JP2015173634A - 耕耘爪 - Google Patents

Abstract

【課題】使用限界時までの刃縁部における仰角の角度変化を抑え、反転性、すきこみ性、砕土性に優れた耕耘性能を発揮する耕耘爪を提供する。
【解決手段】回転爪軸（Ｓ）に装着される基部（１）と、前記基部（１）から鉛直下方に連なって伸びる横刃部湾曲開始部（Ｆ）までの平面板からなる縦刃部（２）と、前記縦刃部（２）から回転方向と逆方向に湾曲するとともに、前記基部（１）に対して一方向に湾曲してなり、前記横刃部湾曲開始部（Ｆ）を境として連なって伸びる湾曲板からなる横刃部（３）とを備える耕耘爪において、前記横刃部湾曲開始部（Ｆ）は、折曲中心（Ｒ０）を中心とした折曲半径（Ｒ１）の円弧状からなり、前記横刃部（３）における耕耘開始時の第１仰角（α）と、使用限界時の第２仰角（β）との角度変化を５度以内に設定することを特徴とする耕耘爪。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土壌を耕起する耕耘爪に関するものである。

従来の耕耘爪の形状として、図３に示すような平面視及び側面視形状（ただし、回転爪軸の軸線方向を法線とする面を側面とする。）のものがあった。当該耕耘爪は、基部１０と、基部１０から横刃先端部湾曲開始部Ｆまでの平面板からなる縦刃部２０と、横刃先端部湾曲開始部Ｆを境として連なって伸び、一方向に曲率半径ｒにて湾曲する湾曲板からなる横刃部３０とを備えてなるものである（特許文献１参照）。

特許第４４２３６３９号公報

しかしながら、上記耕耘爪においては、横刃先端部湾曲開始部Ｆが直線状に形成されており、横刃部３０の摩耗が進行し、刃縁部が背部側へと近づくにつれて刃縁部の仰角が大きくなってしまうものである。以下に、仰角についてより詳細に説明する。

当該耕耘爪において、同図に示すように、回転爪軸Ｓの回転軸線Ｓ０を法線とする面を側面とし、平面視にて基部１０の面を基準として、一方向に湾曲する基準面からの高さを全湾曲高さＨ１とする。そして、全湾曲高さＨ１の中間位置であって、横刃部３０の厚さの中間位置である中点Ｊを通ってなる横刃部湾曲開始部Ｆに平行な線を平行線Ｆ１とする。そして、当該平行線Ｆ１と刃縁中心との交点を刃縁交点Ｋとしたとき、刃縁交点Ｋと回転軸線Ｓ０とを結ぶ線Ｔと、平行線Ｆ１とのなす角度を第１仰角αとする。

また、平行線Ｆ１と横刃部３０の上端縁中心との交点を上端縁交点Ｍとしたとき、上端縁交点Ｍから下方の所定距離に位置し、且つ、前記平行線Ｆ１上に位置する使用限界点Ｎと回転軸線Ｓ０とを結ぶ線Ｔ１と、平行線Ｆ１とのなす角度を第２仰角βとする。

このとき、第１仰角αは、横刃部３０における耕耘開始前（刃縁が摩耗していない状態）の仰角を示すものであり、第２仰角βは、刃部における使用限界時の仰角を示すものである。上記耕耘爪において、例えば、上端縁交点Ｍから下方２０ｍｍに位置する点を使用限界点Ｎとしたとき、耕耘開始前の第１仰角αが３９度であるのに対して、刃部における使用限界時の第２仰角βが５１度となってしまうものである。これにより、反転性、すきこみ性、砕土性の低下が顕著に見られるものであった。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するものであって、使用限界時までの刃縁部における仰角の角度変化を抑え、反転性、すきこみ性、砕土性に優れた耕耘性能を発揮する耕耘爪を提供することを課題とする。

前記問題点を解決するために、本発明の請求項１に記載の耕耘爪は、回転爪軸に装着される基部と、前記基部から鉛直下方に連なって伸びる横刃部湾曲開始部までの平面板からなる縦刃部と、前記縦刃部から回転方向と逆方向に湾曲するとともに、前記基部に対して一方向に湾曲してなり、前記横刃部湾曲開始部を境として連なって伸びる湾曲板からなる横刃部とを備える耕耘爪において、前記横刃部湾曲開始部は、折曲中心を中心とした折曲半径の円弧状からなり、前記横刃部における耕耘開始時の第１仰角と、使用限界時の第２仰角との角度変化を５度以内に設定することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の耕耘爪は、請求項１に記載の耕耘爪において、前記第１仰角と前記第２仰角との比率が１対１〜１．１とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の耕耘爪は、請求項１又は請求項２に記載の耕耘爪において、前記回転爪軸の回転軸線を法線とする面を側面とし、平面視にて前記基部の面を基準として一方向に湾曲する基準面からの全湾曲高さの中間位置であって、前記横刃部の厚さの中間位置である中点を通ってなる前記横刃部湾曲開始部の接線に平行な線を平行線とし、前記平行線に対して接する折曲中心を中心とした折曲半径の接円弧と刃縁中心との交点を刃縁交点としたとき、前記第１仰角は、前記刃縁交点と前記回転軸線とを結ぶ線と、前記刃縁交点を通る前記接円弧の第１接線とのなす角度とされるものである。

