JPH11266628A - 水田作業機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 苗植付装置の上昇開始時に充分な駆動力で制
御遅れやオーバシュートを発生し難く、応答性の良い昇
降制御を行う田植機を構成する。 【解決手段】 感度設定器３６で設定された制御目標と
フロートセンサ２５の計測結果とが合致する側に苗植付
装置の昇降を行う制御装置３７を備えると共に、この制
御目標を規準にして不感帯と、補償領域と、制御領域と
を形成し、偏差が不感帯にある場合には電磁弁４１のソ
レノイドに電流を供給せず、偏差が補償領域にある場合
には電磁弁４１ソレノイドに対して比較的大きい電流を
供給し、偏差が制御領域にある場合には偏差に対応した
電流を電磁弁４１のソレノイドに供給するよう制御装置
３７の制御動作を設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、走行機体に対して
アクチュエータの作動で昇降自在に対地作業装置を支持
すると共に、対地作業装置と圃場面との距離を計測する
センサと、対地作業装置の対圃場面高さを設定する設定
器とを設け、この設定器で設定される目標値とセンサで
計測される値とが合致する側に前記アクチュエータを駆
動して対地作業装置の昇降を行う制御装置を備えた水田
作業機に関し、詳しくは、昇降開始時の反応の良い制御
を可能にする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のように構成された技術として特開
平９‐１５４３４１号公報に示されるものが存在し、こ
の従来例では苗植付装置を駆動昇降する油圧シリンダに
対する電磁比例制御弁を備え、対地高さ検出手段の検出
結果と、目標とする所定高さとの偏差に正比例した目標
電流の昇電流を行いながら電磁比例制御弁に供給すると
共に、偏差が小さい場合には供給開始時点の電流値を大
電流側にずらすように制御形態が設定されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来例では、苗植付装
置の上昇開始時には電磁比例制御弁の開度を大きい側に
変位させることで、電磁比例制御弁の応答性を向上させ
るものとなっている。しかし、水分を含んだマット状苗
を載置することで重量化しやすい苗植付装置を上昇させ
る際の制御を考えると、苗植付装置の重量ばかりで無
く、苗植付装置の静慣性の作用によって苗植付装置の上
昇開始に遅れを生じ易いものとなっており、従来例のよ
うに電磁比例制御弁の応答性を向上させただけでは上昇
開始時の駆動力が不足して制御遅れが発生することも想
像できる。

【０００４】本発明の目的は、応答性の良い制御を行う
と同時に、対地作業装置の上昇を充分な駆動力で行って
制御遅れを発生し難い水田作業機を合理的に構成する点
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴（請
求項１）は冒頭に記載したように、走行機体に対してア
クチュエータの作動で昇降自在に対地作業装置を支持す
ると共に、対地作業装置と圃場面との距離を計測するセ
ンサと、対地作業装置の対圃場面高さを設定する設定器
とを設け、この設定器で設定される目標値とセンサで計
測される値とが合致する側に前記アクチュエータを駆動
して対地作業装置の昇降を行う制御装置を備えた水田作
業機において、前記設定器で設定される目標値を基準に
して所定幅の不感帯と、この不感帯から外方の域に補償
領域と、この補償領域から外方の域に制御領域とを設定
し、目標値とセンサで計測される値との偏差が前記不感
帯内にあればアクチュエータの駆動を停止し、前記偏差
が前記補償領域にあれば予め設定された大きさの出力で
アクチュエータを駆動し、前記偏差が前記制御領域にあ
れば偏差が大きくなるほどアクチュエータの出力を高め
て前記アクチュエータを高速で作動させるよう前記制御
装置の制御動作が設定されている点にあり、その作用、
及び、効果は次の通りである。

【０００６】本発明の第２の特徴（請求項２）は請求項
１において、前記アクチュエータが油圧シリンダで構成
されると共に、前記制御装置が油圧シリンダに対する電
磁操作型の制御弁の開度を設定自在に構成され、又、前
記偏差が前記制御領域にある場合には偏差に比例して制
御弁の開度を設定し、前記偏差が前記補償領域にある場
合には制御弁を予め設定された開度に維持するよう前記
制御装置の制御動作が設定されている点にあり、その作
用、及び、効果は次の通りである。

