JP6675634B2

JP6675634B2 - 溝形成装置及び溝形成方法

Info

Publication number: JP6675634B2
Application number: JP2015240824A
Authority: JP
Inventors: 小野寺　恒雄; 恒雄小野寺; 晃介若杉
Original assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2020-04-01
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: JP2017106234A

Description

本発明は、溝形成装置及び溝形成方法に関し、詳しくは、圃場の地中に地下灌漑用部材を敷設するための溝を形成するための溝形成装置及び溝形成方法に関する。

従来から、用水の供給や排水を行うための地下灌漑用部材を圃場の地中に敷設することが行われており、溝を効率よく製造するための溝形成装置が各種開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−２２９５７５号公報

特許文献１に記載された溝形成装置によれば、地下灌漑用部材を敷設するための溝を容易に形成することができるが、溝形成装置をバックホーのアームに装着していることから、この溝形成装置では、圃場の両端部には溝を形成することができないため、圃場の両端部では、別のバックホーのショベルによって溝形成部を中心とした周辺を掘削し、掘削した溝内に地下灌漑用部材を敷設する作業を行う必要があった。しかし、バックホーのショベルによって掘削した溝と敷設装置によって形成された溝との形状が異なるだけでなく、深さを一致させることが困難であるため、圃場の両端部における地下灌漑用部材の敷設作業に多大な手間が掛かっていた。

そこで本発明は、圃場全体における地下灌漑用部材の敷設作業を容易に行うことができる溝形成装置及び溝形成方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の溝形成装置は、圃場にあらかじめ設定された目標深さの溝を形成する溝形成装置であって、走行可能な作業機に装着される作業機装着部と、該作業機装着部の下方に連設された溝形成部とを備え、該溝形成部は、形成する溝の側壁形状に対応した形状を有する互いに平行な一対の側壁形成板と、該一対の側壁形成板の下端同士の間に設けられて、形成する溝の底面形状に対応した形状を有する水平方向の底面形成板と、前記一対の側壁形成板の上部同士の間に設けられた水平方向の天板と、前記一対の側壁形成板、前記底面形成板及び前記天板で囲まれた筒状のバケット部の内部に設けられて該バケット部を開閉する開閉板とを備え、前記開閉板は全開状態において全部材がパケット部内に配置されることを特徴としている。

さらに、本発明の溝形成装置は、前記開閉板が、前記溝形成部が一方に向かって前進したときに、自重によって前記バケット部を閉塞し、他方に向かって後進したときに前記バケット部内に進入する土砂によってバケット部を開放する位置に移動することを特徴としている。

また、前記溝形成部の上部に、前記圃場のあらかじめ設定された位置に設置されたレーザ光発生器からのレーザ光を受光するレーザ光受光部を備えたレーザ光受光部材を着脱可能に装着するレーザ光受光部材装着部を複数箇所に設け、該複数箇所のレーザ光受光部材装着部は、溝形成時の進行方向前部に設けられた一つのレーザ光受光部材装着部に前記レーザ光受光部材が装着されることを特徴としている。さらに、前記一対の側壁形成板の上部外面に、前記溝形成部で形成した溝の開口両側上面の土砂を排除する排土板がそれぞれ設けられていることを特徴としている。

本発明の溝形成方法は、前記構成の溝形成装置を走行可能な作業機に装着してあらかじめ設定された目標深さの溝を圃場に形成する溝形成方法であって、前記圃場の中央部で溝を形成する際には、前記開閉板を閉じた状態で溝形成装置を前進させることにより溝を形成し、前記圃場の端部で溝を形成する際には、前記開閉板を開いた状態で溝形成装置を後進させることにより溝を形成することを特徴としている。

さらに、本発明の溝形成方法は、前記目標深さの溝を形成する前に、前記目標深さより浅い予備溝を形成する予備溝形成工程を行った後、前記目標深さの溝を形成する溝仕上げ工程を行うことを特徴とし、必要に応じて、前記予備溝形成工程を複数回繰り返して行い、前記予備溝の深さを順次深くしていくことを特徴としている。

本発明によれば、開閉板を閉じてバケット部を閉塞した状態で溝形成部を溝形成方向に前進させることにより、掘削した土砂をバケット部内に取り込むことができる。掘削によりバケット部内に適当量の土砂を取り込む作業と、取り込んだ土砂を適当な位置に排出する作業とを繰り返すことにより、所定の位置に所定の形状の溝を形成することができる。そして、溝形成部を溝形成方向とは逆方向に後退させることにより、圃場端部の溝を形成することができる。また、前進時には開閉板を閉じることにより、掘削した土砂をバケット部内に確実に取り込むことができ、後退時には開閉板を開くことにより、圃場端部に残る僅かな土砂を効率よくバケット部内に取り込むことができる。さらに、レーザ光発生器とレーザ光受光部とを設けることにより、水平線に対する溝の深さを所定の深さでより確実に形成することができる。

