JP6796946B2

JP6796946B2 - 田植機

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Publication number: JP6796946B2
Application number: JP2016090978A
Authority: JP
Inventors: 市川　祐介; 祐介市川
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2020-12-09
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: WO2017188313A1; JP2017195840A

Description

本発明は、整地装置を備えた田植機に関する。

特許文献１には、整地装置の高さを電動式に調節する構成を有する機構が開示されている。ここでは、圃場に落ちている石等に起因する整地装置の上昇を検出して苗載台を上昇させるとともに、電動駆動源から整地装置の上下動までのリンク機構の中に退避回動アームを含むことで、整地装置が大きく上昇した際に起こり得る調節機構の破損を防止している。

特開２０１３−１７６３３１号公報

整地装置の高さを電動式で調節可能とする技術は、整地装置の大きな重量、それに伴う作業者の負担を軽減するという観点から望まれていることであるといえる。そして、電動式の高さ調節機構においても整地装置の突き上げによる破損を防止するための機構を備えることが望ましい。

一方で、整地装置の配置位置におけるスペース的余裕を考慮すると、高さ調節機構をコンパクトに構成するという要望もある。以上のように、整地装置の電動式高さ調節機構においては、整地装置への急激な突き上げによる破損を防止しつつ、シンプルかつ部品点数の少ない構造が求められているといえる。

整地装置と、前記整地装置を上下動可能に支持する支持リンク機構と、前記整地装置の高さを調節する高さ調節装置とを備える田植機において、前記高さ調節装置は、駆動源と、前記駆動源の駆動によって回動される回動部材と、前記回動部材によって下方から支持されるとともに、当該回動部材による回動に伴って前記支持リンク機構を介して前記整地装置を上下動する被支持部材と、を備え、前記回動部材によって前記被支持部材が支持されている状態で、前記被支持部材の上方への移動が許容されており、前記高さ調節装置は、前記回動部材の回動に関わらず前記整地装置の高さを維持する固定手段を備える。

前記被支持部材は、前記整地装置を上下動する支持リンク機構のうち、最も被支持部材に近い位置にあるリンク支軸を中心とした円弧状にガイドされる。

前記駆動源の出力軸と、前記回動部材の回動軸と、前記リンク支軸の回動軸とは、互いに平行となるように配置される。

本発明によれば、整地装置の高さ調節機構において、整地装置への急激な突き上げによる破損を防止しつつ、シンプルかつ部品点数の少ない構造を提供できる。また、高さ調節装置の機能に支障をきたした場合でも、整地装置を収納した状態で固定して、植え付け作業を継続して行うことができる。

田植機の全体構成を示す側面図。植付部に設けられるフロート及び整地装置を示す平面図。整地装置の全体構成を示す斜視図。整地装置の高さ調節装置の内部構造を示す斜視図。整地装置の高さ調節装置の内部構造を示す側面図。整地装置の高さ調節装置による収納の様子を示す図。伝動ケースの内部構造を示す図。伝動ケースの入力軸の傾斜を示す側面図。

図１は、田植機の全体構成を示す図である。図１に示すように、田植機１は、エンジン２、動力伝達部３、植付部４及び昇降部５を備える。植付部４は、昇降部５を介して機体に連結される。昇降部５の作動を制御することによって植付部４を上下方向に自動昇降可能である。植付部４には、動力伝達部３を介してエンジン２からの動力が伝達されることで植付部４が駆動される。田植機１は、エンジン２の駆動によって走行しながら、植付部４によって圃場に苗を植え付ける。

エンジン２からの駆動力は、動力伝達部３においてトランスミッション６を介して、ＰＴＯ軸７に伝達される。ＰＴＯ軸７はトランスミッション６から後方に突出して設けられる。ＰＴＯ軸７からユニバーサルジョイントを介して植付センターケース８に動力が伝達されて、植付部４が駆動される。また、トランスミッション６から後方に向けて駆動軸９が設けられ、駆動軸９からリアアクスルケース１０に駆動力が伝達される。リアアクスルケース１０からさらに後方に整地駆動軸１１が延出され、整地駆動軸１１からユニバーサルジョイントを介して後述する整地装置３０に駆動力が伝達される。

