JP4277236B2 - 田植機における植付苗量制御方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、田植機における植付苗量制御方法及び装置に関し、さらに詳しくは、苗載せ台に搭載した苗マットを苗取出し口側に送り、苗取出し口から苗植付け体により１株ずつに分離して取出し、順次田面に植付ける田植機における植付苗量制御方法及び装置に関する。

従来、苗載せ台に搭載した苗マットを苗送り機構（苗送りベルト）により苗取出し口側に送り、苗取出し口から苗植付け体（苗植付け爪）により１株ずつに分離して取出し、順次田面に植付けるマット苗田植機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記苗載せ台は、前後方向に斜めに傾斜しており、長方形状の苗マットを縦長方向に２枚程度搭載でき、左右両側が仕切り枠により苗マットの幅で縦方向に複数区画に仕切られている。この苗載せ台の上端部と下端部は開放されており、上端部側から苗マットが供給され、下端部には苗マットの下端部を摺接可能に支承する苗受け板が機体側に設けられている。この苗受け板に苗取出し口が開口しており、この苗取出し口に対応して前後方向に回転する苗植付け体（爪）が機体側に設けられている。そして、苗載せ台は仕切り枠により仕切られた左右の幅（苗マットの横幅）間隔で左右に往復移動し、その移動の間に、苗取出し口から苗植付け体（爪）により苗が１株ずつ取出されて圃場に植付けられる。苗マットが左右方向に１列分取出されたとき、即ち、苗載せ台が左右端に達して折り返すときに、苗マットは苗送り機構（苗送りベルト）により１列分送り出される。

特開昭５４−０８５９１５号公報

ところで、苗マットはその自重がかなりあり、傾斜した苗載せ台上に長方形状の苗マットを縦長方向に搭載するので、上側の苗の重量圧が下方の苗に掛かることになり、苗載せ台に搭載されている苗マットの量が多い場合は、下方の苗は上方の苗の重量圧を大きく受けて苗が圧縮されて苗密度が高くなり、苗載せ台上の苗マット量が少ない場合には、上方からの重量圧は少なくて下方の苗はあまり圧縮されずに苗密度は低くなる。このため、上記従来の田植機にあっては、苗載せ台上の苗マットの残量を検出する機能によって、苗の密度に応じて苗送り機構（苗送りベルト）による苗マットの送り出し量を増減させることが提案されているが、苗植付け体により田面に植付けられた苗を検出する機能、苗載せ台を通って田面に植付けられた苗の使用量を検出する機能などを備えておらず、十分な植付苗量の制御を行うことはできないという問題がある。
そして、そのために、予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植付けることができず、所要苗マット枚数が多くなるという問題が生じる。

そこで、本発明は、上記した従来技術が有している問題点を解決するためになされたものであって、田面に植え付けられた苗を検出して植付苗量を制御することが可能な田植機における植付苗量制御方法及び装置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田植機における植付苗量制御方法は、苗載せ台に搭載した苗マットを苗送り機構により苗取出し口側に送り、前記苗取出し口から苗植付け体により１株ずつに分離して取出し、順次田面に植付ける田植機において、
前記苗マットの移動量をロータリエンコーダを用いて検出する第１の工程と、前記苗植付け体が田面に植え付けた苗の有無を前後に所定の間隔を置いて配置された左右一対の光センサからなる前部センサ及び後部センサを用いて検出する第２の工程と、前記ロータリエンコーダの検出値に基づいて前記苗植付け体により田面に植え付けられた苗の使用量を算出し、前記前部センサ及び後部センサの検出値に基づいて前記田植機の走行速度を算出し、その走行速度から苗が植付けられた面積、苗植付け株間を算出し、算出した前記苗の使用量、苗が植え付けられた面積及び苗植えつけ株間に応じて予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植付けるように、前記苗植付け体による苗の取出し量を、既に植付けられた面積に対して使用した苗マットの量が目標として設定された値よりも多いときは少なくし、目標として設定された値よりも少ないときは多くする第３の工程と、を有することを特徴とする

