田植機
【課題】植付部の昇降制御の追従性を向上させた田植機を提供する。
【解決手段】田植機は、植付部と、フロートセンサと、制御部と、を備えている。植付部は、地面に接触可能なフロートを備える。フロートセンサは、フロートの揺動角を検出する。制御部は、フロートセンサの出力値の微分値を制御量としたＰＩＤ制御（ステップＳ１０３）により、植付部を昇降制御する。また制御部は、フロートセンサが検出したフロートの位置と、前記フロートの位置の目標値と、の差をフロートセンサの検出値に基づいて修正する（ステップＳ１０４）。
【解決手段】田植機は、植付部と、フロートセンサと、制御部と、を備えている。植付部は、地面に接触可能なフロートを備える。フロートセンサは、フロートの揺動角を検出する。制御部は、フロートセンサの出力値の微分値を制御量としたＰＩＤ制御（ステップＳ１０３）により、植付部を昇降制御する。また制御部は、フロートセンサが検出したフロートの位置と、前記フロートの位置の目標値と、の差をフロートセンサの検出値に基づいて修正する（ステップＳ１０４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として田植機に関する。詳細には、田植機が備える植付部の昇降制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
田植機においては、苗の植付を適切に行うことができるようにするため、地面の凹凸に追従させて植付部を上下に昇降制御している。この昇降制御の方法としては、地面に対する植付部の高さを検出するセンサを設け、当該センサの出力値に基づいて公知のＰＩＤ制御等を行う方法が主流である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１２０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、田植機の植付速度は向上しており、これに伴って車体の走行速度も上昇している。そして車体の走行速度が上昇することにより、植付部を地面に追従させて適切に昇降制御することが困難になりつつある。
【０００５】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、植付部の昇降制御の追従性を向上させ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及び効果】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００７】
本発明の観点によれば、以下の構成の田植機が提供される。即ち、この田植機は、植付部と、フロート位置検出部と、制御部と、を備える。前記植付部は、地面に接触可能なフロートを備える。前記フロート位置検出部は、前記フロートの位置を検出する。前記制御部は、前記植付部を昇降制御する。前記制御部は、前記フロートの加速度に基づいて前記昇降制御を行うとともに、前記フロート位置検出部が検出した前記フロートの位置と、前記フロートの位置の目標値と、の差を前記フロート位置検出部の検出値に基づいて修正する。
【０００８】
このように、フロートの加速度に基づいて昇降制御を行うことにより、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。しかし、応答性を向上させる反面、フロートの位置が目標値から大きく外れてしまうことがある。そこで、フロート位置検出部の検出結果に基づいてフロート位置のズレを補正するように制御を行うことで、植付部を適切に昇降制御することができる。
【０００９】
上記の田植機において、前記制御部は、前記フロートの速度を制御量としたＰＩＤ制御により前記昇降制御を行うことが好ましい。
【００１０】
即ち、フロートの速度を制御量としたＰＩＤ制御において、当該ＰＩＤ制御の微分項は、フロートの加速度に比例した値を示す。このように、フロートの速度を制御量としたＰＩＤ制御では、フロートの加速度に基づいて昇降制御が行われるので、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の別の観点によれば、以下の構成の田植機が提供される。即ち、この田植機は、植付部と、フロート位置検出部と、制御部と、を備える。前記植付部は、揺動支軸を中心として揺動可能に構成されたフロートを備える。前記フロート位置検出部は、前記フロートの前記揺動支軸まわりの角度を検出するように構成される。前記制御部は、前記植付部を昇降制御する。また、前記制御部は、前記フロートの角度に基づいて前記昇降制御を行う。そして前記フロートは、前記揺動支軸よりも機体後側に向けて伸びる延長部を有する。
【００１２】
このように、フロートの後端を揺動支軸よりも後にのばすことにより、フロートの余計な揺動を抑制することができる。これにより、フロート位置検出部が検出するフロートの角度が安定するので、当該フロートの角度に基づいて植付部を昇降制御する際のハンチングを抑制することができる。
【００１３】
上記の田植機は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この田植機は、走行車速を検出する車速検出部と、操向操作具の操作量を検出する操向操作検出部と、を備える。前記制御部は、前記操向操作検出部の出力値に基づいて、車体の旋回を検出する。そして旋回前と比較して旋回後の車速が遅くなっている場合、制御部は、前記植付部の上昇速度を低下させる。
【００１４】
即ち、旋回の前後の車速変化により、土壌条件等の変化を推測できるので、当該車速変化に基づいて制御上の変更を行うことにより、自動的に最適な条件で昇降制御を行うことができる。
【００１５】
上記の田植機は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この田植機は、前記植付部のローリング角（左右の傾き）に関する情報を検出するローリング角情報検出部を有する。前記制御部は、前記植付部のローリング挙動が所定の許容範囲を超えていることを前記ローリング角情報検出部の検出結果に基づいて検出した場合は、前記植付部の上昇速度を低下させる。
【００１６】
即ち、機体が急激なローリング挙動を示している状態では、浮苗になる可能性が高いので、植付部の上昇速度を低下させて、当該植付部が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。
【００１７】
上記の田植機は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この田植機は、前記植付部のローリング角の変化速度を検出する角速度センサを有する。前記制御部は、前記角速度センサの出力変動が所定値以上の場合は、前記植付部の上昇速度を低下させる。
【００１８】
即ち、機体の左右傾き変動の周波数が大きい状態（左右に傾く速度の変動が大きい状態）では、圃場の凹凸が激しい状態であるため、浮苗になる可能性が高い。そこでこのような場合には、植付部の上昇速度を低下させて、当該植付部が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る田植機の全体的な構成を示す側面図。
【図２】植付爪近傍の様子を示す側面図。
【図３】植付部昇降制御の制御フロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る乗用型の田植機１の側面図である。
【００２１】
田植機１は、車体２と、当該車体２の後方に配置された植付部３と、から構成されている。
【００２２】
車体２は、左右一対の前輪４と、左右一対の後輪５を備えている。また、車体２は、その前後方向で前輪４と後輪５の間に運転座席６を備えている。運転座席６の近傍には、車体２の操向操作を行うためのステアリングハンドル７、車体２の走行速度を調節するための変速ペダル８、その他各種の操作具が配置されている。
【００２３】
また、車体２は、図略の制御部を備えている。制御部は例えばマイクロコントローラからなり、田植機１の各部に備えられたセンサ等の信号に基づいて、田植機１の各構成を制御するように構成されている。
【００２４】
また、車体２において、運転座席６の下方にはエンジン１０が、当該エンジン１０の前方にはミッションケース１１が、それぞれ配置されている。一方、車体２の後方には、植付部３を取り付けるための昇降リンク機構１２、エンジン１０の駆動力を植付部３に出力するためのＰＴＯ軸１３、植付部３を昇降駆動するための昇降シリンダ１４等が配置される。
【００２５】
前記植付部３は、植付センターケース１５と、複数の植付ベベルケース２４と、苗載台１７と、複数のフロート１６と、を備えている。
【００２６】
