(57)【要約】【課題】機構を簡素化した田植機を提供することである。【解決手段】本発明の田植機１００は、植付爪部２２０と、植付爪部２２０を駆動するための駆動機構部２１０と、を備える植付ユニット２００を少なくとも２個以上有し、複数の植付ユニット２００と電気的に接続されるメイン制御部３００を備え、各植付ユニット２００毎に設けられた駆動機構部２１０は、それぞれ駆動モータ２１１と、駆動モータ２１１の回転力を植付爪２２１へ伝達するための伝達部２１２と、を有し、植付ユニット２００は、それぞれの駆動モータ２１１を制御するモータ制御部３０１，３０２を有する【選択図】図２
2014171464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植付爪部と、前記植付爪部を駆動するための駆動機構部と、を備える植付ユニットを少なくとも２個以上有し、
複数の前記植付ユニットと電気的に接続されるメイン制御部を備え、
各前記植付ユニット毎に設けられた前記駆動機構部は、
それぞれ駆動モータと、
前記駆動モータの回転力を前記植付爪部へ伝達するための伝達部と、
を有し、
前記植付ユニットは、
それぞれの前記駆動モータを制御するモータ制御部
を有する
田植機。
【請求項２】
前記駆動モータは、同期モータによって形成される
請求項１に記載の田植機。
【請求項３】
前記同期モータは扁平型である
請求項２に記載の田植機。
【請求項４】
前記植付爪部は、
進行方向の右側に右側植付爪と、
進行方向の左側に左側植付爪と、
を有し、
前記駆動機構部は、前記右側植付爪が回転する平面と前記左側植付爪が回転する平面との間に位置する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の田植機。
【請求項５】
前記駆動機構部の少なくとも半分以上は、
前記右側植付爪が回転する面を円柱の一方の底面とし、前記左側植付爪が回転する面を円柱の底面とした場合に、
形成される円柱の内部空間に配置される
請求項４に記載の田植機。
【請求項６】
前記駆動モータの回転平面と、
前記右側植付爪及び前記左側植付爪が回転する平面と、が平行である
請求項４に記載の田植機。
【請求項７】
前記伝達部は、ギア部であり、
前記ギア部内のギアが回転する回転平面と、前記右側植付爪及び前記左側植付爪が回転する平面と、が平行である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の田植機。
【請求項８】
前記モータ制御部は、前記駆動モータを収容するケースと同一のケース内に配設され、
前記ケースは伝熱性を有する材質で形成される
請求項１〜７のいずれか１項に記載の田植機。
【請求項９】
前記モータ制御部は、
田植機全体を制御する前記メイン制御部からの制御信号を受信し、
当該制御信号に従って、少なくとも駆動モータの回転角度を制御する
請求項１〜８のいずれか１項に記載の田植機。
【請求項１０】
前記制御信号は、目標角度信号と目標速度信号である
請求項９に記載の田植機。
【請求項１１】
前記モータ制御部が、前記駆動モータの電気角検出手段と、回転角検出手段を備える
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の田植機。
【請求項１２】
前記回転角検出手段は、回転角度原点を検出する回転角度原点検出手段で検出した原点を起点として、前記電気角検出手段から検出した電気角を積算することによって、回転角を得る
請求項１１に記載の田植機。
【請求項１３】
前記回転角度原点検出手段は、前記駆動モータを正回転もしくは逆回転させたときに、回転角度に応じて所要トルクが変化するように構成した植付爪部または伝達部を使用し、この特性を利用して植付爪の回転角度原点を検出する
請求項１２に記載の田植機。
【請求項１４】
前記回転角度原点検出手段は、前記駆動モータを逆回転させたときに、前記植付爪部のプッシュアームの作動位置より先に回転しない特性を利用することで、植付爪の回転角度原点を検出する
請求項１３に記載の田植機。
【請求項１５】
前記回転角度原点検出手段は、前記植付爪部を正回転させた場合に、トルクが特定の角度で急激に減少するように構成する事で、この特性を利用して植付爪の回転角度原点を検出する
請求項１３に記載の田植機。
【請求項１６】
前記モータ制御部は、前記駆動モータが中・高速回転時には、前記駆動モータの回転によって生じる逆起電圧から推定した推定回転角度に基づいての制御が支配的であり、
前記モータ制御部は、前記駆動モータが低速回転時・停止時には、ホールセンサによって検出した推定回転角度に基づいての制御が支配的である
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の田植機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圃場面に対して苗を所定の間隔で植付ける田植機に関する。
【背景技術】
【０００２】
