説明

農作業機の操作給電システム

【課題】トラクタに装着して農作業を行う作業機をトラクタから脱着する際に、操作及び給電のためのハーネスの取り付け、取り外しが不要となる農作業機の操作給電システムを提供することを目的とする。
【解決手段】トラクタ1に装着して農作業を行いトラクタ1と脱着可能な作業機2と、トラクタ1側に設置される送信部16と、作業機2に設置される受信部22とを有し、操作部10からの操作情報を、送信部16と受信部22の間で無線送信して作業機2側に送信し、トラクタ1に有する電源11からの電力を、送信部16と受信部22の間でワイヤレスで電力伝送して作業機2側へ送る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、農作業機の操作給電システムに関し、特に、トラクタに装着して農作業を行う作業機をトラクタから脱着する際に、操作及び給電のためのハーネスの取り付け、取り外しが不要となる農作業機の操作給電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
トラクタに装着して農作業を行う作業機では、その作業機が有するアクチュエータ等の電源としてトラクタ側に設置されたバッテリーを使用していることが多い。このとき、トラクタ側のバッテリーとは、ハーネスを介して供給されていた。さらに、作業機が有するアクチュエータ等を操作するときは、有線接続されたリモコン等でトラクタ側から操作する。
【0003】
一方、作業機は、農作業の内容によって、別の種類の作業機をトラクタに付け替えて農作業を行う。そのため、トラクタと作業機を結ぶリモコンのハーネス及びトラクタに配置したバッテリーと作業機を接続するハーネスは、途中にコネクタを設け作業機を取り替える際にこのコネクタを脱着する必要がある。
【0004】
特許文献1には、有線接続によるトラクタに装着する農作業機の電動遠隔操作制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2005−151920号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、従来の技術では、作業者は、トラクタに作業機を付け替える際に、トラクタと作業機の間にあるコネクタを取り外し、作業機を取り外し、さらに、別の作業機を取り付けた後、別の作業機のコネクタをトラクタ側からのコネクタと接続する必要がある。これは、脱着する際にそれぞれ一度トラクタから降りる必要があるため、かなりの手間がかかる。さらに、このコネクタの取り外しを忘れて、作業機をトラクタから取り外すとハーネスの断線や破損の原因にもなる。また、農作業機は主に野外で使用するため、取り外しできるコネクタ部での浸水の問題も生じやすい。
【0007】
さらにトラクタ側と作業機間を無線通信によりリモコン操作する方法も考えられるが、無線の場合、作業機の姿勢や状態によっては、作業機自体が無線電波を遮蔽し通信ができない場合があった。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みて、トラクタに装着して農作業を行う作業機をトラクタから脱着する際に、操作及び給電のためのハーネスの取り付け、取り外しが不要となる農作業機の操作給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、本発明の農作業機の操作給電システムは、トラクタに装着して農作業を行い前記トラクタと脱着可能な作業機と、前記トラクタ側に設置される送信部と、前記作業機に設置される受信部とを有し、操作部からの操作情報を、前記送信部と前記受信部の間で無線送信して前記作業機側に送信し、前記トラクタに有する電源からの電力を、前記送信部と前記受信部の間でワイヤレスで電力伝送して前記作業機側へ送ることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の操作給電システムは、前記トラクタ側に設置される送信システム部と、前記作業機側に設置される受信システム部と、前記作業機に設置される制御部と、前記作業機に設置される出力機器とを有し、前記制御部は、前記操作部から送信された操作情報に基づき前記出力機器を制御し、前記出力機器は、前記ワイヤレス電力伝送された電力を利用して作動し、前記送信システム部と前記受信システム部は、前記送信部と前記受信部の間のワイヤレス電力伝送のための電力の変換を行うことを特徴とする。
