(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導ケーブル１９を誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒで検知して、該誘導ケーブル１９に沿ってクローラー式走行装置により走行可能とした自動走行車両において、運転部に設けた左右のサイドクラッチレバー３Ｌ・３Ｒと、ミッションケースＭに設けた左右のサイドクラッチアーム２５Ｌ・２５Ｒとの間を、一対のサイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒで連結し、各サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒの中途部に、各々独立して該サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒを操作することを可能とする受体３７Ｌ・３７Ｒを揺動リンク３５Ｌ・３５Ｒ上に設け、該揺動リンク３５Ｌ・３５Ｒを駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒにて回動可能に構成し、前記サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒの中途部に自動操舵装置Ｄを配置し、該自動操舵装置Ｄは、取付プレート３０がシャーシ９に固設され、該取付プレート３０の上下対称にそれぞれ左右一側の操向用駆動体が左右対称に配置されており、上側に右側の揺動リンク３５Ｒと、サイドクラッチワイヤー２６Ｒと、左側の駆動モーター３１Ｌと、角度センサー４１Ｌが配置されており、下側に左側の揺動リンク３５Ｌと、サイドクラッチワイヤー２６Ｌと、右側の駆動モーター３１Ｒと、角度センサー４１Ｒが配置され、該駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒを制御回路Ｃと接続し、自動モードにおいて駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒを駆動して、サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒを引っ張り操向することを特徴とする自動走行車両における操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圃場で薬剤散布等の作業を行いながら自動走行を可能とする車両における、操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、オペレーターがスピードスプレヤー等の散布作業車に乗って、果樹園等で薬剤散布作業を行うと、オペレーターに薬剤が降りかかるおそれがあるために、無人で散布作業ができるように、自動走行装置によって誘導ケーブルに沿って走行するようにした技術は公知となっている。例えば、特開平５−１１９８３３号や特開平７−８７８７４号の技術である。これらの技術における走行車両は、機体前部の両側に誘導センサーを配置し、果樹園の走行する経路には予め誘導ケーブルを敷設しておき、該誘導ケーブルに交流電流を流し、この誘導ケーブルからの磁界強度を前記誘導センサーが検知するようにし、該誘導センサーを制御回路と接続して、左右の誘導センサーからの出力値の差から、誘導ケーブルからのズレを演算して、機体左右中央が誘導ケーブル上方に位置して走行するように、前記制御回路によって操向装置を制御していたのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の自動走行車両はホィール式で、前後それぞれの車輪を操向シリンダーを用いて左右方向に回動するようにし、該前後の操向シリンダーは油圧シリンダー等より構成して、電磁バルブを切り換えて、圧油を送油して、旋回したい方向へ前輪及び後輪を回動するようにしていた。しかし、果樹園は山沿いの傾斜地に多く設けられ、凹凸も多いために、ホィール式の走行装置では踏破力が十分でなく、スタックしたり、横滑りしたりすることがあった。そこで、クローラー式走行装置によって走行させるように構成すると、操向するための装置が必要となり、オペレーターによるサイドクラッチレバーの操作と、操舵装置による自動操向が両立できる装置が必要となる。従来ではサイドクラッチレバーとミッションケース内のサイドクラッチを作動させるアームとの間はワイヤーによって連結され、左右一対のワイヤーを必要とし、更に、自動操向を可能とするには、サイドクラッチアームを引っ張るためのワイヤーを更に一対必要としていたのである。本発明はこの自動操向を作動させるための操舵装置を、手動によっても自動操向によっても操向操作でき、しかも簡単な構成とした操舵装置を提供しようとする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような手段を用いる。
