薬液散布機
【課題】従来、ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布する薬液散布機では、このダイヤフラムのポンプをモータで駆動して散布作業を正確なタイミングで行うようにしていたが、ダイヤフラムが大きく変形したままで停止すると、クリープによる塑性変形を起こすと共に、その材質も大きく劣化する、という問題があった。
【解決手段】薬液散布機１が所定距離移動するとダイヤフラム３５の往復動を開始させる起動信号６４を発信する起動信号発信手段６０と、前記ダイヤフラム３５の往復動を停止させる停止信号６５を発信する停止信号発信手段６１と、前記起動信号６４と停止信号６５に基づいてダイヤフラムポンプ２９のポンプ駆動装置２８の入切を行う制御手段６２を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラム３５が、該ダイヤフラム３５の変形量の小さな低歪み位置７９ａで停止する制御構成とした。
【解決手段】薬液散布機１が所定距離移動するとダイヤフラム３５の往復動を開始させる起動信号６４を発信する起動信号発信手段６０と、前記ダイヤフラム３５の往復動を停止させる停止信号６５を発信する停止信号発信手段６１と、前記起動信号６４と停止信号６５に基づいてダイヤフラムポンプ２９のポンプ駆動装置２８の入切を行う制御手段６２を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラム３５が、該ダイヤフラム３５の変形量の小さな低歪み位置７９ａで停止する制御構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた薬液散布機に関し、特に、該ダイヤフラムポンプのポンプ寿命を向上させるポンプ駆動制御構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、土壌消毒機等の薬液散布機に往復駆動式のダイヤフラムポンプを取り付け、薬液を間欠的に散布する技術が知られており、特に、該ダイヤフラムポンプをモータで駆動することにより、鎮圧ローラ等の回転体からの動力で駆動する場合と異なりスリップ等の問題をなくして、散布作業をより正確なタイミングで行う技術（例えば、特許文献１参照）が公知となっている。
【特許文献１】特開２００２―３１７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、間欠駆動後のダイヤフラムが大きく変形したままで停止し、ダイヤフラムが高い歪みを持った状態で長期間保管されると、ニトリルゴム・テフロン（登録商標）・クロロプレンゴム等の各種弾性材料から成るダイヤフラムは、クリープによる塑性変形を起こすと共に、その材質も大きく劣化して破損しやすくなる、という問題があった。
また、ダイヤフラムポンプがモータ駆動式では、機体の走行に関係なく作動して薬液が勝手に散布されるため、旋回時や停止直後等に無駄に薬液を消費して薬液コストが増加すると共に、機体の走行速度が変動すると薬液の散布距離間隔を一定にするのが難しくなる、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた薬液散布機において、該薬液散布機が所定距離移動すると前記ダイヤフラムの往復動を開始させる起動信号を発信する起動信号発信手段と、前記ダイヤフラムの往復動を停止させる停止信号を発信する停止信号発信手段と、前記起動信号と停止信号に基づいて前記ダイヤフラムポンプのポンプ駆動装置の入切を行う制御手段を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラムが、該ダイヤフラムの変形量の小さな低歪み位置で停止する制御構成としたものである。
請求項２においては、前記起動信号発信手段は、薬液散布機の移動に追従して回転する回転体と、該回転体の所定の回転部位に設けた起動マーカと、該起動マーカを検知して起動信号を発信する起動センサとを有するものである。
請求項３においては、前記停止信号発信手段は、ダイヤフラムの往復動との連動部位に設けた停止マーカと、該停止マーカを検知して停止信号を発信する停止センサとを有するものである。
請求項４においては、前記ポンプ駆動装置は、前記停止信号発信手段からの停止信号に基づいて、ポンプ駆動装置を駆動するモータに制動力を付与する制動手段を備えるものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１においては、ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた薬液散布機において、該薬液散布機が所定距離移動すると前記ダイヤフラムの往復動を開始させる起動信号を発信する起動信号発信手段と、前記ダイヤフラムの往復動を停止させる停止信号を発信する停止信号発信手段と、前記起動信号と停止信号に基づいて前記ダイヤフラムポンプのポンプ駆動装置の入切を行う制御手段を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラムが、該ダイヤフラムの変形量の小さな低歪み位置で停止する制御構成としたので、薬液散布機を使用しない状態で長期間保管しても、保管中のダイヤフラムの歪みを小さくしてクリープによる塑性変形を大きく軽減すると共に、材質劣化を最小限に抑えて破損を防止することができ、ダイヤフラムポンプのポンプ寿命を改善することができる。更に、機体の走行に連動して薬液を散布することができ、旋回時や停止直後等にも無駄に薬液を消費することがなく薬液コストを低減できると共に、機体の走行速度が変動しても薬液の散布距離間隔を常に一定に保つことができる。
請求項２においては、前記起動信号発信手段は、薬液散布機の移動に追従して回転する回転体と、該回転体の所定の回転部位に設けた起動マーカと、該起動マーカを検知して起動信号を発信する起動センサとを有するので、別途特殊な装置を用いることなく簡単な構成で起動信号を発信することができ、部品数減少による製造コストの低減と、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項３においては、前記停止信号発信手段は、ダイヤフラムの往復動との連動部位に設けた停止マーカと、該停止マーカを検知して停止信号を発信する停止センサとを有するので、別途特殊な装置を設けることなく簡単な構成でダイヤフラムの往復動を検知して停止信号を発信することができ、部品数減少による製造コストの低減と、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項４においては、前記ポンプ駆動装置は、前記停止信号発信手段からの停止信号に基づいて、ポンプ駆動装置を駆動するモータに制動力を付与する制動手段を備えるので、モータを制動して短時間で停止させ過回転を防ぎ、ダイヤフラムを低歪み位置に正確に停止させることができ、塑性変形や材質劣化を一層抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に関わる土壌消毒機を装着したトラクタの全体構成を示す全体平面図、図２は土壌消毒機の薬液注入部の斜視図、図３は土壌消毒機の薬液供給部の斜視図、図４はダイヤフラム式薬液供給ポンプのポンプ駆動構成を示す側面一部断面図、図５は同じく底面一部断面図、図６はポンプ駆動制御機構を示すブロック図、図７はモータの起動・停止手順を示すタイムチャート、図８はモータの回転とダイヤフラムの往復動との関係を示す説明図である。なお、本実施例では、薬液散布機として、薬液を土壌中に注入する土壌消毒機を例に説明しているが、薬液を土壌面や空中や作物上等にまき散らす噴霧機であってもよく、モータ駆動式のダイヤフラムポンプで間欠散布するものであれば、特には限定されない。また、この土壌消毒機は、トラクタに装着されて一緒に走行する他走式としているが、エンジンを積んで自力走行可能な自走式であってもよい。
【０００７】
まず、土壌消毒機１を装着したトラクタ２の概略構成について、図１、図２により説明する。
図１に示すように、該トラクタ２は走行車両２ａと、該走行車両２ａの後部に連結した装着部２ｂとから構成され、このうちの走行車両２ａの前部及び後部には、それぞれ前輪３・３及び後輪４・４が懸架されている。そして、該走行車両２ａ前部のボンネット５内には、エンジン、バッテリ６等が搭載されると共に、該ボンネット５後方には操向ハンドル７が配置され、該操向ハンドル７の更に後方には作業者が着座する運転席８が配設されている。該運転席８の両側方のサイドコラム９Ｌ・９Ｒには、主変速レバー、ＰＴＯ変速レバー等の各種操作器具が配設され、該運転席８前方の足元には、フットアクセルペダル、左右ブレーキペダル、主クラッチペダル等が配設されている。
