JPH0719059U - 電磁誘導式自動走行車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁誘導式自動走行車両に搭載したエンジン
１０の回転により駆動するオルタネータ１５０から発生
するノイズ信号が操舵用センサにて感知できないように
し、走行車両の操舵の誤作動の発生を防止する。 【構成】 誘導経路に沿って配設した誘導ケーブルに、
所定の周波数の操舵用制御信号を伝送する一方、エンジ
ン１０からプーリ１５５，１５３を介してオルタネータ
１５０に回転を伝達するように構成し、このプーリに電
磁クラッチを介在させ、自動操舵を実行する自動モード
と、走行車両１を自動モードにて運転するとき、電磁ク
ラッチをＯＦＦにしてオルタネータの回転を停止する。
これにより、自動走行車両に搭載して操舵用制御信号を
検出するための操舵用センサは誤検出することがなくな
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、果樹園等における自動走行型の薬剤散布機（スピードスプレヤ）等 の自動走行車両に係り、より詳しくは、誘導経路に沿って配設した誘導ケーブル に、走行車両の操舵用の制御信号を供給する一方、走行車両に搭載した操舵用セ ンサにて制御信号を感知して走行車両を操舵制御するようにした、電磁誘導式自 動走行車両に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来から、果樹園等における自動走行型の薬剤散布機（スピードスプレヤ）等 においては、作業者が走行車両に乗ったまま薬剤散布作業を実行すると、作業者 が薬剤を被ることがあり、健康上の害を伴うことがあることを考慮して、走行車 両を無人状態で走行させながら薬剤散布を行うことが行われている。この場合、 図９（ａ）に示すように、作業経路（誘導経路）ＳＫに沿って設けた溝内ＣＨに 埋設した誘導ケーブル２７に交流電流を流し、この誘導ケーブルから発生する交 流磁界の強度の変化を走行車両１の前部等に装着した左右一対のピックアップコ イル（共振コイル型）等の操舵用センサＬａ，Ｌｂにて検出し、図９（ｂ）に示 すように、この誘導ケーブル２７に対する走行車両の横ずれの大きさｍに対応し て発生する左右一対の操舵用センサＬａ，Ｌｂでの出力値（電圧値）ｅの差を取 って、横ずれの大きさ（偏位量）と横ずれの方向（右か左かの判別）とを求め、 これらの検出結果から走行車両を誘導ケーブルに沿って走行するように、走行車 両における操舵車輪の向きを変えて操舵制御することが行われている（実開平２ −８４９０９号公報参照）。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、この種の走行車両には、エンジンの回転によりバッテリに充電する ための発電機が備えられている。最近の発電機は、半導体による整流方式を採用 したオルタネータが主流であって、このオルタネータは、３相交流発電機と３相 全波整流器とを組合せたものである。３相交流発電機では星型結線のアーマチュ アが磁界を構成し、ロータ（電機子）の電機子反作用磁界の歪み、第３高調波が 星型結線の中性点電圧を歪ませることを利用した中性点ダイオード方式等がある 。

【０００４】 そして、オルタネータはエンジンの出力軸等からプーリ及びベルトを介して回 転させられるため、当該オルタネータの回転数はエンジンの回転数に比例するこ とになる。このようなオルタネータの構造に鑑み、本考案者は、オルタネータの 作動により、操舵用センサに悪影響を及ぼす磁界が発生するのではないかという 疑念を抱いた。

【０００５】 そこで、本考案者が実験した結果、図１０に示すように、横軸にエンジン回転 数（ｒｐｍ）、縦軸に磁気センサの出力値（ｍＶ）を取って示すと、Ｂの中性点 ダイオード付きのオルタネータでは、１２００〜１５００ｒｐｍの領域と、２５ ００〜２８００ｒｐｍの領域で操舵用センサによるノイズ信号検出値が大きくな り、Ａの中性点ダイオード無しのオルタネータでは、１３００〜１７００ｒｐｍ の領域で操舵用センサによるノイズ信号検出値が大きくなることが分かった。つ まり、前記オルタネータ（エンジン）回転数の領域では、操舵用センサに悪影響 を及ぼす周波数の磁界（ノイズ信号）が出ていることになる。