誘導ケーブル１９を誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒで検知して、該誘導ケーブル１９に沿ってクローラー式走行装置により走行可能とした自動走行車両において、運転部に設けた左右のサイドクラッチレバー３Ｌ・３Ｒと、ミッションケースＭに設けた左右のサイドクラッチアーム２５Ｌ・２５Ｒとの間を、一対のサイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒで連結し、各サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒの中途部に、各々独立して該サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒを操作することを可能とする受体３７Ｌ・３７Ｒを揺動リンク３５Ｌ・３５Ｒ上に設け、該揺動リンク３５Ｌ・３５Ｒを駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒにて回動可能に構成し、前記サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒの中途部に自動操舵装置Ｄを配置し、該自動操舵装置Ｄは、取付プレート３０がシャーシ９に固設され、該取付プレート３０の上下対称にそれぞれ左右一側の操向用駆動体が左右対称に配置されており、上側に右側の揺動リンク３５Ｒと、サイドクラッチワイヤー２６Ｒと、左側の駆動モーター３１Ｌと、角度センサー４１Ｌが配置されており、下側に左側の揺動リンク３５Ｌと、サイドクラッチワイヤー２６Ｌと、右側の駆動モーター３１Ｒと、角度センサー４１Ｒが配置され、該駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒを制御回路Ｃと接続し、自動モードにおいて駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒを駆動して、サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒを引っ張り操向するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の操向装置を配置した一実施例を、揺動式噴霧機を搭載した自動走行車両について説明する。図１は揺動式噴霧機を搭載した自動走行車両の全体側面図、図２は同じく平面図、図３は自動操舵装置の平面図、図４は同じく側面図、図５は制御ブロック図である。
【０００６】
まず、本発明に係る自動走行車両について図１、図２より全体構成から説明する。
シャーシ９の下方左右にクローラー１０Ｌ・１０Ｒを巻回してなるクローラー走行装置Ａが配設されている。該シャーシ９の前部上に、運転部Ｂが形成され、該運転部Ｂの後部の左右中央に運転席１１を配置し、その下方に後述する自動操舵装置Ｄが配置されている。該運転席１１の後部のシャーシ９上には薬液タンク１３が載置され、その後部には走行駆動及び動力噴霧器駆動用のエンジンＥ、ミッションケースＭ、動力噴霧器２を載置し、これらはカバー１４にて被覆されている。シャーシ９最後部上には、噴霧部カバー１６にて被覆された、複数個のノズル１・１・・・を円弧状に配置した揺動噴霧装置１７が配置され、該揺動噴霧装置１７は前後左右に同時に揺動するように構成されている。
【０００７】
前記揺動噴霧装置１７は図５に示すように、数個のノズル１・１・１を組にしたものを左、中、右等数組に分けて、それぞれ切換弁２７・２８・２９が接続され、該切換弁２７・２８・２９には切換駆動用モーター２７ａ・２８ａ・２９ａが設けられ、該切換駆動用モーター２７ａ・２８ａ・２９ａは制御回路Ｃと接続されて、機体の進行方向に対して作物の有無によって、切換弁２７・２８・２９を選択して切り換え、噴霧方向を変更できるようにしている。そして、切換弁２７・２８・２９には後述する運転部Ｂの運転席１１側部に設けた散布コック２４、元コック２３と接続されている。
