JP6685815B2 - 農作業機 - Google Patents

Description

本発明は農作業機に関する。特に、走行機体の後部に装着され、操作装置による制御に応じて所定の作業を行う農作業機に関する。

従来、圃場における農作業を行うための装置として、代掻き機、畦塗り機、ロータリ作業機といった農作業機が知られている。これら農作業機は、トラクタ等の走行機体の後部に装着され、走行機体に牽引されつつ圃場に対して所定の作業を行う構成となっている。近年では、トラクタを運転する作業者がリモートコントローラを操作することにより、作業機の動作を遠隔制御することが可能となっている。

例えば、特許文献１には、作動用ボタンが押動操作されている間のみ作動部が作動する手動モードと、作動用ボタンが一旦押動操作されると作動部が予め設定された設定状態になるまで作動する自動モードとを切り換え可能なリモコン操作ユニットを備えた農作業機が記載されている。

特開２００６−１６６７９３号公報

特許文献１に記載された農作業機は、自動モードで制御された場合、作動用ボタンが一旦押動操作されると、作動部が予め設定された設定状態になるまで継続して作動する。しかしながら、特許文献１には、作動部が予め設定された設定状態になったことをどのように検出するのかについては開示がない。

通常そのような場合、作業者は、作動部の作動が完了したことを目視で確認して停止ボタンを押動操作するという煩わしさがある。また、作動部にセンサやスイッチを取り付けて設定状態になったか否かを判断することも考えられるが、作動部ごとにセンサやスイッチを設ける必要があり、コストアップの要因となってしまう。

本発明の課題の一つは、コストアップを抑えつつ操作性を向上させた農作業機を提供することにある。

本発明の一実施形態における農作業機は、電動機を用いて運動部位を作動させる作動装置、及び該作動装置を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、演算部、及び予め設定された電流値を記憶する記憶部を含み、前記演算部は、前記作動装置を作動させた後、前記電動機に流れる電流値が前記予め設定された電流値以上の値を維持した状態で第１期間が経過したと判定したとき、前記作動装置を自動的に停止させる。

前記第１期間は、前記電動機の起動の際に流れる電流値が前記予め設定された電流値以上の値を維持する期間よりも長い期間であることが好ましい。

前記演算部は、前記電動機の起動から第２期間が経過するまで、前記電動機に流れる電流値を取得しないように制御してもよい。

前記運動部位は、可動範囲を有し、前記第２期間は、前記運動部位が前記可動範囲の一端から他端へと移動するのに要する期間よりも短い期間であってもよい。

前記演算部は、前記作動装置の作動している期間が予め設定された第３期間に達したとき、前記判定の結果にかかわらず前記作動装置を自動的に停止させてもよい。

前記運動部位は、可動範囲を有し、前記第３期間は、前記運動部位が前記可動範囲の一端から他端へと移動するのに要する期間よりも長い期間であってもよい。

前記電動機を複数備え、前記演算部は、前記電動機ごとに前記電動機に流れる電流値を取得するものであってもよい。また、その際、前記記憶部は、前記電動機ごとに前記予め設定された電流値を記憶していてもよい。

上述した本発明の一実施形態による農作業機によれば、コストアップを抑えつつ操作性を向上させた農作業機を提供することが可能となる。

第１実施形態の農作業機の構成を示す斜視図である。 第１実施形態の農作業機の構成を示す平面図である。 第１実施形態の農作業機が備える操作装置の構成を示す図である。 第１実施形態の農作業機が備える操作装置の機能ブロックを示す図である。 第１実施形態の農作業機が備える制御装置の機能ブロックを示す図である。 第１実施形態の農作業機が備える制御装置で実行される処理を説明するためのフローチャートである。 第１実施形態の農作業機が備える電動機を流れる電流の値の変化を表すタイムチャートを示す図である。 第２実施形態の農作業機が備える制御装置で実行される処理を説明するためのフローチャートである。 第２実施形態の農作業機が備える電動機を流れる電流の値の変化を表すタイムチャートを示す図である。 第３実施形態の農作業機が備える制御装置で実行される処理を説明するためのフローチャートである。 第３実施形態の農作業機が備える電動機を流れる電流の値の変化を表すタイムチャートを示す図である。

以下、図面を参照して本発明の農作業機の実施形態について説明する。但し、本発明の農作業機は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

また、説明の便宜上、上方（上部）又は下方（下部）という語句を用いて説明するが、上方（上部）は水平面から遠ざかる方向を示し、下方（下部）は水平面に向かって近づく方向を示す。同様に、前方（前側）又は後方（後側）という語句を用いて説明するが、前方（前側）は農作業機を基準として走行機体が位置する方向を示し、後方（後側）は前方とは１８０°反対の方向を示す。