【0010】
さらに本発明の農作業機の操作給電システムは、前記送信部と前記送信システム部、及び、前記受信部と前記受信システム部の組み合わせのうち少なくとも一方は一体に構成されることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の操作給電システムは、前記送信部からは、ワイヤレスで電力伝送のための電磁波に前記操作情報をのせた共通電磁波として前記受信部へ送信することを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の操作給電システムは、前記作業機に設置され前記送信部と前記受信部の間のワイヤレス電力伝送された電力を蓄える蓄電装置を有し、該蓄電装置から前記出力機器へ蓄えた電力が供給されることを特徴とする。
【0011】
さらに本発明の農作業機の操作給電システムは、前記電源は、トラクタが有するバッテリーであることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の操作給電システムは、前記電源は、トラクタが有するバッテリーからトラクタのエンジン始動のスイッチを介して電力が供給されるトラクタの外部電源であることを特徴とする。
さらに本発明の農作業機の操作給電システムは、前記送信部は、トラクタ後部に備えられ前記作業機と脱着を可能とする連結装置の近傍に設置され、前記受信部は、前記作業機に備えられ前記連結装置と脱着するための連結器具の近傍に配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、農作業機の操作給電システムにおいて、トラクタに装着して農作業を行う作業機をトラクタから脱着する際に、操作及び給電のためのハーネスの取り付け、取り外しが不要となることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す全体構成図である。
【図2】本発明の第2の実施形態を示す全体構成図である。
【図3】本発明の第3の実施形態を示す全体構成図である。
【図4】本発明の第4の実施形態を示す全体構成図である。
【図5】本発明における送信部と受信部間の第1の送信方式を説明する説明図である。
【図6】本発明における送信部と受信部間の第2の送信方式を説明する説明図である。
【図7】本発明が適用される作業機の一例を示す正面図である。
【図8】本発明が適用される作業機の一例を示す平面図である。
【図9】本発明が適用される、トラクタに作業機を装着した状態の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明を実施するための形態を説明する。
【0015】
〈第1の実施形態〉
図1は、本発明の第1の実施形態を示す全体構成図である。トラクタ1の後部には、作業機2が装着されている。作業機2はトラクタ1からのPTO動力を利用するなどして農作業を行う。トラクタ1には、操作ボックス10と、トラクタバッテリー11と、外部電源ハーネス12と、送信システム14と、を有している。作業機2には、制御部20と、受信システム21と、アクチュエータ80とを有している。
【0016】
操作ボックス10は、操作スイッチ10aを有しており、作業者が操作スイッチ10aを操作した時の情報は、操作ハーネス10bを介してコネクタ10cへ送信される。
【0017】
トラクタバッテリー11は、トラクタ1に設置されており、トラクタ1に必要な電気も供給することが可能な電源である。外部電源ハーネス12は、一端がトラクタバッテリー11と接続され他端が外部電源接続部12aのコネクタとなっているハーネス(配線)であり、途中にスイッチ13を介している。スイッチ13はトラクタ1のエンジン始動のスイッチと共有でき、例えば、エンジン始動のためのキーを回転させるときにONとなるキースイッチの構成とすることができる。これにより、トラクタのキースイッチ(エンジンの始動スイッチ)がONになっているとき外部電源接続部12a側へ電力を供給でき、外部電源接続部12aは外部電源として各種の機器に接続可能となっている。外部電源接続部12aの形状は、例えば、日農工規格で規定されるコネクタ形状とすることができる。これらにより、トラクタ1による作業を行わないときの無駄な電力消費を防止できる。
