(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場表土面から受ける圧力に応じて前部が上下動するように揺動自在に作業機部分に接地体を備え、該接地体の水平面に対する角度が所定の制御目標値に近づくように走行車体に対し作業機部分を昇降させる水田用農作業機の作業機部分昇降制御装置において、前記接地体が圃場表土面から受ける圧力の総和を検出する全面圧センサを設け、該全面圧センサの検出のピ−ク値が一定時間間隔以内で数回連続して現れたとき、制御感度が鈍感になるように前記制御目標値を変更する構成としたことを特徴とする水田用農作業機の作業機部分昇降制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、田植機等の水田用農作業機の作業機部分昇降制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行車体に対し作業機部分が昇降可能に装着されている水田用農作業機の作業機部分昇降制御装置として、圃場表土面から受ける圧力に応じて前部が上下動するように揺動自在に作業機部分に設けられている接地体を備え、該接地体の水平面に対する角度（以下、「向い角」とする）が所定の制御目標値に近づくように走行車体に対し作業機部分を昇降させることにより、作業機部分の対地高さを一定に維持する構成のものがある。なお、接地体の向い角が大きいほど制御感度が敏感になる。
【０００３】
一般的に、田植機においては、整地用フロートが前記接地体として利用されている。作業機部分は昇降リンク装置によって走行車体に支持されているが、作業時には作業機部分の重量の一部がフロートによって泥面上に受けられる。このため、圃場表土面が軟弱な場合、フロートが全体的に泥中に沈み気味となってフロートが泥を左右両側に押すことにより、フロートの整地跡が周囲よりも低くなって残るという問題がある。
【０００４】
そこで、フロートの整地跡の深さを測定し、整地跡が深い場合は、土壌が軟弱であると判断し、フロート向い角の制御目標値を大きめに補正することにより昇降制御の感度を敏感し、フロートの泥押しを少なくして整地性を向上させるように構成した作業機部分昇降制御装置が開発されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記作業機部分昇降制御装置は、フロートの整地跡の深さを検出する検出手段を別途設けなければならないので、その検出手段の取付や配線等のために部品点数が多くなると共に、フロートの後方に配設される検出手段が格納時等に邪魔になるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次の構成とした。すなわち、圃場表土面から受ける圧力に応じて前部が上下動するように揺動自在に作業機部分に接地体を備え、該接地体の水平面に対する角度が所定の制御目標値に近づくように走行車体に対し作業機部分を昇降させる水田用農作業機の作業機部分昇降制御装置において、前記接地体が圃場表土面から受ける圧力の総和を検出する全面圧センサを設け、該全面圧センサの検出のピ−ク値が一定時間間隔以内で数回連続して現れたとき、制御感度が鈍感になるように前記制御目標値を変更する構成としたことを特徴とする水田用農作業機の作業機部分昇降制御装置とし、圃場表土面の硬軟度に合った制御感度に補正する構成とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の一形態として、図面に表された乗用田植機の植付部昇降制御装置について説明する。この乗用田植機１は、走行車体２の後側に昇降リンク装置３を介して作業機部分である植付部４が昇降可能に装着されている。
【０００８】
走行車体２は、左右各一対の前輪２ａ，２ａ及び後輪２ｂ，２ｂを備えた四輪駆動車両で、機体の前部に配したミッションケース５の背面部から後方に延ばして設けたメインフレーム６の上にエンジン７が搭載されている。エンジン７の回転動力は、油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）８を経由してミッションケース５内のトランスミッションに伝達され、そこから前輪２ａ，２ａ、後輪２ｂ，２ｂ、及び植付部４の各駆動部に伝達される。
