JP2021040538A - 除草装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単に水田の雑草を除草する。【解決手段】除草装置１は、水に浮く浮体部１０と、浮体部１０に回転自在に支持され回転軸の径方向に延びる複数の棒８２，９２を有する回転体８０，９０と、を有し、浮体部１０を水田の水に浮かばせて回転体８０，９０を回転させると各棒８２，９２が水面から水中に侵入し水中から出ることを繰り返して水を掻き出すことで推進力を得て進みつつ、各棒８２，９２が水田に生えている雑草を引っ掛けて取り除く。【選択図】図１

Description

本発明は、田んぼの除草をする技術に関する。

従来、水田の除草作業をする装置が種々提案されている（特許文献１）。

特開２０１６−２０８８７３号

本発明の目的は、水田の雑草をより簡単に除草することである。

前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、水に浮く浮体と、前記浮体に回転自在に支持され回転軸の径方向に延びる突起部を有する回転体と、を有し、前記浮体を水田の水に浮かばせて前記回転体を回転させると前記突起部が水面から水中に侵入し水中から出ることを繰り返して水を掻き出すことで推進力を得て進みつつ、前記突起部が水田に生えている雑草を引っ掛けて取り除く除草装置である。

本発明の第２の態様では、前記突起部は、前記回転体の周方向及び回転軸方向に配置された複数の細線状の棒であることが好ましい。

本発明の第３の態様では、前記回転軸は、前記浮体が水に浮いているときに水平方向に平行になり、前記回転体は、前記浮体が水に浮いているときの高さ位置が調整可能とされていることが好ましい。

本発明の第４の態様では、複数の前記回転体が隣り合うように配置され、前記複数の回転体はそれぞれ回転数が個別に制御可能とされていることが好ましい。

本発明の第５の態様では、使用者によって操作される制御端末との無線通信によって前記回転体の回転数を制御する制御部をさらに有することが好ましい。

本発明の前記第１の態様によれば、除草装置は、回転体の回転だけで、当該除草装置が進む推進力を得つつ水田に生えている雑草を取り除くことができる。

本発明の前記第２の態様によれば、除草装置は、複数の細線状の棒が回転する構成にすることで、簡単な構成で、効率よく推進力を発生させつつ、複数の細線状の棒により水田に生えている細かい雑草を取り除くことができる。

本発明の前記第３の態様によれば、除草装置は、回転体の高さ位置を調整できることで、水中に突起部が入り込む深さを調整できるため、推進力を最適化できる。

本発明の前記第４の態様によれば、除草装置は、複数の回転体を異なる回転数で回転させることができるので、推進力を得つつ旋回できるようになる。

本発明の前記第５の態様によれば、使用者は、除草装置と一緒に水田に入ることなく、遠隔で除草装置の動作を制御できる。

図１は、除草装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、除草装置の構成例を示す平面図である。 図３は、除草装置の構成例を示す正面図である。 図４は、除草装置の構成例を示す側面図である。 図５は、浮体部の構成例を示す平面図である。 図６は、回転除草部の一部の構成例を示す平面図である。 図７は、回転除草部の一部の構成例を示す側面図である。 図８は、制御ボックスの構成例を示す図である。 図９は、高さ位置調整部による回転体の高さ位置の調整例を示す図である。

本発明の本実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、水田の水草等の雑草を除去する除草装置１を挙げている。

（構成）
図１乃至図３は、除草装置１の構成例を示す図である。図１は斜視図、図２は平面図、図３は正面図、図４は側面図である。

図１乃至図４に示すように、除草装置１は、浮体部１０、回転除草部５０、及び制御ボックス２００を有している。この除草装置１は、無線通信する制御端末３００によって動作が制御される。浮体部１０は、水に浮上するように形成されている。回転除草部５０は、除草装置１を移動をさせつつ除草する機能を有している。制御ボックス２００は、除草装置１の動作を制御するための構成を有している。以下、除草装置１の各部について詳しく説明する。なお、図２に示すように、同図の上下方向が、除草装置１の前後方向になり、同図の左右方向が、除草装置１の左右方向（幅方向）になる。

