WO2018180919A1 - 水田作業車両 - Google Patents

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WO2018180919A1
WO2018180919A1 PCT/JP2018/011506 JP2018011506W WO2018180919A1 WO 2018180919 A1 WO2018180919 A1 WO 2018180919A1 JP 2018011506 W JP2018011506 W JP 2018011506W WO 2018180919 A1 WO2018180919 A1 WO 2018180919A1
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WO
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sensor
control
planting
unit
detection value
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Application number
PCT/JP2018/011506
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English (en)
French (fr)
Inventor
三宅　康司
Original Assignee
ヤンマー株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/02—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors
    • A01B63/10—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C11/00—Transplanting machines
    • A01C11/02—Transplanting machines for seedlings

Definitions

  • the present invention relates to a paddy field work vehicle in which a planting part for transplanting seedlings is attached to a rear part of a traveling part so as to be movable up and down.
  • a suspension mechanism is provided on the front wheel support part of a rice transplanter with a planting part mounted on the rear part of the traveling part, and the displacement of the lower case of the lower case of the suspension mechanism is detected and planted according to the displacement.
  • a technique for raising and lowering the part is disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • the vertical movement of the front wheel of the traveling unit is detected to detect the depth of the field, and the planting unit is raised and lowered according to the depth, but the front wheel of the traveling unit is supported by the suspension mechanism. Therefore, the forward / backward inclination of the traveling part occurs later than the raising / lowering operation of the front wheel, and the inclination angle and the inclination speed of the traveling part differ depending on the elevation height of the front wheel. Therefore, although the height of the planting part changes due to the tilting of the traveling part in the front-rear direction, the technique of the above-mentioned patent document cannot sufficiently cope with it.
  • the traveling part tilts forward and the planting part keeps the planting depth constant against the forward descending of the traveling part.
  • the field scene is not deep (lower) at the position of the planting part. Therefore, the raising / lowering control of the planting part so that the height of the planting part does not change with respect to the inclination of the traveling part due to the front wheel moving up and down by the unevenness of the cultivator, and the planting part is uneven on the field surface
  • the left and right front wheels are each equipped with a suspension mechanism, and the traveling section tilts to the left and right when passing through the unevenness of the tillage. It wasn't done.
  • the present invention detects the vertical displacement of the front wheel according to each change, in addition to the elevation control for raising and lowering the planting unit according to the field depth detected by the float sensor provided in the planting unit. Then, the planting part is controlled to move up and down and level, so that the planting accuracy can be further improved.
  • a traveling unit supported by the front wheels and the rear wheels a planting unit supported by the traveling unit so as to be movable up and down, a lifting control unit that controls lifting of the planting unit, and a front wheel are provided.
  • a suspension sensor that detects expansion / contraction displacement of the suspension mechanism, and a front / rear inclination sensor that is provided in the traveling unit and detects an inclination of the airframe in the front / rear direction
  • the elevation control unit includes a detection value from the front / rear inclination sensor, The raising / lowering control is performed based on the detection value from the suspension sensor.
  • the float of the planting unit is provided with a float sensor for detecting the lift displacement of the float, and the lift control unit further performs the lift control from the detection value from the float sensor.
  • the storage unit of the lift control unit stores a gain map corresponding to the relationship between the detection value from the front / rear tilt sensor and the detection value of the suspension sensor, and the lift control unit stores the gain map.
  • the control amount is acquired based on the gain obtained from the above, and the elevation control is performed.
  • a traveling unit supported by the front and rear wheels, a planting unit supported by the traveling unit so as to be movable up and down, a horizontal control unit for horizontally controlling the planting unit, and a left and right front wheel are provided respectively.
  • the storage unit of the horizontal control unit stores a gain map corresponding to the relationship between the detection value of the suspension sensor and the detection value from the left / right tilt sensor, and the horizontal control unit is obtained from the gain map.
  • the control amount is acquired based on the gain that is obtained, and horizontal control is performed.
  • the elevation control unit and / or the horizontal control unit receives a detection value of the traveling speed, and performs the elevation control and / or the horizontal control according to the traveling speed.
  • the planting unit can be controlled to move up and down and / or be horizontal against changes in the traveling unit. As a result of the control, a stable state was obtained, the planting depth was stabilized, the stock removal could be prevented, and the planting accuracy could be improved.
  • FIG. 1 is a side view of a rice transplanter 1 as a work vehicle.
  • the F direction in FIG. 1 is defined as the front direction
  • the left / right direction is defined with respect to the forward traveling direction.
  • a rice transplanter 1 includes a traveling unit 2, a fertilizer device 15 disposed on the rear part of the traveling unit 2, and a planting unit connected to the rear part of the traveling unit 2 via a lifting and lowering coupling device 10. Attached part 20 and the like are provided.
  • an engine 30 as a power source is placed on the front part of the vehicle body frame 3, and the engine 30 is covered with a bonnet 4.
  • a mission case 5 is provided behind the engine 30.
  • a transmission is provided in the transmission case 5, and front wheels 6 and 6 are supported from the left and right sides of the transmission case 5 via front axle cases 9 and 9.
  • the left and right rear wheels 7 and 7 are supported behind the transmission case 5 via the rear axle case 8, and the power from the engine 30 is transmitted to the front wheels 6 and 6 and the rear wheels 7 and 7, respectively, so that the vehicle can be driven. Yes.
  • a dashboard 14 is provided at the rear part of the bonnet 4, and a steering handle 12 projects upward from the top of the dashboard 14. By rotating the steering handle 12, the direction of the front wheels 6 and 6 is changed through the steering device.
  • a control device 60 is accommodated in the dashboard 14.
