JP2004057121A - 粒状物吐出機 - Google Patents

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JP2004057121A
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Harumitsu Toki
十亀 治光
Shiro Asano
浅野 士郎
Mitsutaka Izumi
和泉 満孝
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Iseki and Co Ltd
Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
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Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
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Abstract

【課題】従来の播種機に設けられている種子センサは、単に種子案内管が詰まっているか否かを判断するだけであったので、何らかの事情で種子の吐出量が変動したとしても異常が検出されず、不適正な状態のまま播種作業が続けられるという問題点があった。そこで、播種機のような粒状物吐出機において、粒状物の吐出量を正確に検出して、圃場への施用を適正に行えるようにすることを課題とする。
【解決手段】粒状物吐出装置6のモータMOによる伝動を走行車体2の進行速度を検出するセンサS1によって制御し、粒状物検出センサ75が設定された時間以上粒状物を検出しないと警報を発する構成とし、且つ、警報を発する粒状物検出センサ75の粒状物を検出しない設定時間を走行車体2の進行速度により自動的に補正する補正手段を設けた粒状物吐出機。
【選択図】 図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種子、肥料、薬剤等の粒状物を圃場に供給する粒状物吐出機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
粒状物吐出機の一つに、種子ホッパに収容されている種子を種子繰出装置によって所定量づつ繰り出し、さらにその繰り出された種子を種子放出装置によって加速して下方に放出することにより、圃場の土壌中適正深さに種子を供給するようにした播種機がある。また、この種の播種機には前記種子放出装置から圃場に種子を導く種子案内管に種子センサが設けられており、該種子案内管が種子や泥で詰まると警報を発して作業者に知らせるようになっていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の播種機に設けられている種子センサは、単に種子案内管が詰まっているか否かを判断するだけであったので、何らかの事情で種子の吐出量が変動したとしても異常が検出されず、不適正な状態のまま播種作業が続けられるという問題点があった。
そこで、本発明の課題は、上記播種機のような粒状物吐出機において、粒状物の吐出量を正確に検出して、圃場への施用を適正に行えるようにすることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、原動機20によって駆動走行する走行車体2に、モータMOによって駆動される粒状物吐出装置6を設け、この粒状物吐出装置6のモータMOによる伝動を走行車体2の進行速度を検出するセンサS1によって制御すると共に、粒状物の通過経路に粒状物を検出することのできる粒状物検出センサ75を設けて、該粒状物検出センサ75が設定された時間以上粒状物を検出しないと警報を発する構成とし、且つ、前記警報を発する粒状物検出センサ75の粒状物を検出しない設定時間を走行車体2の進行速度により自動的に補正する補正手段を設けた粒状物吐出機としたものである。
【0005】
従って、原動機20によって駆動されて走行車体2が進行すると、その進行速度をセンサS1が検出して粒状物吐出装置6のモータMOによる伝動を制御して、走行車体2の進行速度が変化しても一定の間隔で粒状物を吐出する。
【0006】