田植えを行う圃場はぬかるんでおり、走行車体は圃場の表面からある程度の深さのところを走行する。近年、走行車体の後部にリンク機構を介して備え付けられる田植機の本体重量の軽量化が重要な課題となっている。しかし、現状の乗用型田植機では、動力を走行車体から田植機側へ伝える動力伝達機構が複雑であり、また、苗植えの間隔調整や速度調整などの要望から田植機の苗を植付ける機構も複雑となっている。このため、重量が重くなっている。
【０００３】
例えば、特許文献１の技術では、走行車体からの動力を植付爪にまで伝えるために、ベルト伝動装置、副ギヤ変速機構、株間変速機構、伝達軸、伸縮軸伝達機構、苗のせ台横送り機構、チェーン、植付け駆動軸などを複雑に組み合わせて、動力を伝える構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５９４５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような歯車の組み合わせによる動力伝達機構によって、苗植えの間隔調整や速度調整に対応するためには、機構そのものが複雑になり、田植機の重量が増えてしまう。これが、田植機の軽量化を妨げる一因となっている。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、機構を簡素化した田植機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の田植機は、植付爪部と、植付爪部を駆動するための駆動機構部と、を備える植付ユニットを少なくとも２個以上有し、複数の植付ユニットと電気的に接続されるメイン制御部を備え、各植付ユニット毎に設けられた駆動機構部は、それぞれ駆動モータと、駆動モータの回転力を植付爪部へ伝達するための伝達部と、を有し、植付ユニットは、それぞれの駆動モータを制御するモータ制御部を有する。
【０００８】
好適には、駆動モータは、同期モータによって形成される。
【０００９】
好適には、同期モータは扁平型である。
【００１０】
好適には、植付爪部は、進行方向の右側に右側植付爪と、進行方向の左側に左側植付爪と、を有し、駆動機構部は、右側植付爪が回転する平面と左側植付爪が回転する平面との間に位置する。
【００１１】
好適には、駆動機構部の少なくとも半分以上は、右側植付爪が回転する面を円柱の一方の底面とし、左側植付爪が回転する面を円柱の底面とした場合に、形成される円柱の内部空間に配置される。
【００１２】
好適には、駆動モータの回転平面と、右側植付爪及び左側植付爪が回転する平面と、が平行である。
【００１３】
好適には、伝達部は、ギア部であり、ギア部内のギアが回転する回転平面と、右側植付爪及び左側植付爪が回転する平面と、が平行である。
【００１４】
好適には、モータ制御部は、駆動モータを収容するケースと同一のケース内に配設され、ケースは伝熱性を有する材質で形成される。
【００１５】
好適には、モータ制御部は、田植機全体を制御するメイン制御部からの制御信号を受信し、当該制御信号に従って、少なくとも駆動モータの回転角度を制御する。
【００１６】
好適には、制御信号は、目標角度信号と目標速度信号である。
【００１７】
好適には、モータ制御部が、駆動モータの電気角検出手段と、回転角検出手段を備える。
【００１８】
好適には、回転角検出手段は、回転角度原点を検出する回転角度原点検出手段で検出した原点を起点として、電気角検出手段から検出した電気角を積算することによって、回転角を得る。
【００１９】
好適には、回転角度原点検出手段は、駆動モータを正回転もしくは逆回転させたときに、回転角度に応じて所要トルクが変化するように構成した植付爪部または伝達部を使用し、これを利用して植付爪の回転角度原点を検出する。
【００２０】
好適には、回転角度原点検出手段は、駆動モータを逆回転させたときに、植付爪部のプッシュアームの作動位置より先に回転しない特性を利用することで、植付爪の回転角度原点を検出する。
【００２１】
好適には、回転角度原点検出手段は、植付爪部を正回転させた場合に、トルクが特定の角度で急激に減少するように構成する事で、この特性を利用して植付爪の回転角度原点を検出する。
【００２２】
好適には、モータ制御部は、駆動モータが中・高速回転時には、駆動モータの回転によって生じる逆起電圧から推定した推定回転角度に基づいての制御が支配的であり、モータ制御部は、駆動モータが低速回転時・停止時には、ホールセンサによって検出した推定回転角度に基づいての制御が支配的である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明における田植機によって、機構が簡単で軽量化された田植機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る田植機と走行車体を含む乗用田植機の全体を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る田植機の全体簡略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る田植機の植付ユニットの拡大斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る田植機の植付ユニットの拡大斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る田植機の制御を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態に係る田植機の制御を詳細に説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る田植機の植付爪部の断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る田植機の駆動モータの制御部を収容するケースの蓋を取外した図である。
