JP2024070671A - 安全装置付き刈払機 - Google Patents

Abstract

【課題】作業中の刈払機の周囲にいる人や物に対する安全性を確保できるようにする。【解決手段】安全装置付き刈払機は、ドップラセンサとドップラセンサの出力を処理する処理装置を備える安全装置を具備し、ドップラセンサは、刈払機周囲の特定方向を検出方向とする接近対象検出用センサと、接近対象検出用センサとは異なる方向を検出方向とするノイズキャンセル用センサを備え、処理装置は、接近対象検出用センサの出力からノイズキャンセル用センサによって検出される刈払機の作業動作に伴うノイズを除去する処理を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、安全装置付き刈払機に関する。

従来、安全装置付きの刈払機が知られている。この従来技術は、刈払機に加速度センサを搭載させ、加速度センサの検出値が閾値よりも大きい場合に、安全装置を作動させるものであり、加速度センサは、検出軸が刈払機の左右方向に対して傾斜した姿勢で刈払機に取り付けられている（下記特許文献１参照）。

特開２０１０－２６８７３２号公報

前述した従来技術によると、加速度センサによって、刈払機に加わる様々な方向の力を検出することで、刈払機の落下や刈刃の障害物への衝突（キックバック）など、作業者が予期しない状態を検知して、刈払機の作動を停止させることができる。これによると、刈払機を用いて作業を行う作業者に対しての安全を確保することができる。

これに対して、刈払機は、長尺な操作桿の先端部に刈刃が装備されている構造上の特徴を有することから、刈払機を用いて作業を行う作業者に対してだけでなく、作業中の刈払機の周囲にいる人や物に対しても、安全性を確保することが必要になる。

刈払作業中の作業者は、原動機の作動音や刈刃の接触音などの騒音で周囲の音を識別することが困難である。加えて、これらの騒音を遮断するために、耳栓や耳当てなどの保護具を装着するため、周囲の音声が聞こえ難くなる。また、刈刃の位置に集中して作業を行うことで、周囲に対する視野が狭くなることが考えられる。このため、人や物が接近したことに刈払作業中の作業者が気づかず、振り向きざまに長尺な操作桿の先端を接近した人や物に向けてしまう事態が起こり得る。このような事態を避けるために、作業中の刈払機に対して接近する人や物を検知することができる刈払機の安全装置が求められている。

本発明は、このような事情に対処するために提案されたものである。すなわち、作業中の刈払機に対して接近する人や物を効果的に検知することで、作業中の刈払機の周囲にいる人や物に対する安全性を確保できるようにすること、が本発明の課題である。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
本体と該本体に端部が接続された操作桿と該操作桿の先端部に装備された刈払作業部を備える刈払機であって、ドップラセンサと前記ドップラセンサの出力を処理する処理装置を備える安全装置を具備し、前記ドップラセンサは、前記刈払機周囲の特定方向を検出方向とする接近対象検出用センサと、前記接近対象検出用センサとは異なる方向を検出方向とするノイズキャンセル用センサを備え、前記処理装置は、前記接近対象検出用センサの出力から前記ノイズキャンセル用センサによって検出される前記刈払機の作業動作に伴うノイズを除去する処理を行うことを特徴とする安全装置付き刈払機。

このような特徴を有する本発明は、ドップラセンサを刈払機に設置することで、作業中の刈払機に接近する人や物を効果的に検知する、安全装置付きの刈払機を提供することができる。

本発明の実施形態に係る安全装置付き刈払機を示した説明図。 安全装置を装備した刈払機の作業状況を示した説明図。 安全装置における処理装置の機能を示した説明図。 ノイズ除去部の処理例を示した説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１において、刈払機１０は、本体１１と、本体１１に端部が接続された操作桿１２と、操作桿１２の先端部に装備された刈払作業部１３を備えている。刈払作業部１３の駆動形態は、本体１１に搭載した原動機（エンジン又は電動モータ）の回転を操作桿１２内の伝動軸を介して刈払作業部１３に伝達するもの、刈払作業部１３に原動機（電動モータ）を搭載させ、本体１１に装備したバッテリと原動機を操作桿１２内の配線で接続するものなど、各種の形態を採用することができる。また、刈払作業部１３自体の形態も、回転刃、往復動刃、樹脂コードなど、どのような形態であってもよい。

