特開 2024-177997 作業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024177997

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   A01C 21/00 20060101AFI20241217BHJP

【ＦＩ】

A01C21/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096459

(22)【出願日】2023-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】000000125

【氏名又は名称】井関農機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003834

【氏名又は名称】弁理士法人新大阪国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 智志

【テーマコード（参考）】

2B052

【Ｆターム（参考）】

2B052BA03

2B052BC05

2B052BC08

2B052DA06

2B052DC04

2B052DC14

2B052DC16

2B052DC18

2B052DC19

2B052EA02

(57)【要約】

【課題】走行作業中に、トラクタに搭載したブロードキャスターの肥料等の残量を安価な構成で検出すること。
【解決手段】トラクタ１と、トラクタ１に連結されたブロードキャスター２と、トラクタ１に設けられ、ブロードキャスター２を支持するロワリンク１３と、ロワリンク１３にかかる負荷を検出するひずみゲージ２４と、ひずみゲージ２４の出力値に基づいて、ブロードキャスター２に充填される農業資材である肥料の量の状態を判断する制御部１１とを備えたことを特徴とする作業車両。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行車体と、
前記走行車体に連結された作業機と、
前記走行車体に設けられ、前記作業機を支持する支持部と、
前記支持部にかかる負荷を検出する負荷センサと、
前記負荷センサの出力値に基づいて、前記作業機に充填される農業資材の量の状態を判断する制御部とを備えたことを特徴とする作業車両。

【請求項2】

前記支持部の一部は前記作業機を前記走行車体に連結するロワリンクであり、
前記負荷センサは、前記ロワリンクの前記走行車体の後部フレームへの連結軸のひずみを検出するひずみゲージである、請求項１記載の作業車両。

【請求項3】

前記制御部は、前記負荷センサの検出値を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、作業姿勢において前記作業機に前記農業資材を充填していない状態の前記負荷センサの非充填検出値と、作業姿勢において前記作業機に前記農業資材を充填した状態の前記負荷センサの充填検出値をそれぞれ前記記憶部に記憶しておき、
前記制御部は、作業中に前記負荷センサの検出値が、前記記憶させた非充填検出値と前記記憶させた充填検出値との差の、予め決められた割合値を下回った場合、作業者にその旨報知する、請求項１記載の作業車両。

【請求項4】

前記制御部は、前記負荷センサの検出値を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、作業姿勢において、前記作業機に前記農業資材を充填していない状態の前記負荷センサの非充填検出値を前記記憶部に記憶し、
前記制御部は、作業中に、前記負荷センサの検出値と前記記憶させた非充填検出値との差が所定の値以下になると、運転者に報知する、請求項１記載の作業車両。

【請求項5】

前記制御部は、前記負荷センサの検出値を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、作業姿勢において、前記作業機に前記農業資材を充填した状態の前記負荷センサの充填検出値を前記記憶部に記憶し、
前記制御部は、作業中に、前記負荷センサの検出値と前記記憶させた充填検出値との差が所定の値以上になると、運転者に報知する、請求項１記載の作業車両。

【請求項6】

前記制御部は、前記負荷センサの出力信号を分析し、前記農業資材の減少による出力変動は単調減少であるのに対して、ノイズとなる前記作業機の振動による出力変動は繰り返しであることに基づいて、ノイズを除去する、請求項３から請求項５のいずれかに記載の作業車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、肥料のブロードキャスターなどの作業機を搭載する作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、作業に伴って減少する消費材の量を検出する手段３４と、外部機器と通信する手段４Ａ，４Ｂとを備えた複数の作業車両（トラクタ）１０…と、この作業車両１０…から送信される情報を一括して管理するホスト制御部５とから構成され、このホスト制御部５は、前記各車両の肥料などの消費材の消費量に応じてその車両の作業継続可能時間を演算し、この演算結果を表示するように構成した作業車両の管理システムが知られている（特許文献１）。

