JP2021104011A - 農作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】作業ロータの前方に複数の耕耘部材を配置した農作業機において、高速作業を行いつつ十分な砕土性能及び均平性能を確保すること。【解決手段】農作業機は、回転軸の軸方向に沿って配置された複数の耕耘爪を含む作業ロータと、前記作業ロータの後方に位置する整地部材と、前記整地部材を圃場に対して押し付けるように作用する加圧部材と、前記作業ロータの前方に配置された複数の耕耘部材と、を備え、前記加圧部材は、前記作業ロータの耕深が５０ｍｍであるとき、前記整地部材が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるように作用する。【選択図】図３

Description

本発明は農作業機に関する。特に、圃場を耕耘する作業ロータの前方に複数の耕耘部材（例えばディスク）を配置した農作業機に関する。

圃場を深く粗く耕した（プラウを行った）後、さらに圃場表層の砕土・均平を図るように耕耘作業を行うことで播種床を形成する手法が知られている。播種床形成に際し、プラウ後の耕耘作業をどのように行うかについては作物や土壌条件に応じて多種多様である。例えば、播種床の形成に際し、円盤状のディスクを回転させて圃場を耕耘するディスクハローを用いて圃場を耕した後、複数の耕耘爪を有する作業ロータを回転させて圃場を耕耘するロータリーハローを用いてさらに耕耘作業を行う場合がある。このような播種床形成に対応した農作業機として、特許文献１では、ディスクハローとロータリーハローとを組み合わせた農作業機を開示している。

実開昭５４−１０１１１５号公報

特許文献１に記載された農作業機は、単純にディスクハローとロータリーハローを組み合わせた構造を有している。したがって、ロータリーハローの優れた砕土性能及び均平性能を活かそうとすると、高速に牽引することができなくなってしまい、ディスクハローの高速性能を活かせないという問題がある。逆に、ディスクハローの高速性能を活かそうとすると、ロータリーハローの耕深を浅くせざるを得ず、ロータリーハローの優れた砕土性能及び均平性能を活かせないという問題がある。

本発明の課題の一つは、作業ロータの前方に複数の耕耘部材（例えばディスク）を配置した農作業機において、高速作業を行いつつ十分な砕土性能及び均平性能を確保することにある。

本発明の一実施形態による農作業機は、回転軸の軸方向に沿って配置された複数の耕耘爪を含む作業ロータと、前記作業ロータの後方に位置する整地部材と、前記整地部材を圃場に対して押し付けるように作用する加圧部材と、前記作業ロータの前方に配置された複数の耕耘部材と、を備え、前記加圧部材は、前記作業ロータの耕深が５０ｍｍであるとき、前記整地部材が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるように作用する。

本発明の一実施形態による農作業機は、回転軸の軸方向に沿って配置された複数の耕耘爪を含む作業ロータと、前記作業ロータの後方に位置する整地部材と、前記整地部材を圃場に対して押し付けるように作用する加圧部材と、前記作業ロータの前方に配置された複数の耕耘部材と、を備え、前記加圧部材は、前記整地部材の回動中心から鉛直方向に降ろした垂線に対して、以下の式で表される角度θを有するとき、前記整地部材が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるように作用する。
Ｓｉｎ（θ／２）＝ＳＱＲＴ（（５０＋ｒ−（Ｒ＋Ｈ））／（２×ｒ））
（ただし、ｒは、前記整地部材の回動半径、Ｒは、前記作業ロータの回転半径、Ｈは、前記作業ロータの回転中心と前記整地部材の回動中心との間の垂直方向における距離である。）

前記整地部材の下端は、前記最下げ位置において、前記作業ロータの下端よりも下方に位置していてもよい。

前記作業ロータの回転半径をＲ、前記作業ロータの回転中心と前記整地部材の第１作用面との間の最短距離をＬとしたとき、Ｌ／Ｒが１．８以下であってもよい。

前記整地部材の後方に、カゴローラをさらに備えていてもよい。

本発明の実施形態によれば、作業ロータの前方に複数の耕耘部材（例えばディスク）を配置した農作業機において、高速作業を行いつつ十分な砕土性能及び均平性能を確保することができる。

第１実施形態における農作業機の外観を示す図であり、（Ａ）は、外観斜視図、（Ｂ）は、正面図である。 第１実施形態における農作業機の外観を示す図であり、（Ａ）は、下面図、（Ｂ）は、左側面図である。 第１実施形態における農作業機を左側方から見た側面図である。 本実施形態の農作業機における耕深と整地部材の傾きとの関係を説明するための図である。 第１実施形態における農作業機の左側面図であり、（Ａ）は、弾性部材に掛かる力と整地部材に掛かる力の関係を、（Ｂ）は、整地部材の傾斜角度の算出方法を説明するための図である。 第２実施形態における農作業機の外観を示す図であり、（Ａ）は、上面図、（Ｂ）は、左側面図である。 第２実施形態の農作業機におけるチゼルの構成を示す図であり、（Ａ）は、上面図、（Ｂ）は、右側面図、（Ｃ）は、正面図、（Ｄ）は左側面図である。 第２実施形態の農作業機におけるチゼルユニットを拡大した拡大図であり、（Ａ）は、チゼルユニット全体の拡大図、（Ｂ）は、チゼルユニットの左側に位置する２つのチゼルサブユニットの拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の農作業機の実施形態について説明する。但し、本発明の農作業機は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