【０００６】 このように、エンジンの回転数がある領域ではオルタネータから発生する磁界 が大きくなるため、操舵用センサがオルタネータのノイズ信号の影響を受けると 、誘導ケーブルが無いにも拘らず、誘導用の制御信号があるように、操舵用セン サが誤信号を検出し、走行車両が誘導経路から外れてしまい、走行車両の破損の みならず、人身事故が発生するという問題も生じる。

【０００７】 オルタネータの磁界（磁気）を外に出さない工夫として、オルタネータを磁気 シールド部材で覆って遮蔽することが考えられるが、オルタネータには、その発 熱を除去するためのフアン等を有するため、完全な遮蔽構造を達成できないとい う問題があった。 本考案は前記問題を解決するためになされたものであって、この種の走行車両 を自動モードに設定して自動操舵走行中に、簡単な構成により、操舵用センサが 誤作動せず、走行車両を誘導ケーブルに沿って確実に操向できるようにすること を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記の各目的を達成するため、本考案の電磁誘導式自動走行車両は、誘導経路 に沿って配設した誘導ケーブルに、所定の周波数の操舵用制御信号を伝送する一 方、オルタネータを備えたエンジンを搭載した自動走行車両には、前記操舵用制 御信号を検出するための少なくとも左右一対の操舵用センサを搭載すると共に、 自動操舵を実行する自動モードと、手動操舵を実行する手動モードとに切換可能 に構成し、走行車両を自動モードにて運転するとき、前記オルタネータの回転を 停止するように構成したものである。

【０００９】

【実施例】

次に本考案を自動走行型の薬剤散布機（スピードスプレヤ）に適用した実施例 について説明する。スピードスプレヤの走行車両１の前部側にハンドル３を備え た運転操作部２を有し、走行車両１には薬液タンク４とその後部に噴霧部５とを 備えている。

【００１０】 噴霧部５は、走行車両１の下面を除く外周面に適宜間隔で半径外向きに臨ませ た多数の噴霧ノズル６と、その半径外向きに風を送る送風機７が装着され、前記 噴霧ノズル６は走行車両１の左右及び上面との３区画若しくは左右２区画ごとに 噴霧の作業を実行するように散布制御できるものである。 符号８，８は左右前輪、符号９，９は左右後輪であり、これらの４輪はエンジ ン１０からの動力が走行変速機構１１を介して各々伝達されて駆動できるいわゆ る４輪駆動型であり、エンジン１０からの動力をＰＴＯ出力変速伝達機構１２を 介して送風機７を回転させ、また噴霧ノズル６に対する動噴ポンプ１３を駆動さ せる。

【００１１】 ハンドル３付き操舵装置１４は、図３に示すような機械的または油圧系統を含 むパワーステアリング機構１５であり、このパワーステアリング機構１５は油圧 回路１６における複動式の油圧シリンダ１７にて作動し、油圧シリンダ１７が伸 長するとき、平面視Ｗ字状のベルクランク１８を介して後輪９，９を左向きに変 更すると共に、連結ロッド１９及び平面視Ｖ字状のベルクランク２０を介して前 輪８，８を右向きに変更する（油圧シリンダ１７が縮小するときには前輪は左向 き後輪は右向きに変更される）というように、前後４輪ともに向きを変えて左右 に回動変更できるいわゆる４輪操舵型である。

【００１２】 その油圧回路１６を図４に示し、符号２８は、自動操舵用の油圧シリンダ１７ に対する電磁ソレノイド式の制御弁であり、符号２９は走行クラッチ及びブレー キ作動のためのアクチュエータとしての油圧シリンダ３０を制御する電磁ソレノ イド式の制御弁、符号２３は手動操舵操作の場合に使用する制御弁である。 制御弁２９、２８は、油圧ポンプ２２からの作動油送りの場合に前記手動操舵 用の制御弁２３よりも上流から分岐した油圧管３１に接続し、しかも、走行クラ ッチ及びブレーキ作動用の制御弁２９は、自動操舵用の制御弁２８よりも上流側 になるよう直列状に連結する。

