JP2019110789A - 圃場作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者の手動操作によらず、一定の回転速度で運転することができる粉粒体供給装置を備えた圃場作業機を実現する。【解決手段】走行機体と、粉粒状の農用資材が貯留される貯留部３１、貯留部３１に貯留された農用資材を繰り出す繰出部３２、および、繰出部３２を回転駆動する電動モータ３３、を有し、圃場に農用資材を供給する粉粒体供給装置３と、粉粒体供給装置３を制御する制御部と、を備え、制御部が、農用資材を圃場に供給するための通常モード、および、繰出部３２から繰り出される農用資材を計量するための計量モード、を有し、計量モードにおいて、繰出部３２があらかじめ設定された回転速度で回転するように、制御部が電動モータ３３を駆動する。【選択図】図３

Description

本発明は、圃場に農用資材を供給する粉粒体供給装置を備える圃場作業機に関する。

肥料、除草剤、種もみ、などの粉粒状の農用資材を圃場に供給する圃場作業を行う圃場作業機は、一般的に粉粒体供給装置を備えている。このような粉粒体供給装置は、作業者が希望する任意の速度で、圃場に農用資材を供給することが求められる。

そのような農用資材の供給を可能にする粉粒体供給装置を備えた圃場作業機として、たとえば、特許文献１および２には、走行車体が有する原動機による動力を、ＰＴＯ軸を介して粉粒体供給装置に取り出し、走行車体の走行速度に連動した回転速度で粉粒体供給装置を運転することで、圃場に対して一定量の農用資材を供給する圃場作業機が開示されている。

特開２０１６−１３６９０２号公報 特開２０１６−１０３９８９号公報

ところで、圃場に対して一定量の農用資材を供給するように制御された運転を行うためには、圃場に対する粉粒体供給装置を運転する回転速度と、単位回転回数ごとに実際に繰り出される農用資材の重量と、の相関関係を、圃場作業機に正確に認識させる必要がある。農用資材はその種類によって、見かけ密度、造粒状態、貯留部などへの付着性、などの性状が異なるため、かかる相関関係は農用資材の種類ごとに異なる。そのため、上記の相関関係は、用いられる農用資材ごとに実測される必要がある。

かかる実測は、特許文献１および２のいずれの圃場作業機においても、作業者による手動操作によって行われていた。具体的な手順は、たとえば以下の通りである。まず、粉粒体供給装置に設けられた実測のためのハンドルを、作業者が手動で回転すると、粉粒体供給装置の繰出部が回転し、農用資材が繰り出される。このとき、繰り出された農用資材を、容器に回収する。次に、回収された農用重量を測定し、この重量と、手動操作による繰出部の回転回数と、に基づいて、単位回転回数あたりの農用資材の繰出量が求められる。

農用資材ごとの繰出量の実測は、このような方法により行われることが一般的であった。しかし、かかる方法は、もっぱら作業者の手動操作によるため、一定の回転速度を維持することが困難だった。そのため、安定した計量を行うことができず、正しい相関関係を得られないおそれがあった。

そこで、作業者の手動操作によらず、一定の回転速度で運転することができる粉粒体供給装置を備えた圃場作業機の実現が望まれる。

本発明に係る圃場作業機は、走行機体と、粉粒状の農用資材が貯留される貯留部、前記貯留部に貯留された前記農用資材を繰り出す繰出部、および、前記繰出部を回転駆動する電動モータ、を有し、圃場に前記農用資材を供給する少なくとも一つの粉粒体供給装置と、前記粉粒体供給装置を制御する制御部と、を備え、前記制御部が、前記農用資材を前記圃場に供給するための通常モード、および、前記繰出部から繰り出される農用資材を計量するための計量モード、を有し、前記計量モードにおいて、前記繰出部があらかじめ設定された回転速度で回転するように、前記制御部が前記電動モータを駆動することを特徴とする。

