JP2010041950A - オフセット作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】トラクタに装着されトラクタを旋回後トラクタを停止させたまま作業部を直進させて作業を行う場合に作業者の意図をより正確に実現し、安全に作業を行うことができる機能を有するオフセット作業機を提供することを目的とする。
【解決手段】制御部３による制御は、トラクタ１５の旋回中はアクチュエータ７を作業部２７が直進するように制御し、その後、トラクタが旋回後の停止位置においては、スイッチ５ａが操作されている間だけアクチュエータ７のみの制御により作業部２７を直進させ、スイッチ５ａが操作されなくなると作業部２７は直進を中止することにより上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オフセット作業機に関し、特に、トラクタに装着されトラクタを旋回後トラクタを停止させたまま作業部を直進させて作業を行う場合に作業者の意図をより正確に実現し、安全に作業を行うことができる機能を有するオフセット作業機に関する。

従来、例えば、畦塗り機で圃場の隅部まで、バック作業を行わずに成形しようとするのに、圃場の隅部付近からトラクタを旋回させながら畦をほぼ直線的に成形していき、トラクタ停止後にさらに塗り残し部分を自動で仕上げる作業機が知られている。その一例が特許文献１に記載されている。
特開２００７−２７４９５３号公報

しかし、上述の畦塗り機において、トラクタの旋回中に対応した自動モードと停止後の自動モードが一連の動作となるようにシステムが構築されており、トラクタのＰＴＯ軸が回転している間は自動的に畦塗り機の作業および回動が継続し直交する面に障害物（水口、排水口、コンクリート壁、人など）があった場合に、ＰＴＯクラッチを切るか、作業機を一時停止させる操作が必要になり空走時間が出来るため、周囲の安全、圃場の保全、機作の損傷の恐れがある。

図１３は、コンクリート壁がある場合の圃場の一例を示す平面図である。コンクリート壁１０１が畦を塗る面１００と直交している場合、畦塗り機を矢印の方向に進めると、畦塗り機はコンクリート壁１０１手前で停止しなければ、コンクリート壁１０１や畦塗り機を破損することになる。これは、コンクリート壁１０１が畦畔である場合においても同様である。

また、図１４は、水口（排水口）がある場合の圃場の一例を示す平面図である。水口（排水口）１０２は圃場の隅部にあることが多く、水口（排水口）１０２が畦を塗る面１００に存在する場合、畦塗り機で矢印の方向に隅まで塗ってしまうと、水口（排水口）１０２や畦塗り機を破損することになる。

本発明は、上記課題に鑑みて、トラクタに装着されトラクタを旋回後トラクタを停止させたまま作業部を直進させて作業を行う場合に作業者の意図をより正確に実現し、安全に作業を行うことができる機能を有するオフセット作業機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のオフセット作業機は、トラクタに装着する装着部と、農作業をする作業部と、前記装着部と前記作業部とを連結する連結機構と、前記連結機構を動かすアクチュエータと、前記連結機構の状態を検知するセンサーと、スイッチと、前記センサー及び前記スイッチからの情報に基づき前記アクチュエータを制御する制御部とを有し、前記制御部による制御は、トラクタの旋回中は前記アクチュエータを前記作業部が直進するように制御し、その後、トラクタが前記旋回後の停止位置においては、前記スイッチが操作されている間だけ前記アクチュエータのみの制御により前記作業部を直進させ、前記スイッチが操作されなくなると前記作業部は直進を中止することを特徴とする。

さらに本発明のオフセット作業機は、表示部と、前記作業部に設置されるカメラとを有し、前記カメラにより前記作業部前方の状態を撮影し、当該撮影した映像を前記表示部で表示させることを特徴とする。
さらに本発明のオフセット作業機は、通報手段と、前記作業部に設置される障害物検知センサーとを有し、前記障害物検知センサーにより前記作業部前方の障害物を検知した場合、前記通報手段による通報がなさせることを特徴とする。
さらに本発明のオフセット作業機は、前記連結機構は、前記作業部と水平方向に回動可能な支点によって連結された連結フレームと、前記装着部と前記連結フレームとの間に２つのアームで構成された擬似平行リンクとにより構成され、前記アクチュエータは、前記擬似平行リンクを動かす第１のシリンダーと、前記連結フレームに対する前記作業部を回動させる第２のシリンダーとによって構成されていることを特徴とする。
さらに本発明のオフセット作業機は、前記連結機構は、前記装着部及び前記作業部をそれぞれ水平方向に回動可能な支点によって連結された中間フレームにより構成され、前記アクチュエータは、前記装着部に対して前記中間フレームを回動させる第１シリンダーと、前記中間フレームに対して前記作業部を回動させる第２シリンダーとによって構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、トラクタに装着されるオフセット作業機において、トラクタを旋回後トラクタを停止させたまま作業部を直進させて作業を行う場合に作業者の意図をより正確に実現し、安全に作業を行うことを可能とする。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明のオフセット作業機が有する動作部制御システムの一実施形態を示すシステム構成図である。

