JP7231203B2 - 地下茎作物収穫機 - Google Patents
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Description
また、特許文献2「自走式農作業機の自動操舵装置」には、畝に追従して走行する装置として自走式農作業機の自動操舵装置が開示されている。
また、この構成では、走行部の操向機構と引き抜きコンベアの動作機構が必要になることから、機体構成の複雑化と機体寸法の大型化を招く問題がある。
この問題は、収穫機に関わる関連の資材にも影響することから避けなければならない。例えば、収穫機を運搬する車両の大型化、整備に係る消耗品の増大、保管場所の確保などである。さらに、複雑化と大型化は収穫機そのものの製造に係るコストパフォーマンスも悪化し、安価な価格で需要者に提供できない問題がある。
本発明は上記課題に着眼してなされたものであり、機体の構成を複雑にすること無く、安価に抑制し、操作に係る負担を軽減し、適正に作物を収穫できる地下茎作物収穫機を提供することを目的とする。
なお、茎位置検知部によって走行部が動く構造に関し、センサーを用いて、減速装置内の噛合クラッチ(ドグクラッチ)を断続させ、走行部を左右旋回することは知られている(特開平7-8018)。電動モータを用いて減速装置内のクラッチ操作をすることも知られている(特開2007-137289)。
コンバインとしては、特開2018-186756「コンバイン」が知られている。
前処理部2は、機体前部に架設される前処理支持フレーム10に沿って左右方向スライド自在に構成している。
この構成では、スライドに係る部品点数が増大するため、複雑化すると共にコスト高となる。
また、側方に延びる接触アーム28が接続された位置センサー29によって、右及び左のサイドクラッチ11が伝動側及び遮断側に操作されて、穀稈Aに沿って自動進行するとの記載がある。
(稲倒伏作業例:(1)https://youtu.be/k2C89ZOncNs (2)https://youtu.be/Vafw32eXE6U)
コンバインでは、刈取部のみが左右に移動するが、それでは、部品数が増大する問題点を有した。
このように、稲を刈り取るコンバインと、地下茎作物の収穫装置に係る地下茎作物収穫機とでは、根本的に異なる。
車体の進行方向両側に位置させると共に畝を跨いで走行することができる走行装置を有した走行部と、
前記走行部上で連結させる連結軸によって上下回動可能にし、畝上の地下茎作物の茎を進行方向に対する左右両側を挟持して後方上斜め側に引き抜くと共に後方側へ搬送するコンベアベルトを有した引抜搬送部と、
前記引抜搬送部の前方に位置し、前記引抜搬送部に対して畝上の地下茎作物の茎の進行
方向左右の位置を検知する茎位置検知部と、
前記茎位置検知部の検知によって前記走行装置への伝動を断続可能な走行クラッチを動作させるための走行クラッチ動作部と、
前記引抜搬送部の前方に位置し、根を切断するとともに、土壌を膨軟にする根切部と、
前記引抜搬送部の前方に位置し、前記引抜搬送部に対する畝の上面の高さを検知する畝上面検知部と、
前記畝上面検知部の検知によって前記引抜搬送部及び根切部を上下移動させる第1昇降駆動部と、
前記引抜搬送部の上方に位置し、前記根切部に対する前記引抜搬送部の相対角度を変更可能にさせる第2昇降駆動部と、
を備え、
前記根切部は、前記第1昇降駆動部による上下移動によって設定された範囲内に角度を抑制するリンク機構と、
前記コンベアベルトを駆動するための機構のうち少なくとも1つは前記連結軸と同軸に回転する伝動機構と、
前記リンク機構を構成する少なくとも1つのフレームの一端は、前記連結軸と同軸に設けるとともに前記走行部上に設けた動力部から伝動された動力で回転し前記根切部を揺動運動させる揺動発生機構と、
をさらに備えたことを特徴とする地下茎作物収穫機、
からなる。
前記茎位置検知部は、前記コンベアベルトを支持するコンベアフレームの前方に位置させ先端を前方に向けた固定アームと、
前記固定アームの前方側に支点を設け鉛直方向を軸にして回動可能な茎検知アームと、
前記茎検知アームの回動を検知する茎検知スイッチと、
前記茎検知アームを挟持する地下茎作物の茎の方向に付勢する弾性体と、
をさらに備えたことを特徴とする地下茎作物収穫機、
からなる。
前記走行クラッチ動作部は、駆動源であるアクチュエータと、該アクチュエータの動力を前記走行クラッチに伝動するロッドと、を備え、
前記アクチュエータの駆動によって、前記走行クラッチを断続動作させる、
ことをさらに特徴とする地下茎作物収穫機、
からなる。
前記コンベアベルトを駆動するための伝動機構のうち少なくとも1つは前記連結軸と同軸に回転する、
ことをさらに特徴とする地下茎作物収穫機、
からなる。
前記引抜搬送部は進行方向に対する左右に複数設けられていて、前記引抜搬送部の後方側の下方には引き抜いた地下茎作物の茎を切るための茎切部と、前記引抜搬送部の後方側の上方には前記茎切部によって切断された地下茎作物の茎を前記引抜搬送部より後方に送るための排葉部と、
をさらに備えたことを特徴とする地下茎作物収穫機、
からなる。
前記畝上面検知部は、前記コンベアベルトを支持するコンベアフレームの前方に位置させた固定板と、前記固定板の前方側に支点を設け進行方向に対する左右方向を軸にして回動可能な畝検知アームと、前記畝検知アームの回動を検知する畝検知スイッチと、前記畝検知アームを畝側に付勢する弾性体と、
をさらに備えたことを特徴とする地下茎作物収穫機、