【００１３】 従って、走行クラッチ及びブレーキを作動させるべく、制御弁２９を中立位置 以外の位置に作動させるときには、その油圧シリンダ３０が優先的に作動し、操 舵用の油圧シリンダ１７の作動は二次的となる。 なお、手動操舵のときには、油圧ポンプ２２から送られてきた油が制御弁２３ を介して油圧モータ２１に送られ、この油圧モータ２１からの油送り量をハンド ル３の回動角度に比例するように作動させ、この油を前記ステアリング機構１５ に取付く複動式の油圧シリンダ１７に送る。自動操舵制御のときには油圧ポンプ ２２から制御弁２９の中立位置及び電磁ソレノイド式制御弁２８を介して油圧シ リンダ１７に作動油を送る。

【００１４】 符号２５は前輪８の操舵角度を検出できるポテンショメータ等の操舵角度セン サであり、この場合、左右車輪の向き角度の平均値を求めて検出しても良い。 なお、前輪と後輪とを別々の油圧シリンダ式パワーステアリング機構を介して連 結して、前輪と後輪とを個別的に操舵制御するようにしても良い。 走行車両１には、その前部に左右一対の操舵用センサ２６ａ，２６ｂを設ける 。この操舵用センサ２６ａ，２６ｂは、導体をコイル状に巻いたピックアップコ イル（共振コイル）であって、所定の周波数の磁界のみに対して共振して出力信 号を出すことができる構成であり、電磁誘導信号発生装置（図示せず）にて誘導 ケーブル２７に供給された適宜周波数（実施例では１・５ｋＨｚ）の正弦波の交 流電流により、当該誘導ケーブル２７の周囲に発生する交流磁界の有無・強度を 検出することができるものである。誘導ケーブル２７は果樹園の作業経路である 誘導経路に沿って形成した溝内に敷設するか、または地中に埋設する。

【００１５】 そして、本考案では、図７及び図８に示すように、後述するマイクロコンピュ ータユニット１０１，１０２等の電気系統に対する電源となるバッテリ１５１を 充電するためのオルタネータ１５０をエンジン１０の近傍に配置し、該エンジン １０の出力軸等の回転軸１５４におけるプーリ１５５からベルトを介してオルタ ネータ１５０のプーリ１５３に動力伝達して回転駆動させる。なお、実施例では エンジン１０の後面にオルタネータ１５０を装着したが、エンジンの前側であっ て、ラジエータ１５２の後側でも良い。また、マイクロコンピュータユニット１ ０１，１０２は前バンパー１５６と底板１５７とで囲まれた部位に搭載する。

【００１６】 図５は噴霧部５の実施例を示し、薬液タンク４からの液状薬剤は、タンクドレ イン弁３２、フィルタ３３を介して動噴ポンプ１３に入り、主弁３４、パイプ３ ５を介して薬液分配器３６から左右及び中央（上）の切換弁３７，３８，３９を 介して各方向の噴霧ノズル６に噴出させるものであり、各切換弁３７，３８，３ ９には切換操作用モータ３７ａ，３８ａ，３９ａが設けられ、走行車両の走行方 向と被散布物（樹木）との位置関係により、所定の向きにのみ薬液を噴霧するこ とを選択することができる。なお、符号４０は調圧弁、符号４１は補正噴霧用吐 出パイプ４２に接続した停止弁であり、パイプ４２の先端にホース（図示せず） を繋ぎ、薬液がかからなかった樹木に手作業で噴霧する。

