JP2004124509A

JP2004124509A - Soil sampling apparatus

Info

Publication number: JP2004124509A
Application number: JP2002290161A
Authority: JP
Inventors: Kaneaki Furuya; 古谷　兼秋; Takashi Goto; 後藤　隆志; Hideyuki Ichiki; 市来　秀之; Akihiro Kubo; 久保　昭博
Original assignee: Yanmar Agricultural Equipment Co Ltd; National Agriculture and Bio Oriented Research Organization NARO; Yoka Industry Co Ltd
Current assignee: National Agriculture and Bio Oriented Research Organization NARO; Yanmar Co Ltd; Yoka Industry Co Ltd
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP4067089B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize continuous sampling work while reducing labor in sampling soil in a soil sampling apparatus. <P>SOLUTION: A soil sampling part 2 is mounted on a working vehicle. The soil sampling part 2 is composed of a cylinder body 8 and a main frame 6 for supporting the cylinder body 8 that can intrude into soil. A driving device for the cylinder body 8 is disposed at the upper part of the main frame 6, and a moving table 11 for placing a plurality of cups 10 for samples is provided at the upper part of the main frame 6. The cups 10 for the samples are moved below the cylinder body 8 to move the samples by moving the moving table 11. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌状態を分析するための土壌サンプルを採取する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土壌を採取してその成分を分析し、土壌の状態に応じた肥料を施肥して、土壌を調製することは知られている。土壌の採取方法としては、シャベルやスコップ等を利用して、１枚の田畑において任意に選択された１箇所の土壌を採取する。そして、この土壌を分析した結果に基づき施肥成分を決定するものである。
このような分析手法において、土壌を採取する場所が１箇所もしくは数箇所程度の場合には、分析の精度が低くなる。また、シャベルやスコップ等の手作業では採取量や採取場所の精度にばらつきが生じる。
このほかに、土壌を採取する技術としては、特許文献１に示されるものがある。これは、採取用の筒を複数個設け、各々の筒において土壌を分割して採取するものである。そして、これを複数箇所において行い土壌を採取する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２２７３８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、採取個所の数に応じて筒を必要とするとともに、場所を変えて採取を行う場合には、採取装置を運搬する必要がある。さらに、筒の中に採取した土壌を分析用の容器に移し替える際に、多くの労力を必要となる。そして、採取個所と採取した土壌との関係を、作業者が管理する必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、これらの課題および、土を掘り起こすのに必要となる労力、土の採取量の定量性を、一連の土壌採取工程の中で解決することを目的とした。
そして、トラクタ、管理機などの自走式の機械に土壌採取装置を搭載することにより、作業時の採取個所から採取個所への移動を容易にした。
さらに、自走式機械に取付けることにより、土壌採取の一連の工程を自動化した。採取用の筒の土壌への挿入、採取した土壌の分析カップへの分配、土壌採取場所の記録など、一連の作業を連続的に行うシステムを構成し、自走式機械に搭載した。
すなわち、上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
請求項１に記載のごとく、自走式機械の前部または後部に昇降機構を介して土壌採取部を設け、自走式機械に制御部を搭載した。
【０００６】
請求項２に記載のごとく、前記土壌採取部は、筒体および該筒体を支持するフレームにより構成され、該筒体を土中に侵入可能とし、前記フレームの上部に筒体の駆動装置を配置した。
【０００７】
請求項３に記載のごとく、フレームの下部に採取物用の容器を複数載置できる載置台を設け、該載置台を移動させることにより採取物用の容器を筒体下方に移動させ、採取物を容器への移し替える。
【０００８】
請求項４に記載のごとく、自走式機械に採取時の位置を認織できる装置を搭載した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図１は土壌採取装置を作業車に装着した構成を示す側面図、図２は同じく後面図である。