本発明のオフセット作業機が有する動作部制御システムは、制御部３と、制御部３と接続されるなどして通信可能な、操作部５と、作業機アクチュエータ７と、動作検出部８と、作業機位置方向検出部９を有している。

作業機アクチュエータ７は、オフセット作業機の動作部を動かすために備えつけられている。そして、作業機アクチュエータ７が動作することにより、後述するオフセット作業機に必要な動作部を動かす構成となっている。作業機アクチュエータ７の例として、モーター、パワーシリンダー、電動油圧シリンダー、油圧バルブとシリンダーなどがある。

動作検出部８は、センサー等で構成されており、作業機アクチュエータ７の直接の稼動状態や、動作部の動作状態を検知することができ、その検知した内容を制御部３に検知信号として出力する。

操作部５は、作業者等の操作により制御部３に操作信号を送信するものである。操作部５には、作業スイッチ５ａを有し、これにより後述する作業を行うようになっている。このスイッチは、操作している間だけＯＮになるスイッチである。具体的には、スイッチを押している間だけＯＮになる、押しボタン式や、自動復帰スイッチ等があげられる。また、操作部５では、必要に応じて制御部３からの信号により作業者に動作状況を（例えば、ＬＥＤや、表示パネル、音などで）知らせることができる。操作部５は、作業性を考えればトラクタの運転席近傍に配置できるようにしておくことが好ましい。

作業機位置方向検出部９は、必要に応じて農作業機側に取り付けられ、検知信号を制御部３に送信する。例えば、ジャイロセンサー等があげられ、これにより作業部の直進性を検知することができる。

制御部３は、作業機アクチュエータ７を稼動させるために、動作検出部８や作業機位置方向検出部９で検知した情報や操作部５からの情報をもとに必要な命令を出力する。制御部３は、このために必要な電子デバイスで構成され、適した場所に設置される。操作部５と一体であればコンパクトな構成とすることができる。

以上の動作部制御システムを有する具体的なオフセット作業機について以下に述べる。

図２は、本発明の実施例１のオフセット作業機を示す平面図である。実施例１のオフセット作業機は畦塗り機であり、装着部２０側をトラクタの後部に装着され、トラクタからの（図示しない）動力はジョイント等を介して、作業部２７側へ送られる。作業部２７では、耕耘部２５で旧畦の土をかき上げ、ディスク部２６で畦を形成する構成となっている。

装着部２０と、作業部２７の連結について説明する。

装着部２０と連結フレーム２１は、２つの第１アーム１６と、第２アーム１７を介してリンク機構で連結されている。第１アーム１６は、水平方向に回動可能な第１支点３１と第２支点３２で、第２アーム１７は、水平方向に回動可能な第３支点３３と第４支点３４でそれぞれ装着部２０と連結フレーム２１に連結されている。第１アーム１６の長さは、第２アーム１７の長さより短くなっており、そのため、これらにより擬似平行リンクを形成している。そして、装着部２０と連結フレーム２１は、第１のシリンダー１１によりその位置を変えることが可能となっている。

この擬似平行リンクは、図２の状態では、連結フレーム２１が装着部２０に対し横方向にほぼ平行に動き、一方、連結フレーム２１を図２の状態から左側に大きく動かすと連結フレーム２１が右方向に回転する。このことにより、図３から図５に示されるように作業部２７の連結フレーム２１に対する回動が（２つのアームが同じ長さの平行リンクより）少なくてすむようになっている。

一方、連結フレーム２１と作業部２７は、水平方向に回動可能な支点である回動支点３０で連結されており、作業部２７は連結フレーム２１に対して回動可能となり、この回動による角度は、第２のシリンダー１２の稼動により変えることができる。

