JP2009033981A

JP2009033981A - 除草機

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Publication number: JP2009033981A
Application number: JP2007198442A
Authority: JP
Inventors: Hidekuni Sonoyama; 秀国園山
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2009-02-19

Abstract

【課題】慣行の除草方法は農薬による化学的除草が一般的で、これは人体や環境にとって必ずしも良い方法とは言えない。一方の物理的除草方法では温暖な地域での無農薬農業に導入できるような除草機の開発が遅れている。
【解決手段】弾性ワイヤを用いて形成された除草爪を具したトラクタロータリ状の除草爪本体を高速で回転させることにより地表付近の土壌を雑草とともに攪拌し、粉砕・埋没させることで除草能力を向上させた。また磨耗した弾性ワイヤの交換も容易に行えるような構造とした。さらには除草面の凹凸に除草爪本体が滑らかに追従するような機構を組み込み作業ロスを軽減した。
【選択図】図１

Description

本発明は除草手間の軽減を図る除草機に関し、特に温暖な畑作地域での無農薬農業における除草機に関する。

従来の除草方法には主に２種類あり、１つは除草剤を用いた化学的除草方法、もう１つは機械や人手による物理的除草方法である。しかし化学的除草方法において使用される除草剤は人体にも環境にも少なからず悪影響を及ぼすものであり、本来は使用しない方が良い。

一方の物理的除草方法として大規模農家で多く導入されているカルチベータは主として除草剤と兼用で使用されるか、もしくは雑草の生長が遅い寒冷地での導入が多く、特に温暖な地域で中小規模農家が導入を図れるような除草機は普及していない。また人手による除草作業では農地を拡大し大規模化を図ることは困難である。特に無農薬農業においては機械除草の方法が確立されていないことから人手による物理的除草方法に頼る傾向が多く、それが無農薬農家の大規模化を妨げる一因でもある。

従来技術の例として、カルチベータによる条間除草があり、これは条間において複数の鋼鉄製の爪を引きずって中耕を行いかつ除草効果を生み出すというものである。
特開２００５−１２４４６１号

しかしながら上記の除草方法では作業前に爪の高低や耕幅を調節することはできても地面の凹凸にその場で滑らかに追従することができず、爪が届かない箇所があったり逆に爪が深く刺さりすぎ作物に悪影響を与える場合があった。また除草能力においても雑草がごく小さな頃にしか効果が望めず、タイミングを逃すと除草剤に頼るしかなかった。

さらにカルチベータの場合トラクタでの牽引が前提となる。これは作物が植わっているにも関わらず重い重機が畑の中を通ることになり、これにより作物根の伸長が妨げられることが考えられる。

以上のように従来の除草方法では化学的除草方法においては人体や環境への害が問題であり、物理的除草方法では除草能力と除草機自体の小型化への改善、さらには作業に対して機械側のきめ細かさが求められていた。

従って、本発明の目的は温暖な地域での無農薬農法に対応できる十分な除草能力と土壌表面への追従性、さらに小型から大型まで応用の利く除草方法を併せ持った除草機を提供することである。

上記課題を達成するための本発明の技術的手段として、請求項１は動力源より動力を供給される自走式の走行部と前記走行部の前方にあり除草を行う除草部、除草機全体の操作を行う操作部からなり、自走部を走行させながら前記除草部によって除草を行う除草機において、前記除草部に除草機の進行方向に対して直角にかつ土面にほぼ平行になるように軸支され、弾性ワイヤよりなる除草爪を軸方向より放射線状に具備したトラクタロータリ状の除草爪本体を設け、該除草爪本体を高速で回転させることにより地表付近の土壌を攪拌し雑草を粉砕埋没させることで除草効果を生み出す回転除草機構を備えたことを特徴とする。

ここで、トラクタロータリとは一般的な農業用トラクタが農地の耕起、砕土、整地のために装備するもので、回転軸に鋼鉄製の爪が放射状に設けられトラクタの動力を受けて回転し作業を行うものである。

