JP2015173636A - 田植機 - Google Patents

Abstract

【課題】機体後進時や機体旋回時等に、圃場又は枕地面と接触することによるセンサの破損を防ぐことができる田植機を提供する。【解決手段】圃場接地面を検知するフロートを備える田植機であって、前記フロートとは別に設けられ、圃場表面を検知するセンサを備え、前記センサは、前記圃場表面を追従する検知部と該検知部を揺動自在に支持する支持部を有し、前記センサの支持部に含まれる揺動軸を支点として、前記検知部を上方へ揺動させた状態で保持可能である。【選択図】図５

Description

本発明は、田植機に関する。

特許文献１には、圃場接地面を検知するフロートとは別に設けられ、圃場表面を感知する感知センサを備え、該感知センサの揺動量から苗植付装置の圃場表面に対する高さを検出する田植機が開示されている。

特開平１０−２９５１２１号公報

圃場表面を検知するセンサを備えた田植機では、機体後進時に圃場表面を追従するセンサの先端が圃場の土中へ貫入することで、破損する可能性があった。

本発明の田植機は、圃場接地面を検知するフロートを備える田植機であって、前記フロートとは別に設けられ、圃場表面を検知するセンサを備え、前記センサは、前記圃場表面を追従する検知部と該検知部を揺動自在に支持する支持部を有し、前記センサの支持部に含まれる揺動軸を支点として、前記検知部を上方へ揺動させた状態で保持可能である。

前記センサは、少なくとも主変速レバーを後進位置にすると、前記揺動軸を支点として上方へ揺動された状態で保持される。

前記センサの上方への揺動操作と前記主変速レバーの操作を連動させる構造をワイヤを用いて構成し、前記主変速レバーの後進操作に連動して、前記ワイヤのテンションを調節し、前記センサを、前記揺動軸を支点として上方へ揺動した状態で保持可能である。

本発明によれば、機体後進時に、圃場と接触することによるセンサの破損を防ぐことができる。

田植機の側面図である。 植付部の上面図である。 植付部の側面図である。 センサの斜視図である。 センサの収納操作を示す図である。 センサとレバーの連動構造を示す図である。 センサと主変速レバーの連動構造の別実施形態を示す図である。 ワイヤによってセンサを上方へ揺動する構造を示す図である。

図１に示すように、田植機１は、エンジン２、動力伝達部３、植付部４及び昇降部５を備える。植付部４は、昇降部５を介して機体に連結されており、昇降部５の作動を制御することによって上下方向に自動昇降可能である。植付部４には、動力伝達部３を介してエンジン２からの動力が伝達される。田植機１は、エンジン２の駆動によって走行しながら、植付部４によって圃場に苗を植え付ける。
本実施形態では、圃場に田面水が張られた状態で、圃場表面から所定の植え付け深さでの苗の植え付け作業が行われる場合について説明する。なお、圃場に田面水が張られていない状態での植え付け作業についても同様の技術思想を適用できる。

エンジン２からの駆動力は、動力伝達部３においてトランスミッション６を介して、ＰＴＯ軸７に伝達される。ＰＴＯ軸７はトランスミッション６から後方に突出して設けられる。ＰＴＯ軸７からユニバーサルジョイントを介して植付伝動ケース８に動力が伝達されて、植付部４が駆動される。また、トランスミッション６から後方に向けて駆動軸９が設けられ、駆動軸９からリアアクスルケース１０に駆動力が伝達される。

植付部４は、植付アーム１１、植付爪１２、苗載台１３、フロート１４等を備える。植付爪１２は、植付アーム１１に取り付けられている。植付アーム１１は、植付伝動ケース８から伝達される動力によって回転する。
植付爪１２には、苗載台１３から苗が供給される。植付アーム１１の回転運動に伴って、植付爪１２が圃場内に挿入され、所定の植深さ（植付爪１２の爪出量）となるように苗が植え付けられる。なお、本実施形態では、ロータリ式の植付爪を採用しているが、クランク式のものを用いても良い。

［フロート］
図２に示すように、植付部４は、左右方向に配置される複数のフロート（本実施形態ではセンターフロート１４Ａ及び二つのサイドフロート１４Ｂ）を備える。各フロートは、植付部４を構成する植付フレーム１５に取り付けられる。より具体的には、各フロートの前端は植付フレーム１５に対して上下方向に揺動可能に支持され、各フロートの後端は植付フレーム１５に設けられる回動支軸１６にリンク機構１７を介して昇降可能に取り付けられる。
図３に示すように、回動支軸１６又はリンク機構１７には、ポテンショメータ等の適宜のセンサが取り付けられており、該センサによりリンク高さｈ０が検出される。このリンク高さｈ０は、植付爪１２の爪出量（植付爪１２の先端部とフロート底面との距離）として検出される。そして、後述のようにセンターフロート１４Ａの沈下量ｄを用いて、実植付深さｈ（ｈ＝ｈ０＋ｄ）として検出される。

