JP2008043261A - 土壌処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 土壌内の土塊を破砕するとともに石礫を選別して除去することができ、安価で簡素な構成でありながら、播種床を一定の厚さに調整することができる土壌処理装置を提供する。
【解決手段】 本体フレーム２と、土壌を掘り起こすための掘取部３と、掘り取り深さを調節するガイドローラ４と、掘り起こされた土塊を破砕し石礫を選別除去するための土壌処理コンベヤ６と、本体フレームの前端部に上下平行リンク機構を介して連結された牽引部７と、牽引部７に対し本体フレーム２の前端部を上下動させる油圧シリンダ８と、油圧シリンダ８内の油圧を制御して、装置１の自重のうちガイドローラ４にかかる重量に相当する上向きの力を本体フレーム２に付与してガイドローラ４を畦に沈み込まない位置に保持する油圧制御手段９とを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土壌内の土塊を破砕し石礫を選別除去する土壌処理装置に関し、特に、馬鈴薯等を栽培する栽培床を調整するのに好適な土壌処理装置に関するものである。

近年、馬鈴薯等を栽培するにあたり、播種作業前に栽培床の土塊を破砕したり、土塊や石礫を除去するソイルコンディショニングと呼ばれる栽培システムが提案されている。このソイルコンディショニングによれば、生育時や収穫時において、土塊や石礫が馬鈴薯にダメージを与えてしまうことを防げるし、収穫の際に土塊や石礫の選別除去作業を行う必要がなくなるため作業効率が向上する。

上記のようなソイルコンディショニングに使用される装置として、例えば、国際公開第０３／０２４１９５号パンフレットには、土塊を破砕したり土壌から不要物を除去する土壌処理装置が提案されている（特許文献１）。この土壌処理装置は、土壌を掘り起こすリフティング手段と、掘り起こした土壌等を処理しながら運搬するメインコンベヤと、このメインコンベヤの下流に設けられる追加コンベヤとから構成されている。そして、リフティング手段の前方に設けられたガイドローラの上下位置を調節することで掘取深さを調節し、栽培床の厚さを一定に調整するようになっている。

国際公開第０３／０２４１９５号パンフレット

しかしながら、特許文献１に記載された土壌処理装置においては、ガイドローラに装置の自重がかかってしまう。したがって、二畦同時作業機のように、リフティング手段やコンベヤを含めた装置重量が大きい場合、ガイドローラが畦に沈み込んでしまうため、リフティング手段による掘取深さが変動し、栽培床の厚さを一定にすることができないという問題がある。

また、従来の土壌処理装置において、ガイドローラを弾性部材等によって上下動自在に支持するとともに、畦の凹凸を感知する近接センサと、掘取部を上下させるアクチュエータとを設ければ、畦の凹凸に合わせてアクチュエータをオンオフ制御することにより、掘取部を畦に追従させられるが、制御の難しさとコストがかかるため好ましくない。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、土壌内の土塊を破砕するとともに石礫を選別して除去することができ、安価で簡素な構成でありながら、播種床を一定の厚さに調整することができる土壌処理装置を提供することを目的としている。

本発明に係る土壌処理装置の特徴は、一対のタイヤを回転自在に軸支する本体フレームと、この本体フレームに設けられ土壌を掘り起こすための掘取部と、この掘取部の前方に設けられ掘り取り深さを調節するガイドローラと、前記掘取部の後方に設けられ掘り起こされた土塊を破砕し石礫を選別除去するための土壌処理コンベヤと、前記本体フレームの前端部に上下平行リンク機構を介して連結された牽引部と、この牽引部に対して、前記本体フレームの前端部を上下動させる油圧シリンダと、この油圧シリンダ内の油圧を制御して、装置の自重のうち前記ガイドローラにかかる重量に相当する上向きの力を前記本体フレームに付与して前記ガイドローラを畦に沈み込まない位置に保持する油圧制御手段とを有している点にある。

