JP4247895B2 - 除草方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、圃場にほぼ所定の条間及び株間で栽植されている作物の、条間及び株間に生えている雑草を、機械的にほぼ同時に除草するようにした除草方法及び装置に関する。

従来、圃場にほぼ所定の条間で栽植されている作物の、主として条間に生えている雑草を機械的に除草する除草装置が周知である。
畝上に間隔を保って列状に植えられた作物間の雑草を除草する除草機において、前記畝に沿って走行する走行体と、この走行体に設けられ走行体の移動距離を検出する移動距離検出センサと、前記走行体に設けられ前記作物間の雑草を除草する回転自在の除草爪を有する除草部と、この除草部の除草爪より進行方向の前方に所定間隔離間して前記走行体に設けられ、かつ前記作物の上面と対向する位置に配置された作物検出用のカメラと、このカメラにより撮像されたものが作物か否かを判別し作物であればその作物の検出位置及び大きさを記憶しておく記憶手段と、前記畝上に植えられた作物の大きさ、種類及び株間等の基礎データを予め入力したデータ入力装置と、このデータ入力装置に設定された各種基礎データと前記移動距離検出センサ及び前記作物検出用のカメラからの出力信号とが入力され、これらの基礎データと出力信号とを比較演算するとともに、その結果を前記除草部に出力するコントローラと、このコントローラから除草部に入力された信号によって作動され、前記走行体が前記記憶されているカメラによる検出位置から予め設定してある前記所定間隔に相当する距離走行することにより、前記記憶されている作物の大きさに相当する間前記除草爪を作物から側方に外れた位置に停止させる除草爪停止手段と、を備えた除草機が、特許文献１に開示されている。

トラクタに連結されるフレーム３と、平行な前後方向に延長する上下リンク７，８を介して上下可能に前記フレーム３に接続されたサブフレーム５と、このサブフレーム５に一体に設けられて後方に延長する左右一対の支持棒１０，１０と、各支持棒１０の前後に回転自在に支持された駆動軸１２及び被動軸１３と、前記駆動軸１２及び被動軸１３の上下に固定されたスプロケット１４，１４に掛け回された上下のチェーン１５，１６と、垂直な上端部及び中間部がそれぞれ上下の前記チェーン１５，１６に取付けられて前記チェーンと共に走行する複数本の除草輪軸１７と、各除草輪軸１７の前記チェーン１５，１６側に傾斜する下端部に回転自在に取付けられた除草輸１８と、前記サブフレーム５に高さ調整可能に固定されて地表を滑走するスライド板３３とからなる株間除草機が、特許文献２に開示されている。

田植後の苗が活着した状態の水田を、湛水状態で苗条列に沿って機体を移動させながら除草を行うようにした除草装置において、上記機体に、苗条列の中間位置に垂下され、水平方向に往復回転する回転軸を設け、この回転軸の下端部に基端部が取付けられ、その先端側が、田面にほぼ所定深さ入った状態で水平方向に往復回動したときに苗条列間の全面及び苗の株間に達する長さを有する除草体を設けた水田除草装置が、特許文献３に開示されている。

特開昭６２−７４２０４号公報 特開平 ３−４９６０１号公報 特開平 ８−２５６６６１号公報

上記先行技術の各除草手段においては、主として圃場にほぼ所定の条間で栽植されている作物の、条間に生えている雑草を機械的に除草するものであり、これらの除草装置で株間の除草を行おうとすると、除草刃が作物に接触して傷つける危険性があり、この危険性を回避しながらゆっくりとした株間除草を行うことになり、作業効率が極端に低くなって実用的でない、という問題点があった。また、株間除草を行う他の手段として、株間土壌に差し込んだワイヤーを左右に動かして、雑草の根を浮かせて除草する方法が知られているが、この場合においても作業効率が低く、実用性に乏しいものであった。このため、条間の除草と同時に株間の除草を行えるようにし、しかも作物を傷つけることがなく、かつ効率的な作業を行うことができる除草装置の開発が望まれている。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、条間の除草とほぼ同時に株間の除草が行えるようにし、しかも作物に傷をつけることがなく、能率的な作業を精度よく行うことができる除草装置を提供することを目的とする。

