JP2023057904A - センサ付き作業爪、作業機及び保護カバー - Google Patents

Abstract

【課題】センサ付きの作業爪において、作業中におけるセンサの脱落や破損を防ぐこと。【解決手段】一実施形態におけるセンサ付き作業爪は、爪本体と、前記爪本体に取り付けられたセンサユニットと、前記センサユニット及び前記爪本体の一部を被覆する保護カバーと、を備える。前記センサユニットは、前記爪本体の峰部に設けられていてもよい。前記爪本体は、取付穴を有し、前記保護カバーは、前記取付穴に対応する位置に開口部を有していてもよい。【選択図】図２

Description

本発明は、センサ付き作業爪、作業機及び保護カバーに関する。

従来、畑や田んぼなどの圃場に対する耕耘作業を行う作業機として、ロータリ作業機や代掻き機が知られている。これらの作業機は、圃場の耕起、砕土などを行う作業ロータを備える。作業ロータとは、回転軸となる爪軸に、複数の作業爪が取り付けられた装置であり、爪軸の回転に伴い作業爪を直接的に圃場に作用させる。そのため、耕耘作業の継続により、次第に作業爪が摩耗して耕耘性能が低下するという問題がある。このような問題に鑑み、近年では、作業爪にセンサを設けて摩耗の程度を予測する試みがなされている。例えば、特許文献１には、作業爪に取り付けられたセンサを用いて作業爪の摩耗の度合いを評価するための技術が開示されている。

特開２０２０－００５５３５号公報

耕耘作業中において、作業爪は、直接的に土壌に作用するため、センサに土塊が衝突することによりセンサが脱落又は破損する可能性がある。また、耕耘作業中の作業爪は、土壌への衝突を繰り返すため激しく振動する。したがって、作業爪へのセンサの取り付け方が不十分であると、耕耘作業中にセンサが脱落してしまうおそれがある。このように、センサ付きの作業爪を用いて耕耘作業を行う場合、センサの脱落や破損を防ぐことが重要な課題となっている。

本発明の課題の一つは、センサ付き作業爪を用いた作業中におけるセンサの脱落や破損を防ぐことにある。

本発明の一実施形態におけるセンサ付き作業爪は、爪本体と、前記爪本体に取り付けられたセンサユニットと、前記センサユニット及び前記爪本体の一部を被覆する保護カバーと、を備える。

上述のセンサ付き作業爪において、前記センサユニットは、前記爪本体の峰部に設けられていてもよい。

上述のセンサ付き作業爪において、前記爪本体は、取付穴を有し、前記保護カバーは、前記取付穴に対応する位置に開口部を有していてもよい。

上述のセンサ付き作業爪において、前記センサユニットは、アンテナを含んでいてもよい。このとき、前記保護カバーは、前記アンテナに対応する位置に窓部を有していてもよい。また、前記窓部は、前記保護カバーを構成する部材とは異なる材料の部材によって塞がれていてもよい。

上述のセンサ付き作業爪において、前記センサユニットは、前記爪本体に設けられた凹部の内側に配置されていてもよい。

本発明の一実施形態における作業機は、上述のセンサ付き作業爪を含む作業ロータを備える。

本発明の一実施形態における作業機は、ホルダに固定されたセンサ付き作業爪を含む作業ロータを備え、前記センサ付き作業爪は、爪本体に取り付けられたセンサユニットを有し、前記センサユニットは、アンテナを含み、前記ホルダは、前記センサユニットを被覆するとともに前記アンテナに対応する位置に窓部を有する。

本発明の一実施形態における作業機は、ホルダに固定されたセンサ付き作業爪を含む作業ロータを備え、前記センサ付き作業爪は、爪本体に設けられたセンサユニットを有し、前記ホルダは、前記センサユニットを被覆するとともに内部空間に前記センサユニットの形状に応じた段差を有する。

上述の作業機において、前記センサユニットは、前記爪本体に設けられた凹部の内側に配置されていてもよい。

本発明の一実施形態における保護カバーは、センサ付き作業爪の爪本体に取り付けられたセンサユニット及び前記爪本体の一部を被覆可能に構成される。

上述の保護カバーは、前記センサユニットに含まれるアンテナに対応する位置に、窓部を有していてもよい。

上述の保護カバーは、第１面に設けられた第１開口部及び前記第１面とは反対側の第２面に設けられた第２開口部を有していてもよい。このとき、前記第１開口部の径は、前記第２開口部の径と異なってもよい。また、前記第１開口部及び前記第２開口部は、それぞれ２箇所に設けられていてもよい。

本発明の一実施形態によれば、センサ付き作業爪を用いた作業中におけるセンサの脱落や破損を防ぐことができる。

第１実施形態の作業機の構成を示す側面図である。 第１実施形態のセンサ付き作業爪の構成を示す図であり、（Ａ）は、センサ付き作業爪の側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図をＡ－Ａ’で切断した断面図である。 第１実施形態のセンサユニットの構成を示すブロック図である。 第１実施形態の変形例１におけるセンサ付き作業爪の構成を示す側面図である。 第１実施形態の変形例２におけるセンサ付き作業爪の構成を示す側面図である。 第２実施形態のセンサ付き作業爪の構成を示す図であり、（Ａ）は、センサ付き作業爪の側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図をＢ－Ｂ’で切断した断面図である。 第３実施形態のセンサ付き作業爪の構成を示す図であり、（Ａ）は、センサ付き作業爪の側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図をＣ－Ｃ’で切断した断面図である。 第４実施形態のセンサ付き作業爪の構成を示す図であり、（Ａ）は、センサ付き作業爪の側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の側面図をＤ－Ｄ’で切断した断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態であるセンサ付き作業爪及びそのセンサ付き作業爪を含む作業ロータを備える作業機について説明する。但し、ここで説明するセンサ付き作業爪及び作業機は、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。

