JP2017112957A - 切断刃およびそれを備える農業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れた切断刃を提供する。【解決手段】切断刃（１）は、第１面（３ａ）と第２面（３ｂ）とを有し、第１面（３ａ）と第２面（３ｂ）とにより刃先（３ｃ）が形成されており、第１面（３ａ）および第２面（３ｂ）は、表面に被覆層（４）を有し、切断刃（１）が農作物を切断する方向（Ｄ）に沿った平面であって、刃先（３ｃ）を通る平面を第１平面（Ｐ）とした場合に、第１面（３ａ）と第１平面（Ｐ）とがなす第１角度（α）と、第２面（３ｂ）と第１平面（Ｐ）とがなす第２角度（β）とが異なる。【選択図】図２

Description

本発明は、切断刃およびそれを備える農業機械に関する。

従来、コンバイン等の農業機械には、収穫した稲や小麦等の藁を切断するための切断刃を備えている。そしてこのような切断刃には、切断性および耐摩耗性を向上させるために、表面に硬質の材料を含むコーティングが施されている。

例えば、特許文献１には、刃の表面に炭化クロムあるいは炭化タングステンからなるコーティング層が設けられた、農業機械に用いられるチョッパーナイフが開示されている。特許文献１に記載のチョッパーナイフは、コーティング層の厚さを、チョッパーナイフの基部に向かって薄くすることで、コーティング材の使用量を減らし、コストを低減している。

国際公開第２０１２／１４６４５２号（２０１２年１１月１日公開）

しかしながら、特許文献１に記載されているチョッパーナイフでは、使用により刃先のコーティング層が剥離してしまうと、コーティング層が剥離した箇所を起点として摩耗が進行し、切断性が低下してしまう。そのため、耐久性が悪いという問題がある。

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、耐久性に優れた切断刃を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る切断刃は、農業機械に用いられ、農作物を切断する切断刃であって、第１面と第２面とを有し、前記第１面と前記第２面とにより刃先が形成されており、前記第１面および前記第２面は、表面に被覆層を有し、前記切断刃が農作物を切断する方向に沿った平面であって、前記刃先を通る平面を第１平面とした場合に、前記第１面と前記第１平面とがなす第１角度と、前記第２面と前記第１平面とがなす第２角度とが異なることを特徴とする。

上記の構成によれば、切断刃において、第１面と第２面との傾きが異なることにより、農作物の切断時にそれぞれの面が受ける負荷が異なることとなる。そのため、使用により、第１面および第２面の表面に形成された被覆層のうち、傾斜が大きい方の面に形成された被覆層は、摩耗が進行するが、傾斜が小さい方の面に形成された被覆層は、摩耗の進行が遅い。そのため、刃先の角度を維持することができ、耐久性に優れた切断刃を提供することが可能となる。

また、本発明に係る切断刃において、前記第１面と前記第２面とがなす第３角度は、２８．５°以上３８°以下であることが好ましい。

上記の構成によれば、第３角度を２８．５°以上３８°以下とすることにより、切断刃の切断性および刃先の強度を向上させることができる。

また、本発明に係る切断刃において、前記第１角度と、前記第２角度との差は、６°以下であってもよい。

上記の構成によれば、前記第１角度と、前記第２角度との差を６°以内とすることで、切断刃の切断性を向上させることができる。

また、本発明に係る切断刃において、前記被覆層は、主成分として、ダイヤモンドライクカーボン、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、およびＣｒＮからなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。

上記の構成によれば、被覆層の主成分を、ダイヤモンドライクカーボン、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、およびＣｒＮからなる群から選ばれる少なくとも１種とすることで、硬質の被覆層を形成することができる。

また、前記切断刃を備える農業機械も本発明に含まれる。

本発明によれば、耐久性に優れた切断刃を提供することができる。

（ａ）は、本発明の一実施形態に係る切断刃の外観を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１の（ｂ）に示す領域Ｂの拡大図である。 （ａ）および（ｂ）は、切断試験後の切断刃の第１面および第２面の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照し詳細に説明する。

図１の（ａ）は、本発明の一実施形態に係る切断刃１の外観を示す平面図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。

切断刃１は、農作物を切断するための切断刃であり、具体的には、コンバイン等の農業機械に備えられ、米や小麦等の藁等を切断するための切断刃である。

切断刃１は、略板状であり、長手方向の端部近傍に穴部２が形成されている。切断刃１は、穴部２にネジ等が挿通されることで、支持部材（図示せず）に支持される。切断刃１は、支持部材の動きに伴って移動することにより藁等の農作物の切断を行う。なお、本実施形態では、切断刃１が移動することで藁等の農作物の切断を行う例について説明するが、これに限られるものでは無く、切断刃１は固定されていてもよい。すなわち、固定された切断刃１に向かって藁等の農作物を送り込むことで農作物を切断する切断刃１も本発明に含まれる。

切断刃１は、短手方向の両端部に両刃３を有している。両刃３は、穴部２が形成されている側とは逆側の長手方向の端部から、長手方向に沿って形成されている。このように２箇所に両刃３が形成されていることにより、一方の両刃３の切断性が低下した場合に、切断刃１を裏返して使用することで、切断性が低下していない他方の両刃３を使用することができる。