からなる。
地下茎作物収穫機の作業速度は、0.4~1.2Km/h、
からなる。
図1に図示する1は、支点軸である。支点軸1は、地下茎作物収穫機Aの根切部4による揺動の軸となる。内部に揺動用カム201を内蔵する。揺動用カム201は地下茎作物収穫機Aの左右それぞれに設ける。
図1、図10、図11に図示する2は、第1リンク、3は第2リンクである。第2リンク3は、第1リンク2下部に設置する。
4は、根切部(ソイラ)である。根切部4は、第1リンク2、第2リンク3によって4節リンクを形成し、これらで、リンク機構Cを構成する。根切部4は、図3に示すように、開口部を上方に向けたコ字状の部材で、下方の中央部は上方に位置するようにオフセット形成している。このように形成することで根切部4の下部は畝裾及び畝裾から続く畝の形状に沿うように配置される。また、根切部4の上部は、地下茎作物収穫機Aの進行方向左右それぞれに配置した第1リンク2、第2リンク3を繋ぐように配置されている。
揺動用カム201は、左右連動用シャフト202の端部に設け、左右連動用シャフト202と一体になって、回転することで第1リンク2の一端に揺動運動を発生させ、結果、、根切部4に揺動(振動)運動を発生させる。引抜搬送部9の回動支点が、根切部4のリンクの一端側であり、この一端部に、回動支点と同軸の揺動発生機構Dを設けている。
6は、第3リンクである。第3リンク6は、第2リンク3上に設けた支点部に下端部を取付け、前後方向に回動自在に設ける。23は、連結軸である。図11に図示するように、連結軸23は、機体の進行方向と直交する左右方向に向けた円筒状部材を有した部材で、進行方向左右両側に配置したベース板27に固定する。ベース板27上には連結軸23の他、ベアリング203が配置されていて、連結軸23の円筒状部材と同軸及びベアリング203には左右連動シャフト202を通している。
8は、搬送部回動フレームである。搬送部回動フレーム8は、側面視三角状枠体からなり一端は、連結軸23と同軸である。搬送部回動フレーム8は、第1リンク2及び第4リンク7とは別体からなる。
引抜搬送部9は搬送部回動フレーム8に取り付けていて、根切部4と、支点軸1を共通とし、走行装置181である走行部18上で連結させる連結軸23によって上下回動可能である。
902は、搬送コンベア駆動用スプロケットである。搬送コンベア駆動用スプロケット902により、引抜搬送部9のコンベアベルト20を駆動する。
903は、走行駆動用スプロケットである。走行駆動用スプロケット903により走行部18の走行装置181を駆動する。
図12に図示するように、搬送コンベア駆動用スプロケット902は、左右連動用シャフト202と同軸に配置してあるが、根切部連結シャフトである左右連動用シャフト202とは繋がっていない。図1乃至図5に図示する、904は、引抜搬送分割り振り用チェーンケースである。引抜搬送分割り振り用チェーンケース904には、抜搬送分割り振り用チェーン904bを収納している。引抜搬送部用チェーン901の駆動は引抜搬送分割り振り用チェーンケース904の下方に位置するギヤケース905によって、回転軸を左右方向から前方上斜め方向に変換されて、引抜搬送分割り振り用チェーン901bに伝動する。引抜搬送分割り振り用チェーンケース904の内部には、引抜搬送部9に向けたシャフトを回転軸に取り付けたスプロケット(図示なし)が、コンベアベルト20と同数の複数個配置され、それぞれ引抜搬送分割り振り用チェーン901bによって駆動する。この駆動によって複数配置されたコンベアベルト20が駆動する。
また前記引抜搬送部9に向けたシャフトを回転軸に取り付けたスプロケット(図示なし)は、それぞれ引抜搬送分割り振り用チェーンケース904の下方に取り付けたパイプ904cによって回転軸を支持する。さらにパイプ904cは、複数の引抜搬送部9を固定し、引抜搬送部9が一体となって連結軸23を軸にして前後回動できる。すなわち、引抜搬送分割り振り用チェーンケース904及びパイプ904cは引抜搬送部9と一体となって回動する。実施例においてパイプ904cは8本配置している。
図3、図4に図示する、12は、排葉部である。排葉部12は、進行方向に対する左右に複数設ける引抜搬送部9の、後方側の上方に設ける。排葉部12は、茎切部13によって切断した地下茎作物Wの茎を前記引抜搬送部9より後方に送る。
11は、第2昇降駆動部である。第2昇降駆動部11は、シリンダーからなる。第2昇降駆動部11は、第4リンク7上部と搬送部固定フレーム10とをシリンダー取付け部71を介して繋ぐ。第2昇降駆動部11は、伸縮して根切部4に対して引抜搬送部9のみを昇降することが可能である。引抜搬送部9の前方に位置させたセンサーである畝上面検知部21で感知して下げすぎると、根切部4の高さ位置はそのままで、引抜搬送部9のみ第2昇降駆動部11によって上昇する。反対に上がりすぎると、引抜搬送部9のみを第2昇降駆動部11によって下降させる。
15は動力部であるエンジン、18は走行部である。エンジン15は、図10、図11に図示するように、両側から出力軸を突出し、出力する。エンジン15は、一方の出力軸で走行部18を駆動して、地下茎作物収穫機Aが走行する。エンジン15の他方の出力軸の回転駆動力は、左右連動シャフト202を介して根切部4に伝動し、根切部4が揺動運動する。エンジン15は、走行部18の上方で引抜搬送部9より後方側左方に設ける。
