JP2021093925A

JP2021093925A - 草刈機

Info

Publication number: JP2021093925A
Application number: JP2019225636A
Authority: JP
Inventors: 道弘渡部; Michihiro Watabe
Original assignee: IHI Agri Tech Corp
Current assignee: IHI Agri Tech Corp
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2039-12-13
Also published as: JP7348052B2

Abstract

【課題】これまでにない形式の転倒の危険を減じる草刈機を提供すること。【解決手段】本発明は、草刈ユニット、車体機台、姿勢検知センサと制御部を備え、前記草刈ユニットは、草刈ユニット昇降アクチュエータにより、前記車体機台に対して昇降自在に設けられており、前記姿勢検知センサは、前記車体機体の傾斜を検知し、前記制御部は、前記姿勢検知センサが許容値を超える傾斜を検出すると前記草刈ユニットの動力をＯＦＦにすると共に、前記草刈ユニットを下降接地させるべく前記草刈ユニット昇降アクチュエータを制御することを特徴とする草刈機とすることで課題の解決を図った。【選択図】図８

Description

本発明は、草刈機に関する。

草刈機は、公園、ゴルフ場、空き地、河川の堤防、自動車道の法面、山間地など様々な場所で使われている。
山間地や自動車道の法面のように、草刈機を傾斜地で使用するときに、転倒の危険があった。また、公園、河川の堤防、空き地、公園やゴルフ場においても、常に平坦とは限らず、場所によっては傾斜地があり、転倒の危険が無いとは言えなかった。

特開平８−２５６５５５号公報

そこで、従来から特許文献１に開示されているように、草刈機の転倒の危険を減じる開発が様々なされてきたところであるが、より安全に草刈り作業をするために、さらなる転倒の危険を減じる手段が求められている。

本発明の課題は、これまでにない形式の転倒の危険を減じる草刈機を提供することにある。

本発明は、草刈ユニット、車体機体、姿勢検知センサと制御部を備え、前記草刈ユニットは、草刈ユニット昇降アクチュエータにより、前記車体機台に対して昇降自在に設けられており、前記姿勢検知センサは、前記車体機体の傾斜を検知し、前記制御部は、前記姿勢検知センサが許容値を超える傾斜を検出すると前記草刈ユニットの動力をＯＦＦにすると共に、前記草刈ユニットを下降接地させるべく前記草刈ユニット昇降アクチュエータを制御することを特徴とする草刈機とすることで課題を解決した。

草刈ユニットを下降接地させることで、草刈機Ａ全体の重心を下げ、転倒の危険性を減じることができる。

草刈機の斜視図草刈機の（Ａ）平面図（Ｂ）背面図燃料タンクの正面図燃料タンクのバリエーションを示す説明図（Ａ）車体機台の左右方向いずれか一方側に偏って配置された突出部を有した燃料タンク（Ｂ）車体機台の左右方向いずれか一方側に偏って配置され、かつ、車体機台の前後方向のいずれか一方にも偏って配置された突出部を有した燃料タンク燃料タンクの傾斜地における説明図（Ａ）図３の燃料タンクの傾斜地における油面位置を示す説明図（Ｂ）図４（Ｂ）の燃料タンクが、傾斜地で右に傾いた場合の油面位置を示す説明図（Ｃ）図４（Ｂ）の燃料タンクが、傾斜地で左に傾いた場合の油面位置を示す説明図エンジンの支持構造を示す説明図（Ａ）エンジンの側面図（Ｂ）エンジンが常に水平を保たれることを示す説明図（Ｃ）エンジンが傾斜に合わせて水平に保たれる状態を示す説明図草刈機の側面図であって（Ａ）作業時に草刈ユニットを持ち上げた状態を示す説明図（Ｂ）姿勢検知センサが許容範囲を超える傾斜を検知した場合に、草刈ユニットを接地させた状態を示す説明図緊急時草刈ユニット昇降制御フローチャート

（実施例）
図１は、草刈機Ａの斜視図である。また、図２は草刈機Ａの（Ａ）平面図および（Ｂ）背面図である。実施例では、詳述しないが無線誘導タイプの草刈機Ａである。
エンジン４はバッテリー１、燃料タンク２、油圧タンク３の前に配置されており、エンジン４と燃料タンク２の間にはＨＳＴ８が配置されている。
草刈ユニット７は、草刈機Ａの前方に配置されており、草刈ユニット昇降アクチュエータ７１により昇降できるように構成されている。
接地体６は、実施例ではクローラーである。
さらに、車体機台５の姿勢（傾斜状態など）を検出する角度センサやジャイロなどの姿勢検知センサ５１（図２（Ａ）参照）が設けられ、特に草刈機Ａが危険な傾斜状態になっているかを監視している。