〈第１実施形態〉
［農作業機の構成］
図１は、第１実施形態における作業機１００の構成を示す側面図である。具体的には、図１は、作業機１００として、複数の作業爪を含む作業ロータを備えたロータリ作業機を進行方向に対して左側側面から見た図を示している。本実施形態の作業機１００は、大別して、フレーム１１０、シールドカバー１２０、エプロン１３０、サイドプレート（図示せず）、作業ロータ１５０、及び制御装置１７０等を含む。

フレーム１１０は、トラクタ等の走行機体（図示せず）に対し、トップリンク連結部１３５及びロアーリンク連結部１３６により接続される。フレーム１１０は、例えば円筒形であり、チェーンケース（図示せず）に通じる内部には、動力伝達軸（図示せず）を有する。この動力伝達軸は、トラクタ等の走行機体が有するＰＴＯ軸からＰＩＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｐｕｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）シャフト１３７を経て伝達される回転動力の向きを、進行方向に対して左右方向へと切り替える役割を果たす。フレーム１１０内の動力伝達軸は、作業機１００の側部に配置されたチェーンケースに接続され、このチェーンケース内のチェーン伝達機構によって、作業ロータ１５０の爪軸１５２に動力が伝達される。

作業ロータ１５０は、作業機１００の幅方向に延びる爪軸１５２と、この爪軸１５２にフランジ１５３を介して装着された複数の作業爪１５４とを含む。複数の作業爪１５４は、進行方向に対して左方向に湾曲した作業爪（以下「Ｌ爪１５４Ｌ」と記す）と、右方向に湾曲した作業爪（以下「Ｒ爪１５４Ｒ」と記す）とを含み、爪軸１５２の軸方向に所定の間隔で取り付けられる。本実施形態の作業機１００において、作業ロータ１５０は、矢印Ｒで示す方向に回転する。

本実施形態では、１つのフランジ１５３につき、複数本の作業爪１５４が固定部材１５５を介して取り付けられる。図１では、１つのフランジ１５３に対して、２本のＬ爪１５４Ｌ及び２本のＲ爪１５４Ｒが装着されているが、装着される作業爪の種類や本数はこれに限られるものではない。また、本実施形態では、固定部材１５５として、ボルト、ボルトプレート及びナットを組み合わせた組ボルトを用いるが、この例に限られるものではない。

本実施形態において、少なくとも１つの作業爪１５４には、センサユニット２１０と、センサユニット２１０を被覆する保護カバー２２０とが取り付けられている。具体的には、少なくとも１つの作業爪１５４には、加速度や圧力などの情報を検知するためのセンサユニット２１０が両面テープや硬化性樹脂等を含む接着剤などにより取り付けられるとともに、保護カバー２２０によりセンサユニット２１０が保護されている。そのため、耕耘作業中に土塊等がセンサユニット２１０に直接当たることがなく、センサユニット２１０が脱落したり破損したりしないような構造となっている。

以下の説明において、センサユニットが取り付けられた作業爪を、「センサ付き作業爪」と呼ぶ。ただし、本明細書において「センサ付き作業爪」という用語は、作業爪及びセンサユニット以外の構成を排除するものではない。例えば、本実施形態において、センサ付き作業爪とは、センサユニット及び当該センサユニットを被覆する保護カバーが取り付けられた作業爪を指す。

本実施形態では、Ｒ爪１５４Ｒにセンサユニット２１０及び保護カバー２２０を取り付けられた例を示し、Ｒ爪１５４Ｒを爪本体と呼ぶ場合がある。また、爪本体であるＲ爪１５４Ｒにセンサユニット２１０及び保護カバー２２０が取り付けられた作業爪は、センサ付き作業爪２００と呼び、センサユニット２１０が取り付けられていない他の作業爪と区別する。なお、本実施形態では、Ｒ爪１５４Ｒにセンサユニット２１０及び保護カバー２２０が取り付けられた例を示したが、この例に限られるものではない。例えば、センサ付き作業爪２００は、Ｌ爪１５４Ｌを爪本体として構成してもよいし、Ｌ爪１５４Ｌ及びＲ爪１５４Ｒの両方を爪本体として構成してもよい。センサ付き作業爪２００の詳細な構成については後述する。

シールドカバー１２０は、作業ロータ１５０の上方を被覆するように配置される。図示は省略するが、シールドカバー１２０の側面には、左右一対のサイドプレートが設けられ、サイドプレートによって作業ロータ１５０の爪軸１５２が軸支される。なお、サイドプレートは、チェーンケースプレート、サイドフレーム等とも呼ばれる。

エプロン１３０は、作業ロータ１５０の後方に配置され、シールドカバー１２０に対して接続部１６０を軸として上下方向に回動可能となっている。エプロン１３０の重心は、接続部１６０よりも後方にあるため、エプロン１３０は自重により下降しようとする。エプロン１３０の先端にはステンレス製の整地板１３２が取り付けられている。整地板１３２はエプロン１３０の内側から外側に向かってループを描くように構成されている。この整地板１３２が作業ロータ１５０によって掘り起こされた圃場を均平化する。

制御装置１７０は、外部から受信した信号（例えば、リモコン信号）を処理したり、内部で生成した信号（例えば、駆動部の制御信号）を外部に送信したりする機能を有する。例えば、制御装置１７０は、作業者がリモコンを操作した際の操作信号に応じて作業機１００が備えるアクチュエータ等の駆動部の動作を制御する。さらに、本実施形態の制御装置１７０は、センサユニット２１０から検知データ（センシングデータ）を受信する機能を有する。制御装置１７０は、センサユニット２１０から受信した検知データをサーバや携帯端末等の他の情報処理装置に送信してもよいし、検知データに基づいて演算処理を行い、その演算結果を他の情報処理装置に送信してもよい。