この構成によれば、作業者の手動操作によらず、一定の回転速度で運転する条件で計量を行うことができるため、粉粒体供給装置を運転する回転速度と、単位回転回数ごとに実際に繰り出される農用資材の重量と、の相関関係を正確に算出することができる。

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。

本発明に係る圃場作業機は、一態様として、前記計量モードにおいて、前記電動モータの駆動を開始すると、前記制御部は、前記繰出部の回転回数の当該駆動の開始からの積算値が、あらかじめ設定された設定回数に達したときに、当該駆動を自動的に停止することが好ましい。

この構成によれば、あらかじめ設定された設定回数に達したときに、自動的に電動モータを停止することができるので、計量モードによる運転の際の電動モータの回転回数の積算値を、常に同じ値に保つことができる。そのため、計量モードの再現性に優れる。

本発明に係る圃場作業機は、一態様として、前記計量モードにおいて、前記電動モータの駆動を開始すると、前記制御部は、前記繰出部の回転時間の当該駆動の開始からの積算値が、あらかじめ設定された設定時間に達したときに、当該駆動を自動的に停止することが好ましい。

この構成によれば、あらかじめ設定された設定時間に達したときに、自動的に電動モータを停止することができるので、計量モードによる運転継続時間を、常に同じ値に保つことができる。そのため、計量モードの再現性に優れる。

本発明に係る圃場作業機は、一態様として、前記粉粒体供給装置が、複数の前記繰出部と、対応する繰出部への前記電動モータからの回転動力の伝達を断続する複数のクラッチと、を有し、前記計量モードにおいて、前記制御部が前記複数のクラッチのうち、あらかじめ設定された少なくとも一つのクラッチを入状態とし、かつ、残余のクラッチを切状態とすることが好ましい。

この構成によれば、複数条の作業に対応して設けられた粉粒体供給装置であっても、計量モードの運転を行うにあたり、計量のために最低限必要な条数に限定できるため、計量作業を簡素化できる。

本発明に係る圃場作業機は、一態様として、前記電動モータに流れる電流値を測定する電流計を備えることが好ましい。

この構成によれば、電動モータの負荷状況を監視することができる。

本発明に係る圃場作業機は、一態様として、前記制御部が、前記電流値があらかじめ設定された閾値を越えた場合に、前記繰出部の動作を自動的に停止することが好ましい。

この構成によれば、たとえば固形異物の混入によって電動モータに過負荷がかかった場合に、その運転を緊急停止して作業者および装置に対する悪影響を未然に防ぐことができる。

本発明に係る圃場作業機は、一態様として、前記粉粒体供給装置として、少なくとも一つの施肥装置を備えることが好ましい。

この構成によれば、本発明に係る圃場作業機によって施肥作業を行うことができる。

本発明に係る圃場作業機は、一態様として、前記粉粒体供給装置として、少なくとも一つの薬剤散布装置を備えることが好ましい。

この構成によれば、本発明に係る圃場作業機によって薬剤散布作業を行うことができる。

本発明に係る圃場作業機は、一態様として、前記粉粒体供給装置として、少なくとも一つの播種装置を備えることが好ましい。

この構成によれば、本発明に係る圃場作業機によって播種作業を行うことができる。

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

田植機（実施形態）の全体側面図。 田植機（実施形態）の全体上面図。 施肥装置（実施形態）の正面図。 電動モータおよびクラッチ（実施形態）の制御に係る機能ブロック図。

本発明に係る圃場作業機の実施形態について、図１〜４を参照して説明する。本実施形態では、本発明に係る圃場作業機が、水田（圃場の例）における田植作業を行う田植機１００である場合を例として説明する。なお、本発明に係る圃場作業機は田植機に限定されず、たとえば、トラクタ、コンバイン、乗用管理機などであってもよい。

