JPH0570667U - 防除機の薬液散布用ブームの高さの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブーム式防除機の薬液散布用ブームの高さ
を、地面又は作物の高さに応じて、確実に所定の範囲内
にあるように自動制御することを可能にし、それにより
ブーム式防除機の作業能率と作業時の安全性とを向上さ
せる。 【構成】 超音波発射装置（１）、超音波受波装置
（２）、ＣＰＵ（５）、駆動制御手段（７）、及びアク
チュエータ（８）を包含している。そして、複数回の超
音波の超音波発射装置（１）による発射と超音波受波装
置（２）による受波との間の測定時間の最小値を用いて
制御用ブーム高さを算出するブーム高さ算出手段（３）
と、ブーム高さの所定設定距離として、最大及び最小設
定距離並びに復帰設定距離を記憶する所定設定値記憶手
段（６）と、制御用ブーム高さの算出値と所定設定距離
とを比較し、その比較結果を駆動制御手段（７）に送給
するブーム高さ比較手段との機能はＣＰＵ（５）により
実現される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は長尺ブーム式防除機の薬液散布用のブームの高さ（ブームと地面もし くは作物との間の距離を示す）の自動制御方法及び装置に関する。 特に地面の凸凹及び傾斜に対しても一定したブームの高さを保つことができる 自動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、トラクタ搭載形防除機における薬液散布用ブームが、広範囲にわたり薬 液を散布するのに使用されている。

【０００３】 しかしながら、従来の防除機では、作業者は、トラクタの運転とともにブーム を操作する必要があり、作業能率が悪かった。特に、トラクタの片側に延設させ た全長十数ｍもの長大なブームを有するもの（いわゆる片ブーム）においては、 その操作はとりわけ困難であった。即ち、トラクタの運転と同時に地面の凸凹及 び傾斜に合せて頻繁にブームを手動により制御してブーム高さを地面等に合せる 必要があり、脇見運転等により重大事故につながる危険性を多大に含むという問 題点があった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

したがって、ブームの高さを、地面及び作物の高さに応じて、常に適正散布状 態が得られる所定値内に自動制御して薬液散布操作の作業性向上を図り得る防除 機が要望されており、本考案は実用的で安心して作業のできる薬液散布用ブーム の高さの自動制御装置を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、上述の問題点を解決するために、 防除機の薬液散布用ブームの高さの制御装置であって、 前記ブームに取り付けた超音波発射装置及び超音波受波装置と、 前記超音波発射装置及び超音波受波装置による複数回の超音波の発射と受波と の間の測定時間の最小値を求めることにより、制御用ブーム高さを算出するブー ム高さ算出手段と、 前記制御用ブーム高さと、あらかじめ設定した最大距離設定値及び最小距離設 定値とを比較するブーム高さ比較手段と、 前記制御用ブーム高さが前記最小距離設定値と前記最大距離設定値との間にあ る場合にはブームの高さを変化させず、前記制御用ブーム高さが最小距離設定値 より小さい場合、あるいは最大距離設定値より大きい場合には、ブームの高さを あらかじめ設定した復帰設定距離に復帰させるように自動制御する駆動制御手段 とを有し、 前記ブームを駆動するアクチュエータによりブームの高さを自動制御する防除 機の薬液散布用ブームの高さの制御装置を提供する。

【０００６】

【実施例】

以下、本考案の実施例を添付図面を参照して説明する。

【０００７】 図１は、本考案の実施例の機能を示すブロック図であり、１は超音波発射装置 で、２は超音波受波装置で、これ等は後述する薬液散布用ブームに取り付けられ ている。なお、超音波発射装置１と超音波受波装置２との組合せは、特に後述す るように、複数組使用する場合の説明及び図解の便宜上センサと略称する。３は ブームの高さ（ブームと地面もしくは作物との間の距離）を算出するブーム高さ 算出手段、４はブーム高さと後述する所定設定距離とを比較するブーム高さ比較 手段である。上述のブーム高さ算出手段３、ブーム高さ比較手段４は、ＣＰＵ５ により機能が実現される。所定設定値記憶手段６には、最小設定距離、最大設定 距離及び復帰設定距離が設定されており、ブーム高さの比較及びブーム高さの自 動制御の基準値となる。７は駆動制御手段であり、ブーム高さ比較手段４による ブーム高さと所定設定値との比較結果に基づきブームの制御をアクチュエータ８ に命令する。

