JP3122461B2 - 作物検出装置 - Google Patents

作物検出装置

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JP3122461B2 JP03515989A JP51598991A JP3122461B2 JP 3122461 B2 JP3122461 B2 JP 3122461B2 JP 03515989 A JP03515989 A JP 03515989A JP 51598991 A JP51598991 A JP 51598991A JP 3122461 B2 JP3122461 B2 JP 3122461B2
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    • A01D41/12—Details of combines
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    • A01D41/06—Combines with headers
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、農業用並びに園芸用装置を含む、作物の頂
部を検出する装置、及び、作物に対して作業を施すため
の装置に関する。
本発明は、作業を施す作物の高さが様々であり、作物
の頂部の位置を知る必要がある農作業に応用できる。本
発明は、例えば、作物用噴霧器、除草機、肥料散布機、
作物を刈り脱穀する在来のコンバイン、及び穀粒を土か
ら生えた状態の作物（standing crop）からもぎ取り、
穀粒をもぎ取られた藁を耕地に生えたまま残す作物もぎ
取り収穫機に利用される。本発明を作物用噴霧器に利用
するとき、本発明は、噴霧器のブーム（腕）の高さを制
御するのに用いることができ、必要ならば、典型的な噴
霧層の二本のブームを、個別に制御することができる。
本発明をコンバインに利用するとき、本発明は、切断テ
ーブルの高さを制御するのに用いることができる。
他の応用例としては、肥料散布機がある。多くの粒状
肥料散布機は、ホッパの下に旋回ディスクを持ち、それ
らがトラクタ後部の油圧アーム上に搭載されている。ホ
ッパから旋回ディスク上に落下する肥料は、作物の上に
撒き散らされる。このような作用を達成するために考慮
しなければならない一つのパラメータは、ディスクの作
物から上の高さである。これは、運転者が油圧リンク機
構を手動で持ち上げ又は降ろすことによって、調節する
ことができるが、この操作は自動化することもできる。
広い意味においては、本発明の主たる利用法は、作物
の輪郭又は形状をモニターし、動作部分の位置を該輪郭
に関連づけるように、センサの出力に対応して機械を制
御することにある。
本発明は、作物に作業を施した後、作物の高さ、例え
ば、切断した後の生垣の高さをモニターするためにも応
用できる。
多くの農作業機械においては、作業中の作物の高さを
知る必要があり、作物の高さに応じて、機械の動作パラ
メータを、手動又は自動で調節する必要がある。例え
ば、コンバインでは、切断テーブルの高さを作物の高さ
に応じて調節する必要があることがあり、作物用噴霧器
では、同じ理由により、噴霧器のブームを調節する必要
がある。例として、カナダ特許CA−778092（Kaminski）
は、高さ調節式の操作フレームと刃物棒が付いた在来型
コンバインについて述べている。作物の高さ検出ユニッ
トは、頭上ブームから懸架された切断テーブルの前方に
置かれる。マイクロスイッチは、作物の頂部を叩くレバ
ー・アームで操作し、共に作動する対になった検出ユニ
ットが、その上部センサが下部センサのすぐ上に縦に位
置するように置かれる。
このような構成の欠点は、センサが穂先を直接叩くこ
とで、結果的に作物の破損と穀粒の損失が発生すること
である。本発明の目的は、作物の頂部の破損を最小限に
とどめつつ作物を検出する装置を提供することにある。
特に、本発明は、ロータその他の可動支持手段に複数の
外向きの作物嵌合エレメントが付いており、該エレメン
トが作物の中を上及び後に向かって動くことによって作
物の必要な部分をもぎ取り、もぎ取られた残りの茎を耕
地に残すという、作物のもぎ取りと呼ばれる作物収穫装
置の一形態として応用することができる。このような作
物もぎ取り機の一例が、本出願人が既に行なった特許出
願、WO 86/01972（NRDC）に述べられている。この装置
では、もぎ取りエレメントの上に位置する頭上フードの
入口端部の高さを調節する必要があるが、本発明は、特
にこのような作物もぎ取り機と共に使う作物検出装置と
して特に利用価値が高い。このような作物もぎ取り機
は、在来型のコンバインと比較してずっと高速の前進ス
ピードで作業できることを特徴とする。このような作物
もぎ取り機に在来型の作物高さ検出装置を使用すると、
前進スピードを上げることにより作物の頂部の破損が発
生し、損失が増大するため、特に不都合である。
本発明は、移動機械に取り付けるようにした支持構造
物と、使用時に垂直方向に間隔を有し且つ前記移動機械
が作物に向かって進行する間にセンサと作物との異なる
接触の組み合わせにより作物の頂部位置を検出するよう
に前記支持構造物に取り付けられた少なくとも２個の前
記センサとを含む作物頂部位置検出装置を提供するもの