【図９】本発明の実施形態に係る田植機の駆動モータと減速機構を収容するケースの蓋を取外した図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る田植機の駆動モータの内部構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２６】
本発明の田植機は、走行車体の後方部に取り付けられる田植機である。図１は、本発明の実施形態に係る田植機１００と走行車体１０を含む乗用田植機の全体を示す図である。図１を例に、走行車体１０を含む乗用田植機全体について説明する。
【００２７】
乗用田植機全体は、走行車体１０と、田植機１００から構成される。作業者が走行車体１０の運転席１１に搭乗する。走行車体１０にはエンジン１２が搭載される。エンジン１２を保持する車体フレーム１３には、ミッションケース１４が設けられ、フロントアクスルケース１５を介して水田走行用前輪１６が支持される。さらに、リヤアクスルケース１７を介して水田走行用後輪１８が支持される。
【００２８】
エンジン１２等はボンネット１９で覆われ、ミッションケース１４等はステップ２０ａを有する車体カバー２０によって覆われている。この車体カバー２０の上部に運転席１１が取り付けられ、その運転席１１の前方にハンドル２１が設けられている。
【００２９】
走行車体１０の後方には、トップリンク２２及びロワーリンク２３を含む昇降リンク機構を介して田植機１００が備えられる。走行車体１０の後部とロワーリンク２３との間に介設した油圧シリンダー（図示しない）の伸縮動作によって昇降自在となるように構成されている。田植機１００には、多条植え用の苗載台２４並びに複数の植付ユニット２００などが具備される。植付ユニット２００は、駆動機構部２１０と、植付爪２２１を備える植付爪部２２０とを備える。
【００３０】
前が高く後ろが低い矩形板状の前傾式の苗載台２４は、下部ガイドレール２５及び上部ガイドレール２６を介して、田植機１００中央及び左右に設けられた駆動機構部２１０に対して左右往復摺動自在に支持されている。駆動機構部２１０の下方には、中央及び左右の植付用均等フロート２７が植付深さ調節部材等を介して支持されている。田植機１００を下ろし、この植付用均等フロート２７を圃場面に着地させることにより、苗載台２４上の苗マットから取り出した苗の植付深さが設定されるようになっている。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態に係る田植機１００の全体簡略図である。図２を参考に田植機１００の簡単な説明をする。
【００３２】
田植機１００の植付ユニット２００，２０１はそれぞれ制御部３０２，３０１と電気的に接続されている。また、田植機１００の苗載台２４の横送りおよび縦送りを制御する制御部３０３，３０４が接続されている。これらの制御部３０１，３０２，３０３，３０４は、電気的にメイン制御部３００に接続され、メイン制御部３００によって制御される。メイン制御部３００は、ＧＰＳ（Global Positioning System）からの位置情報や走行車体１０の左右の車輪回転角センサ１８ＬＳ，１８ＲＳからの情報に応じて制御信号を出力する。これにより、作業条件の差異に起因するすべり率の違いに影響されずに、設定した植付間隔（株間）を維持、制御することが可能となる。
【００３３】
植付ユニット２００は、駆動機構部２１０と、植付爪２２１を備える植付爪部２２０とを備える。駆動機構部２１０は、駆動モータ２１１と伝達部２１２からなる。駆動モータは、同期モータによって形成され、扁平型である。これにより小さなスペースであっても、大きなトルクを得ることができる。
【００３４】
植付ユニット２００の駆動モータ２１１は、制御部３０２に接続され、制御される。なお、制御部３０１，３０２，３０３は、それぞれ駆動モータを収容するケースと同一のケース内に配設され、ケースは伝熱性を有する材質で形成される。また、全ての制御部３０１，３０２，３０３，３０４は、田植機１００の全体を制御するメイン制御部３００からの制御信号を受信し、当該制御信号に従って、少なくとも駆動モータの回転角度を制御する。メイン制御部３００は、例えばＧＰＳからの位置情報、走行車体１０の左右の車輪回転角センサ１８ＬＳ，１８ＲＳからの情報、操作パネルからの信号に応じて制御信号を出力する。
【００３５】
本実施例では、制御部３０１，３０２は、植付ユニット２０１，２００をそれぞれ制御し、制御部３０３は、苗載台２４の横送り駆動部３１０の横送り用駆動モータ３０７と横送り左右リミットスイッチ３０５，３０６を制御し、制御部３０４は、苗載台２４の縦送り駆動部３１１の縦送り用駆動モータ３１２を制御している。横送り駆動部３１０は、制御部３０３からの信号により制御される横送り用駆動モータ３０７と横送り用駆動モータ３０７によって回転する歯車３０８によって駆動する。横送り左右リミットスイッチ３０５，３０６は、横送り駆動部３１０の左右の限界位置まで駆動されたときに押されるように構成されている。