中央に配置されるセンターフロート１４Ａは、圃場接地面検知用のフロート検知体として利用される。具体的には、圃場の凹凸に応じて変化するセンターフロート１４Ａの揺動角（フロート前面で受ける抵抗に応じたピッチング方向の回動角度：フロート角α）に基づいてフロートの目標角βを決定し、フロート角αが目標角βに近付くように植付部高さ（植深さ）が制御されている。

［整地装置］
図２に示すように、植付部４の前部であって、フロート１４（１４Ａ・１４Ｂ）の前方には、枕地整地用の整地装置２０が設けられている。整地装置２０は、植付フレーム１５に対して高さ変更可能に支持される。
駆動軸９からの動力の一部がリアアクスルケース１０を介して整地伝動軸２１に分岐され、整地伝動軸２１からユニバーサルジョイント２２、入力軸２３及び整地伝動ケース２４を介して、両側方に向けて延出される駆動軸２５に伝達される。各駆動軸２５には、複数のロータ２６が固定され、駆動軸２５の回転駆動によってロータ２６が回転して圃場が整地される。

整地装置２０は、中央が前方に配置され、中央から両側方に向かうに従ってそれぞれ前方から後方に向けて傾斜するように配置される。つまり、中央部が他の部位よりも前方に位置するように設けられている。上面視では、整地装置２０はハの字状に配置される。

整地装置２０を上面視ハの字状に配置することで、センターフロート１４Ａの前方にスペースを確保することができる。このスペースを利用して、センターフロート１４Ａを前方に移動させることで、センターフロート１４Ａの均平部と植付苗の間に後述するセンサ３０を無理なく配置することができる。また、センターフロート１４Ａの回動支軸１６の位置をサイドフロート１４Ｂと同一側面位置に配置しても、センターフロート１４Ａ前方のスペースを利用して、センターフロート１４Ａを極力長くすることができる。

若しくは、整地装置２０によって形成されるスペースを利用して、センターフロート１４Ａの後端面の位置はそのままで前端面を前方に延出することも可能であり、係る場合も同様にフロートによるセンシング精度の向上を図ることができる。また、センターフロート１４Ａの面積を長くすることで、センシング能力が上がり、植付部４の昇降を最適に制御できる。さらに、センターフロート１４Ａのフロート形状を変更する際に、泥流の流れ及び形状バランス等を最適に設計することができ、植付部４の昇降制御の精度をより向上できる。

［センサ］
図２及び図３に示すように、センターフロート１４Ａにおいて、植付部４の植え付け位置Ｐの直前方には、圃場表面を検出するセンサ３０が設けられる。センサ３０は、前方から後方に向けて延出される。センサ３０は、植付フレーム１５にピッチング方向に揺動自在に支持され、その揺動支点を中心として重力によって垂れ下がるため、先端部が圃場表面に接触した状態が維持される。つまり、センサ３０の先端部が常に圃場表面を追従するように田植機１が進行する。
センサ３０の揺動角度θを計測することによって、センサ３０と圃場の位置関係を検出することができ、圃場の実高さ（苗を植え付ける田面高さ）を検出することができる。このように、センサ３０によって圃場の実高さを検出することによって、センターフロート１４Ａの沈下量ｄ（泥状の圃場への沈み込み量）を計測できる。

以上のように、圃場接地面の検知用に用いられるセンターフロート１４Ａとは別にセンサ３０を設けて、センサ３０によって植え付け位置Ｐの近傍で圃場表面を検知している。このように、センサ３０によって苗の植え付け直前でのセンシングを実現することで、センシング精度の向上を図ることができる。
本実施形態において、植え付け位置Ｐは、リンク機構１７を介して回動するフロートの後端部の側方である。また、植え付け位置Ｐの直前方位置とは、苗を植え付けるためにフロートで整地された後の圃場であり、そのような安定した状態の圃場をセンシングするため、圃場の表面に現れる凹凸形状がセンサ３０に与える影響及びフロートによって生じる泥水流がセンサ３０に与える影響を低減できる。

