JP2020025494A - 自律制御型草刈機 - Google Patents

Abstract

【課題】岩や瘤が存在しても、簡単には止まらないで草刈り作業を継続する自律制御型草刈機を提供する。【解決手段】カッターハウジング１６は、前リンク４２と後リンク４６とで機体１６に吊されている。前リンク４２に付属する制御ピン５８が、揺動片５３を介して昇降ブロック５１に繋がっている。昇降ブロック５１はスクリュー４８及び摘み４９で高さ位置が決定される。揺動片５３は縦長のピン収納穴５４を有し、このピン収納穴５４に制御ピン５８を収納する。この制御ピン５８の上方には、ピン収納穴５４に十分な余裕がある。刈刃１９やカッターハウジング１６が岩や瘤に衝突すると、余裕分だけ、制御ピン５８が上昇可能となり、衝突を回避することができる。結果、岩や瘤が存在しても、簡単には止まらないで草刈り作業を継続する自律制御型草刈機が提供される。【選択図】図６

Description

本発明は、無人で草刈り作業を行う自律制御型草刈機に関する。

従来、芝刈りを含む草刈り作業は、有人草刈り機で実施されてきた。人件費の高騰もあり、作業の無人化が求められ、草刈機が自律的に走向しつつ草刈りを行う自律制御型草刈機が各種提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の図３に、刈刃（３５）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）と、この刈刃（３５）を鉛直軸回りに旋回する刈刃モータ（３０）と、この刈刃モータ（３０）を収納するモータハウジング（２１）と、このモータハウジング（２１）内の刈刃モータ（３０）を昇降するダイヤル（２０）とが開示されている。
特許文献１の図２に示されるダイヤル（２０）の回転角度を調整することにより、刈刃（３５）の地上高さを調節することができる。

特許文献１に開示される自走式草刈機は、芝地や自宅の庭やゴルフ場のように大きな障害物が存在しない草刈り場に好適である。
一方、果樹園の下草刈りの場合、果実樹木の間に、露出する岩や瘤が存在することが少なくない。果樹樹木の根回りは岩石が除かれるが、根から離れたところは手が加えられていないからである。

この場合、刈刃（３５）が、岩や瘤に当たることがある。岩や瘤に刈刃（３５）が当たると、刈刃モータ（３０）が過負荷状態になり、機器保護の観点から刈刃モータ（３０）が止められる。この不具合を知った管理者は、草刈機に直行し、草刈機を岩や瘤から脱出させる対策を講じる。
無人運転が特長である自走式草刈機であるにも拘わらず、管理者が頻繁に自走式草刈機を脱出させるのでは、管理者の負担が大きい。
そこで、少々のことでは、運転が中断されないような草刈機が求められる。

また、特許文献１の図２に開示される自走式草刈機は、後輪（１３ａ、１３ｂ）が駆動輪で、前輪（１２ａ、１２ｂ）が従動輪（非駆動輪）である、後輪駆動車である。
後輪駆動車であるため、万一、刈刃（３５）が岩や瘤に乗り上げ、前輪（１２ａ、１２ｂ）は地面に接しているが、後輪（１３ａ、１３ｂ）が地面から浮くと、走行不能となる。この場合も、管理者が自走式草刈機へ直行して脱出させるため、管理者の負担が大きい。

管理者の負担軽減を考えると、岩や瘤が存在しても、簡単には止まらないで草刈り作業を継続する自律制御型草刈機が望まれる。

国際公開第２０１７／０５１６６２号パンフレット

本発明は、岩や瘤が存在しても、簡単には止まらないで草刈り作業を継続する自律制御型草刈機を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、機体に、刈刃を囲うカッターハウジングと、前記刈刃より前に配置される前輪と、前記刈刃より後に配置される後輪と、前記刈刃の地面からの高さを調節する刈り高さ調節機構とを備え、自律走向する自律制御型草刈機において、
前記カッターハウジングは、前リンク及び後リンクからなる平行リンクにより前記機体に吊り下げられ、
前記前リンクと前記後リンクの一方に備える制御ピンが、前記刈り高さ調節機構に連結され、
この刈り高さ調節機構に、前記制御ピンを収納すると共に前記制御ピンの径を超えて上に延びる長穴状のピン収納穴を備えていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の自律制御型草刈機であって、
前記前輪及び前記後輪は、各々電動モータを備えている、全輪駆動車であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の自律制御型草刈機であって、
前記前リンク及び前記後リンクは、上端に対して下端が後ろになるように配置されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の自律制御型草刈機であって、
前記前リンクに対して前記後リンクの長さを異なられ、水平面に対して前記刈刃を傾斜させるようにしたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の自律制御型草刈機であって、
前記刈り高さ調節機構は、前記機体にスクリューによって昇降可能に設けられる昇降ブロックと、この昇降ブロックに揺動可能に取付けられ前記ピン収納穴を備える揺動片とを、有することを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５記載の自律制御型草刈機であって、
前記ピン収納穴は、長穴を構成する２つの長辺が、互いに外へ凸になる円弧で構成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、前リンクと後リンクの一方に備える制御ピンを収納するピン収納穴は、制御ピンの上方に余裕を有している。カッターハウジングや刈刃が岩や瘤に当たったときには、制御ピンの上方にある余裕分だけ、カッターハウジングや刈刃が上昇し、岩や瘤との干渉を回避する。
本発明により、岩や瘤が存在しても、簡単には止まらないで草刈り作業を継続する自律制御型草刈機が提供される。