以上説明した本実施形態の作業機１００は、センサ付き作業爪２００のセンサユニット２１０により、センサの種類に応じた様々な情報（検知データ）を取得することができる。さらに、爪本体に取り付けられたセンサユニット２１０は、保護カバー２２０によって保護されているため、耕耘作業中に土塊等がセンサユニット２１０に直接当たることによってセンサユニット２１０が脱落したり破損したりすることを防ぐことができる。作業機１００が備えるセンサ付き作業爪２００の具体的な構成について、以下に説明する。

［センサ付き作業爪の構成］
図２は、本発明の第１実施形態におけるセンサ付き作業爪２００の構成を示す図である。具体的には、図２（Ａ）は、センサ付き作業爪２００の側面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の側面図をＡ－Ａ’で切断した断面図である。図２では、センサ付き作業爪２００として、Ｒ爪１５４Ｒ（爪本体）に、センサユニット２１０及び保護カバー２２０を取り付けた例を示す。Ｌ爪１５４Ｌを爪本体とした例についての詳細な説明は省略するが、湾曲する方向が異なる点を除いては、Ｒ爪１５４Ｒを爪本体とした場合と同様の構成を有する。また、図２（Ａ）に示したＲ爪１５４Ｒの形状は一例に過ぎず、この形状に限定されるものではない。

図２（Ａ）に示すように、Ｒ爪１５４Ｒは、取付基部１５４Ｒａ及び取付基部１５４Ｒａから連続して延びる刃部１５４Ｒｂを有する。また、Ｒ爪１５４Ｒは、刃部１５４Ｒｂの一方の縁に刃付部１１を有する。刃付部１１は、徐々に厚さが薄くなるように加工された部分であり、土壌を砕土する機能を有する。刃付部１１とは反対側の縁には、峰部１２を有する。また、刃部１５４Ｒｂの先端には、刃付部１１と峰部１２を曲線状に滑らかに結ぶ頭頂部１３を有する。

図示は省略するが、刃部１５４Ｒｂは、取付基部１５４Ｒａに近い側の縦刃部と、取付基部１５４Ｒａから遠い側の横刃部とに区別される場合もある。本実施形態において、刃部１５４Ｒｂは、取付基部１５４Ｒａに近い側から遠い側にかけて緩やかに湾曲した形状となっている。具体的には、図２（Ａ）に示すＲ爪１５４Ｒの刃部１５４Ｒｂは、図面の手前側から奥側に向かって緩やかに湾曲している。

図２（Ａ）に示すＲ爪１５４Ｒにおいて、取付基部１５４Ｒａは、フランジ１５３にＲ爪１５４Ｒを装着するための２箇所の取付穴１４及び１５を含む部分であり、その他の部分が刃部１５４Ｒｂである。図１に示したように、Ｒ爪１５４Ｒは、固定部材１５５としてボルト、スプリングワッシャ、ナット等を用いてフランジ１５３に装着される。

耕耘作業中、作業ロータ１５０の回転に伴い、Ｒ爪１５４Ｒは、刃付部１１を先頭にして土壌に作用し、圃場の耕耘作業を行う。峰部１２は、刃付部１１の反対側の縁であるため、直接的には土壌に作用しない。また、峰部１２は、Ｒ爪１５４Ｒの厚さ分の幅を有する。そのため、本実施形態では、耐衝撃性を考慮して、峰部１２にセンサユニット２１０を配置している。具体的には、図２に示す例では、取付基部１５４Ｒａの峰部１２にセンサユニット２１０が配置されている。ただし、この例に限らず、センサユニット２１０は、刃部１５４Ｒｂの峰部１２に配置されてもよい。この場合、保護カバー２２０で被覆することを考慮し、できるだけ取付基部１５４Ｒａ近傍にセンサユニット２１０を配置することが好ましい。このように、センサユニット２１０は、保護カバー２２０で被覆可能である範囲において、どこに配置されていてもよい。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、本実施形態のセンサ付き作業爪２００は、センサユニット２１０が爪本体の一部（具体的には、取付基部１５４Ｒａ）とともに保護カバー２２０によって被覆される。本実施形態では、保護カバー２２０は、金属材料により構成されている。ただし、この例に限らず、必要な対候性、強度を満たす範囲において、他の材料（例えば、エンジニアリングプラスチック等の樹脂材料等）を用いることも可能である。

保護カバー２２０は、センサユニット２１０を取り付けた爪本体の取付基部側を挿入するための挿入口が設けられ、センサユニット２１０とセンサユニット２１０を取り付けた爪本体の取付基部側の形状に倣った形に構成されている。保護カバー２２０には、挿入する爪本体に設けられた取付穴１４及び１５に対応する位置に、それぞれ開口部２４及び２５を有する。開口部２４及び２５は、より具体的には、（保護カバー２２０の対向する第１面２２０ａ及び第２面２２０ｂにおいて）径の異なる２つの開口部で構成される。例えば、図２（Ｂ）に示すように、開口部２５は、保護カバー２２０の第１面２２０ａに設けられた開口部２５ａと、第１面２２０ａとは反対側の第２面２２０ｂに設けられた開口部２５ｂとを含む。このとき、開口部２５ａの径に比べて開口部２５ｂの径は小さい。具体的には、開口部２５ａの径は、上述した固定部材１５５におけるボルトの頭部の径よりも大きく、開口部２５ｂの径は、ボルトのネジ部の径より若干大きめに設定されている。