植付センターケース１５内には図略の駆動軸が配設されており、当該駆動軸には前記ＰＴＯ軸１３からの駆動力が入力されている。各植付ベベルケース２４は車体前後方向に沿って配置されており、かつ車体左右方向に並んで配置されている。各植付ベベルケース２４内には、図略の駆動軸が配設されており、植付センターケース１５からの駆動力が入力されている。
【００２７】
各植付ベベルケース２４の左右には、それぞれ植付ユニット２０が取り付けられている。各植付ユニット２０は、回転ケース２１に２つの植付爪２２を備えるロータリ式植付装置として構成されている。植付ベベルケース２４に入力された駆動力は、回転ケース２１を回転駆動する。
【００２８】
ロータリ式植付装置の構成は公知であるので詳細な説明は省略するが、回転ケース２１を回転駆動することにより、植付爪２２の先端部が図２に示すようなループ状の軌跡を描きながら上下に駆動されるように構成されている。植付爪２２の先端部は、上から下に向かって動くときに、後述の苗載台１７に載せられた苗マット２５の下端から１株分の苗２６を掻き取り、当該苗２６の根元を保持したまま下方に動いて地面に植え込むように構成されている。
【００２９】
苗載台１７は、前記植付ベベルケース２４の上方に配置されている。この苗載台１７は、図略のガイドレール上を車体左右方向に往復摺動可能に支持されている。そして、植付部３は、苗マットの左右幅の範囲内で苗載台１７を左右に往復駆動する図略の横送り機構を備えている。これにより、苗載台１７に載せた苗マットを、植付ユニット２０に対して左右に相対運動させることができる。また、苗載台１７は、苗マットを、下方に向かって（即ち、植付ユニット２０側に向かって）間欠的に送る苗送りベルト（縦送り機構）を備えている。以上の構成で、横送り機構と縦送り機構とを適切に連動させることにより、各植付ユニット２０に対して苗を順次供給し、連続的に植付けを行うことができる。
【００３０】
植付センターケース１５には、前記昇降リンク機構１２が連結されている。この昇降リンク機構１２は、トップリンク１８、ロワーリンク１９等からなる平行リンク構造から構成されており、ロワーリンク１９に連結された昇降シリンダ１４を駆動することにより、植付センターケース１５を上下に昇降駆動可能に構成されている（これにより、植付部３全体を上下に昇降することができる）。昇降シリンダ１４の駆動は、制御部によって制御される。
【００３１】
前記フロート１６は、各植付ベベルケース２４の下方に設けられる。このフロート１６は、その下面が地面に接触することができるように配置されている。これにより、地面をならして、植え付けをきれいに行うことができる。
【００３２】
図２に示すように、フロート１６は、揺動支軸３２を中心に回動可能に構成されている。また、フロート１６は、揺動支軸３２よりも前方の位置において、押圧部材３３によって下向きに付勢されている。即ち、フロート１６の前端部分が、地面に対して押し付けられるように力が加えられている。
【００３３】
複数のフロート１６のうち少なくとも何れか一つには、当該フロート１６の揺動角（フロートの位置）を検出するフロートセンサ（フロート位置検出部）３４が設けられている。このフロートセンサ３４は、例えばポテンショメータとして構成されている。フロートセンサ３４の検出値は、制御部に出力される。なお、以下の説明では、フロートセンサ３４が検出するフロート１６の揺動角のことを、単にフロート角と呼ぶ場合がある。
【００３４】
従来の田植機においては、フロートセンサが検出したフロート角を、当該フロート角の目標値（目標角度）に近づけるように、植付部の昇降制御を行っていた。即ち、目標角度に比べてフロートが前下がりになっている場合、地面に対して植付部３が高過ぎるということであるから、制御部は、植付部を下降させる。一方、目標角度に比べてフロートが前上がりになっている場合には、地面に対して植付部３が低過ぎるということであるから、制御部は、植付部を上昇させる。なお、この制御は特許文献１等に記載されているように公知であり、例えばフロート角を制御量としたＰＩＤ制御によって実現することができる。
【００３５】
周知のように、このＰＩＤ制御というのは、比例項と、微分項と、積分項と、に基づいて操作指令値を算出するものである。ところでＰＩＤ制御において、制御量の突発的な変動が発生した場合には、微分項が敏感に反応する。即ち、制御量が突発的に変化したき、その微分値（制御量の速度）が大きくなるので、微分項の作用が大きくなって、当該突発的な変化に抗する作用を発揮することができる。このように、ＰＩＤ制御においては、制御量の突発的な変動に対処するのは主に微分項の作用である。
【００３６】
フロート角を制御量としてＰＩＤ制御を行う田植機の場合、当該ＰＩＤ制御における微分項は、制御量であるフロート角の微分値（フロート角速度）に比例した値を示すことになる。従って、ＰＩＤ制御によって植付部を昇降制御していた従来の田植機においては、フロート角速度に基づいた制御によって、フロート角の突発的な変動に対処していたと言うことができる。
【００３７】
しかし、近年は田植機の植付速度が向上し、車体の走行速度が早くなっているので、これに伴いフロート角が激しく変動するようになっている。このため、従来のＰＩＤ制御では、植付部３の昇降制御に追従遅れの懸念がある。
【００３８】
そこで本実施形態の田植機１において、制御部は、フロート角の加速度（フロート角加速度）に基づいて、植付部３の昇降制御を行うように構成されている。
【００３９】
即ち、フロート角速度をもう一段階微分したフロート角加速度（フロート角の二階微分値）に基づいて植付部３の昇降制御を行うことにより、一階微分値（フロート角速度）を利用していた従来の制御に比べて応答性を向上させ、従来よりも一層敏感な昇降制御が可能になる。従って、フロート角が激しく変動する状況においても、追従遅れを防止して植付部３を適切に昇降制御することができる。
【００４０】
次に、フロート角加速度に基づいた昇降制御について、より具体的に説明する。
【００４１】
本実施形態の田植機１において、制御部は、フロート角速度（フロート角の微分値）を制御量としたＰＩＤ制御を行うように構成されている。なお、植付部３の昇降制御の目的は、当該植付部３の地面に対する高さを一定に保つことにあるから、フロート１６の角度を一定に保つ制御となる。従って、フロート角速度を制御量としてＰＩＤ制御を行う場合、通常は、フロート角速度の目標値をゼロとする。
【００４２】
このようにフロート角速度を制御量とするＰＩＤ制御の場合、その微分項は、フロート角速度の微分値（即ちフロート角加速度）に比例した値を示すことになる。このように、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御を行うことにより、フロート角加速度に基づいた昇降制御を行うことができる。従って、フロート角の変化に対して敏感に反応することが可能になり、植付部昇降制御の応答性を向上させることができる。
【００４３】
しかし一方で、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御のみでは、フロート角が目標角度からズレ易くなる。そこで制御部は、フロートセンサ３４によって検出したフロート角と、目標角度（フロート角の目標値）と、の差（ズレ）に基づいて、当該ズレを修正するように制御を行う。例えば、フロートセンサ３４が検出したフロート角が、目標角度に対して前下がりになっている場合には、植付部３を下降させるように修正する。一方、フロートセンサ３４が検出したフロート角が、目標角度に対して前上がりになっている場合には、植付部３を上昇させるように修正する。
【００４４】
以上のように、フロート角の２階微分値に基づいて植付部３を昇降制御することにより、応答性を向上させることが可能であり、更にフロート角の検出値と目標値との差（ズレ）を修正することにより、当該フロート角が目標角度から大きくズレてしまう（上記ズレが大きくなってしまう）ことを防止できる。
【００４５】
なお、上記のように昇降制御の応答性を向上させると、植付部３の昇降速度が増加するので、かえってハンチングが発生し易くなるという別の問題が発生し得る。
【００４６】
そこで本実施形態の田植機１においては、図２に示すように、フロート１６は、揺動支軸３２よりも後に延伸された延長部１６ａを有している。これにより、フロート１６が前上がりとなるモーメントが抑制される。従って、フロート１６自体の揺動が安定するので、フロートセンサ３４が検出するフロート角も安定し、ハンチングにつながる挙動を抑制することができる。
【００４７】
ところで、フロート１６の最適な目標角度は、圃場の状態（土の硬さなど）によって異なる。従って、苗の植付けを適切に行うためには、圃場状態の変化に応じてフロート１６の目標角度を変更することが好適である。しかし、従来の田植機において、目標角度等はオペレータが経験と勘によって手動で設定していたので、必ずしも土壌条件に応じて最適な植付結果が得られるとは限らなかった。また圃場の状態が異なれば、ＰＩＤ制御に用いる制御ゲインの最適値も変わってくる。
