JPH088810B2 - 田植機の植付爪駆動機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転駆動される一つの植付ケースの両端に
植付爪を取付けて、植付ケース１回転によって２回の植
付けを行えるよう構成した田植機の植付爪駆動機構に関
する。

〔従来の技術〕

上記植付爪駆動機構としては、例えば特開昭60-221
009号公報や特開昭63-74413号公報で示されるものが
知られている。

前者（特開昭60-221009号）は、植付ミッションケ
ースから横側方に突出し回転駆動される駆動軸に植付ケ
ースを連結固定し、前記植付ケース内の回転中心部位に
太陽歯車を前記植付ミッションケースに対して固定状態
で配置すると共に、前記植付ケースの両端に一対の植付
爪を備え、この植付爪を支持する支持軸に最終歯車を固
定し、さらに前記太陽歯車と一方の最終歯車との間に一
体回転する一対の中間歯車を配置し、太陽歯車と一方の
中間歯車をそれぞれ真円歯車にして咬合させるととも
に、他方の中間歯車と最終歯車とをそれぞれ偏芯歯車
（あるいは楕円歯車）にして咬合させることで、前記植
付ケースの等速１回転に伴って植付爪を支持する支持軸
を不等速で逆方向に１回転させる二段の歯車列を構成
し、もって、植付ケース回転中の各回転位相における両
植付爪の姿勢を決定して、各植付爪が苗のせ台より交互
に苗を切り出し圃場に植付けてゆくように構成されてい
る。

また、後者（特開昭63-74413号公報）は、植付ミッ
ションケースから横側方に突出し回転駆動される駆動軸
に植付ケースを連結固定し、前記植付ケース内の回転中
心部位に非円形の太陽歯車を前記植付ミッションケース
に対して固定状態で配置すると共に、前記植付ケースの
両端に一対の植付爪を備え、この植付爪を支持する支持
軸に非円形に最終歯車を固定し、さらに前記太陽歯車と
一方の最終歯車との間にこれらに咬合する非円形の中間
歯車を配置し、前記植付ケースの等速１回転に伴って植
付爪を支持する支持軸を不等速で逆方向に１回転させる
歯車列を構成し、もって、植付ケース回転中の各回転位
相における両植付爪の姿勢を決定して、各植付爪が苗の
せ台より交互に苗を切り出し圃場に植付けてゆくように
構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前者は、太陽歯車、一対の中間歯車、及び、最終歯
車による歯車列を、一組の偏芯歯車（あるいは楕円歯
車）の咬合を含んだ歯車列にすることで、植付爪移動行
程中の爪姿勢を漸次修正して、植付爪先端軌跡を苗のせ
台の下端から圃場面を亘る縦長のループ状に設定してい
るのであるが、この爪先端軌跡のループは、旧来の揺動
式の植付駆動機構での爪先端軌跡のループに比較して相
当前後幅の広いものであり、このように前後幅の大きい
爪先端軌跡ループで植付けを行うと、圃場面の植付部位
に大きい爪跡が残り、植付苗の倒れや浮上がりが発生し
やすいものとなっていた。

上記従来手段の不具合を考察すると、植付爪に不等速
回転を行わせるための歯車列に含める異径歯車として円
形の偏芯歯車や楕円歯車を用いているために、不等速特
性の変更要素は、偏芯歯車にあっては偏芯量、楕円歯車
にあっては長径と短径との比のみであり、植付ケースの
回転に対する植付爪の不等速回転の特性設定に対する自
由度が少なく、これが前後幅の大きい爪先端軌跡ループ
が現出する要因となっている。

これに対して後者は、太陽歯車、最終歯車、および
両歯車に咬合する中間歯車による歯車列を非円形歯車列
にすることで、植付爪移動行程中の爪姿勢を漸次修正し
て、植付爪先端軌跡を苗のせ台の下端から圃場面を亘る
縦長のループ状に設定しているものであり、前者の手
段よりも植付爪の不等速回転の特性設定に対する自由度
が高く、前後幅のより小さい爪先端軌跡ループを現出す
ることが可能となっている。

しかし、この後者では、太陽歯車、最終歯車、およ
び、中間歯車を順次一連に咬合させて、植付ケースの１
回転に対して植付爪の逆向き不等速１回転を実現してい
るために、全ての歯車が同一歯数で同一のピッチ曲線を
有する歯車になり、一組の歯車咬合の特性が決まると他
の歯車咬合箇所での特性が自ずと決まることになり、植
付爪の不等速回転の特性設定に対する自由度は必ずしも
充分とは言えないものであった。