【００３６】
制御部３０４は、苗載台２４の縦送り駆動部３１１の縦送り用駆動モータ３１２を制御し、苗載台２４の縦送りを２条ずつ、もしくは１条ずつ送るように駆動する。
【００３７】
つぎに図３、図４を用いて本発明の実施形態に係る田植機１００の植付ユニット２００について説明する。図３、図４は、本発明の実施形態に係る田植機の植付ユニット２００の拡大斜視図である。
【００３８】
植付ユニット２００は、駆動機構部２１０と植付爪部２２０とから構成される。駆動機構部２１０は、駆動モータ２１１と伝達部２１２からなる。植付爪部２２０は、進行方向の右側に右側植付爪２２１Ｒと、進行方向の左側に左側植付爪２２１Ｌとを有している。駆動モータ２１１と伝達部２１２からなる駆動機構部２１０は、右側植付爪２２１Ｒが回転する面２２１ＲＣ（図４参照）と左側植付爪２２１Ｌが回転する面２２１ＬＣ（図４参照）との間に位置するように設けられる。
【００３９】
また、駆動機構部２１０の少なくとも半分以上は、右側植付爪２２１Ｒが回転する面２２１ＲＣ（図４参照）を円柱の一方の底面とし、左側植付爪が回転する面２２１ＬＣ（図４参照）を円柱の底面とした場合に、形成される円柱の内部空間に配置される。なお、駆動モータの回転平面と、右側植付爪２２１Ｒ及び左側植付爪２２１Ｌが回転する平面２２１ＲＣ，２２１ＬＣとは平行となっている。
【００４０】
駆動モータ２１１には、ＡＣモータが使用されている。このため、センサレスベクトル制御ができ、高速回転時に正確に位置検出が可能となる。特にアウターロータ型の永久磁石同期モータ（PMSM: Permanent Magnet Synchronous Motor）を使用する。アウターロータ型の永久磁石同期モータは、コイルを固定子側に設けるため、扁平かつ大径のモータにすることが可能となる。大径のモータであるため、低速度回転でも高トルクを得ることができる。このため減速機構を簡素化することができる。また、モータの形状が扁平であるために、ケース幅の狭いスペースに、モータと簡素化された減速機構の両方を収容できる。このため、従来、動力伝達機構が存在していた部位に置換して、モータと減速機構を収容することができる。
【００４１】
なお、本実施例では、モータと減速機構と制御部（制御基板）を一体化したユニットを用いる。これにより、動力伝達部や配線を省略することができ、製造やメンテナンスが容易になる。また、簡易な配線で電力供給および植付ユニット２００，２０１や苗載台２４の横送り、縦送りなどの同期制御を行うことができる。
【００４２】
次に本発明の実施形態に係る田植機の制御について説明する。まず、植付ユニット２００の駆動モータ２１１の制御方法の概要について説明する。駆動モータ２１１の回転制御は、永久磁石同期モータの制御方式の１つであるベクトル制御とホールセンサによって検出された信号に応じた制御を用いる。具体的には、駆動モータ２１１が中・高速回転時には、駆動モータの回転によって生じる逆起電圧から推定した推定回転角度に基づいての制御が支配的となるように制御し、駆動モータ２１１が低速回転時・停止時には、ホールセンサによって検出した推定回転角度に基づいての制御が支配的であるように制御する。
【００４３】
ベクトル制御は、トルク電圧ＶＱと磁束電圧ＶＤを調整することで、トルク生成電流ＩＱと磁束生成電流ＩＤをそれぞれ独立に制御できる。なお、駆動モータ２１１が高速度回転域で駆動している場合、駆動電圧と逆起電圧が均衡し、それ以上回転速度が上がらなくなる。しかし、磁束生成電流ＩＤを増やす（通常はＩＤ＝０、逆起電圧を打ち消す、弱め磁束制御）ことで、回転速度を上げることができる。これにより、制御遅れによる位相ずれが短時間で修正され、高精度な回転制御を行うことができる。
【００４４】
駆動モータ２１１が中速度回転域で駆動している場合、制御基板上の電流センサで三相電流を計測し、出力電圧と電流の関係から逆起電圧を推定して回転子の電気角を求めることで、エンコーダ等の外部センサを設けずに回転制御（センサレスベクトル制御）を行うことができる。
【００４５】
駆動モータ２１１が低速度回転域で駆動している場合または停止時では、逆起電圧が小さくなり回転子の電気角検出が困難となる。このためホールセンサ制御を行う。駆動モータ２１１内部にホールセンサを３個配置して回転子の電気角を検出し、制御する（図１０参照）。
【００４６】
なお、植付爪の回転角度は、回転角度原点検出手段により検出した原点位置からモータの極数とギア比を考慮して電気角を積算することで求まる。
【００４７】
バスラインを介して目標角度信号を随時送ることで、植付ユニットごとのモータの回転角度を同期させることが可能となる。角度信号送信頻度が低いと、目標角度が断続的に更新されることになり、ぎこちない回転運動となってしまう。このため、目標角度に加えて目標速度を送信してフィルタリングすることにより、滑らかな角度制御を行う。
【００４８】
