JP2023001728A - 乗用型苗植機 - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置が圃場の地図データに基づいて自律走行して田植作業や施肥作業を行なう走行経路を算出し、ＧＰＳ受信機にて乗用型田植機の現在位置を算出しながら、走行経路に沿って乗用型田植機を自律走行させる。しかしながら、変形圃場で畦に沿って走行するのは難しくて適切な畦際での田植作業が困難であった。そこで、畦に沿って走行し良好な畦際での苗植付作業が行なえる乗用型苗植機を提供する。【解決手段】畦マーカ１５を走行車体３側方に突出した作用状態と機体内方に収容した収容状態に切り換え自在に設けると共に、畦マーカ１５の前方で走行車体３側方に設けた検出装置８にて圃場面までの距離と畦上面までの距離を検出して畦を認識し、検出装置８が走行車体３と畦の距離が所定距離離れた状態から畦に近づいたことを検出すると作用状態の畦マーカ１５を収納状態に切り換える制御装置を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、走行車体に苗植付装置を装備した乗用型苗植機に関する。

従来、制御装置が、圃場の地図データに基づいて、自律走行して田植作業や施肥作業を行なう走行経路を算出し、ＧＰＳ受信機にて乗用型田植機の現在位置を算出しながら、走行経路に沿って乗用型田植機を自律走行させている（例えば、特許文献１参照）

特開２０１８－１１７５６１号公報

しかしながら、畦に沿って走行する場合、特に、変形圃場で畦に沿って走行するのは難しくて適切な畦際での田植作業が困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、畦に沿って走行し良好な畦際での苗植付作業が行なえる乗用型苗植機を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、走行車体３に苗植付装置４を装着した乗用型苗植機において、畦と機体との距離を一定にする指標となる畦マーカ１５を、走行車体３側方に突出した作用状態と機体内方に収容した収容状態に切り換え自在に設けると共に、該畦マーカ１５の前方に走行車体３側方に設けた検出装置８にて圃場面までの距離と畦上面までの距離を検出して畦を認識し、該検出装置８が走行車体３と畦の距離が所定距離離れた状態から畦に近づいたことを検出すると作用状態の畦マーカ１５を収納状態に切り換える制御装置を設けた乗用型苗植機である。

請求項２記載の発明は、検出装置８が機体左右方向に並列した複数の距離検出センサ１２ａ～１２ｄを有する請求項１に記載の乗用型苗植機である。

請求項３記載の発明は、複数の距離検出センサ１２ａ～１２ｄが植付け条間の整数倍の距離に設けられ、該距離検出センサ１２ａ～１２ｄが圃場面までの距離検出から畦上面までの距離検出に変化すると変化した個数に応じて苗植付装置４の所定の植付具Ａ～Ｈの駆動を停止する請求項２に記載の乗用型苗植機である。

請求項４記載の発明は、検出装置８を走行車体３左側方に位置する状態と走行車体３右側方に位置する状態と走行車体３中央部に位置する状態に切り換え自在に設けた請求項１～３の何れか１項に記載の乗用型苗植機である。

請求項５記載の発明は、検出装置８を走行車体３前方に向けて進行方向前方の障害物を検出する請求項１～４のいずれか１項に記載の乗用型苗植機である。

本発明の実施形態における乗用型田植機の作用説明用平面図である。 同乗用型田植機の要部の斜視図である。 同乗用型田植機の作用説明用側面図である。

この発明の乗用型苗植機の一実施形態である８条植え乗用型田植機について図面に基づき説明する。

図１、図２，図３に示すように、乗用型田植機は、操向用の左右前輪１，１及び左右後輪２、２を備えた走行車体３の後部に、リンク機構及びリンク機構を昇降駆動する油圧シリンダが備えられ、リンク機構の後部に８条植えの苗植付装置４が支持されている。また、施肥装置も装着されている。