図２は、図１の（ｂ）に示す領域Ｂの拡大図である。

図２に示すように、両刃３は、第１面３ａと、第２面３ｂとを有し、第１面３ａと第２面３ｂとにより刃先３ｃが形成されている。

両刃３の表面、すなわち第１面３ａおよび第２面３ｂの表面には、硬質の被覆層４が形成されている。ここで、第１面３ａおよび第２面３ｂの表面粗さＲａは、１．６μｍ〜６．３μｍの範囲であることが好ましい。これは、第１面３ａおよび第２面３ｂの表面粗さＲａが１．６μｍ〜６．３μｍの範囲であれば、被覆層４との密着性が良いからである。

また、被覆層４は、主成分として、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、およびＣｒＮからなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいることが好ましい。なお、被覆層４の厚みは、１．０μｍ〜４．０μｍの範囲であることが好ましい。

ここで、両刃３の刃先３ｃを形成している第１面３ａと第２面３ｂとは、異なる傾きを有している。すなわち、切断刃１が農作物を切断する方向Ｄに沿った平面であって、刃先３ｃを含む平面を第１平面Ｐとした場合に、第１面３ａと第１平面Ｐとがなす第１角度αと、第２面３ｂと第１平面Ｐとがなす第２角度βとは異なっている。ここで、第１角度αおよび第２角度βは、何れも０度を超える角度であり、第１平面Ｐと、第１面３ａおよび第２面３ｂとは平行では無い。

なお、ここでいう第１面３ａおよび第２面３ｂと、第１平面Ｐとがなす角度とは、第１面３ａおよび第２面３ｂと、第１平面Ｐとがなす角度のうち鋭角の方を指す。また、以下では、第１角度αよりも第２角度βが大きい例を示すが、これに限られるものでは無く、第２角度βよりも第１角度αが大きくてもよい。さらに、第１平面Ｐとは、換言すれば、略板状の切断刃１の厚み方向に垂直な平面であって、刃先３ｃを含む平面である。

本実施形態に係る切断刃１は、このように、刃先３ｃを形成する２つの面（第１面３ａおよび第２面３ｂ）の傾きが異なることにより、切断刃１の使用中に、移動方向Ｄにおける長さが短い方の面、すなわち傾きの大きな面である第２面３ｂへの負荷が大きくなる。そのため、第２面３ｂに形成された被覆層４と、第１面３ａに形成された被覆層４とでは、第２面３ｂに形成された被覆層４の方が摩耗の進行が速い。そのため、切断刃１の使用により、第２面３ｂに形成された被覆層４は摩耗が進行するが、第２面３ｂに形成された被覆層４は摩耗の進行が遅く、被覆層４により刃先３ｃが比較的長く保護されるため、刃先３ｃの角度が変化しにくい。このように、刃先３ｃを形成する２つの面の傾きを異ならせることにより、切断刃１の耐久性が向上する。

なお、第１角度αと第２角度βと差は、６°以内であることが好ましい。これは、第１角度αと、第２角度βとの差が大きくなると、角度の大きい側の面にのみ大きな負荷がかかることとなり、当該面の被覆層４の摩耗が進みすぎるといったことや、当該面の被覆層４が剥離してしまうという問題が生じる可能性が高くなるためである。

また、第１面３ａと、第２面３ｂとがなす第３角度γ、すなわち刃先３ｃの角度は、２８．５°以上３８°以下であることが好ましい。これは、第３角度γが、２８．５°未満となると、刃先３ｃの強度が低下し、使用中に刃先３ｃの欠損が生じやすくなるためである。一方、第３角度γが３８°を超えると、切断性能が低下してしまうからである。また、刃先３ｃの角度は、２９．５°以上３７．５°以下であることがより好ましく、３０°以上３４°以下であることがより一層好ましい。

（実施例）
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

上述した実施形態に係る切断刃１を作成し、藁の切断試験を行った。具体的には、第１角度αを１６°とし、第２角度βを１２°〜２４°とした切断刃１を作成した（実施例１〜２４）。また、第１角度αを１５°とし、第２角度を１４°とした切断刃１を作成した（実施例２５）。さらに、比較のため、第１角度αおよび第２角度βを何れも１６°とした切断刃１（比較例１）、および第１角度αおよび第２角度βを何れも１５°とした切断刃１（比較例２）を作成した。そして作成した切断刃１をコンバインに装着し、回転数２６００ｒｐｍ、車速０．６０ｍ／ｓの条件で、５０時間藁の切断試験を行った。

図３は、切断試験後の切断刃１の第１面３ａおよび第２面３ｂの一例を示す図であり、（ａ）は、第１面３ａを、（ｂ）は、第２面３ｃを示している。なお、図３では、第１角度αよりも第２角度βが大きい切断刃１を用いて試験を行った場合を示している。図３の（ａ）および（ｂ）に示すように、第１面３ａでは、図中に白色で示される被覆層４が残存しているのに対して、第２面３ｂでは、被覆層４が摩滅していることがわかる。

