特開 2022-35637 作業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022035637

(43)【公開日】2022-03-04

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   A01B 63/112 20060101AFI20220225BHJP

【ＦＩ】

A01B63/112

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020140103

(22)【出願日】2020-08-21

(71)【出願人】

【識別番号】000001878

【氏名又は名称】三菱マヒンドラ農機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085394

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 哲夫

(74)【代理人】

【識別番号】100165456

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 佑子

(72)【発明者】

【氏名】稲本 雅之

【テーマコード（参考）】

2B304

【Ｆターム（参考）】

2B304KA12

2B304LA02

2B304LA04

2B304LB05

2B304MA02

2B304MA16

2B304PB05

2B304QA11

2B304QA12

2B304QB30

2B304QC07

2B304QC18

2B304QC20

(57)【要約】

【課題】異なる種類の作業機を装着する際のユーザ負担を軽減できる作業車両を提供する。
【解決手段】各種の作業機７を選択的に装着可能な走行機体１と、作業機７の牽引荷重を検出するドラフトセンサ１７と、作業機７に応じた制御を行う制御部３０と、を備えるトラクタＴであって、制御部３０は、通信ネットワーク３６を介して、管理サーバ３７と通信する通信部３８と、ドラフトセンサ１７を用いて、現在装着されている作業機７の重量を計測する重量計測手段と、重量計測手段が計測した作業機重量に基づいて、現在装着されている作業機７の種類を判定する作業機判定手段と、作業機判定手段が判定した作業機７に適用される制御情報を管理サーバ３７から取得する制御情報取得手段と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

各種の作業機を選択的に装着可能な走行機体と、
前記作業機の牽引荷重を検出する荷重センサと、
前記作業機に応じた制御を行う制御部と、を備える作業車両であって、
前記制御部は、
通信ネットワークを介して、管理サーバと通信する通信手段と、
前記荷重センサを用いて、現在装着されている前記作業機の重量を計測する重量計測手段と、
前記重量計測手段が計測した作業機重量に基づいて、現在装着されている前記作業機の種類を判定する作業機判定手段と、
前記作業機判定手段が判定した前記作業機に適用される制御情報を前記管理サーバから取得する制御情報取得手段と、を備えることを特徴とする作業車両。

【請求項2】

前記作業機判定手段は、前記重量計測手段が計測した作業機重量と、事前に登録された作業機情報に基づいて、現在装着されている前記作業機の種類を判定することを特徴とする請求項１に記載の作業車両。

【請求項3】

前記作業機を昇降させる作業機昇降機構をさらに備え、
前記重量計測手段は、前記作業機を所定の計測高さまで昇降させた後、昇降停止状態で前記荷重センサの検出値を入力し、該入力した検出値に基づいて前記作業機の重量を計測することを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トラクタなどの作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

各種の作業機を選択的に装着可能な走行機体と、装着された作業機に応じた制御を行う制御部と、を備える作業車両が知られている。例えば、特許文献１には、装着された耕耘作業機の重量を検出し、検出した重量に基づいて耕耘深さ制御の制御ゲインを補正する作業車両が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－３４０６２０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、従来の作業車両では、異なる種類の作業機を装着する毎に、その作業機に適用する制御情報をユーザがいちいち入力する必要があるので、ユーザ負担が大きく、改善の余地があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、各種の作業機を選択的に装着可能な走行機体と、前記作業機の牽引荷重を検出する荷重センサと、前記作業機に応じた制御を行う制御部と、を備える作業車両であって、前記制御部は、通信ネットワークを介して、管理サーバと通信する通信手段と、前記荷重センサを用いて、現在装着されている前記作業機の重量を計測する重量計測手段と、前記重量計測手段が計測した作業機重量に基づいて、現在装着されている前記作業機の種類を判定する作業機判定手段と、前記作業機判定手段が判定した前記作業機に適用される制御情報を前記管理サーバから取得する制御情報取得手段と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の作業車両であって、前記作業機判定手段は、前記重量計測手段が計測した作業機重量と、事前に登録された作業機情報に基づいて、現在装着されている前記作業機の種類を判定することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の作業車両であって、前記作業機を昇降させる作業機昇降機構をさらに備え、前記重量計測手段は、前記作業機を所定の計測高さまで昇降させた後、昇降停止状態で前記荷重センサの検出値を入力し、該入力した検出値に基づいて前記作業機の重量を計測することを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

