JP2022137544A - Levee travel device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、畦畔を走行する畦畔走行装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
畦畔とは、区画された水田や畑(圃場)の境界を形成するものであって、その構造は原則として土構造物であり、横断面が上幅30~50cm、高さ30~40cm、法面勾配1:1程度の台形を標準としている(農林水産省農村振興局監修「土地改良事業計画設計基準及び運用・解説、平成25年4月発行」参照)。 A ridge is something that forms a boundary between partitioned paddy fields and fields (agricultural fields). The standard is a trapezoid with a slope gradient of about 1:1 (see "Land Improvement Project Plan Design Standards and Operation/Explanation, published in April 2013" supervised by the Rural Development Bureau of the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries).
従来技術として、畦畔を走行しながら草刈り作業を行う作業機が知られている(下記特許文献1参照)。この作業機は、操作ハンドルを備える本体部と、本体部に設けた走行部と、本体部の前方に設けた草刈り作業部と、本体部の側方における畦畔の法面に当接して走行部の走行方向を畦畔に沿わせて誘導する誘導手段とを備えている。
As a conventional technology, there is known a work machine that performs mowing work while traveling on a ridge (see
前述した従来の草刈り作業を行う作業機は、操作ハンドルを作業者が手で持って操作しながら畦畔上を走行させるものであるが、畦畔上を自動走行する走行装置は、前述した草刈り作業だけでなく、畦畔を走行しながら圃場内の管理作業(薬剤や肥料の散布作業など)を行うことや、畦畔に沿った運搬作業を行うことなどを可能にするので、農作業を軽労化・効率化する上で重要な役割を担うものになる。 The above-mentioned conventional mowing work machine is operated by a worker holding an operation handle by hand while traveling on a ridge. Instead of running on the ridge, it is possible to carry out management work in the field (such as spraying chemicals and fertilizers) while driving along the ridge, and to carry out transportation work along the ridge, making farm work easier.・It will play an important role in improving efficiency.
しかしながら、畦畔上を自動走行させる際に、走行途中で畦畔上面の幅が狭くなる場合には、走行部の一部が畦畔上面から外れてしまう可能性があり、また、走行途中で畦畔の法面に凹凸があるような場合には、誘導手段が不安定になって走行部の直進性が妨げられる可能性がある。このような場合には、自動走行中の作業機が畦畔から転落する虞があり、一旦、畦畔から作業機が転落すると、重量物である作業機を元に戻すのは重労働になり、また、圃場に水が入っている場合には、作業機が水没して故障してしまうことにもなる。このため、畦畔を安定且つ安全に自動走行できる走行装置が求められている。 However, when automatically traveling on the ridge, if the width of the upper surface of the ridge becomes narrow during travel, there is a possibility that part of the traveling part will come off the upper surface of the ridge. If the slope of the ridge is uneven, the guiding means may become unstable and hinder the straightness of the traveling section. In such a case, there is a risk that the work machine during automatic travel may fall from the ridge. In addition, when the field is filled with water, the working machine may be submerged and damaged. Therefore, there is a demand for a traveling device that can automatically travel stably and safely on a ridge.
本発明は、このような事情に対処するために提案されたものであり、畦畔を安定且つ安全に走行する走行装置を提供することを課題としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to deal with such circumstances, and an object of the present invention is to provide a traveling device that allows a vehicle to travel stably and safely on a ridge.
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
断面が略台形状に成形された畦畔上を走行する畦畔走行装置であって、畦畔の上面上を進行する本体部と、前記本体部に少なくとも左右一対設けられ畦畔の上面に接地する走行輪と、左右一対の前記走行輪の外側にそれぞれ設けられ、前記走行輪と同軸に回転し、畦畔の法面に接地する傾斜面を有する法面接地体とを備えることを特徴とする畦畔走行装置。
In order to solve such problems, the present invention has the following configurations.
A ridge traveling device that travels on a ridge whose cross section is formed in a substantially trapezoidal shape, comprising: a main body that travels on the upper surface of the ridge; and a slope contacting member provided outside the pair of left and right running wheels, rotating coaxially with the running wheels, and having an inclined surface contacting the slope of the ridge. Ridge traveling device.
このような畦畔走行装置は、前述した特徴を備えることで、畦畔を安定且つ安全に自動走行することができる。 Such a ridge travel device can automatically and stably and safely traverse the ridge by having the features described above.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals in different figures denote portions having the same function, and duplication of description in each figure will be omitted as appropriate.