25は、油圧ポンプである。油圧ポンプ25は、第1昇降駆動部5及び第2昇降駆動部11等に使用する油圧を発生させる。エンジン15から左右連動用シャフト202および、エンジン15から、油圧ポンプ25を経由してHST24までは、プーリー及びベルト等で駆動する。
26は、車軸である走行駆動用シャフトである。走行駆動用シャフト26は、エンジン15の一方の出力軸の回転動力を受領し、その後減速又は増速等をするギヤボックス171とを連結し、走行装置181を駆動させる。ギヤボックス171はHST24が接続されていて、エンジン15からの動力を、HST24を介して獲得する。27は、ベース板であり、エンジン15の前方に配置されている。
17は、走行クラッチである。171は、ギヤボックスである。走行クラッチ17は、ギヤボックス171内に設置する。走行クラッチ17は、地下茎作物収穫機Aの左右それぞれの走行装置181の駆動の切断接続を行うため、ギヤボックス171内に左右の走行装置181用に2箇所設けている。走行クラッチ17は、エンジン15から走行装置181へ伝動する駆動動力を切断接続することで、前後方向への直進走行や、左右方向への旋回走行をさせる。また、ギヤボックス171内にはコンベア用クラッチ(図示なし)が走行クラッチ17とは別体として設置されていて、コンベアベルト20の駆動の切断接続を走行装置181の駆動の切断接続動作とは独立して行う。
茎位置検知部22の検知によって前記走行装置181への伝動を断続可能な走行クラッチを17動作させる。
前記走行クラッチ動作部16は、駆動源であるアクチュエータ162と、該アクチュエータ162の動力を前記走行クラッチに伝動するクラッチ接続ロッド163と、を備える。
図13に図示する169はリミットスイッチである。リミットスイッチ169Aは、クラッチ17切断時に作動する。リミットスイッチ169Bは、クラッチ17接続時に作動する。リミットスイッチ169Aは、ギヤ167の円周方向端部一方側に配置されていて、リミットスイッチ169Bは、ギヤ167の円周方向端部他方側に配置されている。
クラッチ接続ロッド163が、ギヤボックス171の外に引かれることで、ギヤボックス171の内部に設置するドッグクラッチであるクラッチ17が伝動を切る。走行クラッチ動作部16は、アクチュエータ166(モータ162)の駆動によって、走行クラッチ17を断続動作させる。
24は、HST(Hydro-Static Transmission(静油圧式無段変速機))である。
この実施例では、HST24は、駆動源であるエンジン15の動力を、クラッチ17を内部に設けるギヤボックス171に導入して、走行装置181の前後方向への直進走行及び左右方向への旋回走行するための駆動と、コンベアベルト20の駆動を賄っている。
コンバインでは、刈取部のみが左右に移動するが、この発明の実施例である地下茎作物収穫機Aでは、機体全体が左右旋回するため、部品数を減らすことが可能となる。
クローラ、履帯からなる走行部18の一方を停止、減速するなりして、地下茎作物収穫機A全体を左右に向ける。
根切部4は、第1昇降駆動部5による上下移動によって設定された範囲内に角度を抑制する。
リンク機構Cを構成する少なくとも1つのフレームの一端は、連結軸23と同軸に設けるとともに、走行部18上に設けた動力部であるエンジン15から伝動された動力で回転し、前記根切部4を揺動運動させる揺動発生機構Dと、連結軸23とリンク機構Cの回転軸が同軸になっていることで、簡素な構成とした。
11は、第2昇降駆動部である。第2昇降駆動部11は、前記引抜搬送部9の上方に位置し、前記根切部4に対する前記引抜搬送部9の相対角度を変更可能にさせる。
図6は、茎位置検知部の平面図、図7は同側面図である。茎位置検知部22は、左右対称であり、図6図示においては、進行方向左右の検知アーム222は、動作及び非動作の状態で示している。進行方向右側、図6図中上側の実線であらわす検知アーム222は、動作状態をあらわす。進行方向左側、図6図中下側の実線であらわす検知アーム222は、非動作状態をあらわす。
茎位置検知部22は、前記コンベアベルト20を支持するコンベアフレーム205の前方に位置させ先端を前方に向けた搬送部固定フレーム10のコンベアベルト20とコンベアベルト20との間から前方に突出させて取り付ける。
227は、引込案内部材(デバイダ)である。引込案内部材227は、左右一組からなり、引抜搬送部9のコンベアベルト20、コンベアフレーム205の前方に先端を相互に近接させて、全体として略ハ字状にコンベアフレーム205に取り付ける。引込案内部材227は、地下茎作物Wの茎を引抜搬送部9のコンベアベルト20に誘導する。
224は、茎検知スイッチである。茎検知スイッチ224は、茎検知アーム222の回動を検知する。
図6、図7に図示する、225は、弾性体である。弾性体225は、茎検知アーム222を挟持する地下茎作物Wの茎の方向に付勢する。
茎位置検知部22は、図4に図示するように四列あるコンベアベルト20の中央側に、茎位置検知部22を設ける。茎位置検知部22は、4列ある地下茎作物のうち、一列だけ検知する。地下茎作物Wは、作付時に等間隔に植え付けているので、一列のみ茎位置を検知すれば、他の畝における地下茎作物Wの位置は特定可能となる。
検知部特に茎位置検知部22が前方に突出しているため、茎位置検知部22のみをデバイダより前方に位置させることで、ベルトコンベア先端からのオーバーハングする部材が減らすことが可能となる。
ニンニク等の地下茎作物Wは倒伏することが殆んど無く(絶対ではないが)、地面直上の茎は鉛直方向に起立した状態である。地面から伸びた茎から生えた葉は、生育の状況によって垂れ下ることがあるものの、地面直上の茎と、垂れ下がった葉の間には隙間が生じる。