本発明の溝形成装置の一形態例を示す斜視図である。同じく溝形成装置を溝形成方向前部側から見た正面図である。同じく溝形成装置の一部断面側面図である。同じく溝形成装置の平面図である。本発明の溝形成装置を使用して溝を形成する際の第１の段階を示す説明図である。同じく第２の段階を示す説明図である。同じく最終段階を示す説明図である。形成した溝の形状を示す断面図である。

図１乃至図８は、本発明の溝形成装置の一形態例を示すもので、本形態例に示す溝形成装置１１は、図８に示すように、圃場のあらかじめ設定された位置に、あらかじめ設定された目標深さを有するＶ字状の溝１２を形成する際に用いる溝形成装置である。この溝形成装置１１は、図５に示すように、作業機、例えばバックホー１３のアーム１３ａの先端に固定ピン１３ｂによって装着される作業機装着部１４と、該作業機装着部１４の下方に連設された溝形成部１５とを備えている。

溝形成部１５は、形成する溝１２における側壁１２ａの形状に対応した形状を有し、互いに平行に配置された一対の側壁形成板１６，１６と、該一対の側壁形成板１６，１６の下端同士の間に設けられて、形成する溝１２の底面１２ｂの形状に対応した形状を有する水平方向の底面形成板１７と、前記一対の側壁形成板１６，１６の上部同士の間に底面板１７と平行に設けられた天板１８と、前記一対の側壁形成板１６，１６、前記底面形成板１７及び前記天板１８で囲まれた筒状のバケット部１９を開閉する開閉板２０とを備えており、天板１８の上部に前記作業機装着部１４が設けられている。

また、側壁形成板１６の中央上部には、溝形成部１５で形成した溝１２の開口両側上面の土砂を排除する排土板２１，２１が設けられており、該排土板２１の後部側には補強板２１ａが設けられるとともに、側壁形成板１６には、排土板２１の設置高さを調節して取り付けるための取付孔２１ｂが上下方向の複数箇所に形成されている。さらに、前記天板１８の上面四隅部には、圃場のあらかじめ設定された位置に設置されたレーザ光発生器２２からの水平方向のレーザ光２２ａを受光するレーザ光受光部を備えたレーザ光受光部材２３を着脱可能に装着するためのレーザ光受光部材装着部２４ａ，２４ｂがそれぞれ設けられている。該複数箇所のレーザ光受光部材装着部２４ａ，２４ｂは、溝形成時の進行方向前部に設けられたレーザ光受光部材装着部２４ａ，２４ｂの一つを選択して前記レーザ光受光部材２３を装着する。さらに、底面形成板１７の前進方向先端には、溝底部の石を掘り揚げるための掘削刃２５が取り付けられている。

前記開閉板２０は、前記天板１８における前進方向後部側に設けられたヒンジ部材２６によって回動可能に設けられており、開閉板２０の前面下部に設けた下部取付部材２７ａと天板１８の前後方向中間部に設けた上部取付部材２７ｂとの間には、開閉板２０を閉じ状態に保持するためのチェーン２７が掛け渡されている。また、上部取付部材２７ｂは、全開状態における開閉板２０の回動端より前方に位置しており、上部取付部材２７ｂの後部側の天板１８には、開閉板２０が全開状態になったときに下部取付部材２７ａを収容するための上向き凹部１８ａが設けられている。さらに、開閉板２０の後部側には、開閉板２０が閉じ位置より後方に回動することを防止するとともに、開閉板２０を補強するための補強部材２０ａが設けられている。この開閉板２０は、通常時や前進時には、自重によって閉じ状態となり、後進時には、後部側からバケット部２９内に進入する土砂によって開くように形成されている。

このように形成した溝形成装置１１は、図５に示すように、溝形成部１５の前部をバックホー１３側に向けた状態でアーム１３ａの先端に装着し、溝形成部１５を地中に挿入した状態でバックホー１３を後進させて溝形成装置１１を矢印Ａの方向に前進させる。このとき、レーザ光受光部材２３は、進行方向前部側となるレーザ光受光部材装着部２４ａ、すなわち、溝形成装置１１の前部側に設けられたレーザ光受光部材装着部２４ａの左右いずれかで、レーザ光発生器２２からのレーザ光２２ａを受光しやすい側のレーザ光受光部材装着部２４ａを選択して装着することにより、溝形成部１５における溝形成時の進行方向前部の挿入深さを容易かつ確実に設定できる。また、前記開閉板２０は、自重によってバケット部１９の後部側を閉塞した状態になり、この閉じ状態を前記チェーン２７及び補強部材２０ａによって保持されている。したがって、溝形成部１５を所定深さに挿入した溝形成装置１１を水平方向に前進させることにより、溝形成場所の土砂をバケット部１９の前部開口から開閉板２０までの間のバケット部１９内に取り込むことができ、バケット部１９内に取り込んだ土砂を適当な位置に排出することにより、圃場に所定の溝１２を形成することができる。