図1に示すように、畦畔走行装置1は、断面が略台形状に成形された畦畔R上を走行することを前提にしている。この際の畦畔Rは、前述した「土地改良事業計画設計基準及び運用・解説」に示されているように、上面R1の幅(上幅)Wが30cm、高さHが30cm、法面R2の勾配が1:1程度の台形の断面形状を標準とするが、寒冷地等では、深水かんがいの必要性や凍上による崩壊を考慮し、上幅Wを50cm、高さHを40cm程度まで大きくしている。
As shown in FIG. 1, the
畦畔走行装置1は、畦畔Rの上面R1上を進行する本体部10と、本体部10に少なくとも左右一対設けられ畦畔Rの上面R1に接地する走行輪11と、左右一対の走行輪11の外側にそれぞれ設けられ、走行輪11と同軸に回転し、畦畔Rの法面R2に接地する傾斜面12aを有する法面接地体12とを備える。なお、図示の例では、左右一対の走行輪11を本体部10の進行方向(図1(a)参照)の前後それぞれに設けているが、外側に法面接地体12が設けられる左右一対の走行輪11を進行方向の前後の一方に設け、進行方向の前後の他方には、法面接地体12が設けられていない走行輪を左右に設けるか、或いは、法面接地体12が設けられていない走行輪を中央に一輪設けるようにしてもよい。
The
この畦畔走行装置1においては、走行輪11の接地部外端と法面接地体12の接地部内端が、畦畔Rの肩の部分(上面R1と法面R2との境のエッジ部分)に対応しており、円錐台状をなす法面接地体12の傾斜面12aの回転軸(水平軸)Pに対する傾斜角度は、畦畔Rの法面R2の傾斜角度に一致するように形成されている。
In this
このような畦畔走行装置1によると、左右の走行輪11の外側に法面接地体12を設けていることで、左右の法面接地体12が畦畔Rの左右を挟んだ状態で走行することができる。そして、畦畔走行装置1が右に逸れようとすると、左側の法面接地体12が抵抗になって畦畔走行装置1を畦畔に沿って直進させ、畦畔走行装置1が左に逸れようとすると、右側の法面接地体12が抵抗になって畦畔走行装置1を畦畔に沿って直進させる。これによって、畦畔走行装置1は、畦畔R上を安定して自動走行することができる。
According to such a
この際、走行輪11は畦畔Rの上面に接地し、法面接地体12は畦畔Rの法面R2に接地するので、走行輪11と法面接地体12を合わせた走行手段が畦畔Rに対して広い接地面を有することになり、これによっても安定した走行が可能になる。法面接地体12は、左右一対設ける必要があるが、進行方向前後の走行輪11に対しては、図1に示すように前後両方に設けてもよいし、前後の一方のみに設けてもよい。前後の一方のみに設ける場合には、進行方向前側のみに設けることが好ましい。
At this time, the running
走行輪11は、本体部10に設けられる駆動手段で回転駆動される。走行輪11の駆動は、左右前後の走行輪11を独立駆動してもよいし、左右の走行輪11を一体駆動してもよい。また、4つの走行輪11の全てを駆動(4輪駆動)してもよいし、前方の二輪又は後方の二輪のみを駆動(前輪駆動又は後輪駆動)するようにしてもよい。これに対して、各走行輪11に設けられる法面接地体12は、走行輪11と一体又は独立して回転駆動される。
The running
走行輪11又は法面接地体12は、左右独立して回転駆動することができる。このように走行輪11又は法面接地体12を左右独立して回転駆動することで、左右の走行輪11又は法面接地体12の接地状態が異なる場合であっても、左右独立した回転駆動で畦畔走行装置1の直進性を維持することができる。
The running
図2~図4は、走行輪11と法面接地体12の駆動方式の例を示している。図2に示した例は、走行輪11と法面接地体12が一つのモータ20で駆動される。この例では、モータ20の回転軸が軸受21Aで軸支された駆動軸21となり、駆動軸21に走行輪11と法面接地体12に共通のホイール22が固定されている。これによると、走行輪11と法面接地体12がモータ20によって一体に回転駆動される。なお、図示の例では、モータ20の回転軸と駆動軸21を同軸にしているが、モータ20の回転軸から動力伝達機構(歯車列など)を介して駆動軸21に駆動力を伝達するようにしてもよい。このように走行輪11と法面接地体12を一つのモータ20で駆動すると、モータ20が一台であるため消費電力が少なく装置重量も小さくてよい。
2 to 4 show examples of drive systems for the
図3に示した例は、図2の例と同様にモータ20によって回転駆動される駆動軸21に第1ホイール22Aが固定され、第1ホイール22A又は駆動軸21に対して、軸受23を介して第2ホイール22Bが軸支されている。これによると、第1ホイール22Aに接続される走行輪11は、モータ20によって駆動され、第2ホイール22Bに接続される法面接地体12は、モータ20によっては駆動されず、走行輪11に対して独立して接地駆動される。これによると、走行輪11と法面接地体12がフリーになっているので、特に法面の凹凸変化等の衝撃を吸収し、走行輪11への走行を阻害するような力が加わり難い。
In the example shown in FIG. 3, the
図4に示した例は、モータ20によって回転駆動される駆動軸21に第1ホイール22Aが固定され、第1ホイール22A又は駆動軸21に対して、軸受23を介して第2ホイール22Bが軸支されている点は、図3に示した例と同様である。そして、この例では、第2ホイール22Bがモータ20とは別の本体部10に固定されたモータ20Aによって駆動されている。これによって、第1ホイール22Aに接続される走行輪11と第2ホイール22Bに接続される法面接地体12が異なるモータで独立駆動される。これによると、走行輪11と法面接地体12の回転速度を微調整できるので、走行面や法面の一部崩れ等の形状変化に対応可能である。