また、本発明の田植機における植付苗量制御装置は、苗載せ台に搭載した苗マットを苗送り機構により苗取出し口側に送り、前記苗取出し口から苗植付け体により１株ずつに分離して取出し、順次田面に植付ける田植機において、
前記苗載せ台の苗マット移動方向の終端部に設けられ、前記苗マットの移動量を検出するロータリエンコーダと、前記苗植付け体よりも後方に設けられ、前記苗植付け体が田面に植え付けた苗の有無を検出する前後に所定の間隔を置いて配置された左右一対の光センサからなる前部センサ及び後部センサと、前記ロータリエンコーダの検出値に基づいて前記苗植付け体により田面に植え付けられた苗の使用量を算出し、前記前部センサ及び後部センサの検出値に基づいて前記田植機の走行速度を算出し、その走行速度から苗が植付けられた面積、苗植付け株間を算出し、算出した前記苗の使用量、苗が植え付けられた面積及び苗植えつけ株間に応じて予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植付けるように、前記苗植付け体による苗の取出し量を、既に植付けられた面積に対して使用した苗マットの量が目標として設定された値よりも多いときは少なくし、目標として設定された値よりも少ないときは多くする制御装置と、を備えることを特徴とする。

本発明の田植機における植付苗量制御方法及び装置によれば、制御装置は、ロータリエンコーダと光センサとの検出値に基づいて、苗植付け体により田面に植え付けられた苗の使用量、苗が植付けられた面積、苗植付け株間、田植機の走行速度を算出し、当該算出値に応じて予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植付けるように、苗植付け体による苗の取出し量を増減させる。これにより、予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植え付けることができるようになり、その結果、所要苗マット数を大幅に減少（半減）させることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を添付の図面に基づいて具体的に説明する。

図１において、符号１は、従来周知のものと同様に、乗用車体２の後部に連結兼伝動装置３を介して苗植付け装置４を上下移動（昇降）可能に装着した乗用型田植機である。苗植付け装置４は、本体部５の下側にフロート６を設け、本体部５の上側に、苗マットを載置して左右方向に所定の間隔で往復移動する苗載せ台７を設けている。この苗載せ台７の上端部と下端部は開放されており、上端部側から苗マットが滑り込ませるようにして供給され、下端部には、図２に示すように、苗マットの下端部を摺接可能に支承する苗受け板８が本体部５に設けられている。この苗受け板８に苗取出し口９が開口しており、この苗取出し口９に対応して前後方向に回転する苗植付け体（爪）１０が本体部５に設けられている。また、苗載せ台７は前後方向に斜めに傾斜しており、長方形状の苗マットを縦長方向に２枚程度搭載できる長さを有しており、左右両側が仕切り枠１１により苗マットの幅で縦方向に複数区画に仕切られており、苗搭載面の下部位置には２列の苗送り機構（苗送りベルト）１２が設けられている。

そして、苗載せ台７は、仕切り枠１１により仕切られた左右の幅（苗マットの横幅）間隔で左右方向に往復移動し、その移動の間に、苗取出し口９から苗植付け体（爪）１０により苗が１株ずつ取出され（掻き取られ）て圃場に植付けられる。苗マットから苗が左右方向に１列分取出されたとき、即ち、苗載せ台７が左右端に達して折り返し移動するときに、苗マットは苗載せ台７の苗載置面に設けられている苗送り機構１２により送り出される。この苗送り機構１２による苗マットの送り出し量は、従来のものでは一定量ずつであったが、本発明においては苗載せ台７に載置されている苗マットの量の多少に応じて変化（増減）させる。

前記苗載せ台７の仕切り枠１１には、図２〜図５に示すように、苗載せ台７上の苗マットの残量を検出する、上下方向に複数（図面では３個）の苗残量検出器１３と、下端部に、苗載せ台７を通って苗植付け体１０により圃場に植付けられた苗の使用量を検出する機能を有する苗使用量検出器１４とを設けている。苗残量検出器１３は、図４に示すように、リミットスイッチ１３ａと、その操作子に連結された検出プレート１３ｂとを具備し、検出プレート１３ｂを苗載せ台７の苗移動経路に臨ませている。そして、苗載せ台７に苗マットがあると検出プレート１３ｂは押圧されてリミットスイッチ１３ａをオンにして苗があることを検出し、苗載せ台７に苗マットがないと検出プレート１３ｂは押圧されずにリミットスイッチ１３ａはオフとなって苗がないことを検出する。この検出された苗残量に応じて苗載せ台７上の苗を苗送り機構１２により苗取出し口９側へ送り出す苗送り出し量を、苗残量が多いときは少なくし、苗残量が少ないときは多くなるように制御する。

