JP2015062426A - 耕耘爪 - Google Patents

Abstract

【課題】使用により摩耗しても耕耘性能が低下し難い耕耘爪を提供する。
【解決手段】耕耘軸３に取り付けられる取付基部１０と、該取付基部に連続する縦刃部２０と、該縦刃部に連続する横刃部３０とを有し、前記縦刃部から前記横刃部にかけて回転方向と逆向きに湾曲されているとともに、前記横刃部が前記縦刃部との境界である折曲開始線Ｌｓから一側方に折曲され、前記耕耘軸に取り付けた状態で前記折曲開始線と刃縁部との交点がほぼ最下端位置となるように配置したときの耕耘軸心方向の側面視において、前記折曲開始線を、前記取付基部と反対側に向かって３〜１３°で傾けることにより、刃縁部の先端と前記耕耘軸の軸心とを結ぶ線に直交する線と前記折曲開始線とのなす角を３０〜４０°とし、耕耘軸心方向において前記取付基部の他側方面から前記横刃部の先端までの距離は、刃縁部の先端部と前記交点との垂直距離の約２倍の関係にある耕耘爪１。
【選択図】図１

Description

本発明は、耕耘作業に使用される耕耘爪に関する。

従来、耕耘軸（爪軸）に耕耘爪が装着されたロータリ耕耘装置によって、田畑の耕耘作業が行われている。このようなロータリ耕耘装置による耕耘作業は、耕耘爪の形状によって作業効率が大きく変わり得るものであるため、耕耘爪の形状について様々な改良が行われている。

例えば、特許文献１に記載された耕耘爪は、取付基部から縦刃部、横刃部と連続して形成されており、該横刃部が一側方に折曲され、この折曲開始部分が全長の半分とされて縦刃部における刃縁部の側面視での長さが横刃部における刃縁部の側面視での長さと略同じか若しくはやや長くされている。

特許第３０９８１８８号（請求項１、段落０００７、図１）

このような耕耘爪によれば、縦刃部の刃縁部によっての土の縦切り深さを充分に確保しつつ側方力を確実に支持して横刃部におけるすくい面での土の抱き込みと放擲を確実にし、耕耘振動および消費馬力の節減ができるものと考えられる。

しかしながら、耕耘爪は使用とともに土砂等による摩耗により徐々に劣化するものであり、例えば上記のような耕耘爪では、図３（ｂ）に示すように横刃部の湾曲部分がくびれて摩耗してしまう。これは、横刃部の湾曲部分において土砂の流れが変化しているためと考えられる。このように一部分だけが特に摩耗してくびれてしまうと（以下、「くびれ摩耗」という）、当初の形状に比べ各部分の比率が大きく変わることになるため、耕耘性能が低下してしまう虞がある。

また、単にくびれ摩耗を防止させるのであれば、横刃部の折曲の曲率半径を大きくすれば良いと考えられるが、この場合、所定の切削幅を確保するためには縦刃部を小さくしなければならないため、従来品より耕耘性能が低下してしまう虞がある。

本発明は、上記のような問題を一例として、使用により摩耗しても耕耘性能が低下し難い耕耘爪を提案するものである。

このような課題を解決するため、本発明に係る耕耘爪は、耕耘軸に取り付けられる取付基部と、該取付基部に連続する縦刃部と、該縦刃部に連続する横刃部とを有し、前記縦刃部から前記横刃部にかけて回転方向と逆向きに湾曲されているとともに、前記横刃部が前記縦刃部との境界である折曲開始線から一側方に折曲されて所定の切削幅をもつ耕耘爪であって、前記折曲開始線は、前記耕耘爪を前記耕耘軸に取り付けた状態で前記折曲開始線と刃縁部との交点がほぼ最下端位置となるように配置したときの耕耘軸心方向の側面視において、前記取付基部と反対側に向かって所定の傾きを有し、前記切削幅は、前記耕耘爪を前記耕耘軸に取り付けた状態で前記折曲開始線と刃縁部との交点がほぼ最下端位置となるように配置したときの耕耘軸心方向の側面視における刃縁部の先端部と前記交点との垂直距離の約２倍の関係にあることを特徴とする。
また、前記横刃部の折曲部分の曲率半径は、前記耕耘爪を前記耕耘軸に取り付けた状態で前記折曲開始線と刃縁部との交点がほぼ最下端位置となるように配置したときの耕耘軸心方向の側面視における前記耕耘軸心と前記交点との水平距離より小であることを特徴とする。
また、前記耕耘爪を前記耕耘軸に取り付けた状態で前記折曲開始線と刃縁部との交点がほぼ最下端位置となるように配置したときの耕耘軸心方向の側面視において、前記耕耘軸心と前記交点との水平距離は、前記刃縁部の先端部と前記耕耘軸心との水平距離の半分より大であることを特徴とする。

