JP2016208950A - ガード機構及び芝刈機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転刃を保護しつつ、植物を回転刃の方向へガイドし、かつ、回転刃の旋回移動に伴う植物との接触抵抗の増加を抑える。【解決手段】ガード機構（２０）は、回転刃（３０）を覆い、ガードプレート（２３）と、ガードプレート（２３）を櫛状に支持する支持部（２２）と、支持部（２２）を、回転刃（３０）が配されているベース部材（１１）に回転自在に接続する回転部（２４）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明はガード機構及び芝刈機に関する。

従来より、種々の芝刈機及び刈払い機が開発されている。図１４及び図１５を用いて、特許文献１に開示された芝刈機について説明する。図１４は、従来の芝刈機を底側から見た図を表す。図１５は図１４に示す芝刈機が備えるガードの斜視図である。図１４に示す芝刈機は、作業者が押して芝を刈る手押し式の芝刈機である。

図１４に示す芝刈機は、下端が開放された筐体１０１と、筐体１０１の下端開放部分に配された回転刃１０３と、回転刃１０３の上方に配されたファン１０６と、筐体１０１の両側部それぞれ２ヶ所に配された４個の車輪１０８と、複数のリブ１０４を備え回転刃１０３を覆って筐体１０１に固定されているガード１０５とを備えている。

図１４及び図１５に示すように、ガード１０５において、複数のリブ１０４は、それぞれ、延伸方向が、芝刈機の進行方向と平行となるように、互いに離間して配されている。

図１４に示す芝刈機によると、ガード１０５によって人体や小石が筐体１０１内に進入することを防ぎつつ、リブ１０４により、倒れている芝を起こして、ガード１０５内に有効に導入できるとされている。

図１６は、他の従来の芝刈機２１０を底面側から見た斜視図である。芝刈機２１０は、バッテリーを備え自律走行可能な芝刈ロボットである。芝刈機２１０は、本体部２１１と、本体部２１１の底面に配された回転刃２３０と、本体部２１１における進行方向後方側に配された駆動輪２１３と、本体部２１１における進行方向前方側に配された従動輪２１２とを備える。芝刈機２１０は、回転刃２３０を回転させつつ自律走行することにより、芝を刈る。芝刈機２１０では、回転刃２３０は、ガード部材などで覆われておらず、本体下面に露出している構造である。

実開昭４８‐１５９５５号 実開昭４８‐６５７２７号

図１４に示した芝刈機においては、複数のリブ１０４は、延伸方向が芝刈機の進行方向と平行となるように固定されている。このため、芝刈機を真っ直ぐ進行方向へ移動させる場合は、芝が複数のリブ１０４の延伸方向に沿って相対移動するものの、芝刈機を旋回させると、芝と複数のリブ１０４との抵抗が大きくなり、芝刈機を押すために大きな力が必要となる。

また、特許文献１においては、図１４に示した芝刈機を、作業者が押して移動させることを想定しているため、芝刈機の旋回が必要なときは、作業者が芝刈機を持ち上げて芝刈機の進行方向の向きを変えることも可能である。しかし、特に、芝刈機を自律走行可能な芝刈ロボットとした場合などには、別途、旋回ために芝刈機本体を持ち上げる機構を設けるか、旋回する際に芝と複数のリブとの間に発生する抵抗があっても旋回可能な程度の強力なパワーを有する動力が必要となるなど、芝刈機の重量増加や、稼働時間の低下につながる。

このように、図１４に記載の芝刈機では、旋回に、回転刃を保護する複数のリブと芝との間で発生する抵抗が大きくなってしまうという課題を生じる。

一方、図１６に示す芝刈機２１０のように、回転刃２３０をガード部材等で覆わない場合、構造上安全対策が必要である。図１６の芝刈機２１０では、本体部２１１を覆う外装部（図示せず）を大きくすることで、図１６の矢印Ｚ１・Ｚ２に示すように、回転刃２３０から横方向の距離や、矢印Ｚ３に示すように回転刃２３０から外装部の距離といった安全距離を確保して、人の手足が回転刃２３０に届かないように、安全を確保できる構造とする。しかし、外装部が大きくなると、外装部と回転刃２３０との距離も大きくなり、壁や柵など、芝が生えているところに建つ障害物の際部分の芝を刈ることができない。このため、障害物の際を別の機具にて刈る必要がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、障害物の際まで刈ることができる回転刃を保護しつつ、植物を回転刃の方向へガイドし、かつ、回転刃の旋回移動に伴う植物との接触抵抗の増加を抑えることである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るガード機構は、回転により植物を刈る回転刃を保護するガード機構であって、上記回転刃を覆う複数のガードプレートと、
上記複数のガードプレートを支持する支持部とを備え、上記複数のガードプレートと上記支持部とは櫛状に配され、さらに、上記支持部を、上記回転刃が配されているベース部材に、回転自在に接続する回転部を備えることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、障害物の際まで刈ることができる回転刃を保護しつつ、植物を回転刃の方向へガイドし、かつ、回転刃の旋回移動に伴う植物との接触抵抗の増加を抑えるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係るロボットにおけるガード機構近傍の断面図である。 本発明の実施形態１に係るロボットシステムの構成を表す側面図である。 本発明の実施形態１に係るロボットを底面側から見た図である。 本発明の実施形態１に係るロボットのガード機構を底面側から見た図である。 本発明の実施形態１に係るロボットのガード機構を上方側から見た図である。 本発明の実施形態１に係るロボットの自律走行方式を説明する図である。 本発明の実施形態２に係るロボットシステムの構成を表す側面図である。 本発明の実施形態２に係るロボットにおけるガード機構近傍の断面図である。 本発明の実施形態２に係るロボットにおけるベース部材を上方側からみた図である。 本発明の実施形態３に係るロボットの回転刃及びガード機構近傍の構成を表す断面図である。 本発明の実施形態４に係るロボットのガード機構が備えるガード部であって、折り曲げる前のガード部の構成を表す平面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態４に係るロボットのガードプレートであって、折り曲げる前の様子を表す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のガードプレートを折り曲げた後の様子を表す斜視図である。 本発明の実施形態５に係るガイド機構のガード部を表す斜視図である。 従来の芝刈機の構成を底面側から見た構成を表す図である。 従来の芝刈機の回転刃を覆うガードの構成を表す斜視図である。 他の従来の芝刈機を底面側から見た斜視図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図２は、本発明の実施形態１に係るロボットシステム（芝刈機システム）１の構成を表す側面図である。図２に示すロボットシステム１は、ロボット（芝刈機）１０と、ロボット１０を充電するためのステーション（充電装置）２とを備えている。

