JP3808083B2

JP3808083B2 - 均平作業機

Info

Publication number: JP3808083B2
Application number: JP2004125609A
Authority: JP
Inventors: 茂明長門
Original assignee: スガノ農機株式会社
Priority date: 1995-02-13
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2015-11-16
Also published as: JP2004242681A

Description

本発明は、圃場の均一な土層を形成する作業に適した均平作業機に関し、さらに詳しくは、水田、畑などの圃場を均一な土環境になすのに適した均平作業機に関する。

まず、本発明が生まれた背景は現在日本農業がおかれた状況を考慮せずには説明することはできない、そこで、日本農業の実情から説明することにする。日本農業を取り巻く環境は、食糧安保の必要性から自給自足が不可欠とする立場が長年堅持されてきたのであるが、国際的な通商環境の変化によりその立場が壊れ始め、今年調印したウルグァイ・ラウンドの取極めにより毎年増加させつつ最低輸入量の米の輸入が義務付けられるに至り、ここに来て、戦後継続した農業政策の転換が余儀なくされているのである。１９９２年まで継続した減反政策は、一昨年（１９９３年）の前代未聞の凶作が原因して見直されるはめとなり、まず、６７万ヘクタールの減反政策が、６０万ヘクタールに緩和させられ、４０万トンの増産を目指す政策が打ち出されたのはまだ耳に新しいところである。

ところが、米の部分輸入がいよいよ開始されることになり、さらには、１９９４年春までに今年緊急輸入された外国産米が大幅な在庫となり、９５年１０月には２００万トン近い在庫が生じる見通しから、早くも立案から半年で、再び減反強化に政策を転換することが余儀なくされているのが現実である。しかしながら、米余り現象が生じても国際的な公約であるミニマムアクセスは実行しなければならず、輸入量を抑えることができないことから、再び、減反政策を強化して生産量を抑制すると云ったに農政によって乗り切ろうとしているのが日本の農業政策である。これは農政ではなくノー政（策）であり、猫の目政策であって、極端な言い方をすれば、米が余れば米の生産を抑制し、足りなくなれば米作りを奨励するといった素人政策が採用されている。米が不足すれば奨励金をばらまき、余ればこれまた奨励金により休耕させるといった手法しか打ち出せず、いずれにしても、これらの政策は多額な補助金によって運営されているため、生産者の多くは勤労意欲を失ってしまい、日本農業は将来性のまったくない産業に落ちぶれて、その結果、毎年の新規就労者が二千人を割り込む状態に陥り、後継者がいない産業としての農業分野の存亡を危惧する局面に追い込まれているのである。このような事態に陥った責任は意識の発展、改革のない農業従事者にもあるが農業政策を立案、実行農政の担当者にも大きな責任がある。これらの農業政策の立案のほとんどは机上の論理だけで、わが国の農業の実態を把握していない官僚達により決定されている。減反政策や、転換政策はいとも簡単に決められ、「田」から「畑」への転換は「田」の字に「火」をつけるだけでいとも簡単に「畑」に転換されると机上では考えられているようである。

しかしながら、田から畑への転換作業は、「田」の字に「火」を付けるだけの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。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る。

よしんば、水田を畑作に転換するにしてもその転換作業自体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って、さらに、その下層に水分を通しにくい心土層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。

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。したがって、追肥を局部的に与えて生育の均一化を図っているが成果の程は疑わしい程度である。

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。

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、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。

また、作土層の表面水の排除を良好にするため、既設の暗渠と直交してトレンチャで深さ５０ｃｍ〜６０ｃｍの溝を掘り、人力で籾殻をその溝に投入し、圃場の透水性を改良する方法も行われている。また、弾丸暗渠掘削機の上部に籾殻入れホッパを取り付け、トラクタのＰＴＯ駆動によるブローワとの組合わせによって、ホッパ内の籾殻を強制的に弾丸暗渠のり柱通過跡溝に吹き込んで充填する籾殻充填弾丸暗渠施工機も知られている。

これらは、水田を畑作圃場に転換することで日本農業の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水田農業も活性化させることが必要であること異論のないところである。