【００４８】
そこで、本実施形態の田植機は、各種センサ等に基づいて、フロートの目標角度や制御ゲインを自動的に調整するように構成されている。以下、具体的に説明する。
【００４９】
本実施形態において、制御部は、旋回前後の車速に応じて土壌状態を推測し、これにより圃場状態を推測してフロート目標角及び制御ゲインを調整するように構成されている。
【００５０】
即ち、車体が旋回操作された際に、旋回前後の車速が同程度であれば、当該旋回の前後で土壌の状態は変化しておらず、安定して植え付けを行うことができていると判断できる。また、旋回後に車速が上昇していれば、旋回前よりも土壌状態が良好であり安定して植え付けを行うことができていると判断できる。一方で、旋回後に平均車速が遅くなっている場合、旋回前に比べて土壌状態が悪化（水深が深い、田面や耕盤の乱れが大きい）しており、注意を要する状況であると判断できる。このように、旋回前後の車速変化を見ることにより、土壌の状態を推測することができる。
【００５１】
そこで、実施形態の田植機１は、田植機の車速を検出する車速センサと、ステアリングハンドル７の切れ角を検出する切れ角センサと、を有している。車速センサと切れ角センサの検出信号は、制御部に入力される。これにより制御部は、現在の車速と、車体旋回の開始／終了のタイミングと、を取得することができる。
【００５２】
制御部は、車体の旋回操作が行われたことを検出すると、旋回開始前の平均車速と、旋回終了後の平均車速と、を演算によって比較するように構成されている。旋回後の平均車速が、旋回前の平均車速の同程度以上であった場合、制御部は、安定して植え付けを行うことができている判断して、制御上の変更（制御ゲインの変更やフロート１６の目標角度の変更など）を行わない。
【００５３】
一方、旋回後に平均車速が遅くなっている場合、旋回前に比べて土壌状態が悪化（水深が深い、田面や耕盤の乱れが大きい）しており、注意を要する状況であると判断できる。水深が深い場合は、苗の植付けが浅くなるために浮苗が発生し易い。また田面や耕盤の乱れが大きい場合は、フロート１６が激しく揺動するために植付部３が不必要に上下に昇降され易く、これにより浮苗などの不具合も発生し易い。従ってこのような場合には、制御上の変更を行って浮苗を防止することが好ましい。
【００５４】
そこで制御部は、旋回後の平均車速が旋回前の平均車速未満であった場合、昇降制御の制御ゲインを減少させるとともに、フロート目標角を前上がり（深植え傾向）に変更する。即ち、制御ゲインを減少させることにより、昇降制御が鈍感側にシフトするので、植付部３の上昇速度が低下する。これにより、植付部３の不要な昇降運動を抑えることができる。更に、フロートの目標角を前上がりとして苗を深植え傾向とすることで、植付部３が地面から離れにくくなり、当該植付部３の上昇速度が低下する。このように、植付部３の上昇速度を低下させることにより、植付部３が地面から離れにくくなるので、浮苗を防止することができる。
【００５５】
次に、ローリング角情報に基づく昇降制御の調整について説明する。
【００５６】
本実施形態の田植機１は、植付部３のローリング（左右の傾き）挙動に応じて、植付部３の上昇速度を調整するように構成されている。即ち、植付部３が激しいローリング挙動を示している場合は、浮苗などの植付けトラブルが発生し易くなる。従ってこのような場合には、浮苗の発生を防止するように制御上の変更を行うことが好ましい。
【００５７】
本実施形態の田植機１は、植付部３のローリング挙動を検出するために、傾斜センサと、角速度センサとを備えている。傾斜センサは、植付部３のローリング（左右の傾き）角を検出するように構成されている。また、角速度センサは、植付部３が左右に傾く速度（ローリング角速度）を検出するように構成されている。傾斜センサ及び角速度センサの検出値は、制御部に出力される。
【００５８】
傾斜センサが検出したローリング角の絶対値が大きい場合（即ち、植付部３が左右に大きく傾いている場合）、浮苗が発生する可能性が高い。そこで制御部は、傾斜センサが検出したローリング角が所定の許容範囲を超えている場合には、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部３の上昇速度が低下するので、植付部３が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。
【００５９】
また、角速度センサが検出したローリング角速度の絶対値が大きい場合（即ち、植付部３が左右に傾く速度が速い場合）、植付部３の昇降制御が追いつかなくなるので、浮苗になる可能性が高い。そこで制御部は、角速度センサが検出したローリング角速度が所定の許容範囲を超えている場合には、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部３の上昇速度が低下するので、植付部３が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。
【００６０】
また、圃場の耕作盤の凹凸が激しい状態では、浮苗になる可能性が高い。耕盤の凹凸が激しい場合は、機体の左右傾きの変動周期が速くなり、この結果、角速度センサが出力するローリング角速度の変動が大きくなる。そこで制御部は、角速度センサが出力したローリング角速度の変動が所定の許容範囲を超えて大きい場合には、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部３上昇速度が低下するので、植付部３が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。
【００６１】
以上のように、ローリング角、ロリーング角速度、及びローリング角速度の変動（以上をまとめてローリング角情報と呼ぶ）が許容範囲を超えている場合（即ち、植付部３のローリング挙動が許容範囲を超えている場合）には、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせることにより、浮苗を防止することができる。なお、傾斜センサ及び角速度センサは、上記ローリング角情報を取得することができるので、ローリング角情報検出部であると言うことができる。
【００６２】
次に、本実施形態の制御部による植付部３の昇降制御の流れを、図３を参照して説明する。
【００６３】
制御部は、植付部３の昇降制御処理を開始すると、まずフロートセンサ３４が検出するフロート角を取得する（ステップＳ１０１）。次に制御部は、取得したフロート角を時間微分して、フロート角の変化速度（フロート角速度）を求める（ステップＳ１０２）。
【００６４】
そして制御部は、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御により、植付部３を昇降させる（ステップＳ１０３）。前述のように、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御を行うことで、フロート角の変化に対して敏感に反応することが可能になり、植付部昇降制御の応答性を向上させることができる。
【００６５】
一方で前述のように、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御では、フロート角の検出値と目標値との差（ズレ）が大きくなることがあるので、この差を小さくするように修正する（ステップＳ１０４）。
【００６６】
続いて制御部は、傾斜センサ、角速度センサの出力に基づいて、ローリング角情報（ローリング角、ロリーング角速度、及びローリング角速度の変動）が所定の許容範囲を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、ローリング角情報のうち何れか１つ又は複数が許容範囲を超えていた場合、制御部は、制御ゲイン減少させて、制御を鈍感側にシフトする（ステップＳ１０６）。これにより、植付部３の上昇速度を低下させて、植付部３を地面から離れにくくすることができるので、車体の傾き等が大きい場合の浮苗を防止することができる。
【００６７】
次に制御部は、ステアリングハンドル７の切れ角を検出する切れ角センサを参照して、車体が旋回終了したか否かを判定する。車体が旋回の途中である場合や、そもそも車体が旋回していない場合（直進している場合）は、ステップＳ１１０に進む。
【００６８】
一方、車体が旋回終了したことを検出した場合に、制御部は、当該旋回の前後で平均車速が減少したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。旋回前後で平均車速が減少している場合には、土壌状態が悪くなっていると推定できるので、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせるとともに、フロート目標角を前上がり（深植え傾向）に変更（ステップＳ１０９）する。これにより、植付部３の上昇速度が低下し、植付部３が地面から離れにくくなるので、浮苗を防止できる。
