田植機 |
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申请号 | JP2013075406 | 申请日 | 2013-03-29 | 公开(公告)号 | JP2014198026A | 公开(公告)日 | 2014-10-23 |
申请人 | ヤンマー株式会社; Yanmar Co Ltd; | 发明人 | TAKEYAMA TOMOHIRO; DOI KUNIO; | ||||
摘要 | 【課題】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変動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、前記植付アーム軸は、植付チェーンケース内でチェーンを介して駆動され、前記植付チェーンケース内に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、前記チェーン駆動のスプロケットに取り付けられる。【選択図】図2 | ||||||
权利要求 | 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、 前記植付アーム軸は、植付チェーンケース内でチェーンを介して駆動され、 前記植付チェーンケース内に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、前記チェーン駆動のスプロケットに取り付けられることを特徴とする田植機。 前記トルク平準化機構は、前記植付アーム軸から増速され伝達されるオプション駆動軸に設けられる請求項1に記載の田植機。 前記トルク平準化機構は、植付爪を支持するロータアーム軸間に設けられる連結プレートに設けられる請求項1又は2に記載の田植機。 |
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说明书全文 | 本発明は、田植機に関する。 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。 特許文献1には、ミッションケース内部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、植付爪が苗載台の下端部を通過する苗取出し行程、及び、植付爪が取出した苗を田面に植え込む植付け行程に速い区間を設けるとともに、苗載台から苗を取出して田面に向けて移動する下降行程、及び、田面から苗載台の下端にまで移動する上昇行程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。 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。 本発明の田植機は、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、前記植付アーム軸は、植付チェーンケース内でチェーンを介して駆動され、前記植付チェーンケース内に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、前記チェーン駆動のスプロケットに取り付けられる。 前記トルク平準化機構は、前記植付アーム軸から増速され伝達されるオプション駆動軸に設けられる。 前記トルク平準化機構は、植付爪を支持するロータアーム軸間に設けられる連結プレートに設けられる。 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。 添付の図面を参照して田植機1について説明する。 図2は、植付部5の植付駆動に関する伝動系統図である。 植付横軸40から各植付チェーンケース11内のユニットクラッチ41に伝達される。 植付アーム軸46は、植付チェーンケース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、植付チェーンケース11に固定されたサンギア50から中間ギア51を介して遊星ギア52に伝達される。 そして、遊星ギア52に固定された植付アーム13にロータアーム軸53を介して伝達され、ロータリケース12とともに植付爪54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。 [不等速機構] このように、不等速機構を介して植付アーム軸46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46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54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。 また、植付爪54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54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50、中間ギア51及び遊星ギア52は非円形で偏心している。 そのうえで、植付アーム軸46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53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。 [トルク平準化機構] クランク軸65にコイルバネ66の一端を固定するボス67aを設ける。 コイルバネ66は、その一端をクランク軸65に設けたボス67aに固定し、他端は植付チェーンケース11の外側に設けたボス67bに固定する。 また、コイルバネ66には常に収縮する方向に力が作用するようにボス67bの位置が決定される。 上記のトルク平準化機構60において、植付アーム軸46の回転に伴ってスプロケット61が回転し、チェーン64を介して、スプロケット63がオプション駆動軸62回りに回転する。 スプロケット63の回転に伴ってクランク軸65がスプロケット63の回転中心から偏心した位置で回転し、コイルバネ66の長さが変わることによりコイルバネ66に弾性力が発生する。 コイルバネ66に発生した弾性力は、クランク軸65を介してスプロケット63に伝達される。 そして、チェーン64を介してスプロケット61に伝達され、さらに、植付アーム軸46にトルクとして付与される。 なお、植付アーム軸46からクランク軸65への動力伝達は、クランク軸65側の回転数が植付アーム軸46の回転数の二倍となるものであれば良く、スプロケット・チェーンの代わりにギアを用いたものでもよい。 図3及び図4を用いてトルク平準化機構60によって付与するトルクについて詳述する。 図4(a)に示すように、クランク軸65が下側、つまりコイルバネ66による収縮力がスプロケット63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66の弾性力がスプロケット63回転方向と同一方向へのトルクが発生する。 そして、クランク軸65を介してスプロケット63に生じるトルクはそのままスプロケット61を介して植付アーム軸46に伝達される。 このとき植付アーム軸46には加速側へのトルクが付与される。 図4(b)に示すように、クランク軸65が上側、つまりコイルバネ66による収縮力がスプロケット63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66の弾性力がスプロケット63回転方向と反対方向へのトルクが発生する。 そして、クランク軸65を介してスプロケット63に生じるトルクはそのままスプロケット61を介して植付アーム軸46に伝達される。 このとき植付アーム軸46には減速側へのトルクが付与される。 また、クランク軸65がスプロケット63周りに回転運動することにより、コイルバネ66の伸縮に伴ってクランク軸65に生じる弾性力は、周期的なトルクとして植付アーム軸46に伝達される。 