【０００７】本発明の第３の特徴（請求項３）は請求項
１又は２において、前記制御装置が、前記偏差が前記制
御領域にある場合には比例・積分動作型にアクチュエー
タを制御するよう制御動作が設定されている点にあり、
その作用、及び、効果は次の通りである。

【０００８】〔作用〕上記第１の特徴によると、対地作
業装置の昇降が停止した状態からセンサで計測される値
が不感帯から外方の域に達し、その値が補償領域にある
場合には、偏差が小さいものであるに拘わらず、予め設
定された大きさの出力でアクチュエータを駆動するの
で、例えば、この出力を対地作業装置の重量に抗して充
分な速度で上昇させ得る程度に設定するだけで、制御遅
れに陥ることなく応答性の良い昇降制御を可能にするも
のとなり、又、この補償域の外側に制御領域が形成され
ているので、偏差が制御領域にあれば偏差が大きくなっ
た場合でも適正な速度で対地作業装置の昇降を行って昇
降作動を短時間のうちに収束できるものとなる。

【０００９】上記第２の特徴によると、対地作業装置の
昇降が停止した状態からセンサで計測される値が不感帯
から外方の域に達し、その値が補償領域にある場合に
は、制御弁を予め設定された開度に維持するよう決まっ
た値の電流を供給することになるので、例えば、この電
流値を制御弁のスプールが迅速に作動し得る値に設定し
ておくだけで制御弁の応答性が向上するばかりでなく、
油圧シリンダに対して充分な圧力の作動油を供給して対
地作業装置を充分な速度で上昇させ得るものとなり、制
御遅れに陥ることなく応答性の良い昇降制御を可能にす
るものとなる。又、偏差が制御領域にあれば偏差が大き
いほど制御弁に対する電流値を増大させ、更に高速で対
地作業装置の昇降を行って短時間のうちに昇降制御を収
束できるものとなる。

【００１０】上記第３の特徴によると、偏差が制御領域
にある場合には比例・積分制御によって制御が行われる
ので、この域では応答性の良い制御が可能となる。

【００１１】〔発明の効果〕従って、対地作業装置の上
昇を開始する際には充分な駆動力で上昇を行って制御遅
れやオーバシュートを発生し難く、応答性の良い昇降制
御を行う水田作業機が合理的に構成されたのである（請
求項１）。又、制御弁に対する制御電流の設定だけで、
昇降作動開始の時点で偏差が小さくとも、制御弁ばかり
で無く対地作業装置のステップ応答性が向上して制御遅
れが解消されるものとなり（請求項２）、又、対地作業
装置の昇降時には応答性の良い制御を可能にするものと
なった（請求項３）。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、ステアリング
操作される駆動型の前車輪１、及び、駆動型の後車輪２
を備えた走行機体３の前部にエンジン４を搭載すると共
に、この走行機体３の後部にエンジン４からの動力が伝
えられる静油圧式の無段変速装置５、及び、ミッション
ケース６を配置し、又、走行機体３の中央部に運転座席
７を配置し、走行機体３の後端部に対し油圧シリンダ８
（アクチュエータの一例）で駆動昇降するリンク機構９
を介して対地作業装置としての苗植付装置Ａを連結して
水田作業機としての乗用型の田植機を構成する。

【００１３】前記運転座席７の右側部に苗植付装置Ａの
昇降制御と植付クラッチ（図示せず）の入り切り操作と
を行う昇降レバー１０を備え、又、機体前部位置にはス
テアリングハンドル１１を備えている。尚、前記植付ク
ラッチは、前記ミッションケース６に内蔵され、このミ
ッションケース６から苗植付装置Ａに対して動力を伝え
る伝動軸１２が決まった回転位相にある場合にのみ切り
操作を許容して苗植付装置Ａの植付アーム（後述する）
が圃場との接触を回避した姿勢で動力を遮断するよう構
成されている。

【００１４】苗植付装置Ａはマット状苗Ｗを載置する苗
載せ台１３、前記伝動軸１２からの動力が伝えられる伝
動ケース１４、この伝動ケース１４からチェーンケース
１５を介して伝えられる動力で回転するロータリケース
１６、このロータリケース１６に一対ずつ備えられた植
付アーム１７、複数の整地フロート１８（接地フロート
の一例）夫々を備えて複数条植用に構成されると共に、
該苗植付装置Ａの後端位置には施肥装置Ｂを備え、作業
時には苗載せ台１３に載置されたマット状苗Ｗの下端か
ら苗を植付アーム１７が１株ずつ切出して圃場面Ｓに植
え付けると同時に、植付けた苗の近傍の圃場面下に施肥
装置Ｂで肥料を供給するよう構成されている。