〔田植機１００の基本構成〕
まず、本実施形態に係る田植機１００の基本構成について説明する（図１）。田植機１００は、走行機体１、苗植付装置２、施肥装置３（粉粒体供給装置の例）、および、制御部４、を備える。走行機体１は、運転座席１１と、人為操作部１２と、タッチパネル１３と、を有する。以降の説明の中で、運転座席１１に着座した作業者を基準に、作業者の正面方向を「前方」、作業者の背面方向を「後方」、作業者の右手側を「右方」、作業者の左手側を「左方」と定義する。を有する。なお、以降の説明の中で、走行機体１の運転座席に着座した作業者を基準に、作業者の正面方向を「前方」、作業者の背面方向を「後方」、作業者の右手側を「右方」、作業者の左手側を「左方」と定義する。

苗植付装置２は、苗載せ台２１と、苗植付作業部２２と、を有する。苗植付装置２は８条植え形式に構成されており、各条クラッチ（不図示）を操作することにより植え付け条数を変更することができる。すなわち、たとえば２条ごとに、苗植付作業を行うか否かを制御することができる。

〔施肥装置３の基本構成〕
施肥装置３は、粉粒状の肥料（農用資材の例）を貯留する肥料ホッパー３１（貯留部の一例）、肥料ホッパー３１から肥料を繰り出す４個の繰出部３２（３２ａ〜３２ｄ）、繰出部３２を駆動する電動モータ３３、４個の繰出部３２（３２ａ〜３２ｄ）のそれぞれに対応する４個のクラッチ３４（３４ａ〜３４ｄ）、繰出部３２から繰り出された肥料を搬送するための送風を行うブロア３５、接地フロート３６、水田上に肥料を供給するための溝を設ける８個の作溝器３７、および、繰出部３２から作溝器３７に肥料を供給する経路となる８本のホース３８、を有する。

図１〜３に示すように、肥料ホッパー３１（貯留部の例）が、４個の繰出部３２の上部に連結されており、また、施肥装置３の中央部にブロア３５が備えられている。また、接地フロート３６に作溝器３７が連結され、繰出部３２と作溝器３７とにわたってホース３８が接続されている。

繰出部３２の内部には、回転に伴って肥料を所定量ずつ繰り出す繰出ロール（図示せず）が設けられており、繰出ロールに接続された入力ギヤ３２１が繰出部３２の横側面に備えられている。減速機（図示せず）を介して電動モータ３３に接続された駆動軸３３１に対して駆動ギヤ３４１が相対回転自在に取り付けられており、駆動ギヤ３４１が繰出部３２の入力ギヤ３２１に咬合している。駆動軸３３１には、シフト部材３４２が一体回転およびスライド自在に取り付けられて、シフト部材３４２が駆動ギヤ３４１に咬合する伝動位置、および、シフト部材３４２が駆動ギヤ３４１から離間した遮断位置、にスライド自在に構成されている。これらの駆動ギヤ３４１およびシフト部材３４２によって、施肥装置３のクラッチ３４が構成されている。

なお、４個の繰出部３２ａ〜３２ｄのそれぞれに対応して、クラッチ３４ａ〜３４ｄ（駆動ギヤ３４１ａ〜３４１ｄおよびシフト部材３４２ａ〜３４２ｄ）が設けられている。クラッチ３４ａ〜３４ｄの入状態（すなわち、シフト部材３４２ａ〜３４２ｄが対応する駆動ギヤ３４１ａ〜３４１ｄに咬合する伝動位置を取る状態）または切状態（すなわち、シフト部材３４２ａ〜３４２ｄが駆動ギヤ３４１ａ〜３４１ｄから離間した遮断位置を取る状態）は、それぞれ独立に制御することができる。

上記のクラッチ３４ａ〜３４ｄをそれぞれ独立に制御することによって、４個の繰出部３２ａ〜３２ｄのそれぞれに対応する２条ごとに（２本のホース３８ごとに）、施肥を行うか否かを制御することができる。かかる制御は、苗植付装置２の２条ごとの苗植付作業の実施または不実施の制御と連動していてもよい。すなわち、２条ごとに、苗植付および施肥を、双方とも行うか、双方とも行わないか、のいずれかを選択できるように構成してもよい。

