(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-26
(45)【発行日】2022-02-03
(54)【発明の名称】作業爪
(51)【国際特許分類】
A01B 33/10 20060101AFI20220127BHJP
A01B 15/06 20060101ALI20220127BHJP
【ＦＩ】
A01B33/10 C
A01B15/06
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2018011746
(22)【出願日】2018-01-26
(65)【公開番号】P2019126321
(43)【公開日】2019-08-01
【審査請求日】2020-12-07
(73)【特許権者】
【識別番号】390010836
【氏名又は名称】小橋工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000408
【氏名又は名称】特許業務法人高橋・林アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】中谷 公紀
(72)【発明者】
【氏名】海田 健児
(72)【発明者】
【氏名】川上 真一
(72)【発明者】
【氏名】木村 和正
【審査官】星野 浩一
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５０３０９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】登録実用新案第３１９８０３２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５３－００５４０１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１１－１８９７９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０４０７０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０６５９０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５７－１１９６０２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５３－１５４８０２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５７－０１１９０２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開平０３－１０２６２７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２００６－３２９８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００５／０２２９５７２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ０１Ｂ ３３／１０
Ａ０１Ｂ １５／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
農作業機に取り付けられ、少なくとも加速度センサ又はジャイロセンサを含むセンサを備えた作業爪であって、
前記作業爪には、前記作業爪を貫通する貫通孔が設けられ、
前記センサは前記貫通孔の内部に配置されている作業爪。
【請求項2】
前記貫通孔の側壁は、前記貫通孔の内部から開口端部に向かって前記貫通孔の幅が広がるテーパ形状部を有する、請求項１に記載の作業爪。
【請求項3】
前記センサを包み、前記貫通孔に配置された充填物をさらに有する、請求項２に記載の作業爪。
【請求項4】
前記充填物の側壁は、前記テーパ形状部に沿った形状を有する、請求項３に記載の作業爪。
【請求項5】
前記充填物は樹脂である、請求項３又は４に記載の作業爪。
【請求項6】
前記貫通孔の側壁は、前記テーパ形状部とは異なる位置に、前記作業爪の板厚方向における前記貫通孔の幅が同じ直線形状部を有し、前記テーパ形状部の前記側壁の表面凹凸は、前記直線形状部の前記側壁の表面凹凸より大きい、請求項２乃至５のいずれか一に記載の作業爪。
【請求項7】
農作業機に取り付けられ、少なくとも加速度センサ又はジャイロセンサを含むセンサを備えた作業爪と、
前記センサに接続され、前記作業爪と電気的に絶縁された配線と、
前記配線を覆う保護層と、を有し、
前記作業爪は、平板状の取付け基部及び前記取付け基部から連続して延びた刃部を有し、
前記作業爪には凹部が設けられ、
前記配線は、前記刃部を横切るように前記凹部の内部に配置されている作業爪。
【請求項8】
前記保護層は、前記凹部の内部に設けられ、前記凹部の内部において前記センサを覆う、請求項７に記載の作業爪。
【請求項9】
農作業機に取り付けられ、少なくとも加速度センサ又はジャイロセンサを含むセンサを備えた作業爪と、
前記センサに接続され、前記作業爪と電気的に絶縁された配線と、
前記配線を覆う保護層と、
外部配線に接続される端子部と、を有し、
前記端子部は、前記作業爪の、第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を備える平板状の取付け基部に設けられ、
前記端子部は、前記配線を介して前記センサに接続されている作業爪。
【請求項10】
農作業機に取り付けられ、少なくとも加速度センサ又はジャイロセンサを含むセンサを備えた作業爪であって、
前記作業爪は、第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を備える平板状の取付け基部と、前記取付け基部から連続して延びた刃部とを有し、
前記刃部は、前記第１面から前記第２面に向かう方向に湾曲し、
前記センサは、前記第１面側に配置される作業爪。
【請求項11】
農作業機に取り付けられ、少なくとも加速度センサ又はジャイロセンサを含むセンサを備えた作業爪であって、
前記作業爪は、第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を備える平板状の取付け基部と、前記取付け基部から連続して延びた刃部とを有し、
前記刃部は、前記刃部の端部に向かって徐々に板厚が小さくなる刃縁部と、前記刃縁部の反対側の峰縁部とを有し、
前記センサは前記峰縁部に配置される作業爪。
【請求項12】
前記センサは、前記峰縁部から前記作業爪の外側に向かって突出している、請求項１１に記載の作業爪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は作業爪に関する。
【背景技術】
【0002】
農作業機用の作業爪として、ロータリー作業機に装着される耕耘爪や代かき機に装着される代かき爪などがある。これらの作業爪は、耕耘作業又は代かき作業の際に圃場と接触し、徐々に摩耗が進行する。作業爪の摩耗が進行するに伴い、作業爪の放擲能力、反転能力、又は攪拌能力が低下し、最終的には耕耘性能又は代かき性能が低下して、適切な作業が行えない状態となる。そのため、農作業者は、定期的に作業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。
【0003】
このような作業爪の交換時期を判断するために、例えば特許文献１には、作業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。
【0004】
また、農作業者は、農作業機による作業中に、目視又は作業爪が圃場に作用する音や振動などの情報に基づいて、耕深などの作業状態を推定していたが、この推定は農作業者の経験や勘に基づくものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】実用新案登録第３１９８０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１に記載された技術の場合、結局、作業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、作業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。
【0007】
また、例えばロータリー作業機や代かき機で耕耘作業を行う際に、耕耘爪に土や泥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、土や泥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。
【0008】
また、農作業機による作業中の作業状態は、農作業者の経験や勘に頼らざるを得ず、農作業者に依存しない定量的な評価をすることは困難であった。
【0009】
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、作業爪の摩耗の度合いを評価することができる作業爪を提供することを課題とする。又は、農作業者の経験や勘に頼ることなく、圃場に対する作業状態を評価することができる作業爪を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一実施形態における作業爪は、農作業機に取り付けられる、センサを備えた作業爪である。
【0011】
前記センサによって取得されたデータを、外部機器に送信する通信制御装置をさらに有してもよい。
【0012】
前記センサによって取得されたデータを解析する演算処理装置をさらに有し、前記通信制御装置は、前記演算処理装置によって解析されたデータを前記外部機器に送信してもよい。
【0013】
固有の識別子が記憶された記憶装置をさらに有し、前記通信制御装置は、前記識別子を前記外部機器に送信してもよい。
【0014】
外部から供給された電力を前記センサに供給する給電装置をさらに有してもよい。
【0015】
給電装置と、前記給電装置に接続されたバッテリと、をさらに有し、前記給電装置は、外部から供給された電力を前記バッテリに供給し、前記バッテリは、供給された前記電力を蓄え、蓄えた前記電力を前記センサに供給してもよい。
【0016】
前記作業爪には凹部が設けられ、前記センサは前記凹部の内部に配置されていてもよい。
【0017】
前記凹部の深さは、前記センサの高さよりも大きくてもよい。
【0018】
前記凹部の側壁は、前記凹部の底部から開口端部に向かって前記凹部の幅が広がるテーパ形状部を有してもよい。
【0019】
前記側壁と前記凹部以外の前記作業爪の表面との間は湾曲していてもよい。
【0020】
前記作業爪には、前記作業爪を貫通する貫通孔が設けられ、前記センサは前記貫通孔の内部に配置されていてもよい。
【0021】
前記貫通孔の側壁は、前記貫通孔の内部から開口端部に向かって前記貫通孔の幅が広がるテーパ形状部を有してもよい。
【0022】
前記センサを包み、前記貫通孔に配置された充填物をさらに有してもよい。