本発明はまた、除草爪を形成する弾性ワイヤが磨耗した場合の取替えのために、取替える部位を弾性ワイヤのみとし作業を簡略化し安価に行うことと、高速回転する除草爪本体に確実に弾性ワイヤを固定し除草作業の安全を確保するために、請求項2において、上記除草爪本体は、回転軸となる丸棒と、該丸棒の直径より内径の大きな筒からなり、前記丸棒は前記筒の内部を貫通している。さらに前記除草爪本体には弾性ワイヤを取り付けるための貫通孔が前記丸棒と前記筒の双方において同径同心孔となるように施されている。そして除草爪を形作る前記弾性ワイヤは前記貫通孔を通り回転軸方向より放射線状に配されている。さらには前記丸棒の一端にはねじ切り加工が施され、前記同径同心孔をずらして前記弾性ワイヤを固定するようナットが締められていることを特徴とする。

また、請求項３として、上記除草部は地面に接し進行方向と直角に配置される除草爪本体と該除草爪本体と平行に具備されるＰＴＯ軸、さらには前記除草爪本体と前記ＰＴＯ軸間をつなぐためのシャフトと該シャフトの両端に配置される２つのギアボックスから成り、それぞれのギアボックス内に一対ずつ配置されるかさ歯車によって確実に動力を伝達しつつ、シャフトはＰＴＯ軸の軸方向を中心に回転運動を、除草爪本体はシャフトの軸方向を中心に回転運動を行えることで前記除草爪が圃場の深い凹凸や畝の斜面にも滑らかに追従し除草を行えるように構成されていることを特徴とする。

ここで、ＰＴＯ軸とはpower take offの略で、動力取り出し装置の意味であり、農業機械分野ではしばしば使われる用語である。

そして、請求項4として、上記除草部には、キー溝加工を施されたＰＴО軸と、該ＰＴО軸上をスライドし該ＰＴО軸のどこからでも動力伝達を受けられるようキーが固定されたかさ歯車が配されており、該かさ歯車を内蔵するギアボックス以降の機構がすべて前記ＰＴО軸に沿ってスライドできることで作物の条間や畝幅に合わせて除草位置を調節できるよう構成されていることを特徴とする。

また前記スライド機構も除草爪本体１本１本において独立するものであり、それぞれ個々に調整を行うことが出来る。

上記走行部においては、除草爪本体が作物の条間もしくは畝の両斜面を通過するため、走行部が作物に触れて傷をつけることがないよう、走行部は車高を十分に高く設定する。また、走行部の形態は図示では履帯型になっているが、バインダーのような二輪式で車輪の細い形態にすれば小型化が可能であるし、田植え機のような四輪の乗用型にすればハンドル操作によって細やかな条への追従ができるとともに、駆動源の馬力を増やし一度にこなせる条間数を増やすことができる。

また上記除草部においては、除草爪が露出して除草作業中に作物に触れたり、除草爪本体の回転によって弾き飛ばされる地表付近の土粒や小石などが作物に当たらないよう除草爪本体の長さに応じて幅を調整できる保護カバーを取り付けるとともに、条間に横たわる作物の葉をすくって持ち上げ、除草爪に当たらないように保護する案内板を付加する。

まず、請求項１において除草爪に弾性ワイヤを用いたとは、既存の鋼鉄の刃を用いるよりも除草爪本体の軽量化と小型化が図れ、作物の条間で除草爪本体が個々に耕深を調節しやすくするためである。除草に必要な耕深は地表面を浅くこそぐ程度であるから、弾性ワイヤを叩きつけることでそれを実現できる。また除草爪本体を小型化することにより除草機自体の小型化が図れ、農園の規模に応じた除草機の導入が出来る。

また本発明の除草方法は請求項１において弾性ワイヤを用いて形成された除草爪を高速で地面に叩きつけることから従来のカルチベータなどの除草方法に比べ、雑草を粉砕し埋没させる能力が加わり、温暖な地域での無農薬農業においても十分な除草能力を発揮することができる。

また、本発明の請求項２により、除草爪の形態は図４のようにもでき、除草爪本体の１Ｂ部に施す穴数や穴の配列、弾性ワイヤの穴への通し方などによって様々な形態を持たせることができる。よって圃場条件や雑草の種類、生長の度合に合わせた最適な除草爪を形成することができる。

