JP2015173637A - 田植機 - Google Patents

Abstract

【課題】圃場表面を検知することで、フロートの検知する圃場接地面と実際の圃場表面とのズレを修正し、適正な植付高さを検出し、植付不良を防ぐ田植機を提供する。
【解決手段】圃場接地面を検知するフロートを備え、該フロートの検知結果に基づいて植付部の植深さを変更する田植機であって、前記フロートとは別に設けられ、圃場表面を検知するセンサを備え、前記センサは、前記圃場表面を追従する検知部と該検知部を揺動自在に支持する支持部を有するとともに、前記植付部の植深さを変更する回動支軸の回動に連動して前記センサの揺動支点位置が変更される。
【選択図】図３

Description

本発明は、田植機に関する。

従来、圃場接地面を検知するフロートを備え、該フロートによって圃場表面を検知し、その検知結果から苗の植付高さを検出して、植付部を適正な高さに調節しながら、苗の植付を行う田植機が知られている。

特開２０１２−１７０４２６号公報

フロートがその自重により圃場表面から沈下し、実際の圃場表面とフロートによって検知された圃場接地面との間にズレが生じてしまうことから、適正な植付高さに調節することができず、植付不良が生じる場合があった。
本発明は、圃場表面を検知し、フロートの検知する圃場接地面と実際の圃場表面とのズレを修正して、適正な植付高さを検出することで、植付不良を防ぐ田植機を提供することを課題とする。

本発明の第一態様に係る田植機は、圃場接地面を検知するフロートを備え、該フロートの検知結果に基づいて植付部の植深さを変更する田植機であって、前記フロートとは別に設けられ、圃場表面を検知するセンサを備え、前記センサは、前記圃場表面を追従する検知部と該検知部を揺動自在に支持する支持部を有するとともに、前記植付部の植深さを変更する回動支軸の回動に連動して前記センサの揺動支点位置が変更される。

前記センサの揺動軸は、前記回動支軸を回動させるアクチュエータと連動して鉛直上下方向に移動する。

本発明の第二態様に係る田植機は、圃場接地面を検知するフロートを備え、該フロートの検知結果に基づいて植付部の植深さを変更する田植機であって、前記フロートとは別に設けられ、圃場表面を検知するセンサを備え、前記センサは、前記圃場表面を追従する検知部と該検知部を揺動自在に支持する支持部を有するとともに、該支持部に含まれる揺動軸は植付フレームに固定され、前記植深さを変更する回動支軸を回動させるアクチュエータの動きを検知することで、前記センサの検知結果を補正し、前記圃場表面を検知する。

本発明によれば、圃場表面を検知することができ、適正な植付高さを検出することで、植付不良を防ぐ。

田植機の側面図である。 植付部の上面図である。 植付部の側面図である。 植深さの変更とセンサの揺動支点位置の連動構造を示す図である。 センサの揺動支点位置の固定を示す図である。

図１に示すように、田植機１は、エンジン２、動力伝達部３、植付部４及び昇降部５を備える。植付部４は、昇降部５を介して機体に連結されており、昇降部５の作動を制御することによって上下方向に自動昇降可能である。植付部４には、動力伝達部３を介してエンジン２からの動力が伝達される。田植機１は、エンジン２の駆動によって走行しながら、植付部４によって圃場に苗を植え付ける。
本実施形態では、圃場に田面水が張られた状態で、圃場表面から所定の植え付け深さでの苗の植え付け作業が行われる場合について説明する。なお、圃場に田面水が張られていない状態での植え付け作業についても同様の技術思想を適用できる。

エンジン２からの駆動力は、動力伝達部３においてトランスミッション６を介して、ＰＴＯ軸７に伝達される。ＰＴＯ軸７はトランスミッション６から後方に突出して設けられる。ＰＴＯ軸７からユニバーサルジョイントを介して植付伝動ケース８に動力が伝達されて、植付部４が駆動される。また、トランスミッション６から後方に向けて駆動軸９が設けられ、駆動軸９からリアアクスルケース１０に駆動力が伝達される。

植付部４は、植付アーム１１、植付爪１２、苗載台１３、フロート１４等を備える。植付爪１２は、植付アーム１１に取り付けられている。植付アーム１１は、植付伝動ケース８から伝達される動力によって回転する。
植付爪１２には、苗載台１３から苗が供給される。植付アーム１１の回転運動に伴って、植付爪１２が圃場内に挿入され、所定の植深さ（植付爪１２の爪出量）となるように苗が植え付けられる。なお、本実施形態では、ロータリ式の植付爪を採用しているが、クランク式のものを用いても良い。

