JP7013005B2 - 農作業機、耕耘爪の摩耗判定方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、農作業機及び耕耘爪の摩耗判定方法に関する。

農作業用のロータリー作業機などに装備する耕耘爪は、耕耘作業の際の土壌との接触により徐々に摩耗が進行する。摩耗が進行するにしたがい、耕耘性能が低下してゆき、最終的には土壌の放擲能力や反転能力が低下して、適切な耕耘作業が行えない状態となる。そのため、農作業者は、定期的に耕耘爪の摩耗の度合いを確認し、ある程度まで摩耗が進行したら速やかに交換することで対応している。

このような耕耘爪の交換時期を判断するために、例えば特許文献１には、耕耘爪の交換の目安となる摩耗後のラインに沿う位置に、両面から視認できるリブを設ける技術が記載されている。

実用新案登録第３１９８０３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術の場合、結局、耕耘爪の摩耗の度合いは農作業者が目視で確認しなければならず、確認を忘れてしまったり、面倒で確認を怠ったりした場合には、耕耘爪の交換時期を逸してしまう可能性があるという問題があった。

また、ロータリー作業機で耕耘作業を行う際に、耕耘爪に土が付着する場合がある。そのような場合、特許文献１に記載された技術では、土の影響でリブが視認できず、摩耗の度合いを判断することができない場合があるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、農作業者の目視によらず、耕耘爪の摩耗の度合いを判定する方法を提供することを課題とする。

本発明の一実施形態における農作業機は、複数の耕耘爪を含む耕耘ロータと、前記耕耘ロータの上に配置されたシールドカバーと、前記シールドカバーに対して上下方向に回転可能に接続された整地体と、前記複数の耕耘爪の少なくとも一つと電気的に接続された送信回路と、受信回路と、前記受信回路と電気的に接続されたアンテナと、を有し、前記送信回路は、前記複数の耕耘爪の少なくとも一つに対して電力を供給可能であり、前記アンテナは、前記耕耘爪から放射された電波を受信する。

本発明の一実施形態における農作業機は、複数の耕耘爪を含む耕耘ロータと、前記耕耘ロータの上に配置されたシールドカバーと、前記シールドカバーに対して上下方向に回転可能に接続された整地体と、前記複数の耕耘爪の少なくとも一つと電気的に接続された受信回路と、送信回路と、前記送信回路と電気的に接続されたアンテナと、を有し、前記送信回路は、前記アンテナに対して電力を供給可能であり、前記複数の耕耘爪の少なくとも一つは、前記アンテナから放射された電波を受信する。

前記アンテナは、前記耕耘ロータと前記シールドカバーの間に配置されていてもよいし、前記シールドカバーに設けられた開口部を介して前記耕耘ロータに対向して配置されてもよい。

上述の農作業機は、制御部をさらに有し、前記送信回路又は前記受信回路は、前記制御部に含まれていてもよい。

前記制御部は、中央演算処理装置及び記憶装置を含み、前記記憶装置は、前記中央演算処理装置に、前記受信回路を介して前記制御部に入力された信号に基づいて、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定する処理を実行させるためのプログラムを記憶していてもよい。

前記制御部は、中央演算処理装置及び記憶装置を含み、前記記憶装置は、前記中央演算処理装置に、前記受信回路を介して前記制御部に入力された信号の強度を解析する処理を実行させるためのプログラムを記憶していてもよい。

前記記憶装置は、前記受信回路を介して前記制御部に入力された第１信号の強度の最大値を記憶し、前記プログラムは、前記中央演算処理装置に、前記記憶装置に記憶された前記第１信号の強度の最大値と前記受信回路を介して前記制御部に入力された第２信号の強度の最大値とを比較して差分を求める処理を実行させるものであってもよい。

本発明の一実施形態における耕耘爪の摩耗判定方法は、送信回路から電力を供給することにより前記耕耘爪から電波を放射し、受信回路に接続されたアンテナで受信した前記電波の強度に基づいて、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定する。

本発明の一実施形態における耕耘爪の摩耗判定方法は、送信回路から電力を供給することにより前記農作業機が有するアンテナから電波を放射し、受信回路に接続された前記耕耘爪で受信した前記電波の強度に基づいて、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定する。

上述の耕耘爪の摩耗判定方法は、受信した前記電波を前記受信回路にて信号に変換し、前記信号の強度を解析することにより、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定するものであってもよい。

上述の耕耘爪の摩耗判定方法は、記憶装置から第１信号の強度の最大値を読み出し、受信した前記電波を前記受信回路にて第２信号に変換し、前記記憶装置から読み出した第１信号の強度の最大値と前記第２信号の強度の最大値とを比較して差分を求めることにより、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定するものであってもよい。