本発明によれば、折曲開始線が刃先側に向かって傾くことで切削角が小さくなり、これに加え、刃縁部の先端部の高さが切削幅の半分程度に押さえられていることにより、土砂が横刃部の全面に対して流れて移動する。そのため、横刃部の一部分だけが他の部分に比し特に摩耗されることがないため、くびれ摩耗を起こし難くなっている。

（ａ）本発明の一の実施の形態に係る耕耘爪の構成を示す側面図である。（ｂ）（ａ）の底面図である。 （ａ）図１のＡ−Ａ断面図である。（ｂ）図１のＢ−Ｂ断面図である。（ｃ）図１のＣ−Ｃ断面図である。（ｄ）図１のＤ−Ｄ断面図である。 （ａ）実施例による耕耘爪の摩耗状体を示す模式図である。（ｂ）従来の耕耘爪の摩耗状体を示す模式図である。 （ａ）本発明の他の実施の形態に係る耕耘爪の構成を示す側面図である。（ｂ）（ａ）の底面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る耕耘爪の構成を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。便宜上、同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。なお、本実施の形態では耕耘爪としてホルダータイプとフランジタイプについて説明する。

実施の形態１．
図１は、ホルダータイプの耕耘爪１が回動自在の耕耘軸（爪軸）３に取り付けられた状態における耕耘軸心方向の側面図である（耕耘軸３については耕耘軸心３ａのみ図示する）。板状に形成されている耕耘爪１は、耕耘軸３に取り付けられる取付基部１０と、該取付基部１０に連続して設けられる縦刃部２０と、該縦刃部２０に連続して設けられる横刃部３０とを有し、取付基部１０に対して縦刃部２０及び横刃部３０が回転方向（図１において矢印Ｙで示す）と逆向きに湾曲するように形成されており、さらに横刃部３０は一側方（図１においては手前側）に折曲されて設けられている。

縦刃部２０及び横刃部３０の外周側には連続して略一定幅の刃縁部５０が設けられ、この刃縁部５０は片刃となっている。この刃縁部５０は破線によって図示されている。なお、刃縁部５０は、両刃でもよく、その場合には角度を異なるものにすることが好ましいが、等角としてもよい。耕耘爪１が矢印Ｙ方向に回転することによる耕土への切り込みは、縦刃部２０の刃縁部５０から行われ、側方力（軸心方向の力）を支持すると同時に雑草等の絡みつき防止を爪自体で行うようにするため、刃縁部５０は適正な排絡角をなすように形成されている。

ここで、図１（ａ）は、耕耘軸心３ａと取付基部１０の中心とを通る直線が垂直になるように配置されたものであり、以下この配置に基づいて各部を詳細に説明する。なお、この場合、縦刃部２０から横刃部３０への変わり目である折曲開始線Ｌｓと刃縁部５０との交点Ｐ１（刃縁部５０における折曲開始点）がほぼ最下端位置となっている。

取付基部１０には、ボルト等の締結手段を挿通するための取付孔１１が設けられており、該取付孔１１によって耕耘軸１に設けられた爪ホルダ（図示省略）に取り付けられる。なお、取付孔１１より耕耘軸３側（上側）がいわゆる頭１３であり、取付孔１１より刃縁部５０の先端部である刃先３１側（下側）がいわゆる首１５である。図示例では頭１３の長さ１３Ｌが約２５ｍｍ程度、首１５の長さ１５Ｌが約２７ｍｍ程度となっている。また、図２（ａ）にＡ−Ａ断面図として示すように取付基部１０は断面矩形状に形成されており、基部厚Ａ１が約１０ｍｍ程度、基部幅Ｂ１が約２５ｍｍ程度となっている。