電動モータ３３は、電動モータ３３の回転数を測定するモータ回転数計３３２と、駆動軸３３１の回転数を測定する駆動軸回転数計３３３と、電動モータ３３に流れる電流値を測定するモータ電流計３３４と、を具備する。モータ回転数計３３２、駆動軸回転数計３３３、および、モータ電流計３３４は、制御部４と通信可能に構成されており、各計器による測定値を制御部４に提供する（図４）。

〔施肥装置３の動作および制御〕
施肥装置３により水田に肥料が供給される動作を説明する。図３に示すように、ブロア３５はブロア用電動モータ３５１により駆動されるように構成されている。ブロア３５と、繰出部３２と、にわたって供給ダクト３５２が接続されており、繰出部３２の吸入部が供給ダクト３５２に挿入されている。ブロア３５の送風が供給ダクト３５２を介して繰出部３２に供給され、肥料ホッパー３１から肥料が所定量ずつ繰出部３２により繰り出されると、ブロア３５の送風により肥料がホース３８を通って作溝器３７に供給され、作溝器３７を介して水田に供給される。

制御部４は、肥料を水田に供給するための通常モードと、繰出部３２から繰り出される肥料を計量するための計量モードと、を有する。制御部４に対する入出力は、タッチパネル１３を介して行われる。

肥料はその種類によって、見かけ密度、造粒状態、肥料ホッパー３１などへの付着性、などの性状が異なるため、電動モータ３３の回転速度と、単位回転回数ごとに実際に繰り出される肥料の重量と、の相関関係は、肥料ホッパー３１に貯留する肥料の種類ごとに異なる。そのため、特に肥料ホッパー３１に貯留する肥料の種類を変更する場合には、上記の相関関係を実測し、当該実測結果を制御部４に入力する必要がある。以上の手順を以降の説明において「計量」と記載し、上記の実測操作を制御部４の計量モードにおいて行う。

計量対象の肥料を肥料ホッパー３１に貯留した状態で、制御部４を計量モードに設定すると、制御部４は、繰出部３２があらかじめ設定された一定の回転速度で回転するような、電動モータ３３の回転速度（以下、計量回転速度という。）を実現するように、制御を開始する。計量回転速度は、電動モータ３３の出力範囲内であれば任意の値であってよい。ただし、電動モータ３３の回転速度と、単位回転回数ごとに実際に繰り出される肥料の重量と、の相関関係を、電動モータ３３の出力範囲のほぼ全域にわたって得られるように、計量モードにおける電動モータ３３の回転速度を設定することが好ましい。なお、このとき同時に、ブロア３５の駆動も開始される。

制御部４は、電動モータ３３の駆動を開始するのと同時に、駆動軸回転数計３３３による測定に基づく駆動軸３３１の回転回数を、電動モータ３３の駆動を開始した時点を起算点として積算する。そして、回転回数の積算値が、あらかじめ設定された設定回数（たとえば、１０回）に到達した時点で、電動モータ３３の駆動を自動的に停止する。

上記のように電動モータ３３の駆動が開始されてから停止されるまでのあいだ、繰出部３２から肥料が繰り出され、ホース３８の先端から肥料が吐出される。作業者は、吐出された肥料を受け容器に受け入れ、その重量を測定する。当該重量の値を制御部４に入力すると、制御部４は、計量回転速度と、設定回数と、重量の値と、に基づいて、電動モータ３３の回転速度と、単位回転回数ごとに実際に繰り出される肥料の重量と、の相関関係を算出する。

なおこのとき制御部４は、クラッチ３４ａを入状態、クラッチ３４ｂ〜３４ｄを切状態、にするように制御する。このように制御することで、クラッチ３４ａに対応する繰出部３２ａのみから肥料が繰り出され、肥料が吐出されるホース３８は２本のみになる。そのため作業者は、８本のホース３８のうちの２本に対応する２つの受け容器のみを用意すれば十分である。