本発明の一実施形態におけるプログラムは、コンピュータに、上述の耕耘爪の摩耗の度合いを判定する処理を実行させる。

本発明によれば、農作業者の目視によらず、耕耘爪の摩耗の度合いを判定することが可能となる。

第１実施形態の農作業機の構成を背面側から示す図である。 第１実施形態の農作業機の構成を左側方から示す断面図である。 第１実施形態の農作業機における耕耘爪の摩耗判定方法を説明するための図である。 第１実施形態の農作業機における耕耘爪の摩耗判定方法を説明するための図である。 第１実施形態のアンテナで受信される電波の受信強度の変化を説明するための波形図である。 第２実施形態の農作業機における耕耘爪の摩耗判定方法を説明するための図である。 第３実施形態の農作業機の構成を左側方から示す断面図である。 第４実施形態の耕耘爪を農作業機の左側方から見た図である。 第４実施形態の耕耘ロータに設けられるフランジの構成を示す平面図である。 第４実施形態の耕耘ロータに設けられるフランジに、耕耘爪を装着した状態を示す断面図である。 第４実施形態の耕耘ロータに設けられるホルダーに、耕耘爪を装着した状態を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の耕耘爪及び耕耘爪の摩耗判定方法の実施形態について説明する。但し、本発明の耕耘爪及び耕耘爪の摩耗判定方法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」は水平面（地面）から垂直に遠ざかる方向を示し、「下」は水平面に向かって垂直に近づく方向を示す。また、「前」は作業機を基準として走行機体が位置する方向を示し、「後」は前とは１８０°反対の方向を示す。また、「左」は作業機を基準として走行機体が位置する方向に向かったときの左を示し、「右」は左とは１８０°反対の方向を示す。

〈第１実施形態〉
［農作業機の構成］
図１は、第１実施形態の農作業機１００の構成を背面側から示す図である。図２は、第１実施形態の農作業機１００の構成を左側方から示す断面図である。具体的には、図２は、農作業機１００のエプロン（整地体とも呼ばれる。）１３０を通常位置に下降させた状態を左側方から示している。

本実施形態の農作業機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１４０、耕耘ロータ１５０、制御部１７０、アンテナ１８０等を含む。

フレーム１１０は、トラクタ等の走行機体（図示せず）とトップマスト１３５及びロアリンク連結部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１０５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、農作業機１００の側部に配置されたチェーンケース１０５に接続され、このチェーンケース１０５内のチェーン伝達機構によって、耕耘ロータ１５０の回転軸１５２に動力が伝達される。

耕耘ロータ１５０は、農作業機１００の幅方向に延びる回転軸１５２と、この回転軸１５２にフランジ１５３を介して装着された複数の耕耘爪１５４とで構成される。図１に示されるように、農作業機１００の背面側から見た場合、複数の耕耘爪１５４は、左方向に湾曲した耕耘爪１５４Ｌ（以下「Ｌ爪１５４Ｌ」と記す。）と、右方向に湾曲した耕耘爪１５４Ｒ（以下「Ｒ爪１５４Ｒ」と記す。）とで構成され、回転軸１５２の軸方向に所定の間隔で取付けられる。さらに、本実施形態では、１つのフランジ１５３につき、複数本の耕耘爪１５４が取付けられる。なお、図２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、装着される耕耘爪の種類や本数はこれに限られるものではない。

図１に示されているように、農作業機１００を背面側から見た場合、向かい合って配置されているＲ爪１５４Ｒ、Ｌ爪１５４Ｌは、互いの爪先がオーバーラップしている。したがって、個々のＬ爪１５４Ｌ、Ｒ爪１５４Ｒが土を掘り起こす領域の幅は、隣接するＬ爪１５４Ｌ、Ｒ爪１５４Ｒの間で一部重複している。なお、本実施形態の農作業機１００においては、耕耘ロータ１５０は、図２において矢印Ｒで示す方向に回転する。

シールドカバー１２０は、耕耘ロータ１５０の上方を覆うように配置される。シールドカバー１２０の側面には、サイドプレート１４０が設けられる。サイドプレート１４０は、チェーンケースプレート、サイドフレーム、支持フレーム等と呼ばれる場合もある。図２においては、サイドプレート１４０の図示が省略されている。

エプロン１３０は、耕耘ロータ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転可能となっている。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の整地板１３２が取付けられている。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が耕耘ロータ１５０によって掘り起こされた圃場を平坦にする。

また、整地板１３２の両端には可動式の延長整地板１３４が設けられている。延長整地板１３４を開くことによって整地板１３２とともに広い幅の範囲を整地することが可能になる。

制御部１７０は、図示しない中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置（メモリ）及び通信装置を含み、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、逆に、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。記憶装置は、各種データ及び各種プログラムを記憶している。中央演算処理装置は、記憶装置からプログラムを読み出して実行することにより、農作業機１００が備えるアクチュエータ等の駆動部の動作を制御したり、後述する耕耘爪の摩耗判定処理を実行したりすることができる。

通信装置は、有線通信又は無線通信を行うための装置である。例えば、無線通信の場合は、例えば、近距離無線通信を可能とするモジュールやＷｉＦｉ等の通信規格に従う無線通信を可能とするモジュールを搭載していてもよい。つまり、制御部１７０が備える通信装置は、ネットワーク上に接続されるサーバやユーザ端末等の情報端末や走行機体に搭載されるタブレットＰＣ等の情報端末との間の通信を制御する機能を有していてもよい。

また、本実施形態において、制御部１７０は、耕耘ロータ１５０とシールドカバー１２０との間に配置されたアンテナ１８０と電気的に接続されている。本実施形態では、アンテナ１８０を受信アンテナとして使用する。そのため、制御部１７０には、フィルタ、アンプ等を備えた受信回路（図示せず）が組み込まれている。

