(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行機体に水田作業装置を駆動昇降自在かつ駆動ローリング自在に連結し、水田作業装置の左右方向での傾斜角度検出情報に基づいてローリング駆動機構を作動制御して、水田作業装置を目標傾斜角度に近づけるよう構成した水田作業機のローリング制御装置であって、
前記水田作業装置に左右方向の傾斜角度を検知する角度センサと左右方向の傾斜角速度を検知する角速度センサとを装備するに、水田作業装置におけるローリング支点の近傍に、走行機体から導出された作業用動力が伝達される伝動ケースを設け、この伝動ケースに前記角速度センサを装着支持してあり、
前記角度センサ及び前記角速度センサを前記伝動ケースに取り付けるためのブラケットを、底板部と、板厚方向が機体前後方向に向かう縦向き姿勢の前板部と、板厚方向が左右方向に向かう縦向き姿勢の側板とを備えて構成し、
前記ブラケットの前記前板部に、走行機体前後方向視で前記ローリング支点の直上方に位置する状態で、前記角速度センサを連結固定し、且つ、前記ブラケットの前記側板に、前記角速度センサの横隣りに位置する状態で、前記角度センサを連結固定してある水田作業機のローリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、田植機や水田直播機などの水田作業機に利用されるローリング制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水田作業機に利用されるローリング制御装置としては、水田作業装置を駆動昇降自在かつ駆動ローリング自在に連結し、水田作業装置の傾斜角検出情報に基づいてローリング用の駆動機構を作動制御して、水田作業装置の左右方向の傾斜角を目標傾斜角に安定維持するよう構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１４６１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の上記ローリング制御装置においては、水田作業装置に装備した角度センサと角速度センサで左右方向の角度と角速度を検知し、これらセンサの検知情報に基づいてファジー制御を実行して水田作業装置の傾斜姿勢の安定化を図っているのであるが、角度センサと角速度センサが伝動ケースから立設された支柱に装着する構造であったために、特に、角速度センサが支柱の振動を受けて検出精度が低下することがある。
【０００４】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、合理的なセンサ設置によって、優れた応答性かつ高い精度で水田作業装置の左右方向での姿勢を安定維持することができるローリング制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、走行機体に水田作業装置を駆動昇降自在かつ駆動ローリング自在に連結し、水田作業装置の左右方向での傾斜角度検出情報に基づいてローリング駆動機構を作動制御して、水田作業装置を目標傾斜角度に近づけるよう構成した水田作業機のローリング制御装置であって、
前記水田作業装置に左右方向の傾斜角度を検知する角度センサと左右方向の傾斜角速度を検知する角速度センサとを装備するに、水田作業装置におけるローリング支点の近傍に、走行機体から導出された作業用動力が伝達される伝動ケースを設け、この伝動ケースに前記角速度センサを装着支持してあり、
前記角度センサ及び前記角速度センサを前記伝動ケースに取り付けるためのブラケットを、底板部と、板厚方向が機体前後方向に向かう縦向き姿勢の前板部と、板厚方向が左右方向に向かう縦向き姿勢の側板とを備えて構成し、
前記ブラケットの前記前板部に、走行機体前後方向視で前記ローリング支点の直上方に位置する状態で、前記角速度センサを連結固定し、且つ、前記ブラケットの前記側板に、前記角速度センサの横隣りに位置する状態で、前記角度センサを連結固定してあることを特徴とする。
【０００６】
上記構成によると、例えば、角度センサにて検出された傾斜角度と、角速度センサからの検出信号を積分処理して得られた傾斜角度とが加算処理され、この演算値が検出傾斜角度とされる。このようにして算出された検出傾斜角度は、予め設定された目標傾斜角度と比較演算され、両者の偏差が予め入力設定されている不感帯より大きいと、その偏差が不感帯内に収まる方向にローリング駆動機構が作動制御されることで、水田作業装置が目標傾斜角度に安定維持される。
【０００７】
この場合、角速度センサは遅れのない検出を行うが、応答性が高い故に振動などの外乱にも敏感に感応してしまうことになり、検出信号をフィルタにかけて不要信号を除去するような対策が必要となる。ここで、この発明では、角速度センサを、剛性が高く振動し難い伝動ケースに装着支持することで、誤検出なく感応させることができ、フィルタ処理などを要することなく精度の高い角度検出が可能となる。
