JPH11266632A - 水田作業機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バネの付勢力に基づいて感知荷重を調節する
有効性を損なわず圃場の泥硬さに基づいて円滑に感知荷
重を調節し得る田植機を合理的に構成する。 【解決手段】 走行機体に対し油圧シリンダ８で昇降自
在に苗植付装置を連結し、この苗植付装置に感知バネ４
７で下方付勢された接地フロート１８を備え、又、接地
フロート１８の対圃場面高さを計測するフロートセンサ
４１と、苗植付装置の目標高さを設定する高さ設定器５
４の設定値と、泥硬さを計測する泥面センサ６２とを備
え、泥面センサ６２からの信号とフロートセンサ４１の
計測値とが合致する方向に苗植付装置を昇降させるよう
油圧シリンダ８を制御すると共に、泥面センサ６２で計
測される泥硬さが硬質であるほど感知バネ４７の付勢力
を高める電動モータ４８を制御する制御装置５１を備え
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、走行機体に対しア
クチュエータを介して昇降自在に対地作業装置を連結す
ると共に、この対地作業装置に対して上下変位自在、か
つ、付勢機構によって下方に向けて付勢された接地フロ
ートと、この接地フロートの上下変位を計測するフロー
トセンサとを備え、対地作業装置の目標対圃場面高さを
設定する設定器の設定値と、フロートセンサの計測値と
が合致する方向に対地作業装置を昇降させるよう前記ア
クチュエータを制御する制御装置を備えた水田作業機に
関し、詳しくは、制御感度を自動的に調節する技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】上記のように制御感度を自動的に調節す
るよう構成された水田作業機として田植機を例に挙げる
と実開昭６２‐２０２１１７号公報、あるいは、特開平
６‐６２６２５号公報に示されるものが存在し、これら
の従来例のうち前者では、揺動自在に構成された泥硬さ
センサの端部を圃場の泥土に突入させ、走行に伴った泥
硬さセンサの揺動力で接地フロートの前部を下方に付勢
するバネの付勢力を変更することで感知荷重を調節する
ものとなっている。尚、この従来例では泥土が硬質の場
合には泥硬さセンサが大きく揺動することを利用してバ
ネを大きく圧縮して感知荷重を高め、逆に、泥土が軟質
の場合には泥硬さセンサの揺動力が小さくなることを利
用して感知荷重を低下させるものとなっている。又、従
来例のうち後者では、揺動自在に構成された泥硬さセン
サの端部を圃場面に突入させ、走行に伴った泥硬さセン
サの揺動量を電気的に計測し、この計測結果に基づき圃
場の泥土が硬質である場合には接地フロートの目標姿勢
を下方側に変位させ、泥土が軟質である場合には接地フ
ロートの目標姿勢を上方側に変位させることで接地フロ
ートの前部に作用するバネ荷重を変化させて、前者のも
のと同様の特性で感知荷重を調節するものとなってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来例の前者
の構成のように走行機体の走行に伴った泥硬さセンサの
揺動力でバネの付勢力を変更するものでは、泥硬さセン
サとバネの付勢力を調節する機構との間に機械的に連係
する可動部を必要とするので、この可動部に泥の付着や
錆が発生することによって作動抵抗が高まって正常な作
動が行われなくなることもあり改善の余地がある。特
に、バネの付勢力の変更で感知荷重を調節するものでは
バネの初期圧を設定するにも人為的な操作を必要とする
ものであり操作の手間が掛かるものとなっている。又、
従来例の後者の構成では泥硬さセンサの揺動量を電気的
に計測して接地フロートの目標姿勢の変更で感知荷重を
調節するので、従来例の前者のように機械的な作動でバ
ネの付勢力を変更するものと比較して作動不良を発生し
難い面を有するものの、接地フロートの目標姿勢が変更
される毎に苗植付装置と圃場面との相対距離が変化して
苗の植付け深さも変化するものとなり改善の余地があ
る。

