薬剤散布用管理作業車両

【課題】単位面積当たり所定量の薬液散布による適正な薬剤散布のために、高精度の散布速度を安定して取得することができる薬剤散布用管理作業車両を提供する。
【解決手段】薬剤散布用管理作業車両は、圃場走行可能に機体を支持する前輪３及び後輪４と、散布車速を連動基準として散布量制御する制御部Ｃにより単位面積当たり所定量の薬液量で薬剤散布を行う車速連動散布装置Ｄとを備えて構成され、上記前輪３及び後輪４の駆動動作を検出する駆動センサＳ１とＧＰＳ電波を受けて機体位置を検出するＧＰＳセンサＳ２とを設け、このＧＰＳセンサＳ２によって得られた機体の移動速度を散布車速として車速連動散布装置Ｄを散布量制御するとともに、駆動センサＳ１によって得られる機体の駆動速度について上記移動速度との差から算出される前輪３及び後輪４のスリップ率を取出し可能に保持する格納部Ｃ１を備えたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圃場走行可能な４輪駆動式の走行機台に車速連動式散布装置を搭載した薬剤散布用管理作業車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１および特許文献２に記載のように、圃場走行可能な４輪駆動式の走行機台上に車速連動式散布装置を搭載した薬剤散布用管理作業車両が知られている。この管理作業車両は、４輪駆動の走行機台の走行系駆動動作を検出することによって得られる機体の駆動速度に基づく補正速度を散布車速として走行速度連動制御を行うことにより、単位面積当たり所定量の薬液で薬剤散布走行することができる。また、一般的に知られているスリップ率から求められる補正速度を散布車速とすることによって幅広い散布条件について適用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８３３４号公報
【特許文献２】特開２００３−２６５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、薬剤散布作業における圃場走行時のスリップ率は、圃場の状況その他の要因によって変化することから、散布された薬剤濃度の過不足を招く場合があり、また、過小散布を避けるための過剰散布によって薬剤コストの増加や環境負荷の増大を招くという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、単位面積当たり所定量の薬液量による適正な薬剤散布のために、散布走行時の車速を高精度でかつ安定して取得することができる薬剤散布用管理作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、圃場走行可能に機体を支持する前輪及び後輪と、連動基準としての散布車速によって散布量制御する制御部により単位面積当たり所定量の薬液量で薬剤散布を行う車速連動散布装置とを備える薬剤散布用管理作業車両において、上記前輪及び後輪の駆動動作を検出する駆動センサとＧＰＳ電波を受けて機体位置を検出するＧＰＳセンサとを設け、このＧＰＳセンサによって得られた機体の移動速度を散布車速として車速連動散布装置の散布量を制御するとともに、駆動センサによって得られる機体の駆動速度について上記移動速度との差から算出される前輪及び後輪のスリップ率を取出し可能に保持する格納部を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記ＧＰＳセンサによって機体の移動速度が得られ、この移動速度を散布車速として車速連動散布装置が単位面積当たり所定量の薬液量で散布動作するとともに、駆動センサによって得られる駆動速度について算出されるスリップ率が取出し可能に格納部に保持されていることから、このスリップ率を使用することにより、駆動速度に応じて機体の移動速度が推定される。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１の構成において、前記ＧＰＳセンサの異常を検出した場合に、格納部から取出したスリップ率と駆動速度とにより推定される推定移動速度を散布車速とすることを特徴とする。