（ロボット１０の構成）
まず、図２及び図３を用いてロボット１０の全体構成について説明する。図３は、ロボット１０を底面側から見た図である。

ロボット１０は、本実施形態に係る芝刈機の一例であり、自走式の芝刈機である。ロボット１０は、図示しないバッテリーを内蔵し、ステーション２で自律的に充電し、バッテリーの充電が完了したら刈り作業を行う。図３における紙面下から上方向がロボット１０の進行方向である。

ロボット１０は、ベース部材１１と、２個で一対となり前輪である従動輪１２と、２個で一対となり後輪である駆動輪１３と、ハウジング１４と、ワイヤー検出センサ１５と、モータ１７と、ガード機構２０と、回転刃３０と、軸３４と、バッテリー（不図示）とを備えている。

ベース部材１１はロボット１０の本体であり、表面には、図示しないが、バッテリーや、ロボット１０の駆動を制御するための各種回路及び電子部品が配されている。

回転刃３０は、ベース部材１１の底面（地面と対向する面）から下方（地面に近づく方向）へ突出するように配されている。ロボット１０が自律走行しているとき、この回転刃３０が地面と略平行な面を回転することで、地面の芝、草等の植物を刈り取ることができる。回転刃３０は、刈刃３１と、ビス３２と、刈刃３１を装着する円形状の刈刃支持板３３とを有する。刈刃３１は、刈刃支持板３３にスイングバックが可能なように回転自在にビス３２にて組み付けられている。なお、回転刃３０は、刈刃３１がスイングバック可能な方式の刃に限定されず、例えば、円形の板部材から、固定された刈刃が放射状に突出するような形状など、回転により草を刈ることができるものであればよい。

ベース部材１１のうち、ロボット１０の進行方向の前側に２個の従動輪１２が設置されており、従動輪１２より後方側に２個の駆動輪１３が設置されている。実施形態１のロボット１０は、一例として後輪駆動型のロボットである。

非駆動輪である従動輪１２は、自在キャスター等で構成され、平面内で３６０°回転自在な自在輪である。なお、従動輪１２は、自在キャスターに限るものではなく、固定キャスターであっても構わない。また、従動輪１２の個数は２個に限定されず、１個であってもよいし、３個以上であってもよい。

後輪である駆動輪１３は、ベース部材１１の裏面であって、ロボット１０の進行方向に対して左側に配された駆動輪１３と右側に配された駆動輪１３とが一対となり、それぞれの駆動機構（不図示）により別々に駆動される。これにより、ロボット１０は、直進、後進、旋回等の走行が可能である。ハウジング１４は、ベース部材１１の表面に配されており、内部が空洞の筐体である。ハウジング１４はベース部材１１の表面に配された各種の電子部品及び回路等を覆うことで保護する。

ワイヤー検出センサ１５（図２参照）は、後述するように、ロボット１０が自律走行する際の目印となるワイヤーを検出するためのセンサである。

モータ１７は、回転刃３０を回転させるためのモータである。モータ１７は、ベース部材１１に設けられた開口部に挿入されており、ベース部材１１と固定されている。軸３４は、一方の端部である上端部はモータ１７と接続されており、他方の端部である下端部は回転刃３０の刈刃支持板３３と固定されている。モータ１７により軸３４が回転することで、回転刃３０は、軸３４を中心に回転する。

ガード機構２０は、小石などの異物から回転刃３０を保護すると共に、回転する回転刃３０から作業者を保護する保護部材である。ガード機構２０は、回転刃３０を覆う一又は複数のガード部２１を有する。一例として、２個のガード部２１が、ロボット１０の幅方向に離間して、両側面近傍にそれぞれ配されている。ガード機構２０の具体的な構成は後述する。

図２に示すようにステーション２は、帰還台３と、柱部４とを備えている。ステーション２は、ロボット１０のバッテリー１６を充電する充電装置である。帰還台３は、ステーション２に帰還したロボット１０を載置するためのものである。帰還台３の一方の端部には柱部４が帰還台３から起立して配されている。帰還台３の他方の端部は、帰還してきたロボット１０が登る傾斜部（端部）３ａとなっている。

（ガード機構）
図１、図４及び図５を用いて、ガード機構２０の構成について説明する。図１はロボット１０におけるガード機構２０近傍の断面図である。図４はガード機構を底面側から見た図である。図１及び図４に示すように、ガード機構２０は、回転刃３０を覆う一又は複数のガード部２１と、ガード部２１が固定されることでガード部２１を支持する支持部２２と、支持部２２を回転可能にベース部材１１と接続する回転部２４とを備えている。

