JP5113560B2 - 農作業機 - Google Patents
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Description
特許文献1では、機体が畦際に達して前輪が操向操作されると、畦際での旋回が開始されたと判断されて(特許文献1の段落番号[0038])、距離センサー(特許文献1の図3の27)により機体の走行距離の検出(積算)が開始され、苗植付装置(作業装置に相当)が自動又は手動により上昇操作される(特許文献1の段落番号[0039])。
この場合、距離センサーに代えて、GPSを用いて苗植付装置が上昇操作されてから機体が所定位置に達すると、苗植付装置が自動的に下降操作されるように構成したり、タイマーを用いて苗植付装置が上昇操作されてから設定時間が経過すると、苗植付装置が自動的に下降操作されるように構成したりすることが考えられる。
この場合、乗用型田植機等の農作業機では例えば特許文献2に開示されているように、作業装置に加えて補助作業装置を備えているものが多くある(特許文献2では、苗植付装置(特許文献2の図1の5)(作業装置に相当)に加えて、田面に肥料を供給する繰り出し部(特許文献2の図1の15)(補助作業装置に相当)が備えられている)。
(構成)
本発明の第1特徴は、農作業機において次のように構成することにある。
作業装置と、補助作業装置と、作業装置に動力を伝動及び遮断自在な作業クラッチと、補助作業装置に動力を伝動及び遮断自在な補助作業クラッチとを備える。
アクチュエータと作業及び補助作業クラッチとを連係機構を介して接続して、アクチュエータにより作業クラッチを遮断状態に保持しながら補助作業クラッチを伝動状態に操作可能、アクチュエータにより作業及び補助作業クラッチを伝動状態に操作可能に、連係機構を構成する。
機体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、機体の向きを示す機体の旋回角度を検出する旋回角度検出手段とを備える。
作業及び補助作業クラッチの遮断状態から機体がどれだけ走行すれば作業クラッチを伝動状態に操作すべきかの機体の走行距離を設定距離として設定する設定手段を備える。
作業及び補助作業クラッチの遮断状態からの機体の走行距離が設定距離よりも所定距離だけ手前の距離に達し、且つ、機体の旋回角度が設定角度に達すると、アクチュエータにより補助作業クラッチを伝動状態に操作する補助作業クラッチ操作手段を備える。
作業及び補助作業クラッチの遮断状態からの機体の走行距離が設定距離に達し、且つ、機体の旋回角度が設定角度に達すると、アクチュエータにより作業クラッチを伝動状態に操作する作業クラッチ操作手段を備える。
農作業機においては一般に、主作業を行う作業装置は作業対象(例えば地面)に対して適切な位置(近い位置)に備えられることが多い。これに対して補助作業装置は主作業装置に干渉しないように、作業対象から少し離れた位置に備えられることが多い。例えば特許文献2では、苗植付装置(特許文献2の図1の5)(作業装置に相当)が、田面(作業対象)に近い位置に備えられ、田面に肥料を供給する繰り出し部(特許文献2の図1の15)(補助作業装置に相当)が、機体の後部(田面から少し離れた位置)に備えられている。
例えば特許文献2では、繰り出し部が機体の後部(田面から少し離れた位置)に備えられているので、繰り出し部からの肥料が田面に到達するまでに少し時間を要する。これにより、苗植付装置と繰り出し部とが同時に作動を開始した場合、苗植付装置により苗の植え付けが開始されてから少し遅れて肥料が田面に到達する状態となり、この間に機体が前進すると、苗植付装置により苗の植え付けが開始されてから少しの距離だけ肥料が供給されない田面の部分が生じてしまう。
この場合、前述のタイミングよりも所定量だけ手前のタイミングに達すると、補助作業クラッチが自動的に伝動状態に操作されて、補助作業装置が作動を開始し、この後に前述のタイミングに達すると、作業クラッチが自動的に伝動状態に操作されて、作業装置が作動を開始する。
