JPS6242658Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は移植機の自動操向装置に関する。

田植機等の移植機においては苗を整然と直線列
状に植付けることが苗の生育の均一化、収穫作業
の機械化等にとつて極めて重要である。このため
に機体が直進するように操向を行わせる自動操向
装置が種々提案されている。

本考案は操向の基準とする既植の苗列と機体と
の相対的位置関係を静電容量形センサを利用して
検知し、特にこのセンサを機体左右方向の検知走
査のために首振り等の運動を行わせて自動操向の
ための制御入力を得ることとして、誤動作の少い
高精度の自動操向装置を提供することを目的とす
る。

本考案に係る移植機の自動操向装置は、既植苗
列を構成する個々の苗に接近すると所定の検知動
作を行う静電容量形センサと、該静電容量形セン
サを機体左右方向の検知走査のために走行速度よ
り高速で運動させる手段と、前記静電容量形セン
サが左右一方の検知走査域限にあることを検知す
る手段とを備え、該手段の検知信号及び前記静電
容量形センサの検知動作信号に基き既植苗列に倣
う走行を行わせるべくなしたことを特徴とする。
以下に本考案を乗用型田植機における実施例を示
す図面に基いて詳述する。

第１図は本考案に係る田植機の左側面図であつ
て、ステアリング装置１の操向舵輪１ａを左又は
右へ回転させると、後部機体２は前部機体３に対
して折曲るようにして水平回動して操向が行われ
る、いわゆる胴折型となつている。

２０は静電容量形のセンサ、具体的には被検知
物（苗）が所定の検出距離内に至ると接点の開閉
状態が変化する静電容量形の近接スイツチであ
る。このセンサ２０は第２，３図に示すように円
柱状をなしており、その一軸端面に電極が配され
ていて、この電極と被検知物との間での静電誘導
現象によつて定まる、この静電系での静電容量値
を検出し、その増減にて接点をオン・オフさせる
ようにしたものである。

２１は揺動装置であつて、モータを内蔵し、モ
ータの回転は図示せぬ減速歯車、クランク等を介
して該揺動装置２１の外枠部材に回転自在に嵌着
されてなる回動軸２１ａの上端部に伝動され、該
回転軸２１ａはその中心軸回りに所定角度θを一
定周期で反転回動するようになつている。この回
動の速度は本案装置の偏進方向検出原理（後述）
から明らかなように機体の走行速度に比して高速
とし、また高速とする程高精度が得られる。回転
軸２１ａの下端にはセンサ２０が回転軸２１ａと
直交するように固定されている。左右のロワーリ
ンク５夫々の適宜位置からは機体左右外側方へ適
当な支持腕（図示せず）を張出させており、この
支持腕に、回転軸２１ａを略鉛直、センサ２０を
略水平の姿勢とするようにして、また前記電極を
機体前方に向けた状態で揺動装置２１を取付けて
ある。回転軸２１ａは前述のように反転回動する
のでセンサ２０も首振り運動するが、この運動の
振幅の中心線ｌは機体の進行方向に平行としてあ
る。更にこのセンサ２０が既植の苗列Ｑを構成す
る各苗ｑを被検知物としてトレースして行けるよ
うにセンサ２０の水面からの高さ及びロワーリン
ク５からの機体外方への寸法が定められている。
勿論センサ配設位置を苗よりも上方とし、且つ前
下方を検知領域とするようにセンサ２０を前傾姿
勢にして取付けてもよい。

センサ２０は被検知物にもよるが電極面（前
面）から３〜25mmの範囲（外部からの調整により
可変となつている）に入つた被検知物の存在を検
知して常開接点を閉じる（又は常閉接点を開く）
ように動作し、その動作信号は制御回路３１へ入
力されるようにしてある。