【００６９】
ステップＳ１１０では、制御部は、植付作業が継続されているか否かを判定する。植付作業が継続している場合には、ステップＳ１０１に戻って、植付部３の昇降制御を継続する。一方、植付作業が終了している場合には、植付部３の昇降制御を継続する必要はないので、フローを終了する。
【００７０】
以上で説明したように、本実施形態の田植機１は、植付部３と、フロートセンサ３４と、制御部と、を備えている。植付部３は、地面に接触可能なフロート１６を備える。フロートセンサ３４は、フロート１６の揺動角を検出する。制御部は、植付部３を昇降制御する。また制御部は、フロート角加速度に基づいて前記昇降制御を行うとともに、フロートセンサ３４が検出したフロート角と、前記フロート角の目標値と、の差をフロートセンサ３４の検出値に基づいて修正する。
【００７１】
このように、フロート角加速度に基づいて昇降制御を行うことにより、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。しかし、応答性を向上させる反面、フロート１６の位置が目標値から大きく外れてしまうことがある。そこで、フロートセンサ３４の検出結果に基づいてフロート角のズレを補正するように制御を行うことで、植付部３を適切に昇降制御することができる。
【００７２】
また本実施形態の田植機１において、制御部は、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御により前記昇降制御を行っている。
【００７３】
即ち、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御において、当該ＰＩＤ制御の微分項は、フロート角加速度に比例した値を示す。このように、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御では、フロート角加速度に基づいて昇降制御が行われるので、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。
【００７４】
また本実施形態の田植機１は、以下のように構成されている。即ち、フロート１６は、揺動支軸３２を中心として揺動可能に構成される。フロートセンサ３４は、フロート１６の揺動支軸３２まわりの角度を検出するように構成される。そしてフロート１６は、揺動支軸３２よりも機体後側に向けて伸びる延長部１６ａを有する。
【００７５】
このように、フロート１６の後端を揺動支軸３２よりも後にのばすことにより、フロート１６の余計な揺動を抑制することができる。これにより、フロートセンサ３４が検出するフロート１６の揺動角が安定するので、当該揺動角に基づいて植付部３を昇降制御する際のハンチングを防止することができる。
【００７６】
また本実施形態の田植機１は、走行車速を検出する車速センサと、ステアリングハンドル７の操作量を検出する切れ角センサと、を備える。制御部は、切れ角センサの出力値に基づいて、車体の旋回を検出する。そして旋回前と比較して旋回後の車速が遅くなっている場合、制御部は、植付部３の上昇速度を低下させる。
【００７７】
即ち、旋回の前後の車速変化により、土壌条件等の変化を推測できるので、当該車速変化に基づいて制御上の変更を行うことにより、自動的に最適な条件で昇降制御を行うことができる。
【００７８】
また本実施形態の田植機１は、植付部３のローリング角情報を検出する傾斜センサ及び角速度センサを有する。制御部は、植付部３のローリング挙動が所定の許容範囲を超えていることを、傾斜センサ又は角速度センサの検出結果に基づいて検出した場合には、植付部３の上昇速度を低下させる。
【００７９】
即ち、機体が急激なローリング挙動を示している状態では、浮苗になる可能性が高いので、植付部３の上昇速度を低下させて、当該植付部３が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。
【００８０】
また本実施形態の田植機は、以下のように構成されている。即ち、制御部は、角速度センサが検出したローリング角の変化速度の変動が所定値以上の場合は、植付部３の上昇速度を低下させる。
【００８１】
即ち、機体の左右傾きの変動の周波数が大きい状態（左右に傾く速度の変動が大きい状態）では、圃場の凹凸が激しい状態であるため、浮苗になる可能性が高い。そこでこのような場合には、植付部３の上昇速度を低下させて、当該植付部３が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。
【００８２】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００８３】
フロートの位置の微分値（フロート角の変化速度）の取得方法は、制御部において時間微分を行う方法に限らない。例えば、フロートの揺動角速度を検出するための角速度センサを設け、当該角速度センサによって、フロートの位置の微分値を直接検出する構成であっても良い。
【００８４】
フロート位置検出部はポテンショメータに限らず、フロートの位置を検出することができるセンサであれば適宜の手段を用いることができる。
【００８５】
上記実施形態において、植付爪はロータリ式であるとして説明したが、クランク式の植付爪であっても良い。
【００８６】
旋回前後の車速度を参照して圃場状態を推測する構成について説明したが、車速の情報に加えて、変速ペダル８の操作量の情報を参照することにより、より高精度に圃場状態を推測することができる。
【００８７】
植付部の上昇速度を低下させる方法としては、制御ゲインを減少させる方法に限らない。例えば、上昇のゲインを減少させても良いし、フロートの目標角度を前上がりに変更しても良い。これにより、植付部３が地面から離れにくくなり、上昇速度が低下するので、浮苗を防止することができる。また、下げのゲインを増加させても良い。この場合は、植付部の上昇速度が下降速度に比べて相対的に低下するので、植付部３が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 田植機
３ 植付部
１６ フロート
３２ 揺動支軸
３４ フロートセンサ（フロート位置検出部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として田植機に関する。詳細には、田植機が備える植付部の昇降制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
田植機においては、苗の植付を適切に行うことができるようにするため、地面の凹凸に追従させて植付部を上下に昇降制御している。この昇降制御の方法としては、地面に対する植付部の高さを検出するセンサを設け、当該センサの出力値に基づいて公知のＰＩＤ制御等を行う方法が主流である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１２０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、田植機の植付速度は向上しており、これに伴って車体の走行速度も上昇している。そして車体の走行速度が上昇することにより、植付部を地面に追従させて適切に昇降制御することが困難になりつつある。
【０００５】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、植付部の昇降制御の追従性を向上させ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及び効果】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【０００７】
本発明の観点によれば、以下の構成の田植機が提供される。即ち、この田植機は、植付部と、フロート位置検出部と、制御部と、を備える。前記植付部は、地面に接触可能なフロートを備える。前記フロート位置検出部は、前記フロートの位置を検出する。前記制御部は、前記植付部を昇降制御する。前記制御部は、前記フロートの加速度に基づいて前記昇降制御を行うとともに、前記フロート位置検出部が検出した前記フロートの位置と、前記フロートの位置の目標値と、の差を前記フロート位置検出部の検出値に基づいて修正する。
【０００８】
このように、フロートの加速度に基づいて昇降制御を行うことにより、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。しかし、応答性を向上させる反面、フロートの位置が目標値から大きく外れてしまうことがある。そこで、フロート位置検出部の検出結果に基づいてフロート位置のズレを補正するように制御を行うことで、植付部を適切に昇降制御することができる。