【０００８】 次に図２から図４により、本考案の構成及び作用の概要を説明する。

【０００９】 図２はトラクタに搭載された防除機の薬液散布用ブームの高さ制御を示したも のであり、図２、（ａ）において、トラクタの走行地面と作物の地面とが平行状 態にある場合を示している。同図において、１０は防除機本体、１１は内側ブー ム、１２は外側ブーム、１３は各ブームに等間隔で複数配設された薬液散布ノズ ルであり、８は油圧式等のアクチュエータで、ブームの昇降操作に使用され、１ ４はブームの昇降支点である。また、２０は作物で、２１は作物の植付け地面、 ２２はトラクタの走行地面を示す。なお、２３はコントロールボックスである。

【００１０】 超音波発射装置１および超音波受波装置２は、例えば、図２に示すようにブー ムの中央部（内側ブーム１１の外端）に取り付けられており、また図３に示すよ うに、ブームの進行方向（矢印）に対して先行する位置に取り付けられている。 これは、ブーム高さＰを測定して、所定のブーム高さにするためには、トラクタ 走行速度及びアクチュエータの作動所要時間を見込んでブームより先行した位置 でブーム高さを検出する必要があるためである。

【００１１】 また、図４を参照すると、所定設定値（最小設定距離Ｍｉｎ Ｐａ，復帰設定 距離Ｐｃ，最大設定距離Ｍａｘ Ｐｂ）とブーム高さＰとの比較結果に基づくブ ーム高さの制御範囲を示している。即ち、測定されたブーム高さＰがブームの上 がり過ぎを防ぐ為に定めた最大設定距離Ｍａｘ Ｐｂとブーム外側端が作物等に 衝突してしまうのを防ぐ為に定めた最小設定距離Ｍｉｎ Ｐａとの間にある場合 には、ブーム高さＰを変化させる制御は行なわない。

【００１２】 そして、例えば、図３のＰ₁ 点で作物等との間のブーム高さＰが最小設定距離 Ｍｉｎ Ｐａ以下であれば、ブームを作物等との間の適正散布状態が得られる様 に定めた復帰設定距離Ｐｃまで自動制御により調整する。同様に、ブーム高さＰ が最大設定距離Ｐｂを越える場合にも、ブーム高さを設定復帰距離Ｐｃの値に自 動復帰させる。また、図４のように、進行方向に沿って作物等２０に極くわずか な空隙（図４の中に２４で示す）が生じている場合には、ブーム高さＰを制御し ない。

【００１３】 そして、図２、（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、それぞれトラクタの走 行面も作物の植付け面も水平である場合にはもちろん、トラクタの走行面にθ₁ の傾きがあっても、また、作物の植付面にθ₂ の傾きがあっても、ブームの高さ を常に所定値内に自動制御する。

【００１４】 図５は本考案の第１の実施例の基本的動作を説明するためのフローチャートを 示している。まずステップ１００で、第１回目に４０ｋＨｚ程度の超音波を所定 時間、例えば０．２〜０．５ｍ ｓｅｃ 発射し、次いで、ステップ１１０で発 射された超音波発射波を受波し、ステップ１２０で超音波が発射されてから受波 するまでに費した時間を測定する。測定時間が求められれば、発射された超音波 の周波数からブームと地面等との間の距離が一義的に求められる。第１回の超音 波の発射及び受波が終了すると、測定時間をメモリにストアする（ステップ１２ ０）。次いで、ステップ１３０、及び１４０までＮ回の超音波の発射と受波とを 繰り返し、ステップ１５０でＮ回の測定結果における最小時間の測定値の記憶値 を順次更新する。そして、ステップ１６０で最小時間（ブームと地面との距離が 最小）の値に基づいて、ブームの上昇又は下降操作が必要かを判断して、アクチ ュエータに駆動信号を出し、再びステップ１００にリターンして制御を繰り返す ものである。

【００１５】 なお、図示はしないが、１回のサンプリングごとに、上昇・下降駆動の出力処 理をしても良い。

【００１６】 次に、図６及び図７を参照して、本考案の第１の実施例のプログラムに基づい て実行される演算処理のフローチャートを説明する。

【００１７】 まず、図６に示したメインプログラムのフローチャートについて説明すると、 ステップ２１０で初期設定を行い、すべてのインジケータ定数等をあらかじめ定 めた値にセットし、ステップ２２０で演算処理をスタートする。