また、本発明において、前記油圧制御手段は、前記油圧シリンダへの油の供給を制御する第１制御弁と、油タンクへの油の逃がしを制御する第２制御弁と、前記油圧シリンダ内の油圧が、前記ガイドローラを畦に沈み込ませない位置に保持しうる上向きの力を付与するための所定の油圧値を超えたとき、油を油タンクへ排出する自重キャンセル量調節弁と、この自重キャンセル量調節弁への油の供給を制御する第３制御弁と、これら第１制御弁、第２制御弁および第３制御弁を制御するバルブコントローラとを有し、このバルブコントローラは、土壌を処理する場合、前記第１制御弁を制御して前記油圧シリンダに油を供給させ、前記第２制御弁を制御して前記油タンクに油が逃げないようにし、前記第３制御弁を制御して前記自重キャンセル量調節弁に油を供給させることが好ましい。

さらに、本発明において、前記土壌処理コンベヤは、土塊破砕用の円弧状突起を有する複数本の土壌処理ローラが並列配置されており、隣接する土壌処理ローラが互いに異なる回転速度で回転する構成とされていることが好ましい。

本発明によれば、土壌内の土塊を破砕するとともに石礫を選別して除去することができ、安価で簡素な構成でありながら、播種床を一定の厚さに調整することができる。

以下、本発明に係る土壌処理装置の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の土壌処理装置１を示す側面図である。

図１に示すように、本実施形態の土壌処理装置１は、主として、本体フレーム２と、土壌を掘り起こすための掘取部３と、この掘取部３による掘り取り深さを調節するガイドローラ４と、掘り起こした土壌を左右両側で堰き止める堰止用ディスク５と、掘り起こされた土塊を破砕し石礫を選別除去するための土壌処理コンベヤ６と、トラクタに牽引される牽引部７と、この牽引部７に対して、本体フレーム２の前端部を上下動させる油圧シリンダ８と、この油圧シリンダ８内の油圧を制御する油圧制御手段９とから構成されている。

以下、各構成部についてより詳細に説明する。本体フレーム２は、図１に示すように、前方にトラクター等で牽引するための引き手部２１が設けられており、後方には一対のタイヤ２２，２２を回転自在に軸支している。なお、本実施形態では、タイヤ２２，２２を軸支する支持フレーム２３にステアリング用シリンダ２４が設けられており、土壌処理装置１をより高精度に方向変換しうるようになっている。また、支持フレーム２３と本体フレーム２との間には、傾斜調節用シリンダ２５が設けられており、本体フレーム２の傾斜角度を調節しうるようになっている。

掘取部３は、土壌を掘り起こして土壌処理コンベヤ６に渡す役割を果たすものである。本実施形態において、掘取部３は、その先端が尖った形状に形成されており、図１に示すように、引き手部２１の基端部近傍において本体フレーム２に固定されている。

ガイドローラ４は、畦に接地されて掘取部３との間隔を調節することにより掘取深さを決定する役割を果たすものである。本実施形態において、ガイドローラ４は、引き手部２１に上下揺動自在に支持されており、ローラ調節ネジ４１により初期の設定位置を上下で変更しうるようになっている。

堰止用ディスク５は、掘取部３により掘り起こされた土壌が左右にはみ出るのを堰き止める役割を果たすものである。本実施形態において、堰止用ディスク５は、掘取部３の左右位置で回転自在に軸支されており、逃げ量調節スプリング５１によって、上方向の逃げ量が設定されるようになっている。

土壌処理コンベヤ６は、掘り起こされた土塊を破砕し石礫を選別除去する役割を果たすものである。本実施形態において、土壌処理コンベヤ６は、図２に示すように、本体フレーム２の前後方向に複数本の土壌処理ローラ６１が並列配置されており、これら各土壌処理ローラ６１に本体フレーム２の上方に設けられた両軸減速機６２から回転駆動力が伝達される。

具体的には、図２に示すように、左右端部のいずれかにスプロケットＳを有する第１ローラＲ１から第１５ローラＲ１５までの土壌処理ローラ６１を並列配置しており、両軸減速機６２の左側のダブルスプロケットＷＳを第３ローラＲ３および第４ローラＲ４のスプロケットＳとチェーンＣで巻回させている。また、両軸減速機６２の右側のダブルスプロケットＷＳを第５ローラＲ５および第６ローラＲ６のスプロケットＳとチェーンＣで巻回させている。