上記ＧＰＳセンサの異常の際は、スリップ率の適用により走行状況の延長として得られる推定移動速度によって連動散布が継続される。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明の薬剤散布用管理作業車両は、ＧＰＳセンサによって機体の移動速度が得られ、この移動速度を散布車速として車速連動散布装置が単位面積当たり所定量の薬液量で散布動作するとともに、駆動センサによって得られる駆動速度について算出されるスリップ率が取出し可能に格納部に保持されていることから、このスリップ率を使用することにより、駆動速度に応じて移動速度を推定することができるので、ＧＰＳセンサの異常に対しても、それまでの走行状況の延長として高精度の散布走行をバックアップすることが可能となる。
【００１０】
請求項２に係る発明の薬剤散布用管理作業車両は、請求項１の効果に加え、ＧＰＳセンサの異常の際に、スリップ率の適用による推定移動速度によって走行状況の延長として連動散布が継続されることから、ＧＰＳ異常時にも、それまでの作業状況に準じて高精度の散布作業を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】散布制御のシステム構成図
【図２】散布制御のフローチャート
【図３】散布制御システムのブロック構成図
【図４】車速補正についてのフローチャート
【図５】散布装置交換型散布システムの構成図
【図６】ブームタブラの側面図
【図７】ブームタブラの平面図
【図８】乗用型防除機のブーム収納時の側面図
【図９】乗用型防除機の散布動作時の正面図
【図１０】散布装置の配管図
【図１１】防除操作盤の平面図
【図１２】散布装置の配管図
【図１３】散布走行時の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記技術思想に基づいて具体的に構成された実施の形態について以下に図面を参照しつつ説明する。
本発明を適用した薬剤散布用管理作業車両の一例である乗用型防除機１は、図８及び図９に沿って後に詳述するように、左右の前輪３，３と左右の後輪４，４について４ＷＳを含む前後輪操舵式であり、後輪駆動（２ＷＤ）と前後輪駆動（４ＷＤ）の切り替え可能な走行装置による圃場走行可能な走行機台を構成し、薬剤散布装置Ｄの薬液タンク５を機体後部に搭載し、薬液散布用のノズル１１を形成して左右に展開散布可能なブーム９ａ，９ｂ，９ｃを機体前端位置に配置するとともに、薬液タンク５の底部の電動式流量制御弁３６を散布車速に連動して開度調節することにより、運転席６に設けた防除操作盤２１で設定した単位面積当たり所定量の薬液量による一様な薬剤散布を可能とする散布制御システムを構成する。
【００１３】
散布制御システムは、図１のシステム構成図に示すように、本機コントローラＣ１に２ＷＤと４ＷＤの切り替え可能な走行装置３，４の駆動動作を検出する駆動センサによる車速センサＳ１とＧＰＳ電波を受けて機体位置を検出するＧＰＳセンサＳ２とを設け、このＧＰＳセンサＳ２によって得られた機体位置情報によって算出される機体の移動速度を散布車速として防除機コントローラＣ２により流量制御する車速連動散布装置を構成する。また、駆動センサＳ１によって得られる機体の駆動速度について移動速度との差から算出される２ＷＤと４ＷＤの切り替え可能な走行装置３，４のスリップ率を取出し可能に保持する格納部を本機コントローラＣ１に設ける。スリップ率は、必要により可視表示可能に構成してもよい。
【００１４】
本機と防除機のそれぞれのコントローラＣ１，Ｃ２は通信部材Ｔによって接続して全体で薬剤散布システムの制御部Ｃを構成し、ＧＰＳセンサＳ２の異常を検出した場合は、格納部Ｃ１から取出したスリップ率と駆動速度とにより推定される推定移動速度によって車速を補正し、この補正車速を散布車速として散布制御するように、必要により散布制御システムを構成する。