さらに長期間の使用により弾性ワイヤが磨耗した際は除草爪本体１Ｃ部のナットを緩めることで弾性ワイヤは容易に抜け交換することができるため、手間とランニングコストを抑えることが可能である。

除草爪本体は１本当たりの製造コストが高くないので、栽培している作物や畝の形状に合わせて長さや形状の異なる数種類のものを揃えておくことができ、図４もその一例である。また弾性ワイヤが磨耗して十分な除草効果が得られなくなった場合はそれぞれの除草爪本体において個々に弾性ワイヤの取替えができる。

また、本発明の請求項３によって、除草爪本体がシャフト軸を中心に回転動作を行え、シャフト軸もＰＴＯ軸を中心に回転動作ができるため、地面の凹凸や畝の斜面に追従する除草爪本体の動きが実現する。

さらに、除草爪本体がＰＴＯ軸を支点として除草機の前方上へ持ち上がることで除草機本体が圃場の枕地においてＵターンする際や農道などを走行する場合にも作業の妨げになることがない。さらにこの機構の好ましくは複数の除草爪本体を使用し同時に複数の条間を作業できるようにするものであり、この機構は１本１本の除草爪本体に対し個々にシャフトやかさ歯車が配されるものであるから、それぞれの除草爪本体が独立して条間の凹凸に追従し、確実に除草作業を行うことができる。畝の斜面を除草する場合にも、走行部の履帯が畝間を通るようにし、畝の両側の斜面にそれぞれ１本ずつ除草爪本体を配置すれば畝をまたぐようにスムーズに除草作業を行うことができる。

また、本発明における請求項４によっては、作物の条間や畝幅に対応する調節機能として、異なる長さの除草爪本体に取り替えるだけでなく、除草爪本体が左右にスライドできることからどの対象作物においても適切な除草幅と除草位置の調節が実現できる。

以下、本発明の実施の形態の一例を図１〜図１３に基づいて説明する。

本発明における除草機は図１に示すように、動力源５の駆動により車輪を回転させ自走する走行部８と、該走行部の前方に配置される除草部２９、除草機全体の操作を行う操作部２６からなり、運転者は除草機の後ろについて歩きながら前記操作部で操作を行い、自走部を自走させながら除草部により除草作業を行うように構成されている。

走行部８は動力源５の駆動により車軸を介して車輪を回転させ履帯２３を回す履帯型になっており作業中に作物に接触しないよう車体は比較的高く設計されている。しかし走行部の重量と接地面の広さによって安定した作業と土壌の硬化軽減が実現でき、履帯型の採用により枕地での素早いターンが行える。

除草部２９への動力は駆動源５より減速装置２７を通ってＰＴＯ軸７に伝達され、該ＰＴＯ軸より除草爪本体２８へと動力が伝達される。その構造としては、図７のようにまずＰＴＯ軸よりシャフト６へ直角に動力を伝達するよう一対のかさ歯車１０・１１を使用し、この伝達部分をボックス２１で覆い防塵対策を施す。シャフトの他端ではさらにもう一対のかさ歯車１２・１３を使用して除草爪本体２８に直角に動力を伝達し同様にしてボックス２２で覆い防塵策を施す。この上下１つずつのギアボックスの間はシャフトが露出するため図１に示すようにパイプ２４で覆う。

本発明の除草部２９において、好ましくは数本の除草爪本体を同時に使用し、複数の条間を一度に除草するものである。図１等では４本の除草爪本体を使用しているが、上記及び以下の除草部の構造においても除草爪本体の本数だけ同様に実施する。

除草爪本体２８の構造として、図２は、２本の弾性ワイヤを使用するタイプであるが、１は除草爪の本体で回転軸となる丸棒であり、ギアボックス２２に差し込む１Ａ部、穴加工を施す１Ｂ部、ねじ切り加工を施す１Ｃ部から成っている。実質的な除草幅は除草爪が形成される１Ｂ部分の長さとなる。１Ｂ部と１Ｃ部の一部は筒３の中に入っており、１Ｂ部と筒３には弾性ワイヤ２Ａと弾性ワイヤ２Ｂを通すための同径同心孔３６が軸方向と垂直にかつ回転軸の中心を通るように規則正しく並んで施されている。弾性ワイヤ２Ａは前記同径同心孔を貫通しながら、図１に見られるような山と谷を形成している。同じく弾性ワイヤ２Ｂも２Ａとは直角な面上に山と谷を形成するよう除草爪本体を貫通している。

