JP6223139B2 - 田植機 - Google Patents

Description

本発明は、田植機に関する。

従来、圃場接地面を検知するフロートを備え、該フロートによって圃場表面を検知し、その検知結果から苗の植付高さを検出して、植付部を適正な高さに調節しながら、苗の植付を行う田植機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１７０４２６号公報

フロートがその自重により圃場表面から沈下し、実際の圃場表面とフロートによって検知された圃場接地面との間にズレが生じてしまうことから、適正な植付高さに調節することができず、植付不良が生じる場合があった。
本発明は、圃場表面を検知し、フロートの検知する圃場接地面と実際の圃場表面とのズレを修正して、適正な植付高さを検出することで植付不良を防ぐ田植機を提供することを課題とする。

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、前記検知部の圃場表面追従時における揺動角度を計測することで前記圃場表面高さを検知し、前記検知部は、複数の棒体によって構成され、前記複数の棒体の同一端をステーによって支持するとともに、前記複数の棒体は、前記ステーに着脱可能に固定される。

前記棒体は、側面視で、複数の湾曲部を有し、該湾曲部の一部が前記圃場表面と接触する接触部となる。

前記棒体は、樹脂成形品である。

本発明によれば、センサが圃場表面を検知することで、苗の適正な植付高さを検出し、植付不良を防ぐ。

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。 棒体の別実施形態を示す図である。 棒体をステーへ取り付ける構造を示す図である。 樹脂製の棒体をステーへ取り付ける構造を示す図である。 棒体の別実施形態を示す図である。 検知部の第二実施形態を示す図である。

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の近傍で圃場表面の高さを検知している。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。

［第一実施形態］
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、前後方向に延出されて、左右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に固定されている。揺動軸４３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。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に溶接されて固定される。

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、検知部３１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を複数の棒体４０で構成してレーキ状に形成することによって、検知部３１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、圃場表面を追従することができる。

図５に示すように、各棒体４０を、ステー４１を中心に放射状に並べた上で、ステー４１に固定することで、熊手状に構成することもできる。

検知部３１を構成する各棒体４０は、石等の外乱により変形した場合、変形した棒体４０を取り換えることで、圃場表面のセンシング精度を維持できる。そのため、検知部３１は、各棒体４０をステー４１に着脱可能に固定する構成にすることもできる。以下では、各棒体４０をステー４１に着脱可能に取り付ける構造を示す。

［棒体の取付構造］
図６に示すように、ステー４１には、棒体４０の基部（ステー４１への固定部）に応じた形状の凹部が設けられている。各棒体４０の固定部には凸状部が設けられ、凹部には凸状部に応じた形状の凹状部が含まれる。ステー４１の凹状部に棒体４０の凸状部を嵌合させ、棒体４０をステー４１に固定する。

図６（ａ）に示す実施形態では、棒体４０を上下中央で二分割されたステー４１で挟み込んで固定している。
棒体４０は、その固定部（基部）の一部を圧することで潰して広げた凸状部５０ａを形成する。また、上下に分割したステー４１のそれぞれに、棒体４０の固定部（基部）の形状に応じた形状の凹部５０ｂを形成する。凹部５０ｂには、凸状部５０ａに応じた形状の凹状部５０ｃが含まれる。そして、棒体４０の凸状部５０ａをステー４１に形成された凹状部５０ｃに嵌合させるように、上下方向からステー４１で挟み込んでボルト等で固定する。
ステー４１に凸状部５０ａに応じた形状の凹状部５０ｃを形成することで、棒体４０の断面形状を非円形とし、棒体４０がステー４１からずれることを防いでいる。また、凸状部５０ａの数を複数とすることで、ずれ止め効果を向上でき、さらに棒体４０がステー４１からずれるのを防ぐことができる。

図６（ｂ）に示す実施形態では、棒体４０をステー４１に嵌め込んだ状態で、上から押さえ板５２により押さえ込んで固定している。
棒体４０の固定部であって、押さえ板５２により押さえ込む位置の軸方向両側のそれぞれに凸状部５１ａを形成する。また、ステー４１に、棒体４０の固定部（基部）の形状に応じた形状の凹部５１ｂを形成する。凹部５１ｂには、凸状部５１ａに応じた形状の凹状部５１ｃが含まれる。そして、棒体４０をステー４１に嵌め込み、両凸状部５１ａ間を上から押さえ板５２によって押さえ込み、押さえ板５２をステー４１にボルト等で固定する。
また、図示は省略するが、棒体４０を直接ステー４１にボルト等によって締め上げて固定することもできる。

このような構成にすることで、検知部３１を構成する材料に関係なく、棒体４０をステー４１に容易に着脱することが可能となる。そのため、棒体４０が変形した時には、個別に棒体４０を取り換えることで、センサ３０のセンシング精度を維持できる。また、圃場の状況に応じた形状、大きさ、強度等を有する棒体４０を選択してステー４１に取り付けることができ、センシング精度を向上できる。