【０００８】
図１、図２に示すように、前記装着部２ｂは、トップリンク１０、ロアリンク１１・１１等より構成され、該トップリンク１０、ロアリンク１１・１１に各種作業機を連結して牽引できるように構成されている。尚、前記土壌消毒機１の装着車両には耕耘機等を使用してもよく、トラクタ２に限定されるものではない。
【０００９】
次に、このようなトラクタ２に装着した土壌消毒機１の全体構成について、図１乃至図３により説明する。
図１、図２に示すように、土壌消毒機１は薬液を供給する薬液供給部１ａと、薬液を土壌内に注入する薬液注入部１ｂとから構成される。このうちの薬液注入部１ｂにおいては、前端にトップリンクマスト１２・１２が設けられ、該トップリンクマスト１２・１２の上端は、前記トラクタ２の装着部２ｂのトップリンク１０の後部に連結される一方、トップリンクマスト１２・１２の下端には支持杆１３・１３の前端が連結固定され、該支持杆１３・１３の前端から外方に突設した左右のピン１４・１４に、前記ロアリンク１１・１１の後端が枢結されている。このようなトップリンク１０、ロアリンク１１・１１、トップリンクマスト１２・１２を介して、土壌消毒機１の薬液注入部１ｂをトラクタ２の装着部２ｂに確実に連結支持して牽引できるようにしている。
【００１０】
前記支持杆１３・１３の後面には、後方に開いた平面視コ字状の取付フレーム１５が固設され、該取付フレーム１５の左右のアーム部１５ａ・１５ａの後部間には、鎮圧ローラ１６が回転自在に軸支され、薬液注入後の土壌を押圧するように構成されると共に、該鎮圧ローラ１６には、後述する起動信号発信装置６０が取り付けられている。そして、前記アーム部１５ａ・１５ａの前端間に連架された連架部１５ｂには、一定間隔をおいて複数の薬液注入爪１７・１７・・・が配設され、該薬液注入爪１７・１７・・・の背面には、薬液注入ノズル１８・１８・・・が所定深さに設定可能に配設されている。
【００１１】
図１、図３に示すように、前記薬液供給部１ａにおいては、後方に開いた平面視コ字状の支持フレーム１９の後端が前記走行車両２ａの前部に固設されると共に、該支持フレーム１９の前部上面には、薬液タンク載置台２０・２０が固設されており、該薬液タンク載置台２０・２０には薬液タンク２１・２１が載置されている。
【００１２】
前記支持フレーム１９を構成する左右のアーム部１９ａの長手方向中間位置には、支持板２２が横架され、該支持板２２上に、前記薬液注入ノズル１８・１８・・・と同数の薬液送出ポンプ２３・２３・・・が固設され、該薬液送出ポンプ２３・２３・・・は前記薬液タンク２１・２１の直後方に並設されている。これらの薬液送出ポンプ２３・２３・・・は、吸入ホース２６・２６・・・を介して薬液タンク２１・２１に連通されると共に、吐出ホース２７・２７・・・を介して薬液注入ノズル１８・１８・・・に連結されている。
【００１３】
このような薬液送出ポンプ２３・２３・・・の駆動源であるモータ２４・２４・・・は、前記運転席８右側方のサイドコラム９Ｒに配設したモータスイッチ盤２５の各スイッチ２５ａを操作することによって、駆動の入切ができるように構成されている。更に、該モータスイッチ盤２５にはコントローラ６２が併設されており、該コントローラ６２は各モータ２４に取り付けた停止信号発信装置６１と前記起動信号発信装置６０からの電気信号に基づいて、モータ２４の起動・停止を後述の如く制御するようにしている。なお、本実施例の薬液供給部１ａはトラクタ２の前部に設けているが、薬液注入部１ｂと一緒にトラクタ２の後部に設けてもよい。
【００１４】
次に、薬液送出ポンプ２３について、図３乃至図５により説明する。
該薬液送出ポンプ２３・２３・・・は、往復駆動式ポンプとしてのダイヤフラムポンプ２９と、該ダイヤフラムポンプ２９を駆動するポンプ駆動装置２８とを有し、該ポンプ駆動装置２８には前記モータ２４からの動力が入力されるようにしている。そして、ポンプ駆動装置２８は前記薬液送出ポンプ２３のポンプ駆動ケース３０内に設けられ、該ポンプ駆動ケース３０の一側の上部にダイヤフラムポンプ２９が設けられており、該ダイヤフラムポンプ２９と前記ポンプ駆動装置２８とは連結連動されている。
【００１５】
このうちのダイヤフラムポンプ２９においては、弾性材料から成るダイヤフラム３５が弁取付部材３３とダイヤフラム取付部材３４とによって上下から挟持して固定され、このうちの弁取付部材３３からは、吸入ポート３１と吐出ポート３２とが上方に突設され、該吸入ポート３１と吐出ポート３２とは、弁取付部材３３とダイヤフラム３５で形成されるダイヤフラム室５６に連通されると共に、前記吸入ホース２６と吐出ホース２７とに、それぞれ接続されている。一方、前記ダイヤフラム３５の中央下部からは連結ピン３６が垂下され、該連結ピン３６には往復移動体である連結ロッド３７が連結され、該連結ロッド３７の下部が前記ポンプ駆動ケース３０内に挿入されている。
【００１６】
また、ポンプ駆動装置２８においては、このようなダイヤフラムポンプ２９の連結ロッド３７の下端が、揺動クランク４０の一端上部に枢支軸３９を介して枢支され、留め具３８によって抜け止めがなされている。この揺動クランク４０には、ダイヤフラムポンプ２９側に長孔４０ａが開口され、モータ２４側には楕円状孔４０ｂが開口されており、前記長孔４０ａ内には揺動支点となる支点カム４１が挿入され、前記楕円状孔４０ｂには偏心カム４２が挿入されている。
【００１７】
このうちの支点カム４１については、円盤状に形成されると共に、中央に連結軸４３を貫通し、該連結軸４３に回転自在に枢支されている。そして、該連結軸４３の他端側には、取付部４３ａが一体的に形成され、該取付部４３ａには、調節レバー４４の先部がボルト４５によって締結固定されている。更に、該取付部４３ａの外端は細くなってガイド部４３ｂを形成し、該ガイド部４３ｂは、前記ポンプ駆動ケース３０に長穴状に穿設されたガイド孔３０ａに挿入されている。
【００１８】
このポンプ駆動ケース３０にはガイド孔３０ｂも穿設され、該ガイド孔３０ｂには、前記連結軸４３側が挿入されて外方に延出されている。この連結軸４３の延出端には指針４８が装着されると共に、該指針４８の位置を読み取るための目盛盤４７がガイド孔３０ｂに沿って配設されている。そして、これらガイド孔３０ａ・３０ｂは対向して配置されると共に、前記調節レバー４４と平行に配設されている。
【００１９】
前記調節レバー４４は、前記揺動クランク４０と平行に配設される一方、前記連結軸４３に対しては直角方向に配置されており、その基部はポンプ駆動ケース３０に付設したレバーガイド４６に枢支されている。該レバーガイド４６より外方に突出した調節レバー４４は下方に屈曲されてレバー操作部４４ａを形成している。更に、調節レバー４４には、平坦な当接部４４ｂがガイド孔３０ａ側の外周側面に形成されると共に、前記レバーガイド４６には、Ｌ字状の固定ボルト４９の螺挿部４９ｂが前記調節レバー４４に対して垂直となるように螺挿されており、該固定ボルト４９の把持部４９ａを回転することにより、螺挿部４９ｂの先端が前記当接部４４ｂ側に向かって進退し、調節レバー４４を、レバーガイド４６の内壁４６ａとの間に挟持して特定位置に固定したり、逆に内壁４６ａから離間させて揺動クランク４０の長手方向に自由にスライドできるようにしている。
【００２０】
一方、前記偏心カム４２については、その軸心部には出力軸５０が挿入され、該出力軸５０はキー５１によって相対回転不能に連結されている。更に、この偏心カム４２には、カラー５２が外嵌され、該カラー５２を介して、前記揺動クランク４０の楕円状孔４０ｂ内に摺動自在に支持されると共に、カラー５２の両側面にはドーナツ状の固定部材５３・５３が嵌合されており、前記偏心カム４２とカラー５２とが、揺動クランク４０から抜け出ないように固定されている。
【００２１】
偏心カム４２を貫通した出力軸５０の両側端は、ポンプ駆動ケース３０より両外側方に突出されると共に、ポンプ駆動ケース３０にベアリング５４等によって回転自在に支持されている。そして、該出力軸５０の一端は、ポンプ駆動ケース３０の外側面に固設された前記モータ２４のモータ軸部２４ａに、ボス５５を介して連結される一方、出力軸５０の他端には、前記停止信号発信装置６１が取り付けられている。
【００２２】