土壌採取装置は土壌採取部２と制御部３よりなり、該土壌採取部２は自走式機械となる作業車１の後部に、昇降機構となる作業機装着装置４を介して装着されている。なお、本実施例では作業車１はトラクタを用い、作業機装着装置４は３点リンク式のトップリンクとロワーリンクと油圧シリンダ等より構成している。土壌採取部２は作業機装着装置４により昇降自在に構成されている。土壌採取部２の上方には、ＧＰＳ用のアンテナが配設されており制御部３と接続されて、土壌採取部２の位置を認識できる構成となっている。図１においては、ＲＯＰＳフレームよりステーを後方に延出して、土壌採取部２の上方においてＧＰＳ用アンテナを支持している。
【００１０】
作業車１の運転席後方には、土壌採取部２を制御する制御部３が配設されている。土壌採取部２と制御部３とはケーブル等により接続されており、制御部３において土壌採取部２の制御を行うとともに、土壌採取の位置などの情報を記録する。作業車１の運転席側方には、制御部３の表示部が設けられており、土壌採取部２の作動状態を運転者が認識できる構成となっている。
【００１１】
土壌採取部２は、主に、メインフレーム６および、該メインフレーム６に取り付けられる駆動装置５、可動フレーム７、スクレーパ９および移動テーブル１１により構成されている。土壌採取部２は、メインフレーム６に各種の装置を配設した構造であり、その上に各機械が配置されている。
メインフレーム６は作業車１の作業機装着装置４に取付けられ、作業機装着装置４により昇降自在に構成されている。
メインフレーム６は側面視Ｌ字状に構成して、該メインフレーム６の前部左右中央部の上部には、駆動装置５が配設されており、中央部には可動フレーム７がそれぞれ上下方向に配設されている。そして、下部には移動テーブル１１が配設され、移動テーブル１１の上方にスクレーパ９が配設されている。
【００１２】
駆動装置５は、メインフレーム６に対して可動フレーム７を昇降させるものである。駆動装置５は摺動ロッド先端に、可動フレーム７が接続され、駆動装置５により可動フレーム７が昇降する。駆動装置５としては可動フレーム７を昇降可能であれば良く、特に限定するものではない。図２に示す実施例においては油圧シリンダを用いるものである。作業車１に土壌採取部２を装着する場合には、作業車１に搭載される油圧ポンプを利用することが可能である。
可動フレーム７には、筒体８が取り付けられており、筒体８は可動フレーム７に対して昇降自在に構成されている。
メインフレーム６を下降接地させ、可動フレーム７を降下させ、筒体８を降下させて、筒体８内に土壌を取り込む。この後に筒体８を昇降させ、スクレーパ９により土壌を取出し、移動テーブル１１上の採取土用カップ１０内に土壌を採取する。
スクレーパ９は左右方向に摺動可能に構成されており、筒体８の下端部において筒体８内の土壌を取出す際に用いられる。
移動テーブル１１は、メインフレーム６の下部において前後左右に摺動可能に構成されており、移動テーブル１１上には採取土用のカップ１０が碁盤の目状に複数配設されている。カップ１０に土壌を採取する場合には、移動テーブル１１を摺動させて、カップ１０を筒体８の下方に移動させる。
移動テーブル１１には、複数個の凹部が構成されており、この凹部にカップ１０の下部が挿入されている。
【００１３】
図３はスクレーパの構成を示す図、図４は筒体近傍の構成を示す図である。
スクレーパ９にはスクレーパ用駆動装置１３が接続されており、スクレーパ用駆動装置１３の摺動により、スクレーパ９が筒体８の近傍まで摺動可能となっている。
筒体８の下端部は、可動フレーム７に固設されたガード板１２に設けた孔に挿入されている。ガード板１２は水平に維持されており、筒体８の地中への挿入時における筒体８のふらつきを防止する。そして、筒体８が地中より上昇する際に、筒体８の外周面に付着した土を削ぎ落とすものである。さらに、ガード板１２の下面には、樹脂膜等が貼り付けられており、ガード板１２の下面に土が付着しないように構成されている。樹脂膜の素材としては、フッ素樹脂やポリエチレン樹脂などを利用することが出来る。
【００１４】
スクレーパ９の先端部には、当接部１５が保持具１６により保持されており、保持具１６の下方に湾曲したカバー１４が配設されている。
当接部１５はスクレーパ９の摺動方向に切れ目が入っており、切れ目の中央部には円形の切り欠き部が構成されている。当接部１５は、ゴムや形状記憶合金、板バネなどの弾性体により構成されており、縁部を保持具１６により固定されている。
保持具１６はＵ字状に構成されており、開口側を筒体８に向けた構成となっている。
そして、カバー１４は、保持具１６の開口部に相当する位置に開口部を設けた筒状に構成されており、カバー１４は採取土用のカップ１０の形状に沿って湾曲している。なお、カバー１４の内側面も、土の付着を防止すべく、樹脂膜等を貼り付けるものである。
スクレーパ９は筒体８の側方に位置しており、筒体８に向けて摺動可能に構成されている。そして、スクレーパ９の摺動はスクレーパ用駆動装置１３により行われるものである。
【００１５】
次に、図５を用いて土壌採取部２の構成について説明する。
図５は土壌採取装置の正面図である。
メインフレーム６の中央には、可動フレーム７が配設されており、可動フレーム７は、メインフレーム６の上部に配設された駆動装置５により上下に摺動する構成となっている。
可動フレーム７には筒体摺動装置２２が配設されており、可動フレーム７に対して筒体８を上下に摺動可能に構成している。筒体８にはスクリュー２６が挿入されており、筒体８を地中に挿入してスクリューを回動することにより、筒体８内に土壌を取り込むものである。
スクリュー２６の上端は、スクリュー駆動装置２３に接続されており、スクリュー駆動装置２３によりスクリュー２６が回動するものである。スクリュー駆動装置２３には、スクリュー摺動装置２４が接続しており、スクリュー駆動装置２３とともにスクリュー２６を上下に摺動可能に構成している。
そして、可動フレーム７の下部には、接地センサ２５が配設されており、可動フレーム７を降下させた場合に、可動フレーム７の降下を接地直前に停止させることができるものである。
そして、筒体８の側方には、スクレーパ９が配設されており、筒体８に向けて摺動可能に構成されている。
【００１６】
次に、図６ないし図１１を用いて、土壌採取装置の土壌採取構成について説明する。
図６は可動フレームの降下前の状態を示す図、図７は筒体を接地させた状態を示す図、図８は筒体の地中への挿入状態を示す図、図９は筒体の地中への挿入完了状態を示す図、図１０は地中より筒体を取出した状態を示す図、図１１は筒体への土壌取り込み完了状態を示す図である。
