JP5050702B2 - 水田作業機 - Google Patents

Description

本発明は、水田走行可能な機体に作業装置を搭載して水田作業を行う水田作業機に関するものである。

水田作業機は、特許文献１に示すように、水田走行可能な機体に作業装置を搭載し、この作業装置の作業位置の走行前方側に幅広の橇形状に形成した均平整地のためのフロートを配置するとともに、その外側位置に防波手段として防波ディスクを備えたものが知られている。
フロートは、その均平整地作用によって圃場面の凹凸を均平整地することにより、安定した圃場作業を可能とする。また、防波ディスクは、その防波作用によりフロートによって側方に押し出された泥流波の外側方拡散を受け止めて隣接部への影響を抑えることができる。この場合において、防波ディスクは回転可能な円板体を上下可動式に支持して圃場の凹凸に追従可能に構成することにより、土壌塊や異物との干渉による作用力を抑えて耐久性を確保することができる。
特開２００６−７５０７４号公報

しかしながら、上記防波ディスクの防波作用は、円板体の下部に限られて十分な防波作用が得られないという問題がある。特に、植付け済みの苗列に沿って苗株を植付け走行する際には、フロートによって側方に押し出された泥流波の機体外側方への拡散のみならず、機体を支持する走行車輪の回動動作によって発生する泥流波や、土壌塊粉砕用のローターを備える場合にその回動動作によって発生する泥流波の拡散に対して防波作用が不十分であった。

本発明の目的は、圃場の凹凸や障害物との干渉による破損を防止して防波手段の耐久的な取付け構成を確保するとともに、フロートが側方に押出した泥流波の外側方拡散および走行用車輪の回動や土壌塊粉砕用のローターによって発生する泥流波の外側方拡散を抑えることができる水田作業機を提供することにある。

請求項１に係る発明は、走行用車輪によって水田走行が可能に支持された機体と、この機体に搭載されて水田作業を行う作業装置と、この作業装置による作業位置の走行前方側に配置されて圃場を均平整地するフロートとを備えた水田作業機において、上記フロートの側方位置には、その前端位置の前後に亘って延びる防波板を設け、この防波板はその重心点位置の後方で車幅方向の支持軸について回動可能に軸支し、その重心点が支持軸の上方を越えて前記作業位置の近傍を回動限度とする範囲を回動可能に構成するとともに、同防波板を１８０度以上回動させて後ろ下がりの姿勢に保持でき、このとき防波板は対地浮上し、且つ同防波板の後部が作業位置の外側方に位置することを特徴とする。

上記構成により、フロートの均平整地作用によってその側方に押し出された泥水土砂のみならず、フロートの前方で回動する走行用車輪等によって側方に拡散される泥流波を前後に延びる防波板によって幅広く受け止めることができるとともに、圃場の凹凸や障害物が防波板に作用した場合は、その後部の支点を中心に先端側が大きく上下動作することによって防波板との衝突が回避されて防波板は大きな作用力を受けることがないので、防波板およびその支持部の破損を防止することができる。
また、上記防波板を回動させてその支持軸線の上方から回動限度位置に達することにより同防波板が作業位置の近傍に安定的に保持され、この角度位置において収納状態として取扱うことができると同時に、近傍の作業装置の保護手段として機能する。

請求項１の水田作業機の防波板は、その簡易な構成によって耐久性を確保するとともに、フロートのほかに走行用車輪やローターによる泥流波の外側方拡散を的確に受け止めて圃場の機体側方領域への影響を最小限度に抑えることができる。
また、その回動支持構造に基づく簡易な構成により、回動限度位置まで展開する簡易な操作によって防波板の収納と作業装置の保護と合わせて行うことができる。

以下、図面に基づき、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図１及び図２は本発明を用いた一実施例である乗用型田植機の左側面図と平面図である。この乗用型田植機１は、走行車体２の後側に昇降リンク装置３を介して作業装置としての苗植付部４が昇降可能に装着され、また、走行車体２の後部上側に施肥装置５の本体部分が設けられている。