図３は１Ｃ部を拡大したものであるが、図示するとおり１Ｃ部にはねじ切り加工が施されており、弾性ワイヤによって除草爪を形成した後、前記１Ｃ部にナット４を締め込むことで図２において丸棒１は右方向へ、筒３は左方向へずれる。これにより丸棒１と筒３に施された同径同心孔３６がずれ、弾性ワイヤ２Ａと２Ｂはせん断力を受けて固定され抜けなくなる。

図６は除草爪本体の図３におけるＡ−Ａ断面図であり、丸棒１と筒３を貫通する同径同心孔３６を弾性ワイヤ２Ａが通っていることを示している。

図７に示すように、除草爪本体２８への動力はシャフトよりかさ歯車１２・１３を介して伝達されるが、除草爪本体は自由に付け替え可能にするため、かさ歯車１３から除草爪本体へは１Ａ部を差し込む差込軸１４を介して動力が伝えられる。

図８に示すとおり、差込軸１４には除草爪本体の１Ａ部を差し込むための穴が差込部１４Ａとして設けられており、該差込部には１Ａ部を差し込んだ後固定するためのイモねじ用の穴２０が設けられ、１Ａ部を差し込んだ後六角レンチ３０によってイモねじ３１を回し除草爪本体と差込軸１４を固定する。このように除草爪本体は差込軸１４に対して容易に脱着ができるため、交換手間も時間を要さない。

前記付け替え作業中、六角レンチ３０のような工具がギアボックス２２内に挿入される。このときギアボックスの一面は図示しないが開閉が可能になっており、付け替え作業が容易になる。付け替え作業中以外はギアボックスの中に埃が入らないようきっちりと閉じられる。

図７に示すように、ＰＴＯ軸にはキー溝加工が施されている。これはＰＴＯ軸の長さの範囲内で上部ギアボックス２１が必要量スライドできるよう、ＰＴＯ軸のほぼ全域にわたって加工されている。該ＰＴＯ軸にはめられるかさ歯車１０は図１においては４個必要となるが、そのすべてのかさ歯車にはキーが固定されている。

また上記ＰＴＯ軸７とかさ歯車１０のはめあいは、すきまばめになるよう設定されており、前記かさ歯車はＰＴＯ軸より確実に動力を得ながらにして自在に同軸上をスライドすることができる。ただし、スライドさせる際はＰＴＯ軸が回転していないことを想定している。また、上部ギアボックス２１を任意の位置にスライドさせた後、ＰＴＯ軸７に上部ギアボックスを固定するための図示しない固定機構が各上部ギアボックスには設けられている。そしてかさ歯車１０がＰＴＯ軸７上をスライドすることから、該かさ歯車１０の両サイドに配置されるベアリング１５も前記ＰＴО軸７に対してすきまばめとなっている。またかさ歯車１０より動力を受けるシャフト側のかさ歯車１１はベアリング１６・１７によって支持されている。

下部ギアボックス２２内部の構造についても図７に示すとおり、上部ギアボックス２１内で支持されているシャフト６の他端が下部ギアボックス内において上部ギアボックスと同じ２個のベアリング１７・１６によって支持されている。その先端にはかさ歯車１２が具備され、該かさ歯車より直交して動力が伝達されるよう配された１Ａ差込軸１４がかさ歯車１３を介して動力を受けている。また前記１Ａ差込軸の両端にはベアリング１８・１９が配されており安定した支持がなされている。

上下ギアボックスは共に内部環境としてはある程度の精度が要求され潤滑オイルが適量に保たれている必要がある。作業環境によっては砂塵や降雨などのギアボックス内への侵入が考えられるため作業中は特に密閉状態に置かれることが好ましい。その中で下部ギアボックス２２においては除草爪本体取替えの際には容易に開閉して再固定し密閉状態に戻せるよう開口部周辺にパッキンを利用するなどした図示しない構造となっている。

また図７において上部ギアボックス２１と下部ギアボックス２２の間で露出するシャフト６においては図中に示さないパイプ２４で覆うことによって防塵と強度確保を実現している。パイプ２４の態様は図１等参照。

