JP4231945B2 - 農作業機の操向装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌面を走行しながら所定の作業を行う農作業機の操向装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
乗用田植機等の農作業機において、方位センサ等を利用し圃場内の所定の走行経路に沿って走行部を自動的に走行させる自動操向手段を備えたものがある。この種の農作業機は、自動操向手段による操向時に、オペレータによって操向ハンドル操作や左右片ブレーキ操作等の手動操向手段による操向出力がなされると、前記自動操向手段による操向を中止して前記手動操向手段による操向に自動的に切り替わり、障害物を回避する等の緊急措置をとれるようになっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、手動操向手段による操向出力がなされる度に自動操向手段による操向を中止していると、操向の形態が頻繁に切り替わることによって操向が不安定になり、作業の精度や能率に悪影響が出るおそれがある。そこで、本発明は、危険が予測されるときを除き、なるべく操向の形態が切り替わらないようにして、作業の精度や能率に悪影響が出るのを防止することを課題としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成した。すなわち、第一の発明にかかる農作業機の操向装置は、土壌面を走行しながら所定の作業を行う農作業機の操向装置であって、前記農作業機の走行部を自動的に操向する自動操向手段と、前記走行部をオペレータの操作により操向する手動操向手段とを設け、前記自動操向手段による走行中に、前記手動操向手段によって前記自動操向手段における操向方向と反対側に操向出力がなされたときは、前記自動操向手段による操向を中止して手動操向手段による操向に切り替え、それ以外は前記自動操向手段による操向を継続させるように制御することを特徴としている。
【0005】
また、第二の発明にかかる農作業機の操向装置は、土壌面を走行しながら所定の作業を行う農作業機の操向装置であって、前記農作業機の走行部を自動的に操向する自動操向手段と、前記走行部をオペレータの操作により操向する手動操向手段とを設け、前記自動操向手段による走行中に、前記手動操向手段によって前記自動操向手段における操向方向と反対側に操向出力がなされたとき、及び前記手動操作手段によって前記自動操向手段における操向方向と同じ側で前記自動操向手段における操向出力よりも大きい操向出力がなされたときは、前記自動操向手段による操向を中止して手動操向手段による操向に切り替え、それ以外は前記自動操向手段による操向を継続させるように制御することを特徴としている。
【0006】
自動操向手段による走行中に、手動操向手段によって自動操向手段における操向方向と反対側に操向出力がなされるときや、手動操作手段によって自動操向手段における操向方向と同じ側で自動操向手段における操向出力よりも大きい操向出力がなされるときは、障害物を回避する等のためにオペレータが意図的に手動操作手段を操作した場合であると考えられる。したがって、このような状況のときには、自動操向手段による操向を中止して手動操向手段による操向に切り替えることにより、作業の安全を確保するのである。上記状況以外のときは自動操向手段による操向を継続させることにより、操向の形態が切り替わることをなるべく少なくし、操向が不安定になることを防止する。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図1及び図2に示す農作業機の操向装置について説明する。図示の農作業機1は乗用施肥田植機であって、走行部である走行車体2の後側に昇降リンク装置3を介して苗植付部4が昇降可能に装着され、また走行車体2の後部上側に施肥装置5の肥料タンク50等が設けられている。
【0008】
走行車体2は、駆動輪である各左右一対の前輪10,10及び後輪11,11を備えた四輪駆動車両で、機体の前部にミッションケース12、その後方にエンジン13が設けられている。エンジン13の回転動力は、油圧式無段変速装置14を介してミッションケース12へ伝達される。そして、ミッションケース12内のトランスミッションで変速された後、前輪10,10及び後輪11,11と、苗植付部4及び施肥装置5の各駆動部とに伝達される。また、エンジン13の回転動力の一部は、発電機15に伝動される。発電機15で発電された電気はバッテリ16に蓄電される。
【0009】
エンジン13の上側にはオペレータが座る座席20が設置され、その前方に操向車輪である前輪10,10を操向操作する操向ハンドル21が設けられている。操向ハンドル21に加えられた操作力は、パワーステアリング装置を介して前輪10,10に伝えられる。また、座席20の右足下部には、左右の後輪11,11を個別に制動することのできる後輪ブレーキペダル22L,22Rが設けられている。これら操向ハンドル21及び後輪ブレーキペダル22L,22Rは、走行車体2をオペレータの操作により操向させる手動操向手段である。
【0010】