In the example shown in FIG. 4, a
図2~図4に示した例は、走行輪11と法面接地体12によって一つの走行ユニット2が構成されている。左右一対の走行ユニット2は、左右一対設けられる法面接地体12が、畦畔Rの上面R1の幅に応じて間隔調整自在に本体部10に支持されている。この際の間隔調整は、上面R1の幅が略一定の畦畔Rに対しては、作業前に行う事前調整になる。また、一つの畦畔Rで上面R1の幅が変化する場合には、走行中に上面R1の幅の変化に追従して左右一対の法面接地体12の間隔調整が行われる。
In the examples shown in FIGS. 2 to 4, one traveling
図5~図7には、走行ユニット2の間隔調整機構を示している。
5 to 7 show the gap adjusting mechanism of the traveling
図5に示した例は、左右一対の走行ユニット2が、バネ(引張コイルバネ)3Aなどの弾性体を内蔵した間隔調整部材3にて同軸上に支持されている。間隔調整部材3は、一端が左右一方の走行ユニット2のモータ枠2Aに取り付けられた中空部材3Bの中に、一端が左右他方の走行ユニット2のモータ枠2Aに取り付けられた中実体3Cをスライド自在に挿入したものであり、内蔵されたバネ3Aは引張バネであって、間隔調整部材3の長さを縮める方向にバネが付勢されている。また、左右一対の走行ユニット2は、モータ枠2Aがスライドフレーム4に支持されていて、このスライドフレーム4を介して本体部10(図5においては図示省略)に支持されている。
In the example shown in FIG. 5, a pair of left and right traveling
これによると、図5(a)に示すように、上面R1の幅Wが広い畦畔Rを走行中には、間隔調整部材3の長さが長くなって、広い上面R1の幅Wに対応した法面接地体12間の間隔になり、図5(b)に示すように、上面R1の幅W’が狭い畦畔Rを走行中には、間隔調整部材3の長さがバネ3Aの付勢で自動的に短くなって、狭い上面R1の幅W’に対応した法面接地体12間の間隔になる。間隔調整部材3については、バネ、ゴム等の弾性体であってもよく、磁石の異なる極を間隔調整部材3の両端に各々設けて磁石の引き合う力を利用してもよい。
According to this, as shown in FIG. 5(a), when traveling on the ridge R having a wide upper surface R1, the length of the
このような例によると、左右一対設けられる走行ユニット2の法面接地体12は、本体部10の中心に向けて常にバネ付勢されており、走行する畦畔Rの上面R1の幅が変化した場合にも、その変化に追従して法面接地体12が移動し、常に一対の法面接地体12が畦畔Rの上部を挟んだ状態で畦畔走行装置1を走行させることができる。
According to such an example, the
図6に示した例は、アクチュエータ5を用いて、左右一対の走行ユニット2の間隔調整を行う例である。この例は、アクチュエータ5を駆動させて、走行する畦畔Rの上面R1の幅の変化に対応して、走行ユニット2の間隔調整を行う。図示の例では、前述した間隔調整部材3などを省いているが、アクチュエータ5と合わせて間隔調整部材3を付加的に設けてもよい。
The example shown in FIG. 6 is an example in which the
この際使用されるアクチュエータ5は、既知のものを使用できるが、図示の例では、左右に沿って配置されたボールネジ5Aに調整枠5B,5Cを螺合させ、一端が軸受5Dにて軸支されたボールネジ5Aの他端をモータ5Eにて回転させることで、左右一対の走行ユニット2のモータ枠2Aを支持する調整枠5B,5Cを近接又は離間させる。この際のアクチュエータ5の駆動は、法面接地体12の面圧を図示省略したセンサで検知して常に一定の面圧が得られるように、調整枠5B,5Cを近接又は離間させる。面圧の測定は、例えば、アクチュエータ5の調整枠5Bと調整枠5Cの一方又は両方に荷重測定用のロードセルを設置し法面接地体12の面圧を測定する。
A known
左右の走行ユニット2(法面接地体12)の間隔調整は、各種の制御によって実施可能である。図7に示した例は、スライドフレーム4のアーム4Aにセンサ6を設置して、畦畔Rの左右の肩の部分(上面R1と法面R2との境のエッジ部分)をセンサ6で検出し、この検出位置と法面接地体12の位置関係が常に一定になるように、スライドフレーム4に設けたアクチュエータ7(例えば、ラック・ピニオン方式)を駆動する。この際のセンサ6は、畦畔Rの上面R1と法面R2までの距離を検出するレーザーセンサ、超音波センサや畦畔Rの左右の肩の部分(上面R1と法面R2との境のエッジ部分)の画像を検出する画像センサ(カメラ)などを用いることができる。
The interval adjustment between the left and right traveling units 2 (slope ground bodies 12) can be performed by various controls. In the example shown in FIG. 7, the
