JP2014158506A - 農作業機の情報給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】トラクタに装着して農作業を行う作業機をトラクタから脱着する際に、情報及び給電のためのハーネスの取り付け、取り外しが不要となる農作業機の情報給電システムを提供することを目的とする。
【解決手段】トラクタ１に装着して農作業を行いトラクタ１と脱着可能な作業機２と、トラクタ１側に設置される送信部１６と、作業機２に設置される受信部２２とを有し、送信部１６は、トラクタ後部に備えられ作業機２と脱着を可能とする連結装置３０の近傍に設置され、受信部２２は、作業機２に備えられ連結装置３０と脱着するための連結器具の近傍に設置され、送信部１６は、電力を伝送する電磁波に情報をのせた共通電磁波をワイヤレスで受信部２２へ送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、農作業機の情報給電システムに関し、特に、トラクタに装着して農作業を行う作業機をトラクタから脱着する際に、情報及び給電のためのハーネスの取り付け、取り外しが不要となる農作業機の情報給電システムに関する。

トラクタに装着して農作業を行う作業機では、その作業機が有するアクチュエータ等の電源としてトラクタ側に設置されたバッテリーを使用していることが多い。このとき、トラクタ側のバッテリーとは、ハーネスを介して供給されていた。さらに、作業機が有するアクチュエータ等を操作するときは、有線接続されたリモコン等でトラクタ側から操作する。

一方、作業機は、農作業の内容によって、別の種類の作業機をトラクタに付け替えて農作業を行う。そのため、トラクタと作業機を結ぶリモコンのハーネス及びトラクタに配置したバッテリーと作業機を接続するハーネスは、途中にコネクタを設け作業機を取り替える際にこのコネクタを脱着する必要がある。

特許文献１には、有線接続によるトラクタに装着する農作業機の電動遠隔操作制御装置が記載されている。

特開２００５−１５１９２０号公報

しかし、従来の技術では、作業者は、トラクタに作業機を付け替える際に、トラクタと作業機の間にあるコネクタを取り外し、作業機を取り外し、さらに、別の作業機を取り付けた後、別の作業機のコネクタをトラクタ側からのコネクタと接続する必要がある。これは、脱着する際にそれぞれ一度トラクタから降りる必要があるため、かなりの手間がかかる。さらに、このコネクタの取り外しを忘れて、作業機をトラクタから取り外すとハーネスの断線や破損の原因にもなる。また、農作業機は主に野外で使用するため、取り外しできるコネクタ部での浸水の問題も生じやすい。

さらにトラクタ側と作業機間を無線通信によりリモコン操作する方法も考えられるが、無線の場合、作業機の姿勢や状態によっては、作業機自体が無線電波を遮蔽し通信ができない場合があった。

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作業機をトラクタから脱着する際に、情報及び給電のためのハーネスの取り付け、取り外しが不要となる農作業機の情報給電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の農作業機の情報給電システムは、トラクタに装着して農作業を行い前記トラクタと脱着可能な作業機と、前記トラクタ側に設置される送信部と、前記作業機に設置される受信部とを有し、前記送信部は、トラクタ後部に備えられ前記作業機と脱着を可能とする連結装置の近傍に設置され、前記受信部は、前記作業機に備えられ前記連結装置と脱着するための連結器具の近傍に設置され、前記送信部は、電力を伝送する電磁波に情報をのせた共通電磁波をワイヤレスで前記受信部へ送信することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の情報給電システムは、前記受信部から、前記送信部へ情報を送信することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の情報給電システムは、前記トラクタ側に設置される送信システム部と、前記作業機側に設置される受信システム部とを有し、前記送信システム部と前記受信システム部は、前記送信部と前記受信部の間のワイヤレス電力伝送のための電力の変換を行うことを特徴とする。

さらに本発明の農作業機の情報給電システムは、前記送信部と前記送信システム部、及び、前記受信部と前記受信システム部の組み合わせのうち少なくとも一方は一体に構成されることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の情報給電システムは、前記作業機に設置され前記送信部と前記受信部の間のワイヤレス電力伝送された電力を蓄える蓄電装置を有することを特徴とする。

さらに本発明の農作業機の情報給電システムは、前記電力は、トラクタが有するバッテリーから供給されることを特徴とする。

本発明によれば、農作業機の情報給電システムにおいて、トラクタに装着して農作業を行う作業機をトラクタから脱着する際に、情報及び給電のためのハーネスの取り付け、取り外しが不要となることができる。