このような構成において、前記固定ボルト４９の把持部４９ａを持って螺挿部４９ｂを回転操作し、該螺挿部４９ｂの先端を前記調節レバー４４側面の当接部４４ｂから僅かに離間させた上で、レバー操作部４４ａを持って調節レバー４４を揺動クランク４０の長手方向に押し引きしてスライド操作すると、該調節レバー４４の先部に固定された取付部４３ａが、前記ガイド孔３０ａ・３０ｂにガイドされながら揺動クランク４０の長手方向に摺動し、同時に、連結軸４３に支持された前記支点カム４１も移動される。そして、前記目盛盤４７や指針４８等を使って支点カム４１を所定位置に移動させた後は、固定ボルト４９の把持部４９ａを持って螺挿部４９ｂを逆方向に回転操作し、該螺挿部４９ｂの先端を前記調節レバー４４側面の当接部４４ｂに当てて押圧することによって、調節レバー４４を固定する。
【００２３】
このようにして支点カム４１を所定位置に固定し吐出量を設定した後、前記スイッチ２５ａ・２５ａ・・・を入操作した上で後述のようにコントローラ６２が作動すると、各モータ２４が駆動してモータ軸部２４ａに連結した出力軸５０が回転駆動され、偏心カム４２が回転する。すると、該偏心カム４２の外周に摺接された揺動クランク４０の一端が上下に往復動し、揺動クランク４０の他端も前記支点カム４１を支点として上下に往復動し、これに伴って、揺動クランク４０の他端に連結ロッド３７を介して連結されたダイヤフラム３５も上下に往復動する。これにより、吸入ポート３１と吐出ポート３２内に設けた弁が開閉され、薬液の吸入動作と吐出動作が繰り返されるのである。なお、本実施例では各薬液送出ポンプ２３ごとにモータ２４と停止信号発信装置６１を設けているが、全薬液送出ポンプ２３を一個のモータ２４からの共通出力軸で駆動するようにすると共に、該共通出力軸に一個の停止信号発信装置６１を取り付ける構成として、部品数の減少や構造の簡素化を図ってもよく、モータ２４や停止信号発信装置６１の取付構成については、特に限定されるものではない。
【００２４】
次に、このようにして薬液を吐出する薬液送出ポンプ２３の間欠駆動を制御するポンプ駆動制御機構５９の構成について、図２乃至図６により説明する。
図６に示すように、該ポンプ駆動制御機構５９は、使用する薬液送出ポンプ２３に応じてモータ２４を選択するスイッチであるモータスイッチ盤２５と、各モータ２４に配線６８を介して接続されモータ２４の起動・停止を制御するコントローラ６２と、該コントローラ６２に配線６６を通じて起動信号６４を送信する起動信号発信装置６０と、同じくコントローラ６２に配線６７を通じて停止信号６５を送信する停止信号発信装置６１と、前記コントローラ６２やモータ２４に配線６９等を介して駆動電力を供給するバッテリー６等から構成されている。
【００２５】
図２、図６に示すように、このうちの起動信号発信装置６０は、前述のように鎮圧ローラ１６に取り付けられており、土壌消毒機１の薬液注入部１ｂの鎮圧ローラ１６側面に固設されて該鎮圧ローラ１６と一緒に回転する起動マーカ７０と、前記取付フレーム１５のアーム部１５ａ上で鎮圧ローラ１６側方位置に取り付けられた起動センサ７１とから構成され、該起動センサ７１は、透過型フォトセンサであって発光部７１ａと受光部７１ｂを有する。
【００２６】
そして、土壌消毒機１が移動して鎮圧ローラ１６が回転し、前記起動マーカ７０も一緒に回転して、前記発光部７１ａと受光部７１ｂとの間を通過する光を遮断すると、起動センサ７１中の起動スイッチ７１ｃが「入」となり、起動信号６４を前記コントローラ６２に送信する。更に起動マーカ７０が回転して発光部７１ａと受光部７１ｂとの間から離間すると、起動スイッチ７１ｂが「切」となり、起動信号６４の送信を中断するように構成している。
【００２７】
これにより、ダイヤフラム３５の往復動を開始させる起動信号６４を、鎮圧ローラ１６に設けた起動マーカ７０と該起動マーカ７０側方の起動センサ７１のみによって、土壌消毒機１が一定距離（以下、「注入間隔」とする）、本実施例の場合では鎮圧ローラ１６の外周長さに相当する距離だけ移動する毎に、正確に発信することができるのである。なお、本実施例では、前記起動マーカ７０を一個としているが、その個数や取付間隔を変えることにより、様々な注入間隔で注入作業を行うことができる。また、本実施例のような鎮圧ローラ１６がない場合には、接地輪等を回転体として新たに設け、これに起動信号発信装置６０を取り付けるようにすればよい。
【００２８】
すなわち、起動信号発信手段である前記起動信号発信装置６０は、薬液散布機である土壌消毒機１の移動に追従して回転する回転体である鎮圧ローラ１６と、該鎮圧ローラ１６の所定の回転部位に設けた起動マーカ７０と、該起動マーカ７０を検知して起動信号６４を発信する起動センサ７１とを有するので、別途特殊な装置を用いることなく簡単な構成で起動信号６４を発信することができ、部品数減少による製造コストの低減と、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００２９】
なお、本実施例では、起動マーカ７０を鎮圧ローラ１６に取り付け、近接した起動センサ７１でこの起動マーカ７０を検知することにより、求めた鎮圧ローラ１６の回転量から移動距離を測定するようにしているが、これ以外に次のような構成をとることもできる。例えば、鎮圧ローラ１６の回転と連動する伝達部材やトラクタ１の車輪等に起動マーカ７０を取り付け、該起動マーカ７０を近接した起動センサ７１で検知して移動距離を測定したり、ロータリエンコーダを鎮圧ローラ１６に取り付けて移動距離を測定したり、あるいは、トラクタ１の駆動軸に螺子を形成し、該螺子に噛合させたセンサで求めた駆動軸の回転数から移動距離を測定するようにしてもよく、薬液散布機の移動距離を測定する構成は、注入間隔を正確に設定できるものであればよく、限定されるものではない。これらのうち、特に、鎮圧ローラ１６の回転と連動する伝達部材に起動マーカ７０を取り付けたり、ロータリエンコーダを鎮圧ローラ１６に取り付ける場合には、取り付ける伝達部材を変更したり、ロータリーエンコーダの設定を変えるだけで、大きな設計変更をすることなく、注入間隔を容易に変更することができる。
【００３０】
また、図３乃至図６に示すように、前記停止信号発信装置６１は、前述のように各モータ２４に取り付けられており、該モータ２４からの出力軸５０上に固定され該出力軸５０と一緒に回転する停止マーカ７２と、前記ポンプ駆動ケース３０側面に固設される停止センサ７３とから構成され、該停止センサ７３も、前記起動センサ７１と同様に、透過型フォトセンサであって発光部７３ａと受光部７３ｂを有する。一方、停止マーカ７２は、前記出力軸５０に外嵌固定されたボス部７２ｂと、該ボス部７２ｂから半径方向に突出された遮断部７２ａとから成り、該遮蔽部７２ａが、前記発光部７３ａと受光部７３ｂとの間を通過するようにしている。
【００３１】
そして、起動信号６４を受信したコントローラ６２によってモータ２４が駆動されて出力軸５０が回転し、該出力軸５０上の停止マーカ７２も一緒に回転して、該停止マーカ７２の遮断部７２ａが、前記発光部７３ａと受光部７３ｂとの間を通過する光を遮断すると、停止センサ７３中の停止スイッチ７３ｃが「入」となり、停止信号６５を前記コントローラ６２に送信を開始する。これにより、ダイヤフラム３５の往復動を停止させる停止信号６４を、モータ２４の出力軸５０が一回転する毎に正確に発信することができる。
【００３２】
すなわち、前記停止信号発信手段である停止信号発信装置６１は、ダイヤフラム３５の往復動との連動部位である出力軸５０に設けた停止マーカ７２と、該停止マーカ７２を検知して停止信号を発信する停止センサ７３とを有するので、別途特殊な装置を設けることなく簡単な構成でダイヤフラム３５の往復動を検知して停止信号６５を発信することができ、部品数減少による製造コストの低減と、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。なお、本実施例では、前記起動信号発信装置６０と停止信号発信装置６１のいずれにも透過型フォトセンサを適用しているが、薬液散布機の移動やダイヤフラムの往復動を高精度かつ高速に検出可能なセンサであればよく、特に限定されるものではない。なお、本実施例では、停止マーカ７２を設ける連動部位は、出力軸５０としているが、該出力軸５０からダイヤフラム３５までの間の各伝達部材、例えば揺動クランク４０や連結ロッド３７としてもよい。
【００３３】
次に、以上のようなポンプ駆動制御機構５９の動作について、図２、図６乃至図８により説明する。
トラクタ２に装着された土壌消毒機１が移動すると、鎮圧ローラ１６が土壌を押圧しながら回転し、該鎮圧ローラ１６の起動マーカ７０が矢印７７の方向に回転して、前記発光部７１ａと受光部７１ｂとの間を通過する。すると、起動スイッチ７１ｃが入って起動信号６４が発信され（時刻Ｔ１）、該起動信号６４を受信したコントローラ６２は、配線６８を介して各モータ２４に通電し、それまで停止状態にあったモータ２４の回転を開始させる（時刻ｔ１）。
【００３４】