【０００８】
従って、第１の発明によると、優れた応答性および高い精度の角度検知に基づくローリング制御が実行されて、水田作業装置を目標傾斜角度に安定維持することができ、例えば左右位置での植付け深さや播種深さを均一化することができる。
【０００９】
【００１０】
又、上記構成によると、予め角速度センサが装着されたブラケットを伝動ケースに微調節しながら取り付けることで、角速度センサを直接に操作することなく角速度センサの位置決め微調節が容易となり、高い精度で角速度センサを取り付けて所期の機能を十分に発揮させることができる。
【００１１】
【００１２】
さらに、上記構成によると、予めブラケットに角度センサと角速度センサを取り付けてから伝動ケースに取り付けることができるので、数多くの構造物が近接して配備された狭小な箇所でのセンサ組付け作業が容易となる。
【００１３】
【００１４】
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に、本発明に係る水田作業機の一例として施肥装置付きの乗用型田植機が示されている。この乗用型田植機は、機体前部にエンジン８が搭載されるとともに４輪駆動で走行可能に構成された走行機体１の後部に、平行四連リンク構造のリンク機構２を介して８条植え仕様の苗植付け装置（水田作業装置）３が昇降自在に連結され、機体後部に施肥装置４が装備されるとともに機体前部の左右に予備苗のせ台５を備えた構造となっており、前記リンク機構２を油圧シリンダ６で上下に駆動揺動することで苗植付け装置３を昇降制御することができるようになっている。また、苗植付け装置３は、リンク機構２の後端下部に前後方向に向かうローリング支点Ｐ周りに揺動自在に連結されるとともに、リンク機構２の後端上部に備えたローリング駆動機構７によって苗植付け装置３をローリング制御するようになっている。
【００１６】
図２に示すように、前記苗植付け装置３は、横向き角筒状の支持フレーム１１、走行機体１から取り出された作業用動力を受ける伝動ケース１２、一定ストロークで左右に往復横移動される苗のせ台１３、回転式の植付け機構１４、および、後部左右に２条分づつの植付け機構１４を備えて支持フレーム１１に並列連結された４個の植付けケース１５、田面の植付け箇所を均平整地する５個の整地フロート１６、等を備えている。詳細な構造は省略するが、並列配備された整地フロート１６群のうちの中央のものは、苗植付け装置３の田面に対する高さを検知する接地センサＳＦとして利用されており、この接地センサＳＦの上下揺動変位が電気的に検知され、その検知情報に基づいて前記油圧シリンダ６を作動制御することで、苗植付け装置３の対地高さを一定に維持して植付け深さを安定維持する自動植付け深さ制御が実行されるようになっている。
【００１７】
図３，４に示すように、ローリング駆動機構７は、リンク機構２の後端上部に連結したブラケット２０に前後向き支点Ｑ周りに左右揺動可能な駆動アーム２１と、これをギヤ減速機構１９を介して揺動駆動する電動モータ２２とから構成されている。前記支持フレーム１１から立設された左右一対の支柱２３に亘って横枠２４が架橋連結され、苗のせ台１３の背部に横架固定した支持枠２５が、横枠２４の左右複数箇所に備えた案内部材２６によって横移動可能に係合支持されている。この横枠２４の左右箇所と前記駆動アーム２１の遊端とが緩衝バネ２７を介して連結されており、苗植付け装置３は駆動アーム２１に対して弾性融通をもって所定小範囲で自由ローリング可能に支持されている。従って、苗植付け装置３が整地フロート１６を介して接地している状態では、走行機体１が多少左右傾斜しても苗植付け装置３は田面に接地追従してローリングし、田面と平行に維持される。
【００１８】
前記ローリング駆動機構７の電動モータ２２は、苗植付け装置３に装備された後述する傾斜角検出手段からの検出情報に基づいて作動制御され、走行機体１が耕盤の凹凸等によって左右に傾斜して苗植付け装置３が傾斜しかかっても、その傾斜を復元させる方向に苗植付け装置３がローリング制御されて、常に目標傾斜角度（θ０）（一般に水平）に安定維持され、もって、左右の各植付け部位での植付け深さに差異の少ない植付けが行われるようになっている。
【００１９】
また、リンク機構２の後端上部に連結した前記ブラケット２０と苗のせ台１３の背面における支持枠２５の左右箇所とに亘ってローリング復帰用バネ２８が張設されており、苗のせ台１３の往復横移動によって移動方向側のローリング復帰用バネ２８が伸ばされることで、苗のせ台１３の横移動に伴うローリング支点Ｐ周りの重量バランスの崩れを是正する方向の回動力がローリング復帰用バネ２８によってもたらされるようになっている。
