JP7333952B2 - 農作業機用作業装置および農作業機 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 平成３０年１０月２６日にスマート農業を「知る」セミナー２０１８ Ｖｏｌ．２にて公開 平成３０年１１月８日に日本放送協会 ほっとぐんま６４０にて公開

本発明は、農作業機および農作業機用作業装置に関するものである。

農作業機の一例である除草作業機として、従来より、走行機体にツールバーを左右方向へ向けて水平に設けると共に、このツールバーに除草工具を取付け、走行機体に備えられる昇降操作装置の操作によって、ツールバーを上昇位置と下降位置との間で昇降可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この除草工具は、作物の条間（隣り合う作物の間の距離）の除草や走行機体の走行路となる畝間の除草等に対応できるように、ツールバーの左右方向における取付け位置を変更可能としている。

このように構成された除草作業機では、除草工具の先端が畑の地面に数ｃｍ程度だけ突入するようにツールバーを下降位置に保持し、この状態で走行機体を前進させることにより、除草工具を牽引して畑の草を除去するようにしている。

特開２００７－２８２５９５号公報

特許文献１に開示された除草作業機（農作業機）は、除草工具が取付けられたツールバーを上昇位置と下降位置との間で昇降操作することができるため、除草工具の先端を畑の地面に所定深さだけ突入させた状態で草を除去することができる。しかし、除草対象となる畑や菜園等の圃場は、土質の違いによって硬さや重さや粘り等にバラツキが生じ、また同じ土質でも天候や気温等の影響を受けて土壌の状態は日々変化するため、除草工具の先端が地面に所定深さだけ突入するようにツールバーの高さを調整しても、草を効果的に除草することができない場合がある。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、土壌条件に合わせて除草等の作業を効果的に行うことができる農作業機を提供することにあり、第２の目的は、そのような農作業機用作業装置を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明の農作業機用作業装置は、農作業機に取付けられる支持部材と、前記支持部材を固定端として鉛直下方に延びる弾性連結板と、前記弾性連結板に固着された作業具とを備え、前記弾性連結板は、板面方向に撓む長尺状板材であって、前記板面方向を前記農作業機の走行方向に向けて取り付けられ、前記作業具の固着位置を自由端とする前記支持部材からの片持ち梁の長さが調整可能である、ことを特徴としている。

このように構成された農作業機用作業装置では、作業対象となる土壌の硬さや土質等の土壌条件に応じ、弾性連結板が板面方向に撓むため、弾性連結板の板面方向に作業具に弾性を持たせた状態で除草等の作業を行うことができる。

上記構成の農作業機用作業装置において、前記弾性連結板が、前記作業具の固着位置を自由端とする支持部材からの片持ち梁の長さが調整可能とすると、作業対象となる土壌の硬さや土質等の土壌条件に応じて弾性連結板の撓み具合（テンション）を自由に変更することができるため、土壌条件に合わせて除草等の作業を効果的に行うことができる。しかも、作業具が弾性連結板を介して支持部材に取付けられているため、剛性が高い作業具を使用したとしても、その作業具に弾性を持たせた状態で除草等の作業を行うことができる。

また、上記構成の農作業機用作業装置において、支持部材を鉛直方向に上下動させる昇降機構が設けられていると、弾性連結板の片持ち梁の長さを適切に設定した上で、弾性連結板に取付けられた作業具の地面への突入量を調整することができる。

上記第２の目的を達成するために、本発明の農作業機は、走行機体に取付けられた支持部材と、前記支持部材に固定可能な保持体と、前記保持体に片持ち梁状に支持された弾性連結板と、前記弾性連結板の自由端側に取付けられた作業具とを備え、前記弾性連結板は、板面方向に撓む長尺状板材であって、前記板面方向を走行方向に向けて取り付けられ、前記作業具の固着位置を自由端とする前記支持部材からの片持ち梁の長さが調整可能である、ことを特徴としている。

本発明の農作業機および農作業機用作業装置によれば、土壌条件に合わせて除草等の作業を効果的に行うことができる。

本発明の実施形態例に係る除草作業機の側面図である。 該除草作業機の正面図である。 該除草作業機に備えられる弾性連結板と除草工具の取付け状態を示す正面図である。 第１の弾性連結板と除草工具の取付け状態を示す側面図である。 第１の弾性連結板の固定端と片持ち梁の長さの関係を示す説明図である。 第２の弾性連結板と除草工具の取付け状態を示す側面図である。 変形例に係る第１の弾性連結板の固定端と片持ち梁の長さの関係を示す説明図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１は本発明を適用した農作業機の一例である除草作業機の側面図、図２は該除草作業機の正面図である。