【００１５】
制御処理について説明すると、図２のフローチャートに示すように、実車速測定処理のステップ１（以下において、「Ｓ１」の如くの略記による。）でＧＰＳセンサＳ２からの機体位置情報による機体の移動速度を取得してその当否判定を行う（Ｓ２）。
【００１６】
この移動速度が正常取得された場合は、車速センサＳ１による駆動速度のスリップ率を算出して移動平均処理結果を不揮発メモリに格納（Ｓ３〜Ｓ６）するとともに、ＧＰＳセンサＳ２による機体の移動速度を散布車速として車速に応じた散布圧力による車速連動散布（Ｓ７）を行い、また、移動速度が正常取得されなかった場合は、格納されているスリップ率を用いて車速センサＳ１による駆動速度から推定車速を算出して散布車速とすることにより車速連動散布（Ｓ７）を行う。
【００１７】
上記構成の散布制御システムは、ＧＰＳセンサＳ２によって得られる機体位置情報によって機体の移動速度が得られ、この移動速度を散布車速として車速連動散布装置が単位面積当たり所定量の薬液量で散布動作するとともに、駆動センサＳ１によって得られる駆動速度について算出されるスリップ率が取出し可能に格納部Ｃ１に保持されていることから、このスリップ率を使用することにより、駆動速度に応じて移動速度を推定することができるので、ＧＰＳセンサの異常に対しても、走行状況の延長として高精度の散布走行のバックアップが可能となり、これをシステム化してＧＰＳセンサの異常の際にスリップ率の適用に自動切替えすることにより、走行状況の延長として得られる推定移動速度によって連動散布が継続されることから、ＧＰＳ異常時にも、切替えまでの作業状況に準じて高精度の散布作業を継続することができる。
【００１８】
（スリップ率Ｓによる補正）
上記散布制御システムにおける車速補正については、図３のブロック構成図に示すように、制御部Ｃによって
流量制御弁の開度調節モータＦを制御可能に構成し、ＧＰＳ受信機によるＧＰＳセンサＳ２と車速センサＳ１を設け、ＧＰＳ受信機から得られる速度情報を車速として設定散布量から設定圧力を計算し、散布量を制御するように防除機を構成し、散布量設定値と車速等により計算した設定圧力となるように、供給するべき薬剤量をモータ駆動の開閉弁にて制御する。
【００１９】
車速補正についての具体的な制御処理は、図４のフローチャートに示すように、ＧＰＳ受信機から得られる速度情報を車速として設定散布量から設定圧力を計算することにより散布量を制御する制御処理について、一定時間毎のＧＰＳ速度情報と計算速度からスリップ率Ｓを計算（Ｓ１１〜Ｓ１６）する。車速センサによる制御用車速計算の際は、そのスリップ率Ｓを使用（Ｓ１７）して車速計算を行う。
【００２０】
このように、散布作業中にＧＰＳ速度情報から求めたＧＰＳ車速と車速パルスから求めた計算車速からスリップ率Ｓを算出し、その値で計算車速を補正して制御に使用する車速を計算することにより、安定した実速度を検出することが可能となり、高精度の散布作業を行うことができる。
【００２１】
（スリップ率）
この場合において、上記スリップ率は、上限規制値を別途設定した上で、この上限規制値を越える場合にその値とすることにより、大きな速度変化による散布量の急激な変化を抑えることができ、安定した作業を行うことができる。
【００２２】
また、算出されたスリップ率を前回の値と比較し、その変化量が一定値以上のときはその一定値に置き換えて制御に使用する補正車速を計算するように制御処理を構成することにより、大きな速度変化による散布量の急な変化を抑えることができ、安定した作業を行うことが可能となる。また、必要により、上記変化量が一定値以上のときは前回のスリップ率に置き換えることが可能であり、この場合も同様に、大きな速度変化による散布量の急な変化を抑えることができ、安定した作業を行うことが可能となる。
【００２３】
散布終了は、コントローラの電源オフの判定を待った上でそのスリップ率を不揮発メモリに書込み、これを運転再開時に使用するように制御処理を構成することにより、作業再開後に速度補正を直ちに行うことができ、散布開始時の散布性能を向上することができる。