請求項２に係る発明では、自律制御型草刈機を全輪駆動車とした。全輪駆動車であれば、凹凸や起伏に富んだ地面を継続して走行させることができ、草刈り作業を継続させることができる。

請求項３に係る発明では、前リンク及び後リンクは、上端に対して下端が後ろになるように配置されている。
岩や瘤に刈刃やカッターハウジングが当たったときに、前リンクや後リンクに圧縮力が加わらないため、前リンクや後リンクのダメージを軽減することができる。

請求項４に係る発明では、前リンクに対して後リンクの長さを異ならせて、水平面に対して刈刃を傾斜させた。草を斜めに切断することができ刈取抵抗を減らすことができる。

請求項５に係る発明では、刈り高さ調節機構は、昇降ブロックと制御ピンを、揺動片で連結するようにした。昇降ブロックを制御ピンに直接連結するよりは、揺動片を介した方が、昇降ブロックの小型化及び単純化が図れる。

請求項６に係る発明では、ピン収納穴は、長穴を構成する２つの長辺が、互いに外へ凸になる円弧で構成されている。通常の刈り高さ調整には一方の円弧を使用し、岩や瘤を回避するときには他方の円弧を使用する。縦長穴を左右に膨らませるだけであるから、揺動片の大形化を抑制することができる。

本発明に係る自律制御型草刈機の正面図である。 本発明に係る自律制御型草刈機の右側面図である。 本発明に係る自律制御型草刈機の底面図である。 本発明に係る自律制御型草刈機の平面視構成図である。 自律制御型草刈機の作用説明図である。 刈り高さ調節機構の構造を説明する図である。 刈り高さ調節機構の作用を説明する図である。 変更例に係る刈り高さ調節機構の構造を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

図１に示すように、自律制御型草刈機（以下、草刈機という）１０は、前輪１１と、左後輪１２Ｌと、右後輪１２Ｒを備えている。また、草刈機１０は、カバー１３の前面中央に横長矩形の開口部１４を有している。この開口部１４の奥に、Ｖ字部品（図４、符号３６）が配置される。
図２に示すように、前輪１１と、後輪車軸１５との間に、カッターハウジング１６を有する。

図３に示すように、底面視で、機体１８に、旋回する刈刃１９と、この刈刃１９より前に配置される前輪１１と、刈刃１９より後に配置される後輪１２Ｌ、１２Ｒとを備える草刈機１０において、この草刈機１０は、刈刃１９より前輪１１側に配置される左ワイヤセンサ２１Ｌ及び右ワイヤセンサ２１Ｒを備えている。

左ワイヤセンサ２１Ｌ及び右ワイヤセンサ２１Ｒは、刈刃１９の旋回円２２より外であれば、任意の位置に配置することができる。旋回円２２から前にαだけ離れた位置で、且つ旋回円２２から左に（図では右へ）βだけ離れた位置に左ワイヤセンサ２１Ｌを配置する。同様に、旋回円２２から前にαだけ離れた位置で、且つ旋回円２２から右にβだけ離れた位置に右ワイヤセンサ２１Ｒを配置する。βはαと同じであっても異なっていても差し支えない。

図４は、図３を反転した平面図である。
図４に示すように、刈刃１９は刈刃モータ２４で駆動される。この刈刃モータ２４はバッテリ２５から給電されると共にドライバ２６を介して、制御部２７で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。刈刃モータ２４が過負荷状態になったときには逆転制御される。

前輪１１は前輪モータ２８で駆動される。この前輪モータ２８はバッテリ２５から給電されると共にドライバ２９を介して、制御部２７で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。
前輪１１は操舵輪であり、操舵モータ３１で操舵される。この操舵モータ３１は、バッテリ２５から給電されると共にドライバ３２を介して、制御部２７で直進、左操舵、右操舵の制御がなされる。

