JP4505844B2 - Tillage claw mounting structure - Google Patents
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Description
この発明は、耕耘用作業機の耕耘軸における耕耘爪取り付け構造に関するものである。 The present invention relates to a tilling claw attachment structure on a tilling shaft of a tilling work machine.
従来、ロータリ耕耘機の耕耘軸における耕耘爪取り付け構造としては、図9、図10に示したような、耕耘爪20を耕耘軸21に付設された2つ1組の爪保持具からなるホルダ22に挿入し、耕耘爪1とホルダ22それぞれに設けたボルト挿通孔23,24に通したボルト25とナット26により締め付け固定するようにしたものが一般的である(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, as a tilling claw attachment structure on a tilling shaft of a rotary tiller, as shown in FIGS. 9 and 10, a
しかし、この種の従来の取り付け構造では、耕耘爪とホルダとのボルト・ナットによる締結にゆるみの生じることが多かった。その原因として考えられていたのは、ナットの締め付け力の不足、各種の強い衝撃や断続的に爪に加わる負荷、耕耘軸全体に加わるX・Y
・Z方向の振動、そしてこれらによるナットの戻り回転であり、ゆるみ防止策として、ハイテンションボルト等を使って締め付け力を強化する、締め付けを行う場合、十分検定を行ったトルクレンチで締め付けを行い、締めすぎないようにする、インパクトレンチで衝撃締め付けを行う、アーム部分を長くしたスパナで強く締め付ける、耕耘爪の背部を爪保持具に強く押し付けた状態で締め付けるなどの措置がとられていた。
However, in this type of conventional mounting structure, there are many cases where loosening occurs in fastening of the tilling claw and the holder with bolts and nuts. The causes were thought to be insufficient nut tightening force, various strong impacts and intermittent loads on the claws, and X and Y applied to the entire tillage shaft.
・ Vibration in the Z direction and return rotation of the nut due to them. As a measure to prevent loosening, use a high-tension bolt to tighten the tightening force. Measures were taken such as avoiding overtightening, impact tightening with an impact wrench, tightening with a wrench with a long arm, and tightening with the back of the tilling nail strongly pressed against the nail holder.
しかし、このような措置にもかかわらず、依然としてゆるみが発生しているのが現状であり、ゆるみが生じるたびに増し締めを行わなければならず、また、複数ある耕耘爪のどれが何時ゆるむのかを予測することができないため、対策が煩わしく、農作業の効率を低下させることにもなっていた。 However, in spite of such measures, the current situation is that the looseness still occurs, and it is necessary to retighten every time the looseness occurs, and which of the multiple tilling nails is loosened Therefore, the countermeasures are troublesome and the efficiency of farm work is reduced.
ゆるみ対策を講じるにあたってまず考えるべきことは、耕耘爪のゆるめに作用する外力の働き方と、耕耘爪のゆるみ防止力の働き方を明確にすることである。そこで、力学的解析を行った結果、この種の締結方式では、耕耘爪の背部を爪保持具に押しつけて、ボルト締めで爪保持具内に固定することは不可能であり、耕耘爪は爪保持具側壁内面との摩擦力によってのみ保持されることが解明できた。 The first thing to consider when taking measures against loosening is to clarify how the external force that acts on the loosening of the tilling nail and how to prevent the loosening of the tilling nail. Therefore, as a result of mechanical analysis, it is impossible to press the back of the tilling nail against the nail holder and fix it in the nail holder by bolting with this type of fastening method. It was clarified that it was held only by the frictional force with the inner wall of the holder side wall.
また、耕耘爪は回転する耕耘軸に取り付けられているため、絶えず回転しながら耕耘抵抗によるゆるめトルクの作用を受けており、さらに、回転作業体であるために、その他のゆるめトルクの作用も数種類受けていることも明らかになった。 In addition, since the tilling claw is attached to the rotating tillage shaft, it receives the action of the loosening torque due to the tillage resistance while constantly rotating, and since it is a rotating work body, there are several other actions of the loosening torque. It became clear that I was receiving.