【００１８】 ステップ２３０では、超音波発射用の駆動信号を出力して超音波を０．２〜０ ．５ｍ ｓｅｃ 出力する。ステップ２４０では、超音波を受波してフラグをセ ットし、超音波の反射波受波割込プログラムの処理を許可する。次にステップ２ ５０で超音波の発射から受波までの時間をカウントすることにより時間を測定し 、ステップ２６０で所定の設定時間以上であるか否かを判定し、外乱に基づく超 音波の進入を阻止している。

【００１９】 そして、測定時間が設定時間以上のときは、以下に説明する反射波受波割込プ ログラムに進む。

【００２０】 次に反射波受波割込プログラムについて説明する。ステップ２６０で設定測定 時間未満と判断したにもかかわらず受波割込プログラムに入った場合は、ステッ プ３００で超音波の受波の割込みを禁止し、ステップ３１０でステップ２５０， ２６０における時間測定の結果が第１回目の測定（ＹＥＳ）であるか否かをフラ グによりチェックする。

【００２１】 第１回目の測定であるときは、ステップ３２０で測定時間を、図１に図示のＣ ＰＵ５の所定設定値記憶手段６に含まれたメモリＡにストアし、ステップ３２１ から３２４に進んで第２回目の測定をするためにメインプログラムのスタートに ジャンプする。

【００２２】 次に、第２回目の発射より受波までの時間測定を第１回目の測定と同様に行な う。そしてステップ３１０ではフラグが第２回目の測定（ＮＯ）を示すので、ス テップ３３０に進み、第２回目の測定時間を、同じく図１の中の所定設定値記憶 手段６に含まれたメモリＢにストアする。

【００２３】 ステップ３４１からステップ３４４までは超音波の受波時間の短い方を選択す る（ブームから地面までの距離が短い方を選ぶ）ためのもので、まずステップ３ ４１で第１回目と第２回目との受波時間をメモリＡ，Ｂより呼び出して比較し、 両者のうち短い方の時間をメモリＡにリストアする（ステップ３４２ないし３４ ４）。

【００２４】 そして、ステップ３５０で第２回目の受波測定が終了したことを表わすフラグ をセットし、ステップ３６０で、所定時間、例えば１５ｍ ｓｅｃの待ち時間（ ＷＡＩＴ）を設けて、以下に説明するブーム操作用アクチュエータの電磁弁ソレ ノイド駆動信号の出力処理プログラムに進む。

【００２５】 上述のステップにおいては、超音波の受波時間に関する比較等は、結果として ブームの高さの比較となり、受波時間が短かければブームと地面との距離も短い ことを意味している。

【００２６】 次に、図７に示した電磁弁ソレノイド駆動信号出力処理プログラムのフローチ ャートについて説明する。本実施例では、安全性を確保する為にブーム上げの信 号を優先させる。

【００２７】 まず、ステップ４００でブーム上昇の電磁弁ソレノイド駆動信号が出力中であ るか否かをフラグによりチェックする。そして、駆動信号として、Ｈレベル、つ まり上昇用電磁弁ソレノイドを駆動する信号を出力中（ブームが上昇動作をして いるとき）のとき（ＹＥＳ）は、ステップ４１０に進み、ブーム高さと復帰設定 距離Ｐｃとを比較する（ＣＰＵにおける処理では受波の時間と復帰設定時間とを 比較する）。ブームの高さが復帰設定距離Ｐｃより大きいか等しいときには、ス テップ４２０で、ブーム上昇のための電磁弁ソレノイド駆動信号の出力フラグを リセットする。そして、ステップ４３０に進み、ブーム上昇の電磁弁ソレノイド 駆動信号の出力として、Ｌレベル、つまり上昇用及び下降用電磁弁ソレノイドを 駆動できない信号を出力し、ブームを停止させる。また、ステップ４１０におい て、ブームの高さが復帰設定距離Ｐｃよりも小さいときには、ステップ４４０に 進みブームを上昇させる状態を保つ。

【００２８】 ステップ４００において、ブームが上昇中でない場合（ＮＯ）には、ステップ ４５０に進み、ブーム下降の電磁弁ソレノイド駆動信号が出力中であるかをフラ グによりチェックする。

【００２９】 そして、その駆動信号がＨレベル、つまり下降用電磁弁ソレノイドを駆動する 信号を出力中（ＹＥＳ）でブームが下降動作をしているときはステップ４６０に 進み、ブーム高さと復帰設定距離とを比較する（ＣＰＵにおける処理では受波の 時間と復帰設定時間とを比較する）。ブームの高さＰが復帰設定距離Ｐｃより小 さいか等しいときには、ステップ４７０でブーム下降のための電磁弁ソレノイド 駆動信号の出力フラグをリセットする。そして、ステップ４３０に進み、ブーム の下降の電磁弁ソレノイド駆動信号の出力として、Ｌレベル、つまり上昇用及び 下降用電磁弁ソレノイドを駆動できない信号を出力し、ブームを停止させる。ま た、ステップ４６０においてブームの高さが復帰設定距離よりも大きいときには 、ステップ４８０に進みブームを下降させる状態を保つ。