【０００９】
エンジン７の上側には操縦席１０が設置され、その前方にハンドル１１が設けられている。ハンドル１１の右側にはミッションケース５内のトランスミッションを切り替えるチェンジレバー１２が、ハンドル１１の左側には油圧式無段変速装置８を操作する走行レバー１３が、エンジン７の左側には植付部４への伝動の入切と植付部４のポジションを設定する植付・ポジションレバー１４が、ハンドル１１の下側近傍には植付部４を昇降させる指操作式のフィンガアップレバー１５がそれぞれ設けられている。また、エンジン７の右側には、後記昇降制御感度を調節する感度調節ダイヤル１６ａ、制御状態をチェックするチェックランプ１６ｂ等を具備するコントロールボックス１６が設けられている。
【００１０】
前記走行レバー１３のレバーガイド１３ａは、図６（ａ）に示すようにレバーガイド１３ａはクランク状で、中立位置Ｎを挟んで前側が前進操作域Ｆ、後側が後進操作域Ｂとなっている。走行レバー１３の操作位置を走行レバー位置センサ１３ｂで検出し、それに応じて油圧式無段変速装置８の斜板角度を変え速度調節する。走行レバー１３が中立位置Ｎにある時は速度が零で、走行レバー１３を前進操作域Ｆに操作すると中立位置Ｎからの距離に応じた速度の前進速となり、後進操作域Ｂに操作すると中立位置Ｎからの距離に応じた速度の後進速となる。また、走行レバー１３が後進操作域Ｂに操作されると、バック検出センサ１３ｃがＯＮになり、後述する如く植付部４を上昇させるようになっている。
【００１１】
昇降リンク装置３は平行リンク構成であって、１本の上リンク２０及び左右一対の下リンク２１，２１を備えている。これらリンク２０，２１，２１は、その基部側がメインフレーム６の後端部に立設したリンクベースフレーム２２に回動自在に取り付けられ、その先端側に連結枠２３が枢結されている。連結枠２３には植付部４をローリング自在に連結するローリング軸２３ａが設けられている。メインフレーム６に固着した支持部材と上リンク２０に一体形成したスイングアーム２４の先端部との間に昇降用油圧シリンダ２５が介装されており、該シリンダを油圧で伸縮させることにより、上リンク２０が上下に回動し、連結枠２３に装着した植付部４がほぼ一定姿勢のまま昇降する。上リンク２０の回動角度はリンクセンサ２６に検出される。
【００１２】
上リンク２０と連結枠２３の連結部には、植付部４が左右軸回りに所定の範囲内で回動することを許容するピッチング機構２７が構成されている。具体的には、連結枠２３に形成された長穴２３ｂ（下リンク２１，２１の連結ピン２１ａ，２１ａを中心とする円弧状をしている）に上リンク２０側の遊嵌ピン２０ａが遊嵌し、上リンク２０の中間部と連結枠２３の上端部との間に設けたスプリング２８によって連結枠２３の上端側を前方に引っ張っている。よって、植付部４は連結ピン２１ａ，２１ａを支点とし長穴２３ｂの範囲内で回動自在であり、植付部４が圃場表土面から受ける反力に応じて植付部４の姿勢が変化するようになっている。すなわち、圃場表土面から受ける反力が小さく、植付部４を下側に回動させようとするモーメントの方がそれに対抗するスプリング２８の張力によるモーメントよりも大きいときは、長穴２３ｂの前端部に遊嵌ピン２０ａが係合する姿勢になる。その状態から、圃場表土面から受ける反力が大きくなり、植付部４を下側に回動させようとするモーメントとそれに対抗するスプリング２８の張力によるモーメントとが釣り合うと、長穴２３ｂの中間部に遊嵌ピン２０ａが係合する姿勢になる。さらに、圃場表土面から受ける反力が一定以上であると、長穴２３ｂの後端部に遊嵌ピン２０ａが係合する姿勢になる。ピッチング機構による植付部の回動範囲の角度θは３度程度であって、植付部４のピッチング角度は植付部ピッチングセンサ２９に検出される。
【００１３】