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、これを克服しなければ規模は大きくなったが収量はそれほど拡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。元来、水田圃場の環境を整えるということは、まず透、排水性をよくし、作物の呼吸障害を助長しかねない過剰代掻きをやめることである。しかしながら、実際には過剰代掻き作業を好んで施しているのはないが、水田に用水を供給するには時期的な制約があり、また、苗の成長はこれを抑えることができるものではなく、短期間に水田圃場の表面を水平にするために、代掻き作業は最小限にとどめるべきであるが、現行の代掻き作業は本来の目的の代掻き作業ではなく、主に水を介して土を動かし水面に習って田面の均平作業を短時間で終了することは技術的にも大変な労力と、困難性を伴うものになっている。また、除草剤を効果を上げるために代掻き作業が採用されているものである。水田に水を張る前に圃場の表面を均平にすることができるならばただ１回の代掻き作業で十分であり、過剰な代掻きの問題は発生しないのである。このような理想は分かっているのであるが、ロータリ耕耘機を主流にしているわが国の農業事情では圃場表面を水平にすることは極めて至難であり、夢のまた夢である。なぜならば、ロータリ耕耘機では、表面からの深さが作業基準であり、土の硬度差が耕深を変化させる、さらにロータリによる土の攪拌により雑草の種もついでに攪拌して増殖してしまい、これにより余計な除草剤を必要としている。圃場表面の土壌はロータリ攪拌や、風により、さらには排水環境によって１年間かなり移動しており、毎年この移動を修正することが必要になる。しかしながら、表面の均平化は行われているものの、土層全域の作土環境を均一化すること、言い換えると移動した土壌の修正はほとんど行われていない。次に、如何なる改善改良が必要であるかについて少しく述べることにする。水田には大きく分類して湿田、乾田、漏水田３つに分けることができる。最も理想的な水田は乾田であるが、この乾田は「昔乾田今湿田」と云われているように現在の農村ではほとんど見ることができない。乾田の場合には，代掻きを施しても、水田用水の減水深（沈降速度）が１日当たり１５〜２０ミリで土壌全体に酸素（Ｏ₂ ）を均一に供給することができるのである。これに対して、湿田の場合には代掻きを行う度に土の粒度が小さくなりすぎ、水田用水の減水深（沈降速度）が極めて遅いか、ほとんど無く、そのために土壌に酸素（Ｏ₂ ）を供給することができず、呼吸障害を発生させて稲の十分な成育を期待することができない。では、乾田と、湿田とがどのようにして形成されるかは圃場を整備する上で表面近くの作土層が移動させられたか否かの問題に帰着する。理想的には整備の途中において置き土や、張り土が形成されないことが必要であるが、水田土壌について認識が薄い者が整備作業を行うとどうしても置き土や、張り土が形成されるのである。では、理想的な水田とはどのようなものを云うのかということになるが、それは水田の表面でなく作土層の下、通常耕盤層が水平状態であることが要求されるのである。ところが、水田の表面が水平であることに今まで力を注いできたのであるが、これは比較的容易に行えるために目的を達成したかに見えるのであるが、極端な場合、作土層がまったく無くても表面が水平な水田にすることができるのであって、これにより水管理が容易になり、これに肥料を施せば収量の増加が望まれると信じられていたのであるが、実際には、見せかけの理想的な水田であって収量が増加するわけではない。にも拘らず水田の表面の水平化にこだわって作業が進められてきたのは、水平の意味を表面に対してと誤解されていたか、認識が過っていたのが原因している。したがって、単なる水田表面の水平化では十分な収量の稲作は不可能であるが、水田の表面の水平化ではなく耕盤層を天地返しにより作土層の深さも均一にすることができれば水管理が容易になるばかりでなく、雑草繁茂を抑えて稲生育は少量でも施肥効果が向上し、気象の変化にも強く、安定した増収のシステムに改革されるのである。ところが、稲作の農耕歴史上では作土層の下、通常耕盤層と云われる部分を水平にする発想は薄く、もっぱら地上部の生育管理に強く集中されている。これから説明する本発明は稲作の歴史開闢以来初めてのものである。また、置き土、張り土がまったく生じないようにして、圃場の規模拡大を図ることは極めて困難であって、せめて、置き土、張り土があったとしても表面が水平状態な圃場を形成することができるだけでも福音である。このような作業のためにも均平作業機は必要であり、また、圃場の表面が変化してその変化を矯正するためにも必要である。圃場は自然の影響を絶えず受けその環境により大きな影響を受けているのであり、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るのである。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日本農作物に最も適した水田並びに圃場を形成するのに適した方法と、これを実施するのに適した作業機を提供することを目的とするものである。本発明は、上述した日本農業の諸問題を悉く解決して稲作に適した水田環境を整えることはもちろん、農業の国際化にも十分対応することができる足腰の強い日本農業の発展に寄与するために、稲作に最も適した水田はもちろん、畑などの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。

上述の目的を達成するために、圃場の表面環境に影響されずに、まず鋤床が絶対水平、あるいは一定勾配の平面なるように鋤き起こしを行い、土層全体を乾かし、その後表面の作土を移動させることで表面が鋤底と平行になるように水平にした後水張りを行い、代掻きをしたり、あるいは乾田直播に適した水田を、または無代掻工法に適した水平水田を形成し、水田圃場の土層を均一に形成する。
この方法を実施するために、ボトム作業機は水平検出手段をもち、少なくとも前端部、さらには、後端部とに作業基準信号である水平信号の受信部をもち、受信した信号により前端部はリフト機構の制御出力によりまた、後端部はゲージホィール、あるいはヒールの上げ下げにより姿勢制御を行い、ボトムが水平状態を保ちながら耕起反転作業をするように構成されている。
また、本発明にかかる均平作業機は、粗砕土機、そして、均平板と、鎮圧機とを備え、さらに水平信号の受信部をもち、受信した信号により前記均平板あるいは、前記鎮圧機のいずれかを上下動させることで均平板の対表土高さを制御するように構成されている。