図２に示すセンサ付き作業爪２００は、フランジ１５３に対し、保護カバー２２０の第２面２２０ｂが向かい合うように取り付けられる。具体的には、第２面２２０ｂの開口部２５ｂとフランジ１５３に設けられた取付穴（図示せず）とを合わせた状態（重畳させた状態）で、第１面２２０ａの開口部２５ａからボルトを挿入することにより、センサ付き作業爪２００をフランジ１５３に装着する。このとき、開口部２５ａの径は、ボルト頭部の径よりも大きいため、ボルト頭部が爪本体（すなわち、Ｒ爪１５４Ｒ）に接する。そのため、ボルト及びナットによりフランジ１５３、保護カバー２２０及びＲ爪１５４Ｒを締め付けることにより、各部材が固定される。本実施形態では、開口部２５ａは、ボルトの頭部の径よりも大きい径の丸穴としているが、ボルトの頭部がはまり込む六角穴にて構成しても同様の効果が得られる。なお、ここでは、開口部２５を例に挙げて説明したが、開口部２４についても同様である。図２（Ａ）では、第１面２２０ａの側の開口部２４ａが図示されている。

以上のとおり、本実施形態のセンサ付き作業爪２００は、爪本体（図２に示す例では、Ｒ爪１５４Ｒ）と、爪本体に取り付けられたセンサユニット２１０と、センサユニット２１０及び爪本体の一部（図２に示す例では、取付基部１５４Ｒａ）を被覆する保護カバー２２０と、を備える。このような構造とすることにより、センサユニット２１０を土塊や衝撃から保護することができ、耕耘作業中におけるセンサユニット２１０の脱落や破損を防ぐことができる。

［センサユニットの構成］
図３は、本発明の第１実施形態におけるセンサユニット２１０の構成を示すブロック図である。センサユニット２１０は、センサ部３１、制御部３２、記憶部３３、通信部３４、及び電源部３５を含む。ただし、この例に限らず、センサユニット２１０は、他の回路要素を含んでいてもよい。

センサ部３１は、作業ロータ１５０の回転によりセンサ付き作業爪２００が土壌に衝突する際の加速度を検知する機能を有する。具体的には、センサ部３１は、加速度センサを含む。加速度センサは、１軸加速度センサであっても３軸加速度センサであってもよい。また、センサ部３１は、加速度センサに加えて、ジャイロセンサや磁気センサを含んでいてもよい。さらに、センサ部３１は、用途に応じて、圧力センサ（歪センサや応力センサ等）や光センサなどの物理量センサ、及び／又は、土壌の温度、水分量、塩分量、ｐＨ（水素イオン指数）などを測定するための土壌センサを含んでいてもよい。

センサ部３１は、固有の識別子を有していてもよい。すなわち、個々のセンサ部３１は、識別子を用いて互い識別できるように構成されていてもよい。識別子は、記憶部３３に記憶されていてもよいし、識別子を記憶するためのメモリがセンサ部３１に別途設けられていてもよい。識別子は、センサ部３１で取得された検知データ（例えば加速度データ）と共に、制御装置１７０に送信される。これにより、制御装置１７０は、どのセンサ付き作業爪２００から送信された検知データであるのかを特定することが可能となる。

制御部３２は、記憶部３３から読み出したプログラムを実行することにより、センサユニット２１０の各要素を制御する機能を有している。制御部３２としては、例えば、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータを用いることができる。制御部３２は、例えば、センサ部３１に対してセンシングを指示したり、通信部３４に対して検知データの送信を指示したりすることができる。

さらに、制御部３２は、電源部３５の蓄電量の残量をモニタリングし、残量が閾値を下回るとその旨を報知するよう指示したり、電源部３５に対してスリープモードへの切り替えを指示したりすることも可能である。ただし、これらの制御は一例であり、制御部３２に対して他の制御を実行させることも可能である。例えば、センサ部３１で取得された検知データ用いて演算処理等の情報処理を行ってもよい。

記憶部３３は、制御部３２が実行する各種制御のためのプログラムの記憶、センサ部３１で取得された検知データの記憶等を行うことができる。前述した識別子は、記憶部３３に記憶することができる。

通信部３４は、センサ部３１で取得された検知データや記憶部３３に記憶された識別子を制御装置１７０に送信する送信部として機能を有する。通信部３４としては、例えば、ブルートゥース（登録商標）などの近距離無線通信を行うことが可能な無線通信モジュールを用いることができる。通信部３４は、アンテナ３４ａを含み、アンテナ３４ａを介してデータの送受信を行う。具体的には、通信部３４は、アンテナ３４ａを用いて外部に電波を放出し、当該電波に乗せて検知データを無線出力することができる。なお、通信部３４は、検知データを送信する送信部としての機能だけでなく、センサユニット２１０を制御するための制御データを外部から受信する受信部としての機能を有していてもよい。

電源部３５は、センサユニット２１０の各要素を動作させるための電源として機能する。電源部３５は、電池であってもよいし、充電可能なバッテリであってもよい。電源部３５として充電可能なバッテリを用いる場合、電源部３５は、ワイヤレス給電のための給電回路を有していてもよい。例えば、給電回路は、高周波信号を受信するアンテナ及び受信した高周波信号に基づいて電力を生成する整流回路等を有していてもよい。

（変形例１）
図３に示したように、本実施形態のセンサユニット２１０は、無線通信を行うためのアンテナ３４ａを含む。アンテナ３４ａから電波を効率よく放出するためには、アンテナ３４ａの周囲に存在する金属製の遮蔽物を極力減らすことが望ましい。例えば、アンテナ３４ａは、できるだけ爪軸１５２から離れた位置に配置されることが好ましい。また、保護カバー２２０が金属材料で構成される場合、保護カバー２２０に対し、電波を通過させるための窓部を設けることも有効である。

