JP2622461B2 - 草刈機の走行制御装置 - Google Patents

草刈機の走行制御装置

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JP2622461B2
JP2622461B2 JP5859292A JP5859292A JP2622461B2 JP 2622461 B2 JP2622461 B2 JP 2622461B2 JP 5859292 A JP5859292 A JP 5859292A JP 5859292 A JP5859292 A JP 5859292A JP 2622461 B2 JP2622461 B2 JP 2622461B2
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田中  滋
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走行に伴って草刈作業
をする草刈部と走行装置の夫々に連動連結されたエンジ
ンと、そのエンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
その負荷検出手段の情報に基づいて走行を制御する制御
手段とが備えられた草刈機の走行制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記草刈機の走行制御装置においては、
従来、例えば芝等の草刈り対象物に対して草刈作業をす
る草刈部の負荷が大きくなり過ぎて、負荷検出手段にて
検出したエンジンの負荷が大負荷判別用の設定値よりも
大きくなったときには、エンジンの停止を回避するため
に、例えば変速機構を操作して車速を零にすることによ
って草刈機の走行を停止させるようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来手段
では、エンジンの負荷が大負荷判別用の設定値よりも大
きくなって草刈機の走行を停止した後に、草刈機を走行
させて草刈作業を再開する場合には、その再開地点にお
ける草刈作業の刈り跡が不連続になる等のため草刈作業
を円滑に実施できないという問題があった。つまり、草
刈部による草刈作業が定常的に行われているときには、
草刈部の周辺に位置する草が移動する草刈部の影響を受
けて略一定の姿勢に維持された状態で草刈作業が行われ
るが、一旦走行が停止されると、草刈部の周辺に位置す
る草が草刈部の影響を受けなくなるので夫々が別々の姿
勢をとるようになる。従って、この姿勢状態の草に対し
て草刈作業を再開したときには、定常状態になるまでの
間において刈り跡が異なり前記不連続状態が発生するこ
とになるのである。
【0004】また、別の問題点として、草の植立密度が
異常に大きかったり、あるいは、草が多量の水分を含ん
でいる等のために、その草刈時の負荷が著しく大きいと
きには、例えば、エンジンの負荷が上記大負荷判別用の
設定値よりも大きくなって草刈機の走行を停止させた後
に、再び走行を開始して草刈作業を行おうとしてもエン
ジンの負荷がすぐに大きくなってしまい、事実上、草刈
作業を行うことができない場合があるが、このような場
合に対して、従来手段では有効に対処することができな
かった。
【0005】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、過負荷によるエンジン停止を回
避すると共に、特に草刈部の負荷が過大な場合にも対応
でき、同時に刈り跡の不連続等を発生させず円滑な草刈
作業を実施できるようにすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による草刈機の走
行制御装置の第1の特徴構成は、走行方向を前後進両方
向に切換える前後進切換手段と、前記草刈部の刈高さを
調整する刈高さ調整手段とが設けられ、制御手段が、前
記負荷検出手段にて検出したエンジン負荷が大負荷判別
用設定値よりも大きくなったときには、前記前後進切換
手段を後進方向に切換えて所定距離後進走行させた後、
再び前記前後進切換手段を前進方向に切換えて前進走行
させ、且つ、この前進走行中において、前記エンジン負