【００１７】 運転操作部２における操作パネルに設けたキースイッチ（図示せず）に、始動 時にキーを差し込んで、所定角度回動すると、後述の制御装置１００が立ち上が り（起動して）、実行準備状態（待機状態）となる。次いで、さらに所定角度回 動すると、セルモータが起動してエンジン作動させるためのものである。自動モ ード設定スイッチ４６は、実施例としてはオルタネイト押しボタンスイッチを使 用する。従って、１回目の押下でその押下状態（ＯＮ状態）を保持する。再度自 動モード設定スイッチ４６を押下すると、突出状態（ＯＦＦ状態）に復帰する。 液晶表示素子等による表示部には、現在の制御の状態や作業者に対する指示を文 字や図形等にて表示するものである。符号４９は作業者が別途意思確認するため のシフトスイッチであって、押しボタンスイッチ部を透明の開閉可能なカバー体 にて覆ってあり、操作するにはカバー体を一旦開いて押しボタンスイッチ部を押 下する。後述するように、自動モードから手動モードへの切換え、反対に手動モ ードから自動モードへの切換えは、前記自動モード設定スイッチ４６の操作に加 えて、作業者の明確な意思の元に前記シフトスイッチ４９の操作を実行するか、 または作業者の明確な意思のもとで実行した動作（例えば走行クラッチペタル６ １の踏み込み操作）に基づいて作動するスイッチの検出信号により、モードの切 換えが実現できるようにするものである。

【００１８】 なお、自動モードに設定されたときには、自動モードランプ４７が点灯し、手 動モード設定時には自動モードランプ４７が消灯する。 図６は、走行車両の制御をマイクロコンピュータのソフトにより実行する場合 の制御装置１００の機能ブロック図を示し、２つのマイクロコンピュータユニッ ト（ＭＰＵ）１０１，１０２を備え、この２つのＭＰＵ１０１，１０２はカプラ を介して離脱可能な通信線１０３で接続し、相互に相手側の制御が正常に作動し ているか否かを監視している。また、各ＭＰＵ１０１，１０２には、図示しない が中央処理装置（ＣＰＵ）、読み書き可能メモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メ モリ（ＲＯＭ）、インターフェイス等にて構成されている。また、この２つのＭ ＰＵ１０１，１０２は同一形態（同一構成部品）にて形成され、相互に交換可能 であって、両者のＭＰＵを区別するため、一方のＭＰＵ１０１の判別ポート１０ ４はローポートとし、他方のＭＰＵ１０２の判別ポート１０５はハイポートとす る。

【００１９】 一方のＭＰＵ１０１の入力ポートには、前記噴霧ノズル６の作動区画（左側、 上側、右側）を切り換える操作スイッチ（手動による操作スイッチ）１０６，１ ０７，１０８の各端子と、前記シフトスイッチ４９の端子と、送風機７への動力 伝達を継断するフアンクラッチ操作スイッチ１０９の端子と、各種作業を実行す るため遠隔操作用の送信機１１０から発信させた操作用信号を、受信機１１１に て受けて、その信号を複数のチャネル（実施例では６チャネル）にて峻別して受 ける判別回路の各チャネルの出力信号端子、及び受信モニタ信号の出力端子と、 走行車両１の前部に装着した左右一対の障害物感知センサ１１２ａ，１１２ｂの 端子、薬液タンク内の薬液の有無又は量の大小（満杯か、空か等）を検出する薬 液センサ１１３の出力端子と、自動モード設定スイッチ４６の端子を、それぞれ 接続して信号入力する。

【００２０】 また、ＭＰＵ１０１の出力ポートには、前記噴霧ノズル６の作動区画（左側、 上側、右側）ごとに薬液を供給する切換弁３７，３８，３９の切換操作用モータ ３７ａ，３８ａ，３９ａへの端子、前記走行クラッチ及びブレーキの自動操作用 の油圧シリンダ３０に対する電磁制御弁２９の電磁ソレノイド端子、送風機７へ の動力伝達を継断するフアンクラッチ操作用の電動シリンダ１１４の端子、動噴 ポンプ１３の作動を許可するリレー１１５の端子をそれぞれ接続して信号出力す る。