  • a driver's seat 13 is provided behind the dashboard 14 at a predetermined distance, and a fertilizer device 15 is disposed on the vehicle body frame 3 behind the driver's seat 13, and an appropriate position of the vehicle body frame 3, for example, the front and rear circumferences
  • An inclination sensor 62 is disposed at a substantially central position on the left and right. The tilt sensor 62 detects the tilt in the front-rear direction and the left-right direction. The tilt sensor 62 is connected to the control device 60 (FIG. 4). Note that the inclination speed and acceleration can be obtained by differentiating the detection value of the inclination sensor 62, but an angular velocity sensor and an acceleration sensor can be separately arranged.
  • the front axle case 9 includes an output case 40 that protrudes laterally from the left and right sides of the transmission case 5, a vertical case 41 that is fixed to a side end of the output case 40, and a substantially horizontal lower side of the vertical case 41.
  • the lower case 42 etc. attached rotatably are provided.
  • a downward-opening cylindrical case cover 44 is fixed to the upper side of the vertical case 41.
  • a front wheel drive shaft 45 is rotatably supported in the output case 40, and a bevel gear 46 is fixed to the outer end of the front wheel drive shaft 45.
  • the bevel gear 46 is meshed with a bevel gear 47 fixed to an upper portion of a kingpin drive shaft 43 that is rotatably supported by the vertical case 41 and the lower case 42 in the vertical direction.
  • a front axle 48 protruding outward in the left and right directions is rotatably supported at the lower part of the lower case 42, and the front wheel 6 is attached to the front axle 48.
  • a bevel gear is fixedly engaged with the machine body side of the front axle 48 and the lower end of the kingpin drive shaft 43, and the power from the engine 30 is transmitted to the front via the transmission case 5, the front wheel drive shaft 45, the kingpin drive shaft 43, and the like. Transmission to the axle 48 is possible.
  • a knuckle arm 49 is fastened to the upper outer side of the lower case 42 with bolts or the like.
  • the knuckle arm 49 is connected to a steering device via a tie rod, and the left and right front wheels 6. 6 can be rotated left and right.
  • the base portion of the knuckle arm 49 is extended upward, and a cylindrical rotation support portion 49a is formed on the upper end side.
  • the rotation support portion 49a is slidably and rotatably fitted to the case cover 44.
  • a suspension spring 50 and a holder 51 made up of a plurality of compression coil springs having different diameters are accommodated inside the case cover 44, and a lower portion of the suspension spring 50 is brought into contact with the upper end of the kingpin drive shaft 43 via the holder 51.
  • the front wheel 6 is always urged downward through the drive shaft 43 and the lower case 42.
  • the suspension mechanism is configured.
  • the suspension mechanism tries to hold the front part of the traveling unit 2 at a constant height.
  • the suspension spring 50 extends to lower the front wheel 6 and when the front wheel 6 travels the convex part, the suspension mechanism The spring 50 contracts to raise the front wheel 6 and the front wheels 6 and 6 follow the road surface to prevent slipping.
  • a suspension sensor 61 is provided as means for detecting the amount of elevation of the front wheel 6.
  • the suspension sensor 61 is connected to the control device 60.
  • the suspension sensor 61 fixes a magnetic body to the kingpin drive shaft 43 and arranges a coil in the vertical case 41 so as to detect a change in magnetic force as a lift amount.
  • the configuration of the suspension sensor 61 is not limited, and the potentiometer may be fixed to the vertical case 41 and the detection unit may be engaged with the kingpin drive shaft 43, or the pressure applied to the suspension spring 50 may be detected.
  • the structure which makes a raising / lowering amount may be sufficient.
  • the control device 60 includes a CPU, a RAM and ROM as a storage unit 66, an interface, and the like.
  • the control device 60 includes an elevation control unit 60a and a horizontal control unit 60b, and a storage unit 66 stores a control program, gain map, various data, and the like for performing elevation control (pitching control) and horizontal control.
  • the planting unit 20 is connected to the rear part of the traveling unit 2 via the lifting and lowering connecting device 10, and the lifting and lowering connecting device 10 includes a top link 23, a lower link 24, and the like, and is provided at the rear part of the traveling unit 2.
  • the planting unit 20 can be moved up and down by extending and contracting a hydraulic cylinder that serves as the planting unit lifting and lowering actuator 35.
  • the planting part raising / lowering actuator 35 is connected to and controlled by the control device 60.
  • the planting unit 20 includes a seedling mounting base 21 on which a seedling mat is placed, a plurality of planting devices 22 for planting seedlings in a farm field, and the like.
  • the seedling stage 21 is arranged so as to incline from front to rear and low, and is arranged so as to be slidable left and right on a seedling rail provided on the planting frame 26.
  • an inclination actuator 29 is provided between the planting frame 26 (the seedling stage 21) and the lifting and lowering coupling device 10, and the seedling stage 21 can be tilted left and right by the operation of the inclination actuator 29.
  • the tilt actuator 29 is connected to the control device 60, and the control device 60 controls the planting portion 20 to be horizontal by operating the tilt actuator 29 during planting work.
  • the planting unit 20 includes a planting mission case and a plurality of planting transmission cases 28 extending rearward from the planting mission case below the seedling stage 21, and left and right of the rear end of each planting transmission case 28.
  • the planting device 22 is disposed respectively.
  • the transmission of power to the planting mission case is performed by transmitting power from the engine 30 to the transmission case 5 provided in the traveling unit 2 and the power transmission case for work implements, and shifting from the power transmission case for work implements. Power is transmitted to the fertilizer application device 15 and the planting unit 20.
  • the planting device 22 has planting claws 25 and 25 arranged on both sides of a rotary case rotatably provided on the left and right of the rear portion of the planting transmission case 28, and the power from the engine 30 is used for planting a mission case and planting.
  • the rotary case is rotated through the transmission case 28 and the like, the planting claws 25 and 25 are swung, and a predetermined amount of seedlings are scraped off from the seedling mount 21 and conveyed downward to be planted in the field. Yes.
  • a float 27 is provided below the planting frame 26.