走行車体２は、駆動輪である左右一対の前輪１０，１０及び左右一対の後輪１１，１１を備えた四輪駆動車両であって、機体の前部にミッションケース１２が配置され、そのミッションケース１２の左右側方に前輪ファイナルケース１３，１３が設けられ、該左右前輪ファイナルケース１３，１３の操向方向を変更可能な各々の前輪支持部から外向きに突出する左右前輪車軸に左右前輪１０，１０が各々取り付けられている。また、ミッションケース１２の背面部にメインフレーム１５の前端部が固着されており、そのメインフレーム１５の後端左右中央部に前後水平に設けた後輪ローリング軸を支点にして後輪ギヤケース１８，１８がローリング自在に支持され、その後輪ギヤケース１８，１８から外向きに突出する後輪車軸に後輪１１，１１が取り付けられている。

エンジン２０はメインフレーム１５の上に搭載されており、該エンジン２０の回転動力が、ベルト伝動装置２１及びＨＳＴ２３を介してミッションケース１２に伝達される。ミッションケース１２に伝達された回転動力は、該ケース１２内のトランスミッションにより変速された後、走行動力と外部取出動力に分離して取り出される。そして、走行動力は、一部が前輪ファイナルケース１３，１３に伝達されて前輪１０，１０を駆動すると共に、残りが後輪ギヤケース１８，１８に伝達されて後輪１１，１１を駆動する。また、外部取出動力は、走行車体２の後部に設けた植付クラッチケース２５に伝達され、それから植付伝動軸２６によって苗植付部４へ伝動されるとともに、施肥伝動機構２８によって施肥装置５へ伝動される。

エンジン２０の上部はエンジンカバー３０で覆われており、その上に操縦席３１が設置されている。操縦席３１の前方には各種操作機構を内蔵するフロントカバー３２があり、その上方に前輪１０，１０を操向操作するハンドル３４が設けられている。エンジンカバー３０及びフロントカバー３２の下端左右両側は水平状のフロアステップ３５になっている。フロアステップ３５は一部格子状になっており、該ステップ３５を歩く作業者の靴についた泥が圃場に落下するようになっている。フロアステップ３５上の後部は、後輪フェンダを兼ねるリヤステップ３６になっている。
また、走行車体２の前部左右両側には、補給用の苗を載せておく予備苗載台３８，３８が機体よりも側方に張り出す位置と内側に収納した位置とに回動可能に設けられている。

苗植付部４を昇降させる昇降リンク装置３は平行リンク構成であって、１本の上リンク４０と左右一対の下リンク４１，４１を備えている。これらリンク４０，４１，４１は、その基部側がメインフレーム１５の後端部に立設した背面視門形のリンクベースフレーム４２に回動自在に取り付けられ、その先端側に縦リンク４３が連結されている。そして、縦リンク４３の下端部に苗植付部４に回転自在に支承された連結軸４４が挿入連結され、連結軸４４を中心として苗植付部４がローリング自在に連結されている。メインフレーム１５に固着した支持部材と上リンク４０に一体形成したスイングアーム（図示せず）の先端部との間に昇降油圧シリンダ４６が設けられており、該シリンダ４６を油圧で伸縮させることにより、上リンク４０が上下に回動し、苗植付部４がほぼ一定姿勢のまま昇降する。

苗植付部４は８条植の構成で、フレームを兼ねる伝動ケース５０、マット苗を載せて左右往復動し苗を一株分ずつ各条の苗取出口５１ａ、…に供給するとともに横一列分の苗を全て苗取出口５１ａ、…に供給すると苗送りベルト５１ｂ、…により苗を下方に移送する苗載台５１、苗取出口５１ａ…に供給された苗を圃場に植付ける苗植付装置５２…、次行程における機体進路を表土面に線引きする左右一対の線引きマーカ（図示せず）等を備えている。