本願の明細書及び特許請求の範囲において、「上」は圃場から略垂直に遠ざかる方向を示し、「下」は圃場に向かって略垂直に近づく方向を示す。「前」は農作業機が進行する方向を示し、「後」は前とは反対の方向を示す。「左」は農作業機が進行する方向に向かったときの左を示し、「右」は左とは反対の方向を示す。

また、作業ロータの回転軸における軸方向の中心を基準として、相対的に、中心に近い側を「内側」と呼び、中心から遠い側を「外側」と呼ぶ場合がある。

＜第１実施形態＞
（農作業機の構成）
本実施形態の農作業機１００の構成について説明する。本実施形態では、農作業機１００として、トラクタ等の走行機体の後部に装着され、走行機体に牽引されて圃場を耕耘するロータリーハローを例示する。

図１及び図２は、第１実施形態の農作業機１００の外観の構成を示す図である。具体的には、図１（Ａ）は、農作業機１００を前方左斜め上方から見た斜視図であり、図１（Ｂ）は、農作業機１００を正面から見た正面図である。また、図２（Ａ）は、農作業機１００を下方から見た下面図であり、図２（Ｂ）は、農作業機１００を左側方から見た側面図である。なお、図１及び図２は、本実施形態の農作業機１００の概略の構成を示すものであり、説明の便宜上、一部の部品の図示を省略している場合がある。

本実施形態の農作業機１００は、大別して、装着部１０、耕耘作業部２０、ディスクユニット３０、及び鎮圧作業部４０を含む。以下、各部について説明する。

装着部１０は、トップマスト１１０及びロアリンク連結部１１５を含む。トップマスト１１０及びロアリンク連結部１１５は、トラクタ等の走行機体（図示せず）に農作業機１００を装着するための連結機構として機能する。本実施形態の農作業機１００において、トップマスト１１０及びロアリンク連結部１１５をまとめてフロントヒッチと呼ぶ場合がある。フロントヒッチは、トップマスト１１０の頂部に設けられた支持部と、ロアリンク連結部１１５の左右両サイドに設けられた２つの支持部とで走行機体と接続される。

トップマスト１１０及びロアリンク連結部１１５は、図示しない走行機体のトップリンク及び左右二箇所に設けられたロアリンク（すなわち、３点リンクヒッチ機構）にそれぞれ連結される。装着部１０により農作業機１００が走行機体に装着されると、入力軸１１７から動力を入力することが可能となる。入力軸１１７は、ＰＩＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｐｕｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）軸とも呼ばれ、走行機体から動力を伝達するインターフェースとして機能する。入力軸１１７は走行機体のＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ）軸とユニバーサルジョイント等で連結される。なお、農作業機１００と走行機体との連結は、オートヒッチフレームを介して行われてもよい。

耕耘作業部２０は、第１メインフレーム２１０に支持された作業ロータ２２０、作業ロータ２２０の上方に位置するシールドカバー２３０、作業ロータ２２０の後方に位置する整地部材２４０、整地部材２４０を圃場に対して押し付けるように作用する加圧部材２５０、及び作業ロータ２２０に動力を伝達するチェーン駆動部２６０を含む。作業ロータ２２０は、回転軸２２２及び該回転軸２２２の軸方向に沿って配置された複数の耕耘爪２２４を含む。

上述の入力軸１１７から入力された動力は、第１メインフレーム２１０の内部に配置された動力伝達軸（図示せず）を介してチェーン駆動部２６０に伝達され、さらに作業ロータ２２０の回転軸２２２に伝達される。チェーン駆動部２６０は、チェーンケースの内部にチェーン及びスプロケットを有し、上述の動力伝達軸と回転軸２２２とを連結する。動力が回転軸２２２に伝達されることにより、回転軸２２２と共に複数の耕耘爪２２４が回転する。このように、作業ロータ２２０が回転することにより複数の耕耘爪２２４が圃場に作用し、圃場の耕耘作業が行われる。

ディスクユニット３０は、第２メインフレーム３１０、ディスク支持部３２０、ディスクアーム３３０、及びディスク３４０を含む。第２メインフレーム３１０には、２組４つのディスク支持部３２０が固定されており、各ディスク支持部３２０には、ディスクアーム３３０を介して複数のディスク３４０が支持されている。本実施形態では、１つのディスク支持部３２０に対して２つのディスク３４０を設けた例を示すが、これに限らず、１つだけディスク３４０を支持してもよいし、３つ以上のディスク３４０を支持してもよい。ディスク３４０は、作業ロータ２２０による耕耘作業に先立って圃場を耕耘する部材であり、耕耘部材の一例である。すなわち、ディスクユニット３０は、複数の耕耘部材で構成される耕耘ユニットの一例である。

各ディスク３４０は、例えば花形ディスクで構成され、ディスク支持部３２０に固定されたディスクアーム３３０によってそれぞれ回転可能に支持される。本実施形態において、ディスクアーム３３０は、湾曲部（又は屈曲部）を有する板状部材である。なお、図１（Ｂ）では、複数のディスク３４０は、それぞれの凹曲面３４１が斜め上方を向くように支持されているが、ディスク３４０の向きはこれに限定されない。複数のディスク３４０の凹曲面３４１が略水平方向を向くように、複数のディスク３４０を支持させることも可能であるし、複数のディスク３４０の凹曲面３４１が斜め下方を向くように、複数のディスク３４０を支持させることも可能である。