【００２４】
（多用途乗用管理機）
次に、散布装置交換が可能な多用途型乗用管理機について説明すると、図５の散布システム構成図に示すように、例えば、薬液噴霧用のブームスプレーヤＤ１と粉粒剤散布用のブームタブラＤ２とを載せ換え可能にそれぞれユニットに構成し、ＧＰＳ利用の車速センサＳ２の車速信号を本機コントローラＣ１で取得し、この信号を載せ換え後のブームスプレーヤＤ１またはブームタブラＤ２のコントローラに通信部材Ｔを介して送信するように構成することにより、ＧＰＳユニットの接続のやり直しを要することなく、ブームスプレーヤＤ１またはブームタブラＤ２の散布制御が可能となる。
【００２５】
上記ブームタブラを搭載した粉粒剤散布用の管理機は、図６、図７にそれぞれ側面図と平面図を示すように、機体後部に粉粒剤収容タンクＴを設け、その背面位置に配した送風ファンＢから送風を受ける左右の第１噴管Ｐ１，Ｐ１に臨んでタンクＴの底部に回転調節可能に定量繰出しする左右の電動繰出弁Ｖ，Ｖを設け、繰出された粉粒剤を機体の側方に通風案内しつつ均一噴出する多数の噴口Ｈ…を形成した左右の第２噴管Ｐ２，Ｐ２を車側部に収納可能に構成し、散布車速に応じて電動繰出弁Ｖ，Ｖを回転調節することにより所要の面積密度で薬剤を散布する。
【００２６】
この場合において、前述の薬液散布制御と同様に、ＧＰＳセンサＳ２による移動速度を散布車速として電動繰出弁を制御しつつスリップ率を格納保持し、必要により、ＧＰＳセンサＳ２によることなく、スリップ率を使用して高精度の薬剤散布を確保することができる。
【００２７】
（薬液噴霧作業車両）
ここで、薬液噴霧作業車両の一例である乗用型防除機について詳細に説明する。乗用型防除機は、その収納時の側面図と散布時の正面図を図８及び図９に示すように、機体の前部にエンジンＥを搭載し、このエンジンＥの回転動力をミッションケ−ス２内の変速装置に伝え、この変速装置で減速された回転動力を左右の前輪３，３と左右の後輪４，４とに伝えるように構成している。機体後部には薬液を収容している薬液タンク５が設置され、該薬液タンク５の前側に運転席６が、その前方にはステアリングハンドル７が装備されている。前記運転席６の両側には、薬液タンク５が張り出している構成である。１７はエンジン回転数の表示や各種警告灯を設けているパネルである。
【００２８】
薬液タンク５内の薬液は、ポンプ８により後述する散布ブーム９に設けられた散布ホース１０の各ノズル１１から噴出される構成である。ポンプ８は、エンジンＥからベルトプーリ伝動系８ａで駆動される構成である。
【００２９】
機体の左右両側には散布ブーム９を収納支持するためのブーム収納支持枠１３，１３が立設され、受け具１４によって係止保持されるように構成されており、収納時の於ける高速走行時の振動吸収のために受け具１４には弾性体が設けられている。
【００３０】
散布ブーム９について説明する。中央の散布ブーム（センタブーム）９ａは機体の横幅に略一致し、その左右両側に連結される左右散布ブーム（サイドブーム）９ｂ，９ｂは前記中央の散布ブ−ム（センタブーム）９ａよりも長さが長く構成されている。
【００３１】
サイドブーム９ｂは、中央のセンターブーム９ａに対し回動自在に連結され、サイドブーム上下シリンダ１５により上方へ回動させて収納状態に保持させたり、或いは地面と略平行となる散布作業姿勢状態に回動させて支持させたりすることができる。なお、１６は散布ブーム全体を昇降させるブーム昇降シリンダである。
【００３２】
次に、図１０と図１１に基づいて乗用型防除機のブームスプレーヤ（薬液散布装置）の散布回路１２について説明する。
操作盤２０及び防除操作盤２１や、手動で開閉できる各ブーム９ａ，９ｂの噴霧コックＣ１，Ｃ２，Ｃ３等が運転席６の側部に設置されている。
【００３３】