苗植付部４の下部には中央にセンターフロート５５、左右両端の一対のサイドフロート５６，５６及びセンターフロート５５と左右両端の一対のサイドフロート５６，５６の間のミドルフロート５７がそれぞれ設けられている。フロート５５，５６，５７を圃場の泥面に接地させた状態で機体を進行させると、フロート５５，５６，５７が泥面を整地しつつ滑走し、その整地跡に苗植付装置５２…により苗が植付けられる。各フロート５５，５６，５７は圃場表土面の凹凸に応じて前端側が上下動するように回動自在に取り付けられており、植付作業時にはセンターフロート５５の前部の上下動が迎角制御センサ（図示せず）により検出され、その検出結果に応じ前記昇降油圧シリンダ４６を制御する油圧バルブを切り替えて苗植付部４を昇降させることにより、苗の植付深さを常に一定に維持する。

施肥装置５は、肥料ホッパ６０に貯留されている粒状の肥料を繰出部６１…によって一定量ずつ繰り出し、その肥料を施肥ホース６２…でフロート５５，５６，５７の左右両側に取り付けた施肥ガイド４７…まで導き、施肥ガイド４７…の前側に設けた作溝体４８…によって苗植付条の側部近傍に形成される施肥構内に落とし込むようになっている。電動モータ（図示せず）で駆動するプロア５８で発生させたエアが、左右方向に長いエアチャンバ５９を経由して施肥ホース６２…に吹き込まれ、施肥ホース６２…内の肥料を風圧で強制的に搬送するようになっている。

苗植付部４には整地装置の一例であるローター２７が取り付けられている。また、苗載台５１は苗植付部４の全体を支持する左右方向と上下方向に幅一杯の矩形の支持枠体６５の支持ローラ６５ａをレールとして左右方向にスライドする構成である。変速レバー１６、畦クラッチレバー１９が操縦席３１の右隣に配置され、またフロントカバー３２の頂部には作業モニタ装置３３が配置されている。

（防波板）
上記サイドフロート５６の外側方には、図３の作業装置の要部平面図に示すように、防波板７１を設ける。この防波板７１は、フロート５６の直前位置に配置したローター２７および走行用車輪（後輪）１１による泥流波の拡散方向を勘案した一定の位置関係に定める。その詳細な構成は、図４の拡大側面図に示すように、防波板７１は幅広の橇形状に構成したサイドフロート５６の前端位置を越えて前後に長く延びる板材によって構成し、作業装置４の支持枠体６５に車幅方向の軸線を有する支持軸７２を設け、この支持軸７２について回動可能に防波板７１を軸支する。その支持位置は防波板７１の重心点位置より後方に設けた連結アーム７３を介してその上端で支持軸７２について回動可能に連結する。その回動範囲は、防波板７１の重心点が支持軸７２の上方を越えて植付機構５２による作業位置Ｐの近傍を回動限度とする範囲に設定する。

上記構成の防波板７１は、フロート５６の均平整地作用によってその側方に押し出された泥水土砂による泥流波のみならず、フロート５６の前方で回動する走行用車輪１１等によって側方に拡散される泥流波を前後に延びる防波板７１によって幅広く受け止めることができるとともに、圃場の凹凸や障害物が防波板７１に作用した場合は、その後部配置の支持軸７２を中心に先端側が大きく上下動作することによって防波板７１との衝突が回避され、防波板７１は大きな作用力を受けることがないので、防波板７１およびその支持部の損傷を防止することができる。

この場合において、防波板７１は自重が支持軸７２の前方に作用することによる一定のモーメントによって上方動作が抑えられるので、常に圃場面に追従して効果的に防波機能を果たすことができる。また、上記防波板７１を上方に回動させてその支持軸７２の上方から回動限度位置まで展開することにより同防波板７１が作業装置４の作業位置Ｐの近傍に安定的に収納保持され、この角度位置において同時に、作業位置Ｐで作業動作を行う植付機構５２のための保護手段として機能する。

したがって、上記構成の防波板７１は、その耐久的な構成を確保するとともに、フロート５６、走行用車輪１１、ローター２７等による押出し土砂や泥水による泥流波の拡散を効果的に受け止めて圃場の機体側方領域への影響を最小限度に抑えることができる。また、上記防波板７１は、その回動支持構造に基づく簡易な構成により、回動限度位置まで展開する簡易な操作によって防波板７１の収納と植付機構５２の保護とを合わせて行うことができる。