上記の目標（目的）を達成するために、本発明は以下の手段，構成を有することを特徴としている。
Ａ．圃場にほぼ所定の条間及び株間で栽植されている作物の、条間及び株間を機械的に除草する除草方法であって、
圃場面と対向する下面に自転しながら除草作業を行う複数の自転除草具を備えた除草体を、条に沿って移動させながら条間及び株間の除草を行うと共に、作物株を検出するセンサが作物株を検出したときに、除草体を水平方向に所定角度公転させて自転除草具の一部を株間に臨ませた状態を保持し、この状態で除草体を移動させて条間の除草と同時に株間の除草を連続して行う。

Ｂ．圃場にほぼ所定の条間及び株間で栽植されている作物の、条間及び株間を機械的に除草する除草装置であって、
圃場面と対向する下面に、自転しながら除草作業を行う複数の自転除草具を軸支した除草フレームと、該除草フレームを条に沿って移動させながら条間及び株間の除草を行う条間除草手段と、作物株を検出する作物株検出センサと、該作物株検出センサが作物株を検出したとき、除草フレームを水平方向に所定角度公転させて自転除草具の一部を株間に臨ませ、その状態に固定する除草フレーム回転・固定手段と、を備え、条間の除草と同時に株間の除草を連続して行う。

Ｃ．前記除草フレームは十字型に形成され、該十字型の中央部分及びこの中央部分から前後左右に延びる各先端部分にそれぞれ自転除草具を軸支し、前記中央部分を中心に除草フレームを公転させる。
Ｄ．前記作物株検出センサが作物株を検出して除草フレームを水平方向に公転させるときは、除草フレームの固定を解除して回転させ、除草フレームが所定角度回転したときに回転を停止して固定する。
Ｅ．前記作物株検出センサが作物株を検出して除草フレームを水平方向に公転させるときに、それまで株間に位置していた自転除草具が条間に移動するのと連動して、それまで条間に位置していた自転除草具が株間に移動する。

本発明は、上記Ａ．（請求項１）の手段及びＢ．（請求項２）〜Ｅ．（請求項５）の構成を有することにより、以下の効果を奏することができる。
イ． 自転しながら除草作業を行う複数の自転除草具を備えた除草体を、作物条に沿って移動させながら条間及び株間の除草を行うと共に、作物株を検出するセンサが作物株を検出したときに、除草体を水平方向に所定角度公転させて自転除草具の一部を株間に臨ませた状態を保持し、この状態で除草体を移動させることにより、条間の除草と同時に株間の除草を連続して効率的に行うことができる。しかも、除草体を水平方向に公転させながら自転除草具の一部を株間に臨ませるので、除草体及び自転除草具により作物を損傷することなく自転除草具を株間に臨ませて、条間と共に株間の除草を行うことができる。そして、圃場全体の除草が精度よく行えることにより、除草剤の使用量をゼロにすることが可能となり、より安全な農作物の生産、農業生産活動が環境に与える負荷を軽減することが可能となる。

ロ．自転しながら除草作業を行う複数の自転除草具を軸支した除草フレームと、該除草フレームを作物条に沿って移動させながら条間及び株間の除草を行う条間除草手段と、作物株を検出する作物株検出センサと、該作物株検出センサが作物株を検出したとき、除草フレームを水平方向に所定角度公転させて自転除草具の一部を株間に臨ませ、その状態に固定する除草フレーム回転・固定手段と、を備えているので、条間除草手段と自転除草具の一部を株間に臨ませて固定する株間除草手段により、条間と株間の除草を同時に行うことができる。また、除草フレームは作物株検出センサが作物株を検出したときに公転して作物株の回りを旋回するようにして自転除草具の一部を株間に臨ませるので、自転除草具により作物を傷つけることなく株間の除草を行うことができる。除草フレームは条間と同時に株間の除草を精度よく行うことができ、除草剤の使用を排除することができる。