次に図５・６に基づいて、本実施形態に係る田植機１００の制御について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る田植機の制御を説明するための図である。図６は、本発明の実施形態に係る田植機の制御を詳細に説明するための図である。図５は、田植機の制御に関わる制御部とモータの関係を簡単に示している。メイン制御部３００は、車速センサ３０からの車速信号やユーザ入力部３１からの信号に応じ、モータ制御部３０１へ制御信号として、目標角度信号及び目標速度信号を出力する。モータ制御部３０１，３０２，３０３は、それぞれ制御を行う駆動モータ３０１Ｍ，３０２Ｍ，３０３Ｍへ与えている信号とメイン制御部３００からの信号に応じて、フィードバックを行いながら、各駆動モータ３０１Ｍ，３０２Ｍ，３０３Ｍの回転角度を制御する。なお、モータ制御部３０１，３０２，３０３は、以下で示すように、駆動モータの電気角検出手段と、回転角検出手段を有する。
【００４９】
次に図６に従って、モータ制御部３０１の駆動モータ３０１Ｍを例に、本実施形態に係る田植機の植付ユニットの駆動モータの制御を詳細に説明する。駆動モータ３０１Ｍはベクトル制御部３０１ＶからＵ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧が供給されることで、制御される。駆動モータ３０１Ｍを直接的に制御するベクトル制御部３０１Ｖは、以下のように動作している。
【００５０】
駆動モータ３０１Ｍの三相コイルのＵ相コイル、Ｖ相コイルに流れる電流を検出し、Ｕ相電流と、Ｖ相電流と、減算部４０１でＵ相電流とＶ相電流の差分から算出されるＷ相電流が、ＵＶＷ−αβ変換部４０２へ入力される。変換後の信号はα軸電流、β軸電流としてαβ−ｄｑ変換部４０３に出力されるとともに、α軸電流はコイル抵抗値５０１とコイルインダクタンス値５０３へ、β軸電流はコイル抵抗値５０５とコイルインダクタンス値５０７へ出力される。
【００５１】
αβ−ｄｑ変換部４０３によって変換されたｄ軸電流は、目標ｄ軸電流出力部４０４から出力される目標ｄ軸電流との差分が加算部４０５で取られる。この差分は、それぞれ積分制御ゲイン４０６を通った信号と比例制御ゲイン４０７を通った信号が加算部４０８で加算され、ｄｑ−αβ変換部４１３に出力される。一方、αβ−ｄｑ変換部４０３によって変換されたｑ軸電流は目標ｑ軸電流との差分が加算部４０９で取られる。この差分は、それぞれ積分制御ゲイン４１０を通った信号と比例制御ゲイン４１１を通った信号が加算部４１２で加算され、ｄｑ−αβ変換部４１３に出力される。ｄｑ−αβ変換部４１３で変換されて出力されるα軸電圧とβ軸電圧は、αβ−ＵＶＷ変換部４１４へ出力されるとともに、α軸電圧は加算部５０２へ、β軸電圧は加算部５０６へ出力される。αβ−ＵＶＷ変換部４１４は駆動モータ３０１Ｍに、Ｕ相電圧、Ｖ相電圧、Ｗ相電圧を供給し、回転角度を制御する。
【００５２】
次に、ベクトル制御部３０１Ｖから出力されたα軸電流、β軸電流、α軸電圧、β軸電圧を処理し、角度制御部３０１Ａでも用いる機械角へ変換するまでを説明する。α軸電流をコイル抵抗値５０１とコイルインダクタンス値５０３で変換したコイル電圧値を加算部５０２と加算部５０４でα軸電圧から減じ、推定α軸逆起電圧が出力される。β軸電流をコイル抵抗値５０５とコイルインダクタンス値５０７で変換したコイル電圧値を加算部５０６と加算部５０８でβ軸電圧から減じ、推定β軸逆起電圧が出力される。
【００５３】
推定α軸逆起電圧と推定β軸逆起電圧はαβ−ｄｑ変換部５０９により推定ｄ軸逆起電圧と推定ｑ軸逆起電圧となって出力される。推定ｑ軸逆起電圧は定数５１０を乗じて推定電気角速度に変換され、加算部５１４に入力される。推定電気角速度を符号関数５１１で符号に変換した値と推定ｄ軸逆起電圧の乗算を乗算部５１２で行い推定電気角補正ゲイン５１３を乗じて加算部５１４に入力される。加算部５１４の出力は、積分部５１５で積分され推定電気角が出力される。
【００５４】
加算部５１４に対してはさらに、ホールセンサ情報から６０度単位の階段状の電気角を計算したものと上記推定電気角の差分と、ホール補正ゲイン５１７を乗じたものが入力される。つまり、推定電気角速度と推定電気角補正ゲイン５１３の出力とホール補正ゲイン５１７の出力が加算部５１４で足され、この和が積分制御部５１５で積分されて推定電気角が出力されることになる。推定電気角はｄｑ−αβ変換部５０９にフィードバックされると同時に推定電気角としてベクトル制御のαβ−ｄｑ変換とｄｑ−αβ変換に利用される。
【００５５】
推定電気角は、電気角−機械角変換部５１８でモータの極数とギア比を考慮して積算され、機械角に変換され、植付爪の角度制御部３０１Ａに、植付爪角度として出力される。推定電気角速度は、電気角速度−機械角速度変換部５１８でモータの極数とギア比を考慮して機械角速度に変換され植付爪の角度制御部３０１Ａに、植付爪速度として出力される。
【００５６】
なお加算部５１４において、駆動モータの回転が中・高速であるときには逆起電圧が大きいために、推定電気角補正ゲイン５１３の出力からの補正が支配的となり、駆動モータの回転が低速・停止状態であるときには、ホール補正ゲイン５１７の出力からの補正が支配的となることで、モータ制御部３０１は、駆動モータが中・高速回転時には、逆起電圧から推定した推定回転角度に基づいての制御が支配的であり、駆動モータが低速回転・停止時には、ホールセンサによって検出した推定回転角度に基づいての制御が支配的であるように制御される。