請求項１の発明によれば、作業機重量に基づいて現在装着されている作業機の種類を判定し、判定した作業機に適用される制御情報を管理サーバから取得するので、異なる種類の作業機を装着する毎に、その作業機に適用する制御情報をユーザがいちいち入力することを不要にし、ユーザ負担を大幅に軽減できる。また、作業機の重量は、作業機の牽引荷重を検出する荷重センサを利用して計測するので、専用の重量計測センサを設ける場合に比べてコストを低減できる。
請求項２の発明によれば、計測した作業機重量と、事前に登録された作業機情報に基づいて、現在装着されている作業機の種類を判定するので、作業機の誤判定を抑制できる。
請求項３の発明によれば、作業機を所定の計測高さまで昇降させた後、昇降停止状態で荷重センサの検出値を入力し、該入力した検出値に基づいて作業機の重量を計測するので、計測精度が高められる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態に係るトラクタの側面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るトラクタの作業機連結部を示す斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るトラクタの操縦部を示す図であり、（ａ）はメータパネルの正面図であり、（ｂ）はサイド操作パネルの平面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係るトラクタを含む作業車両管理システムを示すブロック図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るトラクタの重量測定制御の制御手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１はトラクタＴ（作業車両）の走行機体であって、該走行機体１は、エンジンが搭載されるエンジン搭載部２と、エンジン動力を変速するミッションケース３と、ミッションケース３から出力される走行動力で回転駆動する前輪４及び後輪５と、オペレータが乗車する操縦部６と、各種の作業機７を装着可能な作業機連結部８と、を備える。

【0009】

図１及び図２に示すように、作業機連結部８は、機体後部に設けられるトップリンクブラケット９及び左右一対のロワリンクブラケット１０と、機体後部に設けられ、リフトアームシリンダ（図示せず）の油圧伸縮動作に応じて上下回動する左右一対のリフトアーム１１と、ミッションケース３が変速した作業動力を作業機７に出力するＰＴＯ軸１２と、トップリンクブラケット９に作業機７を連結するトップリンク１３と、左右一対のロワリンクブラケット１０に作業機７を連結する左右一対のロワリンク１４と、左右一対のロワリンク１４を左右一対のリフトアーム１１に連結する左右一対のリフトロッド１５と、左右いずれかのリフトロッド１６に介設されるリフトロッドシリンダ１６と、を備える。

【0010】

このような作業機連結部８によれば、リフトアームシリンダを油圧伸縮動作させると、左右一対のリフトアーム１１が上下方向に回動するのに応じて、左右一対のリフトロッド１５及びロワリンク１４が上下動することで、作業機７が昇降される。また、リフトロッドシリンダ１６を油圧伸縮動作させると、左右いずれかのロワリンク１４が上下動することで、作業機７が左右に傾斜される。

【0011】

トップリンクブラケット９は、走行機体１の後部に固定される固定ブラケット９ａと、固定ブラケット９ａに支軸９ｂを介して前後回動可能に支持される可動ブラケット９ｃと、可動ブラケット９ｃを所定方向に付勢する付勢部材（図示せず）と、可動ブラケット９ｃの変位を検出するドラフトセンサ１７（荷重センサ：例えば、ポテンショメータ）と、を備える。