【0003】

その作業車両では、肥料を散布する作業機に搭載した肥料の重量を検出する重量センサを設け、検出した重量の減少率から作業車両の作業可能時間を算出するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３７８８０１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、そのような作業機に搭載された重量センサは、センサ自体の費用やその検出信号を走行車体などへ送信する通信制御機器などの費用が高価であり、作業機のコスト上昇の原因になっていた。

【0006】

本発明は、そのような従来の作業車両の課題を考慮し、安価な構成で肥料等の残量などの量の状態を検出できる作業車両を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の本発明は、
走行車体と、
前記走行車体に連結された作業機と、
前記走行車体に設けられ、前記作業機を支持する支持部と、
前記支持部にかかる負荷を検出する負荷センサと、
前記負荷センサの出力値に基づいて、前記作業機に充填される農業資材の量の状態を判断する制御部とを備えたことを特徴とする作業車両である。

【0008】

第２の本発明は、
前記支持部の一部は前記作業機を前記走行車体に連結するロワリンクであり、
前記負荷センサは、前記ロワリンクの前記走行車体の後部フレームへの連結軸のひずみを検出するひずみゲージである、第１の本発明の作業車両である。

【0009】

第３の本発明は、
前記制御部は、前記負荷センサの検出値を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、作業姿勢において前記作業機に前記農業資材を充填していない状態の前記負荷センサの非充填検出値と、作業姿勢において前記作業機に前記農業資材を充填した状態の前記負荷センサの充填検出値をそれぞれ前記記憶部に記憶しておき、
前記制御部は、作業中に前記負荷センサの検出値が、前記記憶させた非充填検出値と前記記憶させた充填検出値との差の、予め決められた割合値を下回った場合、作業者にその旨報知する、第１の本発明の作業車両である。

【0010】

第４の本発明は、
前記制御部は、前記負荷センサの検出値を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、作業姿勢において、前記作業機に前記農業資材を充填していない状態の前記負荷センサの非充填検出値を前記記憶部に記憶し、
前記制御部は、作業中に、前記負荷センサの検出値と前記記憶させた非充填検出値との差が所定の値以下になると、運転者に報知する、第１の本発明の作業車両である。

【0011】

第５の本発明は、
前記制御部は、前記負荷センサの検出値を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、作業姿勢において、前記作業機に前記農業資材を充填した状態の前記負荷センサの充填検出値を前記記憶部に記憶し、
前記制御部は、作業中に、前記負荷センサの検出値と前記記憶させた充填検出値との差が所定の値以上になると、運転者に報知する、第１の本発明の作業車両である。

【0012】

第６の本発明は、
前記制御部は、前記負荷センサの出力信号を分析し、前記農業資材の減少による出力変動は単調減少であるのに対して、ノイズとなる前記作業機の振動による出力変動は繰り返しであることに基づいて、ノイズを除去する、第３から５のいずれかの本発明の作業車両である。

【発明の効果】

【0013】

第１の本発明により、作業機側に高価なセンサや通信機器を設けることなく、安価な構成で肥料等の残量などの量の状態を検出できる。

【0014】

第２の本発明により、肥料などの量の変化を検出しやすい、ロワリンク側の連結軸を利用しているので検出精度が高い。

【0015】

第３の本発明により、割合値で判断できるので精度が高い。

【0016】

第４の本発明により、事前準備として非充填検出値の検出だけですむメリットがある。

【0017】

第５の本発明により、事前準備として充填検出値の検出だけですむメリットがある。

【0018】

第６の本発明により、作業機の振動などのノイズを除去でき、精度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明における実施の形態にかかるトラクタの側面図

【図2】同トラクタの走行車体を下からみた斜視図

【図3】同トラクタの走行車体のロワリンクの連結軸を中心とする斜視図

【図4】同トラクタの制御部などの構成図

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。

【0021】

図１は、本発明の実施の形態にかかる作業車両の一例としてのトラクタの構成図である。以下では、トラクタの進行方向を基準として、前後、左右、上下とする。

【0022】

図１において、１はトラクタの走行車体であって、この走行車体１の後部に、肥料、飼料その他の粉末、錠剤、液体などの農業資材を散布するブロードキャスター２が連結されている。このブロードキャスター２は本発明の作業機の一例である。