刈払機１０が備える安全装置１は、刈払機１０に搭載されるドップラセンサ１Ａとドップラセンサ１Ａの出力を処理する処理装置１Ｂを備えている。ドップラセンサ１Ａは、所定の検出範囲に送信波を発信すると共に、検出範囲から戻ってくる反射波を受信して、ドップラ信号を含む信号を出力する。ドップラ信号は、送信波と反射波との位相差から検出範囲に存在する移動体との距離の変化に応じて異なる周波数の信号になる。処理装置１Ｂは、ドップラセンサ１Ａの出力に応じて、ノイズを除去して接近物の有無を判定する。

ドップラセンサ１Ａは、刈払機１０周囲の特定方向を検出方向とする接近対象検出用センサ１Ａ１と、接近対象検出用センサ１Ａ１とは異なる方向を検出方向とするノイズキャンセル用センサ１Ａ２を備えている。図示の例では、接近対象検出用センサ１Ａ１は、刈払機１０の本体１１における操作桿１２が接続された側とは反対側に配備されている。これにより、接近対象検出用センサ１Ａ１が発信する送信波は、操作桿１２の延長方向とは反対側に向けて発信される。刈払機１０の作業者Ｍは、操作桿１２の延長方向先端部に装備された刈払作業部１３を見ながら作業を行うので、この接近対象検出用センサ１Ａ１の配備により、作業者Ｍの背後に向けて効果的に送信波を発信させることができる。

また、接近対象検出用センサ１Ａ１は、本体１１において、操作桿１２の中心を貫く中心線Ｏより下側に配置することが好ましい。このように、中心線Ｏより下側に接近対象検出用センサ１Ａ１を配備することで、図１に示す作業姿勢で、本体１１の一部が送信波に干渉することを避けることができる。

この際、接近対象検出用センサ１Ａ１は、本体１１の底部１１Ａに対して上側に配備することが好ましい。本体１１の底部１１Ａより上側に接近対象検出用センサ１Ａ１を配備することで、刈払機１０を地面に置いたとき、或いは刈払機１０の本体１１を地面に落下させたときなどに、接近対象検出用センサ１Ａ１が直接地面から衝撃を受けることを回避することができ、また、地面に浅い水たまりや草に付く水滴がある場合などに、接近対象検出用センサ１Ａ１に対する防水効果を期待することができる。

また、接近対象検出用センサ１Ａ１は、本体１１に熱源が存在する場合には、その熱願から離して配置することが好ましい。より具体的には、エンジン式の刈払機１０であれば、エンジンが搭載された本体１１において、リコイルスタータの下側辺りに配置することが好ましい。このように熱源から離して配置することで、接近対象検出用センサ１Ａ１が高温に晒されることによる悪影響を回避することができる。

接近対象検出用センサ１Ａ１の向きは、図１に示すように、作業者Ｍが操作桿１２のハンドル１２Ａを持って、刈払作業を行っている状態で、地面と略平行に送信波の発信方向が向くように配置することが好ましく、そのためには、刈払作業部１３の回転軸１３Ａと直交する方向で、操作桿１２の中心軸Ｏに沿って送信波が発信されるように、接近対象検出用センサ１Ａ１を本体１１に配置することが好ましい。また、送信波が地面に当たって戻ってくる反射波は、接近物を検出する上でのノイズになるので、これを抑止するために、接近対象検出用センサ１Ａ１の向きは、刈払作業中において地面に平行な面に対して水平ないしやや上向きにすることがより好ましい。

そして、より具体的には、刈払機１０の操作桿１２と刈払作業部１３の回転軸１３Ａとの角度θａを調整可能にしているものにおいては、本体１１に配備される接近対象検出用センサ１Ａ１の向きは、角度θａの調整に応じて変更できるようにすることが好ましい。

