JP5276802B2 - 農作業機 - Google Patents

Description

本発明は、農作業機に関し、特に、トラクターの後部に装着され、トラクターの基本情報に基いて適切に制御可能な動作部を有する農作業機に関する。

トラクターは、各メーカーごとに、また型式ごとに車格や旋回性および走行速度の切替段数や変速比が異なっており、オフセット作業機では、作業時のオフセット位置を、手動や油圧及び電動装置を操作して作業者が設定する必要があり、施肥作業機や播種作業機では、散布量や播種量はＰＴＯ駆動型では、作業者が設定する必要があった。

また、特許文献１には、作業機のＩＣタグを読み取り、作業機に応じて、トラクター側の自動制御機能の自動設定を行うことができる農作業機が記載されている。
特開２００６−２９６２６１号公報

しかし、上記作業機の設定を、作業者が各トラクターごとに車速等に合わせて調整するのは煩雑であり、困難な場合も存在する。

また、特許文献１に記載の農作業機は、トラクター側の制御に係るものである。

上記課題に鑑みて、本発明は、トラクターの後部に装着され、トラクターの基本情報に基いて適切に制御可能な動作部を有する農作業機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の農作業機は、トラクターの後部に装着され作業を行う農作業機において、制御部と、アクチュエータ部と、当該アクチュエータ部の稼動により動作する動作部と、前記アクチュエータ部の稼動又は前記動作部の動作を検知する検知部と、トラクターの全長・回転半径・車幅・車速の情報を含むトラクターの基本情報を有するトラクター識別部を有し、前記制御部は、前記トラクター識別部から取得され前記動作部を動作させるために必要なトラクターの基本情報及び前記検知部からの情報に基いて、前記動作部で目的の動作をさせるために前記アクチュエータ部の稼動を制御することを特徴とする。

さらに本発明の農作業機は、当該農作業機は前記トラクターに装着する装着部と畦塗り作業をする作業部が両端に水平回動可能な支点を有する中間フレームの各支点で接続された畦塗り機であり、前記アクチュエータ部は前記中間フレームを前記装着部に対して回動させる第１のシリンダー及び前記作業部を前記中間フレームに対して回動させる第２のシリンダーであり、前記動作部は前記第１のシリンダーにより回動する前記中間フレーム及び前記第２のシリンダーにより回動する前記作業部であり、前記検知部は前記装着部と前記中間フレームの角度を検知する第１のセンサー及び前記中間フレームと前記作業部の角度を検知する第２のセンサーであり、前記制御部による制御は、トラクターの旋回にもかわらず畦塗り機が旧畦にそって進行するように、前記トラクターの基本情報のデータから、当該トラクターを旋回し始めたときから時間ごとに前記装着部と前記中間フレームの角度及び前記中間フレームと前記作業部の角度を計算し、当該各角度になるように前記第１のシリンダー及び前記第２のシリンダーを制御させることを特徴とする。

さらに本発明の農作業機は、前記トラクター識別部における前記トラクターの基本情報は、当該トラクターの基本情報を格納した記憶媒体を取替えることにより変更可能であることを特徴とする。さらに本発明の農作業機は、操作部を有し、当該操作部の操作により前記アクチュエータ部を強制的に操作可能であることを特徴とする。

本発明によれば、トラクターの後部に装着される農作業機において、動作部をトラクターの基本情報に基いて適切に制御することができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明の農作業機の一実施形態を示すシステム構成図である。コントロール部１には、トラクター識別部２と制御部３を有する。作業機６には、アクチュエータ部７と、検知部８と、動作部９を有する。

トラクター識別部２は、各トラクターに対する必要な基本情報（車格、旋回性、走行速度の切替段数、変速比等）を、制御部３に出力するものである。そして、この基本情報は、記憶媒体４の取替えによっても変更することを可能とする。記憶媒体４の例として、磁気カード、バーコード、ＩＣチップ付カード、パンチカードなどのカード類及び、ＣＦ、ＳＤカード、メモリスティックなどの記憶メディア類が含まれる。なお、トラクター識別部２自体にこの基本情報を記憶させておく構成でも本発明を実現可能である。