なお、乗用型田植機の前進側の進行方向が前であり、後進側の進行方向が後であり、前向き姿勢を基準として右側が右であり、左側が左である。

＜走行車体３＞
走行車体３は、機体中央部に原動機（エンジン又は電動モータ）を搭載し、ミッションケースにて変速して左右前輪１，１及び左右後輪２、２を駆動すると共に、施肥装置と苗植付装置４に駆動力を伝達する。

原動機を覆うカバ―上には座席５を設け、車体上部にはステップフロア６が設けられている。

座席５の前方には、ステアリングハンドル７が設けられている。ステアリングハンドル７を旋回操作すると、ステアリングハンドル７の旋回操作方向及び操作量に応じて左右前輪１，１が操向されて、操縦者が機体を操向操作できる。

また、走行車体３の前部には、泥面または水面（以下、圃場面という）と畦または路（以下、畦という）上面を検出する検出装置８が設けられている。

検出装置８は、走行車体３のフレームに左右スライド移動自在に設けたラックギヤ９の左右両側に基部が固定された支持片１０Ｌ，１０Ｒに支持体１１を設け、該支持体１１に左右方向に等間隔で４個の距離検出センサとしての超音波センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを設けている。

なお、超音波センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、相対的に遠い距離を検出した場合に圃場面であると認識し、相対的に近い距離を検出した場合に畦上面であると認識する。

そして、ラックギヤ９は、走行車体３のフレームに設けた左右移動用電動モータＭ１にて駆動回転するピニオンギヤ１３に噛合しており、ステアリングハンドル７近傍の操作パネルに設けた検出装置操作スイッチを左位置に操作すると、左右移動用電動モータＭ１にてピニオンギヤ１３を正転駆動して、検出装置８を走行車体３の左外側方に突出した状態にし、検出装置操作スイッチを右位置に操作すると、左右移動用電動モータＭ１にてピニオンギヤ１３を逆転駆動して、検出装置８を走行車体３の右外側方に突出した状態にする。

また、検出装置操作スイッチを中央位置に操作すると、左右移動用電動モータＭ１にてピニオンギヤ１３を正転又は逆転駆動して、検出装置８を走行車体３の左右中央位置にする。そして、中央前方位置にすると、走行車体３の左右中央位置にある検出装置８の支持体１１を回転駆動する回転用電動モータＭ２にて支持体１１を回転させて検出装置８を機体前方に向け、機体前進方向の障害物を検出するセンサとなる。

なお、支持片１０Ｌ，１０Ｒには、各々リミットスイッチ１４Ｌ，１４Ｒが設けてあり、検出装置８が左外側方、右外側方又は機体左右中央位置の所定位置に達すると左右移動用電動モータＭ１を停止させる。

検出装置８の超音波センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、２条分の間隔をあけて等間隔に設けている（例えば、条間３０ｃｍであれば、６０ｃｍ間隔で設けている）。

検出装置８の機体後方には、左右畦マーカ１５、１５が設けられている。

左右畦マーカ１５、１５は、走行車体３のフレームに基部が枢支された支持杆１５ａの先端に畦端をトレースするマーカ１５ｂが設けられており、ステアリングハンドル７近傍の操作パネルに設けたマーカスイッチにより作動するマーカ用電動モータにて各々外側方に張り出した使用状態と機体内方に収納した収納状態に切り換え自在である。

例えば、図１の状態（１）に示すように、右畦マーカ１５をマーカスイッチにてマーカ用電動モータを作動させて外側方に張り出した使用状態にして、右畦マーカ１５のマーカ１５ｂを畦端に合わせると、乗用型田植機の右端と畦までの間隔が４条分離れた状態となる。

その際に、検出装置操作スイッチを右位置に操作して検出装置８を走行車体３の右外側方に突出した状態にすると、検出装置８の機体に近い側の２つの超音波センサ１２ａと１２ｂは圃場面を検出し（圃場面までの遠い距離を検出し）、機体から遠い側の２つの超音波センサ１２ｃと１２ｄは畦上面を検出する（畦上面までの近い距離を検出する）状態となる。