【0023】

走行車体１は、車体前部にエンジン３を設け、このエンジン３の回転動力を複数の変速装置を介して後輪４、４へ伝達して走行する構成となっている。ここに５、５は前輪である。

【0024】

エンジン３の後方にはダッシュボード６が設けられ、液晶表示機器７などが備えられている。また、ダッシュボード６の後方にはステアリングハンドル９が配置され、その後方には操縦座席１０が設けられている。なお、ダッシュボード６内には制御部１１が内蔵されている。８はキャビンである。

【0025】

次に、走行車体１に連結されるブロードキャスター２などについて説明する。

【0026】

走行車体１の後には、トップリンク１２と左右ロワリンク１３、１３とからなる三点リンク機構を設け（図２、図３参照）、これにブロードキャスター２を連結した構成となっている。また、左右ロワリンク１３、１３は後述するように左右のシリンダロッド１４、１４によって昇降できるようになっている。

【0027】

このブロードキャスター２は、作業に伴って減少する消費材の一例である肥料を充填したタンク２ａや肥料を散布する円盤などを備えている。

【0028】

図２、図３は、その走行車体１の後部と、トップリンク１２、左右ロワリンク１３、１３、シリンダロッド１４、１４などを下方から見上げた斜視図である。

【0029】

すなわち、左右のロワリンク１３、１３の下端はそれぞれ走行車体１の後部フレーム１６、１６に連結軸１５、１５によって回動可能に連結支持されている。また、左右のロワリンク１３、１３の上端にはブロードキャスター２が装着される係止部Ｒ１、Ｒ２が形成されている。

【0030】

また、左右のロワリンク１３、１３の上方位置にはトップリンク１２が一本設けられ、トップリンク１２の下端は走行車体１の後部フレーム２０に連結軸２１によって回動可能に支持されている。また、そのトップリンク１２の上端にはブロードキャスター２が装着される係止部Ｒ３が形成されている。

【0031】

さらに、左右のロワリンク１３、１３の途中位置にそれぞれに左右の油圧シリンダロッド１４、１４の下端が連結軸１９、１９で連結され、左右のロワリンク１３、１３を上下昇降させることが出来るようになっている。

【0032】

また、それら左右の油圧シリンダロッド１４、１４の上端はそれぞれ走行車体１の後部フレームに連結されたアーム１７、１７に連結軸１８、１８によって連結されている。

【0033】

なお、左右の２２、２２はバッファである。また、２３は左右のロワリンク１３、１３の高さに差をつけるための油圧シリンダである。

【0034】

トップリンク１２、左右ロワリンク１３、１３、左右のシリンダロッド１４、１４、アーム１７、１７、後部フレーム１６などと、それらの連結軸１５、１８、１９や係止部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３などは、本発明の支持部の一例である。

【0035】

次に、負荷センサについて説明する。例えばひずみゲージが利用される。

【0036】

本実施例ではこのひずみゲージ２４、２４はロワリンク１３、１３の下端にある左右の連結軸１５、１５に貼り付けられている。図３の符号２４、２４で示される。

【0037】

そのひずみゲージ２４、２４からの出力信号は制御部１１に入力される。以下に制御部１１におけるその信号の処理の仕方について図３に基づいて説明する。

【0038】

＜実施例１＞
先ず、走行車体１にブロードキャスター２を装着した上で作業姿勢（肥料散布の走行できる状態）とし、肥料などを充填していない状態で、左右のひずみゲージ２４、２４の出力信号を制御部１１の受信部１１ａで受信し、左右のひずみゲージ２４、２４の平均値を演算部１１ｂが演算し記憶部１１ｃに記憶する。

【0039】

そのためにダッシュボード６には演算、記憶を指示する専用のスイッチが設けられ、それを短時間押すことで、肥料などを充填していない状態（初期状態という）でのひずみゲージ２４の出力値（非充填検出値）を演算し記憶部１１ｃに記憶する。

