JP2014045662A - 農作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】トラクタに装着して農作業を行う農作業機の作業距離をより正確に計測することができる農作業機を提供することを目的とする。
【解決手段】トラクタ１に装着される農作業機２において、農作業機２の作業状態を検出する作業状態検出手段１１、１２と、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳユニット１４と、制御部１５とを有し、制御部１５は、作業状態検出手段１１、１２からの検出信号により農作業機２が作業状態であると判断したときのＧＰＳユニット１４から取得される位置情報に基づき作業距離を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、農作業機に関し、特に、トラクタに装着して農作業を行う農作業機の作業距離をより正確に計測することができる農作業機に関する。

例えば、トラクタに装着して農作業を行う畦塗り機等では、請負による作業を行う場合、メートルあたりの単価など作業距離により料金が設定されているため、実際に作業した距離を正確に測定したいという要望がある。

従来の作業距離を測る手段として、農作業機に設置した接地輪の回転数による測定等の接地式距離計を取り付けるか、レーザー等の光学距離計を用いて距離を測定する方法があげられる。

また、特許文献１や特許文献２には、接地輪により距離を測定する発明が記載されている。

特開平０１−３２０９０５号公報 特開２０１０−７６号公報

しかし、接地輪による方式は、圃場の硬さや軟弱さの影響を受けることがあり、圃場の状態によっては正確な測定ができない場合がある。さらに、レーザー等の光学距離計を用いる場合は、測定装置間の直線距離を測定するだけであるので、曲線状の作業距離を測定することが難しい。また、途中に作業をしなかった部分がある場合の測定もその区別が不確実である。

本発明は、上記課題に鑑みて、トラクタに装着して農作業を行う農作業機の作業距離をより正確に計測することができる農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、本発明の農作業機は、トラクタに装着される農作業機において、当該農作業機の作業状態を検出する作業状態検出手段と、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳユニットと、制御部とを有し、前記制御部は、前記作業状態検出手段からの検出信号により当該農作業機が作業状態であると判断したときの前記ＧＰＳユニットから取得される位置情報に基づき作業距離を算出することを特徴とする。

さらに本発明の農作業機は、前記算出した作業距離を記録する記録部を有することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機は、前記算出した作業距離を外部装置に出力するデータ出力部を有することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機は、前記算出した作業距離を表示する表示部を有することを特徴とする。

さらに本発明の農作業機は、前記作業状態検出手段が、前記農作業機の姿勢を検出する作業姿勢検出手段であることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機は、前記作業状態検出手段が、前記トラクタからのＰＴＯによる駆動がされているかを検出するＰＴＯ駆動検出手段であることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機は、前記作業状態検出手段が、前記農作業機の姿勢を検出する作業姿勢検出手段、及び、前記トラクタからのＰＴＯによる駆動がされているかを検出するＰＴＯ駆動検出手段により構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、トラクタに装着して農作業を行う農作業機において、農作業機の作業距離をより正確に計測することができる。

本発明の農作業機における作業距離計測システムの一実施形態を示すブロック図である。 本発明に適用可能な農作業機の一例を示す平面図である。 本発明の農作業機における作業姿勢の検知の一例を示す第１の側面図である。 本発明の農作業機における作業姿勢の検知の一例を示す第２の側面図である。 本発明の農作業機における距離測定の例を示した図である。 本発明の農作業機における作業距離計測システムの一体構成の第１の例を示すブロック図である。 本発明の農作業機における作業距離計測システムの一体構成の第２の例を示すブロック図である。 本発明の農作業機における作業距離計測システムの一体構成の第３の例を示すブロック図である。

本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明の農作業機における作業距離計測システムの一実施形態を示すブロック図である。この作業距離計測システムは、作業姿勢検出手段１１、ＰＴＯ駆動検出手段１２、ＧＰＳユニット１４、制御部１５、操作・表示部１６、記録部１７、データ（入）出力部１８を有している。