なお、同様に、左畦マーカ１５にてそのマーカ１５ｂを畦端に合わせると、乗用型田植機の左端と畦までの間隔が４条分離れた状態となり、検出装置８を走行車体３の左外側方に突出した状態にすると、検出装置８の機体に近い側の２つの超音波センサ１２ｃと１２ｄは圃場面を検出し（圃場面までの遠い距離を検出し）、機体から遠い側の２つの超音波センサ１２ａと１２ｂは畦上面を検出する（畦上面までの近い距離を検出する）状態となる。

＜苗植付装置４＞
苗植付装置４は、左右方向に所定間隔を置いて配置された４つの植付伝動ケース各々の後部の左右両側部に設けられた８つの植付具（本実施形態では、機体左側から植付具Ａ、植付具Ｂ、植付具Ｃ、植付具Ｄ、植付具Ｅ、植付具Ｆ、植付具Ｇ、植付具Ｈという）、整地フロート及び苗載台等を備える。

８つの植付具Ａ、植付具Ｂ、植付具Ｃ、植付具Ｄ、植付具Ｅ、植付具Ｆ、植付具Ｇ、植付具Ｈは、左から２つずつペアで畦クラッチにて作動を停止できる。即ち、ステアリングハンドル７近傍の操作パネルに設けた畦クラッチ操作スイッチを操作すると、植付具Ａと植付具Ｂの畦クラッチを畦クッラチ用電動モータにて切操作、植付具Ｃと植付具Ｄを畦クッラチ用電動モータにて切操作、植付具Ｅと植付具Ｆを畦クッラチ用電動モータにて切操作、植付具Ｇと植付具Ｈを畦クッラチ用電動モータにて切操作できる（２条単位で作動を停止できる）。

また、後述のように制御装置の出力でも、植付具Ａと植付具Ｂの畦クラッチを畦クッラチ用電動モータにて切操作、植付具Ｃと植付具Ｄを畦クッラチ用電動モータにて切操作、植付具Ｅと植付具Ｆを畦クッラチ用電動モータにて切操作、植付具Ｇと植付具Ｈを畦クッラチ用電動モータにて切操作される（２条単位で作動を停止できる）。

＜施肥装置＞
施肥装置（図示せず）は、走行車体３の後部に肥料タンクを設け、該肥料タンクの下部に各条繰出し装置が設けられており、各条繰出し装置から繰り出された各条毎の肥料は施肥パイプを介して整地フロートに設けた作溝器内に搬送されて、圃場に施肥される。

そして、ステアリングハンドル７近傍の操作パネルに設けた畦クラッチ操作スイッチの操作又は制御装置の出力にて畦クラッチを畦クッラチ用電動モータにて切操作すると、その２条に対応する繰出し装置を停止する。

＜田植作業＞
苗植付装置４の苗載台にマット状苗を載置し、施肥装置の肥料タンクに粒状肥料を供給して、機体の各部を駆動させて機体を前進させると施肥作業を行ないながら田植作業が行なえる。

圃場の中央部分の往復工程での走行経路では、座席５に着座した作業者が検出装置操作スイッチを中央位置に操作して、左右移動用電動モータＭ１にてピニオンギヤ１３を正転又は逆転駆動して、検出装置８を走行車体３の左右中央位置にする。

すると、検出装置８の超音波センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが圃場の高さを検出（超音波センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの検出した圃場の高さの平均値を圃場の高さとする）して、制御装置が施肥装置の各条繰出し装置の繰り出し回転速度を圃場面の高さに合わせて制御し、適切な施肥量にする。

なお、上記の施肥量制御は、副変速レバーが植付け速度に操作されていること、植付レバーが植付け入りに操作されていること且つ苗植付装置４が圃場に接地する下降位置にある時に作動する。

圃場の畦際での走行経路では、例えば、図１の状態（１）に示すように、右畦マーカ１５をマーカスイッチにてマーカ用電動モータを作動させて外側方に張り出した使用状態にして、右畦マーカ１５のマーカ１５ｂを畦端に合わせると、乗用型田植機の右端と畦までの間隔が４条分離れた状態となる。