制御部３は、動作部９での目的の動作をさせるために、トラクター識別部２からの基本情報をもとに、検知部８からの入力に対応し、アクチュエータ部７にアクチュエータを稼動させるための計算した必要な命令を出力する。また、必要であれば、トラクター１５からの情報も制御に反映することを可能としている。

操作部５の操作により、制御部３の制御にかかわらず、アクチュエータ部７を強制的に可動させることを可能とする。作業者が、制御部３の制御以外のアクチュエータ部７の動きをさせたい場合に対応するものである。また、操作部５では、制御部３からの信号により作業者に動作状況を（例えば、ＬＥＤや、液晶表示、音などで）知らせることができる。

アクチュエータ部７は、制御部３の制御により稼動し、動作部９を動かすことができる。ここで、アクチュエータの例として、モーター、パワーシリンダー、電動油圧シリンダー、油圧バルブとシリンダーなどがある。そして、検知部８は、センサー等で構成されており、アクチュエータ部７の直接の稼動状態や、動作部９の動作状態を検知することができ、その検知した内容を制御部３に出力できる。

このように、本発明は、各トラクターに対する基本情報をもとに、各メーカーごと、また型式ごと異なる制御を制御部３で行うことができる。これにより、各トラクターの基本情報を持つ記憶媒体４を準備するのみで、その作業機６を最適な作業状態に設定できるので、作業者が手動や油圧及び電動装置を操作して設定するための時間と労力が低減でき、操作不良によるトラブルも防止できる。さらに、各トラクターごとに異なる基本特性に対し、最適な調整機能を持たせることができるので、作業機の汎用性が向上する。さらに、トラクターを変更する場合に、記憶媒体を変更するのみで、各種設定が変更できるので、作業者の負担が低減する。

図２は、本発明の実施例１の畦塗り機を示す平面図である。この畦塗り機はトラクター１５の後部に装着部２０により装着される。トラクター１５からの動力は、ジョイント２１を介して、軸、ギア、チェーン、歯車などにより、耕耘部２５とディスク部２６の作業部２７に伝達される。そして、耕耘部２５で旧畦の土をかき上げ、ディスク部２６で畦を形成する構成である。

装着部２０と作業部２７の間は、両端が水平方向に回動可能な支点に支持された第１アーム１６と第２アーム１７による平行リンクで構成され、シリンダー１８の稼動により、作業部２７をトラクター１５に対して横方向（畦１３に対して接離する方向）に移動させることが可能となっている。また、第１アーム１６の装着部２０側の支点には、第１アーム１６の装着部２０に対する角度を測定可能な回転角度センサー１９が装備されている。Ｄはオフセット量であり、トラクター１５の中心から、畦下端ライン１２までの距離を示す。

図３は、本発明の実施例１の畦塗り機の第１のトラクターに装着した状態を示す平面図である。畦塗り機は、通常、旧畦に沿ってトラクター１５を走行させると、走行が安定し、まっすぐな畦塗り作業ができる。図３では、第１のトラクター１５ａの幅がＡ１＝１３５０ｍｍで、その半分がＢ１＝６７５ｍｍである。作業のしやすさを考え、畦１３の畦下端ライン１２からＣ＝１００ｍｍ離して作業するとする。このときオフセット量（第１のトラクター１５ａの中心から、畦下端ライン１２までの距離）は、Ｂ１＋Ｃ＝７７５ｍｍとなる。なお、１１は畦肩ラインである。

図４は、本発明の実施例１の畦塗り機の第２のトラクターに装着した状態を示す平面図である。図４では、第２のトラクター１５ｂの幅がＡ２＝１５６０ｍｍで、その半分Ｂ２＝７８０ｍｍである。畦下端ライン１２からの距離Ｃ＝１００ｍｍは同じとする。このときオフセット量は、Ｂ２＋Ｃ＝８８０ｍｍとなる。

このように、その畦塗り作業に適したオフセット量Ｄはトラクターごとに異なるため、あらかじめトラクターの車幅データをもとに、畦塗り作業時のオフセット量を決定できれば、いちいち調整する必要がなく、スムーズに作業が開始できる。