【００５７】
次に、モータ制御部３０１の角度制御部３０１Ａでの動作について説明する。メイン制御部３００がモータ制御部３０１の角度制御部３０１Ａに対して目標角度信号と目標速度信号を送信する。目標角度信号と目標速度信号の送信周期が遅い場合、目標角度信号は階段状に変化する事になりモータ制御部３０１での角度制御に問題が生じる場合がある。そこでモータ制御部３０１では受信した目標速度信号を積分部５２１で積分することによって、なめらかな角度信号を出力するようにする。
【００５８】
このとき生じる積分ドリフトを解消する目的で積分部５２１の出力と受信した目標角度信号の差分を加算部５２２でとり、フィルタゲイン５１９を乗じて加算部５２０を介して積分部５２１にフィードバックする。これにより積分部５２１の出力は、なめらかにフィルタリングされた目標角度信号となり、メイン制御部から送信する前の目標角度信号とほぼ一致するようになる。目標角度信号と目標速度信号の送信周期が遅い場合、元のなめらかな目標角度信号と送信した階段状の目標角度信号の平均誤差が大きくなり、モータ制御部３０１での角度制御信号が遅れる。
【００５９】
そこで、メイン制御部３００は目標角度信号を送信する際に、目標角度信号に、目標速度信号と送信周期の積の半分（周期変換部６０８によって行われる）を、加算部６０９で加算して送信する事で元の目標角度信号と送信した目標角度信号の平均誤差をゼロにする。なめらかになるようフィルタされた目標角度信号である積分部５２１の出力は、電気角−機械角変換部５１８の出力を加算部５２３で減じて角度偏差信号を出力する。角度偏差信号は、それぞれ積分制御ゲイン５２４と比例制御ゲイン５２５を通って加算部５２７に入力される。一方、メイン制御部３００からの目標速度信号は、電気角速度−機械角変換部５１８からＬＰＦ（ローパスフィルタ）５２８を通った植付爪速度信号と、加算部５３０で減じられる。ここで、ＬＰＦ５２８と加算部５３０によって速度フィードバックを行うことができ、これにより応答速度を高めることができる。また、疎植時に、植付爪速度を不等速に回転させる制御が、高分解能の角度センサや速度センサなしで可能となる。
【００６０】
速度偏差は、微分制御ゲイン５２６を乗じて加算部５２７に入力される。加算部５２７の出力はＬＰＦ（ローパスフィルタ）５２９を通り、目標ｑ軸電流としてベクトル制御部３０１Ｖに出力されて電流制御が実行されモータの回転角度が目標値と一致するように制御される。
【００６１】
なお、メイン制御部３００においては、車速センサ３０からの信号をパルスカウント部６０１でカウントし、角度として出力する、一方、車速センサ３０からの信号をパルス間隔計測部６０２で計測し速度として出力する。速度はＬＰＦ（ローパスフィルタ）６０３を通り、積分部６０４で積分された出力と、角度の差分を加算部６０５でとり、フィルタゲイン６０６を乗じて加算部６０７を介して積分部６０４にフィードバックする。また、周期変換部６０８によって、目標速度信号と送信周期の積の半分を、加算部６０９で加算して送信する。以上のようにして、メイン制御部３００からＣＡＮ通信を介してモータ制御部３０１の角度制御部３０１Ａへ目標角度信号と目標速度信号が出力される。
【００６２】
上記のモータ制御部３０１の制御方法は、モータ制御部３０２〜３０３についても同様に行われる。以上のように制御することで、同期制御を行いつつ、逆起電圧から推定した角度とホールセンサによって検出された信号から計算した角度がモータの回転速度に応じて適宜組み合わせて制御を行うことができる。
【００６３】
次に本発明の実施形態に係る田植機１００の植付爪部２２０について説明する。図７は、本発明の実施形態に係る田植機１００の植付爪部２２０の断面図である。植付爪部２２０は、植付爪２２１と、押出爪２２２と、この押出爪２２２を押し出すプッシュロッド２２３と、プッシュロッド２２３を駆動するプッシュアーム２２４とから構成される。また、プッシュロッド２２３の基部にはチェーンジョイント２２５が枢着されおり、プッシュバネ２２６の力をバネ受け２２７を介して伝えるように構成されている。プッシュアーム２２４は一方がプッシュロッド２２３に固着され、もう一方を軸２２９に回動自在に取り付けられている。
【００６４】
なお、起動時等に駆動モータ２１１を回転させて植付爪の回転角度原点を検出する。これには、駆動モータ２１１を正回転もしくは逆回転させたときに、回転角度に応じて所要トルクが変化するように構成した植付爪部または伝達部を使用し、この特性を利用して植付爪の回転角度原点を検出する。
【００６５】
一例として、駆動モータ２１１を逆回転させたときに、植付爪部のプッシュアーム２２４の作動位置であるカム２２８の不連続部分より先に回転しないこと（無限大のトルクが必要）を利用して検出する方法が利用できる。これには、駆動モータ２１１を定トルク駆動して植付爪が停止した位置を原点とする、もしくは定速駆動をしてトルクが一定時間閾値より大きくなった位置を原点とする方法が利用できる。
【００６６】
