(57)【要約】【課題】高精度の畦合わせ調整を行うことができるセンサ装置を提供する。【解決手段】根菜収穫機の作物位置センサ装置２０は、一対の接触子２１と、上下揺動体２２と、上下揺動体２２に固着され左右に延びる延設部２３Ａ，２３Ｂを備えた固定フレーム２３と、延設部２３Ａ，２３Ｂの左右端部に設けた鉛直軸２４Ａ，２４Ｂに軸支され水平面に沿って可動自在なリンク部材を備える平行リンク機構２４と、平行リンク機構２４の左右の動きを検知する一対のセンサ２５（２５Ａ，２５Ｂ）と、平行リンク機構２４を中立位置に弾性保持する中立位置保持機構２６と、平行リンク機構２４の可動端部に接触子２１の上端部を装着することで、接触子間の間隔を保持して左右に移動自在に支持する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
畦合わせ機構を備えた根菜収穫機における作物位置センサ装置であって、
畦上を摺動しながら作物に接触する一対の接触子と、
掘り取り口前方の機体に上下揺動自在に連結される上下揺動体と、
前記上下揺動体に固着され左右に延びる延設部を備えた固定フレームと、
前記延設部の左右端部に設けた鉛直軸に軸支され水平面に沿って可動自在なリンク部材を備える平行リンク機構と、
前記固定フレーム又は平行リンク機構に装着され、前記平行リンク機構の左右の動きを検知する一対のセンサと、
前記平行リンク機構を中立位置に弾性保持する中立位置保持機構と、
前記平行リンク機構の可動端部に前記接触子の上端部を装着することで、当該接触子間の間隔を保持して左右に移動自在に支持することを特徴とする根菜収穫機の作物位置センサ装置。
【請求項２】
前記平行リンク機構は、一端が前記鉛直軸に軸支される一対の揺動リンク部材と、該揺動リンク部材の可動端部を連結する連結リンク部材とを備えることを特徴とする請求項１記載の根菜収穫機の作物位置センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビートハーベスタなどの根菜収穫機における作物位置センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビートなどの根菜類を収穫するトラクタ牽引式の根菜収穫機は、トラクタの外部油圧を利用してヒッチバーを左右又は上下に揺動させることで、掘り取り口の位置を左右又は上下に調整する畦合わせ機構を備えるものが知られている。このような畦合わせ機構においては、掘り取り口の前方にセンサ装置が装備されており、このセンサ装置によって畦上の作物の位置と畦表面の高さが検知され、その検知出力に応じて前述した畦合わせ機構の調整動作が行われる。
【０００３】
このような畦合わせ機構におけるセンサ装置は、根菜収穫機における機体の支持フレームに平行リンクを介して上下に揺動する上下揺動体を連結し、この上下揺動体に左右一対の接触子を揺動自在に軸支した構造を備えており、支持フレーム又は上下揺動体に上下揺動部体の上下動を検知するセンサ（近接センサや変位センサなど）が設けられ、上下揺動体に接触子の左右揺動を検知するセンサが設けられている（下記特許文献１，２参照）。
【０００４】
このようなセンサ装置によると、接触子が畦上の作物又は畦表面に接触することで、畦上の作物の位置に対応して一対の接触子が左右に揺動し、畦表面の凹凸に対応して上下揺動体が上下に揺動することになり、これらの動きを検知したセンサからの出力に応じて、前述した畦合わせ機構の動作が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６００２６号公報
【特許文献２】特開２００７−３１９０４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１は、前述した特許文献１に記載されたセンサ装置における検知動作を示した説明図である。このセンサ装置Ｊ１は、接地部Ｊ１１と立ち上がり部Ｊ１２を備えた一対の接触子Ｊ１０（Ｊ１０Ａ，Ｊ１０Ｂ）の上端が接触子支持部材Ｊ２０の左右両端にそれぞれ装着されており、接触子支持部材Ｊ２０の上部が上下揺動体Ｊ３０の水平軸Ｊ３１に軸支されて、一対の接触子Ｊ１０が水平軸Ｊ３１の回りに左右に揺動する機構になっている。そして、接触子支持部材Ｊ２０と一体に揺動する検知部Ｊ２１の近接を上下に配置した一対のセンサ（近接センサ）Ｊ２２，Ｊ２３が検知することで、一対の接触子Ｊ１０が左右いずれに揺動したかを検知できるようになっている。
【０００７】