縦刃部２０は、取付基部１０の首１５に連続して形成され、取付基部１０に対して回転方向Ｙと逆向きに湾曲している。この湾曲は、内周側（峰５５側）も外周側（刃縁部５０側）も先端側になるにつれて曲率半径が大きくなるようになっている。図示例における曲率半径は、内周側が曲率半径Ｒ１から始まり、より大きな曲率半径Ｒ２に切り替わっており、外周側が曲率半径Ｒ３から始まり、より大きな曲率半径Ｒ４に切り替わっている。また、曲率半径Ｒ３より曲率半径Ｒ２が大となっている。このように内周側と外周側とで曲率半径が異なり、さらに先端側になるにつれて曲率半径が大きくなっているため、図２（ｂ）乃至（ｄ）に示すように先端になるにつれて断面の厚さが徐々に小となっている。図示例では取付基部１０に近いＢ−Ｂ断面の厚さＡ２は約９．５ｍｍ程度であり、縦刃部２０の中間付近のＣ−Ｃ断面では厚さＡ３が約７ｍｍ程度であり、縦刃部２０から横刃部３０への変わり目付近のＤ−Ｄ断面の厚さＡ４は約５ｍｍ程度となっている。

横刃部３０は折曲開始線Ｌｓから刃先３１側の全部分であり、全体的に手前側に折曲しているものであるが、折曲前の形状を図１に一点鎖線で示す。横刃部３０は、縦刃部２０に連続して形成され、縦刃部２０と同様に取付基部１０に対して回転方向Ｙと逆向きに湾曲している。この湾曲は縦刃部２０の湾曲に連続しており、図示例における曲率半径は、内周側が曲率半径Ｒ２、外周側が曲率半径Ｒ４となっている。なお、横刃部３０の先端は、長辺３０ａと短辺３０ｂとからなる不等辺山形に形成されている。これにより、横刃部３０の質量を軽くすることとなり、消費馬力を節減できるとともに、動的振動要因を少なくしている。

取付孔１１の中心を基準（原点）としたとき、縦刃部２０から横刃部３０への境界となっている折曲開始線Ｌｓと刃縁部５０との交点Ｐ１の水平距離である折曲開始距離Ｌｈ１は、全長の水平距離Ｌｈ２や刃縁部５０の先端部である刃先３１までの水平距離Ｌｈ３の半分よりやや大きくなっており、折曲開始点（交点Ｐ１）は耕耘爪１の中央より刃先３１側となっている。横刃部３０の折曲は、折曲開始線Ｌｓから始まり略一定の曲率半径Ｒ５によって形成されている。この曲率半径Ｒ５は、折曲開始距離Ｌｈ１より小であるように形成される。

折曲開始線Ｌｓと峰５５との交点Ｐ２と耕耘軸心３ａとの水平距離は折曲開始距離Ｌｈ１より大きくなっており、これによって折曲開始線Ｌｓは刃先３１側（取付基部１０と反対側）に傾くことになる。なお、図示例における傾きである折曲開始角αは、例えば約８°程度となっている。このように折曲開始線Ｌｓが刃先３１側に傾いて設けられることにより、横刃部３０の立ち上がりの目安である切削角βが小さくなる。なお、切削角βは、刃縁部５０の先端部（刃先３１）と耕耘軸心３ａとを結ぶ線に直交する線Ｍと折曲開始線Ｌｓとのなす角であるが、図１において折曲開始線Ｌｓに平行な線Ｌｓ２を刃先３１に描画し、この線Ｌｓ２と前記線Ｍとの角度として表記している。

また、折曲開始点（交点Ｐ１）から刃先３１までの垂直距離である逃げ高さＨは、耕耘軸心３ａ方向における横刃部３０の幅である切削幅Ｗ（図１（ｂ）参照）の略半分程度に抑えられている。すなわちＨ≒Ｗ／２（或いはＷ≒２Ｈ）の関係となっており、図示例のサイズでは許容範囲は±５ｍｍ程度である。

従来のくびれ摩耗を起こす耕耘爪では、土砂の流れが横刃部の所定の場所で変化してしまうのに対し、上記のような構成では、切削角βが小さくなるように折曲開始線Ｌｓを刃先３１側に向かって傾かせており、これに加え、逃げ高さＨが切削幅Ｗの半分程度に押さえられていることにより、土砂が横刃部３０の全面に対して滑るように相対的に移動する。これにより、横刃部３０の一部分だけが他の部分に比し特に摩耗されることがないため、くびれ摩耗を起こし難くなっている。