ガード部２１は、櫛状に複数のガードプレート２３が配されることで構成されている。ガード部２１は、ベース部材１１の幅方向に離間し、それぞれ、ベース部材１１の側部近傍に配されている。これにより、回転する回転刃３０へ作業者の手や足等が触れることを防止しつつ、ロボット１０を軽量化することができる。なお、ガード部２１は、回転刃３０の全面を覆って配されていてもよく、回転刃３０が回転中に作業者の手や足が届く範囲をカバーしていればよい。

支持部２２は板状の部材である。支持部２２は、固定された各ガードプレート２３を自在回転可能に支持する。支持部２２の裏面にガードプレート２３が固定されており、表面に回転部２４が配されている。支持部２２は、回転部２４を介してベース部材１１の裏面に配されることで、回転自在にベース部材１１と接続されている。支持部２２の裏面に略平行に並ぶ複数のガードプレート２３が固定されることで、支持部２２と複数のガードプレート２３とは櫛状に配されている。すなわち、支持部２２が、略平行に並ぶ複数のガードプレート２３を束ねることで、支持部２２と、複数のガードプレート２３とは櫛状に配されている。

回転部２４は、支持部２２を、ベース部材１１に、回転自在に接続する。一例として、回転部２４はベアリングである。

図５は、ガード機構２０を上方側（図１に示す紙面上から下へ向かう方向）から見た図である。回転部２４は、円環形状であり、回転中心は、軸３４と同じ位置である。回転部２４は軸３４及びモータ１７と非接触であり、軸３４の回転とは連動せず、支持部２２及びガードプレート２３を、図５の矢印Ｂに示すように、回転刃３０の回転面と平行な面内を回転させる。なお、図５に示した回転部２４の構造は一例であって、支持部２２を回転可能にベース部材１１へ接続できればよい。

図１及び図４に示すように、ガードプレート２３は板状の部材である。ガードプレート２３は、板状の支持部２２に複数のビス２５等により固定されている。ガードプレート２３は、支持部２２の裏面から、地面へ向かう方向へ起立して配されている。

ロボット１０を底面側から見たとき、１個のガード部２１を構成する各ガードプレート２３は、指よりも狭い所定の間隔（例えば８ｍｍ）をあけて、互いに平行に、また、ロボット１０の進行方向に平行となるように、回転刃３０を覆っている。

各ガードプレート２３は、回転刃３０を覆っているため、回転刃３０が配されたロボット１０において、回転刃３０の周囲に安全距離を確保する必要がなく、回転刃３０の直径を、ロボット１０のベース部材１１の幅と同程度まで大きくすることができる。これにより、壁などの障害物の際まで刈ることができる回転刃３０を構成することができる。そして、各ガードプレート２３は、櫛状に配されているため、各ガードプレート２３に沿って芝を相対移動させることで、当該芝を回転刃３０の方向へガイドすることができる。これにより、芝を効率よく回転刃３０で刈ることができる。

各ガードプレート２３は、支持部２２を介して回転部２４により、全体が回転可能に支持されている。これにより、回転刃３０が配されているロボット１０が旋回しても、ガードプレート２３の延伸方向の向きがロボット１０の進行方向の向きへと変わるため、回転刃３０が配されているロボット１０の旋回に伴いガードプレート２３と芝との接触抵抗の増加を抑えることができる。

ガードプレート２３は、順に配された、先端部２３ａ、延伸部２３ｂ及び後端部２３ｄを備えている。ガードプレート２３は、回転部２４により、先端部２３ａが、ロボット１０の進行方向（図１の矢印Ａの方向）の前方を向くように回転する。ロボット１０が芝を刈るために進行方向に進行すると、各ガードプレート２３間に進入した芝は、各ガードプレート２３それぞれの延伸方向に沿って回転刃３０へとガイドされて切断される。

各ガードプレート２３が回転部２４により回転するときの回転中心と、回転刃３０の回転中心（軸３４）とは位置が同じであるため、回転刃３０が配されたロボット１０が旋回しても、回転部２４により、各ガードプレート２３は、回転刃３０の回転中心（軸３４）と同じ位置を回転中心として回転する。例えば、ロボット１０が斜め方向へ進行した場合、回転部２４が回転することで、ガードプレート２３の延伸方向も斜め方向となるように回転する。

このため、旋回に伴うガードプレート２３と芝との接触抵抗の増加を抑えつつ、かつ、ガードプレート２３に沿って効率よく芝を回転刃３０へガイドすることができる。

先端部２３ａ及び後端部２３ｄの表面（すなわち上端部）は支持部２２の裏面と接触し、それぞれビス２５により固定されている。先端部２３ａ及び後端部２３ｄは、それぞれ、回転刃３０の側方に配されている。延伸部２３ｂは、先端部２３ａから後端部２３ｄへ延伸し、支持部２２の裏面と離間している。延伸部２３ｂは、回転刃３０の下方であって支持部２２と平行に配されている。延伸部２３ｂは先端部２３ａ及び後端部２３ｄの下端部と接続されている。このように、ガードプレート２３は、回転刃３０の側方及び下方を覆っている。

先端部２３ａは、ガードプレート２３の延伸方向であって、ガードプレート２３の外向きに突出する形状である。先端部２３ａは尖った形状である。一例として、先端部２３ａの突出部は三角形状をしている。ロボット１０を走行させると、先端部２３ａの突出部は進行方向前方に突出する向きとなる。これにより、ロボット１０の走行時に芝間にガードプレート２３が入りやすくなり、芝とガードプレート２３との接触による抵抗を減らすと共に、複数のガードプレート２３間に芝をガイドしやすく、回転刃３０によって効率的に芝を刈り取りすることができる。