また、均平作業機は作業進行方向に沿って、作業機のフレームに均平板を先頭に砕土機、鎮圧輪などを取付けて構成し、レーザ光により描く水平面に受光部において水平状態を検出して作業機の姿勢を制御するように構成した均平作業機において、３点リンクのうちアッパリンクはマストに形成した長孔に装着されていて、その長孔の範囲内でアッパリンクの装着点が自由に移動できるようになっており、かつ、前記作業機のフレームのロアリンク取付位置と、前記鎮圧輪の接地点とを結ぶ中間位置に均平板が取付けられ、この均平板がレーザ光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均平板が上下動されるように構成されている。
さらに、均平作業機におけるマストには作業進行方向に沿った長いアッパリンク取付け用の長孔があり、この長孔の範囲でアッパリンクが自由に移動できるように構成したものである。この長孔に代わり、アッパリンクのトラクタとの装着点を長孔にして装着点が所定の範囲内で自由に移動できるように構成されている。
また、この長孔に代わり、作業機の備えるマストを固定部と可動部によるマストで構成し、アッパリンクを可動マストに装着して適当な範囲で可動を許容したもの、さらには、アッパリンク自体を所定の範囲内で伸縮自在と構成されている。

水田、畑などの圃場の表土環境を均一にするためには、ボトム作業機による耕起反転作業の際に鋤底が水平に形成されるようにし、そのために、ボトム作業機は作業進行方向前端部と、後端部とにおいて高さ制御を行うことができ、これによりボトムが作業中常に水平姿勢を保持することができ、さらに、本発明にかかる均平作業機は均平作業を直接的に行う均平板の高さを水平信号により一定の高さに保ちながら作業を行うことが可能である。

とくに、均平作業機は鎮圧輪を支点として上下動されることにより、この支点より前方に位置する均平板は、トラクタの制御による上下動より小さい範囲内で上下動させられるために、均平される表土の表面の凹凸は極めて小さいものとなり、たとえトラクタが高速走行した場合であっても極めてピッチの小さい表面凹凸となり、全体としては均平な圃場表面とすることが可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、水田、畑耕起作業において、鋤底を水平状態にして表土を耕すことができるので、表面の環境が凹凸をもつものであっても、最終的には表土層が均一化された水平な水田、畑とすることができ、圃場のどの部分においても均一な作柄を期待するころができ、これにより収量の増産によりコストの低廉化を図ることができる。

また、前記ボトム作業機の場合、前部と後部とにおいて高さ制御を行うことができるので、鋤底の水平化を容易に実施することができる共にプラウ効果により作土の乾きが早く、次の作業工程を開始することができる。
また、本発明の均平作業機にあっては確実正確に表土の均平化を図ることができ、同時に粗砕土、鎮圧を行い播種に適した床を形成することができ、わが国水田、畑の改良、規模拡大などに寄与でき、これによりコスト低減、収量の安定化、品質の向上を図ることができる。

さらに、本発明の均平作業機によれば、制御運動によるロアリンクの上下動がそのまま均平板の上下動幅にならず、ロアリンクの装着位置から鎮圧輪に至る中間位置に均平板があることから、その上下動幅は小さくなり表土表面に形成される凹凸は小さく、そのピッチも小さくなり圃場全体としては水平に近い状態にすることができる。

以上は表土表面を水平にする作業について説明したが、レーザ光により描く平面に所定の勾配を付することで、この勾配面に沿って均平機を作業させれば、圃場の表面に傾斜を施すことができ畑地灌漑の便を向上させることができる。

以下、本発明の実施例を作業機を説明しながらその方法について圃場の代表である水田の表土均平について説明を加える。まず、添付した図１ないし、図４は、耕盤層（鋤床）を水平に耕起するための作業機を代表して示すリバーシブル形式のボトムプラウ作業機（以下、作業機と略称する）を示しており、符号１０はその作業機全体を示し、この作業機１０はリバース運動によっても姿勢の変化のないフロントフレーム１１と、このフロントフレーム１１に対して回転させられるリバースフレーム２１とによって構成されている。前記フロントフレーム１１はトラクタの備えるアッパリンクＵＬを装着するためのマスト１２をもち、その下端部において左右作業幅方向に広がるロアリンクＲＬを装着するための下部フレーム１３をもっている。

このフロントフレーム１１に対して回転主軸を介してリバースフレーム２１が取り付けられていて、リバースフレーム２１は前記マスト１２に上端部が枢着されているリバースシリンダ１４の下端部が連結されて、その伸縮によりリバースフレーム２１を反転できるようになっている。このリバースフレーム２１は作業幅方向に沿っている主フレーム２２１と、この主フレーム２２１に対して（作業幅に対して）斜交状態に配置されているボトムを取り付けるための取付けフレーム２２２とをもち、この取付けフレーム２２２に対してその上下にボトム２２３が８個取り付けられて、ボトム８連の作業機を構成している。

この取付けフレーム２２２は前記主フレーム２２１から後方に伸びる２本の支持アーム２２４をもっていて、この支持アーム２２４の後端部おいて前記取付けフレーム２２２が支持されている。