図２及び図３に示すように、センサ３０は、圃場表面の凹凸に倣って追従する検知部３１と、検知部３１をピッチング方向に揺動自在に支持する支持部３２を有する。
検知部３１は、複数の棒体４０によって構成され、ステー４１に複数の棒体４０の同一端が支持されることで、レーキ状に形成される。各棒体４０は、前後方向に平行に配置され、かつ、側面視で、その基部から後下方に向けて延出され、圃場表面を追従する先端部は基端部側より水平面との角度が小さくなるように、中途部から曲成される。ステー４１は支柱４２に固定される。
支持部３２は、各棒体４０を支持するステー４１と、ステー４１を支持する支柱４２と、植付フレーム１５に設けられる揺動軸４３とを含む。支柱４２の基端部は揺動軸４３に巻装されている。つまり、揺動軸４３は、支柱４２を揺動自在に支持する。
以上のように、検知部３１は、支持部３２に揺動自在に支持されており、検知部３１の圃場表面追従時における揺動角度を計測することで、圃場表面を検知する。

図４に示すように、検知部３１の各棒体４０は線状に形成されており、各棒体４０を平行に並べた上で、鉄製のステー４１に固定して、レーキ状に構成している。各棒体４０は、個別に、または、その基部側を繋ぐように一体的に成形可能である。線状である棒体４０は、針金等、所望の長さに対して形状を保持できる程度の強度を有するものが適している。各棒体４０は、その基部がステー４１に固定される。

各棒体４０は、例えば、線径：３ｍｍであり、ピッチ：１０ｍｍとして配列される。このように、各棒体４０を細長く構成することによって、圃場及び田面水との接触面積を小さくして水流による揚力を低減し、検知部３１が圃場から離れ難くなるようにしている。これとともに、検知部３１をレーキ状に構成することによって、各棒体４０間に夾雑物が噛みこむことを防ぎ、水抜けをよくしている。
また、棒体４０を線状に成形することで、浮力の影響を受けにくく、機体が水田を高速で走行している際であっても、圃場表面を追従させることができる。
なお、棒体４０を構成する材料として、鉄等の金属の他に樹脂を用いることができる。樹脂は、成形性が良く、鉄等に比べて軽いため、圃場の泥面に対して沈みにくい。

［センサの収納］
図５に示すように、支柱４２の基端寄りにワイヤ５０を連結している。ワイヤ５０は、支柱４２との連結部から上方に向けて延出され、支柱４２を上方に移動可能に構成されている。
ワイヤ５０を上方へ引っ張ることで、ワイヤ５０と連結されている支柱４２を揺動軸４３を支点として上方へ揺動させ、検知部３１を上方へ揺動させる。そして、ワイヤ５０に対するテンションを維持することで、検知部３１は上方へ揺動した状態で保持可能となる。言い換えると、センサ３０を上方へ収納することで、検知部３１を圃場表面から退避させることができる。このようにして、機体後進時にセンサ３０を上方へ収納することで、検知部３１の先端部が圃場の土中へ貫入することを回避でき、センサ３０の破損を抑えることができる。
また、センサ３０を上方へ収納する際に、検知部３１に堆積した夾雑物などを振り落とすこともでき、センサ３０による圃場表面のセンシング精度の維持も期待できる。

ワイヤ５０を支柱４２の基端寄りに連結することで、センサ３０の揺動時におけるモーメントの作用に与える影響を小さくできるため、センサ３０による圃場表面のセンシングへの影響を低減できる。

田植機１では、機体後進時、及び、機体旋回時には、植付部４を上昇させる。そのため、センサ３０の収納操作を植付部４の昇降動作に連動させることで、機体後進時には圃場の土中にセンサ３０の先端部が貫入することを抑えることができる。
具体的には、以下に示すように、植付部４の昇降動作とセンサ３０の収納操作をワイヤ５０を介して連動連結している。

ワイヤ５０の他端（支柱４２と連結される側と反対側の端部）は、植付部４の上昇時に支柱４２との連結部（より詳しくは非上昇時における連結部の位置）から離れていく箇所で、かつ、植付部４の上昇後に検知部３１が上方の収納位置に維持されるように、ワイヤ５０のテンションを維持できる箇所に連結される。
このような構成にすることで、植付部４の上昇動作に応じて、検知部３１は揺動軸４３を支点として徐々に上方に揺動し、その状態を保持する。植付部４が下降動作に入ると、下降動作に応じて、検知部３１は徐々に下方に揺動し、植付位置まで下降した時に圃場表面をセンシング可能な位置へと戻される。