本発明の茎位置検知部22は、この隙間を通すようにして進行する。
コンベアベルト20に対する左右位置を確実に検出することで、茎を挟持する位置がずれる(例えば茎の先端を挟持する等)ことにより茎が破断し抜取り不良の発生や、挟持した茎とニンニクの根部の位置関係がずれることに起因するコンベアベルト20後部に位置する茎切部13による切断位置のばらつきを防ぐことが可能となる。
そのため、茎位置検知部22が引抜対象に対して対向するように配置している。
畝上面検知部21は、固定板211と、畝検知アーム212と、畝検知スイッチ213と、弾性体214とを有する。
固定板211は、コンベアベルト20を支持するコンベアフレーム205の前方に位置させて取り付ける。畝検知アーム212は、コンベアフレーム205の前方側に支点を設け進行方向に対する左右方向を軸にして回動可能に取り付ける。畝検知スイッチ213は、畝検知アーム212の回動を検知する。弾性体214は、畝検知アーム212を畝側に付勢する。
畝検知スイッチ213は、畝検知アーム212の回動がリンク216を介して回転されることにより、畝検知スイッチ213内部の電気抵抗を変化させる。そのため、電気抵抗値の変化により回転量を検知することが可能となる。
仮に、接触点を前方または後方に位置させると引抜搬送部9前端と畝上面との追従が適正に行われず、地下茎作物Wの茎を適正な位置で引き抜くことができない。本発明の実施例のように、畝検知アーム212の下方に湾曲した部分の最下点近傍をコンベアベルト20の先端の直下に位置させる構成とすることで、地下茎作物Wの相対的な球根と把持位置とを一定にでき、適正な収穫作業ができる。
自動スイッチは、高さセンサーである畝上面検知部21の作動スイッチである。
引抜スイッチは、引抜搬送部9と根切部4との協働によって掘り取り作業を開始させるためのスイッチである。
高さ設定スイッチは、第1昇降駆動部5(シリンダー)による茎を引き抜く高さを決定する引抜搬送部9の先端位置を設定するスイッチである。
制御部には、更に、右茎検知スイッチ224、左茎検知スイッチ224、畝検知スイッチ213、記憶部が接続される。
記憶部は、畝上面検知部21で現在位置を基準位置として記憶する。
畝上面検知部21では、図18に図示するように、作業実施前に設定する項目として、予め引抜位置の設定モードの設定する必要がある。設定を開始すると、ステップS31で、記憶スイッチがオン状態を取っているかを、判断する。記憶スイッチがオン状態を取っていない場合は、そのまま終了する。記憶スイッチは、図18における高さ設定スイッチである。ステップS31で、記憶スイッチがオン状態を取っている場合は、現在位置を基準位置として記憶部に記憶する。引抜搬送部9と根切部4の昇降、とりわけ引抜搬送部9の昇降によって、畝上面検知部21の畝検知アーム212が地面と接触と共に回動して畝上面の高さを検知する。畝検知アーム212の回動は、リンク216を介して畝検知スイッチ213に伝わり、この畝検知スイッチ213で検出した抵抗値を記憶部に記憶する。
本発明は、走行部18前方に配置されたに引抜搬送部9と根切部4との協働によって掘り取り作業を行なう。
高さセンサーである畝上面検知部21は、根切部4の高さ位置はそのままに、変化する畝上面を検出することによって、この検出値を制御部に送る。制御部は、検出された検出値と記憶部に記憶された基準位置の抵抗値とを比較する。比較した結果、記憶値と検出値に差異を有する場合は、第2昇降駆動部11の伸縮駆動に伴った引抜搬送部9を回動させ、地面上から一定の距離を置いた茎をコンベアベルト20の互いに対向する背面で挟持すると共に後方斜め上方に引き上げる。茎に対して挟持する高さが高すぎると茎が切れて引抜不能となる。低すぎると地面にコンベアベルト20が接触し、機体が損傷する。本発明の畝上面検知部21の構成は、これらの抜取り時に起こり得る不具合を解消する。
ところで、稲株に使用するコンバインの前方側にある刈取部は、地面上に位置させると共に地面上で上下動させるのであって、根切部4の一部が地面内に位置したまま、引抜搬送部9のみ上下動するという本願発明実施例の構造とは異なる。
1.コンベアベルト20前端部の構成について
コンベアベルト20の前端部には引込案内部材227(デバイダ、案内棒)が取付けてある。これにより、この直後に配置された対向するコンベアベルト20の中央に地下茎作物Wの茎を確実に位置させ、挟持させることができる。しかし、前端を大きくオーバーハングさせてはいない。
オーバーハング量が長ければ走行によって機体が上下動した際にオーバーハング部分が畝に突き刺さるため、作業に支障が出る。また、ニンニクをはじめとする鱗茎野菜は、畝を形成し、この畝を覆うようにマルチフィルム(ビニール膜)をかぶせて、栽培することも少なくない(むしろ多い)。このマルチフィルムにコンベアベルト20の前方部材が突き刺さると、マルチフィルムがコンベアベルト20に巻き込まれ作業が中断する。
このため、安定的に連続して収穫作業を行なうためには、コンベアベルト20の前方に位置する部材である引込案内部材227(デバイダ、案内棒)、検知部である畝上面検知部21及び茎位置検知部22を、極力コンベアベルト20に近接させることが望ましい。よって、地下茎作物Wの茎を引抜搬送部9のコンベアベルト20に誘導するデバイダ(引込案内部材227)の前方への突出量を極力小さくし、検知に必要な部材(茎位置検知部22、畝上面検知部21)のみをコンベアベルト20及びデバイダの前方に位置させている。