また、装着部２０と連結フレーム２１の状態を知るために、第１の回転角度センサー３５を例えば、第３支点３３に有し、連結フレーム２１と作業部２７の状態を知るために、第２の回転角度センサー３６を回動支点３０に有している。そして、作業部２７には、作業部２７の直進性を検知するジャイロセンサー３７が備えつけられている。

この実施例１の場合は、具体的には、作業機アクチュエータ７が第１のシリンダー１１及び第２のシリンダー１２であり、動作検出部８が第１の回転角度センサー３５及び第２の回転角度センサー３６であり、動作部が作業部２７となる。また、作業機位置方向検出部９がジャイロセンサー３７となる。

図３は、本発明の実施例１の畦塗り機の作業の軌跡を示す図であり、図４は、図３におけるＢの状態を示す図である。図５は、図３におけるＣの状態を示す図である。

トラクタ１５が圃場の隅まで来ると、トラクタ１５の先端が圃場の際まで来てしまい、トラクタの長さ分だけ畦塗り作業ができない。このため、図３のように、トラクタ１５を旋回させて、畦塗り機の作業部２７をそのトラクタ１５の旋回によっても旧畦にそったまっすぐな畦１３を形成するように制御すれば、圃場の角まで畦塗り作業が可能となる。

畦塗り機は、トラクタ１５が圃場の角近傍に達するＡＡの位置から、トラクタ１５のハンドルを切ってＢＢの位置へ移動し停止する。この間、第１のシリンダー１１と第２のシリンダー１２をジャイロセンサー３７と第１の回転角度センサー３５及び第２の回転角度センサー３６からの情報により作業部２７が旧畦にそって直進するように制御部３で制御する。そして、第１の回転角度センサー３５と第２の回転角度センサー３６からの情報により、トラクタを停止するにふさわしい角度となったら、操作部５に備え付けてあるブザー等で作業者に知らせる。すると、作業者は、ＢＢの位置でトラクタを停止させる。ここで制御部３の制御により作業部２７は一旦Ｂの位置で移動が停止する。

このあと、作業者は、操作部５の作業スイッチ５ａを押す。そして作業スイッチ５ａを押し続けているときのみ、トラクタ１５がＢＢの位置で停止したまま第１のシリンダー１１と第２のシリンダー１２を制御して、作業部２７をＢの位置からＣの位置へ移動していくように制御部３で制御される。そして、作業者が排水溝等の障害物に気づいた場合、作業スイッチ５ａを離せばすばやく作業部２７はその場で停止する。なお、Ｂの位置からＣの位置への移動は作業部２７の移動速度を畦を塗れる範囲内で通常の作業速度より遅く設定しておくことも障害物に作業部２７が達するまえに停止させる観点から有効である。

また、作業部２７の前進方向先端にＣＣＤカメラ等の補助装置をつけて、この補助装置により作業部２７前方の状態を撮影し、操作部５の表示部でそれを表示させ、作業者が障害物を確認可能にしておくことや、作業部２７の前進方向先端に作業部２７前方の障害物を検知するためのセンサーを設置しておき障害物を検知した場合、操作部５のブザーや音声等の通報手段で作業者に警告するような構成も有効である。これらにより、作業者はいち早く障害物を発見でき、作業スイッチ５ａを離すタイミングをより早めることができる。

図６は、本発明の実施例２のオフセット作業機を示す平面図である。実施例２のオフセット作業機は畦塗り機であり、トラクタ１５の後部に装着フレーム４０により装着される。トラクタ１５からの動力は、中間フレーム４１内を通じ、軸、ギア、チェーン、歯車などにより、耕耘部２５とディスク部２６の作業部２７に伝達される。そして、耕耘部２５で旧畦の土をかき上げ、ディスク部２６で畦を形成する構成である。

装着フレーム４０と作業部２７の間は、水平方向に回動可能な装着フレーム４０側の第１支点４２と作業部２７側の第２支点４３により連結された中間フレーム４１で構成さる。第１シリンダー４４は、装着フレーム４０側の第１の支点４５と、中間フレーム４１側の第２の支点４６に水平回動可能に装着され、第１シリンダー４４の稼動により、中間フレーム４１を装着フレーム４０に対して第１支点４２を中心として回動させることができる。また第２シリンダー４７は、中間フレーム４１側の第３の支点４８と、作業部２７側の第４の支点４９に水平回動可能に装着され、第２シリンダー４７の稼動により、作業部２７を中間フレーム４１に対して第２支点４３を中心として回動させることができる。