また、本発明の請求項４に記載の耕耘爪は、請求項３に記載の耕耘爪において、前記接円弧と上端縁中心との交点を上端縁交点としたとき、前記第２仰角は、前記上端縁交点から下方の所定距離に位置し、且つ、前記接円弧上に位置する使用限界点と前記回転軸線とを結ぶ線と、前記使用限界点を通る前記接円弧の第２接線とのなす角度とされるものである。

本発明の耕耘爪では、従来の耕耘爪と比較して、耕耘開始時においても、反転率を向上させることができるとともに、土壌への打込み時に湾曲部に作用する応力集中及びそれによる負荷変動を抑えつつ、耕耘振動や消費馬力の性能を維持することができる。また、いかなる土性においても耕起、放てき性が良いものとし、使用によっても横刃先端部が摩耗しにくく、更に、藁などの巻付きが先端付近で起こりにくく、すきこみ性に優れた耕耘爪となる。また、横刃先端部の摩耗が進行した場合であっても、反転性、すきこみ性、砕土性の低下を最小限度に抑えることができる。

本発明の実施例における耕耘爪の（ａ）側面図、（ｂ）一部Ｘ−Ｘ断面図である。 本発明の実施例における耕耘爪の湾曲前の（ａ）側面図、（ｂ）一部省略平面図である。 本発明の従来例における耕耘爪の（ａ）側面図、（ｂ）一部省略平面図である。

以下、本発明の実施の形態における耕耘爪を図面に基づいて説明する。当該耕耘爪において、回転爪軸Ｓの回転軌道と正対する面、すなわち回転爪軸Ｓの回転軸線を法線とする面を側面とする。当該側面において、縦刃部が鉛直下向きに伸びるものとしたとき、横刃部３が縦刃部２から横方向へ伸びる伸び方向と正対する面を正面方向とする。尚、正面方向から観察した正面視（図示せず）にて右方向に湾曲している。また、図１（ａ）に示すように、側面図視にて、向かって手前方向に湾曲してなる。

本発明に係る耕耘爪は、図１に示すように、回転爪軸Ｓに装着される基部１と、基部１から鉛直下方に連なって伸びる縦刃部２と、縦刃部２から横刃部湾曲開始部Ｆを境として連なって伸びる横刃部３とが一体的に構成される。基部１及び縦刃部２は平面板からなり、横刃部３は湾曲板からなる。

基部１は、取付け中心にて回転爪軸Ｓに取付けることで装着される。当該取付け中心には、回転爪軸Ｓに取付ける為の取付け孔１ｈが側面視幅方向中央に設けられる。すなわち、取付け孔１ｈの側面視形状中心が取付け中心である。取付け孔１ｈは１つ又は複数設けてもよいものである。複数の取付け孔１ｈの場合は、取付け中心は側面視にて向かって最下の取付け孔１ｈの中心、或いは縦方向中央の取付け孔１ｈの中心をいうものとすることができる。

また、基部１の両側面のうち湾曲方向と反対側の側面を基準面とする（図１（ｂ）参照）。同図に示すように、当該基準面は、横刃部３が曲率半径ｒにより湾曲された全湾曲高さＨ１についての基準となる。

縦刃部２は、基部１から鉛直下方に連なって主として縦方向へ伸びる横刃部湾曲開始部Ｆまでの領域をいう。縦刃部２は、基部１から横刃部湾曲開始部Ｆに至るまで順次厚さが薄くなる平面板からなる。当該平面板は、下方側縁及び下縁に連なる刃を有する。縦刃部２の側面視形状は、縦刃部刃縁の横方向開始部である刃縁始端Ｏから横方向（図１（ａ）における向かって左方向）へ曲がりながら、主として縦方向へ伸びる。そして、縦刃部２の側面視刃縁形状は刃縁始端Ｏから側面視斜方向へ滑らかに曲がってなる。