後端部２３ｄは、延伸部２３ｂより外側方向であって下方（地面に近づく方向）へ突出することにより、ガードプレート２３によってガイドされた芝と抵抗を生じさせる抵抗部２３ｃを有する。後端部２３ｄに抵抗部２３ｃを設けることで、ロボット１０が直進している際に、ガードプレート２３の延伸方向の向きが、ロボット１０の進行方向と平行となる向きからずれることを防止することができる。この結果、ガードプレート２３が芝に引っかかることを防止することができる。

また、ロボット１０が旋回動作を行うと、後端部２３ｄの抵抗部２３ｃは、複数のガードプレート２３の回転中心より後端部２３ｄ側に配され、地面に近づく方向に突出するため、ガード機構２０が配されたロボット１０の旋回時、特に、複数のガードプレート２３の回転中心より後方側（後端部２３ｄが配されている側）において、複数のガードプレート２３の延伸方向に沿ってガイドされた芝と、抵抗部２３ｃとの抵抗が強くなる。これにより、ロボット１０の旋回時、複数のガードプレート２３全体が、旋回方向に回転する。

このため、複数のガードプレート２３の延伸方向の向きが、ガード機構２０が配されたロボット１０の旋回に伴い次第に変化する。これにより、ガード機構２０が配されたロボット１０の旋回に伴う芝とガードプレート２３との接触による抵抗が増加することを防止することができる。後端部２３ｄの抵抗部２３ｃは、ロボット１０の旋回時に、ガードプレート２３の延伸方向の向きを、芝との接触が小さくなる向きへと制御する部材であるといえる。

なお、上述のように、ロボット１０が芝を刈っているとき、地面は、ロボット１０の下方であって、回転刃３０の回転面と略平行に配されている。

後端部２３ｄの抵抗部２３ｃは、ガードプレート２３の後端部２３ｄの形状に突起を設けることで、簡易に製作できる。

なお、抵抗部２３ｃの配置位置は、必ずしも後端部２３ｄに限定されるものではなく、延伸部２３ｂに配してもよい。抵抗部２３ｃは、回転部２４によりガードプレート２３が回転する回転中心（すなわち軸３４の位置）より、ロボット１０の進行方向後方側に配されていればよい。

また、抵抗部２３ｃの先端（地面に近い側の端部）に、各ガードプレート２３が並ぶ方向に延伸する回転軸を持つ車輪を配してもよい。これにより、ガードプレート２３の下方を通過する芝または地面と、車輪とが接触することになるため、ロボット１０の直進時における抵抗部２３ｃと、芝または地面との抵抗を減らすことができる。

（自律走行方式）
図６及び図３を用いて、ロボット１０の自律走行方式について説明する。ロボット１０の自律走行方式の一例として、いわゆるワイヤー方式を採用することができる。

図６はロボット１０の自律走行方式を説明する図である。図６に示すように、ロボット１０が芝を刈る対象となる敷地５１内に、家５２、植木５３、花壇５４など障害物を避けて、ロボット１０の動作範囲を規定するための領域ワイヤー５５を敷設する。ロボット１０は領域ワイヤー５５を敷設した領域内を自律走行する。領域ワイヤー５５はステーション２に接続され、ロボット１０の動作中は交流の電圧が領域ワイヤー５５に印可される。ロボット１０は、ワイヤー検出センサ１５により、交流から生じる磁界を検出することで、領域ワイヤー５５を検出する。

ロボット１０は領域ワイヤー５５を検出しながら、領域ワイヤー５５内の芝刈りを行うが、領域ワイヤー５５を伝って動作することで、花壇５４や家５２など障害物の際を走行することができる。

そして、図３に示したように、ロボット１０は、ガード部２１が回転刃３０を覆っているため、回転刃３０の周囲に、人の手足が回転刃３０に届かないように外装部であるハウジング１４の外形を大きくするなどといった、安全距離を確保する必要が無い。このため、ロボット１０では、ガード部２１を設けない構造と比べてハウジング１４の外形を小さくし、回転刃３０の直径が、ロボット１０におけるベース部材１１の幅方向とほぼ同じとなる程度に、回転刃３０をベース部材１１の側部近傍まで配することができる。これにより、障害物の際の芝刈りを行うことができる。

加えて、ロボット１０によると、ガード部２１を設けない構造と比べて、ハウジング１４の外形を小さくすることによりハウジング１４の重量を軽くすることができ、さらに安全距離を確保する必要もないため、ロボット１０全体としての重量も軽くなり、バッテリー１６による駆動時間を長くすることができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図７〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図７は、本発明の実施形態２に係るロボットシステム（芝刈機システム）１Ａの構成を表す側面図である。ロボットシステム１Ａは、ロボット１０Ａと、ステーション２とを備えている。ロボット１０Ａは、ロボット１０（図１参照）が備えていたベース部材１１及びガード機構２０に換えて、ベース部材１１Ａ及びガード機構２０Ａを備える。ロボット１０Ａの他の構成はロボット１０と同様である。ガード機構２０Ａは、ガード機構２０の構成に加え、さらに、角度制限部２７を備える。ベース部材１１Ａは、ベース部材１１に、角度制限部２７を挿入するための開口部１１ａを設けた構成である。ベース部材１１Ａの他の構成はベース部材１１と同様である。

図８はロボット１０Ａにおけるガード機構２０Ａ近傍の断面図である。ガード機構２０Ａは、支持部２２の表面（ベース部材１１Ａとの対向面）に、支持部２２から離れる方向へ延伸する柱状の角度制限部２７を備える。ガード機構２０Ａの他の構成はガード機構２０と同様である。