一例として、駆動モータ２１１を正回転させたときに、植付爪部のカム２２８の形状や伝達部に設けられたバックラッシュ除去用のカムの形状等を工夫する事で、トルクが特定の角度で急激に減少するように構成し、これを利用して植付爪の回転角度原点を検出する。これには、駆動モータ２１１を定速度駆動してトルクが一定時間閾値より小さくなった位置を原点とする方法が利用できる。
【００６７】
次に本発明の実施形態に係る田植機１００の駆動モータ２１１の制御部を収めるケース３０２Ｃについて説明する。図８は、本発明の実施形態に係る田植機１００の駆動モータ２１１の制御部を収容するケース３０２Ｃの蓋を取外した図である。
【００６８】
ケース３０２Ｃには、制御部３０２が設けられている。なお、図において駆動軸２１０ａは、駆動モータ２１１のロータと嵌め合うギア部２１０ｇの軸であり、この駆動軸２１０ａは、伝達部２１２に接続され、植付爪２２１を駆動する。
【００６９】
次に本発明の実施形態に係る田植機１００の駆動モータ２１１のロータ２１１Ｒとギア部２１０ｇを収容するケース２１１Ｃについて説明する。図９は、本発明の実施形態に係る田植機１００の駆動モータ２１１のロータ２１１Ｒとギア部２１０ｇを収容するケース２１１Ｃの蓋（ケース３０２Ｃ）を取外した図である。  
【００７０】
駆動機構部２１０は、ギア部２１０ｇを有し、ギア部２１０ｇ内のギアが回転する回転平面と、右側植付爪２２１Ｒ及び左側植付爪２２１Ｌが回転する平面２２１ＲＣ，２２１ＬＣ（図４参照）とが平行となっている。駆動モータ２１１のロータ２１１Ｒの中心にはモータ軸２１１ａがあり、ギア部２１０ｇと嵌め合っている。ギア部２１０ｇの中心には駆動軸２１０ａがあり、伝達部２１２に接続され、植付爪２２１を駆動する。
【００７１】
以上のように制御基板からなる制御部３０２は、駆動モータ２１１を収容するケース３０２Ｃ、２１１Ｃと同一のケース内に配設され、ケース３０２Ｃ、２１１Ｃは伝熱性を有する材質で形成されている。このようにすることで、駆動モータ２１１、制御基板からなる制御部３０２をユニット化し、コンパクトにできる。また、ユニットからは電源線と制御信号を伝える配線のみが出され、田植機製造時の組付けならびに故障時のユニットの着脱が容易になる。さらに、熱を発生しやすいモータや制御部が田植え時には、伝熱性を有するケースごと外気によって冷却されるため、熱対策にもなる。
【００７２】
次に本発明の実施形態に係る田植機１００の駆動モータ２１１の内部構造図について説明する。図１０は、本発明の実施形態に係る田植機１００の駆動モータ２１１の内部構造図である。
【００７３】
固定子（コイル）２１１Ｋが、駆動モータ２１１の内部に巻かれている。駆動モータ２１１の円周方向には、ホールセンサが３つ設けられている。回転子（永久磁石）２１１Ｍは駆動モータ２１１の外周部内側に沿って、磁極がＮとＳで交互になるように複数組が備え付けられている。本実施形態では、ホールセンサ３つ、永久磁石１０組（２０個）で説明する。
【００７４】
Ｎ，Ｓの磁石１組を１周期として電気角３６０°を与え、３個のホールセンサが１２０°ずつ位相をずらして備えられているので、６通りの組み合わせが考えられる（Ｎ-Ｎ-ＮとＳ-Ｓ-Ｓの２通りは起こらないため）。Ｎ，Ｓの１組の磁石を１０組設けることで、３６０°を１０で除し、さらに６通りで除した６°の判別精度を持つこととなる。これは、低速回転時および停止からの始動時における制御としては、十分な精度である。
【００７５】
＜実施形態の構成及び効果＞
本発明の田植機は、植付爪部と、植付爪部を駆動するための駆動機構部と、を備える植付ユニットを少なくとも２個以上有し、複数の植付ユニットと電気的に接続されるメイン制御部を備え、各植付ユニット毎に設けられた駆動機構部は、それぞれ駆動モータと、駆動モータの回転力を植付爪部へ伝達するための伝達部と、を有し、植付ユニットは、それぞれの駆動モータを制御するモータ制御部を有する。
【００７６】
このような構成としたことによって、簡素化することができ、また制御部における発熱を分散することができる。
【００７７】
好適には、駆動モータは、同期モータによって形成される。
【００７８】
このような構成としたことによって、応答性能が高い制御を行うことができる。
【００７９】
好適には、同期モータは扁平型である。
【００８０】
このような構成としたことによって、駆動機構部をコンパクトにし、かつ高出力にすることができる。
【００８１】
好適には、植付爪部は、進行方向の右側に右側植付爪と、進行方向の左側に左側植付爪と、を有し、駆動機構部は、右側植付爪が回転する平面と左側植付爪が回転する平面との間に位置する。
【００８２】
このような構成としたことによって、植付ユニット全体を簡素化し、コンパクトにすることができる。
【００８３】
好適には、駆動機構部の少なくとも半分以上は、右側植付爪が回転する面を円柱の一方の底面とし、左側植付爪が回転する面を円柱の底面とした場合に、形成される円柱の内部空間に配置される。
【００８４】
このような構成としたことによって、駆動機構部を簡素化し、コンパクトにすることができる。
【００８５】
好適には、駆動モータの回転平面と、右側植付爪及び左側植付爪が回転する平面と、が平行である。
【００８６】