この実施例１の場合は、トラクターの基本情報が「車幅」であり、アクチュエータ部７がシリンダー１８に該当し、検知部８が回転角度センサー１９に該当し、作業機６が畦塗り機であり、動作部９が平行リンクによる動作する作業部２７となる。

これにより、実施例１では、制御部３は、トラクターの「車幅」データから、オフセット量を計算し、これに該当する回転角度センサー１９の角度を計算し、その角度になるようにシリンダー１８を稼動させることで、トラクターごとに畦塗り作業に適してオフセット量を確保することを可能とする。なお、検知部８は回転角度センサー１９でなくとも、シリンダー１８により動作する作業部２７の状態がわかるセンサー類であればよい。すなわちシリンダー１８の状態が直接分かるセンサーであってもよい。

図５は、本発明の実施例２の散布機を示す側面図である。図６は、本発明の実施例２の散布機を示すトラクター側から見た背面図である。本散布機は、石灰や肥料、土壌改良剤等をホッパー３０に入れ、繰出バネ３６を有するアジテータ３５が回転することにより、シャッター３１から、これらホッパー３０の内容物を散布するものである。シャッター３１は、開口部に取付けられたスライド板をスライドさせることにより、その開口部の大きさを変え、その散布量を調整することが可能となっている。また、モーター３３を稼動させることにより回動支点３４を有するフラップ３２が回動し、シャッター３１の開口部を覆わせるか覆わせないかを操作でき、散布をするか否かの選択が可能となっている。なお、アジテータ３５の回転は、トラクターのPTOによる構成とすることも、（モーター３３とは別の）モーターによる構成とすることも可能である。

そして、消石灰などの消毒剤の散布は、公的機関に報告が必要とされ、その散布量は厳密に行われる必要がある。

この実施例２の一つの具体例として、作業機６が（モーター３３とは別の）モーターによりアジテータ３５が回転する散布機であり、トラクターの基本情報が「走行速度」であり、アクチュエータ部７がアジテータ３５を回転させるモーターであり、検知部８はアジテータ３５の回転数を知らせるセンサーであり、動作部９がモーターにより回転するアジテータ３５とすることもできる。

これにより、制御部３は、トラクターの「走行速度」のデータから、必要な散布量となるようにアジテータ３５を回転させるモーターの回転数を計算し、その回転数になるようにモーターを回転さることで、トラクターごとに一定の散布量を確保することを可能とする。

また、実施例２の別の具体例を説明する。図７は、本発明の実施例２の散布機の別の具体例を示す側面図である。図８は、本発明の実施例２の散布機の別の具体例を示すトラクター側から見た背面図である。作業機６がトラクターのＰＴＯによりアジテータ３５が回転する散布機であり、トラクターの基本情報が「一定速度時（例えば２ｋｍ／ｈ）でのＰＴＯの回転数」であり、アクチュエータ部７がシャッター３１の開口部の大きさを変えるスライド板を移動させるアクチュエータ３８であり、検知部８はシャッター３１のスライド板の位置を知らせるセンサーであり、動作部９が上記スライド板とすることができる。

これにより、制御部３は、トラクターの「一定速度時でのＰＴＯの回転数」のデータから、必要な散布量となるようにシャッター３１のスライド板の位置を計算し、その位置になるようにスライド板を移動させるようにアクチュエータ３８を稼動さることで、トラクターごとに一定の散布量を確保することを可能とする。

図９は、本発明の実施例３の畦塗り機を示す平面図である。この畦塗り機はトラクター１５の後部に装着フレーム４０により装着される。トラクター１５からの動力は、中間フレーム４１内を通じ、軸、ギア、チェーン、歯車などにより、耕耘部２５とディスク部２６の作業部２７に伝達される。そして、耕耘部２５で旧畦の土をかき上げ、ディスク部２６で畦を形成する構成である。