本発明の第１の実施形態を示す全体構成図である。 本発明の第２の実施形態を示す全体構成図である。 本発明の第３の実施形態を示す全体構成図である。 本発明の第４の実施形態を示す全体構成図である。 本発明における送信部と受信部間の第１の送信方式を説明する説明図である。 本発明における送信部と受信部間の第２の送信方式を説明する説明図である。 本発明が適用される作業機の一例を示す正面図である。 本発明が適用される作業機の一例を示す平面図である。 本発明が適用される、トラクタに作業機を装着した状態の一例を示す側面図である。

本発明を実施するための形態を説明する。

〈第１の実施形態〉
図１は、本発明の第１の実施形態を示す全体構成図である。トラクタ１の後部には、作業機２が装着されている。作業機２はトラクタ１からのＰＴＯ動力を利用するなどして農作業を行う。トラクタ１には、操作ボックス１０と、トラクタバッテリー１１と、外部電源ハーネス１２と、送信システム１４と、を有している。作業機２には、制御部２０と、受信システム２１と、アクチュエータ８０とを有している。

操作ボックス１０は、操作スイッチ１０ａを有しており、作業者が操作スイッチ１０ａを操作した時の情報は、操作ハーネス１０ｂを介してコネクタ１０ｃへ送信される。

トラクタバッテリー１１は、トラクタ１に設置されており、トラクタ１に必要な電気も供給することが可能な電源である。外部電源ハーネス１２は、一端がトラクタバッテリー１１と接続され他端が外部電源接続部１２ａのコネクタとなっているハーネス（配線）であり、途中にスイッチ１３を介している。スイッチ１３はトラクタ１のエンジン始動のスイッチと共有でき、例えば、エンジン始動のためのキーを回転させるときにＯＮとなるキースイッチの構成とすることができる。これにより、トラクタのキースイッチ（エンジンの始動スイッチ）がＯＮになっているとき外部電源接続部１２ａ側へ電力を供給でき、外部電源接続部１２ａは外部電源として各種の機器に接続可能となっている。外部電源接続部１２ａの形状は、例えば、日農工規格で規定されるコネクタ形状とすることができる。これらにより、トラクタ１による作業を行わないときの無駄な電力消費を防止できる。

送信システム１４は、第１ハーネス１４ａおよび第２ハーネス１４ｃと接続され、これらのハーネスはコネクタ１４ｂ、１４ｄを介して、外部電源接続部１２ａ及び操作ハーネス１０ｂのコネクタ１０ｃとそれぞれ接続される。送信システム１４は、トラクタ１と作業機２の装着部近傍のトラクタ１側に設置されている。送信システム１４は、内部に電力及び操作情報をワイヤレス送信するための回路及び送信のためのデバイスが内蔵されている。

受信システム２１は、制御部２０と接続ハーネス２５を介して接続される。受信システム２１は、トラクタ１と作業機２の装着部近傍の作業機２側に設置されている。受信システム２１は、送信システム１４から送信された電磁波を受信し、制御部２０へ送信するための電力及び操作情報に変換する。送信システム１４と受信システム２１間の送信方法は後述する。

制御部２０は、操作ボックス１０から送られた操作信号をもとに、アクチュエータ８０の制御を行う。さらに、外部電源から送られた電力を電源として、アクチュエータ８０を作動させる。制御部２０は、制御のために必要な電子デバイス等で構成され、コントロールボックスとしてボックス内に格納して独立させることができる。

アクチュエータ８０は、作業機に設置され、具体例は後述する。なお、アクチュエータ８０には、アクチュエータ以外のランプやセンサ等の出力機器であっても適用可能である。

これらの構成により、作業者は、トラクタ１に乗ったまま、操作ボックス１０を操作する。すると操作信号は、操作ハーネス１０ｂ、送信システム１４と受信システム２１間の無線送信を介して制御部２０へ送られ、アクチュエータ８０が作動する。一方、このとき必要な電力は、トラクタバッテリー１１、外部電源ハーネス１２、送信システム１４と受信システム２１間のワイヤレス電力伝送、制御部２０を介してアクチュエータ８０へ送られる。そして、トラクタ１から、作業機２を脱着する場合は、接続されていない送信システム１４と受信システム２１間で分離されるため、コネクタ等の取り外しが必要なくなる。