ハ．除草フレームを十字型に形成し、該十字型の中央部分及びこの中央部分から前後左右に延びる各先端部分にそれぞれ自転除草具を軸支すると共に、中央部分を中心に除草フレームを公転させるので、除草フレームを公転させるときに自転除草具を軸支した先端部分が作物株の回りを旋回するようにして回転し、作物株を傷つけることなく自転除草具を株間に位置させ、条間の除草作業と同時に株間除草作業を行うことができる。
ニ．作物株検出センサが作物株を検出して除草フレームを公転させるとき、除草フレームの固定を解除して回転させ、除草フレームが所定角度回転したときに回転を停止して固定するので、自転除草具の株間から条間側へ、条間側がら株間への移動をスムーズに行うことができる。
ホ．作物株検出センサが作物株を検出して除草フレームが公転させるとき、それまで株間に位置していた自転除草具が条間に移動するのと連動して、それまで条間に位置していた自転除草具が株間に移動するので、それまで株間に位置していた自転除草具は作物株に衝突することなく条間側に移動し、それまで条間側にあった自転除草具が株間に移動して、作物を傷つけることなく条間の除草作業と同時に株間除草作業を行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明による除草装置の縦断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は、図１のＣ−Ｃ線断面図、図５（ａ）は、本発明による除草装置の部分平面図、（ｂ）は同側面図、図６は、本発明による除草装置の作物に対する配置状態を示す平面図、図７は、本発明による除草装置のセンサの配置及びセンサが作物を検出した状態の平面図、図８は、本発明による除草装置のセンサが作物を検出して除草フレームが公転を開始した直後の平面図、図９は、本発明による除草装置のセンサが作物を検出して除草フレームを公転させ、公転したセンサが作物を検出して除草フレームの回転速度を制御する状態の平面図、図１０は、本発明による除草装置のセンサが作物を検出して除草フレームを所定角度公転させて固定し、条間及び株間の除草作業を行う状態の平面図、図１１は、本発明による除草装置のセンサが次の作物を検出した状態の平面図、図１２は、本発明による除草装置のセンサが次の作物を検出し、除草フレームが公転を開始した直後の平面図である。

図において、符号１は本発明に係る除草装置の単体を示し、この除草装置１は、図示省略した乗用トラクタ、歩行型トラクタ、自走機能を持つ車体等に左右方向に多数個装着されて圃場に導入され、該圃場にほぼ所定の条間１４及び株間１５で栽植されている水稲のような作物株１３の条間１４及び株間１５に生えている雑草を、水平方向に回転（自転）する除草ロータ（自転除草具）５により機械的に除草する機能を有する。該除草装置１には、動力源から動力伝達されて所定方向に回転し、垂直方向に延びる除草ロータ駆動用シャフト２を駆動シャフト支持筒３により軸装し、該駆動シャフト支持筒３の下端部に、平面視で十字型をした中空状の除草フレーム（除草体）４の中央部を固着し、自転する５つの除草ロータ５を軸支している除草フレーム４を回転（公転）させるようにしている。

前記除草フレーム４内には、除草ロータ駆動用シャフト２に固設された駆動ギヤ６の中央ギヤ６Ｃを中心に、十字方向に４個の中間ギヤ７を介して、前部ギヤ６Ｆ、後部ギヤ６Ｂ、右側ギヤ６Ｒ、左側ギヤ６Ｌを回転軸８により軸支してそれぞれ歯合させ、除草ロータ駆動用シャフト２の回動により所定方向に回転するようにしている。中央ギヤ６Ｃを固着した除草ロータ駆動用シャフト２及び前部ギヤ６Ｆ、後部ギヤ６Ｂ、右側ギヤ６Ｒ、左側ギヤ６Ｌの右側回転軸８Ｒ、左側回転軸８Ｌ（前側回転軸８Ｆ、後側回転軸８Ｂは図示省略）は、除草フレーム４から下方に突出しており、これら除草ロータ駆動用シャフト２及び右側回転軸８Ｒ、左側回転軸８Ｌ、前側回転軸８Ｆ、後側回転軸８Ｂに、それぞれ円形状に形成された除草爪からなる除草ロータ（自転除草具）５の中央ロータ５Ｃ、右側ロータ５Ｒ、左側ロータ５Ｌ、前部ロータ５Ｆ、後部ロータ５Ｂが、圃場面と対向するように装着されている。このうち、中央ロータ５Ｃの径が最も大きく、これより小径のロータ５Ｒ、５Ｌ、５Ｆ、５Ｂはそれぞれ同径に形成されている。なお、除草フレーム４の形状は十字型に限らず、例えば、中心部から三方に等角度で突出する形状にしてもよく、また、その他の形状であってもよい。

