JP5490055B2 - 種テープ敷設機 - Google Patents

Description

本発明は、所定間隔で種を配設した種テープを圃場などに敷設する種テープ敷設機に関する。

種テープを圃場などに敷設する場合、リール状に巻回されている種テープを繰り出し、畝の所定の深さになるように敷設する種テープ敷設機が用いられる。
図６は従来の種テープ敷設機の一例を示すものである。
フレーム２の一端に軸穴３が形成され、軸穴３に対して回転する軸４１を有する前車輪４が取付けられている。フレーム２の他端には軸穴５が形成され、軸穴５に対して回転する軸６１を有する後車輪６が取付けられている。フレーム２の軸穴３と軸穴５の間に播種パイプ７が取付けられている。この播種パイプ７は、フレーム２に対して上下方向に位置調整が可能である。フレーム２には、種テープ８を巻き付けたリール９を保持するリールホルダ１０が取付けられている。リール９は、リールホルダ１０に対して回転可能である。更に、フレーム２には、作業者が種テープ敷設機１を押すためのハンドル１１が取付けられている。

図７は従来の種テープ敷設機の使用方法を説明するための図である。
作業者は播種パイプ７を上下方向に移動させ、種テープ８を敷設する深さ（播種深度）を調整する。次にリール９から種テープ８の端部を引き出し、引き出した種テープ８の端部を播種パイプ７の上端穴７１より挿通し、圃場８１内に入り込んでいる播種パイプ７の下端穴７２より排出する。
このような状態で作業者がハンドル１１を押すことにより、予め調整した播種深度で種テープ８が敷設される。

従来の種テープ敷設機１はこのように人力で作業するため、圃場が傾斜地であったり、作業者が高齢で非力であったりする場合、その作業は重労働であった。
また、これを解決する方法として作業負担を軽減するために、バッテリーとモータを搭載し、モータの動力を車輪に伝達して自走を可能とする播種機が存在する（特許文献１）。しかしながら、常時モータで車輪を駆動するため、バッテリーの消費が大きく、長時間の作業には不向きであった。

特開２００７−３１２６７８号公報

常時モータを駆動する方式では、面積の大きい圃場に種テープを敷設する場合、バッテリーを大きくしなければならず、重量も重くなり、種テープ敷設機自体の重量も増加するため、長時間の連続作業を効率的に行うことは困難であった。
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目的は種テープ敷設機にバッテリーとモータを搭載し、モータの動力を車輪に伝達して自走を可能として作業者の作業負担を軽減し、種テープ敷設機の速度を検知することにより、予め定めた速度を超えた場合はモータを停止し、予め定めた速度を下回った場合はモータを再駆動する制御回路を設けることにより、バッテリーの消費を抑えて長時間の連続作業を可能とする種テープ敷設機を提供することにある。

前記目的を達成するために本発明の請求項１は、種テープを圃場などに敷設する種テープ敷設機において、バッテリーと、バッテリーで駆動するモータと、モータの駆動を車輪に伝達する伝達手段と、種テープ敷設機の走行速度を検知する走行速度検知手段と、前記走行速度検知手段から得られた速度信号に基づきモータの駆動・停止を判定制御し、前記走行速度検知手段が所定の速度を超えたことを検知したときモータを停止させる制御手段とを備え、前記伝達手段に、モータが停止した場合、駆動車輪が進行回転方向に自由回転するワンウエイクラッチを設けたことを特徴とする。
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において前記種テープ敷設機の走行速度を無段階で調整する速度調整手段を設けたことを特徴とする。
本発明の請求項３は、請求項１または２記載の発明において種テープ敷設機は前車輪と後車輪を備え、前記前車輪と後車輪の間に種テープ敷設装置以外の播種装置を有することを特徴とする。

上記構成によれば、予め定めた速度以下ではモータを駆動して作業補助を行い、予め定めた速度以上ではモータを停止してバッテリーの消費を抑えることができるため、例えば、傾斜地圃場で使用する場合に、登りではモータを駆動して作業補助を行い、下りではモータを停止して人力で作業を行うことができ、作業者の負担を軽減し、且つ、長時間の連続作業を可能とすることができる。また、非力な高齢者の作業負担軽減や悪条件の圃場においても作業負担軽減に有効である。万が一バッテリー上がりによりモータを駆動することができなくなった場合も人力で作業をすることが可能である。