ここで、予め、停止センサ７３の位置に停止マーカ７２の遮断部７２ａの回転開始位置８０ａを設定し、該遮断部７２ａの回転開始位置８０ａとダイヤフラム３５の低歪み位置７９ａとが正確に対応するように、出力軸５０上への停止マーカ７２の取付位置を調整しておく。すると、遮断部７２ａが、回転開始位置８０ａから回転位置８０ｂ（時刻ｔ２）、回転位置８０ｃ（時刻ｔ３）の順に回転すると、この回転にともなって、ダイヤフラム３５も、低歪み位置７９ａから往復位置７９ｂ、往復位置７９ｃの順にポンプ駆動装置２８を介して押動され、ダイヤフラム室５６の容積が減少して薬液が吐出ポート３２から吐出ホース２７に送出される。
【００３５】
更に、遮断部７２ａが、回転位置８０ｃから回転位置８０ｄ（時刻ｔ４）を通って回転開始位置８０ａまで回転していくと、この回転にともなって、ダイヤフラム３５も、往復位置７９ｃから往復位置７９ｄを通って低歪み位置７９ａまでポンプ駆動装置２８を介して下方に引き戻され、薬液タンク２１内の薬液が吸入ホース２６を介して吸入ポート３１からダイヤフラム室５６に吸入される。
【００３６】
そして、遮断部７２ａが停止センサ７３の位置まで回転して発光部７３ａと受光部７３ｂとの間に入り始めると、即座に停止スイッチ７３ｃが入って停止信号６５が発信開始され（時刻Ｔ２）、該停止信号６５を受信したコントローラ６２は、配線６８を介して各モータ２４への通電を直ちに中止し、モータ２４の回転を、ダイヤフラム３５の低歪み位置７９ａに対応する回転開始位置８０ａに停止させる（時刻ｔ５）。そして、次の起動信号６４をコントローラ６２が受信するまでは、停止信号６５の発信は継続され、ダイヤフラム３５が低歪み位置７９ａに確実に保持されるようにしている。
【００３７】
すなわち、以上のように、ダイヤフラム３５の往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプ２９を備えた薬液散布機である土壌消毒機１において、該土壌消毒機１が所定距離移動すると前記ダイヤフラム３５の往復動を開始させる起動信号６４を発信する起動信号発信手段である起動信号発信装置６０と、前記ダイヤフラム３５の往復動を停止させる停止信号６５を発信する停止信号発信手段である停止信号発信装置６１と、前記起動信号６４と停止信号６５に基づいて前記ダイヤフラムポンプ２９のポンプ駆動装置２８の入切を行う制御手段であるコントローラ６２を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラム３５が、該ダイヤフラム３５の変形量の小さな低歪み位置で停止する制御構成としたので、薬液散布機を使用しない状態で長期間保管しても、保管中のダイヤフラム３５の歪みを小さくしてクリープによる塑性変形を大きく軽減すると共に、材質劣化を最小限に抑えて破損を防止することができ、ダイヤフラムポンプ２９のポンプ寿命を改善することができる。更に、機体の走行に連動して薬液を散布することができ、旋回時や停止直後等にも無駄に薬液を消費することがなく薬液コストを低減できると共に、機体の走行速度が変動しても薬液の散布距離間隔を常に一定に保つことができる。なお、前記低歪み位置は、本実施例では、ダイヤフラム３５が最も拡張される位置７９ａとしているが、弾性材料から成るダイヤフラム３５の特性によって変化するものであり、本実施例には限定されない。
【００３８】
次に、モータ２４の停止性能向上のための制御構成について、図３、図５乃至図８により説明する。
図６乃至図８に示すように、前記コントローラ６２には、モータ２４を短時間で停止するショートブレーキ回路６２ａを設けショートブレーキモードを備えるようにしてもよい。これによると、コントローラ６２は、前記停止信号発信装置６１からの停止信号６５を受信すると、直ちにショートブレーキモードを「入」にし、モータ２４を短時間で停止させる。
【００３９】
これにより、停止信号６５を発信開始してから実際にモータ２４の出力軸５０が停止するまでの時間に相当する、時刻Ｔ２から時刻ｔ５までのタイムラグ７５を、更に短くし、モータ２４を、ダイヤフラム３５の低歪み位置７９ａに対応する回転開始位置８０ａに正確に停止させることができる。なお、ショートブレーキの手段としては、モータ２４への通電中止時に端子間を短絡させる等、モータ２４を急停止させる機能を有するものであればよく、特に限定されるものではない。
【００４０】
つまり、前記制御手段であるコントローラ６２は、前記停止信号発信手段である停止信号発信装置６１からの停止信号６５に基づいて、ポンプ駆動装置２８を駆動するモータ２４を迅速に停止するショートブレーキモードを備えるので、モータ２４の過回転を防ぎ、ダイヤフラム３５を低歪み位置に正確に停止させることができ、塑性変形や材質劣化を一層抑制することができる。
【００４１】
また、図３、図５、図６に示すように、モータ２４の出力軸５０に電磁ブレーキ６３を取り付けるようにしてもよい。該電磁ブレーキ６３は、前記ポンプ駆動ケース３０から側方に突設された固定フレーム７６に固定されており、コントローラ６２からの制動信号によって作動できるようにしている。
【００４２】
これにより、コントローラ６２は、前記停止信号発信装置６１からの停止信号６５を受信すると、直ちに制動信号を電磁ブレーキ６３に送信してモータ２４の出力軸５０に制動力を付与し、モータ２４を短時間で停止させことができる。前記ショートブレーキモードと同様に、時刻Ｔ２から時刻ｔ５までのタイムラグ７５を短くし、モータ２４を、ダイヤフラム３５の低歪み位置７９ａに対応する回転開始位置８０ａに正確に停止させることができる。なお、本実施例では、制動手段として電磁ブレーキ６３を用いたが、モータ２４を急停止させる機能を有するものであればよく、特に限定されるものではない。
【００４３】
すなわち、前記ポンプ駆動装置２８は、前記停止信号発信手段である停止信号発信装置６１からの停止信号６５に基づいて、ポンプ駆動装置２８を駆動するモータ２４に制動力を付与する制動手段である電磁ブレーキ６３を備えるので、モータ２４を制動して短時間で停止させ過回転を防ぎ、ダイヤフラム３５を低歪み位置に正確に停止させることができ、塑性変形や材質劣化を更に一層抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた全ての薬液散布機に適用することができる。更に、種子、苗の近傍に液肥を散布する施肥機にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に関わる土壌消毒機を装着したトラクタの全体構成を示す全体平面図である。
【図２】土壌消毒機の薬液注入部の斜視図である。
【図３】土壌消毒機の薬液供給部の斜視図である。
【図４】ダイヤフラム式薬液供給ポンプのポンプ駆動構成を示す側面一部断面図である。
【図５】同じく底面一部断面図である。
【図６】ポンプ駆動制御機構を示すブロック図である。
【図７】モータの起動・停止手順を示すタイムチャートである。
【図８】モータの回転とダイヤフラムの往復動との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 薬液散布機
１６ 回転体
２４ モータ
２８ ポンプ駆動装置
２９ ダイヤフラムポンプ
３５ ダイヤフラム
５０ 連動部位
６０ 起動信号発信手段
６１ 停止信号発信手段
６２ 制御手段
６３ 制動手段
６４ 起動信号
６５ 停止信号
７０ 起動マーカ
７１ 起動センサ
７２ 停止マーカ
７３ 停止センサ
７９ａ 低歪み位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた薬液散布機に関し、特に、該ダイヤフラムポンプのポンプ寿命を向上させるポンプ駆動制御構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、土壌消毒機等の薬液散布機に往復駆動式のダイヤフラムポンプを取り付け、薬液を間欠的に散布する技術が知られており、特に、該ダイヤフラムポンプをモータで駆動することにより、鎮圧ローラ等の回転体からの動力で駆動する場合と異なりスリップ等の問題をなくして、散布作業をより正確なタイミングで行う技術（例えば、特許文献１参照）が公知となっている。
【特許文献１】特開２００２―３１７７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来技術においては、間欠駆動後のダイヤフラムが大きく変形したままで停止し、ダイヤフラムが高い歪みを持った状態で長期間保管されると、ニトリルゴム・テフロン（登録商標）・クロロプレンゴム等の各種弾性材料から成るダイヤフラムは、クリープによる塑性変形を起こすと共に、その材質も大きく劣化して破損しやすくなる、という問題があった。