［フロート］
図２に示すように、植付部４は、左右方向に配置される複数のフロート（本実施形態ではセンターフロート１４Ａ及び二つのサイドフロート１４Ｂ）を備える。各フロートは、植付部４を構成する植付フレーム１５に取り付けられる。より具体的には、各フロートの前端は植付フレーム１５に対して上下方向に揺動可能に支持され、各フロートの後端は植付フレーム１５に設けられる回動支軸１６にリンク機構１７を介して昇降可能に取り付けられる。
図３に示すように、回動支軸１６又はリンク機構１７には、ポテンショメータ等の適宜のセンサが取り付けられており、該センサによりリンク高さｈ０が検出される。このリンク高さｈ０は、植付爪１２の爪出量（植付爪１２の先端部とフロート底面との距離）として検出される。そして、後述のようにセンターフロート１４Ａの沈下量ｄを用いて、実植付深さｈ（ｈ＝ｈ０＋ｄ）として検出される。

中央に配置されるセンターフロート１４Ａは、圃場接地面検知用のフロート検知体として利用される。具体的には、圃場の凹凸に応じて変化するセンターフロート１４Ａの揺動角（フロート前面で受ける抵抗に応じたピッチング方向の回動角度：フロート角α）に基づいてフロートの目標角βを決定し、フロート角αが目標角βに近付くように植付部高さ（植深さ）は制御される。

［整地装置］
図２に示すように、植付部４の前部であって、フロート１４（１４Ａ・１４Ｂ）の前方には、枕地整地用の整地装置２０が設けられている。整地装置２０は、植付フレーム１５に対して高さ変更可能に支持される。
駆動軸９からの動力の一部がリアアクスルケース１０を介して整地伝動軸２１に分岐され、整地伝動軸２１からユニバーサルジョイント２２、入力軸２３及び整地伝動ケース２４を介して、両側方に向けて延出される駆動軸２５に伝達される。各駆動軸２５には、複数のロータ２６が固定され、駆動軸２５の回転駆動によってロータ２６が回転して圃場が整地される。

整地装置２０は、中央が前方に配置され、中央から両側方に向かうに従ってそれぞれ前方から後方に向けて傾斜するように配置される。つまり、中央部が他の部位よりも前方に位置するように設けられている。上面視では、整地装置２０はハの字状に配置される。

整地装置２０を上面視ハの字状に配置することで、センターフロート１４Ａの前方にスペースを確保することができる。このスペースを利用して、センターフロート１４Ａを前方に移動させることで、センターフロート１４Ａの均平部と植付苗の間に後述するセンサ３０を無理なく配置することができる。また、センターフロート１４Ａの回動支軸１６の位置をサイドフロート１４Ｂと同一側面位置に配置しても、センターフロート１４Ａ前方のスペースを利用して、センターフロート１４Ａを極力長くすることができる。

若しくは、整地装置２０によって形成されるスペースを利用して、センターフロート１４Ａの後端面の位置はそのままで前端面を前方に延出することも可能であり、係る場合も同様にフロートによるセンシング精度の向上を図ることができる。また、センターフロート１４Ａの面積を長くすることで、センシング能力が上がり、植付部４の昇降を最適に制御できる。さらに、センターフロート１４Ａのフロート形状を変更する際に、泥流の流れ及び形状バランス等を最適に設計することができ、植付部４の昇降制御の精度をより向上できる。

［センサ］
図２及び図３に示すように、センターフロート１４Ａにおいて、植付部４の植え付け位置Ｐの直前方には、圃場表面を検出するセンサ３０が設けられる。センサ３０は、前方から後方に向けて延出される。センサ３０は、植付フレーム１５にピッチング方向に揺動自在に支持され、その揺動支点を中心として重力によって垂れ下がるため、先端部が圃場表面に接触した状態が維持される。つまり、センサ３０の先端部が常に圃場表面を追従するように田植機１が進行する。
センサ３０の揺動角度θを計測することによって、センサ３０と圃場の位置関係を検出することができ、圃場の実高さ（苗を植え付ける田面高さ）を検出することができる。このように、センサ３０によって圃場の実高さを検出することによって、センターフロート１４Ａの沈下量ｄ（泥状の圃場への沈み込み量）を計測できる。