図１と図２に示すように、本実施形態例に係る除草作業機（農作業機）１は、左右一対の前輪２及び後輪３を有する走行機体４と、この走行機体４に設けられた機体フレーム５と、機体フレーム５に取付けられた第１の支持シャフト６及び第２の支持シャフト７と、第１の支持シャフト６を固定端として鉛直下方に片持ち梁状に延びる第１の弾性連結板８と、第１の弾性連結板８の自由端に固着された作業具９，１０と、第２の支持シャフト７を固定端として鉛直下方に片持ち梁状に延びる第２の弾性連結板１１と、第２の弾性連結板１１の自由端に固着された作業具１２とを備えている。以下、走行機体４の走行方向を前後方向、前後方向に直交する方向を左右方向として説明する。

走行機体４は、機体フレーム５の後側に搭載されたエンジン（図示せず）を収納するエンジンカバー１３と、作業者（オペレータ）が把持することのできる操作摘み１４とを備えており、エンジンを駆動力として前後進することができる構成となっている。ただし、エンジンを省略して手動で走行する構成としても良い。

第１の支持シャフト６と第２の支持シャフト７は角型パイプによって構成されており、これら両支持シャフト６，７は走行機体４の左右方向へ水平に延びている。第１の支持シャフト６の両端部にはネジ部材１５が連結されており、これらネジ部材１５は機体フレーム５に螺合されている。そして、ネジ部材１５の上端に取付けられた調整レバー１６を回転操作することにより、第１の支持シャフト６を上下方向に昇降動作して機体フレーム５に対する取付け高さを調整可能としている。

第１の支持シャフト６には角筒形状をなす複数の保持体１７が軸線方向に沿って移動可能に挿入・保持されており、これら保持体１７はボルト締め等の固定手段を用いて第１の支持シャフト６の任意位置に固定されるようになっている。各保持体１７には第１の弾性連結板８が保持・固定されており、詳細については後述するが、保持体１７に対する第１の弾性連結板８の固定位置を変更することで、第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さを調整可能としている。

第２の支持シャフト７は第１の支持シャフト６よりも前方位置で機体フレーム５に配設されており、図示省略されているが、第１の支持シャフト６と同様の昇降機構を適用することにより、第２の支持シャフト７も機体フレーム５に対する取付け高さを調整可能としている。ただし、第２の支持シャフト７を機体フレーム５に固定化し、第２の支持シャフト７の機体フレーム５に対する取付け高さを調整不能としても良い。

第２の支持シャフト７には角筒形状をなす複数の保持体１８が軸線方向に沿って移動可能に挿入・保持されており、これら保持体１８はボルト締め等の固定手段を用いて第２の支持シャフト７の任意位置に固定されるようになっている。各保持体１８には第２の弾性連結板１１が保持・固定されており、詳細については後述するが、保持体１８に対する第２の弾性連結板１１の固定位置を変更することで、第２の弾性連結板１１の片持ち梁の長さを調整可能としている。

第１の弾性連結板８はステンレス鋼等の金属や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の可撓性に優れた長尺状板材からなり、図３と図４に示すように、第１の弾性連結板８は、保持体１７の前面側に設けられた貫通孔に上下動可能に挿入され、ボルト１９を用いて保持体１７に固定されている。この第１の弾性連結板８の下端側には、ボルト２０を用いて２種類の作業具９，１０が前後方向に位置をずらして固定されている。これら作業具９，１０は圃場の草を除去するための除草工具であり、作業対象となる圃場の状況や植えられている作物の種類等に応じて、種々の形状の除草工具が選択的に使用されるようになっている。本実施形態例に係る除草作業機１では、２種類の作業具９，１０を用いて圃場の草を前後方向に連続して除去するようにしているが、後側の作業具１０を省略し、前側の作業具９だけを第１の弾性連結板８の下端側に固定するようにしても良い。