本発明による種テープ敷設機の実施の形態を示す側面図である。 操作ボックスを図１の矢視Ｂの方向から見た図である。 本発明による種テープ敷設機の回路の実施の形態を示す回路ブロック図である。 本発明による種テープ敷設機の動作の流れを示すフローチャートである。 種テープ敷設機の走行に対する速度の変化とモータ駆動の状態を説明するための図である。 従来の種テープ敷設機の構造の一例を示す図である。 従来の種テープ敷設機の使用方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による種テープ敷設機の実施の形態を示す側面図である。
以下の説明にあたって従来例と同一構造部位については同一の符号を用い、その構造の説明を省略する。
後車輪６の上方にＤＣモータ１３が設置され、ＤＣモータ１３の出力軸であるモータ軸１４に歯車１５が固定される。後車輪６の軸６１にはワンウエイクラッチ１６を介して歯車１７が取り付けられる。このワンウエイクラッチ１６は、ＤＣモータ１３が駆動している場合、軸６１と歯車１７を連結してＤＣモータ１３からの駆動力を後車輪６に伝達し後車輪６を矢印Ａ方向に回転させる。また、ＤＣモータ１３が停止している場合、軸６１と歯車１７は結合されないため、後車輪６は矢印Ａ方向に自由回転が可能である。

歯車１５と歯車１７はチェーン１８で連結され、チェーン１８によってＤＣモータ１３の駆動力は軸６１に伝達される。ＤＣモータ１３と軸６１の間の動力伝達手段は、歯車とチェーン以外に、プーリとベルトまたは歯車の組み合わせを用いてもよい。
前車輪４の軸４１には歯車１９が固定され、歯車１９の上方に歯車１９の歯数を検出する近接センサ２０が取り付けられる。
近接センサ２０の信号を受け、ＤＣモータ１３の駆動を制御する制御回路２１（図３参照）を収納した操作ボックス２２が、ハンドル１１の作業者が操作し易い位置に取付けられる。

図２は操作ボックスを図１の矢視Ｂの方向から見た図であり、操作ボックスのパネル面を示す図である。
パネル面に電源スイッチ２３，電源のオンを表示する電源表示灯２６，バッテリーの残量を表示するバッテリー残量表示灯２７，ＤＣモータの駆動速度を高速，中速，低速に切り替えるための速度切替スイッチ２４およびＤＣモータを停止するための停止スイッチ２５が配置されている。

図３は本発明による種テープ敷設機の回路の実施の形態を示す回路ブロック図である。
操作ボックス２２に収納されている制御回路（ＣＰＵコントローラ）２１には操作ボックスのパネル面にそれぞれ配置されている電源スイッチ２３，速度切替スイッチ２４，バッテリー残量表示灯２７および停止スイッチ２５が接続されている。また、バッテリー１２およびＤＣモータ１３が接続され、さらにバッテリー１２の電圧をチェックする残量チェックＩＣ２９が接続されている。また、前車輪歯車の歯数をカウントする近接センサ２０の出力が接続されている。

制御回路２１は操作ボックス２２の電源スイッチ２３をＯＮした場合のみＤＣモータ１３の制御を行う。ＤＣモータ１３の速度制御は、制御回路２１で入力電圧をＰＷＭ制御し、予め定めたデューティー比で出力することにより行われる。
電源スイッチ２３がＯＮ状態において、近接センサ２０が歯車１９の歯数を２回以上検出すると、ＤＣモータ１３を駆動する。
制御回路２１は停止状態からスタートする場台、ＤＣモータ１３への駆動電圧を０Ｖから徐々に上げ、予め定めた電圧（速度）に達するように制御する（ソフトスタート）ことにより、作業者は安全に作業を開始できる。