本実施形態では、複数のディスク３４０が進行方向に対して斜めに支持されることにより、個々のディスク３４０が、圃場をより広い範囲で掘削することができ、ディスクユニット３０の砕土性能が向上する。また、複数のディスク３４０の凹曲面３４１が斜め上方を向いているため、複数のディスク３４０のそれぞれに土の放擲を行わせることができる。

また、本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、複数の耕耘爪２２４のうち最も外側に位置する耕耘爪２２４は、外側に向かって湾曲している。さらに、複数のディスク３４０のうち最も外側に位置するディスク３４０は、凹曲面３４１が進行方向に対して内側を向くと共に、最も外側に位置する耕耘爪２２４よりも外側に位置する。これにより、最も外側に位置するディスク３４０によって内側に寄せられた土が、最も外側に位置する耕耘爪２２４によって外側に移動するため、作業時における土の移動が内側と外側とに平均化され、圃場の均平性を向上させることができる。

また、本実施形態では、複数のディスク３４０による土の放擲方向を制御することにより、圃場の均平性能も向上させている。例えば、図２（Ａ）に示すように、複数のディスク３４０は、凹曲面３４１がディスクユニット３０の中心方向（内側）を向くディスク（以下「内側ディスク３４０ａ」という。）と、その逆の方向（外側）を向くディスク（以下「外側ディスク３４０ｂ」という。）と、を含む。内側ディスク３４０ａは、土を内側に向かって放擲し、外側ディスク３４０ｂは、土を外側に向かって放擲する。これにより、ディスクユニット３０の作業時における土の移動が内側と外側とに平均化され、ディスクユニット３０全体として圃場の均平性が向上する。

鎮圧作業部４０は、カゴ用ブラケット４１０、ローラアーム４２０、角度調整機構４３０、カゴローラ４４０、スクレーパ用ブラケット４５０、及びスクレーパ４６０を含む。カゴ用ブラケット４１０は、第１メインフレーム２１０に固定された左右一対（２つの）部材であり、後方に配置されるカゴローラ４４０を両持ち支持するためのブラケットである。各カゴ用ブラケット４１０には、ローラアーム４２０の一端が回転可能に固定され、ローラアーム４２０の他端にはカゴローラ４４０が回転可能に支持されている。カゴ用ブラケット４１０に対するローラアーム４２０の角度は、両者の間に架け渡されたねじ式の角度調整機構４３０により調整可能である。そして、角度調整機構４３０による調整でカゴローラ４４０の高さ位置を調整して、作業ロータ２２０の耕深を調整することができるようになっている。

カゴローラ４４０は、リング状の複数の支持部材４４０ａに対して複数のバー４４０ｂが架設された構造を有し、ローラアーム４２０に対して回転可能に支持される。本実施形態の農作業機１００では、走行機体の走行に伴って前方に進行すると、整地部材２４０の後方に配置されたカゴローラ４４０が、耕耘作業部２０の通過した後を回転しながら進行する。その際、複数のバー４４０ｂが、耕耘作業部２０によって耕耘された圃場の土塊を砕土及び鎮圧する構成となっている。スクレーパ４６０は、ゴム等の弾性部材がカゴローラ４４０に接するように配置されており、鎮圧作業の際に、カゴローラ４４０に付着した土を落とす役割を果たす。なお、左右方向において、カゴローラ４４０の幅をディスクユニット３０及び耕耘作業部２０のうちより耕耘幅が大きい方の耕耘幅（本実施形態ではディスクユニット３０の耕耘幅）よりも大きく構成することが好ましい。

また、本実施形態において、カゴローラ４４０は、農作業機１００を高速で耕耘作業させる際の安定性を確保する役割も有している。すなわち、農作業機１００で耕深の浅い作業を行う場合において、（走行機体と）カゴローラ４４０で作業ロータ２２０を支えることができるため、農作業機１００で高速に耕耘作業を行った場合でも、カゴローラ４４０が無い場合に比べて、より耕耘作業時の安定性を確保することができる。なお、本実施形態では、鎮圧用回転体の一例としてカゴローラ４４０を例示したが、この例に限らず、鎮圧ローラなど回転して圃場を鎮圧できる機能を有していれば、他の鎮圧用回転体を用いてもよい。

以上説明した本実施形態の農作業機１００は、作業ロータ２２０の前方に配置された複数のディスク３４０によって圃場を耕し、その後通過する作業ロータ２２０によって圃場をさらに細かく耕す。その際、本実施形態の農作業機１００は、耕深が浅くても整地部材２４０が十分な整地性能を発揮するため、高速に耕耘作業を行いつつ十分な砕土性能及び均平性能を確保することができる。その点について、以下に説明する。

（加圧部材の構成）
図３は、第１実施形態における農作業機１００を左側方から見た側面図である。具体的には、農作業機１００が作業状態にあり、整地部材２４０及びカゴローラ４４０が最下げ位置よりもやや上方に持ち上がった状態を示している。また、図３において、非作業状態の整地部材２４０’及びカゴローラ４４０’の位置（最下げ位置にある整地部材２４０’及びカゴローラ４４０’の位置）は、点線で示されている。なお、非作業状態では、農作業機１００が走行機体の油圧機構（図示省略）で持ち上げられ、作業ロータ２２０及びカゴローラ４４０が圃場から持ち上げられた状態となっている。図３において、図１及び図２を用いて説明した部位については、同じ符号を用いて詳細な説明を省略する。