装着フレーム４０と作業部２７の間は、水平方向に回動可能な装着フレーム４０側の第１支点４２と作業部２７側の第２支点４３により連結された中間フレーム４１で構成さる。第１シリンダー４４は、装着フレーム４０側の第１の支点４５と、中間フレーム４１側の第２の支点４６に水平回動可能に装着され、第１シリンダー４４の稼動により、中間フレーム４１を装着フレーム４０に対して第１支点４２を中心として回動させることができる。また第２シリンダー４７は、中間フレーム４１側の第３の支点４８と、作業部２７側の第４の支点４９に水平回動可能に装着され、第２シリンダー４７の稼動により、作業部２７を中間フレーム４１に対して第２支点４３を中心として回動させることができる。

第１支点４２には、第１回転角度センサー５３を有し、中間フレーム４１が、装着フレーム４０に対して第１支点４２を中心としてどれだけの角度、回転しているかを測定することができる。また、第２支点４３には、第２回転角度センサー５４を有し、作業部２７が、中間フレーム４１に対して第２支点４３を中心としてどれだけの角度、回転しているかを測定することができる。

図１０と図１１は、本発明の実施例３の畦塗り機の作業の軌跡を示す各図である。トラクター１５に装着された、畦塗り機が圃場の角に来た場合、トラクター１５の先端が圃場の際まで来てしまい、トラクターの長さ分だけ畦塗り作業ができない。このため、図１０のように、トラクター１５をＲ１〜Ｒ２へと旋回させて、畦塗り機をそのトラクター１５の旋回によっても旧畦にそったまっすぐな畦１３を形成するように制御すれば、圃場の角まで畦塗り作業が可能となる。なお、６０は、トラクター旋回時の前輪外端軌跡の円であり、６１は、トラクターの走行軌跡（後車軸中心位置）である。

図１１において、Ｐ１〜Ｐ１２は、トラクター１５の旋回し始めから、圃場の角までの畦塗り作業が終わるまでの第１支点４２の軌跡を示したものである。一方、Ｑ１〜Ｑ１２は、同じく第２支点４３の軌跡を示したものである。Ｑ１〜Ｑ１０までは、トラクター１５を旋回走行しながら、第１シリンダー４４と第２シリンダー４７を制御して、旧畦にそったまっすぐな畦１３を形成していく。そして、Ｑ１０〜Ｑ１２は、トラクター１５は停止した状態で、第１シリンダー４４と第２シリンダー４７を制御して、畦塗り作業を行う。これにより、圃場の角までの畦塗り作業が可能となる。なお、トラクター１５の旋回し始めの位置は、例えば、トラクター１５の先端に設けられた別のセンサーにより、圃場の際から一定距離近づいたら感知し、知らせることで決定することができる。

本実施例において、Ｑ１〜Ｑ１２までの畦塗り作業において、第１シリンダー４４と第２シリンダー４７を制御し、まっすぐな畦塗り作業を行うには、少なくとも、トラクター１５の全長と、旋回時の回転半径と、走行速度を知る必要がある。このデータをもとに、第１シリンダー４４と第２シリンダー４７の制御を行う。

この実施例３の場合は、具体的には、作業機６が図９で示された畦塗り機であり、トラクターの基本情報が「全長、回転半径、走行速度」であり、アクチュエータ部７が第１シリンダー４４及び第２シリンダー４７であり、検知部８が第１回転角度センサー５３及び第２回転角度センサー５４であり、動作部９が第１シリンダー４４及び第２シリンダー４７で回動する中間フレーム４１及び作業部２７となる。

これにより、実施例３では、制御部３は、トラクターの「全長、回転半径、走行速度」のデータから、図１０のＲ１の位置からトラクター１５を旋回し始めてから、旧畦にそったまっすぐな畦を塗るために、時間ごとの第１回転角度センサー５３及び第２回転角度センサー５４の角度を計算し、その角度になるように第１シリンダー４４及び第２シリンダー４７を制御さることで、まっすぐな畦を塗ることが可能となる。そして、トラクター１５の停止位置Ｒ２は、例えば、速度と時間を計算した結果、制御部３からの指令により操作部５の音や光のサインで停止するタイミングを知らせることが可能となる。トラクタの停止位置では、Ｑ１０〜Ｑ１２のように第１シリンダー４４と第２シリンダー４７を制御して畦塗り作業を行う。なお、検知部８は回転角度センサーでなくとも、装着フレーム４０と中間フレーム４１の角度、中間フレーム４１と作業部２７の角度が直接又は間接的に分かるセンサー類であればよい。すなわち、第１シリンダー４４及び第２シリンダー４７の状態が直接わかるセンサーであってもよい。

