(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場に供給する顆粒物の通過経路に、発光部（７５ａ）と受光部（７５ｂ）とを備え、前記顆粒物が光を遮ることによる受光部の受光量の変動に基づいて顆粒物の通過を検出することのできる光学式の顆粒物検出センサ（７５）を設けた顆粒物吐出機において、前記顆粒物検出センサのボデイ（７７）と光学部材（７８）との間にパッキン（７９）を設け、かつ顆粒物検出センサが発する検出光を、波長が９００〜１０００ｎｍの近赤外線とし、さらに前記顆粒物検出センサの検出信号の微分処理による微分係数に基づいて検出信号の一定値を超える出力領域のみをパルス状に変換したものを閾値Ｓと比較して顆粒物の通過を検出するように構成するとともに、前記パルス状に変換するか否かの判定のための前記一定値を変更可能な感度調節機能を設け、かつ前記顆粒物検出センサの検出信号の最大値をＨ、最小値をＬとしたとき、顆粒物の有無の判定基準となる閾値Ｓは、
Ｓ＝（Ｈ−Ｌ）×Ｋ＋Ｌ（０＜Ｋ＜１）
の演算式により設定されるように構成したことを特徴とする顆粒物吐出機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種子、肥料、薬剤等の顆粒物を圃場に供給する顆粒物吐出機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
顆粒物吐出機の一つに、種子ホッパに収容されている種子を種子繰出装置によって所定量づつ繰り出し、さらにその繰り出された種子を種子放出装置によって加速して下方に放出することにより、圃場の土壌中適正深さに種子を供給するようにした播種機がある。従来、この種の播種機には前記種子放出装置から圃場に種子を導く種子案内管に種子センサが設けられており、該種子案内管が種子や泥で詰まると警報を発して作業者に知らせるようになっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の播種機に設けられている種子センサは、単に種子案内管が詰まっているか否かを判断するだけであったので、何らかの事情で種子の吐出量が変動したとしても異常が検出されず、不適正な状態のまま播種作業が続けられるという問題点があった。そこで、上記播種機のような顆粒物吐出機において、顆粒物の吐出量を正確に検出して、圃場への施用を適正に行えるようにすることが本発明の課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のように構成した。すなわち、請求項１に記載の顆粒物吐出機は、圃場に供給する顆粒物の通過経路に、発光部（７５ａ）と受光部（７５ｂ）とを備え、前記顆粒物が光を遮ることによる受光部の受光量の変動に基づいて顆粒物の通過を検出することのできる光学式の顆粒物検出センサ（７５）を設けた顆粒物吐出機において、前記顆粒物検出センサのボデイ（７７）と光学部材（７８）との間にパッキン（７９）を設け、かつ顆粒物検出センサが発する検出光を、波長が９００〜１０００ｎｍの近赤外線とし、さらに前記顆粒物検出センサの検出信号の微分処理による微分係数に基づいて検出信号の一定値を超える出力領域のみをパルス状に変換したものを閾値Ｓと比較して顆粒物の通過を検出するように構成するとともに、前記パルス状に変換するか否かの判定のための前記一定値を変更可能な感度調節機能を設け、かつ前記顆粒物検出センサの検出信号の最大値をＨ、最小値をＬとしたとき、顆粒物の有無の判定基準となる閾値Ｓは、
Ｓ＝（Ｈ−Ｌ）×Ｋ＋Ｌ（０＜Ｋ＜１）
の演算式により設定されるように構成したことを特徴としている。
【０００５】
顆粒物検出センサの検出信号を微分処理して該センサの受光量の変化から顆粒物の通過を検出することにより、顆粒物検出センサの検出面の汚れ、天候、顆粒物の通過速度や大きさ等の影響を受けることなく、顆粒物吐出量を正確に検出することが可能になる。
【０００７】
【発明の効果】