これにより、補助作業クラッチが伝動状態に操作されてから作業クラッチが伝動状態に操作されるまでの間に、作業対象に対する補助作業装置の作業の遅れが解消されるのであり、作業対象に対する作業装置の作業に対し、作業対象に対する補助作業装置の作業が遅れる状態が少なくなる。
本発明の第1特徴によると、作業及び補助作業クラッチの遮断状態において、どれだけの後に作業クラッチを伝動状態に操作すべきかのタイミング(作業装置を作動させるのに適切なタイミング)を設定する場合、機体がどれだけ走行すれば作業クラッチを伝動状態に操作すべきかの機体の走行距離を設定距離とし、タイミングとしている。
これにより、本発明の第1特徴によると、比較的正確で客観的な数値として検出し易い機体の走行距離に基づいて、作業及び補助作業クラッチの遮断状態から、どれだけの後に作業クラッチを伝動状態に操作すべきかのタイミングを設定することにより、作業装置を作動させるのに適切なタイミングを精度良く設定することができる。
本発明の第1特徴によると、補助作業クラッチが伝動状態に操作されて、この後に作業クラッチが伝動状態に操作されるように構成する場合、一つのアクチュエータにより、作業クラッチの遮断状態で補助作業クラッチの伝動状態、作業及び補助作業クラッチの伝動状態を得ることができる。
本発明の第1特徴によると、農作業機において作業装置及び補助作業装置を備え、距離センサー等を用いて、作業及び補助作業クラッチが伝動状態に自動的に操作されるように構成した場合、作業クラッチよりも少し早く補助作業クラッチが自動的に伝動状態に操作されるように構成することにより、作業対象に対する補助作業装置の作業の遅れを少なくして、適切に作業及び補助作業クラッチが自動的に伝動状態に操作されるようになって、農作業機の作業性能を向上させることができた。
本発明の第1特徴によると、機体の走行距離に基づいて、作業装置を作動させるのに適切なタイミングを精度良く設定することができるようになり、農作業機の作業性能を向上させることができた。
本発明の第1特徴によると、一つのアクチュエータにより、作業クラッチの遮断状態で補助作業クラッチの伝動状態、作業及び補助作業クラッチの伝動状態を得ることができるようになって、構造の簡素化の面で有利なものとなった。
本発明の第2特徴は、本発明の第1特徴の農作業機において次のように構成することにある。
右の後輪に動力を伝達する右のサイドクラッチと、左の後輪に動力を伝達する左のサイドクラッチと、右の後輪の回転数を検出する右の回転数センサーと、左の後輪の回転数を検出する左の回転数センサーとを備える。
遮断状態に操作されたサイドクラッチの側の回転数センサーの検出値に基づいて機体の走行距離を検出するように、走行距離検出手段を構成する。
本発明の第3特徴は、本発明の第1又は第2特徴の農作業機において次のように構成することにある。
右及び左の後輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を備える。
走行距離検出手段により検出された機体の走行距離がスリップ率に基づいて補正され、旋回角度検出手段により検出された機体の旋回角度がスリップ率に基づいて補正されるように構成する。
図1に示すように、右及び左の前輪1、右及び左の後輪2で支持された機体の後部に、リンク機構3が昇降自在に支持されて、リンク機構3を昇降操作する単動型の油圧シリンダ4が備えられており、リンク機構3の後部に苗植付装置5(作業装置に相当)が支持されて、農作業機の一例である乗用型田植機が構成されている。水田は一般に下方の硬い耕盤G1の上に泥や水の層が形成されて、泥や水の層の最上面が田面G2となっており、右及び左の前輪1、右及び左の後輪2は耕盤G1に接地して走行する。
次に、右及び左の前輪1、右及び左の後輪2への伝動系について説明する。