棒体４０をステー４１に着脱可能に固定する場合、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、取替を容易に行うことができ、鉄等の金属に比べ軽いため、圃場の泥面に対して沈みにくい。また、低コストの樹脂を用いることでコストの低減を図ることができる。
樹脂製の棒体４０をステー４１に着脱可能に固定する場合、上述の取付構造の他に、以下の取付構造にすることもできる。

図７に示すように、樹脂成形品である棒体４０をステー４１に嵌め込んで固定する。
各棒体４０の基部側から軸方向と直交する方向に、先端が笠形状である突起体６０を形成し、ステー４１に各突起体６０を嵌め込む取り付け孔６１を形成する。取り付け孔６１に突起体６０を貫通させて笠形状の先端部を突出させることで固定する。このように、取り付け孔６１に突起体６０を嵌め込むことで、棒体４０を固定できるため取付が容易である。
取り付け孔６１を長穴形状や矩形状といった真円でない形状にすることで、棒体４０が、取り付け孔６１を支点として回動する可能性を防ぐことができる。また、棒体４０に複数の突起体６０、ステー４１に複数の取り付け孔６１を設けることで、棒体４０の回動を防ぐこともできる。

［別実施形態］
図８に示すように、棒体７０は、側面視で、複数の湾曲部７１を有し、湾曲部７１の一部が圃場表面と接触する接触部となるように形成される。棒体７０の圃場表面を追従する先端部を湾曲部７１として形成することで、圃場の凹凸に応じて棒体７０が揺動しても湾曲部７１の一部が圃場表面と接触する接触部となる。
このような形状を有することで、棒体７０が揺動しても圃場表面との接触面積を略一定に確保することができるため、接触部の面圧を一定に保ち、圃場表面のセンシング精度を維持できる。そして、接触部の面圧を一定に保つことができるため、圃場の石等による外乱に強く、変形しにくい。そのため、鉄等の材料を用いて形成しても、圃場表面のセンシング精度が損なわれる恐れを低減できる。

［第二実施形態］
図９に示すように、センサ３０の検知部をプレート状の検知部８０・９０とすることもできる。鉛直方向に厚みを有する横長形状の検知部８０、もしくは、左右方向に厚みを有する縦長形状の検知部９０の基部を繋ぐように一体的に形成してステー４１に固定する。ここで、横長形状とは、棒体４０の圃場表面との接触面積が大きくなる方向に長くした形状であり、縦長形状とは、棒体４０を鉛直方向に長くした形状である。

図９（ａ）に示す実施形態では、横長形状を有する検知部８０の基部を繋ぐように一体的に形成し、ステー４１にボルト等で固定する。検知部８０は横長形状のプレートであり圃場表面との接地面積が大きくなるため、重い材料（鉄など）で形成されても面圧を低くできる。
面圧を低くできるため、検知部８０は圃場内の石等による外乱に強く、変形しにくい。そのため、鉄等の材料を用いて検知部８０を形成しても、圃場表面のセンシング精度が損なわれる恐れを低減できる。

図９（ｂ）に示す実施形態では、縦長形状を有する検知部９０の基部を繋ぐように一体的に形成し、ステー４１にボルト等で固定する。検知部９０は縦長形状のプレートであり、圃場表面との接地面積が小さいため、軽い材料（樹脂等）で形成されてもある程度の面圧を維持できる。
検知部９０の圃場表面及び田面水との接触面積を小さくして抵抗を低減することができるため、圃場表面のセンシング精度を維持できる。
なお、検知部８０・９０はその基部を繋ぐように一体的に形成しているが、個別に棒体部分を形成し、ステー４１に固定することもできる。

なお、センサ３０の検知部の材料としてチタン合金等による形状記憶合金を用いて形成することもできる。このような材料を用いることで、圃場内の石等により変形しても元の形状に戻るため、圃場表面のセンシング精度を維持できる。

また、センサ３０の検知部３１を上下方向に摺動可能に支持し、該検知部３１の上下方向への高さ変化をリニアセンサ等を用いて計測することで、センサ３０によって圃場表面を検知する方法を採用することもできる。

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、７０：棒体、７１：湾曲部、８０：検知部、９０：検知部

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、
   前記検知部の圃場表面追従時における揺動角度を計測することで前記圃場表面高さを検知し、
   前記検知部は、複数の棒体によって構成され、
   前記複数の棒体の同一端をステーによって支持するとともに、前記複数の棒体は前記ステーに着脱可能に固定される
   田植機。
2. 前記棒体は、側面視で、複数の湾曲部を有し、該湾曲部の一部が圃場表面と接触する接触部となる請求項１に記載の田植機。
3. 前記棒体は、樹脂成形品である請求項２に記載の田植機。

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