本実施形態において、アンテナ１８０は、図１に示されるように、農作業機１００の幅方向に複数並べて配置されている。具体的には、アンテナ１８０は、互いにオーバーラップするＲ爪１５４ＲとＬ爪１５４Ｌの両方から略等距離の位置（すなわち、隣接する２つのフランジ１５３の略中間点となる位置）に配置されている。ただし、これに限られるものではなく、アンテナ１８０を配置する位置は、受信感度等を考慮して適宜決定すればよい。なお、耕耘ロータ１５０とシールドカバー１２０との間にゴム製カバー等が配置されていたとしても、電波はゴム製カバーの影響を殆ど受けないため、受信感度への影響は小さいと考えられる。また、図１及び図２では図示を省略しているが、アンテナ１８０は、保護ケース等で囲まれていてもよい。

アンテナ１８０としては、公知の如何なるアンテナを用いても良いが、本実施形態のように耕耘ロータ１５０とシールドカバー１２０との間に配置する場合は、指向性を持つマイクロストリップアンテナのような平面アンテナを用いることが望ましい。

また、制御部１７０は、耕耘爪１５４とも電気的に接続されている。具体的には、絶縁電線等のケーブル（図示せず）などを用いて制御部１７０と耕耘ロータ１５０の回転軸１５２とを電気的に接続し、回転軸１５２に対して電力を供給可能な構成となっている。回転軸１５２は、フランジ１５３を介して耕耘爪１５４と電気的に接続されているため、制御部１７０は、回転軸１５２やフランジ１５３を介して耕耘爪１５４に対して電力を供給することができる。これにより、本実施形態では、耕耘爪１５４を送信アンテナとして使用することができる。

制御部１７０には、耕耘爪１５４に電力を供給するために、発振回路、フィルタ、アンプ等を備えた送信回路（図示せず）が組み込まれている。送信回路は、正弦波信号を含む電力を耕耘爪１５４に対して供給する。

［耕耘爪の摩耗判定方法の構成］
前述のように、本実施形態の農作業機１００は、制御部１７０が耕耘爪１５４及びアンテナ１８０と電気的に接続されている。具体的には、制御部１７０に含まれる送信回路が、耕耘爪１５４と電気的に接続され、制御部１７０に含まれる受信回路が、アンテナ１８０と電気的に接続されている。そのため、耕耘爪１５４とアンテナ１８０との間で、電波の送受信が可能となっている。

図３及び図４は、第１実施形態の農作業機１００における耕耘爪１５４の摩耗判定方法を説明するための図である。図５は、アンテナ１８０で受信される電波の受信強度の変化を説明するための波形図である。なお、図３及び図４では、耕耘爪１５４の一例としてＲ爪１５４Ｒを図示しているが、Ｌ爪１５４Ｌであっても原理は同じである。

図３において、耕耘爪１５４は、送信回路１９０と電気的に接続されている。送信回路１９０は、耕耘爪１５４に対して電力（エネルギー）を供給するための送信回路であり、本実施形態では、制御部１７０に組み込まれている。ただし、農作業機１００は、制御部１７０とは別に送信回路１９０を有していてもよい。本実施形態において、送信回路１９０と耕耘爪１５４とは、前述のとおり、図２に示した回転軸１５２及びフランジ１５３を介して電気的に接続されている。

送信回路１９０からは、例えば正弦波信号を含む電力が出力される。正弦波信号の周波数に特に制限はないが、特に情報を乗せるわけではないため、高周波帯の使用に限定する必要はない。例えば、モールス通信等で使用される０．５ｋＨｚ付近の低周波数帯を使用してもよい。いずれにしても、なるべく干渉の少ない周波数帯を使用することが好ましい。また、送信回路１９０から出力する電力は、正弦波に限らず、余弦波、三角波、のこぎり波など連続的に変化する他の波形や矩形波を含んでもよい。

送信回路１９０から出力された電力は、公知のスリップリング等（図示せず）を介して回転軸１５２に供給され、フランジ１５３を介して耕耘爪１５４に供給される。耕耘爪１５４に供給された電力は、耕耘爪１５４から電波として放射される。つまり、本実施形態において、耕耘爪１５４は、電波１８５を放射する送信アンテナとして機能する。

耕耘爪１５４から放射された電波１８５は、受信アンテナとして機能するアンテナ１８０によって受信される。アンテナ１８０によって受信された電波は、正弦波信号を含む電力に変換され、シールド電線（図示せず）等を介して受信回路１８２に入力される。前述のように、本実施形態では、受信回路１８２は、制御部１７０に組み込まれている。ただし、農作業機１００は、制御部１７０とは別に受信回路１８２を有していてもよい。受信回路１８２では、アンテナ１８０を介して受信した信号を増幅したりフィルタリングしたりするなどして、送信回路１９０から送られた正弦波信号を抽出する。

このとき、アンテナ１８０で受信される電波の受信強度（すなわち、受信回路１８２で抽出される正弦波信号の強度）は、耕耘爪１５４とアンテナ１８０との間の距離に応じて変化する。したがって、耕耘爪１５４が摩耗することで耕耘爪１５４とアンテナ１８０との間の距離が広がると、その分だけ電波１８５の受信強度は減少する。本実施形態では、この受信強度の差分を検出することにより、耕耘爪１５４の摩耗の度合いを判定することができる。

本実施形態では、図３に示されるように、耕耘爪１５４が最もアンテナ１８０に接近した状態、すなわち、回転する耕耘爪１５４とアンテナ１８０との間が最小距離Ｌとなったときの受信強度を用いて差分を検出する。耕耘爪１５４とアンテナ１８０との距離が最小距離Ｌとなったとき、電波１８５の受信強度は最大値をとる。つまり、電波１８５の受信強度の最大値の変化を検出することにより、最小距離Ｌの変化（図４に示すΔＬ）を検出することが可能となり、耕耘爪１５４の摩耗の度合いを判定することが可能である。