【0012】

例えば、作業機連結部８にプラウなどの耕起用作業機を装着した作業では、作業機連結部８に大きな牽引荷重が作用する。この牽引荷重は、トップリンク１３を介してトップリンクブラケット９に入力され、牽引荷重の変化に応じた可動ブラケット９の変位としてドラフトセンサ１７に検出される。ドラフトセンサ１７の検出値は、主に、耕起用作業機の牽引荷重が限界値を超えないように、耕起用作業機を自動的に昇降制御するドラフト自動制御で利用されるが、作業機７の重量計測にも利用できる。例えば、作業機７を所定の高さで停止させた状態では、作業機７の重量に応じた荷重がトップリンク１３を介してトップリンクブラケット９に入力されるので、作業機７の重量を可動ブラケット９の変位としてドラフトセンサ１７で検出することができる。

【0013】

なお、本実施形態の走行機体１に装着された作業機７は、耕耘爪７ａの回転駆動によって土壌を耕耘するロータリ耕耘作業機であり、リヤカバー７ｂの角度検出に基づいて耕耘深さを検出する耕耘深さセンサ１８（図４参照）を備える。

【0014】

図１及び図３に示すように、操縦部６には、運転席１９の他に、メータパネル２０やサイド操作パネル２１が設けられている。図３の（ａ）に示すように、メータパネル２０には、エンジン回転数を表示するタコメータ２２、各種の状態表示を行う複数のランプ２３、液晶パネルで構成される表示装置２４などが組み込まれている。

【0015】

また、図３の（ｂ）に示すように、サイド操作パネル２１には、主に作業機７を操作するための操作具が配置されており、具体的は、作業機７の昇降位置を設定するポジションコントロールレバー２５、後述する深さ自動制御をＯＮ／ＯＦＦする深さ自動スイッチ２６、深さ自動制御の目標深さを設定する深さ設定ボリューム２７、後述する傾き自動制御をＯＮ／ＯＦＦする傾き自動スイッチと傾き自動制御の目標傾斜を設定する傾き設定ボリュームを兼ねる傾き自動操作具２８、作業の種類を設定する作業切替スイッチ２９などが配置されている。

【0016】

作業切替スイッチ２９により選択可能な作業項目には、「ドラフト」、「ロータリ」、「ハロー」、「重量測定」などが含まれる。「ドラフト」は、ドラフト自動制御を実行する耕起用作業機を装着した場合に選択され、「ロータリ」は、深さ自動制御や傾き自動制御する実行するロータリ耕耘作業機を装着した場合に選択され、「ハロー」は、深さ自動制御や傾き自動制御する実行する代掻き作業機を装着した場合に選択される。また、「重量測定」は、作業機連結部８に装着された作業機の重量を計測し、計測した重量に基づいて作業機の種類を自動的に判定する重量測定制御を実行する場合に選択される。なお、「重量測定」は、作業切替スイッチ２９の複数の押し操作で選択するようにしてもよいし、作業切替スイッチ２９の長押し操作で選択するようにしてもよい。

【0017】

図４に示すように、トラクタＴには、各種の制御を実行する制御部３０が設けられている。制御部３０の入力側には、前述した作業切替スイッチ２９などの操作具類や、ドラフトセンサ１７、耕耘深さセンサ１８などのセンサ類が接続されている。例えば、制御部３０に接続されるセンサ類には、走行機体１の傾斜を検出する傾斜センサ３１、作業機７の高さを検出する作業機高さセンサ３２、ＰＴＯ軸１２の回転を検出するＰＴＯ回転センサ３３などが含まれる。

【0018】

また、制御部３０の出力側には、前述したランプ２３、表示装置２４に加え、リフトアームシリンダを油圧伸縮動作させるリフトアームバルブ３４や、報知音を出力するホーン３５が接続されている。

【0019】

また、制御部３０には、インターネットなどの通信ネットワーク３６を介して管理サーバ３７と通信可能な通信部３８（通信手段）が接続されている。管理サーバ３７は、複数の作業車両を管理する作業車両管理システム１００の構成要素である。本実施形態の管理サーバ３７には、通信ネットワーク３６を介して、トラクタＴなどの作業車両や、作業車両のユーザが使用するスマートフォンなどの携帯端末３９が多数接続可能であり、作業車両又は携帯端末３９からの要求に応じて、各種作業機に適合する制御情報や、ユーザの圃場マップデータを提供するためのデータベースを備える。