本発明にかかる顆粒物吐出機は、上記構成とすることで以下に示す効果が得られる。すなわち、請求項１に記載の構成とすることにより、顆粒物吐出量の検出精度が良好となり、圃場への顆粒物の施用を適正に行える。また、顆粒物検出センサの検出面の汚れ、天候、顆粒物の通過速度や大きさ等による誤検出を防止でき、常に精度の良い顆粒物の検出を行える。さらに、検出信号を微分処理した微分係数をパルス状に変換して出力するか否かの判定をするための値を変更可能とすることにより、顆粒物の大きさや光透過率の違いに対応できる。一方、ボデイと光学部材との間にパッキンを設けたことにより、水分や粉状カルパー剤の侵入が防止でき、防水、防錆性に優れたものとなる。また、検出光の波長域は太陽光に多く含まれるものであるので、このような波長域を採用することにより、検出結果が太陽光の影響を受けにくい。顆粒物の通過及び光学面の曇を一つのセンサで検出する場合、顆粒物通過時とそうでない時との信号差は光学面の汚れによって異なるが、光学面の汚れに応じて最適の閾値を設定することにより、安定した顆粒物検出を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表された実施の形態について説明する。
図１及び図２は水田に直接種籾を播種するとともに播種位置の近傍に施肥する８条施肥播種機の全体図、図３はその一部を拡大して表した図である。この施肥播種機１は、走行車体２の後部上側に施肥装置４の肥料ホッパ４０及び肥料繰出部４１が設けられていると共に、走行車体２の後方に昇降リンク装置５を介して播種装置６が昇降可能に設けられている。
【０００９】
走行車体２は、駆動輪である各左右一対の前輪７，７及び後輪８，８を備えた四輪駆動車両であって、機体の前部に配設されたミッションケース１０の左右側方に前輪ファイナルケース１２，１２が変向可能に設けられ、該ケースに前輪７，７が回転自在に支承されている。また、ミッションケース１０の背面部にメインフレーム１３の前端部が固着され、該メインフレームの後端に支持された前後方向の軸を支点に後輪ファイナルケース１５，１５がローリング自在に設けられ、該ケースに後輪８，８が回転自在に支承されている。
【００１０】
エンジン２０はメインフレーム１３の上に搭載されている。そして、エンジン２０の左側面部に突出するエンジン出力軸に取り出される回転動力が、第一ベルト伝動装置２１によって油圧ポンプ２２の駆動軸に伝達され、さらに該駆動軸から第二ベルト伝動装置２３によって、ミッションケース１０の左側面部に突出するミッション入力軸に伝達される。
【００１１】
ミッションケース１０に伝達された回転動力は、ケース内の主変速装置（図示せず）で変速して走行動力と作業動力とに分岐して取り出され、走行動力を前輪ファイナルケース１２，１２を経由して左右の前輪７，７に伝達すると共に、後輪ファイナルケース１５，１５を経由して左右の後輪８，８に伝達し、また、作業動力をＰＴＯクラッチケース２５を経由して施肥装置４及び播種装置６に伝達する。
【００１２】
エンジン２０の上側はエンジンカバー３０で覆われており、その上に座席３１が設置されている。座席３１の前方には、左右の前輪７，７を操向する操向ハンドル３２が設けられている。
【００１３】
施肥装置４は、４条づつ共用の肥料ホッパ４０，４０内の肥料を肥料繰出部４１，…によって一定量づつ下方に繰り出し、その繰り出された肥料をブロア４２から供給されるエアによって施肥ホース４３，…を通って施肥ガイド４４，…まで移送し、該施肥ガイドの前側に設けた施肥作溝器４５，…によって播種装置６による播種位置の側部近傍に形成される施肥溝内に落とし込むようになっている。
【００１４】
昇降リンク装置５は、メインフレーム１３の後端部から上向きに突設したリンク支持フレーム５０に側面視で互いに平行な上リンク５１及び左右一対の下リンク５２，５２が回動自在に支持され、これら各リンクの後端部に連結枠５３が枢結されている。連結枠５３には、播種装置６の基部フレーム６ａに回転自在に支承されたローリング軸５４の前端部が連結されている。これにより、播種装置６はローリング自在に支持されている。下リンク５２，５２と一体回動するようにスイングアーム５５が設けられ、メインフレーム１３に基部側が支持された昇降油圧シリンダ５６のピストンロッドが上記スイングアーム５５に連結されている。昇降油圧シリンダ５６を伸縮させると、各リンクが上下に回動し、播種装置６がほぼ一定姿勢のまま昇降する。
【００１５】