本発明の実施例においては、図10、図12に図示するように、減速装置(ギヤボックス171)の前方に走行クラッチ動作部16を配置している。このように、減速装置(ギヤボックス171)の近傍、車軸上に各種部材のうちの1つであるコンテナ14を配置することで、無駄な空間を作り出すことなく有効に各種部材を配置でき収穫機の小型化に貢献可能である。
ドッグクラッチ(噛合部)17は、175復帰用バネで、常に接合方向に付勢される。方向変換部材174が作動すると、クラッチ接続ロッド163は作動し、ドッグクラッチ(噛合部)17をスライド方向に移動させ、他の接合部に接合する。176はクラッチ兼変速ギヤであり、軸方向の側面部にドッグクラッチ17を有するとともに、軸方向にスライド移動が可能である。
173は前段のギヤ、172は、他の段への噛合するギヤ、177は最終ギヤ、903はクローラ駆動スプロケットである。前段のギヤ173は、ドッグクラッチ17との接合部を有していて、ドッグクラッチ17と接合可能に設ける。ギヤ172は、前段のギヤ173よりさらに前段へ噛合している。クラッチ兼変速ギヤ176が、クラッチ接続ロッド163によって、スライド移動して前段のギヤ173と接合する。接合後は、ギヤボックス171内の前段のギヤ173まで伝動されたエンジン15の駆動力を、クラッチ兼変速ギヤ176を介して最終ギヤ177に伝えられた後、走行駆動用スプロケット903(クローラ駆動スプロケット)に伝動する。
(1)直進と旋回について
直進は、
A.左右の茎検知スイッチ224が共に地下茎作物Wの茎を検知したとき
B.左右の茎検知スイッチ224が共に地下茎作物Wの茎を検知しなかったとき
にする。Aの場合、左右の茎検知スイッチ224の間に地下茎作物Wの茎があることになり、Bの場合、左右の茎検知スイッチ224の前に地下茎作物Wの茎が無いと判断できるからである。
右旋回、左旋回は、
C.左右の茎検知スイッチ224の一方が地下茎作物Wの茎を検知したが、他方の茎検知スイッチ224が地下茎作物Wの茎を検知しなかったとき旋回する必要がある。畝の中心に、地下茎作物収穫機Aの左右の茎検知スイッチ224が居ないことになるからである。
左右の茎検知スイッチ224で検知内容が分かれたときは、畝の中心に、地下茎作物収穫機Aの左右の茎検知スイッチ224を持ってくる必要がある。
C1.左の茎検知スイッチ224が地下茎作物Wの茎を検知したが、右の茎検知スイッチ224が地下茎作物Wの茎を検知しなかったとき
C2.右の茎検知スイッチ224が地下茎作物Wの茎を検知したが、左の茎検知スイッチ224が地下茎作物Wの茎を検知しなかったとき
C1の場合は、畝に左の茎検知スイッチ224が近寄り過ぎているので、左の茎検知スイッチ224を、地下茎作物Wの茎から離すため、地下茎作物収穫機Aは右回転させる必要がある。
C2の場合は、畝に右の茎検知スイッチ224が近寄り過ぎているので、右の茎検知スイッチ224を、地下茎作物Wの茎から離すため、地下茎作物収穫機Aは左回転させる必要がある。
地下茎作物収穫機Aは初期状態では、左右クラッチ17は接続状態をとり、直進する。左右のクローラあるいは履帯は駆動状態にある。右回転させるためには、右のクローラあるいは履帯の駆動を停止する必要がある。その為には、右のクローラあるいは履帯のクラッチを切断する必要があり、走行モータで右のクローラあるいは履帯のクラッチを切断するように駆動する。
左回転させるためには、左のクローラあるいは履帯の駆動を停止する必要がある。その為には、左のクローラあるいは履帯のクラッチを切断する必要があり、走行モータで左のクローラあるいは履帯のクラッチを切断するように駆動する。
左右の茎検知スイッチ224による検知内容は、本発明では、接触非接触の定性的な感知にとどまる。接触量あるいは非接触量までは検知しない。
左右の茎検知スイッチ224による検知に基づいて、地下茎作物収穫機Aを左右に回転した場合、回転量が適当かは判断できない。そこで、地下茎作物収穫機Aの左右回転後、回転量が妥当か検知する必要がある。
左右の茎検知スイッチ224の一方で、地下茎作物Wの茎を検知したときは、左右のクローラあるいは履帯の駆動の一方のみが駆動して回転する。回転後は、再度、左右の茎検知スイッチ224による検知を確認する必要があると思われる。これは、再度、開始でチェックする。
(S1)
S1で、茎検知スイッチ224がオン状態か判断する。S1で、茎検知スイッチ224がオン状態でない場合は、左右の検知スイッチがどちらも押されていない状態であり、機体は直進させると判断し、地下茎作物収穫機Aは初期状態(左右クラッチ17は接続状態)を維持させ、直進する。
つまり、このステップでは左右の茎検知スイッチ224が反応しているかどうかのみを判断する。地下茎作物収穫機A機体を基準に説明すると、地下茎作物Wの茎がコンベアベルト20前方にあるかどうかを判断している。茎検知スイッチ224双方の感知が無ければ前方には何もないと判断して地下茎作物収穫機A機体は直進に限定して走行する。このとき、地下茎作物収穫機Aは初期状態(左右クラッチ17は接続状態)にある。
S1で、茎検知スイッチ224がオン状態の場合は、S2で、左茎検知スイッチ224がオン状態か判断する。
S1で、茎検知スイッチ224がオン状態の場合は、S2で、左茎検知スイッチ224がオン状態か判断する。
S2で、左茎検知スイッチ224がオン状態でない場合は、S3で、右検知スイッチがオン状態か?を判断する。