【0020】

制御部３０は、ハードウェアとソフトウェアの協働により実現する機能構成として、深さ自動制御を実行する深さ自動制御手段と、傾き自動制御を実行する傾き自動制御手段と、ドラフト自動制御を実行するドラフト自動制御手段と、重量測定制御を実行する重量測定制御手段と、を備える。

【0021】

深さ自動制御は、深さ設定ボリューム２７の設定深さと耕耘深さセンサ１８の検出深さが一致するように作業機７を自動的に昇降制御する自動制御機能である。また、傾き自動制御は、傾き自動操作具２８の設定傾斜と傾斜センサ３１の検出傾斜が一致するように作業機７を自動的に傾斜制御する自動制御機能である。また、ドラフト自動制御は、ドラフトセンサ１７の検出値が所定の設定値を超えないように、耕起用作業機を自動的に昇降制御する自動制御機能である。また、重量測定制御は、作業機連結部８に連結された作業機７を判定して適合する制御情報を取得する制御機能である。

【0022】

重量測定制御手段には、重量計測手段、作業機判定手段及び制御情報取得手段が含まれる。

【0023】

重量計測手段は、ドラフトセンサ１７を用いて、現在装着されている作業機７の重量を計測する。例えば、作業機７を所定の計測高さまで昇降させた後、昇降停止状態でドラフトセンサ１７の検出値を入力し、該入力した検出値に基づいて作業機７の重量を計測する。

【0024】

作業機判定手段は、重量計測手段が計測した作業機重量に基づいて、現在装着されている作業機７の種類を判定する。例えば、重量計測手段が計測した作業機重量と、事前に登録された作業機情報に基づいて、現在装着されている作業機７の種類を判定する。事前に登録された作業機情報には、各種作業機の重量データが含まれる。重量データは、土などの付着を考慮し、一定の幅を持って設定される。また、作業機情報は、電源線、センサ線などの接続有無情報を含む。例えば、ロータリ耕耘作業機の場合はセンサ線のみ接続、散布機の場合は電源線のみ接続、ハローの場合は電源線及びセンサ線を接続、などの接続有無情報を含むことにより、重量の近い作業機を判別する場合に、作業機情報の接続有無情報と、電源線及びセンサ線の実際の接続状況とを参照し、判別精度を向上させることができる。なお、事前に登録された作業機情報は、制御部３０が記憶していてもよいし、管理サーバ３７がしていてもよいし、制御部３０及び管理サーバ３７が記憶していてもよい。

【0025】

制御情報取得手段は、作業機判定手段が判定した作業機７に適用される制御情報を管理サーバ３７から取得する。例えば、制御部３０から判定した作業機７の種類を管理サーバ３７に送信すると、その作業機７に適合する制御情報が管理サーバ３７から制御部３０に送信される。なお、制御情報としては、深さ自動制御、傾き自動制御及びドラフト自動制御の制御ゲイン、制御範囲、不感帯幅などが含まれる。

【0026】

つぎに、上記のような機能構成を実現する制御部３０の具体的な制御手順について、図５を参照して説明する。

【0027】

図５に示すように、制御部３０は、重量測定制御がＯＮであるか否かを判断し（Ｓ１）、この判断結果がＮＯの場合は、上位ルーチンに復帰する一方、判断結果がＹＥＳの場合は、傾斜センサ３１の検出値に基づいて、走行機体１が傾斜しているか否かを判断する（Ｓ２）。制御部３０は、走行機体１が傾斜していると判断した場合、所定の報知手段（ランプ２３、表示装置２４、ホーン３５など）を用いて、走行機体１が傾斜していることを報知し（Ｓ３）、上位ルーチンに復帰する。つまり、走行機体１が傾斜している状態では、正確な作業機重量を計測できないため、機体傾斜を報知して重量測定制御を中断又は中止する。

