JP3644464B2 - 均平作業機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は均平作業機に関し、さらに詳しくは、水田、畑などの圃場表面を均一な表面に仕上げるための均平作業機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
わが国の食糧供給体制は、ガット・ウルグァイ・ラウンドの取り決め実行により変革を余儀なくされて、その手始めに新食糧法が施行されるに至った。旧来の農業においては生産、流通において永年保護政策が採用せれていたため関係者は改善意欲を失いぬるま湯体質に陥っている。このような体質を改善するには農業従事者が強い改善意識をもって臨む必要があり、求められる農作物を確実に供給でき、しかも安全な農作物を廉価に供給する方策を早く確立させることが不可欠である。そのためにはまず、農業の生産性を向上して採算のとれる産業へと脱却することから始めなければならず、まず、１区画の拡大を図り、反収穫の増量を図らなければならない。具体的には、千枚田により代表されるような小区画ばかりの耕地では農業の機械化は不可能であり、生産性の向上は全く期待することができない。
【０００３】
最近国策として行われている水田の規模整備事業によれば、圃場の区画拡大には土木作業機械が持ち込まれて、中間部に位置する畦の除去作業の後、グレーダによる土寄せ作業が行われ、統一された圃場の表面の均平作業が行われている。この作業では水平作業を行いながら均平作業が行われるので、水平な表面が得られるので、規模拡大と云う目的は一応成就することができるのである。
また、米の生産過剰対策として余剰水田を転換する方策が勧めれているが、これは認識されていることとは逆に極めて難しい作業である。詳しくは、規模拡大や、さらには田から畑への転換作業は、「田」の字に「火」を付けるような簡単な作業ではなく、極めて困難であり、机の上で考えられているようなわけには行かないのである。
とくに、一旦転換された畑を水田に再び転換することは極めて困難であることから、その転換作業は慎重に行う必要があり、圃場においては作土の移動を最も嫌い、ボトム作業においてもその場反転が原則的には好まれていることからも理解することができよう。
【０００４】
よしんば、水田を畑作に転換するにしてもその転換作業は簡単なものではなく、土壌構造を十分に認識した後でないと畑作に適した圃場に転換することはできない。
一般に、畑作に適した圃場の断面的構造は、最も表面に作土層があり、その下層に耕盤層があり、さらに、その下層に水分を通しにくい心土層、以上の三層により構成されている。作物の生育には、作土層が常に適度の水分と空気含んでいて、しかも十分な深さがあることが理想的である。
【０００５】
米の減反政策により実施される水田から畑圃場への転換作業は多くの問題があること前述したように想像に難くないところであり、畑作物は水稲と異なり浸水すると大きな打撃を受けるため、転換された畑圃場は作土の表面水を確実に排除できる構造のものでなければならない。ところが、水田とくに重粘土壌の水田にあっては、大型トラクタの使用による踏圧や、過剰代掻きによって心土層が固結し、通気性、透水性、保水性等の土壌物性が不良になり、また、毎年繰り返されるロータリ耕によって、耕深差を形成し、生育条件に邑を作る。
【０００６】
耕盤層の下側に暗渠を設けたものであっても、多量の降雨があると地表の作土層には、停滞水を生じて過湿状態になり、いわゆる泥濘状態になってしまい、また逆に、長期間降雨がないと耕盤層が作土層から下の下層部分の水分の吸い上げを阻害してしまい、作土層だけが乾燥状態になっていわゆる旱魃を生じることがある。
【０００７】
従って、上述のような水田を畑圃場に転換する場合には、透水性や保水性を不良にしている耕盤層を破壊すると共に、さらに、その下の心土層を膨軟状態にすることによって土壌の通気性、透水性を改良し、作土層の深さを畑作物に望ましいもの、例えば、作土層の厚さを２０〜３０ｃｍ以上にすることが必要である。このような見地から、従来では水田を畑圃場に転換するには、５０〜６０センチの深さを心土破砕機で耕盤層を破壊すると共に、心土層を膨軟にし、その後プラウで作土を耕起反転する方法、あるいは心土耕プラウで作土層と耕盤層を一緒に耕起反転すると共に、心土層を膨軟にする方法が採用されている。