（バッテリー・燃料タンク・油圧タンクの配置）
バッテリー１、燃料タンク２、油圧タンク３が草刈機Ａの車体機台５上の左右方向に並んで配置されている。車体機台５は、図２（Ｂ）に示されているように上部ある様々な部材を支えている。

実施例では、前方に重量物である草刈ユニット７が配置されており、前後バランスを良好にするため、一番後方にバッテリー１、燃料タンク２、油圧タンク３が並んで配置されているが、重量物であるエンジン４を一番後方に配置し、その前にバッテリー１、燃料タンク２、油圧タンク３を並べてもよい。
バッテリー１、燃料タンク２、油圧タンク３は車体機台５の上に左右方向に並んで配置されていればよく、車体機台５の前後方向の位置は問わない。

図３は、燃料タンク２の正面図であり、燃料の油面を検出すべくフロート式の燃料センサ２１が内部に設けられており、下面には燃料取出口２５が設けられている。図３に示されているように、燃料が消費されて少なくなることで燃料タンク２の重量が著しく減少する。
草刈機Ａが傾斜地で草刈りを行う場合、通例等高線に沿って走行する等高線走行により草刈作業が行われるため、左右バランスが非常に重要なところ、バッテリー１、燃料タンク２、油圧タンク３は車体機台５の上に左右方向に並んで配置されているので、燃料タンク２の燃料が消費されて軽くなったとしても、左右バランスに大きな影響を与えることはない。

（燃料タンク）
燃料タンク２は、車体機台５の上に設けられており、図４は、燃料タンク２のバリエーションを示す説明図である。図４（Ａ）の燃料タンク２は、燃料タンク底面２２に、車体機台５の左右方向いずれか一方側に偏って配置された突出部２３を有している。図４（Ｂ）の燃料タンク２は、燃料タンク底面２２に、車体機台５の左右方向いずれか一方側に偏って配置され、かつ、車体機台５の前後方向のいずれか一方にも偏って配置された突出部２３を有している。
等高線走行をして草刈り作業するに際して、往路と復路で草刈機Ａの左右バランスが異なることで、転倒の危険性があったところ、草刈機Ａの左右バランスが軽くなる側の燃料タンク底面２２に、車体機台５に偏って配置された突出部２３を有する燃料タンク２を採用することにより、草刈機Ａの左右バランスを改善できるようになる。
例えば、バッテリー１と油圧タンク３を比較すると、バッテリー１の方が軽い場合がある。そこで、バッテリー１側が重くなるように、燃料タンク２を図４（Ａ）や図４（Ｂ）のような形状とし、バッテリー１側に偏って配置された突出部２３を備えることで、左右バランスの改善を図っている。
なお、草刈機Ａの左右バランスは、他部材の配置などによっても変わるので、必ずしもバッテリー１側に、突出部２３が来るものではないことは言うまでもない。車体機台５上の全体の左右方向のバランスを考慮して、突出部２３の位置を車体機台５の左右方向いずれの方向にするか決めることができる。

（傾斜地における燃料タンクの油面位置）
図３に記載の燃料タンク２は、燃料センサ２１が設けられ、燃料の量を常に監視している。草刈機Ａが、傾斜地で燃料切れを起こすと、危険な傾斜地を、燃料を持って歩いて安定しない傾斜地の足場で燃料を補給しなければならない。燃料切れになる前に草刈機Ａを平坦地まで走行させ燃料を補給するには、正確な燃料の残量を把握することが重要である。また、図３に記載のような燃料タンク２は、底面の中央に燃料取出口２５が設けられており、急な傾斜地では、燃料の残量が減ってくると安定して燃料が供給できないこともあり得る。

図５は、燃料タンク２の傾斜地における説明図であり、図５（Ａ）は、図３の燃料タンク２の傾斜地における油面位置を示す説明図、図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）の燃料タンク２が、傾斜地で右に傾いた場合の油面位置を示す説明図、図５（Ｃ）は、図４（Ｂ）の燃料タンク２が、傾斜地で左に傾いた場合の油面位置を示す説明図である。
図４（Ａ）および図４（Ｂ）のいずれの燃料タンク２においても、燃料取出口２５からの燃料供給が傾斜に影響されにくくなっている。