であって、この作物頂部位置検出装置においては、前記
支持構造物が、作物の頂部に下向きに対向するようにし
た下面を有し、且つ、該下面が前記移動機械及び前記支
持構造物の意図された進行方向に向かって上向きの勾配
を有し、前記センサが前記下面に沿って前記意図された
進行方向に向かって間隔を有して取り付けられたことを
特徴とする。
前項に記載の作物頂部位置検出装置と共に、本発明は
また、土から生えている状態の作物に対し相対的に移動
するための移動フレームと、作物に対して作業を行なう
ために前記フレームに取り付けられた手段とを含む作物
作業装置とを提供するものである。
本装置には、協作動する一対のセンサを設け、作物の
頂部がこの２個のセンサのいずれか一方と接触する、い
ずれとも接触する、又はいずれとも接触しないのいずれ
かによって作物の頂部位置を検出するように前記２個の
センサを配置することが好ましい。
本装置には、作物の高さの変化に応じて自動的に前記
支持構造物の高さを変化させ、且つ前記支持構造物の高
さを変化させる間、前記下面が実質的に一定の勾配を保
持する手段を設けることが好ましい。下面の勾配を一定
に保つことにより、前記支持構造物上に取り付けた２個
のセンサ間の高低差を一定に保つことができ、前記２個
のセンサから得られる２つの信号間の関係が、前記２個
のセンサ間の高低差の変化により歪むことがない。
本装置には、作物の頂部位置に応じて装置の作動パラ
メータを自動的に変化させる制御手段を有することが好
ましい。また、前記一対の協作動するセンサを設ける場
合、該２個のセンサは、作物との接触に対応する第一の
状態と作物との非接触に対応する第二の状態の間でスイ
ッチ作動する下部センサ及び上部センサを含み、制御手
段が該２個のセンサに連結され且つ該一対のセンサの３
つの状態に応答するように、即ち、いずれのセンサとも
接触しない場合には機械の構成部分の高さを減少させる
ように応答し、いずれとも接触する場合には機械の前記
構成部分の高さを増加させるように応答し、下部センサ
のみと接触する場合には機械の前記構成部分の高さを変
化させないように応答するように配置すると便利であ
る。
本発明のほとんどの応用例において、作動パラメータ
を変化させる制御手段は、作物の頂部の高さの変化に応
じて自動的に装置構成部分の高さを変化させる手段を有
する。前記支持構造物は、前記支持構造物の高さを前記
装置構成部分の移動によって変化させながらも該支持構
造物の前記上面の勾配を実質的に一定に保つように前記
装置構成部分に連結されることが特に好ましい。一つの
好ましい態様においては、支持構造物は、該支持構造物
に対し相対的に固定された１個の旋回支軸、前記移動構
成部分に対し相対的に固定された１個の旋回支軸、及び
前記装置の所定のフレームワークに対し相対的に固定さ
れた更に２個の旋回支軸を有する平行四辺形のリンク機
構によって取り付けられている。該所定のフレームワー
クは、装置の可動メーンフレームからなるか、あるいは
それ自体が該メーンフレームに対して移動可能であるサ
ブフレームであってもよい。
本発明は、作業手段の上方を少なくとも一部分覆う可
動フードを含み、前記支持構造物が該フードに連結さ
れ、且つ該フードが作物の高さの変化に応じて該フード
前部の高さを変化させるように移動可能であると特に利
用価値が高い。一つの好ましい態様においては、前記フ
ードが、該フード下面と前記作業手段との間で作物の流
路を限定し、該フード下面の前部が、作物の流路に位置
するフード入口端部と境界を接し、且つ前記支持構造物
が、前記入口端部が作物の平均高さに対して実質的に一
定の比率の高さに位置するように、前記可動フードに連
結される。前記比率は、好ましくは70％から90％の範囲
内、より好ましくは、ほとんどの一般的な穀物や牧草に
適用できる80％前後であるとよい。このような作物にお
いては、種子部分は茎の頂部で群をなしていることが多
い。しかし、白いんげんのように非常に短い作物やフィ
ールド・ビーンズのように種子部分が茎の全長にわたっ
て自由に配分されている作物においては、高さを正確な
比率で設定することが困難となる。このような場合、作
物の高さに対するフード入口端部の高さは、試行錯誤に
よって最も良い設定を得ることができる。
フード入口端部の位置決めについては、前記センサと
前記フード入口端部の垂直方向の高低差が、前記フード
が上昇するときには増加し、前記フードが下降するとき
には減少するように前記支持構造物を前記可動フードに
連結する配置によって得ることができる。
本発明は、作業装置が土から生えた状態の作物よりも
ぎ取りを行なうに際して、作物の所定の部分をもぎ取
り、作物の残存部分を耕地内に生えたままにしておく作
物もぎ取り手段を含むことで特に応用価値が高い。
土から生えている状態の作物とは、収穫作業を行なう
前、例えば刈り作業を行なう前の耕作地にあるままの作
物のことで、土から生えている状態の作物には、直立し
た作物だけでなく、横たわっている作物、傾いている作
物、あるいは曲がった作物も含まれる。
好ましい態様においては、前記作物もぎ取り手段は、
可動支持手段に取り付けられ且つ外側に向けて張りだし
た複数の作物もぎ取りエレメント、及び前記作業装置が
作物に向かって前進するにつれて前記作物もぎ取りエレ
メントを上昇及び後退動作を含む経路に沿って移動させ