なお、本実施形態の場合、厳密に言えば、回転軸１５２、フランジ１５３及び耕耘爪１５４の全体から電波１８５が放射される。したがって、アンテナ１８０で受信される電波１８５は、回転軸１５２、フランジ１５３及び隣接する耕耘爪１５４から放射された電波の複合されたものと言える。しかしながら、前述のように、本実施形態では電波１８５の受信強度の最大値を用いて耕耘爪１５４が摩耗する前の受信強度と摩耗した後の受信強度との差分を検出するため、回転軸１５２等から受信する電波の影響は特に問題とはならない。

アンテナ１８０による受信強度の最大値の抽出は、アンテナ１８０のサイズや位置を適切に設定することにより実現することができる。特に、図１に示されるように、アンテナ１８０を隣接する２つのフランジ１５３の略中間点となる位置に配置することが好ましい。これにより、湾曲した耕耘爪１５４の先端付近がアンテナ１８０の近傍を通過するため、最小距離Ｌを短くすることができ、アンテナ１８０による受信強度の最大値を抽出しやすくすることができる。

ここで、図５において、波形５１は、耕耘爪１５４が摩耗する前の新品の状態にあるとき、すなわち、耕耘爪１５４とアンテナ１８０との間の最小距離Ｌが「Ｌ_０」である場合に受信した正弦波信号の強度波形である。この場合、アンテナ１８０で受信される正弦波信号の強度Ｉの最大値が「Ｉ_０」（以下「参照値Ｉ_０」と呼ぶ。）であるとする。

他方、図５において、波形５２は、図４に示されるように、耕耘爪１５４が摩耗した後の状態にあるとき、すなわち、耕耘爪１５４とアンテナ１８０との間の最小距離Ｌが「Ｌ_１」である場合に受信した正弦波信号の強度波形である。この場合、アンテナ１８０で受信される正弦波信号の強度Ｉの最大値は、「Ｉ_１」（以下「計測値Ｉ_１」と呼ぶ。）であるとする。

ただし、図５に示す波形は、１本の耕耘爪１５４に対して１つのアンテナ１８０を設けた場合を想定した理想曲線を示している。

図５に示されるように、耕耘爪１５４が摩耗すると、アンテナ１８０との間の最小距離Ｌは、「Ｌ_０」から「Ｌ_１」に変化するとともに、アンテナ１８０の受信強度の最大値は、参照値Ｉ_０から計測値Ｉ_１に変化する。したがって、アンテナ１８０の受信強度の最大値の変化を検出することにより、耕耘爪１５４とアンテナ１８０との間の最小距離Ｌの変化を検出することが可能である。つまり、本実施形態では、アンテナ１８０の受信強度を解析し、アンテナ１８０の受信強度の最大値の変化を検出することにより、耕耘爪１５４の摩耗の度合いを判定することができる。

前述の受信強度の最大値の変化の検出処理は、制御部１７０に含まれる中央演算処理装置及び記憶装置といったハードウェア資源を用いて実行することができる。本実施形態の制御部１７０の記憶装置には、中央演算処理装置に、以下に説明する耕耘爪の摩耗の度合いを判定させる処理を実行させるプログラムが記憶されている。そして、そのプログラムを中央演算処理装置が実行することにより、前述の受信強度の最大値の変化の検出処理が行われる。ただし、上述のプログラムは、サーバ等からネットワークを介してダウンロードして実行することも可能である。

まず、中央演算処理装置は、受信回路１８２から入力された正弦波信号を解析して波形５１で示される正弦波信号の強度の最大値Ｉ_０（すなわち、参照値Ｉ_０）を取得し、制御部１７０に含まれる記憶装置に記憶しておく。

次に、中央演算処理装置は、耕耘爪の摩耗判定処理を実行する旨の指示を受けると、記憶装置から、上述の耕耘爪の摩耗判定処理のためのプログラムを読み出して実行する。ただし、中央演算処理等は、特に指示を受けなくても耕耘ロータ１５０の動作と連動してバックグラウンドで上記プログラムを実行してもよい。

中央演算処理等が上記プログラムを実行すると、耕耘作業中または耕耘作業の前後において、受信回路１８２から入力された正弦波信号が解析され、波形５２で示される正弦波信号の強度の最大値Ｉ_１（すなわち、計測値Ｉ_１）が取得される。そして、記憶装置から前述の参照値Ｉ_０が読み出され、取得した計測値Ｉ_１と比較される。具体的には、参照値Ｉ_０と計測値Ｉ_１の差分「Ｉ_０－Ｉ_１」が演算され、その差分の演算結果に基づいて耕耘爪１５４の摩耗の度合いが判定される。この差分が、予め記憶装置に記憶された閾値と比較され、その閾値を上回った場合に、所定のレベルまで摩耗が進行したと判定される。