【００２１】 前記他方のＭＰＵ１０２の入力ポートには、前記自動モード設定スイッチ４６ の端子と、前記受信機１１１の各チャネルの出力信号端子と、走行変速機構１１ における主変速レバーが後退位置であることを検出する牽制スイッチ９１の端子 と、同じく副変速レバーが高速位置であることを検出する牽制スイッチ９３の端 子と、走行車両１の前バンパーの前面に取付けて障害物が接触したとき走行停止 させるためのタッチセンサ１１６の端子と、操舵用の油圧シリンダ１７のピスト ンロッドのストロークの最大突出位置を検出するためのストロークセンサ１１７ の端子と、誘導ケーブル２７からの操舵用制御信号を検出する操舵用センサ２６ ａ，２６ｂの端子と、図示しないが、山の傾斜面の立木に対して効果的に薬液噴 霧するために前記左右両側の噴霧ノズル６群の方向を走行車両１の進行方向軸線 と交叉する平面上で調節するための噴霧ノズル向き変更アクチュエータ作動用の スイッチ１１８の端子と、エンジン１０の回転数検出器１１９の端子とをそれぞ れ接続して信号を入力する。また、ＭＰＵ１０２の出力ポートには、エンジン１ ０の作動許可用リレー１２０の端子、各種パイロットランプ１２１の端子、モニ タランプ１２２の端子、自動モードの場合にその状態を確認するための自動モー ドランプ４７の端子、操舵用の制御弁２８の電磁ソレノイドの端子２８Ｒ，２８ Ｌの端子をそれぞれ接続して信号を出力する。

【００２２】 この構成により、電磁誘導式信号発生装置から、所定の周波数（実施例では１ ．５ｋＨｚ）の操舵用制御信号を誘導ケーブル２７に送れるようにする。操舵用 制御信号は走行車両が走行している間、連続して送られている。走行車両１側で は、操舵用センサ２６ａ，２６ｂにより、前記操舵用制御信号を検出して、制御 装置１００におけるＭＰＵ１０２にて左右の操舵用センサ２６ａ，２６ｂの検出 信号の大きさを比較し、走行車両１の左右中心が誘導ケーブル２７の軸線の真上 にあるか左右に偏位しているかを判別する。そして、この左右偏位に応じて、所 定の制御方式により、操舵用の制御弁２８の電磁ソレノイドの端子２８Ｒ，２８ Ｌの端子に適宜大きさの出力信号を出して、操舵装置１４を作動させ、前輪８， ８及び後輪９，９の向きを変えて誘導ケーブル２７に沿うように操舵制御を実行 する。

【００２３】 他方、遠隔操作では、手動モードにてエンジンを始動し、次いで、自動モード に制御を切り換えた後、送信機１１０の電源をＯＮにすると、受信モニタ信号の 電波が受信機１１１に向かって連続的に搬送される。走行車両１の走行開始、停 止、噴霧作業の開始、停止等の各種作業を実行するときのみ、オペレータは送信 機１１０から操作用信号を受信機１１１を介して制御装置１００に入力し、前記 と同様にしてＭＰＵ１０１にて、どのチャネルに入ったかにより、どの作業を実 行するかの判別を実行し、前記走行クラッチ装置、ブレーキ装置に対する制御弁 ２９やエンジン作動許可リレー１１５、薬液散布用のモータ３７ａ，３８ａ，３ ９ａ等の各種の出力装置に所定の信号を出力するので、ＭＰＵ１０１，１０２等 にて所定の制御ループ上で走行開始（発進）、噴霧部５での送風機（フアン）７ の駆動、左側ノズル６、右側ノズル６、上側ノズル６の噴霧開始のための切換用 モータ３７ａ，３８ａ，３９ａのＯＮ等を実行するのである。

【００２４】 現在我が国で製造されている１２極オルタネータの場合には、回転数２５００ ｒｐｍでリップルが１．５ｋＨｚ、回転数５０００ｒｐｍで第３高調波の周波数 が１．５ｋＨｚとなり、実施例で使用している操舵用センサ２６ａ，２６ｂの共 振周波数、ひいては誘導ケーブル２７に与える操舵用制御信号の周波数１．５ｋ Ｈｚと一致するため、オルタネータ１５０の作動時に発生するノイズ信号の周波 数（１．５ｋＨｚ）を操舵用センサ２６ａ，２６ｂが検出することになり、誤検 出することになる。