作業姿勢検出手段１１は、トラクタに装着される農作業機の作業姿勢を検出するためのものである。トラクタに装着される農作業機は、トラクタからの操作によりポジション（トラクタに装着される農作業機の高さ方向の位置）を上下に変更でき、作業時は、ポジションを下ろして圃場において作業することが多く、移動時はポジションを上げて地面に擦らないように移動する。このときのポジションの変化による姿勢の検出は、例えば、作業部接地検出、作業機角度検出、作業姿勢検出等で行うことができる。作業部接地検出は、接触センサ又は非接触センサを使用して、農作業機が地面に接する若しくは近づくことを検出して、作業するための姿勢（作業姿勢）であるかどうかを検出する。農作業機が地面に接するか近づく場合は、ポジションを下ろした作業姿勢であると判断できる。作業機角度検出は、農作業機に設置される傾斜センサ等を使用して、農作業機の角度を検出する。農作業機が一定以上水平に近い角度の場合等はポジションを下ろした作業姿勢であると判断でき、一定以上の傾斜があるとポジションを上げているとして非作業姿勢であると判断できる。一方、作業姿勢検出は、リミットスイッチ等を利用して作業姿勢であるか否かを判断できる。この場合の具体例は後述する。

ＰＴＯ駆動検出手段１２は、トラクタからのＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ ｔａｋｅ−ｏｆｆ）による駆動をしているか否かを検出するためのものである。トラクタに装着される農作業機は、トラクタのＰＴＯからの動力を利用して農作業を行うことが多い。このため、ＰＴＯ駆動を検出して、農作業を行っているか検出することができる。ＰＴＯ駆動の検出は、例えば、作業部駆動検出、動力検出等で行うことができる。作業部駆動検出は、回転センサ等を用いて、農作業機で農作業を行う作業部への伝動機構が回転しているか否かを検出する。動力検出は、トルクセンサ等を用いて、農作業機で農作業を行う作業部への伝動機構に動力が発生しているか否か等を検出する。

作業姿勢検出手段１１とＰＴＯ駆動検出手段１２は、いずれも、作業距離を計測するために、農作業機が農作業をする状態か否かを検出する作業状態検出手段であると言える。

ＧＰＳユニット１４は、ＧＰＳ衛星１３からのＧＰＳ信号を受信して信号処理を行い、一定時間ごとの位置情報信号を制御部１５へ送信する。ＧＰＳユニット１４は、トラクタ側、農作業機側のＧＰＳ信号を受信するのにふさわしい場所に設置することができる。

制御部１５は、作業姿勢検出手段１１やＰＴＯ駆動検出手段１２から取得される信号をもとに作業状態の判定をする。また、制御部１５は、ＧＰＳユニット１４から取得される一定時間ごとの位置情報信号と、作業状態の判定に基づき作業距離を算出する。また、制御部１５は、操作・表示部１６からの操作信号や設定情報に基づく処理も行う。制御部１５は、例えば、必要なデバイス等で構成されボックス内に格納することができる。

制御部１５による作業距離の計算は、作業姿勢検出手段１１やＰＴＯ駆動検出手段１２から取得される作業状態に関する信号から、作業状態であると判断したときの位置情報を有効な位置情報として、一つ前の位置情報との間の距離を計算して、これらの距離を積算していき合計が作業距離となる。また、途中で、作業状態でないと判断される位置情報については計算に入れず、作業状態でないと判断された間の距離は作業距離として計算に入れない。

作業状態であるとの判断は、作業姿勢検出手段１１から作業姿勢であることの検出信号が入力されており、さらに、ＰＴＯ駆動検出手段１２からＰＴＯからの動力により駆動状態であるとの検出信号が入力された場合に、作業状態であると判断することができる。このように、作業姿勢検出手段１１及びＰＴＯ駆動検出手段１２からの入力を利用することでより確実に作業状態と判断することができる。

一方、作業状態であるとの判断は、作業姿勢検出手段１１から作業姿勢であることの検出信号が入力されている場合に作業状態であると判断することもできる。この場合、作業姿勢検出手段１１のみを使用し、ＰＴＯ駆動検出手段１２は使用しないため、構造を簡単にしてコストを下げることができる。また、トラクタに装着される農作業機のうちＰＴＯ駆動を利用しない農作業機には有効である。