左後輪１２Ｌは左後輪モータ３３Ｌで駆動される。この左後輪モータ３３Ｌはバッテリ２５から給電されると共にドライバ３４Ｌを介して、制御部２７で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。
同様に、右後輪１２Ｒは右後輪モータ３３Ｒで駆動される。この右後輪モータ３３Ｒはバッテリ２５から給電されると共にドライバ３４Ｒを介して、制御部２７で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。

本発明の草刈機１０は、全輪駆動車であるため、前輪１１が地面に接していれば、後輪１２Ｌ、１２Ｒが浮いたとしても、走行が継続される。結果、管理者の負担が大幅に軽減される。

また、本発明の草刈機１０では、前輪１１は、左右２輪であってもよいが、実施例では、１輪とした。１輪であれば、前輪モータ２８、ドライバ２９、操舵モータ３１及びドライバ３２の数が半分になり、コストダウンが図れる。

作図の都合で、カバー１３の外に示したバッテリ２５及び制御部２７は、カバー１３内に配置される。
カバー１３の前部に、Ｖ字部品３６が収納され、このＶ字部品３６に充電端子３７が設けられている。充電端子３７を介して、外部からバッテリ２５へ充電される。

以上の述べた草刈機１０の作用を、図５に基づいて説明する。
図５に示すように、草刈機１０は、矢印（１）のように直進し、矢印（２）のように左旋回し、矢印（３）のように右旋回し、矢印（４）のように後進する。

本発明で採用した刈り高さ調節機構４０の構造を図６に基づいて、説明する。
図６に示すように、機体１８に前上ピン４１を介して前リンク４２が下げられ、この前リンク４２の下端が前下ピン４３でカッターハウジング１６の前部を支える。
また、機体１８に後上ピン４５を介して後リンク４６が下げられ、この後リンク４６の下端が後下ピン４７でカッターハウジング１６の後部を支える。

前リンク４２と後リンク４６とで、平行リンクを構成し、平行リンクでカッターハウジング１６を吊るようにすると、カッターハウジング１６は、ほぼ姿勢を変えることなく昇降する。
前リンク４２と後リンク４６は、上端に対して下端が後ろになるように配置する他、上端に対して下端が前になるように配置することもできる。

ただし、実施例のように、上端に対して下端が後ろになるように配置すると、岩や瘤に当たってカッターハウジング１６が上へ移動するときに、前リンク４２と後リンク４６に圧縮力が加わらないため、前リンク４２と後リンク４６が傷みにくい。よって、実施例の配置が推奨される。

カッターハウジング１６の上面中央に、刈刃モータ２４が設けられ、この刈刃モータ２４から下へ延びてカッターハウジング１６内に至るモータ軸２４ａに刈刃１９が設けられている。

この例では、前リンク４２に対して、後リンク４６が短く設定され、刈刃１９が前下がり（後ろ上がり）とされ、草の茎を斜めに切断することで、刈取抵抗を減らすようにされている。
なお、前リンク４２に対して、後リンク４６を長く設定し、刈刃１９が前上がり（後ろ下がりがり）とし、草の茎を斜めに切断することで、切断性を高めるようにしてもよい。
さらには、前リンク４２と後リンク４６とを、同じ長さにしても差し支えない。

刈り高さ調節機構４０は、機体１８にスクリュー４８及び摘み４９によって昇降可能に設けられる昇降ブロック５１と、この昇降ブロック５１のブロック側ピン５２に揺動可能に取付けられ揺動片５３とからなる。
揺動片５３は、縦に延びる長穴状のピン収納穴５４を備える。ピン収納穴５４は、長穴を構成する２つの長辺が、互いに外へ凸になる円弧５５、５６で構成されている。このようなピン収納穴５４に、前リンク４２側の制御ピン５８が収納される。

刈り高さ調節機構４０の作用を、図７に基づいて説明する。
図７（ａ）は、図６の要部を拡大した図であり、スクリュー４８を回すことにより、昇降ブロック５１及びブロック側ピン５２が、ある高さに設定されている。
一方、前下ピン４３にはカッターハウジング等の荷重が下向きに加わっている。
制御ピン５８とブロック側ピン５２とは、揺動片５３で機械的に連結されている。
制御ピン５８の中心とブロック側ピン５２の中心とを通る線５９に、ほぼ沿った矢印（５）のように、制御ピン５８が移動しようとすると、この制御ピン５８の引き力と、揺動片５３の支持力とがバランスするところで揺動片５３が揺動を停止する。