図1及び図2に示すように、エンジン31の動力が伝動ベルト32を介して静油圧式無段変速装置33及びミッションケース34に伝達され、ミッションケース34の内部の副変速装置(図示せず)から、前輪デフ機構(図示せず)及び前車軸ケース35を介して、右及び左の前輪1に伝達される。副変速装置の動力が伝動軸36、後車軸ケース37の入力軸38、入力軸38に固定されたベベルギヤ38a、ベベルギヤ38aに咬合するベベルギヤ39a、ベベルギヤ39aが固定された伝動軸39、右及び左のサイドクラッチ40を介して、右及び左の後輪2に伝達される。静油圧式無段変速装置33は中立位置Nから前進側F及び後進側Rに無段階に変速自在に構成されており、操縦ハンドル20の左横側に備えられた変速レバー45により静油圧式無段変速装置33を操作する。
次に、苗植付装置5及び繰り出し部15への伝動系について説明する。
図1及び図3に示すように、ミッションケース34において、動力が植付クラッチ26(作業クラッチに相当)及びPTO軸25を介して苗植付装置5に伝達され、動力が施肥クラッチ27(補助作業クラッチに相当)及び駆動ロッド30を介して繰り出し部15に伝達されている。植付及び施肥クラッチ26,27を伝動及び遮断状態に操作する電動モータ28(アクチュエータに相当)が備えられており、制御装置23により電動モータ28が操作される。
このように、電動モータ28及び連係機構57により、植付及び施肥クラッチ26,27の遮断状態、植付クラッチ26の遮断状態で施肥クラッチ27の伝動状態、植付及び施肥クラッチ26,27の伝動状態の3つの状態を得ることができる。
次に、苗植付装置5の自動昇降制御について説明する。
図3に示すように、苗植付装置5の横軸芯P1周りに中央の接地フロート9の後部が上下に揺動自在に支持されて、苗植付装置5に対する中央の接地フロート9の高さを検出するポテンショメータ22が備えられており、ポテンショメータ22の検出値が制御装置23に入力されている。機体の進行に伴って中央の接地フロート9が田面G2に接地追従するのであり、ポテンショメータ22の検出値により苗植付装置5に対する中央の接地フロート9の高さを検出することによって、田面G2(中央の接地フロート9)から苗植付装置5までの高さを検出することができる。
次に、昇降レバー11について説明する。
図1及び図3に示すように、運転座席13の右横側に昇降レバー11が備えられ、昇降レバー11は自動位置、上昇位置、中立位置、下降位置及び植付位置に操作自在に構成されており、昇降レバー11の操作位置が制御装置23に入力されている。機体に対するリンク機構3の上下角度を検出するポテンショメータ29が備えられており、ポテンショメータ29の検出値が制御装置23に入力されている。
次に、操作レバー12について説明する。
図1及び図3に示すように、操縦ハンドル20の下側の右横側に操作レバー12が備えられ、操作レバー12が右の横外方に延出されている。操作レバー12は中立位置Nから上方の第1上昇位置U1、第2上昇位置U2,下方の第1下降位置D1、第2下降位置D2、後方の右マーカー位置R及び前方の左マーカー位置Lの十字方向に操作自在に構成されて、中立位置Nに付勢されており、操作レバー12の操作位置が制御装置23に入力されている。
操作レバー12を第2上昇位置U2に操作すると(第2上昇位置U2に操作して中立位置Nに操作すると)、植付及び施肥クラッチ26,27が遮断状態に操作されて、自動昇降制御が停止し、右及び左のマーカー19が格納姿勢に操作されて、制御弁24が供給位置に操作され、油圧シリンダ4が収縮作動して苗植付装置5が上昇する。苗植付装置5が上限位置に達したことがポテンショメータ29により検出されると、制御弁24が中立位置に操作されて、油圧シリンダ4が自動的に停止する。
このように操作レバー12を第1上昇及び第1下降位置U1,D1に操作している間だけ、苗植付装置5を上昇及び下降させることができるのであり、苗植付装置5を任意の高さに上昇及び下降させて停止させることができる。