本発明のコントロール部による制御の一実施形態を示すシステム構成図である。 本発明の実施例１の畦塗り機を示す平面図である。 本発明の実施例１の畦塗り機の第１のトラクターに装着した状態を示す平面図である。 本発明の実施例１の畦塗り機の第２のトラクターに装着した状態を示す平面図である。 本発明の実施例２の散布機を示す側面図である。 本発明の実施例２の散布機を示すトラクター側から見た背面図である。 本発明の実施例２の散布機の別の具体例を示す側面図である。 本発明の実施例２の散布機の別の具体例を示すトラクター側から見た背面図である。 本発明の実施例３の畦塗り機を示す平面図である。 本発明の実施例３の畦塗り機の作業の軌跡を示す第1の図である。 本発明の実施例３の畦塗り機の作業の軌跡を示す第２の図である。

符号の説明

１ コントロール部
２ トラクター識別部
３ 制御部
４ 記憶媒体
５ 操作部
６ 作業機
７ アクチュエータ部
８ 検知部
９ 動作部
１８ シリンダー
１９ 回転角度センサー
２０ 装着部
２７ 作業部
３１ シャッター
３２ フラップ
３５ アジテータ
４０ 装着フレーム
４１ 中間フレーム
４４ 第１シリンダー
４７ 第２シリンダー
５３ 第１回転角度センサー
５４ 第２回転角度センサー

Claims (4)

1. トラクターの後部に装着され作業を行う農作業機において、
   制御部と、アクチュエータ部と、当該アクチュエータ部の稼動により動作する動作部と、前記アクチュエータ部の稼動又は前記動作部の動作を検知する検知部と、トラクターの全長・回転半径・車幅・車速の情報を含むトラクターの基本情報を有するトラクター識別部を有し、
   前記制御部は、前記トラクター識別部から取得され前記動作部を動作させるために必要なトラクターの基本情報及び前記検知部からの情報に基いて、前記動作部で目的の動作をさせるために前記アクチュエータ部の稼動を制御することを特徴とする農作業機。
2. 請求項１に記載の農作業機において、
   当該農作業機は前記トラクターに装着する装着部と畦塗り作業をする作業部が両端に水平回動可能な支点を有する中間フレームの各支点で接続された畦塗り機であり、前記アクチュエータ部は前記中間フレームを前記装着部に対して回動させる第１のシリンダー及び前記作業部を前記中間フレームに対して回動させる第２のシリンダーであり、前記動作部は前記第１のシリンダーにより回動する前記中間フレーム及び前記第２のシリンダーにより回動する前記作業部であり、前記検知部は前記装着部と前記中間フレームの角度を検知する第１のセンサー及び前記中間フレームと前記作業部の角度を検知する第２のセンサーであり、
   前記制御部による制御は、トラクターの旋回にもかわらず畦塗り機が旧畦にそって進行するように、前記トラクターの基本情報のデータから、当該トラクターを旋回し始めたときから時間ごとに前記装着部と前記中間フレームの角度及び前記中間フレームと前記作業部の角度を計算し、当該各角度になるように前記第１のシリンダー及び前記第２のシリンダーを制御させることを特徴とする農作業機。
3. 請求項１に記載の農作業機において、
   前記トラクター識別部における前記トラクターの基本情報は、当該トラクターの基本情報を格納した記憶媒体を取替えることにより変更可能であることを特徴とする農作業機。
4. 請求項１に記載の農作業機において、
   操作部を有し、当該操作部の操作により前記アクチュエータ部を強制的に操作可能であることを特徴とする農作業機。

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