【０００９】
上記の田植機において、前記制御部は、前記フロートの速度を制御量としたＰＩＤ制御により前記昇降制御を行うことが好ましい。
【００１０】
即ち、フロートの速度を制御量としたＰＩＤ制御において、当該ＰＩＤ制御の微分項は、フロートの加速度に比例した値を示す。このように、フロートの速度を制御量としたＰＩＤ制御では、フロートの加速度に基づいて昇降制御が行われるので、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。
【００１１】
本発明の別の観点によれば、以下の構成の田植機が提供される。即ち、この田植機は、植付部と、フロート位置検出部と、制御部と、を備える。前記植付部は、揺動支軸を中心として揺動可能に構成されたフロートを備える。前記フロート位置検出部は、前記フロートの前記揺動支軸まわりの角度を検出するように構成される。前記制御部は、前記植付部を昇降制御する。また、前記制御部は、前記フロートの角度に基づいて前記昇降制御を行う。そして前記フロートは、前記揺動支軸よりも機体後側に向けて伸びる延長部を有する。
【００１２】
このように、フロートの後端を揺動支軸よりも後にのばすことにより、フロートの余計な揺動を抑制することができる。これにより、フロート位置検出部が検出するフロートの角度が安定するので、当該フロートの角度に基づいて植付部を昇降制御する際のハンチングを抑制することができる。
【００１３】
上記の田植機は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この田植機は、走行車速を検出する車速検出部と、操向操作具の操作量を検出する操向操作検出部と、を備える。前記制御部は、前記操向操作検出部の出力値に基づいて、車体の旋回を検出する。そして旋回前と比較して旋回後の車速が遅くなっている場合、制御部は、前記植付部の上昇速度を低下させる。
【００１４】
即ち、旋回の前後の車速変化により、土壌条件等の変化を推測できるので、当該車速変化に基づいて制御上の変更を行うことにより、自動的に最適な条件で昇降制御を行うことができる。
【００１５】
上記の田植機は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この田植機は、前記植付部のローリング角（左右の傾き）に関する情報を検出するローリング角情報検出部を有する。前記制御部は、前記植付部のローリング挙動が所定の許容範囲を超えていることを前記ローリング角情報検出部の検出結果に基づいて検出した場合は、前記植付部の上昇速度を低下させる。
【００１６】
即ち、機体が急激なローリング挙動を示している状態では、浮苗になる可能性が高いので、植付部の上昇速度を低下させて、当該植付部が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。
【００１７】
上記の田植機は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、この田植機は、前記植付部のローリング角の変化速度を検出する角速度センサを有する。前記制御部は、前記角速度センサの出力変動が所定値以上の場合は、前記植付部の上昇速度を低下させる。
【００１８】
即ち、機体の左右傾き変動の周波数が大きい状態（左右に傾く速度の変動が大きい状態）では、圃場の凹凸が激しい状態であるため、浮苗になる可能性が高い。そこでこのような場合には、植付部の上昇速度を低下させて、当該植付部が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る田植機の全体的な構成を示す側面図。
【図２】植付爪近傍の様子を示す側面図。
【図３】植付部昇降制御の制御フロー図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る乗用型の田植機１の側面図である。
【００２１】
田植機１は、車体２と、当該車体２の後方に配置された植付部３と、から構成されている。
【００２２】
車体２は、左右一対の前輪４と、左右一対の後輪５を備えている。また、車体２は、その前後方向で前輪４と後輪５の間に運転座席６を備えている。運転座席６の近傍には、車体２の操向操作を行うためのステアリングハンドル７、車体２の走行速度を調節するための変速ペダル８、その他各種の操作具が配置されている。
【００２３】
また、車体２は、図略の制御部を備えている。制御部は例えばマイクロコントローラからなり、田植機１の各部に備えられたセンサ等の信号に基づいて、田植機１の各構成を制御するように構成されている。
【００２４】
また、車体２において、運転座席６の下方にはエンジン１０が、当該エンジン１０の前方にはミッションケース１１が、それぞれ配置されている。一方、車体２の後方には、植付部３を取り付けるための昇降リンク機構１２、エンジン１０の駆動力を植付部３に出力するためのＰＴＯ軸１３、植付部３を昇降駆動するための昇降シリンダ１４等が配置される。
【００２５】
前記植付部３は、植付センターケース１５と、複数の植付ベベルケース２４と、苗載台１７と、複数のフロート１６と、を備えている。
【００２６】
植付センターケース１５内には図略の駆動軸が配設されており、当該駆動軸には前記ＰＴＯ軸１３からの駆動力が入力されている。各植付ベベルケース２４は車体前後方向に沿って配置されており、かつ車体左右方向に並んで配置されている。各植付ベベルケース２４内には、図略の駆動軸が配設されており、植付センターケース１５からの駆動力が入力されている。
【００２７】
各植付ベベルケース２４の左右には、それぞれ植付ユニット２０が取り付けられている。各植付ユニット２０は、回転ケース２１に２つの植付爪２２を備えるロータリ式植付装置として構成されている。植付ベベルケース２４に入力された駆動力は、回転ケース２１を回転駆動する。
【００２８】
ロータリ式植付装置の構成は公知であるので詳細な説明は省略するが、回転ケース２１を回転駆動することにより、植付爪２２の先端部が図２に示すようなループ状の軌跡を描きながら上下に駆動されるように構成されている。植付爪２２の先端部は、上から下に向かって動くときに、後述の苗載台１７に載せられた苗マット２５の下端から１株分の苗２６を掻き取り、当該苗２６の根元を保持したまま下方に動いて地面に植え込むように構成されている。
【００２９】
苗載台１７は、前記植付ベベルケース２４の上方に配置されている。この苗載台１７は、図略のガイドレール上を車体左右方向に往復摺動可能に支持されている。そして、植付部３は、苗マットの左右幅の範囲内で苗載台１７を左右に往復駆動する図略の横送り機構を備えている。これにより、苗載台１７に載せた苗マットを、植付ユニット２０に対して左右に相対運動させることができる。また、苗載台１７は、苗マットを、下方に向かって（即ち、植付ユニット２０側に向かって）間欠的に送る苗送りベルト（縦送り機構）を備えている。以上の構成で、横送り機構と縦送り機構とを適切に連動させることにより、各植付ユニット２０に対して苗を順次供給し、連続的に植付けを行うことができる。
【００３０】
植付センターケース１５には、前記昇降リンク機構１２が連結されている。この昇降リンク機構１２は、トップリンク１８、ロワーリンク１９等からなる平行リンク構造から構成されており、ロワーリンク１９に連結された昇降シリンダ１４を駆動することにより、植付センターケース１５を上下に昇降駆動可能に構成されている（これにより、植付部３全体を上下に昇降することができる）。昇降シリンダ１４の駆動は、制御部によって制御される。
【００３１】
前記フロート１６は、各植付ベベルケース２４の下方に設けられる。このフロート１６は、その下面が地面に接触することができるように配置されている。これにより、地面をならして、植え付けをきれいに行うことができる。
【００３２】
図２に示すように、フロート１６は、揺動支軸３２を中心に回動可能に構成されている。また、フロート１６は、揺動支軸３２よりも前方の位置において、押圧部材３３によって下向きに付勢されている。即ち、フロート１６の前端部分が、地面に対して押し付けられるように力が加えられている。
【００３３】
複数のフロート１６のうち少なくとも何れか一つには、当該フロート１６の揺動角（フロートの位置）を検出するフロートセンサ（フロート位置検出部）３４が設けられている。このフロートセンサ３４は、例えばポテンショメータとして構成されている。フロートセンサ３４の検出値は、制御部に出力される。なお、以下の説明では、フロートセンサ３４が検出するフロート１６の揺動角のことを、単にフロート角と呼ぶ場合がある。
【００３４】