その際に、検出装置操作スイッチを右位置に操作して検出装置８を走行車体３の右外側方に突出した状態にすると、検出装置８の機体に近い側の２つの超音波センサ１２ａと１２ｂは圃場面を検出し（圃場面までの遠い距離を検出し）、機体から遠い側の２つの超音波センサ１２ｃと１２ｄは畦上面を検出する（畦上面までの近い距離を検出する）状態となる。

そこで、畦際の最終植付け工程が８条になるように、右４条分の植付具Ｅと植付具Ｆと植付具Ｇと植付具Ｈを畦クラッチ操作スイッチを操作して切り、植付具Ａと植付具Ｂと植付具Ｃと植付具Ｄの４条植付け状態にする。この時、前述のように作動している植付具Ａと植付具Ｂと植付具Ｃと植付具Ｄに対応する繰出し装置のみが作動して施肥する。

そして、座席５に着座した作業者は、右畦マーカ１５のマーカ１５ｂを畦端に合わせて畦端をトレースするようにステアリングハンドル７を操作して機体を畦に沿って前進させると、機体は畦から４条分だけ離れた距離で進行し、且つ、右４条分の植付具Ｅと植付具Ｆと植付具Ｇと植付具Ｈは駆動が切られて停止しており該右４条分に対応する施肥も停止しているので、畦際８条分残した状態で田植作業が進行し、畦際の最終植付けを８条植付けで終了させることができる。

この時、検出装置８の機体に近い側の２つの超音波センサ１２ａと１２ｂは圃場面を検出し（圃場面までの遠い距離を検出し）、機体から遠い側の２つの超音波センサ１２ｃと１２ｄは畦上面を検出する（畦上面までの近い距離を検出する）状態である。

そして、図１の状態（２）に示すような変形圃場で畦端が直線でない場合に、座席５に着座した作業者がステアリングハンドル７操作を誤って右畦マーカ１５のマーカ１５ｂを畦端に合わせて畦端をトレースできずマーカ１５ｂが畦上面に乗り上げてしまって破損するような事態になるが、本実施形態では、検出装置８の超音波センサ１２ｂが圃場面検出から畦上面検出になり、制御装置は機体が畦に近づきすぎていることを認識し、マーカ用電動モータを作動させて使用状態から収納状態に切り換えて右畦マーカ１５の破損を防止する。

そして、超音波センサ１２ｂが圃場面検出から畦上面検出になると、各超音波センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの間隔は２条分であるから機体が畦に２条分近づいていることになるので、制御装置は畦クッラチ用電動モータを作動させて植付具Ｃと植付具Ｄの畦クラッチを切る。従って、機体は畦から２条分だけ離れた距離で進行し、且つ、右６条分の植付具Ｃと植付具Ｄと植付具Ｅと植付具Ｆと植付具Ｇと植付具Ｈは駆動が切られて停止し該右６条分に対応する施肥も停止しているので、畦際８条分残した状態で田植作業が進行し、畦際の最終植付けを８条植付けで終了させることができる。

更に、超音波センサ１２ａが圃場面検出から畦上面検出になると、各超音波センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの間隔は２条分であるから機体が畦に４条分近づいている（機体右端は畦のすぐ傍を通っている）ことになるので、制御装置は畦クッラチ用電動モータを作動させて更に植付具Ａと植付具Ｂの畦クラッチを切る。従って、機体の右端は畦のすぐ傍を通って進行し、且つ、８条分の植付具Ａと植付具Ｂと植付具Ｃと植付具Ｄと植付具Ｅと植付具Ｆと植付具Ｇと植付具Ｈは駆動が切られて停止し対応する施肥も停止しているので、畦際８条分残した状態で田植作業が進行し、畦際の最終植付けを８条植付けで終了させることができる。

