JPH0126641B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は田植機等の移植機に搭載する自動操向
装置に関し、特に操向制御の基本情報となる既植
苗と機体との相対的位置関係を捉えるための電子
回路の簡素化を図つて制御精度、信頼性を向上さ
せた自動操向装置を提案したものである。 以下本発明をその実施例を示す図面に基き具体
的に説明する。第１図は本発明に係る自動操向装
置を搭載してなる乗用田植機の左側面図であつ
て、その操向は前部機体Ｆと後部機体Ｒとをその
連結軸回りに水平回動させる胴折れ構造としてあ
り、操舵輪１０１の回転操作による手動操向或は
本発明装置による自動操向によつて行われるよう
にしてある。自動操向は第３図に示す電磁弁９１
のソレノイド９１ｌ又は９１ｒを励磁することに
より、図示しない油圧回路の圧油流路を切換えて
複動型の油圧シリンダ９２を動作させ、そのロツ
ドに連結したピツトマンアーム１０２を前後に回
転させこれに連結したドラツグロツド１０２′に
て後部機体Ｒを前部機体Ｆに対して回動させて、
左又は右への操向を行わせるように構成してあ
る。 植付部１０３のバンパー１０３′の左右の側部
には夫々４個の苗センサが取付けられている。即
ち左側の苗センサにつき第２図に示すように、バ
ンパー１０３′の左側部分から機体外方へ張出さ
せたパイプ製のアーム１０７の先端部にはセンサ
ボツクス１０８が取付けられており、このセンサ
ボツクスからは苗センサの４本の触杆８１，８
２，８３，８４を突出配置させている。 触杆８１〜８４は細い導体からなり、前後側の
端部が上方に屈曲されており、中間の直線部分は
既植苗Ｚ列の機体進行方向株間寸法約150mmより
十分長い寸法、具体的には株間寸法の２倍強であ
る約350mmとしてあり、前側の端部はセンサボツ
クス１０８内で固定され、シールド線９３（第３
図参照）を経て操作コラム１１１内部の電子回路
に接続されている。触杆８１〜８４は機体の左右
方向に夫々約50mm離隔するように８１，８２，８
３，８４の順で左方から右方に並設され、この離
隔寸法を確保し得るように直線部分の前側屈曲部
と、後側屈曲部とにおいて電気絶縁物よりなる横
杆１０９，１０９に適当な方法で固定され、更に
上方に位置する後側端部と、センサボツクス１０
８との間に跨設した絶縁板１０９′で支持し、全
体として橇状に構成されている。そして４本の触
杆８１〜８４よりなる触杆群は、植付部１０３が
下降されてそのフロート１１０が着水している状
態で既植苗群のうち最も機体寄りの既植苗列を構
成する苗の上部に接触し得るようにアーム１０７
の長さ及び触杆自体の長さが定められている。 第３図は本発明装置の電子回路要部を左側の苗
センサについて示す回路図であつて触杆８１，８
２，８３，８４はパイプ１０７等を通したシール
ド線９３を経、抵抗（100kΩ程度）を介して比較
器１２，１１，１４，１３夫々の＋入力端子に接
続されている。比較器１１〜１４の−入力端子は
後述するウインドコンパレータ２０が出力する基
準電位が入力されるようにしてある。そして各比
較器１１〜１４の±両端子間には1MΩ程度の高
抵抗と逆並列にしたダイオード２個との並列回路
を介在させて、触杆が苗Ｚに接触していない場合
には＋入力端子の電位を−入力端子の電位よりも
僅かに高くするようにバイアスしてある。従つて
触杆が苗Ｚに接触していない場合は比較器１１等
の出力はハイレベルにあるが、触杆が苗Ｚに接触
した場合は既植苗Ｚの80MΩ程度の表面抵抗値を
介して接地されたことになり、＋入力端子は−入
力端子よりも低電位となり、各比較器１１等の出
力はローレベルに転じることになる。 分圧器１７は5kΩの抵抗１７１、いずれも
10kΩの抵抗１７２，１７３，１７４，１７５及
び5kΩの抵抗１７６を直列接続したものであり、