図９は、ベース部材１１Ａを上方側（図８に示す紙面上側から下側へ向かう方向）からみた図である。図９に示すように、ベース部材１１Ａには、軸３４を中心とする円の一部を描く形状である開口部１１ａが形成されている。開口部１１ａに、角度制限部２７が挿入されている。

ロボット１０が旋回した時、当該旋回に伴い、回転部２４により、矢印Ｂに示すように、軸３４の位置を回転中心として、ガードプレート２３及び支持部２２が自在回転する。そして、支持部２２に固定された角度制限部２７は、ベース部材１１Ａの開口部１１ａに挿入されている。このため、矢印Ｅに示すように、角度制限部２７は、開口部１１ａ内の領域だけを移動する。このように、角度制限部２７により、ガードプレート２３及び支持部２２が軸３４の位置を回転中心として回転する角度を制限することができる。

これにより、ロボット１０の旋回時にガードプレート２３が回転しすぎることで、再度、ロボット１０が直進し始めたときにガードプレート２３と、芝との抵抗が大きくなりすぎることを防止することができる。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１、２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図１０は、本発明の実施形態３に係るロボット１０Ｂの回転刃３０及びガード機構２０近傍の構成を表す断面図である。

ロボット１０Ｂは、ロボット１０の構成のうち、ベース部材１１に換えてベース部材１１Ｂを備え、さらに、ガード機構支持部３７、接続部材３５、高さ吸収部（調整部）３６、吊り下げ部３７、及び高さ調整部３８を備えている。ロボット１０Ｂの他の構成はロボット１０と同様である。ロボット１０Ｂは、回転刃３０及びガード機構２０の高さ（地面からの距離）の調整が可能な構成である。

ベース部材１１には開口部が形成されており、当該開口部に、モータ１７、ガード機構２０、回転刃３０、ガード機構支持部３７、接続部材３５及び高さ吸収部３６が挿入されている。

吊り下げ部３７は、モータ１７、ガード機構２０、回転刃３０、ガード機構支持部３７、接続部材３５及び高さ吸収部３６をつり下げるための板部材である。吊り下げ部３７はベース部材１１Ｂから離間している。吊り下げ部３７は、ベース部材１１Ｂの上記開口部を覆って、ベース部材１１Ｂの上方に配されている。

高さ調整部３８は、吊り下げ部３７の高さを調整可能に、吊り下げ部３７を、ベース部材１１Ｂに接続する。

高さ吸収部３６の上端部は吊り下げ部３７と固定されている。高さ吸収部３６にはバネが内蔵されている。当該バネと、接続部材３５の上端部とが接続されている。接続部材３５は、下端部がガード機構支持部３７の表面と接続され、上端部が高さ吸収部３６の下端部と接続されている。

ガード機構支持部３７は、モータ１７、ガード機構２０、回転部２４及び回転刃３０を支持する。ガード機構支持部３７の中心部分に開口部が設けられ、当該開口部にモータ１７が挿入されている。モータ１７はガード機構支持部３７に固定されている。

ガード機構支持部３７の裏面に回転部２４の上端部が接続されている。回転部２４の下端部に支持部２２が接続されている。回転部２４によって、支持部２２及びガードプレート２３は、ガード機構支持部３７に、回転自在に接続されている。

高さ吸収部３６は、モータ１７、ガード機構２０、回転部２４及び回転刃３０の自重と内蔵するバネにより、吊り下げ部３７の高さで決まる位置に回転刃３０の高さ位置を保持している。

これにより、ロボット１０Ｂが走行中。地面の凹凸や、石などの障害物に、ガードプレート２３の下面（延伸部２３ｂの底面）が乗り上げた際、高さ吸収部３６が縮むことで、ガードプレート２３及び回転刃３０が上方に退避する。これにより、ガードプレート２３が乗り上げたことによるロボット１０Ｂの浮き上がりを防止することができる。

高さ吸収部３６は、内蔵するバネの強さや、バネを内蔵する場所を変えることで回転刃３０など持ち上げるのに必要な力を調整することができ、不必要に回転刃３０などが上下動することを防止することができる。

〔実施形態４〕
本発明の実施形態４について、図１１及び図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１〜３にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

ガード機構２０（図１参照）は、複数のガードプレート２３に換えて、ガード部６１を備えていてもよい。

ガード部６１は、１枚の金属板を所定の形状にカットし、折り曲げることで、複数のガードプレート６３及び接続部６１ａ・６１ｂを得る構成である。

図１１は、折り曲げる前のガード部６１の構成を表す平面図である。ガード部６１は、中央部分が抜き取られることで開口部６３ｅとなっている。当該開口部６３ｅの周囲は板部材６３ｄとなっている。

ガード部６１は、ロボット１０の進行方向（矢印Ｆ方向）前方側に位置する板部材６３ｄの半分の周囲には、板部材６３ｄからロボット１０の進行方向前方に向かって延伸するガードプレート６３が、互いに平行となるように配されている。

前方側のガードプレート６３は、それぞれ、板部材６３ｄから、ロボット１０の進行方向から斜め右前方へ延伸する折り曲げ部６３ｃと、折り曲げ部６３ｃからロボット１０の進行方向へ延伸する延伸部６３ｂと、延伸部６３ｂの先端に配され延伸部６３ｂから左方向及び前方へ突出する突出する突出部を有する先端部６３ａとを有する。

ガード部６１は、ロボット１０の進行方向（矢印Ｆ方向）後方側に位置する板部材６３ｄの半分の周囲には、板部材６３ｄからロボット１０の進行方向逆向きに延伸するガードプレート６３が、互いに平行となるように配されている。