第１の弾性連結板８はボルト１９の締結力によって保持体１７に圧接・固定されるようになっており、第１の弾性連結板８の固定端から自由端に至る片持ち梁の長さは自由に変更可能となっている。例えば、図５（ａ）に示すように、第１の弾性連結板８の上部側をボルト１９で保持体１７に固定した場合、第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さは比較的長めのＬ１となるが、図５（ｂ）に示すように、第１の弾性連結板８の下部側をボルト１９で保持体１７に固定した場合、第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さはＬ１よりも短いＬ２となる。このように保持体１７に対する第１の弾性連結板８の固定位置に応じて、第１の弾性連結板８の固定端（ボルト１９）から自由端（作業具９，１０を固定するボルト２０）に至る長さが変更されるため、作業対象となる土壌の硬さや土質等の土壌条件に適した第１の弾性連結板８の撓み具合（テンション）を設定することができる。なお、弾性連結板８の撓み具合（テンション）をさらに強めたい場合は、弾性連結板８を複数本重ねて使用すれば良い。

また、第１の弾性連結板８の表面に目盛や位置マーク等の指標８ａが施されており、この指標８ａを目安に第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さを調整できるようにしている。したがって、複数本の第１の弾性連結板８が保持体１７を介して第１の支持シャフト６に取付けられていても、作業者は全ての第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さを簡単かつ正確に同じに調整することができる。

第２の弾性連結板１１はステンレス鋼等の金属や繊維強化プラスチック等の可撓性に優れた長尺状板材からなり、図６に示すように、第２の弾性連結板１１は、保持体１８の前面側に設けられた貫通孔に上下動可能に挿入され、ボルト２１を用いて保持体１８に固定されている。この第２の弾性連結板１１の下端側には、ボルト２２を用いて作業具１２が固定されている。この作業具１２は、第１の弾性連結板８に取付けられた作業具９，１０と形状を異にする除草工具であり、本実施形態例に係る除草作業機１では、固まった土壌を解すことのできる溝切り用の工具が作業具１２として用いられている。

第２の弾性連結板１１は、ボルト２１を用いて保持体１８に固定された部位を固定端として第２の支持シャフト７に片持ち梁状に支持されており、その自由端にボルト２２を用いて作業具１２が取付けられている。第２の弾性連結板１１の固定端から自由端に至る片持ち梁の長さは変更可能となっているが、片持ち梁の長さを変更する調整機構は第１の弾性連結板８と同様であるため、ここでは重複説明を省略する。

次に、上記のごとく構成された除草作業機１による草の除去作業について説明する。

まず、作業対象となる圃場（畑）に植えられている作物の条間や雑草の生え具合等を見て、第１の弾性連結板８に取付ける作業具９，１０と第２の弾性連結板１１に取付ける作業具１２を選定した後、圃場における土壌条件、例えば土壌の硬さや土質、乾燥具合等を考慮して、第１の弾性連結板８と第２の弾性連結板１１の片持ち梁の長さを適切に調整する。

ここで、圃場における土壌が粘土質で若干水分を含んでいる場合は、図５（ａ）に示すように、第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さが比較的長めのＬ１となるように、第１の弾性連結板８の上部側をボルト１９で保持体１７に固定する。一方、圃場における土壌が砂質で乾燥している場合は、図５（ｂ）に示すように、第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さが短めのＬ２となるように、第１の弾性連結板８の下部側をボルト１９で保持体１７に固定する。圃場における土壌条件が上記以外の場合は、保持体１７に対する第１の弾性連結板８の取付け位置を調整して、片持ち梁の長さが最適となるように第１の弾性連結板８をボルト１９で保持体１７に固定する。

また、作物の条間の除草や走行機体４の走行路となる畝間の除草等に対応できるように、第１の支持シャフト６の軸線方向における保持体１７の取付け位置を変更して、各第１の弾性連結板８の左右方向の間隔Ｐを調整する。さらに、圃場の地面に対する作業具９，１０の高さ位置が適切となるように、調整レバー１６を回転操作して第１の支持シャフト６を上下方向に昇降動作することにより、機体フレーム５に対する第１の支持シャフト６の取付け高さを調整する。例えば、中耕除草の際に土を動かそうとする場合、作業具９の地面に対する突出量や侵入角度を考慮して、機体フレーム５に対する第１の支持シャフト６の取付け高さを調整すれば良い。

同様に、第２の弾性連結板１１についても、保持体１８に対する第２の弾性連結板１１の固定位置を変更することにより、圃場における土壌の硬さを考慮して、第２の弾性連結板１１の片持ち梁の長さを適切に調整する。また、作物の条間の除草や走行機体４の走行路となる畝間の除草等に対応できるように、第２の支持シャフト７の軸線方向における保持体１８の取付け位置を変更して、各第２の弾性連結板１１の左右方向の間隔を調整する。