第１支点４２には、第１回転角度センサー５３を有し、中間フレーム４１が、装着フレーム４０に対して第１支点４２を中心としてどれだけの角度、回転しているかを測定することができる。また、第２支点４３には、第２回転角度センサー５４を有し、作業部２７が、中間フレーム４１に対して第２支点４３を中心としてどれだけの角度、回転しているかを測定することができる。そして、作業部２７には、作業部２７の直進性を検知するジャイロセンサー５５が備えつけられている。

この実施例２の場合は、具体的には、作業機アクチュエータ７が第１シリンダー４４及び第２シリンダー４７であり、動作検出部８が第１回転角度センサー５３及び第２回転角度センサー５４であり、動作部が作業部２７となる。また、作業機位置方向検出部９がジャイロセンサー５５となる。

図７と図８は、本発明の実施例２の畦塗り機の作業の軌跡を示す各図である。トラクタ１５に装着された畦塗り機が圃場の隅まで来た場合、トラクタ１５の先端が圃場の際まで来てしまい、トラクタの長さ分だけ畦塗り作業ができない。このため、図７のように、トラクタ１５をＲ１〜Ｒ２へと旋回させて、畦塗り機の作業部２７をそのトラクタ１５の旋回によっても旧畦にそったまっすぐな畦１３を形成するように制御すれば、圃場の角まで畦塗り作業が可能となる。なお、６０は、トラクタ旋回時の前輪外端軌跡の円であり、６１は、トラクタの走行軌跡（後車軸中心位置）である。

図８において、Ｐ１〜Ｐ１２は、トラクタ１５の旋回し始めから、圃場の隅までの畦塗り作業が終わるまでの第１支点４２の軌跡を示したものである。一方、Ｑ１〜Ｑ１２は、同じく第２支点４３の軌跡を示したものである。Ｑ１〜Ｑ１０までは、トラクタ１５を旋回走行しながら、第１シリンダー４４と第２シリンダー４７を、第１回転角度センサー５３、第２回転角度センサー５４及びジャイロセンサー５５からの情報に基づいて制御部３により制御して、旧畦にそったまっすぐな畦１３を形成していく。そして、第１回転角度センサー５３と第２回転角度センサー５４からの情報により、トラクタを停止するにふさわしい角度となったら、操作部５に備え付けてあるブザー等で作業者に知らせる。すると、作業者は、Ｒ２の位置でトラクタを停止させる。ここで制御部３の制御により作業部２７は一旦Ｂの位置で移動が停止する。

このあと、作業者は、操作部５の作業スイッチ５ａを押す。そして作業スイッチ５ａを押し続けているときのみ、トラクタ１５がＲ２の位置で停止したまま第１シリンダー４４と第２シリンダー４７を制御して、作業部２７をＢの位置からＣの位置へ移動していくように制御部３で制御される。そして、作業者が排水溝等の障害物に気づいた場合、作業スイッチ５ａを離せばすばやく作業部２７はその場で停止する。なお、Ｂの位置からＣの位置への移動は作業部２７の移動速度を畦を塗れる範囲内で通常の作業速度より遅く設定しておくことも障害物に作業部２７が達するまえに停止させる観点から有効である。

また、作業部２７の前進方向先端にＣＣＤカメラ等の補助装置をつけて、この補助装置により作業部２７前方の状態を撮影し、操作部５の表示部でそれを表示させ、作業者が障害物を確認可能にしておくことや、作業部２７の前進方向先端に作業部２７前方の障害物を検知するためのセンサーを設置しておき障害物を検知した場合、操作部５のブザーや音声等の通報手段で作業者に警告するような構成も有効である。これらにより、作業者はいち早く障害物を発見でき、作業スイッチ５ａを離すタイミングをより早めることができる。

図９と図１０は、本発明の実施例３のオフセット作業機を示す平面図である。実施例３のオフセット作業機は溝掘機である。実施例３では、実施例２における作業部２７を溝掘作業を行う溝掘作業部７０に置き換えた構成である。これにより、制御部３や、作業スイッチ５ａにより、図７、図８で説明した実施例２の畦塗り機と同様の制御が溝掘機においても可能となる。なお、図９は、図８のＡの状態に相当し、図１０は図８のＣの状態に相当している。