〈第１実施形態〉
本実施形態では、農作業機の一例として、圃場の代掻き作業を行う代掻き機について説明する。ただし、本発明の技術思想は、代掻き機に限らず、圃場を耕耘する耕耘作業機（ロータリ作業機）、圃場周囲の畦形成を行う畦塗り機、圃場周囲の溝形成を行う溝掘り機に適用することも可能である。
［農作業機１０の構成］
以下、第１実施形態による農作業機１０の構成について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は、第１実施形態の農作業機の構成を示す背面側の斜視図である。図２は、第１実施形態の農作業機の構成を示す平面図である。

本実施形態による農作業機１０は、中央作業機１０Ｃ、左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒを備え、３つに分割された構造となっている。中央作業機１０Ｃは、農作業機１０の中央部に配置され、作業機本体として機能する。左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒは、中央作業機１０Ｃの左右両端部に上下方向に回動可能に取り付けられている。農作業機１０は、操作装置１００から送信される指示情報に応じて、これら左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒを上方向に回動させることにより中央作業機１０Ｃに重ねて折り畳むことができ、下方向に回動させることにより図１に示すように左右に展開することができる。

ここで、左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒを中央作業機１０Ｃに重ねて折り畳んだ状態を収納状態と呼ぶ。収納状態とは、農作業機１０が走行機体の進行方向に対して直交する方向の幅を縮小された状態である。また、左側作業機１０Ｌ、右側作業機１０Ｒ及び中央作業機１０Ｃが横に並んだ状態を作業状態と呼ぶ。作業状態とは、農作業機１０が走行機体の進行方向に対して直交する方向に展開された状態である。

次に、中央作業機１０Ｃについて説明する。中央作業機１０Ｃは、トラクタ等の走行機体との連結部として機能するトップマスト１２及びロアーリンク連結部１４、走行機体から動力が伝えられる入力軸１６、左右方向に延び中央作業機１０Ｃを支持する支持フレーム１８、伝動フレーム（チェーンケース）２０、ギヤボックス２４、中央シールドカバー２６Ｃ、制御ボックス２８、レベラ位置切替部２９、第１中央整地体３０Ｃ、第２中央整地体３２Ｃ、並びに中央リンク機構部３４を備えている。中央シールドカバー２６Ｃの下方には、図示しない複数の耕耘爪が回転軸に取付けられ、圃場を耕耘する耕耘ロータを構成している。

制御ボックス２８の内部には、農作業機１０の電動機を用いて運動部位を作動させる作動装置（例えば回動機構またはシリンダ等のアクチュエータ）を制御する制御装置２００（図５参照）が格納されている。制御装置２００は、操作装置１００から受信した指示情報に基づいて所定の制御を実行する。例えば、操作装置１００から、農作業機１０を収納状態から作業状態へと変化させる旨の指示を表す指示情報を受信した場合、制御装置２００は、各作業機を回動させるための作動装置３００（図５参照）を作動させる。制御装置２００の詳細については後述する。

第１中央整地体３０Ｃは、中央シールドカバー２６Ｃに対し、回動可能に取り付けられている。第１整地体は、エプロンとも呼ばれる。第２中央整地体３２Ｃは、第１中央整地体３０Ｃに対し、上下方向へ移動可能に取り付けられている。第２整地体は、レベラとも呼ばれる。第１中央整地体３０Ｃは、耕耘ロータの回転によって飛散した泥や土を圃場に戻すカバーとしての役割と、第２中央整地体３２Ｃを圃場に押し付けて整地作業を行う整地部材としての役割を担う。第２中央整地体３２Ｃは、直接圃場に接することにより、圃場表面の整地を行う整地部材としての役割を担う。

中央リンク機構部３４は、揺動アーム３４ａ及び連結ロッド３４ｂを含み、両者は屈曲可能に結合されている。また、揺動アーム３４ａがギヤボックス２４の後部に回動自在に連結され、連結ロッド３４ｂが第２中央整地体３２Ｃの上面に連結されている。そのため、中央リンク機構部３４は、第２中央整地体３２Ｃの上下方向の回動に伴って上下方向に移動自在となっている。

さらに、中央リンク機構部３４には、レベラ位置切替部２９からの動力が伝えられ、第２中央整地体３２Ｃの位置が土寄せ作業を行う位置と通常作業（均平作業）を行う位置（土寄せ解除位置）とに切り替え可能となっている。このとき、レベラ位置切替部２９は、作動装置として電動機を含むアクチュエータを有し、電動機の回転に連動して第２中央整地体３２Ｃの上下方向への回動を規制又は解除する手段として機能する。

次に、左側作業機１０Ｌについて説明する。左側作業機１０Ｌは、左側シールドカバー２６Ｌ、第１左側整地体３０Ｌ、第２左側整地体３２Ｌ、及び左側延長整地体回動機構３６Ｌを備えている。延長整地体は、延長レベラとも呼ばれる。ここで、左側シールドカバー２６Ｌ、第１左側整地体３０Ｌ、及び第２左側整地体３２Ｌの担う役割については、前述の中央シールドカバー２６Ｃ、第１中央整地体３０Ｃ、及び第２中央整地体３２Ｃと同様であるため、ここでの説明は省略する。

