乗用管理機ブームスプレーヤのロールに起因するブーム上下振動の低減装置

要約

乗用管理機搭載式ブームスプレーヤのロールによって生ずるブームの上下方向の振動を機械的に低減する装置。油・空圧技術を利用することで、センサ等を用いたフィードバック制御を利用する既存の緩衝機構に特有の制御遅れ等の影響を小さくできる。

  • キーワード:ブームスプレーヤ、ロール、上下振動低減、油空圧技術
  • 担当:革新工学センター・土地利用型システム研究領域・栽培管理システムユニット
  • 代表連絡先:電話 048-654-7000
  • 分類:研究成果情報

背景・ねらい

近年、農地の集約などによる経営規模拡大により、生産現場では大規模ほ場に対応した機械の大型化が進んでおり、乗用管理機搭載式ブームスプレーヤにおいても大型化が求められている。しかし、地表面に凹凸や傾斜がある場合、高速作業の際にブームが上下に激しく振動するため、ブーム先端が地面に衝突して破損する事故や、ブームの振動による農薬の不均一散布および目的外飛散による環境負荷が懸念されている。
そこで本研究では、農薬散布作業の高速化を可能にする乗用管理機搭載式ブームスプレーヤの開発を目指し、乗用管理機本体のロールによるブーム上下振動を低減する装置(以下、ロールダンパ)を開発する。

成果の内容・特徴

  • 乗用管理機搭載式ブームスプレーヤのロールダンパ(図1、表1)は、複動油圧シリンダ、バルブブロック、アキュムレータなどから構成される。
  • ロールダンパは、油圧ホースおよびバルブブロックなどを介してアキュムレータ内の窒素ガスがロールとともに生じるブームの上下振動を吸収する。
  • ロールダンパは、傾斜センサや加速度計など各種センサやそれらを制御するコントローラおよびアクチュエータなどを使用しないため、これらを使用した水平制御装置で問題となる制御遅れに起因する位相誤差による加振は生じない。
  • ロールダンパのON/OFFは運転席のオペレータ手元のコントローラスイッチで行うことができる。また、斜面のほ場に対応するため、コントローラスイッチを用いて任意の水平方向の傾きに調整することも可能である。
  • ロールダンパは、左右のブームの重量バランスを保つことで、ブームの上下振動を低減する装置である。このため、左右のブーム長さが異なる散布作業にはバランスがとれず、対応できないことから、安全性を考慮して、左右のブームが全開時のみ作動するよう制御している。
  • 乗用管理機搭載式ブームスプレーヤ(表2)の片輪が障害物(高さ60 mm)を乗り越える走行条件(片輪乗り越し条件)で、ロールダンパを用いることによりブームの上下振動(全振幅)を、低速0.5m/sでは、約12%、高速1.0m/sでは約45%低減でき(図2)、高速散布時により低減効果が高まる。

成果の活用面・留意点

  • ロールダンパのみでは、乗用管理機搭載式ブームスプレーヤの上下変位によるブームの上下振動を低減する効果は小さいため、別途対策が必要である。
  • ロールダンパは既存の乗用管理機搭載式ブームスプレーヤに後付けすることは可能であるが、アキュムレータやバルブブロックの設置スペース、ブーム取付け位置とブーム回動構造の必要性などにより制限される場合が多く、後付け可能な機種は限られる。

具体的データ

図1 乗用管理機搭載式ブームスプレーヤのロールダンパと回路図;図2 片輪乗り越し条件時におけるロールダンパによる上下振動低減効果;表1 ロールダンパの主要諸元;表2 ブームスプレーヤの主要諸元

その他

  • 予算区分:経常
  • 研究期間:2011~2013年度
  • 研究担当者:水上智道、吉田隆延、田中庸之、宮原佳彦、伊藤達夫(KYB)、稲田隆則(KYB)、田中保雄(KYB-ES)、徳田宏紀(KYB-ES)、太田淳(やまびこ)、森励輝(やまびこ)、柴崎大樹(やまびこ)
  • 発表論文等:
    1)水上ら「ブームスプレーヤ及びブーム制振装置」 特願2013-3993(2013年1月11日)
    2)水上ら(2016)農業食料工学会誌、78(4)、326-335
法人番号 7050005005207