(57)【要約】【課題】植付アーム軸に生じるトルク変動を打ち消すトルクを与えて、トルク変動を平準化し、位相のズレを改善することで、植付爪の軌跡を適正化し、植付不良を防ぐ田植機を提供する。【解決手段】ロータリケースを支持する植付アーム軸に不等速機構を介して動力を伝達する田植機であって、前記不等速機構によって生じるトルク変動を打ち消すトルクを付与するトルク平準化機構を設けるとともに、当該トルク平準化機構は、前記植付アーム軸に取り付けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリケースを支持する植付アーム軸に不等速機構を介して動力を伝達する田植機であって、
前記不等速機構によって生じるトルク変動を打ち消すトルクを付与するトルク平準化機構を設けるとともに、当該トルク平準化機構は、前記植付アーム軸に取り付けられることを特徴とする田植機。
【請求項２】
前記トルク平準化機構は、前記不等速機構から前記植付アーム軸への動力伝達を断接するユニットクラッチよりも動力伝達経路における下流側に設けられる請求項１に記載の田植機。
【請求項３】
前記トルク平準化機構は、前記植付アーム軸が設けられる植付ユニット毎に設けられる請求項１又は２に記載の田植機。
【請求項４】
前記トルク平準化機構は、前記植付アーム軸に固定されるギアと、当該ギアの歯数の半分の歯数を有し、従動軸に支持される倍速ギアと、当該倍速ギアの回転に連動して前記トルクを発生する機構とを具備する請求項１から３の何れか一項に記載の田植機。
【請求項５】
ロータリケースを回転可能に支持する植付アーム軸に不等速機構を介して動力を伝達する田植機であって、
前記不等速機構によって生じるトルク変動を打ち消すトルクを付与するトルク平準化機構を設けるとともに、当該トルク平準化機構は、前記不等速機構から前記植付アーム軸への動力伝達を断接するユニットクラッチよりも動力伝達経路における下流側に設けられることを特徴とする田植機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、田植機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の田植機では、密植を基準に、下死点付近で植付爪先端の軌跡がほぼ鉛直になるように設定していると、疎植状態では、植付爪が圃場から逃げる速度が遅くなるため、植付けられた苗を前に押し倒す現象が生じやすい。逆に疎植を基準に、下死点付近で植付爪先端の軌跡がほぼ鉛直になるように設定していると、密植状態では、植付爪が圃場に入り込んだまま後ずさりするような現象が生じ、苗がばらけたり泥土がえぐられることで浮き苗が発生しやすい。
そのため、密植状態を基準にして、植付爪を圃場からより迅速に逃げ移動させるべく疎植の際に、不等速機構を設けて、植付爪を支持するロータリ式植付アーム軸の一回転中の角速度（回転速度）を変化させる方法がある。
【０００３】
特許文献１には、植付ミッションケースから植付アーム軸の間に不等速伝動機構を設けて、一回転中の角速度を変化させることで、次のように緩急をつける技術が開示される。すなわち、苗取りをする時と、植付直後に速い区間を設けるとともに、苗取り前と植付前に遅い区間を設けることによって良好な苗取り動作及び植付動作を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１６３２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
不等速伝動機構は回転軸の一回転中での角速度を加減速させるものであるため、回転軸にかかるトルク変動（負荷変動）が大きくなる。回転軸がねじれ、ねじれ解除を繰り返すことにより、駆動系を構成するギアのバックラッシュまたは駆動系製造時に部品間に生じた隙間によるガタや駆動系のねじれに起因した駆動系の回転ムラが発生することで、加減速位相のズレがおき、植付不良につながる。
そこで、本発明は、植付アーム軸に生じるトルク変動を打ち消すトルクを与えて、トルク変動を平準化し、位相のズレを改善することで、植付爪の軌跡を適正化し、植付不良を防ぐ田植機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一態様に係る田植機は、ロータリケースを支持する植付アーム軸に不等速機構を介して動力を伝達する田植機であって、前記不等速機構によって生じるトルク変動を打ち消すトルクを付与するトルク平準化機構を設けるとともに、当該トルク平準化機構は、前記植付アーム軸に取り付けられる。