荷が前記大負荷判別用設定値よりも大きい値の限界設定
値よりも大きくなったときには、前記刈高さ調整手段を
操作して前記草刈部の刈高さを所定高さ上昇させて走行
させた後、前記前後進切換手段を後進方向に切換えて前
記刈高さを上昇させて走行した距離分後進走行させてか
ら、刈高さをもとの高さに戻して再び前記前後進切換手
段を前進方向に切換えて前進走行させるように構成され
ている点にある。
【0007】また第2の特徴構成は、前記制御手段が、
前記エンジンの負荷が前記大負荷判別用設定値とそれよ
りも小さい値の小負荷判別用設定値との間にあるときに
は、走行変速機構を減速制御するように構成されている
点にある。
【0008】
【作用】本発明の第1の特徴構成によれば、エンジンの
負荷が大負荷判別用の設定値よりも大きくなったときに
は、走行方向を後進方向に切換えて後進走行するので、
草刈部の草刈負荷が軽くなり、エンジン停止等のトラブ
ルの発生が回避される。又、所定距離後進走行した後再
び前進方向に切換えて前進走行し、上記後進方向への切
換地点を通過して草刈作業を実施するので、前記後進方
向への切換地点においても刈り跡が不連続になることも
ない。
【0009】又、上記後進走行した後の前進走行時にお
いて、草刈部の負荷が異常に大きいためにエンジン負荷
が大負荷判別用設定値よりも大きい値の限界設定値より
も大きくなった場合には、草刈部の刈高さを所定高さ上
昇させて前進走行を続けた後、上記刈高さを上昇させて
走行した距離分後進走行させてから刈高さをもとの高さ
に戻し、刈高さを上昇させて一度刈った草を前進走行し
ながら刈るので、負荷の増大もなく円滑に草刈作業を行
うことができる。
【0010】また第2の特徴構成によれば、エンジンの
負荷が大負荷判別用の設定値よりは小さいが、小負荷判
別用の設定値より大きくなったときには、その負荷の増
加に対応して減速制御されるだけで走行は停止されず、
草刈部の周辺に位置する草が移動する草刈部の影響を受
けて略一定の姿勢に維持された状態で滑らかな刈り跡が
形成される。
【0011】
【発明の効果】従って、第1の特徴構成によれば、過負
荷によるエンジン停止を回避しながら、草刈部の負荷が
異常に大きい場合にも対応でき、同時に刈り跡の不連続
等の不具合を発生させず円滑な草刈作業が可能な草刈機
の走行制御装置が得られる。
【0012】また第2の特徴構成によれば、草刈作業時
におけるエンジン負荷の増加に対してより適切に対応し
ながら、一層円滑な草刈作業が可能になる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を草刈機としての芝刈機に適用
した実施例について、図面に基づいて説明する。
【0014】図1に示す如く、芝刈機の車体Vの前部に
は、電動モータMによって操向操作される単一の前輪1
Fが取り付けられると共に、車体Vの後部には走行装置
としての左右一対の駆動後輪1Bが取り付けられてい
る。また、前記車体Vの略中央下部には、走行に伴って
草刈作業をする草刈部としての芝刈用の回転刃体2が、
その回転軸2aをエンジンEに直結した状態で、前記エ
ンジンEと一体となってベース部2bによって支持され
て設けられ、回転刃体2を地面に対して上下昇降するこ
とで刈高さを調整する刈高さ調整手段としてのリンク式
の刈高さ調整機構9が、その基端部が水平軸芯回りに揺
動自在な状態で機体Vに保持され、且つ、その遊端部を
ベース部2bに枢支させた状態で機体の前後方向に一対
配置されている。また、前記エンジンEの出力部は、高
速・低速の二段階切換えが可能な走行変速機構3及び前
後進切換手段としての前後進切換機構6を介して前記左
右一対の駆動後輪1Bに連動連結されている。
【0015】前記走行変速機構3は、ボール式のクラッ
チ機構を利用したものであるが、具体的には、図2に示
すように構成されている。即ち、前記エンジンEの出力
部に連結された伝動軸7の後端部には、その軸芯方向
(以下、単に軸芯方向という)に並設された状態で低速
側一次ギア31L及び高速側一次ギア31Hが空回り自
在に外嵌されている。尚、前記低速側一次ギア31Lは
低速側二次ギア34Lと咬合し、且つ、前記高速側一次