  • the float 27 is arranged so that its lower surface can contact the ground. Thereby, the ground can be leveled and planting can be performed cleanly.
  • the float 27 is configured to be rotatable up and down around a swing support shaft 32.
  • the float 27 is urged downward by the pressing member 33 at a position in front of the swing support shaft 32. That is, a force is applied so that the front end portion of the float 27 is pressed against the ground.
  • At least one of the plurality of floats 27 is provided with a float sensor (float position detection unit) 63 that detects a swing angle (float position) of the float 27.
  • the float sensor 63 is configured as a potentiometer, for example.
  • the detection value of the float sensor 63 is output to the control device 60.
  • the swing angle of the float 27 detected by the float sensor 63 may be simply referred to as a float angle.
  • the elevating control unit 60a feedback-controls the elevating control of the planting unit 20 so that the float angle detected by the float sensor 63 approaches the target value (target angle) of the float angle.
  • PID control is performed as an example of feedback control. That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the target height (planting depth) is set by the height setter 64 and compared with the measured value detected by the float sensor 63, and the deviation is compared with the PID control unit 65. Is calculated to operate the lifting actuator 35. For example, when the float 27 is lowered forward compared to the target angle, it means that the planting unit 20 is too high with respect to the ground. Is operated to lower the planting part 20. On the other hand, when the float 27 is lifted forward compared to the target angle, the planting unit 20 is too low with respect to the ground. Therefore, the control device 60 operates the lifting actuator 35 to plant the plant. The appendage 20 is raised.
  • the raising / lowering control part 60a of the control apparatus 60 of this embodiment performs raising / lowering control by the detected value from the said float sensor 63 and the inclination sensor 62, and the detected value from the said suspension sensor 61.
  • FIG. the lift control unit 60a automatically changes the target angle of the float 27 based on the detection values of the tilt sensor 62, the float sensor 63, and the suspension sensor 61 to change the gain g of the PID control so that the lift actuator 35 Control.
  • the gain g of the PID control is obtained from the gain map shown in FIG.
  • the gain map is stored in the storage unit 66 of the control device 60, and the inclination angle ⁇ obtained from the inclination sensor 62 of the traveling unit 2 and the float 27 obtained from the float sensor 63 rotate around the swing support shaft 32.
  • a gain map having a relationship with the moving angular velocity ⁇ is created, and a map is created by assigning a gain g as a control amount corresponding to each value of the displacement ⁇ d of the front wheel 6 obtained from the suspension sensor 61. .
  • the pitching control for example, in the planting work on the tiller having almost no unevenness, the change in the detected value from the suspension sensor 61 and the float sensor 63 is small.
  • the control gain g in the lifting control of the planting unit 20 By lowering, the raising / lowering control is shifted to the insensitive side, and the ascending speed of the planting part 20 is reduced. Thereby, the unnecessary raising / lowering motion of the planting part 20 can be suppressed.
  • the change in the detection value from the suspension sensor 61 is large, and the inclination angle ⁇ is also large.
  • the elevation control is shifted to the sensitive side, and the elevation speed of the planting unit 20 is increased. Thereby, it can respond to an unevenness
  • the inclination angle of the traveling unit 2 is detected by the inclination sensor 62 provided on the vehicle body frame 3.
  • the rolling (left-right inclination) of the vehicle body frame 3 may be detected from the difference between the detection values of suspension sensors 61L and 61R (not shown) provided on the left and right front axle cases 9.
  • the horizontal control unit 60 b performs horizontal control based on the detection value from the tilt sensor 62 and the detection value from the suspension sensor 61.
  • a gain map of the relationship between the left / right inclination angle ⁇ obtained from the inclination sensor 62 of the traveling unit 2 and the angular velocity ⁇ is created, and further, according to each value of the displacement ⁇ d of the front wheel 6 obtained from the suspension sensor 61.
  • a gain map to which a gain G as a control amount is assigned is created as shown in FIG. 7 and stored in the storage unit 66 in the same manner as described above, and is applied to the horizontal control of the planting unit 20.
  • the tilt actuator 29 is actuated in the upward right direction when the slope is lowered to the right, and the tilt actuator 29 is actuated in the upward direction when the slope is lowered to the left.
  • the control device 60 increases the control gain G corresponding to the deviation to shift the sensitivity of the tilt control to the sensitive side.
  • the planting part 20 respond
  • the control gain G corresponding to the deviation is decreased, and the sensitivity of the inclination control is shifted to the insensitive side.
  • the inclination speed of the planting part 20 falls, the planting part 20 does not incline frequently, and a planting precision can be improved.
  • the larger one of the detected values of the left and right suspension sensors 61L and 61R may be adopted in the map, and the difference between the detected values of the left and right suspension sensors 61L and 61R is calculated. You may adopt it on the map.
  • a vehicle speed sensor 67 in the traveling unit 2 and connect it to the control device 60 to adjust the gain g ⁇ G according to the traveling speed of the rice transplanter 1.
  • the vehicle speed sensor 67 detects the rotation speed of the output shaft of the mission case 5 or the rear axle of the rear axle case 8 to obtain the vehicle speed.
  • a gain map corresponding to the traveling speed is created.
  • the gain K decreases the gain K as the speed increases, and shifts the sensitivity of the elevation control and / or the horizontal control to the insensitive side.
  • the planting part 20 does not frequently raise / lower and / or tilt, and the stable planting work can be performed. Further, the gain K is increased as the vehicle speed is slower, and the sensitivity of the lift control and / or the tilt control is shifted to the sensitive side. Thereby, since the raising / lowering speed and / or inclination speed of the planting part 20 increase, the raising / lowering and / or tilting of the planting part 20 respond
  • the traveling unit 2 supported by the front wheels 6 and 6 and the rear wheels 7 and 7, the planting unit 20 that is supported by the traveling unit 2 so as to be movable up and down, and the elevation that controls the elevation of the planting unit 20
  • a control unit 60a a suspension sensor 61 that detects expansion and contraction displacement of a suspension mechanism provided on the front wheels 6 and 6, and a front / rear inclination sensor 62 that is provided on the traveling unit 2 and detects inclination in the front-rear direction of the airframe.