【0023】
前記充填物の側壁は、前記テーパ形状部に沿った形状を有してもよい。
【0024】
前記充填物は樹脂であってもよい。
【0025】
前記貫通孔の側壁は、前記テーパ形状部とは異なる位置に、前記作業爪の板厚方向における前記貫通孔の幅が同じ直線形状部を有し、前記テーパ形状部の前記側壁の表面凹凸は、前記直線形状部の前記側壁の表面凹凸より大きくてもよい。
【0026】
前記センサに接続され、前記作業爪と電気的に絶縁された配線と、前記配線を覆う保護層と、をさらに有してもよい。
【0027】
前記作業爪は、平板状の取付け基部及び前記取付け基部から連続して延びた刃部を有し、前記作業爪には凹部が設けられ、前記配線は、前記刃部を横切るように前記凹部の内部に配置されていてもよい。
【0028】
前記保護層は、前記凹部の内部に設けられ、前記凹部の内部において前記センサを覆ってもよい。
【0029】
外部配線に接続される端子部をさらに有し、前記端子部は、前記作業爪の、第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を備える平板状の取付け基部に設けられ、前記端子部は、前記配線を介して前記センサに接続されていてもよい。
【0030】
前記作業爪は、第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を備える平板状の取付け基部と、前記取付け基部から連続して延びた刃部とを有し、前記刃部は、前記第１面から前記第２面に向かう方向に湾曲し、前記センサは、前記第１面側に配置されてもよい。
【0031】
前記作業爪は、第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を備える平板状の取付け基部と、前記取付け基部から連続して延びた刃部とを有し、前記刃部は、前記刃部の端部に向かって徐々に板厚が小さくなる刃縁部と、前記刃縁部の反対側の峰縁部とを有し、前記センサは前記峰縁部に配置されてもよい。
【0032】
前記センサは、前記峰縁部から前記作業爪の外側に向かって突出していてもよい。
【0033】
前記センサは、少なくとも加速度センサを含んでもよい。
【0034】
前記センサは、少なくともジャイロセンサを含んでもよい。
【0035】
前記センサは、前記センサに固有の識別子を有してもよい。
【発明の効果】
【0036】
本発明によれば、農作業者の目視によらず、作業爪の摩耗の度合いを評価することができる。又は、農作業者の経験や勘に頼ることなく、圃場に対する作業状態を評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明の一実施形態に係る農作業機の構成を背面側から示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る農作業機の構成を側方から示す断面図である。
【図3A】本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。
【図3C】本発明の一実施形態の変形例に係る作業爪の部分拡大図である。
【図4A】本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。
【図6A】本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。
【図6C】本発明の一実施形態に係る作業爪にセンサを取り付ける様子を示す図である。
【図6D】本発明の一実施形態の変形例に係る作業爪にセンサが取り付けられた状態を示す図である。
【図7A】本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。
【図8A】本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。
【図9】本発明の一実施形態に係る爪ホルダを農作業機の側方から見た図である。
【図10】本発明の一実施形態に係る爪ホルダを農作業機の側方から見た図である。
【図11】本発明の一実施形態に係る作業爪の摩耗及び作業状態の評価方法の動作フローを示す図である。
【図12】本発明の一実施形態に係る作業爪の摩耗及び作業状態の評価方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、図面を参照して本発明の作業爪、及び作業爪が装着された作業機の実施形態について説明する。但し、本発明の作業爪、及び作業爪が装着された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又は同一の符号の後にアルファベットを付し、その繰り返しの説明は省略する。
【0039】
本願の明細書及び特許請求の範囲において、「上」は圃場から垂直に遠ざかる方向を示し、「下」は圃場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。
【0040】
以下の実施形態では、作業爪として耕耘機に装着される耕耘爪について例示するが、この構成に限定されない。例えば、以下の実施形態に示す作業爪は、耕耘爪以外に、代かき機、砕土機、プラウなどに用いられる作業爪であってもよい。また、以下の実施形態では、作業爪として、作業爪を回動させる回転軸に取り付けられた爪ホルダに装着される作業爪について例示するが、この構成に限定されない。例えば、以下の実施形態に示す作業爪は、回転軸に取り付けられたフランジに装着される作業爪であってもよい。また、特に技術的な矛盾が生じない限り、異なる実施形態間の技術を組み合わせることができる。
【0041】
〈第１実施形態〉
［農作業機１００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１３０（整地体とも呼ばれる）を通常位置に下降させた状態を図１の左側方から示している。
［農作業機１００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１３０（整地体とも呼ばれる）を通常位置に下降させた状態を図１の左側方から示している。
【0042】
図１及び図２に示すように、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（図２にのみ図示）、エプロン１３０、サイドプレート１４０（図１にのみ図示）、耕耘ロータ１５０、制御装置１７０等を含む。
【0043】
図２に示すように、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、その内部には図１のチェーンケース１０５に通じる動力伝達軸（図示せず）が設けられている。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。
【0044】
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に取り付けられた爪ホルダ１５３と、爪ホルダ１５３に装着された複数の作業爪２００とで構成される。図１に示すように、農作業機１００の背面側から見た場合、複数の作業爪２００は、左方向に湾曲した作業爪２００Ｌと、右方向に湾曲した作業爪２００Ｒとで構成され、回転軸１５２の軸方向に間隔をおいて取り付けられる。なお、本実施形態では、作業爪２００Ｌ及び作業爪２００Ｒは回転軸１５２の軸方向に一定間隔で取り付けられている。以下の説明において、作業爪２００Ｌ及び作業爪２００Ｒを特に区別しない場合、単に作業爪２００という。
【0045】
本実施形態では、回転軸１５２の軸方向において略同じ位置に、回転軸１５２に複数の爪ホルダ１５３及び作業爪２００が取付けられる。なお、図２では、回転軸１５２の軸方向において略同じ位置に、４つの爪ホルダ１５３が取り付けられており、これらの爪ホルダ１５３には、２本の作業爪２００Ｌ及び２本の作業爪２００Ｒが装着されている。ただし、装着される作業爪の種類や本数はこの構成に限定されない。
【0046】
図１に示すように、農作業機１００を背面側から見た場合、互いに向かい合って配置されている作業爪２００Ｒ、作業爪２００Ｌは、互いの爪先がオーバーラップしている。したがって、個々の作業爪２００Ｌ、作業爪２００Ｒが土を掘り起こす領域の幅は、隣接する作業爪２００Ｌ、作業爪２００Ｒ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。
【0047】
図２に示すように、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。図１に示すように、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。
【0048】
図２に示すように、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を軸として回転可能に接続されている。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。
【0049】
図１に示すように、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。
【0050】
制御装置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、センサによって取得されたデータ等）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する。
【0051】
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、制御装置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通信端末や走行機体に搭載されるタブレットＰＣ等の通信端末との間の通信を制御する機能を有していてもよい。
【0052】
［作業爪２００の構成］
図３Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図３Ａの上方から見た図である。具体的には、図３Ａ及び図３Ｂに示す作業爪２００は、図１及び図２の作業爪２００Ｒを農作業機１００の右側方から見た図である。なお、本実施形態に示す作業爪２００Ｒの形状は一例に過ぎず、この形状に限定されない。また、作業爪２００Ｌ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、以下に説明する作業爪２００Ｒと同様の特徴を有する。以下の説明において、作業爪２００Ｒを単に作業爪２００という。
図３Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図３Ａの上方から見た図である。具体的には、図３Ａ及び図３Ｂに示す作業爪２００は、図１及び図２の作業爪２００Ｒを農作業機１００の右側方から見た図である。なお、本実施形態に示す作業爪２００Ｒの形状は一例に過ぎず、この形状に限定されない。また、作業爪２００Ｌ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、以下に説明する作業爪２００Ｒと同様の特徴を有する。以下の説明において、作業爪２００Ｒを単に作業爪２００という。