また、作業状態であるとの判断は、ＰＴＯ駆動検出手段１２からＰＴＯからの動力により駆動状態であるとの検出信号が入力された場合に作業状態であると判断することもできる。この場合、ＰＴＯ駆動検出手段１２のみを使用し、作業姿勢検出手段１１は使用しないことで、構造を簡単にしてコストを下げることができる。また、トラクタに装着される農作業機のうち作業姿勢と非作業姿勢が明確に変化しない農作業機では有効である。

操作・表示部１６は、トラクタの運転席近傍に配置可能であり、情報の表示や操作が可能である。表示は、制御部１５で計算された作業距離を表示させることができる。表示としては、液晶などのディスプレイ表示など必要な表示装置により表示する。これによりユーザー２０は情報を取得することができる。一方、操作は、必要なスイッチ等を設け、このスイッチの操作により行う。各スイッチは、押しボタンやスイッチレバー等の各種スイッチを適用することができる。また、操作・表示部１６を、タッチパネル式のディスプレイとしてもよい。ユーザー２０の操作によって、計測開始や終了を入力して、作業距離計測の開始や終了を操作できる。また、必要な設定入力のための操作を行えるようにすることもできる。操作・表示部１６は、制御部１５との設置位置が離れている場合は、遠隔で操作や表示をすることができる。

記録部１７は、操作・表示部１６とともに設けられ、作業距離の情報や設定の情報を記録することができる。記録部１７は既存の記憶装置を採用することができる。

データ（入）出力部１８は、記録メディア２１やＰＣ・情報端末２２等の外部の装置と情報のやりとりを可能とし、例えば、記録部１７内の作業距離や設定等の情報を外部のＰＣ・情報端末２２に出力することや外部の記録メディア２１に保存することが可能となる。また、制御のための設定情報等を外部のＰＣ・情報端末２２又は記録メディア２１から取得することもできる。

図２は、本発明に適用可能な農作業機の一例を示す平面図である。図２では、トラクタ１は簡略な図として前方の図示を省略している。

図２の農作業機２は畦塗り機である。この畦塗り機は、トラクタ１の後部の３点リンク１０１に取り付けられたカプラ１０２に対して、装着フレーム３４に取り付けられた装着部３５で装着されている。前処理部３１、ロータリ部３２、ディスク部３３を有する作業部３０とは、アーム３６を介して装着フレーム３４と連結されている。トラクタ１のＰＴＯによる動力は、内部の機構で伝達され、前処理部３１、ロータリ部３２、ディスク部３３を回転させる。そして、前処理部３１で前処理を行い、ロータリ部３２の回転により土をディスク部３３へ送り、ディスク部３３の回転により畦形状に整形する構成である。また、オフセットシリンダ３７により作業部３０を中央にオフセット移動することによって格納状態にでき、さらに、格納状態から回動シリンダ３８により作業部３０を回動させてバック作業によるリターン作業を可能としている。

図３と４は、本発明の農作業機における作業姿勢の検知の一例を示す側面図であり、図３が作業姿勢の状態で、図４がポジションを上に上げた状態を示す。図３と４の農作業機２は畦塗り機である。この畦塗り機は図２とは一部形状が異なるが、同じ機能を有する部分には同じ符号を付してある。また、トラクタ１は簡略な図として前方の図示を省略している。

図３と４の畦塗り機は、トラクタ１の後部の３点リンク１０１に取り付けられたカプラ１０２に対して、装着フレーム３４に取り付けられた装着部３５により装着されている。一方、トラクタ１のＰＴＯ軸１０５からの動力は、ジョイント１０３（図示省略）を介して農作業機２側の装着フレーム３４に取り付けられる入力軸５１へと伝達され、さらに、接続ジョイント５２（図示省略）を介して、作業部側入力軸５３からロータリ部３２やディスク部３３を有する作業部へと伝達される。また、ＰＴＯ駆動検出手段１２として、回転センサ５５を作業部側入力軸５３に設けて、回転を検出することができる。なお、これに限らず、ＰＴＯ駆動検出手段１２として、ＰＴＯ軸１０５から作業部までの伝動機構におけるいずれかの回転部の回転を検出してもよい。