図５は、浮体部１０の構成例を示す平面図である。

図１乃至図５に示すように、浮体部１０は、肉厚の略平板形状をなし、略三角形状の先端部（図５において上側部位）１１、回転除草部５０が取り付けられている後端部（図５において下側部位）１２、及び先端部１１と後端部１２との間で略四角形状の中間部１３を有している。浮体部１０は、内部が部分的に又は全体的に空洞になっており、例えば、発砲スチロールを内装として含み、外装がプラスチック、ＦＲＰ等の樹脂材料によって形成されている。また、上面部には、内装と外装との間に木材等による板部材が配置されており、上面１０ａに配置される回転除草部５０、制御ボックス２００等の構造物がビス止め等によって固定できるようになっている。

浮体部１０の先端部１１上には、制御ボックス２００が取り付けられている。また、後端部１２に取り付けられている回転除草部５０の重量が比較的重いため、浮体部１０が水に安定して浮くように、除草装置１の前後方向の重量バランスと取るための図示しなしバランス用の錘が先端部１１に取り付けられている。後端部１２は、後端の縁部１２ａが内側に凹む凹形状に形成されており、その凹部１２ｂ内に回転除草部５０の回転体８０，９０が収容されている。また、浮体部１０の上面１０ａには、作業車が除草装置１を持ち運びする際に持つ取っ手１４が複数取り付けられている。また、浮体部１０の底面１０ｂには、前後方向に延びるフィン（垂直安定板）１５が、左右方向で両側部分、中央部分にそれぞれ設けられている。例えば、浮体部１０の大きさは、前後方向の幅が２ｍ〜３ｍあり、横幅が２ｍ〜３ｍある。

図６及び図７は、回転除草部５０の一部の構成例を示す図である。図６は平面図であり、図７は側面図である。

図１乃至図４、図６及び図７に示すように、回転除草部５０は、支持構造部６０、２個のモータ７１，７２、２個の回転体８０，９０、及び飛散防止カバー１００を有している。支持構造部６０に、各モータ７１，７２、各回転体８０，９０、及び飛散防止カバー１００が取り付けられている。

支持構造部６０は、複数の棒体を組み合わせた骨組みによって全体として略四角枠形状の構造体になっている。本例では、支持構造部６０は、その後端部６１が浮体部１０の後端部１２から後方に多少飛び出ている。支持構造部６０は、前端部６２が浮体部１０に対して蝶番６８（図４に図示）によって回動自在に支持されており、これにより、後端部６１が回動し上下動できるようになっている。

支持構造部６０には、回転体８０，９０を所定の高さ位置で固定するための高さ位置調整部６３が取り付けられている。支持構造部６０には、両側それぞれの後ろ寄りの位置に立設する棒体である立設部６４が設けられており、高さ位置調整部６３は、立設部６４の下端部位に回転可能に（前後方向に平行な垂直平面内を回転可能に）取り付けられた棒状部材６３ａによって構成されている。棒状部材６３ａは、当該棒状部材６３ａの長手方向の中間部位からずれた偏心部位６３ｂが立設部６４に回転可能に支持されていて、各端部６３ｃ，６３ｄ（端部６３ｄは後記の図９に図示）が、当該偏心部位６３ｂのほぼ下方に位置し浮体部１０に固定されている取り付け部６５に取り付けることができるようになっている。これにより、棒状部材６３ａにおいて偏心部位６３ｂからの距離が長くなる方の端部６３ｃを取り付け部６５に取り付けることで、回転体８０，９０は、高い位置で固定される。一方、棒状部材６３ａにおいて偏心部位６３ｂからの距離が短くなる方の端部６３ｄを取り付け部６５に取り付けることで、回転体８０，９０は、低い位置で固定される。

また、支持構造部６０の前端部６２の両端に、２個のモータ７１，７２がそれぞれ取り付けられている。各モータ７１，７２はそれぞれ、図示しない有線によって制御ボックス２００の制御部２０３に繋がっており、制御部２０３によってその駆動が制御される。各モータ７１，７２は、その各回転軸７１ａ，７２ａが、支持構造部６０が回動する際の当該支持構造部６０の回転軸と平行になるように配置されている。各モータ７１，７２の回転軸７１ａ，７２ａは、除草装置１の外方向に向いており、スプロケット（以下、モータ側スプロケットという。）７３，７４が取り付けられている。一方、支持構造部６０には、当該支持構造部６０の後ろ寄りに２個の回転体８０，９０が左右に並んで収容されている。各回転体８０，９０は、互いに独立し個別に支持構造部６０に回転可能に支持されている。