前記除草フレーム４の右側ロータ５Ｒ、左側ロータ５Ｌ、前部ロータ５Ｆ、後部ロータ５Ｂの上面には、作物株１３を検出するための、マイクロスイッチや光電センサからなる作物株検出センサ９が設けられている。前記駆動シャフト支持筒３の上端部には、除草ロータ駆動用シャフト２を貫通して除草フレーム４を回転させる除草フレーム回転ギヤ１２が固設され、該除草フレーム回転ギヤ１２に、ポテンショメータ付モータ１０の出力軸に固設された駆動ギヤ１０が歯合している。ポテンショメータ付モータ１０は、前記作物株検出センサ９が作物株１３を検出したときに駆動して除草フレーム４を所定角度（この実施例では９０度）、機体の進行速度とほほ等しい周速度で回転させる。また、ポテンショメータ付モータ１０は、作物株検出センサ９が作物株１３を検出して除草フレーム４の回転を開始し、９０度回転して停止するまで、作物株１３の大きさに応じてその回転速度を制御する機能を有している。さらに、除草フレーム４が回転を始めて９０度回転して回転を停止すると同時に回転を固定（ロック）する機能を有し、その状態で機体の前進と共に除草ロータ５により株間１５の雑草を除去する。この除草フレーム４の固定（ロック）は、作物株検出センサ９が次の作物株１３を検出して除草フレーム４を回転させる直前に解除される。

そして、圃場面と対向する下面に自転しながら除草作業を行う複数の自転除草具５を備えた複数の除草体４を、作物株１３の条列に沿って移動させながら条間１４の除草を行うと共に、自転除草具５の一部により株間１５の除草を行う。除草体４に設けた作物株を検出するセンサ９が作物株１３を検出したときに、除草体４を水平方向に所定角度公転させて自転除草具５の一部を株間１５に臨ませた状態で固定し、この状態で除草体４を移動させて条間１４の除草と同時に株間１５の除草が連続して行われる。

また、除草装置１においては、圃場面と対向する下面に、自転しながら除草作業を行う５つの自転除草具５（中央ロータ５Ｃ、右側ロータ５Ｒ、左側ロータ５Ｌ、前部ロータ５Ｆ、後部ロータ５Ｂ）を軸支した除草フレーム４と、該除草フレーム４を作物条に沿って移動させながら条間１４及び株間１５の除草を行う条間除草手段と、作物株を検出する作物株検出センサ９と、該作物株検出センサ９が作物株１３を検出したとき、除草フレーム４を水平方向に９０度公転させてそれまで株間１５に位置していた自転除草具５の一部が条間１４に移動するのと連動して、それまで条間１４に位置していた自転除草具５の一部を株間１５に移動させ、その状態に固定する除草フレーム回転・固定手段と、を備え、条間１４の除草と同時に株間１５の除草を連続して行う。