【００１５】前記複数の整地フロート１８は左右方向で
の中央側のものを感知フロート１８Ａに構成してあり、
この感知フロート１８Ａは図２に示すように、前記苗植
付装置Ａに横向き姿勢の軸芯周りで回動自在に支持され
た植付深さ調節軸２１から後方に延設した支持アーム２
２の後端位置に対して横向き姿勢の軸芯Ｐ周りで揺動自
在に支持され、植付深さ調節軸２１から前方に向けて形
成したリンク部材２３に対して該フロート１８Ａの前部
を支持することで該感知フロート１８Ａを横向き姿勢の
軸芯Ｐ周りでの揺動自在に構成してある。

【００１６】支持アーム２２に対して横向き姿勢の操作
軸２４周りで揺動自在にポテンショメータ型のフロート
センサ２５を支持し、この操作軸２４に備えた操作アー
ム２４Ａと感知フロート１８Ａに固定した固定アーム２
６との間に操作ロッド２７を備え、植付深さ調節軸２１
に固設した部材２８とフロートセンサ２５を支持する部
材とに亘ってロッド２９を備えることで植付深さ調節軸
２１の回動操作時に操作軸２４周りでのフロートセンサ
２５本体の姿勢を変更して感知フロート１８の苗植付装
置Ａに対する揺動姿勢を一定に維持する限りはフロート
センサ２５本体に対する操作アーム２４Ａの姿勢を維持
するよう構成されている。又、植付深さ調節軸２１に固
設された調節アーム３０を介して上下方向に揺動操作さ
れる部材３１と感知フロート１８Ａの前部との間に圧縮
コイル型の感知バネ３２を介装することで、植付深さ調
節軸２１の回動操作時にもセンサフロート１８の苗植付
装置Ａに対する揺動姿勢を一定に維持する限りは感知バ
ネ３２の付勢力を変化させないように構成されている。

【００１７】図３に示すように、運転座席７の前方位置
にはダイヤル３５で操作されるポテンショメータ型の感
度設定器３６が配置され、この感度設定器３６を「敏」
の側に操作するほど感知フロート１８Ａの目標姿勢前下
がり側に設定して感知バネ３２から感知フロート１８Ａ
に作用する付勢力の低減を図って該感知フロート１８Ａ
の敏感な揺動を許すものとなっており、「鈍」の側に操
作するほど感知フロート１８Ａの目標姿勢を前上がり側
に設定して感知バネ３２から感知フロート１８Ａに作用
する付勢力の増大を図って該感知フロート１８Ａの揺動
を鈍らせるものとなっている。

【００１８】図３に示すように、該田植機の制御系が構
成され、この制御系ではマイクロプロセッサ（図示せ
ず）を備えた制御装置３７に対して前記昇降レバー１０
の基端に備えた昇降レバーセンサ３８からの信号、前記
感度設定器３６からの信号、前記フロートセンサ２５か
らの信号が入力する系が形成されると共に、前記油圧シ
リンダ８を制御する電磁弁４１（制御弁の一例）を制御
する出力系が形成されている。又、電磁弁４１はソレノ
イドに供給される電流値の値を増大させるほど該電磁弁
４１の開度を大きくする電磁比例型の特性のものが用い
られている。又、制御装置３７は電磁弁４１のソレノイ
ドに対して間歇信号を出力すると共に、この間歇信号の
デューティ比の設定でＰＷＭ式に該ソレノイドに供給さ
れる電力の電流値を調節し得るものとなっている。

【００１９】苗植付装置Ａを昇降制御する自動昇降制御
ルーチンが図４のフローチャートに示すよう設定されて
いる。つまり、感度設定器３６からの信号を入力し、こ
の入力信号の値に基づいて、制御目標を設定すると共
に、この制御目標を基準にして不感帯の領域と補償領域
と制御領域とを設定する（＃１０１、＃１０２ステッ
プ）。又、これら不感帯の領域と補償領域と制御領域と
は図５に示す如く制御目標を基準にして苗植付装置Ａを
上昇させる側（同図で右側）と苗植付装置Ａを下降させ
る側（同図で左側）とに形成されるものであり、これら
何れの領域にフロートセンサからの信号が存在するかに
よって電磁弁４１のソレノイドに供給される電流値が求
められるよう制御特性が設定されている。