図５（Ａ）に示す図３に記載の形状の燃料タンク２は、傾斜地では燃料が傾斜地の低地側に偏り、燃料センサ２１による油面の測定に誤差が出る。これに対して、図４（Ｂ）の燃料タンク２は、突出部２３を有する。草刈機Ａが、等高線走行を行いながら、往復作業をすると、燃料タンク２は、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）に示すように右、左に交互に傾く。そして、燃料が減少して行くと、次第に突出部２３のみに燃料が溜まることとなる。この状態で、図５（Ｂ）のように燃料タンク２が右に傾いても、図５（Ｃ）のように左に傾いても、図３の突出部２３がない燃料タンク２と比べて、突出部２３の容積が小さいため油面が上下に変化しにくくなっており、燃料センサ２１が油面を検知しやすくなっている。また、図３の突出部２３がない燃料タンク２と比べて、突出部２３に設けられた燃料センサ２１は、誤差が出にくい。

また、草刈機Ａは等高線走行を行うものの、実際の傾斜地は避けにくい凹凸があることがあり、車体機台５の前後方向にも傾斜する。このような場合、図４（Ｂ）の燃料タンク２は、燃料タンク底面２２に、車体機台５の左右方向いずれか一方側に偏って配置され、かつ、車体機台５の前後方向のいずれか一方にも偏って配置された突出部２３を有しており、車体機台５の前後方向の傾き対しても、燃料センサ２１が油面を検知しやすくなっている。

（エンジン）
図６は、エンジン４の支持構造を示す説明図である。図６（Ａ）は、エンジン４の側面図である。図６（Ａ）に示されるように、エンジン４は、図示されていない車体機台５に設置された前側エンジン支持部４６と後側エンジン支持部４７とで、動力軸４２を軸として揺動できるようにエンジン機台４１上に設けられている。
図６（Ｂ）はエンジン４が常に水平を保たれることを示す説明図であり、傾斜地の傾斜角度が変化しても、常にエンジン４は、水平を保つ。図６（Ｃ）は、エンジン４が傾斜に合わせて水平に保たれる状態を示す説明図であり、どちらの方向に傾斜していてもエンジン４は水平を保つ。
エンジン機台４１の制御は、図２（Ａ）に図示されている姿勢検知センサ５１の出力により、エンジン機台傾斜アクチュエータ４５が常にエンジン機台４１を水平に保つように制御することで達成される。

なお、エンジン機台４１が動力軸４２を軸として水平を保つように、エンジン機台４１上にバランスウエイト（図示しておらず）を配置し、エンジン機台傾斜アクチュエータ４５の力を借りずにエンジン機台４１を水平に保つこともできる。この場合であっても、エンジン４の駆動によりエンジン機台４１が振動するため、エンジン機台傾斜アクチュエータ４５により振動を抑えることが好ましい。

エンジン４が常に水平を保つと、車体機台５に対して、傾斜地の山側にエンジン４が寄ることになり、重心が山側に移動する。このため、より安定に等高線走行することが走行できる。山側に重心を移動させるため、水平を超えて山側に傾けるようにエンジン機台傾斜アクチュエータ４５を制御することもできる。
さらに、姿勢検知センサ５１が草刈機Ａの作業許容傾斜角度を超えるような傾斜を検知した場合に、横転の危険を避けるためにエンジン機台４１を山側に極端に傾けるようにエンジン機台傾斜アクチュエータ４５を制御することもできる。

（草刈ユニット）
草刈ユニット７は、草刈り作業時、地表面から若干持ち上げられて草刈が行われる。図７は、草刈機Ａの側面図であって、図７（Ａ）は作業時に草刈ユニット７を持ち上げた状態を示す説明図である。地表面から距離Ｓ（なお、説明のため距離Ｓは大きく強調して描かれている。）だけ草刈ユニット７が持ち上げられた状態が示されている。