（条合わせ制御）
次に、ステアリング操作に伴う条合わせ制御について説明する。
多条植付けの場合において、機体旋回時の条合わせのために、ハンドルを限度まで廻すと、半自動で条合わせするように制御系を構成する。詳細には、８条を越える植付け走行においては、１点旋回では条合わせができず、２回に分けてハンドル操作が必要となることから、図５のフローチャートに示すように、最初のハンドル操作を基準（Ｓ１）として以後の戻し動作（Ｓ２，Ｓ３）と２回目のハンドル切り（Ｓ４，Ｓ５）および戻し動作（Ｓ６，Ｓ７）を自動で行う。

この場合の制御装置２１ｃの入出力構成は、図６の制御系統図に示すように、各種のスイッチ、センサの信号を受け、また、機体走行と植付装置作動用の各種機器のアクチュエータ類を制御する。
入力側には、機体旋回時の制御パターンを選択するための制御選択スイッチ２２のほか、植付け動作指令用のフィンガーレバースイッチ２３ａ、作業部の自動上昇選択用の植付装置上昇モードスイッチ２４、変速操作検知用のＨＳＴレバー位置センサ２５ｓ、操舵操作検知用のハンドル切れ角センサ２６ｓ、時間調節用のタイムラグ調節ダイヤル２７ｓ、ブレーキ操作検知用のブレーキペダルセンサ２８ｓ、作業部の下降タイミングを決めるｎ１設定ダイヤル２９ａ、作業部稼動のクラッチタイミングを決めるｎ２設定ダイヤル２９ｂ等を接続して信号を入力する。上記制御選択スイッチ２２は、植付装置４の動作を機体旋回と連動制御する「連続」のほかに、左右の機体旋回方向について「右旋回のみ」「左旋回のみ」に限定指示するダイヤルスイッチである。

出力側には、昇降リンク装置３の油圧シリンダ４６を介して植付部４を昇降する電磁油圧バルブ１１ｂ、植付部４の植付け稼動用の植付クラッチ作動ソレノイド３１ｃ、施肥機動作用の施肥クラッチ作動ソレノイド３２ｃ、ＨＳＴレバー傾動用のＨＳＴ用モータ３３ｍ、ステアリング操舵バルブ３４ｖ等を接続して各機器を制御する。

上記ｎ１設定ダイヤル２９ａは、「標準」を中心に「早」から「遅」までの所定範囲内で調節可能なダイヤルであり、その指示と対応するドライブシャフトの回転量による下降位置ｎ１が作業部の下降タイミングとして設定される。ｎ２設定ダイヤル２９ｂは、ｎ１設定ダイヤル２９ａと同様に、「標準」を中心に「早」から「遅」までの所定範囲内で調節可能なダイヤルであり、その指示と対応するドライブシャフトの回転量によるクラッチオン位置ｎ２が作業部の稼動タイミングとして設定される。

上記制御装置２１ｃによる制御処理は、各機器の稼動制御のほか、機体の旋回操作と連動して植付装置４を稼動制御する「自動旋回制御」を行い、特に、基準旋回から外れて大廻り旋回に入った場合は、後輪の左右回転速度差により、または、ハンドル操作角によって判定した上で、大廻り旋回に対応した制御処理を行う。

例えば、図７に示す旋回走行例では、旋回走行前半部の半径Ｒ１の旋回走行と後半部の半径Ｒ２の旋回走行の間において略直線状の走行によって大廻りの判定がされることから、それ以降の作業機制御動作タイミングが適正化され、旋回動作の変動の影響を小さく抑えることができる。

また、その他の制御補正として、例えば、ステアリング角度θ°、後輪内側回転数ｎの積分処理により、植付「切り」位置から前にＬ１メートル、横にＬ２メートルで、走行してきた方向に対して旋回角度ａ°を算出することができるので、このような積分処理等により機体の位置と向きを判定し、その機体の位置に基づいて植付クラッチ制御をし、また、判定された機体の向きに基づいて植付装置を下降制御することが可能となる。