図３に示すように、非作業状態において、整地部材２４０’は、自重によって垂れ下がり、その下端２４０ａ’が、作業ロータ２２０の下端２２０ａよりも下方に位置する。具体的には、本実施形態では、最下げ位置にある整地部材２４０’の下端２４０ａ’が作業ロータ２２０の下端２２０ａよりも１５ｍｍほど下方に位置する。実際には、ストッパーによって整地部材２４０’が、これ以上、作業ロータ２２０に近づかないように物理的に止められているが、いずれにしても、最下げ位置にある整地部材２４０’の下端２４０ａ’は、図３に示す状態より下方には下がらない。本明細書では、この状態にある整地部材２４０’の位置を「最下げ位置」と呼ぶ。

これに対し、農作業機１００が耕耘作業を始めると、ディスクユニット３０の各ディスク３４０及び作業ロータ２２０の各耕耘爪２２４が圃場の中に一部埋まるため、整地部材２４０が上方に回動する。図３では、作業ロータ２２０が、圃場表面から５０ｍｍの深さ、すなわち耕深５０ｍｍまで作用している状態を示している。この場合、整地部材２４０の下端２４０ａは、最下げ位置のときの下端２４０ａ’に比べて約６５ｍｍ高い位置にある。このとき、カゴローラ４４０もまた、最下げ位置のカゴローラ４４０’より上方に持ち上がった状態となる。

本実施形態の農作業機１００の加圧部材２５０は、整地部材２４０に設けられたブラケット２４０ｄを介して整地部材２４０と接続されており、図３に示す状態において、整地部材２４０への加圧が十分に効くように構成されている。すなわち、作業ロータ２２０の耕深が５０ｍｍと浅い場合であっても、整地部材２４０が十分な力で圃場に押し付けられ、適切な整地作業が行われるようになっている。具体的には、耕深が５０ｍｍよりも浅い段階で加圧部材２５０を構成する弾性部材２５０ａが収縮し始めて弾性力（反力）が働き、耕深が５０ｍｍに達した時点において、整地作業を行うに十分な力が整地部材２４０に加わるように構成されている。弾性部材２５０ａとしては、例えば、圧縮コイルばねを用いることができる。

本実施形態の加圧部材２５０は、作業ロータ２２０の耕深が５０ｍｍであるとき、整地部材１ｍ当たりの弾性部材２５０ａに働く力が６０ｋｇｆ／ｍ以上（好ましくは７０ｋｇｆ／ｍ以上、さらに好ましくは８０ｋｇｆ／ｍ以上）となるように構成されている。つまり、整地部材２４０に対して単位長さ当たり６０ｋｇｆ以上の力が加わる。ここで「単位長さ当たりの力」とは、整地部材２４０の左右方向における１ｍ当たりの整地部材に掛かる力を意味している。したがって、本実施形態の場合、例えば整地部材２４０の全幅が３．０ｍであるとすると、整地部材２４０全体に作用する加圧部材２５０の力は、１８０ｋｇｆ以上ということになる。また、単位長さ当たりの弾性部材２５０ａに働く力が６０ｋｇｆ／ｍ以上である場合、単位長さ当たりの整地部材２４０が圃場に作用する力（すなわち、整地部材２４０が圃場に押し付けられる力）は、１９ｋｇｆ／ｍ以上である。つまり、整地部材２４０全体が圃場に作用する力は、約５７ｋｇｆとなる。この点について、図５（Ａ）を用いて説明する。

図５は、第１実施形態における農作業機１００の左側面図である。特に、図５（Ａ）は、弾性部材２５０ａに掛かる力と整地部材２４０に掛かる力の関係を説明するための図である。図５（Ａ）において、耕深５０ｍｍのときの整地部材２４０の回動中心２３５ａと整地部材２４０の下端２４０ａとを結ぶ線分６１の長さ（つまり、整地部材２４０の回動半径）をｒとし、整地部材２４０の回動中心２３５ａとブラケット２４０ｄの加圧部材２５０との接続点２５０ｂとを結ぶ線分６２の長さをＤとする。また、１本当たりの弾性部材２５０ａに働く力をＦ１、力Ｆ１と線分６２とのなす角をθ₁とする。このとき、整地部材２４０が圃場に作用する力をＦ３とすると、Ｄ×Ｆ１×ｓｉｎθ₁＝ｒ×Ｆ３の関係が成立する。

本実施形態の農作業機１００は、ｒ＝５４０ｍｍ、Ｄ＝２２６ｍｍ、θ₁＝５０度であるから、Ｆ１＝６０ｋｇｆ/ｍのときのＦ３を計算すると、約１９．２ｋｇｆ/ｍとなる。すなわち、本実施形態の加圧部材２５０は、作業ロータ２２０の耕深が５０ｍｍであるとき、整地部材２４０が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるように作用するとも言える。同様にして、１本当たりの弾性部材２５０ａに働く力が７０ｋｇｆ／ｍ以上の場合と８０ｋｇｆ／ｍ以上の場合について計算すると、作業ロータ２２０の耕深が５０ｍｍであるとき、整地部材２４０が圃場に押し付けられる力は、それぞれ２２ｋｇｆ／ｍ以上、２６ｋｇｆ／ｍ以上となる。