【００２５】 この状況を回避するため、本考案では、前記制御装置１００での制御により、 手動モードの時には、オルタネータ１５０の回転を許容してバッテリ１５１に対 する充電作業を実行する一方、自動モードに設定するときには、前記オルタネー タ１５０の回転を停止させ、バッテリ１５１に対する充電作業を中断するのであ り、その一実施例としては前記プーリ１５３または１５５に電磁クラッチ（図示 せず）を介在させ、自動モード設定スイッチ４６の押下時には、電磁クラッチを ＯＦＦにしてオルタネータ１５０の回転を停止させるのである。また、オルタネ ータのＩＧ回路をＯＦＦにしても良い。バッテリ１５１の蓄電容量が充分大きけ れば、手動モード時の充電にて蓄電されることで、自動モードによる作業時間中 の前記電気系統への電気の供給に支障を来すことがない。

【００２６】 この制御態様によれば、作業者が自動モード設定スイッチ４６を押下すれば、 自動モードでの自動操舵走行中は、エンジンの回転に拘らずオルタネータ１５０ は停止しているので、ノイズ信号が発生せず、操舵用センサが誤検出することも なくなるのである。

【００２７】

【考案の作用・効果】

以上に説明したように、本考案である電磁誘導式自動走行車両は、誘導経路に 沿って配設した誘導ケーブルに、所定の周波数の操舵用制御信号を伝送する一方 、オルタネータを備えたエンジンを搭載した自動走行車両には、前記操舵用制御 信号を検出するための少なくとも左右一対の操舵用センサを搭載すると共に、自 動操舵を実行する自動モードと、手動操舵を実行する手動モードとに切換可能に 構成し、走行車両を自動モードにて運転するとき、前記オルタネータの回転を停 止するように構成したものであるから、走行車両を自動モードに設定して自動操 舵走行中は、エンジンの回転に拘らずオルタネータは停止しているので、ノイズ 信号が発生せず、操舵用センサが誤検出することもなくなるのである。

【００２８】 本考案では、以上のような簡単な構成により、操舵用センサが誤作動せず、走 行車両を誘導ケーブルに沿って確実に操向できるようにすることができるという 効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】薬剤散布機の側面図である。

【図２】薬剤散布機の平面図である。

【図３】操舵装置１４の概略平面図である。

【図４】操舵装置等の制御油圧回路図である。

【図５】噴霧部の機構ブロック図である。

【図６】制御装置の機能ブロック図である。

【図７】薬剤散布機の要部側面図である。

【図８】薬剤散布機の要部平面図である。

【図９】（ａ）は誘導ケーブルから発生する交流磁界と
走行車両における操舵用センサとの位置関係を示す説明
図、（ｂ）は誘導ケーブルに対する操舵用センサの横ず
れによる操舵用センサの出力の関係を示す説明図であ
る。

【図１０】エンジンの回転数と操舵用センサの検出値と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 走行車両 ６ 噴霧ノズル ７ 送風機 １０ エンジン １１ 走行変速機構 １２ 動力伝達機構 １３ 動噴ポンプ １４ 操舵装置 １６ 油圧回路 ２６ａ，２６ｂ 操舵用センサ ２７ 誘導ケーブル ２８ 自動操舵用制御弁 ２９ 制御弁 １００ 制御装置 １０１，１０２ ＭＰＵ １５０ オルタネータ １５１ バッテリ １５３，１５５ プーリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 村井 幸雄 大阪市北区茶屋町１番32号 ヤンマー農機 株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘導経路に沿って配設した誘導ケーブル
   に、所定の周波数の操舵用制御信号を伝送する一方、オ
   ルタネータを備えたエンジンを搭載した自動走行車両に
   は、前記操舵用制御信号を検出するための少なくとも左
   右一対の操舵用センサを搭載すると共に、自動操舵を実
   行する自動モードと、手動操舵を実行する手動モードと
   に切換可能に構成し、走行車両を自動モードにて運転す
   るとき、前記オルタネータの回転を停止するように構成
   したことを特徴とする電磁誘導式自動走行車両。