これに対して、ノイズキャンセル用センサ１Ａ２は、接近対象検出用センサ１Ａ１とは異なる方向を検出方向とする。図示の例では、刈払機１０の操作桿１２にノイズキャンセル用センサ１Ａ２を装着し、ノイズキャンセル用センサ１Ａ２の向きを接近対象検出用センサ１Ａ１の逆方向に向けているが、ノイズキャンセル用センサ１Ａ２の向きは刈払機１０の側方（横向き）にしてもよく、ノイズキャンセル用センサ１Ａ２の設置は、刈払機１０の作業動作によって接近対象検出用センサ１Ａ１と同時に動く箇所であって、接近対象検出用センサ１Ａ１とは異なる方向に向いていれば、どのように装着しても構わない。

接近対象検出用センサ１Ａ１を、刈払機１０の本体１１における操作桿１２が接続された側とは反対側に配備すると、刈払作業中の作業者Ｍの背後に接近対象検出用センサ１Ａ１の検出範囲を向けることができるので、作業者Ｍの背後の死角に対して効果的に送信波を発信することができる。

この際、図２に示すように、刈払作業では、操作桿１２の先端に装備した刈払作業部１３を左右に振りながら作業を行うので、操作桿１２の延長方向とは逆向きの接近対象検出用センサ１Ａ１の発信方向は、操作桿１２の左右の振りに応じて、左右に移動することになる。これによると、作業者Ｍの背後に対して、広い検出範囲で接近物の有無を検知することができるようになる。つまり、通常作業の振り動作を活かすことで、作業者が何らの追加操作を行うことなく検出範囲を拡大することができる。

しかしながら、刈払作業で操作桿１２が左右に振られることで、本体１１に配備された接近対象検出用センサ１Ａ１が出力するドップラ信号には、刈払機１０の作業動作に伴って接近対象検出用センサ１Ａ１が移動することによるドップラ信号がノイズとして含まれる。これに対して、ノイズキャンセル用センサ１Ａ２の出力には、刈払機１０の作業動作に伴ってノイズキャンセル用センサ１Ａ２が移動することによるドップラ信号が含まれることになるが、ノイズキャンセル用センサ１Ａ２は接近対象検出用センサ１Ａ１と同じタイミングで移動するので、接近対象検出用センサ１Ａ１の出力からノイズキャンセル用センサ１Ａ２の出力と同期して変化する成分を除去することで、刈払機１０の作業動作に伴うノイズを効果的に除去することができる。

安全装置１の処理装置１Ｂは、ドップラセンサ１Ａと同様に刈払機１０に設置してもよいし、図１に示すように、刈払機１０とは離れた位置で、例えば、作業者Ｍの被着物（作業着やハーネスなど）に設置してもよい。ドップラセンサ１Ａから処理装置１Ｂへの出力信号の伝達は、有線送信又は無線送信で行うことができる。

処理装置１Ｂの機能を、図３にて説明する。ドップラセンサ１Ａの接近対象検出用センサ１Ａ１とノイズキャンセル用センサ１Ａ２からの出力は、信号増幅部２０で信号増幅される。信号増幅部２０の出力は、ノイズ除去部２１に入力され、そこでノイズ除去がなされる。ノイズ除去部２１には、接近対象検出用センサ１Ａ１の出力とノイズキャンセル用センサ１Ａ２の出力が入力されることによって、刈払機１０の作業動作に伴うノイズの除去処理が行われる。

ドップラセンサ１Ａの移動に伴うドップラ信号は、刈払作業による操作桿１２の横振りの周期によって生成されるので、送信波の周波数に対してかなり低い周波数になる。また、接近対象検出用センサ１Ａ１の出力に含まれる、刈払機１０の作業動作に伴うノイズは、ノイズキャンセル用センサ１Ａ２の出力の時系列変化に同期した信号になるので、接近対象検出用センサ１Ａ１の出力から、ノイズキャンセル用センサ１Ａ２の出力との同期成分のうち周波数の低い成分を除去することで、刈払機１０の作業動作に伴うノイズの除去処理を行うことができる。