植付部４は、植付アーム１２、植付爪１３、苗載台１４、フロート１５、整地装置３０等を備える。植付爪１３は、植付アーム１２に取り付けられている。植付アーム１２は、植付センターケース８から伝達される動力によって回転する。植付爪１３には、苗載台１４から苗が供給される。そして、植付アーム１２による回転運動に伴って、植付爪１３が圃場内に挿入され、所定の植深さ（植付爪１３の爪出量）となるように苗が植え付けられる。なお、本実施形態では、ロータリ式の植付爪を採用しているが、クランク式のものを用いても良い。

図２は、田植機の植付部の構成を示す図である。図２に示すように、植付部４は、左右方向に配置される複数のフロート（本実施形態は６条植えの田植機を示しており、中央２条分を整地するセンターフロート１５Ａ、その側方に配置され、側方２条分を整地する二つのサイドフロート１５Ｂ）を備える。各フロート１５Ａ・１５Ｂは、植付部４の下部に位置する植付フレーム５１に取り付けられる。より具体的には、各フロートの前端は植付フレーム１６に対して上下方向に揺動可能に支持され、各フロートの後端は植付フレーム５１に設けられる回動支軸１７にリンク機構１８を介して昇降可能に取り付けられる。

フロート１５の前方には、枕地整地用の整地装置３０が配置される。駆動軸９からの動力の一部がリアアクスルケース１０を介して整地駆動軸１１に分岐され、整地駆動軸１１からユニバーサルジョイントを介して整地伝動軸３１に伝達される。そして、整地伝動軸３１からユニバーサルジョイント３２、入力軸３３及び伝動ケース３４を介して、両側方に向けて延出される駆動軸３５に伝達される。各駆動軸３５には、複数のロータ３６が固定され、駆動軸３５の回転駆動によってロータ３６が回転して圃場が整地される構成である。

整地装置３０は、中央が前方に配置され、中央から両側方に向かうに従ってそれぞれ前方から後方に向けて傾斜するように配置される。つまり、中央に配置される伝動ケース３４が駆動軸３５及びロータ３６よりも前方に位置するように設けられており、上面視ハの字状に配置されている。このような構成によって、整地装置３０の中央部の後方にスペースを確保し、そのスペースを利用してセンターフロート１５Ａを前方に寄せて配置することを可能としている。

ここで、中央に配置されるセンターフロート１５Ａは、圃場接地面を検知するセンシングフロートとして利用されている。具体的には、田面の凹凸に応じて上下揺動するセンターフロート１５Ａの角度から植付部高さ（圃場と植付部４との距離）が決定されている。本実施形態では、整地装置３０の構成を利用して、センターフロート１５Ａを前方に配置することで、センターフロート１５Ａによるセンシング精度を向上している。

次に、図３から図５を参照して、整地装置３０の全体構成及び支持構造について説明する。図３は、整地装置の全体構成を示す前方斜視図である。図４は、整地装置の高さ調節装置の内部構造を示す拡大後方斜視図である。図５は、整地装置の高さ調節装置の構造を示す拡大側面図であり、田植機の右から見た側面図である。

整地装置３０は、支持リンク機構４０を介して、植付部４の苗載台フレーム５０に取り付けられる。支持リンク機構４０は、整地装置３０を植付部４に対して上下動（回動）可能に支持する。つまり、整地装置３０（伝動ケース３４、駆動軸３５及び整地ロータ３６）は、支持リンク機構４０の昇降に応じて植付部４に対する高さを変更可能である。

支持リンク機構４０は、整地装置３０の延出方向（機体左右方向）に沿って設けられるリンク支軸４１、リンク支軸４１の両端に固定されるリンク４２、リンク４２と整地装置３０を接続するとともに、整地装置３０を支持する支持アーム４３、及び、支持アーム４３の下端と苗載台フレーム５０を接続する補助リンク４４を備える。

リンク支軸４１は、両端部においてアーム４５を介して苗載台フレーム５０に回動自在に支持される。このように、支持リンク機構４０では、リンク支軸４１の回動に伴って、リンク４２が回動して支持アーム４３が上下動することで整地装置３０の苗載台フレーム５０（植付部４）に対する高さを変更可能である。