なお、送信システム１４とトラクタバッテリー１１の間の接続は、トラクタ１に外部電源機構を有していないときなどは、なにも介在しないハーネスで直接接続してもよい。以後の実施形態でも同様である。

〈第２の実施形態〉
図２は、本発明の第２の実施形態を示す全体構成図である。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点について説明し、同一の箇所には同一の符号を付してある。第２の実施形態では、本発明の第１の実施形態における送信システム１４を、送信システム部１５と送信部１６に分け、本発明の第１の実施形態における受信システム２１を受信システム部２３と受信部２２に分けた構成である。これらはいずれか一方だけでも適用可能である。

送信システム部１５は、操作ハーネス１０ｂのコネクタ１０ｃ及び外部電源接続部１２ａと接続される。送信システム部１５と送信部１６間は送信ハーネス１７により接続されている。そして、送信部１６は、トラクタ１と作業機２の装着部近傍のトラクタ１側に設置されている。送信システム部１５は、内部に電力をワイヤレス送信に変換するための回路が内蔵されており、送信部１６は送信するためのデバイスが内蔵されている。このため、送信部１６は構成がシンプルであるため小型化でき、スペースが限られるトラクタ１と作業機２の装着部近傍に配置し易いものとなる。

受信部２２と受信システム部２３間は受信ハーネス２４により接続されている。そして、受信部２２は、トラクタ１と作業機２の装着部近傍の作業機２側に設置されている。受信システム部２３は、接続ハーネス２５’を介して制御部２０と接続される。受信部２２は、送信部１６から送信された電磁波を受信するデバイスが内蔵され、受信システム部２３は制御部２０へ送信するための電力に変換する回路が内蔵されている。このため、受信部２２も構成がシンプルであるため小型化でき、スペースが限られるトラクタ１と作業機２の装着部近傍に配置し易いものとなる。

〈第３の実施形態〉
図３は、本発明の第３の実施形態を示す全体構成図である。第３の実施形態では、第２の実施形態と異なる点について説明し、同一の箇所には同一の符号を付してある。第３の実施形態では、第２の実施形態に対して、蓄電部２６を追加した構成である。

蓄電部２６は、蓄電機能のある装置であり、ニッケル水素電池や鉛蓄電池、リチウムイオン電池、リチウム電池等で構成されるバッテリーや、キャパシタ等が適用できる。受信システム部２３と蓄電部２６は、電気ハーネス２７によって接続され、受信システム部２３と制御部２０は制御ハーネス２８によって接続される。蓄電部２６はさらに、制御部２０と接続されている。

受信システム部２３を通じて供給される電力は電気ハーネス２７を介し一旦蓄電部２６に蓄えられる。送信部１６と受信部２２のワイヤレス部を通じて供給される電力は限られており、一度にアクチュエータ８０等で必要とする電力を供給できない場合がある。この場合でも、蓄電部２６に一旦電気を貯めておくことで、アクチュエータ８０等で大きな出力が必要なときにも対応することができ、適用の幅が広がる。一方、受信システム部２３と制御部２０は制御ハーネス２８によって接続され、受信システム部２３からの操作情報は制御ハーネス２８を介して制御部２０へ送られる。

なお、第３の実施形態は第１の実施形態でも適用可能である。

〈第４の実施形態〉
図４は、本発明の第４の実施形態を示す全体構成図である。第４の実施形態では、第３の実施形態と異なる点について説明し、同一の箇所には同一の符号を付してある。第４の実施形態では、第３の実施形態に対して、操作ボックス１０’と送信システム部１５’間の操作信号の送受信を無線送信にした構成である。このため、操作ハーネス１０ｂを必要とせず、操作ボックス１０’には、無線送信部が内蔵され、送信システム部１５’には無線受信部が内蔵される。この構成により作業者は、操作ボックス１０’を好きな位置にもっていくことができ、作業性が向上する。また、送信システム部１５’はトラクタ１側に設置されているため、作業者がトラクタ１の運転席から操作ボックス１０’を操作する場合、作業機２が無線通信の邪魔をすることはない。

なお、第４の実施形態は第１、２の実施形態でも適用可能である。

〈送信部と受信部間の第１の送信方式〉
図５は、本発明における送信部と受信部間の第１の送信方式を説明する説明図である。第１〜第４で示した実施形態における、送信部１６（送信システム１４）と受信部２２（受信システム２１）間は、上述したように電力及び操作情報をワイヤレスで送信する。