これらのゆるめトルクに対抗するのは上記の摩擦力によって発生する摩擦トルクである。トルクは力学上はF×lの式で表される。ここでFは摩擦力、lは回転中心までの距離(アーム)であり、回転中心はボルト軸心である。ゆるめトルクに対抗するトルクを大きくするには、Fとともにlを大きくすればよい。lを大きくするにあたっては、摩擦力の発生点、換言すると、耕耘爪と爪保持具側壁内面との接触点が極めて重要ということになる。 It is the friction torque generated by the above-described friction force that counters these loosening torques. Torque is expressed by the formula of F × l in terms of mechanics. Here, F is the frictional force, l is the distance (arm) to the center of rotation, and the center of rotation is the bolt axis. In order to increase the torque against the loosening torque, l should be increased together with F. In increasing l, the generation point of the frictional force, in other words, the contact point between the tilling nail and the inner surface of the nail holder side wall is extremely important.
現在、前記接触点についてはほとんど関心がもたれていないため、実際の製品を調べてみると、設計上も何らの配慮もなされておらず、偶発的に接触部位が決まっているというのが実情である。最悪の場合は、接触点がボルト軸孔周辺に集中していることがあり、この場合、トルクは最低になる。 At present, there is little interest in the contact point, so when examining the actual product, no consideration is given to the design, and the actual contact location is determined by chance. is there. In the worst case, the contact points may be concentrated around the bolt shaft hole, in which case the torque is the lowest.
摩擦力は力学上の基本法則として、F=μ×Pの式で表される。ここで、Fは接触面に発生する摩擦力、μは接触面間の摩擦係数、Pは接触面に直角に働く力である。摩擦力を最大に維持することは極めて重要なことであるが、前述の関係式からもわかるように、摩擦力は接触面積とは無関係である。したがって、接触点が適切であれば、爪保持具側壁内面と耕耘爪側面は全面接触する必要はなく、一部の接触で充分である。 The frictional force is expressed by the equation F = μ × P as a basic law in mechanics. Here, F is a friction force generated on the contact surface, μ is a coefficient of friction between the contact surfaces, and P is a force acting at right angles to the contact surface. Maintaining the frictional force to the maximum is extremely important, but as can be seen from the above-described relational expression, the frictional force is independent of the contact area. Therefore, if the contact point is appropriate, the inner surface of the nail holder side wall and the side surface of the tilling nail do not need to be in full contact, and a partial contact is sufficient.
また、最も注目されるのは、ナットが回転しなくとも締め付け力の低下すなわち軸力の低下が起きるという現象である。酒井智次氏はこの現象を「非回転ゆるみ」と呼称している(株式会社養賢堂発行、酒井智次著「増補ねじ締結概論」の「3.9.2 非回転ゆるみ」の項参照)。 Also, the most noticeable phenomenon is that the tightening force decreases, that is, the axial force decreases even if the nut does not rotate. Mr. Satoshi Sakai calls this phenomenon “non-rotation looseness” (see “3.9.2 Non-rotation looseness” in “Introduction of fastening screws” by Tomoji Sakai, published by Yokendo Co., Ltd.) ).
この非回転ゆるみは、締結体に起こるごく初期のゆるみ現象であるが、締結体の本格的なゆるみに発展する前兆とも言うべきものであるため、早期に対策をとるべきである。しかし、超音波等を応用した測定器はあるものの、一般にはナットのゆるみでは発見できないため、まだあまり認識されていない。 This non-rotational loosening is a very early loosening phenomenon that occurs in the fastening body, but should also be said to be a precursor to the development of a full-scale loosening of the fastening body, so measures should be taken at an early stage. However, although there are measuring instruments using ultrasonic waves, etc., they are generally not recognized because they cannot generally be detected by loose nuts.