【０００７】
前記トルク平準化機構は、前記不等速機構から前記植付アーム軸への動力伝達を断接するユニットクラッチよりも動力伝達経路における下流側に設けられる。
【０００８】
前記トルク平準化機構は、前記植付アーム軸が設けられる植付ユニット毎に設けられる。
【０００９】
前記トルク平準化機構は、前記植付アーム軸に固定されるギアと、当該ギアの歯数の半分の歯数を有し、従動軸に支持される倍速ギアと、当該倍速ギアの回転に連動して前記トルクを発生する機構とを具備する。
【００１０】
本発明の第二態様に係る田植機は、ロータリケースを回転可能に支持する植付アーム軸に不等速機構を介して動力を伝達する田植機であって、前記不等速機構によって生じるトルク変動を打ち消すトルクを付与するトルク平準化機構を設けるとともに、当該トルク平準化機構は、前記不等速機構から前記植付アーム軸への動力伝達を断接するユニットクラッチよりも動力伝達経路における下流側に設けられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、不等速機構によって発生するトルク変動を平準化し、位相のズレを改善することで、植付爪の軌跡を適正化し、植付不良を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】田植機の側面図である。
【図２】植付駆動部のスケルトン図である。
【図３】トルク平準化機構の側面図である。
【図４】トルク平準化機構によって付与されるトルクの説明図である。
【図５】トルク平準化機構によって付与されるトルクの説明図である。
【図６】不等速機構により駆動される植付アーム軸に生じるトルク変動及びトルク平準化機構によって付与される平準化トルク、並びにこれらの合成トルクを示す図である。
【図７】トルク平準化機構を別の位置に設けた実施形態を示すスケルトン図である。
【図８】マグネットを用いたトルク平準化機構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付の図面を参照して田植機１について説明する。
田植機１は、エンジン２の動力により前輪３及び後輪４を駆動させて走行しながら、植付部５により植付作業を行う。エンジン２からの動力はミッションケース６を経て前輪３及び後輪４に、並びに、ミッションケース６及び株間変更装置９を経て植付部５にそれぞれ伝達される。
植付部５は、植付センターケース１０、植付ベベルケース１１、ロータリケース１２、植付アーム１３、苗載台１４、及び、複数のフロート１５を具備する。
【００１４】
図２は、植付部５の植付駆動に関する伝動系統図である。図２は、一つの植付ユニットについて示しているが、他の植付ユニットについても同様に構成される。
植付センターケース１０から分岐される植付横軸２０から、植付ベベルケース１１内でベベルギア２１ａ・２１ｂを介して植付縦軸２２に伝達される。そして、不等速ベベルギア２３ａ・２３ｂを介して植付縦軸２２からユニットクラッチ２４に伝達される。
そしてユニットクラッチ２４の断接に応じて接続状態となった場合に、植付アーム軸２５に動力が伝達される。他方、ユニットクラッチ２４が切断状態となった場合は、植付アーム軸２５に動力は伝達されない。
【００１５】
植付アーム軸２５は、植付ベベルケース１１の左右に設けられるロータリケース１２内に延出され、ロータリケース１２に固定される。ロータリケース１２が回転することで、植付ベベルケース１１に固定されたサンギア３０から中間ギア３１を介して遊星ギア３２に伝達される。そして、遊星ギア３２に固定された植付アーム１３にロータアーム軸３３を介して伝達され、ロータリケース１２とともに植付爪３４が回転することで苗載台１４から苗を取り、植え付けることができる。
【００１６】
［不等速機構］
植付部５へ動力を伝達する株間変更装置９の内部に含まれる不等速機構、及び、植付部５の植付ベベルケース１１内の不等速ベベルギア２３ａ・２３ｂを含む不等速機構によって、植付アーム軸２５が不等速で回転運動する。