播種装置６は、４条づつ共用の種子ホッパ６０，６０、該種子ホッパ内の種子を所定量づつ繰り出す８個の種子繰出部６１，…、該種子繰出部から繰り出される種子を流下案内する第一案内管６２，…、該第一案内管に繰り出された種子を適数粒（３個程度）づつ下方に向けて加速して放出する種子放出部６３，…、該種子放出部から放出された種子を後述する播種作溝器７３，…まで案内する第二案内管６４，…等で播種本体部が構成されている。また、排気案内ホース６５，…を介して導かれるエンジン２０の排気によって播種本体部を加温して、内部を乾燥状態に保つことにより、安定した播種作業が行えるようにしている。
【００１６】
播種本体部は全条とも左右方向に長い共通の播種支持フレーム６６に支持されている。この播種支持フレーム６６は、前記基部フレーム６ａと一体の左右フレーム６７から上方に突設した左右一対の上下フレーム６８，６８に支持されている。
【００１７】
また、左右フレーム６７に４対のフロート支持フレーム７０，…が固着して設けられ、各対の後端部に整地フロート７１，…が左右方向に軸７２，…回りに回動自在に支持されている。各整地フロート７１，…の左右両側には、圃場に播種用の溝を形成する播種作溝器７３，…が取り付けられている。播種作業時には、４個の整地フロート７１，…が播種装置６全体を支持する状態で水田面上を滑走する。
【００１８】
種子繰出部６１は、外周面に複数（図示例では３）の凹部６１ａ，…が形成された繰出ロール６１ｂを一定方向に回転させ、種子ホッパ６０内の種子を前記凹部６１ａ，…が適数粒（３粒程度）づつ保持して下方に繰り出すように構成されている。したがって、種子の繰出は間欠的に行われ、圃場には一定間隔ごとに播種される。
【００１９】
次に、図４は第一案内管６２に設けられている種子検出センサ（顆粒物検出センサ）７５を表している。この種子検出センサ７５は光学式センサであって、種子通路を挟んで発光部７５ａと受光部７５ｂとを対向させて配置している。発光部７５ａ及び受光部７５ｂは種子通路７６全域にわたって設けられており、第一案内管６２を通過する全ての種子が検出対象となっている。このため、種子の通過量を精度良く検出できる。
【００２０】
この播種機にはカルパー剤でコーティングした種子が用いられる。このような種子は発光部７５ａ及び受光部７５ｂの光学面に強く当たると、その衝撃でカルパー剤が粉状になって光学面に付着しやすい。そこで、光学面を種子の流下方向と平行に設け、種子が光学面に当たるときの衝撃を和らげている。これにより、光学面の汚れが少なくなり、検出精度が向上するとともに、光学面の清掃回数を減少させられる。また、種子検出センサ７５は、ボディ７７と光学部材７８との間にパッキン７９を設けているので、水分や粉状カルパー剤の侵入が防止され、防水、防錆性に優れている。
【００２１】
発光部７５ａの発する検出光は、波長が９００〜１０００ｎｍの近赤外線とするのがよい。この波長域の光は太陽光に多く含まれているので（図５参照）、検出結果が太陽光の影響を受けにくく、しかも、検出光がこの波長域である光学式センサは多く市販されていて安価に提供することができるからである。また、種子検出センサ７５を取り付けている第一案内管６２は、ゴム等で成形され変形可能であり、かつ遮光性を有するので、外部からの光の影響や組み立て誤差の影響を受けにくい。
【００２２】
図６は種子検出センサによる播種検出系のブロック図である。種子検出センサ７５の受光部７５ｂが受けた信号は、Ｉ／Ｖ変換器８０によってＩ／Ｖ変換された後、そのままの信号（Ａ信号）が加算回路８１に供給されるとともに、微分回路８２で微分処理され、パルス回路８３によって一定値を超える出力領域のみパルス出力された信号（Ｂ信号）が加算回路８１に供給される。そして、加算回路８１でＡ，Ｂ両信号を加算（Ｃ信号）し、バッファ８４を介してＣＰＵ８５に入力する。ここで、Ａ信号は発光部７５ａ及び受光部７５ｂの光学面の曇り状態を示し、Ｂ信号は種子の通過を示している。なお、種子の大きさや光透過率の違いに対応できるように、微分回路８２は微分係数を変更可能な感度調節機能を備えている。
【００２３】