ウインドコンパレータ２０が出力する基準電位を
一端に与え、他端をボデイアースしてある。 １５及び１６はスイツチトランジスタであつ
て、夫々のベースに比較器１１及び１２の各出力
を与え、この出力がローレベルになつた場合にオ
ンして抵抗１７１と１７２との接続点P₁及び抵
抗１７２と１７３との接続点P₂をエミツタ側電
位、即ち前記ウインドコンパレータ２０の前記基
準電位と等電位にするように接続してある。また
比較器１３及び１４の出力端子は夫々、抵抗１７
４と１７５との接続点及び抵抗１７５と１７６と
の接続点P₄及びP₅に各接続されている。 ウインドコンパレータ２０は変化する入力電圧
を、自由に設定できる２つの比較基準電圧と比較
して弁別する半導体装置であつて、この実施例で
はシーメンス社製TCA965を用いている。 図においては電源端子であつて自動操向選択
の際に閉路操作すべきスイツチ３１を介してバツ
テリ３２の正極に接続されている。ウインドコン
パレータ２０の端子^Ｊは電源端子へ、所定電圧
が加えられた場合に、接地端子に対して6.4V
の定電圧を前述の基準電位として発する端子であ
り、前述のように比較器１１〜１４の−端子及び
分圧器１７の−端に接続されている外に舵取セン
サ３３の−端にも接続されている。この舵取セン
サ３３は油圧シリンダ９２のロツドに連動連結さ
れたポテンシオメータよりなり、他端は抵抗を介
して接地してある。舵取センサ３３の出力電圧
V₃₃は油圧シリンダ９２のロツドの進退位置によ
つて変化し、舵取角を表わす信号となるが、該出
力電圧V₃₃は比較識別の対象とする信号として端
子，に与えるようにしてある。なお舵取セン
サ３３は舵取角が０度（機体が直進する状態）
に、ある場合にV₃₃＝3.2V（＝6.4／2V）となるよ
うに設定してある。また左方向へ舵をとるとV₃₃
が上昇し、逆に右方向へ舵をとるとV₃₃が低下す
るように油圧シリンダのロツドに連動連結してあ
る。 ウインドコンパレータ２０の端子は第４図に
示すようにウインドの中点を規定する電圧を与え
るべき入力端子であつて、分圧器１７における抵
抗１７３と１７４との接続点P₃と接続されてお
り、その電位V₃が端子に与えられる。 前述の端子はまた10kΩの固定抵抗１８１と
1kΩの可変抵抗１８２との直列回路を介して接地
してあり、可変抵抗１８２の中間端子電位をウイ
ンドコンパレータ２０の端子に与えている。端
子への入力電圧V₉は第４図に示すようにウイ
ンドの1/2幅を規定する。 端子，はこれを接地電位にした場合にウイ
ンドコンパレータ２０の出力を禁じる端子であつ
て、ダイオード及び常閉のリミツトスイツチ接点
３４を介してボデイアースに連なつている。この
リミツトスイツチは操舵輪１０１の近傍に配され
ており、これを苗継時のように前倒しにした場合
に接点３４が開路するようにしてある。 端子，はウインドコンパレータ２０の出力
端子であつて夫々２個のトランジスタをダーリン
トン接続してなる駆動回路１９ｒ，１９ｌに接続
され、夫々の出力がローレベルになつた場合にソ
レノイド９１ｒ，９１ｌを各励磁するようにして
ある。 スイツチ３１にて開閉される正極ラインとボデ
イアースとの間にはスイツチ３１の閉路をその点
灯で示す、自動選択ランプ３５と、常開のリミツ
トスイツチ接点３６及び直進表示ランプ３７の直
列回路が並列的に接続されている。このリミツト
スイツチはピツトマンアーム１０２の回動域に臨
ませて配置してあり、機体が略々直進する状態に
ある場合におけるピツトマンアームの狭い回動角
度範囲（１度程度）にてその常開接点３６が閉路
し、機体が略々直進状態にあることを直進表示ラ
ンプ３７の点灯にて報じるようにしてある。前記
リミツトスイツチ接点３４及びダイオードの接続
点と、ランプ３７及びリミツトスイツチ接点３６
との間にはダイオードとブザ３８との直列回路を
接続してある。 次に第４図に基きウインドコンパレータ２０の