後方側のガードプレート６３は、それぞれ、板部材６３ｄから、ロボット１０の進行方向逆向きから斜め右前方へ延伸する折り曲げ部６３ｃと、折り曲げ部６３ｃからロボット１０の進行方向逆向きへ延伸する延伸部６３ｂと、延伸部６３ｂの先端に配され延伸部６３ｂから左方向及び後方へ突出する突出部を有する先端部６３ａとを有する。

図１１の破線Ｅは、回転刃３０が回転する円の外周を表している。先端部６３ａのうち左方向へ突出する突出部が、破線Ｅより外側に位置する程度に延伸部６３ｂは延伸している。

ガード部６１の両側部には、９０度に上方側へ折り曲げることで、支持部２２と接続するための接続部６１ａ・６１ｂが配されている。

図１２の（ａ）は、ガードプレート６３の折り曲げ部６３ｃを折り曲げる前の様子を表す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のガードプレート６３の折り曲げ部６３ｃを折り曲げた後の様子を表す斜視図である。

図１２の（ａ）に示すように、折り曲げ部６３ｃを、延伸部６３ｂが、板部材６３ｄから９０度起立するように折り曲げる。これにより、図１２の（ｂ）に示すように、互いに離間し、ロボット１０の進行方向と平行に延伸する複数のガードプレート６３を得ることができる。そして、接続部６１ａ・６１ｂを、９０度上方へ起立するように折り曲げ、回転刃３０の下方を板部材６３ｄ及び複数のガードプレート６３が覆うように配し、接続部６１ａ・６１ｂを、ビス２５を用いて支持部２２の裏面と固定する。

これにより、ガードプレート６３が支持部２２に固定される。このガードプレート６３は、回転部２４により、延伸方向の回転が自在である。図１２の（ｂ）に示すように、先端部６３ａは、回転刃３０の側方を覆う。

ガードプレート６３は、１枚の金属板を所定の形状にカットし、折り曲げ部６３ｃを曲げることで、複数のガードプレート６３が並んだ状態を得ている。このため、複数のガードプレートを固定する構造が不要となり、ガード機構の軽量化をすることができ、製作及び組立が容易になり、製造コストが安く、信頼性を確保しやすい。

ガード部６１では、ガードプレート６３が並列配置される部分は、回転刃３０のうち刈刃３１が移動する領域の下方及び側方だけにし、刈刃３１が移動する領域の下方及び側方以外の部分は、板部材６３ｄのままとし、さらに、板部材６３ｄの真中は開口部６３ｅとしている。これは、ガードプレート６３が並んで配されている部分は、芝に入り込み、芝と接触することでロボット１０の走行において抵抗となる。このため、ガードプレート６３の内側は板部材６３ｄ及び開口部６３ｅとすることで、芝との接触を抑制することになり、芝とガード部６１との抵抗を少なくすることができる。また、板部材６３ｄは、強度を保つために必要な面積とし、それ以外の部分は開口部６３ｅとして開口することで、ガード部６１を軽量化することができる。

〔実施形態５〕
本発明の実施形態５について、図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１〜４にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図１３は、実施形態５に係るガイド機構のガード部を表す斜視図である。

ガード機構２０（図１参照）は、複数のガードプレート２３に換えて、ガード部６５を備えていてもよい。ガード部６５は、２枚のガード部６１を重ね合せた構成である。ガード部６５はガード部６１と同様の形状であるガード部６１Ａ・６１Ｂからなる。

ガード部６１Ａのガードプレート６３と、ガード部６１Ｂのガードプレート６３とが等ピッチになるように、ガード部６１Ａ・６１Ｂが支持部２２に、それぞれビス２５によって固定されている。

ガード部６１Ａ・６１Ｂは、それぞれ、板部材６３ｄから、折り曲げ部６３ｃによって折り曲げられ、板部材６３ｄ及び折り曲げ部６３ｃから延伸する延伸部６３ｂと、延伸部６３ｂの先端に配された先端部６３ａを有する。ガード部６１Ａと、ガード部６１Ｂとは、板部材６３ｄが互いに重なっている。ガード部６１Ａ・６１Ｂそれぞれにおいて、折り曲げ部６３ｃの折り曲げられた部分、延伸部６３ｂ及び先端部６３ａは、板部材６３ｄから９０度折り曲げられることで起立して配されている。

ガード部６１Ａ及びガード部６１Ｂのそれぞれにおいて、ガードプレート６３の間隔Ｇによって、回転刃３０側方を覆う、ガードプレート６３の先端部６３ａの高さＨが決まる。すなわち、回転刃３０へ、作業者の指などが入らないようにするために、ガード部６１Ａ及びガード部６１Ｂのそれぞれにおいて、ガードプレート６３の間隔Ｇを狭くすると、その分、先端部６３ａの高さＨが小さくなる。このため、１枚のガード部だけでは、間隔Ｇを狭くしすぎると、先端部６３ａの高さＨが小さくなりすぎ、先端部６３ａが回転刃３０の側方を覆えなくなる場合がある。

そこで、ガード部６１Ａとガード部６１Ｂとを２枚重ねることで、間隔Ｇを狭くしつつ、回転刃３０の側方も確実に覆うことができるガード部６５を得ることができる。

また、ガードプレート６３において、先端部６３ａの高さＨだけでなく、延伸部６３ｂの高さも確保できるため、ガードプレート６３により芝を確実に回転刃３０へガイドすることができ、また、ガード部６５の底面側から回転刃３０への異物の混入を、より確実に防止することができる。