始めに、作業車１を停車し、土壌採取部２を降下させて接地させる。
次に、図６に示すごとく、接地センサ２５の下端と筒体８の下端とを一致させて、可動フレーム７を降下させる。スクリュー２６は筒体８内に挿入されており、スクリュー２６の下端と筒体８の下端が一致した構成となっている。なお、可動フレーム７の可動開始により、スクリュー２６が土を掻き揚げる方向に回動する。
そして、筒体８およびスクリュー２６とともに可動フレーム７を、接地センサ２５が接地するまで降下させる。これにより、図７に示す状態となる。
【００１７】
なお、接地センサ２５は図では１個のみ示しているが、複数設けてもよい。部分的に隆起している部分にセンサ２５が反応した場合、必要以上に早く筒体８が動作を開始することがある。また、反対にくぼんでいる部分にセンサ２５が反応すると筒体８の動作開始が遅くなる。
従って、筒体８を中心とした−定の領域内に複数の接地センサ２５・・を配置し、それらがほぼ同時に反応することにより、採取する地面が一定の平面を保っていることを確認することも可能である。
そして、隆起している、または、くぼんでいる地面である場合には、その部分のセンサ２５の反応するタイミングがずれてくる。このため、隆起もしくは窪みを検知可能であり、この検知により部分的に警報を発して停止するなどの措置がとれる。
【００１８】
次に、図８に示すごとく、筒体８とともにスクリュー２６を地中に挿入する。土中に侵入した筒体８は内蔵しているスクリュー２６が土を掻き上げる方向に回転しているので土をその内部に取り込みながら土中に侵入する。
この際に、筒体８の下降速度と、スクリュー２６の回動による土壌の搬送速度とは、理論的には一致しているのが望ましい。しかし、実際のロスを考慮する場合には、若干スクリュー２６の搬送速度を速めておく方がよい。
【００１９】
なお、可動フレーム７が接地センサ２５により停止するときは、可動フレーム７が地面に接地しており、土壌採取作業時の筒体８の土中への侵入を安定して行うことが出来る。また、筒体８の周りを囲む形のガード板を設けて、筒体８の土壌侵入時におけるふらつきを防止することも可能である。
また、ガード板により、筒体８が上昇していく際に、筒体８の外周面に付着した土を削ぎ落とすことも可能である。
【００２０】
筒体８の地中への挿入量は、予め設定されており、その設定量により土中に一定深さの侵入を行う。筒体８が一定深さ侵入し、すなわち、一定量の土壌が筒体８内に導入されると、筒体８内部のスクリュー２６の回転を停止する。
そして、筒体８はスクリュー２６と共に上昇を始める。
【００２１】
図１０に示すように、筒体８が可動フレーム７に対して最大上昇位置となった後に、筒体８を接地面よりさらに上昇するときは、可動フレーム７を上昇させて、図１１に示すごとく、筒体８の下端とスクレーパ９との上下位置を一致させる。
【００２２】
次に、図１２から図１４を用いて、採取土壌のカップ１０への供給構成について説明する。
図１２は採取土用カップへの土壌供給状態を示す図、図１３はスクレーパによるスクリューの清掃状態を示す図、図１４は採取用カップへの土壌供給完了状態を示す図である。
メインフレーム６には、採取土壌用カップ１０を複数配置した移動テーブル１１が載置されている。この移動テーブル１１を移動させ、採取した土を投入するカップ１０を筒体８の下に配置する。
そして、図１２に示すように、筒体８はそのままの位置に保持され、内部のスクリュー２６のみが回転を停止した状態で、カップ１０に向けて下降する。
【００２３】
次に図１３に示すごとく、スクリュー２６にスクレーパ９を差し込む。
スクリュー２６の表面には採取した土壌が付着しており、この土壌をスクレーパ９により、スクリュー２６より取り除くものである。
スクリュー２６にスクレーパ９を差し込んだ状態で、スクリュー２６を土壌を採取するときと同様に回りながら上昇させる。回転方向は、効率よく土壌を削ぎ落とすためにスクリューの形状等を考慮して決定する。
すると、図１４に示すごとく、スクレーパ９がスクリュー２６表面上の土壌を削ぎ落とす。削ぎ落とされた土壌は、採取土壌用カップ１０の中に落下する。
【００２４】
スクレーパ９の差し込み位置については採取した土壌の不要な落下を防ぐために筒体８の最下位置に差し込むのが望ましい。
また、このようにスクリュー２６の土壌を取り除く際には、スクリュー２６を連続回転しながら上昇させるとスクレーパ９の状態によっては、スクレーパ９がスクリュー２６と共に筒体８の中に引き込まれてしまう場合がある。
これを避けるためには、スクレーパ９の硬度を上げる。もしくは、スクリュー２６の回転上昇を間欠的に実施する。または間欠的に逆転、下降などを行う。これにより、その都度スクレーパ９の姿勢が矯正され、筒体８内に引き込まれることがない。
なお、スクレーパ９の下方に湾曲した板を設け、土のこぼれを防ぐことも可能である。湾曲した板は、カップに沿って設けるものである。
【００２５】
以上のような作業を作業車１の装着した土壌採取部２により行うものである。そして、作業車１により、採取位置を変更しながら実施する。
これにより、オペレータの土壌採取にかかる労力を軽減できる。そして、移動時等に発生する、採取した土壌の運搬の手間が解消される。
さらに、移動テーブル１１に積載されたカップ１０の位置と、採取場所との情報が土壌採取部２のより関連付けされ記録されているので、採取した土壌を仕分ける作業にかかる労力が軽減され、田畑において一連の連続した採取工程として実施できるのである。
【００２６】
次に、これらの作業における応用例を説明する。
筒体８が土中に侵入している際に、筒体８の下降を停止し、スクリュー２６の回転のみを縦続する（下降はしない）とスクリュー２６が空回しの状態になる。この状態で、筒体８の下降を再開するとスクリュー２６が空回しになった区間だけ、スクリュー２６の表面上に土壌が採取されない部分ができる。
すなわち、一回の土中への侵入で同一個所の土壌を分割して採取することができる。このため、同一個所の土壌を複数の採取カップに分けることが可能になる。
筒体８を土中に侵入させる際は、筒体８とスクリュー２６（回転状態）を一体的に下降させるが、先に筒体８のみを侵入させてもよい。このとき、筒体８を回転させながら侵入させるとその作業が容易になる。スクリュー２６は、筒体８の侵入が完了した時点で下降を始め、回転により土を撞き上げる。