るように前記可動支持手段を駆動するための駆動手段か
らなる。前記作物もぎ取り手段の少なくとも一部を覆う
フードを設けることができ、該制御手段は作物の高さの
変化に対応してフードの位置を変化させるように配置す
ることができる。
本発明に従い設けられた勾配を持つ下面と、センサが
支持構造物の下面に沿って水平方向及び垂直方向に間隔
を置かれるという特徴により、作物検出作業は、従来の
方法に比べてより外乱なく行なうことができる。作物の
頂部、例えば穂先は、勾配のついた下面の下にゆっくり
と滑り込み、センサは、作物が軽く触れただけで作動す
るように設定することができる。該支持構造物の下面は
（使用時には）、作物の高さの所定の許容変化によって
は反応を引き起こさないように選んだ角度で、水平面か
ら傾けることが好ましい。実用時の例では、支持構造物
下面の勾配は、５゜から45゜の範囲内にあることができ
る。
本発明は、農業機械が、作物作業手段、及び該作業手
段の少なくとも一部を覆う可動フードを含み、前記支持
構造物が該フードの前部に取り付けられ、且つ制御手段
が作物の高さの変化に応じて該フード前部の高さを変化
させるように設定されていると特に応用価値が高い。好
ましくは、本発明は、フードの移動によって発生した該
下面の勾配の変化を補償するために、フードに対して支
持構造物を移動させるための手段を含むとよい。
本発明による各センサの好ましい態様においては、各
センサは、水平軸を中心として旋回可能に取り付けられ
た可動検出端、及び同一軸を中心として旋回可能に取り
付けられ、前記可動検出端と釣り合うように配置した釣
り合いおもりを含む。
前項で、下面の勾配を一定に保つためにセンサ支持構
造物をモニターすることを述べたが、このような構成
は、本発明による支持構造物の下面の勾配という特徴と
は別に、例えば他の形式のセンサと共に用いることがで
きる。
本発明の更に別の側面によれば、土から生えた状態の
作物の中に入っていく移動フレームと、該フレームに取
り付けられて作物に対して作業を行なうための作業手段
と、装置の前部に置かれた支持構造物と、装置が作物の
中に前進する間に作物と接触することによって作物の頂
部を検出するようにした、該支持構造物に取り付けられ
た検出手段と、該検出手段が検出した作物の頂部の高さ
の変化に対応して装置の構成部分の高さを自動的に変化
させる制御手段とからなる農作業用装置において、該支
持構造物は、該支持構造物の高さが構成部分の移動によ
って変化しながらも作物に対する該支持構造物の対向角
度が実質的に一定であるように該構成部分に連結される
ことを特徴とする。
本発明の実施例を、例として添付図を参照しながら説
明する： 図１は、本発明の一実施例である穀粒もぎ取り装置の
概略断面図； 図２は、図１の装置での利用に適した作物もぎ取り装
置の正面図； 図３は、本発明の一実施例である検出装置を含む図１
及び２の装置のフードの前部の透視図； 図４は、図３のフードの前部に位置する、本発明の一
実施例である検出装置の下面の透視図； 図５及び６は、上記の図に示す本発明の実施例に用い
ることができるセンサをそれぞれ上と下から見た図； 図7aは、図１に示す穀粒もぎ取り装置の変更態様の部
分側面略図、図7bは、同側面図において、装置の可動フ
ードを二段高い位置に置いた状態を示す； 図８は、図１及び7a及び7bの装置の変更態様の側面図
で、可動フードが、別の、より複雑な経路に沿って可動
である態様を示す； 図8aは、図８の装置の部分的に断面を示す側面略図、
図8bは、同装置において、フードを、別の、より高い位
置に置いた状態を示す； 図8c及び8dは、図８、8a及び8bの装置のセンサ・ノー
ズを、それぞれ上と下から見た透視図である。
図１及び２を参照すれば、例示した装置は、穀類の作
物10から穀粒をもぎ取る収穫用装置である。この装置
は、ロータ11が取り付けられている可動フレーム12（例
えば、穀粒収穫機の前立のフレーム）を含み、同フレー
ムは、外向きに突出した作物嵌合エレメント15を持つ。
ロータ11は、作物嵌合エレメント15が装置の前部で上に
向かって移動するように、いわゆる上掛け駆動される。
ロータ11は水平軸29を中心として旋回する。フード又は
カバー18が、ロータの前半部分の周りに延び、ロータ・
エレメント15と共に、作物がロータによって選ばれる作
物流路33を形成する。フードは、フード・ノーズと呼ば
れる突起した前部22を持つ。
作動に際して、ロータ11の回転により、作物嵌合エレ
メント15は、エレメントの末端が作物の茎を可能なかぎ
り邪魔しないで作物10に入るように移動し、次にエレメ
ント15は、作物の間を上に向かって移動し、一本又は複
数の作物の茎を集める。エレメント15が作物の上部に到
達するにつれて、作物の必要な部分、例えば穀粒は、茎
から離される。茎から離された後、作物の必要な部分
は、ロータ11の上を上方向及び後方向に運ばれ、作物を
装置の中心に向かって横方向に移動させるため、コレク
ティング・トラフ28内に位置する横向き作物フィード・
オーガ27へと送られる。
図２に示すように、ロータ11は、内側コア13と、ロー
タの円周上に間隔を置いて設けられた一連の横向きのく
し31からなる。くしの各歯15には側端16及び17があり、
これらは、各エレメントごとに、歯15の末端から離れる