走行開始後は、近接センサ２０が検出した信号を操作ボックス２２内の制御回路２１のＣＰＵに送り、制御回路２１は予め定めた速度（速度しきい値）と比較演算する。速度しきい値未満の速度であればＤＣモータ１３を駆動し、速度しきい値を超えた場合、ＤＣモータ１３を停止する。
速度の検出は、近接センサ２０が歯車１９の歯数を予め定めた時間内に検出した回数と前車輪４の直径より求めることができる。
操作ボックス２２の速度切替スイッチ２４を切り替えることにより作業者の作業能力・体力に応じて設定速度を３段階で選択できるようにしてある。この実施の形態では低速，中速および高速に切り替えており、低速，中速および高速でのＤＣモータの駆動電圧はそれぞれＥ_L ，Ｅ_M ，Ｅ_H （Ｅ_L ＜Ｅ_M ＜Ｅ_H ）に、速度しきい値はそれぞれＶ_LL，Ｖ_ML，Ｖ_HL（Ｖ_LL＜Ｖ_ML＜Ｖ_HL）に設定される。低速，中速および高速のＤＣモータの駆動電圧Ｅ_L ，Ｅ_M ，Ｅ_H でそれぞれ駆動される種テープ敷設機の平坦地での速度はＶ_L ，Ｖ_M ，Ｖ_H （Ｖ_L ＜Ｖ_M ＜Ｖ_H ）になる（図５参照）。

作業者は走行を停止する場合、操作ボックス２２の停止スイッチ２５をＯＮにする。この時、制御回路２１は停止スイッチ２５からの信号により、ＤＣモータ１３を停止する。
制御回路２１は電源スイッチ２３がＯＮ時に電源表示灯２６を点灯し、制御回路２１が通電中であることを表示する。
制御回路２１はバッテリー残量チェックＩＣ２９により制御回路２１への入力電圧すなわちバッテリー電圧を常時監視させ、入力電圧が予め定めた電圧以下となった場合にバッテリー残量表示灯２７を点灯し、作業者にバッテリー残量が少ないことを知らせる。

図４は制御回路の動作の流れを説明するためのフローチャート、図５は種テープ敷設機の走行に対する速度の変化とモータ駆動の状態を説明するための図である。
以下、図４の流れに沿って説明を進める。
種テープ敷設機で作業するにあたり、人力で押して行うか、モータで駆動するかは電源スイッチ２３のオンオフにより決定される（ステップ（以下「Ｓ」という）００１）。
作業者が電源スイッチ２３をオンすることなく、種テープ敷設機を目的の圃場で播種パイプ７の深度を調整して押せば人力による作業となる（Ｓ００２）。
電源スイッチ２３をオンすれば、制御回路２１は車輪の回転数を検出し、車輪の回転数が２回以上か、それ以下かを判断する（Ｓ００３）。
車輪の回転数が２回以上であると、ＤＣモータ１３の駆動を開始し、徐々に駆動電圧を上げ、設定電圧に達すると種テープ敷設機は設定速度になる（Ｓ００７）（図５のａ）。平坦の圃場では設定速度で進行することとなる（図５のｂ）。上り坂になると、種テープ敷設機に加わる設定電圧は変わらないが、種テープ敷設機の速度が低下する（図５のｃ）。

上り坂から平坦になると、種テープ敷設機は低下した速度が大きくなり、設定速度に達し進行する（図５のｄ）。さらに下り坂になると、種テープ敷設機は設定速度より増加し、速度しきい値に達すると、制御回路２１はモータ駆動電圧を切る（図５のｅ）。下り坂がつづけば、モータ駆動電圧を切った状態で、種テープ敷設機の速度は大きくなる（図５のｆ）。やがて平坦になると種テープ敷設機の速度は低下し、速度しきい値を割り込む（図５のｇ）。種テープ敷設機の速度が速度しきい値を割り込むと、ＤＣモータ１３の駆動を開始し、徐々に駆動電圧を上げ、設定電圧に達すると種テープ敷設機は設定速度になる（図５のｈ）。
種テープ敷設機は平坦，上り坂，下り坂を有する圃場でこのような動きをすることとなる。