また、装着部３５の上部にはスイッチ部４３が設けられている。スイッチ部４３には、上側に伸びるレバーが前後に回動するリミットスイッチ４２を備え、リミットスイッチ４２は非作業状態では農作業機２側に倒れるように付勢されている。そして、リミットスイッチ４２の先端にはチェーン４１の一端が連結され、チェーン４１の他端は、トラクタ１の車体１０６の後部に連結されている。図３の作業状態では、農作業機２のポジションは下におりた作業状態となり、トラクタ１の車体１０６の後部と装着フレーム３４の距離は遠くなり、チェーン４１は張った状態となりリミットスイッチ４２がトラクタ１側に倒れている。一方、図４の状態では、農作業機２のポジションは上に上げた非作業状態となり、トラクタ１の車体１０６の後部と装着フレーム３４の距離が近くなり、チェーン４１は緩んだ状態となりリミットスイッチ４２が農作業機２側に倒れている。これにより、スイッチの移動で、作業姿勢の検出が可能となり、作業姿勢検出手段１１とすることができる。また、これ以外に、例えば、農作業機２に設置してその傾きを検出する傾斜センサを作業姿勢検出手段１１とすることもできる。

図５は、本発明の農作業機における作業距離計測の例を示した図である。図５では、農作業機２として図２で示した畦塗り機を例に示している。図５（ａ）は、畦２０１が直線の場合である。図５（ｂ）は、畦２０２の途中に障害物２０５がある場合である。図５（ｃ）は、畦２０３の途中に曲線部２０３ａを有している場合である。

図５（ａ）では、トラクタ１に乗車した作業者は、圃場の端から（図では下から）トラクタを前進させて、畦塗り作業を開始する。このとき、操作・表示部１６のスイッチにより距離測定をＯＮにしておく。畦塗り作業時において、作業者は、畦塗り機のポジションを下にして、さらに、トラクタのＰＴＯを回転させる。するとロータリ部３２やディスク部３３が回転するので、トラクタ１を前進させて畦を塗ることができる。畦塗り機のポジションを下にした場合、作業姿勢検出手段１１は、作業姿勢であることを検出する。また、トラクタのＰＴＯを回転させてロータリ部３２やディスク部３３が回転した場合、ＰＴＯ駆動検出手段１２は、ＰＴＯによる駆動がされていることを検出する。制御部１５はこれらの検出情報をもとに作業状態であると判断する。

制御部１５は、農作業機２が作業状態と判断したとき、ＧＰＳユニット１４から一定時間ごとに得られる位置情報により距離を算出する。ここで、一定時間ごとは、例えば、１秒ごとや２秒ごとなど、距離計算にふさわしい時間とする。そして、有効な位置情報は、図５（ａ）に示されるように、位置測定点３００が作業位置に沿って得られる。このとき、１つ前の位置測定点３００との距離をそれぞれ足していくことで、作業距離を得ることができる。作業者は、操作・表示部１６の表示により作業距離の情報を確認することができる。

そして、圃場の端までトラクタ１が進むと、ＰＴＯを停止させたり、農作業機２を上のポジションに上げたりするため、作業姿勢検出手段１１であれば作業姿勢でないことを検出し、ＰＴＯ駆動検出手段１２であればＰＴＯによる駆動がされていないことを検出して、制御部１５は作業状態でないと判断するため、ＧＰＳユニット１４が位置情報を得てもその位置情報は距離算出には利用されない。

図５（ｂ）では、途中に障害物２０５があるため、作業者は中断点３００ａで畦塗り作業を中止する。このときは、ＰＴＯを停止させたり、農作業機２を上のポジションに上げたりするため制御部１５は作業状態でないと判断する。このとき、中断点３００ａまでの作業距離が計算され、中断点３００ａから再開点３００ｂまで農作業機２を進めても、作業距離は計算されない。そして、再開点３００ｂから作業を開始すると、作業者は、農作業機２のポジションを下にして、さらに、トラクタ１のＰＴＯを回転させるため、制御部１５が作業状態であると判断して、この地点からの距離測定を再開する。この場合の距離の計算は、作業のスタートから中断点３００ａまでの距離と、再開点３００ｂから圃場の端までの距離をそれぞれ算出することもでき、またこれらの合計の距離を算出することもできる。