ように互いから拡散する。隣接する歯15の相互に隣接す
る側端16及び17の交点に、隣接する歯の逃げ部分が歯の
底部に拡大開口部21を形成している。作動に際しては、
穀粒、穀粒頭部、及び若干の藁を含む材料が、歯15の開
口部21の端部20によって追いやられ、経路33に沿って上
方向及び後方向にオーガに向かって押しやられる。
穀粒もぎ取りロータ11の一般的な作動は、本出願人が
先に出願し、公開されているWO 86/01972に示したよう
にすることができる。
図１を参照すれば、フード18は、32Aで示される軸に
中心を持つ円の一部に沿った断面を持つ。フード18は、
図中19で示すサイドメンバーの一方のフレーム12の一部
との間に連結された電気アクチュエータ又は油圧ラム14
の制御の下で、フード18が軸32Aを中心として旋回でき
るようにしたサイドメンバー19によって支えられてい
る。ラム14の収縮と膨張が、突起した前部又はフード18
のノーズ22を上昇させたり下降させ、フード18の主たる
部分がフード自体の周縁と重なる経路に沿って移動する
ことは、明らかである。
穀粒もぎ取り装置においては、前端部での穀粒の損失
は、いくつかの要因によるが、主な要因は、フードの入
口端部30の高さであることがわかっている。一つの基準
としては、入口端部30は、作物地平線と呼ばれることも
ある平均的な作物の頂部の高さを基準に、予め定められ
た高さを維持するべきである。本実施例においては、本
発明は、作物の頂部の位置を検出し、フード入口端部30
の高さを様々な作物の高さに合わせて自動的に調節する
装置に関する。
図１、図２及び図４に示すように、メーン・フード・
ノーズ22は、フード18から前方に突出し、装置の全幅に
わたって延びる。装置の中心、あるいは一方の側部にお
いて、ハウジング34（支持構造物を構成する）は、メー
ン・フード・ノーズ22を超えて前方に延びるが装置の全
幅方向には少しだけ延びる別の突出部（センサ・ノーズ
と呼ぶ）を持つ。センサ・ノーズ34は、装置の意図する
動きである前方方向36に向かって上向きの勾配を持つ下
面35を持つ。下面35には、２つの双安定センサ37及び38
が、垂直方向及び水平方向に間隔を置いて取り付けられ
ている。図示する２つのセンサ37と38は、進行方向36に
沿って置かれているが、これは必ずしも必要ではなく、
一方のセンサを他方のセンサから若干オフセットさせる
こともできる。センサは、後述のように、作物10の頂部
と接触する状態と、作物に接触しない状態との二つの状
態を切り換え可能に配置される。センサ37と38は、39と
40で図示する線に沿って電気出力を発生し、同出力は、
便宜上装置の運転台に取り付けられた制御システム41に
取り込まれる。制御システム41からの出力は、既述のよ
うに入口端部30の高さを変化させるためのラム14と、フ
ード・ノーズ22とフード18との間で連結された別のラム
44とにそれぞれつながる線42と43を通じて取り込まれ
る。この実施例において、センサ・ノーズ34とフード・
ノーズ22は、互いに固定されており、ラム44の収縮と膨
張に応じて、フード入口端部30付近で、支軸30Aを中心
として旋回可能に支持されることによってフード18との
関係において一緒に動くことができるようになってい
る。センサ・ノーズ34には、電気出力を線46を通じて制
御システム41に取り込む振り子装置を持つ姿勢検出器45
があり、水平線に対するセンサ・ノーズ34の姿勢を示
す。姿勢検出器45は、振り子駆動の電位差計であり、セ
ンサ・ノーズ34の角度を遠隔的に計測することができ、
その出力信号は、制御システム41の制御の下でラム44の
作動によりセンサ・ノーズ34の姿勢を制御するのに用い
る。
これに代わる配置（図示されず）では、ラム44は、
（図１にあるようなフード・ノーズ22の代わりに）セン
サ・ノーズ34の中に置いてもよい。このような配置で
は、フード・ノーズ22はフード18に対して固定してもよ
く、ラム44は、センサ・ノーズ34のみをフード・ノーズ
22に対して動くように配置してもよい。センサ・ノーズ
34は、再度フード入口端部30付近で支軸30Aを中心とし
て旋回してもよいが、この場合、支軸はセンサ・ノーズ
34とフード18との間にある。
図１、５及び６を特に参照すれば、センサ37及び38は
それぞれ以下のエレメントからなる。二枚のアルミニウ
ム板47と48が、両端にブッシュが入り、中央の丸形ステ
ィール・ロッド50上に置かれる水平管49の両側に、左右
対称且つ接線方向に溶接される。このアセンブリーは、
センサ・ノーズ34の内側に固定されたブラケット52に取
り付けられたナイロン・ベアリング・ブロック51内で旋
回する。アルミニウム板47は、下面35内のスロットから
突出し、作物に接触する。小型の柔らかい鉄製の出っ張
り53が、管49の頂部横に固定されており、これまたアル
ミニウム・ブラケット52に取り付けられたソリッドステ
ート・ホール効果ベーン・スイッチ54の感受領域内に突
出する。管のアセンブリーが、調整可能リミット・スク
リュー55に制限されつつ数度旋回すると、スイッチ54が
オフからオンへ、またその逆へと切り換わる。アセンブ
リーは、回転運動を約10gの力でオフ状態に偏向させる
軽い同軸ねじ56と、調整後にこの設定を固定するねじも
内蔵している。アルミニウムのベーン47と48のうち、作