【0018】
送信システム14は、第1ハーネス14aおよび第2ハーネス14cと接続され、これらのハーネスはコネクタ14b、14dを介して、外部電源接続部12a及び操作ハーネス10bのコネクタ10cとそれぞれ接続される。送信システム14は、トラクタ1と作業機2の装着部近傍のトラクタ1側に設置されている。送信システム14は、内部に電力及び操作情報をワイヤレス送信するための回路及び送信のためのデバイスが内蔵されている。
【0019】
受信システム21は、制御部20と接続ハーネス25を介して接続される。受信システム21は、トラクタ1と作業機2の装着部近傍の作業機2側に設置されている。受信システム21は、送信システム14から送信された電磁波を受信し、制御部20へ送信するための電力及び操作情報に変換する。送信システム14と受信システム21間の送信方法は後述する。
【0020】
制御部20は、操作ボックス10から送られた操作信号をもとに、アクチュエータ80の制御を行う。さらに、外部電源から送られた電力を電源として、アクチュエータ80を作動させる。制御部20は、制御のために必要な電子デバイス等で構成され、コントロールボックスとしてボックス内に格納して独立させることができる。
【0021】
アクチュエータ80は、作業機に設置され、具体例は後述する。なお、アクチュエータ80には、アクチュエータ以外のランプやセンサ等の出力機器であっても適用可能である。
【0022】
これらの構成により、作業者は、トラクタ1に乗ったまま、操作ボックス10を操作する。すると操作信号は、操作ハーネス10b、送信システム14と受信システム21間の無線送信を介して制御部20へ送られ、アクチュエータ80が作動する。一方、このとき必要な電力は、トラクタバッテリー11、外部電源ハーネス12、送信システム14と受信システム21間のワイヤレス電力伝送、制御部20を介してアクチュエータ80へ送られる。そして、トラクタ1から、作業機2を脱着する場合は、接続されていない送信システム14と受信システム21間で分離されるため、コネクタ等の取り外しが必要なくなる。
【0023】
なお、送信システム14とトラクタバッテリー11の間の接続は、トラクタ1に外部電源機構を有していないときなどは、なにも介在しないハーネスで直接接続してもよい。以後の実施形態でも同様である。
【0024】
〈第2の実施形態〉
図2は、本発明の第2の実施形態を示す全体構成図である。第2の実施形態では、第1の実施形態と異なる点について説明し、同一の箇所には同一の符号を付してある。第2の実施形態では、本発明の第1の実施形態における送信システム14を、送信システム部15と送信部16に分け、本発明の第1の実施形態における受信システム21を受信システム部23と受信部22に分けた構成である。これらはいずれか一方だけでも適用可能である。
【0025】
送信システム部15は、操作ハーネス10bのコネクタ10c及び外部電源接続部12aと接続される。送信システム部15と送信部16間は送信ハーネス17により接続されている。そして、送信部16は、トラクタ1と作業機2の装着部近傍のトラクタ1側に設置されている。送信システム部15は、内部に電力をワイヤレス送信に変換するための回路が内蔵されており、送信部16は送信するためのデバイスが内蔵されている。このため、送信部16は構成がシンプルであるため小型化でき、スペースが限られるトラクタ1と作業機2の装着部近傍に配置し易いものとなる。
【0026】
受信部22と受信システム部23間は受信ハーネス24により接続されている。そして、受信部22は、トラクタ1と作業機2の装着部近傍の作業機2側に設置されている。受信システム部23は、接続ハーネス25’を介して制御部20と接続される。受信部22は、送信部16から送信された電磁波を受信するデバイスが内蔵され、受信システム部23は制御部20へ送信するための電力に変換する回路が内蔵されている。このため、受信部22も構成がシンプルであるため小型化でき、スペースが限られるトラクタ1と作業機2の装着部近傍に配置し易いものとなる。
【0027】
〈第3の実施形態〉
図3は、本発明の第3の実施形態を示す全体構成図である。第3の実施形態では、第2の実施形態と異なる点について説明し、同一の箇所には同一の符号を付してある。第3の実施形態では、第2の実施形態に対して、蓄電部26を追加した構成である。