また、ダイヤフラムポンプがモータ駆動式では、機体の走行に関係なく作動して薬液が勝手に散布されるため、旋回時や停止直後等に無駄に薬液を消費して薬液コストが増加すると共に、機体の走行速度が変動すると薬液の散布距離間隔を一定にするのが難しくなる、という問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
すなわち、請求項１においては、ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた薬液散布機において、該薬液散布機が所定距離移動すると前記ダイヤフラムの往復動を開始させる起動信号を発信する起動信号発信手段と、前記ダイヤフラムの往復動を停止させる停止信号を発信する停止信号発信手段と、前記起動信号と停止信号に基づいて前記ダイヤフラムポンプのポンプ駆動装置の入切を行う制御手段を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラムが、該ダイヤフラムの変形量の小さな低歪み位置で停止する制御構成としたものである。
請求項２においては、前記起動信号発信手段は、薬液散布機の移動に追従して回転する回転体と、該回転体の所定の回転部位に設けた起動マーカと、該起動マーカを検知して起動信号を発信する起動センサとを有するものである。
請求項３においては、前記停止信号発信手段は、ダイヤフラムの往復動との連動部位に設けた停止マーカと、該停止マーカを検知して停止信号を発信する停止センサとを有するものである。
請求項４においては、前記ポンプ駆動装置は、前記停止信号発信手段からの停止信号に基づいて、ポンプ駆動装置を駆動するモータに制動力を付与する制動手段を備えるものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示す効果を奏する。
すなわち、請求項１においては、ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた薬液散布機において、該薬液散布機が所定距離移動すると前記ダイヤフラムの往復動を開始させる起動信号を発信する起動信号発信手段と、前記ダイヤフラムの往復動を停止させる停止信号を発信する停止信号発信手段と、前記起動信号と停止信号に基づいて前記ダイヤフラムポンプのポンプ駆動装置の入切を行う制御手段を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラムが、該ダイヤフラムの変形量の小さな低歪み位置で停止する制御構成としたので、薬液散布機を使用しない状態で長期間保管しても、保管中のダイヤフラムの歪みを小さくしてクリープによる塑性変形を大きく軽減すると共に、材質劣化を最小限に抑えて破損を防止することができ、ダイヤフラムポンプのポンプ寿命を改善することができる。更に、機体の走行に連動して薬液を散布することができ、旋回時や停止直後等にも無駄に薬液を消費することがなく薬液コストを低減できると共に、機体の走行速度が変動しても薬液の散布距離間隔を常に一定に保つことができる。
請求項２においては、前記起動信号発信手段は、薬液散布機の移動に追従して回転する回転体と、該回転体の所定の回転部位に設けた起動マーカと、該起動マーカを検知して起動信号を発信する起動センサとを有するので、別途特殊な装置を用いることなく簡単な構成で起動信号を発信することができ、部品数減少による製造コストの低減と、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項３においては、前記停止信号発信手段は、ダイヤフラムの往復動との連動部位に設けた停止マーカと、該停止マーカを検知して停止信号を発信する停止センサとを有するので、別途特殊な装置を設けることなく簡単な構成でダイヤフラムの往復動を検知して停止信号を発信することができ、部品数減少による製造コストの低減と、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
請求項４においては、前記ポンプ駆動装置は、前記停止信号発信手段からの停止信号に基づいて、ポンプ駆動装置を駆動するモータに制動力を付与する制動手段を備えるので、モータを制動して短時間で停止させ過回転を防ぎ、ダイヤフラムを低歪み位置に正確に停止させることができ、塑性変形や材質劣化を一層抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に関わる土壌消毒機を装着したトラクタの全体構成を示す全体平面図、図２は土壌消毒機の薬液注入部の斜視図、図３は土壌消毒機の薬液供給部の斜視図、図４はダイヤフラム式薬液供給ポンプのポンプ駆動構成を示す側面一部断面図、図５は同じく底面一部断面図、図６はポンプ駆動制御機構を示すブロック図、図７はモータの起動・停止手順を示すタイムチャート、図８はモータの回転とダイヤフラムの往復動との関係を示す説明図である。なお、本実施例では、薬液散布機として、薬液を土壌中に注入する土壌消毒機を例に説明しているが、薬液を土壌面や空中や作物上等にまき散らす噴霧機であってもよく、モータ駆動式のダイヤフラムポンプで間欠散布するものであれば、特には限定されない。また、この土壌消毒機は、トラクタに装着されて一緒に走行する他走式としているが、エンジンを積んで自力走行可能な自走式であってもよい。
【０００７】
まず、土壌消毒機１を装着したトラクタ２の概略構成について、図１、図２により説明する。
図１に示すように、該トラクタ２は走行車両２ａと、該走行車両２ａの後部に連結した装着部２ｂとから構成され、このうちの走行車両２ａの前部及び後部には、それぞれ前輪３・３及び後輪４・４が懸架されている。そして、該走行車両２ａ前部のボンネット５内には、エンジン、バッテリ６等が搭載されると共に、該ボンネット５後方には操向ハンドル７が配置され、該操向ハンドル７の更に後方には作業者が着座する運転席８が配設されている。該運転席８の両側方のサイドコラム９Ｌ・９Ｒには、主変速レバー、ＰＴＯ変速レバー等の各種操作器具が配設され、該運転席８前方の足元には、フットアクセルペダル、左右ブレーキペダル、主クラッチペダル等が配設されている。
【０００８】
図１、図２に示すように、前記装着部２ｂは、トップリンク１０、ロアリンク１１・１１等より構成され、該トップリンク１０、ロアリンク１１・１１に各種作業機を連結して牽引できるように構成されている。尚、前記土壌消毒機１の装着車両には耕耘機等を使用してもよく、トラクタ２に限定されるものではない。
【０００９】
次に、このようなトラクタ２に装着した土壌消毒機１の全体構成について、図１乃至図３により説明する。
図１、図２に示すように、土壌消毒機１は薬液を供給する薬液供給部１ａと、薬液を土壌内に注入する薬液注入部１ｂとから構成される。このうちの薬液注入部１ｂにおいては、前端にトップリンクマスト１２・１２が設けられ、該トップリンクマスト１２・１２の上端は、前記トラクタ２の装着部２ｂのトップリンク１０の後部に連結される一方、トップリンクマスト１２・１２の下端には支持杆１３・１３の前端が連結固定され、該支持杆１３・１３の前端から外方に突設した左右のピン１４・１４に、前記ロアリンク１１・１１の後端が枢結されている。このようなトップリンク１０、ロアリンク１１・１１、トップリンクマスト１２・１２を介して、土壌消毒機１の薬液注入部１ｂをトラクタ２の装着部２ｂに確実に連結支持して牽引できるようにしている。
【００１０】
前記支持杆１３・１３の後面には、後方に開いた平面視コ字状の取付フレーム１５が固設され、該取付フレーム１５の左右のアーム部１５ａ・１５ａの後部間には、鎮圧ローラ１６が回転自在に軸支され、薬液注入後の土壌を押圧するように構成されると共に、該鎮圧ローラ１６には、後述する起動信号発信装置６０が取り付けられている。そして、前記アーム部１５ａ・１５ａの前端間に連架された連架部１５ｂには、一定間隔をおいて複数の薬液注入爪１７・１７・・・が配設され、該薬液注入爪１７・１７・・・の背面には、薬液注入ノズル１８・１８・・・が所定深さに設定可能に配設されている。
【００１１】
図１、図３に示すように、前記薬液供給部１ａにおいては、後方に開いた平面視コ字状の支持フレーム１９の後端が前記走行車両２ａの前部に固設されると共に、該支持フレーム１９の前部上面には、薬液タンク載置台２０・２０が固設されており、該薬液タンク載置台２０・２０には薬液タンク２１・２１が載置されている。
【００１２】