図４は、第１実施形態の変形例１におけるセンサ付き作業爪３００の構成を示す側面図である。図４において、図２に示したセンサ付き作業爪２００と同じ部分については、同じ符号を用いて示し、重複する説明を省略する。

図４に示すように、保護カバー３２０は、センサユニット２１０の一部を露出するように窓部２６を有する。具体的には、窓部２６は、保護カバー３２０におけるセンサユニット２１０のアンテナ３４ａに対応する位置（アンテナ３４ａに重畳する位置）に設けられている。このとき、窓部２６は、フランジ１５３に対向する面とは反対側の面（図４に示す例の場合、第１面３２０ａ）に設けられる。

本変形例１によれば、アンテナ３４ａから放出された電波が窓部２６を介して外部に放出されるため、センサユニット２１０の無線通信性能を向上させることができる。窓部２６の大きさについて特に限定はないが、窓部２６が大き過ぎると保護カバー３２０の強度が低下したり、水分や土が窓部２６を介して侵入しやすくなったりするため、アンテナ３４ａのほぼ全体が露出する程度の大きさとすることが好ましい。

図４に示す例では、保護カバー３２０に窓部２６として開口部を設ける例を示したが、この例に限らず、アンテナ３４ａに対応する位置に窓部２６として切り欠きを設けてもよい。また、保護カバー３２０に窓部２６を設ける場合、保護カバー３２０自体を構成する部材とは異なる材料、例えば、ガラス、樹脂又はゴムなどで構成される部材によって窓部２６を塞いでもよい。例えば、窓部２６の内側に樹脂（例えばエポキシ樹脂）を充填し、その後、充填した樹脂を硬化させてもよい。また、窓部２６の形状に合わせて成形したガラス板やエンジニアリングプラスチック、ゴムを窓部２６に嵌め込み、接着剤等により固着させてもよい。

（変形例２）
第１実施形態のセンサ付き作業爪２００では、Ｒ爪１５４Ｒの峰部１２にセンサユニット２１０を取り付ける例を示したが、爪本体のセンサユニット２１０が配置される位置に、凹部が設けられる構成としてもよい。すなわち、センサユニット２１０は、爪本体に設けられた凹部の内側に配置されてもよい。

図５は、第１実施形態の変形例２におけるセンサ付き作業爪３５０の構成を示す側面図である。図５において、図２に示したセンサ付き作業爪２００と同じ部分については、同じ符号を用いて示し、重複する説明を省略する。

図５に示すように、Ｒ爪１５４Ｒの取付基部１５４Ｒａにおける峰部１２には、凹部２７が設けられている。凹部２７は、例えば、窪み又は切り欠きである。凹部２７の深さは、センサユニット２１０の高さよりも深いことが望ましいが、これに限られるものではなく、凹部２７からセンサユニット２１０が突出していてもよい。その場合、突出した部分の形状に保護カバー２２０の形状を合わせればよい。

本変形例２によれば、爪本体に対するセンサユニット２１０の高さを実質的に低減することができるため、保護カバー２２０の表面に形成される段差を低減することができる。これにより、保護カバー２２０への土の付着を抑制することができる。

〈第２実施形態〉
第１実施形態では、爪軸に設けられたフランジに作業爪を装着するタイプの作業機を例示して説明したが、本実施形態では、爪軸に設けられたホルダに作業爪を装着するタイプの作業機について説明する。本実施形態では、第１実施形態との相違に着目して説明を行い、第１実施形態と同じ部分については、図面において同じ符号を用いて示し、重複する説明を省略する。

図６は、本発明の第２実施形態におけるセンサ付き作業爪４００の構成を示す図である。具体的には、図６（Ａ）は、センサ付き作業爪４００の側面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の側面図をＢ－Ｂ’で切断した断面図である。図６では、センサ付き作業爪４００として、Ｌ爪１５４Ｌ（爪本体）に、センサユニット２１０及び保護カバー４２０を取り付けた例を示す。Ｒ爪１５４Ｒを爪本体とした例についての詳細な説明は省略するが、湾曲する方向が異なる点を除いては、Ｌ爪１５４Ｌを爪本体とした場合と同様の構成を有する。また、図６（Ａ）に示したＬ爪１５４Ｌの形状は一例に過ぎず、この形状に限定されるものではない。

図６（Ａ）に示すように、Ｌ爪１５４Ｌは、取付基部１５４Ｌａ及び取付基部１５４Ｌａから連続して延びる刃部１５４Ｌｂを有する。刃付部１１、峰部１２及び頭頂部１３については、第１実施形態で説明したＲ爪１５４Ｒと同様であるため、ここでの説明を省略する。図６（Ａ）に示すＬ爪１５４Ｌの刃部１５４Ｌｂは、図面の奥側から手前側に向かって緩やかに湾曲している。

取付基部１５４Ｌａは、爪軸１５２に固定されたホルダ１５７にＬ爪１５４Ｌを装着するための取付穴１６を含む部分であり、その他の部分が刃部１５４Ｌｂである。本実施形態のＬ爪１５４Ｌは、固定部材１５８としてボルト１５８ａ及びナット１５８ｂを用いてホルダ１５７に装着される。

本実施形態では、第１実施形態と同様に、取付基部１５４Ｌａの峰部１２にセンサユニット２１０を配置している。ただし、この例に限らず、センサユニット２１０は、刃部１５４Ｌｂの峰部１２に配置されてもよい。この場合、保護カバー４２０で保護することを考慮し、できるだけ取付基部１５４Ｌａ近傍にセンサユニット２１０を配置することが好ましい。このように、センサユニット２１０は、保護カバー４２０で被覆可能である範囲において、どこに配置されていてもよい。