そこで、本発明者は、爪先端軌跡のループを先に決定
して、これを満足するように植付爪を不等速自転させる
手段を試みた。この場合、歯車列に必要となる変速特性
は、円形偏芯歯車や楕円歯車では満足することが不可能
であった。そこで、歯車の入出力軸に回転角を夫々θ，
φとしたとき、機能的な要件から角速比曲線（ｄφ/d
θ）＝ｆ（θ）を指定して得られる自由な形状の状のピ
ッチ曲線を有する非円形歯車が必要となる。

ところが、ここでこのような非円形歯車を製作する上
での問題が発生した。

つまり、本機構の植付爪駆動機構で要求される爪先端
軌跡のループを得るための不等速運動を満たすような非
円形歯車を通常のインボリュート歯形で創成するとピッ
チ曲線の曲率半径が小さい位相部分においてアンダーカ
ットの発生が避けられない。例えば、この実施例で用い
る歯車のピッチ曲線の最小曲率半径の値は約10.2mmにな
り、これは相当円歯車に換算すると実施例と同一のモジ
ュールの歯形では歯数が10枚となり、アンダーカットが
必然的に生じる。もちろん、歯形のモジュールを小さく
すればアンダーカットの問題は抑えられ、円滑な咬合い
が得られるが、モジュールを小さくすることによって強
度の低下した分だけ歯車幅を大きくして、特に苗取出し
口に異物がはさまって植付爪駆動機構中の安全クラッチ
が作動する時など、過大トルクがかかった時でも充分耐
えるようにしなければならず、可及的に小型化の要求さ
れる植付駆動機構としては限度がある。

又、非円形歯車を通常の歯切り装置で製作すると高価
につくものであり、コスト面で制約もでてくる。

本発明は、植付ケース回動式の植付爪駆動機構におけ
る爪先軌跡を縦長にするに際しての上記問題点を解決す
ることを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の特徴構成は、 植付ミッションケースから横側方に突出し回転駆動さ
れる駆動軸に植付ケースを連結固定し、前記植付ケース
内の回転中心部位に太陽歯車を前記植付ミッションケー
スに対して固定状態で配置すると共に、前記植付ケース
の両端に一対の植付爪を備え、この植付爪を支持する支
持軸に最終歯車を固定し、さらに前記太陽歯車と最終歯
車との間に一体回転する一対の中間歯車を配置し、且
つ、前記太陽歯車、一対の中間歯車及び最終歯車によっ
て異径の歯車を含む２段の歯車列に構成して、植付ケー
ス回転中の各回転位相における両植付爪の姿勢を決定し
て、各植付爪が苗のせ台より交互に苗を切り出し圃場に
植付けてゆくように構成した田植機の植付爪駆動機構で
あって、 前記太陽歯車、一対の中間歯車及び最終歯車を成型加
工された同一歯数、同一モジュールの非円形歯車に構成
するとともに、その諸元を、 （最大ピッチ曲線半径Rmax）／（最小ピッチ曲線半径
Rmin）＝1.3〜1.5 （各歯車ごと） モジュールｍ＝（0.025〜0.075）×軸間距離 工具の圧力角α＝20°〜28° 歯末の丈＝1.2m（モジュール）以下 に設定し、歯底を曲率が連続的に変化していく曲線で形
成した歯形に構成してある点にある。

〔作用〕

上記構成によると、太陽歯車と一方の中間歯車との咬
合による不等速特性と、他方の中間歯車と最終歯車との
咬合による不等速特性とは互いに独立して設定すること
ができ、また、太陽歯車と一方の中間歯車との咬合歯数
と、他方の中間歯車と最終歯車との咬合歯数も同一であ
る必要はない。

また、ピッチ曲線の曲率半径が小さくなる歯元部に大
きな応力が集中するが、これを回避させることで歯車強
度を低下させることなく、各歯車のピッチ曲線を比較的
自由な形状に設定することができ、植付ケースの回転に
対する植付爪の不等速自転の特性を大きい自由度でもっ
て設定できる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、２
段の歯車列の咬合において非円形歯車のピッチ曲線をそ
れぞれ設定できるので、歯車列全体の変速特性の設定に
対する自由度を高いものにでき、その結果、自由なピッ
チ曲線に設定した非円形歯車を用いての歯車列を構成し
て所望の変速特性を得て、前後幅の小さい縦長の爪先端
軌跡ループを得ることができ、もって、好適な爪姿勢で
の苗取り出し、および、好適な爪姿勢での植付けが可能
な植付爪駆動機構を構成することができた。