上記加圧部材２５０の加圧能力は、加圧部材２５０が有する弾性部材２５０ａの弾性係数を調整したり、弾性部材２５０ａの圧縮が始まる開始位置（例えば、弾性部材２５０ａの自由端の位置）を調整したりすることにより設定することが可能である。

本発明者らの知見によれば、整地部材２４０が圃場に作用する力が１９ｋｇｆ／ｍを下回ると、圃場の整地が十分に行われず、所望の均平性が得られない。従来、ロータリーハローの耕深が５０〜１２０ｍｍ（典型的には、７０〜１００ｍｍ）と浅い場合には、整地部材に対して加圧部材の力が十分に加わっておらず、整地部材は、もっぱら自重による整地を行っていたと考えられる。そのため、従来技術のように、単純にディスクハローとロータリーハローとを組み合わせても、高速作業を行う際には十分な整地性能を発揮することができなかった。

しかしながら、本実施形態の農作業機１００は、耕深が５０ｍｍの時点で加圧部材２５０による加圧が十分に作用し、整地部材２４０が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるため、適切に整地作業を行うことができる。したがって、耕深が５０ｍｍより深くなれば、さらに加圧部材２５０による加圧は大きくなるため、整地部材２４０は、より大きな力で圃場に押し付けられることとなる。

以上のように、本実施形態の農作業機１００は、作業ロータ２２０の耕深が５０ｍｍであるとき、整地部材２４０が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるように作用する加圧部材２５０を備えることにより、高速作業を行いつつ十分な砕土性能及び均平性能を確保することができる。

なお、本実施形態の農作業機１００では、整地部材２４０と整地部材２４０に設けられたブラケットとの合計重量は、３ｍで約８０ｋｇである。ここで、整地部材２４０とブラケットの重心位置が整地部材２４０の回動中心２３５ａと整地部材２４０の下端２４０ａとの中心にあると仮定すると、整地部材２４０の下端２４０ａには、鉛直方向に対して１ｍ当たり約１３．３ｋｇｆの力が作用する。これを整地部材２４０の下端２４０ａの圃場に対する加圧力（すなわち、整地部材２４０の接線方向に作用する力）に換算すると、約８．４ｋｇｆ／ｍである。したがって、実際に整地部材２４０の下端２４０ａが圃場に押し付けられる力は、加圧部材２５０から受ける力と整地部材２４０及びブラケットとの自重による力との合計であるから、２７．６ｋｇｆ／ｍとなる。このように、整地部材２４０の下端２４０ａの圃場に対する加圧力は、整地部材２４０及びブラケットの自重による影響も受けるが、その影響を考慮した上でも圃場に十分な加圧ができるように加圧部材２５０の力は設定されている。

また、加圧部材２５０は、整地部材２４０を圃場に追従させる役割を果たす。加圧部材２５０が整地部材２４０を十分な力で圃場に押し付けることで、圃場に凹凸があっても整地部材２４０が跳ね上がることがなく、高速作業時において安定した均平性能を確保することが可能である。

ここまでは作業ロータ２２０の耕深を指標にして加圧部材２５０が有する機能について説明したが、整地部材２４０の傾きを指標とすることも可能である。

図４は、本実施形態の農作業機１００における耕深と整地部材２４０の傾きとの関係を説明するための図である。図４において、整地部材２４０のうち作業ロータ２２０の後方に位置する略直線状の部分を第１作用部２４０ｂと呼ぶ。また、第１作用部２４０ｂに連続する下方の湾曲部分を第２作用部２４０ｃと呼ぶ。第１作用部２４０ｂは、主に耕耘後の土を一定量抱え込んだり、作業ロータ２２０から後方に飛散した土を圃場に戻したりする役割を有する。第２作用部２４０ｃは、第１作用部２４０ｂによって抱え込まれた土を圃場に押し付け、圃場の表面を整地する役割を有する。

ここで、整地部材２４０の回動軸２３５における回動中心２３５ａから鉛直方向に降ろした垂線（図４の場合、圃場の表面に向かって降ろした垂線とも言える）を基準線５０とする。この場合、本実施形態の農作業機１００は、最下げ位置にある整地部材２４０における第１作用部２４０ｂの作用面（作業ロータ２２０に向かい合う面）の角度が、基準線５０に対して約５．２°である。同様に、耕深が５０ｍｍであるときの整地部材２４０における第１作用部２４０ｂの作用面の角度は、基準線５０に対して約１８．６°である。すなわち、耕深が５０ｍｍであるときの第１作用部２４０ｂの作用面の角度は、最下げ位置にある第１作用部２４０ｂの作用面の角度に対して約１３．４°の相対角度を有すると言える。換言すれば、多少の誤差も含めて考えると、第１作用部２４０ｂの作用面の角度が、最下げ位置にある第１作用部２４０ｂの作用面の角度に対して１３°以上１４°以下の範囲内の相対角度を有するとき、耕深は５０ｍｍ前後であると考えられる。

以上のことから、本実施形態の加圧部材２５０が有する前述の機能は、整地部材２４０の傾きの観点から言えば、「整地部材２４０が当該整地部材の最下げ位置に対して１３°以上１４°以下の相対角度を有するとき、整地部材２４０が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるように作用する」という機能に置き換えることができる。ただし、上述した整地部材２４０の相対角度は、農作業機１００の各部位のサイズや位置関係によって変化する。そこで、耕深が５０ｍｍであるときの第１作用部２４０ｂの作用面の角度を数式で表す例について図５（Ｂ）を用いて説明する。