【0040】

なお、この専用のスイッチに代えて、短時間押すことで他の機能を実行するスイッチを長時間おすことで初期状態の出力信号を得るようにしてもよい。

【0041】

なおまた、専用のスイッチが押された場合、その瞬間の出力値だけでなく、制御部１１は１０秒ほどの間の出力値の平均を演算して記憶部１１ｃに記憶させる。そうすることによって瞬間的な出力値よりも精度を上げることが出来る。長押しのスイッチについても同様に出来る。

【0042】

上述のようにして制御部１１は出力値を記憶部１１ｃに記憶させ、その記憶した旨を作業者に報知部１１ｄで報知する。例えばブザーを一度鳴らすなどである。あるいは液晶表示機器７にその旨表示する。

【0043】

次に、今度は、走行車体１にブロードキャスター２を装着した上で作業姿勢とし、肥料などを充填した状態（充填状態という）で、左右のひずみゲージ２４、２４の出力信号（充填検出値）を制御部１１の受信部１１ａが受信する。そして、左右のひずみゲージ２４、２４の平均値を演算部１１ｂが演算し記憶部１１ｃに記憶する。

【0044】

そのために、専用のスイッチを短時間押すことで上記信号（充填検出値）の記憶をさせることが出来る。上記長押しスイッチでもかまわない。

【0045】

また、１０秒程度の時間の平均値を充填検出値としてもかまわない。

【0046】

上述のようにして制御部１１は充填検出値を記憶部１１ｃに記憶させ、その記憶した旨を作業者に報知部１１ｄで報知する。例えば初期状態と区別するため、ブザーを二度鳴らすなどである。あるいは液晶表示機器７にその旨表示する。

【0047】

このようにして、記憶部１１ｃには非充填検出値と充填検出値の二通りの信号値が記憶される。制御部１１はさらに、記憶部１１ｃに初期状態の非充填検出値と、充填状態の充填検出値とを記憶しているのでその差を演算しておく。この差の値が、満杯に充填された肥料の全体量に対応することになる。

【0048】

このようにして準備が完了してから肥料の散布などの作業走行に移る。この作業走行中もひずみゲージ２４から検出信号が制御部１１に送信されていく。

【0049】

そして、上記満杯に充填された肥料の全体量に対応する上記差の値を１００％としたとして、ひずみゲージ２４の１０秒程度の間の平均値が予め決められた割合値になった、または下回った時、作業者にその旨報知部１１ｄで報知する。例えば長時間連続でブザーを鳴らすなどである。あるいは液晶表示機器７にその旨表示する。

【0050】

その割合値としては、例えばその作業中のひずみゲージ２４の出力の上記平均値と非充填検出値との差分が、上記差の値の５０％と設定することが出来、そのような場合は、作業者は肥料が半分に減ったことが分かる。

【0051】

あるいはその予め決められた割合値を１０％とすることも出来る。作業者は肥料の残量が少ないことが容易に分かる。なお、半分の場合の報知の仕方と１０％の場合の報知の仕方を変えることが望ましい。半分のときは低い音で、１０％のときは高い音でなどである。

【0052】

なお、報知部１１ｄにおけるブザーなどの報知音は、上記専用スイッチや長押しタイプのスイッチなどを再度押すことで停止させることが出来る。

【0053】

また、液晶表示機器７に、上記非充填検出値を下限値、上記充填検出値を上限値ととし、その間に現在のひずみゲージ２４の検出値をグラフなどでリアルタイム表示することも可能である（図３参照）。さらにはその表示値を肥料なら肥料のグラム数に換算することが出来る場合はそのグラム数の値とすることでさらに作業者に分かり易いので望ましい。グラフ化によって残量が直感的に分かるというメリットがある。

【0054】

本実施例では、ひずみゲージ２４の出力値（電気信号値）と肥料などの質量との関係が予め決められててなくとも、５０％とか１０％とかの割合で残量が分かるので便利である。肥料などの重さは湿気などによって変わりうるので、ひずみゲージの値が肥料などの質量に常に正確に対応するわけではないからである。