一方、Ｓ００１で電源スイッチ２３がオンしたときには、制御回路２１はバッテリー残量表示灯２７を消灯し（Ｓ００４）、ついでバッテリーの残量チェックを行う（Ｓ００５）。バッテリーの残量チェックをした結果、設定電圧以上であれば、バッテリー残量表示灯２７を消灯し続ける。設定電圧未満になれば、バッテリー残量表示灯２７を点灯させる（Ｓ００６）。
また、制御回路２１は停止スイッチ２５が作業者によってオン操作されたか否かを監視する（Ｓ００８）。
停止スイッチ２５がオンされれば、モータの出力をオフし（Ｓ００９）、車輪回転数の検出動作に戻る（Ｓ００３）。停止スイッチ２５をオンした位置が平坦および上り坂であって、車輪の回転が２回以上にならなければ、その位置で停止する。下り坂であって車輪の回転回数が２回以上にならなければ、同様にその位置で停止する。

制御回路２１はつぎに速度切替スイッチ２４が切り替えられるか否かを監視する（Ｓ０１０，Ｓ０１５，Ｓ０２０）。速度切替スイッチ２４が高速位置へ切り替えがなされれば、モータ駆動電圧の設定電圧はＥ_H に、速度しきい値は、Ｖ_HLにそれぞれ設定され、種テープ敷設機の速度が高速の速度しきい値Ｖ_HLに達したか否かを判断する（Ｓ０１１，Ｓ０１２）。高速の速度しきい値Ｖ_HL未満であれば、Ｓ００８の停止スイッチ２５がオンしたか否かを監視するステップに戻る。高速の速度しきい値Ｖ_HL以上になれば、モータ出力をオフする（Ｓ０１３）。そして、再び高速の速度しきい値Ｖ_HLに達したか否かを判断する（Ｓ０１４）。高速の速度しきい値Ｖ_HL以上であれば、モータ出力をオフし続ける。高速の速度しきい値Ｖ_HL未満であれば、Ｓ００７のソフトスタートの前段に戻る。ソフトスタートではＤＣモータ１３の駆動を開始し、徐々に駆動電圧を上げ、高速の設定電圧Ｅ_H に達すると平地では種テープ敷設機は高速の設定速度Ｖ_H になる。

一方、速度切替スイッチ２４が中速位置に切り替えられれば、モータ駆動電圧の設定電圧はＥ_M に、速度しきい値はＶ_MLにそれぞれ設定され、種テープ敷設機の速度が中速の速度しきい値Ｖ_MLに達したか否かを判断する（Ｓ０１６，Ｓ０１７）。中速の速度しきい値Ｖ_ML未満であれば、Ｓ００８の停止スイッチ２５がオンしたか否かを監視するステップに戻る。
中速の速度しきい値Ｖ_ML以上になれば、モータ出力をオフする（Ｓ０１８）。そして、再び中速の速度しきい値Ｖ_MLに達したか否かを判断する（Ｓ０１９）。中速の速度しきい値Ｖ_ML以上であれば、モータ出力をオフし続ける。中速の速度しきい値Ｖ_ML未満であれば、Ｓ００７のソフトスタートの前段に戻る。ソフトスタートではＤＣモータ１３の駆動を開始し、徐々に駆動電圧を上げ、中速の設定電圧Ｅ_M に達すると種テープ敷設機は中速の設定速度Ｖ_M になる。

また、速度切替スイッチ２４が低速位置に切り替えられれば、モータ駆動電圧の設定電圧はＥ_L に、速度しきい値はＶ_LLにそれぞれ設定され、種テープ敷設機の速度が低速の速度しきい値Ｖ_LLに達したか否かを判断する（Ｓ０２１，Ｓ０２２）。低速の速度しきい値Ｖ_LL未満であれば、Ｓ００８の停止スイッチ２５がオンしたか否かを監視するステップに戻る。
低速の速度しきい値Ｖ_LL以上になれば、モータ出力をオフする（Ｓ０２３）。そして、再び低速の速度しきい値Ｖ_LLに達したか否かを判断する（Ｓ０２４）。低速の速度しきい値Ｖ_LL以上であれば、モータ出力をオフし続ける。低速の速度しきい値Ｖ_LL未満であれば、Ｓ００７のソフトスタートの前段に戻る。ソフトスタートではＤＣモータ１３の駆動を開始し、徐々に駆動電圧を上げ、低速の設定電圧Ｅ_L に達すると種テープ敷設機は低速の設定速度Ｖ_L になる。