例えば、閾値として、第１の閾値から第３の閾値まで３つの摩耗検出レベルを記憶しておけば、３段階の摩耗のレベルを検出することが可能である。この場合、制御部１７０が摩耗検出レベル１に達したと判定した場合に、ユーザ端末や情報端末に対して、耕耘爪の耕耘性能が低下している可能性等を示唆する通知を行い、摩耗検出レベル２に達したと判定した場合に、耕耘爪１５４の交換時期が近付いている旨の通知を行い、摩耗検出レベル３に達したと判定した場合に、耕耘爪１５４の交換が必要である旨の通知を行うようにすることができる。

この場合、設定する閾値が多ければ多いほど、より細かに耕耘爪１５４の摩耗の度合いを判定することができる。そして、摩耗の度合いを細やかに把握することにより、摩耗の履歴を蓄積して耕耘爪１５４の寿命推定に利用したり、ユーザによる農作業機の使用状況の推定に利用したりすることができる。また、このような情報は、制御部１７０からサーバ等に送信してデータベースとして蓄積することもできる。

なお、ここでいう「摩耗検出レベル」とは、摩耗の度合いを検出したいレベルであり、所望のレベルを設定することができる。例えば、耕耘性能の低下が見込まれ、交換を促す必要性のあるレベルであったり、耕耘爪の使用限界（適切な耕耘性能を発揮し得る限界）を考慮して予測したレベルであったりすることができる。

また、例えば、予め実験的に、所定間隔で最小距離Ｌを変化させた場合における参照値（初期値）と計測値との差分を求め、その差分と最小距離Ｌとを各々関連付けて記憶しておくことにより、差分と耕耘爪１５４の摩耗量とを関連付けた参照テーブルを記憶装置に記憶しておくことも可能である。これにより、上述の方法で参照値Ｉ_０と計測値Ｉ_１との差分を求め、記憶装置に記憶された参照テーブルを参照することにより、現在の耕耘爪１５４の摩耗量を判定することができる。

以上説明した本実施形態の耕耘爪の摩耗判定方法を実行し、耕耘爪から電波を放射してその受信強度を解析することにより、耕耘作業中又は耕耘作業の前後で耕耘爪の摩耗の度合いを判定することができる。これにより、農作業者の目視によらず、耕耘爪の摩耗の度合いを判定することが可能となる。

また、本実施形態では、制御部１７０が耕耘爪の摩耗の度合いが所定のレベルに達したと判定した場合に、スマートフォン等のユーザ端末、又はトラクタ等の走行機体に搭載された情報端末に対して、耕耘爪１５４の交換時期である旨の通知、耕耘爪１５４の耕耘性能が低下している可能性を示唆する通知、走行機体の燃費が悪化する可能性を示唆する通知など、耕耘爪の摩耗に起因して生じ得る事象に関して様々な通知を行うように構成してもよい。

また、このような通知に限らず、耕耘爪１５４の耕耘性能の低下を考慮して、耕耘深さの調整、耕耘ロータ１５０の回転速度の調整など、一定レベルまで摩耗した耕耘爪１５４であっても圃場に対して適切な農作業を行うことができるように、農作業機１００の各種調整を行うよう制御することも可能である。

さらに、耕耘爪１５４の交換時期であるという情報は、制御部１７０から事業者のサーバ等に送信してデータベースとして蓄積することができる。このような情報を利用すれば、事業者は、農作業機（特に耕耘爪）のメンテナンス管理、農作業者への耕耘爪の配送サービス、農作業者への耕耘爪のレンタルサービスなど、耕耘爪に関する多岐にわたるサービスに利用することができる。

〈第２実施形態〉
第１実施形態では、耕耘爪１５４を送信アンテナとして用い、アンテナ１８０を受信アンテナとして用いる例を示したが、それとは逆に、耕耘爪１５４を受信アンテナとして用い、アンテナ１８０を送信アンテナとして用いる例について図６を用いて説明する。なお、図面上、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を用いることにより詳細な説明を省略する。

図６は、第２実施形態の農作業機における耕耘爪１５４の摩耗判定方法を説明するための図である。本実施形態では、図６に示されるように、耕耘爪１５４と受信回路１８２が電気的に接続され、アンテナ１８０と送信回路１９０が電気的に接続される。この場合も、受信回路１８２は、直接的には回転軸１５２（図２参照）と電気的に接続されていればよく、耕耘爪１５４で受信した電力は、フランジ１５３や回転軸１５２を介して受信回路１８２に伝達される。

また、本実施形態においても、送信回路１９０及び受信回路１８２は、制御部１７０（図２参照）に組み込まれていてもよい。勿論、送信回路１９０及び受信回路１８２のいずれか一方又は両方が、制御部１７０とは別に設けられていてもよい。

本実施形態においても、耕耘爪１５４の摩耗が進行すると、耕耘爪１５４による電波の受信強度が低下する。したがって、第１実施形態で説明した耕耘爪の摩耗判定方法を実行し、アンテナ１８０から電波を放射してその受信強度を解析することにより、耕耘作業中又は耕耘作業の前後で耕耘爪の摩耗の度合いを判定することができる。これにより、農作業者の目視によらず、耕耘爪の摩耗の度合いを判定することが可能となる。

〈第３実施形態〉
第１実施形態では、耕耘ロータ１５０とシールドカバー１２０との間にアンテナ１８０を配置する例を示したが、本実施形態では、第１実施形態とは異なる位置にアンテナ１８０を配置する例について図７を用いて説明する。なお、図面上、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を用いることにより詳細な説明を省略する。