センサ３０の上方への収納操作はレバー等の操作具を用いて実現することができる。
図６に示すように、センサ３０の収納操作を行うことができるレバー５１が設けられる。センサ３０とレバー５１は、ワイヤ５０を介して連結されており、レバー５１の操作によって、センサ３０を上方で収納できる。
レバー５１は、操作体５２及び操作体５２から下方に延出されたアーム５３を有し、アーム５３の他端（下端）にはワイヤ５０が連結される。レバー５１は、アーム５３の中途部に設けられる回動支点５４を中心に回動自在に構成される。レバー５１の操作により、ワイヤ５０のテンションが調節され、センサ３０を収納する。
例えば、レバー５１をステアリングコラムに配置することで、機体操縦時におけるセンサ３０の収納操作を容易に行うことができる。

以上のような構成にすることで、レバー５１の操作に応じて、センサ３０を上方へ収納できる。そのため、機体後進時にレバー５１を操作することで、センサ３０を上方へ収納し、圃場表面を追従する検知部３１の先端部が圃場の土中へ貫入することを回避でき、センサ３０の破損を抑えることができる。
なお、上記の構成は、センサ３０の収納を操作できる構成であればよく、例えば、レバー５１の代わりにスイッチを設けて該スイッチの操作に応じてワイヤ５０のテンションを変更してセンサ３０を収納する構成としてもよい。

［主変速レバーの操作と連動］
センサ３０の収納操作は、主変速レバー６０の操作と連動させることがより好ましい。
主変速レバー６０は、トランスミッション６に連動連結されており、ステアリングコラムに形成されたガイド溝に沿って主変速レバー６０を操作することで、田植機１の走行モードを前進、中立、後進、苗継、移動といった各走行モードに切り替えることができる。

本実施形態では、機体後進時におけるセンサ３０の破損を防ぐために、センサ３０の収納操作は、主変速レバー６０の後進操作と連動させている。
センサ３０と主変速レバー６０はワイヤ５０を介して連結される。オペレータが主変速レバー６０を後進位置にすると、主変速レバー６０に接続された適宜のリンク機構を介して、ワイヤ５０のテンションが調節され、センサ３０は、揺動軸４３を支点として上方へ揺動される。主変速レバー６０を後進位置にしている限りは、ワイヤ５０のテンションが維持され、センサ３０を上方で保持する。

このように、オペレータの後進操作に連動して、センサ３０は上方に揺動されるため、機体後進時に、検知部３１の先端部が圃場の土中へ貫入し、破損することを抑えられる。また、オペレータの後進操作に連動するため、機体を実際に後進させるときには、センサ３０は上方へ収納されている。そのため、センサ３０の収納遅れによる圃場の土中への貫入を抑えることができる。
また、センサ３０の収納操作を主変速レバー６０の操作と連動させる場合、主変速レバー６０を後進位置にすると、田植機１の走行モードが後進に切り替わり、かつ、センサ３０を収納できるため、別途の操作が不要となり操作性が向上する。

センサ３０の収納操作は、同様に植付昇降レバーの操作に連動させることもできる。
植付昇降レバーは、植付部４を昇降させる昇降部５に含まれる昇降シリンダを操作することができるように構成されており、ステアリングコラムに形成されたガイド溝に沿って植付昇降レバーを操作すると、植付部４の上昇、植付部４の下降、植付の開始、植付の停止といった各動作に切り替えることができる。

センサ３０の収納操作と植付昇降レバーによる植付部４の上昇操作を連動させると、植付昇降レバーを上昇操作することで、センサ３０は上方へ揺動されるため、検知部３１が植付部４の適宜の箇所に衝突することを抑えることができる。

なお、主変速レバー６０や植付昇降レバー等の他の動作を操作するレバーと、センサ３０の収納操作用のレバー５１とを併存させて、両方のレバーのうち何れか一方の操作が行われるとセンサ３０を収納する構成としてもよい。ただし、その場合、主変速レバー６０や植付昇降レバー等の他の動作を操作するレバーによる植付復帰動作（センサ３０の収納解除）を、レバー５１の収納解除操作に優先させることが好ましい。

以上の構成において、センサ３０の収納操作を主変速レバー６０、植付昇降レバー、レバー５１等の操作具と連動させる場合に、ワイヤ５０を用いて構成しているが、必ずしも上述の構成をとる必要はない。センサ３０の収納操作を主変速レバー６０の後進操作と連動させる場合を例にとって以下で説明する。