以上の実施の形態は、種テープによる播種装置を用いた例について説明したが、種テープを用いないタイプ、例えば所定間隔で直接種を蒔いて敷設するタイプの播種装置を搭載した敷設機でも同様に適用することができる。さらに種テープ敷設機の駆動速度を低速，中速および高速に切り替える例を説明したが、変更する速度は無段階で調節することも可能である。

所定間隔で種を配置した種テープを圃場などに敷設する種テープ敷設機である。

１ 種テープ敷設機
２ フレーム
３ 軸穴
４ 前車輪
４１ 軸
５ 軸穴
６ 後車輪
６１ 軸
７ 播種パイプ
７１ 上端穴
７２ 下端穴
８ 種テープ
９ リール
１０ リールホルダ
１１ ハンドル
１２ バッテリー
１３ ＤＣモータ
１４ モータ軸
１５，１７，１９ 歯車
１６ ワンウエイクラッチ
１８ チェーン
２０ 近接センサ
２１ 制御回路（ＣＰＵコントローラ）
２２ 操作ボックス
２３ 電源スイッチ
２４ 速度切替スイッチ
２５ 停止スイッチ
２６ 電源表示灯
２７ バッテリー残量表示灯

Claims (3)

1. 前輪および後輪を有し、種テープを圃場などに敷設する種テープ敷設機であって、
   前記種テープ敷設機に搭載されているバッテリーと、
   前記バッテリーで駆動される走行開始・自走行支援用のモータと、
   前記モータに前記バッテリーを接続する電源スイッチと、
   前記モータの駆動出力を車輪に伝達する伝達手段と、
   前記種テープ敷設機の何れかの車輪から走行速度を検知する走行速度検知手段と、
   前記走行速度検知手段から得られた走行速度信号、設定速度信号、および速度しきい値（ただし 速度しきい値＞設定速度値）に基づき前記モータの駆動・停止時点を演算判定して前記モータを操作するモータ操作信号を発生する制御回路と、
   前記伝達手段に、前記モータが停止した場合、駆動車輪が進行回転方向に自由回転するワンウエイクラッチを設けた種テープ敷設機において、
   前記制御回路で、速度しきい値、および設定速度の設定済、前記電源スイツチをＯＮ状態にし、ソフトスタートステップでモータＯＮにし、設定速度に達したらＯＮ状態をたもち走行、走行状態で速度しきい値を越える状態でモータＯＦＦにし、前記モータＯＦＦの走行状態で速度が、速度しきい値を越えて設定速度側に入ったときにモータＯＮにするように構成したことを特徴とする種テープ敷設機。
2. 前記種テープ敷設機の走行速度は、低速および高速でのモータの駆動電圧はそれぞれＥ _L ，Ｅ _H （Ｅ _L ＜Ｅ _H ）に、速度しきい値はそれぞれＶ _LL ，Ｖ _HL （Ｖ _LL ＜Ｖ _HL ）のいずれかに設定され、
   前記制御回路は、近接センサがいずれかの車輪とともに回転する歯車の歯数を２回以上検出すると、モータを駆動するように構成したことを特徴とする請求項１記載の種テープ敷設機。
3. 前記種テープ敷設機の制御回路は停止状態からスタートする場合モータへの駆動電圧を０Ｖから徐々に上げ、予め定めた電圧（速度）に達するように制御（ソフトスタート）し、走行開始後は、近接センサが検出した信号を制御回路のＣＰＵに送り、制御回路は予め定めた速度（速度しきい値）と比較演算し、速度しきい値未満の速度であればモータを駆動し、速度しきい値を超えた場合、モータを停止することを特徴とする請求項１または２記載の種テープ敷設機。

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