態は、フロート全面圧
が周期的に変動している状態であり、ハンチングに発展
するおそれがある。そこで、フロート全面圧が所定の周
期で変動していると判断されたならば、制御感度を鈍感
にしてハンチングを未然に防ぐのである。また、フロー
ト全面圧センサ４２の値が移動平均値の（＋）側から
（−）側、或は（−）側から（＋）側へ変わる回数をカ
ウントし、所定時間（例えば１０秒）内における回数が
一定数以上であれば、フロート全面圧が周期的に変動し
ていると判断し、制御感度を鈍感するようにしてもよ
い。

【００２５】フロート全面圧センサ４２に検出されるフ
ロート全面圧が一定値を超えると、フロート向い角の制
御目標値を感度調節ダイヤル１６ａによって設定されて
いる値よりも大きな値に補正し、制御感度を敏感にす
る。フロート全面圧が大きいということは、フロートが
沈み気味であり、土壌が軟弱であることを意味してい
る。土壌が軟弱な場合は、センターフロート３４の応答
性が鈍感になるので、その分を制御感度を敏感にするこ
とによって補償し、土壌条件に応じた適正な制御を行
う。

【００２６】なお、フロート全面圧が増加傾向にある時
は制御感度を敏感にし、減少傾向にある時は制御感度を
鈍感にするよう構成にすれば、今後予想されるフロート
の浮沈に対し事前に対処することができ、より正確な昇
降制御を行える。

【００２７】植付・ポジションレバー１４の操作位置が
「自動」である状態で、フィンガアップレバー１５を
「上げ」に操作すると植付部４が作業位置から最上位置
へ上昇し、「下げ」に操作すると植付部４が最上位置か
ら作業位置へ下降する。また、植付・ポジションレバー
１４の操作位置が「自動」である状態で、バック検出セ
ンサ１３ｃがＯＮになると、作業位置にある植付部４が
最上位置へ上昇する。

【００２８】植付部４が上げ位置から作業位置へ下降す
るときには、下降の勢いによってフロート全面圧が一時
的に大きくなる。そこで、旋回等のため植付部を一旦上
昇させたのち作業位置へ下降させる場合、接地後所定時
間内はフロート全面圧センサ４２の値は無視し、旋回直
前に記憶されている制御感度で制御を行うようにするの
が好ましい。

【００２９】また、制御中、所定時間（例えば１０秒）
内における植付部ピッチングセンサ２９値の最大値と最
小値の差を算出し、その差が所定値以上である場合はフ
ロート全面圧に基づく昇降制御を行い、その差が所定値
以下である場合はフロート向い角に基づく昇降制御を行
うのが好ましい。

【００３０】上記植付部ピッチング角度による制御モー
ドの切り替えに関し、旋回等のため植付部を一旦上昇さ
せたのち作業位置へ下降させた場合は、旋回前の制御モ
ードで昇降制御を行う。

【００３１】次に、この昇降制御装置の自己チェック機
能について説明する。植付・ポジションレバー１４の位
置を検出するセンサが断線した場合、チェックランプ１
６ｂを点滅させると共に、植付・ポジションレバー１４
が「自動」に操作されているものとして制御する。これ
により、フィンガアップレバー１５により植付部４の昇
降を可能とすると共に、機体後進時に植付部４を自動的
に上昇させる機能が損なわれないようにしている。

【００３２】リンクセンサ２６が断線した場合、ポジシ
ョン制御を禁止すると共に、フィンガアップレバー１５
の操作による植付部４の上昇と機体後進による植付部４
の自動上昇については、上昇出力を開始して所定時間
（例えば１０秒）が経過すると上昇出力を停止するよう
にする。リンクセンサ２６が断線すると、植付部４の位
置を把握できないので、そのまま植付部４を昇降させる
と非常に危険である。しかしながら、植付部４の昇降機
能を完全に停止させてしまっては作業を継続することが
できない。そこで、タイマによって所定時間だけ上昇出
力が出るように構成することにより、一時的に作業を継
続できるようにしているのである。

【００３３】フロート向い角センサ５５は図８に示す配
線となっている。同図において、フロート向い角センサ
５５がＡ部で断線した場合、またはＢ部とＣ部でショー
トした場合は、マイコン（ＣＰＵ）で検出される電圧が
通常のフロート向い角センサ５５の検出範囲よりも大き
くなる。このため、この部分の異常を知ることができ
る。

【００３４】ファンガアップレバー１５は、図９に示す
ように、植付部４を上昇させる上げスイッチ１５ａと植
付部４を下降させる下げスイッチ１５ｂが内蔵されてい
て、ファンガアップレバー１５を一方向に操作すると上
げスイッチ１５ａがＯＮになり、他方向に操作すると下
げスイッチ１５ｂがＯＮになる構成となっている。すな
わち、ファンガアップレバー１５を操作しても一方のス
イッチしかＯＮにならないのであるが、片方のスイッチ
が何らかの原因によってＯＮになってしまうと、他方に
操作した時に両方のスイッチがＯＮになることがある。
よって、両方のスイッチ１５ａ，１５ｂが同時にＯＮの
場合は、異常が発生したと判断する。

【００３５】走行レバー位置センサ１３ｂによる走行レ
バー１３の検出位置が前進操作域Ｆであるにもかかわら
ず、バック検出センサ１３ｃがＯＮである場合、或は走
行レバー位置センサ１３ｂによる走行レバー１３の検出
位置が後進操作域Ｂであるにもかかわらず、バック検出
センサ１３ｃがＯＦＦである場合、どちらかのセンサが
異常であるので、チェックランプ１６ｂを点滅させて異
常を知らせる。

【００３６】

【発明の効果】以上に説明した如く、本発明にかかる水
田用農作業機の作業機部分昇降制御装置は、接地体が表
土面から受ける圧力の総和は土壌の硬軟度合いによって
変わることを利用し、接地体が表土面から受ける圧力の
総和に基づいて接地体の水平面に対する角度の制御目標
値を変更することにより、土壌状況に合った適正な制御
感度で作業機部分の昇降制御を行えるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】乗用田植機の側面図である。

【図２】乗用田植機の平面図である。

【図３】植付部の側面図である。

【図４】接地体の支持部の側面図である。

【図５】昇降制御装置のブロック図である。

【図６】走行レバーとレバーガイドの（ａ）平面図、及
び（ｂ）側面断面図である。

【図７】植付・ポジションレバーの操作位置を示す図で
ある。

【図８】フロート向い角センサの配線図である。

【図９】フィンガアップレバーの配線図である。

【符号の説明】

１ 乗用田植機（水田用農作業機） ２ 走行車体 ３ 昇降リンク装置 ４ 植付部（作業機部分） １４ 植付・ポジションレバー ３４ センターフロート（接地体） ３５ サイドフロート（接地体） ４２ フロート全面圧センサ ５５ フロート向い角センサ ６０ 制御装置 ６１ 制御バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圃場表土面から受ける圧力に応じて前部
   が上下動するように揺動自在に作業機部分に設けられて
   いる接地体を備え、該接地体の水平面に対する角度が所
   定の制御目標値に近づくように走行車体に対し作業機部
   分を昇降させる水田用農作業機の作業機部分昇降制御装
   置において、前記接地体が圃場表土面から受ける圧力の
   総和を検出する全面圧センサを設け、該全面圧センサの
   検出値に基づいて前記制御目標値を変更するように構成
   したことを特徴とする水田用農作業機の作業機部分昇降
   制御装置。