また、ノイズ除去部２１では、図４に示すように、接近対象検出用センサ１Ａ１のセンサ出力とノイズキャンセル用センサ１Ａ２のセンサ出力の差分をとることで、前述したノイズの除去処理を実行することができる。この処理では、刈払機１０の作業動作に伴うノイズが、接近対象検出用センサ１Ａ１とノイズキャンセル用センサ１Ａ２の両方に同様の時系列変化で検出されることを利用して、両者の差分をとって残された波形を、刈払機１０に接近してくる対象物の波形と認識する。

ノイズ除去部２１でノイズが除去された出力信号は、必要に応じて、ＦＦＴ演算部２２にて高速フーリエ変換され、ノイズ除去部２１の出力の周波数毎の強度が求められる。ＦＦＴ演算部２２を利用することで、接近対象物の接近速度の認識が可能になり、接近判定部２３でより制度の高い判定が可能になる。

接近判定部２３の判定処理では、接近対象検出用センサ１Ａ１の検出範囲に刈払機１０に向かって接近する対象物が存在するか否かの判定がなされる。検出範囲で接近する対象物が存在すると判定した場合には、判定出力を報知装置１Ｃ等に出力する。

報知装置１Ｃは、刈払作業を行う作業者Ｍに接近対象物の存在を報知する装置であり、例えば、警告音、振動（バイブレーション）、発光表示等による報知を行う。報知装置１Ｃに替えて、判定出力が入力される駆動制御部を備える制御装置を設け、判定出力に対して刈払作業部１３の駆動を停止する制御を行うようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る刈払機の安全装置１は、刈払機１０の本体１１における操作桿１２が接続された側とは反対側にドップラセンサ１Ａの接近対象検出用センサ１Ａ１を配備することで、作業者Ｍの死角となる背後に接近対象検出用センサ１Ａ１の検出範囲を向けることができ、作業中の刈払機１０に対して人や物が近づくことを効果的に検出することができる。これによって、作業中の刈払機１０の周囲に存在する人や物の安全性を確保することができる。

そして、ドップラセンサ１Ａとして、接近対象検出用センサ１Ａ１とノイズキャンセル用センサ１Ａ２を用い、これらを共に刈払機１０に設置し、ノイズキャンセル用センサ１Ａ２の向きを接近対象検出用センサ１Ａ１とは異なる向きにしている。これによって、接近対象検出用センサ１Ａ１の出力からノイズキャンセル用センサ１Ａ２の出力との同期成分を除去する処理で、効果的に刈払機１０の作業動作に伴うノイズを除去することができる。

以上、本発明の実施の形態について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の形態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、上述の各実施の形態は、その目的及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。

１：安全装置，１Ａ：ドップラセンサ，
１Ａ１：接近対象検出用センサ，１Ａ２：ノイズキャンセル用センサ，
１Ｂ：処理装置，１Ｃ：報知装置，
１０：刈払機，１１：本体，１１Ａ：底部，
１２：操作桿，１２Ａ：ハンドル，
１３：刈払作業部，１３Ａ：回転軸，
２０：信号増幅部，２１：ノイズ除去部，
２２：ＦＦＴ演算部，２３：接近判定部，
Ｍ：作業者

Claims (3)

1. 本体と該本体に端部が接続された操作桿と該操作桿の先端部に装備された刈払作業部を備える刈払機であって、
   ドップラセンサと前記ドップラセンサの出力を処理する処理装置を備える安全装置を具備し、
   前記ドップラセンサは、前記刈払機周囲の特定方向を検出方向とする接近対象検出用センサと、前記接近対象検出用センサとは異なる方向を検出方向とするノイズキャンセル用センサを備え、
   前記処理装置は、前記接近対象検出用センサの出力から前記ノイズキャンセル用センサによって検出される前記刈払機の作業動作に伴うノイズを除去する処理を行うことを特徴とする安全装置付き刈払機。
2. 前記接近対象検出用センサは、
   前記本体における前記操作桿が接続された側とは反対側に配備されていることを特徴とする請求項１に記載された安全装置付き刈払機。
3. 前記接近対象検出用センサの向きは、地面に対して前記操作桿を傾けて作業を行う作業姿勢において、地面に略平行な方向又は当該方向より上向きに設置されることを特徴とする請求項１に記載された安全装置付き刈払機。