そして、この状態で走行機体４を図１の右方向へ前進させることにより、走行方向の前列側の第２の弾性連結板１１に取付けられた作業具１２と、その後列側の第１の弾性連結板８に取付けられた作業具９，１０とを牽引して圃場の中耕除草を行うことができる。その際、第１の弾性連結板８と第２の弾性連結板１１に作業対象となる土壌条件（土壌の硬さや土質等）に適したテンションが付与されているため、前列側の作業具１２で除草対象となる箇所の地面に深い溝を切り入れて土を解した後、その後列側に配置された作業具９で草を浮かすように土を動かし、最後列の作業具１０で浮き上がった草を掻き集めることができる。

以上説明したように、本実施形態例に係る除草作業機（農作業機）１は、走行機体４の機体フレーム５に取付けられた第１の支持シャフト６及び第２の支持シャフト７と、これら第１の支持シャフト６及び第２の支持シャフト７に片持ち梁状に支持された第１の弾性連結板８及び第２の弾性連結板１１と、これら第１の弾性連結板８及び第２の弾性連結板１１の自由端に取付けられた作業具９，１０，１２とを備え、第１の弾性連結板８及び第２の弾性連結板１１が、それぞれ第１の支持シャフト６及び第２の支持シャフト７に対して左右方向の取付け位置を調整可能にすると共に、固定端から自由端に至る片持ち梁の長さを調整可能にしているため、作業対象となる土壌の硬さや土質等の土壌条件に応じて弾性連結板８，１１の撓み具合（テンション）を自由に変更することができ、土壌条件に合わせて除草等の作業を効果的に行うことができる。しかも、作業具９，１０，１２が弾性連結板８，１１を介して支持シャフト６，７に取付けられているため、剛性が高い作業具を使用したとしても、その作業具に弾性を持たせた状態で除草等の作業を行うことができる。

また、第１及び第２の支持シャフト６，７に第１及び第２の弾性連結板８，１１を昇降可能に保持する保持体１７，１８がそれぞれ移動可能に支持されていると共に、これら保持体１７，１８が対応する支持シャフト６，７の所定位置に固定されるようになっているため、第１及び第２の支持シャフト６，７に対する保持体１７，１８の固定位置を変更することにより、作業具９，１０，１２の左右方向の間隔を圃場の作業位置に合わせて容易に調整することができる。したがって、条間が狭い場合であっても、作業具９，１０，１２を作物と干渉しない位置に配置することができ、作業具９，１０，１２が作物を傷付けてしまうことなく条間の除草作業を効果的に行うことができる。

また、第１及び第２の弾性連結板８，１１に自身の片持ち梁の長さを示す指標が設けられているため、この指標を目視することで第１及び第２の弾性連結板８，１１の長さを簡単かつ確実に調整することができる。しかも、第１及び第２の弾性連結板８，１１を対応する保持体１７，１８の貫通孔に挿入し、その昇降位置を調整してからボルト１９，２１で固定するようにしたので、保持体１７，１８に対する弾性連結板８，１１の固定位置を無段階に変更することができる。さらに、長尺状板材からなる第１及び第２の弾性連結板８，１１は板面方向にのみ撓むことができ、板面と直交する左右方向へ撓むことがないため、弾性連結板８，１１に固着された作業具９，１０，１２の横ブレを防止することができる。

また、本実施形態例に係る除草作業機１では、走行機体４に第１の支持シャフト６を鉛直方向に上下動させる昇降機構（ネジ部材１５及び調整レバー１６）が設けられているため、第１の支持シャフト６に支持された第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さを適切に設定した上で、第１の弾性連結板８の自由端に取付けられた作業具９，１０の地面への突入量を調整することができる。なお、第１の支持シャフト６を鉛直方向に上下動させる昇降機構として、モータ等を駆動源とする電動装置を使用し、第１の支持シャフト６の上下方向の昇降動作を電動で行うようにしても良い。

また、本実施形態例に係る除草作業機１では、第１の弾性連結板８を支持する第１の支持シャフト６と第２の弾性連結板１１を支持する第２の支持シャフト７とが走行機体４の前後方向に沿って二列に配置され、これら第１及び第２の弾性連結板８，１１の自由端に互いの形状を異にする作業具（除草工具）９，１０，１２がそれぞれ取付けられているため、例えば、走行方向の前列側の作業具１２で除草対象となる箇所の地面に深い溝を切り入れた後、その後方列に配置された作業具９，１０で草を浮かすように土を動かし、浮き上がった草を掻き集めることができる。