【００２０】次に、フロートセンサからの信号を入力し
て、このフロートセンサ２５からの信号値が不感帯の領
域内に存在する場合には電磁弁４１を閉じ操作し（既に
閉じ状態にある場合には閉じ状態を維持する）、又、補
償領域に存在する場合には設定された値に電磁弁４１の
開度を得る電流値の電力を電磁弁４１のソレノイドに供
給し、制御領域に存在する場合には制御目標とフロート
センサ２５からの信号値との偏差に基づく比例・積分制
御によって求められる電流値の電力を電磁弁４１の上昇
側あるいは下降側のソレノイドに対して供給するものと
なっている（＃１０３〜＃１０ステップ）。つまり、前
述した図に示すように、制御領域では偏差が大きくなる
ほど、電磁弁４１の開度を大きくして大出力の駆動力を
用いて高速に苗植付装置Ａを昇降させることにより昇降
制御を短時間に収束させるものとなっているが、この制
御領域と不感帯の領域との中間に形成された補償領域で
は偏差の値には無関係に、比例・積分制御によって求め
られる値より大きい値となるよう予め設定された値に電
磁弁４１の開度を設定することで電磁弁４１のスプール
を迅速に作動させて応答性の良い制御を可能にするばか
りで無く、苗植付装置Ａの昇降を、特に上昇制御時に充
分な駆動力を作用させることで駆動力不足を解消して応
答性の良い昇降制御を可能にするものとなっている。

【００２１】〔別実施の形態〕本発明は上記実施の形態
以外に、前記特性に代えて電磁弁４１の開度を設定する
特性を図６に示すように、不感帯の領域でも偏差に比例
した微弱な電流を電磁弁のソレノイドに対して供給する
ことで電磁弁４１の応答性を向上させるよう実施するこ
とも可能である。

【００２２】又、本発明では制御域で電磁弁に対して供
給する電流値を求めるに、比例制御に基づくものであっ
て良く、積分制御に基づくものであっても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植機の全体側面図

【図２】接地フロートの側面図

【図３】制御系のブロック回路図

【図４】自動昇降制御のフローチャート

【図５】偏差とソレノイドに供給される電流値との関係
をグラフ化した図

【図６】別実施の形態において偏差とソレノイドに供給
される電流値との関係をグラフ化した図

【符号の説明】

３ 走行機体 ８ アクチュエータ ２５ センサ ３６ 設定器 ３７ 制御装置 ４１ 制御弁 Ａ 対地作業装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体に対してアクチュエータの作動
   で昇降自在に対地作業装置を支持すると共に、対地作業
   装置と圃場面との距離を計測するセンサと、対地作業装
   置の対圃場面高さを設定する設定器とを設け、この設定
   器で設定される目標値とセンサで計測される値とが合致
   する側に前記アクチュエータを駆動して対地作業装置の
   昇降を行う制御装置を備えた水田作業機であって、 前記設定器で設定される目標値を基準にして所定幅の不
   感帯と、この不感帯から外方の域に補償領域と、この補
   償領域から外方の域に制御領域とを設定し、目標値とセ
   ンサで計測される値との偏差が前記不感帯内にあればア
   クチュエータの駆動を停止し、前記偏差が前記補償領域
   にあれば予め設定された大きさの出力でアクチュエータ
   を駆動し、前記偏差が前記制御領域にあれば偏差が大き
   くなるほどアクチュエータの出力を高めて前記アクチュ
   エータを高速で作動させるよう前記制御装置の制御動作
   が設定されている水田作業機。
2. 【請求項２】 前記アクチュエータが油圧シリンダで構
   成されると共に、前記制御装置が油圧シリンダに対する
   電磁操作型の制御弁の開度を設定自在に構成され、又、
   前記偏差が前記制御領域にある場合には偏差に比例して
   制御弁の開度を設定し、前記偏差が前記補償領域にある
   場合には制御弁を予め設定された開度に維持するよう前
   記制御装置の制御動作が設定されている請求項１記載の
   水田作業機。
3. 【請求項３】 前記制御装置が、前記偏差が前記制御領
   域にある場合には比例・積分動作型にアクチュエータを
   制御するよう制御動作が設定されている請求項１又は２
   記載の水田作業機。