図６及び図７に示すように、回転体８０，９０は、円筒形状の本体部８１，９１の外周面に直線形状の棒８２，９２が多数取り付けられている。各棒８２，９２は、本体部８１，９１の径方向に延び所定の長さを有し、本体部８１，９１の外周面に整然と並ぶように取り付けられている。例えば、各棒８２，９２は、本体部８１，９１の軸方向及び周方向で等間隔に配置されている。これにより、各棒８２，９２は、本体部８１，９１の周方向に向かう列をなしているが、本体部８１，９１の軸方向で隣りで列をなす棒に対しては周方向にオフセットされて取り付けられている。つまり、回転体８０，９０を横方向から見たときに、軸方向で隣りの列の棒が、手間の列の棒に隠れることなく見えるようになっている。例えば、各棒８２，９２は、ステンレス等の金属材料によって形成されている。

また、各回転体８０，９０は、回転軸８３，９３が他方の回転体８０，９０の回転軸８３，９３と個別に回転できるように支持部１０１によって支持構造部６０に支持されている。各回転体８０，９０は、回転軸８３，９３が（浮体部１０を水に浮かべた際に）水平になるように支持構造部６０に取り付けられている。各回転体８０，９０の回転軸８３，９３には、除草装置１の外方向に向いて突出している突出部位８３ａ，９３ａにスプロケット（以下、回転体側スプロケットという。）８４，９４が取り付けられている。回転体側スプロケット８４，９４とモータ側スプロケット７３，７４との間にはチェーン１１１，１１２が架け渡されている。これにより、各モータ７１，７２が回転駆動すると、チェーン１１１，１１２の伝達によって、各回転体８０，９０も一緒に回転する。この回転体８０，９０の外周を覆うように、飛散防止カバー１００が配置されている。以下の説明では、除草装置１の後方から見て左側の回転体８０を左側回転体８０といい、除草装置１の後方から見て右側の回転体９０を右側回転体９０という。

飛散防止カバー１００は、回転体８０，９０が回転したときに回転体８０，９０からの水等の飛散物が周囲に飛び散るのを防止するように形成されている。支持構造部６０には、飛散防止カバー１００を取り付ける構造として、支持構造部６０の前寄りの部位に横方向に延在する棒体である前側取り付け部６６、及び各立設部６４の上端に架け渡され横方向に延在する棒体である後側取り付け部６７が設けられている。飛散防止カバー１００は、薄板で略１／４の円弧形状をなし、前端部１００ａが前側取り付け部６６に取り付けられて、回転体８０，９０の外周に沿って支持構造部６０の後端部近くまで延びて後端１００ｂが後側取り付け部６７に取り付けられている。飛散防止カバー１００は、例えば、透明なプラスチックカバーである。

ここで、支持構造部６０が回動すると、支持構造部６０に取り付けられているモータ７１，７２、回転体８０，９０、及び飛散防止カバー１００が支持構造部６０と一緒に移動する。これにより、支持構造部６０の後ろ側に配置された回転体８０，９０が上下動する。

図８は、制御ボックス２００の構成例を示す図である。

図８に示すように、制御ボックス２００は、発電部２０１、通信部２０２、及び制御部２０３を有している。発電部２０１は、モータ７１，７２等の除草装置１にて電力が必要となる構成に電源を供給する発電機等である。通信部２０２は、制御端末３００との間で無線による通信を行う。

制御端末３００は、使用者が除草装置１のモータ７１，７２の駆動を操作するためのものである。例えば、制御端末３００は、専用端末や、スマートフォン、タブレット等の一般的な携帯通信端末である。例えば、制御端末３００がスマートフォン、タブレット等の携帯通信端末の場合、当該携帯通信端末には、除草装置１を制御するための専用のアプリケーションプログラムが記憶されている。使用者は、制御端末３００を操作して、回転体８０，９０の回転数や除草装置１の進行方向を制御できる。通信部２０２は、制御端末３００からの制御情報を受信する。通信部２０２は、受信した制御情報を制御部２０３に出力する。