なお、上記した実施形態例は本発明を説明するための例示であり、それ以外にも種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態例では、第１の弾性連結板８の保持体１７に対する固定位置を無段階に変更可能とした場合について説明したが、図７に示すように、第１の弾性連結板８に複数の取付孔８ｂを上下方向に所定の間隔を存して設け、これら取付孔８ｂに対してボルト１９を選択的に挿入することにより、第１の弾性連結板８の固定端から自由端に至る片持ち梁の長さを変更可能としても良い。

すなわち、図７（ａ）に示すように、上側の取付孔８ｂにボルト１９を挿入して第１の弾性連結板８を保持体１７に固定すると、第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さは長めのＬ１になるが、図７（ｂ）に示すように、下側の取付孔８ｂにボルト１９を挿入して第１の弾性連結板８を保持体１７に固定すると、第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さは短めのＬ２になる。このようにボルト１９が挿入される取付孔８ｂの形成位置に応じて、第１の弾性連結板８の固定端（ボルト１９）から自由端（作業具９，１０を固定するボルト２０）に至る長さが変更されるため、作業対象となる土壌条件に適した第１の弾性連結板８の撓み具合（テンション）を設定することができる。この場合、複数の取付孔８ｂは、ボルト１９と第１の弾性連結板８の連結部位として機能するだけでなく、第１の弾性連結板８の片持ち梁の長さを示す指標としても機能している。

また、上記実施形態例では、走行機体４の前後方向に沿って第１の弾性連結板８と第２の弾性連結板１１を二列に配置した構成となっているが、第２の弾性連結板１１を省略して第１の弾性連結板８だけの単列構造にしたり、弾性連結板を前後方向に三列以上配置した構成にしても良い。

また、上記実施形態例では、第１及び第２の弾性連結板８，１１の固定端から自由端に至る片持ち梁の長さを調整する場合に、自由端の位置を変えずに固定端の位置を変更するようにしているが、これとは逆に固定端の位置を変えずに自由端の位置を変更するようにしても良く、あるいは固定端と自由端の両方の位置を変更するようにしても良い。

また、上記実施形態例では、作業具９，１０，１２として除草工具を用いた除草作業機１について説明したが、作業具の種類や形状は上記実施形態例に限定されず、例えば、溝切り、表層混和、線引き、播種等の作業具を用いることも可能である。

１ 除草作業機（農作業機）
２ 前輪
３ 後輪
４ 走行機体
５ 機体フレーム
６ 第１の支持シャフト（支持部材）
７ 第２の支持シャフト（支持部材）
８ 第１の弾性連結板
８ａ 指標
８ｂ 取付孔（指標）
９，１０，１２ 作業具（除草工具）
１５ ネジ部材（昇降機構）
１６ 調整レバー（昇降機構）
１７，１８ 保持体
１９，２０，２１，２２ ボルト

Claims (4)

1. 農作業機に取付けられる支持部材と、前記支持部材を固定端として鉛直下方に延びる弾性連結板と、前記弾性連結板に固着された作業具とを備え、
   前記弾性連結板は、板面方向に撓む長尺状板材であって、前記板面方向を前記農作業機の走行方向に向けて取り付けられ、前記作業具の固着位置を自由端とする前記支持部材からの片持ち梁の長さが調整可能である、
   ことを特徴とする農作業機用作業装置。
2. 請求項１記載の農作業機用作業装置において、
   前記支持部材を鉛直方向に上下動させる昇降機構が設けられている、
   ことを特徴とする農作業機用作業装置。
3. 請求項１または２に記載の農作業機用作業装置において、
   前記弾性連結板は、前記支持部材に対して左右方向の取付け位置が調整可能である、
   ことを特徴とする農作業機用作業装置。
4. 走行機体に取付けられた支持部材と、前記支持部材に固定可能な保持体と、前記保持体に片持ち梁状に支持された弾性連結板と、前記弾性連結板の自由端側に取付けられた作業具とを備え、
   前記弾性連結板は、板面方向に撓む長尺状板材であって、前記板面方向を走行方向に向けて取り付けられ、前記作業具の固着位置を自由端とする前記支持部材からの片持ち梁の長さが調整可能である、
   ことを特徴とする農作業機。

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