図５（Ｂ）は、整地部材２４０の傾斜角度の算出方法を説明するための図である。図５（Ｂ）において、耕深５０ｍｍのときの整地部材２４０の回動中心２３５ａと整地部材２４０の下端２４０ａとを結ぶ線分６１の長さ（整地部材２４０の回動半径）は前述のとおり、ｒである。また、線分６１と基準線５０とが一致するまで整地部材２４０を下方に回動させたと仮定した場合における整地部材２４０の下端（以下、「基準位置の先端」という。）から耕耘底までの垂直方向における距離をＡとし、耕深５０ｍｍのときの整地部材２４０の下端２４０ａと上述の基準位置の先端との間の垂直方向における距離をＢとする。また、作業ロータ２２０の回転半径をＲとし、作業ロータ２２０の回転中心２２０ｂと整地部材２４０の回動中心２３５ａとの間の垂直方向における距離をＨとする。

このとき、基準線５０に対する耕深５０ｍｍのときの整地部材２４０（具体的には、第１作用部２４０ｂの作用面）の傾斜角度θ₂に関して、上記パラメータの間には、Ｓｉｎ（θ₂／２）＝ＳＱＲＴ（Ｂ／（２×ｒ））、Ｂ＝５０＋Ａ、及び、Ａ＝ｒ−（Ｒ＋Ｈ）の関係が成り立つ（ただし、「ＳＱＲＴ」は、平方根を表す。）。つまり、Ｓｉｎ（θ₂／２）＝ＳＱＲＴ（（５０＋ｒ−（Ｒ＋Ｈ））／（２×ｒ））が成り立つ。このように、基準線５０に対する耕深５０ｍｍのときの整地部材２４０の傾斜角度θ2は、前述の式にｒ、Ｒ及びＨといったパラメータを代入することにより求めることができる。例えば、本実施形態の農作業機１００は、ｒ＝５４０ｍｍ、Ｈ＝２１０ｍｍ、Ｒ＝２６０ｍｍであるから、θ₂の値を計算すると、約３９°である。また、基準線５０に対する最下げ位置にある整地部材２４０’の角度α₀と、最下げ位置にある整地部材２４０’に対する耕深５０ｍｍのときの整地部材２４０の相対角度Δαとは、Δα＝θ₂−α₀の関係がある。前述の約１３．４°という数値は、このΔαの値に相当する。つまり、本実施形態の農作業機１００では、基準線５０に対する最下げ位置にある整地部材２４０’の角度α₀が約２５．６°であることが分かる。

なお、本実施形態の農作業機１００は、高速作業を行いつつ耕耘作業部２０の砕土性能及び整地性能を良好なものとするために、作業ロータ２２０と整地部材２４０との位置関係についても工夫を施している。

図３に示したように、耕深が増すと整地部材２４０は回動軸２３５によって上方に回動する。そのため、耕深が増すにつれて作業ロータ２２０と整地部材２４０との間の距離が大きくなる。しかしながら、作業ロータ２２０から整地部材２４０が離れすぎてしまうと、砕土性能が低下してしまうという問題が生じ得る。そこで、本実施形態では、作業ロータ２２０の回転半径Ｒと、作業ロータ２２０の回転中心２２０ｂと整地部材２４０の第１作用部２４０ｂとの間の最短距離Ｌとの比を所定の値以下に設定している。

本実施形態の農作業機１００における作業ロータ２２０の回転半径Ｒ（作業ロータ２２０の回転中心２２０ｂから回転軌跡の外縁までの長さ）は、２６０ｍｍである。また、耕深が１００ｍｍのとき、作業ロータ２２０の回転中心２２０ｂから整地部材２４０の第１作用部２４０ｂまでの最短距離Ｌは、４３０ｍｍである。したがって、作業ロータ２２０の回転半径に対する作業ロータ２２０の回転中心２２０ｂから整地部材２４０の第１作用部２４０ｂまでの距離の比（Ｌ／Ｒ）は、Ｌ／Ｒ＝１．６５である。

前述のＬ／Ｒの値は、作業ロータ２２０から整地部材２４０が離れるにしたがって大きくなるため、作業ロータ２２０に対する整地部材２４０の離れ具合を評価する指標として利用することができる。本発明者らの知見によれば、Ｌ／Ｒの値が１．８を超えると耕耘作業部２０の砕土性能が低下するおそれがある。したがって、本実施形態の農作業機１００は、Ｌ／Ｒの値が１．８以下（好ましくは、１．７以下）となるように設定されている。なお、作業ロータ２２０の耕深が５０ｍｍのときは、整地部材２４０が耕深１００ｍｍのときよりも作業ロータ２２０に近づくため、Ｌ／Ｒの値は１．８以下を維持することができる。

以上のように、本実施形態の農作業機１００は、作業ロータ２２０の耕深が５０ｍｍであるとき、整地部材２４０が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるように作用する加圧部材２５０を備えることにより、高速作業を行いつつ十分な砕土性能及び均平性能を確保することができる。さらに、作業ロータ２２０の回転半径Ｒに対する作業ロータ２２０の回転中心２２０ｂと整地部材２４０の第１作用部２４０ｂとの間の最短距離Ｌの比（Ｌ／Ｒ）を１．８以下とすることにより、耕耘作業部２０の砕土性能をより適切に確保することができる。