【0028】
蓄電部26は、蓄電機能のある装置であり、ニッケル水素電池や鉛蓄電池、リチウムイオン電池、リチウム電池等で構成されるバッテリーや、キャパシタ等が適用できる。受信システム部23と蓄電部26は、電気ハーネス27によって接続され、受信システム部23と制御部20は制御ハーネス28によって接続される。蓄電部26はさらに、制御部20と接続されている。
【0029】
受信システム部23を通じて供給される電力は電気ハーネス27を介し一旦蓄電部26に蓄えられる。送信部16と受信部22のワイヤレス部を通じて供給される電力は限られており、一度にアクチュエータ80等で必要とする電力を供給できない場合がある。この場合でも、蓄電部26に一旦電気を貯めておくことで、アクチュエータ80等で大きな出力が必要なときにも対応することができ、適用の幅が広がる。一方、受信システム部23と制御部20は制御ハーネス28によって接続され、受信システム部23からの操作情報は制御ハーネス28を介して制御部20へ送られる。
【0030】
なお、第3の実施形態は第1の実施形態でも適用可能である。
【0031】
〈第4の実施形態〉
図4は、本発明の第4の実施形態を示す全体構成図である。第4の実施形態では、第3の実施形態と異なる点について説明し、同一の箇所には同一の符号を付してある。第4の実施形態では、第3の実施形態に対して、操作ボックス10’と送信システム部15’間の操作信号の送受信を無線送信にした構成である。このため、操作ハーネス10bを必要とせず、操作ボックス10’には、無線送信部が内蔵され、送信システム部15’には無線受信部が内蔵される。この構成により作業者は、操作ボックス10’を好きな位置にもっていくことができ、作業性が向上する。また、送信システム部15’はトラクタ1側に設置されているため、作業者がトラクタ1の運転席から操作ボックス10’を操作する場合、作業機2が無線通信の邪魔をすることはない。
【0032】
なお、第4の実施形態は第1、2の実施形態でも適用可能である。
【0033】
〈送信部と受信部間の第1の送信方式〉
図5は、本発明における送信部と受信部間の第1の送信方式を説明する説明図である。第1〜第4で示した実施形態における、送信部16(送信システム14)と受信部22(受信システム21)間は、上述したように電力及び操作情報をワイヤレスで送信する。
【0034】
電力を伝送する方式としては、例えば、「磁気共鳴」、「電磁誘導」、「マイクロ波・レーザ光」の方式が挙げられる。「電磁誘導」の方式は、電磁誘導により一次側のコイルから二次側のコイルに電力を送る方式である。「磁気共鳴」の方式は、共振を利用して電力を伝送する方式である。「マイクロ波・レーザ光(無線)」の方式は、マイクロ波やレーザ光による送電を行う方式である。そして、具体的な構成としては、例えば、「磁気共鳴」の方式であるならば、送信部16と受信部22をコイルで構成し、送信システム部15は一定の周波数を発生させるためのシステムとし、受信システム部23は整流して制御部20へ電力を供給する。また、「電磁誘導」の方式なら、送信部16を一次側コイル、受信部22を二次側コイルとして、送信システム部15は交流を発生させ、受信システム部23で整流するシステムが挙げられる。
【0035】
送信部16からは、上述した方式による送電用電磁波Aと、操作信号用電波Bを送信し、受信部22で受信する。送信部16や受信部22には、操作信号用電波Bの送受信のためのデバイスも有している。操作信号用電波Bは距離が短いため、出力を押さえ、かつ、途中に障害物がないため確実に情報を伝達することができる。送信部16と受信部22の間の距離は、これらの送信が可能な距離となる。
【0036】
〈送信部と受信部間の第2の送信方式〉
図6は、本発明における送信部と受信部間の第2の送信方法を説明する説明図である。第2の送信方式は、第1の送信方式と異なる点について説明する。
【0037】