詳細な制御処理は、図８のフローチャートに示すターン制御により、片ブレーキによる旋回走行に対応することができる。すなわち、植付装置４の上昇モードスイッチ２４をチェック（Ｓ４１）し、上昇モードでない場合にドライブシャフト回転数チェック（Ｓ４２）によって所定の下降位置ｎ１になるまで待ち、旋回操作の判定のためにハンドル角度が規定値ａ（例えば９０°）以上であることを条件に植付装置「下げ」を指令（Ｓ４４）する。逆に上昇モードの場合は、植付装置「上げ」を指令（Ｓ４１ａ）する。ハンドル角度が規定値ａ以上でない場合は、警報出力（Ｓ４３ａ）の上で処理を終了する。

次いで、ドライブシャフト回転数チェック（Ｓ４５）によって所定の旋回距離ｎ２’になるまで待機し、異常操作の判定のためにハンドル角度が規定値ｂ（例えば１８０°）以上でないことを条件に施肥クラッチ「入」を指令（Ｓ４７）する。ハンドル角度が規定値ｂ以上であれば、上記同様に、警報出力（Ｓ４３ａ）の上で処理を終了する。

続いて、ドライブシャフト回転数チェック（Ｓ４９）によって所定のクラッチオン位置ｎ２になるまで待機し、植付「入」を指令（Ｓ５０）するとともにドライブシャフト回転カウントクリア（Ｓ５１）による通常の連動処理を終了する。この左または右のターン制御処理により、機体の旋回動作と連動して植付部４が対応動作することにより、旋回過程の整地を行うとともに、旋回終了後の直進によって植付けが再開される。

（畦クラッチ制御ユニット）
次に、畦クラッチ制御について説明する。
植付部４の両サイドには、図９の作業装置の要部平面図に示すように、電動畦クラッチ制御ユニット１４１，１４１を設置し、各ユニット１４１，１４１から、苗送りケーブル１４２と植込杆ケーブル１４３を介して苗送り畦クラッチＣ、植付用畦クラッチ２５ａと連結することにより、制御ケーブルの配索を短くすることができる。

電動畦クラッチ制御ユニット１４１，１４１の構成は、図１０の平面図（ａ）および正面図（ｂ）に示すように、モータ駆動されるカム１５１とその角度位置に応じて２つの回動角度間を揺動制御される２つのレバーＡ、Ｂとを備えて構成される。カム１５１は、図１１の動作説明図に示すように、４つの角度位置にモータ駆動されて、Ａ植付け（ａ）、Ａ、Ｂ共切（ｂ）、Ｂ植付け（ｃ）、Ａ、Ｂ共植付け（ｄ）の動作区分による切換えが可能となる。

上記電動畦クラッチ制御においては、多条植付け運転の際に中の条の畦クラッチが「切」のような異常な時、例えば、車幅方向に４箇所の畦クラッチを有する場合に、配置順に「入」「切」「入」「入」のように、外側部が「入」にもかかわらず、誤操作によって内側部が「切」であれば、植付け「入」で警報ブザーを鳴らすように制御部を構成することにより、誤操作を防止することができる。

次に、畦クラッチ制御部の別の構成例について説明する。
畦クラッチ制御部は、図１２の動作説明図に示すように、２系統の畦クラッチケーブルＡ、Ｂを回動可能に支持したアーム１５５の両端に連結し、このアーム１５５をモータ駆動により回動してケーブルＡ、Ｂを引っ張ることによりクラッチを「切」るように構成する。具体的には、アーム１５５の一端側の連結部１５２は長穴とし、他端側の連結部１５３のケーブルＢには長穴リンク１５４を介設し、それぞれを畦クラッチと連結する。

上記構成とすることにより、動作前（ａ）は、両ケーブルＡ、Ｂのそれぞれについて共にクラッチ「入」、アーム１５５が回動αした時（ｂ）は長穴Ａ側のクラッチが「切」、２回目βの時（ｃ）は、Ａ側のケーブルが長穴１５２に沿ってアーム中心近傍に作用点が移動することによりケーブルＡがあまり引っ張られずに、反対側のケーブルＢが引っ張られてクラッチが「切」となる。