図９においては除草部２９はＰＴＯ軸７の軸方向を中心にシャフト６と下部ギアボックス２２、除草爪本体２８が持ち上がる構造になっている。この上下動作は除草部の後部に設けられた上下機構２５がシャフト６を覆うパイプ２４を持ち上げる構造になっており、該操作は操作部２６で行える。また、前記上下機構２５は常に上部ギアボックス２１の背後にあることが必要であるため個々が独立して上部ギアボックスと共にスライドできるような構造となっている。

図１２に示すとおり、除草爪本体２８が作物に接触して痛めないように下部ギアボックス２２において常時カバー３３が装着される。該カバーは除草爪本体１本１本について独立して装着されるもので、除草爪に作物が接触しないようにし、また除草爪に当たって飛散する土壌や小石などからも作物を保護する。さらに前記カバーの先端には条間に横たわる作物の葉をすくい上げて除草爪に巻き込まれないようにする案内板３４が具備されている。

図１３に示すとおり上記カバー３３は各除草爪本体について独立して設けられるものである。よって除草爪本体を取り替える際に新しい除草爪本体の長さに応じて幅を変えられる機構が設けられている。前記機構は重なった２枚のカバーをボルトと蝶方ナットによって任意の重ねしろで固定するもので、作業に工具を必要としない。

以下、除草機の実際の動作について説明する。図１に示すようにエンジン５から出力された駆動力は走行部８へと伝達され、左右に設けられた履帯２３を回転させ機体を動かす。他方の駆動力は減速装置２７を介してＰＴＯ軸７へと伝達される。ＰＴＯ軸７からは１対のかさ歯車を内蔵する上下それぞれのギアボックスとシャフト６を介して除草爪本体２８へと駆動力が伝達される。機体本体は図１においては左方向へ進み、除草爪本体は進行方向に対し順回転しながら除草を行う。

除草爪本体は作物の条間を回転しながら通過し、土壌を浅く打ち叩いて進む。これにより条間に生える雑草を土壌ごと粉砕・埋没させ、除草効果を生み出す。

作業に入る前には運転者はあらかじめ作物の条間に適した長さの除草爪本体２８を選択し、下部ギアボックス２２に挿入、固定する。カバー３３の幅も除草爪本体の長さに合わせて調整する。その後ＰＴＯ軸７上で上部ギアボックス２１をスライドさせ、適切な除草位置で固定する作業を行う。

除草機の操作はすべて運転者１人により行え、除草作業中は運転者は主に履帯２３が条間や畝間に沿って走るよう微調整を行い、枕地でのターンの際には除草部２９を上下機構２５によってターンの妨げにならないよう持ち上げ、左右履帯の駆動操作によってターンを行う。

除草機の走行時や枕地でのターンの際には除草爪本体２８は上下機構２５によって除草機の前方上に持ち上げられるが、地面に下ろされた除草爪本体は除草部の自重つまりシャフト６、パイプ２４、下部ギアボックス２２、内蔵するかさ歯車１２・１３、除草爪本体等々の重さにより地面に在る。よって除草爪の耕深は基本的には上記除草部の自重によって決まるものである。ただし除草爪本体の種類または土壌の硬度によっては自重だけでは十分な耕深を得られなかったり、また反対に深く食い込みすぎてしまうといった場合が考えられる。その場合には耕深を調節できるような構造にしてもよい。

こうして除草部では地表付近を浅く、かつほぼ一定の耕深を得ながら地表近くの土壌を攪拌し雑草を粉砕・埋没させながら除草を行う。

図１０に示すとおり、それぞれの除草爪本体２８は除草機本体から離れた場所に設置されるとシャフト６がＰＴＯ軸７の軸方向を中心として行う上下動作と除草爪本体がシャフトの軸方向を中心として行う回転動作の連係により圃場の凹凸を乗り越えるように動作し圃場面に滑らかに追従する動きが実現する。またこの動作により畝の斜面の機械除草をも実現できる。

図１１に示すように、除草部２９の上下動作は各除草爪本体について独立して行えることから、４本の除草爪本体のうち、２本は除草爪本体を外し、残りの２本のみを使用して畝の両側の除草を行うなど作業の幅が広がる。