【０００８】
これらは、水田を畑作圃場に転換することと、圃場の一区画の規模拡大は日本農業が生き残るためのものであるが、日本農業を活性化して生き残らせるためには伝統的な稲作文化である水田農業も活性化させることが必要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
水田農業の活性化には採算的に大規模圃場が必要になり、作業の省力化に加えて単位面積当たりの収穫量を拡大させることが必要である。ところが、省力化は作業の機械化によってある程度は満足に近いところまでレベルアップしているのであるが、単位面積当たりの収量、いわゆる反収を向上させることは至難である。とくに、大規模圃場において均一な作柄を期待することはきわめて困難であって、この点を克服しなければ規模は大きくなっても収量はそれほど増大させ得なかったということになる。
そこで、圃場の全域にわたって、均一な作柄が期待できるのであれば、規模拡大による作業効率の向上と相まって日本農業の再生も夢物語ではない。したがって、本発明は、国策である水田の大規模化だけでなく、圃場全域の作土環境を均一化することで高収量を得てコスト面での国際競争にも十分対抗することが農業の育成を目的とするものである。
【００１０】
表面の水平化は土木事業の一環ではなく、作物を作る上で最も条件の良い土環境を作ることでもあり、圃場の隅々まで確実に水平化するにしても土木事業とは違った留意点が存在する。
【００１１】
また、圃場は自然の影響を絶えず受けているものであり、例えば、冬期の間絶えず北の季節風に晒される地方にあっては、圃場表面の土は北風により南方向に飛ばされ、南側の畦よりの部分に堆積しがちである。したがって、冬の間に南側の耕土が高くなり、北側の耕土は著しく減少して、全体として傾斜面になってしまう傾向にある。この傾斜を春作業により矯正することが必要になり、このような作業にも均平作業機は必要である。
本発明は、稲作などで代表される水田並びに圃場を形成するのに適した均平作業機を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明は、トラクタの１つのアッパリンクと２つのロアリンクの３点リンクにより支持され、作業進行方向に沿う構成フレームにトラクタ側から均平板、砕土機、鎮圧輪の順に取り付られ、前記均平板がレーザービームにより定める基準平面に対して所定の高さになるように前記ロアリンクの上下動により、前記鎮圧輪の接地点を支点として前記均平板が上下動するよう構成した均平作業機において、前記アッパリンクは装着ピンを介して前記構成フレームのマストに設けられた長孔に装着され、前記長孔の範囲内で前記アッパリンクの装着ピンが作業進行方向に対して自由に移動できる様にしたことを特徴とするものである。
また、前記アッパリンクの装着ピンは前記長孔に押圧機構を介して取り付けられていて、作業進行方向前方への移動に抵抗を与えるように作用するよう構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
さらに詳しくは、本発明の均平作業機は、受光部により水平面を検出しながら均平作業機がトラクタのもつ上下制御装置の駆動力により前記水平面から一定の距離離れた位置に均平作業機の均平板が位置するようにして表面の水平化を図り、さらには、畦際の土の移動、言い換えると畦際が高い圃場合、あるいは畦際が低い圃場合でも土を確実に移動することができ、しかも、鎮圧輪の土が付着して作業機の姿勢が変化しようとしても、そのときに生じる装着ピンの動きを抑制することで姿勢変化を抑えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を添付した図面に沿って説明する。符号１０はトラクタのもつアッパリンクＵＬ、ロアリンクＲＬにより支持される装着フレームを示し、符号２０は前記装着フレーム１０に対して支持軸を中心に回転できるようにして装着されている作業機フレームを示している。