具体的には、コイルバネ66の固定端であるボス67bとクランク軸65の先端の位置及び角度、つまり、クランク軸65のスプロケット63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。 図5に示すように、トルク平準化機構60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46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60によるトルクを発生させる。 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、トルク発生機構(本実施形態ではクランク軸65及びコイルバネ66)のタイミングを変更することで適宜設定可能である。 以上のように、トルク平準化機構60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46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46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54の軌跡を安定させ、植付不良を防ぐことができる。 トルク平準化機構60は、チェーン若しくはギアの仕組みを介して植付アーム軸46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。 そのため、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が大きくなる。 トルク平準化機構60は、植付アーム軸46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ユニット内で打ち消しあうことにより、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54のシャクリを抑えることができる。 [別実施形態] ここで、上述同様に、植付横軸40の回転に伴ってスプロケット42が回転し、チェーン45を介して、スプロケット44が植付アーム軸46回りに回転する。 スプロケット42の回転に伴ってクランク軸65がスプロケット42の回転中心から偏心した位置で回転し、コイルバネ66の長さが変わることによりコイルバネ66に弾性力が発生する。 コイルバネ66に発生した弾性力は、クランク軸65を介してスプロケット42からスプロケット44にチェーン45を介して伝達され、さらに、植付アーム軸46に平準化トルクとして付与される。 また、同様にクランク軸65が固定されるスプロケット42は、植付アーム軸46の回転数の二倍で回転するため、トルク平準化機構60には植付アーム軸46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60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。 弾性体であるコイルバネ66の弾性力を用いて、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に起因した駆動系の回転ムラ発生を抑えている。 その結果、植付アーム軸46が、ねじれたり、ガタつくことなく円滑に不等速回転でき、高速時の植付爪54の軌跡を安定化させ、植付不良を防ぐことができる。 こうして、上述のトルク平準化機構60の効果と同様のものが得られる。 図7に示す実施形態では、トルク平準化機構60は、一対の植付アーム13を支持しているロータアーム軸53間に固定されている連結プレート70に設けられる。 トルク平準化機構60は、連結プレート70の回転中心に設けられ、連結プレート70とともに回転するカム67、及び、カム67と当接し、かつ、カム67を挟むように配置される対の板バネ69を具備する。 カム67には、一周期で二回の径変化を有するカム面が形成されている。 植付アーム13とともに連結プレート70が回転することで、カム67が連結プレート70とともに回転し、板バネ68を伸縮させることにより板バネ68に弾性力が発生する。 その弾性力は、連結プレート70を介してロータアーム軸53に伝達される。 そしてサンギア50、中間ギア51、遊星ギア52を介して植付アーム軸46にトルクとして付与される。 図8に示す実施形態では、トルク平準化機構60は、植付アーム軸46に固定されている下流側のスプロケット44に設けられる。 カム80が回転し、板バネ81を伸ばす方向に押すことで、板バネ81の元に戻ろうとする弾性力が回転方向とは逆向きのトルクが植付アーム軸46に減速側へのトルクとして付与される。 そして、板バネ81を元に戻す方向にカム80が回転することで、板バネ81の元に戻ろうとする弾性力が回転方向と同一の方向のトルクが植付アーム軸46に加速側へのトルクとして付与される。 つまり、トルク平準化機構60によって付与される平準化トルクは、植付アーム軸46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。 図9に示す実施形態では、トルク平準化機構60は、植付横軸40と植付アーム軸46を連動させるチェーン45に設けられる。 カム91の回転速度を調節することで、トルク平準化機構60によって付与される平準化トルクは、植付アーム軸46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することができる。 このため、不等速機構によるロータリケース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。 図10に示す実施形態では、トルク平準化機構40は、ロータリケース12に設けられる二つのロータアーム軸33間を連結する連結プレート70に設けられる。 図10(a)に示すように、連結プレート70から外方側に向けて突出して設けられる二本のピン71は、ロータリケース12の回転中心となる植付アーム軸46を挟んで対称位置に設けられる。 この二本のピン71を外周側から覆うリング72は、ピン71間の長さを内周の一辺とする正方形状に形成される。 リング72のピン71と当接する側と反対側の辺の中央にはコイルバネ73が固定される。 より好ましい実施形態としては、ピン71をフランジ形状にすることで、リング72との接触面積を大きくしたり、ピン71にローラーを取り付けてリング72の内周面との抵抗を低減したりすることも可能である。 図11に示す実施形態では、トルク平準化機構40は、植付横軸40に固定されるタイミングカム100、タイミングカム100によって設定されるタイミングで作動するソレノイド101、及び、ソレノイド101と接続され、作動電流を流すことによりソレノイド81を作動するマイクロスイッチ82を具備する。 図11(a)に示すように、タイミングカム100は、径方向に延びる段差面100aを有し、段差面100aを挟んで大径部と小径部が周方向に隣接して形成される。 ソレノイド101は、マイクロスイッチ102の上方に配置され、基端部が回動可能に支持されている。 マイクロスイッチ102のスイッチ部分は上部、つまりソレノイド101の下方に配置される。 ソレノイド101のプランジャ101aは、タイミングカム100のカム面に沿うように配置される。 タイミングカム100によるタイミングは、不等速機構によって生じるトルク変動における最大のトルクが発生するタイミングに設定される。 これにより、最大のトルクを打ち消すようにインパルストルクを発生させている。 1:田植機、5:植付部、9:株間変更装置(不等速機構)、10:植付センターケース、11:植付チェーンケース、12:ロータリケース、13:植付アーム、40:植付横軸、41:ユニットクラッチ、42:スプロケット、43:ユニットクラッチ、44:スプロケット、45:チェーン、46:植付アーム軸、60:トルク平準化機構、61:スプロケット、62:オプション駆動軸、63:スプロケット、64:チェーン、65:クランク軸、66:コイルバネ |