植付部４は６条植えの構成となっていて、フレームを兼ねる伝動ケース３０に、６条分の苗を載せておく苗載台３１と、該苗載台上の苗を圃場面に植え付ける６組の植付装置３２，…等が組み付けられている。植付部４の下側には整地用のセンターフロート３４及びサイドフロート３５，３５が設けられ、これらフロートを圃場の泥面に接地させた状態で機体を進行させると各フロートが泥面を整地しつつ滑走する。
【００１４】
接地体である各フロート３４，３５，３５は、左右横向きに配したフロート支持パイプ３７に固着されているフロート支持アーム３８，…の後端部に、圃場表土面の凹凸に応じて前端側が上下動するように揺動自在に取り付けられている。フロート支持パイプ３７は伝動ケース３０に回動自在に支持されており、植付深さ調節レバー３９を操作してフロート支持パイプ３７を回動させると、フロートの取付高さが変わり、苗の植付深さが調節される。植付深さ調節レバー３９は、該レバーに固着の係合片４０を伝動ケース３０に固定して設けたレバーガイド４１の凹部４１ａ，…に係合させることにより、複数段階の位置に選択的に固定される。
【００１５】
伝動ケース３０に固着のフレーム３０ａに取り付けたフロート全面圧センサ４２の検出アーム４２ａが前記レバーガイド４１の一端に連結されており、全フロート３４，３５，３５が圃場表土面から受ける圧力の総和（以下、「フロート全面圧」とする）が、このフロート全面圧センサ４２にレバーガイド４１の歪み量として検出される。
【００１６】
また、伝動ケースに固着のフレーム３０ｂに平行リンク４４，４５がピン４４ａ，４５ａにて上下に回動自在に枢支され、その平行リンク４４，４５の先端部に縦リンク４６が枢結されて、平行リンク機構を構成している。そして、平行リンクの上側リンク４４の先端部に天秤アーム４８が回動自在に取り付けられ、該天秤アームの後端部とセンターフロート３４の前部上面とが連結リンク４９を介して連結されている。植付深さ調節レバー３９に後端部が連結された連動ロッド５０の前端部が上側リンク４４の基部に一体に設けたアーム５１に連結され、植付深さ調節レバー３９の回動操作に連動して平行リンク４４，４５が回動するようになっているため、植付深さを変えると、フロート取付高さの変化分に相当するだけ天秤アーム４８の支点位置が変動する。
【００１７】
天秤アーム４８の前端部には、フロートを圃場の泥面に接地させた状態においてセンターフロート３４の前部を下向きに付勢するスプリング５３が繋がれている。このスプリング５３の張力を接地圧調節ワイヤ５４によって調節することにより、センターフロート３４の前部の接地圧が変えられる。
【００１８】
縦リンク４６の上端部にはフロート向い角センサ５５が取り付けられ、その検出アーム５５ａが連結ロッド５６を介して天秤アーム４８の前部に連結されている。これにより、センターフロート３４の向い角がフロート向い角センサ５５に検出される。
【００１９】
植付作業時には、フロート３４，３５，３５が接地する位置へ植付部４を下降させ、植付部４の各駆動部を駆動させつつ、前輪２ａ，２ａ及び後輪２ｂ，２ｂを回転して機体を進行させると、フロート３４，３５，３５によって整地された泥面に植付装置３２，…が苗を植付ける。機体旋回時には、植付部４を最上位置まで上昇させて植付部４が地面や畦に接触しないようにする。走行時や運搬時等には、植付部４を適当高さに上昇させる。
【００２０】
これらの植付部４の昇降は昇降制御装置によって制御する。昇降制御装置は図５に示す構成で、バック検出センサ１３ｃ、植付・ポジションレバー１４、フィンガアップレバー１５、感度調節ダイヤル１６ａ、リンクセンサ２６、植付部ピッチングセンサ２９、フロート全面圧センサ４２、及びフロート向い角センサ５５からの情報が制御装置６０に送信され、それらの情報に基づいて昇降用油圧シリンダ２５の制御バルブ６１に出力指令を出す。
【００２１】
図７に示すように、植付・ポジションレバー１４の操作位置には「ポジション」と「自動」と「植える」とがあり、植付・ポジションレバー１４を「ポジション」の範囲内に操作するとその位置に応じた高さに植付部４を昇降させるポジション制御モードとなり、「自動」に操作すると植付部４の対地高さを一定に維持する対地制御モードとなる。また、「ポジション」では植付部４の駆動が切れ、「自動」及び「植える」では植付部４の駆動が入りになる。