このように、ガード部６５では、複数のガードプレート６３は、ガード部６１Ａの板部材６３ｄから延伸し、板部材６３ｄから起立するよう折り曲げられているガード部６１Ａのガードプレート６３と、ガード部６１Ａの板部材６３ｄと重なるガード部６１Ｂの板部材６３ｄから延伸し、ガード部６１Ｂの板部材６３ｄから起立するように折り曲げられているガード部６１Ｂのガードプレート６３とを備える。これにより、ガード部６５は、ガードプレート６３間の配置密度が高いためより安全である。加えて、ガード部６５は、ガードプレート６３は、板部材６３ｄから折り曲げられて形成されているため、複数のガードプレートを固定する構造が不要となり、ガード機構の軽量化をすることができ、製作及び組立が容易になり、製造コストが安く、信頼性を確保しやすい。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るガード機構２０は、回転により植物を刈る回転刃３０を保護するガード機構２０であって、上記回転刃３０を覆い、複数のガードプレート２３と、上記複数のガードプレート２３を支持する支持部２２とを備え、上記複数のガードプレート２３と上記支持部２２とは櫛状に配され、さらに、上記支持部２２を、上記回転刃３０が配されているベース部材１１に、回転自在に接続する回転部２４を備えることを特徴とする。

上記構成によると、上記複数のガードプレート２３は、上記回転刃３０を覆っているため、上記回転刃３０が配された芝刈機（ロボット１０）において、回転刃３０の周囲に安全距離を確保する必要がなく、回転刃３０の直径を、芝刈機（ロボット１０）の本体（ベース部材１１）の幅と同程度まで大きくすることができる。これにより、障害物の際まで刈ることができる回転刃を構成することができる。そして、支持部２２及び複数のガードプレート２３は、櫛状に配されているため、複数のガードプレート２３に沿って植物を相対移動させることで、当該植物を回転刃３０の方向へガイドすることができる。さらに、上記回転部２４は、上記複数のガードプレート２３を支持する支持部２２を、上記回転刃３０が配されているベース部材１１に、回転自在に接続する。これにより、回転刃３０が配されている芝刈機が旋回しても、上記ガードプレート２３の延伸方向の向きが上記芝刈機の進行方向の向きへと変わるため、上記回転刃３０が配されている芝刈機の旋回に伴い上記ガードプレート２３と植物との接触抵抗の増加を抑えることができる。

本発明の態様２に係るガード機構２０は、上記態様１において、上記回転刃３０の回転中心（軸３４）と、上記複数のガードプレート２３の回転中心とは位置が同じであってもよい。上記構成により、上記回転刃３０が配された芝刈機（ロボット１０）が旋回しても、上記回転部２４により、上記複数のガードプレート２３は、上記回転刃３０の回転中心（軸３４）と同じ位置を回転中心として回転するため、旋回に伴うガードプレート２３と植物との接触抵抗の増加を抑えつつ、かつ、ガードプレート２３に沿って効率よく植物を回転刃３０へガイドすることができる。

本発明の態様３に係るガード機構２０Ａは、上記態様１又は２において、上記ガードプレート２３が回転可能な角度を、所定の範囲内に制限する角度制限部２７を備えてもよい。上記構成によると、ガード機構２０Ａが配された芝刈機（ロボット１０Ａ）の旋回時にガードプレート２３が回転しすぎることで、再度、ガード機構２０Ａが配された芝刈機（ロボット１０Ａ）が直進し始めたときにガードプレート２３と、植物との抵抗が大きくなりすぎることを防止することができる。

本発明の態様４に係るガード機構２０は、上記態様１〜３において、上記複数のガードプレートのそれぞれは、一方の端部から他方の端部にかけて延伸しており、上記一方の端部は、上記ガードプレートの延伸方向外向きに突出した形状であってもよい。

上記構成によると、ガード機構２０が配された芝刈機（ロボット１０）の走行時にガードプレート２３が植物間に入りやすくなり、芝とガードプレート２３との接触による抵抗を減らすと共に、複数のガードプレート２３間に植物をガイドしやすく、回転刃３０によって効率的に植物を刈り取りすることができる。

本発明の態様５に係るガード機構２０は、上記態様４において、上記回転刃３０が回転する回転面と、地面とは略平行であり、上記複数のガードプレート２３のうち少なくとも１つは、当該複数のガードプレート２３の回転中心より、上記他方の端部側（後端部２３ｄ側）に配され、上記地面に近づく方向に突出する突出部（抵抗部２３ｃ）を備えていてもよい。

上記構成によると、上記突出部（抵抗部２３ｃ）は、上記複数のガードプレート２３の回転中心より、上記他方の端部側（後端部２３ｄ側）に配され、上記地面に近づく方向に突出するため、上記ガード機構２０が配された芝刈機（ロボット１０）の旋回時、特に、上記複数のガードプレート２３の回転中心より後方側（上記他方の端部（後端部２３ｄ）が配されている側）において、上記複数のガードプレート２３の延伸方向に沿ってガイドされた植物と、上記突出部（抵抗部２３ｃ）との抵抗が強くなる。これにより、芝刈機（ロボット１０）の旋回時、複数のガードプレート２３全体が、旋回方向に回転する。このため、複数のガードプレート２３の延伸方向の向きが、上記ガード機構２０が配された芝刈機（ロボット１０）の旋回に伴い次第に変化する。これにより、上記ガード機構２０が配された芝刈機（ロボット１０）の旋回に伴う植物とガードプレート２３との接触による抵抗が増加することを防止することができる。