次に、スクリュー４８を回すことにより、図７（ｂ）に示すように、昇降ブロック５１を上げる。すると、前リンク４２は前上ピン４１を中心に回転し、前下ピン４３が高位置になる。このとき、制御ピン５８はピン収納穴５４の高さ方向途中にて、矢印（６）のように、揺動片５３を引く。揺動片５３は、力のバランスがとれた図の位置で昇降ブロック５１と前リンク４２とを連結する。
この状態で、前下ピン４３は安定し、カッターハウジングと刈刃の高さ位置が安定する。

図７（ａ）において、ピン収納穴５４の制御ピン５８の上方には余裕がある。図７（ｂ）においても、ピン収納穴５４の制御ピン５８の上方には余裕がある。すなわち、ピン収納穴５４は、制御ピン５８を収納すると共に制御ピン５８の径を超えて上に延びているため、上方に余裕がある。
例えば、図６において、岩や瘤が刈刃１９又はカッターハウジング１６に当たることがある。

このときは、図７（ｃ）において、前下ピン４３に上向き力が加わる。すると、前リ〜ンク４２が矢印（７）のように、図面反時計方向に回転しようとする。すると、制御ピン５８が前上ピン４１を中心に回転しようとする。
図７（ｃ）のピン収納穴５４において、制御ピン５８の右側及び上に余裕があるため、制御ピン５８は矢印（８）のように容易に移動する。結果、矢印（７）が許容され、図６の刈刃１９及びカッターハウジング１６が上昇する。岩や瘤との干渉が軽微であれば、刈刃１９及びカッターハウジング１６が上昇することにより、この干渉が回避され、草刈り作業が継続される。

図８に本発明の変更例を示す。
図８に示すように、昇降ブロック５１と制御ピン５８とを、直接連結することは差し支えない。
ただし、ピン収納穴５４は縦長に加えて横長にする必要があり、昇降ブロック５１が大形になる。また、昇降ブロック５１に大きな水平力が加わるため、昇降ブロック５１をガイドするガイド６１、６１が必要となる。

この点、図６で説明した揺動片５３を採用すると、昇降ブロック５１は、小型化及び軽量化が可能となる。よって、図８の構造でもよいが、図６の構造が推奨される。

実施例では、前リンク４２を刈り高さ調節機構４０に連結したが、刈り高さ調節機構４０を後リンク４６に連結してもよい。

本発明の草刈機は、岩や瘤のある地面での草刈りに好適である。

１０…自律制御型草刈機（草刈機）、１１…前輪、１２Ｌ…左後輪、１２Ｒ…右後輪、１６…カッターハウジング、１８…機体、１９…刈刃、２８…電動モータ（前輪モータ）、３３Ｌ…電動モータ（左後輪モータ）、３３Ｒ…電動モータ（右後輪モータ）、４０…刈り高さ調節機構、４２…前リンク、４６…後リンク、４８…スクリュー、５１…昇降ブロック、５３…揺動片、５４…ピン収納穴、５５、５６…円弧、５８…制御ピン。

Claims (6)

1. 機体に、刈刃を囲うカッターハウジングと、前記刈刃より前に配置される前輪と、前記刈刃より後に配置される後輪と、前記刈刃の地面からの高さを調節する刈り高さ調節機構とを備え、自律走向する自律制御型草刈機において、
   前記カッターハウジングは、前リンク及び後リンクからなる平行リンクにより前記機体に吊り下げられ、
   前記前リンクと前記後リンクの一方に備える制御ピンが、前記刈り高さ調節機構に連結され、
   この刈り高さ調節機構に、前記制御ピンを収納すると共に前記制御ピンの径を超えて上に延びる長穴状のピン収納穴を備えていることを特徴とする自律制御型草刈機。
2. 請求項１記載の自律制御型草刈機であって、
   前記前輪及び前記後輪は、各々電動モータを備えている、全輪駆動車であることを特徴とする自律制御型草刈機。
3. 請求項１又は請求項２記載の自律制御型草刈機であって、
   前記前リンク及び前記後リンクは、上端に対して下端が後ろになるように配置されていることを特徴とする自律制御型草刈機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の自律制御型草刈機であって、
   前記前リンクに対して前記後リンクの長さを異なられ、水平面に対して前記刈刃を傾斜させるようにしたことを特徴とする自律制御型草刈機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の自律制御型草刈機であって、
   前記刈り高さ調節機構は、前記機体にスクリューによって昇降可能に設けられる昇降ブロックと、この昇降ブロックに揺動可能に取付けられ前記ピン収納穴を備える揺動片とを、有することを特徴とする自律制御型草刈機。
6. 請求項５記載の自律制御型草刈機であって、
   前記ピン収納穴は、長穴を構成する２つの長辺が、互いに外へ凸になる円弧で構成されていることを特徴とする自律制御型草刈機。

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