横刃部３は、横刃部湾曲開始部Ｆから先端までの全領域をいい、基準面に対して一方向へ連続的に湾曲した湾曲板からなる。当該湾曲板は、側面視においてもまた、先端に向かって上方に曲がる湾曲した形状である。すなわち、横刃部湾曲開始部Ｆを境として縦刃部２と連なり、側面視にて主として横方向へ伸びると共に上方へ曲がり、さらに平面視にて湾曲する。

横刃部湾曲開始部Ｆは、折曲中心ＲＯを中心とした折曲半径Ｒ１の円弧状からなる。また、当該横刃部湾曲開始部Ｆの接線は接線Ｇとされる。そして、横刃部湾曲開始部Ｆにおける刃縁の最下縁との交点をＩとしたとき、側面視における基部１の取付け孔１ｈの取付け中心を通る鉛直線分から交点Ｉまでの水平距離を湾曲開始水平距離Ｌとする。また、取付け孔１ｈの取付け中心を通る鉛直線分から横刃部３の横方向先端位置Ｑ１までの水平距離を全横長さＢとする。このとき、湾曲開始水平距離Ｌは、全横長さＢの略半分若しくは半分より小さくなるよう設定される。

そして、全湾曲高さＨ１の中間位置であって、横刃部３の厚さの中間位置である中点Ｊを通ってなり、接線Ｇに平行な線を平行線Ｇ１とし、平行線Ｇ１に対して接する折曲中心Ｒ０を中心とした折曲半径Ｒ２の接円弧Ｆ１と刃縁中心との交点を刃縁交点Ｋとする。このとき、刃縁交点Ｋと回転軸線Ｓ０とを結ぶ線Ｔと、刃縁交点Ｋを通る接円弧Ｆ１の第１接線Ｕとのなす角度は、第１仰角αとされる。

また、接円弧Ｆ１と上端縁中心との交点を上端縁交点Ｍとし、上端縁交点Ｍから下方の所定距離に位置し、且つ、接円弧Ｆ１上に位置する点を使用限界点Ｎとする。より詳細には、使用限界点Ｎは、横刃部３における湾曲前の形状において、横刃部３の上端縁（背部）を形成する曲線を刃縁側に所定距離をオフセット移動させた仮想線と、湾曲後における接円弧Ｆ１との交点とされる。このとき、使用限界点Ｎと回転軸線Ｓ０とを結ぶ線Ｔ１と、使用限界点Ｎを通る接円弧Ｆ１の第２接線Ｕ１とのなす角度は、第２仰角βとされる。このとき、横刃部３において、第１仰角αと第２仰角βとの角度変化が５度以内となるよう設定される。より好ましくは、第１仰角αと第２仰角βとが略同角度となるよう設定され、第１仰角αと第２仰角βとの比率が１対１〜１．１となるよう設定される。また、交点Ｉを通る水平線と、接線Ｇとのなす角度は、接線角度γとされる。

（湾曲開始水平距離Ｌと曲率半径ｒの関係）
回転爪軸Ｓの回転軸線を法線とする面を側面としたとき、曲率半径ｒは、湾曲開始水平距離Ｌより大きくなるよう設定される。これにより、全横長さＢと湾曲開始水平距離Ｌの関係において、横刃部３の長さを長くするとともに、横刃部３を大きく湾曲させた形状とすることができ、耕起、放てき性が良好となる。

（側面視全体形状）
本耕耘爪の側面視全体形状は、図１（ａ）に示すように、最下縁から横刃部刃縁の横方向先端位置Ｑまでの鉛直距離を耕耘逃げ長さＡとし、取付け孔１ｈの取付け中心から耕耘爪の最下縁までの鉛直距離を全縦長さＣとしたとき、耕耘逃げ長さＡと全横長さＢと全縦長さＣと湾曲開始水平距離Ｌの比率が１対３〜４．５対２〜３対１〜２．５程度とされる。

（側面視刃縁形状）
縦刃部刃縁の横方向開始部である刃縁始端Ｏから横刃部刃縁の横方向先端位置Ｑまでに亘る側面視刃縁形状は、連続的に曲率変化させた、全体として非円弧の曲線からなる。尚、当該曲線は、全体として非円弧であれば複数の円弧曲線が連なってなるものでもよい。

回転爪軸Ｓの回転軸線Ｓ０から任意の刃縁下端までの距離を刃縁距離Ｒとおいたとき、当該刃縁距離Ｒは、刃縁下端の側面視横方向位置に応じて連続的に変化してなる。更に、側面視横方向に伸びてなる横刃部３の刃縁において、その横方向の中途位置において最大刃縁距離Ｒｍとなる。この最大刃縁距離Ｒｍとなる横刃部３の刃縁位置を、最大刃縁位置Ｐとする。