前記支持フレーム１９を構成する左右のアーム部１９ａの長手方向中間位置には、支持板２２が横架され、該支持板２２上に、前記薬液注入ノズル１８・１８・・・と同数の薬液送出ポンプ２３・２３・・・が固設され、該薬液送出ポンプ２３・２３・・・は前記薬液タンク２１・２１の直後方に並設されている。これらの薬液送出ポンプ２３・２３・・・は、吸入ホース２６・２６・・・を介して薬液タンク２１・２１に連通されると共に、吐出ホース２７・２７・・・を介して薬液注入ノズル１８・１８・・・に連結されている。
【００１３】
このような薬液送出ポンプ２３・２３・・・の駆動源であるモータ２４・２４・・・は、前記運転席８右側方のサイドコラム９Ｒに配設したモータスイッチ盤２５の各スイッチ２５ａを操作することによって、駆動の入切ができるように構成されている。更に、該モータスイッチ盤２５にはコントローラ６２が併設されており、該コントローラ６２は各モータ２４に取り付けた停止信号発信装置６１と前記起動信号発信装置６０からの電気信号に基づいて、モータ２４の起動・停止を後述の如く制御するようにしている。なお、本実施例の薬液供給部１ａはトラクタ２の前部に設けているが、薬液注入部１ｂと一緒にトラクタ２の後部に設けてもよい。
【００１４】
次に、薬液送出ポンプ２３について、図３乃至図５により説明する。
該薬液送出ポンプ２３・２３・・・は、往復駆動式ポンプとしてのダイヤフラムポンプ２９と、該ダイヤフラムポンプ２９を駆動するポンプ駆動装置２８とを有し、該ポンプ駆動装置２８には前記モータ２４からの動力が入力されるようにしている。そして、ポンプ駆動装置２８は前記薬液送出ポンプ２３のポンプ駆動ケース３０内に設けられ、該ポンプ駆動ケース３０の一側の上部にダイヤフラムポンプ２９が設けられており、該ダイヤフラムポンプ２９と前記ポンプ駆動装置２８とは連結連動されている。
【００１５】
このうちのダイヤフラムポンプ２９においては、弾性材料から成るダイヤフラム３５が弁取付部材３３とダイヤフラム取付部材３４とによって上下から挟持して固定され、このうちの弁取付部材３３からは、吸入ポート３１と吐出ポート３２とが上方に突設され、該吸入ポート３１と吐出ポート３２とは、弁取付部材３３とダイヤフラム３５で形成されるダイヤフラム室５６に連通されると共に、前記吸入ホース２６と吐出ホース２７とに、それぞれ接続されている。一方、前記ダイヤフラム３５の中央下部からは連結ピン３６が垂下され、該連結ピン３６には往復移動体である連結ロッド３７が連結され、該連結ロッド３７の下部が前記ポンプ駆動ケース３０内に挿入されている。
【００１６】
また、ポンプ駆動装置２８においては、このようなダイヤフラムポンプ２９の連結ロッド３７の下端が、揺動クランク４０の一端上部に枢支軸３９を介して枢支され、留め具３８によって抜け止めがなされている。この揺動クランク４０には、ダイヤフラムポンプ２９側に長孔４０ａが開口され、モータ２４側には楕円状孔４０ｂが開口されており、前記長孔４０ａ内には揺動支点となる支点カム４１が挿入され、前記楕円状孔４０ｂには偏心カム４２が挿入されている。
【００１７】
このうちの支点カム４１については、円盤状に形成されると共に、中央に連結軸４３を貫通し、該連結軸４３に回転自在に枢支されている。そして、該連結軸４３の他端側には、取付部４３ａが一体的に形成され、該取付部４３ａには、調節レバー４４の先部がボルト４５によって締結固定されている。更に、該取付部４３ａの外端は細くなってガイド部４３ｂを形成し、該ガイド部４３ｂは、前記ポンプ駆動ケース３０に長穴状に穿設されたガイド孔３０ａに挿入されている。
【００１８】
このポンプ駆動ケース３０にはガイド孔３０ｂも穿設され、該ガイド孔３０ｂには、前記連結軸４３側が挿入されて外方に延出されている。この連結軸４３の延出端には指針４８が装着されると共に、該指針４８の位置を読み取るための目盛盤４７がガイド孔３０ｂに沿って配設されている。そして、これらガイド孔３０ａ・３０ｂは対向して配置されると共に、前記調節レバー４４と平行に配設されている。
【００１９】
前記調節レバー４４は、前記揺動クランク４０と平行に配設される一方、前記連結軸４３に対しては直角方向に配置されており、その基部はポンプ駆動ケース３０に付設したレバーガイド４６に枢支されている。該レバーガイド４６より外方に突出した調節レバー４４は下方に屈曲されてレバー操作部４４ａを形成している。更に、調節レバー４４には、平坦な当接部４４ｂがガイド孔３０ａ側の外周側面に形成されると共に、前記レバーガイド４６には、Ｌ字状の固定ボルト４９の螺挿部４９ｂが前記調節レバー４４に対して垂直となるように螺挿されており、該固定ボルト４９の把持部４９ａを回転することにより、螺挿部４９ｂの先端が前記当接部４４ｂ側に向かって進退し、調節レバー４４を、レバーガイド４６の内壁４６ａとの間に挟持して特定位置に固定したり、逆に内壁４６ａから離間させて揺動クランク４０の長手方向に自由にスライドできるようにしている。
【００２０】
一方、前記偏心カム４２については、その軸心部には出力軸５０が挿入され、該出力軸５０はキー５１によって相対回転不能に連結されている。更に、この偏心カム４２には、カラー５２が外嵌され、該カラー５２を介して、前記揺動クランク４０の楕円状孔４０ｂ内に摺動自在に支持されると共に、カラー５２の両側面にはドーナツ状の固定部材５３・５３が嵌合されており、前記偏心カム４２とカラー５２とが、揺動クランク４０から抜け出ないように固定されている。
【００２１】
偏心カム４２を貫通した出力軸５０の両側端は、ポンプ駆動ケース３０より両外側方に突出されると共に、ポンプ駆動ケース３０にベアリング５４等によって回転自在に支持されている。そして、該出力軸５０の一端は、ポンプ駆動ケース３０の外側面に固設された前記モータ２４のモータ軸部２４ａに、ボス５５を介して連結される一方、出力軸５０の他端には、前記停止信号発信装置６１が取り付けられている。
【００２２】
このような構成において、前記固定ボルト４９の把持部４９ａを持って螺挿部４９ｂを回転操作し、該螺挿部４９ｂの先端を前記調節レバー４４側面の当接部４４ｂから僅かに離間させた上で、レバー操作部４４ａを持って調節レバー４４を揺動クランク４０の長手方向に押し引きしてスライド操作すると、該調節レバー４４の先部に固定された取付部４３ａが、前記ガイド孔３０ａ・３０ｂにガイドされながら揺動クランク４０の長手方向に摺動し、同時に、連結軸４３に支持された前記支点カム４１も移動される。そして、前記目盛盤４７や指針４８等を使って支点カム４１を所定位置に移動させた後は、固定ボルト４９の把持部４９ａを持って螺挿部４９ｂを逆方向に回転操作し、該螺挿部４９ｂの先端を前記調節レバー４４側面の当接部４４ｂに当てて押圧することによって、調節レバー４４を固定する。
【００２３】
このようにして支点カム４１を所定位置に固定し吐出量を設定した後、前記スイッチ２５ａ・２５ａ・・・を入操作した上で後述のようにコントローラ６２が作動すると、各モータ２４が駆動してモータ軸部２４ａに連結した出力軸５０が回転駆動され、偏心カム４２が回転する。すると、該偏心カム４２の外周に摺接された揺動クランク４０の一端が上下に往復動し、揺動クランク４０の他端も前記支点カム４１を支点として上下に往復動し、これに伴って、揺動クランク４０の他端に連結ロッド３７を介して連結されたダイヤフラム３５も上下に往復動する。これにより、吸入ポート３１と吐出ポート３２内に設けた弁が開閉され、薬液の吸入動作と吐出動作が繰り返されるのである。なお、本実施例では各薬液送出ポンプ２３ごとにモータ２４と停止信号発信装置６１を設けているが、全薬液送出ポンプ２３を一個のモータ２４からの共通出力軸で駆動するようにすると共に、該共通出力軸に一個の停止信号発信装置６１を取り付ける構成として、部品数の減少や構造の簡素化を図ってもよく、モータ２４や停止信号発信装置６１の取付構成については、特に限定されるものではない。
【００２４】
次に、このようにして薬液を吐出する薬液送出ポンプ２３の間欠駆動を制御するポンプ駆動制御機構５９の構成について、図２乃至図６により説明する。
図６に示すように、該ポンプ駆動制御機構５９は、使用する薬液送出ポンプ２３に応じてモータ２４を選択するスイッチであるモータスイッチ盤２５と、各モータ２４に配線６８を介して接続されモータ２４の起動・停止を制御するコントローラ６２と、該コントローラ６２に配線６６を通じて起動信号６４を送信する起動信号発信装置６０と、同じくコントローラ６２に配線６７を通じて停止信号６５を送信する停止信号発信装置６１と、前記コントローラ６２やモータ２４に配線６９等を介して駆動電力を供給するバッテリー６等から構成されている。
【００２５】
図２、図６に示すように、このうちの起動信号発信装置６０は、前述のように鎮圧ローラ１６に取り付けられており、土壌消毒機１の薬液注入部１ｂの鎮圧ローラ１６側面に固設されて該鎮圧ローラ１６と一緒に回転する起動マーカ７０と、前記取付フレーム１５のアーム部１５ａ上で鎮圧ローラ１６側方位置に取り付けられた起動センサ７１とから構成され、該起動センサ７１は、透過型フォトセンサであって発光部７１ａと受光部７１ｂを有する。