このような従来のセンサ装置によると、実線で示した接触子Ｊ１０の中立位置に対して一点破線で示すように接触子Ｊ１０が右側（又は左側）に揺動して作物に接触すると、左右接触子Ｊ１０Ａ，Ｊ１０Ｂにおける接地部Ｊ１１の高さが異なる状態になる。この高さの違いΔＨは、作物の接触位置の違いになるが、通常ビートなどの作物は外周面が球面状に近いので、接地部Ｊ１１の接触位置の高さが異なると左右方向の検知位置に僅かながら誤差が生じ、精度の高い畦合わせ調整を行うことができない問題があった。
【０００８】
前述した特許文献２に記載されたセンサ装置によると、各接触子がそれぞれ個別に一対の支持部材に装着されており、一対の支持部材が平行リンクを形成して左右に揺動自在に軸支されている。このようなセンサ装置によると、左右の接触子における接地部の高さは常時同じ高さになるが、やはり、接触子の中立位置と左右に揺動した位置との比較では接地部の高さが異なることになり、この点では前述した特許文献１に記載のものと何ら変わりが無い。
【０００９】
このような従来のセンサ装置によると、畦表面の高さが同じであっても、接触子が中立位置にある場合と左右の揺動位置にある場合とでは上下揺動体の高さ位置が異なることになり、検知される畦の高さ位置が異なることになるので、畦の凹凸に追従して掘り深さを調整しようとすると左右の揺動位置で掘り深さを過剰に深くしてしまう問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、高精度の畦合わせ調整を行うことができるセンサ装置を提供することなどが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明による根菜収穫機の作物位置センサ装置は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
【００１２】
畦合わせ機構を備えた根菜収穫機における作物位置センサ装置であって、畦上を摺動しながら作物に接触する一対の接触子と、掘り取り口前方の機体に上下揺動自在に連結される上下揺動体と、前記上下揺動体に固着され左右に延びる延設部を備えた固定フレームと、前記延設部の左右端部に設けた鉛直軸に軸支され水平面に沿って可動自在なリンク部材を備える平行リンク機構と、前記固定フレーム又は平行リンク機構に装着され、前記平行リンク機構の左右の動きを検知する一対のセンサと、前記平行リンク機構を中立位置に弾性保持する中立位置保持機構と、前記平行リンク機構の可動端部に前記接触子の上端部を装着することで、当該接触子間の間隔を保持して左右に移動自在に支持することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このような特徴を有する根菜収穫機の作物位置センサ装置によると、水平面に沿って可動自在なリンク部材を備える平行リンク機構の可動端部に接触子の上端部装着することで、一対の接触子の左右移動を上下動無く行うことができる。これによって、一対の接触子の中立位置と左右移動位置とで接触子の高さ位置を不変にすることができると共に、接触子が左右に移動した場合にも上下揺動体の高さを不変にすることができる。これによって、畦上の作物位置及び畦高さを高い精度で検知することができる作物位置センサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術の説明図である。
【図２】根菜収穫機の全体構成を示した説明図である。
【図３】根菜収穫機の畦合わせ機構を説明する説明図である。
【図４】根菜収穫機の畦合わせ機構を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る作物位置センサ装置の全体構成を示した説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る作物位置センサ装置の要部を示した説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る作物位置センサ装置の要部を示した説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係る作物位置センサ装置の要部を示した説明図である。
【図９】本発明の実施形態に係る作物位置センサ装置の動作状態を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図２は、根菜収穫機の全体構成を示した説明図であり、図３及び図４は、根菜収穫機の畦合わせ機構を説明する説明図である。先ず、根菜収穫機の概略構成と畦合わせ機構を図２〜図４に基づいて説明する。なお、各図における矢印は機体の進行方向を示す。