そして、特に、各非円形歯車の諸元を上記のように設
定することで、比較的大きいモジュールにしながらアン
ダーカット等による強度低下を回避できて、歯車の幅を
大きくする必要なく、小型の駆動機構で所望の機能を発
揮させることができるようになった。

又、このような非円形歯車を成型歯車にすることによ
って、切削加工に比較して所望の歯形の加工が容易とな
り、コスト低減を図ることができた。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を乗用型田植機の苗植付装置に
ついて図面に基づいて説明する。

第７図に示すように植付ミッションケース（１）後端
の横軸芯（Ｐ）周りに植付ケース（２）が回転駆動自在
に支持されると共に、前記植付ケース（２）の両端に２
組の植付爪（３）が備えられており、植付ケース（２）
の回転に伴い２組の植付爪（３）が苗のせ台（４）下端
の苗取出し口（4a）より交互に苗を切り取り圃場に植付
けていくように構成されている。前記植付ミッションケ
ース（１）下部には整地兼姿勢維持用のフロート（５）
が設けられ、これら苗植付装置が平行四輪リンク（６）
を介して乗用走行機体（図外）の後部に昇降自在に連結
されているのである。

次に、植付ケース（２）内の構造について詳述すると
第１図に示すように、植付ミッションケース（１）から
左右に駆動軸（７）が前記横軸芯（Ｐ）に沿って突出さ
れ、この駆動軸（７）の両端に前記植付ケース（２）が
固定されると共に、駆動軸（７）の中央部に設けられた
受動スプロケット（８）にチェーン（９）を介して動力
が伝達されているのである。そして、前記駆動軸（７）
には植付ミッションケース（１）に固定された円筒軸
（10）が外嵌され植付ケース（２）内に突入しており、
植付ケース（２）内の円筒軸（10）部位に太陽歯車（1
1）が固定されている。

次に、植付爪（３）及びその取付け構造について述べ
ると第１図及び第６図に示すように、植付ケース（２）
両端から側方に固定軸（12）が突設されると共に、この
固定軸（12）に円筒状の支持軸（13）が遊転外嵌され、
この支持軸（13）に植付爪支持ケース（14）が固定され
ている。この植付爪支持ケース（14）の先端には前記植
付爪（３）がボルト締め固定されるとともに、この植付
爪（３）に沿って出退自在な苗押出し具（15）が備えら
れ、かつ、苗押出し具（15）は、その支持ロッド（15
a）の後端に作用するバネ（16）によって突出方向に付
勢されている。又、苗押出し具支持ロッド（15a）の後
端には支点軸（17）に枢支された揺動アーム（18）が係
合されていて、この揺動アーム（18）から連設したカム
フォロア部（18a）が、前記固定軸（12）に一体形成し
たカム（19）の外周に接当作用している。そして、植付
爪（３）が苗取出し口（4a）から苗を切出して圃場面に
持ち込む間は図示のように、揺動アーム（18）のカムフ
ォロア部（18a）がカム（18）の大径部に作用して、苗
押出し具（15）はバネ（16）に抗して後退されており、
植付爪（３）が圃場内に突入した時点で揺動アーム（1
8）のカムフォロア部（18a）がカム（19）の大径部から
外れることによって苗押出し具（15）がバネ（16）によ
って急速に突出されて、植付爪（３）先端と苗押出し具
（15）とによって保持されている苗が圃場内に押出し分
離されて植付けられてゆくようになっている。

次に、植付爪（３）の姿勢を決定する構造について詳
述すると、植付爪支持ケース（14）の支持軸（13）に最
終歯車（20）が固定されると共に、最終歯車（20）と前
記太陽歯車（11）との間に中間軸（21）が配置支持され
ている。そして、前記太陽歯車（11）と咬合う第１中間
歯車（22）と、前記最終歯車（20）と咬合う第２中間歯
車（23）とが一体的に前記中間軸（２）に固定されてい
る。そして、この前記太陽歯車（11）、中間歯車（2
2），（23）、及び最終歯車（20）は、夫々同一歯数、
同一モジュールの非円形歯車に構成されていて、焼結成
型によって製作されている。