【0053】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、作業爪２００にはセンサ３００が設けられている。図３Ｂに示すように、センサ３００は作業爪２００の第１面２０１側に設けられている。図３Ａにおいて、第１面２０１側は作業爪２００の紙面奥側であるが、説明の便宜上、図３Ａのセンサ３００を実線で表示している。
【0054】
図３Ａにおいて、作業爪２００は、取付け基部２１０、縦刃部２２０、及び横刃部２３０を有する。取付け基部２１０は第１面２０１及び第２面２０３を備える平板状であり、Ｄ１方向に直線状に延びている。第２面２０３は第１面２０１とは反対側の面である。縦刃部２２０は取付け基部２１０から連続して、Ｄ２方向に湾曲しながらＤ１方向に延びている。図３Ｂに示すように、横刃部２３０は縦刃部２２０から連続して、Ｄ３方向に略一定の曲率半径で湾曲しながらＤ２方向（つまり、第１面２０１から第２面２０３に向かう方向）に延びている。ただし、横刃部２３０のＤ３方向への湾曲は一定の曲率半径でなくてもよい。縦刃部２２０及び横刃部２３０の下方の端部には刃縁部２４０が設けられている。刃縁部２４０は、縦刃部２２０及び横刃部２３０の下端に向かって徐々に作業爪２００の板厚が小さくなる形状を有している。刃縁部２４０の反対側、つまり縦刃部２２０及び横刃部２３０の上方の端部を峰縁部２５０という。峰縁部２５０は、第１面２０１及び第２面２０３を主面とした場合、側面に該当する部分である。本実施形態では、縦刃部２２０及び横刃部２３０をまとめて刃部と呼ぶ場合がある。取付け基部２１０には、作業爪２００を貫通する貫通孔２１５が設けられている。詳細は後述するが、取付け基部２１０を爪ホルダ１５３に挿入し、ボルトなどの締結具を貫通孔２１５に通すことで、作業爪２００が爪ホルダ１５３に固定される。
【0055】
本実施形態では、図３Ｂにおいて、Ｄ３方向に湾曲した横刃部２３０の内側の面を内側湾曲面２０７といい、横刃部２３０の外側の面を外側湾曲面２０５という。第１面２０１が連続して延びた面が外側湾曲面２０５であり、第２面２０３が連続して延びた面が内側湾曲面２０７である。
【0056】
上記の作業爪２００において、センサ３００は取付け基部２１０の第１面２０１側に設けられている。センサ３００は、取付け基部２１０において、取付け基部２１０と縦刃部２２０との境界付近に設けられている。ただし、センサ３００は取付け基部２１０において、貫通孔２１５付近に設けられてもよい。また、センサ３００を取付け基部２１０に設ける場合、センサ３００を第２面２０３側に設けてもよい。センサ３００は、作業爪２００が爪ホルダ１５３に取り付けられた状態において、爪ホルダ１５３の内部に位置してもよく、爪ホルダ１５３の外部に位置してもよい。
【0057】
センサ３００は、縦刃部２２０又は横刃部２３０に設けられていてもよい。センサ３００を縦刃部２２０又は横刃部２３０に設ける場合、作業爪２００が摩耗しにくい位置にセンサ３００を設けることが望ましい。ここで、上記のように横刃部２３０がＤ３方向に湾曲しているため、図２に示すように耕耘ロータ１５０が回転すると、圃場の土等は内側湾曲面２０７によってすくい上げられる。この動作によって、反転、攪拌、及び放擲が行われる。つまり、主に内側湾曲面２０７が圃場の土等に作用するため、内側湾曲面２０７は摩耗しやすい。したがって、センサ３００を内側湾曲面２０７以外の領域に設けることが好ましい。例えば、センサ３００を第１面２０１又は外側湾曲面２０５に設けることが望ましい。ただし、摩耗しにくい取付け基部２１０であれば、センサ３００を第２面２０３に設けてもよい。
【0058】
センサ３００として、加速度センサ及びジャイロセンサを用いることができる。又は、センサ３００として、これらのセンサに加えて磁気センサを用いることができる。加速度センサ及びジャイロセンサを併せて６軸センサということができ、加速度センサ、ジャイロセンサ、及び磁気センサを併せて９軸センサということができる。また、センサ３００として、上記のセンサの他に、歪みセンサ、ロードセル等の圧力センサ、音センサ、及び光センサなどの物理量センサを用いることができる。センサ３００として、上記のセンサ以外に土壌の水分を検出するセンサ、土壌の塩分を検出するセンサ、及び土壌の温度を検出するセンサ、土壌のｐＨ（水素イオン指数）を検出するセンサなどの土壌センサを用いることができる。ただし、センサ３００として用いられるセンサは、上記のセンサに限定されず、その他のセンサを用いることができる。
【0059】
詳細は後述するが、センサ３００は電源を内蔵していてもよく、配線を介して外部から電源が供給されてもよい。また、センサ３００がセンシングしたデータはセンサ３００に内蔵された記憶装置に保存されてもよく、センサ３００に接続され、作業爪２００に設けられた記憶装置に保存されてもよい。センサ３００がセンシングしたデータは、作業爪２００の外部に設けられた記憶装置に配線を介して送信されてもよく、無線で送信されてもよい。
【0060】
センサ３００は、センサ３００に固有の識別子を有していてもよい。識別子はセンサ３００によって異なるため、識別子に基づいてセンサ３００を特定することができる。識別子はセンサ３００に内蔵された記憶装置に記憶されていてもよく、センサ３００に接続された他の記憶装置に記憶されていてもよい。識別子は、センサ３００がセンシングしたデータと同様に外部機器に送信される。センサ３００が識別子を有し、その識別子が外部機器に送信されることで、例えば、センサ３００が取り付けられた作業爪２００が農作業機１００に複数装着されている場合であっても、センサ３００によってセンシングされたデータがどの作業爪２００に取り付けられたセンサ３００のデータなのかを特定することができる。つまり、識別子に基づいて作業爪２００を特定することができる。
【0061】
本実施形態では、回転軸１５２に取り付けられた爪ホルダ１５３に作業爪２００が装着されたホルダ方式を例示したが、回転軸１５２に取り付けられたフランジに作業爪２００が装着されたフランジ方式を採用することもできる。なお、フランジ方式を採用する場合、作業爪２００にはフランジに取り付けるための貫通孔が設けられる。作業爪２００を装着するための爪ホルダ１５３及びフランジを「装着部」ということができる。
【0062】
本実施形態では、刃縁部２４０が外側湾曲面２０５の片面だけに設けられた構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、刃縁部２４０が外側湾曲面２０５及び内側湾曲面２０７の両面に設けられていてもよい。刃縁部２４０が外側湾曲面２０５及び内側湾曲面２０７の両面に設けられる場合、外側湾曲面２０５側の斜面と内側湾曲面２０７側の斜面とが同じ傾斜角であってもよく、異なる傾斜角であってもよい。
【0063】
［作業爪２００の摩耗及び作業状態の評価方法］
図１１及び図１２を用いて、作業爪２００の摩耗及び作業状態の評価方法を説明する。ここでは、センサ３００として６軸センサ（加速度センサ及びジャイロセンサ）が用いられ、センサ３００を用いて、作業中の作業爪２００の振動を検知し、その振動の情報に基づいて作業爪２００の摩耗及び作業状態を評価する方法について説明する。
図１１及び図１２を用いて、作業爪２００の摩耗及び作業状態の評価方法を説明する。ここでは、センサ３００として６軸センサ（加速度センサ及びジャイロセンサ）が用いられ、センサ３００を用いて、作業中の作業爪２００の振動を検知し、その振動の情報に基づいて作業爪２００の摩耗及び作業状態を評価する方法について説明する。
【0064】
図１１は、本発明の一実施形態に係る作業爪の摩耗及び作業状態の評価方法の動作フローを示す図である。図１１に示すように、まず、作業爪２００を交換（Ｓ４０１）した後に、初期状態（摩耗する前）の作業爪２００を用いた作業中（作業爪２００が圃場に対して作用している状態）の初期振動データを取得する（Ｓ４０３）。次に、Ｓ４０３で取得した初期振動データに基づいて、作業中の作業爪２００の振動が異常か否かを判断するためのしきい値を設定する（Ｓ４０５）。このしきい値は、作業者がＳ４０３で取得した振動データを解析することで設定してもよく、Ｓ４０３で取得した振動データに基づいて自動的に設定されてもよい。なお、しきい値を自動的に設定する場合、当該しきい値はＳ４０３で取得した振動データを統計処理することで算出される。具体的には、Ｓ４０３で取得した振動データから得られた標準偏差に定数を乗じた値をしきい値として設定することができる。なお、しきい値は上限及び下限の両方を設定してもよく、上限又は下限の一方のみを設定してもよい。
【0065】
Ｓ４０５でしきい値を設定したら、センサ３００で作業爪２００の振動データを取得しながら作業を開始し、経時的な作業中の振動データを取得する（Ｓ４０７）。Ｓ４０７の経時振動データ取得を行いながら、取得した振動データとしきい値とを比較する。振動データがしきい値を超えない場合、異常が発生していないと判断され（Ｓ４０９の「ＮＯ」）、経時振動データ取得を継続する。一方、振動データがしきい値を超えた場合、異常が発生したと判断され（Ｓ４０９の「ＹＥＳ」）、異常が発生したことを通知する（Ｓ４１１）。Ｓ４１１の異常発生通知は、アラーム音などの音で通知してもよく、警報ランプの点灯やディスプレイへの異常発生通知などの表示で通知してもよい。なお、農作業機１００が自動運転されている場合は、Ｓ４１１の異常発生通知をトリガとして農作業機１００の運転を停止してもよい。
【0066】
Ｓ４０３の初期振動データの取得、及びＳ４０７の経時的な振動データの取得は、上記のように作業中の振動データを取得してもよいが、空転状態（つまり、作業爪２００が圃場に対して作用していない状態）の振動データを取得してもよい。
【0067】
Ｓ４０９の異常発生有無の判断はリアルタイムで行われてもよく、一定期間毎又はある作業をトリガとして行われてもよい。異常発生有無の判断がリアルタイムで行われる場合、振動データがしきい値を超えた場合にすぐに異常が発生したと判断してもよいが、ノイズを除去するために、振動データが連続して数回しきい値を超えた場合に異常が発生したと判断してもよい。異常発生有無の判断が一定期間毎に行われる場合、しきい値を超えた振動データが１つでも存在したら異常が発生したと判断してもよいが、ノイズを除去するために、しきい値を超えた振動データが予め設定された回数以上存在した場合に異常が発生したと判断してもよい。又は、当該一定期間の振動データの統計値がしきい値を超えた場合に異常が発生したと判断してもよい。異常発生有無の判断がある作業をトリガとして行われる場合、トリガとなる作業は作業開始時（農作業機１００がオフ状態からオン状態に切り替わったタイミング）であってもよく、作業終了時（農作業機１００がオン状態からオフ状態に切り替わったタイミング）であってもよい。例えば、作業開始から作業終了までの振動データを用いて上記と同様の判断を行ってもよい。