前記苗使用量検出器１４は、図５に示すように、仕切り枠１１に揺動レバー１４ａの基端部が枢支軸１４ｂを介して左右方向に回動自在に枢支され、該枢支軸１４ｂに巻回するようにして設けた捻りバネ１４ｃにより、揺動レバー１４ａの先端側が苗載せ台７側に突出する位置から仕切り枠１１内に引き込む位置まで弾持されている。この揺動レバー１４ａの先端部に、外周が苗載せ台７上の苗マットのマット部に接し、苗マットが移動するとその移動分だけ回転する歯車１４ｄが設けられ、この歯車１４ｄの回転軸１４ｆは、揺動レバー１４ａの先端部に設けられたロータリエンコーダ１４ｅの回転軸と同軸に軸支されている。従って、苗使用量検出器１４は、苗載せ台７を通って苗植付け体１０により取出されて田面に植付けられた苗の使用量を検出する機能を有している。そして、苗植付け体１０により田面に植付けられた苗量を検出することにより、既に苗が植付けられた面積、植付けに使用した苗の量、苗植付け株間を、乗用車体２に搭載した制御装置（ＣＰＵ）２３により算出して出力し、乗用車体２の操縦席近傍に設けた表示装置（タッチパネル）２２に表示する。

前記フロート６及び苗植付け体１０の後方に、図６〜図９に示す植付苗検出装置１５を設けている。この植付苗検出装置１５は、苗植付け体１０により田面１６に植付けられた苗１７を電気信号により検出するもので、端面が逆Ｕ字形をして前後に延びるセンサ支持枠１５ａに、前後に所定の間隔（Ｌ：図１０参照）を置いて左右一対の光センサからなる前部センサ１５ｂ及び後部センサ１５ｃをそれぞれ対向して設けている。センサ支持枠１５ａは、前記フロート６の後端部に立設された連結アーム６ａに平行リンク２０、バネ２１を介して上下動可能に支持された支持フレーム１９の左右両端部に取付けられ、該支持フレーム１９の下側にフロート１８が取付けられている。そして、図１０及び図１１に示すように、センサ１５ｂ及び１５ｃによって検出された植付け苗１７と次の植付け苗１７ａの電気信号の間隔及び時間差ｔ1，ｔ2から、制御装置２３により田植機１の走行速度と苗植付け株間（１７〜１７ａ）とを算出し、植付苗量を制御する。

制御装置２３からの出力により作動し、苗送り機構１２の駆動量を変更して苗植付け体１０による植付苗量を制御する植付苗量変更制御装置は、図１２に示すように構成されている。即ち、本体部５からの動力により作動する苗送りベルト駆動レバー２４は、先端部に設けた操作子２４ａを操作具２５のスリット２５ａ内に嵌挿させており、スリット２５ａにより規制されて振動幅Ａ（大）、振動幅Ｂ（小）などの範囲で振動する。操作具２５に基端部が連結された操作ワイヤ２６の先端部は、アウタチューブ２６ａを通って苗送りベルト駆動量制御部２７に連繋されている。苗送りベルト駆動量制御部２７はＤＣモータ２８により駆動回転するスクリュウ軸２８ａによって移動する。ＤＣモータ２８及びスクリュウ軸２８ａは、制御装置２３からの出力によりストッパ２９ａがリミットスイッチ２９，２９に規制される範囲で、３つの位置決めセンサ３０で決められる位置に苗送りベルト駆動量制御部２７を移動させ、操作具２５を図の上下方向に動かして位置決めする。その結果、苗送りベルト１２の駆動量が変化して、苗の送り量が制御される。

また、本発明においては、前記苗載せ台７の仕切り枠１１に設けた苗使用量検出器１４により苗の使用量を検出する機能を有し、前記苗植付け体１０により田面に植付けられた苗を植付苗検出装置１５により検出して、制御装置２３により既に苗が植付けられた面積、植付けに使用した苗の量を算出して、予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植付けるように苗載せ台７上の苗を苗送り機構１２により苗取出し口９側へ送り出す苗送り出し量、または苗植付け体１０による苗の取出し量を増減させるようにしてもよい。また、本発明による苗植付け体１０は、苗の取出し幅を従来のものより細くして、苗の取出し量を少なくするようにした細爪を開発している。