この作業機フレーム２０には作業機を構成する構成フレーム３０が一体的に取り付けられていて、この構成フレーム３０には、進行方向先頭から順に均平板３１、粗砕土機３２、鎮圧輪３３が配置されている。また、作業機フレーム２０にはレーザ光を受ける受光部３６が支柱３７を介して装備されている。
そして、前記装着フレーム１０と作業機フレーム２０に直接に固定されている構成フレーム３０との間には作業機フレーム２０により構成フレーム３０を姿勢を変える伸縮シリンダ４０が取り付けられている。
【００１５】
次に、各構成部分について順を追ってその詳細を説明する。まず、装着フレーム１０は角パイプなどのクロス部材１１をもち、これに対してクロスシャフト１２を取り付けることができるようになっていて、このクロスシャフト１２をトラクタが備えるロアリンクＲＬが捉えるのであって、ロアリンクが予め前記クロスシャフト１２を捉えた状態で装着フレーム１０に取り付けるための装着部（後述）を持っている。
このクロス部材１１は角型パイプ状のもので幅方向中心位置に軸受部１３をもち、この軸受部１３は垂直方向に沿った軸心をもっている。前記クロス部材１１の両端部にはクロスシャフト１２を取り付けるための装着部１４があって、下端縁には切欠き部１４Ａ、１４Ｂが形成されている。
【００１６】
このクロス部材１１の上下にはこれを密着して挟んだ状態で、かつ、作業機フレーム２０の前方に張り出して形成した回動アーム部２１があって、この回動アーム部２１には支持軸２２の両端があり、一端部は回動アーム部２１に固定され、他端部はねじ部２２Ａをもち、ナット２２Ｂにより固定されるようになっている。
そして、この支持軸２２がクロス部材１１のもつ前記軸受部１３を貫いてナット固定され、この軸受部１３を中心として回動アーム部２１に水平面内で回動できるようになっている。
【００１７】
この作業機フレーム２０に続いて配置固定されている構成フレーム３０はほぼ方形に形成したもので、この構成フレーム３０には作業進行方向前方から順に均平板３１、粗砕土機３２、鎮圧輪３３が装備されている。
前記均平板３１は作業幅方向に沿って伸びる板状のもので、アーム３１Ｂを介して前記構成フレーム３０に取り付けられ、均平板３１の両端部にはやや前方に向かって突き出している張り出し部３１Ａが形成されている。
また、粗砕土機３２はタインなどの土塊粉砕機能をもつもので、前記均平板３１の幅方向に沿って適当な間隔に配置されている。また、粗砕土機３２の後方にはコイルばね型をした鎮圧輪３３がアーム３３Ｂで両端を支えられた軸３３Ａを中心に回転することができるように支持されており、この軸３３Ａは構成フレーム３０に対してアーム３３Ｂを介して支持されて、この軸３３Ａを中心として鎮圧輪３３が作業進行に伴って回転することができるようになっている。
【００１８】
装着フレーム１０の両端部に設けてある前述した装着部１４は、前記クロスシャフト１２の両端部に相当する位置にあって、板状で起立したフランジ状の支持部１４Ａをもち、これらの支持部１４Ａの下端部には、前記クロスシャフト１２を取付けるための切り欠き１４Ｂが形成されている。
【００１９】
そして、図４に示すように、前記装着フレーム１０と前記作業機フレーム２０との間にはその左右に作業機フレーム２０の姿勢を変更制御する伸縮シリンダ４０が配置されていて、そのロッド４１は装着フレーム１０側の装着部１４に形成したフランジ１４Ｃにピン４１Ａにより枢着され、シリンダ側の端部４２はピン４２Ａにより作業機フレーム２０に対して枢支ピン３４に枢着されている（取りつけ方はその逆であってもよい）。この伸縮シリンダ４０を伸長させると、伸長した方では装着フレーム１０と作業機フレーム２０との間隔は開き、装着フレーム１０に枢着されている作業機フレーム２０を支持軸２２を中心に回転させることができるようになっている。このとき反対側の伸縮シリンダ４０は収縮している。この伸縮シリンダ４０の取り付けの形式は自由であって、左右両方ではなく、左右何れか一方だけでもよい。いずれにしてもシリンダ４０の伸縮を用いて均平板３１の状態は左端が後方に、右端が前方位置にすることができ、かつ反対の状態では逆に左端が前方に、右端が後方位置になる。