そして、粒状物検出センサ75が設定された時間以上粒状物を検出しないと警報を発するので、粒状物を吐出しないまま作業をしてしまうような事態を未然に防止することができる。更に、警報を発する粒状物検出センサ75の粒状物を検出しない設定時間を走行車体2の進行速度により自動的に補正する補正手段を設けたので、走行車体2の進行速度にかかわらず適正な警報を発することができ効率の良い作業が行える。
【0007】
【発明の効果】
請求項1記載の発明は、走行車体2の進行速度が変化しても一定の間隔で粒状物を吐出し、また、警報を発する粒状物検出センサ75の粒状物を検出しない設定時間を走行車体2の進行速度により自動的に補正する補正手段を設けたので、走行車体2の進行速度にかかわらず適正な警報を発することができ効率の良い作業が行え、粒状物の施用を適正に行える。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面と共に説明する。
図1及び図2は水田に直接種籾を播種するとともに播種位置の近傍に施肥する8条施肥播種機の全体図、図3はその一部を拡大して表した図である。この施肥装置付き播種機1は、走行車体2の後部上側に施肥装置4の肥料ホッパ40及び肥料繰出部41が設けられていると共に、走行車体2の後方に昇降リンク装置5を介して播種装置6が昇降可能に設けられている。
【0009】
走行車体2は、駆動輪である各左右一対の前輪7,7及び後輪8,8を備えた四輪駆動車両であって、機体の前部に配設されたミッションケース10の左右側方に前輪ファイナルケース12,12が変向可能に設けられ、該ケースに前輪7,7が回転自在に支承されている。また、ミッションケース10の背面部にメインフレーム13の前端部が固着され、該メインフレームの後端に支持された前後方向の軸を支点に後輪ファイナルケース15,15がローリング自在に設けられ、該ケースに後輪8,8が回転自在に支承されている。
【0010】
エンジン20はメインフレーム13の上に搭載されている。そして、エンジン20の左側面部に突出するエンジン出力軸に取り出される回転動力が、第一ベルト伝動装置21によって油圧ポンプ22の駆動軸に伝達され、さらに該駆動軸から第二ベルト伝動装置23によって、ミッションケース10の左側面部に突出するミッション入力軸M1に伝達される。
【0011】
ミッションケース10に伝達された回転動力は、ケース内の主変速装置で変速して走行動力と作業動力とに分岐して取り出され、走行動力を前輪ファイナルケース12,12を経由して左右の前輪7,7に伝達すると共に、後輪ファイナルケース15,15を経由して左右の後輪8,8に伝達し、また、作業動力をPTOクラッチケース25を経由して施肥装置4に伝達する。
【0012】
ミッションケース10の動力伝動を詳細に述べると、入力軸M1からは、変速ギヤM2を有する変速軸M3、カウンタ軸M4,M5等を経て、後輪デフ(差動ギヤ)M6を有するデフ軸M7へギヤ伝動する。このデフ軸M7の左右両端部から後輪駆動軸M8をギヤ伝動し、後輪ファイナルケース15内のギヤを介して車軸M9へ伝動する。該後輪デフM6から前輪デフM10が伝動され、左右両側のアクスルハウジングM11内の前輪駆動軸M12へギヤ伝動されて、車軸M13へ伝動される。
【0013】
また、該カウンタ軸M4からは、カウンタ軸M14、変速ギヤM15、M16を有する変速軸M17、及びカウンタ軸M18等を介してPTO軸M19へギヤ伝動する。このPTO軸M19が前記PTOクラッチケース25に動力を伝達し、スプロケットM20から施肥装置4に動力がチエン伝動される。従って、施肥装置4の肥料繰出部41による施肥量は、前記走行伝動による車速に比例して増減される関係にある。
【0014】
エンジン20の上側はエンジンカバー30で覆われており、その上に座席31が設置されている。座席31の前方には、左右の前輪7,7を操向する操向ハンドル32が設けられている。
【0015】
施肥装置4は、4条づつ共用の肥料ホッパ40,40内の肥料を肥料繰出部41,…によって一定量づつ下方に繰り出し、その繰り出された肥料をブロア42から供給されるエアによって施肥ホース43,…を通って施肥ガイド44,…まで移送し、該施肥ガイド44,…の前側に設けた施肥作溝器45,…によって播種装置6による播種位置の側部近傍に形成される施肥溝内に落とし込むようになっている。
【0016】