リンク支軸４１の中途部の機体右寄りには、リンク支軸４１を回動する電動式の高さ調節装置６０が設けられる。高さ調節装置６０を作動させることで、リンク支軸４１を回動させて整地装置３０の高さを調節可能である。また、高さ調節装置６０は、苗載台フレーム５０に支持されている。

苗載台フレーム５０は、角パイプ構造を有する植付フレーム５１と、植付フレーム５１の両側端部から上方に向けて設けられるサイドフレーム５２と、サイドフレーム５２の上下中途部に渡されるローリングアーム５３と、サイドフレーム５２の上端に渡されるピンホルダ５４と、を備える。

植付フレーム５１の両側部には、支持リンク機構４０の補助リンク４４が固定されるブラケット５７が設けられる。ローリングアーム５３の両側部には、支持リンク機構４０のアーム４５が固定されるブラケット５８が設けられる。また、ローリングアーム５３上に、高さ調節装置６０を固定するためのブラケット５９が設けられる。そして、ブラケット５７に補助リンク４４が固定され、ブラケット５８にアーム４５が固定され、ブラケット５９に高さ調節装置６０が固定されることで、支持リンク機構４０及び整地装置３０が苗載台フレーム５０に支持される。

高さ調節装置６０は、カバー７０内に、回動ブラケット６１、ガイドピン６２、支持フレーム６３、ガイド孔６４、セクタギア６５、電動モータ６６、及び、ポテンショメータ６７等を備える。

回動ブラケット６１は、リンク支軸４１に固定されており、リンク支軸４１の径方向に突出する部材である。回動ブラケット６１の回動に伴ってリンク支軸４１が回動される。回動ブラケット６１の先端には、側方（リンク支軸４１の軸方向）に向けて突出するガイドピン６２が設けられる。リンク支軸４１は、支持リンク機構４０のうち、最もガイドピン６２に近い位置にあるリンク部材である。リンク支軸４１に加わる整地装置３０の重量は、回動ブラケット６１を介してガイドピン６２に伝達される。

支持フレーム６３は、ブラケット５９を介してローリングアーム５３に固定される平板状の部材である。支持フレーム６３は、リンク支軸４１の径方向に沿って設けられる。支持フレーム６３には、カバー７０、電動モータ６６、及び、ポテンショメータ６７が固定されるとともに、セクタギア６５が回動可能に設けられる。支持フレーム６３の中途部には、ガイドピン６２が挿通されるガイド孔６４が形成される。ガイド孔６４は、リンク支軸４１を中心とした円弧状に形成されている。

セクタギア６５は、支持フレーム６３に回動可能に支持される回動部材である。セクタギア６５は扇型のギアであり、その上面でガイドピン６２を直接支持する支持部材として機能する。言い換えれば、被支持部材となるガイドピン６２に掛かる重量がセクタギア６５によって下方から支持されており、ひいてはガイドピン６２が設けられる回動ブラケット６１に掛かる荷重、つまり、回動ブラケット６１に固定されたリンク支軸４１に対して加えられる整地装置３０の重量が、ガイドピン６２を介してセクタギア６５によって下方から支持される構成である。

電動モータ６６は、セクタギア６５を回動駆動する電動駆動源であり、その出力軸にセクタギア６５のギアと歯合する出力ギア（ともに不図示）を有する。電動モータ６６の出力軸は、リンク支軸４１の軸方向と平行となるように配置されている。すなわち、電動モータ６６の出力方向は機体左右方向に設定され、その出力軸の方向は、セクタギア６５の回動軸の方向、及び、リンク支軸４１の回動軸の方向と同じ方向となるように配置される。このように、各部材の出力方向を平行に配置することで、部材を配置した際の厚みを抑えることが可能となり、高さ調節装置６０をコンパクトに収めることが可能となる。これにより、配管、配線等で混雑している苗載台１４の裏側の空間において、高さ調節装置６０を設置する際のスペースを大きく取る必要がなくなり、苗載台１４の裏側におけるレイアウトの自由度を向上することが可能である。