耕耘爪締結体の場合は、この非回転ゆるみが起こりやすい。その理由を説明すると、次の通りである。1.締結には極めて軸長の短いボルトが使用されていること。締結体は、弾性変形量が大きいほど締め付け力(軸力)が長く保たれる。ボルトの弾性変形量は、軸が長いものほど大きいのであるが、耕耘爪の場合、締結箇所からいって、長いボルトは使用不可能である。よって、ボルトの弾性変形量を、被締結体の弾性変形量で補うという発想も検討されるべきである(本願発明は、この点に重点がおかれている)。2.被締結体の表面に塗装が施されていること。耕耘爪や爪保持具の塗装面に形成された塗膜は摩擦係数が低く、また、互いの接触、摺動により破壊されやすい。塗膜が破壊されると被締結体同士の面間距離を縮め、ボルト軸力の低下を招くことになる。よって、初期に起こるこの軸力の低下を補償するような構造にすることも検討されるべきである(本願発明は、この点についても考慮されている)。 In the case of a tilling nail fastener, this non-rotating looseness is likely to occur. The reason for this will be described as follows. 1. Bolts with extremely short shaft length are used for fastening. The fastening body has a longer fastening force (axial force) as the amount of elastic deformation increases. The elastic deformation amount of the bolt is larger as the shaft is longer. However, in the case of a tilling claw, a long bolt cannot be used from the fastening portion. Therefore, the idea of supplementing the elastic deformation amount of the bolt with the elastic deformation amount of the fastened body should also be examined (the present invention is focused on this point). 2. The surface of the object to be fastened must be painted. The coating film formed on the painted surface of the tillage nail or nail holder has a low coefficient of friction and is easily broken by mutual contact and sliding. When the coating film is broken, the distance between the surfaces to be fastened is shortened and the bolt axial force is reduced. Therefore, it should also be considered to make a structure that compensates for the decrease in axial force that occurs in the initial stage (the present invention is also considered in this regard).
非回転ゆるみは、やがてナットのゆるみ回転へと発展するものであるが、公知の従来技術はナットの回転を防止することによりゆるみを防止するものばかりであり、有効な対策はとられていなかった。
そこで、この発明は、非回転ゆるみの発生が効果的に防止され、耕耘爪が強固に固定された状態が維持できることを可能とする耕耘爪取り付け構造を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the cultivation nail attachment structure which enables generation | occurrence | production of a non-rotation loosening effectively and maintaining the state where the cultivation nail was fixed firmly.
前記課題を解決するため、この発明は次のような技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
この発明は、耕耘爪1と爪保持具2とを、それぞれに設けたボルト挿通孔34にボルト5を通し、ナット6で締め付け固定するようにした耕耘爪取り付け構造であって、爪保持具2は、ばね鋼で形成され、その内面7において、耕耘爪1との間に空隙が生じる部分を有するとともに、その外の開口部付近と底部付近に耕耘爪1と接触する接触部8を両側部2b,2cの間にわたって形成しており、ボルト5の軸力により耕耘爪1と爪保持具2とが狭圧され、耕耘爪1と爪保持具2の接触部8とが接触した状態に維持されるようにしているとともに、前記ボルト5の軸力の低下を、爪保持具2が弾性変形することにより補償するようにしたものとしている。
The present invention, the
爪保持具2は、湾曲した形状とすることができる。
The
また、耕耘爪1と爪保持具2が、作業時における互いの摺動により塗膜が破壊され、金属面同士での接触が生じるようにしたものとすることができる。
Moreover, the
この発明の耕耘爪取り付け構造は、上述のような構成を有しており、外力等の作用によるボルト5の軸力の低下を、爪保持具2が弾性変形することにより補償するようにしているため、非回転ゆるみの発生が効果的に防止されることになり、耕耘爪1が強固に固定された状態が維持でき、耕耘用作業機による農作業を効率よく進めることが可能となっている。
Tilling claws mounting structure of the present invention has a configuration as described above, a reduction in the axial force of the
爪保持具2が湾曲した形状であれば、爪保持具2は大きな弾性を得ることができ、ゆるみの発生がより効果的に防止される。
If the
また、耕耘爪1と爪保持具2が、作業時における互いの摺動により塗膜が破壊され、金属面同士での接触が生じるようにすれば、耕耘爪1と爪保持具2との間の摩擦力が増大し、さらにゆるみの発生が効果的に防止される。
Moreover, if the coating nail |
以下、この発明の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1はこの発明の実施形態の耕耘爪取り付け構造の要部の断面図、図2はこの取り付け構造の分解状態の説明図、図3は爪保持具2の正面図(内面7側)、図4は図3のA−A断面図、図5は図3のB−B断面図、図6は図3のC−C断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a tilling claw attachment structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of an exploded state of this attachment structure, and FIG. 4 is an AA cross-sectional view of FIG. 3, FIG. 5 is a BB cross-sectional view of FIG. 3, and FIG. 6 is a CC cross-sectional view of FIG.