以上のように、圃場接地面の検知用に用いられるセンターフロート１４Ａとは別にセンサ３０を設けて、センサ３０によって植え付け位置Ｐの近傍で圃場表面を検知している。このように、センサ３０によって苗の植え付け直前でのセンシングを実現することで、センシング精度の向上を図ることができる。
本実施形態において、植え付け位置Ｐは、リンク機構１７を介して回動するフロートの後端部の側方である。また、植え付け位置Ｐの直前方位置とは、苗を植え付けるためにフロートで整地された後の圃場であり、そのような安定した状態の圃場をセンシングするため、圃場の表面に現れる凹凸形状がセンサ３０に与える影響及びフロートによって生じる泥水流がセンサ３０に与える影響を低減できる。

図２及び図３に示すように、センサ３０は、圃場表面の凹凸に倣って追従する検知部３１と、検知部３１をピッチング方向に揺動自在に支持する支持部３２を有する。
検知部３１は、複数の棒体４０によって構成され、ステー４１に複数の棒体４０の同一端が支持されることで、レーキ状に形成される。各棒体４０は、前後方向に平行に配置され、かつ、側面視で、その基部から後下方に向けて延出され、圃場表面を追従する先端部は基端部側より水平面との角度が小さくなるように、中途部から曲成される。ステー４１は支柱４２に固定される。
支持部３２は、各棒体４０を支持するステー４１と、ステー４１を支持する支柱４２と、植付フレーム１５に設けられる揺動軸４３とを含む。支柱４２の基端部は揺動軸４３に巻装されている。つまり、揺動軸４３は、支柱４２を揺動自在に支持する。
以上のように、検知部３１は、支持部３２に揺動自在に支持されており、検知部３１の圃場表面追従時における揺動角度を計測することで、圃場表面を検知する。

［植深さ変更によるセンサの連動］
田植機１では、植深さの変更に連動してセンサ３０の揺動支点位置が変更される。
回動支軸１６を、その上方に延出される植付深さ調節レバー（図示しない）を介してオペレータが回動させることで、もしくは、アクチュエータ５０によって回動させることで、植付部４のフロート１４に対する位置が変更されるため、植付爪１２の爪出量（植深さ）が調整される。
本実施形態では、植深さの変更による植付部４およびフロート１４の相対位置の変化に伴って、センサ３０のフロート１４に対する高さが変化することを防止するために、植深さを変更する回動支軸の動きに連動して揺動軸４３の揺動支点位置を変更している。

図３に示すように、センサ３０の揺動軸４３は植付フレーム１５に設けられるギアボックス５１に貫設される。
ギアボックス５１は、センサ３０の揺動角度を計測する構造を収納する。ギアボックス５１の後部は鉛直上下方向に摺動可能に植付フレーム１５に取り付けられる。ギアボックス５１の両側面の同高さからそれぞれ外方に向けてスライダ５２が設けられる。
各スライダ５２を鉛直上下方向に摺動させるために、植付フレーム１５にステー５３を介して固設されるガイド板５４が設けられる。ガイド板５４は鉛直上下方向に長い形状の長穴５５を有する。ガイド板５４はギアボックス５１の両側面にそれぞれ配置され、長穴５５にスライダ５２が摺動自在に係合される。
このような構成にすることで、スライダ５２が長穴５５内を上下方向に摺動することで、ギアボックス５１は、鉛直上下方向に移動可能となる。

アクチュエータ５０とスライダ５２は、アーム５６を介して連結される。アーム５６の一端とアクチュエータ５０の出力側が接続される。スライダ５２と連結されるアーム５６の他端には長孔が設けられ、スライダ５２がその長孔内に摺動可能に係合される。アクチュエータ５０が駆動されると、アーム５６はアクチュエータ５０を支点として回動され、スライダ５２が長穴５３内を上下方向に摺動する。スライダ５２が上下方向に摺動されるとともに、ギアボックス５１が上下方向に移動することで、センサ３０の揺動支点位置は鉛直上下方向に移動する。

このように、アクチュエータ５０の駆動とギアボックス５１の移動を連動させることで、植深さの変更とセンサ３０の揺動支点位置の上下動を連動させることができる。
また、本実施形態のようにセンサ３０の揺動支点位置を鉛直上下方向に移動させることで、例えば、平行リンク等を介して移動させるときよりも小さなスペースで移動させられるため、省スペースである。

本実施形態では、揺動軸４３を含むギアボックス５１を植深さの変更に応じて連動させているが、揺動角度の計測方法やギアボックス５１の有無によっては、揺動軸４３のみを植深さの変更に応じて連動させることもできる。