従来の田植機においては、フロートセンサが検出したフロート角を、当該フロート角の目標値（目標角度）に近づけるように、植付部の昇降制御を行っていた。即ち、目標角度に比べてフロートが前下がりになっている場合、地面に対して植付部３が高過ぎるということであるから、制御部は、植付部を下降させる。一方、目標角度に比べてフロートが前上がりになっている場合には、地面に対して植付部３が低過ぎるということであるから、制御部は、植付部を上昇させる。なお、この制御は特許文献１等に記載されているように公知であり、例えばフロート角を制御量としたＰＩＤ制御によって実現することができる。
【００３５】
周知のように、このＰＩＤ制御というのは、比例項と、微分項と、積分項と、に基づいて操作指令値を算出するものである。ところでＰＩＤ制御において、制御量の突発的な変動が発生した場合には、微分項が敏感に反応する。即ち、制御量が突発的に変化したき、その微分値（制御量の速度）が大きくなるので、微分項の作用が大きくなって、当該突発的な変化に抗する作用を発揮することができる。このように、ＰＩＤ制御においては、制御量の突発的な変動に対処するのは主に微分項の作用である。
【００３６】
フロート角を制御量としてＰＩＤ制御を行う田植機の場合、当該ＰＩＤ制御における微分項は、制御量であるフロート角の微分値（フロート角速度）に比例した値を示すことになる。従って、ＰＩＤ制御によって植付部を昇降制御していた従来の田植機においては、フロート角速度に基づいた制御によって、フロート角の突発的な変動に対処していたと言うことができる。
【００３７】
しかし、近年は田植機の植付速度が向上し、車体の走行速度が早くなっているので、これに伴いフロート角が激しく変動するようになっている。このため、従来のＰＩＤ制御では、植付部３の昇降制御に追従遅れの懸念がある。
【００３８】
そこで本実施形態の田植機１において、制御部は、フロート角の加速度（フロート角加速度）に基づいて、植付部３の昇降制御を行うように構成されている。
【００３９】
即ち、フロート角速度をもう一段階微分したフロート角加速度（フロート角の二階微分値）に基づいて植付部３の昇降制御を行うことにより、一階微分値（フロート角速度）を利用していた従来の制御に比べて応答性を向上させ、従来よりも一層敏感な昇降制御が可能になる。従って、フロート角が激しく変動する状況においても、追従遅れを防止して植付部３を適切に昇降制御することができる。
【００４０】
次に、フロート角加速度に基づいた昇降制御について、より具体的に説明する。
【００４１】
本実施形態の田植機１において、制御部は、フロート角速度（フロート角の微分値）を制御量としたＰＩＤ制御を行うように構成されている。なお、植付部３の昇降制御の目的は、当該植付部３の地面に対する高さを一定に保つことにあるから、フロート１６の角度を一定に保つ制御となる。従って、フロート角速度を制御量としてＰＩＤ制御を行う場合、通常は、フロート角速度の目標値をゼロとする。
【００４２】
このようにフロート角速度を制御量とするＰＩＤ制御の場合、その微分項は、フロート角速度の微分値（即ちフロート角加速度）に比例した値を示すことになる。このように、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御を行うことにより、フロート角加速度に基づいた昇降制御を行うことができる。従って、フロート角の変化に対して敏感に反応することが可能になり、植付部昇降制御の応答性を向上させることができる。
【００４３】
しかし一方で、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御のみでは、フロート角が目標角度からズレ易くなる。そこで制御部は、フロートセンサ３４によって検出したフロート角と、目標角度（フロート角の目標値）と、の差（ズレ）に基づいて、当該ズレを修正するように制御を行う。例えば、フロートセンサ３４が検出したフロート角が、目標角度に対して前下がりになっている場合には、植付部３を下降させるように修正する。一方、フロートセンサ３４が検出したフロート角が、目標角度に対して前上がりになっている場合には、植付部３を上昇させるように修正する。
【００４４】
以上のように、フロート角の２階微分値に基づいて植付部３を昇降制御することにより、応答性を向上させることが可能であり、更にフロート角の検出値と目標値との差（ズレ）を修正することにより、当該フロート角が目標角度から大きくズレてしまう（上記ズレが大きくなってしまう）ことを防止できる。
【００４５】
なお、上記のように昇降制御の応答性を向上させると、植付部３の昇降速度が増加するので、かえってハンチングが発生し易くなるという別の問題が発生し得る。
【００４６】
そこで本実施形態の田植機１においては、図２に示すように、フロート１６は、揺動支軸３２よりも後に延伸された延長部１６ａを有している。これにより、フロート１６が前上がりとなるモーメントが抑制される。従って、フロート１６自体の揺動が安定するので、フロートセンサ３４が検出するフロート角も安定し、ハンチングにつながる挙動を抑制することができる。
【００４７】
ところで、フロート１６の最適な目標角度は、圃場の状態（土の硬さなど）によって異なる。従って、苗の植付けを適切に行うためには、圃場状態の変化に応じてフロート１６の目標角度を変更することが好適である。しかし、従来の田植機において、目標角度等はオペレータが経験と勘によって手動で設定していたので、必ずしも土壌条件に応じて最適な植付結果が得られるとは限らなかった。また圃場の状態が異なれば、ＰＩＤ制御に用いる制御ゲインの最適値も変わってくる。
【００４８】
そこで、本実施形態の田植機は、各種センサ等に基づいて、フロートの目標角度や制御ゲインを自動的に調整するように構成されている。以下、具体的に説明する。
【００４９】
本実施形態において、制御部は、旋回前後の車速に応じて土壌状態を推測し、これにより圃場状態を推測してフロート目標角及び制御ゲインを調整するように構成されている。
【００５０】
即ち、車体が旋回操作された際に、旋回前後の車速が同程度であれば、当該旋回の前後で土壌の状態は変化しておらず、安定して植え付けを行うことができていると判断できる。また、旋回後に車速が上昇していれば、旋回前よりも土壌状態が良好であり安定して植え付けを行うことができていると判断できる。一方で、旋回後に平均車速が遅くなっている場合、旋回前に比べて土壌状態が悪化（水深が深い、田面や耕盤の乱れが大きい）しており、注意を要する状況であると判断できる。このように、旋回前後の車速変化を見ることにより、土壌の状態を推測することができる。
【００５１】
そこで、実施形態の田植機１は、田植機の車速を検出する車速センサと、ステアリングハンドル７の切れ角を検出する切れ角センサと、を有している。車速センサと切れ角センサの検出信号は、制御部に入力される。これにより制御部は、現在の車速と、車体旋回の開始／終了のタイミングと、を取得することができる。
【００５２】
制御部は、車体の旋回操作が行われたことを検出すると、旋回開始前の平均車速と、旋回終了後の平均車速と、を演算によって比較するように構成されている。旋回後の平均車速が、旋回前の平均車速の同程度以上であった場合、制御部は、安定して植え付けを行うことができている判断して、制御上の変更（制御ゲインの変更やフロート１６の目標角度の変更など）を行わない。
【００５３】
一方、旋回後に平均車速が遅くなっている場合、旋回前に比べて土壌状態が悪化（水深が深い、田面や耕盤の乱れが大きい）しており、注意を要する状況であると判断できる。水深が深い場合は、苗の植付けが浅くなるために浮苗が発生し易い。また田面や耕盤の乱れが大きい場合は、フロート１６が激しく揺動するために植付部３が不必要に上下に昇降され易く、これにより浮苗などの不具合も発生し易い。従ってこのような場合には、制御上の変更を行って浮苗を防止することが好ましい。
【００５４】
そこで制御部は、旋回後の平均車速が旋回前の平均車速未満であった場合、昇降制御の制御ゲインを減少させるとともに、フロート目標角を前上がり（深植え傾向）に変更する。即ち、制御ゲインを減少させることにより、昇降制御が鈍感側にシフトするので、植付部３の上昇速度が低下する。これにより、植付部３の不要な昇降運動を抑えることができる。更に、フロートの目標角を前上がりとして苗を深植え傾向とすることで、植付部３が地面から離れにくくなり、当該植付部３の上昇速度が低下する。このように、植付部３の上昇速度を低下させることにより、植付部３が地面から離れにくくなるので、浮苗を防止することができる。
【００５５】
次に、ローリング角情報に基づく昇降制御の調整について説明する。
【００５６】
本実施形態の田植機１は、植付部３のローリング（左右の傾き）挙動に応じて、植付部３の上昇速度を調整するように構成されている。即ち、植付部３が激しいローリング挙動を示している場合は、浮苗などの植付けトラブルが発生し易くなる。従ってこのような場合には、浮苗の発生を防止するように制御上の変更を行うことが好ましい。