そして、図２に示すように、所定のローラＲのスプロケットＳをチェーンＣで連結することにより、例えば第３ローラＲ３の回転力を第１ローラＲ１に伝達し、第４ローラＲ４の回転力を第２ローラＲ２に伝達し、隣接する各ローラＲの回転数を異なるようにできる。また、同様の構成によって、第５ローラＲ５の回転駆動力は、第７ローラＲ７，第９ローラＲ９，第１１ローラＲ１１へと伝達され、第６ローラＲ６の回転駆動力は、第８ローラＲ８，第１０ローラＲ１０，第１２ローラＲ１２〜第１５ローラＲ１５へと伝達され、隣り合う土壌処理ローラ６１の回転数が異なるようにできる。なお、図２では、チェーンの巻回関係をわかりやすくするため、両軸減速機６２のダブルスプロケットＷＳを各土壌処理ローラ６１の外側に図示している。

また、本実施形態では、土壌処理コンベヤ６の土塊破砕機能および石礫選別除去機能を向上させるため、隣接する土壌処理ローラ６１が互いに異なる回転速度で回転する構成とされている。具体的には、両軸減速機６２の左右のダブルスプロケットＷＳのうち、第４ローラＲ４および第６ローラＲ６に回転駆動力を伝達するスプロケットＳの歯数が、第３ローラＲ３および第５ローラＲ５に回転駆動力を伝達するスプロケットＳの歯数よりも少なくなるように選択されている。これにより、第２，４，６，８，１０，１２〜１５ローラＲ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ８，Ｒ１０，Ｒ１２〜Ｒ１５の回転速度が、第１，３，５，７，９，１１ローラＲ１，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７，Ｒ９，Ｒ１１よりも減速されるようになっている。

なお、本実施形態では、図１に示すように、第１３〜第１５ローラＲ１３〜Ｒ１５の左側に石礫排出コンベヤ６３が延出されており、土壌処理コンベヤ６で篩い分けされた石礫や、破砕されずに残留した土塊を栽培床間に排出するようになっている。また、本実施形態において、土壌処理ローラ６１は、図３に示すように、複数の土塊破砕用の円弧状突起６４を周方向に有する土壌処理ホイール６５が、同軸上に複数個設けられている。

牽引部７は、トラクタ（図示せず）に連結されて装置全体を牽引させるものであり、上下平行リンク機構７１を介して本体フレーム２の前端部に連結されている。具体的には、図１に示すように、牽引部７の後端部と引き手部２１の前端部との間に、２本のリンク部材７２，７２が上下において平行状態を保持しつつ回動自在に軸支されている。これにより、牽引部７と本体フレーム２との上下位置が相対的に変化させられる。

油圧シリンダ８は、本体フレーム２の前端部を牽引部７に対して上下動させる役割を果たすものである。本実施形態では、図１に示すように、油圧シリンダ８の一端が、前記２本のリンク部材７２，７２のうち上方のリンク部材７２の上面に回転自在に軸支されており、他端が引き手部２１の前端部に回転自在に軸支されている。これにより、油圧シリンダ８を短縮させた場合、牽引部７に対して本体フレーム２の前端部が下方に移動し、油圧シリンダ８を伸長させた場合、牽引部７に対して本体フレーム２の前端部が上方に移動するようになっている。

油圧制御手段９は、油圧シリンダ８内の油圧を制御するものであり、本実施形態では、図４に示すように、第１制御弁９１と、第２制御弁９２と、第３制御弁９３と、自重キャンセル量調節弁９４と、メインリリーフ弁９５と、バルブコントローラ９６と、油圧ポンプ９７と、油タンク９８とから構成されている。