このような構成としたことによって、駆動機構部を簡素化し、コンパクトにすることができる。
【００８７】
好適には、伝達部は、ギア部であり、ギア部内のギアが回転する回転平面と、右側植付爪及び左側植付爪が回転する平面と、が平行である。
【００８８】
このような構成としたことによって、駆動機構部を簡素化し、コンパクトにすることができる。
【００８９】
好適には、モータ制御部は、駆動モータを収容するケースと同一のケース内に配設され、ケースは伝熱性を有する材質で形成される。
【００９０】
このような構成としたことによって、モータや制御部から発生する熱を効果的に排除し、かつ、コンパクトに収納することができる。
【００９１】
好適には、モータ制御部は、田植機全体を制御するメイン制御部からの制御信号を受信し、当該制御信号に従って、少なくとも駆動モータの回転角度を制御する。
【００９２】
このような構成としたことによって、簡単な配線で簡単に制御を行うことができる。
【００９３】
好適には、制御信号は、目標角度信号と目標速度信号である。
【００９４】
このような構成としたことによって、メイン制御部とモータ制御部の通信頻度が低くてもなめらかで安定した角度制御を行うことができる。
【００９５】
好適には、モータ制御部が、駆動モータの電気角検出手段と、回転角検出手段とを備える。
【００９６】
このような構成としたことによって、モータ制御部において、モータの制御を担うことができる。
【００９７】
好適には、回転角検出手段は、回転角度原点を検出する回転角度原点検出手段で検出した原点を起点として、電気角検出手段から検出した電気角を積算することによって、回転角を得る。
【００９８】
このような構成としたことによって、簡単に回転角を得ることができる。
【００９９】
好適には、回転角度原点検出手段は、駆動モータを正回転もしくは逆回転させたときに、回転角度に応じて所要トルクが変化するように構成した植付爪部または伝達部を使用し、この特性を利用して植付爪の回転角度原点を検出する。
【０１００】
このような構成としたことによって、簡単かつ低コストに原点を検出することができる。
【０１０１】
好適には、回転角度原点検出手段は、駆動モータを逆回転させたときに、植付爪部のプッシュアームの作動位置より先に回転しない特性を利用することで、植付爪の回転角度原点を検出する。
【０１０２】
このような構成としたことによって、簡単かつ低コストに原点を検出することができる。
【０１０３】
好適には、回転角度原点検出手段は、植付爪部を正回転させた場合に、トルクが特定の角度で急激に減少するように構成する事で、この特性を利用して植付爪の回転角度原点を検出する。
【０１０４】
このような構成としたことによって、簡単かつ低コストに原点を検出することができる。
【０１０５】
好適には、モータ制御部は、駆動モータが中・高速回転時には、駆動モータの回転によって生じる逆起電圧から推定した推定回転角度に基づいての制御が支配的であり、モータ制御部は、駆動モータが低速回転時・停止時には、ホールセンサによって検出した推定回転角度に基づいての制御が支配的である。
【０１０６】
このような構成としたことによって、高分解能のセンサを使用することなく高精度な角度制御を行うことができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  走行車体
１１  運転席
１２  エンジン
１３  車体フレーム
１４  ミッションケース
１５  フロントアクスルケース
１６  水田走行用前輪
１７  リヤアクスルケース
１８  水田走行用後輪
１８ＬＳ，１８ＲＳ  車輪回転角センサ
１９  ボンネット
２０  車体カバー
２０ａ  ステップ
２１  ハンドル
２２  トップリンク
２３  ロワーリンク
２４  苗載台
２５  下部ガイドレール
２６  上部ガイドレール
２７  植付用均等フロート
１００  田植機
２００，２０１  植付ユニット
２１０  駆動機構部
２１０ｇ  ギア部
２１０ａ  駆動軸
２１１，３０７，３１２  駆動モータ
２１１Ｒ  ロータ
２１１ａ  モータ軸
２１２  伝達部
２２０  植付爪部
２２１  植付爪
２２１Ｒ  右側植付爪
２２１Ｌ  左側植付爪
２２１ＬＣ，２２１ＲＣ  平面
２２２  押出爪
２２３  プッシュロッド
２２４  プッシュアーム
２２５  チェーンジョイント
２２６  プッシュバネ
３００  メイン制御部
３０１，３０２，３０３，３０４  モータ制御部
３０２Ｃ  ケース
３０５，３０６  横送り左右リミットスイッチ
３０８  歯車
３１０  横送り駆動部
３１１  縦送り駆動部
【図１】
2014171464.tif 000003
【図２】
2014171464.tif 000004
【図３】
2014171464.tif 000005
【図４】
2014171464.tif 000006
【図５】
2014171464.tif 000007
【図６】
2014171464.tif 000008
【図７】
2014171464.tif 000009
【図８】
2014171464.tif 000010
【図９】
2014171464.tif 000011
【図１０】
2014171464.tif 000012