さて前記揺動装置２１の右側近傍には第３図に
示す如くリミツトスイツチ２１ｂを配設してあ
り、揺動装置２１が右へ揺動する都度作動して１
個のパルスを発するようになつている。リミツト
スイツチ２１ｂはセンサ２０がその検知走査域の
右側限にある時点を検出することになる。このリ
ミツトスイツチ２１ｂから発せられる周期的なパ
ルス信号R₂₁も制御回路３１へ入力されるように
してある。この制御回路３１はマイクロコンピユ
ータ等よりなり、センサ２０からの入力信号R₂₀
及びリミツトスイツチ２１ｂからの入力信号R₂₁
に基き苗列Ｑと機体との相対的位置関係を求めこ
れに応じて操舵角をモータ駆動回路３２に指令す
る等の機能を果す。

ステアリング装置１においては、舵輪１ａと一
体的に回転するステアリングシヤフト１ｂに自動
操向のための被動ギア３５が嵌着されており、ま
たステアリング装置１に近接配置されたパルスモ
ータ３３の回転軸には駆動ギヤ３４が嵌着されて
おり、両ギヤ３４，３５は噛合している。そし
て、モータ駆動回路３２は制御回路３１からの入
力データに基き、パルスモータ３３を所要ステツ
プ回転させるためのパルス信号を発し、この回転
がギア３４，３５を経てステアリング装置１に伝
えられ、機体の自動操向が行われるようになつて
いる。

次に制御回路３１による自動操向制御について
第４図、第５図に基き説明する。なおセンサ２０
の検知距離を例えば最大の25mmに調整しておく。

まず第５図Ａに示すように既植の苗列Ｑに倣う
直進走行を行つている場合についてみると機体進
行方向の株間寸法は凡そ百数十mmであるので例え
ばこれを150mmとすると、１つの苗ｑの位置を通
過した後、次の苗ｑまでの寸法が25mmとなる迄の
125mmの間はセンサ２０からは信号R₂₀が得られな
い。従つてこの間は自動操向の不感帯期間となつ
ている。機体の進行に伴いやがてセンサ２０は苗
ｑの存在を捉えるのでセンサ２０からは、その首
振り周期（即ちリミツトスイツチ２１ｂによつて
得られるパルス信号R₂₁の周期）t₀間において各
２発のパルスR₂₀₁，R₂₀₂が現れる信号R₂₀が得ら
れることになる。

前述のようにセンサ２０の首振り運動の中心線
ｌは機体進行方向と平行にしてあり、しかも第５
図Ａの場合は直進走行を行つているので苗列Ｑの
方向と、これに臨ませたセンサ２０の中心線ｌは
一致し、信号R₂₀としては周期t₀の1/4の時点、3/
４の時点の２点でパルスR₂₀₁，R₂₀₂等を発する。
換言すればR₂₁のパルスとR₂₀のパルスとの間隔t₁
とt₀との比較を行いt₁＝t₀／４（又はt₁≒t₀／４）
である場合は機体は苗列Ｑに平行した直進をして
いることと判断してそのままの直進を行わせる。
即ちモータ駆動回路３２へ操舵角零の指令を発す
るか又は何らの信号も発しない。

さて第４図Ｂ〔又はＣ〕に示すようにt₁＜t₀／
４（又はt₁＞t₀／４）となつた場合は第５図Ｂ
〔又はＣ〕に示すように苗ｑがセンサ２０の首振
りの中心線ｌよりも右方へ（又は左方へ）ずれた
こと、すなわち機体が左（又は右）へ偏進しだし
たことになり、この場合はモータ駆動回路３２へ
機体進行方向を右方（又は左方）へ修正させるべ
き操舵角を指令し、モータ駆動回路３２は、制御
回路３１からの入力信号、すなわち操舵角指令信
号に基きパルスモータ３３を所要方向へ回転させ
るべきパルスを発し、パルスモータ３３を回転さ
せる。これにより機体は直進状態に復帰するよう
に、即ち中心線ｌが苗列Ｑに一致して走る状態に
復帰するように右方へ（又は左方へ）進行方向を
修正することになる。