昇降リンク装置5は、メインフレーム13の後端部から上向きに突設したリンク支持フレーム50に側面視で互いに平行な上リンク51及び左右一対の下リンク52,52が回動自在に支持され、これら各リンクの後端部に連結枠53が枢結されている。連結枠53には、播種装置6の基部フレーム6aに回転自在に支承されたローリング軸54の前端部が連結されている。これにより、播種装置6はローリング自在に支持されている。下リンク52,52と一体回動するようにスイングアーム55が設けられ、メインフレーム13に基部側が支持された昇降油圧シリンダ56のピストンロッドが上記スイングアーム55に連結されている。昇降油圧シリンダ56を伸縮させると、各リンクが上下に回動し、播種装置6がほぼ一定姿勢のまま昇降する。
【0017】
播種装置6は、4条づつ共用の種子ホッパ60,60、該種子ホッパ内の種子を所定量づつ繰り出す8個の種子繰出部61,…、該種子繰出部から繰り出される種子を流下案内する第一案内管62,…、該第一案内管に繰り出された種子を適数粒(3個程度)づつ下方に向けて加速して放出する種子放出部63,…、該種子放出部から放出された種子を後述する播種作溝器73,…まで案内する第二案内管64,…等で播種本体部が構成されている。また、排気案内ホース65,…を介して導かれるエンジン20の排気によって播種本体部を加温して、内部を乾燥状態に保つことにより、安定した播種作業が行えるようにしている。
【0018】
播種本体部は全条とも左右方向に長い共通の播種支持フレーム66に支持されている。この播種支持フレーム66は、前記基部フレーム6aと一体の左右フレーム67から上方に突設した左右一対の上下フレーム68,68に支持されている。
【0019】
また、左右フレーム67に4対のフロート支持フレーム70,…が固着して設けられ、各対の後端部に整地フロート71,…が左右方向に軸72,…回りに回動自在に支持されている。各整地フロート71,…の左右両側には、圃場に播種用の溝を形成する播種作溝器73,…が取り付けられている。播種作業時には、4個の整地フロート71,…が播種装置6全体を支持する状態で水田面上を滑走する。
【0020】
種子繰出部61は、外周面に複数(図示例では3つ)の凹部61a,…が形成された繰出ロール61bを一定方向に回転させ、種子ホッパ60内の種子を前記凹部61a,…が適数粒(3粒程度)づつ保持して下方に繰り出すように構成されている。したがって、種子の繰出は間欠的に行われ、圃場には一定間隔ごとに播種される。
【0021】
ここで、種子繰出部61及び種子放出部63の駆動構成について説明する。種子繰出部61の各繰出ロール61bを適宜間隔で配置した繰出軸61cと、種子放出部63の各加速掻出輪63aを適宜間隔で配置した加速掻出軸63bとを設け、これらの軸61c,63bがモータMOの駆動軸MO−1からチエン伝動される。モータMOは、電動モータや、ステッピングモータ、油圧モータ、又はパルスモータ等が用いられて、回転センサS1の検出によって、CPU85からの出力によって可変的に駆動回転される。この回転センサS1は、前記ミッションケース10部の適宜回転部の回転数を検出するもので、実施例ではPTO軸M19の回転数を検出している。この回転センサS1の検出する回転数に比例してモータMOの出力回転を増減して、点播間隔を一定にする。このため前後点播間の距離間隔が一定に維持されるように播種される。このため回転センサS1による検出する箇所が車速検出であるため、この車速の変化に拘らず、車速に比例して点播速度が変更制御されて、点播間隔が一定に維持されるように制御される。
【0022】
次に、図7は第一案内管62に設けられている種子検出センサ(粒状物検出センサ)75を表している。この種子検出センサ75は光学式センサであって、種子通路を挟んで発光部75aと受光部75bとを対向させて配置している。発光部75a及び受光部75bは種子通路76全域にわたって設けられており、第一案内管62を通過する全ての種子が検出対象となっている。このため、種子の通過量を精度良く検出できる。
【0023】
この播種機にはカルパー剤でコーティングした種子が用いられる。このような種子は発光部75a及び受光部75bの光学面に強く当たると、その衝撃でカルパー剤が粉状になって光学面に付着しやすい。そこで、光学面を種子の流下方向と平行に設け、種子が光学面に当たるときの衝撃を和らげている。これにより、光学面の汚れが少なくなり、検出精度が向上するとともに、光学面の清掃回数を減少させられる。また、種子検出センサ75は、ボディ77と光学部材78との間にパッキン79を設けているので、水分や粉状カルパー剤の侵入が防止され、防水、防錆性に優れている。