上記制御装置２３においては、苗残量検出器１３のリミットスイッチ１３ａからの信号が入力され、また、苗使用量検出器１４のロータリエンコーダ１４ｅからの信号が入力され、さらに、植付苗検出装置１５の前部センサ１５ｂ及び後部センサ１５ｃからの信号が入力されて、それぞれ設定された諸式で演算されて苗送り機構１２による苗を苗取出し口９側へ送り出す苗送り出し量、または苗植付け体１０による苗の取出し量を算出（決定）し、出力して苗送り機構１２を駆動させる。

上記表示装置（タッチパネル）２２では、植付け作業を中断することなく上記苗残量検出器１３、苗使用量検出器１４、植付苗検出装置１５からの検出値、算出値を表示し、タッチ操作により制御部への指示が可能である。そして、画面には、検出値、算出値のほか欠株率（％）、株間（ｃｍ）、植付けマット苗（枚／１０ａ）、苗載せ台の位置（左右）、苗送り回数、苗送り量（ｍｍ）、苗残量、苗掻取り量（多〜少）、苗送り量（多〜少）などが表示され、植付苗量変更制御装置を介して制御される。

次に、上記のような構成の植付苗量を制御する植付苗量制御装置の動作について説明する。

乗用型田植機１は、代掻きされた水田に導入されて、苗植付け装置４のフロート６を田面１６に接した状態で走行しながら苗植付け体１０により苗が植付けられる。この実施例の田植機１は６条植えであり、作業開始時は仕切り枠１１により仕切られた各苗載せ台７に上下方向に２枚ずつ苗マットを載置し、植付け作業中に最下部のリミットスイッチ１３ａがオフとなって苗がなくなったことを検出したときは、警報を発して機体の走行を停止して苗マットを補給し、植付け作業を再開する。苗載せ台７においては、仕切り枠１１に設けられた苗残量検出器１３の上下３個のリミットスイッチ１３ａにより、苗の有無が検出されて制御装置２３に入力され、演算されて苗残量に応じて苗載せ台７上の苗を苗送り機構１２により苗取出し口９側へ送り出す苗送り出し量を苗残量が多いときは少なくし、苗残量が少ないときは多くなるように制御される。

また、仕切り枠１１の下部に設けられた苗使用量検出器１４では、苗載せ台７を通って苗植付け体１０により取出されて田面に植付けられた苗の使用量を検出し、制御装置２３に入力し、演算することにより既に苗が植付けられた面積、植付けに使用した苗の量、苗植付け株間等を算出して出力し、表示装置（タッチパネル）２２に表示して操作される。また、植付苗検出装置１５においては、前部センサ１５ｂ及び後部センサ１５ｃにより田面１６に植付けられた苗１７を検出し、植付け苗１７と次の植付け苗１７ａの電気信号の間隔及び時間差ｔ1，ｔ2から、制御装置２３により田植機１の走行速度と苗植付け株間（１７〜１７ａ）とを算出し、植付苗量を制御する。

本発明による苗植付け装置４と従来の苗植付け装置による栽培試験を、マット苗とポット苗を用いて行ったところ、本発明では、苗植付け本数を半分にして、マット苗において欠株率がやや高かったものの、収量ではほとんど変わらず、ポット苗ではわずかに増収となった。苗植付け体１０に、苗の取出し幅を従来のものより細くして、苗の取出し量を少なくするように改良した細爪を使用した結果では、欠株率が減少し、苗使用量の変動が少なかった。苗使用量一定化試験を行った結果を図１３に示す。このグラフで、植付け本数は、制御なしの区と比較して少なかったものの、全体を通して植付け本数の変化が少なく、苗使用量が安定化していることが分かった。特に苗残量の多いときに、植付け本数を減らすことができた。苗が少なくなり、苗送り量を調整する苗送りベルト１２と接する部分が減少すると、効果は薄くなった。

以上説明したように本発明の田植機における植付苗量制御方法及び装置によれば、制御装置２３は、苗使用量検出器１４（ロータリエンコーダ１４ｅ）と植付苗検出装置１５（光センサからなる前後部センサ１５ｂ、１５ｃ）との検出値に基づいて、苗植付け体１０により田面に植え付けられた苗の使用量、苗が植付けられた面積、苗植付け株間、田植機１の走行速度を算出し、当該算出値に応じて予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植付けるように、苗植付け体１０による苗の取出し量を増減させる。これにより、予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植え付けることができるようになり、その結果、所要苗マット数を大幅に減少（半減）させることができる。そして、苗マットの補給回数が少なくなり、苗マットの育苗・苗運搬量が少なくなって、余分な労力、資材、時間を必要としなくなる。従って、田植え作業の軽労化と育苗・苗運搬の省力化を達成することができる。