次に、畦際での旋回時の操作制御に関する構造について説明する。
図3に示すように、変速レバー45の操作位置が制御装置23に入力されている。図2及び図3に示すように、ミッションケース34の右の横側面に、ブラケット46が固定され、ブラケット46にポテンショメータ47が固定されて、操向部材41とポテンショメータ47の検出アーム(図示せず)とに亘って、連係ロッド48が前車軸ケース35の下側を通って接続されている。ポテンショメータ47により操向部材41を介して、右及び左の前輪1の操向角度(直進位置A1と右及び左の操向限度A3の範囲)を検出することができるのであり、ポテンショメータ47の検出値が制御装置23に入力されている。
これにより、昇降レバー11が自動位置に操作された状態において、制御装置23により、後述の[8][9][10][11][12]に記載のような畦際での旋回時の操作制御が行われる。
次に、畦際での旋回時の操作制御において、後進行程L1及び前半の前進行程L2について、図4及び図7に基づいて説明する。
この1回の植付行程L01において、例えば右のマーカー19が作用姿勢に操作され、左のマーカー19が格納姿勢に操作されていたとする。この状態で運転者は、前回の植付行程(図示せず)の際に左のマーカー19で田面G2に形成された指標H1に沿って、植え付けを行いながら(苗植付装置5の下降状態、植付及び施肥クラッチ26,27の伝動状態、右及び左のサイドクラッチ40の伝動状態)、機体を前進させるのであり、右のマーカー19により田面G2に次の植付行程L02の指標H2が形成される。
運転者は、操作レバー12により苗植付装置5を停止させて上昇させる(植付及び施肥クラッチ26,27の遮断状態、苗植付装置5の上昇状態)(ステップS3,S4)(植付及び施肥クラッチ26,27の遮断位置E1)。苗植付装置5の上昇に伴って右のマーカー19が格納姿勢に操作されて、右及び左のマーカー19が格納姿勢に操作された状態となる(ステップS5,S6)。変速レバー45を後進側Rに操作して機体を後進させ(ステップS7)、所望の走行距離だけ機体が後進すると、変速レバー45を中立位置Nに操作して、機体を停止させる(ステップS8)(後進行程L1)。
次に、畦際での旋回時の操作制御において、前半の旋回行程L3、直進行程L4及び後半の旋回行程L5について、図5及び図7に基づいて説明する。
植付及び施肥クラッチ26,27の遮断位置E1と、旋回中心側のサイドクラッチ40の遮断位置E2との位置関係が検出されると(ステップS11)、畦際での旋回が開始されたと判断されて(前半の旋回行程L3に入ったと判断されて)、第1設定値CA1及び第2設定値CA2、第3設定値CA3及び第4設定値CA4(設定距離に相当)が以下のように設定される(設定手段に相当)(ステップS12)。
旋回中心側のサイドクラッチ40の遮断位置E2から、旋回中心側の回転数センサー50のパルス(旋回中心側の後輪2の回転数)が、制御装置23においてパルスの第1積算値C1(機体の走行距離)として検出(積算)され、後進行程L1及び前半の前進行程L2でのパルスの第1積算値C1(機体の走行距離)に加算される(ステップS102)(走行距離検出手段51)。
旋回中心側のサイドクラッチ40の遮断位置E2から、新たに旋回外側の回転数センサー50のパルス(旋回外側の後輪2の回転数)が、制御装置23においてパルスの第2積算値C2として検出(積算)される(ステップS103)。
この場合、旋回中心側のサイドクラッチ40の遮断位置E2での機体の向きに対して、現在の機体の向きがどれだけ変化したのかが、パルスの第2積算値C2とポテンショメータ47の検出値(右及び左の前輪1の操向角度)とに基づいて検出され、この検出値が機体の旋回角度F1として検出(積算)される。機体の旋回角度F1が90度であれば、機体の向きが真横に向いた状態であり、機体の旋回角度F1が180度であれば、機体の向きが反対に向いた状態である。右及び左の前輪1が旋回方向に操向操作された状態で、パルスの第2積算値C2が大きくなると(積算されると)、パルスの第2積算値C2の増加分だけ機体の旋回角度F1は大きくなったと検出される。逆に右及び左の前輪1が直進位置A1に操向操作された状態で、パルスの第2積算値C2が大きくなっても(積算されても)、機体は直進しただけで機体の旋回角度F1は変化していないと検出される。