【０００４】本発明の目的は、バネの付勢力に基づいて
昇降制御の感知荷重を調節する有効性を損なうことなく
圃場の泥硬さに基づいた円滑な作動によって感知荷重を
調節し得る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、走行機体に対しアク
チュエータを介して昇降自在に対地作業装置を連結する
と共に、この対地作業装置に対して上下変位自在、か
つ、付勢機構によって下方に向けて付勢された接地フロ
ートと、この接地フロートの上下変位を計測するフロー
トセンサとを備え、対地作業装置の目標対圃場面高さを
設定する設定器の設定値と、フロートセンサの計測値と
が合致する方向に苗植付装置を昇降させるよう前記アク
チュエータを制御する制御装置を備えた水田作業機にお
いて、前記圃場面の泥硬さを計測する泥硬さセンサを備
え、この泥硬さセンサで計測する泥硬さが硬質であるほ
ど前記付勢機構の付勢力を高める電気制御式の調節手段
を備えている点にあり、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、前記調節手段が、前記泥硬さセンサからの
計測値と、感度設定器からの設定値とに基づいて付勢機
構の付勢力の調節を行うよう調節形態が設定されている
点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。

【０００７】〔作用〕上記第１の特徴によると、泥硬さ
センサで計測される泥硬さが硬質であるほど調節手段が
付勢機構の付勢力を高めるものとなり、泥硬さセンサで
計測される泥硬さが軟質の場合には付勢力は、さ程高め
られないので、圃場面の泥土の対応した適切な感知荷重
で昇降制御を行い得るものとなり、機械式に制御するも
のと比較して泥の付着や錆の発生による作動不良を発生
することがなく、接地フロートの姿勢を変更するものと
比較して対地作業装置の対地高さが変化することも無
い。

【０００８】上記第２の特徴によると、感度設定器から
の設定値によっても付勢機構の付勢力を変更できるの
で、例えば、泥硬さセンサがバネ付勢された接地片の揺
動姿勢から泥硬さを計測するもののように、機械的な特
性から良好な計測を行う最適な計測姿勢が存在するもの
であっても、この泥硬さセンサを最適な計測形態に維持
した状態で付勢機構の付勢力を適正な値に設定するよう
感度設定器を操作することも可能となり、このように設
定器を用いることで泥硬さを精度良く計測して対地作業
装置の自動昇降制御を行い得るものとなり、又、付勢機
構を構成するバネの初期張力を人為的に調節する際にも
手間をかけずに済むものとなる。

【０００９】〔発明の効果〕従って、バネの付勢力に基
づいて昇降制御の感知荷重を調節する有効性を損なうこ
となく圃場の泥硬さに基づいた円滑な作動によって感知
荷重を調節し得る水田作業機が合理的に構成されたので
ある（請求項１）。又、泥硬さセンサが計測条件によっ
て感度が変化するものでも高感度での計測を可能にでき
ると共に、付勢機構の初期圧も手間を掛けず楽に設定で
きるものとなった（請求項２）。

【００１０】

【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。

【００１１】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とメータパネル１２とを備えて
いる。尚、前記植付クラッチは、前記ミッションケース
６に内蔵されている。

【００１２】苗植付装置Ａはマット状苗Ｗを載置する苗
載せ台１３、走行機体３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１
６、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、複数の接地フロート１８夫々を備えて８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。尚、施肥装置Ｂはホッパー１９に貯留
された肥料を繰出し機構２０で繰出し、ホース２１、作
溝板２２の後部に連結された作溝器２３を介して圃場面
下に供給できるように構成されている。