【００１６】
根菜収穫機Ａは、機体１の左右に走行車輪２が装備され、先端連結部（クレビス）３Ａを図示省略したトラクタの後部ヒッチに連結するヒッチバー３が機体１の前端部に装備されている。
【００１７】
機体１には、収穫物の搬送経路として、掘上コンベヤ４及び揚上押さえコンベヤ５、後方送りコンベヤ７、かご形コンベヤ８、前送りコンベヤ９が装備されており、これらはトラクタＰＴＯから伝達される動力で駆動される。支持フレーム１Ａなどによって機体１の下方に支持される掘上コンベヤ４及び揚上押さえコンベヤ５は、後方が高くなるように傾斜した状態で前後に延設されており、掘上コンベヤ４の前端部には掘り取り刃６が配備されている。機体１の前進に伴って地中に入り込む掘り取り刃６によって掘り上げられた作物は、掘上コンベヤ４上で後方に搬送され、後方送りコンベヤ７を経由して機体１の後部に配備されたかご形コンベヤ８に投入される。かご形コンベヤ８に投入された作物は揚上され、前送りコンベヤ９を経由して機体１に搭載された収容タンク１０内に搬送される。
【００１８】
機体１の支持フレーム１Ｂには一対のローリングコールタ１１が支持されており、掘り取り刃６の左右に配備された左右一対のローリングコールタ１１と掘り取り刃６によって掘り取り口１２が形成されている。掘り取り口１２前方の機体１に設けた保持フレーム１Ｃには作物位置センサ装置２０が装備されている。また、機体１の前方にはトラクタの外部油圧を制御する油圧制御装置１３が配備され、この油圧制御装置１３によって、収容タンク１０の排出動作を行うタンク排出シリンダ１４や、後述する畦合わせ調整機構を動作させる機体向き調整シリンダ１５及び掘り深さ調整シリンダ１６の動作制御がなされる。
【００１９】
図３及び図４に示すように、根菜収穫機Ａは、ヒッチバー３を左右及び上下に揺動させることで、畦上の作物に掘り取り口１２の位置（左右位置及び上下位置）調整を行う畦合わせ機構を備えている。ヒッチバー３は、鉛直バー１７に対して上下に揺動自在に軸支されており、補助バー３Ｂと共に平行リンクを形成している。そして、ヒッチバー３の中間位置に設けた接続部３Ｃと鉛直バー１７の上部に設けた接続部１７Ａとの間に掘り深さ調整シリンダ１６の両端が軸支されており、掘り深さ調整シリンダ１６の伸縮動作によってヒッチバー３の上下角度が調整され、トラクタのヒッチ点に対して機体１前部の位置を上下に調整自在にしている。
【００２０】
また、鉛直バー１７には上部ヒッチアーム１７Ｂと下部ヒッチアーム１７Ｃが固着されており、上部ヒッチアーム１７Ｂと下部ヒッチアーム１７Ｃの間に機体１を挟んだ状態で鉛直軸１８にて軸支することで、ヒッチバー３を鉛直軸１８の回りに左右揺動自在に軸支している。そして、下部ヒッチアーム１７Ｃの延長部と機体１との間に機体向き調整シリンダ１５の両端を軸支しており、機体向き調整シリンダ１５の伸縮動作によってヒッチバーの左右角度が調整され、トラクタの進行方向に対して機体１の向きを左右に調整自在にしている。
【００２１】
図５は、本発明の実施形態に係る作物位置センサ装置の全体構成を示した説明図である。作物位置センサ装置２０は、矢印方向に沿った機体の前進に伴って畦上の作物の位置及び畦高さを検知するものである。この検知信号が前述した油圧制御装置１３に送られ、この検知信号に基づいて機体向き調整シリンダ１５及び掘り深さ調整シリンダ１６の伸縮制御がなされ、掘り取り口１２の位置調整がなされる。図６〜図８は、作物位置センサ装置２０の要部を示した説明図であり、図６が要部斜視図、図７が要部平面図、図８が要部背面図である。
【００２２】
作物位置センサ装置２０は、接触子２１、上下揺動体２２、固定フレーム２３、平行リンク機構２４、左右動検知センサ２５（２５Ａ，２５Ｂ）、中立位置保持機構２６、上下動検知センサ２７（２７Ａ，２７Ｂ）などを備えている。
【００２３】
上下揺動体２２は、機体１から下方に延設された保持フレーム１Ｃに対して平行リンク２８を介して連結されており、鉛直状態を保持したまま上下に揺動自在に連結されている。保持フレーム１Ｃには、例えば近接センサなどによって構成することができる上下動検知センサ２７（２７Ａ，２７Ｂ）が装着されており、この上下動検知センサ２７（２７Ａ，２７Ｂ）が平行リンク２８の上下の動きを検知して検知信号を前述した油圧制御装置１３に送る。
【００２４】