図１２に示す案内板３４は条間に横たわる作物の葉をすくい上げてカバー３３に沿って後方へ流す役割を果たす。

除草機全体の外観図除草爪本体の構造を示す部分断面図弾性ワイヤの固定構造を示す部分拡大断面図弾性ワイヤによる除草爪形成の一例除草爪本体をナット側先端から見た外観図除草爪本体の図３におけるＡ−Ａ断面図上下ギアボックスの内部構造を示す部分断面図１Ａ差込軸の外観図除草機の走行時、ターン時の形態を示す外観図除草爪本体の除草面への追従の様子を示す外観図畝の除草の様子を示す外観図除草機のカバー装着時の外観図カバーの変幅機構を示す外観図

符号の説明

１回転軸となる丸棒
１Ａ駆動装置に差し込む部位
１Ｂ穴加工を施す部位
１Ｃねじ切り加工を施す部位
２弾性ワイヤ
２Ａ弾性ワイヤＡ
２Ｂ弾性ワイヤＢ
３筒
４ナット
５動力源
６シャフト
７ＰＴＯ軸
７Ａキー溝
８走行部
９作物
１０かさ歯車１
１０Ａキー
１１かさ歯車２
１２かさ歯車３
１３かさ歯車４
１４１Ａ差込軸
１４Ａ１Ａ差込部
１５ベアリング
１６ベアリング
１７ベアリング
１８ベアリング
１９ベアリング
２０除草爪本体を固定するねじの穴
２１上部ギアボックス
２２下部ギアボックス
２３履帯
２４パイプ
２５除草部上下機構
２６操作部
２７減速装置
２８除草爪本体
２９除草部
３０六角レンチ
３１イモねじ
３２畝
３３カバー
３４案内板
３５蝶ねじ
３６同径同心孔

Claims

動力源より動力を供給される自走式の走行部と前記走行部の前方にあり除草を行う除草部、除草機全体の操作を行う操作部からなり、自走部を走行させながら前記除草部によって除草を行う除草機において、前記除草部に除草機の進行方向に対して直角にかつ土面にほぼ平行になるように軸支され、弾性ワイヤよりなる除草爪を軸方向より放射線状に具備したトラクタロータリ状の除草爪本体を設け、該除草爪本体を高速で回転させることにより地表付近の土壌を攪拌し雑草を粉砕埋没させることで除草効果を生み出す回転除草機構を備えたことを特徴とする除草機。
上記除草爪本体は、回転軸となる丸棒と、該丸棒の直径より内径の大きな筒からなり、前記丸棒は前記筒の内部を貫通している。さらに前記除草爪本体には弾性ワイヤを取り付けるための貫通孔が前記丸棒と前記筒の双方において同径同心孔となるように施されている。そして除草爪を形作る前記弾性ワイヤは前記貫通孔を通り回転軸方向より放射線状に配されている。さらには前記丸棒の一端にはねじ切り加工が施され、前記同径同心孔をずらして前記弾性ワイヤを固定するようナットが締められていることを特徴とする請求項１記載の除草機。
上記除草部は、地面に接し進行方向と直角に配置される除草爪本体と該除草爪本体と平行に具備されるＰＴＯ軸、さらには前記除草爪本体と前記ＰＴＯ軸間をつなぐためのシャフトと該シャフトの両端に配置される２つのギアボックスから成り、それぞれのギアボックス内に一対ずつ配置されるかさ歯車によって確実に動力を伝達しつつ、シャフトはＰＴＯ軸の軸方向を中心に回転運動を、除草爪本体はシャフトの軸方向を中心に回転運動を行えることで前記除草爪が圃場の深い凹凸や畝の斜面にも滑らかに追従し除草を行えるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至２何れか１項記載の除草機。
上記除草部には、キー溝加工を施されたＰＴО軸と、該ＰＴО軸上をスライドし該ＰＴО軸のどこからでも動力伝達を受けられるようキーが固定されたかさ歯車が配されており、該かさ歯車を内蔵するギアボックス以降の機構がすべて前記ＰＴО軸に沿ってスライドできることで作物の条間や畝幅に合わせて除草位置を調節できるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載の除草機。