図７に示すように、センサ３０の収納操作と主変速レバー６０の後進操作を連動させる構造として、マイクロスイッチ７０、制御回路７１、及び、クラッチモータ７２が設けられる。
マイクロスイッチ７０は、主変速レバー６０を後進位置にすると当接するように設けられる。主変速レバー６０を後進位置にすると、マイクロスイッチ７０の検知信号を制御回路７１に入力して、該制御回路７１は、その検知信号をもとに揺動軸４３に設けられたクラッチモータ７２に制御信号を送信することで、該クラッチモータ７２の動力によってセンサ３０を上方へ揺動させる。詳細には以下の通りである。

主変速レバー６０を後進位置にすることで、マイクロスイッチ７０がｏｎになり、制御回路７１に検知信号が入力される。その検知信号に基づいて、制御回路７１がクラッチモータ７２に制御信号を送信することで、クラッチモータ７２を作動させる。
制御回路７１からのクラッチ接続信号によってクラッチモータ７２が作動し、その出力軸が揺動軸４３に接続されて、さらに制御回路７１からの作動信号によってクラッチモータ７２からの出力が揺動軸４３に伝達されることで、センサ３０は上方へ揺動されて収納される。
そして、主変速レバー６０を後進位置にしている限りは、マイクロスイッチ７０はｏｎの状態で維持されるため、センサ３０は上方で保持される。
主変速レバー６０を後進位置から他の操作位置にすると、マイクロスイッチ７０がｏｆｆになり、後進位置から解除位置に操作されたことが制御回路７１に検知信号として入力され、その検知信号に基づいて、クラッチモータ７２に制御信号が送信される。
制御回路７１からのクラッチ切断信号によってクラッチモータ７２が作動し、その出力軸が揺動軸４３と切断され、クラッチモータ７２からの動力が揺動軸４３に対して遮断されることで、センサ３０は揺動軸４３に対して揺動自在となり、検知部３１によって圃場表面をセンシング可能な位置へと戻される。

図８に示すように、支柱４２の基部側に長穴８１を介してワイヤ５０を連結することが可能である。支柱４２の基部側に長穴８１の下部に係止可能な係止突起８２が形成されるとともに、長穴８１の上部にワイヤ５０を介してモータ８３が設けられる。
長穴８１は、センサ３０の揺動を妨げない位置に配置されるとともに、係止突起８２はセンサ３０の揺動に応じて長穴８１内を移動可能に構成される。長穴８１は、センサ３０の揺動に伴って動かない箇所に上下動可能に取り付けられる。例えば、支柱４２基部側近辺にある植付フレーム１５に取り付けられる。

モータ８３によってワイヤ５０を上方に引っ張ることで、長穴８１が上方へ移動する。係止突起８２が長穴８１の下部に係止された後、長穴８１の上方への移動に伴って、センサ３０が揺動軸４３を揺動支点として上方へ揺動される。

以上のように、長穴８１を介してセンサ３０を上方へ引っ張ることにより、ワイヤ５０の張力が直接揺動軸４３および支柱４２にかからないため、センサ３０の耐久性が損なわれにくく、センサ３０のセンシング精度を維持することができる。

１：田植機、４：植付部、５：昇降部、１２：植付爪、１４：フロート、１５：植付フレーム、２０：整地装置、３０：センサ、３１：検知部、３２：支持部、４０：棒体、４１：ステー、４２：支柱、４３：揺動軸、５０：ワイヤ、５１：レバー、６０：主変速レバー

Claims (3)

1. 圃場接地面を検知するフロートを備える田植機であって、
   前記フロートとは別に設けられ、圃場表面を検知するセンサを備え、
   前記センサは、前記圃場表面を追従する検知部と該検知部を揺動自在に支持する支持部を有し、
   前記センサの支持部に含まれる揺動軸を支点として、前記検知部を上方へ揺動させた状態で保持可能であることを特徴とする田植機。
2. 前記センサは、少なくとも主変速レバーを後進位置にすると、前記揺動軸を支点として上方へ揺動された状態で保持される請求項１に記載の田植機。
3. 前記センサの上方への揺動操作と前記主変速レバーの操作を連動させる構造をワイヤを用いて構成し、
   前記主変速レバーの後進操作に連動して、前記ワイヤのテンションを調節し、
   前記センサを、前記揺動軸を支点として上方へ揺動した状態で保持可能である請求項２に記載の田植機。

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