電力を伝送する方式としては、上述した方式が採用されるが、電力を伝送する電磁波に操作信号の情報をのせて伝達する。すなわち、送信システム部15で電力を伝送する電磁波を変調させて情報をのせ電磁波を共通電磁波Cとして、送信部16から受信部22へ送信する。変調の方式は、位相や周波数、振幅等による適した方式が適用される。そして、受信システム部23では、受信した電磁波から操作情報を取り出し、制御部20へ伝達する。一方、電力は、共通電磁波Cから取得し受信システム部23で変換する。なお、使用する周波数帯は、採用する電力伝送の送信方式による周波数帯を使用する。
【0038】
このようにすることで、1つの電波で操作情報と電力伝送を可能にし、送信部16や受信部22の構成を小さくすることができる。
【0039】
〈作業機の具体例〉
図7は、本発明が適用される作業機の一例を示す正面図である。図8は、本発明が適用される作業機の一例を示す平面図である。図7と8の作業機2は折りたたみ機構を備えた代掻き機50であり、入力軸51側をトラクタ1に装着し、カバー52や均平板53の内で代掻き爪が回転することにより代掻き作業を行う。
【0040】
電動油圧シリンダ56は、シリンダが伸び縮みすることにより、回動機構57を作用させサイド作業部55を(図7の左側のように)上側に折りたたみ、代掻き機50の全幅を短くすることができる。延長レーキ開閉装置60は、内部のモーターが回転することにより、制御バー62やワイヤ63を介して延長レーキ61を回動軸61aを中心に左右に回動させ、延長レーキ61を使用するか否かを選択することができる。土引きユニット66は、内部のモーターの回転により土引き部67等を介してレーキ65の上下動を制御し、土引きを調整することができる。
【0041】
これら、電動油圧シリンダ56や、延長レーキ開閉装置60(のモーター)、土引きユニット66(のモーター)をアクチュエータ80として、操作することができ、効率のよい農作業を行うことができる。
【0042】
〈トラクタに作業機を装着した状態の一例〉
図9は、本発明が適用される、トラクタに作業機を装着した状態の一例を示す側面図である。なお、図9は、トラクタ1のタイヤ3を図示しそれより前方の図示は省略してある。
【0043】
トラクタ1のトップリンク5の先端を連結装置30の取付孔32に取り付け、トラクタ1の左右2つのロワリンク6の先端を連結装置30の左右の取付ピン35にそれぞれ取り付ければ、トラクタ1に連結装置30が取り付けられる。すなわち連結装置30はトラクタ側に構成される。
【0044】
一方、作業機2側では、連結装置30に装着させるための連結器具(マスト71、ヒッチ73)を備える。代掻き機50で例示して説明すると、マスト71は、入力軸51が備えられているミッションケース75の上部に取り付けられ、左右のヒッチ73は、それぞれミッションケース75の両端にあるフレームパイプ76に接合された取付板77に取り付けられる。マスト71の先端には、トップピン72が備えられ、ヒッチ73の先端には、ロワピン74が備えられている。
【0045】
作業者は、連結装置30をトラクタ1に取り付けた状態で、ハンドル41を引き、トラクタ1の運転席でロワリンク6を操作し連結装置30を上昇させて、下側から、トップフック31をトップピン72に引っかける。すると、ロワピン74が溝38に入り、ジョイント7の先端も、入力軸51に挿入される。これにより作業機2が三点で支持される。そして、ハンドル41を戻すと(押すと)フック44がリンク機構42を介して回動し溝38の入口を閉じる。ロックピン46でハンドル41をロックすれば装着が完了する。取り外しは、ロックピン46のロックを外しハンドル41を引き、連結装置30を下降させることで行える。
【0046】
このとき、送信部16(送信システム14)を連結装置30側に取り付け、受信部22(受信システム21)を代掻き機50(作業機2)側の連結器具(マスト71、ヒッチ73)に設置しておく。そして、連結装置30に作業機2を取り付けた場合に、送信部16と受信部22がワイヤレスで送信可能な位置になるようにしておけば、作業者は、トラクタ1に作業機2を脱着する際に、トラクタ1から降りて、給電や操作のための配線をする必要がない。そして、従来例のようにコネクタを接続しなくてよいので、接点がなく、浸水の問題が生じない。
【0047】
なお本発明は、トラクタ1と作業機2を有する農作業機について説明したが、送信部16(送信システム14)と受信部22(受信システム21)の間の電力と操作信号のワイヤレス送信のシステムについては、広く一般の機器にも適用可能である。なお、例えば、操作ボックス10で作業機2側の情報を表示する場合等は、受信部22(受信システム21)から、送信部16(送信システム14)へ情報を無線送信する装置を追加し、制御部20と操作ボックス10間で双方向の情報のやりとりをするようにしてもよい。