【００２６】
そして、土壌消毒機１が移動して鎮圧ローラ１６が回転し、前記起動マーカ７０も一緒に回転して、前記発光部７１ａと受光部７１ｂとの間を通過する光を遮断すると、起動センサ７１中の起動スイッチ７１ｃが「入」となり、起動信号６４を前記コントローラ６２に送信する。更に起動マーカ７０が回転して発光部７１ａと受光部７１ｂとの間から離間すると、起動スイッチ７１ｂが「切」となり、起動信号６４の送信を中断するように構成している。
【００２７】
これにより、ダイヤフラム３５の往復動を開始させる起動信号６４を、鎮圧ローラ１６に設けた起動マーカ７０と該起動マーカ７０側方の起動センサ７１のみによって、土壌消毒機１が一定距離（以下、「注入間隔」とする）、本実施例の場合では鎮圧ローラ１６の外周長さに相当する距離だけ移動する毎に、正確に発信することができるのである。なお、本実施例では、前記起動マーカ７０を一個としているが、その個数や取付間隔を変えることにより、様々な注入間隔で注入作業を行うことができる。また、本実施例のような鎮圧ローラ１６がない場合には、接地輪等を回転体として新たに設け、これに起動信号発信装置６０を取り付けるようにすればよい。
【００２８】
すなわち、起動信号発信手段である前記起動信号発信装置６０は、薬液散布機である土壌消毒機１の移動に追従して回転する回転体である鎮圧ローラ１６と、該鎮圧ローラ１６の所定の回転部位に設けた起動マーカ７０と、該起動マーカ７０を検知して起動信号６４を発信する起動センサ７１とを有するので、別途特殊な装置を用いることなく簡単な構成で起動信号６４を発信することができ、部品数減少による製造コストの低減と、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００２９】
なお、本実施例では、起動マーカ７０を鎮圧ローラ１６に取り付け、近接した起動センサ７１でこの起動マーカ７０を検知することにより、求めた鎮圧ローラ１６の回転量から移動距離を測定するようにしているが、これ以外に次のような構成をとることもできる。例えば、鎮圧ローラ１６の回転と連動する伝達部材やトラクタ１の車輪等に起動マーカ７０を取り付け、該起動マーカ７０を近接した起動センサ７１で検知して移動距離を測定したり、ロータリエンコーダを鎮圧ローラ１６に取り付けて移動距離を測定したり、あるいは、トラクタ１の駆動軸に螺子を形成し、該螺子に噛合させたセンサで求めた駆動軸の回転数から移動距離を測定するようにしてもよく、薬液散布機の移動距離を測定する構成は、注入間隔を正確に設定できるものであればよく、限定されるものではない。これらのうち、特に、鎮圧ローラ１６の回転と連動する伝達部材に起動マーカ７０を取り付けたり、ロータリエンコーダを鎮圧ローラ１６に取り付ける場合には、取り付ける伝達部材を変更したり、ロータリーエンコーダの設定を変えるだけで、大きな設計変更をすることなく、注入間隔を容易に変更することができる。
【００３０】
また、図３乃至図６に示すように、前記停止信号発信装置６１は、前述のように各モータ２４に取り付けられており、該モータ２４からの出力軸５０上に固定され該出力軸５０と一緒に回転する停止マーカ７２と、前記ポンプ駆動ケース３０側面に固設される停止センサ７３とから構成され、該停止センサ７３も、前記起動センサ７１と同様に、透過型フォトセンサであって発光部７３ａと受光部７３ｂを有する。一方、停止マーカ７２は、前記出力軸５０に外嵌固定されたボス部７２ｂと、該ボス部７２ｂから半径方向に突出された遮断部７２ａとから成り、該遮蔽部７２ａが、前記発光部７３ａと受光部７３ｂとの間を通過するようにしている。
【００３１】
そして、起動信号６４を受信したコントローラ６２によってモータ２４が駆動されて出力軸５０が回転し、該出力軸５０上の停止マーカ７２も一緒に回転して、該停止マーカ７２の遮断部７２ａが、前記発光部７３ａと受光部７３ｂとの間を通過する光を遮断すると、停止センサ７３中の停止スイッチ７３ｃが「入」となり、停止信号６５を前記コントローラ６２に送信を開始する。これにより、ダイヤフラム３５の往復動を停止させる停止信号６４を、モータ２４の出力軸５０が一回転する毎に正確に発信することができる。
【００３２】
すなわち、前記停止信号発信手段である停止信号発信装置６１は、ダイヤフラム３５の往復動との連動部位である出力軸５０に設けた停止マーカ７２と、該停止マーカ７２を検知して停止信号を発信する停止センサ７３とを有するので、別途特殊な装置を設けることなく簡単な構成でダイヤフラム３５の往復動を検知して停止信号６５を発信することができ、部品数減少による製造コストの低減と、組立性・メンテナンス性の向上を図ることができる。なお、本実施例では、前記起動信号発信装置６０と停止信号発信装置６１のいずれにも透過型フォトセンサを適用しているが、薬液散布機の移動やダイヤフラムの往復動を高精度かつ高速に検出可能なセンサであればよく、特に限定されるものではない。なお、本実施例では、停止マーカ７２を設ける連動部位は、出力軸５０としているが、該出力軸５０からダイヤフラム３５までの間の各伝達部材、例えば揺動クランク４０や連結ロッド３７としてもよい。
【００３３】
次に、以上のようなポンプ駆動制御機構５９の動作について、図２、図６乃至図８により説明する。
トラクタ２に装着された土壌消毒機１が移動すると、鎮圧ローラ１６が土壌を押圧しながら回転し、該鎮圧ローラ１６の起動マーカ７０が矢印７７の方向に回転して、前記発光部７１ａと受光部７１ｂとの間を通過する。すると、起動スイッチ７１ｃが入って起動信号６４が発信され（時刻Ｔ１）、該起動信号６４を受信したコントローラ６２は、配線６８を介して各モータ２４に通電し、それまで停止状態にあったモータ２４の回転を開始させる（時刻ｔ１）。
【００３４】
ここで、予め、停止センサ７３の位置に停止マーカ７２の遮断部７２ａの回転開始位置８０ａを設定し、該遮断部７２ａの回転開始位置８０ａとダイヤフラム３５の低歪み位置７９ａとが正確に対応するように、出力軸５０上への停止マーカ７２の取付位置を調整しておく。すると、遮断部７２ａが、回転開始位置８０ａから回転位置８０ｂ（時刻ｔ２）、回転位置８０ｃ（時刻ｔ３）の順に回転すると、この回転にともなって、ダイヤフラム３５も、低歪み位置７９ａから往復位置７９ｂ、往復位置７９ｃの順にポンプ駆動装置２８を介して押動され、ダイヤフラム室５６の容積が減少して薬液が吐出ポート３２から吐出ホース２７に送出される。
【００３５】
更に、遮断部７２ａが、回転位置８０ｃから回転位置８０ｄ（時刻ｔ４）を通って回転開始位置８０ａまで回転していくと、この回転にともなって、ダイヤフラム３５も、往復位置７９ｃから往復位置７９ｄを通って低歪み位置７９ａまでポンプ駆動装置２８を介して下方に引き戻され、薬液タンク２１内の薬液が吸入ホース２６を介して吸入ポート３１からダイヤフラム室５６に吸入される。
【００３６】
そして、遮断部７２ａが停止センサ７３の位置まで回転して発光部７３ａと受光部７３ｂとの間に入り始めると、即座に停止スイッチ７３ｃが入って停止信号６５が発信開始され（時刻Ｔ２）、該停止信号６５を受信したコントローラ６２は、配線６８を介して各モータ２４への通電を直ちに中止し、モータ２４の回転を、ダイヤフラム３５の低歪み位置７９ａに対応する回転開始位置８０ａに停止させる（時刻ｔ５）。そして、次の起動信号６４をコントローラ６２が受信するまでは、停止信号６５の発信は継続され、ダイヤフラム３５が低歪み位置７９ａに確実に保持されるようにしている。
【００３７】
すなわち、以上のように、ダイヤフラム３５の往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプ２９を備えた薬液散布機である土壌消毒機１において、該土壌消毒機１が所定距離移動すると前記ダイヤフラム３５の往復動を開始させる起動信号６４を発信する起動信号発信手段である起動信号発信装置６０と、前記ダイヤフラム３５の往復動を停止させる停止信号６５を発信する停止信号発信手段である停止信号発信装置６１と、前記起動信号６４と停止信号６５に基づいて前記ダイヤフラムポンプ２９のポンプ駆動装置２８の入切を行う制御手段であるコントローラ６２を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラム３５が、該ダイヤフラム３５の変形量の小さな低歪み位置で停止する制御構成としたので、薬液散布機を使用しない状態で長期間保管しても、保管中のダイヤフラム３５の歪みを小さくしてクリープによる塑性変形を大きく軽減すると共に、材質劣化を最小限に抑えて破損を防止することができ、ダイヤフラムポンプ２９のポンプ寿命を改善することができる。更に、機体の走行に連動して薬液を散布することができ、旋回時や停止直後等にも無駄に薬液を消費することがなく薬液コストを低減できると共に、機体の走行速度が変動しても薬液の散布距離間隔を常に一定に保つことができる。なお、前記低歪み位置は、本実施例では、ダイヤフラム３５が最も拡張される位置７９ａとしているが、弾性材料から成るダイヤフラム３５の特性によって変化するものであり、本実施例には限定されない。