【0024】
発光部75aの発する検出光は、波長が900〜1000nmの近赤外線とするのがよい。この波長域の光は太陽光に多く含まれているので(図8参照)、検出結果が太陽光の影響を受けにくく、しかも、検出光がこの波長域である光学式センサは多く市販されていて安価に提供することができるからである。また、種子検出センサ75を取り付けている第一案内管62は、ゴム等で成形され変形可能であり、かつ遮光性を有するので、外部からの光の影響や組み立て誤差の影響を受けにくい。
【0025】
図9は種子検出センサによる播種検出系のブロック図である。種子検出センサ75の受光部75bが受けた信号は、I/V変換器80によってI/V変換された後、そのままの信号(A信号)が加算回路81に供給されるとともに、微分回路82で微分処理され、パルス回路83によって一定値を超える出力領域のみパルス出力された信号(B信号)が加算回路81に供給される。そして、加算回路81でA,B両信号を加算(C信号)し、バッファ84を介してCPU85に入力する。ここで、A信号は発光部75a及び受光部75bの光学面の曇り状態を示し、B信号は種子の通過を示している。なお、種子の大きさや光透過率の違いに対応できるように、微分回路82は微分係数を変更可能な感度調節機能を備えている。
【0026】
各信号の出力値は例えば図10のようになる。種子の通過により、A信号がT1−T2間出力する。それ以外の時間領域の出力値は、光学面の曇りレベルを表している。A信号を微分処理すると理論上はB′のようになるが、微分回路82中の抵抗及びコンデンサの関係で出力が遅れ、実際にはBのようになる。そして、このB信号が閾値Sを超えると、パルスPを出力する。このパルスPが出力される時間は、A信号が種子を検出する時間とほぼ同じになる。
【0027】
つまり、一つの信号(C信号)に光学面の曇りレベルを示す情報と種子の通過検出を示す情報とが含有されているのである。これにより、播種検出系の回路構成を簡略化され低コスト化を実現できる。
【0028】
CPU85では以下の各制御を行う。
図11のフローチャートに示す制御では、所定の検出設定時間T内で間欠的に繰り出される種子の通過時間t1,t2,…(図12参照)を測定し、その間隔が予め設定した時間よりも長い状態が存在しない場合には、種子の流れが乱れていると判断してその報知を行う。繰出ロール61bによる種子吐出方式では、該繰出ロールの回転速度が速過ぎると、種子の繰出が不安定となり播種間隔が不安定になったり、一か所に適数づつ播種が行われなくなったり、種子が破損したりする不具合が発生する。従って、モータMOの回転が所定以上に速くなって、繰出ロールの回転速度が速過ぎると判断した場合には、CPU85が警報ブザーを鳴らして、作業者に知らせ、作業者は、このブザーが鳴った時には車速を下げるようにする。(尚、ブザーによる報知を受けたなら、繰出ロール61bの回転数を適正値に変更すべく自動で繰出ロール61bの回転数を低下させるように車速を減速するように制御してもよい。)
また、図12のフローチャートに示す制御では、種子の有無の判定基準とする閾値Sを、検出信号(電圧)の最大値Hと最小値Lとから算出する。この閾値Sの算出には、次の数式を使用する。
S=(H−L)×k+L(0<k<1)
【0029】
検出信号は例えば図14に示すような分布となる。種子の通過及び光学面の曇を一つのセンサで検出する場合、種子通過時とそうでない時との信号差は光学面の汚れによって異なる。したがって、固定された閾値Sであると、光学面が汚れてくると最小値Lが大きくなり、種子検出の余裕度が小さくなる。この制御は、光学面の汚れに応じて最適の閾値を設定することにより、安定した種子検出を行わせようとするものである。
【0030】
本実施の形態のように繰出ロールによって間欠的に種子が繰り出される播種機にあっては、繰出ロールの回転数が低い場合(車速が遅い場合)、種子が存在しない領域で誤って閾値を算出することがないとは言えない。そこで、図15のフローチャートに示すように、最大値Hが予め定めた値a以上で、かつ最大値Hと最小値Lの差が予め定めた値b以上であるときに、適正に閾値が算出可能であると判断するようにすれば、上記理由による誤判断を防止できる。