第１制御弁９１、第２制御弁９２および第３制御弁９３は、電磁操作弁であり、バルブコントローラ９６によってソレノイドへの通電をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、バルブが開閉するようになっている。本実施形態において、第１制御弁９１は、油圧シリンダ８への油の供給を制御するものである。具体的には、油圧シリンダ８の上流に配置されており、ＯＮ時にはバルブを開放して油圧シリンダ８へ油を供給し、ＯＦＦ時にはバルブを閉じて油圧シリンダ８内に油を閉じこめるようになっている。

また、第２制御弁９２は、油タンク９８への油の逃がしを制御するものである。具体的には、油タンク９８の上流に配置されており、ＯＮ時にはバルブを閉じて油が油タンク９８へ逃げないようにし、ＯＦＦ時にはバルブを開放して油を逃がすようになっている。さらに、第３制御弁９３は、油をオーバーフローさせるために自重キャンセル量調節弁９４を油圧回路に接続させるか否かを制御するものである。具体的には、自重キャンセル量調節弁９４の上流に配置されており、ＯＮ時にはバルブを閉じて自重キャンセル量調節弁９４へ油が排出されないようにし、ＯＦＦ時にはバルブを開放して自重キャンセル量調節弁９４へ油を排出し、オーバーフロー機能を作用させるようになっている。

また、自重キャンセル量調節弁９４は、圧力制御弁から構成されており、所定の設定値を超える油圧が付与されたとき、油を油タンク９８へ排出することで所定の油圧値に保持するようになっている。本実施形態において、前記所定の設定値は、土壌処理装置１の自重のうちガイドローラ４にかかる重量分をキャンセルしうる油圧値に設定されている。したがって、自重キャンセル量調節弁９４を機能させた場合、油圧シリンダ８内は当該油圧値に保持されるようになっている。

なお、メインリリーフ弁９５も圧力制御弁から構成されており、油圧制御手段９にかかる油圧の最高値を規制するものである。当該最高値を超える油圧が付与されたとき、油を油タンク９８へ排出することで、油圧ポンプ９７等の破損を防止するようになっている。

以上において、本実施形態のバルブコントローラ９６は、第１制御弁９１から第３制御弁９３を適宜ＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、油圧シリンダ８に各種の動作を行わせるようになっている。具体的には、図５に示すように、第１制御弁９１、第２制御弁９２および第３制御弁９３をそれぞれＯＦＦ・ＯＮ・ＯＮにしたとき、油圧シリンダ８が伸長し、本体フレーム２に上向きの力を付与する。また、第１制御弁９１、第２制御弁９２および第３制御弁９３をそれぞれＯＮ・ＯＦＦ・ＯＮにしたとき、油圧シリンダ８が短縮し、本体フレーム２に下方向に移動させる。また、第１制御弁９１、第２制御弁９２および第３制御弁９３を全てＯＦＦにしたとき、油圧シリンダ８が停止するようになっている。

そして、第１制御弁９１、第２制御弁９２および第３制御弁９３をそれぞれＯＮ・ＯＮ・ＯＦＦにしたとき、自重キャンセル量調節弁９４が機能し、油圧シリンダ８が、土壌処理装置１の自重のうちガイドローラ４にかかる重量相当分をキャンセルする油圧値を保持しつつ、上下動に対してフリーな状態となる。すなわち、当該油圧値に応じて伸長された油圧シリンダ８が本体フレーム２を所定の高さ位置以上に保持するため、土壌処理装置１の重量によってガイドローラ４が受ける重量が相殺され、当該ガイドローラ４は畦に沈み込まず、畦の凹凸に追従するようになっている。

つぎに、本実施形態の土壌処理装置１による作用について説明する。

本実施形態の土壌処理装置１によって、馬鈴薯等の栽培床を調整する場合、まず、牽引部７をトラクタ等に連結させた後、ローラ調節ネジ４１によってガイドローラ４の上下位置を調節し、掘取部３との間隔を決定しておく。これにより、掘取部３による土壌の掘取深さが所望の値に設定される。