物に触れるのが片方のベーン47だけにも拘らず二つのベ
ーンがあるのは、他方のベーン48が、作物に触れるベー
ン47のカウンタバランスとなるためである。図示するよ
うに、ドリル孔58によって釣り合いを調節することがで
きる。ベーン47と48は左右対称形であるため、ベーンが
回転している間中、釣り合い効果がある。ソリッドステ
ート・スイッチ54が、制御システム41内のリレーを制御
し、それによってラム40と41が制御されてフード18を上
昇下降させ、支持構造物34の姿勢を調節すると都合がよ
い。
本装置は、以下のように作動する。図１に示す状態で
機械が作物の中で運転しているとき、上部センサ37は作
物に接触せず、下部ベーン47は、図６に示すように、下
に向かって旋回する。このとき、線39を通る信号はな
い。センサ38は、下部ベーン47が作物の頂部によって上
向きに押されることによって作物に接触する。ホール効
果スイッチからの信号は、線40を通って制御システム41
へと流れる。この状態で、制御システム41は、ラム14及
び44による変化は及ぼさない。
装置が、作物の高さがより低い箇所（例えば、横たえ
られた作物や作物中の途切れ目など）に遭遇したとき
は、低い方のセンサ38は、作物と接触せず、制御システ
ム41がラム14を作動させ、作物との接触が再度確立され
るまで、フードの入口端部30を下げる。途切れ目があっ
て作物がない場合、即ち行程の最後まで到達したとき
は、フード入口端部30が所定の最低高に達したときにリ
ミットスイッチ（図示せず）が作動する。逆に、背の高
い作物の茎がある場合は、37と38の両センサが作物と接
触し、制御システム41がラム14を作動させ、上部センサ
37が出力信号を出すのを止めるためフードを上昇させ
る。
二つのセンサ、37と38は、作物の高さの所定の変化
量、例えば、上下50mmの変化では、フードの調節を必要
としないように位置決めする。しかし、センサ・ノーズ
34は、それ自体弧を描くフード18に取り付けられている
ため、フード18を調節すると、センサ37と38との間の垂
直方向の距離によって決まる許容高さの範囲が若干変化
する。この変化を許容範囲内に収めるため、センサ・ノ
ーズ34の角度は、振り子装置45によって計測され、出力
信号は、制御システム41に取り込まれる。センサ・ノー
ズ34の姿勢の変化は、線43を通ってラム44に送られる信
号によって是正され、ラム44は、フード18から見たセン
サ・ノーズ34の姿勢を調節する。
変更態様（図示されず）においては、幅広の刈取り機
の全幅において高さの変化に着目することが重要である
場合に、装置の全幅にわたって、協作動する二つの以上
の対のセンサを設けることができる。あるいは、フード
を分割して各部分を個別に制御してもよい。
下面35を設けることによって、作物の頂部がセンサ・
ノーズ34の下にゆっくりと滑り込み、作物への損傷を最
小限にとどめつつ作物の検出を行なうことができる。ま
た、上記のようにセンサを配置することにより、穂先が
旋回可能に支持されるセンサに軽く触れただけで作物の
頂部を検出することができる。実用的な寸法例として
は、センサ・ノーズ34の幅は、約390mmとし、メーン・
フード・ノーズ22の前方350mmに突出することができ
る。
二つのセンサ、37と38の対応する二点の間隔（中心か
ら中心まで）は、100mmから200mmの範囲、例えば150mm
であると都合がよい。下面35は、使用中は水平から５゜
から45゜の範囲で、望ましくは10゜から30゜の範囲で傾
いていると都合がよい。センサ37と38との間隔が150mm
であるとき、下面35の水平からの傾きによる作物の高さ
の許容域は、以下のようになる。
傾斜角 作物の高さの許容域 ５゜ 13mm 10゜ 26mm 25゜ 70mm 30゜ 75mm 45゜ 106mm 図7aと7bは、図１に対応する、部分的に断面である概
略側面図を示しているが、これは、センサ・ノーズ34
が、フード入口端部30付近で支軸30Bを中心として旋回
可能に支持されることによってフード・ノーズ22との関
係において可動である変更態様を示している。センサ・
ノーズ34は、フード18の動きが、図１の姿勢検出器45の
制御の下で発生すると記述されたセンサ・ノーズ34の必
要な動きを自動的に発生させるように、平行四辺形のリ
ンク機構上に搭載される（詳細は後述する）。図7aと7b
において、平行四辺形のリンク機構は、センサ・ノーズ
34をフード・ノーズ22と共に確実に上昇下降させるが、
センサ・ノーズの角度は、下面35を水平に対して一定の
角度に保つように調節される。図7aと7b及びそれに続く
図の説明の中で、図１の構成部分に対応する構成部分
は、同じ参照番号で示されている。
図7aを参照すれば、センサ・ノーズ34は、装置の最右
端側の側面支持アーム46に取り付けられており、フード
・ノーズ22の前に来るように側面支持アーム46から横向
きに片持ちばりで支持されている。フード・ノーズ22
は、フード18に対して固定されており、センサ・ノーズ
34は、フード18から見て可動であるように、フード入口
端30付近の支軸30Bに旋回可能に支持される。支持アー
ム46の上端では、アームは、浮動支軸49によって上部リ
ンク48に接続され、該リンク自体は、支軸47によって装