ギア31Hは高速側二次ギア34Hと咬合するようにな
っている。前記両一次ギア31L,31Hは夫々、対向
配置されるボス部32L,32Hを備えており、それら
両ボス部32L,32Hの適宜位置には、夫々、複数の
ボール33L,33Hが内外両方向へ突出可能に保持さ
れている。前記伝動軸7の前記ボス部対応位置には、前
記ボール33L,33Hを内方向へ突出させた状態で夫
々落とし込ませて係合させる環状凹部7a,7bが形成
されている。前記両ボス部32L,32Hの周囲には、
前記軸芯方向への移動が自在であり且つ両端部にて夫々
前記ボール33L,33Hの一方を外から内方向へ押圧
し得るクラッチスリーブ35が配置されている。
【0016】前記クラッチスリーブ35を前記軸芯方向
へ移動させるための駆動用のモータ36と、このモータ
36の回転駆動力がウォーム減速機構37を経由した後
伝達される第1ギア38及びこれに咬合する第2ギア3
9が設けられている。さらに前記第2ギア39の軸芯位
置にその軸芯方向に平行で且つ空回り自在な状態で内嵌
された旋回軸42が配置され、この旋回軸42の基端部
に偏心カム43が取付られると共に先端部にその軸芯方
向と直交する状態で棒状の係止片41が取付られ、コイ
ルバネ40が、その一端部を前記第2ギア39に固定さ
れて保持され、他端部を前記係止片41に接当させて配
置されている。そして、前記モータ36を回転駆動する
と前記第2ギア39が低速回転して前記コイルバネ40
の弾性力を介して前記係止片41が所定方向に押圧され
ることによって前記旋回軸42すなわち前記偏心カム4
3が旋回し、この偏心カム43の旋回に応じて前記クラ
ッチスリーブ35の前記軸芯方向への往復移動が行われ
るようになる。
【0017】そして、前記クラッチスリーブ35が図4
(イ)に示す如く高速側ギアの方向へ移動すると、前記
低速側一次ギア31L側のボール33Lが前記クラッチ
スリーブ35の端部にて押圧されて前記環状凹部7aに
入って係合し、前記伝動軸7の回転駆動力が前記低速側
一次ギア31Lへ伝えられる(その駆動力は更に前記低
速側二次ギア34Lへ伝えられる)ようになる一方、前
記クラッチスリーブ35が図4(ロ)に示す如く低速側
ギアの方向へ移動すると、前記高速側一次ギア31H側
のボール33Hが前記クラッチスリーブ35の端部にて
押圧されて前記環状凹部7bに入って係合し、前記伝動
軸7の回転駆動力が前記高速側一次ギア31Hへ伝えら
れる(その駆動力は更に前記高速側二次ギア34Hへ伝
えられる)ようになり、もって、変速操作が行われるこ
ととなる。尚、前記低速側二次ギア34L及び前記高速
側二次ギア34Hを共に支持する回転軸44には、後述
する前後進切換機構6の一部を構成する一次ベベルギア
61が取付られている。
【0018】前記変速操作のための前記偏心カム43の
旋回位置決めは、図3に示すような構成にて行われる。
前記第1ギア38の回転軸38bには、その第1ギア3
8に沿う姿勢で従動するように被検知片38aが装着さ
れており、前記ウォーム減速機構37の第1ギア38側
の表面には、その出力部の周りに、前記被検知片38a
を近接状態で検知する4個の近接センサ37aが90°
ずつ位相をずらせた状態に取り付けられている。尚、前
記4個の近接センサ37aのうちの180°位相がずれ
た一対の近接センサ37aは、その一方が高速状態確認
の位置に配置されると共に、他方が低速状態確認の位置
に配置されている。尚、他の二つの近接センサ37aは
ニュートラル状態に対応する。かかる近接センサ37a
を用いると、前記第1ギア38の回転状態が上述の各状
態の何れに対応しているかを正確に把握することがで
き、その把握に基づいて第1ギア38に前述のように機
械的に連係する偏心カム43を低速状態及び高速状態に
正確に旋回位置決めすることができる。
【0019】前記前後進切換機構6は、前記走行変速機
構3と同様にボール式のクラッチ機構を利用したもので
あるが、具体的には、図5に示すように構成されてい
る。即ち、前記低速側二次ギア34L又は前記高速側二
次ギア34Hと連動するように設けられた一次ベベルギ
ア61は、そのベベルギア61に対して左右(車体Vの