図４（ａ）に示すように、回動支軸１６が植深さを浅くする方向に回動される場合は、センサ３０の揺動支点位置は鉛直下方向に移動される。
植深さを浅くする場合、アクチュエータ５０によって回動支軸１６が時計回りに回動されるとともに、植付部４が上昇する。植付フレーム１５のフロート１４に対する高さが高くなるため、植付爪１２の爪出量は小さくなる。回動支軸１６の回動に応じて、スライダ５２が長穴５３内を鉛直下方向に摺動することで、センサ２０の揺動支点位置が鉛直下方向に移動され、センサ３０のフロート１４に対する高さを一定に保つ。

図４（ｂ）に示すように、回動支軸１６が植深さを深くする方向に回動される場合は、センサ３０の揺動支点位置は鉛直上方向に移動する。
植深さを深くする場合、アクチュエータ５０によって回動支軸１６が反時計回りに回動されるとともに、植付部４が下降する。植付フレーム１５のフロート１４に対する高さが低くなるため、植付爪１２の爪出量は大きくなる。回動支軸１６の回動に応じて、スライダ５２が長穴５３内を鉛直上方向に摺動することで、センサ３０の揺動支点位置が鉛直上方向に移動され、センサ３０のフロート１４に対する高さを一定に保つ。

以上のように、植深さの変更に応じてセンサ３０の揺動支点位置を鉛直上下方向に移動させて、センサ３０のフロート１４に対する高さを一定に保つことができる。そのため、植深さを変更しても、圃場表面に対するセンサ３０の迎え角を一定に保ち、圃場表面に対するセンシング精度を維持できる。

［別実施形態］
上述の実施形態ではセンサ３０の揺動軸４３をフロート１４の上下動に追従させて上下動させる構成を示したが、センサ３０のフロート１４に対する高さを一定に保たなくても、植深さの変更に応じてセンサ３０の圃場表面のセンシング精度を維持できる。
図５に示すように、ギアボックス５１を植付フレーム１５に固定し、センサ３０の揺動支点位置を固定している。
植深さが変更されると、植深さ設定位置（回動支軸１６の回動角）を検知することで、回動角から制御ソフトの特性値を変更する。特性値を変更した制御ソフトにて、ポテンショメータ等で計測されたセンサ３０の検知結果を補正する、つまり揺動角度を補正することで、植深さの変更を加味した揺動角度を計測できる。
そのため、植深さの変更に応じてセンサ３０の揺動支点位置を連動させなくても、センサ３０によって圃場の実高さを検出して、フロート１４の沈下量ｄ（泥状の圃場への沈み込み量）を計測できる。
このような構成にすることで、揺動支点位置を移動させる必要がないため、揺動部の経時変化による変化（ガタ、回動抵抗など）の影響を受けにくい。また、植深さ設定に連動させる部品が不要でありコスト低減が図れる。

１：田植機、４：植付部、１２：植付爪、１４：フロート、１５：植付フレーム、１６：回動支軸、２０：整地装置、３０：センサ、４３：揺動軸、５０：アクチュエータ、５１：ギアボックス、５２：スライダ、５３：ステー、５４：ガイド板、５５：長穴

Claims (3)

1. 圃場接地面を検知するフロートを備え、該フロートの検知結果に基づいて植付部の植深さを変更する田植機であって、
   前記フロートとは別に設けられ、圃場表面を検知するセンサを備え、
   前記センサは、前記圃場表面を追従する検知部と該検知部を揺動自在に支持する支持部を有するとともに、前記植付部の植深さを変更する回動支軸の回動に連動して前記センサの揺動支点位置が変更されることを特徴とする田植機。
2. 前記センサの揺動軸は、前記回動支軸を回動させるアクチュエータと連動して鉛直上下方向に移動する請求項１に記載の田植機。
3. 圃場接地面を検知するフロートを備え、該フロートの検知結果に基づいて植付部の植深さを変更する田植機であって、
   前記フロートとは別に設けられ、圃場表面を検知するセンサを備え、
   前記センサは、前記圃場表面を追従する検知部と該検知部を揺動自在に支持する支持部を有するとともに、該支持部に含まれる揺動軸は植付フレームに固定され、
   前記植深さを変更する回動支軸を回動させるアクチュエータの動きを検知することで、前記センサの検知結果を補正して、前記圃場表面を検知することを特徴とする田植機。

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