この耕耘爪取り付け構造は、耕耘爪1と爪保持具2とを、それぞれに設けたボルト挿通孔3,4にボルト5を通し、ナット6で締め付け固定するようにした耕耘爪取り付け構造であって、爪保持具2の内面7においてボルト挿通孔4から適宜離れた位置に耕耘爪1と接触する接触部8を有しており、ボルト5の軸力により耕耘爪1と爪保持具2とが狭圧され、耕耘爪1と爪保持具2の接触部8とが接触した状態に維持されるようにしているとともに、外力等の作用による前記軸力の低下を、爪保持具2が弾性変形することにより補償するようにしている。
This tillage claw attachment structure is a tillage claw attachment structure in which the
この実施形態における耕耘爪1は、従来のものと同様であり、適材に熱処理を施して高強度の弾性体に仕上げられており、基部と刃部(図示せず)とから構成され、基部の中央部にはボルト挿通孔3が設けられている。
The
図1等に示したように、爪保持具2は、略正方形の板状の中央部2aとその両側の側部2b,2cからなる断面略コ字状で、開口部(図3中、左端)から耕耘爪1の基部が挿入され、円弧状に凹んだ底部(図3中、右端)が耕耘軸の外周面に固着されるようにしている。爪保持具2は、高い弾性を有するばね鋼で形成されており、耕耘軸の外周面に放射状となるように適宜間隔で複数個、溶接等の手段により固着される。
As shown in FIG. 1 and the like, the
爪保持具2の中央部2aは、外側に膨らむように緩やかに湾曲した形状であり、その内面7(耕耘爪1と接触する側)には開口部と底部との間に前記湾曲よりややきつい曲面となった窪み9を形成している。また、中央部2aには、前記耕耘爪1のボルト挿通孔3に対応するボルト挿通孔4が形成されており、外面側においてボルト挿通孔4の周囲には、少し***した突出部10が形成されている。
The
開口部側と底部側の縁部は、前記窪み9と段差を有する接触部8となっている。接触部8は、内面7において両側の側部2b,2cと直角の方向に、この両側部2b,2c間にわたって形成されている。図6に示したように、接触部8はゆるい曲線状に形成されており、ボルト挿通孔4の中心線から離れるにしたがって傾斜がきつくなるようにしている。
Edges on the opening side and the bottom side are
なお、爪保持具2の内面7は、中央部2aの中心付近において耕耘爪1との間に空隙が生じる部分を有するとともに、その外に耕耘爪1と接触する接触部8(ランド部)を有するものとした構成であればよい。したがって、接触部8は、内面7に形成した窪みの周囲に生じる部分であればよく、内面7に意図的に形成した***部分として構成する必要はない。また、爪保持具2の内面7を起伏のない平坦な面とし、代わりに耕耘爪1において前記内面7に面する部分に窪みや***部分を設けることにより、前記内面7が耕耘爪1と接触する部分(接触部8)を有するようにした構成とすることもできる。
In addition, the
この実施形態では、爪保持具2はカバー体11と組み合わされて、図9に示した従来のものと同様なホルダを構成し、このホルダ内に耕耘爪1の基部が挿入されるようにしている。カバー体11は、中央部11aとその両側の側部11b,11cからなる断面略コ字状で、中央部11aに前記爪保持具2のボルト挿通孔4に対応するボルト挿通孔12が設けられ、両側の側部11b,11cが爪保持具2の両側の側部2b,2cに外側から接するようにしている。カバー体11の材質は、爪保持具2と同じものとすることができる。また、爪保持具2とカバー体11との間に溶接箇所13を設けて両者を固定することができる。
In this embodiment, the
この実施形態の取り付け構造は、図1、図2に示したように、爪保持具2とカバー体11とを互いの内面が向き合うように組み合わせてホルダを構成し、このホルダ内に耕耘爪1の基部を挿入し、スプリングワッシャ14を爪保持具2の外面側のボルト挿通孔4の位置にあわせて配置し、そして、スプリングワッシャ14と各ボルト挿通孔3,4,12に通したボルト5と、爪保持具2の外面側に配置されたナット6とにより、締め付けるようにしている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the attachment structure of this embodiment is configured by combining the
なお、この発明においてカバー体11やスプリングワッシャ14は必須のものではなく、また、爪保持具2に両側の側部2b,2cを設けることも必須ではない。
In the present invention, the
耕耘用作業機の使用時においては、耕耘爪1に作用する外力等により、耕耘爪1の基部が傾いたり位置がずれたりし、ボルト5の軸力を低下させるような作用が働く。また、ボルト5の軸力が低下する原因としては、耕耘爪1に直接的に働く外力の他に、二次的に発生する反動的な力等が関与していることが考えられる。