【００２２】
ポジション制御モードにおいては、リンクセンサ２６によって植付部４の位置を監視しつつ、植付・ポジションレバー１４の位置に応じた高さとなるよう植付部４の昇降を制御する。
【００２３】
対地制御モードにおいては、フロート向い角センサ５５に検出される実際のフロート向い角αが感度調節ダイヤル１６ａによって設定される制御目標値に近づくように制御する。例えば、表土面が高くなっているところでは、センターフロート３４の前部が押し上げられ、フロート向い角が小さく検出される。すると、油圧シリンダ２５を突出作動させるように制御バルブ６１に出力指令を出し、植付部４を上昇させる。また、表土面が低くなっているところでは、センターフロート３４の前部が下がるので、向い角が大きく検出される。すると、油圧シリンダ２５を収縮作動させるように制御バルブ６１に出力指令を出し、植付部４を下降させる。このように、圃場表土面の高低に応じて植付部４の対地高さを制御することにより、苗の植付深さが一定に維持される。
【００２４】
この対地制御中、フロート全面圧センサ４２のピーク値を記憶しておき、ピーク値が現れる時間間隔が一定以内である状態が数回連続したならば、制御感度を鈍感にする。上記のような状態は、フロート全面圧が周期的に変動している状態であり、ハンチングに発展するおそれがある。そこで、フロート全面圧が所定の周期で変動していると判断されたならば、制御感度を鈍感にしてハンチングを未然に防ぐのである。また、フロート全面圧センサ４２の値が移動平均値の（＋）側から（−）側、或は（−）側から（＋）側へ変わる回数をカウントし、所定時間（例えば１０秒）内における回数が一定数以上であれば、フロート全面圧が周期的に変動していると判断し、制御感度を鈍感するようにしてもよい。
【００２５】
フロート全面圧センサ４２に検出されるフロート全面圧が一定値を超えると、フロート向い角の制御目標値を感度調節ダイヤル１６ａによって設定されている値よりも大きな値に補正し、制御感度を敏感にする。フロート全面圧が大きいということは、フロートが沈み気味であり、土壌が軟弱であることを意味している。土壌が軟弱な場合は、センターフロート３４の応答性が鈍感になるので、その分を制御感度を敏感にすることによって補償し、土壌条件に応じた適正な制御を行う。
【００２６】
なお、フロート全面圧が増加傾向にある時は制御感度を敏感にし、減少傾向にある時は制御感度を鈍感にするよう構成にすれば、今後予想されるフロートの浮沈に対し事前に対処することができ、より正確な昇降制御を行える。
【００２７】
植付・ポジションレバー１４の操作位置が「自動」である状態で、フィンガアップレバー１５を「上げ」に操作すると植付部４が作業位置から最上位置へ上昇し、「下げ」に操作すると植付部４が最上位置から作業位置へ下降する。また、植付・ポジションレバー１４の操作位置が「自動」である状態で、バック検出センサ１３ｃがＯＮになると、作業位置にある植付部４が最上位置へ上昇する。
【００２８】
植付部４が上げ位置から作業位置へ下降するときには、下降の勢いによってフロート全面圧が一時的に大きくなる。そこで、旋回等のため植付部を一旦上昇させたのち作業位置へ下降させる場合、接地後所定時間内はフロート全面圧センサ４２の値は無視し、旋回直前に記憶されている制御感度で制御を行うようにするのが好ましい。
【００２９】
また、制御中、所定時間（例えば１０秒）内における植付部ピッチングセンサ２９値の最大値と最小値の差を算出し、その差が所定値以上である場合はフロート全面圧に基づく昇降制御を行い、その差が所定値以下である場合はフロート向い角に基づく昇降制御を行うのが好ましい。
【００３０】
上記植付部ピッチング角度による制御モードの切り替えに関し、旋回等のため植付部を一旦上昇させたのち作業位置へ下降させた場合は、旋回前の制御モードで昇降制御を行う。
【００３１】
次に、この昇降制御装置の自己チェック機能について説明する。