次に、図６ないし図１２に基づいて、除草装置１が圃場において条間１４及び株間１５の除草作業を行う行程について説明する。
圃場には、田植機により水稲の苗が条間１４＝３０ｃｍ、株間１５＝１３〜１５ｃｍの間隔で植え付けられ、生育して作物株１３の条列を形成している。除草装置１は、図６に示すように、作物株１３の条列に対し多数の除草フレーム４を直交させるようにして左右方向に相互の間隔を接近させた状態で配列している。この状態では、各除草フレーム４に軸支された中央ロータ５Ｃ、右側ロータ５Ｒ、左側ロータ５Ｌ、前部ロータ５Ｆ、後部ロータ５Ｂはそれぞれ同じ方向を向いており、条間１４には、２つの中央ロータ５Ｃ、前部ロータ５Ｆ及び後部ロータ５Ｂと、１つの右側ロータ５Ｒ、左側ロータ５Ｌが位置しており、株間１５には、１つの右側ロータ５Ｒと左側ロータ５Ｌが位置している。そして、機体が作物株１３の条間１４を矢印方向に移動すると、それぞれ自転している中央ロータ５Ｃ、右側ロータ５Ｒ、左側ロータ５Ｌ、前部ロータ５Ｆ、後部ロータ５Ｂによって、条間１４及び株間１５の雑草が除去される。このとき、各除草フレーム４は回転（公転）が固定されている。

機体が株間１５の間隔だけ移動して図７の位置に達すると、株間１５に位置する２つの除草フレーム４、４の右側ロータ５Ｒと左側ロータ５Ｌの前側に位置する作物株検出センサ９、９が作物株１３を検出する。すると、作物株検出センサ９、９からの信号により除草フレーム４の固定が解除され、ポテンショメータ付モータ１０が作動して駆動ギヤ１０−除草フレーム回転ギヤ１２を介して駆動シャフト支持筒３−除草フレーム４，４を、図８に示すように、相互に作物株１３側に回転（公転）させ、除草フレーム４，４は作物株１３の回りを旋回するようにして回転する。この回転により、それまで株間１５に位置していた右側ロータ５Ｒと左側ロータ５Ｌが条間１４に移動するのと連動して、それまで条間１４に位置していた前部ロータ５Ｆ，５Ｆを株間１５に移動させる。除草フレーム４，４の回転周速度は、機体の移動速度とほぼ等しくなるように設定され、ポテンショメータ付モータ１０により制御される。

図９に示すように、除草フレーム４，４の公転が進んでその回転角度が９０度近くになると、前部ロータ５Ｆ，５Ｆの作物株検出センサ９、９が後方に位置する作物株１３を検出する。すると、作物株検出センサ９、９からの信号によりポテンショメータ付モータ１０の回転速度が制御され、前部ロータ５Ｆ，５Ｆが作物株１３に衝突しない速度で回転させ、前部ロータ５Ｆ，５Ｆが回転開始から９０度回転した位置で除草フレーム４，４の回転を停止し、固定する。そして、図６と同様に、機体を作物株１３の条間１４に沿って矢印方向に移動することにより、それぞれ自転している中央ロータ５Ｃ、右側ロータ５Ｒ、左側ロータ５Ｌ、前部ロータ５Ｆ、後部ロータ５Ｂによって、条間１４及び株間１５の雑草を除去する。なお除草フレーム４が公転している間も除草ロータ５は自転し続けているのであり、各除草ロータ５により条間１４及び株間１５の全面積の除草作業が行われる。

図１１に示すように、機体がさらに株間１５の間隔だけ移動すると、株間１５に位置する２つの除草フレーム４、４の前側ロータ５Ｆ，５Ｆの前側に位置する作物株検出センサ９、９が、作物株１３を検出する。すると、図７の場合と同様に、作物株検出センサ９、９からの信号により除草フレーム４の固定が解除され、ポテンショメータ付モータ１０が作動して、図１２に示すように（図８と同様に）、除草フレーム４，４を相互に作物株１３側に公転させ、除草フレーム４，４は作物株１３の回りを旋回するようにして回転する。この回転により、それまで株間１５に位置していた前側ロータ５Ｆ，５Ｆが条間１４に移動するのと連動して、それまで条間１４に位置していた右側ロータ５Ｒ、左側ロータ５Ｌを株間１５に移動させる。このようにして、条間１４及び株間１５の除草作業が連続して能率（効率）よく行われる。

本発明の除草方法及び装置により、圃場にほぼ所定の条間及び株間で栽植されている作物の条間及び株間に生えている雑草を、機械的にほぼ同時に、作物を傷めることなく、効率よく除草することができる。