【0068】
図１２は、本発明の一実施形態に係る作業爪の摩耗及び作業状態の評価方法の一例を示す図である。図１２の横軸は時間であり、縦軸は振動データの振幅（つまり、振動の大きさ）である。図１２において、期間４２１で作業爪２００が交換され、農作業機１００にまだ摩耗していない作業爪２００が装着される。期間４２３で初期振動データの取得が行われる。期間４２３の振動データは正常な状態の作業爪２００の振動データとして扱われる。期間４２５でしきい値の設定が行われる。そして、期間４２７で作業が開始される。なお、図１２では、しきい値として上限及び下限の両方が設定されている。
【0069】
期間４２７において、期間４３１では振幅がしきい値の下限を下回っている。まだ作業爪２００の使用時間が短いにも拘わらず振幅が下限以下の場合、農作業機１００が十分に圃場に接しておらず、作業爪２００の耕深が浅い可能性がある。したがって、このような場合には、作業条件が不適切である可能性を示す異常通知がなされる。つまり、センサ３００によって取得されたデータだけではなく、そのデータ及び時間（例えば、作業爪２００の累積使用時間）に基づいて各種評価を行ってもよい。期間４３３では、振幅がしきい値の上限及び下限の間にあるため、異常が発生していないと判断される。期間４３５では、振幅がしきい値の上限を上回っている。使用時間が一定の時間を超し、振幅が上限以上（又は、下限以下）の場合、作業爪２００が摩耗又は破損して異常な振動が発生している（又は、作業爪２００が十分に圃場に接していない）可能性がある。したがって、このような場合には、作業爪２００の摩耗が基準値を超した又は破損した可能性を示す異常通知がなされる。
【0070】
上記の処理は、制御装置１７０に備えられた中央演算処理装置が記憶装置に記憶されたプログラムを読み出して実行することで行われる。当該プログラムは、制御装置１７０の記憶装置に格納されていてもよいが、サーバ等からダウンロードして一時的に制御装置１７０に格納され、実行されてもよい。
【0071】
上記の例では、作業中の作業爪２００の振動データに基づいて異常発生の有無を判断する方法を例示したが、この方法に限定されない。例えば、振動データの代わりに作業爪２００の歪みを測定したデータなどに基づいて、異常発生の有無を判断してもよい。
【0072】
また、このような異常発生の通知に限らず、作業爪２００の耕耘性能の低下を考慮して、耕耘深さの調整、作業爪２００の回転速度の調整など、一定レベルまで摩耗した作業爪２００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。
【0073】
さらに、作業爪２００の交換時期であるという情報は、制御装置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、例えば、爪軸に耕耘爪が装着された、農作業機に対して脱着可能な耕耘装置の農作業者へ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。
【0074】
以上のように、本実施形態に係る作業爪２００によると、農作業機１００が圃場に対して作業を行いながら、つまり農作業者が作業爪２００を目視確認することなく、作業爪２００と圃場との作用によって作業爪２００が受ける振動や、作業爪２００に発生する歪みなどの情報から、作業爪２００の摩耗の度合いや、圃場に対する作業状態を評価することができる。また、作業爪２００の振動の変化など、従来は作業者の経験や勘に頼っていた異常発生の有無を定量的に評価することができる。
【0075】
〈第１実施形態の変形例〉
図３Ｃを用いて、上記の第１実施形態の変形例について説明する。ここでは、作業爪２００の外部に設けられた外部機器（例えば、外部のアンテナ装置）から無線で供給された電力によってセンサ３００が動作し、センサ３００によって取得されたデータが無線で外部機器に送信される形態について説明する。
図３Ｃを用いて、上記の第１実施形態の変形例について説明する。ここでは、作業爪２００の外部に設けられた外部機器（例えば、外部のアンテナ装置）から無線で供給された電力によってセンサ３００が動作し、センサ３００によって取得されたデータが無線で外部機器に送信される形態について説明する。
【0076】
図３Ｃは、本発明の一実施形態の変形例に係る作業爪の部分拡大図である。図３Ｃに示すように、作業爪２００にはセンサ３００の他に、例えばマイクロコンピュータ又はＣＰＵなどの演算処理装置５１０、バッテリ５２０、及びワイヤレス給電通信制御装置５３０が設けられている。これらはセンサ３００に接続されている。作業爪２００には、さらに記憶装置５９０が設けられている。記憶装置５９０は少なくともワイヤレス給電通信制御装置５３０に接続されている。
【0077】
演算処理装置５１０は、情報処理を行う機能を有しており、センサ３００によって取得されたデータを解析し、解析したデータを一時的に保存する機能を有する。演算処理装置５１０は、解析したデータをワイヤレス給電通信制御装置５３０に送信する。データ解析の一例として、演算処理装置５１０は、センサ３００によって取得されたデータに対して統計処理を行ってもよい。また、演算処理装置５１０は、バッテリ５２０の残量をモニタし、バッテリ５２０が予め設定された基準値より少なくなったら、ワイヤレス給電通信制御装置５３０にバッテリ５２０への充電を開始するよう命令を出してもよい。
【0078】
バッテリ５２０は、センサ３００、演算処理装置５１０、及びワイヤレス給電通信制御装置５３０に電力を供給する。バッテリ５２０はワイヤレス給電通信制御装置５３０から供給された電力を蓄え、蓄えた電力をセンサ３００に供給する。バッテリ５２０として、電池又はキャパシタを用いることができる。より具体的には、バッテリ５２０として、小型サイズの固体電池又は電気二重層キャパシタを用いることができる。
【0079】
記憶装置５９０は、固有の識別子を記憶している。識別子はワイヤレス給電通信制御装置５３０によって外部機器に送信される。上述したセンサ３００に備えられた識別子と同様に、識別子に基づいて作業爪２００を特定することができる。記憶装置５９０は、演算処理装置５１０、バッテリ５２０、及びワイヤレス給電通信制御装置５３０のいずれかに内蔵されていてもよい。記憶装置５９０が識別子を記憶している場合、センサ３００は、識別子を有していてもよく、識別子を有していなくてもよい。なお、作業爪２００を特定する必要がない、又はその他の方法で作業爪２００を特定できる場合は、記憶装置５９０が識別子を有していなくてもよく、記憶装置５９０自体が省略されてもよい。
【0080】
ワイヤレス給電通信制御装置５３０は、外部機器からの給電に基づいてバッテリ５２０への充電を行い、演算処理装置５１０によって解析されたデータ及び上記の識別子を外部機器へ送信し、外部機器から受信した命令信号を演算処理装置５１０に送信する。ワイヤレス給電通信制御装置５３０は、外部機器と無線通信するためのアンテナを備えている。当該アンテナは、例えば電磁誘導方式で無線通信を行うコイル型であってもよく、電波方式で無線通信を行うアンテナ型であってもよい。ワイヤレス給電通信制御装置５３０は、例えば、外部機器から受信した高周波に基づいて電力を生成する整流回路、当該高周波に含まれる命令信号を解析する解析回路、外部機器と通信可能な電波を生成する電波生成回路、及び演算処理装置５１０によって解析されたデータに基づいて（解析されたデータを外部機器に送信するために）電波を変調する変調回路を有する。ワイヤレス給電通信制御装置５３０はこれらの回路の一部だけを有していてもよく、上記の回路以外の回路を有していてもよい。
【0081】
ワイヤレス給電通信制御装置５３０は、演算処理装置５１０によって解析されたデータ又はセンサ３００によって取得されたデータ、及び上記の識別子を外部機器に送信するワイヤレス通信制御機能だけを有していてもよい。つまり、ワイヤレス給電通信制御装置５３０の代わりに通信用ＩＣ（通信制御装置）が用いられてもよい。又は、ワイヤレス給電通信制御装置５３０は、外部機器から供給された電力をセンサ３００及びバッテリ５２０に供給するワイヤレス給電機能だけを有していてもよい。つまり、ワイヤレス給電通信制御装置５３０の代わりにワイヤレス給電用ＩＣ（給電装置）が用いられてもよい。上記の通信制御装置及び給電装置が個別に設けられてもよい。その場合、両者は配線等を介して接続され、互いに通信を行うことでワイヤレス給電通信制御装置５３０としての機能を果たしてもよい。なお、演算処理装置５１０によって解析されたデータ又はセンサ３００によって取得されたデータを送信する外部機器と、電力の供給を受ける外部機器は同じ機器であってもよく、異なる機器であってもよい。
【0082】
又は、バッテリ５２０が設けられていなくてもよい。バッテリ５２０が設けられていない場合、センサ３００がデータを取得する間、ワイヤレス給電通信制御装置５３０が外部機器から供給された電力をセンサ３００に供給してもよい。
【0083】
ワイヤレス給電通信制御装置５３０は、演算処理装置５１０によって解析されたデータをリアルタイムで外部機器に送信してもよく、当該解析データを演算処理装置５１０の記憶部又は記憶装置５９０に保存し、記憶部又は記憶装置５９０に蓄積された解析データをまとめて外部機器に送信してもよい。
【0084】
センサ３００、演算処理装置５１０、バッテリ５２０、ワイヤレス給電通信制御装置５３０、及び記憶装置５９０を含む電子機器は、個別に配置されて、配線等を介して互いに接続されてもよいが、これらの電子機器のうち２つ以上の電子機器が一体化されていてもよい。例えば、作業爪２００とは異なる基板上で上記の２以上の電子機器が互いに接続され、パッケージ化された状態で作業爪２００に配置されてもよい。又は、上記の２以上の電子機器がチップ化された状態で作業爪２００に配置されてもよい。例えば、これらの電子機器が絶縁性フィルムによってパッケージ化され、当該絶縁性フィルムを粘着剤又は接着剤によって作業爪２００に貼り付けてもよい。上記の電子機器及び各々の電子機器に備えられた機能が全て作業爪２００に設けられてもよく、これらの一部が作業爪２００に設けられてもよい。
【0085】
上記の変形例によると、センサ３００に無線で外部機器から電力の供給を受けることができる。また、センサ３００によって取得されたデータを無線で外部機器に送信することができる。また、上記の電子機器がパッケージ化されていることで、既存の作業爪２００にパッケージ化された電子機器を貼り付けるだけで作業爪２００にセンサ３００と取り付けることができる。
【0086】
〈第２実施形態〉
［作業爪２００Ａの構成］