【００５７】
本実施形態の田植機１は、植付部３のローリング挙動を検出するために、傾斜センサと、角速度センサとを備えている。傾斜センサは、植付部３のローリング（左右の傾き）角を検出するように構成されている。また、角速度センサは、植付部３が左右に傾く速度（ローリング角速度）を検出するように構成されている。傾斜センサ及び角速度センサの検出値は、制御部に出力される。
【００５８】
傾斜センサが検出したローリング角の絶対値が大きい場合（即ち、植付部３が左右に大きく傾いている場合）、浮苗が発生する可能性が高い。そこで制御部は、傾斜センサが検出したローリング角が所定の許容範囲を超えている場合には、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部３の上昇速度が低下するので、植付部３が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。
【００５９】
また、角速度センサが検出したローリング角速度の絶対値が大きい場合（即ち、植付部３が左右に傾く速度が速い場合）、植付部３の昇降制御が追いつかなくなるので、浮苗になる可能性が高い。そこで制御部は、角速度センサが検出したローリング角速度が所定の許容範囲を超えている場合には、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部３の上昇速度が低下するので、植付部３が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。
【００６０】
また、圃場の耕作盤の凹凸が激しい状態では、浮苗になる可能性が高い。耕盤の凹凸が激しい場合は、機体の左右傾きの変動周期が速くなり、この結果、角速度センサが出力するローリング角速度の変動が大きくなる。そこで制御部は、角速度センサが出力したローリング角速度の変動が所定の許容範囲を超えて大きい場合には、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせる。これにより、植付部３上昇速度が低下するので、植付部３が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。
【００６１】
以上のように、ローリング角、ロリーング角速度、及びローリング角速度の変動（以上をまとめてローリング角情報と呼ぶ）が許容範囲を超えている場合（即ち、植付部３のローリング挙動が許容範囲を超えている場合）には、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせることにより、浮苗を防止することができる。なお、傾斜センサ及び角速度センサは、上記ローリング角情報を取得することができるので、ローリング角情報検出部であると言うことができる。
【００６２】
次に、本実施形態の制御部による植付部３の昇降制御の流れを、図３を参照して説明する。
【００６３】
制御部は、植付部３の昇降制御処理を開始すると、まずフロートセンサ３４が検出するフロート角を取得する（ステップＳ１０１）。次に制御部は、取得したフロート角を時間微分して、フロート角の変化速度（フロート角速度）を求める（ステップＳ１０２）。
【００６４】
そして制御部は、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御により、植付部３を昇降させる（ステップＳ１０３）。前述のように、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御を行うことで、フロート角の変化に対して敏感に反応することが可能になり、植付部昇降制御の応答性を向上させることができる。
【００６５】
一方で前述のように、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御では、フロート角の検出値と目標値との差（ズレ）が大きくなることがあるので、この差を小さくするように修正する（ステップＳ１０４）。
【００６６】
続いて制御部は、傾斜センサ、角速度センサの出力に基づいて、ローリング角情報（ローリング角、ロリーング角速度、及びローリング角速度の変動）が所定の許容範囲を超えているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、ローリング角情報のうち何れか１つ又は複数が許容範囲を超えていた場合、制御部は、制御ゲイン減少させて、制御を鈍感側にシフトする（ステップＳ１０６）。これにより、植付部３の上昇速度を低下させて、植付部３を地面から離れにくくすることができるので、車体の傾き等が大きい場合の浮苗を防止することができる。
【００６７】
次に制御部は、ステアリングハンドル７の切れ角を検出する切れ角センサを参照して、車体が旋回終了したか否かを判定する。車体が旋回の途中である場合や、そもそも車体が旋回していない場合（直進している場合）は、ステップＳ１１０に進む。
【００６８】
一方、車体が旋回終了したことを検出した場合に、制御部は、当該旋回の前後で平均車速が減少したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。旋回前後で平均車速が減少している場合には、土壌状態が悪くなっていると推定できるので、制御ゲインを減少させて、昇降制御の感度を鈍感側にシフトさせるとともに、フロート目標角を前上がり（深植え傾向）に変更（ステップＳ１０９）する。これにより、植付部３の上昇速度が低下し、植付部３が地面から離れにくくなるので、浮苗を防止できる。
【００６９】
ステップＳ１１０では、制御部は、植付作業が継続されているか否かを判定する。植付作業が継続している場合には、ステップＳ１０１に戻って、植付部３の昇降制御を継続する。一方、植付作業が終了している場合には、植付部３の昇降制御を継続する必要はないので、フローを終了する。
【００７０】
以上で説明したように、本実施形態の田植機１は、植付部３と、フロートセンサ３４と、制御部と、を備えている。植付部３は、地面に接触可能なフロート１６を備える。フロートセンサ３４は、フロート１６の揺動角を検出する。制御部は、植付部３を昇降制御する。また制御部は、フロート角加速度に基づいて前記昇降制御を行うとともに、フロートセンサ３４が検出したフロート角と、前記フロート角の目標値と、の差をフロートセンサ３４の検出値に基づいて修正する。
【００７１】
このように、フロート角加速度に基づいて昇降制御を行うことにより、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。しかし、応答性を向上させる反面、フロート１６の位置が目標値から大きく外れてしまうことがある。そこで、フロートセンサ３４の検出結果に基づいてフロート角のズレを補正するように制御を行うことで、植付部３を適切に昇降制御することができる。
【００７２】
また本実施形態の田植機１において、制御部は、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御により前記昇降制御を行っている。
【００７３】
即ち、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御において、当該ＰＩＤ制御の微分項は、フロート角加速度に比例した値を示す。このように、フロート角速度を制御量としたＰＩＤ制御では、フロート角加速度に基づいて昇降制御が行われるので、当該昇降制御の応答性を向上させることができる。
【００７４】
また本実施形態の田植機１は、以下のように構成されている。即ち、フロート１６は、揺動支軸３２を中心として揺動可能に構成される。フロートセンサ３４は、フロート１６の揺動支軸３２まわりの角度を検出するように構成される。そしてフロート１６は、揺動支軸３２よりも機体後側に向けて伸びる延長部１６ａを有する。
【００７５】
このように、フロート１６の後端を揺動支軸３２よりも後にのばすことにより、フロート１６の余計な揺動を抑制することができる。これにより、フロートセンサ３４が検出するフロート１６の揺動角が安定するので、当該揺動角に基づいて植付部３を昇降制御する際のハンチングを防止することができる。
【００７６】
また本実施形態の田植機１は、走行車速を検出する車速センサと、ステアリングハンドル７の操作量を検出する切れ角センサと、を備える。制御部は、切れ角センサの出力値に基づいて、車体の旋回を検出する。そして旋回前と比較して旋回後の車速が遅くなっている場合、制御部は、植付部３の上昇速度を低下させる。
【００７７】
即ち、旋回の前後の車速変化により、土壌条件等の変化を推測できるので、当該車速変化に基づいて制御上の変更を行うことにより、自動的に最適な条件で昇降制御を行うことができる。