そして、フロントフレーム１１にあるマスト１２の頂部には後で説明をするレーザ光を受ける受光部３１Ａをもち、また、作業機１０の作業進行方向の最も後ろに位置するところ、言い換えると、ボトムフレーム２２２の最後尾位置にもレーザ受光部３１Ｂをもち、圃場の外部適当なところに、適当な高さに配置したレーザ発光部３３からのレーザ光を受光することができるようになっている。このレーザ受光部３１Ｂは水平センサ３２Ａに置き換えることもでき、受光部３１Ａと水平センサ３２Ａとで検出した信号により作業機１０の姿勢を水平に制御するように構成することも可能であり、前記水平センサ３２Ａはマストを有するフロントフレーム１１に直接取り付けるか、あるいは、フロントフレーム１１から後方に延出したアーム３２Ｘに対して取り付け、ボトムフレーム２２２がリバースした場合でも起立状態を保持することができるようにする。また、この発光部３３は回転しながらレーザ光を発光して水平な光の軌跡を描いて水平面を形成し、水平信号Ｈの発信機として機能している。言い換えると、二つの受光部３１Ａ、３１Ｂが共に水平信号Ｈが描く水平面内にあれば作業機１０は少なくとも、作業進行方向に沿った平面内では水平状態におかれていることになる。例えば、何れかの受光部が水平信号Ｈから外れた場合、具体的には、作業機１０が尻上がり状態の場合には、後で説明するゲージホィール４１の対地角度θを小さくすることにより作業機１０の後端部を下げることで水平状態に補正する。また、作業機１０が尻下がり状態の場合には、後で説明するゲージホィール４１の対地角度大きくすることにより後端部を持ち上げて、結果として水平状態にする。また、作業幅方向の水平はボトムフレーム２２２に取り付けてある水平センサ３２Ｂにより検出される。この水平センサ３２Ｂは前記ボトムフレーム２２２の上下両面に配置されていて、このフレームが反転された場合いずれか上側のセンサからの信号を採用することができるようになっている。作業幅方向の水平姿勢の補正ではトラクタが備える水平制御機構の駆動によりその姿勢が制御される。さらに、ボトムフレーム２２２の最後尾位置には、ゲージホィール４１があって、このゲイジホィール４１はボトムフレーム２２２に対して枢着されているスウィングアーム４２の先端部に回転自在に取り付けられており、このスウィングアーム４２は制御シリンダ４３の伸縮により対地角度（θ）を変化させ、言い換えると、ボトムフレーム２２２の後端部の地上高を制御することができるようになっている（図２）。この制御シリンダ４３には複動型、単動型いずれでもよいが、ここでは、単動型のものが用いられており、伸長は圧縮ばね４３Ａにより行われ圧油を供給することにより収縮できる構成になっている。この場合、圧油室４３Ａのリターン回路を省略し、ピストンにおいて一方弁を用いて代用させることもできる。

以上はゲージホィール４１の高さを調節することで、ボトム２２３の高さを選択する形式のものを説明したが、図３、図４に示すように、ゲージホィール４１に代えてヒール４１１を用いることもできる。すなわち、制御シリンダ４３のロッドＡの端部をく型をしたヒール支持部材４１２、４１３の中心位置に連接し、これらのヒール支持部材４１２、４１３にそれぞれヒール４１１をピン４１１Ａにより取り付け、これらのヒール４１１を前記ボトム２２３のうち最も後端部に位置するボトム２２３Ｚのランドサイドに対して、ピン２２３Ｙに対して取り付け、その枢着点より前側の部分においてストッパ２２３Ｘに当たりトウ部分が浮き上がるのを抑えている。

したがって、ヒール４１１が接地した状態で制御シリンダ４３Ａを伸長させると、ヒール４１１を突っ張り材としてボトムを取り付けてあるボトムフレーム２２２の後端部がせり上げられる。この状態はボトム群が尻下がり状態のときに行われ、全体として水平の状態が保持される。
逆に、ボトム群が尻上り状態であることが検出されると、前記制御シリンダ４３Ａを収縮させることにより接地しているヒール４１１を若干持ち上げ状態にすることで、その分ボトム群の尻を下げることで全体の水平状態を保持する。これらの制御は前記ゲージホィールの制御の場合と同様であって、受光部３１Ａ、３１Ｂがレーザ光により描かれる水平面の信号Ｈ内に位置するように制御されて、言い換えると、ボトムによる鋤底Ｓが水平になるように制御される。

この鋤床が水平に形成されるためには、トラクタのアッパリンクＵＬが装着されるマスト１２の装着孔１２Ａが長孔になっていて、アッパリンクＵＬの装着点はその長孔の範囲で作業機１０の姿勢に応じて自由に運動することができ、作業機１０が尻下がり状態では前記長孔１２Ａの最も前位置にその装着点は位置することになり、尻上り状態では前記長孔１２Ａの最も後位置にその装着点は位置することになる。したがって、トラクタのリフト機構が作動しても即座に作業機１０は制御されず、前記長孔１２Ａの長さの範囲内で融通性が与えられているので、小さな上下動を繰り返しながら水平面内に収斂することになり、圃場全体としてみると水平な鋤床Ｓを形成することになる。

以上の説明では、二つの受光部３１Ａ、３１Ｂが同一の水平面内にあることで姿勢検出し、その姿勢を制御する例を挙げたが、何れかひとつを水平センサに置き換えてもよく、その場合には、ボトムフレーム２２２がリバースしても姿勢の変化がないようにするため、前述したように、フロントフレーム１１から後方に延出したアーム３２Ｘに対して取り付け、ボトムフレーム２２２がリバースした場合でも起立状態を保持することができるようにする機構が必要になる。