S2で、左茎検知スイッチ224がオン状態の場合は、S8で、右検知スイッチがオン状態か?を判断する。
S2で、左茎検知スイッチ224がオン状態でない場合は、S3で、右検知スイッチがオン状態か?を判断する。
S3で、右茎検知スイッチ224がオン状態でない場合は、左右の茎検知スイッチ224がどちらも押されていない状態であるので、直進と判断し、地下茎作物収穫機Aは初期状態(左右クラッチ17は接続状態)を維持させ、直進する。
S3で、右茎検知スイッチ224がオン状態の場合は、S2で、左茎検知スイッチ224がオン状態でなく、右側のスイッチ224が検知していると判断し、つまり機体は右旋回が必要と判断する。
S3で、右茎検知スイッチ224がオン状態の場合は、S2において左側のスイッチ224が検知していないが、右側のスイッチ224が検知していると判断している。つまり機体は右旋回が必要と判断し、S4で右クラッチ動作部の右旋回モータ166をリミットスイッチ169Aをギヤ167が作動させるまで回転して、右側クラッチ17を切断する。
S5で、右側の走行装置181の駆動力を切断した状態であるので、地下茎作物収穫機A全体に、右旋回動作をさせる。
(S6)
前ステップS4、S5で右旋回が決定しているが、ここで再度右茎検知スイッチ224が入力していないか判断する。
これは、右旋回が決定判断後の機体右旋回中に右茎検知スイッチ224の入力が継続しているかを確認している。右の検知アーム222が茎によって押されて初期状態から右固定アーム221側に回動し、右茎検知スイッチ224を動作させて機体が右旋回を開始する。右旋回開始と共に、右固定アーム221は相対的に茎から離れようとする方向に移動する。このとき、検知アーム222も右固定アーム221から離れようと回動する。機体の旋回の結果、検知アーム222も初期状態側に戻るので、検知アーム222による右茎検知スイッチ224が非作動状態(オフ状態)となる。つまりステップS6では、旋回を継続する必要があるかを判断する。まだ、右茎検知スイッチ224が検出状態である場合は、ステップS4に戻り制御を繰り返す。また、右茎検知スイッチ224が検出なしと判断した場合は、ステップS7に移行し、機体を直進動作させるために、右旋回用のクラッチ動作用モータ166を逆方向に作動をさせる。
右のクラッチ動作用モータ166は逆方向に作動させ、右のクラッチ17を接続させる。左右のクラッチ17は接続状態となるので、機体は直進する。
右旋回モータ166を逆方向に作動させ、ギヤ173にロッド165を介してクラッチ接続ロッド163を押し、右側走行部18を駆動する側の右側クラッチ17を接続する。旋回時と同様に、ギヤ167の歯部の円周方向端部他方には突起部分を設け、この突起がリミットスイッチ169Bに当接することでモータ166の逆方向への動作は停止する(この時点でクラッチが接続されたと判断させている)。すると次ステップの「直進」に移行する。
前ステップまでを経過した結果、左右双方のクラッチは接続状態となって、機体は前進方向に進行する。
右旋回し過ぎたかの判断は、開始に戻って判断する。
S2で、左茎検知スイッチ224がオン状態の場合は、S8で、右茎検知スイッチ224がオン状態か?を判断する。
S8で、右茎検知スイッチ224がオン状態の場合は、左右の検知スイッチ224がどちらも押されている状態であるので、直進と判断し、地下茎作物収穫機Aは初期状態(左右クラッチ17は接続状態)を維持させ、直進する。
S8で、右茎検知スイッチ224がオン状態でない場合は、S2で左側のスイッチはオン状態であって、右側のスイッチが検知していると判断し、次ステップS9に移行する。つまり機体は左旋回が必要と判断する。
S8で、右茎検知スイッチ224がオン状態でない場合は、S2で左側のスイッチ224のみが検知していて、左側茎検知スイッチ224のみオン状態と判断している。つまり機体は左旋回が必要と判断し、S9で左クラッチ動作部の左旋回モータ166を作動させ、左側クラッチ17を切断させる。
(S10)
S10で、地下茎作物収穫機A全体に、左旋回動作をさせ、直進状態にさせる。
前ステップS9、S10で左旋回が決定しているが、ここで再度左茎検知スイッチ224が入力していないかを判断する。
これは、左旋回が決定判断後の機体左旋回中に左茎検知スイッチ224の入力が継続しているかを確認している。左の検知アーム222が茎によって押されて初期状態から左固定アーム221側に回動し、左茎検知スイッチ224を動作させて機体が左旋回を開始する。左旋回開始と共に、左固定アーム221は相対的に茎から離れようとする方向に移動する。このとき、検知アーム222も左固定アーム221から離れようと回動する。機体の旋回の結果、検知アーム222も初期状態側に戻るので、検知アーム222による左茎検知スイッチ224が非作動状態(オフ状態)となる。つまりステップS11では、旋回を継続する必要があるかを判断する。まだ、左茎検知スイッチ224が検出状態である場合は、ステップS8に戻り制御を繰り返す。また、右茎検知スイッチ224が検出なしと判断した場合は、ステップS12に移行し、機体の直進動作のために、左旋回用のクラッチ動作用モータ166を逆方向に作動をさせる。
左旋回用のクラッチ動作用モータ166は逆方向に作動させ、左のクラッチ17を接続させる。