左側延長整地体回動機構３６Ｌは、左側作業機１０Ｌの第２左側整地体３２Ｌに対し、回動可能に連結された左側延長整地体３８Ｌを回動させるための機構である。左側延長整地体３８Ｌは、左側作業機１０Ｌの端部から農作業機１０の左右方向に延長して設けられ、左側作業機１０Ｌの外側の領域の整地作業を担う。左側作業機１０Ｌと左側延長整地体３８Ｌとは、延長連結部４０Ｌによって回動可能に連結されており、左側延長整地体３８Ｌが左側作業機１０Ｌに向かって折り畳まれるように回動可能となっている。

ここで、本実施形態において、左側延長整地体回動機構３６Ｌは、レベラ回動部３６Ｌａ、回動アーム３６Ｌｂ、及び連結ワイヤ３６Ｌｃを含む。レベラ回動部３６Ｌａは、作動装置として電動機を含むアクチュエータを用いてもよい。回動アーム３６Ｌｂは、一端がレベラ回動部３６Ｌａに接続され、他端が連結ワイヤ３６Ｌｃに接続されている。また、連結ワイヤ３６Ｌｃは、一端が回動アーム３６Ｌｂに接続され、他端が左側延長整地体３８Ｌに接続されている。

レベラ回動部３６Ｌａが作動すると、回転駆動力が発生して回動アーム３６Ｌｂが略水平方向に回動する。この回動アーム３６Ｌｂの回動に連動して、連結ワイヤ３６Ｌｃに引っ張られた左側延長整地体３８Ｌが延長連結部４０Ｌを軸として回動する。これにより、左側延長整地体３８Ｌの収納及び展開が可能となる。

次に、右側作業機１０Ｒについて説明する。右側作業機１０Ｒは、右側シールドカバー２６Ｒ、第１右側整地体３０Ｒ、第２右側整地体３２Ｒ、及び右側延長整地体回動機構３６Ｒを備えている。ここで、右側シールドカバー２６Ｒ、第１右側整地体３０Ｒ、第２右側整地体３２Ｒ、及び右側延長整地体回動機構３６Ｒの担う役割については、前述の左側作業機１０Ｌと同様であるため、ここでの説明は省略する。右側延長整地体３８Ｒ及び延長連結部４０Ｒについても、前述の左側延長整地体３８Ｌ及び延長連結部４０Ｌと同様である。

また、左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒには、それぞれ左側エプロン加圧部４４Ｌ及び右側エプロン加圧部４４Ｒが配置される。これら左側エプロン加圧部４４Ｌ及び右側エプロン加圧部４４Ｒは、それぞれ第１左側整地体３０Ｌ及び第１右側整地体３０Ｒの上下方向の移動を規制したり規制を解除したりする機能を有する。また、左側エプロン加圧部４４Ｌ及び右側エプロン加圧部４４Ｒは、それぞれカム等の部品を介して左側加圧状態切替部４５Ｌ及び右側加圧状態切替部４５Ｒに連結される。

左側加圧状態切替部４５Ｌ及び右側加圧状態切替部４５Ｒは、それぞれ作動装置として電動機を含むアクチュエータを有する。これらアクチュエータの電動機の回動に応じて、第１左側整地体３０Ｌ及び第１右側整地体３０Ｒの上下方向への移動の規制又は解除が制御される。

以上説明した左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒは、中央作業機１０Ｃの両側端部に設けられた作業機回動機構４６ａ及び４６ｂを回動支点として、回動用シリンダ４８ａ及び４８ｂの作用により回動し、前述の収納状態又は作業状態となる。回動用シリンダ４８ａ及び４８ｂは、電動機を用いてシリンダを駆動するタイプのアクチュエータであり、作業機回動機構４６ａ及び４６ｂは、回動用シリンダ４８ａ及び４８ｂの伸縮により、左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒを回動させる。

［操作装置１００の構成］
次に、操作装置１００の構成について説明する。図３は、第１実施形態の農作業機１０が備える操作装置１００の外観構成を示す図である。図４は、第１実施形態の農作業機１０が備える操作装置１００の機能ブロックを示す図である。本実施形態における操作装置１００は、後述する制御装置２００との間で無線通信を行うリモートコントローラであるが、有線通信のリモートコントローラとしてもよい。

操作装置１００は、各種スイッチとして、電源スイッチ１０１、左右選択スイッチ群１０２、作業機制御スイッチ群１０３、延長レベラ制御スイッチ群１０４、レベラ位置制御スイッチ群１０５、及びエプロン制御スイッチ１０６を含む。

電源スイッチ１０１は、操作装置１００の電源部１１４をオン状態又はオフ状態にするためのスイッチである。

左右選択スイッチ群１０２は、作動対象となる運動部位を指示するためのスイッチ群であり、左右選択スイッチ１０２ａ、左選択スイッチ１０２ｂ及び右選択スイッチ１０２ｃを含む。これら左右選択スイッチ群１０２と後述する各種制御スイッチ群とを組み合わせることにより、左右同時の制御や左右片側のみの制御を行うことが可能である。例えば、左選択スイッチ１０２ｂと後述するＥＸレベラ開作動スイッチ１０４ａと組み合わせれば、左側延長整地体３８Ｌのみを開くといった指示が可能となる。