なお、座席５に着座した作業者がステアリングハンドル７操作を誤って右畦マーカ１５のマーカ１５ｂを畦端に合わせて畦端をトレースできずマーカ１５ｂが畦端から離れて、超音波センサ１２ｃが畦上面検出から圃場面検出になると、機体が畦から２条分遠のいたことになるので、制御装置は畦クッラチ用電動モータを作動させて植付具Ｅと植付具Ｆの畦クラッチを入れる。従って、機体は畦から６条分だけ離れた距離で進行し、且つ、右２条分の植付具Ｇと植付具Ｈは駆動が切られて停止し該右２条分に対応する施肥も停止しているので、畦際８条分残した状態で田植作業が進行し、畦際の最終植付けを８条植付けで終了させることができる。

更に、超音波センサ１２ｄが畦上面検出から圃場面検出になると、機体が畦から４条分遠のいたことになるので、制御装置は畦クッラチ用電動モータを作動させて植付具Ｇと植付具Ｈの畦クラッチを入れる。従って、機体は畦から８条分だけ離れた距離で進行し、且つ、全８条植付け及び施肥している状態で田植作業が進行し、畦際の最終植付けを８条植付けで終了させることができる。

また、圃場間の移動走行（路上走行）する場合には、検出装置操作スイッチを中央前方位置にして、走行車体３の左右中央位置にある検出装置８の支持体１１を回転駆動する回転用電動モータＭ２にて支持体１１を回転させて検出装置８を機体前方に向け、機体前進方向の障害物を検出するセンサとする。

すると、圃場間の移動走行（路上走行）している際に（副変速レバーを移動速に操作していることが条件）、機体進行方向前方に障害物があると、検出装置８が検出して、制御装置がステアリングハンドル７近傍の操作パネルに設けた警報装置（ブザーや警報ランプや警報モニタ）を作動させて作業者に報知すると共に、走行車体３の変速装置がＨＳＴである場合には中立にし（ギヤミッションである場合には走行クラッチを切断し）ブレーキを作動させて機体を停止し、安全を確保する。

＜別実施形態＞
（１）上記実施形態では、超音波センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの圃場面検出と畦上面検出の変化により制御装置にて畦クッラチ用電動モータを作動させて自動的に畦クラッチを入り切りする例を示したが、超音波センサ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの圃場面検出と畦上面検出の変化によりステアリングハンドル７近傍の操作パネルに畦クラッチの入り切りを指令するモニターを設けて報知し、作業者が該報知に基づいて畦クラッチ操作スイッチを操作して畦クラッチを手動で入り切りするようにしても良い。

３ 走行車体
４ 苗植付装置
８ 検出装置
１２ａ～１２ｄ 距離検出センサ
１５ 畦マーカ
Ａ～Ｈ 植付具

Claims (5)

1. 走行車体（３）に苗植付装置（４）を装着した乗用型苗植機において、畦と機体との距離を一定にする指標となる畦マーカ（１５）を走行車体（３）側方に突出した作用状態と機体内方に収容した収容状態に切り換え自在に設けると共に、該畦マーカ（１５）の前方で走行車体（３）側方に設けた検出装置（８）にて圃場面までの距離と畦上面までの距離を検出して畦を認識し、該検出装置（８）が走行車体（３）と畦の距離が所定距離離れた状態から畦に近づいたことを検出すると作用状態の畦マーカ（１５）を収納状態に切り換える制御装置を設けたことを特徴とする乗用型苗植機。
2. 検出装置（８）が機体左右方向に並列した複数の距離検出センサ（１２ａ～１２ｄ）を有することを特徴とする請求項１に記載の乗用型苗植機。
3. 複数の距離検出センサ（１２ａ～１２ｄ）が植付け条間の整数倍の距離に設けられ、該距離検出センサ（１２ａ～１２ｄ）が圃場面までの距離検出から畦上面までの距離検出に変化すると変化した個数に応じて苗植付装置（４）の所定の植付具（Ａ～Ｈ）の駆動を停止することを特徴とする請求項２に記載の乗用型苗植機。
4. 検出装置（８）を走行車体（３）左側方に位置する状態と走行車体（３）右側方に位置する状態と走行車体（３）中央部に位置する状態に切り換え自在に設けたことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の乗用型苗植機。
5. 検出装置（８）を走行車体（３）前方に向けて進行方向前方の障害物を検出することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の乗用型苗植機。

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