置の右側のフレーム12に固定される。
図7bは、図7aと同じ装置を示すが、フード18の位置
が、ラム14の収縮と、フード18が二本のフード・サイド
・メンバー19上のフード支軸32Aを中心として旋回した
ことによって、より高くなっている。図7bからわかるよ
うに、下面35の勾配はフード18がフレーム12に対して移
動する間、一定を保つ。これは、センサ・ノーズ34が、
センサ・ノーズ支持アーム46と、上部リンク48と、右側
支持アーム19（図では左側アーム19に隠れている）の下
面によって形成されるところのセンサ・ノーズ旋回支軸
30Bからフード旋回支軸32Aに延びる下部リンクからなる
平行四辺形のリンク機構によって取り付けられているこ
とによって可能となる。この平行四辺形の実質的な幾何
学的配置は破線70で示されている。
平行四辺形リンク機構の構成部分、特に19、46及び48
は、略図的に示してあり、実用上は、構成部分がフード
の可動部品又は装置の他の動作部品を汚損しないよう
に、異なる形状を取ることができる。
図８から8dは、装置を更に変更した態様を示してい
る。図８は、装置の全体側面図であり、図8a及び8bは、
フード18の取り付け配置を描いた部分的に断面を示す側
面図である。まず図8aを見れば、フード18は、二つの移
動旋回支軸50と51を中心として旋回可能に取り付けられ
ている。フード18は、支軸50で旋回可能にフード支持ア
ーム52に固定されているが、フード支持アーム52自体も
53で旋回可能にフレーム12に取り付けられている。フー
ド18の上端は、フレーム12に対して固定されたレール55
に沿って移動可能である略図的に示すローラー54上に支
軸51で旋回可能に取り付けられている。このように、フ
ード18は、フード支持アーム52とレール55によって制限
された複雑な経路に沿って移動可能である。本実施例で
は、フード18は、フレーム12とフード支持アーム52上の
支軸56の間に連結されるラム14の膨張と収縮によって動
かされる。ラム14の下端は支軸60によって旋回可能にフ
レーム12に取り付けられる。
フード18の複雑な動きは、フード入口端30を作物に対
して垂直方向に動かす間、フード18をロータ11に対して
必要な作動関係に置くために必要となる。フード18の下
面とロータ11との間の作物の流路33の形状は、収穫時の
作物の損失に決定的な影響を与えることがわかった。
図8aの装置では、センサ・ノーズ34の下面35の勾配を
水平に対して常に一定に保ちつつ、センサ・ノーズ34を
フード・ノーズ22と共に垂直方向に動かすために、セン
サ・ノーズ34を調整された平行四辺形リンク機構に取り
付けている。センサ・ノーズ34は、フード・ノーズ22の
前方に、フード支持アーム52とフード・ノーズ22を旋回
可能に接続する同じ支軸50上に旋回可能に支持されたセ
ンサ・ノーズ支持アーム46の前方に延びる突出部46A上
に取り付けられている。センサ・ノーズ支持アーム46
は、支軸50と、支持アーム46が上部リンク58に旋回可能
に支持される浮動支軸57との間に延びる。上部リンク58
は、浮動支軸57とは反対側のリンク58の端部にある支軸
59でフレーム12に旋回可能に連結される。図8c及び8dに
示すように、センサ・ノーズ34は、フード・ノーズ22の
前に位置するように側面支持アーム46のエクステンショ
ン46Aから横向きに片持ちばりで支持されている。
図8aに戻れば、センサ・ノーズ34は、支軸50と57の間
のセンサ・ノーズ支持アーム46の後部と、浮動支軸57と
固定支軸59の間に延びる上部リンク58と、浮動支軸50と
固定支軸53の間に延びるフード支持アーム52と、支軸59
と53の間に延びるフレーム12の一部とによって形成され
る平行四辺形のリンク機構によってフレーム12に取り付
けられていることがわかる。この平行四辺形の実質的な
幾何学的配置は破線70で示されている。この配置を図7a
の配置と比較すると、いずれの場合も、センサ・ノーズ
34が、センサ・ノーズ支持アーム46、フード18の動きを
支持する構成部分（図7aではサイドメンバー19、図8aで
はフード支持アーム52）、及びメーンフレーム12とフー
ド支持アーム（図7aでは上部リンク48、図8aでは下部リ
ンク58）からなる平行四辺形によってフレーム12に連結
されていることがわかる。
寸法的には、例えば、フード・ノーズ22幅を3m、セン
サ・ノーズ34の幅を370mmとすることができる。
更に図8a及び8bを考察すると、図示した配置はセンサ
・ノーズ34の位置決めに関して更に利点がある。図8b
は、図8aと同じ矢視であるが、フード18がより高い位置
にある。各図には、作物の高さを示す略縮尺Ｈが示され
ており、作物の高さをセンチメートルで示している。図
8aでは、許容高さの範囲（A.H.R.）（その範囲内ではフ
ード入口端部に合わせるために高さの調整を必要としな
い範囲）が50cmから60cmの間の10cmに設定されており、
これはセンサ37と38との垂直方向の高さの違いである。
図8aに示す例では、作物の頂部の平均的な高さは約50cm
となっている。この高さがセンサ37と38の高さの中間地
点に来るようにセンサ・ノーズ34を調節すると、フード
入口端30の高さは40cmとなる。
図8bを参照すれば、作物の平均的な高さは100cmとな