植付・ポジションレバー１４の位置を検出するセンサが断線した場合、チェックランプ１６ｂを点滅させると共に、植付・ポジションレバー１４が「自動」に操作されているものとして制御する。これにより、フィンガアップレバー１５により植付部４の昇降を可能とすると共に、機体後進時に植付部４を自動的に上昇させる機能が損なわれないようにしている。
【００３２】
リンクセンサ２６が断線した場合、ポジション制御を禁止すると共に、フィンガアップレバー１５の操作による植付部４の上昇と機体後進による植付部４の自動上昇については、上昇出力を開始して所定時間（例えば１０秒）が経過すると上昇出力を停止するようにする。リンクセンサ２６が断線すると、植付部４の位置を把握できないので、そのまま植付部４を昇降させると非常に危険である。しかしながら、植付部４の昇降機能を完全に停止させてしまっては作業を継続することができない。そこで、タイマによって所定時間だけ上昇出力が出るように構成することにより、一時的に作業を継続できるようにしているのである。
【００３３】
フロート向い角センサ５５は図８に示す配線となっている。同図において、フロート向い角センサ５５がＡ部で断線した場合、またはＢ部とＣ部でショートした場合は、マイコン（ＣＰＵ）で検出される電圧が通常のフロート向い角センサ５５の検出範囲よりも大きくなる。このため、この部分の異常を知ることができる。
【００３４】
ファンガアップレバー１５は、図９に示すように、植付部４を上昇させる上げスイッチ１５ａと植付部４を下降させる下げスイッチ１５ｂが内蔵されていて、ファンガアップレバー１５を一方向に操作すると上げスイッチ１５ａがＯＮになり、他方向に操作すると下げスイッチ１５ｂがＯＮになる構成となっている。すなわち、ファンガアップレバー１５を操作しても一方のスイッチしかＯＮにならないのであるが、片方のスイッチが何らかの原因によってＯＮになってしまうと、他方に操作した時に両方のスイッチがＯＮになることがある。よって、両方のスイッチ１５ａ，１５ｂが同時にＯＮの場合は、異常が発生したと判断する。
【００３５】
走行レバー位置センサ１３ｂによる走行レバー１３の検出位置が前進操作域Ｆであるにもかかわらず、バック検出センサ１３ｃがＯＮである場合、或は走行レバー位置センサ１３ｂによる走行レバー１３の検出位置が後進操作域Ｂであるにもかかわらず、バック検出センサ１３ｃがＯＦＦである場合、どちらかのセンサが異常であるので、チェックランプ１６ｂを点滅させて異常を知らせる。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明した如く、本発明にかかる水田用農作業機の作業機部分昇降制御装置は、接地体が表土面から受ける圧力のピ−ク値が一定時間間隔以内で数回連続して現れたとき、制御感度が鈍感になるように接地体の水平面に対する角度の制御目標値を変更することにより、土壌状況に合った適正な制御感度で作業機部分の昇降制御を行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】乗用田植機の側面図である。
【図２】乗用田植機の平面図である。
【図３】植付部の側面図である。
【図４】接地体の支持部の側面図である。
【図５】昇降制御装置のブロック図である。
【図６】走行レバーとレバーガイドの（ａ）平面図、及び（ｂ）側面断面図である。
【図７】植付・ポジションレバーの操作位置を示す図である。
【図８】フロート向い角センサの配線図である。
【図９】フィンガアップレバーの配線図である。
【符号の説明】
１  乗用田植機（水田用農作業機）
２  走行車体
３  昇降リンク装置
４  植付部（作業機部分）
１４  植付・ポジションレバー
３４  センターフロート（接地体）
３５  サイドフロート（接地体）
４２  フロート全面圧センサ
５５  フロート向い角センサ
６０  制御装置
６１  制御バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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