また、筒体８を先に土中に侵入させるのではなく、スクリュー２６（回転状態）を先に侵入させてもよい。そして、後から筒体８がスクリュー２６にかぶさる形で筒体８が下降し、土中に侵入する。このとき筒体８は回転状態で下降侵入すると作業が容易になる。
【００２７】
これらの方法は、耕起した土壌に対して効果がある。すなわち、粉砕され砂のようにやわらかくなった土壌は、筒体８とスクリュー２６の下降が同時に実施されると、スクリュー２６や筒体８のわずかな抵抗により筒体８の外にはみ出し、採取量が減少してしまうのである。スクリュー２６もしくは筒体８を後から下降させることにより、地中への挿入時における抵抗が減少し、土が筒体８の外にはみ出ることなく、正確な量の土の採取が可能になる。
すなわち、筒体８とスクリュー２６を同時に土中に侵入させるのに比べると時間はかかるが、それぞれ別に動作させることにより土中侵入時の抵抗を滅少できる。
【００２８】
また、構造を簡素化するためにスクリュー２６を廃止し、筒体８の中に土壌押し出し用のピストンを配置してもよい。
この場合、まずは筒体８のみが土中に回転しながら下降侵入し、土壌採取後、そのまま引き上げられる。このとき、土壌は筒体８内面との摩擦力のみにより、筒体８の中に保持される。この保持を確実なものにするためには、筒体８先端の径を筒体８の胴体部より若干細くしてやるとよい。
土壌を採取した後に、筒体８を土壌採取用カップ１０の上面に移動し、筒体８内部からピストンにて押し出していく。（このとき、筒体内面とピストンの摺動面にはウレタンなどの部材を施しておけば、ピストンの円滑な摺動を確保でき、筒体内面とピストンの隙間によるロスが解消される。）
また、トラクタに現在位置を感知するシステム（ＧＰＳなど）を搭載すれば土壌成分とその位置を関連付けて紀録することが出来、施肥の際にはそのデータに基づき、移動しながら可変的に施肥を実施することが出きる。
【００２９】
次に、図１５を用いてスクレーパ９の当接部１５の構成について説明する。図１５はスクレーパの当接部の構成を示す側面断面図である。
まず、図１５（ａ）を用いて、スクレーパ９の当接部１５の一例について説明する。当接部１５は、厚みのほぼ均一な板状部材により構成されており、先端部をスクリュー２６の表面２６ｂに当接させるものである。これにより、スクリュー２６の表面に付着した土を削ぎ落とすものである。
このような構成とすることにより、当接部１５を容易に構成することが可能である。
【００３０】
また、当接部１５先端部の構成として、図１５（ｂ）に示すごとく、スクリュー２６の外側面に当接する先端部を鋭角に構成する。すなわち、スクレーパ９の当接部において、スクリュー２６に当接する側の厚みを小さく構成するものである。このように構成とすることにより、土壌を容易に取り除くことができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載のごとく、自走式機械の前部または後部に昇降機構を介して土壌採取部を設け、自走式機械に制御部を搭載したので、土壌採取を行う際のオペレータの労力を軽減できる。
【００３２】
請求項２に記載のごとく、前記土壌採取部は、筒体および該筒体を支持するフレームにより構成され、該筒体を土中に侵入可能とし、前記フレームの上部に筒体の駆動装置を配置したので、筒体を用意に地中に挿入可能であり、フレームと作業車との取付けおよび取り外しを容易に行うことができる。
【００３３】
請求項３に記載のごとく、フレームの下部に採取物用の容器を複数載置できる載置台を設け、該載置台を移動させることにより採取物用の容器を筒体下方に移動させ、採取物を容器への移し替えるので、採取物を確実に容器に収めることが可能であり、清掃と同時に採取物の移し替えを行うことができる。
【００３４】
請求項４に記載のごとく、自走式機械に採取時の位置を認織できる装置を搭載したので、採取物と採取場所との関連付けを容易に行うことができ、採取作業を連続して行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】土壌採取装置を作業車に装着した構成を示す側面図。
【図２】同じく後面図。
【図３】スクレーパの構成を示す図。
【図４】筒体近傍の構成を示す図。
【図５】土壌採取装置の正面図。
【図６】可動フレームの降下前の状態を示す図。
【図７】筒体を接地させた状態を示す図。
【図８】筒体の地中への挿入状態を示す図。
【図９】筒体の地中への挿入完了状態を示す図。
【図１０】地中より筒体を取出した状態を示す図。
【図１１】筒体への土壌取り込み完了状態を示す図。
【図１２】採取土用カップへの土壌供給状態を示す図。
【図１３】スクレーパによるスクリューの清掃状態を示す図。
【図１４】採取用カップへの土壌供給完了状態を示す図。
【図１５】スクレーパの当接部の構成を示す側面断面図。
【符号の説明】
１　作業車
２　土壌採取装置
３　制御装置
４　作業機装着装置
５　駆動装置
６　メインフレーム
７　可動フレーム
８　筒体
９　スクレーパ
１０　（採取土用）カップ
１１　移動テーブル
１２　ガード板
１３　スクレーパ用駆動装置
１４　カバー
１５　当接部
１６　保持具
２２　筒体摺動装置
２５　接地センサ
２６　スクリュー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for collecting a soil sample for analyzing a soil condition.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, it has been known to collect soil, analyze its components, apply fertilizer according to the condition of the soil, and prepare the soil. As a method for collecting soil, a shovel, a scoop, or the like is used to collect one arbitrarily selected soil from one field. Then, fertilizer components are determined based on the result of analyzing the soil.