制御部２０３は、除草装置１における各種処理を実行する。制御部２０３は、例えば、マイクロコンピュータ及びその周辺回路を備え、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されているプログラムに従って各種処理を実行する。制御部２０３は、制御情報を基に回転体８０，９０の回転数等を制御する。例えば、制御部２０３は、制御情報が除草装置１を旋回させる制御情報の場合、左右の回転体８０，９０の回転数を個別に制御する。

具体的には、制御部２０３は、制御情報が除草装置１を右旋回させる制御情報の場合、右側回転体９０の回転を止めるなどして左側回転体８０の回転数を右側回転体９０の回転数よりも多くする。一方、制御部２０３は、制御情報が除草装置１を左旋回させる制御情報の場合、左側回転体８０の回転を止めるなどして右側回転体９０の回転数を左側回転体８０の回転数よりも多くする。このとき、制御部２０３は、旋回速度や旋回度合に応じて左右の回転体８０，９０の回転数を制御する。

（作用等）
次に、除草装置１の作用、効果等の一例について説明する。

代かき後の水田は、田植えの時期までに放置されるため、田植え前に水草等の雑草が生えてきてしまう。除草装置１は、そのように水田に生えた雑草を取り除くことができる。以下に、水田への除草装置１の搬入から、除草装置１による除草作業までを説明する。

除草装置１は、軽トラック等によって水田近くまで運ばれ水田に搬入される。このとき、作業者は、取っ手１４を持ち、軽トラック等への除草装置１の積み下ろし、水田までの除草装置１の運搬等を行う。そして、作業者は、除草装置１を水田の水に浮かべ、高さ位置調整部６３により、回転体８０，９０の高さを調整する。

図９（Ａ）及び（Ｂ）は、高さ位置調整部６３による回転体８０，９０の高さ位置の調整例を示す図である。

回転体８０，９０は、高さ位置調整部６３により、図９（Ａ）から図９（Ｂ）への変化として示すように、低い位置と高い位置との間で高さが調整可能とされる。すなわち、回転体８０，９０を高い位置にしたい場合、棒状部材６３ａにおいて偏心部位６３ｂからの距離が長くなる方の端部６３ｃを取り付け部６５に取り付ける。一方、回転体８０，９０を低い位置にしたい場合、棒状部材６３ａにおいて偏心部位６３ｂからの距離が短くなる方の端部６３ｄを取り付け部６５に取り付ける。これにより、作業者は、回転体８０，９０の最適な高さとして、例えば、回転体８０，９０が回転したときに最下位に位置する棒８２，９２の先端部が水田内に沈む土に多少潜るように、回転体８０，９０の高さを調整する。

その後、作業者は、水田内の除草作業経路を除草装置１が移動するよう制御端末３００を操作する。これにより、作業者がした制御端末３００の操作に応じた制御情報が、除草装置１の通信部２０２を介して制御部２０３に入力される。制御部２０３は、制御端末３００にて前進する操作がされると、２個の回転体８０，９０を同じ回転数で回転させる。このとき、各回転体８０，９０の回転方向は、除草装置１を右側から見ると時計回りへの回転になる。２個の回転体８０，９０がこのように回転することで多数の棒８２，９２も回転し、各棒８２，９２が次々に水面から水中に侵入し水中から出ることを繰り返して水を掻き出すようになる。これにより、除草装置１は、推進力を得て進みつつ、各棒８２，９２が回転しながら水田に生えている雑草を引っ掛けて取り除くようになる。

（本実施形態における効果）
（１）除草装置１は、回転体８０，９０の回転だけで、当該除草装置１が進む推進力を得つつ水田に生えている雑草を取り除くことができる。さらに、除草装置１は、当該除草装置１が進む推進力を得つつ水田に生えている雑草を取り除くことを浮体部１０に回転体８０，９０を取り付けるだけで実現しており、前記の特許文献１の作業機のような複雑な構造を有することなく、簡単に水田の雑草を取り除くことができる。

（２）除草装置１は、複数の細線状の棒８２，９２が回転する構成にすることで、簡単な構成で、効率良く推進力を発生させつつ、複数の細線状の棒８２，９２により水田に生えている細かい雑草を引っ掛けて取り除くことができる。