動作につき簡単に説明する。 第４図イ，ロは夫々端子，の２値出力V₂，
V₁₄を横軸にV₃₃をとつて示したものである。V₁₄
はV₃₃＜V₃−V₉でローレベル、V₃₃＞V₃−V₉でハ
イレベルとなり、またV₂はV₃₃＜V₃＋V₉でハイ
レベル、V₃₃＞V₃＋V₉でローレベルとなる。そし
てV₃−V₉〜V₃＋V₉の範囲をウインドと称し、V₃
が中点を、またV₉がその幅の1/2を規定する。本
発明装置においては1/2幅を規定するV₉は可変抵
抗１８２で適宜に設定された値で固定されるが
V₃は触杆８１〜８４と既植苗Ｚとの接触状態に
応じて変化し、またV₃₃も舵取状態に応じて変化
する。つまり既植苗と機体との相対的位置関係及
び舵取状態によつてV₂又はV₁₄がローレベルにな
り、ソレノイド９１ｒ又は９１ｌが励磁される結
果右又は左への操向が行われることになる。そし
てV₃₃がウインド内にある場合、つまりV₃−V₉〜
V₃＋V₉の範囲にある場合は操向制御の不感帯と
して舵取を行わせない。 而してウインド中点、即ちV₃は既植苗と機体
との相対位置を表わす情報としての意味を有する
が、これにつき説明する。 第１表は触杆８１〜８４に接触している苗の有
無とV₃との関係を一覧表にしたものであり、表
示０は非接触を、また１は接触をあらわしてい
る。また各触杆８１，８２，８３，８４の夫々と
接続されている比較器１２，１１，１４，１３の
出力についてみると表中の０はハイレベルに、ま
た表中の１はローレベルに各相当する。

【表】 このように４本の触杆に対する16とおりの接触
状況につき７とおりの電圧しか得られないことに
なるが、各触杆間の離隔寸法その他の寸法条件を
前述のように設定しておくことにより特殊な場合
以外は、苗が何れの触杆にも接触しない、いずれ
か１本に接触する又は相隣る２本に接触するの３
つの状況しか存在しないことになるので、実際に
は※印を付した１〜５及び７，９，13の欄の８と
おりの状況が現れることになり、これに対して
V₃は4.75V，3.56V，3.2V，2.84V及び1.83Vの５
とおりとなるが９欄の状況と13欄の状況（いずれ
も4.75V）の識別或は２欄の状況と４欄の状況
（いずれも2.84V）の識別は操向制御上必ずしも
必要ではなく、また苗が触杆８２，８３間に在る
場合における１欄の状況と７欄の状況とはいずれ
も操向が現想的に行われている等価の状況であり
識別は不要であるから、要するにV₃は3.2Vで理
想的な走行状況にあり、これより大であると機体
が既植苗列から遠ざかつている（左側のセンサに
ついてみると既植苗列から右へずれている）状況
にあり、大である程そのずれが大きく、また
3.2Vより小であると機体が既植苗列に接近しす
ぎている状況にあり、小である程そのずれが大き
いということになる。 このようにV₃は機体位置を示す情報を含むが、
V₃＝3.2Vである１欄の場合は苗が触杆８１〜８
２間又は８３〜８４間にある状態或は触杆８１よ
り外側又は８４より内側にある状態をも含み得る
ことになる。然るところ、後述のように、自動操
向への切換を機体が直進しており、しかも苗が苗
センサに検出されている状況下で行うこととする
限り、後２者の状態が発生する可能性はなく、ま
た前２者については暫時の後にいずれかの触杆が
苗と接触する状態が現出されるので操向制御不能
の状態になることはない。 斯かる構成の本発明装置は次のように使用さ
れ、また動作する。即ち１行程以上の植付を終え
て既植苗列が形成されたあと自動操向が可能にな
る。いま既植苗列が機体左側に在る場合は左側の
苗センサを既植苗列に接触させるべく操舵輪１０
１による手動操向を行う一方で自動操向選択のス
イツチ３１を閉路する。このような状況下で機体
が直進する状態が実現されるとリミツトスイツチ
接点３６が閉路して直進表示ランプ３７を点灯さ
せると共にブザ３８を鳴動させる。運転者はこれ