形成する溝１２の最大深さは、排土板２１の下縁が圃場上面に接する程度までであり、１回の掘削操作で目標深さの溝１２を形成することも可能であるが、目標深さの溝１２を形成する前に、前記目標深さより浅い予備溝を形成する予備溝形成工程を行った後、前記目標深さの溝１２を形成する溝仕上げ工程を行うことが好ましい。例えば、目標深さが３０ｃｍの溝１２を形成する際には、最初に深さ２０ｃｍ程度の予備溝を形成する予備溝形成工程を行った後、前記レーザ光受光部材２３に照射されるレーザ光を基準として深さ３０ｃｍの溝１２を形成する溝仕上げ工程を行うことにより、溝１２の深さを確実に目標深さに合わせることができる。

予備溝形成工程で形成する予備溝の深さや長さは任意に設定でき、予備溝形成工程の回数も任意に設定できる。例えば、深さ１５ｃｍの予備溝を形成する第１の予備溝形成工程を行い、続いて深さ２５ｃｍの予備溝を形成する第２の予備溝形成工程を行った後、目標深さである深さ３０ｃｍの溝１２を形成する溝仕上げ工程を行うことにより、バケット部１９内に取り込む１回当たりの土砂量を少なくできるので、長い距離にわたって溝形成部１５の高さを一定に保つことが容易になるため、溝１２の深さをより確実に目標深さに合わせることができる。さらに、排土板２１によって形成した溝１２の開口両側上面の土砂を排除することにより、溝１２内への土砂の落下を防止することができ、溝底面を所定形状に保つことができる。

一方、圃場の両端部分、すなわち、溝１２を掘削形成する際の始点部分や終点部分では、溝形成装置１１を上方から地中に挿入するため、所定形状の溝１２を形成することができず、堀残し部１２ｃが発生するため、前述の手順で形成した溝１２内に溝形成装置１１を挿入し、図６に示すように、矢印Ｂで示す方向に後進させ、バケット部１９の後部開口から堀残し部１２ｃの土砂をバケット部１９内に取り込んで排出することにより、図７に示すように、圃場端部に所定形状の溝１２を形成することができる。このとき、レーザ光受光部材２３は、進行方向前部側となるレーザ光受光部材装着部２４ｂ、すなわち、溝形成装置１１の後部側に設けられたレーザ光受光部材装着部２４ｂの左右いずれかで、レーザ光発生器２２からのレーザ光２２ａを受光しやすい側のレーザ光受光部材装着部２４ｂを選択して装着する。

これにより、溝形成部１５を所定深さに挿入した溝形成装置１１を水平方向に後進させることで、バケット部１９内への土砂の進入に伴って開閉板２０が前方に向かって回動し、バケット部１９を開放した状態になるので、堀残し部１２ｃの部分の土砂をバケット部１９内に十分に取り込んで排出することができる。また、バケット部１９内に取り込んだ土砂は、開閉板２０が押さえ込む状態になるので、溝形成装置１１の移動量を適当に設定することにより、前部側からこぼれ落ちることはなく、前進時に比べて少ない堀残し部１２ｃの土砂の排出には問題がない。したがって、始点部分から終点部分にわたって所定深さの溝１２を連続して形成することができる。すなわち、圃場全体の溝１２を効率よく形成することができ、バケット部１９の前端と後端とを同一形状に形成することにより、圃場中央部の溝１２と両端部の溝１２とが連続した状態の所定形状の溝１２を圃場の一端部から他端部まで確実に形成することができ、有孔パイプなどの地下灌漑用部材を圃場の全体に効果的に敷設することができる。

また、開閉板２０をバケット部１９の後部側に設けているので、前進時に掘削した土砂を大量にバケット部１９内に取り込むことができ、溝１２を効率よく形成することができる。さらに、レーザ光受光部材２３を装着するレーザ光受光部材装着部２４を複数箇所に設けているので、溝形成装置１１の進行方向に応じてレーザ光受光部材２３を適宜な装着部２４に挿入することにより、溝形成部１５の地中への挿入深さを、容易かつ確実に一定に保つことができ、目標深さの溝１２を確実に形成することができ、レーザ光発生器２２からのレーザ光２２ａを適当に傾斜させておくことにより、水勾配を有する溝１２も容易に形成することができる。