【０００８】
該元コック２３には動力噴霧器２の吐出側と接続され、元コック２３を閉じたときには動力噴霧器２から吐出した薬剤は薬剤タンク１３へ戻すようにしている。また、前記動力噴霧器２は前記エンジンＥによって駆動され、該エンジンＥの出力軸と動力噴霧器２の入力軸との間には電磁クラッチ４５が配置され、該電磁クラッチ４５は制御回路Ｃと接続されて、動力噴霧器２への動力の伝達を遠隔操作または設定した位置で入り・切りできるようにしている。
【０００９】
前記運転部Ｂの上方はルーフ２０によって覆われており、該運転部Ｂの前部には操作コラム１２が立設され、該操作コラム１２上にサイドクラッチレバー３Ｌ・３Ｒと駐車ブレーキレバー４を配置している。前記運転席１１の左側にサイドコラム１５が設けられ、該サイドコラム１５上に主変速レバー５や副変速レバー６や、動力噴霧器２を作動させる動噴クラッチレバー７や、圧力計２２や、揺動噴霧装置１７の開閉を行う元コック２３、散布コック２４を配置している。
【００１０】
そして、運転席１１の後部両側に誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒが配置されている。該誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒはホール素子やホールＩＣ、磁気抵抗素子、磁気トランジスタ等の磁気センサーまたはピックアップコイルより構成されている。該誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒの取付位置は、側面視で旋回中心位置よりも前方であって、クローラー１０の前端よりも後方としている。そして、平面視で機体中央線から略左右方向同距離の位置に配置し、かつ、上下方向で機体全高の略中央に配置している。このように誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒを配置して、走行経路に敷設した誘導ケーブル１９から誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒまでの距離が等距離となるように制御することで、機体が誘導ケーブル１９から大きく離れることなく、誘導ケーブル１９に沿って走行することができる。
【００１１】
前記サイドクラッチレバー３Ｌ・３Ｒの基部と、前記ミッションケースＭに設けたサイドクラッチアーム２５Ｌ・２５Ｒの間には一対のサイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒが連結され、サイドクラッチアーム２５Ｌ・２５Ｒはサイドクラッチとサイドブレーキに連動連結されている。該サイドクラッチはミッションケースＭ内で、エンジンＥから変速後の動力を左右の車軸４６Ｌ・４６Ｒに伝える間の動力伝達機構に配置され、サイドクラッチレバー３Ｌ・３Ｒを回動して、一段の回動でサイドクラッチを切り、更に回動した２段目で車軸とミッションケースの間に設けたサイドブレーキを作動させるようにしている。従って、サイドクラッチレバー３Ｌまたは３Ｒを一段回動すると、ミッションケースＭ内で回動した側の動力の伝達を断って緩旋回ができ、そのサイドクラッチレバー３Ｌまたは３Ｒを更に回動した二段目では車軸が制動されて急旋回ができるようにしている。
【００１２】
そして、前記サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒの中途部の運転席１１下方に本発明の自動操舵装置Ｄが配置されている。つまり、自動操舵装置Ｄの構成は図３、図４に示すように、取付プレート３０がシャーシ９に固設され、該取付プレート３０の上下対称にそれぞれ左右一側の操向用駆動体が左右対称に配置されており、本実施例では上側に右側のリンク機構と、サイドクラッチワイヤー２６Ｒと、左側のアクチュエーターとしての駆動モーター３１Ｌと、角度センサー４１Ｌが配置されており、下側に左側のリンク機構と、サイドクラッチワイヤー２６Ｌと、右側の駆動モーター３１Ｒと、角度センサー４１Ｒが配置されている。該駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒ、角度センサー４１Ｌ・４１Ｒは制御回路Ｃと接続されている。但し、取付プレート３０を二枚構成として、上下片面ずつ、または、左右対称の板材上に左右にそれぞれ片側のリンク機構と駆動モーター３１と角度センサー４１を配置して、両者を合わせて組み付けることで左右対称に構成して、片側を製作して接合するだけの構成として、上下方向のスペースを小さく構成することができ、しかも、コスト低減化を図ることもできる。また、アクチュエーターは駆動モーターに限定することなく、電動シリンダーやソレノイド等によって構成することもできる。