とくに、ボトムフレーム２２２には、前記受光部３１Ａと独立した受光部３１Ｂがあるが、これらの受光部３１Ａ、３１Ｂは同一水平面内に位置するように制御されるのであって、しかも、後の受光部３１Ｂは前記主軸を含む垂直面内に起立させられている。言い換えると、リバースフレーム２２２をリバースさせた状態であっても受光部３１Ｂはその位置的変化、すなわち姿勢の変化の影響を受けることのないようになっている。受光部３１Ｂは前記水平センサ３２Ａに置き換えることができ、これにより受光部３１Ａと、この水平センサ３２Ａとの二つの場所からの検出信号により作業機１０の姿勢を水平に制御することもできる。

また、トラクタが備えるロアリンクＲＬには、リフト機構５０を形成するリフトロッド５１の端部が連結されており、このリフトロッド５１の他端部は枢着点５２により回転運動が許容されているリフトアーム５３に連結されている。このリフトアーム５３の端部にはリフトシリンダ５４のロッド５４Ａが連接され、このリフトシリンダ５４の伸縮運動によって、リフトアーム５３を回転させることでリフトロッド５１を介してロアリンクＲＬを上下させることができるようになっている。

前記リフトシリンダ５４は、前記受光部３１Ａ、３１Ｂが受けたレーザ発光部３３が描く水平面からの偏差を制御ボックス３４が演算して得た信号によって制御されるのであって、駆動源は油圧ポンプ３６であり、それからの圧油により駆動される。すなわち、制御マイコンを含む制御回路５０に入力され、この制御回路５０において作業機１０を前部あるいは後部のいずれか、あるいは両右方を上げ、下げして作業機の水平を保持、言い換えると、ボトムにより形成される鋤床Ｓが水平になるように制御される。この制御には、制御ボックス３４からの信号を受けて圧油の流れを切り換える切換弁３５が用いられ、これによりポンプ３６から、流量制御弁３７を経て前記リフトシリンダ５４に圧油が供給される。この流量制御弁３７も前記制御ボックス３４からの信号を受けてその開度が制御される。

また、前記ゲージホィール４１を上下させることで作業機１０の水平姿勢を制御する。すなわち、作業機１０が前上がり状態のときは、リフトシリンダ５４を伸長させて（リフトロッド５１を介して）作業機１０の前部を下げ、これと共にゲージホィール４１を支えるスウィングアーム４２の対地角度θ（水平面との角度）を小さくすることで作業機１０の後部を高くする方向に制御し、全体として作業機１０が水平状態、言い換えると、ボトム２２３により形成される鋤床Ｓが水平状態になるべく制御する。

前記ゲージホィール４１を上下動させる機構も前記リフト機構同様に、受光部３１Ａ、３１Ｂにおいて受光したレーザ発光部３３からの水平信号Ｈに基ずいて制御ボックス４４からの信号により駆動圧油の流量をコントロールするのであって、油圧ポンプ（前記油圧ポンプと同一）からの圧油を切換弁４５、流量制御弁４６を経て制御シリンダ４３に対して供給する。スウィングアーム４２を回転させることによりゲージホィール４１の対地角度θを大きくする場合には、前記制御シリンダ４３を収縮させることによって行い、シリンダ内の圧油室４３Ｘに圧油を供給する。
このとき圧油室４３Ｙには圧縮ばね４３Ａがあって、ピストンに対して押し作用をしているのでこの圧縮ばね４３Ａの抵抗力を越える圧力の油圧を加える。言い換えると、作業機１０の後部を上げる必要のときは制御シリンダ４３を収縮し、逆に後部を下げるときには制御シリンダ４３を伸長することで姿勢制御を行う。

この圧縮ばね４３Ａは常時ピストンを押しているので、圧力室４３Ｘの圧油を解放するだけでピストンは押されて、制御シリンダ４３は伸長し、加えて、リバース運動をするために作業機１０をリフトすると、前記スウィングアーム４２はゲージホィールが接触していた地面のような制約から解除されるので、ゲージホィール４１を含む自重により常時ゲージホィール４１が接地する方向に回転させられることになる。

このような操作はレーザ発光部３３の水平信号Ｈが描く水平面の信号を受光部３１Ａ、３１Ｂが（あるいは、何れかの受光部に変わる水平センサにより）受光することで作業機１０の姿勢を検出して、その状態をトラクタのオペレータに表示されるのであり、最も原始的にはそのオペレータが手動により前記制御シリンダ４３あるいはリフト機構のリフトシリンダ５４の伸縮により行うことができるのであるが、これでは能率的な作業は不可能である。本発明の実施例によれば自動的制御を可能にしている。また、受光部３１Ａ、３１Ｂの何れか、とくに、受光部３１Ｂに代わる前記水平センサからの信号を用いて姿勢制御、さらには、水平センサ３２Ａ、３２Ｂから得られる二つの信号、すなわち作業進行方向の水平と、作業幅方向の水平姿勢に関する情報を前記制御ボックス３４に入力して作業機１０の姿勢が水平になるようにすることも可能である。