＜第２実施形態＞
本実施形態では、作業ロータ２２０の前にディスクユニット３０とは異なる耕耘部材を配置した例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態と異なる点に着目して説明を行い、第１実施形態と同じ部位については、同じ符号を用いて説明を省略する。

図６は、第２実施形態における農作業機１００ａの外観を示す図である。具体的には、図６（Ａ）は、農作業機１００ａの上面図を示し、図６（Ｂ）は、農作業機１００ａの左側面図を示している。なお、説明の便宜上、図６（Ａ）では、トップマスト１１０などの一部の部位の図示を省略しているが、基本的な構造は、第１実施形態の農作業機１００と同様である。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、本実施形態の農作業機１００ａは、第１実施形態で説明したディスクユニット３０に代えて、チゼルユニット６０を備えている。

チゼルユニット６０は、第２メインフレーム６１０及びチゼルサブユニット６５を有する。各チゼルサブユニット６５は、チゼル支持部６２０、ブラケット６２５、チゼルアーム６３０、及びチゼル６４０を含む。第２メインフレーム６１０は、第１メインフレーム２１０と略平行に配設されている。第２メインフレーム６１０には、２組のチゼル６４０を含む４つのチゼルサブユニット６５が支持されており、第２メインフレーム６１０に固定された支持ブラケット６１５を介して、４つのチゼル支持部６２０が支持されている。各チゼル支持部６２０には、２つのブラケット６２５が固定され、各ブラケット６２５には、下部にチゼル６４０を支持するチゼルアーム６３０が上下位置調整可能に固定されている。具体的には、チゼルアーム６３０には位置調整穴６３０ａ（図７（Ｂ）及び図７（Ｄ）参照）が上下方向に３つ設けられており、ブラケット６２５に対する固定位置を調整することによりチゼル６４０の高さ位置を調整できるようになっている。

本実施形態では、１つのチゼル支持部６２０に対して２つのチゼル６４０を設けた例を示すが、これに限られるものではない。例えば、１つのチゼル支持部６２０で１つのチゼル６４０を支持してもよいし、３つ以上のチゼル６４０を支持してもよい。チゼル６４０は、作業ロータ２２０による耕耘作業に先立って圃場を耕耘し、土を移動させる部材であり、耕耘部材の一例である。

本実施形態の農作業機１００ａは、第１実施形態におけるディスク３４０の位置に、ディスク３４０に代えてチゼル６４０を配置した構成を有する。チゼル６４０もディスク３４０と同様に湾曲面を有し、その湾曲面が農作業機１００ａの進行方向に対して斜め上方を向いている。つまり、チゼル６４０は、第１実施形態のディスク３４０と同様の役割を果たすことができる。

図７は、第２実施形態の農作業機１００ａにおけるチゼル６４０の構成を示す図である。具体的には、図７（Ａ）は、チゼル６４０の上面図を示し、図７（Ｂ）は、チゼル６４０の右側面図を示し、図７（Ｃ）は、チゼル６４０の正面図を示し、図７（Ｄ）は、チゼル６４０の左側面図を示している。図７（Ａ）において矢印で示した方向が農作業機１００ａの進行方向（すなわち、前方）である。図８は、第２実施形態の農作業機１００ａにおけるチゼルユニット６０を拡大した拡大図である。具体的には、図８（Ａ）は、チゼルユニット６０全体の拡大図を示し、図８（Ｂ）は、チゼルユニット６０の左側に位置する２つのチゼルサブユニット６５ａ及び６５ｂの拡大図を示している。

各チゼル６４０は、チゼル支持部６２０に固定されたチゼルアーム６３０によって湾曲面６４１を前方にむけて支持される。図７（Ｂ）及び図７（Ｄ）に示すように、チゼルアーム６３０には、チゼル６４０の上下方向の位置を調整するための位置調整穴６３０ａが設けられている。本実施形態では、各チゼル６４０が、それぞれの湾曲面６４１が斜め上方を向くように支持されているが、チゼル６４０の向きはこれに限定されない。また、本実施形態では、チゼル６４０として湾曲面６４１を有する板状部材を例示しているが、この形状に限られるものではない。

本実施形態では、対（組）を成す２つのチゼルサブユニット６５ａ及び６５ｂの各チゼル６４０を、湾曲面６４１が進行方向に対して左右逆向きを向くように支持する。図８（Ｂ）に示すように、本実施形態では、外側のチゼルサブユニット６５ａと内側のチゼルサブユニット６５ｂとは対称に構成され、外側のチゼルサブユニット６５ａを構成する２つのチゼル６４０の湾曲面６４１は内側を向き、内側のチゼルサブユニット６５ｂを構成する２つのチゼル６４０の湾曲面６４１は外側を向いている。そのため、チゼル６４０に耕耘された土は、向かい合う一対のチゼルサブユニット６５ａ及び６５ｂの幅（左右）方向中央側へ寄せられて行く。

この場合、一対のチゼルサブユニット６５ａ及び６５ｂは、幅方向において、走行機体の走行手段（タイヤ、クローラ等）を挟むように配置することが好ましい。本実施形態の農作業機１００ａは、チゼルサブユニット６５ａ及び６５ｂが走行機体の走行手段が通過する位置を挟むように設けられている。そのため、チゼルサブユニット６５ａと６５ｂとの間に走行機体の走行跡（轍）があっても効率良く土を戻して均平化することができる。さらに、戻された土によって埋められた走行跡は、さらに作業ロータ２２０で細かく砕土しつつ均平化される。そのため、効率良く走行跡を消すことができ、圃場の均平性をさらに向上させることができる。