【0028】

制御部３０は、ステップＳ２の判断結果がＹＥＳの場合、リフトアーム１１が昇降動作中（リフト位置移動中）か否かと、重量計測中であるか否かを判断し（Ｓ４、Ｓ５）、ここで、いずれの判断結果もＮＯの場合は、所定の計測位置に向けたリフトアーム１１の移動を開始するとともに（Ｓ６、Ｓ７）、リフトアーム１１の位置変更を所定の報知手段を用いて報知する（Ｓ８）。制御部３０は、所定の計測位置に向けたリフトアーム１１の移動を開始した後、リフトアーム１１が計測位置に移動したか否かを判断し（Ｓ９）、この判断結果がＮＯの場合は、上位ルーチンに復帰するとともに、ステップＳ４の判断（ＹＥＳ）に基づいてステップＳ５～Ｓ８をスキップしつつ、ステップＳ９の判断を繰り返す。

【0029】

制御部３０は、リフトアーム１１が計測位置に移動したと判断したら（Ｓ９＝ＹＥＳ）、リフトアーム１１を停止させて（Ｓ１０）、リフトアーム１１の位置計測を終了するとともに（Ｓ１１）、作業機７の重量計測を開始し（Ｓ１２）、作業機重量計測状態であることを所定の報知手段を用いて報知する（Ｓ１３）。制御部３０は、作業機７の重量計測を開始した後、重量計測に必要な所定時間が経過したか否かを判断し（Ｓ１４）、この判断結果がＮＯの場合は、上位ルーチンに復帰するとともに、ステップＳ５の判断（ＹＥＳ）に基づいてステップＳ６～Ｓ１３をスキップしつつ、ステップＳ１４の判断を繰り返す。

【0030】

制御部３０は、所定時間が経過したと判断したら（Ｓ１４＝ＹＥＳ）、重量計測を終了するとともに（Ｓ１５）、計測した重量に基づいて作業機７の種類を判定し（Ｓ１６）、判定した作業機７に適合する制御情報を管理サーバ３７から取得する（Ｓ１７）。また、制御部３０は、管理サーバ３７から圃場マップデータを取得するとともに（Ｓ１８）、作業機７及び圃場に適した最適制御情報を生成した後（Ｓ１９）、最適制御情報を管理サーバ３７に送信して保存するとともに（Ｓ２０）、最適制御情報を表示装置２４に表示させる（Ｓ２１）。

【0031】

叙述の如く構成された本実施形態によれば、各種の作業機７を選択的に装着可能な走行機体１と、作業機７の牽引荷重を検出するドラフトセンサ１７と、作業機７に応じた制御を行う制御部３０と、を備えるトラクタＴであって、制御部３０は、通信ネットワーク３６を介して、管理サーバ３７と通信する通信部３８と、ドラフトセンサ１７を用いて、現在装着されている作業機７の重量を計測する重量計測手段と、重量計測手段が計測した作業機重量に基づいて、現在装着されている作業機７の種類を判定する作業機判定手段と、作業機判定手段が判定した作業機７に適用される制御情報を管理サーバ３７から取得する制御情報取得手段と、を備えるので、異なる種類の作業機７を装着する毎に、その作業機７に適用する制御情報をユーザがいちいち入力することを不要にし、ユーザ負担を大幅に軽減できる。また、作業機７の重量は、作業機７の牽引荷重を検出するドラフトセンサ１７を利用して計測するので、専用の重量計測センサを設ける場合に比べてコストを低減できる。

【0032】

また、作業機判定手段は、重量計測手段が計測した作業機重量と、事前に登録された作業機情報に基づいて、現在装着されている作業機７の種類を判定するので、作業機７の誤判定を抑制できる。

【0033】

また、重量計測手段は、作業機７を所定の計測高さまで昇降させた後、昇降停止状態でドラフトセンサ１７の検出値を入力し、該入力した検出値に基づいて作業機７の重量を計測するので、計測精度が高められる。

【符号の説明】

【0034】

Ｔ トラクタ
１ 走行機体
７ 作業機
８ 作業機連結部
１７ ドラフトセンサ
２９ 作業切替スイッチ
３０ 制御部
３７ 管理サーバ
３８ 通信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】