  • the elevating control unit 60a performs elevating control based on the detected value from the tilt sensor 62 and the detected value of the suspension sensor 61.
  • the front wheels 6 and 6 reach the unevenness of the cultivator and the traveling unit 2
  • the suspension mechanism changes faster than the actual change in inclination of the traveling unit 2, which is detected by the suspension sensor 61 and can be used for correction control.
  • the planting unit 20 can obtain a stable state with respect to the change of the traveling unit 2, the planting depth is stable, and the stocking can be prevented.
  • the planting accuracy can be improved.
  • a float sensor 63 is provided on the float 27 of the planting unit 20 to detect the vertical displacement of the float 27.
  • the lift control unit 60a further performs lift control based on the detection value from the float sensor 63. Therefore, since the attitude of the float 27 itself is also detected and the attitude is corrected, more accurate elevation control can be performed.
  • the storage unit 66 of the lift control unit 60a stores a gain map corresponding to the relationship between the detection value from the tilt sensor 62 and the detection value of the suspension sensor 61, and the lift control unit 60a stores the gain. Since the control amount is acquired based on the gain obtained from the map and the elevation control is performed, the optimum gain g can be acquired and used for the control, and the elevation control can be performed faster and more accurately than in the past.
  • the traveling unit 2 supported by the front wheels 6 and 6 and the rear wheels 7 and 7, the planting unit 20 supported by the traveling unit 2 so as to be movable up and down, and a horizontal control unit 60b for controlling the planting unit 20 horizontally.
  • a suspension sensor 61 that detects expansion and contraction displacement of a suspension mechanism provided on each of the left and right front wheels 6 and 6, and a tilt sensor 62 that is provided on the traveling unit 2 and detects the tilt in the left-right direction of the airframe.
  • the control unit 60b performs horizontal control based on the detection value from the tilt sensor 62 and the detection value from the suspension sensor 61, the front wheels 6 and 6 reach the unevenness of the tiller during the planting operation, and the traveling unit 2
  • the suspension mechanism changes faster than the actual change in the inclination of the traveling unit 2, and is detected by the suspension sensor 61, which is faster and more accurate than conventional.
  • the planting unit 20 can obtain a stable state with respect to the change of the traveling unit 2, the planting depth is stabilized, the stocking is prevented, and the planting accuracy is improved. Can now.
  • the storage unit 66 of the horizontal control unit 60b stores a gain map corresponding to the relationship between the detection value of the suspension sensor 61 and the detection value of the tilt sensor 62, and the horizontal control unit 60b stores the gain map from the gain map. Since the control amount is acquired based on the obtained gain and horizontal control is performed, the gain G can be acquired and used for the control, and the horizontal control can be performed more quickly and accurately than before.