セクタギア６５の半径は、電動モータ６６の出力ギアの半径よりも大きく設定される。このことから、電動モータ６６の出力がセクタギア６５によって減速されて伝達される。そして、その出力先であるガイドピン６２の作用位置は、セクタギア６５の回動支点と異なる位置に設定されている。ガイドピン６２の位置は、電動モータ６６の出力点に対してセクタギア６５の回動支点よりも内側に配置されている。また、セクタギア６５の回動支点とガイドピン６２との距離は、ガイドピン６２の回転半径（リンク支軸４１とガイドピン６２との距離）よりも小さくなるように設定されていることから、セクタギア６５からガイドピン６２への動力の伝達も減速されることとなる。このように、電動モータ６６からリンク支軸４１への伝達経路において二段階の減速を経ることで、電動モータ６６の出力を効率的にリンク支軸４１へ伝達することを可能にしている。

そして、そのような構成において、ポテンショメータ６７は、セクタギア６５の回動軸の回転角度を検出することで、より正確な検出値を得ることが可能であるとともに、検出値を用いて電動モータ６６の出力を制御する際により正確な制御が可能となる。

カバー７０は、高さ調節装置６０を覆う外装であり、特に、電動モータ６６を含む電気系統を保護する保護部材である。図５に示すように、カバー７０の一部であって、回動ブラケット６１が配置される側と反対側が切り欠かれており、その切り欠きを通じてガイド孔６４及びガイド孔６４内のガイドピン６２の位置を目視することが可能であり、整地装置３０の高さ調節に際する初期設定及び不具合の確認等を容易にしている。

図４及び図６に示すように、支持フレーム６３に固定用孔６８が形成される。そして、回動ブラケット６１の固定用孔６８に対応する位置に固定用孔６８と連通可能な固定用孔６９が形成される。具体的には、固定用孔６８は、ガイドピン６２に対して、回動ブラケット６１の回動中心であるリンク支軸４１寄りに設けられるとともに、ガイドピン６２が最上位置に移動した位置に対応する位置に設けられる。固定用孔６９は、リンク支軸４１と固定用孔６８との距離と同じ距離となるように、回動ブラケット６１に設けられる。そして、ガイドピン６２が最上位置に移動した際に、これら固定用孔６８・６９を通じて固定ピンを挿通することで回動ブラケット６１をその位置で固定することが可能である。

このように、固定用孔６８・６９を利用することで、回動ブラケット６１が最上となる位置に維持することが可能となる。つまり、整地装置３０を最上位置にして収納した状態を維持することができる。これにより、高さ調節装置６０の機能に支障をきたした場合でも、整地装置３０を収納した状態での植え付け作業を継続することが可能である。なお、このとき、電動モータ６６に不具合がある場合は手動で整地装置３０を持ち上げることも可能である。

以上のように、高さ調節装置６０は、電動モータ６６によってセクタギア６５を駆動して、ガイドピン６２をガイド孔６４に沿って円弧状に上下動させることで、回動ブラケット６１（リンク支軸４１）を回動させて整地装置３０の高さを調節するものである。その際、整地装置３０の自重を受けるガイドピン６２は、セクタギア６５によって下方から支持されていることにより、上方への移動が許容された状態となる。つまり、高さ調節装置６０によって所定の高さに調節された整地装置３０に対して地面からの反力が加わり上方への突き上げが発生した場合に、ガイドピン６２の上方への移動が許容されていることから、整地装置３０及び支持リンク機構４０に突発的に掛かる大きな外力を上方へ逃がすことが可能である。このように、電動式の高さ調節装置６０を備えた整地装置３０において、地面からの過大な反力を受けたときに、整地装置３０の本体の破損を防止することが可能である。そして、本実施形態の高さ調節装置６０では、スプリング、リンク機構等を用いてガイドピン６２の上方への移動を許容するものではないため、シンプルかつ部品点数の少ない構造で整地装置３０の突き上げ回避機構を備えることが可能である。