すなわち、植付爪３４が苗載台１４から苗を取る時、及び、苗の植付後に植付爪３４を圃場から素早く引き抜くとともに植付爪３４に残る苗を振り落とす時にロータリケース１２の回転駆動を速くするとともに、圃場へ苗を植付ける前、及び、植付爪３４を苗載台１４に差し込む時にロータリケース１２の回転速度を緩めている。
このように、不等速機構を介して植付アーム軸２５に動力が伝達され、周期的な加減速を伴って回転駆動される。これにより、植付アーム軸２５に不等速運動に起因するトルク変動が発生する。具体的には、各植付爪３４の苗取時と植付時を基準にそれぞれ加減速しているので、不等速運動に起因するトルク変動は、ロータリケース１２が一回転する間に二回のピークを有する周期的な変動となる。
なお、密植時等、株間変更装置９にて設定される株間数によっては、等速で動力が伝達される場合もあり、常に不等速で動力が伝達されるとは限らない。
【００１７】
また、植付爪３４は側面視で斜めにした姿勢で苗載台１４から苗を掻き取り、次いで、植付爪は鉛直に近い姿勢になって圃場に向かい、下降しきってから上昇に転じる必要があるため、ロータリケース１２内のサンギア３０、中間ギア３１及び遊星ギア３２は非円形で偏心している。そのうえで、植付アーム軸２５と同様の理由から、植付アーム１３を支持しているロータアーム軸３３もロータリケース１２に対して不等速機構により不等速で回転させている。
【００１８】
［トルク平準化機構］
図２及び図３に示すように、トルク平準化機構４０が植付ベベルケース１１内に設けられる。つまり、トルク平準化機構４０は各植付ユニットに設けられる植付ベベルケース１１に設けられている。
トルク平準化機構４０は、植付アーム軸２５に固定されるギア４１、ギア４１と噛み合う倍速ギア４２、倍速ギア４２の歯底円上に設けられるクランクアーム４３、及び、クランクアーム４３に接続されるコイルバネ４４を具備する。倍速ギア４２の歯数はギア４１の半分である。倍速ギア４２は従動軸４５に相対回転可能に支持されている。
【００１９】
クランクアーム４３にコイルバネ４４の一端を固定するボス４６ａを設ける。コイルバネ４４は、その一端をクランクアームに設けたボス４６ａに固定し、他端は植付ベベルケース１１に設けたボス４６ｂに固定する。また、コイルバネ４４には常に収縮する方向に力が作用するようにボス４６ｂの位置が決定される。
【００２０】
植付アーム軸２５の回転に伴ってギア４１が回転し、ギア４１と噛み合う倍速ギア４２が従動軸４５回りに回転する。倍速ギア４２の回転に伴ってクランクアーム４３が倍速ギア４２の回転中心から偏心した位置で回転し、コイルバネ４４の長さが変わることによりコイルバネ４４に弾性力が発生する。このように倍速ギア４２の回転に連動してトルクが発生する。コイルバネ４４に発生した弾性力は、クランクアーム４３を介して倍速ギア４２からギア４１に伝達され、さらに、植付アーム軸２５にトルクとして付与される。
【００２１】
なお、植付アーム軸２５からクランクアーム４３への動力伝達は、クランクアーム４３側の回転数が植付アーム軸２５の回転数の二倍となるものであれば良く、ギア４１・４２の代わりにスプロケット及びチェーンを用いたものでも良い。
また、倍速ギア４２の回転に連動してトルクを発生させる機構は、クランクアーム４３及びコイルバネ４４によるクランク・バネ機構に限らず、倍速ギア４２と共に回転するカム及び当該カムに弾性力を付与する板バネによって構成されるカム・バネ機構も採用できる。
【００２２】
図４から図６を用いてトルク平準化機構４０によって付与するトルクについて詳述する。
なお、図示において、植付アーム軸２５は反時計回りに回転する。これにより、ギア４１は反時計回り、倍速ギア４２は時計回りにそれぞれ回転する。
【００２３】
図４に示すように、クランクアーム４３が上側、つまりコイルバネ４４による収縮力が倍速ギア４２の回転方向と反対方向となる側に位置する場合は、コイルバネ４４の弾性力が倍速ギア４２の回転方向と反対方向へのトルクが発生する。そして、クランクアーム４３を介して倍速ギア４２に生じるトルクはそのままギア４１を介して植付アーム軸２５に伝達される。このとき植付アーム軸２５には減速側へのトルクが付与される。
【００２４】