上下揺動体２２には、固定フレーム２３が固着されている。この固定フレーム２３は、左右に延びる延設部２３Ａ，２３Ｂを備えている。そして、この延設部２３Ａ，２３Ｂには平行リンク機構２４が軸支されている。この平行リンク機構２４は、延設部２３Ａ，２３Ｂの左右端部に設けた鉛直軸２４Ａ，２４Ｂに軸支され水平面に沿って可動自在なリンク部材（揺動リンク部材２４Ｃ，２４Ｄ）を備えている。
【００２５】
揺動リンク部材２４Ｃ，２４Ｄは、一端が鉛直軸２４Ａ，２４Ｂにそれぞれ軸支されており、その可動端部が連結リンク部材２４Ｅによって連結されている。そして、図示の例では、この連結リンク部材２４Ｅの左右両端に接触子支持部２４Ｆ，２４Ｇが装着されている。接触子支持部２４Ｆ，２４Ｇはこれに限らず平行リンク機構２４の可動端部のいずれかに装着されればよい。
【００２６】
このような平行リンク機構２４は、揺動リンク部材２４Ｃ，２４Ｄ及び連結リンク部材２４Ｅが鉛直軸２４Ａ，２４Ｂに交差する水平面に沿って可動する構成になっており、この平行リンク機構２４の可動端部に装着された接触子支持部２４Ｆ，２４Ｇは、上下揺動体２２に対しては相対的に高さ位置を変えることなく左右に移動するようになっている。
【００２７】
一対の接触子２１（２１Ａ，２１Ｂ）は、従来技術と同様に、畦上を摺動する接地部２１ａと接地部２１ａから湾曲して立ち上がる立ち上がり部２１ｂとを備えており、立ち上がり部２１ｂの上端部が接触子支持部２４Ｆ，２４Ｇに装着されている。前述したように接触子支持部２４Ｆ，２４Ｇは平行リンク機構２４の可動端部に装着されおり、平行リンク機構２４の可動端部に接触子２１の上端部が装着されることで、一対の接触子２１はその間隔を保持して左右に移動自在に支持されている。
【００２８】
上下揺動体２２に固着される固定フレーム２３には、左右動検知センサ２５（２５Ａ，２５Ｂ）が装着されている。ここでは、固定フレーム２３側に左右動検知センサ２５（２５Ａ，２５Ｂ）を装着して平行リンク機構２４の動きを検知する例を示しているが、これとは逆に平行リンク機構２４による可動部位に左右動検知センサ２５（２５Ａ，２５Ｂ）を装着して、固定フレーム２３に対する相対的な動きを検知するようにしてもよい。
【００２９】
平行リンク機構２４の水平面に沿った可動部の動きを検知する具体的な構造を説明する。固定フレーム２３には上下揺動体２２の左右にセンサ支持部２３Ｃ，２３Ｄが張り出しており、そのセンサ支持部２３Ｃ，２３Ｄに左右動検知センサ２５Ａ，２５Ｂが取り付けられている。また、固定フレーム２３の延設部２３Ａ，２３Ｂのそれぞれには、各センサ支持部２３Ｃ，２３Ｄの下で水平面に沿って揺動する検知部材２９（２９Ａ，２９Ｂ）の一端が軸支されている。この検知部材２９（２９Ａ，２９Ｂ）の可動端部２９ａは、連結リンク部材２４Ｅの突起部２４Ｅ１の左右両側に当接しており、連結リンク部材２４Ｅの左又は右の動きに応じて、検知部材２９（２９Ａ，２９Ｂ）の一方が揺動して左右動検知センサ２５（２５Ａ，２５Ｂ）の一方に近接するようになっている。
【００３０】
一対の検知部材２９（２９Ａ，２９Ｂ）は、平行リンク機構を中立位置に弾性保持する中立位置保持機構２６の構成部材を兼用している。水平面に沿って揺動する一対の検知部材２９（２９Ａ，２９Ｂ）は、その可動部が引張バネ２６Ａの両端に接続されている。これによって、前述したように連結リンク部材２４Ｅの左又は右の動きに応じて、検知部材２９（２９Ａ，２９Ｂ）の一方が揺動して左右動検知センサ２５（２５Ａ，２５Ｂ）の一方に近接する状態になると、検知部材２９の可動部が互いに離間する状態になり引張バネ２６Ａが引張状態になる。このため、連結リンク部材２４Ｅを動かす負荷がなくなると引張バネ２６Ａの弾性復元力によって検知部材２９（２９Ａ，２９Ｂ）は互いに近接した状態に戻ることになり、これに伴って連結リンク部材２４Ｅが中立位置に戻されることになる。このように、引張バネ２６Ａは、一対の検知部材２９（２９Ａ，２９Ｂ）を互いに近接した状態に弾性保持することで、平行リンク機構２４を中立位置に弾性保持している。
【００３１】
図７及び図８は、平行リンク機構２４が中立に保持されている状態（図７（ａ）及び図８（ａ））と、平行リンク機構２４の可動端部に装着された一対の接触子２１が矢印で示した進行方向に向いて左側に移動した状態（図７（ｂ）及び図８（ｂ））を示している。  また、図９は、その際における作物位置センサ装置の動作状態を示している。
【００３２】