図１１と図１２は、本発明の実施例４のオフセット作業機を示す平面図である。実施例４のオフセット作業機は草刈機（フレールモア）である。実施例４では、実施例２における作業部２７を草刈作業を行う草刈作業部８０に置き換えた構成である。これにより、制御部３や、作業スイッチ５ａにより、図７、図８で説明した実施例２の畦塗り機と同様の制御が草刈機においても可能となる。なお、図１１は、図８のＡの状態に相当し、図１２は図８のＣの状態に相当している。

本発明のオフセット作業機が有する動作部制御システムの一実施形態を示すシステム構成図である。 本発明の実施例１のオフセット作業機を示す平面図である。 本発明の実施例１の畦塗り機の作業の軌跡を示す図である。 図３におけるＢの状態を示す図である。 図３におけるＣの状態を示す図である。 本発明の実施例２のオフセット作業機を示す平面図である。 本発明の実施例２の畦塗り機の作業の軌跡を示す第１の図である。 本発明の実施例２の畦塗り機の作業の軌跡を示す第２の図である。 本発明の実施例３のオフセット作業機を示す第１の平面図である。 本発明の実施例３のオフセット作業機を示す第２の平面図である。 本発明の実施例４のオフセット作業機を示す第１の平面図である。 本発明の実施例４のオフセット作業機を示す第２の平面図である。 コンクリート壁がある場合の圃場の一例を示す平面図である。 水口（排水口）がある場合の圃場の一例を示す平面図である。

符号の説明

３ 制御部
５ 操作部
５ａ 作業スイッチ
７ 作業機アクチュエータ
８ 動作検出部
９ 作業機位置方向検出部
１１ 第１のシリンダー
１２ 第２のシリンダー
１５ トラクタ
１６ 第１アーム
１７ 第２アーム
２０ 装着部
２１ 連結フレーム
２７ 作業部
４０ 装着フレーム
４１ 中間フレーム
４４ 第１シリンダー
４７ 第２シリンダー
７０ 溝掘作業部
８０ 草刈作業部

Claims (5)

1. トラクタに装着する装着部と、農作業をする作業部と、前記装着部と前記作業部とを連結する連結機構と、前記連結機構を動かすアクチュエータと、前記連結機構の状態を検知するセンサーと、スイッチと、前記センサー及び前記スイッチからの情報に基づき前記アクチュエータを制御する制御部とを有し、
   前記制御部による制御は、トラクタの旋回中は前記アクチュエータを前記作業部が直進するように制御し、その後、トラクタが前記旋回後の停止位置においては、前記スイッチが操作されている間だけ前記アクチュエータのみの制御により前記作業部を直進させ、前記スイッチが操作されなくなると前記作業部は直進を中止することを特徴とするオフセット作業機。
2. 請求項１記載のオフセット作業機において、
   表示部と、前記作業部に設置されるカメラとを有し、前記カメラにより前記作業部前方の状態を撮影し、当該撮影した映像を前記表示部で表示させることを特徴とするオフセット作業機。
3. 請求項１又は請求項２に記載のオフセット作業機において、
   通報手段と、前記作業部に設置される障害物検知センサーとを有し、前記障害物検知センサーにより前記作業部前方の障害物を検知した場合、前記通報手段による通報がなさせることを特徴とするオフセット作業機。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のオフセット作業機において、
   前記連結機構は、前記作業部と水平方向に回動可能な支点によって連結された連結フレームと、前記装着部と前記連結フレームとの間に２つのアームで構成された擬似平行リンクとにより構成され、
   前記アクチュエータは、前記擬似平行リンクを動かす第１のシリンダーと、前記連結フレームに対する前記作業部を回動させる第２のシリンダーとによって構成されていることを特徴とするオフセット作業機。
5. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のオフセット作業機において、
   前記連結機構は、前記装着部及び前記作業部をそれぞれ水平方向に回動可能な支点によって連結された中間フレームにより構成され、
   前記アクチュエータは、前記装着部に対して前記中間フレームを回動させる第１シリンダーと、前記中間フレームに対して前記作業部を回動させる第２シリンダーとによって構成されていることを特徴とするオフセット作業機。

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