この場合、旋回外側(サイドクラッチ40の伝動状態)の後輪2の駆動力と、耕盤G1の摩擦係数との関係によって、旋回外側(サイドクラッチ40の伝動状態)の後輪2にスリップが発生したり発生しなかったりすると考えられる。旋回中心側(サイドクラッチ40の遮断状態)の後輪2に動力が伝達されず、旋回中心側(サイドクラッチ40の遮断状態)の後輪2が自由回転する状態であれば、旋回中心側(サイドクラッチ40の遮断状態)の後輪2を回転させるのは、耕盤G1の摩擦係数に基づく耕盤G1からの抵抗であるので、旋回中心側(サイドクラッチ40の遮断状態)の後輪2にスリップは殆ど発生しないと考えられる。
次に、畦際での旋回時の操作制御において、後半の旋回行程L5について、図5及び図7に基づいて説明する。
運転者が操縦ハンドル20を操作して機体を走行させて、パルスの第2積算値C2が第1設定値CA1に達すると(ステップS13)(例えば後半の旋回行程L5の途中等)、検出(積算)された機体の旋回角度F1がスリップ率に基づいて補正される(ステップS14)。例えばスリップ率が大きいと、パルスの第2積算値C2が大きいのに、機体の旋回角度F1はあまり変化していないと判断できるので、検出(積算)された機体の旋回角度F1からスリップ率に基づく補正値が差し引かれる。
次に、畦際での旋回時の操作制御において、後半の前進行程L6について、図6及び図7に基づいて説明する。
機体が後半の旋回行程L5の終端位置E4に達すると、運転者が操縦ハンドル20を操作し、右及び左の前輪1を直進位置A1側に操向操作するのであり、右及び左の前輪1が右(左)の設定角度A2を越えて直進位置A1側に操向操作されると、前項[2]に記載のように、旋回外側のサイドクラッチ40が伝動状態に維持された状態で、旋回中心側のサイドクラッチ40が伝動状態に操作される。ポテンショメータ47により、右及び左の前輪1が右(左)の設定角度A2を越えて直進位置A1側に操向操作されたことが検出される(ステップS22)(後半の前進行程L5)。
図5のステップS15,S20において、補正後の機体の旋回角度F1が第1及び第2設定角度FA1,FA2(例えば130度,150度)に達していなければ、畦際での旋回が通常どおりに行われていないか、又は、機体の向きを約90度変えた後に、そのまま直進した状態であると判断されて、これ以後のステップS16〜S30の操作が行われない。
この後は、運転者が昇降レバー11又は操作レバー12を操作して、苗植付装置5の下降、植付及び施肥クラッチ26,27の伝動状態への操作を行い、操作レバー12を操作して右又は左のマーカー19を作用姿勢に操作する。
この場合、植え付けを行わないので、右及び左のマーカー19を格納姿勢に保持し、苗植付装置5を田面G2に接地させた状態で移動したり(接地フロート9による田面G2の整地の為)、右及び左のマーカー19を格納姿勢に保持した状態で、苗植付装置5を昇降させたりする(苗のせ台10への苗の補給の為)。
前述の[発明を実施するための最良の形態]の旋回角度検出手段55(図5のステップS104)において、パルスの第2積算値C2とポテンショメータ47の検出値(右及び左の前輪1の操向角度)とに基づいて、機体の旋回角度F1を検出(積算)するのではなく、パルスの第1積算値C1(機体の走行距離)とポテンショメータ47の検出値(右及び左の前輪1の操向角度)とに基づいて、機体の旋回角度F1を検出(積算)するように構成してもよい。
前述の[発明を実施するための最良の形態][発明の実施の第1別形態]のスリップ率検出手段52(図5のステップS105)において、以下のように構成してもよい。