【符号の説明】
【0048】
1 トラクタ
2 作業機
10、10’ 操作ボックス
11 トラクタバッテリー
12 外部電源ハーネス
12a 外部電源接続部
13 スイッチ
14 送信システム
15、15’ 送信システム部
16 送信部
20 制御部
21 受信システム
22 受信部
23 受信システム部
26 蓄電部
27 電気ハーネス
28 制御ハーネス
30 連結装置
31 トップフック
38 溝
44 フック
50 代掻き機
56 電動油圧シリンダ
60 レーキ開閉装置
66 土引きユニット
71 マスト
73 ヒッチ
80 アクチュエータ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トラクタに装着して農作業を行い前記トラクタと脱着可能な作業機と、前記トラクタ側に設置される送信部と、前記作業機に設置される受信部とを有し、
操作部からの操作情報を、前記送信部と前記受信部の間で無線送信して前記作業機側に送信し、
前記トラクタに有する電源からの電力を、前記送信部と前記受信部の間でワイヤレスで電力伝送して前記作業機側へ送ることを特徴とする農作業機の操作給電システム。
【請求項2】
請求項1に記載の農作業機の操作給電システムにおいて、
前記トラクタ側に設置される送信システム部と、前記作業機側に設置される受信システム部と、前記作業機に設置される制御部と、前記作業機に設置される出力機器とを有し、
前記制御部は、前記操作部から送信された操作情報に基づき前記出力機器を制御し、
前記出力機器は、前記ワイヤレス電力伝送された電力を利用して作動し、
前記送信システム部と前記受信システム部は、前記送信部と前記受信部の間のワイヤレス電力伝送のための電力の変換を行うことを特徴とする農作業機の操作給電システム。
【請求項3】
請求項2に記載の農作業機の操作給電システムにおいて、
前記送信部と前記送信システム部、及び、前記受信部と前記受信システム部の組み合わせのうち少なくとも一方は一体に構成されることを特徴とする農作業機の操作給電システム。
【請求項4】
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の農作業機の操作給電システムにおいて、
前記送信部からは、ワイヤレスで電力伝送のための電磁波に前記操作情報をのせた共通電磁波として前記受信部へ送信することを特徴とする農作業機の操作給電システム。
【請求項5】
請求項2から請求項4のいずれか一項に記載の農作業機の操作給電システムにおいて、
前記作業機に設置され前記送信部と前記受信部の間のワイヤレス電力伝送された電力を蓄える蓄電装置を有し、該蓄電装置から前記出力機器へ蓄えた電力が供給されることを特徴とする農作業機の操作給電システム。
【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の農作業機の操作給電システムにおいて、
前記電源は、トラクタが有するバッテリーであることを特徴とする農作業機の操作給電システム。
【請求項7】
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の農作業機の操作給電システムにおいて、
前記電源は、トラクタが有するバッテリーからトラクタのエンジン始動のスイッチを介して電力が供給されるトラクタの外部電源であることを特徴とする農作業機の操作給電システム。
【請求項8】
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の農作業機の操作給電システムにおいて、
前記送信部は、トラクタ後部に備えられ前記作業機と脱着を可能とする連結装置の近傍に設置され、
前記受信部は、前記作業機に備えられ前記連結装置と脱着するための連結器具の近傍に配置されることを特徴とする農作業機の操作給電システム。

【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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