以上の説明では鋤底Ｓを水平にするために、ボトム作業機１０の姿勢を制御するものを挙げたが、次に、ボトム作業機１０を用いて耕起反転した後の表面土を均平にする作業機、いわゆる均平作業機６０について説明する。この均平作業機６０は作業機のフレーム６１に作業進行方向先頭からタイン形式の砕土機６２、均平板６３、スプリングコイル形式の鎮圧機６４を備えるもので、この鎮圧機６４のフレーム６５は鎮圧機の左右両端において、その回転中心軸を支えるアーム６５Ａをもち、前記フレーム６５はフレーム６１に対して枢着軸６６により垂直面内で回転できるように支持されている。さらに、フレーム６５の水平部にマスト６５Ｂがあって、このマスト６５Ｂに後で詳しく説明する伸縮シリンダ６７のロッド６７Ａの端部が取付けられており、前記フレーム６１に対して枢着ピン６６により作業進行方向の垂直面内でフレーム６５が上下動することが許容されている。この伸縮シリンダ６７の伸縮により鎮圧機６４を支える支持アーム６４Ａの対土角度θに変化を与えることで、作業機６０全体は鎮圧機６４を支点として上下させられることになるが、前記均平板６３の地表面からの高さを制御する。

この均平作業機６０においてもトラクタにより牽引されるものであるから、アッパリンクＵＬを取り付けるためのマスト６８をもち、前記伸縮シリンダ６７の伸縮制御にはフレーム６１に立設してある受光部３８が受光する水平信号Ｈが用いられ、その制御は前述のボトム作業機１０におけるゲージホィール４１の対土角度、言い換えると、ゲージホィール４１の高さ制御と同様に行うことができ、図６におけるスウィングアーム４２に代えて図７の支持アーム６５Ａの対地角度θが制御されるのであり、鎮圧機６４を形成するコイルが前記ゲージホィールと同様の機能を果たしている。

すなわち、水平信号Ｈを基準として、均平板６３が所定深さより深い位置にあるときは伸縮シリンダ６７を伸長させて鎮圧機を形成するコイルを深い位置、言い換えると、スウィングアーム６５Ａの対地角度θを大きくすることで均平板６３の位置を上昇させる。

また、均平板６３が所定深さより浅い位置にあるときには、前述とは逆にスウィングアーム６５Ａの対地角度θを小さくすることでに、均平板６３の位置を低くする。この操作は伸縮シリンダ５７を収縮させることで、スウィングアーム６５Ａの対地角度θを小さくする。このような操作を繰り返しながらトラクタにより均平作業機６０を牽引して圃場の表面を均平にする。

以上の説明では、鎮圧機６４を上下動させて均平板６３の位置を制御する形式のものを挙げたが、図８に示すように、伸縮シリンダ６９を用いて、これにより支持されている均平板６３を上下動させる形式にすることも可能である。すなわち、伸縮シリンダ６９のロッド６９Ａが、均平板６３を支持する支持部材６３Ａから張り出した腕部材６３Ｂに取り付けられ、このロッド６９Ａは腕部材６３Ｂとともに、フレーム６１に設けてあるガイド６３Ｃに沿って上下動される構成になっている。この均平板６３の上下動方向と一致して受光部３８も上下動できるように、受光部３８を支える支柱３８Ａが側面視上、均平板６３の真上に位置して配置されている。この実施例では、鎮圧機６４の高さを調節するためにマスト６５Ｂとマスト６８との間にターンバックル６９Ｘを設け、クランクハンドル６９Ｙにより鎮圧機６４の高さを作業に先立ち手動により調節設定する。この設定高さを基準とした高さ制御にはレーザ光で描かれる水平面にを基準としてトラクタのリフト機構を用いて前記リバーシブルボトム作業機同様に均平作業機全体を上下動させる。

次の実施例に示す均平作業機６０（図１７）は、レーザ発光部３３が描く水平面の水平信号Ｈを均平作業機６０の支柱３８Ａに装備した受光部３８で受光することで、得たる信号によりリフトロッド５１を介してロアリンクＲＬを上下動させる。この上下動駆動操作は前記実施例におけるものと同様であるが、アッパリンクＵＬとマスト６８との装着部分に特徴がある。即ち、作業進行方向に沿った垂直面内に長孔６８Ａがあって、アッパリンクの装着ピンＵＬＸが長孔６８Ａの範囲で作業進行方向に沿って前後動することが可能になっている。

したがって、圃場表面の凹凸（図２０）にトラクタが乗って移動すると、均平作業機６０も上下動することになるが、例えば、トラクタが凸部に乗り均平作業機６０が上昇すると、均平板６３を下げることになるが、鎮圧輪６４は常時接地状態にあるから、均平板６３が下降するにしても、前記接地点６４Ａを支点としたてこ運動となり、フレーム６１を前下りにする方向に修正する。このことは長孔６８Ａ内にあるアッパリンクＵＬの装着ピンＵＬＸはその長孔６８Ａの前側に移動することになる。言い換えると、アッパリンクＵＬに引張荷重が加えられることになるので、後で述べる油圧制御回路を切換え、リフトアーム５３、リフトロッド５１を介してロアリンクＲＬを押下げる。このとき、トラクタの上下動制御幅より均平板６３の上下動幅は必ず小さく、極端な上下動はなく小さいピッチの凹凸が表土の表面に形成されるが圃場面全体としては水平面に形成される。
言い換えると、トラクタによる上下制御幅が直接的に均平板６３の上下動にならず長孔の幅だけ（装着ピンＵＬＸの運動幅だけ）小刻みな上下動になり極端な上下動にならず、圃場面全体としては水平面に形成される。