【００１３】図２に示すように前記複数の接地フロート
１８のうち左右方向での中央位置の１つを苗植付装置Ａ
の対圃場面高さを計測するために用いている。この接地
フロート１８は、図３〜図５に示すように、前部位置を
前部リンクＬＦを介して、後部位置を後部リンクＬＲを
介して夫々苗植付装置Ａに対して支持することで前部位
置と後部位置とが昇降自在となるように苗植付装置Ａに
支持されている。つまり、前部リンクＬＦは、苗植付装
置Ａのフレーム２６と接地フロート１８の前部ブラケッ
ト２７との間に横向き姿勢の軸芯周りで屈伸自在に構成
された一対のリンク部材２８，２９で構成され、後部リ
ンクはＬＲ、植付深さ調節レバー３０によって回動操作
される横向き姿勢の植付深さ調節軸３１に一体形成され
たアーム３２の後端と、接地フロート１８の後部ブラケ
ット３３との間に対して横向き姿勢の芯周りで揺動自在
に支持したリンク部材３４で構成されている。又、植付
深さ調節レバー３０はレバーガイド３５に係止保持され
ることでアーム３２の姿勢を維持して植付けアーム１７
に備えた植付爪１７Ａの作動軌跡Ｔと圃場面Ｓとの上下
方向での相対距離を変更し苗の移植深さを調節するもの
となっている。

【００１４】苗植付装置Ａの側に固設された板状の支持
部材３８に対して平行四連型に作動するリンク片３９，
３９を介して上下変位自在にプレート４０を支持し、こ
のプレート４０に対して横向き姿勢の軸芯周りで回動操
作される操作アーム４１Ａを有したポテンショメータ型
のフロートセンサ４１を備えている。前記アーム３２
と、フロートセンサ４１を支持するリンク片３９とをリ
ンク部材４２で連係することにより植付深さ調節軸３１
の回動操作時にはアーム３２の揺動と連係したプレート
４０が上下に変位することによりプレート４０と接地フ
ロート１８との上下方向での相対距離を一定に維持する
よう構成されている。

【００１５】又、側面視で前記植付爪１７Ａの先端の作
動軌跡Ｔと接地フロート１８とが重複する位置に支持片
４３を備え、この支持片４３と前記フロートセンサ４１
の操作アーム４１Ａの端部との間に操作ロッド４４を介
装してあり、この操作ロッド４４に外嵌する筒状のネジ
軸４５を配置してある。このネジ軸４５はプレート４０
に対して上下変位不能に固設され、このネジ軸４５に螺
合するナット部材４６と操作ロッド４４の下端部との間
に付勢機構としての感知バネ４７が操作ロッド４４と同
軸芯を備えられている。このナット部材４６の外周には
ギヤ４６Ａが形成され、このギヤ４６Ａと螺合するピニ
オンギヤ４８Ａを駆動する電動モータ４８（調節手段の
一例）がプレート４０に備えられている。

【００１６】図２，図３，図６に示すように前記左右中
央位置のフロート１８の両外側に配置された接地フロー
ト１８，１８は前記左右中央位置のフロート１８と同様
に前部リンクＬＦと後部リンクＬＲとを介して昇降自在
に支持され、この後部ブラケット３３とリンク部材３４
との連結軸芯と同軸となる軸芯Ｐ上に筒状ケース６０を
回動自在に備えると共に、このケース６０と一体揺動す
る第１アーム６１Ａの後端に対して接地フロート１８が
形成した溝に接触する第１接地体６１を備え、又、この
ケース６０と同軸芯上で操作自在に構成されたポテンシ
ョメータ型の泥面センサ６２を内蔵固定し、この泥面セ
ンサ６２の操作軸６２Ａと一体揺動する第２アーム６３
Ａの後端に対して溝が形成されない圃場面Ｓに接触する
第２接地体６３を備えて泥面センサが構成されている。

【００１７】この泥面センサは圃場面Ｓを接地フロート
１８が通過する際に泥土が軟質である場合には溝が深く
なり、泥土が硬質である場合には溝が浅くなる現象を利
用して圃場の泥硬さを計測する機能を有するものであ
り、この泥面センサの計測結果に基づいて前記感知バネ
４７の設定される感知荷重を自動的に調節する制御系を
備えている。