At the time of using the working machine for tillage, an action that lowers the axial force of the
外力としては、耕耘爪1にかかる耕耘抵抗が主なものである。耕耘抵抗とは、土壌への打ち込み、土壌の反転や粉砕、放てき時に摩擦や衝撃を反力として受ける抵抗力のことである。そして、この力に強い影響を与えるのは、作業機の進行速度、牽引力、耕耘軸の重量、回転速度、耕耘爪の形状や取付本数等の作業機全体の条件や、その他、耕耘する圃場の条件、すなわち土壌の土質、土性、含水率等である。
As the external force, the tilling resistance applied to the tilling
二次的に発生する反動的な力としては、耕耘軸に取り付けられた耕耘爪が、他の耕耘爪に与えるものが考えられる。耕耘爪は、1本の耕耘軸に多数本取り付けられており、各耕耘爪は負荷の変動を受けながらも、一見、等速回転しているように見える。しかし、作業中において、いずれかの耕耘爪が土壌中に埋没している障害物(石礫、木根等)に衝突した場合には、急激な負の加速が他の耕耘爪1に働くことになる。
As the reactive force that is generated secondarily, it is conceivable that the tilling claw attached to the tilling shaft gives to other tilling claws. Many tilling claws are attached to one tilling shaft, and each tilling claw appears to rotate at a constant speed while receiving fluctuations in load. However, if any of the tilling claws collides with an obstacle (stone gravel, tree root, etc.) buried in the soil during the work, a sudden negative acceleration will act on the other tilling
このように、耕耘爪1は、他の耕耘爪の影響によって、二次的に慣性や反動を絶えず繰り返し受けていることになり、これによって耕耘爪1と爪保持具2との摩擦力が減少し、ボルトの軸力が低下する可能性がある。
In this way, the tilling
その他、ボルト5の軸力の低下の原因としては、耕耘軸に発生する前後、上下、左右の振動、さらにこれに加えて回転ムラによる回転振動が考えられる。また、回転する耕耘軸を中心とする耕耘爪1の遠心力がボルト軸を中心とするゆるめトルクの働きをすると考えられる。
In addition, as a cause of a decrease in the axial force of the
ところで、ボルト5の軸力は、ボルト5の長手方向の弾性変形量によって定まる。したがって、ボルト5の長さが短いと、耕耘爪1と爪保持具2との接触面に直角に働く力が低下し、摩擦力を維持するためにきわめて不利となる。ボルト5の長さは構造上制限があり、一定以上に長くすることはできないが、この耕耘爪取り付け構造では、爪保持具2(耕耘爪1、爪保持具2の双方でもよい)が弾性変形することにより、ボルト5の軸力の低下が補償され、耕耘爪1と爪保持具2との摩擦力を維持できるようにしている。
Incidentally, the axial force of the
さらには、外力によって変位する耕耘爪1と爪保持具2との接触により、それぞれの表面の塗膜が破壊されると、両者の塗膜に覆われていた部分が露出し、金属面同士の接触が生じるが、金属面同士の接触が進行すると、塗膜同士の接触に比べて摩擦係数が増大し、より大きな摩擦力が発生することになる。
Furthermore, when the coating film on each surface is destroyed by the contact between the
つまり、この耕耘爪取り付け構造においては、ボルト5の弾性変形量と耕耘爪1、爪保持具2の弾性変形量とを合わせた締結体の総弾性変形量を大きくし、外力によって耕耘爪1が変位する量を利用する構造にして、耕耘爪1と爪保持具2との摩擦力の減少を補うとともに、早期に金属面同士の接触を進行させることにより摩擦力が増大するようになっている。そのため、初期ゆるみ(非回転ゆるみ)段階における軸力低下が外力を利用して自動的に補償されるのであり、また、外力を利用するということは、耕耘爪1に加わる衝撃を緩衝する働きもある。