図７は、第３実施形態の農作業機１００ａの構成を左側方から示す断面図である。図７に示されるように、シールドカバー１２０には、開口部１２１が設けられている。シールドカバー１２０の上には、開口部１２１を覆うようにアンテナ１８０aが配置されている。本実施形態において、開口部１２１及びアンテナ１８０aが配置される位置は、図１に示したアンテナ１８０の位置と同じである。

本実施形態では、シールドカバー１２０の上にアンテナ１８０aが配置されるため、耕耘ロータ１５０とシールドカバー１２０との間に十分なスペースがない場合であってもアンテナ１８０aを配置することができる。また、シールドカバー１２０の上にあれば、アンテナ１８０aのメンテナンスが容易であるという利点もある。

〈第４実施形態〉
第１実施形態では、送信回路１９０から回転軸１５２に対して電力を供給し、回転軸１５２及びフランジ１５３を介してすべての耕耘爪１５４に電力を供給する例を示したが、本実施形態では、任意の耕耘爪１５４に対して電力を供給する例について図８～図１１を用いて説明する。なお、図面上、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同じ符号を用いることにより詳細な説明を省略する。

図８は、第４実施形態の耕耘爪１５４ａを農作業機の左側方から見た図である。なお、本実施形態に示す耕耘爪１５４ａ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。また、ここではＲ爪を例示して説明を行い、Ｌ爪についての説明は省略するが、湾曲する方向が異なる点を除いては、以下の説明は、Ｒ爪とＬ爪とに共通である。

図８において、耕耘爪１５４ａは、図面に向かって右から順に、取付け基部１２、取付け基部１２から連続して延びる縦刃部１４及び横刃部１６、刃縁部２０、峰縁部２２、並びに刃縁部２０と峰縁部２２を曲線状に滑らかに結ぶ頭縁部２４を有する。本実施形態では、縦刃部１４と横刃部１６とをまとめて刃部と呼ぶ場合がある。また、図８では、縦刃部１４から横刃部１６にかけて図面の奥側（観察者から紙面に向かう方向）に向かって緩やかに湾曲した形状となっている。本実施形態では、図８に示される耕耘爪１５４ａの刃面（側面）を外側湾曲面と呼ぶ。

また、取付け基部１２には、取付け孔１８ａ及び１８ｂが長手方向に２箇所設けられている。耕耘爪１５４ａは、これらの取付け孔１８ａ及び１８ｂにボルト等の固定部材を挿入して、耕耘ロータ１５０の回転軸１５２に設けられたフランジ１５３に装着される。このような装着方法を一般的にはフランジ方式と呼ぶが、これに限られるものではなく、公知のホルダー方式を採用することも可能である。本明細書では、フランジ及びホルダーを「装着部」と呼ぶ場合がある。

図８に示した耕耘爪１５４ａは、爪先に向けて略一定の曲率半径で一側方に湾曲しているため、湾曲した内側の面（内側湾曲面）はすくい面を形成している。本実施形態の耕耘爪１５４ａは、このすくい面によって土を耕耘・放擲するとともに土寄せも行うことが可能となっている。

ここで、本実施形態の耕耘爪１５４ａでは、図８に示されるように、外側湾曲面の取付け基部１２に対して端子３０が配置されている。端子３０は、導体で構成されたものであればよく、取付け基部１２の表面に形成してもよいし、取付け基部１２の表面に形成した溝の中に埋め込んでもよい。なお、基本的に、耕耘爪は、前述のすくい面が土壌に作用して耕耘性能を発揮するため、外側湾曲面に比べて内側湾曲面の方が、表面塗装が剥げやすい。したがって、端子３０は、外側湾曲面に配置することが望ましい。ただし、これに限らず、端子３０は、内側湾曲面に配置することも可能である。端子３０は、耕耘爪１５４ａに電力を供給する際における入力端子として機能する。

端子３０に対して電力を供給するためには、フランジ１５３から端子３０に対して電力を伝達する手段が必要となる。そのため、本実施形態では、耕耘爪１５４ａを装着するフランジ１５３aに対しても端子を設ける構成としている。

図９は、第４実施形態の耕耘ロータ１５０に設けられるフランジ１５３ａの構成を示す平面図である。また、図１０は、第４実施形態の耕耘ロータ１５０に設けられるフランジ１５３ａに、耕耘爪１５４ａを装着した状態を示す断面図である。

図９において、フランジ１５３ａには、回転軸１５２を挿通する開孔部３１と、固定部材（例えば、図１０のボルト３４ａ及び３４ｂ）を挿通する開孔部３２とが設けられている。フランジ１５３ａに耕耘爪１５４ａを装着する際、開孔部３２ａは、図８に示した取付け孔１８ａに重なり、開孔部３２ｂは、図８に示した取付け孔１８ｂに重なる。つまり、フランジ１５３ａの開孔部３２ａ及び３２ｂと耕耘爪１５４ａの取付け孔１８ａ及び１８ｂとを重ね合わせ、図１０に示したボルト３４ａ及び３４ｂ並びにナット３５ａ及び３５ｂを用いて固定することにより、フランジ１５３ａへ耕耘爪１５４ａを装着することができる。

このとき、フランジ１５３ａには、端子３０ａが設けられている。ただし、図９では、フランジ１５３ａの紙面に向かって奥側（裏側）の位置に端子３０ａが設けられているため、輪郭を点線で示してある。