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、本実施形態のセンサ付き作業爪４００は、センサユニット２１０が爪本体の一部（具体的には、取付基部１５４Ｌａ）とともに保護カバー４２０によって覆われる。具体的には、図６（Ａ）に示すようにセンサユニット２１０は、ホルダ１５７と重畳しない位置に配置され、Ｌ爪１５４Ｌがホルダ１５７に装着された状態において、ホルダ１５７ごと保護カバー４２０によって被覆される。本実施形態において、保護カバー４２０は、金属材料で構成されるが、第１実施形態と同様に、他の材料（例えば、エンジニアリングプラスチック等）を用いることも可能である。

また、保護カバー４２０は、爪本体に設けられた取付穴１６に対応する位置に、開口部４６を有する。開口部４６は、より具体的には、径の異なる２つの開口部４６ａ及び４６ｂで構成される。例えば、図６（Ｂ）に示すように、開口部４６は、保護カバー４２０の第１面４２０ａに設けられた開口部４６ａと、第１面４２０ａとは反対側の第２面４２０ｂに設けられた開口部４６ｂとを含む。このとき、開口部４６ａの径に比べて開口部４６ｂの径は小さい。具体的には、開口部４６ａの径は、上述したボルト１５８ａの頭部の径よりも大きく、開口部４６ｂの径は、ボルト１５８ａのネジ部の径より若干大きめに設定されている。

図６に示すセンサ付き作業爪４００は、取付基部１５４Ｌａをホルダ１５７の内部空間に挿入し、保護カバー４２０を装着した状態で固定部材１５８によって固定される。具体的には、ボルト１５８ａは、保護カバー４２０の第１面４２０ａの側から、保護カバー４２０の開口部４６、ホルダ１５７の開口部５６、Ｌ爪１５４Ｌの取付穴１６の順に挿通され、第２面４２０ｂの側にナット１５８ｂが装着される。なお、ナット１５８ｂと第２面４２０ｂとの間には、ワッシャが設けられている。

図６（Ｂ）に示すように、ホルダ１５７の開口部５６は、径の異なる２つの開口部５６ａ及び５６ｂで構成される。具体的には、開口部５６ａは、ボルト１５８ａの頭部がはまり込む形状を有し、開口部５６ｂは、保護カバー４２０の開口部４６ｂと略同一の径を有する。つまり、開口部５６ａは六角穴に形成され、開口部５６ｂの径は、ボルト１５８ａのネジ部の径より若干大きめに設定されている。

爪本体（Ｌ爪１５４Ｌ）、ホルダ１５７及び保護カバー４２０にそれぞれ上述した形状の開口部が設けられているため、ボルト１５８ａを装着した際、ボルト頭部がＬ爪１５４Ｌに接する。つまり、ボルト１５８ａ及びナット１５８ｂによって保護カバー４２０、ホルダ１５７及びＬ爪１５４Ｌが締め付けられ、各部材が固定される。

以上のとおり、本実施形態のセンサ付き作業爪４００は、ホルダ１５７に装着された状態においてセンサユニット２１０が保護カバー４２０によって保護される。つまり、本実施形態の保護カバー４２０は、ホルダ１５７を覆うとともにセンサユニット２１０をも覆うことにより、センサユニット２１０を土塊や衝撃から保護することができる。したがって、本実施形態のセンサ付き作業爪４００を含む作業ロータを備えた作業機は、耕耘作業中におけるセンサユニット２１０の脱落や破損を防ぐことができる。

なお、本実施形態においても、第１実施形態の変形例１に示した図４と同様に、保護カバー４２０に対し、電波を通過させるための窓部（開口部又は切り欠き）を設けてもよい。すなわち、保護カバー４２０は、センサユニット２１０が備えるアンテナ３４ａに対応する位置に窓部を有していてもよい。また、この場合において、保護カバー４２０自体を構成する部材とは異なる材料、例えば、ガラス、樹脂又はゴムなどで構成される部材によって窓部を塞いでもよい。第２実施形態の場合、窓部は、保護カバー４２０の第１面４２０ａ、第２面４２０ｂ、又は、第１面４２０ａ及び第２面４２０ｂの両方のいずれかに設けることができる。

また、第１実施形態の変形例２に示した図５と同様に、爪本体（ここではＬ爪１５４Ｌ）は、センサユニット２１０が配置される位置に凹部が設けられていてもよい。すなわち、センサユニット２１０は、爪本体に設けられた凹部（例えば、窪み又は切り欠き）の内側に配置されてもよい。

〈第３実施形態〉
本実施形態では、爪軸に設けられたホルダに作業爪を装着するタイプの作業機において、ホルダと保護カバーとを兼用する例について説明する。本実施形態では、第１実施形態との相違に着目して説明を行い、第１実施形態と同じ部分については、図面において同じ符号を用いて示し、重複する説明を省略する。

図７は、第３実施形態のセンサ付き作業爪５００の構成を示す側面図である。具体的には、図７（Ａ）は、センサ付き作業爪５００の側面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の側面図をＣ－Ｃ’で切断した断面図である。第２実施形態と同様に、図７では、センサ付き作業爪５００として、Ｌ爪１５４Ｌ（爪本体）に、センサユニット２１０を取り付けた例を示す。Ｌ爪１５４Ｌの基本的な構造は、図６（Ａ）と同様であるため、ここでの説明は省略する。