次に、図７及び図８を参照して、整地装置３０の伝動ケース３４内の構造及び入力軸３３について説明する。

図７に示すように、整地伝動ケース３４内には、入力軸３３、アイドラ軸８０及び駆動軸３５が配置される。入力軸３３の端部には、傘歯車８１が固定される。この傘歯車８１は、アイドラ軸８０の中途部に固定される傘歯車８２と噛み合う。アイドラ軸８０の両端部には、テーパ歯車８３が配置される。テーパ歯車８３は、駆動軸３５の端部に設けられる平歯車８４と噛み合う。なお、平歯車８４はテーパ歯車でも良い。

このように、整地装置３０の駆動系においては、整地伝動ケース３４を中央に配置して、それを基点に左右両側方の駆動軸３５を後方に傾斜させている。そこで、整地伝動ケース３４では、入力軸３３を中心として側方に駆動軸３５が配置され、入力軸３３と駆動軸３５の間にアイドラ軸８０を配置することによって、両側方に駆動軸３５の回転方向を同一方向にしている。

アイドラ軸８０は、入力軸３３の後方に配置され、アイドラ軸８０は駆動軸３５に対して後方側から噛み合っている。このように、アイドラ軸８０を配置することにより、入力軸３３の位置を後方に寄せることができる。これにより、整地伝動ケース３４をコンパクトに構成でき、不整地区間を小さくできる。

すなわち、図７に示すように、整地伝動ケース３４内において、左右に配置される駆動軸３５の中心軸の交点Ｑが入力軸３３の中途部に位置する。このため、交点Ｑよりも後ろ側で入力軸３３の傘歯車８１とアイドラ軸８０の傘歯車８２とが噛み合うこととなり、整地伝動ケース３４の前後方向の大きさをコンパクトにできる。また、アイドラ軸８０を入力軸３３及び駆動軸３５・３５の後方にオフセットさせて配置することで、整地伝動ケース３４の左右方向の幅が大きくなることを防いでいる。このように、整地伝動ケース３４は、前後方向の幅を小さくしつつ、左右方向の幅も小さくなるように構成されている。

図８に示すように、入力軸３３は、水平方向に対して上方に傾斜して設けられている。入力軸３３への動力の伝達は、ユニバーサルジョイント３２を介して行われるが、整地装置３０に対してその動力の取り出し元となるリアアクスルケース１０は上方に配置されている。そのため、ユニバーサルジョイント３２の作動角が大きくなりすぎてしまうと、ユニバーサルジョイント３２の寿命が短くなるという課題が含まれる。しかし、本実施形態のように入力軸３３を前高後低に設けて上方に傾倒させることで、ユニバーサルジョイント３２の折れ角を小さくして負荷を減らすことで、寿命を延ばすことが可能となる。

また、伝動ケース３４内の動力伝達構造においては、入力軸３３を傾斜させるに留まり、入力軸３３以外を水平に配置することで、同一平面上にロータ３６の駆動軸を有することとなる。これにより、入力軸３３から伝達される動力を効率的にロータ３６に伝達することが可能となる。

１：田植機、３０：整地装置、４０：支持リンク機構、４１：リンク支軸、５０：苗載台フレーム、６０：高さ調節装置、６１：回動ブラケット、６２：ガイドピン（被支持部材）、６３：支持フレーム、６４：ガイド孔、６５：セクタギア（回動部材）、６６：電動モータ（電動駆動源）

Claims

整地装置と、前記整地装置を上下動可能に支持する支持リンク機構と、前記整地装置の高さを調節する高さ調節装置とを備える田植機において、
前記高さ調節装置は、駆動源と、前記駆動源の駆動によって回動される回動部材と、前記回動部材によって下方から支持されるとともに、当該回動部材による回動に伴って前記支持リンク機構を介して前記整地装置を上下動する被支持部材と、を備え、
前記回動部材によって前記被支持部材が支持されている状態で、前記被支持部材の上方への移動が許容されており、
前記高さ調節装置は、前記回動部材の回動に関わらず前記整地装置の高さを維持する固定手段を備える
ことを特徴とする田植機。
前記被支持部材は、前記整地装置を上下動する支持リンク機構のうち、最も被支持部材に近い位置にあるリンク支軸を中心とした円弧状にガイドされる
請求項１に記載の田植機。
前記駆動源の出力軸と、前記回動部材の回動軸と、前記リンク支軸の回動軸とは、互いに平行となるように配置される
請求項２に記載の田植機。