【００１３】
そして、左右の操向用駆動体及びリンク機構は同じ構成としているので、右側について説明する。取付プレート３０上の左側下面に駆動モーター３１Ｒが固設され、該駆動モーター３１Ｒの駆動軸からの動力は減速ギアボックスで減速され、出力軸３２Ｒが取付プレート３０を貫通して上方に突出され、該出力軸３２Ｒ上にアーム３３Ｒが固設されている。該アーム３３Ｒ先端に連結リンク３４Ｒの一端が枢支軸６０によって枢結され、該連結リンク３４Ｒの他端は後方へ延出されて揺動リンク３５Ｒ先端に設けた枢支軸６１によって枢結されている。該揺動リンク３５Ｒの他端は右方向へ延出され、取付プレート３０上に設けた支点軸３６Ｒに枢支されている。
【００１４】
前記揺動リンク３５Ｌ・３５Ｒの中途部上に受体３７Ｒとアーム３９Ｒが固設され、該受体３７Ｒは中央上部から下方に切欠３７Ｒａを設けて、該切欠３７Ｒａに前記サイドクラッチワイヤー２６Ｒを挿入し、抜け止め６２を切欠３７Ｒａ上部に着脱可能に設けて、サイドクラッチワイヤー２６Ｒが抜けないようにしている。前記アーム３９Ｒは一端を揺動リンク３５Ｒの中途部上に固設し、他端を前方へ突出して、先端下面に当接ピン３９Ｒａを下方へ突設している。前記サイドクラッチワイヤー２６Ｒは取付プレート３０の左右中央上を前後方向に張設され、取付プレート３０の後部中央上でワイヤー受６３によって摺動自在に支持されている。
【００１５】
一方、角度センサー４１Ｒが前記支点軸３６Ｒの前方の取付プレート３０下面に固定され、該角度センサー４１Ｒのセンサー軸４１Ｒａが取付プレート３０より上方へ突出され、該センサー軸４１Ｒａ上にセンサーアーム４０Ｒが固設されて、該センサーアーム４０Ｒに前記当接ピン３９Ｒａが当接されている。該角度センサー４１Ｌ・４１Ｒはポテンショメーターやロータリーエンコーダー等よりなり、前記アーム３９Ｒの回動によってセンサーアーム４０Ｒが回動して、その回動角度を検知するようにして、駆動モーター３１Ｒの駆動にフィードバックさせている。また、前記サイドクラッチワイヤー２６Ｒ上において、受体３７Ｒよりサイドクラッチレバー３Ｒ側にストッパー４２が固設されている。
【００１６】
このような構成で自動モードに設定した場合において、機体が誘導ケーブル１９より設定範囲以上左側にズレると、誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒからの検出値の差を制御回路Ｃで演算して、その量に応じて、駆動する時間と、回動量が演算されて、駆動モーター３１Ｒを駆動させる。この駆動モーター３１Ｒが回動されることによって、アーム３３Ｒ、連結リンク３４Ｒ、揺動リンク３５Ｒと回動されて、受体３７Ｒが前方へ移動されて、該受体３７Ｒはストッパー４２と当接してサイドクラッチワイヤー２６Ｒを前方へ引っ張り、該サイドクラッチワイヤー２６Ｒ後端に枢結したサイドクラッチアーム２５Ｒが回動されて、サイドクラッチが切れて右側の車軸４６Ｒの動力の伝達が絶たれて、車軸４６Ｒが駆動されず右旋回ができる。更に駆動モーター３１Ｒを駆動してサイドクラッチワイヤー２６Ｒを前方へ引っ張るとサイドブレーキが作動して、急旋回が可能となる。そして、左側への旋回も同様に行われる。
【００１７】
また、手動モードのときには、オペレーターが運転席１１に着座して、右方向へ旋回したい場合には、サイドクラッチレバー３Ｒを引っ張って回動し、その回動によって、サイドクラッチワイヤー２６Ｒが前方へ引っ張られて、前記同様にサイドクラッチアーム２５Ｒが回動されて、右側の車軸４６Ｒの動力の伝達が絶たれて、車軸４６Ｒが駆動されず右旋回ができるのである。更に引っ張るとサイドブレーキが作動して、急旋回が可能となる。この時、ストッパー４２は自動操舵装置Ｄに関係なく移動するので、自動モードと手動モードの切り換えの度に特別の切換装置を必要しないのである。
【００１８】