したがって、土寄せ作業では、前者では土を左に寄せ、後者に寄れば土を右寄せすることができる。
【００２０】
このことは、図８に示すような畦際がくぼんでいる状態においては、高い位置の土をくぼみ側に移動させる必要があり、トラクタの進行方向右側を開くことで矢印のように土を寄せることができる。また、図９のように畦際が高い状態ではトラクタの進行方向左側を開くことで土を同図矢印のように寄せることができるのである。
【００２１】
さらに、構成フレーム３０の前中央にはトラクタのアッパリンクＵＬを取り付けるためのマスト３５が立設されており、このマスト３５は上端部に前方に向かって張出している水平部３５Ｃと、これと一体的な垂直部３５Ｂにより形成されている。
このマスト３５の水平部３５Ｃには、作業進行方向に沿って長い長孔３５Ａが穿けてあり、後述するトラクタのもつリフト機構の作用によりトラクタのロアリンクＲＬが上下動されるときにアッパリンクＵＬの装着点である装着ピンＵＬＸが前後方向に長孔３５Ａの範囲内で自由に移動できるようになっている。これにより、作業機が前のめり姿勢（前が下がった状態）になろうとすると、前記装着ピンＵＬＸが長孔３５Ａの前方に移動しようとする。実際には作業機が前のめり姿勢になるので装着ピンＵＬＸは移動せず、長孔３５Ａをもつ水平部３５Ｂをもつマスト３５が前方に移動するのである。
また、水平信号Ｈより低い位置に受光部３６があって、この姿勢で均平板３１が均平作業を行っている場合には、これを上方に修正する必要から、リフト機構によりロアリンクＲＬを持ち上げて高さ修正を施し、逆に受光部３６が水平信号Ｈが描く基準面より低い位置にある場合には、作業機を持ち上げて、均平板３１の作業位置を高くなるように修正する。
【００２２】
そして、前記マスト３５には前記鎮圧輪３３に対して押圧力を作用させるためのメカニズム、いわゆる押圧機構５０があって、この押圧機構５０は鎮圧輪３３が圃場面に確実に接地できるように押し付け機能をもっている。
すなわち、図２、図４に示すように前記マスト３５の構成部材である板材で形成された水平部３５Ｃには、板材の間で形成される空間内に収容されているスライド子５１があって、このスライド子５１には前記長孔３５Ａを貫いて配置されるアッパリンクＵＬの装着ピンＵＬＸを通す丸孔５１Ａが穿けられている。
このスライド子５１には作業進行方向の後方に向かって延びる支持軸５２があり、この支持軸５２に連続して径の小さい軸部５３が形成され、さらに、軸部５３に続いて径の小さいねじ軸５４があって、このねじ軸５４の端部にねじ部５４Ｎにナット５８がねじ込まれるようになっている。
このねじ軸５４を支持フランジ５５に通した場合、この支持フランジ５５には前記軸部５３とねじ軸部５４の端部の段部が当たることができる。
この支持フランジ５５は前記マスト３５の水平部３５Ｃの構成部材である板材に対してボルト５５Ａにより固定される。言い換えると、支持フランジ５５は後述の支持フランジ５６と共に、ねじ軸５４の支持部材としての機能をもっている。
【００２３】
さらに、支持フランジ５５、５６との間には両端部がフランジ５７Ａ、５７Ｂで保護されている弾性材５７、詳しくは円筒形をしたウレタン樹脂製の弾性筒が位置していて、その軸心に沿って中心部を前記ねじ軸５４が遊嵌状態で貫き、フランジ５７Ｂの外側において前記ねじ軸５４に対してナット５８がねじ込まれてフランジ５７Ｂを介して弾性材５７を締めつけて弾性材５７に押しばねとしての機能を与え、この弾性材５７に対する締めつけ強さにより弾性材５７の反発力を調整している。
すなわち、フランジ５７Ａが支持フランジ５５に当たっている状態で前記ナット５８を締めると、フランジ５７Ｂは前記弾性材５７を押し、弾性材５７を圧縮する。この圧縮力がスライド子５１が作業進行方向とは反対の方向に移動しようとしたときの抵抗になってスライド子５１の移動を適当な範囲で抑制している。