【0055】

また、実際に作業車両が走行する場合、圃場の状態などにより細かくブロードキャスター２が振動することがあり、その変動もひずみゲージ２４で拾ってしまうことがある。

【0056】

そこで、このようなノイズを除去することで肥料などの量の状態を精度よく検出出来る。それには、ブロードキャスター２の振動は細かく繰り返す振動波としてひずみゲージ２４の出力値に現れるが、他方、肥料などの質量は走行していくにつれて、ひずみゲージ２４の出力値は単調減少していくことから、その違いを利用して周波数解析や振幅解析などによって、ブロードキャスター２の細かい振動部分をノイズとして検出して除去することが出来る。このノイズ除去は下記実施例２、３でも適用可能である。

【0057】

また、本実施例では、ひずみゲージ２４を貼り付ける場所は、ロワリンク１３、１３の下端の連結軸１５、１５であったが、これに限らず、肥料などの質量の増減を検出し得る場所なら他の場所でも構わない。例えば、ロワリンク１３、１３の上端の係止部Ｒ１、Ｒ２や、トップリンク１２の下端の連結軸２１や、その上端の係止部Ｒ３や、シリンダロッド１４、１４の下端の連結軸１９、１９や、その上端の連結軸１８、１８などである。さらにその他の場所でも、肥料などの質量の増減を検出し得る場所ならどこでもよい。また、下記実施例２、３でも同様である。
＜実施例２＞
次に、別の実施例について説明する。

【0058】

本実施例２では、制御部１１は、作業姿勢において、ブロードキャスター２に肥料などを充填していない状態のひずみゲージ２４の非充填検出値を記憶部１１ｃに記憶し、作業走行中に、ひずみゲージ２４の検出値と記憶させた非充填検出値との差が予め決めておいた所定の値以下になると、運転者に報知部１１ｄで報知する。例えば、肥料などの残量が少なくなったことを示す所定値である。

【0059】

この実施例の場合は、ひずみゲージ２４の出力値と肥料などの質量との関係を予め実験などで得ておく必要がある。それによって上記所定の値を決定しておく。

【0060】

本実施例では、ブロードキャスター２に肥料などを充填した状態で検出をする必要が無いという便利さがある。
＜実施例３＞
次に、別の実施例について説明する。

【0061】

本実施例３では、制御部１１は、作業姿勢において、ブロードキャスター２に肥料などを充填した状態のひずみゲージ２４の充填検出値を記憶部１１ｃに記憶し、作業走行中に、ひずみゲージ２４の検出値と記憶させた非充填検出値との差が予め決めておいた所定の値以上になると、運転者に報知部１１ｄで報知する。例えば、肥料などの残量が少なくなったことを示す所定値である。

【0062】

この実施例の場合は、ひずみゲージ２４の出力値と肥料などの質量との関係を予め実験などで得ておく必要がある。それによって上記所定の値を決定しておく。

【0063】

本実施例では、ブロードキャスター２に肥料などを充填していない状態で検出をする必要が無いという便利さがある。

【産業上の利用可能性】

【0064】

本発明は、安価な構成で肥料等の残量などの量の状態を検出でき、肥料のブロードキャスターなどの作業機を搭載する作業車両に最適である。

【符号の説明】

【0065】

１ 走行車体
２ ブロードキャスター
３ エンジン
４ 後輪
５ 前輪
６ ダッシュボード
７ 液晶表示機器
８ キャビン
９ ステアリングハンドル
１０ 操縦座席
１１ 制御部
１１ａ 受信部
１１ｂ 演算部
１１ｃ 記憶部
１１ｄ 報知部
１２ トップリンク
１３ ロワリンク
１４ シリンダロッド
１５、１８、１９、２１ 連結軸
１６、２０ 後部フレーム
１７ アーム
２２ バッファ
２３ 水平シリンダ
２４ ひずみゲージ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】