つぎに、油圧制御手段９によって第１制御弁９１、第２制御弁９２および第３制御弁９３をそれぞれＯＮ・ＯＮ・ＯＦＦに制御して、油圧シリンダ８を所定圧以上に保持しつつフリーな状態に設定する。これにより、本体フレーム２の前端部が上下平行リンク機構７１によって牽引部７よりも上方に移動する。このとき、油圧シリンダ８内の油圧は、土壌処理装置１の自重のうちガイドローラ４にかかる重量分をキャンセルする値に保持されるため、図６に示すように、ガイドローラ４は畦に沈み込まない位置に保持される。

つづいて、土壌処理コンベヤ６を駆動させるとともに、トラクタを走行させ土壌処理装置１を牽引する。この操作により、掘取部３により掘り取られた土壌は、堰止用ディスク５によって左右への流出を防止されながら、順次、土壌処理コンベヤ６へと送られる。そして、土壌処理中は、常に、油圧シリンダ８が、土壌処理装置１の自重のうちガイドローラ４にかかる重量分に相当する上向きの力を本体フレーム２に付与している。このため、ガイドローラ４が畦に沈み込むことなく、畦の凹凸に追従する。これにより、掘取部３による掘取深さが一定となるため、播種床を一定の厚さに調整することができる。

土壌を受け取った土壌処理コンベヤ６では、各土壌処理ローラ６１の円弧状突起６４が土壌に含まれていた土塊を破砕し、破砕した土壌を各土壌処理ローラ６１の隙間から篩い落とす。一方、破砕しきれずに残留した土塊や土壌に含まれていた石礫は、土壌処理ローラ６１によって上方へと運搬され、石礫排出コンベヤ６３から栽培床間に排出される。これにより大きな土塊や石礫が簡単に除去できる。

また、本実施形態では、隣接する土壌処理ローラ６１が互いに異なる回転速度に設定されている。このため、下流の土壌処理ローラ６１が土塊を送りながら下方周りに引き込む速さに対して、上流に隣接する土壌処理ローラ６１が土塊を送りながら上方周りに戻す速さに差が生まれ、土塊に対してより大きな衝撃や振動を与えられ破砕と篩い分けを効率的に行える。

以上のような本実施形態によれば、
１．土壌内の土塊を破砕して石礫を選別除去するため、収穫時に別途、除去作業をする必要がなくなって収穫作業の効率が向上し、土塊や石礫によって農作物がダメージを受けない。
２．安価で簡素な構成でありながら、栽培床を一定の深さに調整することができる。
３．土壌処理コンベヤ６の土塊破砕処理および石礫選別除去処理をより効果的に実行することができる等の効果を奏する。

なお、本発明に係る土壌処理装置１は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

例えば、上述した本実施形態では、隣接する土壌処理ローラ６１の回転速度を異ならせるため、両軸減速機６２のダブルスプロケットＷＳの歯数を変えているが、これに限られるものではなく、回転駆動力を受ける土壌処理ローラ６１側のスプロケットＳの歯数を異ならせるようにしてもよい。例えば、第３ローラＲ３および第５ローラＲ５において回転駆動力を受けるスプロケットＳの歯数を、第４ローラＲ４および第６ローラＲ６において回転駆動力を受けるスプロケットＳの歯数よりも少なくなるように選択すれば、本実施形態と同様に動作するようになっている。

また、上述した本実施形態では、図１に示すように、各土壌処理ローラ６１の回転軸が一直線上に位置するように設けられているが、これに限られるものではなく、図７に示すように、隣接する土壌処理ローラ６１の高さ位置が交互に異なるように軸支してもよい。この構成によれば、高位置に軸支された各土壌処理ローラ６１が、土壌の流れに対し、より大きな抵抗を付与するため土塊がより一層破砕されやすい。

さらに、上記構成において、土壌の搬送方向における軸間距離を変えずに高さ位置だけをずらした場合には、軸ピッチが大きくなって隙間が広がり、篩い落とされた土壌、すなわち畦内土壌の粒径が大きくなるおそれがある。したがって、図８に示すように、軸ピッチを大きくしないように、つまり図１と同等の距離を保持しつつ、隣接する土壌処理ローラ６１間の傾斜角度を大きく構成して配置すればよい。この構成によれば、土塊の破砕性能を向上させつつ、土壌処理コンベヤ６の全長が短縮されるため、土壌処理装置１を小型化できるというメリットもある。