図７〜図９によって、本発明の実施形態に係る作物位置センサ装置の動作を説明する。作物位置センサ装置２０は、トラクタで牽引して根菜収穫機Ａを畦に沿って走行させながら作物を収穫する際に、掘り取り口１２の前方で畦上の作物位置を検知する。また、作物位置センサ装置２０は上下揺動体２２の上下位置によって畦高さを検知する。
【００３３】
先ず、畦高さの検知について説明する。機体１を収穫する畦に入れる初期段階で、作物位置センサ装置２０における接触子２１の接地部２１ａを畦表面に接地させ、その際の上下揺動体２２の位置が設定位置よりも上か下かを上下動検知センサ２７（２７Ａ，２７Ｂ）によって検知する。そして、検知結果が設定位置よりも上の場合には掘り深さ調整シリンダ１６を伸ばす制御を行って掘り取り口１２の位置を上げ、検知結果が設定位置よりも下の場合には掘り深さ調整シリンダ１６を縮める制御を行って掘り取り口１２の位置を下げる調整を行う。ここでは、上下動検知センサ２７による掘り取り口１２の高さ調整は初期調整の状態を維持することとし、収穫作業進行中の畦合わせ調整は、掘り取り口１２の左右位置調整のみを行うこととして説明するが、収穫作業中に常時畦高さを検知して掘り取り口１２の高さ調整を随時行うことも可能である。
【００３４】
畦を跨いだ機体１の走行中には、作物位置センサ装置２０は、接触子２１の接地部２１ａが常時畦の表面を摺動し、一対の接触子２１の間に畦上に露出した作物Ｂを挟むことで、作物列の左右の乱れを検知する。一対の接触子２１の間に作物Ｂを挟んだ状態が平行リンク機構２４の中立位置（図７（ａ），図８（ａ），図９の実線の状態）になる場合には、一対の検知部材２９（２９Ａ，２９Ｂ）は両方とも左右動検知センサ２５Ａ，２５Ｂから離間した状態であるから、機体向き調整シリンダ１５は設定状態を維持し、掘り取り口１２の左右位置も設定状態を保って掘り取り作業が行われる。
【００３５】
これに対して、現状の掘り取り口１２の位置に対して畦上の作物の位置が進行方向左側にシフトしている場合には、一対の接触子２１の間に作物Ｂ’を挟むことで平行リンク機構２４が中立位置から左側に揺動した状態になる（図７（ｂ），図８（ｂ），図９の一点破線の状態）。この場合には、連結リンク部材２４Ｅが左側に移動することで突起部２４Ｅ１によって進行方向左側の検知部材２９Ａが引張バネ２６Ａの弾性に逆らって左側に揺動し左右動検知センサ２５Ａに近接することになる。これによって、左右動検知センサ２５Ａが検知信号を出力して機体向き調整シリンダ１５を作動させ、機体１を進行方向左側にシフトさせる。これによって掘り取り口１２の左右位置を作物Ｂ’の位置に合わせることができる。
【００３６】
本発明の実施形態に係る作物位置センサ装置２０は、このように一対の接触子２１が左右にシフトした位置にある作物を挟持する場合にも、一対の接触子２１は水平面に沿って揺動する平行リンク機構２４の可動端部に上端部が装着され、接触子２１間の間隔を保持して左右に移動自在に支持されているので、図９に示すように接触子２１の接地部２１ａの高さを変えることなく位置変更を行うことができる。これによると、接触子２１は常に畦表面で作物の側面に接触することになり、畦上の作物位置を精度良く検知することが可能になる。
【００３７】
そして、前述した説明では、畦高さの検知を初期検知のみとしているが、畦高さ検知を常時行う場合には、接地部２１の左右の移動によって上下揺動体２２の高さ位置が変動することがないので、畦高さの誤検知を防いで精度の高い掘り取り口１２の高さ位置調整を行うことが可能になる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ：根菜収穫機，１：機体，
３：ヒッチバー，１２：掘り取り口，
１５：機体向き調整シリンダ，１６：掘り深さ調整シリンダ，
２０：作物位置センサ装置，
２１（２１Ａ，２１Ｂ）：接触子，２１ａ：接地部，２１ｂ：立ち上がり部，
２２：上下揺動体，２３：固定フレーム，２３Ａ，２３Ｂ：延設部，
２４：平行リンク機構，２４Ａ，２４Ｂ：鉛直軸，
２４Ｃ，２４Ｄ：揺動リンク部材，２４Ｅ：連結リンク部材，
２５（２５Ａ，２５Ｂ）：左右動検知センサ，
２６：中立位置保持機構，２７（２７Ａ，２７Ｂ）：上下動検知センサ
【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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【図９】
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