図４Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図４Ａの上方から見た図である。図４Ａ及び図４Ｂに示す作業爪２００Ａは、センサ３００Ａが横刃部２３０Ａに設けられており、センサ３００Ａに配線３１０Ａが接続されている。作業爪２００Ａの取付け基部２１０Ａには外部端子３２０Ａが設けられており、外部端子３２０Ａは配線３１０Ａを介してセンサ３００Ａに接続されている。センサ３００Ａ、配線３１０Ａ、及び外部端子３２０Ａは、図４Ｂに示すように作業爪２００Ａの第１面２０１Ａ側（又は、外側湾曲面２０５Ａ側）に設けられている。図４Ａにおいて、第１面２０１Ａ側は作業爪２００Ａの紙面奥側であるが、説明の便宜上、図４Ａのセンサ３００Ａ、配線３１０Ａ、及び外部端子３２０Ａを実線で表示している。詳細は後述するが、配線３１０Ａは作業爪２００Ａと電気的に絶縁されている。また、配線３１０Ａの表面は絶縁層で覆われている。つまり、配線３１０Ａは絶縁体（後述する保護層３３０Ａ）に包まれている。
［作業爪２００Ａの構成］
図４Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図４Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図４Ａの上方から見た図である。図４Ａ及び図４Ｂに示す作業爪２００Ａは、センサ３００Ａが横刃部２３０Ａに設けられており、センサ３００Ａに配線３１０Ａが接続されている。作業爪２００Ａの取付け基部２１０Ａには外部端子３２０Ａが設けられており、外部端子３２０Ａは配線３１０Ａを介してセンサ３００Ａに接続されている。センサ３００Ａ、配線３１０Ａ、及び外部端子３２０Ａは、図４Ｂに示すように作業爪２００Ａの第１面２０１Ａ側（又は、外側湾曲面２０５Ａ側）に設けられている。図４Ａにおいて、第１面２０１Ａ側は作業爪２００Ａの紙面奥側であるが、説明の便宜上、図４Ａのセンサ３００Ａ、配線３１０Ａ、及び外部端子３２０Ａを実線で表示している。詳細は後述するが、配線３１０Ａは作業爪２００Ａと電気的に絶縁されている。また、配線３１０Ａの表面は絶縁層で覆われている。つまり、配線３１０Ａは絶縁体（後述する保護層３３０Ａ）に包まれている。
【0087】
図４Ａに示すように、センサ３００Ａ及び配線３１０Ａは、Ｄ１方向において、作業爪２００Ａの中央よりも峰縁部２５０Ａ側に設けられている。作業爪２００Ａは、圃場に対して作業を行う際に刃縁部２４０Ａ側から圃場に作用するため、作業爪２００Ａは刃縁部２４０Ａ側から摩耗する。作業爪２００Ａが摩耗して作業爪２００Ａの交換が必要な限界ラインを予め設定しておき、センサ３００Ａ及び配線３１０Ａをその限界ラインよりも峰縁部２５０Ａ側に設ける。配線３１０Ａは峰縁部２５０Ａに設けられてもよい。なお、センサ３００Ａ及び配線３１０Ａの少なくとも一方を上記の限界ラインに相当する位置に設けてもよい。その場合、センサ３００Ａが動作しなくなった時点で作業爪２００Ａの交換が必要であることの通知をするようにしてもよい。
【0088】
取付け基部２１０Ａにおいて、配線３１０Ａは外部端子３２０ＡからＤ１方向に取付け基部２１０Ａの形状に沿って延びている。縦刃部２２０Ａにおいて、配線３１０Ａは、Ｄ２方向に湾曲しながらＤ１方向に延びている。図４Ｂに示すように、横刃部２３０Ａにおいて、配線３１０Ａは、Ｄ３方向に湾曲しながらＤ２方向に延びている。上記の構成を換言すると、配線３１０Ａは作業爪２００Ａの形状に沿って設けられている。外部端子３２０Ａは、取付け基部２１０Ａの上端付近に設けられている。外部端子３２０Ａは、導体が表面に露出しており、後述するように爪ホルダ１５３Ａの内側に設けられた接続端子（又は外部配線）に接続される。
【0089】
図４Ｂに示すように、横刃部２３０Ａにおいて、作業爪２００Ａの第１面２０１Ａ側（外側湾曲面２０５Ａ側）には凹部２６０Ａが設けられており、その凹部２６０Ａの内部にセンサ３００Ａが配置されている。配線３１０Ａは第１面２０１Ａ側に設けられており、凹部２６０Ａの底部においてセンサ３００Ａに接続されている。なお、詳細は後述するが、配線３１０Ａと作業爪２００Ａとの間には絶縁層３４０Ａ（図４Ｃ参照）が設けられており、配線３１０Ａと作業爪２００Ａとは電気的に絶縁されている。作業爪２００Ａの第１面２０１Ａには保護層３３０Ａが設けられている。保護層３３０Ａはセンサ３００Ａ及び配線３１０Ａを覆う。図４Ｂでは、センサ３００Ａが設けられた以外の領域には、作業爪２００Ａの第１面２０１Ａ側に凹部が設けられていないが、センサ３００Ａが設けられた以外の領域において配線３１０Ａが設けられた領域に凹部が設けられていてもよい。保護層３３０Ａとして、樹脂系のコーティング材を用いることができる。例えば、保護層３３０Ａとして塗料を含む樹脂系のコーティング材を用いることで、作業爪２００Ａの塗装と保護層３３０Ａの形成を兼ねることができる。
【0090】
図４Ｃは、図４Ｂのセンサが設けられた領域の拡大図である。作業爪２００Ａの第１面２０１Ａ及び凹部２６０Ａの底部には絶縁層３４０Ａが設けられており、その絶縁層３４０Ａの上に配線３１０Ａが設けられている。配線３１０Ａは、例えば印刷法などの方法で形成することができる。絶縁層３４０Ａは少なくとも配線３１０Ａが配置された領域に設けられていればよい。絶縁層３４０Ａ及び配線３１０Ａは凹部２６０Ａの底部から側壁を介して凹部２６０Ａ以外の作業爪２００Ａの第１面２０１Ａに延びている。凹部２６０Ａの底部において、配線３１０Ａの上にセンサ３００Ａが設けられている。センサ３００Ａは、センサ３００Ａの回路に接続された端子部が作業爪２００Ａ側を向くように配置され、当該端子部と配線３１０Ａとが接続される。保護層３３０Ａは凹部２６０Ａを覆うように設けられている。保護層３３０Ａは、センサ３００Ａが設けられた空間を封止するように設けられる。つまり、凹部２６０Ａ及び保護層３３０Ａによって閉空間が形成されている。上記の構成によって、作業中に作業爪２００Ａに付着した土、泥、又は水分がセンサ３００Ａに付着し、センサ３００Ａが劣化することを抑制できる。
【0091】
保護層３３０Ａが凹部２６０Ａ以外の作業爪２００Ａの第１面２０１Ａ（この例では外側湾曲面２０５Ａ）に沿って設けられる場合、センサ３００Ａと保護層３３０Ａとの間に間隙が形成される。つまり、少なくとも、凹部２６０Ａの深さＨ１はセンサ３００Ａの高さＨ２より大きい。この例では、凹部２６０Ａの深さは、絶縁層３４０Ａの厚さ、配線３１０Ａの厚さ、及びセンサ３００Ａの高さの合計よりも大きい。
【0092】
凹部２６０Ａ及び保護層３３０Ａによって囲まれた領域は空洞であってもよく、充填材で満たされていてもよい。当該充填材として、例えば絶縁性の樹脂を用いることができる。この場合、当該充填材を保護層３３０Ａの一部と考えると、保護層３３０Ａが凹部２６０Ａの内部に設けられ、凹部２６０Ａの内部においてセンサ３００Ａを覆う、ということができる。また、保護層３３０Ａを塗装等の手法によって形成する場合、保護層３３０Ａを凹部２６０Ａの内部にも形成することができる。なお、センサ３００Ａを充填材で覆う場合、配線３１０Ａの表面に絶縁体が設けられていれば、保護層３３０Ａを省略してもよい。
【0093】
図４Ｄは、図４Ｂのセンサが設けられた領域の作業爪の凹部の形状を示す拡大図である。凹部２６０Ａは、底部２６１Ａ、底隅部２６３Ａ、側壁２６５Ａ、及び開口端部２６７Ａを有する。底隅部２６３Ａは、底部２６１Ａと側壁２６５Ａとの間の領域である。開口端部２６７Ａは、側壁２６５Ａと第１面２０１Ａとの間の領域である。側壁２６５Ａは底部２６１Ａに直交する向きに対して傾斜している。換言すると、側壁２６５Ａは、凹部２６０Ａの底部から開口端部２６７Ａに向かって凹部２６０Ａの幅が広がるテーパ形状を有する。さらに換言すると、凹部２６０Ａの側壁２６５Ａは順テーパ形状である。なお、凹部２６０Ａの幅とは、作業爪２００Ａを第１面２０１Ａ側から見た視野において、凹部２６０Ａの中心を通る任意の直線を引いた場合に、底部２６１Ａの任意の点から一定の高さにおいて上記の直線上で対向する凹部２６０Ａの側壁間の距離である。底隅部２６３Ａ及び開口端部２６７Ａは湾曲している。つまり、底隅部２６３Ａ及び開口端部２６７ＡはＲ形状である。又は、底隅部２６３Ａ及び開口端部２６７Ａが屈曲していてもよい。つまり、断面視において、底隅部２６３Ａ及び開口端部２６７Ａが曲線形状ではなく、複数の直線形状が屈折した形状であってもよい。
【0094】
このような形状にすることで、第１面２０１Ａから底部２６１Ａに延びる配線３１０Ａが、底隅部２６３Ａ及び開口端部２６７Ａで急激に（つまり、非常に小さな曲率半径で）折り曲げられ、配線３１０Ａに大きな応力が生じることで、配線３１０Ａが断線することを抑制することができる。
【0095】
配線３１０Ａが設けられない側の側壁２６９Ａ、及びその上下の底隅部及び開口端部が、上記の側壁２６５Ａ、底隅部２６３Ａ、及び開口端部２６７Ａの形状と同じ形状であってもよい。
【0096】
図４Ｂに示すように、上記の例では、センサ３００Ａが設けられた領域以外の配線３１０Ａが第１面２０１Ａに配置されているが、以下に説明するように、センサ３００Ａが設けられた領域以外の配線３１０Ａが第１面２０１Ａに形成された凹部２７０Ａに配置されてもよい。配線３１０Ａが凹部２７０Ａに配置された変形例について、図４Ｅを用いて説明する。図４Ｅは、変形例における図４ＡのＡ－Ａ’線の断面図を示す図である。配線３１０Ａが凹部２７０Ａに配置される場合、当該凹部２７０Ａは配線３１０Ａのパターンに沿って設けられる。つまり、配線３１０Ａは縦刃部２２０Ａを横切るように上記の凹部２７０Ａの内部に配置されている。凹部２７０Ａの底部には絶縁層３４０Ａが設けられており、その絶縁層３４０Ａの上に配線３１０Ａが設けられている。保護層３３０Ａは、配線３１０Ａが設けられた空間を封止するように設けられる。つまり、凹部２７０Ａ及び保護層３３０Ａによって閉空間が形成されている。上記の構成によって、作業中に作業爪２００Ａに付着した土、泥、又は水分が配線３１０Ａに付着し、配線３１０Ａが劣化することを抑制できる。
【0097】
保護層３３０Ａが凹部２７０Ａ以外の作業爪２００Ａの第１面２０１Ａに沿って設けられる場合、配線３１０Ａと保護層３３０Ａとの間に間隙が形成される。つまり、少なくとも、凹部２７０Ａの深さは配線３１０Ａの高さより大きい。この例では、凹部２７０Ａの深さは絶縁層３４０Ａ及び配線３１０Ａの厚さの合計よりも大きい。凹部２７０Ａの深さは凹部２６０Ａの深さと同じでもよく、異なってもよい。
【0098】
凹部２７０Ａ及び保護層３３０Ａによって囲まれた領域は空洞であってもよく、充填材で満たされていてもよい。当該充填材として、例えば絶縁性の樹脂を用いることができる。
【0099】
図４Ｅにおいて、配線３１０Ａは凹部２７０Ａの側壁２７５Ａを乗り上げないため、側壁２７５Ａの傾斜角は図４Ｄの側壁２６５Ａよりも急峻であり、底隅部２７３Ａ及び開口端部２７７Ａの形状は直線形状が屈曲した形状だが、これらは図４Ｄの側壁２６５Ａ、底隅部２６３Ａ、及び開口端部２６７Ａと同様の形状であってもよい。
【0100】