また、図３の（ａ）に示すように、被覆層４が残存している第１面３ａには、刃先３ｃに向かって、筋状の凹凸が見て取れる。これは、使用前に切断刃１に第１面３ａおよび第２面３ｂを形成する際にできた研磨痕であり、このように、第１面３ａおよび第２面３ｂに凹凸を形成することで、被覆層４との密着性が向上する。

そして、試験後の切断刃１を用いて、耐久性、切断性、および刃先３ｃの強度の評価を行った。

切断刃１の耐久性については、以下の方法で評価を行った。まず、試験後の切断刃１において、切断刃１の端部（長手方向の端部であって、穴部２が形成されている側の端部とは逆側の端部）から２０ｍｍ付近の３点について、被覆層４が剥離している剥離面積割合を測定した。測定結果を表１に示す。ここで、耐久性については、３点の剥離面積割合の平均値が、１０％未満であるものを「○」とし、１０％以上であるものを「×」とした。なお、剥離面積割合の測定を行う被覆層４は、被覆層４に対する負荷が小さいと考えられる、第１角度αと第２角度βとのうちの角度が小さい方の面について測定を行った。第１角度αと第２角度βとが等しい角度である比較例１については、両方の面について被覆層４が剥離している面積割合を測定し、その平均値を剥離面積割合とした。

また、切断刃１の切断性については、以下の方法で評価を行った。まず、それぞれの切断刃１により切断された藁の長さを測定し、１５０ｍｍ以上の長さを有する藁の体積割合割合を測定した。測定結果を表１に示す。ここで、切断性については、１５０ｍｍ以上の長さを有する藁の割合が、９ｖｏｌ％未満であるものを「○」とし、９ｖｏｌ％以上１０ｖｏｌ％未満であるものを「△」とし、１０ｖｏｌ％以上であるものを「×」とした。

また、刃先３ｃの強度については、試験後の切断刃１の刃先３ｃを観察し、試験前後で刃先に変化が見られなかったものを「○」とし、試験後に刃先３ｃにわずかながら欠損が見られたものを「△」とし、試験後の刃先３ｃに明らかな欠損が見られたものを「×」とした。それぞれの切断刃１における刃先３ｃの強度の評価結果を表１に示す。

表１に示すように、第１角度αと第２角度βとが等しい比較例１および比較例２は、第１角度αと第２角度βとが異なる実施例１〜２５に比べて、剥離面積割合が高くなっている。このことから、第１角度αと第２角度βとが異なる切断刃１は、耐久性が高いことが確認できた。

また、１５０ｍｍ以上の長さを有する藁の割合は、第１角度αと第２角度βとの和で示される刃先３ｃの角度が増加するに従って増加する傾向を示している。刃先３ｃの角度が、３７．５°を超える実施例２０〜２４では、１５０ｍｍ以上の長さを有する藁の割合が９ｖｏｌ％以上となっており、刃先３ｃの角度が、３８°を超える実施例２１〜２４では、１５０ｍｍ以上の長さを有する藁の割合が１０ｖｏｌ％以上となっている。このことから、刃先３ｃの角度は、３８°以下であることが好ましく、３７．５°以下であることがより好ましいことが確認できた。

さらに、刃先３ｃの角度が２９．５°未満である実施例１〜３および実施例２５は、刃先３ｃの角度が２９．５°以上である実施例４〜２４に比べて、刃先３ｃの強度が低下しており、刃先３ｃの角度が２８．５°未満である実施例１は、刃先３ｃの強度がさらに低下している。このことから、刃先３ｃの角度は、２８．５°以上であることが好ましく２９．５°以上であることがより好ましいことが確認できた。

また第１角度αと第２角度βと差が、６°を超える実施例２１〜２４は、第１角度αと第２角度βとの差が６°以内である実施例１〜２０に比べて切断性が悪くなっており、このことから、第１角度αと第２角度βとの差は、６°以内であることが好ましいことが確認できた。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 切断刃
３ 両刃
３ａ 第１面
３ｂ 第２面
３ｃ 刃先
４ 被覆層
Ｐ 第１平面
α 第１角度
β 第２角度
γ 第３角度

Claims (5)

1. 農業機械に用いられ、農作物を切断する切断刃であって、
   第１面と第２面とを有し、
   前記第１面と前記第２面とにより刃先が形成されており、
   前記第１面および前記第２面は、表面に被覆層を有し、
   前記切断刃が農作物を切断する方向に沿った平面であって、前記刃先を通る平面を第１平面とした場合に、前記第１面と前記第１平面とがなす第１角度と、前記第２面と前記第１平面とがなす第２角度とが異なることを特徴とする切断刃。
2. 前記第１面と前記第２面とがなす第３角度が、２８．５°以上３８°以下であることを特徴とする請求項１に記載の切断刃。
3. 前記第１角度と、前記第２角度との差が、６°以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の切断刃。
4. 前記被覆層は、主成分として、ダイヤモンドライクカーボン、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、およびＣｒＮからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の切断刃。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の切断刃を備える農業機械。