左旋回モータ166を逆方向に作動させ、ギヤ173にロッド165を介してクラッチ接続ロッド163を押し、左側走行部18を駆動する側のクラッチ17を接続する。右旋回時と同様に、ギヤ167の歯部の円周方向端部他方には突起部分を設け、この突起がリミットスイッチ169Bに当接することでモータ166の逆方向への動作は停止する(この時点でクラッチが接続されたと判断させている)。すると次ステップの「直進」に移行する。
前ステップまでを経過した結果、左右双方のクラッチは接続状態となって、機体は前進方向に進行する。
左旋回し過ぎたかの判断は、開始に戻って判断する。
畝上の作物は等間隔にあるため、コンベアベルト20個別に移動させなくともよい。また、コンベアベルト20個別に移動させると、相互に衝突することを避ける必要があるなど、制御が複雑となる。
この実施例では、四列あるコンベアベルト20の中央側に、茎位置検知部22を設け、一列だけ検知する構成とした。図示はしていないが、対向配置した茎検知アーム222を進行方向と直交する方向に複数列に植付けられた茎を複数条挟むように配置しても、地下茎作物Wは植付け時に進行方向と直交する幅方向に等間隔に植え付けているので、効果は一列のみ検知した場合と同様である。
この実施例では、センサーである茎検知スイッチ224が感知すると直ぐに地下茎作物収穫機A全体で、左右に移動する構成とした。このため、走行部18そのものの旋回に係る部品と引抜搬送部9の位置合わせのための部品を統合することができ、結果、機体全体の部品数を少なくすることが可能となっている。
この場合は、旋回によって一方の茎検知アーム222と他方の茎検知アーム222の検知時間に十分な時間差が設けられるのでスムーズな自動制御が可能になっている。旋回は、左右クローラの一方を停止して停止した側のクローラ方向に旋回する。以下は、1、0Km/h程度の速度であることを前提に記載する。
また、一畝あたり4条で作物(ニンニク)を植付ける。その条間幅は250mmであり、条の進行方向に対する作付幅である株間は150~170mmである。作物の種子は植付機械によって植付けるため、ほぼ一定になるように決められている。生育後も当然その間隔を保っている(倒伏等によるものは除く)。生育後の茎の径は、おおよそ15~30mmである。
また、互いの茎検知アーム222がOFF状態のときの、互いの茎検知アーム222先端の隙間は15mmの設定となっている。茎検知アーム222は、回動支点223から先端まで(回転半径)が180mmで、回動支点223から進行方向と直交する方向に最も遠い円弧部の中心との進行方向と平行な距離は125mm程度、回動支点223から進行方向と直交する方向に最も遠い円弧部の中心との進行方向と直交する距離は110mm程度となっている。
この実施例では、旋回量に対する制御を複雑にすることなく、単純な構成とすることができ、より安価に需要者に提供することができる。また、作業速度を0.4~1.2Km/h、望ましくは、1.0Km/h前後まで適宜エンジン15の出力回転数やHST24の回転数を調整することで作業速度を選択及び調整でき種々の圃場条件に対応可能にしている。
開始し、S21では、自動スイッチがオン状態であるかを判断する。自動スイッチがオン状態でない場合は、終了する。S21で、自動スイッチがオン状態を取っているときは、S22で基準位置までシリンダーである第2昇降駆動部11を、引抜搬送部9の先端部の畝上面からの高さが記憶スイッチによって記憶された基準位置になるまで動作させる。
S23では、畝上面からの引抜搬送部9の先端までの高さが基準高さに到達しているかを判断する。すなわち、記憶部に記憶された畝検知スイッチ213抵抗値になっているかを判断する。S23で引抜搬送部9の先端部の畝上面からの高さが基準高さに到達しているときは、シリンダーである第2昇降駆動部11のシリンダー長を保持する。次いで、S28で、自動スイッチがオン状態を取っているかを判断する。S28で自動スイッチがオン状態を取っていない場合は、そのまま終了する。S28で自動スイッチがオン状態を取っているときは、S23に戻って、畝上面からの引抜搬送部9の先端までの高さが基準高さに到達しているかを判断する。
S24で畝上面からの引抜搬送部9の先端までの高さが基準高さより高いとき、すなわち畝検知アーム212が回動して上方に押し上げられた状態のときは、S26でシリンダー長さを縮めて引抜搬送部9の先端までの高さを上昇させる。
S24で基準高さよりも低いとき、すなわち畝検知アーム212が下方に回動して下がった状態のときは、S25でシリンダー長さを伸ばして引抜搬送部9の先端までの高さを下降させる。S25及びS26の処理後は、S28で自動スイッチがオン状態をとっているかを判断する。
S28で自動スイッチがオン状態を取っていない場合は、そのまま終了する。S28で自動スイッチがオン状態を取っているときは、S23に戻って、畝上面からの引抜搬送部9の先端までの高さが基準高さに到達しているかを判断する。
(1)茎位置検知部22によって、走行装置181のクラッチ17を断続動作させることによって、走行と引抜の向きを同時に方向転換できるので、駆動に係る構成部品点数を削減できると共に、機体サイズの増大を回避できる。
(2)茎位置の検知することで、収穫機Wは作物を基準にして操舵されるので、例えば、畝に対して作物が左右方向にずれていても作物を適正に引抜搬送部9に位置させることができる。
(3)茎位置の検知することで、畝形状によらず作物を適正に引抜搬送部9に位置させることができる。例えば、植付け時の畝形状が収穫時には風雨によって変形してしまうため、畝を基準にすると作物に対して引抜搬送部9の位置がずれて、適正に作物を引き抜けない問題が生じる。