配線３１０Ａは、導体で構成されたものであればよく、電線（電気を通すワイヤ）、プリント配線（フィルム又は樹脂等の絶縁体上に導体を印刷又はインクジェット等で塗布したもの）などを用いることができる。つまり、通電可能な物体であれば、配線３１０Ａとして用いることが可能である。なお、上記のように、作業爪２００Ａは、内側湾曲面２０７Ａが土壌に作用して耕耘性能を発揮するため、内側湾曲面２０７Ａの表面塗装は外側湾曲面２０５Ａに比べて剥げやすい。したがって、配線３１０Ａは外側湾曲面２０５Ａに配置することが望ましいが、内側湾曲面２０７Ａに配置することも可能である。
【0101】
上記のように、配線３１０Ａは、作業爪２００Ａとは電気的に絶縁された状態で配置される。例えば、配線３１０Ａとして電線を用いる場合、絶縁電線（絶縁材で電線を被覆したもの）を用いればよく、プリント配線を用いる場合は、フィルム又は樹脂材料等で導体を被覆したものを用いればよい。
【0102】
なお、配線３１０Ａを外側湾曲面２０５Ａに配置する際には、塗装前の作業爪２００Ａに配線３１０Ａを貼り付け、その上から塗装又はコーティングを施すことが望ましい。このような構成とすることにより、作業中の作業爪２００Ａから配線３１０Ａが剥がれ落ちるといった不具合を防止することができる。
【0103】
以上のように、本実施形態に係る作業爪２００Ａによると、取付け基部２１０Ａに外部端子３２０Ａが設けられているため、作業爪２００Ａを爪ホルダ１５３Ａに取り付けることでセンサ３００Ａへの電源供給、及びセンサ３００Ａからの信号抽出を実現することができる。また、センサ３００Ａを作業爪２００Ａに設けられた凹部２６０Ａに配置することで、作業中にセンサ３００Ａにかかる外力を小さくすることができる。また、凹部２６０Ａ及び保護層３３０Ａによってセンサ３００Ａが封止されることで、センサ３００Ａの劣化を抑制することができる。さらに、凹部２６０Ａの側壁２６５Ａがテーパ形状であり、底隅部２６３Ａ及び開口端部２６７Ａの形状が湾曲していることで、側壁２６５Ａを乗り上げる配線３１０Ａに強い応力が発生することを抑制でき、配線３１０Ａの断線を抑制することができる。
【0104】
〈第３実施形態〉
［作業爪２００Ｂの構成］
図５Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図４Ｂと同じ方向から見た図である。図５Ｂは、図５Ａのセンサが設けられた領域の拡大図である。なお、本実施形態の作業爪２００Ｂを農作業機１００Ｂの側方から見た図は図４Ａと同じなので、省略する。図５Ａ及び図５Ｂに示す作業爪２００Ｂは、図４Ａ～図４Ｅに示す作業爪２００Ａと類似しているが、配線３１０Ｂが保護層３３０Ｂ側に設けられている点において、作業爪２００Ａと相違する。以下の説明において、主に作業爪２００Ａとの相違点について説明し、作業爪２００Ａと共通する特徴については説明を省略する場合がある。なお、本実施形態では、配線３１０Ｂとしてプリント配線が用いられた構成を例示するが、この構成に限定されない。
［作業爪２００Ｂの構成］
図５Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図４Ｂと同じ方向から見た図である。図５Ｂは、図５Ａのセンサが設けられた領域の拡大図である。なお、本実施形態の作業爪２００Ｂを農作業機１００Ｂの側方から見た図は図４Ａと同じなので、省略する。図５Ａ及び図５Ｂに示す作業爪２００Ｂは、図４Ａ～図４Ｅに示す作業爪２００Ａと類似しているが、配線３１０Ｂが保護層３３０Ｂ側に設けられている点において、作業爪２００Ａと相違する。以下の説明において、主に作業爪２００Ａとの相違点について説明し、作業爪２００Ａと共通する特徴については説明を省略する場合がある。なお、本実施形態では、配線３１０Ｂとしてプリント配線が用いられた構成を例示するが、この構成に限定されない。
【0105】
図５Ｂに示すように、配線３１０Ｂは保護層３３０Ｂに設けられている。つまり、配線３１０Ｂは保護層３３０Ｂに接している。センサ３００Ｂは配線３１０Ｂの下面に接続されている。凹部２６０Ｂには、保護層３３１Ｂが設けられている。保護層３３１Ｂは、センサ３００Ｂの側壁及び下面に接し、さらに凹部２６０Ｂの側壁及び底面に接している。なお、保護層３３１Ｂはセンサ３００Ｂと凹部２６０Ｂの側壁及び底面の少なくとも一方とに接していればよい。上記のように、保護層３３１Ｂがセンサ３００Ｂと凹部２６０Ｂの側壁及び底面の少なくとも一方とに接していることで、作業爪２００Ｂの振動がセンサ３００Ｂに効率よく伝達される。保護層３３１Ｂは保護層３３０Ｂと同一の材料であってもよく、異なる材料であってもよい。両者が同一の材料の場合、両者が連続していてもよい。ただし、保護層３３１Ｂが設けられず、凹部２６０Ｂが空洞であってもよい。
【0106】
上記の構成は、凹部２６０Ｂが設けられた作業爪２００Ｂと、センサ３００Ｂ及び配線３１０Ｂが設けられた保護層３３０Ｂとをそれぞれ準備し、接着剤等を用いてこれらを接着することで形成することができる。
【0107】
以上のように、本実施形態に係る作業爪２００Ｂによると、第２実施形態の作業爪２００Ａと同様の効果を得ることができる。さらに、作業爪２００Ｂへのセンサ３００Ｂの取付けを容易に行うことができ、製造工程の簡略化及び製造コストの低減の効果を得ることができる。
【0108】
〈第４実施形態〉
［作業爪２００Ｃの構成］
図６Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図６Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図６Ａの上方から見た図である。図６Ｃは、本発明の一実施形態に係る作業爪にセンサを取り付ける様子を示す図である。図６Ａ～図６Ｃに示す作業爪２００Ｃは、図４Ａ～図４Ｅに示す作業爪２００Ａと類似しているが、作業爪２００Ｃに貫通孔２８０Ｃが設けられており、センサ３００Ｃがその貫通孔２８０Ｃの内部に配置されている点において、作業爪２００Ａと相違する。以下の説明において、主に作業爪２００Ａとの相違点について説明し、作業爪２００Ａと共通する特徴については説明を省略する場合がある。なお、本実施形態では、配線３１０Ｃとしてプリント配線が用いられた構成を例示するが、この構成に限定されない。
［作業爪２００Ｃの構成］
図６Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図６Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図６Ａの上方から見た図である。図６Ｃは、本発明の一実施形態に係る作業爪にセンサを取り付ける様子を示す図である。図６Ａ～図６Ｃに示す作業爪２００Ｃは、図４Ａ～図４Ｅに示す作業爪２００Ａと類似しているが、作業爪２００Ｃに貫通孔２８０Ｃが設けられており、センサ３００Ｃがその貫通孔２８０Ｃの内部に配置されている点において、作業爪２００Ａと相違する。以下の説明において、主に作業爪２００Ａとの相違点について説明し、作業爪２００Ａと共通する特徴については説明を省略する場合がある。なお、本実施形態では、配線３１０Ｃとしてプリント配線が用いられた構成を例示するが、この構成に限定されない。
【0109】
図６Ａに示すように、図４Ａにおいて凹部２６０Ａが設けられていた箇所と同様の箇所に、作業爪２００Ｃの第１面２０１Ｃ（外側湾曲面２０５Ｃ）と第２面２０３Ｃ（内側湾曲面２０７Ｃ）とを貫通する貫通孔２８０Ｃが設けられている。
【0110】
本実施形態では、貫通孔２８０Ｃが設けられた作業爪２００Ｃと、センサ３００Ｃ及び配線３１０Ｃが設けられた保護層３３０Ｃとをそれぞれ準備し、接着剤等を用いてこれらを接着することでセンサ３００Ｃを作業爪２００Ｃに取り付ける。図６Ｂでは、センサ３００Ｃ及び配線３１０Ｃが設けられた保護層３３０Ｃが作業爪２００Ｃに取り付けられる前の状態と、取り付けられた状態とが表示されている。
【0111】
図６Ｃに示すように、配線３１０Ｃは保護層３３０Ｃの下に配置されている。充填物３５０Ｃは保護層３３０Ｃの下に設けられている。充填物３５０Ｃは保護層３３０Ｃの下面から下方に向かって突出しており、下方に向かって充填物３５０Ｃの幅が小さくなる形状を有している。つまり、充填物３５０Ｃはテーパ形状である。なお、充填物３５０Ｃの幅とは、充填物３５０Ｃを充填物３５０Ｃの下面３５１Ｃに対して直交する方向から見た視野において、充填物３５０Ｃの中心を通る任意の直線を引いた場合に、下面３５１Ｃの任意の点から一定の高さにおいて上記の直線上で対向する充填物３５０Ｃの側壁間の距離である。充填物３５０Ｃは、例えば樹脂等のように弾性を有している。センサ３００Ｃ及び配線３１０Ｃは保護層３３０Ｃの先端付近で充填物３５０Ｃに包まれている。配線３１０Ｃは、充填物３５０Ｃに包まれた領域以外では保護層３３０Ｃに接しているが、充填物３５０Ｃに包まれた領域では保護層３３０Ｃから離れている。つまり、配線３１０Ｃと保護層３３０Ｃとの間に充填物３５０Ｃが設けられている。この構成によって、センサ３００Ｃを第１面２０１Ｃ（外側湾曲面２０５Ｃ）から遠ざけることができるため、外力によってセンサ３００Ｃが破損することを抑制することができる。
【0112】
貫通孔２８０Ｃの側壁は、テーパ形状部２８１Ｃ及び直線形状部２８３Ｃを有する。テーパ形状部２８１Ｃは、貫通孔２８０Ｃの内部から第１面２０１Ｃに向かって貫通孔２８０Ｃの幅が徐々に大きくなるテーパ形状を有する。貫通孔２８０Ｃの側壁は、充填物３５０Ｃのテーパ形状部に沿った形状にすることができる。直線形状部２８３Ｃは、貫通孔２８０Ｃの内部から第２面２０３Ｃまで（開口端部２８５Ｃを除く領域）貫通孔２８０Ｃの幅がほぼ同じ形状を有する。換言すると、直線形状部２８３Ｃにおいて、対向する側壁は略平行である。なお、対向する側壁とは、作業爪２００Ｃを第１面２０１Ｃ側から見た視野において、貫通孔２８０Ｃの中心を通る任意の直線を引いた場合に、当該直線上で対向する貫通孔２８０Ｃの側壁を指す。例えば貫通孔２８０Ｃの形状が真円の場合は、貫通孔２８０Ｃの直径上の側壁が対向する側壁である。また、貫通孔２８０Ｃの幅とは、貫通孔２８０Ｃが作業爪２００Ｃを貫通する方向（つまり、作業爪２００Ｃの板厚方向）の任意の位置において、上記の直線上で対向する貫通孔２８０Ｃの側壁間の距離である。貫通孔２８０Ｃの側壁の表面凹凸において、テーパ形状部２８１Ｃの凹凸は直線形状部２８３Ｃの凹凸よりも大きい。直線形状部２８３Ｃの側壁と第２面２０３Ｃとの間の貫通孔２８０Ｃの開口端部２８５Ｃの形状は湾曲したＲ形状である。
【0113】
充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃに挿入され、貫通孔２８０Ｃに充填物３５０Ｃが充填されることで、センサ３００Ｃが作業爪２００Ｃに取り付けられる。充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃから脱離することを抑制するために、充填前の状態において、充填物３５０Ｃは貫通孔２８０Ｃよりも大きい。したがって、充填物３５０Ｃの弾性変形を利用して、充填物３５０Ｃを貫通孔２８０Ｃに挿入する。貫通孔２８０Ｃに挿入された充填物３５０Ｃは、弾性変形した状態からの復元力によって貫通孔２８０Ｃの側壁を押す。この貫通孔２８０Ｃの側壁を押す圧力によって、充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃから脱離することを抑制する。