各信号の出力値は例えば図７のようになる。種子の通過により、Ａ信号がＴ１−Ｔ２間出力する。それ以外の時間領域の出力値は、光学面の曇りレベルを表している。Ａ信号を微分処理すると理論上はＢ′のようになるが、微分回路８２中の抵抗及びコンデンサの関係で出力が遅れ、実際にはＢのようになる。そして、このＢ信号が閾値Ｓを超えると、パルスＰを出力する。このパルスＰが出力される時間は、Ａ信号が種子を検出する時間とほぼ同じになる。
【００２４】
つまり、一つの信号（Ｃ信号）に光学面の曇りレベルを示す情報と種子の通過検出を示す情報とが含有されているのである。これにより、播種検出系の回路構成を簡略化され低コスト化を実現できる。
【００２５】
ＣＰＵ８５では以下の各制御を行う。
図８のフローチャートに示す制御では、所定の検出設定時間Ｔ内で間欠的に繰り出される種子の通過時間ｔ１，ｔ２，…（図９参照）を測定し、その間隔が予め設定した時間よりも長い状態が存在しない場合には、種子の流れが乱れていると判断してその報知を行う。繰出ロール６１ｂによる種子吐出方式では、該繰出ロールの回転速度が速過ぎると、種子の繰出が不安定となり一か所に適数づつ播種が行われなくなる。これを防止するのがこの制御の目的で、報知を受けたなら繰出ロール６１ｂの回転数を適正値に変更すればよい。施肥動力の種子の流れが乱れていると判断した場合、自動で繰出ロール６１ｂの回転数を低下させるように制御してもよい。
【００２６】
また、図１０のフローチャートに示す制御では、種子の有無の判定基準とする閾値Ｓを、検出信号（電圧）の最大値Ｈと最小値Ｌとから算出する。この閾値Ｓの算出には、次の数式を使用する。
Ｓ＝（Ｈ−Ｌ）×ｋ＋Ｌ（０＜ｋ＜１）
【００２７】
検出信号は例えば図１１に示すような分布となる。種子の通過及び光学面の曇を一つのセンサで検出する場合、種子通過時とそうでない時との信号差は光学面の汚れによって異なる。したがって、固定された閾値Ｓであると、光学面の汚れてくると最小値Ｌが大きくなり、種子検出の余裕度が小さくなる。この制御は、光学面の汚れに応じて最適の閾値を設定することにより、安定した種子検出を行わせようとするものである。
【００２８】
本実施の形態のように繰出ロールによって間欠的に種子が繰り出される播種機にあっては、繰出ロールの回転数が低い場合（車速が遅い場合）、種子が存在しない領域で誤って閾値を算出することがないとは言えない。そこで、図１２のフローチャートに示すように、最大値Ｈが予め定めた値ａ以上で、かつ最大値Ｈと最小値Ｌの差が予め定めた値ｂ以上であるときに、適正に閾値が算出可能であると判断するようにすれば、上記理由による誤判断を防止できる。
【００２９】
以上、顆粒物吐出機として播種機について説明してきたが、顆粒状肥料や顆粒状薬剤を吐出して圃場に供給する施肥機、薬剤散布機等についても本発明を適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】施肥播種機の側面図である。
【図２】施肥播種機の平面図である。
【図３】播種装置の側面図である。
【図４】種子検出センサの（ａ）平面図、及び（ｂ）Ｓ−Ｓ断面図である。
【図５】波長と放射スペクトル強度との関係を示すグラフである。
【図６】播種検出系のブロック図である。
【図７】各信号の出力値のタイムチャートである。
【図８】制御のフローチャートその１である。
【図９】ＣＰＵ入力信号のタイムチャートである。
【図１０】制御のフローチャートその２である。
【図１１】検出信号の分布を示すグラフである。
【図１２】制御のフローチャートその３である。
【符号の説明】
１  施肥播種機（顆粒物吐出機）
２  走行車体
４  施肥装置
５  昇降リンク装置
６  播種装置
６０  種子ホッパ
６１  種子繰出部
６３  種子放出部
６５  排気案内ホース
７５  種子検出センサ
【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】
0004042379.tif 000009
【図９】
0004042379.tif 000010
【図１０】
0004042379.tif 000011
【図１１】
0004042379.tif 000012
【図１２】
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