【００１８】図７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５１に対して前記昇降レバー１０
の基端に備えたレバーセンサ５２、前記メータパネル１
２に備えられたダイヤル５３で操作されるポテンショメ
ータ型の高さ設定器５４、メータパネル１２に備えられ
たダイヤル５５で操作されるポテンショメータ型の感度
設定器５６、前記フロートセンサ４１、前記左右の泥面
センサ６２，６２夫々からの信号夫々が入力する系が形
成されると共に、前記油圧シリンダ８を制御する電磁弁
５７、前記電動モータ４８夫々を制御する出力系が形成
されている。又、電磁弁５７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弁の開度を大きくする電
磁比例型のものが用いられている。

【００１９】前記制御装置５１は、昇降レバー１０を苗
植付装置Ａを下降させる側の操作端に操作した際におい
て接地フロート１８の圃場面Ｓに対する接地圧（感知荷
重）に基づいて苗植付装置Ａを昇降させる自動昇降制御
を行うよう制御動作が設定され、この自動昇降制御では
図８のフローチャートに示すように、感度設定器５６か
らの信号を入力して感知荷重の基準値を設定すると共
に、左右の泥面センサ６２，６２からの信号を平均化し
た値を求め、この平均値が予め設定した泥硬さより硬質
である場合には前記基準値に加算し、この平均値が予め
設定した泥硬さより軟質である場合には前記基準値に減
算して目標荷重を設定し、このように設定された目標荷
重と感知バネ４７で設定されている荷重とに差異がある
場合にのみ電動モータ４８を駆動して目標荷重を現出す
る制御を行う（＃１０１〜＃１０３ステップ）。尚、こ
の制御では、感度設定器５６を「敏」の側に操作した場
合には操作量に対応した量だけ電動モータ４８を駆動し
て感知バネ４７を弛緩させて接地フロート１８から圃場
面Ｓに作用する圧力、即ち、感知荷重を軽減することで
圃場面の凹凸に対する接地フロート１７の敏感な昇降を
行わせるものとなっており、「鈍」の側に操作した場合
には操作量に対応した量だけ電動モータ４８を駆動して
感知バネ４７を緊張させて接地フロート１８から圃場面
Ｓに作用する圧力、即ち、感知荷重を高めることで圃場
面の凹凸に対する接地フロート１８の昇降を鈍くするこ
とで圃場面の凹凸に対する接地フロート１７の鈍感な昇
降を行わせるものとなっている。

【００２０】次に、高さ設定器５４からの信号に基づい
て目標高さを設定すると共に、この目標高さをフロート
センサ４１が検出するよう苗植付装置Ａの昇降を行うフ
ィードバック制御を行うものとなっている（＃１０４，
＃１０５ステップ）。尚、この昇降制御時には高さ設定
器５４で設定された目標高さを基準にして上昇側、下降
側夫々に不感帯を設定し、フロートセンサ４１からの検
出値が不感帯内にあれば、苗植付装置Ａを昇降を停止
し、フロートセンサ４１からの検出値が不感帯を越えて
接地フロート１８が上昇する側へ変化した場合には目標
高さとフロートセンサ４１からの検出値との偏差に比例
した開度となるよう電磁弁５７を制御して苗植付装置Ａ
の上昇制御を行い、これとは逆に、フロートセンサ４１
からの検出値が不感帯を越えて接地フロート１８が下降
する側へ変化した場合には目標高さとフロートセンサ４
１からの検出値との偏差に比例した開度となるよう電磁
弁５７を制御して苗植付装置Ａの下降制御を行うものと
なっている。