っており、センサ・ノーズ34はそれに合わせて位置決め
されている。フード18とセンサ・ノーズ34の移動経路の
ため、フード入口端部の高さは約80cmに下がる。これ
は、センサ・ノーズ34がフード入口端部30に対して相対
的に上昇するために起こる。選ばれた幾何学的配置の結
果、各場合のフード入口端部は、作物の高さの約80％の
位置に来ることになる。実用上は、フード入口端部の高
さを作物の高さの一定のパーセンテージ、例えば、80％
に設定することが収穫に有利であり、特に作物の損失が
少なくなることがわかる。従って、本発明の好ましい実
施例においては、センサ37と38、及びフード入口端部と
の間の垂直方向の高低差は、フードが上昇するにつれて
増大する。
図を参照して説明した例の中では、作物の輪郭又は形
状をモニターし、収穫物の位置をその輪郭に合わせて調
節すべくセンサの出力に対応して機械を制御するために
本発明を用いた。
本発明は、作物の高さを作動後にモニターするという
逆の配置に用いることもできる。センサを作動結果をモ
ニターするために行うことで、作動状態を維持するよう
に機械を制御することが可能となる。例としては、うね
りのある土地に植えられた長い生垣を考えることができ
る。トラクターに取り付けられた刃物棒をトラクターの
側面に取り付けて生垣の頂部を刈る。センサをカッター
の後に取り付けて刈られたばかりの生垣に触れさせるこ
とによって（例えば、手動制御の機械で2.3フィート刈
る）、カッターの位置を一定に保つことができる。トラ
クターが凹みに入ってしまったときは、カッターの位置
を地表面に対して上げることができ、逆に、トラクター
が盛り上がりに乗り上げてしまったときは、カッターの
位置を下げることができる。これらの結果、下の地表面
の形状に拘らず生垣の頂部を水平且つ一定の水準に保つ
ことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A01D 41/00 - 41/16 A01D 34/24

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】移動機械に取り付けるようにした支持構造
    物（34）と、使用時に垂直方向に間隔を有し且つ前記移
    動機械が作物（10）に向かって進行する間にセンサ（3
    7,38）と作物（10）との異なる接触の組み合わせにより
    作物（10）の頂部位置を検出するように前記支持構造物
    （34）に取り付けられた少なくとも２個の前記センサ
    （37,38）とを含む作物頂部位置検出装置において、 前記支持構造物（34）が、作物（10）の頂部に下向きに
    対向するようにした下面（35）を有し、且つ、該下面
    （35）が前記移動機械及び前記支持構造物（34）の意図
    された進行方向に向かって上向きの勾配を有し、前記セ
    ンサ（37,38）が前記下面（35）に沿って前記意図され
    た進行方向に向かって間隔を有して取り付けられたこと
    を特徴とする作物頂部位置検出装置。
  2. 【請求項２】協作動する一対のセンサ（37,38）を設
    け、作物（10）の頂部がこの２個のセンサのいずれか一
    方と接触する、いずれとも接触する、又はいずれとも接
    触しないのいずれかによって作物の頂部位置を検出する
    ように前記２個のセンサ（37,38）を配置したことを特
    徴とする請求項１記載の作物頂部位置検出装置。
  3. 【請求項３】各センサ（37,38）が、水平軸を中心とし
    て旋回可能に取り付けられた可動検出端（47）、及び前
    記水平軸と同一の軸を中心として旋回可能に取り付けら
    れ、前記可動検出端（47）と釣り合うように配置した釣
    り合いおもり（48）を含んでなることを特徴とする請求
    項１記載の作物頂部位置検出装置。
  4. 【請求項４】作物に対して作業を行なう作物作業装置で
    あって、 土から生えている状態の作物（10）に対し相対的に移動
    するための移動フレーム（12）と、作物に対して作業を
    行なうために前記フレーム（12）に取り付けられた手段
    （11）と、前記作物作業装置上に置かれた支持構造物
    （34）と、垂直方向に間隔を有し且つ該作物作業装置が
    作物（10）に向かって進行する間にセンサ（37,38）と
    作物（10）との異なる接触の組み合わせにより作物の頂
    部位置を検出するように前記支持構造物（34）に取り付
    けられた少なくとも２個の前記センサ（37,38）とを含
    む作物作業装置において、 前記支持構造物（34）が、作物（10）の頂部に下向きに
    対向するようにした下面（35）を有し、且つ、該下面
    （35）が前記作物作業装置の意図された進行方向に向か
    って上向きの勾配を有し、前記センサ（37,38）が前記
    下面に沿って前記意図された進行方向に向かって間隔を
    置いて取り付けられたことを特徴とする作物作業装置。
  5. 【請求項５】作物（10）の高さの変化に応じて自動的に
    前記支持構造物（34）の高さを変化させる手段を有し、
    且つ前記支持構造物（34）の高さの変化の間に前記下面
    （35）が実質的に一定の角度を保持することを特徴とす