左右、以下同じ)対称的に配置され且つ切換軸64に対
して空周り自在に外嵌される一対の二次ベベルギア62
F,62Bと常時咬合するようになっている。尚、前記
一対の二次ベベルギア62F,62Bは、前記一次ベベ
ルギア61に対して左右対称的に配置されるので、前記
切換軸64周りにおいては相互に逆向きに回転するよう
になる。また、前記切換軸64は、その一端部に装着さ
れた伝動ギア8等を経由して前記駆動後輪1Bの車軸に
伝動連結されている。前記両二次ベベルギア62F,6
2Bは、夫々、背反配置されるボス部63F,63Bを
備えており、その両ボス部63F,63Bの適宜位置に
は、夫々、複数のボール65F,65Bが内外両方向へ
突出可能に保持されている。前記切換軸64の両端部に
は、前記ボール65F,65Bを内方向へ突出させた状
態で夫々落とし込ませて係合させる環状凹部64a,6
4bが形成されている。前記両ボス部63F,63Bの
周囲には、前記軸芯方向への移動が自在であり且つ前記
ボール65F,65Bを夫々外から内方向へ押圧し得る
一対のクラッチスリーブ66F,66Bが配置され、そ
の一対のクラッチスリーブ66F,66Bは、前記偏心
カム43と同様構成の偏心カム67の旋回によって前記
切換軸64の軸芯方向への往復移動が一体的に行われる
ようになっている。
【0020】そして、前記クラッチスリーブ66F,6
6Bが一方の二次ベベルギア62Fの方向へ移動する
と、その二次ベベルギア62F側のボール65Fが前記
クラッチスリーブ66Fにて押圧されて前記環状凹部6
4aに入って係合し、前記伝動軸7から前記走行変速機
構3を経由して伝わる駆動力が、前記一方の二次ベベル
ギア62F及び前記切換軸64や前記伝動ギア8等を経
由して前記駆動後輪1Bへ伝えられてその後輪1Bは一
定方向(例えば、前進方向)へ回転するようになる。一
方、前記クラッチスリーブ66F,66Bが他方の二次
ベベルギア62Bの方向へ移動すると、その二次ベベル
ギア62B側のボール65Bが前記クラッチスリーブ6
6Bにて押圧されて前記環状凹部64bに入って係合
し、前記駆動力が前記一方の二次ベベルギア62B及び
前記切換軸64や前記伝動ギア8等を経由して前記駆動
後輪1Bへ伝えらてその後輪1Bは前記方向と逆方向
(例えば、後進方向)へ回転するようになり、もって、
前後進切換の操作が行われることとなる。
【0021】前記刈高さ調整機構9について、図6及び
図7により説明する。垂直方向に配置された回転シャフ
ト10に送りネジ11が螺合外嵌され、この送りネジ1
1に基端部を支持されて左右水平方向に延伸する左右一
対の第1横棒12が設けられ、この左右一対の第1横棒
12の先端部に、基端部側で1個の軸受け14を共有し
た状態で互いのなす角度が変化する1組のリンク棒1
3,15のうちの一方のリンク棒13の他端部が枢支さ
れている。前記1組のリンク棒13,15のうちの他方
のリンク棒15の他端部は、機体Vによって回転自在に
支持された第2横棒16に取付られ、この第2横棒16
の軸芯方向の他の箇所には、前記ベース部2bを遊端部
側で枢支するリンク体17の基端部が固定されている。
以上の構成によって、モータ等で回転シャフト10が回
転されると送りネジ11及びこれに固定された第1横棒
12が上下に移動し、この移動によって1組のリンク棒
13,15のなす角度が変化してリンク棒15が第2横
棒16の軸芯回りに回転し、この回転に連動してリンク
体17が第2横棒16の軸芯回りに揺動され、前記ベー
ス部2bが昇降される。したがって、上記の機構10〜
17によって刈高さ調整機構9が構成される。尚、前記
送りネジ11の側面には上下方向に延びるラックギアが
形成され、このラックギアに咬合するピニオンギア18
の軸芯がポテンショメータ19の回転軸になっており、
このポテンショメータ19の出力が前記制御装置5に接
続されている(図8参照)ので、ポテンショメータ19
によって送りネジ11の移動量を検出することで、前記
リンク体17の揺動角度すなわち回転刃体2の刈高さを
検出できるように構成されている。
【0022】前記エンジンEは、前述の如く前記回転刃
体2の駆動源となっているので、そのエンジンEに伝動