電力を伝送する方式としては、例えば、「磁気共鳴」、「電磁誘導」、「マイクロ波・レーザ光」の方式が挙げられる。「電磁誘導」の方式は、電磁誘導により一次側のコイルから二次側のコイルに電力を送る方式である。「磁気共鳴」の方式は、共振を利用して電力を伝送する方式である。「マイクロ波・レーザ光（無線）」の方式は、マイクロ波やレーザ光による送電を行う方式である。そして、具体的な構成としては、例えば、「磁気共鳴」の方式であるならば、送信部１６と受信部２２をコイルで構成し、送信システム部１５は一定の周波数を発生させるためのシステムとし、受信システム部２３は整流して制御部２０へ電力を供給する。また、「電磁誘導」の方式なら、送信部１６を一次側コイル、受信部２２を二次側コイルとして、送信システム部１５は交流を発生させ、受信システム部２３で整流するシステムが挙げられる。

送信部１６からは、上述した方式による送電用電磁波Ａと、操作信号用電波Ｂを送信し、受信部２２で受信する。送信部１６や受信部２２には、操作信号用電波Ｂの送受信のためのデバイスも有している。操作信号用電波Ｂは距離が短いため、出力を押さえ、かつ、途中に障害物がないため確実に情報を伝達することができる。送信部１６と受信部２２の間の距離は、これらの送信が可能な距離となる。

〈送信部と受信部間の第２の送信方式〉
図６は、本発明における送信部と受信部間の第２の送信方法を説明する説明図である。第２の送信方式は、第１の送信方式と異なる点について説明する。

電力を伝送する方式としては、上述した方式が採用されるが、電力を伝送する電磁波に操作信号の情報をのせて伝達する。すなわち、送信システム部１５で電力を伝送する電磁波を変調させて情報をのせ電磁波を共通電磁波Ｃとして、送信部１６から受信部２２へ送信する。変調の方式は、位相や周波数、振幅等による適した方式が適用される。そして、受信システム部２３では、受信した電磁波から操作情報を取り出し、制御部２０へ伝達する。一方、電力は、共通電磁波Ｃから取得し受信システム部２３で変換する。なお、使用する周波数帯は、採用する電力伝送の送信方式による周波数帯を使用する。

このようにすることで、１つの電波で操作情報と電力伝送を可能にし、送信部１６や受信部２２の構成を小さくすることができる。

〈作業機の具体例〉
図７は、本発明が適用される作業機の一例を示す正面図である。図８は、本発明が適用される作業機の一例を示す平面図である。図７と８の作業機２は折りたたみ機構を備えた代掻き機５０であり、入力軸５１側をトラクタ１に装着し、カバー５２や均平板５３の内で代掻き爪が回転することにより代掻き作業を行う。

電動油圧シリンダ５６は、シリンダが伸び縮みすることにより、回動機構５７を作用させサイド作業部５５を（図７の左側のように）上側に折りたたみ、代掻き機５０の全幅を短くすることができる。延長レーキ開閉装置６０は、内部のモーターが回転することにより、制御バー６２やワイヤ６３を介して延長レーキ６１を回動軸６１ａを中心に左右に回動させ、延長レーキ６１を使用するか否かを選択することができる。土引きユニット６６は、内部のモーターの回転により土引き部６７等を介してレーキ６５の上下動を制御し、土引きを調整することができる。

これら、電動油圧シリンダ５６や、延長レーキ開閉装置６０（のモーター）、土引きユニット６６（のモーター）をアクチュエータ８０として、操作することができ、効率のよい農作業を行うことができる。

〈トラクタに作業機を装着した状態の一例〉
図９は、本発明が適用される、トラクタに作業機を装着した状態の一例を示す側面図である。なお、図９は、トラクタ１のタイヤ３を図示しそれより前方の図示は省略してある。

トラクタ１のトップリンク５の先端を連結装置３０の取付孔３２に取り付け、トラクタ１の左右２つのロワリンク６の先端を連結装置３０の左右の取付ピン３５にそれぞれ取り付ければ、トラクタ１に連結装置３０が取り付けられる。すなわち連結装置３０はトラクタ側に構成される。

一方、作業機２側では、連結装置３０に装着させるための連結器具（マスト７１、ヒッチ７３）を備える。代掻き機５０で例示して説明すると、マスト７１は、入力軸５１が備えられているミッションケース７５の上部に取り付けられ、左右のヒッチ７３は、それぞれミッションケース７５の両端にあるフレームパイプ７６に接合された取付板７７に取り付けられる。マスト７１の先端には、トップピン７２が備えられ、ヒッチ７３の先端には、ロワピン７４が備えられている。