【００３０】 次に、ステップ４００及び４５０において、それぞれブームの上昇及び下降の 電磁弁ソレノイド駆動信号が出力されていない場合（ＮＯ）には、ステップ４９ ０に進み、ブーム高さと最小設定距離Ｍｉｎ Ｐａ（最小設定測定時間）とを比 較する。

【００３１】 そして、ブーム高さが最小設定距離に等しいか大きい場合（ＹＥＳ）には、ス テップ５００に進み、ブーム高さと最大設定距離Ｍａｘ Ｐｂ（最大設定測定時 間）とを比較する。ブーム高さが最大設定距離を超えるときステップ５１０でブ ーム下降ソレノイド駆動信号の出力フラグをセットして、ステップ４８０でブー ム下降のソレノイド駆動信号としてＨレベル、つまり下降用電磁弁ソレノイドを 駆動する信号を出力する。

【００３２】 ステップ５００でブーム高さが設定最大距離と同じかそれより低いときには、 ステップ４３０に進み、ブーム上昇及び下降のソレノイド駆動信号を出力しない （すなわち、Ｌレベル、つまり上昇用及び下降用電磁弁ソレノイドを駆動させな い信号が出力される）。

【００３３】 また、ステップ４９０でブーム高さが最小設定距離以下の場合にはステップ５ ２０に進み、ブーム上昇の電磁弁ソレノイド駆動信号の出力フラグをセットし、 ステップ４４０において、ブーム上昇電磁弁ソレノイド駆動信号として、Ｈレベ ル、つまり上昇用電磁弁ソレノイドを駆動する信号を出力する。

【００３４】 ステップ４３０，４４０及び４８０のいずれかの動作が終了するとステップ５ ３０に進み、上述のステップで使用した時間測定用カウンタ、メモリＡ，Ｂの内 容をクリアし、ステップ５４０において、メインプログラムのスタートへジャン プして新たな測定結果に基づく制御を行なう。

【００３５】 上述のフローチャートにおいては、超音波発射及び受波装置の１組をブームに 取り付けて、ブーム高さをサンプリングして、そのうちの最小のブーム高さを基 にして所定の設定距離と比較して、ブーム高さを制御している。

【００３６】 次に、図８より図１２に示すフローチャートを参照し、より安全性を高めるこ とを目的として、超音波発射装置及び超音波受波装置をＮ個（複数個）設けて、 Ｎ箇所でブーム高さをサンプリングし、最小のブーム高さを基にして所定の設定 距離と比較して、ブーム高さを制御する本考案の第２実施例について説明する。

【００３７】 この第２実施例の基本的動作とその場合行われる演算処理とは、図５、図６、 及び図７にそれぞれ示したフローチャートと同様であり、超音波発射装置及び超 音波受波装置の対のそれぞれについて、測定したブーム高さの最小値を設定距離 （最大及び最小距離設定値）と比較して、ブームの高さが復帰設定距離になるよ うに自動制御する。

【００３８】 図８に示すメインプログラムにおいては、Ｎ個の超音波発射装置から所定の間 隔で超音波を発射し、対応するそれぞれの超音波受波装置で超音波を受波するよ うに、ステップ２２１−２〜２２１−Ｎ、ステップ２３１−２〜２３１−Ｎ及び ステップ２４１−２〜２４１−Ｎが追加されている。

【００３９】 また、図９に示す反射波受波割込プログラムにおいては、それぞれのセンサの 箇所における超音波の発射及び受波に基づいてブーム高さを求めるために、ステ ップ３０１−２〜３０１−Ｎが追加されている。

【００４０】 同様に、図１０より図１２に示す電磁弁ソレノイド駆動信号出力処理プログラ ムにおいても、それぞれのセンサの箇所における超音波の発射及び受波によって 得られる最小のブーム高さに基づいてブーム高さを制御するように、ステップ３ ９０−２〜３９０−Ｎ及びステップ３９１−２〜３９１−Ｎが追加されている。

【００４１】 なお、安全性をより確実なものとする為には、図３に示すように、ブームの上 昇操作を下降操作に比し急速に行うようにすること、また、従来どおりの手動操 作を優先させる回路、マイクロコンピュータ暴走検出回路等の安全回路を組み込 んでおくことが好適である。