図８に示した耕耘爪１５４ａを図９に示したフランジ１５３ａに装着すると、図１０に示されるように、耕耘爪１５４ａの端子３０とフランジ１５３ａの端子３０ａとが電気的に接続される。本実施形態では、各端子として平板状の電極が図示されているが、この場合であってもボルト３４ａ及びナット３５ａ等で固定すれば十分に導通を確保することができる。勿論、各端子部の電極に突起部を設けて、より導通を確保しやすくする構成としてもよい。

なお、本実施形態では、接触型の導通方式を用いた例を示したが、これに限らず、非接触型の導通方式を用いても良い。例えば、端子３０及び端子３０ａをコイルアンテナとし、両者の間の電磁誘導により生じる誘導電流を用いて電力を供給することも可能である。

また、各耕耘爪１５４ａの端子３０に接続される、複数の配線（例えば、シールド電線）は、それぞれ回転軸１５２の内部に引き込まれ、最終的に、農作業機が有する制御部１７０（より具体的には、送信回路１９０）と電気的に接続される。このように、本実施形態では、制御部１７０と任意の耕耘爪１５４ａとの間で導通を取り、任意の耕耘爪１５４ａに対して電力を供給することができる。

なお、本実施形態において、フランジ１５３ａには４つの耕耘爪が装着可能であるが、端子３０を有する耕耘爪１５４ａは、４つのうちの任意の数とすることができる。個々のフランジ１５３ａに配置された複数の耕耘爪の摩耗の度合いは、同じ土壌に対して作用している以上、ほぼ同じであると考えられるからである。つまり、１つの装着部に対して１つの耕耘爪の摩耗の度合いを確認すれば、他の耕耘爪の摩耗の度合いも推定できると考えられる。この考えによれば、例えば、耕耘ロータ１５０に含まれる耕耘爪のうち、任意の数の耕耘爪に電力を供給できるようにしてもよい。

また、図１１は、本実施形態の耕耘爪１５４ｂをホルダー方式で装着した場合の例を示している。具体的には、図１１は、耕耘ロータ１５０に設けられるホルダー１５６に、耕耘爪１５４ｂを装着した状態を示す断面図である。ホルダー１５６は、耕耘爪１５４ｂの取付け基部１２が差し込めるように筒状部位を有している。本実施形態では、ホルダー１５６の筒状部位の内壁１５６ａに、端子３０ｂが配置されている。端子３０ｂは、ホルダー１５６に耕耘爪１５４ｂを装着した際に、耕耘爪１５４ｂの端子３０と接する位置に設けられる。

つまり、ホルダー１５６の筒状部位に対して耕耘爪１５４ｂの取付け基部１２を挿入し、ボルト３４ｃ及びナット３５ｃで固定した際、図１１に示されるように、耕耘爪１５４ｂの端子３０とホルダー１５６の端子３０ｂとが電気的に接続される。本実施形態においても、ホルダー１５６の端子３０ｂは、制御部１７０と電気的に接続される。したがって、制御部１７０の制御により、端子３０ｂ及び耕耘爪１５４ｂの端子３０を介して、耕耘爪１５４ｂに電力を供給することができる。

なお、本実施形態では、端子３０ｂの表面に突起部３０ｂ－１が形成されている。このような突起部３０ｂ－１を設けることにより、耕耘爪１５４ｂの端子３０との電気的な接続をより安定して行うことができる。勿論、電気的な接続をより安定して行うためには、他の構造の電極を用いてもよい。また、接触型の導通方式に限らず、非接触型の導通方式を用いることも可能である。

なお、本実施形態では、耕耘爪１５４ａ及び１５４ｂを送信アンテナとして用い、アンテナ１８０を受信アンテナとして用いる例を示したが、これとは逆に、耕耘爪１５４ａ及び１５４ｂを受信アンテナとして用い、アンテナ１８０を送信アンテナとして用いることも可能である。

〈第５実施形態〉
第４実施形態では、個々の耕耘爪１５４ａ（又は１５４ｂ）から電波を放射する例を示したが、この場合、アンテナ１８０を複数配置する構成に限らず、シールドカバー１２０自体をアンテナとして用いる構成を採ることも可能である。本実施形態では、シールドカバー１２０が受信回路１８２と電気的に接続される。

本実施形態の場合、例えば、個々の耕耘爪１５４ａ（もしくは複数の耕耘爪１５４ａを含むブロック）に対して時分割で電力を供給し、時間間隔を空けて個々の耕耘爪１５４ａから順次放射される電波をシールドカバー１２０で受信し、制御部１７０（具体的には、受信回路１８２）に伝達すればよい。これにより、シールドカバー１２０を受信アンテナとして用いても、個々の耕耘爪１５４ａ（もしくは上記ブロック）を識別することが可能となる。

また、耕耘爪１５４ａごと（もしくは上記ブロックごと）に、供給する電力の周波数又は位相を変えることにより個々の耕耘爪１５４ａ（もしくは上記ブロック）を識別することも可能である。

さらに、本実施形態は、第４実施形態のように個々の耕耘爪１５４ａに対して電力を供給可能な構成に限らず、第１実施形態のように回転軸１５２に対して電力を供給する構成であっても適用することは可能である。この場合、個々の耕耘爪１５４から一斉に電波が放射されるため、シールドカバー１２０で受信する電力の受信強度は平均化される。しかしながら、個々の耕耘爪１５４の摩耗が進行していれば、平均化された受信強度の最大値も初期値（新品の耕耘爪を用いた場合における平均化された受信強度の最大値）からは低下するため、その受信強度の最大値の変化を検出することにより、耕耘爪の摩耗の度合いを判定することが可能である。