また、前記制御回路Ｃは図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）と随時書き込み可能メモリ（ＲＡＭ）と読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）やインターフェース等からなり、該制御回路Ｃには図５に示すように、操向を行うための誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒや駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒや角度センサー４１Ｌ・４１Ｒ、前記揺動噴霧装置１７の噴霧方向を制御する切換駆動用モーター２７ａ・２８ａ・２９ａや、車速センサー５０や、自動・手動モード切換スイッチ５１や、エンジンＥの始動・停止装置５２、及び、走行パターンや噴霧パターン等の設定スイッチやその設定値の表示やエンジンの回転数の表示を行う操作パネル５１や、受信機５４が接続され、該受信機５４はオペレーターが操作する遠隔操作機５５からの信号を受信して、その指令信号に基づいて、駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒを作動させて、走行を開始したり停止したりできるようにしている。
【００１９】
このような構成において、前記自動・手動モード切換スイッチ５１を手動モードに切り換えた場合には、オペレーターが運転席１１に座って、操向や噴霧作業の操作ができる。そして、自動・手動モード切換スイッチ５１を自動モードに切り換えた場合には、車速センサー５０によって走行速度を検知しながら、予め設定してメモリに記憶させた走行パターンに従って走行速度が変更され、噴霧パターンに従って切換駆動用モーター２７ａ・２８ａ・２９ａを作動させてノズル１の噴霧が選択されて両側を噴霧したり、片側のみ噴霧したりするように制御され、異常が生じたときには警報が発せられて表示パネルに表示し、エンジンＥを停止させ、噴霧も停止させる。そして、走行時には、誘導ケーブル１９からの磁界を誘導センサー２１Ｌ・２１Ｒが検知して、前述したように、一定幅内のズレを許容しながら、駆動モーター３１Ｌ・３１Ｒを作動させて誘導ケーブル１９に沿って走行するように制御するのである。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成したので、次のような効果を奏する。
即ち、自動モードの場合も手動モードの場合も一対のサイドクラッチワイヤーを引っ張り操向する構成とすることができるので、自動操向のためのサイドクラッチワイヤーやその他のアーム等が必要なくコンパクトに構成でき、安価に製作することができるのである
また、簡単な構成となって、信頼性を向上することができるのである。
また、前記サイドクラッチワイヤー２６Ｌ・２６Ｒの中途部に自動操舵装置Ｄを配置し、該自動操舵装置Ｄは、取付プレート３０がシャーシ９に固設され、該取付プレート３０の上下対称にそれぞれ左右一側の操向用駆動体が左右対称に配置されており、上側に右側の揺動リンク３５Ｒと、サイドクラッチワイヤー２６Ｒと、左側の駆動モーター３１Ｌと、角度センサー４１Ｌが配置されており、下側に左側の揺動リンク３５Ｌと、サイドクラッチワイヤー２６Ｌと、右側の駆動モーター３１Ｒと、角度センサー４１Ｒが配置された構成とすることにより、左右対称として、上下方向のスペースを小さく構成することができ、しかも、コスト低減化を図ることもできるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  揺動式噴霧機を搭載した自動走行車両の全体側面図である。
【図２】  同じく平面図である。
【図３】  自動操舵装置の平面図である。
【図４】  自動操舵装置の側面図である。
【図５】  制御ブロック図である。
【符号の説明】
Ａ              クローラー式走行装置
Ｂ              運転部
Ｃ              制御回路
Ｄ              自動操舵装置
３Ｌ・３Ｒ      サイドクラッチレバー
１０Ｌ・１０Ｒ  クローラー
１９            誘導ケーブル
２１Ｌ・２１Ｒ  誘導センサー
２６Ｌ・２６Ｒ  サイドクラッチワイヤー
３１Ｌ・３１Ｒ  駆動モーター
３７Ｌ・３７Ｒ  受体
【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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