なお、作業機装着部は、作業機に応じた形状に形成することができ、溝形成部は、形成する溝に応じた形状に形成することができる。また、開閉板は、溝形成部に着脱可能に形成し、前進するときのみバケット部に取り付けるようにしてもよい。さらに、レーザ光受光部材は、前後のレーザ光受光部材装着部に同時に装着しておくこともできる。

１１…溝形成装置、１２…溝、１２ａ…側壁、１２ｂ…底面、１２ｃ…堀残し部、１３…バックホー、１３ａ…アーム、１３ｂ…固定ピン、１４…作業機装着部、１５…溝形成部、１６…側壁形成板、１７…底面形成板、１８…天板、１８ａ…上向き凹部、１９…バケット部、２０…開閉板、２０ａ…補強部材、２１…排土板、２１ａ…補強板、２１ｂ…取付孔、２２…レーザ光発生器、２２ａ…基準レーザ光、２３…レーザ光受光部材、２４ａ，２４ｂ…レーザ光受光部材装着部、２５…掘削刃、２６…ヒンジ部材、２７…チェーン、２７ａ…下部取付部材、２７ｂ…上部取付部材

Claims

圃場にあらかじめ設定された目標深さの溝を形成する溝形成装置であって、走行可能な作業機に装着される作業機装着部と、該作業機装着部の下方に連設された溝形成部とを備え、該溝形成部は、形成する溝の側壁形状に対応した形状を有する互いに平行な一対の側壁形成板と、該一対の側壁形成板の下端同士の間に設けられて、形成する溝の底面形状に対応した形状を有する水平方向の底面形成板と、前記一対の側壁形成板の上部同士の間に設けられた水平方向の天板と、前記一対の側壁形成板、前記底面形成板及び前記天板で囲まれた筒状のバケット部の内部に設けられて該バケット部を開閉する開閉板とを備え、前記開閉板は全開状態において全部材がバケット部内に配置されることを特徴とする溝形成装置。
圃場にあらかじめ設定された目標深さの溝を形成する溝形成装置であって、走行可能な作業機に装着される作業機装着部と、該作業機装着部の下方に連設された溝形成部とを備え、該溝形成部は、形成する溝の側壁形状に対応した形状を有する互いに平行な一対の側壁形成板と、該一対の側壁形成板の下端同士の間に設けられて、形成する溝の底面形状に対応した形状を有する水平方向の底面形成板と、前記一対の側壁形成板の上部同士の間に設けられた水平方向の天板と、前記一対の側壁形成板、前記底面形成板及び前記天板で囲まれた筒状のバケット部の内部に設けられて該バケット部を開閉する開閉板とを備え、前記溝形成部の上部に、前記圃場のあらかじめ設定された位置に設置されたレーザ光発生器からのレーザ光を受光するレーザ光受光部を備えたレーザ光受光部材を着脱可能に装着するレーザ光受光部材装着部を複数箇所に設け、該複数箇所のレーザ光受光部材装着部は、溝形成時の進行方向前部に設けられた一つのレーザ光受光部材装着部に前記レーザ光受光部材が装着されることを特徴とする溝形成装置。
前記開閉板は、前記溝形成部が一方に向かって前進したときに、自重によって前記バケット部を閉塞し、他方に向かって後進したときに前記バケット部内に進入する土砂によってバケット部を開放する位置に移動することを特徴とする請求項１又は２記載の溝形成装置。
前記一対の側壁形成板の上部外面に、前記溝形成部で形成した溝の開口両側上面の土砂を排除する排土板がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の溝形成装置。
請求項１乃至４のいずれか１項記載の溝形成装置を走行可能な作業機に装着してあらかじめ設定された目標深さの溝を圃場に形成する溝形成方法であって、前記圃場の中央部で溝を形成する際には、前記開閉板を閉じた状態で溝形成装置を前進させることにより溝を形成し、前記圃場の端部で溝を形成する際には、前記開閉板を開いた状態で溝形成装置を後進させることにより溝を形成することを特徴とする溝形成方法。
前記目標深さの溝を形成する前に、前記目標深さより浅い予備溝を形成する予備溝形成工程を行った後、前記目標深さの溝を形成する溝仕上げ工程を行うことを特徴とする請求項５記載の溝形成方法。
前記予備溝形成工程は、複数回繰り返して行い、前記予備溝の深さを順次深くしていくことを特徴とする請求項６記載の溝形成方法。