  • the elevation control and / or the horizontal control according to the traveling speed is performed.
  • the higher the speed the greater the front / rear / left / right inclination of the float 27 with respect to the front / rear / right / left inclination of the traveling unit 2, but as the lift mechanism and / or horizontal control is performed according to the change of the suspension mechanism,
  • a stable state can be obtained, the planting depth is stabilized, the lack of stock can be prevented, and the planting accuracy can be improved.
  • the present invention can be used for a paddy field work vehicle in which a planting part for transplanting seedlings is attached to the rear part of the traveling part so as to be movable up and down.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Transplanting Machines (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lifting Devices For Agricultural Implements (AREA)

Abstract

前輪の上下変位を検知して、それぞれの変化に応じて、植付部の昇降制御と水平制御を行い、植付精度をさらに向上できるようにする。　前輪６・６と後輪７・７で支持される走行部２と、走行部２に昇降可能に支持される植付部２０と、植付部２０の昇降を制御する昇降制御部６０ａと、植付部２０のフロート２７に設けられてフロート２７の昇降変位を検出するフロートセンサ６３と、前輪６・６に設けられるサスペンション機構の伸縮変位を検出するサスペンションセンサ６１と、走行部２に設けられ、機体の前後方向の傾斜を検出する傾斜センサ６２とを備え、前記昇降制御部６０ａの記憶部６６には、前記傾斜センサ６２からの検出値とサスペンションセンサ６１の検出値との関係に応じたゲインマップを記憶し、前記昇降制御部６０ａは、前記ゲインマップから得られるゲインｇを基に制御量を取得し、昇降制御を行う。

Description

水田作業車両
　本発明は、走行部の後部に、苗を移植する植付部を昇降可能に装着した水田作業車両に関する。
　従来、走行部の後部に植付部を装着した田植機の前輪の支持部にサスペンション機構が設けられ、サスペンション機構の下部ケースの上下摺動の変位を検出して、その変位に応じて植付部を昇降させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５－１２３０４６号公報
　しかしながら、前記技術においては、走行部の前輪の上下動を検知して圃場の深さを検出し、その深さに合わせて植付部を昇降させるが、走行部の前輪はサスペンション機構により支持されているために、走行部の前後傾斜は前輪の昇降動作に比べて遅れて発生し、前輪の昇降高さによっても走行部の傾斜角度や傾斜速度が異なる。従って、走行部の前後方向の傾倒によって植付部の高さも変化するが、前記特許文献の技術では、十分に対応できていない。つまり、前輪が耕盤の凹部（一部深い部分）に入った位置において、走行部は前下がりに傾斜し、植付部は走行部の前下がりに対して植付深さを一定に保つために下降させるが、その植付部の位置においては圃場面が深く（低く）なっているわけではない。従って、前輪が耕盤の凹凸によって昇降することによる走行部の傾斜に対して植付部の高さが変化しないようにするための植付部の昇降制御と、植付部が圃場表面の凹凸に対して植付深さが変化しないようにするための昇降制御が、それぞれの変化に合わせて制御する必要がある。
　また、左右の前輪にはそれぞれサスペンション機構が設けられて、耕盤の凹凸を通過する時に走行部は左右に傾斜するが、従来では、この傾斜に対して植付部の傾斜制御が十分に対応できていなかった。
　そこで、本発明は、植付部が備えるフロートセンサにより検知される圃場深さに応じて植付部を昇降する昇降制御に加えて、前輪の上下変位を検知して、それぞれの変化に応じて、植付部の昇降制御と水平制御を行い、植付精度をさらに向上できるようにする。
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
　即ち、本発明においては、前輪と後輪で支持される走行部と、走行部に昇降可能に支持される植付部と、植付部の昇降を制御する昇降制御部と、前輪に設けられるサスペンション機構の伸縮変位を検出するサスペンションセンサと、走行部に設けられ、機体の前後方向の傾斜を検出する前後傾斜センサと、を備え、前記昇降制御部は、前記前後傾斜センサからの検出値と前記サスペンションセンサからの検出値により昇降制御を行うものである。
　本発明においては、前記植付部のフロートには、フロートの昇降変位を検出するフロートセンサが備えられ、前記昇降制御部は、さらに前記フロートセンサからの検出値から昇降制御を行うものである。
　本発明においては、前記昇降制御部の記憶部には、前記前後傾斜センサからの検出値とサスペンションセンサの検出値との関係に応じたゲインマップを記憶し、前記昇降制御部は、前記ゲインマップから得られるゲインを基に制御量を取得し、昇降制御を行うものである。
　本発明においては、前輪と後輪で支持される走行部と、走行部に昇降可能に支持される植付部と、植付部を水平に制御する水平制御部と、左右の前輪にそれぞれ設けられるサスペンション機構の伸縮変位を検出するサスペンションセンサと、走行部に設けられ、機体の左右方向の傾斜を検出する左右傾斜センサと、を備え、前記水平制御部は、前記左右傾斜センサからの検出値と前記サスペンションセンサからの検出値により水平制御を行うものである。