即ち、装着ピンＵＬＸが長孔６８Ａの範囲で動くと、その動きをワイヤＷ１やロッドなどを介して移動量を検出するセンサＳ１に送り込み、マイコンなどのコントロールボックスＣＢによる出力により、油圧回路の切換弁Ｖ１のポジションを切換え、油圧ポンプＰからの油流の方向を切換える。同時に、コントロールボックスＣＢの出力信号を油圧ポンプＰからの油量を制御する制御弁ＣＶに入力して、その開度を制御する油圧制御回路５０を構成する。

このことは、受光部３４が水平信号Ｈの領域から上側に外れた状態であって、その信号によっても油圧制御回路５０の油路が切換えられて、受光部３４が水平信号Ｈの領域に戻るようにロアリンクＲＬに対して押下げ方向の負荷が加えられる。これにより、均平板６３は水平信号Ｈの描く水平面と平行な面内で移動しながら均平作業を行うことになる。この場合、トラクタの走行速度との関係で、図２０に示すように均平板６３の下縁部６３Ａは小さい上下運動を繰返すことになるが、全体としての（平均的）平面はレーザ光の描く水平面と平行なものになる。

本発明におけるマスト６８の長孔６８Ａの効能は、これを備えない均平作業機と比較して考えると一目瞭然となる。即ち、受光部３４が水平面領域から下へ外れたとすると、制御機構としては均平作業機６０全体を上方へ引上げる作用を行うのである。ところが、均平作業機６０全体を引上げることになるので当然均平板６３も上方へ上がることになる。この場合、均平作業機６０を上方へ上げる高さと、均平板６３が上方へ上げるリフト高さは等しくなるため、均平板６３による圃場表面には比較的大きな凹凸が形成されることになる。言い換えると、凹凸の位置が変化するも凹凸の大きさに変化はなく表土表面の水平化に問題を残す結果となる。

しかしながら、本発明の均平作業機６０によれば、アッパリンクＵＬと、均平作業機のマスト６８との装着点に長孔６８Ａによる遊びを可能にしているので、リフトロッド５１によるリフト高さがそのまま均平作業機に伝わらず、ロアリンクＲＬのリフト高さに比較して均平板６３の下縁部のリフト高さは小さくなる。即ち、均平作業機６０のリフト高さは鎮圧輪６４の接地点６４Ａを支点としたてこ運動になるので、ロアリンクＲＬの装着点と前記接地点６４Ａとの間にある均平板６３の下縁部６３Ａのリフト高さは均平作業機６０のリフト高さに比較して当然小さくなり、均平板６３が鎮圧輪６４に近い程そのリフト高さは小さくなり、圃場表面にピッチの小さい凹凸は形成されるも、全体としてほぼ水平状態の表面に仕上げることができる。

以上の実施例ではアッパリンクＵＬとマスト６８との間に装着ピンＵＬＸが遊ぶ長孔、いわゆるフリーゾーンを形成したものを示したが、マスト図１９Ａに示すように、アッパリンクＵＬとトラクタとの取り付け部においてフリーゾーンをもたせても作業機の姿勢を検出することができ、トラクタとの取り付け部における装着ピンの位置を伝達手段によりセンサＳ１に伝達する構成にすることもできる。この実施例では伝達手段としてのワイヤなどの引き回しは容易であるが、トラクタ側に変更加工が必要になることがやや難点である。

さらに、図１９Ｂに示すように、マスト６８を固定マスト６８Ｘと、ピンヒンジ６８Ｚされた可動マスト６８ＹにアッパリンクＵＬを装着するようにしてもよい。その可動マスト６８Ｙの傾動の動きをワイヤＷ１などを介してセンサＳ１に伝え、その出力で油圧制御回路５０を切換えるようにすることも可能である。この実施例によれば、トラクタについての改良加工は必要なく、簡便なものであるが、マストの一部に改造が必要となるが、ストッパ６８Ｂの位置の選択によりフリーゾーンの選択が容易になる。

また、トラクタ、作業機の何れでもなく、図１９Ｃに示すように、アッパリンクを二つの部材６８Ｍ、６８Ｎにより構成し、両者の間にスライドを可能とした構造、部材６８Ｍに長孔６８Ｐを、部材６８Ｎに長孔６８Ｐに嵌るピン６８Ｅを形成して、このピン６８Ｅが長孔６８Ｐの範囲で移動することができるようにして。その動きを伝達手段としてのワイヤなどのよりセンサに伝達するように構成することも可能である。

これらの何れを選択するかは、作業機の姿勢検出位置からセンサまでに伝達手段としてのワイヤなどの引き回しする上での都合により選択すればよく、また作業機の能力に適合したものを選択すればよい。

次に、以上説明した作業機を用いた水田の均平作業について説明する。作業目的となる水田（図１０）にボトム作業機１０を用いて耕起反転作業を施す（図１１）のであって、この場合ボトム作業機１０によれば鋤床Ｓが必ず水平状態となり、表面が畦に近い程盛り上がっているがこれは後の作業により平らにされる。この鋤床Ｓが水平状態にされる重要性は従来の技術の欄で述べたので割愛するが、本発明における方法中最も重要な作業であり、これにより均一環境の水田を提供することが可能になり、これにより作柄の均一化を図ることが可能になる。