刃部の鉛直縦方向長さは、縦刃部２における刃の開始位置から、爪の最下部までの長さを刃縦長さＥとしたとき、刃縦長さＥは全横長さＢの０．２〜０．５程度となるよう設定される。

本耕耘爪においては、図１（ａ）に示すように、湾曲方向の両側面から刃を形成した両刃爪としているが、これに限られることなく、一側面のみに刃を形成した片刃爪であってもよいし、この他、湾曲方向と反対方向の一側面のみに刃を形成した片刃爪としてもよい。また、例えば、縦刃部２を両刃爪とし、横刃部３を片刃爪とすることもできる。すなわち、両刃爪と片刃爪を組み合わせるものであってもよい。

（湾曲）
横刃部３は、ひとつ又は複数の互いに異なる湾曲半径が組み合わされて一方向へ湾曲される。すなわち、基部（基端）側の湾曲率と横刃部先端（爪先端）側の湾曲率とが異なる大きさで隣接して滑らかに形成される。また、ひとつ又は複数の互いに異なる湾曲半径を組み合わせて横刃部３を湾曲する場合において、適宜の箇所にひとつ又は複数の直線部を組み合わせるものであってもよい。

また、図１に示すように、回転爪軸Ｓの回転半径Ｒが最大値Ｒｍとなる横刃部３の刃縁位置（最大刃縁位置Ｐ）における基準面からの湾曲高さＨ２が、横刃部３における湾曲方向側の横方向先端位置Ｑ２における全湾曲高さＨ１の略半分程度、もしくは半分以上に及ぶものである。

このようにして、横刃部湾曲開始部Ｆを円弧状とし、第１仰角αと第２仰角βとが略同角度（角度変化が５度以内）となる横刃部３を構成することにより、応力集中及び負荷変動を抑えつつ、耕耘振動や消費馬力の性能を維持することができる。また、いかなる土壌においても、耕起、放てき性が良いものとなり、横刃部３の先端部が摩耗しにくく、藁などの巻付きが起こりにくいものとなり、反転性、すきこみ性、砕土性に優れた耕耘爪となる。更に、横刃部３における先端部の摩耗が進行した際であっても、第２仰角βが第１仰角αと略同角度（角度変化が５度以内）となるよう設けられるため、反転性、すきこみ性、砕土性の低下を最小限度に抑えることができる。

ここで、本実施例１における耕耘爪の反転性についての試験を行ったので、以下に示す。埴壌土にて試験を行った結果を表２に、壌土にて試験を行った結果を表３に示す。

反転性の評価は、反転率に基づいて行う。反転率は、（１−（稲株露出数／稲株数））×１００で表される。また、表２、表３中における各反転率の数値は、図２に示す横刃部３の湾曲前形状における幅寸法の測定値に基づいて算出される。

具体的には、図２（ａ）に示すように、横刃部３における湾曲前の形状において、中心点Ｒ３を中心とした横刃部３の背部までの距離を背部側曲率半径Ｒ４とし、中心点Ｒ５を中心とした横刃部３の刃縁までの距離を刃縁側曲率半径Ｒ６としたとき、中心点Ｒ３と中心点Ｒ５との中点を中点Ｗとする。そして、湾曲前の横刃部刃縁の横方向先端位置Ｗ１と中点Ｗとを結ぶ線Ｙとし、当該線Ｙと上端縁（背部）との交点を交点Ｗ２とする。

このとき、各反転率の上段数値は、湾曲前の横刃部刃縁の横方向先端位置Ｗ１から湾曲前における上端縁（背部）の交点Ｗ２までの長さが６５ｍｍの耕耘開始時における耕耘爪の測定値から反転率を算出したものである。一方、各反転率の下段数値（カッコ内の数値）は、横刃部３が摩耗することにより、湾曲前の横刃部刃縁の横方向先端位置Ｗ１から湾曲前における上端縁（背部）の交点Ｗ２までの長さが４０ｍｍとなった状態での耕耘爪の測定値から反転率を算出したものである。このとき、横刃部３が摩耗することにより回転半径が変位するが、回転中心を調整することにより、耕耘開始時における耕深と同様の耕深で試験を行うものである。また、低下率は、（摩耗状態の反転率／開始状態の反転率）×１００で表される。

表２及び表３に示すように、実施例においては、開始状態及び摩耗状態のいずれにおいても従来品の反転率を大きく上回り、高い反転率を示している。また、反転率の低下率についても、従来品のように大きく低下することなく、耕耘性能を維持するものである。これは、円弧上の横刃部湾曲開始部Ｆ、仰角α、β等との相関関係によるものである。