連結された前記伝動軸7の回転数Nは、前記回転刃体2
が受ける負荷の大小に応じて変化し、負荷が大きくなる
ほど回転数Nは低下することになる。そこで、前記負荷
の程度を検出すべく、前記伝動軸7の回転が伝わるよう
に図2に示す如く、前記伝動軸7の後端部に入力部が一
体回転可能に連係された回転数検出用のエンコーダ4を
設けてある。即ち、そのエンコーダ4が前記エンジンE
の負荷を検出する負荷検出手段として機能する。
【0023】また、図8に示すように、草刈作業時にお
ける車速制御や前後進切換制御等の各種制御を行うため
に、マイクロコンピュータ利用の制御装置5が装備され
ている。その制御装置5には、自動・手動切換スイッチ
5Aによる切換操作情報、車速変更用(前後進切換も含
む)手動スイッチ5Bによる切換操作情報、前記エンコ
ーダ4による前記エンジン負荷の検出情報等の各種情報
が入力されるようになっている。そして、その制御装置
5は、前記各種情報に基づいて前記走行変速機構3、前
記前後進切換機構6及び前記刈高さ調整機構9の制御を
行う。例えば、前記自動・手動切換スイッチ5Bによっ
て手動状態に切り換えられたことが前記制御装置5に入
力されると、その制御装置5は、前記車速変更用手動ス
イッチ5Aによる切換操作に応じて前記走行変速機構3
又は前記前後進切換機構6の操作を行う。また、前記自
動・手動切換スイッチ5Bによって自動状態に切り換え
られたことが前記制御装置5に入力されると、その制御
装置5は、前記負荷検出手段としてのエンコーダ4の情
報に基づいて、前記走行変速機構3、前記前後進切換機
構6及び前記刈高さ調整機構9を自動操作して芝刈機の
走行制御を行う。
【0024】つまり、前記制御装置5を利用して、前記
エンコーダ4にて検出したエンジンEの負荷が特に大き
くなって、大負荷を判別するように大きな値に設定され
た大負荷判別用設定値よりも大きくなったとき、つま
り、エンジンEの回転数Nが大負荷判別用の設定回転数
N1よりも小さくなったとき(N1>N)には、前記前
後進切換手段6を後進方向に切換えて所定距離d後進走
行させた後、再び前記前後進切換手段6を前進方向に切
換えて前進走行させ、且つ、この前進走行中において、
エンジン負荷が前記大負荷判別用設定値よりも大きい値
の限界設定値よりも大きくなったとき、つまり、エンジ
ンEの回転数Nが限界設定値判別用の設定回転数N2よ
りも小さくなったとき(N2>N)には、前記刈高さ調
整機構9を操作して回転刃体2の刈高さを所定高さ上昇
させて走行させた後、前記前後進切換機構6を後進方向
に切換えて前記刈高さを上昇させて走行した距離d1分
後進走行させてから、刈高さをもとの高さに戻して再び
前記前後進切換機構6を前進方向に切換えて前進走行さ
せ、又、前記エンジンEの負荷が前記大負荷判別用設定
値とそれより小さい値の小負荷判別用設定値との間にあ
るとき、つまり、エンジンEの回転数Nが大負荷判別用
の設定回転数N1と小負荷判別用の設定回転数N0の間
にあるとき(N0>N>N1)には、走行変速機構3を
操作して減速制御する制御手段が構成されている。
【0025】次に、前記制御装置5を用いて芝刈作業時
の走行の自動制御を行う場合について図9に示すフロー
チャートに基づいて具体的に説明する。先ず、エンコー
ダ4からの情報に基づいてエンジンEの負荷が小負荷判
別用の設定値よりも大きい(N<N0)か否かを判断
し、大きくない場合は高速走行での作業を行い、大きい
場合は低速走行に切り換えて作業を行う。小負荷判別用
の設定値よりも大きい場合は、更に、大負荷判別用の設
定値よりも大きい(N<N1)か否かを判断する。大負
荷判別用の設定値よりも大きくない場合は上記低速走行
を維持する一方、大負荷判別用の設定値よりも大きい場
合には、更に、限界設定値よりも大きい(N<N2)か
否かを判断する。限界設定値よりも小さい場合は、走行
を停止した後、後進方向に切り換えて所定距離d後進走
行させる。所定距離d後進走行したことが確認された
ら、再び前進方向に切り換えて前進走行で作業を行う。
エンジンEの負荷が限界設定値よりも大きい場合は刈高
さを所定高さ上昇させてから所定距離d1前進走行させ