また、操作盤２０を備えた防除操作盤２１には、中央上部のディスプレイ２２の左側に上位から散布設定２３、圧力２４、流量計２５、流量累計２６等の表示部が表示されていて、ディスプレイ２２の左端部に点灯される三角マークによって、このディスプレイに表示されるデータ内容が指示される。ディスプレイ２２の右側には表示切替手段である表示切替ボタン２８が設けられている。また、これらの下方には、自動押しボタン（スイッチ）２９が設けられ、この自動押しボタン（スイッチ）２９の入り状態をパイロットランプ３０で表示するようになっている。更に、散布設定ボタンスイッチ３１、増減ボタンスイッチ３２，３３、累計リセットスイッチ３４等が設けられている構成である。
【００３４】
散布回路１２の薬液吸込吐出経路は、薬液タンク５からポンプ８間に至る低圧吸水経路３５と、ポンプ８から流量制御弁３６を経て各散布ブーム９ａ，９ｂ間に至る高圧吐水経路３７とから構成されており、ホース等で連結されている。９ｃは延長ブームであり、散布ブーム９ｂに連結する構成としており、作業状態に合わせて着脱する構成としている。仮に、延長ブーム９ｃを常時連結している場合においては、延長ブーム９ｃを使用して噴霧場合はコック９ｄを開いて散布を行い、延長ブーム９ｃを使用しない場合はコック９ｄを閉じて散布を行わないようにしてもよい。
【００３５】
高圧吐水経路３７には、一定圧以上の液圧を逃がす安全弁３８を有した余水戻し経路４０が設けられており、薬液タンク５に還元できるようになっている。また、この薬液タンク５の底部との間には撹拌経路４１が連通されて、一部の薬液をタンク内へ常時噴出還元させて、この薬液タンク５内の薬液を撹拌する構成としている。前記流量制御弁３６と各ブーム９ａ，９ｂへの噴霧コックＣ１，Ｃ２，Ｃ３間における高圧吐水経路３７には、この液圧を検出する圧力センサ４２と、流量を検出する第１流量センサ４３が設けられる。なお、流量制御弁３６は制御モータによって開度が制御される。３９はエアチャンバである。
【００３６】
噴霧コックＣ１，Ｃ２，Ｃ３からそれぞれ左サイドブーム９ｂ、センターブーム９ａ、右サイドブーム９ｂへの薬液の流れは、配管Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３で接続されている構成である。
【００３７】
また、前記低圧吸水経路３５には、薬液タンク５とポンプ８との間においてサクションフィルタ４４が設けられ、更に、このサクションフィルタ４４とポンプ８との間には吸水経路内の流量を検出する第２流量センサ４５が設けられる。
【００３８】
前述のごとく構成した乗用型防除機において、図８に示しているように後部散布装置５０を設ける構成としている。この後部散布装置５０は、機体後部の支持体５１に対して回動支点５２を支点として、前後方向に回動可能に構成している。この前後方向に回動については、油圧シリンダ５４で作動する構成としている。また、後部散布装置５０の左右のノズル部５３，５３については、左右の後輪４，４の後方に位置する構成としている。
【００３９】
左右のノズル５３，５３については、それぞれ支持部５７，５７で支持されており、さらに、支持部５７，５７は連結プレート５８で接続されているので、油圧シリンダ５４は左側のみに設けられている。もちろん、右側に設けてもよい。
【００４０】
このように、左右の後部散布装置５０のノズル５３については、１個の油圧シリンダ５４で前後移動可能に構成しているので、廉価で簡素な構成となる。
また、左右の後部散布装置５０のノズル５３は、後輪４，４のトレッドの延長線上に位置する構成としているので、作物とノズル５３の干渉を防止できるようになる。油圧シリンダ５４についても同様で、後輪４（左側）の延長線上に位置する構成としているので、油圧シリンダ５４と作物との干渉を防止できるようになる。
【００４１】
図１０と図１２に示しているように、後部散布装置５０への薬液の流れは、噴霧コックＣ２からセンターブーム９ａへの配管Ｄ２の途中に分岐金具５５を設け、この分岐金具５５から配管Ｄ４を経由して後部散布装置５０へ接続している構成である。前記配管Ｄ４の途中には、コック５６を設けている。