以上、説明した本発明に係る耕耘爪によれば、従来の耕耘爪と比較して、耕耘開始時においても、反転率を向上させることができるとともに、土壌への打込み時に湾曲部に作用する応力集中及びそれによる負荷変動を抑えつつ、耕耘振動や消費馬力の性能を維持することができる。

また、いかなる土性においても耕起、放てき性が良いものとし、使用によっても横刃先端部が摩耗しにくく、更に、藁などの巻付きが先端付近で起こりにくく、すきこみ性に優れた耕耘爪となる。また、横刃先端部の摩耗が進行した場合であっても、反転性、すきこみ性、砕土性の低下を最小限度に抑えることができる。

当該発明は、上述の実施形態の構成に限定されるものではなく、形状、寸法、材質等を適宜変更して実施することが可能である。また、第１仰角αと第２仰角βの角度変化については、５度以内の範囲において、第１仰角より第２仰角のほうが小さくなるよう設定することができるのは勿論である。更に、一部構成を省略することができるし、一部抽出した構成とすることができるのは勿論である。

１ 基部
２ 縦刃部
３ 横刃部
Ａ 耕耘逃げ長さ
Ｂ 全横長さ
Ｃ 全縦長さ
Ｄ 刃幅
Ｅ 刃縦長さ
Ｆ 横刃湾曲開始部
Ｇ 接線
Ｈ１ 全湾曲高さ
Ｋ 刃縁交点
Ｌ 湾曲開始水平距離
Ｍ 上端縁交点
Ｎ 使用限界点
Ｏ 刃縁始端
Ｐ 最大刃縁位置
Ｑ 横刃部刃縁の横方向先端位置
Ｒ 刃縁距離
Ｒｍ 最大刃縁距離
Ｓ 回転爪軸
Ｓ０ 回転軸線
α 第１仰角
β 第２仰角

Claims (4)

1. 回転爪軸（Ｓ）に装着される基部（１）と、
   前記基部（１）から鉛直下方に連なって伸びる横刃部湾曲開始部（Ｆ）までの平面板からなる縦刃部（２）と、
   前記縦刃部（２）から回転方向と逆方向に湾曲するとともに、前記基部（１）に対して一方向に湾曲してなり、前記横刃部湾曲開始部（Ｆ）を境として連なって伸びる湾曲板からなる横刃部（３）とを備える耕耘爪において、
   前記横刃部湾曲開始部（Ｆ）は、折曲中心（Ｒ０）を中心とした折曲半径（Ｒ１）の円弧状からなり、
   前記横刃部（３）における耕耘開始時の第１仰角（α）と、使用限界時の第２仰角（β）との角度変化を５度以内に設定することを特徴とする耕耘爪。
2. 前記第１仰角（α）と前記第２仰角（β）との比率が１対１〜１．１である請求項１に記載の耕耘爪。
3. 前記回転爪軸（Ｓ）の回転軸線（Ｓ０）を法線とする面を側面とし、平面視にて前記基部（１）の面を基準として一方向に湾曲する基準面からの全湾曲高さ（Ｈ１）の中間位置であって、前記横刃部（３）の厚さの中間位置である中点（Ｊ）を通ってなる前記横刃部湾曲開始部（Ｆ）の接線（Ｇ）に平行な線を平行線（Ｇ１）とし、前記平行線（Ｇ１）に対して接する折曲中心（Ｒ０）を中心とした折曲半径（Ｒ２）の接円弧（Ｆ１）と刃縁中心との交点を刃縁交点（Ｋ）としたとき、前記第１仰角（α）は、前記刃縁交点（Ｋ）と前記回転軸線（Ｓ０）とを結ぶ線（Ｔ）と、前記刃縁交点（Ｋ）を通る前記接円弧（Ｆ１）の第１接線（Ｕ）とのなす角度である請求項１又は請求項２に記載の耕耘爪。
4. 前記接円弧（Ｆ１）と上端縁中心との交点を上端縁交点（Ｍ）としたとき、前記第２仰角（β）は、前記上端縁交点（Ｍ）から下方の所定距離に位置し、且つ、前記接円弧（Ｆ１）上に位置する使用限界点（Ｎ）と前記回転軸線（Ｓ０）とを結ぶ線（Ｔ１）と、前記使用限界点（Ｎ）を通る前記接円弧（Ｆ１）の第２接線（Ｕ１）とのなす角度である請求項３に記載の耕耘爪。
   
   

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