た後、上記刈高さを所定高さ上昇させて走行した距離d
1分後進走行させてから刈高さを下降させてもとに戻
し、前進走行で作業を行う。
【0026】〔別実施例〕上記実施例では、走行変速機
構3及び前後進切換手段6をボール式のクラッチ機構を
利用して構成したが、他の機構を利用することが可能で
ある。
【0027】又、上記実施例では、エンジンEの負荷検
出手段4としてエンジン回転数を検出するエンコーダで
構成したが、他の検出手段を使用してもよい。
【0028】又、上記実施例では、草刈部2の刈高さを
調整する刈高さ調整機構9として、リンク機構によって
回転刃体を上下昇降させるように構成したが、これ以外
の機構を使用してもよい。
【0029】その他本発明を実施するために必要となる
各部の具体的な構成は、上述の実施例からの各種改変が
可能である。
【0030】また、上述の実施例は芝刈機に本発明を適
用したものであったが、本発明は他の草刈機(例えば、
土手に生えている雑草の除去作業を行う草刈機等)にお
いても適用することができる。
【0031】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にする為に符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】草刈機の全体構成を示す側面図
【図2】草刈機の走行変速機構を示す縦断面図
【図3】ウォーム減速機構を示す底面図
【図4】草刈機の走行変速機構の作用を示す説明図
【図5】前後進切換機構を示す平面断面図
【図6】刈高さ調整機構の正面図
【図7】刈高さ調整機構の側面図
【図8】草刈機の制御装置を示すブロック図
【図9】草刈機の走行制御作動を示すフローチャート
【符号の説明】
1B 走行装置 2 草刈部 3 走行変速機構 4 負荷検出手段 5 制御手段 6 前後進切換手段 9 刈高さ調整手段 E エンジン N0 小負荷判別用設定値 N1 大負荷判別用設定値 N2 限界設定値

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走行に伴って草刈作業をする草刈部
    (2)と走行装置(1B)の夫々に連動連結されたエン
    ジン(E)と、そのエンジン(E)の負荷を検出する負
    荷検出手段(4)と、その負荷検出手段(4)の情報に
    基づいて走行を制御する制御手段(5)とが備えられた
    草刈機の走行制御装置であって、 走行方向を前後進両方向に切換える前後進切換手段
    (6)と、前記草刈部(2)の刈高さを調整する刈高さ
    調整手段(9)とが設けられ、 前記制御手段(5)が、前記負荷検出手段(4)にて検
    出したエンジン負荷が大負荷判別用設定値(N1)より
    も大きくなったときには、前記前後進切換手段(6)を
    後進方向に切換えて所定距離後進走行させた後、再び前
    記前後進切換手段(6)を前進方向に切換えて前進走行
    させ、且つ、この前進走行中において、前記エンジン負
    荷が前記大負荷判別用設定値(N1)よりも大きい値の
    限界設定値(N2)よりも大きくなったときには、前記
    刈高さ調整手段(9)を操作して前記草刈部(2)の刈
    高さを所定高さ上昇させて走行させた後、前記前後進切
    換手段(6)を後進方向に切換えて前記刈高さを上昇さ
    せて走行した距離分後進走行させてから、刈高さをもと
    の高さに戻して再び前記前後進切換手段(6)を前進方
    向に切換えて前進走行させるように構成されている草刈
    機の走行制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の草刈機の走行制御装置で
    あって、 前記制御手段(5)が、前記エンジン(E)の負荷が前
    記大負荷判別用の設定値(N1)とそれよりも小さい値
    の小負荷判別用の設定値(N0)との間にあるときに
    は、走行変速機構(3)を減速制御するように構成され
    ている草刈機の走行制御装置。
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