本発明の植付苗量制御装置を備えた乗用型田植機の概略側面図である。 本発明による苗載せ台及び苗受け板の部分平面図である。 同苗載せ台の側面図である。 同苗残量検出器の側面図（ａ）、同平面図（ｂ）、同正面図（ｃ）である。 同苗使用量検出器の平面図（ａ）、同側面図（ｂ）、同正面図（ｃ）である。 同植付苗検出装置の斜視図である。 同植付苗検出装置の使用状態の正面図である。 同植付苗検出装置の装着状態を示す部分平面図である。 同側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、植付苗検出器による苗検出状況の説明図である。 （ａ）〜（ｄ）は、植付苗検出器による検出状況の説明図である。 本発明による植付苗量変更制御装置の説明図である。 本発明による植付苗量制御を行った場合と制御を行わなかった場合との苗植付本数を比較したグラフである。

符号の説明

１…乗用型田植機
２…乗用車体
４…苗植付け装置
７…苗載せ台
１０…苗植付け体（爪）
１２…苗送り機構（苗送りベルト）
１３…苗残量検出器
１３ａ…リミットスイッチ
１３ｂ…検出プレート
１４…苗使用量検出器
１４ｅ…ロータリエンコーダ
１５…植付苗検出装置
１５ｂ…前部センサ（光センサ）
１５ｃ…後部センサ（光センサ）
１６…田面
２３…制御装置（ＣＰＵ）

Claims (2)

1. 苗載せ台に搭載した苗マットを苗送り機構により苗取出し口側に送り、前記苗取出し口から苗植付け体により１株ずつに分離して取出し、順次田面に植付ける田植機において、
   前記苗マットの移動量をロータリエンコーダを用いて検出する第１の工程と、
   前記苗植付け体が田面に植え付けた苗の有無を前後に所定の間隔を置いて配置された左右一対の光センサからなる前部センサ及び後部センサを用いて検出する第２の工程と、
   前記ロータリエンコーダの検出値に基づいて前記苗植付け体により田面に植え付けられた苗の使用量を算出し、前記前部センサ及び後部センサの検出値に基づいて前記田植機の走行速度を算出し、その走行速度から苗が植付けられた面積、苗植付け株間を算出し、算出した前記苗の使用量、苗が植え付けられた面積及び苗植えつけ株間に応じて予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植付けるように、前記苗植付け体による苗の取出し量を、既に植付けられた面積に対して使用した苗マットの量が目標として設定された値よりも多いときは少なくし、目標として設定された値よりも少ないときは多くする第３の工程と、を有することを特徴とする田植機における植付苗量制御方法。
2. 苗載せ台に搭載した苗マットを苗送り機構により苗取出し口側に送り、前記苗取出し口から苗植付け体により１株ずつに分離して取出し、順次田面に植付ける田植機において、
   前記苗載せ台の苗マット移動方向の終端部に設けられ、前記苗マットの移動量を検出するロータリエンコーダと、
   前記苗植付け体よりも後方に設けられ、前記苗植付け体が田面に植え付けた苗の有無を検出する前後に所定の間隔を置いて配置された左右一対の光センサからなる前部センサ及び後部センサと、
   前記ロータリエンコーダの検出値に基づいて前記苗植付け体により田面に植え付けられた苗の使用量を算出し、前記前部センサ及び後部センサの検出値に基づいて前記田植機の走行速度を算出し、その走行速度から苗が植付けられた面積、苗植付け株間を算出し、算出した前記苗の使用量、苗が植え付けられた面積及び苗植えつけ株間に応じて予め設定した苗マット枚数で所定の面積を植付けるように、前記苗植付け体による苗の取出し量を、既に植付けられた面積に対して使用した苗マットの量が目標として設定された値よりも多いときは少なくし、目標として設定された値よりも少ないときは多くする制御装置と、を備えることを特徴とする田植機における植付苗量制御装置。

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