さらに、均平作業機６０を用いて同時に粗砕土、鎮圧を同時に行いながら連続的に水田表面を均平にする均平作業も行う（図１２）。

次に説明する水田は、地上高の差が存在する圃場Ａ、Ｂを規模拡大に伴って１枚の圃場に形成する場合を示し、中間部に畦ＡＺがあり、この畦ＡＺを除去して水田規模を拡大する場合には、図１３に示すように、畦ＡＺを除き、Ｂ部分を耕起反転する。このとき耕深をＡ部分より深くしておく。そして上層部になった下層部の土を乾かしてから粗砕土しながら上の部分をＡに移動させて粗整地する（図１４）。

さらに、Ａ、Ｂの両部分が鋤底Ｓが共通して水平になるようにボトム作業機を用いて耕起反転（図１５）し、その後、全体が均平になるように本発明の均平作業機を用いて仕上げを行う。以上の説明では水田の規模拡大について説明したが、もちろん畑の規模拡大にも利用することができるものであって、水田だけに限定されるものではない。

次に他の均平作業機の使用の実際について説明する。予め設定した水平面（レーザ光により描かれる）内に常に受光部３４が位置できるようにトラクタの備えるリフト機構であるリフトアーム５３、リフトロッド５４を介してロアリンクＵＬを上げ下げすることで制御するのであって、たとえば、均平板６３が表土に接する高さが高いとき、言い換えると、表土が盛り上がった状態で凸部を形成している状態では、図２０に示すように、凸部Ｔを削って凹部に移動させる場合には、均平板６３の作業深さを深くする必要がある。このとき、トラクタは走行しながら均平板６３を上下動させるために凹凸のピッチが大きくなり、かつ、凹凸の位置は変化するも高さには然程の変化は望むことができない。言い換えると、凹凸を改善することができないのである。しかしながら、均平板６３の上下動の幅を、トラクタによる制御上下動幅より小さくすることが必要であり、そのために、上下動の際の支点に近い位置に均平板６３を位置させるのである。

以上の説明では表土の水平化について説明したが、水平信号Ｈにやや勾配をつけることで表土の表面（平面）に傾斜を設けることも可能である。すなわち、このことは畑の灌漑を考えるとききわめて有効であり、たとえば、省力的に灌漑を計画している場合、表面に勾配が施されていると畝をその勾配に沿った方向に設けることで高きから低きへ水は流れるので極めて自然に灌漑を行うことができるのである。灌漑の水は単に水分補給だけにとどまらず、水は微量要素の補給機能もあり病害虫の発生の抑制にも寄与することができ地力を回復させるものでもある。

本発明の活用例として、水田、畑などの圃場を均一な土環境を作り出すことができ、広く農業の分野において活用することができる。

ボトム作業機の平面図である。ボトム作業機の側面図である。ボトム作業機のほかの実施例の平面図である。ボトム作業機のほかの実施例の側面図である。ボトム作業機のリフト機構の制御回路図である。ボトム作業機のゲージホィールの制御回路図である。本発明にかかる均平作業機の側面図である。本発明のほかの実施例による均平作業機の側面図である。本発明の均平作業機の平面図である。本発明を施す水田の断面図である。本発明を施す水田の耕起反転を施した水田の断面図である。本発明を施す水田の粗砕土の後耕起均平作業を施した状態の断面図である。水田の規模拡大に伴う対象水田の断面図である。同じく水田中間畦を除去した状態の断面図である。同じく水田を耕起反転した状態の断面図である。作業完了の状態を示す水田の断面図である。本発明にかかる均平作業機の側面図である。本発明にかかる均平作業機の制御系の説明図である。フリーゾーンの実施例の説明図である。表土の凹凸の補正作業の説明図である。

符号の説明

１０ボトム作業機
１１フロントフレーム
１２マスト
１３下部フレーム
１４リバースシリンダ
２２１主フレーム
２２２フレーム
２２３ボトム
２２４支持フレーム
３０制御回路
３１受光部
３２受光部
３３レーザ発光部
３８均平作業機の受光部
３５切換弁
４１ゲージホィール
４２スウィングアーム
４３制御シリンダ
４３Ｘ圧油室
４３Ｙ圧油室
４３Ａ圧縮ばね
４５切換弁
４６流量制御弁
５０リフト機構
５１リフトロッド
５２枢支点
５３リフトアーム
５４リフトシリンダ
５４Ａロッド
６０均平作業機
６１フレーム
６２砕土機
６３均平板
６４鎮圧輪
６５フレーム
６６枢着ピン
６７伸縮シリンダ
６８マスト
６８Ａアッパリンクを取付ける長孔
ＵＬアッパリンク
ＵＬＸ数着ピン
ＲＬロアリンク

Claims

ロアリンクが装着されるフレームと、
前記フレームに装着され、アッパリンクの一端と装着ピンにより軸着されるマストと、
前記フレームに設けられた均平板と該フレームの後部に装着された鎮圧輪と、
作業基準面を定めるレーザ光を受光するレーザ光の受光部と、
レーザ光により定められる前記作業基準面に対して前記ロアリンクを所定の位置になるように上下動制御するロアリンクリフト機構とを備え、
前記マストに長孔が形成され、かつ前記アッパリンクの前記装着ピンが前記長孔に作業進行方向に沿って前後動可能に装着され、
前記ロアリンクリフト機構による上下動制御による前記フレームの上下動に伴う前記装着ピンを前後動させ、前記鎮圧輪を常時接地状態に保つように構成したことを特徴とする均平作業機。