In such an analysis method, if the number of locations where soil is collected is one or several, the accuracy of analysis is low. In addition, in the manual operation of a shovel, a scoop, or the like, the accuracy of the sampling amount and the sampling location varies.
In addition, as a technique for collecting soil, there is a technique disclosed in Patent Document 1. In this method, a plurality of collecting tubes are provided, and soil is divided and collected in each of the tubes. Then, this is performed at a plurality of locations to collect the soil.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-227388 A
[Problems to be solved by the invention]
However, when a tube is required in accordance with the number of sampling points and sampling is performed at a different location, it is necessary to transport a sampling device. Furthermore, a lot of labor is required when transferring the soil collected in the cylinder to a container for analysis. Then, it is necessary for the operator to manage the relationship between the sampling location and the collected soil.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor aimed to solve these problems, the labor required for excavating the soil, and the quantitativeness of the amount of collected soil in a series of soil collection steps.
By mounting the soil collecting device on a self-propelled machine such as a tractor or a management machine, it is easy to move from a collecting point to a collecting point during work.
Furthermore, a series of steps of soil sampling were automated by mounting it on a self-propelled machine. A system to continuously perform a series of operations, such as inserting a collection tube into the soil, distributing the collected soil to an analysis cup, and recording the soil collection location, was installed on a self-propelled machine.
That is, the present invention uses the following means in order to solve the above problems.
As described in claim 1, a soil sampling unit is provided via a lifting mechanism at the front or rear of the self-propelled machine, and the control unit is mounted on the self-propelled machine.
[0006]
As set forth in claim 2, the soil collecting portion is constituted by a cylinder and a frame supporting the cylinder, the cylinder can be penetrated into the soil, and a driving device for the cylinder is provided at an upper portion of the frame. Placed.
[0007]
As described in claim 3, a mounting table on which a plurality of collection containers can be mounted is provided at a lower portion of the frame, and by moving the mounting table, the collection container is moved below the cylindrical body. Transfer to a container.
[0008]
As described in claim 4, the self-propelled machine is equipped with a device capable of recognizing the position at the time of sampling.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing a configuration in which a soil sampling device is mounted on a work vehicle, and FIG. 2 is a rear view of the same.
The soil sampling device includes a soil sampling unit 2 and a control unit 3, and the soil sampling unit 2 is mounted on a rear part of the work vehicle 1 as a self-propelled machine via a work machine mounting device 4 as a lifting mechanism. . In this embodiment, the work vehicle 1 uses a tractor, and the work implement mounting device 4 includes a three-link type top link, a lower link, a hydraulic cylinder, and the like. The soil sampling unit 2 is configured to be able to move up and down by a work machine mounting device 4. A GPS antenna is provided above the soil sampling unit 2 and is connected to the control unit 3 so that the position of the soil sampling unit 2 can be recognized. In FIG. 1, the stay extends rearward from the ROPS frame, and supports a GPS antenna above the soil sampling unit 2.
[0010]
Behind the driver's seat of the work vehicle 1, a control unit 3 for controlling the soil sampling unit 2 is provided. The soil collection unit 2 and the control unit 3 are connected by a cable or the like, and the control unit 3 controls the soil collection unit 2 and records information such as the position of soil collection. A display unit of the control unit 3 is provided on the side of the driver's seat of the work vehicle 1 so that the driver can recognize the operation state of the soil sampling unit 2.
[0011]
The soil sampling unit 2 mainly includes a main frame 6, a driving device 5 attached to the main frame 6, a movable frame 7, a scraper 9, and a moving table 11. The soil sampling unit 2 has a structure in which various devices are arranged on a main frame 6, and each machine is arranged thereon.
The main frame 6 is attached to the work machine mounting device 4 of the work vehicle 1 and is configured to be able to move up and down by the work machine mounting device 4.
The main frame 6 is formed in an L-shape when viewed from the side, and a driving device 5 is disposed in the upper part of the front left, right and center of the main frame 6, and the movable frame 7 is disposed in the center in the vertical direction. It is arranged in. A moving table 11 is provided at a lower portion, and a scraper 9 is provided above the moving table 11.
[0012]
The driving device 5 raises and lowers the movable frame 7 with respect to the main frame 6. The movable frame 7 is connected to the tip of the sliding rod of the driving device 5, and the movable frame 7 is moved up and down by the driving device 5. The drive device 5 is not particularly limited as long as the movable frame 7 can be moved up and down. In the embodiment shown in FIG. 2, a hydraulic cylinder is used. When mounting the soil sampling unit 2 on the work vehicle 1, a hydraulic pump mounted on the work vehicle 1 can be used.
A cylinder 8 is attached to the movable frame 7, and the cylinder 8 is configured to be movable up and down with respect to the movable frame 7.