【0114】
以上のように、本実施形態に係る作業爪２００Ｃによると、第３実施形態の作業爪２００Ｂと同様の効果を得ることができる。さらに、作業爪２００Ｃでは、充填物３５０Ｃ及び貫通孔２８０Ｃのテーパ形状部２８１Ｃの各々がテーパ形状を有しているため、充填物３５０Ｃを貫通孔２８０Ｃに挿入しやすく、作業性が向上するという効果を得ることができる。また、充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃの側壁を押すため、仮に接着剤等を用いない場合であっても、充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃから脱離することを抑制することができる。
【0115】
テーパ形状部２８１Ｃの表面凹凸が直線形状部２８３Ｃの表面凹凸より大きいことで、充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃから脱離しやすいテーパ形状部２８１Ｃにおいて、充填物３５０Ｃと貫通孔２８０Ｃ側壁との間の摩擦抵抗が大きくなり、充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃから脱離しにくくなる。なお、仮に直線形状部２８３Ｃの表面凹凸をテーパ形状部２８１Ｃの表面凹凸と同じくらいに大きくすると、充填物３５０Ｃを貫通孔２８０Ｃに挿入する際の摩擦抵抗が大きくなりすぎるため、充填物３５０Ｃを貫通孔２８０Ｃに挿入しにくくなってしまう。しかし、上記の構成によると、充填物３５０Ｃを貫通孔２８０Ｃに挿入しやすく、充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃから脱離しにくい構成を得ることができる。
【0116】
なお、本実施形態では、充填物３５０Ｃ及び貫通孔２８０Ｃの両方がテーパ形状を有している構成を例示したが、少なくとも一方がテーパ形状を有していればよい。また、充填物３５０Ｃの側壁と貫通孔２８０Ｃの側壁とを接着剤を用いて接着してもよい。また、充填前の状態において、充填物３５０Ｃは貫通孔２８０Ｃと同じ大きさであってもよく、充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃより小さくてもよい。仮に、充填物３５０Ｃが貫通孔２８０Ｃよりも小さい場合は、充填物３５０Ｃの側壁と貫通孔２８０Ｃの側壁との間を接着剤などで埋めてもよい。また、この場合、充填物３５０Ｃは樹脂でなく、金属やセラミックスであってもよい。
【0117】
［第４実施形態の変形例］
図６Ｄは、本発明の一実施形態の変形例に係る作業爪にセンサが取り付けられた状態を示す図である。図６Ｄに示す作業爪２００Ｃ’では、センサ３００Ｃ’が貫通孔２８０Ｃ’の側壁の直線形状部２８３Ｃ’に配置されている。センサ３００Ｃ’は直線形状部２８３Ｃ’に接着剤等を用いて接着されている。配線３１０Ｃ’は、センサ３００Ｃ’に接続され、センサ３００Ｃ’から第１面２０１Ｃ’に延びている。保護層３３０Ｃ’は配線３１０Ｃ’の上に設けられており、貫通孔２８０Ｃ’の一方の開口端を覆っている。貫通孔２８０Ｃ’には、充填物３５０Ｃ’が充填されている。
図６Ｄは、本発明の一実施形態の変形例に係る作業爪にセンサが取り付けられた状態を示す図である。図６Ｄに示す作業爪２００Ｃ’では、センサ３００Ｃ’が貫通孔２８０Ｃ’の側壁の直線形状部２８３Ｃ’に配置されている。センサ３００Ｃ’は直線形状部２８３Ｃ’に接着剤等を用いて接着されている。配線３１０Ｃ’は、センサ３００Ｃ’に接続され、センサ３００Ｃ’から第１面２０１Ｃ’に延びている。保護層３３０Ｃ’は配線３１０Ｃ’の上に設けられており、貫通孔２８０Ｃ’の一方の開口端を覆っている。貫通孔２８０Ｃ’には、充填物３５０Ｃ’が充填されている。
【0118】
図６Ｄに示すセンサ３００Ｃ’は、図６Ａ～図６Ｃに示すセンサ３００Ｃとは異なる製造方法で作業爪２００Ｃ’に取り付けられる。図６Ｄのセンサ３００Ｃ’は、センサ３００Ｃ’に配線３１０Ｃ’が接続された状態で貫通孔２８０Ｃ’の側壁（直線形状部２８３Ｃ’）に取り付けられる。配線３１０Ｃ’を第１面２０１Ｃ’に配置した状態で、配線３１０Ｃ’の上に保護層３３０Ｃ’を形成する。そして、保護層３３０Ｃ’によって覆われていない側の貫通孔２８０Ｃ’の開口端側から充填物３５０Ｃ’を貫通孔２８０Ｃ’内に供給する。充填物３５０Ｃ’は、熱硬化性又は紫外線硬化性の樹脂を用いて、液状の充填物３５０Ｃ’を貫通孔２８０Ｃ’に流し込んだ後に硬化することで形成される。
【0119】
〈第５実施形態〉
［作業爪２００Ｄの構成］
図７Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図７Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図７Ａの矢印の方向から見た図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、取付け基部２１０Ｄの峰縁部２５０Ｄ側にセンサ３００Ｄ、配線３１０Ｄ、及び保護層３３０Ｄが設けられている。また、図７Ｂに示すように、配線３１０Ｄは峰縁部２５０Ｄから第１面２０１Ｄに延びている。配線３１０Ｄは第１面２０１Ｄ側で外部端子３２０Ｄに接続されている。なお、配線３１０Ｄは、作業爪２００Ｄとは電気的に絶縁されている。センサ３００Ｄ、配線３１０Ｄ、及び保護層３３０Ｄが設けられた領域の作業爪２００Ｄには、凹部又は貫通孔は設けられていない。したがって、これらの部材は、峰縁部２５０Ｄから作業爪２００Ｄの外側に向かって突出している。ただし、峰縁部２５０Ｄに凹部又は貫通孔が設けられ、これらの内部にセンサ３００Ｄ、配線３１０Ｄ、及び保護層３３０Ｄの少なくともいずれかが配置されてもよい。
［作業爪２００Ｄの構成］
図７Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図７Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図７Ａの矢印の方向から見た図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、取付け基部２１０Ｄの峰縁部２５０Ｄ側にセンサ３００Ｄ、配線３１０Ｄ、及び保護層３３０Ｄが設けられている。また、図７Ｂに示すように、配線３１０Ｄは峰縁部２５０Ｄから第１面２０１Ｄに延びている。配線３１０Ｄは第１面２０１Ｄ側で外部端子３２０Ｄに接続されている。なお、配線３１０Ｄは、作業爪２００Ｄとは電気的に絶縁されている。センサ３００Ｄ、配線３１０Ｄ、及び保護層３３０Ｄが設けられた領域の作業爪２００Ｄには、凹部又は貫通孔は設けられていない。したがって、これらの部材は、峰縁部２５０Ｄから作業爪２００Ｄの外側に向かって突出している。ただし、峰縁部２５０Ｄに凹部又は貫通孔が設けられ、これらの内部にセンサ３００Ｄ、配線３１０Ｄ、及び保護層３３０Ｄの少なくともいずれかが配置されてもよい。
【0120】
作業爪２００Ｄの取付け基部２１０Ｄは摩耗しにくい。また、作業爪２００Ｄの峰縁部２５０Ｄ側も摩耗しにくい。したがって、図７Ａにおいて、センサ３００Ｄが取り付けられた位置は、作業爪２００Ｄの中でも摩耗しにくい領域である。したがって、この領域にセンサ３００Ｄを取り付ける場合、作業爪２００Ｄに凹部や貫通孔を設けることなくセンサ３００Ｄを取り付けることができる。
【0121】
〈第６実施形態〉
［作業爪２００Ｅの構成］
図８Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図８Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図８Ａの上方から見た図である。図８Ａに示すように、作業爪２００Ｅにはセンサ３００Ｅの他に制御部５００Ｅが設けられている。また、図４Ａの外部端子３２０Ａの代わりに、取付け基部２１０Ｅに通信部５４０Ｅが設けられている。
［作業爪２００Ｅの構成］
図８Ａは、本発明の一実施形態に係る作業爪を農作業機の側方から見た図である。図８Ｂは、本発明の一実施形態に係る作業爪を図８Ａの上方から見た図である。図８Ａに示すように、作業爪２００Ｅにはセンサ３００Ｅの他に制御部５００Ｅが設けられている。また、図４Ａの外部端子３２０Ａの代わりに、取付け基部２１０Ｅに通信部５４０Ｅが設けられている。
【0122】
制御部５００Ｅは、例えばマイクロコンピュータ又はＣＰＵなどの演算処理装置５１０Ｅ、バッテリ５２０Ｅ、ワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅ、及び記憶装置５９０Ｅを有する。これらは配線３１０Ｅを介して互いに接続されている。制御部５００Ｅは配線３１０Ｅを介してセンサ３００Ｅ及び通信部５４０Ｅに接続されている。なお、記憶装置５９０Ｅは、少なくともワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅに接続されていればよい。
【0123】
演算処理装置５１０Ｅは、情報処理を行う機能を有しており、センサ３００Ｅによって取得されたデータを解析し、解析したデータを一時的に保存する機能を有する。演算処理装置５１０Ｅは、解析したデータをワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅに送信する。データ解析の一例として、演算処理装置５１０Ｅは、センサ３００Ｅによって取得されたデータに対して統計処理を行ってもよい。また、演算処理装置５１０Ｅは、バッテリ５２０Ｅの残量をモニタし、バッテリ５２０Ｅが予め設定された基準値より少なくなったら、ワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅにバッテリ５２０Ｅへの充電を開始するよう命令を出してもよい。
【0124】
バッテリ５２０Ｅは、センサ３００Ｅ、演算処理装置５１０Ｅ、及びワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅに電力を供給する。バッテリ５２０Ｅはワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅから供給された電力を蓄え、蓄えた電力をセンサ３００Ｅに供給する。バッテリ５２０Ｅとして、電池又はキャパシタを用いることができる。より具体的には、バッテリ５２０Ｅとして、小型サイズの固体電池又は電気二重層キャパシタを用いることができる。
【0125】