なお、センサ２０の検知能力上前述した如き不
感帯期間が存在するから、パルス信号R₂₁の１周
期間に信号R₂₀に１発のパルスも現れないこと、
或いはセンサ２０が右方へ首を振つている間のパ
ルスR₂₀₂だけが現れることがあり、また機体の走
行によりセンサ２０が左方へ首を振つている間に
は苗ｑを捉えたにも拘わらず、苗ｑの位置を通り
過ぎて右方へ首を振つている間には苗ｑを捉えな
いために、パルスR₂₀₁だけが現れることがある。
本願考案の制御回路３１はこれらの場合における
進行方向修正は行わない。

なお操向制御は上述の如くt₀，t₁を用いて行う
外、パルス信号R₂₀の周期のみを用いても行い得
る。すなわちセンサ２０が機体の左方へ揺動して
苗ｑを検出する時のパルスR₂₀₁と右方へ揺動して
苗ｑを検出する時のパルスR₂₀₂との時間差t₂及び
該パルスR₂₀₂と次順のパルスR₂₀₁′との時間差t₃と
の比較によつても行い得る。つまり第４図Ａに示
すようにt₂＝t₃である場合は第５図Ａに示すよう
に直進していることになるので進行方向修正は不
要であり、また第４図Ｂ〔又はＣ〕に示すように
t₂＞t₃〔又はt₂＜t₃〕となりだすと、機体は第５図
Ｂ〔又はＣ〕に示すように左方（又は右方）に偏
進しだしたことになり、パルスモータ３３を駆動
して機体の進行方向を右方（又は左方）へ修正す
ることとすればよい。

叙上の如き本考案の操向装置による場合は、静
電容量形のセンサを用いたので機械式、光学式の
ものに比して、より軟い、また細い苗についても
検出対象とすることができ、それだけ操向精度を
向上できる。

またセンサを左右方向に移動させることとした
ので片側１センサで所要幅内における苗を検出し
得るので信号処理系が簡略になる。

更に光学式のものと比較すると、農業機械にあ
つては光学式のものは投受光面のクリーニングに
対する配慮又は、塵埃による誤動作防止対策が不
可欠であるのに対し静電容量形のセンサは多少の
冠水、冠泥にも影響されず有利である。また光学
式の場合は時として隣接条の苗を検知して誤操向
を行うことがあるが、静電容量式のものは、セン
サから被検知物迄の離隔寸法が小さくなつた場合
に初めて動作するので、隣接条又は操向制御の情
報源とする対象以外の苗を誤つて検出することが
ない。またこのような静電容量型のセンサの特性
を利用して相当時間の不感帯を設けている。これ
により僅かな変位で操向が頻繁に行われるという
乗心地低下要因を排除することができた。なお自
動操向に与る時間が不感帯時間より短いが、田植
機の作業速度を考慮すれば十分であるといえる。

なお静電容量形センサを検知走査のために機体
左右方向へ運動させる態様としては前述の首振り
運動に限らず、機体進行方向と平行を保つたまま
での水平運動又は振子運動でもよいことは勿論で
ある。

以上詳述したように本考案による場合は誤動作
が少く、乗心地が良く、保守の容易な移植機の自
動操向装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものであつて、第
１図は本案装置を搭載した乗用型田植機の左側面
図、第２図は本案装置要部の略示側面図、第３図
は同じくその要部を制御系と共に示す模式的平面
図、第４図Ａ，Ｂ，Ｃ及び第５図Ａ，Ｂ，Ｃは本
案装置の動作説明図である。 １……ステアリング装置、２０……センサ、２
１……揺動装置、２１ｂ……リミツトスイツチ、
３１……制御回路、３２……モータ駆動回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 既植苗列を構成する個々の苗に接近すると所定
   の検知動作を行う静電容量形センサと、該静電容
   量形センサを機体左右方向の検知走査のために走
   行速度より高速で運動させる手段と、前記静電容
   量形センサが左右一方の検知走査域限にあること
   を検知する手段とを備え、該手段の検知信号及び
   前記静電容量形センサの検知動作信号に基き既植
   苗列に倣う走行を行わせるべくなしたことを特徴
   とする移植機の自動操向装置。