【００２０】
前記傾斜角検出手段には、苗植付け装置３の左右方向の傾斜角度を検知する重力式の角度センサ３０と、苗植付け装置３における左右方向の角速度を検知する振動ジャイロ型の角速度センサ３１とが利用されており、両センサ３０，３１からの検出信号に基づいて苗植付け装置３をローリング制御するための検出傾斜角度θが以下のようにして算出されるものであり、その演算およびローリング制御を行うブロック図が図５に示されている。
【００２１】
前記角度センサ３０で検出された傾斜角度（θ1）と、前記角速度センサ３１からの検出信号（dθj/dt)を積分処理して得られた傾斜角度（θ2）とが加算され、この演算値が検出傾斜角度（θ）とされる。
【００２２】
上記のようにして算出された検出傾斜角度（θ）は、傾斜角度設定器３２によって設定された目標傾斜角度（θ0）と比較演算され、両者の偏差（｜θ0-θ｜）が予め入力設定されている不感帯（ε）より大きいと、その偏差が不感帯内に収まる方向に電動モータ２２が通電制御されることで、苗植付け装置３が目標傾斜角度（θ0）に安定維持されるのである。
【００２３】
なお、田植機においては、ほとんどの植付け田面が水平であるので、前記目標傾斜角度（θ0）を水平に設定することで、苗植付け装置３を田面と平行な水平姿勢に維持して全条での植付け深さを均一にすることができるが、畦際において田面が左右に傾斜しているような水田における畦際での植付け作業においては、傾斜角度設定器３２を調節して目標傾斜角度（θ0）を田面の傾斜に合わせて調整することで、傾斜した田面と平行な植付けを行って植付け深さを均一化を図ることができるものとなる。
【００２４】
また、前記角速度センサ３１は、時間経過とともに誤差が累積するとともに、温度の影響を受けて出力が変化する温度ドリフトがあるので、精度の高い検出を行うためには零点値を適時書き替えてゆく必要がある。苗植付け装置３の左右傾斜は長い距離を走行する間には水平に戻されるので、この間に角速度センサ３１から取得した検出信号を平均した値が水平時の基準出力値、つまり、零点値とみなすことができ、例えば、往復植え作業において畦際で走行機体１を方向転換するたびに、一行程の植付け走行の間に平均処理して得られた零点値に逐次書き替えを行うことで、累積誤差や温度ドリフトの影響を抑制した角速度を精度良く検知することができるのである。
【００２５】
図６，７に、前記傾斜角検出手段の取り付け構造が示されている。前記伝動ケース１２の上面にセンサ取り付け用のブラケット３３が連結固定され、このブラケット３３に角速度センサ３１と角度センサ３０とが取り付けられている。ブラケット３３は、鋼板を後向き開放された箱状に屈折した剛性の高いものに構成されており、その底板部３３ａが一対のボルト３４で伝動ケース１２の上面に強固に締め付け固定されている。このブラケット３３における前板部３３ｂの背面に前記角速度センサ３１が２本のボルト３５で連結固定され、ブラケット３３における一方の側板３３ｃの外側に角度センサ３０が位置決めピン３６と１本のボルト３７で所定姿勢に連結固定されている。ブラケット３３の底板部３３ａに形成された取り付け孔はボルト径より少し大きく、ブラケット３３の取り付け姿勢を微調節して、角速度センサ３１の感応軸心が正しく機体前後方向に向かうよう取り付けることができる。
【００２６】
〔他の実施例〕
【００２７】
【００２８】
（１）走行機体２に昇降およびローリング自在に連結する水田作業装置３としては、苗植付け装置の他に、水田直播装置、水田除草装置、などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】田植機の全体側面図
【図２】苗植付け装置の側面図
【図３】苗植付け装置の背面図
【図４】ローリング用駆動機構の縦断側面図
【図５】ローリング制御系のブロック図
【図６】傾斜角検出手段取付け構造を示す背面図
【図７】傾斜角検出手段取付け構造の分解斜視図
【符号の説明】
【００３０】
１                走行機体
３                水田作業装置（苗植付け装置）
７                ローリング駆動機構
１１              支持フレーム
１２              伝動ケース
３０              角度センサ
３１              角速度センサ
３３              ブラケット
３３ａ 底面部
３３ｂ 前板部
３３ｃ 側板
Ｐ                ローリング支点
【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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