言い換えると、鎮圧輪３３が土の付着によりその直径（外径）が大きくなり、作業機の後ろが持ち上がる状態（作業機の姿勢が前のめり状態）になったとき、マスト３５が作業進行方向の前方向に移動して、スライド子５１が作業進行方向とは反対の方向に移動させられる状態になるが、これを抑制することで作業機が前のめり状態になるのを防いでいる。
【００２４】
この押圧機構５０は前記鎮圧輪３３が表面を転がりながら移動する場合、土壌の性質、いわゆる土質が粘着性を帯びていると次第に土が鎮圧輪３３に付着しその直径が太り、均平作業機の姿勢が尻上がり状態になり、言い換えると、均平作業機の姿勢が前のめり状態となり、甚だしい圃場合には、均平板３１が表面から浮き上がることになるので、これを抑制するために、強制的にマスト３５の水平部３５Ｃを介して支持軸５２の後方への移動を抑えて作業機の尻が上がろうとするが、弾性材５７の圧縮作用に対する反発作用により前記鎮圧輪３３が圃場表面に接地される方向に作用し、作業機が前のめり状態になるのを抑制する。この圧縮力に対する反発力の強弱はねじ軸５４のねじ部５４Ｎにねじ込んだ前記ナット５８による締め付け力により選択される。
【００２５】
すなわち、均平作業機が前のめり状態になると、押圧機構５０がこれに抵抗して姿勢の変化を抑制するように作用する。詳しくは、マスト３５に対してスライド移動できる支持軸５２、軸部５３、ねじ軸５４がその軸方向に移動することになるが、その移動の際にマスト３５の水平部３５Ｃと一体的な支持フランジ５６が弾性材５７を押すことになって、弾性材５７の押しばね機能による抵抗を受けその移動、均平作業機の前のめり状態になるのを抑制している。
【００２６】
また、均平作業機を構成する構成フレーム３０には受光部３６を先端位置にもつ支柱３７が立設されていて、この受光部３６の高さ設定は油圧シリンダ３９の伸縮により行い、この受光部３６が外部適当なところに設置したレーザ光の発光部３８からの水平信号Ｈを受光するようになっている。受光部３６が受光した水平信号Ｈにより常に受光部３６がその信号の範囲内にあるように、図７に示すトラクタのもつリフト機構により制御される。もちろんこの機構を備えていないトラクタにおいては期待することはできないが多くのトラクタにはこの機構が搭載されている。
【００２７】
すなわち、受光部３６から出力される電気的な信号は制御ボックス（マイコン）６１に入力され、水平信号との偏位により油圧切換弁６２を切換える信号を出力する。同時に、油量制御弁６３の開度を制御すべくその信号を出力する。油圧回路はポンプ６４から前記油圧切換弁６２、油量制御弁６３を経由してリフトシリンダ６５に至る構成であり、このリフトシリンダ６５のロッド６５Ａがリフトアーム６６の端部に接続されており、このリフトアーム６６の他端部はリフトロッド６７の端部に接続されている。そして、リフトロッド６７の他端部はロアリンクＲＬに対して連結されている。
【００２８】
次に、均平板の上下動制御について説明する。受光部３６がレーザ光が描く水平面に対して上側に外れている場合には、作業機全体が高くなっていて均平板３１の位置が高くなっている状態であるので、これを下げることで表面を削る必要があり、その状態は制御ボックス６１に入力される信号により検出される。そして、その信号に応じて切換弁６２のポジションが選択されると共に、油量制御弁６３により油路の開度を選択して、油の流れ方向を選択し、供給油量を制御する。
均平板３１を下げるためには、図７において、切換弁６２の第１ポジションが選択される、これにより油圧ポンプ６４から切換弁６２、油量制御弁６３を経てリフトシリンダ６５の左室６５Ｌに圧油が供給される。
そしてロッド６５Ａを介してリフトアーム６６を右回転させてリフトロッド６７によりロアリンクＲＬを押し下げることで均平板３１を目標の位置まで下げる。
【００２９】