さらに、横刃部３０の曲率半径Ｒ５は、折曲開始距離Ｌｈ１より小さく、折曲開始距離Ｌｈ１の１／２から２／３程度となっている。これにより、折曲角γ（図１（ｂ）参照）が比較的大きくなり、横刃部３０のすくい面の面積が小さくても土砂の抱き込みが確保され、土砂の放擲が確実になる。また、横刃部３０の面積が大きくなると、土砂の抵抗が大きくなり振動等が増大する虞があるが、実施例の耕耘爪１では折曲開始距離Ｌｈ１が刃先３１までの水平距離Ｌｈ３の半分より大きく略２／３となっており、この心配がない。さらに縦刃部２０が長くとれることから、土の縦切り深さを確保することができる。

また、縦刃部２０及び横刃部３０における刃縁部５０側の所定部分（図において境界線を二点鎖線で示す）に耐摩耗性のコーティングをすることにより、より摩耗に強い耕耘爪とすることができる。

以下、各部の寸法について具体例を示す。符号は図１に対応したものである。長さは±５ｍｍ程度、角度は±５°程度の許容範囲を含むものである。
最大回転半径Ｒｍ ： ２４５ｍｍ
折曲開始距離Ｌｈ１ ： １１０ｍｍ
全長水平距離Ｌｈ２ ： １９０ｍｍ
刃先水平距離Ｌｈ３ ： １８０ｍｍ
垂直距離Ｌｖ ： １９３ｍｍ
垂直距離Ｌｖ ： １２８ｍｍ
折曲開始角α ： ８°
切削角β ： ３５°
折曲角γ ： ６０°
切削幅Ｗ ： ５５ｍｍ
逃げ高さＨ ： ２７ｍｍ
Ｒ１ ： ４５ｍｍ
Ｒ２ ： １４０ｍｍ
Ｒ３ ： ８３ｍｍ
Ｒ４ ： １６２ｍｍ
Ｒ５ ： ６５ｍｍ

上記寸法、形状の耕耘爪１を材質ＳＵＰ６で形成し、耕耘軸３と従来の耕耘爪９０とをロータリ耕耘装置に装着して各部の摩耗率等を測定した。図３の（ａ）に実施例の耕耘爪１の結果を、（ｂ）に従来の耕耘爪９０の結果をそれぞれ示す。破線部分が摩耗部分となっており、実施例の耕耘爪１が従来の耕耘爪９０よりもくびれ摩耗し難くなっていることを確認した。このように従来品より耐久性が良くなっているため、従来と同じ厚さで形成された場合には寿命が延びることになる。また、従来と同等の寿命を求める場合には、厚さを薄くすることが可能となり、これによって軽量化を図ることができる。

実施の形態２．
図４に本発明の他の実施の形態であるフランジタイプの耕耘爪１００を示す。なお、前記実施の形態１と同一または対応する部分には、図１と同一の符号を用いて主に前記実施の形態１と異なる構成のみを説明する。図４は、フランジタイプの耕耘爪１００が回動自在の耕耘軸３に取り付けられた状態における耕耘軸心３ａ方向の側面図である。板状に形成されている耕耘爪１００は、耕耘軸３に取り付けられる取付基部１１０と、該取付基部１１０に連続して設けられる縦刃部１２０と、該縦刃部１２０に連続して設けられる横刃部１３０とを有し、縦刃部１２０から横刃部１３０にかけて回転方向（図４において矢印Ｙで示す）と逆向きに湾曲するように形成されており、さらに横刃部１３０は一側方（図４においては手前側）に折曲されて設けられている。

ここで、ホルダータイプにおける縦刃部２０が取付基部１０に対して湾曲しているのに対し、フランジタイプの縦刃部１２０はほぼ湾曲せずに取付基部１１０から連続して設けられるため、図示例では、耕耘爪１００の峰１５５側の形状がホルダータイプのものと異なっている。すなわち、ホルダータイプでは、曲率半径Ｒ１で湾曲しているが、フランジタイプでは略直線状となっている。

なお、図４は、縦刃部１２０から横刃部１３０への変わり目である折曲開始線Ｌｓ３と刃縁部１５０との交点Ｐ３（刃縁部１５０における折曲開始点）がほぼ最下端位置となるように配置されているものである。