【００４２】

【考案の効果】

本考案によれば、ブームの高さを、地面及び作物の高さに応じて、常に安全か つ確実に所定値範囲内にあるように自動制御することができるので、長尺ブーム 式防除機の作業能率を高めることができる。また、脇見運転による危険を未然に 防ぐことができる。さらに、長尺両ブーム式防除機に適用した場合においても、 作業能率を飛躍的に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による防除機の薬液散布用ブームの高さ
の制御装置の機能ブロック図である。

【図２】トラクタに取り付けられた長尺ブーム式防除機
の動作状態を示す説明図である。

【図３】ブーム高さＰの制御状態を示す説明図である。

【図４】ブーム高さＰの制御範囲を示す説明図である。

【図５】本考案装置により行われるブーム高さの基本制
御動作を示すフローチャートである。

【図６】本考案の第１実施例において行われるブーム高
さの制御操作において、メインプログラム及び反射波受
波割込プログラムに基いて実行される演算処理のフロー
チャートである。

【図７】本考案の第１実施例において行われるブーム高
さの制御操作において、電磁弁ソレノイド駆動信号出力
処理プログラムに基いて実行される演算処理のフローチ
ャートである。

【図８】本考案の第２実施例において行われるブーム高
さの制御操作において、メインプログラム及びセンサＮ
ｏ．１の箇所における反射波受波割込プログラムに基い
て実行される演算処理のフローチャートである。

【図９】本考案の第２実施例において行われるブーム高
さの制御操作において、センサＮｏ．２よりＮｏ．Ｎま
でのそれぞれの箇所における反射波受波割込プログラム
に基いて実行される演算処理のフローチャートである。

【図１０】本考案の第２実施例において行われるブーム
高さの制御操作において、センサＮｏ．１の箇所におけ
る電磁弁ソレノイド駆動信号出力処理プログラムに基い
て実行される演算処理のフローチャートである。

【図１１】本考案の第２実施例において行われるブーム
高さの制御操作において、センサＮｏ．２の箇所におけ
る電磁弁ソレノイド駆動信号出力処理プログラムに基い
て実行される演算処理のフローチャートである。

【図１２】本考案の第２実施例において行われるブーム
高さの制御操作において、センサＮｏ．Ｎの箇所におけ
る電磁弁ソレノイド駆動信号出力処理プログラムに基い
て実行される演算処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１ 超音波発射装置 ２ 超音波受波装置 ３ ブーム高さ算出手段 ４ ブーム高さ比較手段 ５ ＣＰＵ ６ 所定設定値記憶手段 ７ 駆動制御手段 ８ アクチュエータ １１，１２ ブーム １３ 薬液散布ノズル ２０ 作物

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 防除機の薬液散布用ブームの高さの制御
   装置であって、 前記ブームに取り付けられ、一回のブーム高さの測定に
   おいて超音波を複数回発射するとともにそれぞれの反射
   波を受波するように構成された超音波発射装置及び超音
   波受波装置と、 前記超音波発射装置及び超音波受波装置による前記超音
   波の発射から反射波の受波までのそれぞれの測定時間の
   最小値により制御用ブーム高さを算出するブーム高さ算
   出手段と、 前記制御用ブーム高さと、あらかじめ設定した設定値で
   ある最大距離設定値及び最小距離設定値とを比較するブ
   ーム高さ比較手段と、 前記制御用ブーム高さが前記最小距離設定値と前記最大
   距離設定値との間にある場合には前記ブームの高さを変
   化させず、前記制御用ブーム高さが前記最小距離設定値
   より小さい場合、あるいは前記最大距離設定値より大き
   い場合には前記ブームの高さをあらかじめ前記最小距離
   設定値と前記最大距離設定値との間に設定した復帰設定
   距離に復帰させるように自動制御するための駆動制御手
   段と、 前記ブームを駆動するアクチュエータを含む制御駆動手
   段、 とを包含し、それにより前記ブームの高さを自動制御す
   ることを特徴とする防除機の薬液散布用ブームの高さの
   制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の制御装置において、前
   記超音波発射装置及び前記超音波受波装置はそれぞれ複
   数個である防除機の薬液散布用のブームの高さの制御装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の制御装置において、前
   記制御駆動手段による前記ブームの高さを前記復帰設定
   距離に復帰させるための制御は、所定の設定待ち時間の
   経過後に行なわれる防除機の薬液散布用ブームの高さの
   制御装置。