The main frame 6 is lowered, the movable frame 7 is lowered, the cylinder 8 is lowered, and soil is taken into the cylinder 8. Thereafter, the cylinder 8 is moved up and down, the soil is taken out by the scraper 9, and the soil is collected in the collection soil cup 10 on the moving table 11.
The scraper 9 is configured to be slidable in the left-right direction, and is used at the lower end of the cylindrical body 8 when removing soil from the cylindrical body 8.
The moving table 11 is configured to be slidable back and forth and left and right at a lower portion of the main frame 6, and a plurality of cups 10 for collecting soil are arranged on the moving table 11 in a grid pattern. When collecting soil in the cup 10, the moving table 11 is slid to move the cup 10 below the cylindrical body 8.
The moving table 11 has a plurality of recesses, into which the lower portion of the cup 10 is inserted.
[0013]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a scraper, and FIG. 4 is a diagram showing a configuration near a cylindrical body.
The scraper drive device 13 is connected to the scraper 9, and the scraper 9 can be slid to the vicinity of the cylindrical body 8 by sliding of the scraper drive device 13.
The lower end of the cylinder 8 is inserted into a hole provided in a guard plate 12 fixed to the movable frame 7. The guard plate 12 is kept horizontal to prevent the cylinder 8 from wobbling when the cylinder 8 is inserted into the ground. When the cylinder 8 rises from the ground, the soil attached to the outer peripheral surface of the cylinder 8 is scraped off. Further, a resin film or the like is adhered to the lower surface of the guard plate 12 so that soil does not adhere to the lower surface of the guard plate 12. As a material of the resin film, a fluorine resin, a polyethylene resin, or the like can be used.
[0014]
At the tip of the scraper 9, a contact portion 15 is held by a holder 16, and a cover 14 that is curved below the holder 16 is provided.
The contact portion 15 has a cut in the sliding direction of the scraper 9, and a circular cut portion is formed at the center of the cut. The contact portion 15 is made of an elastic body such as rubber, a shape memory alloy, or a leaf spring, and has an edge fixed by a holder 16.
The holder 16 is formed in a U-shape, and has a configuration in which the opening side faces the cylindrical body 8.
The cover 14 is formed in a tubular shape having an opening at a position corresponding to the opening of the holder 16, and the cover 14 is curved along the shape of the cup 10 for collecting soil. Note that a resin film or the like is also attached to the inner side surface of the cover 14 in order to prevent adhesion of soil.
The scraper 9 is located on the side of the cylinder 8 and is slidable toward the cylinder 8. The sliding of the scraper 9 is performed by the scraper driving device 13.
[0015]
Next, the configuration of the soil sampling unit 2 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a front view of the soil sampling device.
A movable frame 7 is provided at the center of the main frame 6, and the movable frame 7 is configured to slide up and down by a driving device 5 provided above the main frame 6.
A cylinder sliding device 22 is provided on the movable frame 7 so that the cylinder 8 can slide up and down with respect to the movable frame 7. A screw 26 is inserted into the cylinder 8, and the soil is taken into the cylinder 8 by inserting the cylinder 8 into the ground and rotating the screw.
The upper end of the screw 26 is connected to the screw driving device 23, and the screw 26 is rotated by the screw driving device 23. A screw sliding device 24 is connected to the screw driving device 23, and the screw 26 can be slid up and down together with the screw driving device 23.
A grounding sensor 25 is provided below the movable frame 7, and when the movable frame 7 is lowered, the movable frame 7 can be stopped immediately before the grounding.
A scraper 9 is provided on the side of the cylinder 8, and is configured to be slidable toward the cylinder 8.
[0016]
Next, the soil collecting configuration of the soil collecting apparatus will be described with reference to FIGS.
6 is a view showing a state before the movable frame is lowered, FIG. 7 is a view showing a state in which the cylinder is grounded, FIG. 8 is a view showing an inserted state of the cylinder in the ground, and FIG. FIG. 10 is a diagram showing a state where insertion into the ground is completed, FIG. 10 is a diagram showing a state where a cylinder is taken out from the ground, and FIG.
First, the work vehicle 1 is stopped, and the soil sampling unit 2 is lowered to touch the ground.
Next, as shown in FIG. 6, the lower end of the ground sensor 25 and the lower end of the cylindrical body 8 are made to coincide with each other, and the movable frame 7 is lowered. The screw 26 is inserted into the cylinder 8, and has a configuration in which the lower end of the screw 26 and the lower end of the cylinder 8 match. When the movable frame 7 starts to move, the screw 26 rotates in a direction to lift the soil.
Then, the movable frame 7 is lowered together with the cylinder 8 and the screw 26 until the ground sensor 25 is grounded. This results in the state shown in FIG.
[0017]
Although only one ground sensor 25 is shown in the figure, a plurality of ground sensors 25 may be provided. When the sensor 25 reacts to a partially raised portion, the cylinder 8 may start operating earlier than necessary. On the other hand, when the sensor 25 reacts to the recessed portion, the operation start of the cylinder 8 is delayed.
Therefore, a plurality of ground sensors 25 are arranged in a fixed area centered on the cylindrical body 8 and react almost at the same time to confirm that the ground to be sampled keeps a constant plane. It is also possible.
In the case of a raised or hollow ground, the timing at which the sensor 25 reacts at that portion shifts. For this reason, a bulge or a dent can be detected, and a measure such as stopping partially by issuing an alarm can be taken by this detection.