また、複数のチゼル６４０の湾曲面６４１が斜め上方を向いているため、各チゼル６４０が土を持ち上げ、上層に向かって土壌を破砕するように作用する。これにより、土壌を軟質化させ、後続する作業ロータ２２０による耕耘作業の負荷を低減することができる。

なお、チゼルサブユニット６５及びチゼルサブユニット６５に支持させるチゼル６４０の数及び配置は適宜選択可能であるが、チゼル６４０の湾曲面６４１が対向する箇所が少なくとも1以上設けられることが好ましい。また、対を成すチゼルサブユニット６５が支持するチゼル数は、必ずしも同数である必要はなく、例えば、外側のチゼルサブユニット６５ａに２つのチゼル６４０を支持させ、内側のチゼルサブユニット６５ｂに１つのチゼル６４０を支持させるような構成とすることも可能である。

また、図６（Ａ）では、シールドカバー２３０の下方に位置するため図示されないが、第１実施形態と同様に、農作業機１００ａは、作業ロータ２２０を備えている。作業ロータ２２０の複数の耕耘爪２２４のうち最も外側に位置する耕耘爪２２４は、外側に向かって湾曲している。また、複数のチゼル６４０のうち最も外側に位置するチゼル６４０は、湾曲面６４１が進行方向に対して内側を向くと共に、最も外側に位置する耕耘爪２２４よりも外側に位置する。これにより、最も外側に位置するチゼル６４０によって内側に寄せられた土が、最も外側に位置する耕耘爪２２４によって外側に移動するため、作業時における土の移動が内側と外側とに平均化され、圃場の均平性を向上させることができる。

以上、本発明について図面を参照しながら説明したが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０…装着部、２０…耕耘作業部、３０…ディスクユニット、４０…鎮圧作業部、５０…基準線、１００…農作業機、１１０…トップマスト、１１５…ロアリンク連結部、１１７…入力軸、２１０…第１メインフレーム、２２０…作業ロータ、２２０ａ…作業ロータ２２０の下端、２２２…回転軸、２２４…耕耘爪、２３０…シールドカバー、２３５…回動軸、２３５ａ…回動中心、２４０…整地部材、２４０ｂ…第１作用部、２４０ｃ…第２作用部、２５０…加圧部材、２５０ａ…弾性部材、２５０ｂ…接続点、２６０…チェーン駆動部、３１０…第２メインフレーム、３２０…ディスク支持部、３３０…ディスクアーム、３４０…ディスク、３４１…凹曲面、４１０…カゴ用ブラケット、４２０…ローラアーム、４３０…角度調整機構、４４０…カゴローラ、４４０ａ…支持部材、４４０ｂ…バー、４５０…スクレーパ用ブラケット、４６０…スクレーパ、６０…チゼルユニット、６５、６５ａ、６５ｂ…チゼルサブユニット、６１０…第２メインフレーム、６１５…支持ブラケット、６２０…チゼル支持部、６２５…ブラケット、６３０…チゼルアーム、６４０…チゼル、６４１…湾曲面

Claims (7)

1. 回転軸の軸方向に沿って配置された複数の耕耘爪を含む作業ロータと、
   前記作業ロータの後方に位置する整地部材と、
   前記整地部材を圃場に対して押し付けるように作用する加圧部材と、
   前記作業ロータの前方に配置された複数の耕耘部材と、
   を備え、
   前記加圧部材は、前記作業ロータの耕深が５０ｍｍであるとき、前記整地部材が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるように作用する、農作業機。
2. 回転軸の軸方向に沿って配置された複数の耕耘爪を含む作業ロータと、
   前記作業ロータの後方に位置する整地部材と、
   前記整地部材を圃場に対して押し付けるように作用する加圧部材と、
   前記作業ロータの前方に配置された複数の耕耘部材と、
   を備え、
   前記加圧部材は、前記整地部材の回動中心から鉛直方向に降ろした垂線に対して、以下の式で表される角度θを有するとき、前記整地部材が単位長さ当たり１９ｋｇｆ／ｍ以上の力で圃場に押し付けられるように作用する、農作業機。
   Ｓｉｎ（θ／２）＝ＳＱＲＴ（（５０＋ｒ−（Ｒ＋Ｈ））／（２×ｒ））
   （ただし、ｒは、前記整地部材の回動半径、Ｒは、前記作業ロータの回転半径、Ｈは、前記作業ロータの回転中心と前記整地部材の回動中心との間の垂直方向における距離である。）
3. 前記整地部材の下端は、最下げ位置において、前記作業ロータの下端よりも下方に位置する、請求項２に記載の農作業機。
4. 前記作業ロータの回転半径をＲ、前記作業ロータの回転中心と前記整地部材の第１作用部との間の最短距離をＬとしたとき、Ｌ／Ｒが１．８以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の農作業機。
5. 前記整地部材の後方に、鎮圧用回転体をさらに備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の農作業機。
6. 前記耕耘部材は、ディスクである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の農作業機。
7. 前記耕耘部材は、チゼルである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の農作業機。

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