記憶装置５９０Ｅは、固有の識別子を記憶している。識別子は、ワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅによって、通信部５４０Ｅを介して外部機器に送信される。上記のように、識別子に基づいて作業爪２００Ｅを特定することができる。記憶装置５９０Ｅは、演算処理装置５１０Ｅ、バッテリ５２０Ｅ、及びワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅのいずれかに内蔵されていてもよい。記憶装置５９０Ｅが識別子を記憶している場合、センサ３００Ｅは、識別子を有していてもよく、識別子を有していなくてもよい。なお、作業爪２００Ｅを特定する必要がない、又はその他の方法で作業爪２００Ｅを特定できる場合は、記憶装置５９０Ｅが識別子を有していなくてもよく、記憶装置５９０Ｅ自体が省略されてもよい。
【0126】
ワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅは、通信部５４０Ｅを介して外部機器（例えば、外部のアンテナ装置）からの給電に基づいてバッテリ５２０Ｅへの充電を行い、演算処理装置５１０Ｅによって解析されたデータ及び上記の識別子を、通信部５４０Ｅを介して外部機器へ送信し、外部機器から受信した命令信号を演算処理装置５１０Ｅに送信する。ワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅは、例えば、外部機器から受信した高周波に基づいて電力を生成する整流回路、当該高周波に含まれる命令信号を解析する解析回路、外部機器と通信可能な電波を生成する電波生成回路、及び演算処理装置５１０Ｅによって解析されたデータに基づいて電波を変調する変調回路を有する。ワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅはこれらの回路の一部だけを有していてもよく、上記の回路以外の回路を有していてもよい。ワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅは、演算処理装置５１０Ｅによって解析されたデータをリアルタイムで外部機器に送信してもよく、当該解析データを演算処理装置５１０Ｅの記憶部又は記憶装置５９０Ｅに保存し、記憶部又は記憶装置５９０Ｅに蓄積された解析データをまとめて外部機器に送信してもよい。
【0127】
通信部５４０Ｅは、外部機器と無線通信するためのアンテナを備えている。通信部５４０Ｅは、例えば爪ホルダ１５３Ｅに設けられたアンテナ装置と無線通信することで、アンテナ装置から電力の供給を受ける、又はアンテナ装置へデータを送信する。通信部５４０Ｅは、例えば電磁誘導方式で無線通信を行うコイル型であってもよく、電波方式で無線通信を行うアンテナ型であってもよい。通信部５４０Ｅは、導体の表面が絶縁層等で被覆されている。ただし、通信部５４０Ｅの導体が表面に露出されていてもよい。
【0128】
本実施形態では、通信部５４０Ｅは、爪ホルダ１５３Ｅに設けられたアンテナ装置と通信をするため、取付け基部２１０Ｅの上端付近（取付け基部２１０Ｅに対して縦刃部２２０Ｅの反対側）に設けられた構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、爪ホルダ１５３Ｅ以外の部材に設けられたアンテナ装置と通信しやすいように、作業爪２００Ｅが爪ホルダ１５３Ｅに装着された状態において、作業爪２００Ｅが爪ホルダ１５３Ｅの外に出ている領域に通信部５４０Ｅが設けられてもよい。通信部５４０Ｅは、シールドカバー１２０Ｅに配置された制御装置１７０Ｅ、ユーザの通信端末、走行機体に備えられた通信端末、又はネットワーク上のサーバ等と通信してもよい。
【0129】
本実施形態では、外部機器からの給電に基づいてバッテリ５２０Ｅへ充電を行う構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、作業爪２００Ｅに遠心力や摩擦等を利用した発電機を備え、発電機で生成された電力をバッテリ５２０Ｅに充電してもよい。
【0130】
図８Ｂに示すように、取付け基部２１０Ｅにおいて、作業爪２００Ｅの第１面２０１Ｅ側には凹部２９０Ｅが設けられており、その凹部２９０Ｅに制御部５００Ｅ（演算処理装置５１０Ｅ、バッテリ５２０Ｅ、ワイヤレス給電通信制御装置５３０Ｅ、及び記憶装置５９０Ｅ）が配置されている。制御部５００Ｅは、例えば図４Ｂの構成と同様に、作業爪２００Ｅの上に絶縁層を介して設けられた配線３１０Ｅの上に設けられてもよく、図５Ｂの構成と同様に、配線３１０Ｅとしてプリント配線が用いられ、配線３１０Ｅ及び制御部５００Ｅが保護層３３０Ｅに設けられた状態で、これらが作業爪２００Ｅに取り付けられてもよい。つまり、配線３１０Ｅが制御部５００Ｅの上に設けられていてもよい。その他の構成は図４Ｂと同様なので、説明を省略する。
【0131】
以上のように、本実施形態に係る作業爪２００Ｅによると、センサ３００Ｅで取得されたデータが演算処理装置５１０Ｅによって解析されるため、作業爪２００Ｅでその摩耗及び作業状態を評価することができる。また、バッテリ５２０Ｅがセンサ３００Ｅに電力を供給するため、センサ３００Ｅに電力を供給する機構を省略又は簡略化することができる。また、外部機器からの給電や、当該アンテナ装置へのデータ送信を無線通信で行うことができるため、作業爪２００Ｅの外部端子の導体を表面に露出する必要がない。したがって、導体表面の錆び付き等に起因するセンサ３００Ｅの動作不良を抑制することができる。
【0132】
〈第７実施形態〉
［爪ホルダ１５３Ｆの構成］
図９は、本発明の一実施形態に係る爪ホルダを農作業機の側方から見た図である。図９に示す爪ホルダ１５３Ｆは、例えば第２実施形態～第５実施形態に示す作業爪２００Ａ～２００Ｄに対して用いられる爪ホルダである。爪ホルダ１５３Ｆは、農作業機１００Ｆの幅方向に延びる回転軸１５２Ｆに取り付けられており、回転軸１５２Ｆの中心からその半径方向に延びている。爪ホルダ１５３Ｆには凹部６０１Ｆ及び貫通孔６０３Ｆが設けられている。この凹部６０１Ｆに作業爪２００Ｆが挿入される。作業爪２００Ｆの貫通孔２１５Ｆと貫通孔６０３Ｆが重なった状態で、これらの貫通孔にボルト６１０Ｆを貫通させることで、作業爪２００Ｆを爪ホルダ１５３Ｆに固定する。
［爪ホルダ１５３Ｆの構成］
図９は、本発明の一実施形態に係る爪ホルダを農作業機の側方から見た図である。図９に示す爪ホルダ１５３Ｆは、例えば第２実施形態～第５実施形態に示す作業爪２００Ａ～２００Ｄに対して用いられる爪ホルダである。爪ホルダ１５３Ｆは、農作業機１００Ｆの幅方向に延びる回転軸１５２Ｆに取り付けられており、回転軸１５２Ｆの中心からその半径方向に延びている。爪ホルダ１５３Ｆには凹部６０１Ｆ及び貫通孔６０３Ｆが設けられている。この凹部６０１Ｆに作業爪２００Ｆが挿入される。作業爪２００Ｆの貫通孔２１５Ｆと貫通孔６０３Ｆが重なった状態で、これらの貫通孔にボルト６１０Ｆを貫通させることで、作業爪２００Ｆを爪ホルダ１５３Ｆに固定する。
【0133】
爪ホルダ１５３Ｆの凹部６０１Ｆの側壁には接続端子６２０Ｆが設けられている。この接続端子６２０Ｆは、例えば図４Ａに示す外部端子３２０Ａに対応した位置に設けられている。接続端子６２０Ｆを構成する導体は表面に露出されており、外部端子３２０Ｆと接触する。接続端子６２０Ｆは配線６３０Ｆを介して回転軸１５２Ｆに設けられた軸配線６４０Ｆに接続されている。軸配線６４０Ｆは回転軸１５２Ｆの長手方向に延びている。
【0134】
〈第８実施形態〉
［爪ホルダ１５３Ｇの構成］
図１０は、本発明の一実施形態に係る爪ホルダを農作業機の側方から見た図である。図１０に示す爪ホルダ１５３Ｇは、例えば第６実施形態に示す作業爪２００Ｅに対して用いられる爪ホルダである。爪ホルダ１５３Ｇの構成は図９の爪ホルダ１５３Ｆの構成と類似しているので、共通点の説明は省略し、両者の相違点について説明する。爪ホルダ１５３Ｇの凹部６０１Ｇの側壁にはアンテナ部６５０Ｇが設けられている。このアンテナ部６５０Ｇは、例えば図８Ａに示す通信部５４０Ｅに対応した位置に設けられている。アンテナ部６５０Ｇは、導体の表面が絶縁層等で被覆されている。ただし、アンテナ部６５０Ｇの導体が表面に露出されていてもよい。
［爪ホルダ１５３Ｇの構成］
図１０は、本発明の一実施形態に係る爪ホルダを農作業機の側方から見た図である。図１０に示す爪ホルダ１５３Ｇは、例えば第６実施形態に示す作業爪２００Ｅに対して用いられる爪ホルダである。爪ホルダ１５３Ｇの構成は図９の爪ホルダ１５３Ｆの構成と類似しているので、共通点の説明は省略し、両者の相違点について説明する。爪ホルダ１５３Ｇの凹部６０１Ｇの側壁にはアンテナ部６５０Ｇが設けられている。このアンテナ部６５０Ｇは、例えば図８Ａに示す通信部５４０Ｅに対応した位置に設けられている。アンテナ部６５０Ｇは、導体の表面が絶縁層等で被覆されている。ただし、アンテナ部６５０Ｇの導体が表面に露出されていてもよい。
【0135】
上記の本実施形態では、作業爪に取り付けられたセンサからの検出信号を、作業爪の摩耗状態、圃場の状態、農作業機の状態等を把握する情報として利用できるため、サーバ等の外部機器に送信し、外部機器のデータベースに記憶しておくことが望ましい。このような各種情報は、クラウド上に記憶されたビッグデータとして、農作業の効率化や収量の向上を図るサービス等に役立てることができる。
【0136】
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、各実施形態の耕耘爪及びそ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。
【0137】
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。
【符号の説明】
【0138】
１００：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：爪ホルダ、 １６０：接続部、 １７０：制御装置、 ２００：作業爪、 ２０１：第１面、 ２０３：第２面、 ２０５：外側湾曲面、 ２０７：内側湾曲面、 ２１０：取付け基部、 ２１５：貫通孔、 ２２０：縦刃部、 ２３０：横刃部、 ２４０：刃縁部、 ２５０：峰縁部、 ２６０Ａ：凹部、 ２６１Ａ：底部、 ２６３Ａ：底隅部、 ２６５Ａ：側壁、 ２６７Ａ：開口端部、 ２６９Ａ：側壁、 ２７０Ａ：凹部、 ２７３Ａ：底隅部、 ２７５Ａ：側壁、 ２７７Ａ：開口端部、 ２８０Ｃ：貫通孔、 ２８１Ｃ：テーパ形状部、 ２８３Ｃ：直線形状部、 ２８５Ｃ：開口端部、 ２９０Ｅ：凹部、 ３００：センサ、 ３１０Ａ：配線、 ３２０Ａ：外部端子、 ３３０Ａ、３３１Ｂ：保護層、 ３４０Ａ：絶縁層、 ３５０Ｃ：充填物、 ３５１：下面、 ４２１、４２３、４２５、４２７、４３１、４３３、４３５：期間、 ５００Ｅ：制御部、 ５１０：演算処理装置、 ５２０：バッテリ、 ５３０：ワイヤレス給電通信制御装置、 ５４０Ｅ：通信部、 ５９０：記憶装置、 ６０１Ｆ：凹部、 ６０３Ｆ：貫通孔、 ６１０Ｆ：ボルト、 ６２０Ｆ：接続端子、 ６３０Ｆ：配線、 ６４０Ｆ：軸配線、 ６５０Ｇ：アンテナ部
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】