図７（Ａ）に示すように、本実施形態では、爪本体（Ｌ爪１５４Ｌａ）を爪軸１５２に固定するためのホルダ５２０が、爪本体に取り付けられたセンサユニット２１０を保護する保護カバーとして機能する。そのため、爪本体の取付基部側を挿入するためのホルダ５２０の（挿入口の）内部空間は、センサユニット２１０の形状に合わせて従来のホルダより広く形成されている。つまり、ホルダ５２０は、内部空間にセンサユニット２１０の形状に応じた段差６１を有し、内部空間の形状が、取付基部１５４Ｌａ及びセンサユニット２１０の外形に沿った形状となっている。

なお、本実施形態では、取付基部１５４Ｌａの峰部１２とは反対側にセンサユニット２１０を配置している。その理由について以下に説明する。

センサ付き作業爪５００は、爪軸１５２の回転に従い、刃付部１１を先頭にして回転する。そのため、刃付部１１が土壌に衝突した際、円６２及び６３で示す領域において、ホルダ５２０に対して取付基部１５４Ｌａが強く押し付けられる。そのため、センサユニット２１０が取付基部１５４Ｌａの峰部１２（すなわち、円６２で示す領域）に配置されていると、センサユニット２１０に大きな圧力が掛かり、センサユニット２１０が破損するおそれがある。そのため、本実施形態では、峰部１２とは反対側にセンサユニット２１０を配置して大きな圧力が掛かることを防止している。

しかし、本実施形態は、センサユニット２１０を円６２又は６３で示す領域に配置することを排除するものではない。例えば、センサユニット２１０に含まれるセンサ部３１（図３参照）が圧力センサである場合は、円６２又は６３で示す領域に配置した方が大きな圧力を検出することができるため、検知精度を向上させることができる。

図７（Ｂ）に示すように、本実施形態においても、ホルダ５２０の開口部６６は、径の異なる２つの開口部６６ａ及び６６ｂで構成される。具体的には、開口部６６ａは、ホルダ５２０の第１面５２０ａに設けられ、開口部６６ｂは、ホルダ５２０の第２面５２０ｂに設けられる。開口部６６ａは、ボルト１５８ａの頭部がはまり込む六角孔で形成され、開口部６６ｂの径は、ボルト１５８ａのネジ部の径より若干大きめに設定されている。

以上のとおり、本実施形態のセンサ付き作業爪５００は、ホルダ５２０に装着することによりセンサユニット２１０がホルダ５２０によって保護される。つまり、本実施形態のホルダ５２０は、保護カバーとしての機能を兼ね備え、センサユニット２１０を土塊や衝撃から保護することができる。したがって、本実施形態のセンサ付き作業爪５００を含む作業ロータを備えた作業機は、耕耘作業中におけるセンサユニット２１０の脱落や破損を防ぐことができる。

さらに、本実施形態の場合、ホルダ５２０の内部空間に段差６１を設けてセンサユニット２１０の配置された部分だけ広くする構成、すなわち、センサユニット２１０の高さ分だけ内部空間の幅（深さ方向と直交する方向の長さ）を全体的に広くするのではなく、センサユニット２１０の形状に合わせて局所的に広くする構成となっている。このような構成により、ホルダ５２０は、Ｌ爪１５４Ｌの取付基部１５４Ｌａを２点（具体的には、円６２及び６３で示される領域）で支持することができ、センサ付き作業爪５００を安定して固定することができる。

なお、本実施形態においても、第１実施形態の変形例１に示した図４と同様に、ホルダ５２０に対し、電波を通過させるための窓部（開口部又は切り欠き）を設けてもよい。すなわち、ホルダ５２０は、センサユニット２１０が備えるアンテナ３４ａに対応する位置に窓部を有していてもよい。また、この場合において、ホルダ５２０自体を構成する部材とは異なる材料、例えば、ガラス、樹脂、ゴムなどで構成される部材によって窓部を塞いでもよい。また、窓部は、ホルダ５２０の第１面５２０ａ、第２面５２０ｂ、又は、第１面５２０ａ及び第２面５２０ｂの両方のいずれかに設けることができる。

また、第１実施形態の変形例２に示した図５と同様に、爪本体（ここではＬ爪１５４Ｌ）は、センサユニット２１０が配置される位置に凹部が設けられていてもよい。すなわち、センサユニット２１０は、爪本体に設けられた凹部（例えば、窪み又は切り欠き）の内側に配置されてもよい。

〈第４実施形態〉
第１実施形態では、２つの固定部材を用いて作業爪をフランジに固定する例について説明したが、本実施形態では、固定部材としてボルトプレートを有する組ボルトを用いる例について説明する。本実施形態では、第１実施形態との相違に着目して説明を行い、第１実施形態と同じ部分については、図面において同じ符号を用いて示し、重複する説明を省略する。

図８は、本発明の第１実施形態におけるセンサ付き作業爪６００の構成を示す図である。具体的には、図８（Ａ）は、センサ付き作業爪６００の側面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の側面図をＤ－Ｄ’で切断した断面図である。第１実施形態と同様に、図８では、センサ付き作業爪６００として、Ｒ爪１５４Ｒ（爪本体）に、センサユニット２１０及び保護カバー６２０を取り付けた例を示す。

図８（Ａ）に示すように、保護カバー６２０の第１面６２０ａには、爪本体の２箇所の取付穴１４及び１５と重畳する開口部２８ａが設けられている。また、保護カバー６２０の第２面６２０ｂには、爪本体の取付穴１５に対応する位置に、開口部２８ｂを有する。なお、図８では図示を省略するが、保護カバー６２０の第２面６２０ｂには、爪本体の取付穴１４に対応する位置にも、開口部２８ｂと同様に、開口部が設けられている。