【００２１】このように本発明では、高さ設定器５４で
苗植付装置Ａに対する接地フロート１８の相対高さを設
定した後には、圃場面Ｓの泥土の硬軟に対応して感度設
定器５６を操作して作業を行うだけで、泥硬さセンサの
計測結果に基づいて圃場面Ｓの泥土の硬軟に対応した最
適な感知荷重が接地フロート１８の姿勢を変更すること
無く、自動的に設定されるものとなっており、接地フロ
ート１８の感知荷重を変更して圃場面Ｓの状態に対応し
た最適な感知荷重で苗植付装置Ａの昇降制御を行えるも
のとなっている。尚、苗の苗植付深さは植付深調節レバ
ー３０と、高さ設定器５４との何れによっても調節可能
であるが、高さ設定器５４を操作した場合には感知バネ
４７の付勢力が変化するので、この高さ設定器５４は作
業開始前に必要な値に設定しておき、作業時に植付深さ
を調節する際には植付深調節レバー３０を用いることに
なる。

【００２２】〔別実施の形態〕本発明は上記実施の形態
以外に、例えば、図９のフローチャートに示すように自
動昇降制御の制御形態を設定することも可能である。つ
まり、感度設定器５６からの信号を入力して感知荷重の
基準値を設定すると共に、左右の泥面センサ６２，６２
からの信号を平均化した値を求め、この平均値が予め設
定した泥硬さより硬質である場合には前記基準値に加算
し、この平均値が予め設定した泥硬さより軟質である場
合には前記基準値に減算して目標荷重と、目標高さの補
正値とを設定し、このように設定された目標荷重と感知
バネ４７で設定されている荷重とに差異がある場合にの
み電動モータ４８を駆動して目標荷重を現出する制御を
行う（＃２０１〜＃２０３ステップ）。次に、高さ設定
器５４からの信号と補正値とに基づいて目標高さを設定
すると共に、この目標高さをフロートセンサ４１が検出
するよう苗植付装置Ａの昇降を行うフィードバック制御
を行うものとなっている（＃２０４，＃２０５ステッ
プ）。このように制御形態を設定することによって、例
えば、圃場の泥硬さが硬質の場合には浅植えに設定する
等、圃場の泥硬さに対応して苗の植付深さを自動的に調
節することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植機の全体側面図

【図２】接地フロートの配置を示す平面図

【図３】接地フロートの側面図

【図４】フロートセンサの部位の構造を示す側面図

【図５】感知バネの付勢力の調節構造を示す断面図

【図６】泥面センサの配置を示す断面図

【図７】制御系のブロック回路図

【図８】昇降制御ルーチンのフローチャート

【図９】別実施の形態の昇降制御ルーチンのフローチャ
ート

【符号の説明】

３ 走行機体 ８ アクチュエータ １８ 接地フロート ４１ フロートセンサ ４７ 付勢機構 ４８ 調節手段 ５１ 制御装置 ５４ 設定器 ５６ 感度設定器 Ａ 対地作業装置 Ｓ 圃場面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行機体に対しアクチュエータを介して
   昇降自在に対地作業装置を連結すると共に、この対地作
   業装置に対して上下変位自在、かつ、付勢機構によって
   下方に向けて付勢された接地フロートと、この接地フロ
   ートの上下変位を計測するフロートセンサとを備え、対
   地作業装置の目標対圃場面高さを設定する設定器の設定
   値と、フロートセンサの計測値とが合致する方向に対地
   作業装置を昇降させるよう前記アクチュエータを制御す
   る制御装置を備えた水田作業機であって、 前記圃場面の泥硬さを計測する泥硬さセンサを備え、こ
   の泥硬さセンサで計測する泥硬さが硬質であるほど前記
   付勢機構の付勢力を高める電気制御式の調節手段を備え
   ている水田作業機。
2. 【請求項２】 前記調節手段が、前記泥硬さセンサから
   の計測値と、感度設定器からの設定値とに基づいて付勢
   機構の付勢力の調節を行うよう調節形態が設定されてい
   る請求項１記載の水田作業機。