　本発明においては、前記水平制御部の記憶部には、サスペンションセンサの検出値と左右傾斜センサからの検出値の関係に応じたゲインマップを記憶し、前記水平制御部は、前記ゲインマップから得られるゲインを基に制御量を取得し、水平制御を行うものである。
　本発明においては、前記昇降制御部及び／または水平制御部には、走行速度の検出値が入力され、走行速度に応じた昇降制御及び／または水平制御が行われるものである。
　以上のような手段を用いることにより、植付作業時において、走行部が耕盤の凹凸等によって前後左右に傾倒しても、植付部は走行部の変化に対して昇降制御及び／または水平制御が行われて安定した状態が得られて、植付深さが安定して、欠株を防止し、植付精度を向上することができるようになった。
田植機の全体側面図。 サスペンション機構の正面断面図。 植付装置とフロートの側面図。 制御ブロック図。 ブロック線図。 昇降制御のゲインマップを示す図。 水平制御のゲインマップを示す図。
　本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は作業車両としての田植機１の側面図である。なお、以下では、図１におけるＦ方向を前方向とし、前方向の進行方向に対して左右方向を規定して説明する。
　図１、図２において、田植機１は、走行部２と、該走行部２の後部上に配置される施肥装置１５と、走行部２の後部に昇降連結装置１０を介して連結される植付部２０などを備える。
　走行部２は、車体フレーム３の前部上に動力源としてのエンジン３０が載置され、該エンジン３０はボンネット４により覆われている。エンジン３０の後方にはミッションケース５を備える。ミッションケース５内には変速装置を備え、前記ミッションケース５の左右両側からはフロントアクスルケース９・９を介して前輪６・６を支持している。ミッションケース５の後方にはリアアクスルケース８を介して左右の後輪７・７が支持され、それぞれ前輪６・６、後輪７・７にエンジン３０からの動力を伝達し、走行駆動可能としている。
　前記ボンネット４の後部にはダッシュボード１４が設けられ、該ダッシュボード１４の上部から上方へ操向ハンドル１２が突設される。操向ハンドル１２の回動操作によりステアリング装置を介して前輪６・６の向きが変更される。ダッシュボード１４内には制御装置６０が収納されている。ダッシュボード１４の後方には所定の距離を隔てて運転席１３が設けられ、運転席１３の後方の車体フレーム３上には施肥装置１５が配置され、車体フレーム３の適宜位置、例えば、前後周左右の略中央位置に、傾斜センサ６２が配設される。傾斜センサ６２は前後方向及び左右方向の傾斜を検知する。該傾斜センサ６２は制御装置６０と接続される（図４）。なお、傾斜速度及び加速度は傾斜センサ６２の検出値を微分することで求めることができるが、別に、角速度センサや加速度センサを配置する構成とすることもできる。
　次に、図２よりフロントアクスルケース９内の構成を説明する。なお、フロントアクスルケースは左右対称に構成されるため、左右一側について説明する。
　フロントアクスルケース９は、ミッションケース５の左右両側から側方に突設される出力ケース４０と、出力ケース４０の側端に固定される縦ケース４１と、該縦ケース４１の下部側に略水平回転可能に取り付けられる下ケース４２等を備える。縦ケース４１の上部側には下向き開口筒状のケースカバー４４が固定される。
　前記出力ケース４０内には前輪駆動軸４５が回転自在に支持され、前輪駆動軸４５の外側端部にはベベルギヤ４６が固定される。ベベルギヤ４６は縦ケース４１と下ケース４２に縦方向に回転自在に支持されるキングピン駆動軸４３の上部に固定されるベベルギヤ４７と歯合される。
　下ケース４２の下部には、左右外向きに突出する前車軸４８が回転可能に軸支され、前車軸４８に前輪６が取り付けられる。前車軸４８の機体側とキングピン駆動軸４３の下端にはそれぞれベベルギヤが固設されて歯合され、エンジン３０からの動力をミッションケース５、前輪駆動軸４５、キングピン駆動軸４３等を介して前車軸４８に伝達可能としている。
　下ケース４２の上部外側にナックルアーム４９がボルト等により締結され、ナックルアーム４９はタイロッドを介してステアリング装置と連結され、操向ハンドル１２の操作により、キングピン駆動軸４３回りに左右の前輪６・６を左右回転できるようにしている。
　ナックルアーム４９の基部は上方に延設されて上端側に、円筒形の回転支持部４９ａが形成され、回転支持部４９ａは前記ケースカバー４４に摺動且つ回転可能に被嵌する。ケースカバー４４の内部には、複数の径が異なる圧縮コイルバネからなるサスペンションバネ５０とホルダ５１が収容され、サスペンションバネ５０の下部がホルダ５１を介してキングピン駆動軸４３の上端に当接され、キングピン駆動軸４３と下ケース４２を介して前輪６が常時下向きに付勢される。
　こうして、サスペンション機構が構成される。サスペンション機構は、走行部２の前部を一定高さに保持しようとし、前輪６が凹部を走行するときにはサスペンションバネ５０が伸長して前輪６を下降させ、前輪６が凸部を走行するときにはサスペンションバネ５０が縮小して前輪６を上昇させ、前輪６・６が路面に追随されスリップを防止している。
　そして、この前輪６の昇降量を検知する手段としてサスペンションセンサ６１が設けられている。サスペンションセンサ６１は制御装置６０と接続される。サスペンションセンサ６１は、キングピン駆動軸４３に磁性体を固定して、縦ケース４１にコイルを配置し、磁力の変化を昇降量として検知するようにしている。但し、サスペンションセンサ６１の構成は限定するものではなく、ポテンショメータを縦ケース４１に固定して検知部をキングピン駆動軸４３に係合させてもよく、また、サスペンションバネ５０に係る圧力を検知して昇降量とする構成であってもよい。
　前記制御装置６０はＣＰＵ、記憶部６６としてのＲＡＭとＲＯＭ、インターフェース等からなる。制御装置６０は昇降制御部６０ａ及び水平制御部６０ｂを備え、記憶部６６には、昇降制御（ピッチング制御）や水平制御を行うための制御プログラムやゲインマップや各種データ等が記憶されている。
　植付部２０は、走行部２の後部に昇降連結装置１０を介して連結されており、昇降連結装置１０はトップリンク２３及びロアリンク２４等から構成され、走行部２の後部に設けられた植付部昇降アクチュエータ３５となる油圧シリンダを伸縮させることで植付部２０を昇降可能としている。植付部昇降アクチュエータ３５は制御装置６０と接続されて制御される。
　植付部２０は、図１、図３に示すように、苗マットが載置される苗載台２１と、苗を圃場に植え付ける複数の植付装置２２などを備える。苗載台２１は、前高後低に傾斜して配置され、植付フレーム２６上に横設した苗台レール上を左右摺動自在に配置される。また、植付フレーム２６（苗載台２１）と昇降連結装置１０との間には傾斜アクチュエータ２９が設けられ、該傾斜アクチュエータ２９の作動により苗載台２１を左右傾倒可能としている。傾斜アクチュエータ２９は制御装置６０と接続され、該制御装置６０により植付作業時には傾斜アクチュエータ２９を作動させて植付部２０が水平となるように制御している。