【0031】
また、前記の間欠的に繰り出される種子の通過時間t1,t2,…は、繰出ロール61bの外周面に3つ設けられた凹部61a,…の回転速度により決定するが、車速が速くなれば当然に繰出ロール61bの回転も速くなり、凹部61a,…による繰出時間も短くなる。図16は、車速と繰出ロール61bの回転数との関係を表す図であり、図17は、車速と凹部61a,…による繰出時間Txとの関係を表す図であるが、この図17の実線に示す実測値による曲線を制御上での近似直線で表すと車速が0.68m/secを境にして、次の式で計算できる直線(図の仮想線)となる。
y=−0.850x+0.968
y=−0.407x+0.667
【0032】
ここで、繰出ロール61bが詰まりをおこして種子を繰出さなくなった場合に、詰まり警報を出さなければならないが、各種子検出センサ75…の何れかが所定時間種子を検出しなくなった時にCPU85は詰まりと判断して、操向ハンドル32の基部に配置した操作パネル上に何れの繰出ロール61bが詰まったかを表示して警報ブザーを鳴らす。
【0033】
そして、警報を発する基となる種子検出センサ75が種子を検出しなくなった上記所定時間を決定する為に、感度調節ダイヤルが上記操作パネル近くに設けてある。この感度調節ダイヤルは高感度から低感度まで調節できる回動式のダイヤルであって、図18に示すように、例えば、標準(感度調節VR=1.0)の時は繰出回数が4回(即ち、図17で求められる繰出時間Txの4倍の時間)になるように設定されている。同様に、感度調節ダイヤルを高感度から低感度まで調節すると、繰出回数が2回から6回まで変更されて、種子検出センサ75が種子を検出しなくなると警報を発する設定時間が変更できる。
【0034】
更に、詳しく述べると、車速より前記の2式を用いて繰出時間Txを計算し、その値に感度調節ダイヤルにて設定されている回数をかけた数値(時間)が、詰まり警報を発する為の種子検出センサ75が種子を検出しなくなった時間となる。
【0035】
従って、播種作業時の車速によって、自動的に感度調節ダイヤルにて設定した時間が変更されるので、常に、車速即ち繰出ロール61bの回転速度に応じた詰まり検出が行われることとなり、適正な詰まり検出が行えて、誤警報により無駄に作業を中断したり、種子詰まりをおこしたまま作業を続けてしまったりすることを防止でき、作業能率が向上する。
【0036】
以上、粒状物吐出機として播種機について説明してきたが、粒状状肥料や粒状状薬剤を吐出して圃場に供給する施肥機、薬剤散布機等についても本発明を適用できることは言うまでもない。
【0037】
最後に、図19に示すように、各整地フロート71,…に設けた播種作溝器73,…の構成を上下二分割にして、下作溝器73aを螺子73bにより下側から固定した構成とすれば、下作溝器73aを上下高さの高いもの(高さA)と上下高さの低いもの(高さB)と複数個用意して、種子や圃場の条件によって、付け替えるようにすることにより、適正な播種溝ができ、良好な播種作業が行える。また、播種作業を行っているうちに下作溝器73aが磨耗すれば、下作溝器73aを適宜取り替えることも容易で作業能率が向上する。更に、図20に示すように下作溝器73aを機体後方から螺子73bにより固定する構成とすれば、より取り替え作業が容易で作業能率が良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の施肥播種機の側面図である。
【図2】図1の施肥播種機の平面図である。
【図3】図1の播種機の側面図である。
【図4】図1の播種機の要部平断面図である。
【図5】図1の播種機の伝動機構図である。
【図6】図1の播種機の伝動部の要部平断面図である。
【図7】図1の施肥播種機の種子検出センサの(a)平面図、及び(b)S−S断面図である。
【図8】図1の施肥播種機の種子検出センサの発光部の発する検出光の波長と放射スペクトル強度との関係を示すグラフである。
【図9】図1の施肥播種機の種子検出系のブロック図である。
【図10】図1の施肥播種機の種子検出系の各信号の出力値のタイムチャートである。
【図11】図1の施肥播種機の種子検出系の制御のフローチャートその1である。
【図12】図1の施肥播種機の種子検出系のCPU入力信号のタイムチャートである。