（３）除草装置１は、棒８２，９２が弾性変形しにくい金属製であることで、効率良く推進力を発生させつつ、複数の細線状の棒８２，９２により水田に生えている細かい雑草を効率良く取り除くことができる。仮に、細線状の棒８２，９２が弾性変形しやすい樹脂製で形成されていたとすると、棒８２，９２が水中で回転する際のしなりが大きくなる分、推進力が小さくなる。さらには、棒８２，９２の水中でのそのしなりにより、当該棒８２，９２が回転し水中から水上に出た際に急激に元の形状に戻る（そった形状が元に戻る）ことで、棒８２，９２が当該棒８２，９２に引っ掛かっている雑草を飛ばし散らかせてしまう。これに対して、棒８２，９２が弾性変形しにくい金属製であることで、棒８２，９２が水中で回転する際のしなりが小さい分、棒８２，９２は、効率良く推進力を発生させつつ、引っ掛けた雑草を飛ばし散らかすことなく効率良く取り除くことができる。

（４）除草装置１は、回転体８０，９０の高さ位置を調整できることで、棒８２，９２が水中に入り込む深さを調整できるため、推進力を最適化できる。

（５）除草装置１は、２個の回転体８０，９０を異なる回転数で回転させることができるので、推進力を得つつ旋回できるようになる。

（６）作業者（使用者）は、除草装置１の制御を無線により制御端末３００で行うことで、除草装置１と一緒に水田に入ることなく、遠隔で除草装置１の動作を制御できる。

（７）除草装置１は、複数の細線状の棒８２，９２がステンレス等の弾性変形し難い材料によって形成されることで、回転する棒８２，９２が水中で撓むのを抑制できるので、大きい推進力を発生できるようにしつつ、効率よく雑草を取り除くことができる。

なお、前記の実施形態において、回転体８０，９０の外周面に取り付けられている複数の棒は、例えば、突起部を構成する。

（本実施形態の変形例等）
前記の実施形態の他の例として、回転体８０，９０に取り付けられている棒８２，９２は、他の形状とされることもできる。例えば、回転体８０，９０に取り付けられている棒は、もっと太い棒でも良く、もっと短い棒でも良い。また、棒８２，９２は、棒形状以外の突起形状とされることもできる。

また、前記の実施形態の他の例として、回転体８０，９０は、本体部８１，９１を有することなく、回転軸本体（この場合、回転軸本体が回転体になる）に複数の棒が設けられることもできる。

また、前記の実施形態の他の例として、回転除草部５０が備える回転体８０，９０の数は、２個以外、例えば、１個、又は３個以上とされることもできる。

また、前記の実施形態の他の例として、浮体部１０は、前後方向の略中間部位で前後に分離できるようにされることもできる。これにより、除草装置１の運搬時に浮体部１０を前後に分離して個別に運搬することで、作業車は、除草装置１が比較的大きい場合でも、簡易に運搬できる。

また、前記の実施形態の他の例として、除草装置１は、電源として、発電機に代えてバッテリを有することもできる。

また、前記の実施形態の他の例として、高さ位置調整部６３は、他の構成とされることもできる。

また、本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ 除草装置、１０ 浮体部、８０，９０ 回転体、８２，９２ 棒、２００ 制御ボックス、２０３ 制御部、３００ 制御端末

Claims (5)

1. 水に浮く浮体と、
   前記浮体に回転自在に支持され回転軸の径方向に延びる突起部を有する回転体と、を有し、
   前記浮体を水田の水に浮かばせて前記回転体を回転させると前記突起部が水面から水中に侵入し水中から出ることを繰り返して水を掻き出すことで推進力を得て進みつつ、前記突起部が水田に生えている雑草を引っ掛けて取り除く除草装置。
2. 前記突起部は、前記回転体の周方向及び回転軸方向に配置された複数の細線状の棒であることを特徴とする請求項１に記載の除草装置。
3. 前記回転軸は、前記浮体が水に浮いているときに水平方向に平行になり、
   前記回転体は、前記浮体が水に浮いているときの高さ位置が調整可能とされている請求項１又は２に記載の除草装置。
4. 複数の前記回転体が隣り合うように配置され、
   前記複数の回転体はそれぞれ回転数が個別に制御可能とされている請求項１乃至３の何れか１項に記載の除草装置。
5. 使用者によって操作される制御端末との無線通信によって前記回転体の回転数を制御する制御部をさらに有する請求項１乃至４の何れか１項に記載の除草装置。

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