前記歯車群による歯車列は、植付ケース（２）の１回
転（公転）に対して植付爪支持ケース（14）を不等速で
逆方向に１回転自転させることによって、植付爪（３）
の先端軌跡（Ｓ）を上下に縦長のループ状に設定するも
のであり、図示の植付爪先端軌跡（Ｓ）を得るためには
植付爪支持ケース（14）の支持軸（13）を第４図に示す
ような特性で不等速自転させる必要があり、このため、
前記歯車群が非円形歯車に構成されているのである。

この場合、各歯車（11），（22），（23），（20）の
非円形の程度は、 （最大ピッチ曲線半径Rmax）／（最小ピッチ曲線半径
Rmin）＝1.3〜1.5である。

又、歯車列及び歯車の諸元を、 太陽歯車（11）と第１中間歯車（22）の軸間距離＝約
40mm 第２中間歯車（23）と最終歯車（20）の軸間距離＝約
40mm モジュールｍ＝2.0 工具の圧力角α＝25° 歯末の丈＝1.2m（モジュール）以下 に設定するとともに、歯底を曲率が連続的に変化してい
る曲線で形成し、かつ、歯先に適度のアールをつけてあ
る（第３図参照。） 因みに、第３図中の破線は非円形ピッチ曲線に標準の
インボリュート歯形を割り付けた場合を示し、強度的に
難点がある。

尚、上記歯車諸元は一例であるが、モジュールｍは、
咬合強度からみて モジュールｍ＝（0.025〜0.075）×軸間距離 又、歯形の強度を確保するために、 工具の圧力角α＝20°〜28° が好適である。

尚、各歯車（11），（22），（23），（20）の具体的
な歯形の設計に際しては、所望の不等速回転を行うよう
角速比曲線ｄφ/dθ＝ｆ（θ）から得られる各歯車のピ
ッチ曲線をコンピュータによって決定し、これに所望の
モジュールを与えることによって歯の割りつけを行い、
更に、アンダーカットによる強度低下等に対してここで
提案する手段によって歯形の修正を加えて、最終的に各
歯車の歯形を決定し、これに基づいて焼結成型用の金型
を製作するのである。なお、成型の手段としては焼結成
型の他に、ファインブランキングなどの手段も考えられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る植付爪駆動機構の横断平面図、第
２図は歯車列の全体及び一部を示す側面図、第３図は非
円形歯車の歯形の一部を示す側面図、第４図は植付ケー
ス回動角と植付爪（支持ケース）自転角との関係を示す
特性線図、第５図は植付機構の側面図、第６図は植付爪
支持ケース部位の縦断側面図、第７図は田植機の苗植付
装置部を示す側面図である。 （１）……植付ミッションケース、（２）……植付ケー
ス、（３）……植付爪、（４）……苗のせ台、（７）…
…駆動軸、（11）……太陽歯車、（13）……支持軸、
（20）……最終歯車、（22），（23）……中間歯車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】植付ミッションケース（１）から横側方に
   突出し回転駆動される駆動軸（７）に植付ケース（２）
   を連結固定し、前記植付ケース（２）内の回転中心部位
   に太陽歯車（11）を前記植付ミッションケース（１）に
   対して固定状態で配置すると共に、前記植付ケース
   （２）の両端に一対の植付爪（３）を備え、この植付爪
   （３）を支持する支持軸（13）に最終歯車（20）を固定
   し、さらに前記太陽歯車（11）と最終歯車（20）との間
   に一体回転する一対の中間歯車（22），（23）を配置
   し、且つ、前記太陽歯車（11）、一対の中間歯車（2
   2），（23）及び最終歯車（20）によって異径の歯車を
   含む２段の歯車列に構成して、植付ケース（２）回転中
   の各回転位相における両植付爪（３）の姿勢を決定し
   て、各植付爪（３）が苗のせ台（４）より交互に苗を切
   り出し圃場に植付けてゆくように構成した田植機の植付
   爪駆動機構であって、前記太陽歯車（11）、一対の中間
   歯車（22），（23）及び最終歯車（20）を成型加工され
   た同一歯数、同一モジュールの非円形歯車に構成すると
   ともに、その諸元を、 （最大ピッチ曲線半径Rmax）／（最小ピッチ曲線半径Rm
   in）＝1.3〜1.5 （各歯車ごと） モジュールｍ＝（0.025〜0.075）×軸間距離 工具の圧力角α＝20°〜28° 歯末の丈＝1.2m（モジュール）以下 に設定し、歯底を曲率が連続的に変化していく曲線で形
   成した歯形に構成してあることを特徴とする田植機の植
   付爪駆動機構。