取付基部１１０には、ボルト等の締結手段を挿通するための取付孔１１１，１１２が設けられており、該取付孔１１１，１１２に挿通されたボルト等によって耕耘軸３に設けられた図示しない取付フランジに締結される。なお、取付孔が二箇所に設けられた例を示しているが、これに限定されることはない。また、取付孔の配置もロータリ耕耘装置の種類等によって適宜変更可能である。

各部寸法は実施の形態１に準じており、例えば最大回転半径Ｒｍは２４５ｍｍに形成されている。各部寸法で実施の形態１と異なっているのは、縦刃部１１０の最初の曲率半径Ｒ１と折曲開始距離である。耕耘軸心３ａを基準とした場合、折曲開始距離Ｌｈ４は、刃先１３１までの水平距離Ｌｈ５の半分より大きく形成されており、折曲開始点Ｐ３は耕耘爪１００の中央より刃先１３１側となっている。図示例では折曲開始距離Ｌｈ４が約１２０ｍｍ程度、刃先までの水平距離Ｌｈ５が約１８０ｍｍ程度であり、折曲開始距離Ｌｈ４が刃先１３１までの水平距離Ｌｈ５の半部より大きく略２／３となっている。また、横刃部１３０の曲率半径Ｒ６は、折曲開始距離Ｌｈ４より小さく、折曲開始距離Ｌｈ４の１／２から２／３程度となっている。フランジタイプの場合、ホルダータイプにおける基部幅［図２（ａ）参照］に相当する幅を大きくできることから、より高い強度・耐久性を求められる耕耘作業機用の耕耘爪として適している。

このように構成された耕耘爪１００と従来の耕耘爪とをロータリ耕耘装置に装着して各部の摩耗率等を測定したところ、従来の耕耘爪よりもくびれ摩耗し難くなっていることを確認した。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、各部寸法、角度、形状、材料等は適宜変更することができ、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本発明は、実施の形態に示したように、ホルダータイプであるかフランジタイプであるかを問わずに実施することが可能であり、これら以外にも様々な方式の取付方法を採用することが可能である。

また、ホルダータイプ及びフランジタイプの耕耘爪について、横刃部の先端が長辺と短辺とからなる不等辺山形に形成されている例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば図５に示すように、横刃部２３０の先端が緩やかに湾曲するアール形状に形成されていても構わない。図５に示す例は、ホルダータイプであって取付基部２１０、縦刃部２２０及び横刃部２３０からなる耕耘爪２００における、横刃部２３０の先端部の形状のみが図１に示したホルダータイプの耕耘爪１と相違するものであり、これ以外の折曲開始線Ｌｓ、切削幅Ｗ、逃げ高さＨ、各曲率半径Ｒ１〜Ｒ５等については耕耘爪１と同様の形状となっている。

１（１００） 耕耘爪
３ 耕耘軸
３ａ 耕耘軸心
１０（１１０） 取付基部
２０（１２０） 縦刃部
３０（１３０） 横刃部
５０（１５０） 刃縁部
Ｌｓ（Ｌｓ３） 折曲開始線
Ｐ１ 交点（折曲開始点）
Ｈ 逃げ高さ
Ｗ 切削幅

Claims (3)

1. 耕耘軸に取り付けられる取付基部と、該取付基部に連続する縦刃部と、該縦刃部に連続する横刃部とを有し、前記縦刃部から前記横刃部にかけて回転方向と逆向きに湾曲されているとともに、前記横刃部が前記縦刃部との境界である折曲開始線から一側方に折曲された耕耘爪であって、
   前記耕耘爪を前記耕耘軸に取り付けた状態で前記折曲開始線と刃縁部との交点がほぼ最下端位置となるように配置したときの耕耘軸心方向の側面視において、
   前記折曲開始線を、前記取付基部と反対側に向かって３〜１３°で傾けることにより、刃縁部の先端と前記耕耘軸の軸心とを結ぶ線に直交する線と前記折曲開始線とのなす角を３０〜４０°とし、
   耕耘軸心方向において前記取付基部の他側方面から前記横刃部の先端までの距離は、刃縁部の先端部と前記交点との垂直距離の約２倍の関係にあることを特徴とする耕耘爪。
2. 前記横刃部の折曲部分の曲率半径は、前記耕耘軸の軸心と前記交点との水平距離の１／２から２／３程度としたことを特徴とする請求項１に記載の耕耘爪。
3. 前記耕耘軸心と前記交点との水平距離は、前記刃縁部の先端部と前記耕耘軸心との水平距離の１／２より大きくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の耕耘爪。

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