本発明に係る土壌処理装置の実施形態を示す全体図である。 本実施形態の土壌処理装置を示す概略平面図である。 本実施形態の土壌処理ローラを示す一部拡大図である。 本実施形態の油圧制御手段を示す油圧回路である。 本実施形態の油圧シリンダの動作と、各制御弁との関係を示す表である。 本実施形態の土壌処理装置において、自重がキャンセルされている状態を示す全体図である。 本発明に係る土壌処理装置の他の実施形態における土壌処理コンベヤを示す図である。 本発明に係る土壌処理装置のさらに他の実施形態における土壌処理コンベヤを示す図である。

符号の説明

１ 土壌処理装置
２ 本体フレーム
３ 掘取部
４ ガイドローラ
５ 堰止用ディスク
６ 土壌処理コンベヤ
７ 牽引部
８ 油圧シリンダ
９ 油圧制御手段
２１ 引き手部
２２ タイヤ
２３ 支持フレーム
２４ ステアリング用シリンダ
２５ 傾斜調節用シリンダ
４１ ローラ調節ネジ
５１ 逃げ量調節スプリング
６１ 土壌処理ローラ
６２ 両軸減速機
６３ 石礫排出コンベヤ
６４ 円弧状突起
６５ 土壌処理ホイール
７１ 上下平行リンク機構
７２ リンク部材
９１ 第１制御弁
９２ 第２制御弁
９３ 第３制御弁
９４ 自重キャンセル量調節弁
９５ メインリリーフ弁
９６ バルブコントローラ
９７ 油圧ポンプ
９８ 油タンク
Ｒ１〜Ｒ１５ 第１〜第１５ローラ
Ｓ スプロケット
ＷＳ ダブルスプロケット
Ｃ チェーン

Claims (3)

1. 一対のタイヤを回転自在に軸支する本体フレームと、
   この本体フレームに設けられ土壌を掘り起こすための掘取部と、
   この掘取部の前方に設けられ掘り取り深さを調節するガイドローラと、
   前記掘取部の後方に設けられ掘り起こされた土塊を破砕し石礫を選別除去するための土壌処理コンベヤと、
   前記本体フレームの前端部に上下平行リンク機構を介して連結された牽引部と、
   この牽引部に対して、前記本体フレームの前端部を上下動させる油圧シリンダと、
   この油圧シリンダ内の油圧を制御して、装置の自重のうち前記ガイドローラにかかる重量に相当する上向きの力を前記本体フレームに付与して前記ガイドローラを畦に沈み込まない位置に保持する油圧制御手段と
   を有していることを特徴とする土壌処理装置。
2. 請求項１において、前記油圧制御手段は、
   前記油圧シリンダへの油の供給を制御する第１制御弁と、
   油タンクへの油の逃がしを制御する第２制御弁と、
   前記油圧シリンダ内の油圧が、前記ガイドローラを畦に沈み込ませない位置に保持しうる上向きの力を付与するための所定の油圧値を超えたとき、油を油タンクへ排出する自重キャンセル量調節弁と、
   この自重キャンセル量調節弁への油の供給を制御する第３制御弁と、
   これら第１制御弁、第２制御弁および第３制御弁を制御するバルブコントローラとを有し、
   このバルブコントローラは、土壌を処理する場合、前記第１制御弁を制御して前記油圧シリンダに油を供給させ、前記第２制御弁を制御して前記油タンクに油が逃げないようにし、前記第３制御弁を制御して前記自重キャンセル量調節弁に油を供給させることを特徴とする土壌処理装置。
3. 請求項１において、前記土壌処理コンベヤは、土塊破砕用の円弧状突起を有する複数本の土壌処理ローラが並列配置されており、隣接する土壌処理ローラが互いに異なる回転速度で回転する構成とされていることを特徴とする土壌処理装置。

Images