昇降リンク装置3は、前端側で回動自在に支持された互いに平行な1本の上リンク30と左右一対の下リンク31,31の後端部に連結枠32が連結されており、該連結枠に苗植付部4がローリング自在に装着されている。昇降シリンダ33を伸縮作動させることにより、各リンクが上下に回動し、苗植付部4がほぼ一定姿勢のまま昇降する。
【0011】
苗植付部4は6条植の構成で、フレームを兼ねる伝動ケース40、苗を載せて左右往復動し苗を一株づつ各条の苗取出口41a,…に供給する苗載台41、苗取出口41a,…に供給された苗を圃場に植付ける苗植付装置42,…等を備えている。苗植付部4の下部には中央にセンターフロート45、その左右両側にサイドフロート46,46がそれぞれ設けられており、植付作業時には、各フロートが泥面を整地しつつ滑走し、その整地跡に苗植付装置42,…により苗が植付けられる。
【0012】
施肥装置5は、肥料ホッパ50に貯えられている粒状の肥料を肥料繰出部51,…によって一定量づつ繰り出し、それをブロア52から吹き出されるエアによって施肥ホース53,…を通って施肥ガイド54,…まで移送し、施肥ガイド54,…の前側に設けた作溝体55,…によって苗植付条の側部近傍に形成される施肥溝内に落とし込むようになっている。ブロア52を駆動するモータ56は、前記バッテリ16に蓄電されている電力で作動する。
【0013】
図3はこの農作業機の油圧装置の油圧回路図である。油圧ポンプ60にて昇降シリンダ33を作動させる昇降油圧回路部Aに圧油が供給され、油圧ポンプ61にてパワーステアリング装置のパワステシリンダ62を作動させる操向油圧回路部Bに圧油が供給される。操向油圧回路部Bには、油圧操向機構63、自動操向制御弁64、手動自動切替弁65、その他の弁等が設けられている。また、パワステシリンダ62の左右両シリンダポートにはそれぞれ圧力センサ66L,66Rが設けられている。
【0014】
油圧操向機構63は、操向ハンドル21の操作に連動するポンプと方向制御弁とを組み合わせて構成したもので、操向ハンドル21が中立位置にあるときは、手動自動切替弁65を介して供給される油を油圧式無段変速装置14を経由して油タンク67に戻し、操向ハンドル21を中立位置よりも右に回すと、操向ハンドル21の回動量に相当する流量の油をパワステシリンダ62の右操向側のシリンダ室に供給し、操向ハンドル21を中立位置よりも左に回すと、操向ハンドル21の回動量に相当する流量の油をパワステシリンダ62の左操向側のシリンダ室に供給するようになっている。
【0015】
自動操向制御弁64は、手動自動切替弁65を介して供給される油をパワステシリンダ62の右操向側のシリンダ室に供給する状態と、左操向側のシリンダ室に供給する状態と、いずれにも供給しない状態とに切り替える方向制御弁で、後述する操向制御装置70により制御される。
【0016】
手動自動切替弁65は、図示しない自動スイッチの操作により、油圧ポンプ61からの圧油を油圧操向機構63側に供給する状態と、自動操向制御弁64側に供給する状態とに切り替わる。前者は手動操向状態、後者は自動操向状態である。
【0017】
操向制御装置70は図4に示す構成となっている。すなわち、前記自動スイッチや自動操向時における走行方位を設定する方位設定器等が設けられた操作パネル71、前記圧力センサ66L,66R、走行車体2の走行方位を検出する磁気方位センサ72、走行車体2の進行速度を検出する車速センサ73、操向ハンドル21の角度を検出する操向角センサ74、前記発電機15から前記バッテリ16に流れる電流量を検出するバッテリ電流センサ75、前記ブロアモータ56のON・OFFを切り替えるブロアスイッチ76、及び後輪ブレーキペダル22L,22Rが踏圧されているか否かによってON・OFF切り替わる左右のブレーキスイッチ77L,77Rからの入力信号が入力インターフェース78を介してCPU79に送信され、これらの情報に基づき、CPU79から出力インターフェース80を介して左右の自動操向制御弁用ソレノイド81L,81R、手動自動切替弁用ソレノイド82、及び自動スイッチの状態等を表示する表示装置83に出力信号が送信される。
【0018】
上記操向制御装置70による制御全般の流れを図5のフローチャートに示す。自動スイッチがOFFである場合は、手動自動切替弁用ソレノイド82への出力が停止状態で、油圧ポンプ61からの油が油圧操向機構63へ供給される。このときは、操向ハンドル21の操作に基づく手動操向となる。自動スイッチがONである場合は、手動自動切替弁用ソレノイド82へ出力がなされ、油圧ポンプ61からの油が自動操向制御弁64に供給される。このときは自動操向となり、下記の制御を行う。
【0019】
自動操向時においては、磁気方位センサ72で検出される実際の走行方位と前記方位設定器で設定された目標方位との偏差を計算し、その偏差に応じて自動操向制御弁64の切替を制御する。このとき、圧力センサ66L,66Rの値より地面から受けるステアリングの外力の大きさを感知し、その外力の大きさと前記偏差の大きさに応じて、自動操向制御弁64を流れる油の流量を調節する。具体的には、外力が大きいほど流量を多く、かつ偏差が大きいほど流量を多くする。これにより、走行方位を迅速に修正することができ、直進性が向上する。なお、油流量の調節は、自動操向制御弁用ソレノイド81L,8Rへの出力信号のパルスONタイムを変更することで行う。