【図13】図1の施肥播種機の種子検出系の制御のフローチャートその2である。
【図14】図1の施肥播種機の種子検出系の検出信号の分布を示すグラフである。
【図15】図1の施肥播種機の種子検出系の制御のフローチャートその3である。
【図16】図1の施肥播種機の車速と種子繰出ロール61bの回転数との関係を表す図である。
【図17】図1の施肥播種機の車速と種子繰出時間Txとの関係を表す図である。
【図18】図1の施肥播種機の感度調節VRと種子繰出回数との関係を表す図である。
【図19】図1の施肥播種機の播種作溝器の他の例を示す側面図である。
【図20】図1の施肥播種機の播種作溝器の他の例を示す側面図である。
【符号の説明】
1 施肥装置付き播種機    2 走行車体
4 施肥装置         5 昇降リンク装置
6 播種装置         6a 基部フレーム
7 前輪           8 後輪
10 ミッションケース    12 前輪ファイナルケース
13 メインフレーム     15 後輪ファイナルケース
20 エンジン        21 第一ベルト伝動装置
22 油圧ポンプ       23 第二ベルト伝動装置
25 PTOクラッチケース  30 エンジンカバー
31 座席          32 操向ハンドル
40 肥料ホッパ       41 肥料繰出部
42 ブロア         43 施肥ホース
44 施肥ガイド       45 施肥作溝器
50 リンク支持フレーム   51 上リンク
52 下リンク        53 連結枠
54 ローリング軸      55 スイングアーム
56 昇降油圧シリンダ    60 種子ホッパ
61 種子繰出部       61a 凹部
61b 繰出ロール      61c 繰出軸
62 第一案内管       63 種子放出部
63a 加速掻出輪      63b 加速掻出軸
64 第二案内管       65 排気案内ホース
66 播種支持フレーム    67 左右フレーム
68 上下フレーム      70 フロート支持フレーム
71 整地フロート      72 軸
73 播種作溝器       73a 下作溝器
73b 螺子
75 種子検出センサ(粒状物検出センサ)
75a 発光部        75b 受光部
76 種子通路        77 ボディ
78 光学部材        79 パッキン
80 I/V変換器      81 加算回路
82 微分回路        83 パルス回路
84 バッファ        85 CPU
H 最大値          L 最小値
MO モータ         M1 ミッション入力軸
M2、M15、M16 変速ギヤ
M3、M17 変速軸     M4、M5、M14、M18 カウンタ軸
M6 後輪デフ(差動ギヤ)  M7 デフ軸
M8 後輪駆動軸       M9、M13 車軸
M10 前輪デフ       M11 アクスルハウジング
M12 前輪駆動軸      M19 PTO軸
M20 スプロケット     P パルス
S 閾値           S1 回転センサ

Claims (1)

  1. 原動機20によって駆動走行する走行車体2に、モータMOによって駆動される粒状物吐出装置6を設け、この粒状物吐出装置6のモータMOによる伝動を走行車体2の進行速度を検出するセンサS1によって制御すると共に、粒状物の通過経路に粒状物を検出することのできる粒状物検出センサ75を設けて、該粒状物検出センサ75が設定された時間以上粒状物を検出しないと警報を発する構成とし、且つ、前記警報を発する粒状物検出センサ75の粒状物を検出しない設定時間を走行車体2の進行速度により自動的に補正する補正手段を設けたことを特徴とする粒状物吐出機。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010273542A (ja) * 2009-05-26 2010-12-09 Iseki & Co Ltd 走行散布機
JP2011083246A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Kubota Corp 粉粒体状態評価装置
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