【００４２】
前記後部散布装置５０については、左右の後輪４，４（左右前輪３，３）が通過後の部分にも充分な薬液の散布を行うことを目的としており、防除効果が良好に得られるようになる。
【００４３】
図８に示しているように、後部散布装置５０のノズル５３が後輪４に接近しているときは散布を行い、ノズル５３が後輪４から離れているときは散布をしないように構成する。具体的には、図１２に示しているように、前記支持部５７に案内プレート５９を設け、この案内プレート５９はコック５６に連結する構成としている。
【００４４】
即ち、油圧シリンダ５４が伸長してノズル５３が後輪４から遠ざかると、案内プレート５９はコック５６を閉じるように構成している。また、油圧シリンダ５４が縮小してノズル５３が後輪４に近づくと、案内プレート５９はコック５６を開くように構成している。
【００４５】
また、後部散布装置５０からの散布については、後部散布装置５０の前後方向の動きと連動して自動的に散布の入り切りが行われるので、操作性が向上するようになる。また、ポンプ８については作業中常時駆動する構成としているので、前記コック５６の上流側は高圧（３０Ｋｇ／ｃｍ2）となっている。このため、後部散布装置５０が後輪４に接近してノズル５３から散布するときには、高圧の薬液が一気に噴霧されるようになり、無散布域の発生を防止できるようになる。薬液散布の入り切りについては、図１０に示す制御弁６４で電気的に行う構成としてもよい。
【００４６】
（散布走行）
乗用型防除機による薬剤散布走行は、図１３の平面図に示すように、まず、圃場端に沿って畦からブーム全長の範囲を散布走行し、この時、駆動輪のスリップがあっても、ＧＰＳセンサによる実際の移動車速により所要の薬剤散布を高精度で行うことができる。また、ＧＰＳセンサが使用できない状況であっても、スリップ率による推定車速を使用することにより、それまでの走行状況の延長として所要の薬剤散布を高精度で行うことができる。
【００４７】
圃場端における機体旋回においては、ＧＰＳセンサによる機体の位置情報に基づいてブーム端の位置を合わせた上で隣接領域の散布走行を開始することにより、散布済み領域との間に重なりや隙間が生じないようにして、前記同様の散布走行を行い、その繰り返しにより、単位面積当たり所定量の薬液量で圃場全面を均一に薬剤散布を行うことができる。特に、ブーム等の端部を考慮して旋回後の機体中心の位置を画面等に指示することで、運転操作が容易となる。
【符号の説明】
【００４８】
１乗用型防除機
３前輪
４後輪
５薬液タンク
６運転席
９ａ，９ｂ，９ｃブーム
２１防除操作盤
Ｃ制御部
Ｃ１本機コントローラ（格納部）
Ｃ２防除機コントローラ
Ｄ薬剤散布装置
Ｄ１ブームスプレーヤ
Ｄ２ブームタブラ
Ｆ流量調節モータ
Ｓスリップ率
Ｓ１車速センサ（駆動センサ）
Ｓ２ＧＰＳセンサ
Ｔ通信部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場走行可能に機体を支持する前輪（３）及び後輪（４）と、連動基準としての散布車速によって散布量制御する制御部（Ｃ）により単位面積当たり所定量の薬液量で薬剤散布を行う車速連動散布装置（Ｄ）とを備える薬剤散布用管理作業車両において、
上記前輪（３）及び後輪（４）の駆動動作を検出する駆動センサ（Ｓ１）とＧＰＳ電波を受けて機体位置を検出するＧＰＳセンサ（Ｓ２）とを設け、このＧＰＳセンサ（Ｓ２）によって得られた機体の移動速度を散布車速として車速連動散布装置（Ｄ）の散布量を制御するとともに、駆動センサ（Ｓ１）によって得られる機体の駆動速度について上記移動速度との差から算出される前輪（３）及び後輪（４）のスリップ率を取出し可能に保持する格納部（Ｃ１）を備えたことを特徴とする薬剤散布用管理作業車両。
【請求項２】
前記ＧＰＳセンサ（Ｓ２）の異常を検出した場合に、格納部（Ｃ１）から取出したスリップ率と駆動速度とにより推定される推定移動速度を散布車速とすることを特徴とする請求項１記載の薬剤散布用管理作業車両。

【図１】