このようにすることで、途中に障害物があって作業を中断してもそのときの移動距離は加算されず正確に作業距離を測ることができる。

図５（ｃ）では、途中に曲線部２０３ａがある場合であるが、このような場合であっても、ＧＰＳユニット１４から一定時間ごとに曲線部２０３ａに沿って位置情報を取得して距離算出に利用するため、正確な距離を計測することができる。特に、位置情報取得の一定時間を短くすれば、データ量は多くなるがそれだけ正確となる。

図６は、本発明の農作業機における作業距離計測システムの一体構成の第１の例を示すブロック図である。図６では、ＧＰＳユニット１４と制御部１５を一体の構成品Ａとした。この構成品Ａは、トラクタやトラクタに装着する農作業機のふさわしい場所に設置し、操作・表示部１６等により遠隔で操作するようにできる。

図７は、本発明の農作業機における作業距離計測システムの一体構成の第２の例を示すブロック図である。図７では、制御部１５と、操作・表示部１６、記録部１７、データ（入）出力部１８を一体の構成品Ｂとした。これにより、必要なデバイスを共有するなどすることもできる。この構成品Ｂは、トラクタの運転席近傍に配置するようにできる。

図８は、本発明の農作業機における作業距離計測システムの一体構成の第３の例を示すブロック図である。図８では、ＧＰＳユニット１４と、制御部１５と、操作・表示部１６、記録部１７、データ（入）出力部１８を一体の構成品Ｃとした。これにより、必要なデバイスを共有するなどすることもできる。この構成品Ｃは、トラクタの運転席近傍に配置するようにできる。

上記実施例では、畦塗り機について説明したが、これに限らずトラクタに装着される農作業機において、作業距離を測定する必要のある農作業機に適用することができる。

１ トラクタ
２ 農作業機
１ 作業姿勢検出手段
１２ ＰＴＯ駆動検出手段
１４ ＧＰＳユニット
１５ 制御部
１６ 操作・表示部
１７ 記録部
１８ データ（入）出力部
３０ 作業部
３２ ロータリ部
３３ ディスク部
３４ 装着フレーム
３５ 装着部
４１ チェーン
４２ リミットスイッチ
１０１ ３点リンク
１０２ カプラ
２０３ａ 曲線部
２０５ 障害物

Claims (7)

1. トラクタに装着される農作業機において、
   当該農作業機の作業状態を検出する作業状態検出手段と、ＧＰＳ信号を受信するＧＰＳユニットと、制御部とを有し、
   前記制御部は、前記作業状態検出手段からの検出信号により当該農作業機が作業状態であると判断したときの前記ＧＰＳユニットから取得される位置情報に基づき作業距離を算出することを特徴とする農作業機。
2. 請求項１に記載の農作業機において、
   前記算出した作業距離を記録する記録部を有することを特徴とする農作業機。
3. 請求項１に記載の農作業機において、
   前記算出した作業距離を外部装置に出力するデータ出力部を有することを特徴とする農作業機。
4. 請求項１に記載の農作業機において、
   前記算出した作業距離を表示する表示部を有することを特徴とする農作業機。
5. 請求項１に記載の農作業機において、
   前記作業状態検出手段は、前記農作業機の姿勢を検出する作業姿勢検出手段であることを特徴とする農作業機。
6. 請求項１に記載の農作業機において、
   前記作業状態検出手段は、前記トラクタからのＰＴＯによる駆動がされているかを検出するＰＴＯ駆動検出手段であることを特徴とする農作業機。
7. 請求項１に記載の農作業機において、
   前記作業状態検出手段は、前記農作業機の姿勢を検出する作業姿勢検出手段、及び、前記トラクタからのＰＴＯによる駆動がされているかを検出するＰＴＯ駆動検出手段により構成されていることを特徴とする農作業機。

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