作業機制御スイッチ群１０３は、左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒを開閉するためのスイッチ群であり、作業機開作動スイッチ１０３ａ及び作業機閉作動スイッチ１０３ｂを含む。前述の左右選択スイッチ群１０２と組み合わせることにより、左右の作業機を独立に開閉作動させることができる。

延長レベラ制御スイッチ群１０４は、左側延長整地体３８Ｌ及び右側延長整地体３８Ｒを開閉するためのスイッチ群であり、ＥＸレベラ開作動スイッチ１０４ａ及びＥＸレベラ閉作動スイッチ１０４ｂを含む。前述の左右選択スイッチ群１０２と組み合わせることにより、左右の延長整地体を独立に開閉作動させることができる。

レベラ位置制御スイッチ群１０５は、第２左側整地体３２Ｌ、第２中央整地体３２Ｃ及び第２右側整地体３２Ｒの位置を土寄せ作業を行う位置と通常作業（均平作業）を行う位置（土寄せ解除位置）とに切り替えるためのスイッチ群であり、土寄せ作業スイッチ１０５ａ及び土寄せ解除スイッチ１０５ｂを含む。

エプロン制御スイッチ１０６は、第１左側整地体３０Ｌ及び第１右側整地体３０Ｒの上下方向の動きを規制したり規制を解除したりするためのスイッチである。つまり、エプロン制御スイッチ１０６をオン状態としてエプロンを加圧すると上下方向の動きが規制され、オフ状態としてエプロンの加圧を解除すると上下方向の動きの規制も解除される。

上述したスイッチは、いずれも一度押すと、その後は、スイッチを押し続けなくても指示した運動部位の作動が継続され、終点検出がなされると自動的に作動装置が停止し、運動部位の作動も停止するようになっている。このような制御は、後述する制御装置２００によって実行される。

図４に戻ると、操作装置１００は、通信部１１１、演算部１１２、記憶部１１３、電源部１１４、電源ランプ１１５、及び耕深ゲージランプ１１６を含む。

通信部１１１は、アンテナ１１１ａを介して後述する制御装置２００との無線通信を行い、各種スイッチの操作に応じた指示情報を制御装置２００へと送信する。無線通信は、無線ＬＡＮであってもよいし、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信であってもよい。

演算部１１２は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、操作装置１００の各部位を制御する中枢的な役割を果たす。演算部１１２は、記憶部１１３から読みだした制御プログラム（図示せず）を実行することにより、各種スイッチの操作に応じた指示情報を生成し、その指示情報を制御装置２００に送信する制御を行う。

記憶部１１３は、演算部１１２による処理に必要な各種データを格納する。これらの各種データは、必要に応じて読みだされ、演算部１１２での処理に供する。記憶部１１３に記憶されるデータは、前述の制御プログラムに限られない。本実施形態では、記憶部１１３に、制御装置２００から受信した耕深データを記憶しておき、その耕深データを耕深ゲージランプ１１６の表示制御に使用する。

電源部１１４は、操作装置１００の各部位に対して電源を供給する。電源部１１４は、電源スイッチ１０１のオン操作に応じて起動する。演算部１１２は、電源部１１４の起動を認識したら、電源ランプ１１５を点灯させる。

耕深ゲージランプ１１６は、農作業機１０の耕耘ロータが圃場を耕耘している深さ（耕深）をリアルタイムに示す指標である。本実施形態では、耕深ゲージランプ１１６を直線状に並べた複数のランプの集合体で構成し、その点灯位置によって耕深を表示するようになっている。

以上の構成を含む操作装置１００では、各スイッチを押すと、そのスイッチに割り当てられた指示内容に応じた指示情報が操作装置１００から送信され、農作業機１０の制御ボックス２８内に格納された制御装置２００に受信される。そして、制御装置２００では、指示情報に基づいて各運動部位を作動させる作動装置の制御が実行される。

［制御装置２００の構成］
制御装置２００の構成について説明する。図５は、第１実施形態の農作業機１０が備える制御装置２００の機能ブロックを示す図である。

制御装置２００は、リモートコントローラとしての操作装置１００から指示情報を受信し、その指示情報に基づく制御情報を作動装置３００へと送信する。作動装置３００は、農作業機１０の運動部位（可動部分）を動かす、電動機を用いたアクチュエータ等である。報知装置４００は、音又は光で周囲に注意を促したり案内を行ったりする装置である。例えば、報知装置４００として、ブザー又はスピーカを含む音出力装置を用いてもよいし、ランプ又はディスプレイを含む表示装置を用いてもよい。