　植付部２０は、苗載台２１の下方に、植付ミッションケースと該植付ミッションケースから後方へ延びる複数の植付伝動ケース２８を備え、各植付伝動ケース２８の後端部の左右には、それぞれ植付装置２２が配設される。
　植付ミッションケースへの動力の伝達は、前記エンジン３０から走行部２に設けられるミッションケース５、作業機用動力伝達ケースへと動力が伝達されて、該作業機用動力伝達ケースから変速されて施肥装置１５と植付部２０に動力が伝達される。
　前記植付装置２２は植付伝動ケース２８の後部の左右に回転可能に設けたロータリケースの両側に植付爪２５・２５が配置されて、エンジン３０からの動力が植付ミッションケースや植付伝動ケース２８等を介してロータリケースを回転させ、植付爪２５・２５を揺動させて、苗載台２１から所定量の苗を掻き取って、下方へ搬送して圃場に植え付けるようにしている。
　前記植付フレーム２６の下方にはフロート２７が設けられる。このフロート２７は、その下面が地面に接触することができるように配置されている。これにより、地面を均して、植え付けをきれいに行うことができる。図３に示すように、フロート２７は、揺動支軸３２を中心に上下回動可能に構成されている。また、フロート２７は、揺動支軸３２よりも前方の位置において、押圧部材３３によって下向きに付勢されている。即ち、フロート２７の前端部分が、地面に対して押し付けられるように力が加えられている。
　複数のフロート２７のうち少なくとも何れか一つには、当該フロート２７の揺動角（フロートの位置）を検出するフロートセンサ（フロート位置検出部）６３が設けられている。このフロートセンサ６３は、例えばポテンショメータとして構成されている。フロートセンサ６３の検出値は、制御装置６０に出力される。なお、以下の説明では、フロートセンサ６３が検出するフロート２７の揺動角のことを、単にフロート角と呼ぶ場合がある。
　本実施形態の田植機１においては、フロートセンサ６３が検出したフロート角を、当該フロート角の目標値（目標角度）に近づけるように、昇降制御部６０ａは植付部２０の昇降制御をフィードバック制御で行う。フィードバック制御の一例としてＰＩＤ制御を行う。即ち、図４、図５に示すように、高さ設定器６４により目標高さ（植付深さ）が設定され、フロートセンサ６３により検出した測定値と比較し、その偏差をＰＩＤ制御部６５で演算されて、昇降アクチュエータ３５を作動させる。例えば、目標角度に比べてフロート２７が前下がりになっている場合、地面に対して植付部２０が高過ぎるということであるから、その偏差を演算して、制御装置６０は、昇降アクチュエータ３５を作動させて植付部２０を下降させる。一方、目標角度に比べてフロート２７が前上がりになっている場合には、地面に対して植付部２０が低過ぎるということであるから、制御装置６０は、昇降アクチュエータ３５を作動させて植付部２０を上昇させる。
　そして、本実施形態の制御装置６０の昇降制御部６０ａは、前記フロートセンサ６３と傾斜センサ６２からの検出値と前記サスペンションセンサ６１からの検出値により昇降制御を行う。言い換えれば、昇降制御部６０ａは、傾斜センサ６２とフロートセンサ６３と前記サスペンションセンサ６１の検出値に基づいて、フロート２７の目標角度を自動的にＰＩＤ制御のゲインｇを変更して昇降アクチュエータ３５を制御する。前記ＰＩＤ制御のゲインｇは図６に示すゲインマップより得られる。ゲインマップは、制御装置６０の記憶部６６に記憶されており、走行部２の傾斜センサ６２から得られる傾斜角度θと、フロートセンサ６３から得られるフロート２７が揺動支軸３２を中心に回動する角速度Δωとの関係のゲインマップが作成され、更に、サスペンションセンサ６１から得られる前輪６の変位Δｄのそれぞれの値に応じた制御量としてのゲインｇが割り当てられてマップが作成されている。
　ピッチング制御では、例えば、凹凸が殆どない耕盤での植付作業では、サスペンションセンサ６１及びフロートセンサ６３からの検出値の変化は小さいため、この時、植付部２０の昇降制御における制御ゲインｇを減少させることにより、昇降制御は鈍感側にシフトし、植付部２０の上昇速度が低下する。これにより、植付部２０の不要な昇降運動を抑えることができる。また、凹凸のある耕盤での植付作業では、サスペンションセンサ６１からの検出値の変化は大きく、傾斜角度θも大きくなる。この時、制御ゲインｇを増大させることにより、昇降制御は敏感側にシフトし、植付部２０の昇降速度が増加する。これにより、凹凸に素早く対応し、植付部２０は精度の高い植付作業を行なうことができる。
　次に、植付部２０の水平制御について説明する。
　本実施形態では、車体フレーム３に設けた前記傾斜センサ６２により走行部２の左右傾斜角度を検出している。但し、左右の前記フロントアクスルケース９に設けたサスペンションセンサ６１Ｌ・６１Ｒ（図示せず）の検出値の差より車体フレーム３のローリング（左右の傾き）を検出してもよい。
　そして、前記水平制御部６０ｂは、前記傾斜センサ６２からの検出値と前記サスペンションセンサ６１からの検出値により水平制御を行っている。言い換えれば、走行部２の傾斜センサ６２から得られる左右傾斜角度αと、角速度Δβとの関係のゲインマップが作成され、更に、サスペンションセンサ６１から得られる前輪６の変位Δｄのそれぞれの値に応じた制御量としてのゲインＧが割り当てられたゲインマップが図７に示すように作成されて、前記同様に記憶部６６に記憶されており、植付部２０の水平制御に適応される。例えば、右下がりの傾斜となると、傾斜アクチュエータ２９を右上がり方向に作動させ、左下がりの傾斜となると、傾斜アクチュエータ２９を左上がり方向に作動させる。このとき、サスペンションセンサ６１の検出値の偏差が大きい場合、車体フレーム３が右または左に大きく傾いている。そこで、制御装置６０は、その偏差に応じた制御ゲインＧを増加させて、傾斜制御の感度を敏感側にシフトさせる。これにより、植付部２０の傾斜速度が増加するので、植付部２０が傾倒に素早く対応し、水平を保つようにする。また、サスペンションセンサ６１の検出値の偏差が小さい場合、その偏差に応じた制御ゲインＧを減少させて、傾斜制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部２０の傾斜速度が低下するので、植付部２０が頻繁に傾倒することがなく、植付精度を向上することができる。なお、サスペンションセンサ６１の変位Δｄは左右のサスペンションセンサ６１Ｌ・６１Ｒの検出値のそれぞれの変位の大きい方をマップに採用してもよく、また、左右のサスペンションセンサ６１Ｌ・６１Ｒの検出値の差をマップに採用してもよい。
　更に、走行部２に車速センサ６７を設けて制御装置６０と接続し、田植機１の走行速度に応じて、ゲインｇ・Ｇを調整することも可能である。車速センサ６７は例えばミッションケース５の出力軸またはリアアクスルケース８の後車軸の回転数を検出して車速とする。この場合も走行速度に応じたゲインマップを作成する。このゲインＫは速度が速くなるほどゲインＫを減少させて、昇降制御及び／または水平制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部２０の昇降速度及び／または傾斜速度が低下するので、植付部２０が頻繁に昇降及び／または傾倒することがなくなり、安定した植付作業ができる。また、車速が遅いほどゲインＫを増加させて、昇降制御及び／または傾斜制御の感度を敏感側にシフトさせる。これにより、植付部２０の昇降速度及び／または傾斜速度が増加するので、植付部２０の昇降及び／または傾倒が素早く対応するようになり、設定高さを維持し、水平を保つようになる。