作業者は、連結装置３０をトラクタ１に取り付けた状態で、ハンドル４１を引き、トラクタ１の運転席でロワリンク６を操作し連結装置３０を上昇させて、下側から、トップフック３１をトップピン７２に引っかける。すると、ロワピン７４が溝３８に入り、ジョイント７の先端も、入力軸５１に挿入される。これにより作業機２が三点で支持される。そして、ハンドル４１を戻すと（押すと）フック４４がリンク機構４２を介して回動し溝３８の入口を閉じる。ロックピン４６でハンドル４１をロックすれば装着が完了する。取り外しは、ロックピン４６のロックを外しハンドル４１を引き、連結装置３０を下降させることで行える。

このとき、送信部１６（送信システム１４）を連結装置３０側に取り付け、受信部２２（受信システム２１）を代掻き機５０（作業機２）側の連結器具（マスト７１、ヒッチ７３）に設置しておく。そして、連結装置３０に作業機２を取り付けた場合に、送信部１６と受信部２２がワイヤレスで送信可能な位置になるようにしておけば、作業者は、トラクタ１に作業機２を脱着する際に、トラクタ１から降りて、給電や操作のための配線をする必要がない。そして、従来例のようにコネクタを接続しなくてよいので、接点がなく、浸水の問題が生じない。

なお本発明は、トラクタ１と作業機２を有する農作業機について説明したが、送信部１６（送信システム１４）と受信部２２（受信システム２１）の間の電力と操作信号のワイヤレス送信のシステムについては、広く一般の機器にも適用可能である。なお、例えば、操作ボックス１０で作業機２側の情報を表示する場合等は、受信部２２（受信システム２１）から、送信部１６（送信システム１４）へ情報を無線送信する装置を追加し、制御部２０と操作ボックス１０間で双方向の情報のやりとりをするようにしてもよい。

１ トラクタ
２ 作業機
１０、１０’ 操作ボックス
１１ トラクタバッテリー
１２ 外部電源ハーネス
１２ａ 外部電源接続部
１３ スイッチ
１４ 送信システム
１５、１５’ 送信システム部
１６ 送信部
２０ 制御部
２１ 受信システム
２２ 受信部
２３ 受信システム部
２６ 蓄電部
２７ 電気ハーネス
２８ 制御ハーネス
３０ 連結装置
３１ トップフック
３８ 溝
４４ フック
５０ 代掻き機
５６ 電動油圧シリンダ
６０ レーキ開閉装置
６６ 土引きユニット
７１ マスト
７３ ヒッチ
８０ アクチュエータ

Claims (6)

1. トラクタに装着して農作業を行い前記トラクタと脱着可能な作業機と、前記トラクタ側に設置される送信部と、前記作業機に設置される受信部とを有し、
   前記送信部は、トラクタ後部に備えられ前記作業機と脱着を可能とする連結装置の近傍に設置され、前記受信部は、前記作業機に備えられ前記連結装置と脱着するための連結器具の近傍に設置され、
   前記送信部は、電力を伝送する電磁波に情報をのせた共通電磁波をワイヤレスで前記受信部へ送信することを特徴とする農作業機の情報給電システム。
2. 請求項１に記載の農作業機の情報給電システムにおいて、
   前記受信部から、前記送信部へ情報を送信することを特徴とする農作業機の情報給電システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の農作業機の情報給電システムにおいて、
   前記トラクタ側に設置される送信システム部と、前記作業機側に設置される受信システム部とを有し、
   前記送信システム部と前記受信システム部は、前記送信部と前記受信部の間のワイヤレス電力伝送のための電力の変換を行うことを特徴とする農作業機の情報給電システム。
4. 請求項３に記載の農作業機の情報給電システムにおいて、
   前記送信部と前記送信システム部、及び、前記受信部と前記受信システム部の組み合わせのうち少なくとも一方は一体に構成されることを特徴とする農作業機の情報給電システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の農作業機の情報給電システムにおいて、
   前記作業機に設置され前記送信部と前記受信部の間のワイヤレス電力伝送された電力を蓄える蓄電装置を有することを特徴とする農作業機の情報給電システム。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の農作業機の情報給電システムにおいて、
   前記電力は、トラクタが有するバッテリーから供給されることを特徴とする農作業機の情報給電システム。

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