That is, in this tillage claw attachment structure, the total amount of elastic deformation of the fastening body, which is the combination of the amount of elastic deformation of the
なお、爪保持具2は湾曲した形状であるため、より大きな弾性が得られるようになっている。また、接触部8は、開口部付近と底部側付近に形成されており、回転の中心となるボルト挿通孔4の中心から遠い位置にあるため、耕耘爪1をゆるめようとするトルクに対抗し得る大きな摩擦トルクが得られるようになっている。
Since the
図7はこの発明の他の実施形態の断面図、図8はその正面図(外面側)である。この実施形態では、耕耘軸の周方向に設けられたフランジ15に爪保持具2を取り付けたものとしている。
FIG. 7 is a sectional view of another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a front view (outer surface side) thereof. In this embodiment, the
フランジ15は、爪保持具2が嵌入されるようにした凹部16を有しており、この凹部16の略中央にボルト挿通孔17が形成されている。爪保持具2とフランジ15の凹部16とは、互いの内面が向き合うように組み合わされてホルダを構成し、このホルダ内に耕耘爪1の基部を挿入し、スプリングワッシャ14を爪保持具2の外面側のボルト挿通孔4の位置にあわせて配置し、そして、スプリングワッシャ14と各ボルト挿通孔3,4,17に通したボルト5と、爪保持具2の外面側に配置されたナット6とにより、締め付けるようにしている。
The
爪保持具2は、前述の実施形態と同様の構成を有しているが、それに加えて、外面側において、フランジ15の凹部16の外側に延びる2つの延長部18,19を有している。各延長部18,19は、耕耘爪1の挿入方向と直交する方向にそれぞれ延びる板状で、溶接やリベット等によりフランジ15に固定されている。
The
従来より、ホルダーを使用せずにフランジに耕耘爪を取り付けたものは存在するが、この従来のものは、強固な固定状態を得るため、2対のボルト・ナットで固定されており、また、フランジは10mm程度の厚みが必要であった。これに対し、この実施形態の耕耘爪取り付け構造は、前記延長部18,19がフランジ15に固定されているため、一対のボルト・ナット5,6で強固に固定することが可能で、また、フランジ15の厚みは6mm程度でも強度的に問題はないと思われる。したがって、従来のものに比べて、作業者にかかる労働負荷が著しく軽減されることになる。
Conventionally, there is one that has a tilling claw attached to the flange without using a holder, but this conventional one is fixed with two pairs of bolts and nuts to obtain a strong fixing state, The flange required a thickness of about 10 mm. On the other hand, the tilling claw attachment structure of this embodiment can be firmly fixed with a pair of bolts and
なお、フランジ15の形状は、図示したような円板状に限らず、多角形でもよく、また、1枚のフランジ15に多数の爪保持具2を取り付けたものとすることができる。さらに、耕耘爪1は、基部が耕耘軸の半径方向と一致する向きに取り付けられるだけでなく、耕耘爪1の基部や爪保持具2の形状を変更して、耕耘爪1の基部が斜めに倒れた向き(耕耘軸の半径方向に対して傾斜した向き)に取り付けられるようにすることもできる。
In addition, the shape of the
さらに、この発明は、上述の実施形態の構成に限定されるものではなく、素材、形状、寸法等を適宜変更して実施することができる。 Furthermore, this invention is not limited to the structure of the above-mentioned embodiment, It can implement by changing a raw material, a shape, a dimension, etc. suitably.
1 耕耘爪
2 爪保持具
3,4 ボルト挿通孔
5 ボルト
6 ナット
7 内面
8 接触部
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