制御装置２００は、演算部２０１、記憶部２０２、通信部２０３及び入出力部２０４を備える。記憶部２０２は、その内部に制御プログラム２０２ａ、及び閾値管理テーブル２０２ｂを格納している。もちろん、これに限らず、農作業機１０の制御に必要なその他のデータを格納していてもよい。

演算部２０１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）であり、制御装置２００の各部位を制御する中枢的な役割を果たす。演算部２０１は、記憶部２０２から読みだした制御プログラム２０２ａを実行することにより、通信部２０３、入出力部２０４といった制御装置２００内の内部要素を制御したり、作動装置３００に対して制御情報を送ったりといった処理を行う。

記憶部２０２は、演算部２０１による処理に必要な各種データを格納する。これらの各種データは、必要に応じて読みだされ、演算部２０１での処理に供する。本実施形態では、記憶部２０２には、演算部２０１が制御に関する命令を生成するための制御プログラム２０２ａと、後述する終点検出の判定に使用する閾値管理テーブル２０２ｂとが格納されている。閾値管理テーブル２０２ｂについては後述する。

通信部２０３は、アンテナ２０３ａを介して操作装置１００との無線通信を行う。操作装置１００から出力された指示情報は、アンテナ２０３ａを介して通信部２０３により受信され、演算部２０１へと入力される。無線通信は、無線ＬＡＮであってもよいし、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信であってもよい。

入出力部２０４は、制御装置２００と作動装置３００との間、又は制御装置２００と報知装置４００との間における信号の送受信を行うインターフェイスである。演算部２０１の処理により生成された制御情報は、入出力部２０４を介して作動装置３００又は報知装置４００へと送信される。

また、本実施形態では、運動部位の状態（例えば、左右作業機の開閉状態など）の変化に伴う物理量の変化を表す信号が作動装置３００から送信され、入出力部２０４を経由して演算部２０１に入力される。ここでは、作動装置３００の作動に伴う物理量の変化を表す信号として電流値を用い、その電流値に応じて運動部位の状態を監視する。

具体的には、作動装置３００が電動機を含むアクチュエータである場合に、電動機に過負荷がかかったときに発生する電流値の上昇（ロック電流とも呼ばれる）を検出し、その電流値の上昇の検出を契機として作動装置３００の終点検出を行う。そして、終点検出の回数を常時カウントして記憶部２０２に記憶しておく。これにより、例えば、運動部位として左右作業機の開閉機構の状態を把握する場合には、初期状態を左右作業機の収納状態とし、カウント数が奇数であれば展開状態（作業状態）、偶数であれば収納状態である、というように作業機の開閉状態を把握することが可能となる。

なお、運動部位の状態を検出する方法は、上述した作動装置３００の作動に伴う電流値の変化を用いる方法だけでなく、角度センサ、加速度センサ、角速度センサ、超音波センサなどのセンサから出力される位置情報を併用してもよい。

例えば、センサからの出力を検出して終点に近い位置まで運動部位が作動したと判定した場合に、上述の電流値による終点検出を開始することも可能である。つまり、センサからの出力に基づいて終点検出処理の開始タイミングを決定することができる。これにより、作動途中で想定外の電流値の上昇が発生したとしても異常値として終点検出処理から除外することができ、より精度の高い終点検出を行うことができる。

また、センサからの出力を用いることにより、電流値の監視を運動部位の可動範囲の終点付近で行えばよい（すなわち、運動部位の可動範囲の終点に近づくまでの監視を省略できる）ため、終点検出処理に要する消費電力を低減することができる。

［制御装置２００による制御］
以上の構成を含む制御装置２００では、操作装置１００から入力された指示情報を演算部２０１が解析し、その指示情報に基づく指示を実行する旨の制御情報を生成する。この制御情報が作動装置３００に送信されることにより、農作業機１０の各運動部位の作動が制御される。

本実施形態の農作業機１０は、制御装置２００を手動モードと自動モードのいずれでも作動させることができる。手動モードとは、操作装置１００から指示情報を送信している間だけ作動装置３００を作動させるモードであり、自動モードとは、操作装置１００から一旦指示情報が送信されれば、その指示が完了するまで自動的に作動装置３００を作動させるモードである。

例えば、左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒを展開させる場合、手動モードでは、左右作業機をひらく旨の指示スイッチを押し続けることにより、左右の作業機を回動させるための作動装置３００を作動させることができる。また、自動モードでは、左右作業機をひらく旨の指示スイッチを一度押せば、左右の作業機が完全に展開するまで、自動的に作動装置３００を作動させることができる。

このとき、本実施形態の制御装置２００は、上述した自動モードでの制御において、操作装置１００から入力された指示が完了したか否かの終点検出を自動的に行う。例えば、左側作業機１０Ｌ及び右側作業機１０Ｒを展開させる場合、左右作業機をひらく旨の指示スイッチを一度押せば、その後は、スイッチを押し続けなくても左右の作業機が展開し続け、制御装置２００の演算部２０１が終点を検出すると、自動的に作動装置３００の作動を停止させる。