[0018]
Next, as shown in FIG. 8, the screw 26 is inserted into the ground together with the cylinder 8. The cylindrical body 8 that has entered the soil penetrates into the soil while taking in the soil because the screw 26 contained therein is rotating in the direction of scraping the soil.
At this time, it is desirable that the lowering speed of the cylinder 8 and the transport speed of the soil due to the rotation of the screw 26 are theoretically the same. However, when considering the actual loss, it is better to slightly increase the transport speed of the screw 26.
[0019]
When the movable frame 7 is stopped by the grounding sensor 25, the movable frame 7 is in contact with the ground, so that the cylindrical body 8 can stably enter the soil during the soil sampling operation. It is also possible to provide a guard plate surrounding the periphery of the cylinder 8 to prevent the cylinder 8 from wobbling when entering the soil.
Further, it is also possible to use the guard plate to scrape off the soil attached to the outer peripheral surface of the cylinder 8 when the cylinder 8 moves up.
[0020]
The insertion amount of the cylindrical body 8 into the ground is set in advance, and a predetermined depth of penetration into the soil is performed according to the set amount. When the cylinder 8 penetrates a certain depth, that is, when a certain amount of soil is introduced into the cylinder 8, the rotation of the screw 26 inside the cylinder 8 is stopped.
Then, the cylinder 8 starts to move up together with the screw 26.
[0021]
As shown in FIG. 10, when the cylinder 8 is further raised from the ground contact surface after the cylinder 8 has reached the maximum ascending position with respect to the movable frame 7, the movable frame 7 is raised and shown in FIG. As described above, the upper and lower positions of the lower end of the cylindrical body 8 and the scraper 9 are made to coincide.
[0022]
Next, a configuration for supplying the collected soil to the cup 10 will be described with reference to FIGS.
FIG. 12 is a view showing a state in which the soil is supplied to the collection cup, FIG. 13 is a view showing a state in which the screw is cleaned by the scraper, and FIG. 14 is a view showing a state in which the soil supply to the collection cup is completed.
On the main frame 6, a moving table 11 on which a plurality of collected soil cups 10 are arranged is mounted. The moving table 11 is moved, and the cup 10 into which the collected soil is put is disposed below the cylindrical body 8.
Then, as shown in FIG. 12, the cylinder 8 is held at the same position, and descends toward the cup 10 with only the internal screw 26 stopped rotating.
[0023]
Next, the scraper 9 is inserted into the screw 26 as shown in FIG.
The collected soil adheres to the surface of the screw 26, and the soil is removed from the screw 26 by the scraper 9.
With the scraper 9 inserted in the screw 26, the screw 26 is raised while rotating in the same manner as when soil is collected. The direction of rotation is determined in consideration of the shape of the screw and the like in order to efficiently scrape the soil.
Then, as shown in FIG. 14, the scraper 9 scrapes off the soil on the surface of the screw 26. The shaved soil falls into the collected soil cup 10.
[0024]
It is desirable to insert the scraper 9 at the lowest position of the cylindrical body 8 in order to prevent the collected soil from falling unnecessarily.
When the soil of the screw 26 is removed in this way, if the screw 26 is raised while rotating continuously, depending on the state of the scraper 9, the scraper 9 may be drawn into the cylinder 8 together with the screw 26. is there.
In order to avoid this, the hardness of the scraper 9 is increased. Alternatively, the rotation of the screw 26 is increased intermittently. Or, it intermittently reverses and descends. Thereby, the posture of the scraper 9 is corrected each time, and the scraper 9 is not drawn into the cylinder 8.
It is also possible to provide a curved plate below the scraper 9 to prevent spilling of the soil. The curved plate is provided along the cup.
[0025]
The above operation is performed by the soil sampling unit 2 to which the work vehicle 1 is mounted. The operation is performed while changing the sampling position by the work vehicle 1.
Thereby, the labor required for the operator to collect the soil can be reduced. Then, the trouble of transporting the collected soil, which occurs at the time of moving or the like, is eliminated.
Further, since information on the position of the cup 10 loaded on the moving table 11 and the collection place is associated and recorded by the soil collection unit 2, the labor required for sorting the collected soil is reduced, and It can be implemented as a series of continuous sampling steps.
[0026]
Next, application examples of these operations will be described.
When the cylinder 8 is invading the soil, the lowering of the cylinder 8 is stopped, and only the rotation of the screw 26 is cascaded (not lowered), so that the screw 26 becomes idle. In this state, when the lowering of the cylinder 8 is restarted, a portion where soil is not collected is formed on the surface of the screw 26 only in the section where the screw 26 is idle.
That is, the soil at the same location can be divided and collected by one intrusion into the soil. For this reason, it is possible to divide the soil at the same location into a plurality of sampling cups.
When the cylindrical body 8 is made to enter the soil, the cylindrical body 8 and the screw 26 (rotating state) are integrally lowered, but only the cylindrical body 8 may be made to enter first. At this time, if the cylindrical body 8 is made to enter while rotating, the work becomes easy. The screw 26 starts descending when the intrusion of the cylindrical body 8 is completed, and the screw 26 rotates to shake up the soil.
Further, the screw 26 (rotating state) may be made to enter first, instead of causing the cylinder 8 to enter the soil first. Then, the tubular body 8 descends in a manner that the tubular body 8 covers the screw 26 later, and enters the soil. At this time, if the cylindrical body 8 descends while rotating, the work becomes easy.