図５に示すように、クランクアーム４３が下側、つまりコイルバネ４４による収縮力が倍速ギア４２の回転方向と同一方向となる側に位置する場合は、コイルバネ４４の弾性力が倍速ギア４２の回転方向と同一方向へのトルクが発生する。そして、クランクアーム４３を介して倍速ギア４２に生じるトルクはそのままギア４１を介して植付アーム軸２５に伝達される。このとき植付アーム軸２５には加速側へのトルクが付与される。
【００２５】
また、クランクアーム４３が従動軸４５回りに回転運動することにより、コイルバネ４４の伸縮に伴ってクランクアーム４３に生じる弾性力は、周期的なトルクとして植付アーム軸２５に伝達される。具体的には、コイルバネ４４の固定端であるボス４６ｂとクランクアーム４３の位置及び角度、つまり、クランクアーム４３の従動軸４５に対する位置及び角度に応じて正弦曲線に近いカーブを描くように変動するトルクが発生する。
【００２６】
図６に示すように、トルク平準化機構４０によって生じるトルクの周期を、不等速機構によって植付アーム軸２５に生じるトルク変動の周期に合わせて、不等速機構によって生じるトルク変動を打ち消す方向に（図示においては逆位相となるように）トルク平準化機構４０によるトルクを発生させる。
このとき、クランクアーム４３が固定される倍速ギア４２は、植付アーム軸２５の回転数の二倍で回転するため、トルク平準化機構４０には植付アーム軸２５が一回転する間に二周期分のトルクが生じる。つまり、トルク平準化機構４０は、不等速機構を介したロータリケース１２の一回転の間に発生する二回のピークを有する周期的なトルク変動を打ち消して平準化するトルクを発生させることができる。
このように、トルク平準化機構４０の周期を、不等速機構によるトルク変動の周期に合わせることで、トルクを合成して不等速機構に起因するトルク変動を抑えている。
【００２７】
なお、本実施形態では、不等速機構によって生じるトルク変動に対して、逆位相の平準化トルクを付与しているが、当該トルク変動を効果的に抑制するものであれば、完全に逆の位相の平準化トルクでなくても良い。例えば、トルク変動に対して３０°、４５°など適宜遅角させた平準化トルクを付与することでトルク変動を打ち消すことも可能である。この場合、倍速ギア４２に設けられるトルク発生機構（本実施形態ではクランクアーム４３及びコイルバネ４４）のタイミングを変更することで適宜設定可能である。
また、倍速ギア４２の減速比は、二倍に限定されず、三倍、四倍等でも良い。例えば、上述と同様に倍速ギア４２に設けられるトルク発生機構のタイミングに応じて設定することも可能である。
【００２８】
以上のように、トルク平準化機構４０は、不等速機構によって生じるトルク変動の周期と同じ周期（ロータリケース１２一回転で二周期）を有する滑らかなトルクを付与することで、トルク変動を平準化して、植付アーム軸２５の位相のズレを改善することが可能である。その結果、植付アーム軸２５が、ねじれたり、ガタついたりすることなく円滑に不等速回転でき、高速回転時の植付爪３４の軌跡を安定させ、植付不良を防ぐことができる。
【００２９】
倍速ギア４２は従動軸４５に相対回転可能に支持されている。そのため、トルク平準化機構４０によって発生させるトルク変動を従動軸４５に伝動させずに植付アーム軸２５に直接付与することができる。
【００３０】
トルク平準化機構４０は、植付ベベルケース１１内において、ギア若しくはチェーンの仕組みを介して植付アーム軸２５に直接的に取り付けられるため、トルク変動の発生元であるロータリケース１２に近い位置に置くことができる。それにより、逆位相のトルク変動を効果的に与えることができ、トルク変動を平準化する効果を大きくすることができる。
また、植付アーム軸２５からギア若しくはチェーンを介して一軸（従動軸４５）離れた位置にトルク平準化機構４０を配置するため、植付ベベルケース１１内でのスペースを確保でき、無理なく搭載することができる。
【００３１】
トルク平準化機構４０は、植付アーム軸２５が設けられる植付ユニット毎に設けられている。つまり、平準化トルクがロータリケース１２の加減速により発生するトルク変動と各ユニット内で打ち消し合うことにより、伝動系上流までトルク変動がさかのぼることがないので、植付爪３４のシャクリを抑えることができる。
【００３２】