本実施形態では、爪本体をフランジ１５３に取り付けるに当たり、組ボルトを用いる。本明細書中における「組ボルト」とは、複数のボルトと、当該複数のボルトそれぞれを挿通する開口部を有するボルトプレートと、を組み合わせた固定部材を指す。本実施形態の組ボルトは、２つのボルトの間に１枚のボルトプレートが配置された構成で使用される。実際には、ボルト、ボルトプレート、スプリングワッシャ、ナット等を用いて爪本体をフランジ１５３に装着することもできる。

ここで、図８（Ａ）に示すように、開口部２８ａは、第１面６２０の側に配置されるボルトプレート（図示せず）の形状に合わせた形状を有し、ボルトプレートが開口部２８ａの内側に収まるようになっている。このような構造とすると、フランジ１５３に対してセンサ付き作業爪６００を装着した際、ボルトプレートが爪本体（具体的には、取付基部１５４Ｒａ）に接するため、２つのボルト及び１枚のボルトプレートによって爪本体をフランジ１５３に固定することができる。

以上のように、本実施形態のセンサ付き作業爪６００は、フランジ１５３への装着に際して組ボルトを使用することができる。そのため、２つのボルトを一度に挿入できるので、作業時間の短縮が図れる。さらに、ボルトプレートがワッシャと同様の役割を果たし、ボルトと爪本体との間にかかる圧力を分散させるため、摩耗によるボルトの緩み等を抑制することができる。

以上、本発明について図面を参照しながら説明したが、本発明は前述の各実施形態（以下、変形例も含む）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。例えば、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。さらに、前述した各実施形態は、相互に矛盾がない限り適宜組み合わせが可能であり、各実施形態に共通する技術事項については、明示の記載がなくても各実施形態に含まれる。

前述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。

１１…刃付部、１２…峰部、１３…頭頂部、１４、１５、１６…取付穴、２４、２４ａ、２５、２５ａ、２５ｂ、２８ａ、２８ｂ…開口部、２６…窓部、２７…凹部、３１…センサ部、３２…制御部、３３…記憶部、３４…通信部、３４ａ…アンテナ、３５…電源部、４６、４６ａ、４６ｂ、５６、５６ａ、５６ｂ…開口部、６１…段差、６２、６３…円、６６、６６ａ、６６ｂ…開口部、１００…作業機、１１０…フレーム、１２０…シールドカバー、１３０…エプロン、１３２…整地板、１３５…トップリンク連結部、１３６…ロアーリンク連結部、１３７…（Ｐｏｗｅｒ Ｉｎｐｕｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）シャフト、１５０…作業ロータ、１５２…爪軸、１５３…フランジ、１５４…作業爪、１５４Ｌ…Ｌ爪、１５４Ｌａ…取付基部、１５４Ｌｂ…刃部、１５４Ｒ…Ｒ爪、１５４Ｒａ…取付基部、１５４Ｒｂ…刃部、１５５…固定部材、１５７…ホルダ、１５８…固定部材、１５８ａ…ボルト、１５８ｂ…ナット、１６０…接続部、１７０…制御装置、２００、３００、４００、５００、６００…作業爪、２１０…センサユニット、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０…保護カバー、２２０ａ、４２０ａ、５２０ａ、６２０ａ…第１面、２２０ｂ、４２０ｂ、５２０ｂ、６２０ｂ…第２面

Claims (14)

1. 爪本体と、
   前記爪本体に取り付けられたセンサユニットと、
   前記センサユニット及び前記爪本体の一部を被覆する保護カバーと、
   を備える、センサ付き作業爪。
2. 前記センサユニットは、前記爪本体の峰部に設けられる、請求項１に記載のセンサ付き作業爪。
3. 前記爪本体は、取付穴を有し、
   前記保護カバーは、前記取付穴に対応する位置に開口部有する、請求項１又は２に記載のセンサ付き作業爪。
4. 前記センサユニットは、アンテナを含み、
   前記保護カバーは、前記アンテナに対応する位置に窓部を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のセンサ付き作業爪。
5. 前記窓部は、前記保護カバーを構成する部材とは異なる材料の部材によって塞がれている、請求項４に記載のセンサ付き作業爪。
6. 前記センサユニットは、前記爪本体に設けられた凹部の内側に配置される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサ付き作業爪。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のセンサ付き作業爪を含む作業ロータを備える、作業機。
8. ホルダに固定されたセンサ付き作業爪を含む作業ロータを備える作業機であって、
   前記センサ付き作業爪は、爪本体に取り付けられたセンサユニットを有し、
   前記センサユニットは、アンテナを含み、
   前記ホルダは、前記センサユニットを被覆するとともに前記アンテナに対応する位置に窓部を有する、作業機。
9. ホルダに固定されたセンサ付き作業爪を含む作業ロータを備える作業機であって、
   前記センサ付き作業爪は、爪本体に取り付けられたセンサユニットを有し、
   前記ホルダは、前記センサユニットを被覆するとともに内部空間に前記センサユニットの形状に応じた段差を有する、作業機。
10. 前記センサユニットは、前記爪本体に設けられた凹部の内側に配置される、請求項８又は９に記載の作業機。
11. センサ付き作業爪の爪本体に取り付けられたセンサユニット及び前記爪本体の一部を被覆可能に構成される、保護カバー。
12. 前記センサユニットに含まれるアンテナに対応する位置に、窓部を有する、請求項１１に記載の保護カバー。
13. 第１面に設けられた第１開口部及び前記第１面とは反対側の第２面に設けられた第２開口部を有し、
    前記第１開口部の径は、前記第２開口部の径と異なる、請求項１１又は１２に記載の保護カバー。
14. 前記第１開口部及び前記第２開口部は、それぞれ２箇所に設けられている、請求項１３に記載の保護カバー。
    

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