により自動操向への切換が可能な状態になつたこ
とを知り、正確には機体が思いもかけない方向へ
進行していくことがなく安心して自動操向に切換
え得る状態になつたことを知り、この時点で操舵
輪１０１を前倒しにする。そうするとリミツトス
イツチ接点３４が開路しブザ８が鳴り止む一方、
ウインドコンパレータ２０の動作禁止が解かれ
る。 而して何らかの原因で機体が右方（又は左方）
へずれ、左（又は右）寄りの触杆８２又は８３に
苗が接触する第１表５欄（又は３欄）の状態にな
つたものとすると、V₃は3.56V（又は2.84V）にな
り、ウインドが高（又は低）電圧側へ移動するこ
とになる。舵取センサ３３の出力電圧V₃₃は接点
３６が閉じた状態から自動操向に切換えたので、
3.2V（直進状態）又はこれに近い値にあるからウ
インドの高電圧側（又は低電圧側）への移動によ
りV₁₄又はV₂がローレベルとなりソレノイド９１
ｌ又は９１ｒが励磁される結果、機体は左方（又
は右方）へ進行方向を修正し、第１表の１又は７
欄の状態に復帰させる。斯かる動作は触杆８１又
は８４に苗が接触する第１表９欄（又は２欄）の
場合も同様であるが、これらの場合にはウインド
の高（又は低）圧側への移動量が大きいので、仮
令、舵取センサ３３の出力が3.2Vより若干高目
（又は低目）の状態にあつたとしても、即ち左方
（又は右方）へ方向を修正している状態にあつた
としてもV₁₄又はV₂がローレベルとなつてソレノ
イド９１ｌ又は９１ｒが励磁されて油圧シリンダ
９２を作動させて左方（又は右方）への舵取量を
大きくして迅速に１又は７欄の直進状態に復帰さ
せるべく動作することになる。 以上のように本発明に係る移植機の自動操向装
置は既植苗と機体との相対的位置関係を捉えるた
めに設けたセンサからの信号をそのウインド位置
決定信号として、また舵取角を捉えるために設け
たセンサからの信号をウインド幅決定信号として
ウインドコンパレータに入力し、該ウインドコン
パレータの弁別結果に従つて操向制御を行わせる
構成としたものであるから、既植苗を検知するた
めの複数のセンサからの信号につき平均レベルを
得る回路を備える必要がなく、また論理判断更に
は操向制御のためにマイクロプロセツサを設ける
必要がなく、回路が簡素化され、調整、保守が容
易に行えることは勿論、信頼性が高まり、更に安
価に製造できる。また調整が極めて簡単であるこ
と、或は回路の簡素化に伴い誤動作を惹起する要
因を排除できたこと等により制御精度が高い。そ
して既植苗からのずれが小さい場合はウインド位
置、つまり中点の移動量が小さいので舵取が行わ
れにくく、このためにハンチングを防止できる。
これに対して既植苗列からのずれが大きい程ウイ
ンドコンパレータのウインド位置の移動量を大き
くして、確実に舵取を行えるようにしてあるので
応答性にも優れている等、本発明は優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第
１図は本発明装置を搭載した乗用田植機の左側面
図、第２図は苗センサの外観図、第３図は本発明
装置の電子回路要部を示す回路図、第４図はウイ
ンドコンパレータの動作説明図である。 １１，１２，１３，１４…比較器、１７…分圧
器、２０…ウインドコンパレータ、３３…舵取セ
ンサ、８１，８２，８３，８４…触杆。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 既植苗と機体との相対的位置関係を捉えるた
   めに設けたセンサからの信号をそのウインド位置
   決定信号として、また舵取角を捉えるために設け
   たセンサからの信号をウインド幅決定信号として
   ウインドコンパレータに入力し、該ウインドコン
   パレータの弁別結果に従つて操向制御を行わせる
   構成としたことを特徴とする移植機の自動操向装
   置。