図8は、法面接地体12の構成例を示している。図8(a)に示した例は、法面接地体12は、円錐台状の傾斜面12aの外周端部に複数のリブ12Rが設けられている。図示の例では、リブ12Rは円周方向に交差する方向に延びて複数設けられている。このリブ12Rは、図示のように、円錐の母線方向に延びる形態であってもよいし、母線方向に対して傾斜した方向に延びる形態であってもよい。図8(b)に示した例は、法面接地体12の傾斜面12aの少なくとも外周端部に複数の柱部12Sを設けた例であり、図8(c)に示した例は、法面接地体12の傾斜面12aの少なくとも外周端部に複数の円錐突起12Tを設けた例である。このようなリブ12R、柱部12S、円錐突起12Tなどの凹凸を設けることで、法面接地体12の滑りを抑止することができ、法面接地体12の回転駆動を本体部10の進行方向の推力に効率よく変換することができる。
FIG. 8 shows a configuration example of the
図9は、畦畔走行装置1の使用例を示している。この例では、畦畔走行装置1は、本体部10の進行方向前方又は後方に草刈り作業部13を設けている(図示の例では前後片側に草刈り作業部13を設けているが前後両方に草刈り作業部13を設けてもよい)。これによると、畦畔R上を安定して自動走行しながら、円滑且つ安全に草刈り作業を行うことができる。なお、本発明の実施形態に係る畦畔走行装置1は、草刈り作業に限らず、畦畔上の運搬作業、畦畔から圃場内への散布等の管理作業など、各種の作業を安定且つ安全に行うことができるものである。
FIG. 9 shows an example of use of the
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and design modifications and the like are made within the scope of the present invention. is included in the present invention. In addition, each of the above-described embodiments can be combined by utilizing each other's techniques unless there is a particular contradiction or problem in the purpose, configuration, or the like.
1:畦畔走行装置,2:走行ユニット,2A:モータ枠,
3:間隔調整部材,3A:バネ,4:スライドフレーム,4A:アーム,
5:アクチュエータ,5A:ボールネジ,
5B,5C:調整枠,5D:軸受,5E:モータ,
7:アクチュエータ,6:センサ,
10:本体部,11:走行輪,
12:法面接地体,12a:傾斜面,
12R:リブ,12S:柱部,12T:円錐突起,
13:草刈り作業部,20,20A:モータ,21:駆動軸,21A:軸受,
22:ホイール,22A:第1ホイール,22B:第2ホイール,
23:軸受,R:畦畔,R1:上面,R2:法面,P:回転軸,W:上面幅
1: ridge travel device, 2: travel unit, 2A: motor frame,
3: interval adjusting member, 3A: spring, 4: slide frame, 4A: arm,
5: actuator, 5A: ball screw,
5B, 5C: adjustment frame, 5D: bearing, 5E: motor,
7: actuator, 6: sensor,
10: main body, 11: running wheel,
12: slope grounding body, 12a: inclined surface,
12R: rib, 12S: column, 12T: conical projection,
13: mowing unit, 20, 20A: motor, 21: drive shaft, 21A: bearing,
22: wheel, 22A: first wheel, 22B: second wheel,
23: Bearing, R: Ridge, R1: Upper surface, R2: Slope, P: Rotating shaft, W: Upper surface width
Claims (10)
畦畔の上面上を進行する本体部と、
前記本体部に少なくとも左右一対設けられ畦畔の上面に接地する走行輪と、
左右一対の前記走行輪の外側にそれぞれ設けられ、前記走行輪と同軸に回転し、畦畔の法面に接地する傾斜面を有する法面接地体とを備えることを特徴とする畦畔走行装置。 A ridge traveling device that travels on a ridge having a substantially trapezoidal cross section,
a main body that advances on the upper surface of the ridge;
At least a pair of left and right running wheels provided on the main body portion and grounded on the upper surface of the ridge;
A ridge traveling device comprising: a slope grounding body provided outside the pair of left and right running wheels, rotating coaxially with the running wheels, and having an inclined surface that contacts the slope of the ridge. .
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