本発明による除草装置の縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）は本発明による除草装置の部分平面図、（ｂ）は同側面図である。 本発明による除草装置の圃場における配置状態を示す平面図である。 本発明による除草装置のセンサの配置及びセンサが作物を検出した状態の平面図である。 本発明による除草装置のセンサが作物を検出して除草フレームが公転を開始した直後の平面図である。 本発明による除草装置のセンサが作物を検出して除草フレームを公転させ、公転したセンサが作物を検出して除草フレームの回転速度を制御する状態の平面図である。 本発明による除草装置のセンサが作物を検出して除草フレームを所定角度公転させて固定し、条間及び株間の除草作業を行う状態の平面図である。 本発明による除草装置のセンサが次の作物を検出した状態の平面図である。 本発明による除草装置のセンサが次の作物を検出し、除草フレームが公転を開始した直後の平面図である。

符号の説明

１ 除草装置
２ 除草ロータ駆動用シャフト
３ 駆動シャフト支持筒
４ 除草フレーム（除草体）
５ 除草ロータ（自転除草具） ５Ｃ 中央ロータ ５Ｒ 右側ロータ ５Ｌ 左側ロータ ５Ｆ 前部ロータ ５Ｂ 後部ロータ
６ 駆動ギヤ ６Ｃ 中央ギヤ ６Ｆ 前部ギヤ ６Ｂ 後部ギヤ ６Ｒ 右側ギヤ ６Ｌ 左側ギヤ
７ 中間ギヤ
８ ギヤ回転軸 ８Ｒ 右側回転軸 ８Ｌ 左側回転軸
９ 作物株検出センサ（マイクロスイッチや光電センサ）
１０ ポテンショメータ付モータ
１１ 駆動ギヤ
１２ 除草フレーム回転ギヤ
１３ 作物（稲）株
１４ 作物の条間
１５ 作物の株間

Claims (5)

1. 圃場にほぼ所定の条間及び株間で栽植されている作物の、条間及び株間を機械的に除草する除草方法であって、
   圃場面と対向する下面に自転しながら除草作業を行う複数の自転除草具を備えた除草体を、条に沿って移動させながら条間及び株間の除草を行うと共に、作物株を検出するセンサが作物株を検出したときに、除草体を水平方向に所定角度公転させて自転除草具の一部を株間に臨ませた状態を保持し、この状態で除草体を移動させて条間の除草と同時に株間の除草を連続して行うことを特徴とする除草方法。
2. 圃場にほぼ所定の条間及び株間で栽植されている作物の、条間及び株間を機械的に除草する除草装置であって、
   圃場面と対向する下面に、自転しながら除草作業を行う複数の自転除草具を軸支した除草フレームと、該除草フレームを条に沿って移動させながら条間及び株間の除草を行う条間除草手段と、作物株を検出する作物株検出センサと、該作物株検出センサが作物株を検出したとき、除草フレームを水平方向に所定角度公転させて自転除草具の一部を株間に臨ませ、その状態に固定する除草フレーム回転・固定手段と、を備え、条間の除草と同時に株間の除草を連続して行うことを特徴とする除草装置。
3. 前記除草フレームは十字型に形成され、該十字型の中央部分及びこの中央部分から前後左右に延びる各先端部分にそれぞれ自転除草具を軸支し、前記中央部分を中心に除草フレームを公転させる構成としたことを特徴とする請求項２記載の除草装置。
4. 前記作物株検出センサが作物株を検出して除草フレームを水平方向に公転させるときは、除草フレームの固定を解除して回転させ、除草フレームが所定角度回転したときに回転を停止して固定するように構成したことを特徴とする請求項２又は３記載の除草装置。
5. 前記作物株検出センサが作物株を検出して除草フレームを水平方向に公転させるときに、それまで株間に位置していた自転除草具が条間に移動するのと連動して、それまで条間に位置していた自転除草具が株間に移動するように構成したことを特徴とする請求項２、３又は４記載の除草装置。

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