実際に作業する傾斜地は、凹みが有ったり、こぶが有ったりすることがあり、必ずしも均一な傾斜角度の傾斜地ばかりではない。急激に傾斜地の傾斜角度が変化することもある。姿勢検知センサ５１が、草刈機Ａの許容値（許容傾斜角度）を超える危険な傾斜を感知した場合、直ちに作業者に報知するが、対応が遅れることもあり得る。
図７（Ｂ）は、姿勢検知センサ５１が許容範囲を超える傾斜を検知した場合に、草刈ユニット７を接地させた状態を示す説明図である。等高線走行をしながら草刈り作業を行っている最中に、姿勢検知センサ５１が、許容傾斜角度を超える危険な傾斜を検知すると、前記したように作業者に報知すると同時に、草刈ユニット７を持ち上げた状態から接地する状態に草刈ユニット昇降アクチュエータ７１を制御する。

図８は、図示されていない制御部によりなされる緊急時草刈ユニット昇降制御フローチャートである。姿勢検知センサ５１が許容範囲内の傾斜を検出している場合には、草を刈るのに適した草刈ユニット７の昇降制御がなされるべく、草刈ユニット昇降アクチュエータ７１が制御される。
他方、ｓ１で姿勢検知センサ５１が、許容値を超える傾斜を検出（すなわち、横転の危険のある状態を検出）すると、制御部は、ｓ２で草刈ユニット７の動力をＯＦＦにするよう指令を出す。そして、制御部は、ｓ３で草刈ユニット７を下降接地させるべく草刈ユニット昇降アクチュエータ７１を作動させる指令を出す。草刈作業時には、草刈ユニット７が持ち上げられて作業が行われることは前記したとおりである。その場合、草刈ユニット７の重量がすべて草刈機Ａの前側にかかることなる。作業時に地表面から持ち上げられるわずかな距離Ｓ（図７（Ａ）参照）だけ草刈ユニット７下げて接地させるだけで、草刈機Ａの重心が下がるとともに、接地面積が増え横転を防ぐことができる。また、接地面積が増えることで傾斜地の低地側に草刈機Ａが、ずり下がりにくくなる。
また、燃料補給のため傾斜面を上り下りするなど、草刈り作業時以外の場合であっても、上記制御がなされるようにしてもよい。なお、等高線走行をする時の許容値と傾斜面を上り下りする時の許容値が異なってよいことは言うまでもない。

（実施例の変形例）
草刈ユニット７は、実施例では草刈機Ａの前方に配置されているが、車体機体５の中央でもよいし、後方でもよく、草刈ユニット７の位置は任意である。
実施例では、無線誘導タイプの草刈機Ａであるが、ＡＩや作業マップに従い走行する自律走行タイプでもよいし、人が搭乗するタイプの乗用型草刈機Ａでもよい。
接地体６は、実施例ではクローラーであるが、車輪でもよく、草刈機Ａを動かすことができるものであればどのようなものであってもかまわない。
実施例では、フロート式の燃料センサ２１を用いたが、油面を検出することができるならどのような形式の燃料センサ２１であってもよい。
実施例では、姿勢検知センサ５１を油圧タンク３の上に配置したが、姿勢検知センサ５１の位置は車体機体５１の姿勢を検知できればどこでもよいし、ジャイロや角度センサ等どのような形式のものであってもよい。

以上、本発明に係る実施例を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

また、前述の実施例は、（バッテリー・燃料タンク・油圧タンクの配置）、（エンジン）、（燃料タンク）等のように部材毎に説明をしてきたが、その目的および構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

Ａ草刈機
１バッテリー
２燃料タンク
２１燃料センサ
２２燃料タンク底面
２３突出部
２５燃料取出口
３油圧タンク
４エンジン
４１エンジン機台
４２動力軸
４５エンジン機台傾斜アクチュエータ
４６前側エンジン支持部
４７後側エンジン支持部
５車体機台
５１姿勢検知センサ
６接地体
７草刈ユニット
７１草刈ユニット昇降アクチュエータ
８ＨＳＴ

Claims

草刈ユニット、車体機台、姿勢検知センサと制御部を備え、
前記草刈ユニットは、草刈ユニット昇降アクチュエータにより、前記車体機台に対して昇降自在に設けられており、
前記姿勢検知センサは、前記車体機体の傾斜を検知し、
前記制御部は、前記姿勢検知センサが許容値を超える傾斜を検出すると前記草刈ユニットの動力をＯＦＦにすると共に、前記草刈ユニットを下降接地させるべく前記草刈ユニット昇降アクチュエータを制御することを特徴とする
草刈機。