本発明の態様６に係るガード機構２０は、上記態様１〜５において、上記複数のガードプレート６３は、板部材６３ｄから延伸し、当該板部材６３ｄから起立するよう折り曲げられていてもよい。上記構成によると、複数のガードプレート６３を固定する構造が不要となり、ガード機構２０の軽量化をすることができ、製作及び組立が容易になり、製造コストが安く、信頼性を確保しやすい。

本発明の態様７に係るガード機構２０は、上記態様１〜５において、上記複数のガードプレート６３は、第１の板部材から延伸し、当該第１の板部材から起立するよう折り曲げられている第１のガードプレートと、上記第１の板部材と重なる第２の板部材から延伸し、当該第２の板部材から起立するように折り曲げられている第２のガードプレートとを備えてもよい。

上記構成によると、上記第１のガードプレートと上記第２のガードプレートとの配置密度が高く、より安全なガード機構を得ることができ、かつ、第１のガードプレート及び第２のガードプレートそれぞれは、第１の板部材及び第２の板部材のそれぞれから折り曲げて形成されているため、第１のガードプレート（ガードプレート６３）及び第２のガードプレート（ガードプレート６３）を固定する構造が不要となり、ガード機構２０の軽量化をすることができ、製作及び組立が容易になり、製造コストが安く、信頼性を確保しやすい。

本発明の態様８に係る芝刈機（ロボット１０）は、上記態様１〜７のガード機構２０と、上記回転刃３０と、上記ベース部材１１とを備えてもよい。上記構成により、障害物の際まで刈ることができる回転刃を備える芝刈機（ロボット１０）を得ることができる。加えて、芝刈機（ロボット１０）の旋回に伴う上記ガードプレート２３と植物との接触抵抗の増加を抑えることができる。

本発明の態様９に係る芝刈機（ロボット１０Ｂ）は、上記態様８において、バッテリー１６を備え、自律走行可能であってもよい。

本発明の態様１０に係る芝刈機（ロボット１０Ｂ）は、上記態様８において、上記ベース部材１１Ｂに対する上記回転刃３０の相対的な高さ位置を調整可能な高さ調整部（高さ吸収部３６）を備えてもよい。上記構成によると、芝刈機（ロボット１０Ｂ）が走行中、地面の凹凸や石などの障害物に、ガードプレート２３の下面（延伸部２３ｂの底面）が乗り上げた際、高さ吸収部３６が縮むことで、ガードプレート２３及び回転刃３０が上方に退避する。これにより、ガードプレート２３が乗り上げたことによる芝刈機（ロボット１０Ｂ）の浮き上がりを防止することができる。

本発明の態様１１に係る芝刈機システム（ロボットシステム１）は、上記態様９に記載の芝刈機（ロボット１０）と、上記バッテリー１６を充電するための充電装置（ステーション２）とを備えてもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、ガード機構及び芝刈機に利用することができる。

１・１Ａ・１Ｂ ロボットシステム（芝刈機システム）
２ ステーション（充電装置）
１０・１０Ａ・１０Ｂ ロボット（芝刈機）
１１・１１Ａ・１１Ｂ ベース部材
１１ａ 開口部
１２ 従動輪
１３ 駆動輪
１４ ハウジング
１５ ワイヤー検出センサ
１６ バッテリー
１７ モータ
２０・２０Ａ ガード機構
２１ ガード部
２２ 支持部
２３ ガードプレート
２３ａ 先端部
２３ｂ 延伸部
２３ｃ 抵抗部
２３ｄ 後端部
２４ 回転部
２５ ビス
２７ 角度制限部
３０ 回転刃
３４ 軸
３５ 接続部材
３６ 吸収部
３７ ガード機構支持部
３８ 高さ調整部
６１ ガード部
６１Ａ・６１Ｂ ガード部
６１ａ・６１ｂ 接続部
６３ ガードプレート（第１のガードプレート・第２のガードプレート）
６３ｄ 板部材（第１の板部材・第２の板部材）
６３ｅ 開口部
６５ ガード部

Claims (9)

1. 回転により植物を刈る回転刃を保護するガード機構であって、
   上記回転刃を覆う複数のガードプレートと、
   上記複数のガードプレートを支持する支持部とを備え、
   上記複数のガードプレートと上記支持部とは櫛状に配され、
   さらに、上記支持部を、上記回転刃が配されているベース部材に、回転自在に接続する回転部を備えることを特徴とするガード機構。
2. 上記回転刃の回転中心と、上記複数のガードプレートの回転中心とは位置が同じであることを特徴とする請求項１に記載のガード機構。
3. 上記ガードプレートが回転可能な角度を、所定の範囲内に制限する角度制限部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のガード機構。
4. 上記複数のガードプレートのそれぞれは、一方の端部から他方の端部にかけて延伸しており、上記一方の端部は、上記ガードプレートの延伸方向外向きに突出した形状であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のガード機構。
5. 上記回転刃が回転する回転面と、地面とは略平行であり、
   上記複数のガードプレートのうち少なくとも１つは、当該複数のガードプレートの回転中心よりも、上記他方の端部側に配され、上記地面に近づく方向に突出する突出部を備えていることを特徴とする請求項４に記載のガード機構。
6. 上記複数のガードプレートは、板部材から延伸し、当該板部材から起立するように折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のガード機構。
7. 上記複数のガードプレートは、第１の板部材から延伸し、当該第１の板部材から起立するように折り曲げられている第１のガードプレートと、上記第１の板部材と重なる第２の板部材から延伸し、当該第２の板部材から起立するように折り曲げられている第２のガードプレートとを備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のガード機構。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載のガード機構と、上記回転刃と、上記ベース部材とを備える芝刈機。
9. バッテリーを備え、自律走行可能であることを特徴とする請求項８に記載の芝刈機。

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