    る請求項４記載の作物作業装置。
  6. 【請求項６】作物（10）の頂部位置に応じて装置の作動
    パラメータを自動的に変化させる制御手段を有すること
    を特徴とする請求項４記載の作物作業装置。
  7. 【請求項７】一対の協作動するセンサ（37,38）を設
    け、且つ作物（10）の頂部が前記２個のセンサ（37,3
    8）のいずれか一方と接触する、いずれとも接触する、
    又はいずれとも接触しないのいずれかによって作物（1
    0）の頂部位置を検出するように前記２個のセンサ（37,
    38）を配置し、更に前記２個の協作動するセンサ（37,3
    8）が、作物との接触に対応する第一の状態と作物との
    非接触に対応する第二の状態の間でスイッチ作動する下
    部センサ（38）及び上部センサ（37）を含んでなり、制
    御手段（41,12,14）が前記２個のセンサ（37,38）に連
    結され、且つ該一対のセンサ（37,38）の３つの状態に
    応答するように、即ち、いずれのセンサとも接触しない
    場合には機械の構成部分（22）の高さを減少させるよう
    に応答し、いずれとも接触する場合には機械の前記構成
    部分（22）の高さを増加させるように応答し、下部セン
    サ（38）のみと接触する場合には機械の前記構成部分
    （22）の高さを変化させないように応答するように配置
    されたことを特徴とする請求項６記載の作物作業装置。
  8. 【請求項８】作動パラメータを変化させる制御手段が、
    作動（10）の頂部の高さの変化に応じて自動的に装置構
    成部分（22）の高さを変化させる手段（14）を有するこ
    とを特徴とする請求項６記載の作物作業装置。
  9. 【請求項９】前記支持構造物（34）は、前記支持構造物
    の高さを前記装置構成部分（22）の移動によって変化さ
    せながらも該支持構造物の前記下面（35）の勾配を実質
    的に一定に保つように前記装置構成部分（22）に連結さ
    れることを特徴とする請求項８記載の作物作業装置。
  10. 【請求項１０】前記支持構造物（34）が、前記支持構造
    物に対し相対的に固定された１個の旋回支軸（57）、前
    記移動構成部分（22）に対し相対的に固定された１個の
    旋回支軸（50）、作物作業装置の所定のフレームワーク
    に対し相対的に固定された更に２個の旋回支軸（53,5
    9）を有する平行四辺形のリンク機構（70）によって取
    り付けられていることを特徴とする請求項９記載の作物
    作業装置。
  11. 【請求項１１】作業手段（11）の上方を少なくとも一部
    分覆う可動フード（18）を含み、前記支持構造物（34）
    が該フードに連結され、且つ該フードが作物（10）の高
    さの変化に応じて該フード前部の高さを変化させるよう
    に移動可能であることを特徴とする請求項４記載の作物
    作業装置。
  12. 【請求項１２】前記フード（18）が該フード下面と前記
    作業手段（11）との間で作物の流路（33）を限定し、該
    フード下面の前部が、作物の流路に位置するフード入口
    端部（30）と境界を接し、且つ前記支持構造物（34）
    が、前記入口端部（30）が作物の平均高さに対して実質
    的に一定の比率の高さに位置するように、前記可動フー
    ド（18）に連結されたことを特徴とする請求項11の作物
    作業装置。
  13. 【請求項１３】前記比率が70％から90％の範囲内にある
    ことを特徴とする請求項12記載の作物作業装置。
  14. 【請求項１４】前記センサ（37,38）と前記フード入口
    端部（30）の垂直方向の高低差が、前記フード（18）が
    上昇するときには増加し、前記フードが下降するときに
    は減少するように、前記支持構造物（34）を前記可動フ
    ード（18）に連結したことを特徴とする請求項12記載の
    作物作業装置。
  15. 【請求項１５】作物作業装置が、土から生えている状態
    の作物（10）よりもぎ取りを行なうに際して、作物の所
    定の部分をもぎ取り、作物の残存部分を耕地内に生えた
    ままにしておくもぎ取り手段（11,15）を含むことを特
    徴とする請求項４記載の作物作業装置。
  16. 【請求項１６】前記作物もぎ取り手段（11,15）が、可
    動支持手段（11）に取り付けられ且つ外側に向けて張り
    だした複数の作物もぎ取りエレメント（15）、及び前記
    作業装置が作物に向かって前進するにつれて前記作物も
    ぎ取りエレメント（15）を上昇及び後退動作を含む経路
    に沿って移動させるように前記可動支持手段（11）を駆
    動するための駆動手段からなることを特徴とする請求項
    15記載の作物作業装置。
  17. 【請求項１７】使用時に前記支持構造物（34）の下面
    （35）の水平面に対する角度が５゜から45゜の範囲内に
    あることを特徴とする請求項４記載の作物作業装置。
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