トルク平準化機構４０はユニットクラッチ２４の動力伝達経路における下流側に設けているため、ユニットクラッチ２４の接続に応じて作用する。すなわち、ユニットクラッチ２４の切断時に平準化トルクは作用しないので、作動条数に応じた平準化トルクを作用させることができる。
【００３３】
トルク平準化機構４０は、ユニットクラッチ２４の断接操作の下流、つまり、動力伝達経路においてユニットクラッチ２４が切断状態の時に動力が伝達されない範囲に設けても良い。例えば、図７に示す位置に設ける場合は、ユニットクラッチ２４のカム６０にトルク平準化機構４０のギア４１が固定される。
このように、ユニットクラッチ２４の下流にトルク平準化機構４０を置くことで、ユニットクラッチ２４の断接動作とトルク平準化機構４０の作動の有無を連動させることが可能である。
【００３４】
なお、トルク平準化機構４０をユニットクラッチ２４の下流に配置する場合、その取り付け位置は植付アーム軸２５に限らず、植付アーム軸２５から離れた位置に設けても良い。
【００３５】
［別実施形態］
図８は、トルク平準化機構４０の別実施形態を示す。この実施形態では、マグネットを用いて植付アーム軸２５に同様の平準化トルクを付与している。
図８（ａ）に示すように植付アーム軸２５の外周面にカム５０を固定させる。カム５０の周方向にマグネット５１ａを等間隔で四つ配置し、かつ、隣接するマグネット５１ａ間で、外周側にくる磁極が逆になるように取り付ける。そして、カム５０の外側にマグネット５１ｂを固定する。
カム５０が、植付アーム軸２５の回転に伴って回転することにより、マグネット５１ａとマグネット５１ｂとの間に発生する磁力を利用して平準化トルクを発生させる。例えばマグネット５１ｂの植付アーム軸２５側にある磁極がＳ極ならば、Ｓ極が外側にあるマグネット５１ａが近づくときは植付アーム軸２５の回転方向と逆向きのトルクが発生し、離れるときは植付アーム軸２５の回転方向と同じ向きのトルクが発生する。反対に、Ｎ極が外側にあるマグネット５１ａが近づくときは植付アーム軸２５の回転方向と同じ向きのトルクが発生し、離れるときは植付アーム軸２５の回転方向と逆向きのトルクが発生する。
【００３６】
したがって、マグネットを用いたトルク平準化機構４０によって発生するトルク変動は、植付アーム軸２５が一回転中に二回のピークを有する周期的なトルク変動となる。
【００３７】
また、図８（ｂ）に示すように、カム５０の外周面にマグネット５１ａを固定させ、カム５０の外方側の周方向にマグネット５１ｂを等間隔で四つ配置し、かつ、隣接するマグネット５１ｂ間で、内周側にくる磁極が逆になるように取り付けるといった形態をとることもできる。この場合も同様に植付アーム軸２５が一回転中に二回のピークを有する周期的なトルク変動となる。
さらに、図８（ｃ）に示すように、マグネット５１ａをカム５０の周方向に二つ配置し、かつ、カム５０の外周側にマグネット５１ｂを二つ配置しても良い。このとき、マグネット５１ａの外周側にくる磁極と、マグネット５１ｂの内周側にくる磁極を同じにすることで、植付アーム軸２５が一回転する間に二回のピークを有する周期的なトルク変動を付与することができる。
マグネット５１ａ・５１ｂとして電磁石を用いて、電磁力の大きさ及びタイミングを可変とすることで、最適なトルクを付与することができる。
【００３８】
上述の実施形態における植付部５への動力伝達経路は、主にギアを用いたものであるが、植付センターケース１０から分岐される動力を各植付ユニットに伝達できるものであれば、スプロケット及びチェーンを用いたチェーン駆動式のものでも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１：田植機、５：植付部、９：株間変更装置（不等速機構）、１１：植付ベベルケース、１２：ロータリケース、１３：植付アーム、２２：植付縦軸、２３ａ・２３ｂ：不等速ベベルギア（不等速機構）、２４：ユニットクラッチ、２５：植付アーム軸、４０：トルク平準化機構、４１：ギア、４２：倍速ギア、４３：クランクアーム、４４：コイルバネ、４５：従動軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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