（植付け制御）
次に、疎植植付けや密植植付けをする場合の植付け制御について説明する。疎植植付けや密植植付けをする場合は、特開平１１−２２５５２１号公報の例のように、設計許容回転以上の車速において植付け性能が悪くなるという問題がある。手動による規制装置では性能不良として指摘されることから、この問題を解決するために、図１３のフローチャートに示すように、高速型の田植機において、植付機構（植込杆）の回動数が設定回転数以上となった時は、変速ダウンやエンジン回転ダウンによって車速を規制コントロールする車速ダウン制御（Ｓ６１，Ｓ６２）するように制御部を構成する。このように車速を自動コントロールすることによって植付け性能を安定化することができる。

また、高速型の田植機において疎植植付けや密植植付けをする場合において、設計許容回転以上の車速では植付け性能が悪くなるのでその改善対応が必要となるが、株間によって規制要否があり、手動規制では面倒であることから、以下のような制御を行う。すなわち、図１４のフローチャートに示すように、植付部（植込杆）の回動数と走行車速を計測して株間を自動計算させ、初期に設定した各株間単位での許容速度にコントロール（Ｓ７１〜Ｓ７３）する。このようにして株間を自動計測できることから、株間チェンジ切替え時の設定入力なしでコントロールすることができる。

（フロートノズル）
次に、フロートノズルの高さ調節について説明すると、高さ調節構造は、図１５の要部斜視図（ａ）または別の要部斜視図（ｂ）に示すように、過負荷で外れるようにフック部１６１を板ばねによって構成する。このフック部１６１をフロートノズルの側面図（ｃ）に示すように構成する。その高さ調節方法は、板ばね材を撓ませるように摘み部１６２を側方に寄せる操作によって適宜の角度位置αに合わせることができる。また、フロートノズルに一定以上の荷重が掛かるとフック部１６１で乗り上げてノズルの変更を防止できる。

このような過負荷でのノズル変形を防止できる調節構造は、簡単な構成で確実に保持できるとともに、フック部１６１の半径Ｒを小さくできるのでコンパクトに構成できる。したがって、その小さい構成によりフロート前部が短いローター仕様に適用することができる。

乗用型田植機の側面図である。 図１の乗用型田植機の平面図である。 作業装置の要部平面図である。 防波板の拡大側面図である。 旋回制御のフローチャートである。 制御システムの入出力構成図である。 旋回走行軌跡である。 旋回制御のフローチャートである。 作業装置の要部平面図である。 畦クラッチユニットの正面図（ａ）、平面図（ｂ）、側面図（ｃ）である。 ２系統の動作区分の動作説明図（ａ）〜（ｄ）である。 別の制御機構の動作説明図（ａ）〜（ｃ）である。 植付け制御のフローチャートである。 別の制御フローチャートである。 フック部の斜視図（ａ）、別例の斜視図（ｂ）およびフロートノズルの側面図（ｃ）である。

１ 乗用型田植機（水田作業機）
２ 機体（走行車体）
３ 昇降リンク装置
４ 苗植付部（作業装置）
１０ 前輪
１１ 後輪
２７ ローター
５２ 苗植付装置（植付機構）
５６ サイドフロート
６５ 支持枠体
７１ 防波板
７２ 支持軸
７３ 連結アーム

Claims (1)

1. 走行用車輪（１１）によって水田走行が可能に支持された機体（２）と、この機体（２）に搭載されて水田作業を行う作業装置（４）と、この作業装置（４）による作業位置（Ｐ）の走行前方側に配置されて圃場を均平整地するフロート（５６）とを備えた水田作業機において、
   上記フロート（５６）の側方位置には、その前端位置の前後に亘って延びる防波板（７１）を設け、この防波板（７１）はその重心点位置の後方で車幅方向の支持軸（７２）について回動可能に軸支し、その重心点が支持軸（７２）の上方を越えて前記作業位置（Ｐ）の近傍を回動限度とする範囲を回動可能に構成するとともに、同防波板（７１）を１８０度以上回動させて後ろ下がりの姿勢に保持でき、このとき防波板（７１）は対地浮上し、且つ同防波板（７１）の後部が作業位置（Ｐ）の外側方に位置することを特徴とする水田作業機。

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