図６は、第１実施形態の農作業機１０が備える制御装置２００で実行される処理を説明するためのフローチャートである。具体的には、本実施形態の制御装置２００では、演算部２０１が制御プログラム２０２ａを読みだして実行することにより、図６に示されるフローが実行されることとなる。

まず、処理が開始されると、演算部２０１は、操作装置１００からの指示情報を待つ（ステップＳ３０１）。指示情報が受信されない場合（ステップＳ３０１でＮＯの場合）は、指示情報が受信されるまで待機する。指示情報が受信されると（ステップＳ３０１でＹＥＳの場合）、演算部２０１は、指示情報に基づいて作動装置３００を作動開始させる旨の指示を出力する（ステップＳ３０２）。

演算部２０１からの指示にしたがって作動装置３００が作動したら、演算部２０１は、作動装置３００が備える電動機に流れる電流値を取得する（ステップＳ３０３）。電流値の取得は、どのような方法であってもよいが、十分に短い時間間隔で取得することが好ましい。

次に、演算部２０１は、記憶部２０２から閾値管理テーブル２０２ｂを読み出し、閾値管理テーブル２０２ｂが保持する閾値を取得する（ステップＳ３０４）。この閾値は、作動装置３００に関連付けて予め設定された電流値であり、電動機に過負荷がかかったときに発生する電流値の上昇を検出するための指標となる値である。なお、本実施形態では、テーブル形式で閾値を管理しているが、記憶すべき閾値が１つである場合は、テーブル形式に限らず、演算部２０１が備えるレジスタに記憶しておいてもよい。

続いて、演算部２０１は、電動機に流れる電流値と閾値管理テーブル２０２ｂから取得した閾値とを比較し、電動機に流れる電流値が閾値以上の値であるか否かを判定する（ステップＳ３０５）。このとき、電流値が閾値未満であれば（ステップＳ３０５でＮＯの場合）、再びステップＳ３０３まで戻り、電動機から電流値を取得する。電流値が閾値以上であると判定された場合（ステップＳ３０５でＹＥＳの場合）は、所定の維持期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３０６）。

ここで「維持期間」とは、電動機を流れる電流値が閾値以上となったタイミングを始点とする予め設定された期間である。例えば、維持期間としては、電動機の起動の際に流れる電流の値が、記憶部２０２に記憶された閾値以上の値を維持する期間よりも長い期間を設定することが好ましい。「維持期間」は、特許請求の範囲における「第１期間」に対応する。

電動機を起動すると、起動時に、瞬間的に大きな電流（起動電流とも呼ばれる）が流れることが知られている。本実施形態において、維持期間として、上述の起動電流の値が閾値以上の値を維持する期間より長い期間を設定する理由は、演算部２０１が、起動電流を前述のロック電流と誤認識して終点検出を行わないようにするためである。本実施形態では、電動機の起動電流の値が閾値以上に維持される期間が約０．１秒であることを考慮して、維持期間を０．２秒に設定している。勿論、これに限らず、維持期間をどのような期間に設定するかは、使用する電動機の種類等に応じて適宜決定すればよい。

図６に戻って、ステップＳ３０６において、維持期間が経過したと判定された場合（ＹＥＳの場合）、演算部２０１は、電動機に前述のロック電流が流れたと認識し、作動装置３００に対して作動停止の指示を出力し（ステップＳ３０７）、処理を終了する。すなわち、演算部２０１は、ロック電流の検出により、電動機に過負荷がかかった状態、すなわち運動部位が可動範囲の一端から他端へと移動してそれ以上の移動ができない状態に至ったと判断し、作動装置３００の停止を指示する。

以上の処理を踏まえて、電動機を流れる電流の値の変化について、図７を用いて説明する。図７は、第１実施形態の農作業機が備える電動機を流れる電流の値の変化を表すタイムチャートを示す図である。図７において、横軸は時間、縦軸は電動機を流れる電流値を表している。

図７において、電流値４０１は、作動装置３００を作動させる旨の指示（開始指示）を契機として、電動機の起動とともに上昇する。前述したとおり、電動機の起動時には起動電流４０２が発生するため、所定期間４０４だけ電流値４０１は閾値４０３を超える。この所定期間４０４が、前述の「起動電流の値が閾値以上の値を維持する期間」である。

その後、電流値４０１は、電動機の回転数に応じた値を示しつつほぼ定常値を維持する。そして、運動部位の可動範囲の終点に達すると、作動装置３００はそれ以上作動できなくなるため電動機に過負荷が加わる。その結果、ロック電流４０５が発生し、電流値４０１が再び閾値４０３を超える。

そして、電流値４０１が閾値４０３以上の値を維持した状態で維持期間４０６が経過すると、演算部２０１から作動装置３００を停止させる旨の指示（停止指示）が出力され、電流値４０１はゼロに向かう。このとき、前述のように維持期間４０６は、所定期間４０４よりも長く設定されているため、演算部２０１が起動電流４０２をロック電流４０５と誤認識することを避けることができる。