　以上のように、前輪６・６と後輪７・７で支持される走行部２と、走行部２に昇降可能に支持される植付部２０と、植付部２０の昇降を制御する昇降制御部６０ａと、前輪６・６に設けられるサスペンション機構の伸縮変位を検出するサスペンションセンサ６１と、走行部２に設けられ、機体の前後方向の傾斜を検出する前後傾斜センサ６２とを備え、前記昇降制御部６０ａは、前記傾斜センサ６２からの検出値と前記サスペンションセンサ６１の検出値により昇降制御を行うので、植付作業時において、前輪６・６が耕盤の凹凸等に至り走行部２が前後に傾倒したとき、走行部２の実際の傾斜の変化よりもサスペンション機構の変化のほうが速く、それをサスペンションセンサ６１により検知して、補正制御に生かせるようになり、従来よりも速く、正確に昇降制御が行えるようになり、植付部２０は、走行部２の変化に対して安定した状態が得られて、植付深さが安定して、欠株を防止し、植付精度を向上することができるようになった。
　また、前記植付部２０のフロート２７に設けられてフロート２７の昇降変位を検出するフロートセンサ６３が備えられ、前記昇降制御部６０ａは、さらに前記フロートセンサ６３からの検出値から昇降制御を行うので、フロート２７自体の姿勢も検知して、その姿勢が補正されることになるので、更に、正確な昇降制御が行えるようになる。
　また、前記昇降制御部６０ａの記憶部６６には、前記傾斜センサ６２からの検出値とサスペンションセンサ６１の検出値との関係に応じたゲインマップを記憶し、前記昇降制御部６０ａは、前記ゲインマップから得られるゲインを基に制御量を取得し、昇降制御を行うので、最適なゲインｇを取得して制御に生かせるようになり、従来よりも速く、正確に昇降制御が行えるようになる。
　また、前輪６・６と後輪７・７で支持される走行部２と、走行部２に昇降可能に支持される植付部２０と、植付部２０を水平に制御する水平制御部６０ｂと、左右の前輪６・６にそれぞれ設けられるサスペンション機構の伸縮変位を検出するサスペンションセンサ６１と、走行部２に設けられ、機体の左右方向の傾斜を検出する傾斜センサ６２とを備え、前記水平制御部６０ｂは、前記傾斜センサ６２からの検出値と前記サスペンションセンサ６１からの検出値により水平制御を行うので、植付作業時において、前輪６・６が耕盤の凹凸等に至り走行部２が左右に傾倒したとき、走行部２の実際の傾斜の変化よりもサスペンション機構の変化のほうが速く、それをサスペンションセンサ６１により検知して、従来よりも速く、正確に水平制御が行えるようになり、植付部２０は、走行部２の変化に対して安定した状態が得られて、植付深さが安定して、欠株を防止し、植付精度を向上することができるようになった。
　また、前記水平制御部６０ｂの記憶部６６には、サスペンションセンサ６１の検出値と傾斜センサ６２からの検出値の関係に応じたゲインマップを記憶し、前記水平制御部６０ｂは、前記ゲインマップから得られるゲインを基に制御量を取得し、水平制御を行うので、ゲインＧを取得して制御に生かせるようになり、従来よりも速く、正確に水平制御が行えるようになった。
　また、前記昇降制御部６０ａ及び／または水平制御部６０ｂには、走行速度の検出値が入力され、走行速度に応じた昇降制御及び／または水平制御が行われるので、植付作業時において、走行速度が速いほど走行部２の前後左右の傾斜に対して、フロート２７の前後左右の傾斜も大きくなるが、サスペンション機構の変化に応じて昇降制御及び／または水平制御が行われるようになるので、更に安定した状態が得られるようになり、植付深さが安定して、欠株を防止し、植付精度を向上することができるようになった。
　本発明は、走行部の後部に、苗を移植する植付部を昇降可能に装着した水田作業車両に利用可能である。
　２　　走行部
　６　　前輪
　７　　後輪
　２０　植付部
　２７　フロート
　６０　制御装置
　６０ａ　昇降制御部
　６０ｂ　水平制御部
　６１　サスペンションセンサ
　６２　傾斜センサ（前後傾斜センサ・左右傾斜センサ）
　６３　フロートセンサ
　６６　記憶部
　６７　車速センサ

Claims (6)

  1. 　前輪と後輪で支持される走行部と、
    　走行部に昇降可能に支持される植付部と、
    　植付部の昇降を制御する昇降制御部と、
    　前輪に設けられるサスペンション機構の伸縮変位を検出するサスペンションセンサと、
    　走行部に設けられ、機体の前後方向の傾斜を検出する前後傾斜センサと、を備え、
    　前記昇降制御部は、前記前後傾斜センサからの検出値と前記サスペンションセンサからの検出値により昇降制御を行うことを特徴とする水田作業車両。
  2. 　前記植付部のフロートには、フロートの昇降変位を検出するフロートセンサが備えられ、前記昇降制御部は、さらに前記フロートセンサからの検出値から昇降制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の水田作業車両。
  3. 　前記昇降制御部の記憶部には、前記前後傾斜センサからの検出値とサスペンションセンサの検出値との関係に応じたゲインマップを記憶し、
    　前記昇降制御部は、前記ゲインマップから得られるゲインを基に制御量を取得し、昇降制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の水田作業車両。
  4. 　前輪と後輪で支持される走行部と、
    　走行部に昇降可能に支持される植付部と、
    　植付部を水平に制御する水平制御部と、
    　左右の前輪にそれぞれ設けられるサスペンション機構の伸縮変位を検出するサスペンションセンサと、
    　走行部に設けられ、機体の左右方向の傾斜を検出する左右傾斜センサと、を備え、
    　前記水平制御部は、前記左右傾斜センサからの検出値と前記サスペンションセンサからの検出値により水平制御を行うことを特徴とする水田作業車両。
  5. 　前記水平制御部の記憶部には、サスペンションセンサの検出値と左右傾斜センサからの検出値の関係に応じたゲインマップを記憶し、
    　前記水平制御部は、前記ゲインマップから得られるゲインを基に制御量を取得し、水平制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の水田作業車両。
  6. 　前記昇降制御部及び／または水平制御部には、走行速度の検出値が入力され、走行速度に応じた昇降制御及び／または水平制御が行われることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の水田作業車両。
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