【００３８】
次に、モータ２４の停止性能向上のための制御構成について、図３、図５乃至図８により説明する。
図６乃至図８に示すように、前記コントローラ６２には、モータ２４を短時間で停止するショートブレーキ回路６２ａを設けショートブレーキモードを備えるようにしてもよい。これによると、コントローラ６２は、前記停止信号発信装置６１からの停止信号６５を受信すると、直ちにショートブレーキモードを「入」にし、モータ２４を短時間で停止させる。
【００３９】
これにより、停止信号６５を発信開始してから実際にモータ２４の出力軸５０が停止するまでの時間に相当する、時刻Ｔ２から時刻ｔ５までのタイムラグ７５を、更に短くし、モータ２４を、ダイヤフラム３５の低歪み位置７９ａに対応する回転開始位置８０ａに正確に停止させることができる。なお、ショートブレーキの手段としては、モータ２４への通電中止時に端子間を短絡させる等、モータ２４を急停止させる機能を有するものであればよく、特に限定されるものではない。
【００４０】
つまり、前記制御手段であるコントローラ６２は、前記停止信号発信手段である停止信号発信装置６１からの停止信号６５に基づいて、ポンプ駆動装置２８を駆動するモータ２４を迅速に停止するショートブレーキモードを備えるので、モータ２４の過回転を防ぎ、ダイヤフラム３５を低歪み位置に正確に停止させることができ、塑性変形や材質劣化を一層抑制することができる。
【００４１】
また、図３、図５、図６に示すように、モータ２４の出力軸５０に電磁ブレーキ６３を取り付けるようにしてもよい。該電磁ブレーキ６３は、前記ポンプ駆動ケース３０から側方に突設された固定フレーム７６に固定されており、コントローラ６２からの制動信号によって作動できるようにしている。
【００４２】
これにより、コントローラ６２は、前記停止信号発信装置６１からの停止信号６５を受信すると、直ちに制動信号を電磁ブレーキ６３に送信してモータ２４の出力軸５０に制動力を付与し、モータ２４を短時間で停止させことができる。前記ショートブレーキモードと同様に、時刻Ｔ２から時刻ｔ５までのタイムラグ７５を短くし、モータ２４を、ダイヤフラム３５の低歪み位置７９ａに対応する回転開始位置８０ａに正確に停止させることができる。なお、本実施例では、制動手段として電磁ブレーキ６３を用いたが、モータ２４を急停止させる機能を有するものであればよく、特に限定されるものではない。
【００４３】
すなわち、前記ポンプ駆動装置２８は、前記停止信号発信手段である停止信号発信装置６１からの停止信号６５に基づいて、ポンプ駆動装置２８を駆動するモータ２４に制動力を付与する制動手段である電磁ブレーキ６３を備えるので、モータ２４を制動して短時間で停止させ過回転を防ぎ、ダイヤフラム３５を低歪み位置に正確に停止させることができ、塑性変形や材質劣化を更に一層抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた全ての薬液散布機に適用することができる。更に、種子、苗の近傍に液肥を散布する施肥機にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に関わる土壌消毒機を装着したトラクタの全体構成を示す全体平面図である。
【図２】土壌消毒機の薬液注入部の斜視図である。
【図３】土壌消毒機の薬液供給部の斜視図である。
【図４】ダイヤフラム式薬液供給ポンプのポンプ駆動構成を示す側面一部断面図である。
【図５】同じく底面一部断面図である。
【図６】ポンプ駆動制御機構を示すブロック図である。
【図７】モータの起動・停止手順を示すタイムチャートである。
【図８】モータの回転とダイヤフラムの往復動との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 薬液散布機
１６ 回転体
２４ モータ
２８ ポンプ駆動装置
２９ ダイヤフラムポンプ
３５ ダイヤフラム
５０ 連動部位
６０ 起動信号発信手段
６１ 停止信号発信手段
６２ 制御手段
６３ 制動手段
６４ 起動信号
６５ 停止信号
７０ 起動マーカ
７１ 起動センサ
７２ 停止マーカ
７３ 停止センサ
７９ａ 低歪み位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた薬液散布機において、該薬液散布機が所定距離移動すると前記ダイヤフラムの往復動を開始させる起動信号を発信する起動信号発信手段と、前記ダイヤフラムの往復動を停止させる停止信号を発信する停止信号発信手段と、前記起動信号と停止信号に基づいて前記ダイヤフラムポンプのポンプ駆動装置の入切を行う制御手段を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラムが、該ダイヤフラムの変形量の小さな低歪み位置で停止する制御構成としたことを特徴とする薬液散布機。
【請求項２】
前記起動信号発信手段は、薬液散布機の移動に追従して回転する回転体と、該回転体の所定の回転部位に設けた起動マーカと、該起動マーカを検知して起動信号を発信する起動センサとを有することを特徴とする請求項１記載の薬液散布機。
【請求項３】
前記停止信号発信手段は、ダイヤフラムの往復動との連動部位に設けた停止マーカと、該停止マーカを検知して停止信号を発信する停止センサとを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の薬液散布機。
【請求項４】
前記ポンプ駆動装置は、前記停止信号発信手段からの停止信号に基づいて、ポンプ駆動装置を駆動するモータに制動力を付与する制動手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一項に記載の薬液散布機。
【請求項１】
ダイヤフラムの往復動により薬液を吸引・吐出して間欠的に散布するモータ駆動式のダイヤフラムポンプを備えた薬液散布機において、該薬液散布機が所定距離移動すると前記ダイヤフラムの往復動を開始させる起動信号を発信する起動信号発信手段と、前記ダイヤフラムの往復動を停止させる停止信号を発信する停止信号発信手段と、前記起動信号と停止信号に基づいて前記ダイヤフラムポンプのポンプ駆動装置の入切を行う制御手段を備えると共に、往復動を開始して薬液を吐出した前記ダイヤフラムが、該ダイヤフラムの変形量の小さな低歪み位置で停止する制御構成としたことを特徴とする薬液散布機。
【請求項２】
前記起動信号発信手段は、薬液散布機の移動に追従して回転する回転体と、該回転体の所定の回転部位に設けた起動マーカと、該起動マーカを検知して起動信号を発信する起動センサとを有することを特徴とする請求項１記載の薬液散布機。
【請求項３】
前記停止信号発信手段は、ダイヤフラムの往復動との連動部位に設けた停止マーカと、該停止マーカを検知して停止信号を発信する停止センサとを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の薬液散布機。
【請求項４】
前記ポンプ駆動装置は、前記停止信号発信手段からの停止信号に基づいて、ポンプ駆動装置を駆動するモータに制動力を付与する制動手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか一項に記載の薬液散布機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１３６４１６（Ｐ２００８−１３６４１６Ａ）
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３２５７９９（Ｐ２００６−３２５７９９）
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（５９７０４１７４７）アグリテクノ矢崎株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１日（２００６．１２．１）
【出願人】（５９７０４１７４７）アグリテクノ矢崎株式会社 (56)
【Ｆターム（参考）】
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