以上のように、本実施形態の農作業機１０では、制御装置２００が、操作装置１００から入力された指示情報に基づいて作動装置３００を作動させた際に、電動機に流れる電流の値を監視し、前述のロック電流を検出すると自動的に作動装置３００の作動を停止する終点検出機能を備えている。ロック電流の検出は、電動機を流れる電流値が所定の閾値以上の値を維持した状態で維持期間が経過したか否かを判定することにより検出する。

これにより、作業者は、運動部位が可動範囲の終点に到達したか否か、すなわち作動装置３００の作動が完了したか否かを目視で確認する必要がなく、農作業の操作性を向上させることができる。また、作動装置３００の作動が完了したか否かをセンサやスイッチを用いて判定する必要もないため、コストアップを抑えることができる。その結果、
コストアップを抑えつつ操作性を向上させた農作業機を提供することができる。

〈第２実施形態〉
第１実施形態では、演算部２０１が作動装置３００に対して作動開始指示を出力した直後から電動機を流れる電流の値を監視する例を示したが、本実施形態では、作動装置３００の作動開始から所定期間、電動機に流れる電流の値を取得しない場合の例を示す。

図８は、第２実施形態の農作業機１０が備える制御装置２００で実行される処理を説明するためのフローチャートである。図９は、第２実施形態の農作業機が備える電動機を流れる電流の値の変化を表すタイムチャートを示す図である。なお、ここでは第１実施形態と相違する部分について着目して詳細な説明を行い、第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図８に示すように、ステップＳ３０２で作動装置３００に対して作動開始指示を出力すると、演算部２０１は、作動装置３００の作動開始から所定の期間（以下「待機期間」という。）を経過したか否かを判定する（ステップＳ５０１）。待機期間を経過しない場合（ステップＳ５０１でＮＯの場合）は、再びステップＳ５０１に戻る。また、待機期間を経過した場合（ステップＳ５０１でＹＥＳの場合）は、ステップＳ３０３に進み、電動機からの電流値の取得を開始する。なお、「待機期間」は、特許請求の範囲における「第２期間」に対応し、図９における期間５０２に相当する。

以上のように、本実施形態では、ステップＳ５０１を繰り返すことにより、待機期間が経過するまで電動機から電流値を取得せずに待機する。これにより、待機期間が経過するまでの間は終点検出処理が行われないため、想定外の電流値の上昇が発生しても異常値として除外することができる。その結果、演算部２０１による終点検出処理の精度を高めることができる。

また、待機期間を調整することにより、運動部位の可動範囲の終点付近まで終点検出処理を行わないように制御することが可能である。この場合、電流値の監視を運動部位の可動範囲の終点付近のみで行えばよいため、終点検出処理に要する消費電力を低減することができる。

〈第３実施形態〉
第１実施形態では、電動機を流れる電流値が閾値以上の値を維持した状態で第１期間を経過した場合に作動装置３００を停止させる例を示した。しかしながら、適切な閾値が設定されていない場合や電源の出力が落ちて電動機を流れる電流値が想定していたものよりも低くなってしまった場合など、前述のロック電流が流れたにもかかわらず閾値を超えないといった状況が起こり得る。

本実施形態では、そのような状況に対処するため、作動装置３００の作動を開始してから前述の待機期間よりも長い所定の期間（以下「制限期間」という。）が経過したら強制的に作動装置３００の作動を停止させる例を示す。なお、「制限期間」とは、作動装置３００の作動が開始されてから、終点に到達しているであろうと予想される期間であり、運動部位が可動範囲の一端から他端へと移動するのに要する期間よりも長い期間である。

図１０は、第３実施形態の農作業機１０が備える制御装置２００で実行される処理を説明するためのフローチャートである。図１１は、第３実施形態の農作業機が備える電動機を流れる電流の値の変化を表すタイムチャートを示す図である。なお、ここでは第１実施形態と相違する部分について着目して詳細な説明を行い、第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図１０に示すように、ステップＳ３０５で電動機を流れる電流値が閾値以上の値でない場合（ステップＳ３０５でＮＯの場合）に、演算部２０１は、制限期間を経過したか否かを判定する（ステップＳ６０１）。すなわち、ステップＳ６０１では、作動装置３００が作動を開始してから、運動部位が可動範囲の一端から他端へと移動するのに要する期間よりも長い期間として予め設定された期間に達したか否かが判定される。

ステップＳ６０１において、制限期間を経過しない場合（ステップＳ６０１でＮＯの場合）は、再びステップＳ３０３に戻る。また、制限期間を経過した場合（ステップＳ６０１でＹＥＳの場合）は、ステップＳ６０２に進み、作動装置３００に対して作動停止の指示を出力し、処理を終了する。なお、「制限期間」は、特許請求の範囲における「第３期間」に対応し、図１１における期間６０３に相当する。