(5)引抜搬送部9の回動支点が、根切部4のリンクの一端側でありこの一端部に、回動支点と同軸の揺動機構(揺動発生機構D)と、引抜搬送部9を駆動させる伝動機構Bであるチェーン伝動のスプロケットの回転軸とが同軸になっていることで、簡素な構成とした。
(7)茎の挟持位置は可及的に地面に近い方が、弾き抜きによる負荷で茎の途中で切れることを防げる。故に、茎の挟持高さを自動で一定にすることは、挟持する位置を根部に近い好適な位置にすることができる。また、引抜搬送部9が地面に衝突・干渉することがないため、収穫作業を中断する事無く安定的かつ連続的に作業が可能。
(10)根切部4の揺動動作によって土中の地下茎作物Wの根部を切ると共に土を膨軟にするため、地下茎作物Wの引き抜きを容易にする。また、根切部4による土の膨軟化は、収穫機の進行に対する抵抗負荷を低下させるため、茎位置検知部22での走行装置181の操舵を容易にさせる。
2 第1リンク
3 第2リンク
4 根切部(ソイラ)
5 第1昇降駆動部
6 第3リンク
7 第4リンク
8 搬送部回動フレーム
9 引抜搬送部
16 走行クラッチ動作部
17 走行クラッチ
18 走行部
181 走行装置
20 コンベアベルト
22 茎位置検知部
23 連結軸
A 地下茎作物収穫機(車体)
B 伝動機構
C リンク機構
D 揺動発生機構
W 地下茎作物
Claims (7)
- 車体の進行方向両側に位置させると共に畝を跨いで走行することができる走行装置を有した走行部と、
前記走行部上で連結させる連結軸によって上下回動可能にし、畝上の地下茎作物の茎を進行方向に対する左右両側を挟持して後方上斜め側に引き抜くと共に後方側へ搬送するコンベアベルトを有した引抜搬送部と、
前記引抜搬送部の前方に位置し、前記引抜搬送部に対して畝上の地下茎作物の茎の進行
方向左右の位置を検知する茎位置検知部と、
前記茎位置検知部の検知によって前記走行装置への伝動を断続可能な走行クラッチを動作させるための走行クラッチ動作部と、
前記引抜搬送部の前方に位置し、根を切断するとともに、土壌を膨軟にする根切部と、
前記引抜搬送部の前方に位置し、前記引抜搬送部に対する畝の上面の高さを検知する畝上面検知部と、
前記畝上面検知部の検知によって前記引抜搬送部及び根切部を上下移動させる第1昇降駆動部と、
前記引抜搬送部の上方に位置し、前記根切部に対する前記引抜搬送部の相対角度を変更可能にさせる第2昇降駆動部と、
を備え、
前記根切部は、前記第1昇降駆動部による上下移動によって設定された範囲内に角度を抑制するリンク機構と、
前記コンベアベルトを駆動するための機構のうち少なくとも1つは前記連結軸と同軸に回転する伝動機構と、
前記リンク機構を構成する少なくとも1つのフレームの一端は、前記連結軸と同軸に設けるとともに前記走行部上に設けた動力部から伝動された動力で回転し前記根切部を揺動運動させる揺動発生機構と、
をさらに備えたことを特徴とする地下茎作物収穫機。 - 前記茎位置検知部は、前記コンベアベルトを支持するコンベアフレームの前方に位置させ先端を前方に向けた固定アームと、
前記固定アームの前方側に支点を設け鉛直方向を軸にして回動可能な茎検知アームと、
前記茎検知アームの回動を検知する茎検知スイッチと、
前記茎検知アームを挟持する地下茎作物の茎の方向に付勢する弾性体と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の地下茎作物収穫機。 - 前記走行クラッチ動作部は、駆動源であるアクチュエータと、該アクチュエータの動力を前記走行クラッチに伝動するロッドと、を備え、
前記アクチュエータの駆動によって、前記走行クラッチを断続動作させる、
ことをさらに特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の地下茎作物収穫機。 - 前記コンベアベルトを駆動するための伝動機構のうち少なくとも1つは前記連結軸と同軸に回転する、
ことをさらに特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3のいずれかに記載の地下茎作物収穫機。 - 前記引抜搬送部は進行方向に対する左右に複数設けられていて、前記引抜搬送部の後方側の下方には引き抜いた地下茎作物の茎を切るための茎切部と、前記引抜搬送部の後方側の上方には前記茎切部によって切断された地下茎作物の茎を前記引抜搬送部より後方に送るための排葉部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は請求項4のいずれかに記載の地下茎作物収穫機。 - 前記畝上面検知部は、前記コンベアベルトを支持するコンベアフレームの前方に位置させた固定板と、前記固定板の前方側に支点を設け進行方向に対する左右方向を軸にして回動可能な畝検知アームと、前記畝検知アームの回動を検知する畝検知スイッチと、前記畝検知アームを畝側に付勢する弾性体と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の地下茎作物収穫機。 - 地下茎作物収穫機の作業速度は、0.4~1.2Km/h、からなる、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3又は請求項4又は請求項5又は請求項6のいずれかに記載の地下茎作物収穫機。
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