以上のように計量モードを実行することで、電動モータ３３が一定の計量回転速度で回転する条件のもとで、すなわち、繰出部３２が一定の回転速度で運転する条件のもとで、計量を行うことができる。そのため、電動モータ３３の回転速度と、単位回転回数ごとに実際に繰り出される肥料の重量と、の相関関係を、正確に算出することができる。従来の圃場作業機では、計量モードにおける粉粒体供給装置の運転は、もっぱら作業者の手動による回転操作で行われていたため、一定の回転速度を維持することが困難だった。そのため、安定した計量を行うことができず、正しい相関関係を得ることが難しかった。

計量モードにおける計量の後、制御部４を通常モードに設定する。通常モードにおいては、作業者は、希望する施肥量（たとえば、水田の１平方メートルあたりに供給する肥料の重量）を、タッチパネル１３から入力することで、制御部４に施肥条件を指示することができる。制御部４は、計量モードにおいて上記のように算出された相関関係に基づいて、作業者からの指示を反映した量の肥料が繰り出されるような回転速度で繰出部３２が運転するように、電動モータ３３の回転速度を制御する。

また、制御部４は、モータ電流計３３４による測定に基づく電動モータ３３に流れる電流値を、常に監視している。そして、電流値が、あらかじめ設定された閾値を越えた場合には、電動モータ３３の駆動を停止して、繰出部３２の動作を自動的に停止する。このように構成することで、たとえば固形異物の混入によって電動モータ３３に過負荷がかかった場合に、その運転を緊急停止して作業者および装置に対する悪影響を未然に防ぐことができる。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る圃場作業機のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

上記の実施形態では、本発明に係る圃場作業機が、田植機１００である構成を例として説明した。しかし、本発明に係る圃場作業機は、上記の構成に限定されず、トラクタ、コンバイン、乗用管理機などの圃場作業機であってもよい。圃場作業機がトラクタである場合は、圃場作業装置として、畝立装置、畝立播種装置、マルチ作業装置、肥料散布装置、ブームスプレーヤ装置などの種々の圃場作業装置などを装着可能である。

上記の実施形態では、本発明に係る圃場作業機が、粉粒体供給装置として施肥装置３を備える構成を例として説明した。しかし、本発明に係る圃場作業機が備える粉粒体供給装置は、上記の構成に限定されず、たとえば、圃場に種もみ（農用資材の例）を播種する播種装置（粉粒体供給装置の例）であってよく、圃場に除草剤（農用資材の例）を散布する薬剤散布装置（粉粒体供給装置の例）であってよい。また、本発明に係る圃場作業機は、粉粒体供給装置は一つのみ備える構成に限られず、たとえば、播種装置と、施肥装置および薬剤散布装置の少なくとも一方と、を備えた圃場作業機であってよい。

上記の実施形態では、計量モードにおいて、駆動軸３３１の回転回数を積算し、その積算値が設定回数に到達した時点で電動モータ３３の駆動を自動的に停止する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されず、たとえば、回転回数の積算に替えて、電動モータの駆動時間を積算し、その積算値があらかじめ設定された設定時間（たとえば、１０秒間）に到達した時点で、電動モータの駆動を自動的に停止するように構成してもよい。また、このように構成した場合であっても、同時に回転回数の積算を行ってもよい。

上記の実施形態では、計量モードにおいて、繰り出された肥料の重量を作業者が人為操作により測定する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されず、粉粒体供給装置が、貯留部に貯留された農用資材の残量および繰出部から繰り出される農用資材の繰出速度の少なくとも一方を監視する重量監視部を備え、当該重量監視部による測定によって、上記の人為操作による測定に替えてもよい。

上記の実施形態では、計量モードにおける計量回転速度が１点である場合を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されず、複数の計量回転速度における計量に基づいて、電動モータの回転速度と、単位回転回数ごとに実際に繰り出される農用資材の重量と、の相関関係を算出するように構成してもよい。