図3に示す右及び左のマーカー19のアーム部19aに回転体19bの回転数を検出する回転数センサー(図示せず)を備えて、右及び左の後輪2の回転数センサー50のパルス(回転数)と、右及び左のマーカー19の回転数センサーの回転数とを比較することによって、耕盤G1に対する右及び左の後輪2のスリップ率を検出するように構成する。これにより、右又は左のマーカー19を作用姿勢に操作する植付行程L01,L02において、耕盤G1に対する右及び左の後輪2のスリップ率を検出することができる。
図7に示す植付行程L01,L02において、GPSにより実際の機体の走行距離を検出し、右及び左の後輪2の回転数センサー50のパルス(回転数)と比較することによって、耕盤G1に対する右及び左の後輪2のスリップ率を検出するように構成する。
前項(1)(2)及び[発明を実施するための最良の形態][発明の実施の第1別形態]において、回転数センサー50を右及び左の前輪1に備える。
前述の[発明を実施するための最良の形態][発明の実施の第1別形態][発明の実施の第2別形態]において、作業装置として直播装置等を備えてもよく、補助作業装置として、ペースト状の肥料を田面に供給する施肥装置、薬剤散布装置及び米ぬか散布装置等を備えてもよい。
5 作業装置
15 補助作業装置
26 作業クラッチ
28 アクチュエータ
27 補助作業クラッチ
40 サイドクラッチ
50 回転数センサー
51 走行距離検出手段
52 スリップ率検出手段
54 作業クラッチ操作手段
55 旋回角度検出手段
56 補助作業クラッチ操作手段
57 連係機構
CA4 設定距離
F1 機体の旋回角度
FA3 設定角度
Claims (3)
- 作業装置と、補助作業装置と、前記作業装置に動力を伝動及び遮断自在な作業クラッチと、前記補助作業装置に動力を伝動及び遮断自在な補助作業クラッチとを備え、
アクチュエータと前記作業及び補助作業クラッチとを連係機構を介して接続して、前記アクチュエータにより前記作業クラッチを遮断状態に保持しながら前記補助作業クラッチを伝動状態に操作可能、前記アクチュエータにより前記作業及び補助作業クラッチを伝動状態に操作可能に、前記連係機構を構成し、
機体の走行距離を検出する走行距離検出手段と、機体の向きを示す機体の旋回角度を検出する旋回角度検出手段とを備え、
前記作業及び補助作業クラッチの遮断状態から機体がどれだけ走行すれば前記作業クラッチを伝動状態に操作すべきかの機体の走行距離を設定距離として設定する設定手段と、
前記作業及び補助作業クラッチの遮断状態からの機体の走行距離が前記設定距離よりも所定距離だけ手前の距離に達し、且つ、機体の旋回角度が設定角度に達すると、前記アクチュエータにより前記補助作業クラッチを伝動状態に操作する補助作業クラッチ操作手段と、
前記作業及び補助作業クラッチの遮断状態からの機体の走行距離が前記設定距離に達し、且つ、機体の旋回角度が設定角度に達すると、前記アクチュエータにより前記作業クラッチを伝動状態に操作する作業クラッチ操作手段とを備えてある農作業機。 - 右の後輪に動力を伝達する右のサイドクラッチと、左の後輪に動力を伝達する左のサイドクラッチと、右の後輪の回転数を検出する右の回転数センサーと、左の後輪の回転数を検出する左の回転数センサーとを備えて、
遮断状態に操作された前記サイドクラッチの側の前記回転数センサーの検出値に基づいて機体の走行距離を検出するように、前記走行距離検出手段を構成してある請求項1に記載の農作業機。 - 右及び左の後輪のスリップ率を検出するスリップ率検出手段を備えて、
前記走行距離検出手段により検出された機体の走行距離が前記スリップ率に基づいて補正され、前記旋回角度検出手段により検出された機体の旋回角度が前記スリップ率に基づいて補正されるように構成してある請求項1又は2に記載の農作業機。
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