以上のように、本実施形態では、制御装置２００の演算部２０１が、ステップＳ３０５の判定結果が否定的であった場合に、ステップＳ６０１及びＳ６０２を実行する。これにより、電動機を流れる電流値が記憶部２０２に記憶された閾値を超えないまま作動装置３００の作動が終点に到達した場合であっても、予め設定された期間（制限期間）が経過すれば、ステップＳ３０５の判定結果にかかわらず、自動的に作動装置３００の作動を停止させることができる。

以上のとおり、本実施形態の農作業機１０によれば、何らかの要因で演算部２０１による終点検出が正常に実行されない場合においても、所定の期間が経過すれば確実に作動装置３００の作動を停止させることができる。その結果、終点検出がされないまま作動装置３００が作動し続けるといった不具合を回避することができる。

〈第４実施形態〉
第１実施形態では、代掻き機の運動部位の状態として、左右作業機の開閉状態、延長レベラの開閉状態、レベラ位置の状態（土寄せ作業位置にあるか否か）及びエプロン加圧状態を例示した。これらは、いずれも電動機を用いたアクチュエータ等の作動装置を作動させることにより、農作業機の一部が作動したときの状態を意味する。

しかしながら、本発明は、これらの例に限らず、作動装置を用いて作動させることが可能なあらゆる運動部位に適用することが可能である。

以上、本発明について図面を参照しながら説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０…農作業機、１０Ｃ…中央作業機、１０Ｌ…左側作業機、１０Ｒ…右側作業機、１２…トップマスト、１４…ロアーリンク連結部、１６…入力軸、１８…支持フレーム、２０…伝動フレーム（チェーンケース）、２４…ギヤボックス、２６Ｃ…中央シールドカバー、２６Ｌ…左側シールドカバー、２６Ｒ…右側シールドカバー、２８…制御ボックス、２９…レベラ位置切替部、３０Ｃ…第１中央整地体、３０Ｌ…第１左側整地体、３０Ｒ…第１右側整地体、３２Ｃ…第２中央整地体、３２Ｌ…第２左側整地体、３２Ｒ…第２右側整地体、３４…中央リンク機構部、３４ａ…揺動アーム、３４ｂ…連結ロッド、３６Ｌ…左側延長整地体回動機構、３６Ｌａ…レベラ回動部、３６Ｌｂ…回動アーム、３６Ｌｃ…連結ワイヤ、３６Ｒ…右側延長整地体回動機構、３８Ｌ…左側延長整地体、３８Ｒ…右側延長整地体、４０Ｌ…延長連結部、４０Ｒ…延長連結部、４４Ｌ…左側エプロン加圧部、４４Ｒ…右側エプロン加圧部、４５Ｌ…左側加圧状態切替部、４５Ｒ…右側加圧状態切替部、４６ａ、４６ｂ…作業機回動機構、４８ａ、４８ｂ…回動用シリンダ、１００…操作装置、２００…制御装置、３００…作動装置、４００…報知装置

Claims (9)

1. 電動機を用いて運動部位を作動させる作動装置、及び該作動装置を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、演算部、及び予め設定された電流値を記憶する記憶部を含み、
   前記演算部は、前記作動装置を作動させた後、前記電動機に流れる電流値が前記予め設定された電流値以上の値を維持した状態で第１期間が経過したと判定したとき、前記作動装置を自動的に停止させるとともに、前記判定の結果を前記記憶部に記憶し、記憶された前記判定の結果の回数に基づいて前記運動部位の状態を判定する、
   農作業機。
2. 前記第１期間は、前記電動機の起動の際に流れる電流値が前記予め設定された電流値以上の値を維持する期間よりも長い期間である、
   請求項１に記載の農作業機。
3. 前記演算部は、前記電動機の起動から第２期間が経過するまで、前記電動機に流れる電流値を取得しない、
   請求項１又は２に記載の農作業機。
4. 前記運動部位は、可動範囲を有し、
   前記第２期間は、前記運動部位が前記可動範囲の一端から他端へと移動するのに要する期間よりも短い期間である、
   請求項３に記載の農作業機。
5. 前記演算部は、前記作動装置の作動している期間が予め設定された第３期間に達したとき、前記判定の結果にかかわらず前記作動装置を自動的に停止させる、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の農作業機。
6. 前記運動部位は、可動範囲を有し、
   前記第３期間は、前記運動部位が前記可動範囲の一端から他端へと移動するのに要する期間よりも長い期間である、
   請求項５に記載の農作業機。
7. 前記電動機を複数備え、
   前記演算部は、前記電動機ごとに前記電動機に流れる電流値を取得する、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の農作業機。
8. 前記記憶部は、前記電動機ごとに前記予め設定された電流値を記憶する、
   請求項７に記載の農作業機。
9. 前記電動機の状態を検出するセンサをさらに備え、
   前記演算部は、前記作動装置を作動させた後、前記センサからの出力に基づいて前記運動部位が可動範囲の終点付近まで作動したと判定した場合に、前記電動機に流れる電流値の検出を開始する、請求項１に記載の農作業機。

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