また、受光部３６が水平信号で描かれる水平面より低い場合には、言い換えると、均平板３１が下がり過ぎの状態であるときには、これを適当な位置まで上げる必要があり、そのためには、制御ボックスからの上げ信号により切換弁６２の第３ポジションが選択され、同時に油量制御弁６３の開度が定められる。これによりリフトシリンダ６５の右室６５Ｒに圧油が供給され、ロッド６５Ａが収縮してリフトアーム６６を図７において左回転させて、リフトロッド６７を介してロアリンクＲＬを上方へ引き上げることで均平板３１を目標位置まで上げる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の作業機よれば、圃場表面の均平化作業において、基準平面である水平面の位置が受光部の上あるいは下にある場合に、トラクタが備えるリフト機構の制御によりロアリンクを介して均平作業機の均平板を上下動させて所定の高さに位置するようにし、このとき均平板は鎮圧輪の接地部を支点として上下動させられるのでリフト機構による上下動が直接均平板の上下動幅とならず、比較的小さい幅で上下動させられることになり、圃場表面に大きな凹凸を形成することがなく、水平表面を形成することができる。
【００３１】
また、作業進行方向に対して均平板の角度を変更して使用することができるので、トラクタの進行方向に対して斜め方向にも土を寄せることができ、畦際の土を張り土、置き土いずれの状態にも移動させることができる。
【００３２】
さらに、長孔の範囲内で自由に移動することができるアッパリンク、具体的にはアッパリンクの装着ピンに対して、均平作業機が前のめり状態になる場合にその移動に対して抵抗を与えるように構成してあるので、圃場の土の性質のより鎮圧輪に土が付着して直径が大きくなるような場合であっても、押圧機構の抵抗により強制的に鎮圧輪を接地する方向に押圧し、正確に均平板が圃場表面に対して所定の高さに保持することができ、圃場表面の水平化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による均平作業機の側面図である。
【図２】 図１の一部の拡大側面図である。
【図３】 本発明による均平作業機の平面図である。
【図４】 図３の一部を破断した拡大平面図である。
【図５】 図３の一部分解斜面図である。
【図６】 本発明による均平作業機の押圧機構の分解斜面図である。
【図７】 本発明による均平作業機のリフト機構を示す説明図である。
【図８】 本発明による均平作業機の状態変化と圃場の畦際が凹みになっている状態を示す説明図である。
【図９】 本発明による均平作業機の状態変化と圃場の畦際が凸状になっている状態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１０ 装着フレーム
１１ クロス部材
１２ クロスシャフト
１３ 軸受部
１４ 装着部
１４Ａ 切欠き部
１４Ｃ フランジ
２０ 作業機フレーム
２１ 回動アーム
２２ 支持軸
２２Ａ ねじ部
２２Ｂ ナット
３０ 構成フレーム
３１ 均平板
３１Ａ 張り出し部
３２ 粗砕土機
３３ 鎮圧輪
３３Ａ 軸
３３Ｂ アーム
３４ 枢支ピン
３５ マスト
３５Ａ 長孔
３５Ｂ 垂直部
３５Ｃ 水平部
３６ 受光部
３７ 支柱
３８ 発光部
４０ 伸縮シリンダ
４１ ロッド
４１Ａ ピン
４２ 端部
４１Ｂ ピン
５０ 押圧機構
５１ スライド子
５２ 支持軸
５３ 軸部
５４ ねじ軸
５４Ｎ ねじ部
５５、５６ 支持フランジ
５７ 弾性材
５８ ナット
ＲＬ ロアリンク
ＵＬ アッパリンク
ＵＬＸ 装着ピン
Ｈ 水平信号

Claims (1)

1. トラクタの１つのアッパリンクと２つのロアリンクの３点リンクにより支持され、作業進行方向に沿う構成フレームにトラクタ側から均平板、砕土機、鎮圧輪の順に取り付けられ、前記均平板がレーザービームにより定める基準平面に対して所定の高さになるように、前記ロアリンクの上下動により、前記鎮圧輪の接地点を支点として前記均平板が上下動するよう構成した均平作業機において、
   前記アッパリンクは装着ピンを介して前記構成フレームのマストに設けられた長孔に装着され、前記アッパリンクの装着ピンは前記長孔に押圧機構を介して取り付けられていて、作業進行方向への前記アッパリンクの装着ピンの移動に抵抗を与えるよう構成したことを特徴とする均平作業機。

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