【００７８】
また本実施形態の田植機１は、植付部３のローリング角情報を検出する傾斜センサ及び角速度センサを有する。制御部は、植付部３のローリング挙動が所定の許容範囲を超えていることを、傾斜センサ又は角速度センサの検出結果に基づいて検出した場合には、植付部３の上昇速度を低下させる。
【００７９】
即ち、機体が急激なローリング挙動を示している状態では、浮苗になる可能性が高いので、植付部３の上昇速度を低下させて、当該植付部３が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。
【００８０】
また本実施形態の田植機は、以下のように構成されている。即ち、制御部は、角速度センサが検出したローリング角の変化速度の変動が所定値以上の場合は、植付部３の上昇速度を低下させる。
【００８１】
即ち、機体の左右傾きの変動の周波数が大きい状態（左右に傾く速度の変動が大きい状態）では、圃場の凹凸が激しい状態であるため、浮苗になる可能性が高い。そこでこのような場合には、植付部３の上昇速度を低下させて、当該植付部３が圃場から離れにくくすることにより、浮苗を減少させる。
【００８２】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００８３】
フロートの位置の微分値（フロート角の変化速度）の取得方法は、制御部において時間微分を行う方法に限らない。例えば、フロートの揺動角速度を検出するための角速度センサを設け、当該角速度センサによって、フロートの位置の微分値を直接検出する構成であっても良い。
【００８４】
フロート位置検出部はポテンショメータに限らず、フロートの位置を検出することができるセンサであれば適宜の手段を用いることができる。
【００８５】
上記実施形態において、植付爪はロータリ式であるとして説明したが、クランク式の植付爪であっても良い。
【００８６】
旋回前後の車速度を参照して圃場状態を推測する構成について説明したが、車速の情報に加えて、変速ペダル８の操作量の情報を参照することにより、より高精度に圃場状態を推測することができる。
【００８７】
植付部の上昇速度を低下させる方法としては、制御ゲインを減少させる方法に限らない。例えば、上昇のゲインを減少させても良いし、フロートの目標角度を前上がりに変更しても良い。これにより、植付部３が地面から離れにくくなり、上昇速度が低下するので、浮苗を防止することができる。また、下げのゲインを増加させても良い。この場合は、植付部の上昇速度が下降速度に比べて相対的に低下するので、植付部３が地面から離れにくくなり、浮苗を防止することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 田植機
３ 植付部
１６ フロート
３２ 揺動支軸
３４ フロートセンサ（フロート位置検出部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地面に接触可能なフロートを備えた植付部と、
前記フロートの位置を検出するフロート位置検出部と、
前記植付部を昇降制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記フロートの加速度に基づいて前記昇降制御を行うとともに、前記フロート位置検出部が検出した前記フロートの位置と、前記フロートの位置の目標値と、の差を前記フロート位置検出部の検出値に基づいて修正することを特徴とする田植機。
【請求項２】
請求項１に記載の田植機であって、
前記制御部は、前記フロートの速度を入力値としたＰＩＤ制御により前記昇降制御を行うことを特徴とする田植機。
【請求項３】
揺動支軸を中心として揺動可能に構成されたフロートを備える植付部と、
前記フロートの前記揺動支軸まわりの角度を検出するように構成されたフロート位置検出部と、
前記植付部を昇降制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記フロートの角度に基づいて前記昇降制御を行い、
前記フロートは、前記揺動支軸よりも機体後側に向けて伸びる延長部を有することを特徴とする田植機。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の田植機であって、
走行車速を検出する車速検出部と、
操向操作具の操作量を検出する操向操作検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記操向操作検出部の出力値に基づいて、車体の旋回を検出し、
当該制御部は、旋回前と比較して旋回後の車速が遅くなっている場合、前記植付部の昇降制御を鈍感側にシフトさせるか、前記フロート位置の目標値を調整して深植傾向に変更するか、の少なくとも何れか一方の処理を行うことを特徴とする田植機。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載の田植機であって、
前記植付部のローリング角に関する情報を検出するローリング角情報検出部を有し、
前記制御部は、前記植付部のローリング挙動が所定の許容範囲を超えていることを前記ローリング角情報検出部の検出結果に基づいて検出した場合は、前記植付部の上昇速度を低下させることを特徴とする田植機。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の田植機であって、
前記植付部のローリング角の変化速度を検出する角速度センサを有し、
前記制御部は、前記角速度センサの出力変動が所定値以上の場合は、前記植付部の上昇速度を低下させることを特徴とする田植機。
【請求項１】
地面に接触可能なフロートを備えた植付部と、
前記フロートの位置を検出するフロート位置検出部と、
前記植付部を昇降制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記フロートの加速度に基づいて前記昇降制御を行うとともに、前記フロート位置検出部が検出した前記フロートの位置と、前記フロートの位置の目標値と、の差を前記フロート位置検出部の検出値に基づいて修正することを特徴とする田植機。
【請求項２】
請求項１に記載の田植機であって、
前記制御部は、前記フロートの速度を入力値としたＰＩＤ制御により前記昇降制御を行うことを特徴とする田植機。
【請求項３】
揺動支軸を中心として揺動可能に構成されたフロートを備える植付部と、
前記フロートの前記揺動支軸まわりの角度を検出するように構成されたフロート位置検出部と、
前記植付部を昇降制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記フロートの角度に基づいて前記昇降制御を行い、
前記フロートは、前記揺動支軸よりも機体後側に向けて伸びる延長部を有することを特徴とする田植機。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の田植機であって、
走行車速を検出する車速検出部と、
操向操作具の操作量を検出する操向操作検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記操向操作検出部の出力値に基づいて、車体の旋回を検出し、
当該制御部は、旋回前と比較して旋回後の車速が遅くなっている場合、前記植付部の昇降制御を鈍感側にシフトさせるか、前記フロート位置の目標値を調整して深植傾向に変更するか、の少なくとも何れか一方の処理を行うことを特徴とする田植機。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載の田植機であって、
前記植付部のローリング角に関する情報を検出するローリング角情報検出部を有し、
前記制御部は、前記植付部のローリング挙動が所定の許容範囲を超えていることを前記ローリング角情報検出部の検出結果に基づいて検出した場合は、前記植付部の上昇速度を低下させることを特徴とする田植機。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の田植機であって、
前記植付部のローリング角の変化速度を検出する角速度センサを有し、
前記制御部は、前記角速度センサの出力変動が所定値以上の場合は、前記植付部の上昇速度を低下させることを特徴とする田植機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２３５７００（Ｐ２０１２−２３５７００Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０４６６６（Ｐ２０１１−１０４６６６）
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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