[0027]
These methods are effective on cultivated soil. That is, the soil that has been crushed and softened like sand protrudes out of the cylindrical body 8 due to the slight resistance of the screw 26 and the cylindrical body 8 when the lowering of the cylindrical body 8 and the screw 26 is performed at the same time. Is reduced. By lowering the screw 26 or the cylinder 8 later, the resistance at the time of insertion into the ground is reduced, so that an accurate amount of soil can be collected without the soil protruding outside the cylinder 8.
In other words, although it takes more time to simultaneously intrude the cylinder 8 and the screw 26 into the soil, it is possible to reduce the resistance at the time of intruding into the soil by operating them separately.
[0028]
Further, the screw 26 may be omitted in order to simplify the structure, and a piston for extruding the soil may be arranged in the cylinder 8.
In this case, first, only the cylindrical body 8 descends while rotating into the soil, and is taken up as it is after the soil is collected. At this time, the soil is held in the cylinder 8 only by the frictional force with the inner surface of the cylinder 8. In order to secure this holding, the diameter of the tip of the cylinder 8 may be slightly smaller than the body of the cylinder 8.
After the soil is collected, the cylinder 8 is moved to the upper surface of the soil collection cup 10 and pushed out of the cylinder 8 by a piston. (At this time, if a member such as urethane is provided on the sliding surface between the inner surface of the cylinder and the piston, smooth sliding of the piston can be ensured, and the loss due to the gap between the inner surface of the cylinder and the piston is eliminated.)
In addition, if a tractor is equipped with a system that senses the current position (such as GPS), it is possible to correlate and record the soil components and their positions. You can do it.
[0029]
Next, the configuration of the contact portion 15 of the scraper 9 will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a side sectional view showing the configuration of the contact portion of the scraper.
First, an example of the contact portion 15 of the scraper 9 will be described with reference to FIG. The contact portion 15 is made of a plate-like member having a substantially uniform thickness, and has a tip portion abutting on the surface 26 b of the screw 26. Thereby, the soil attached to the surface of the screw 26 is scraped off.
With such a configuration, the contact portion 15 can be easily configured.
[0030]
As shown in FIG. 15B, the tip of the contact portion 15 that contacts the outer surface of the screw 26 is formed at an acute angle. That is, the thickness of the abutting portion of the scraper 9 on the side in contact with the screw 26 is configured to be small. With this configuration, the soil can be easily removed.
[0031]
【The invention's effect】
As described in claim 1, a soil sampling unit is provided via a lifting mechanism at the front or rear of the self-propelled machine, and the control unit is mounted on the self-propelled machine. Can be reduced.
[0032]
As set forth in claim 2, the soil collecting portion is constituted by a cylinder and a frame supporting the cylinder, the cylinder can be penetrated into the soil, and a driving device for the cylinder is provided at an upper portion of the frame. Since it is arranged, the tubular body can be easily inserted into the ground, and attachment and detachment between the frame and the work vehicle can be easily performed.
[0033]
As described in claim 3, a mounting table on which a plurality of collection containers can be mounted is provided at a lower portion of the frame, and by moving the mounting table, the collection container is moved below the cylindrical body. Is transferred to the container, so that the collected matter can be securely contained in the container, and the collected matter can be transferred simultaneously with the cleaning.
[0034]
As described in claim 4, since the self-propelled machine is equipped with a device capable of recognizing the position at the time of collection, it is possible to easily associate the collected material with the collection place and perform the collection work continuously. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a configuration in which a soil sampling device is mounted on a work vehicle.
FIG. 2 is a rear view of the same.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a scraper.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration near a cylindrical body.
FIG. 5 is a front view of the soil sampling device.
FIG. 6 is a diagram showing a state before the movable frame descends.
FIG. 7 is a view showing a state in which a cylindrical body is grounded.
FIG. 8 is a diagram showing a state in which the cylindrical body is inserted into the ground.
FIG. 9 is a view showing a state where the insertion of the cylinder into the ground is completed.
FIG. 10 is a view showing a state where a cylindrical body is taken out from the underground.
FIG. 11 is a view showing a state in which soil is completely taken into the cylinder.
FIG. 12 is a diagram showing a state of supplying soil to a collected soil cup.
FIG. 13 is a diagram illustrating a cleaning state of a screw by a scraper.
FIG. 14 is a diagram showing a state in which the supply of soil to the collection cup is completed.
FIG. 15 is a side sectional view showing a configuration of a contact portion of the scraper.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 work vehicle 2 soil sampling device 3 control device 4 work machine mounting device 5 drive device 6 main frame 7 movable frame 8 cylinder 9 scraper 10 (for sampling soil) cup 11 moving table 12 guard plate 13 scraper drive device 14 cover 15 Contact part 16 Holder 22 Cylindrical sliding device 25 Ground sensor 26 Screw

Claims

A soil sampling device comprising: a soil sampling unit provided at a front portion or a rear portion of a self-propelled machine via a lifting mechanism, and a control unit mounted on the self-propelled machine.

The said soil collection part was comprised by the cylindrical body and the flame | frame which supports this cylindrical body, the said cylindrical body was able to penetrate into soil, and the drive device of the cylindrical body was arrange | positioned at the upper part of the said frame, The claim characterized by the above-mentioned. Item 6. The soil sampling device according to Item 1.

At the lower part of the frame is provided a mounting table on which a plurality of collection containers can be placed, and by moving the mounting table, the collection container is moved below the cylinder, and the collection is transferred to the container. The soil sampling device according to claim 2, wherein

The soil collecting apparatus according to claim 1 or 3, wherein the self-propelled machine is provided with a device capable of recognizing a position at the time of collection.