上記の実施形態では、計量モードにおいて算出した、電動モータ３３の回転速度と、単位回転回数ごとに実際に繰り出される肥料の重量と、の相関関係を用いて、通常モードにおける電動モータ３３の運転を制御する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されず、たとえば、計量モードにおける計量結果に基づいて、農用資材の見かけ密度があらかじめ設定された複数段階の水準（たとえば「軽量」「中量」「重量」の３水準）のうち、いずれの水準に属するかを作業者または制御部が判定し、各水準にあらかじめ設定された電動モータの回転速度と、単位回転回数ごとに実際に繰り出される農用資材の重量と、の相関関係を用いて電動モータの運転を制御するように構成してもよい。

上記の実施形態では、ブロア３５の送風によって、繰出部３２から繰り出された肥料を搬送する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されず、たとえば、重力による落下によって農用資材を搬送するように構成してもよい。

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、たとえば施肥装置を備える田植機に利用することができる。

１００ ：田植機
１ ：走行機体
１１ ：運転座席
１２ ：人為操舵部
１３ ：タッチパネル
２ ：苗植付装置
２１ ：苗載せ台
２２ ：苗植付作業部
３ ：施肥装置
３１ ：肥料ホッパー
３２ ：繰出部
３２１ ：入力ギヤ
３３ ：電動モータ
３３１ ：駆動軸
３３２ ：モータ回転数計
３３３ ：駆動軸回転数計
３３４ ：モータ電流計
３４ ：クラッチ
３４１ ：駆動ギヤ
３４２ ：シフト部材
３５ ：ブロア
３５１ ：ブロア用電動モータ
３５２ ：供給ダクト
３６ ：接地フロート
３７ ：作溝器
３８ ：ホース
４ ：制御部

Claims (9)

1. 走行機体と、
   粉粒状の農用資材が貯留される貯留部と、前記貯留部に貯留された前記農用資材を繰り出す繰出部と、前記繰出部を回転駆動する電動モータと、を有し、圃場に前記農用資材を供給する少なくとも一つの粉粒体供給装置と、
   前記粉粒体供給装置を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部が、前記農用資材を前記圃場に供給するための通常モードと、前記繰出部から繰り出される農用資材を計量するための計量モードと、を有し、
   前記計量モードにおいて、前記繰出部があらかじめ設定された回転速度で回転するように、前記制御部が前記電動モータを駆動する圃場作業機。
2. 前記計量モードにおいて、前記電動モータの駆動を開始すると、前記制御部は、前記繰出部の回転回数の当該駆動の開始からの積算値が、あらかじめ設定された設定回数に達したときに、当該駆動を自動的に停止する請求項１に記載の圃場作業機。
3. 前記計量モードにおいて、前記電動モータの駆動を開始すると、前記制御部は、前記繰出部の回転時間の当該駆動の開始からの積算値が、あらかじめ設定された設定時間に達したときに、当該駆動を自動的に停止する請求項１に記載の圃場作業機。
4. 前記粉粒体供給装置が、複数の前記繰出部と、対応する繰出部への前記電動モータからの回転動力の伝達を断続する複数のクラッチと、を有し、
   前記計量モードにおいて、前記制御部が前記複数のクラッチのうち、あらかじめ設定された少なくとも一つのクラッチを入状態とし、かつ、残余のクラッチを切状態とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圃場作業機。
5. 前記電動モータに流れる電流値を測定する電流計を備える請求項１に記載の圃場作業機。
6. 前記制御部が、前記電流値があらかじめ設定された閾値を越えた場合に、前記繰出部の動作を自動的に停止する請求項５に記載の圃場作業機。
7. 前記粉粒体供給装置として、少なくとも一つの施肥装置を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の圃場作業機。
8. 前記粉粒体供給装置として、少なくとも一つの薬剤散布装置を備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の圃場作業機。
9. 前記粉粒体供給装置として、少なくとも一つの播種装置を備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の圃場作業機。
   

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