【0020】
上記自動操向中に手動操向操作(操向ハンドル21の操作もしくは片方の後輪ブレーキペダル22L,22Rの操作)があったなら、その手動操向操作の方向及び操作量によって操向の形態を決定する。すなわち、手動操向による操向方向が自動操向による操向方向と同じで、かつ手動操向による操向量が自動操向による操向量よりも小さい場合は、自動操向を継続する。手動操向による操向方向が自動操向による操向方向と同じであっても、手動操向による操向量が自動操向による操向量よりも大きい場合は、自動操向を停止し、手動操向に切り替える。このため、緊急時に手動操向で危険回避することが可能である。また、手動操向による操向方向が自動操向による操向方向と逆である場合は、手動操向による操向量の大きさにかかわらず、自動操向を停止し、手動操向に切り替える。このように、手動操向操作の操向方向と操向量を判断材料とすることにより、不必要な操向形態の切り替わりをなくすことができる。
【0021】
また、手動操向による操向出力の方向や大きさにかかわらず、手動操向による操向出力が一定時間内に急激になされた場合は、危険回避のための操作であるとみなし、自動操向を停止し、手動操向に切り替えるようになっている。
【0022】
本実施の形態では、走行車体2の走行方位を検出するために磁気方位センサ72が用いられている。そして、この磁気方位センサ72の設置箇所は、諸々の制約や都合によりバッテリ16と比較的近い位置となっている。そこで、磁気方位センサ72の近傍を流れるバッテリ16への充電電流やバッテリ16からの出力電流の影響を受けて磁気方位センサ72の検出結果に誤差が生じるのを防ぐため、次のような補正のための制御を行う。
【0023】
図6のフローチャートに示す補正制御は、バッテリ16の充電電流の大きさに応じて補正値が定められた補正テーブルを予め作成しておき、バッテリ電流センサ値をこの補正テーブルに対照させて補正値を決定し、これにより磁気方位センサ値を補正する。
【0024】
また、図7のフローチャートに示す補正制御は、ブロアスイッチ76がONの場合は磁気方位センサ72値を予め定められた補正値で補正し、ブロアスイッチ76がOFFの場合は、ブロアモータ56への出力電流の影響が無いので磁気方位センサ値をそのまま採用する。
【0025】
走行車体2の走行方位を検出する方法としては、磁気方位センサ72を使用する以外に、GPS受信機を搭載し、それから検出される現在位置の変化から走行車体2の走行方位を推定するようにしてもよい。
【0026】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明にかかる農作業機の操向装置は、自動操向中における手動操向による操向出力の方向や大きさに基づき操向の形態を切り替えることにより、操向の形態が頻繁に切り替わって操向が不安定になることなく、危険回避のために手動操向が可能で、作業を安全を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】乗用施肥田植機の平面図である。
【図2】乗用施肥田植機の側面図である。
【図3】油圧装置の油圧回路図である。
【図4】操向制御装置のブロック図である。
【図5】操向制御のフローチャートその1である。
【図6】操向制御のフローチャートその2である。
【図7】操向制御のフローチャートその3である。
【符号の説明】
1 乗用施肥田植機(農作業機)
2 走行車体(走行部)
3 昇降リンク装置
4 苗植付部
5 施肥装置
15 発電機
16 バッテリ
21 操向ハンドル(手動操向手段)
22L,22R 後輪ブレーキペダル(手動操向手段)
62 パワステシリンダ
63 油圧操向機構
64 自動操向制御弁
65 手動自動切替弁
70 操向制御装置(自動操向手段)
72 磁気方位センサ
Claims (2)
- 土壌面を走行しながら所定の作業を行う農作業機の操向装置であって、前記農作業機の走行部を自動的に操向する自動操向手段と、前記走行部をオペレータの操作により操向する手動操向手段とを設け、前記自動操向手段による走行中に、前記手動操向手段によって前記自動操向手段における操向方向と反対側に操向出力がなされたときは、前記自動操向手段による操向を中止して手動操向手段による操向に切り替え、それ以外は前記自動操向手段による操向を継続させるように制御することを特徴とする農作業機の操向装置。
- 土壌面を走行しながら所定の作業を行う農作業機の操向装置であって、前記農作業機の走行部を自動的に操向する自動操向手段と、前記走行部をオペレータの操作により操向する手動操向手段とを設け、前記自動操向手段による走行中に、前記手動操向手段によって前記自動操向手段における操向方向と反対側に操向出力がなされたとき、及び前記手動操作手段によって前記自動操向手段における操向方向と同じ側で前記自動操向手段における操向出力よりも大きい操向出力がなされたときは、前記自動操向手段による操向を中止して手動操向手段による操向に切り替え、それ以外は前記自動操向手段による操向を継続させるように制御することを特徴とする農作業機の操向装置。
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