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。例えば、各実施形態の農作業機及び耕耘爪の摩耗判定方法を基にして、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、上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。

また、上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。

１２…取付け基部、１４…縦刃部、１６…横刃部、１８ａ、１８ｂ…取付け孔、２０…刃縁部、２２…峰縁部、２４…頭縁部、３０、３０ａ、３０ｂ…端子、３０ｂ－１…突起部、３４ａ～３４ｃ…ボルト、３５ａ～３５ｃ…ナット、５１、５２…波形、１００、１００ａ…農作業機、１０５…チェーンケース、１１０…フレーム、１２０…シールドカバー、１３０…エプロン、１３２…整地板、１３４…延長整地板、１３５…トップマスト、１３６…ロアリンク連結部、１３７…ＰＩＣシャフト、１４０…サイドプレート、１５０…耕耘ロータ、１５２…回転軸、１５３、１５３ａ…フランジ、３１、３２、３２ａ、３２ｂ…開孔部、１５４、１５４ａ、１５４ｂ…耕耘爪、１５４Ｌ…Ｌ爪、１５４Ｒ…Ｒ爪、１５６…ホルダー、１５６ａ…内壁、１６０…接続部、１７０…制御部、１８０、１８０ａ…アンテナ、１８２…受信回路、１８５…電波、１９０…送信回路

Claims (13)

1. 複数の耕耘爪を含む耕耘ロータと、
   前記耕耘ロータの上に配置されたシールドカバーと、
   前記シールドカバーに対して上下方向に回転可能に接続された整地体と、
   前記複数の耕耘爪の少なくとも一つと電気的に接続された送信回路と、
   受信回路と、
   前記受信回路と電気的に接続されたアンテナと、
   を有し、
   前記送信回路は、前記複数の耕耘爪の少なくとも一つに対して電力を供給可能であり、
   前記アンテナは、前記送信回路と電気的に接続された耕耘爪自体から放射された電波を受信する、
   農作業機。
2. 複数の耕耘爪を含む耕耘ロータと、
   前記耕耘ロータの上に配置されたシールドカバーと、
   前記シールドカバーに対して上下方向に回転可能に接続された整地体と、
   前記複数の耕耘爪の少なくとも一つと電気的に接続された受信回路と、
   送信回路と、
   前記送信回路と電気的に接続されたアンテナと、
   を有し、
   前記送信回路は、前記アンテナに対して電力を供給可能であり、
   前記複数の耕耘爪の少なくとも一つは、前記アンテナから放射された電波を受信する、
   農作業機。
3. 前記アンテナは、前記耕耘ロータと前記シールドカバーの間に配置される、請求項１又は２に記載の農作業機。
4. 前記アンテナは、前記シールドカバーに設けられた開口部を介して前記耕耘ロータに対向して配置される、請求項１又は２に記載の農作業機。
5. 制御部をさらに有し、
   前記送信回路又は前記受信回路は、前記制御部に含まれる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の農作業機。
6. 前記制御部は、中央演算処理装置及び記憶装置を含み、
   前記記憶装置は、前記中央演算処理装置に、前記受信回路を介して前記制御部に入力された信号に基づいて、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定する処理を実行させるためのプログラムを記憶する、請求項５に記載の農作業機。
7. 前記制御部は、中央演算処理装置及び記憶装置を含み、
   前記記憶装置は、前記中央演算処理装置に、前記受信回路を介して前記制御部に入力された信号の強度を解析する処理を実行させるためのプログラムを記憶する、請求項５に記載の農作業機。
8. 前記記憶装置は、前記受信回路を介して前記制御部に入力された第１信号の強度の最大値を記憶し、
   前記プログラムは、前記中央演算処理装置に、前記記憶装置から読み出した前記第１信号の強度の最大値と前記受信回路を介して前記制御部に入力された第２信号の強度の最大値とを比較して差分を求める処理を実行させる、請求項７に記載の農作業機。
9. 農作業機が有する耕耘ロータに含まれる耕耘爪の摩耗判定方法であって、
   送信回路から電力を供給することにより前記耕耘爪自体から電波を放射し、受信回路に接続されたアンテナで受信した前記電波の強度に基づいて、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定する、耕耘爪の摩耗判定方法。
10. 農作業機が有する耕耘ロータに含まれる耕耘爪の摩耗判定方法であって、
    送信回路から電力を供給することにより前記農作業機が有するアンテナから電波を放射し、受信回路に接続された前記耕耘爪で受信した前記電波の強度に基づいて、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定する、耕耘爪の摩耗判定方法。
11. 受信した前記電波を前記受信回路にて信号に変換し、前記信号の強度を解析することにより、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定する、請求項９又は１０に記載の耕耘爪の摩耗判定方法。
12. 記憶装置から第１信号の強度の最大値を読み出し、
    受信した前記電波を前記受信回路にて第２信号に変換し、前記記憶装置から読み出した第１信号の強度の最大値と前記第２信号の強度の最大値とを比較して差分を求めることにより、前記耕耘爪の摩耗の度合いを判定する、請求項１１に記載の耕耘爪の摩耗判定方法。
13. コンピュータに、請求項１１乃至１２のいずれか一項に記載された耕耘爪の摩耗判定方法を実行させるためのプログラム。

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