JP3066634B2 - 緩停止構造を具えたレール走行式茶園管理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は茶畝両脇に敷設され
るレール軌道上を茶畝に沿って移動し得る走行架台に対
し、実質的な茶園管理作業を行う茶園管理機を搭載して
成る自走式のレール走行式茶園管理装置に関するもので
あって、特にレール走行式茶園管理装置が、比較的高速
で戻り走行している際等に茶畝端部で確実に減速停止で
きるようにした新規な機構に係るものである。

【０００２】

【発明の背景】茶枝葉の摘採、剪枝といった茶刈作業や
茶枝葉を害虫から守る目的で行う防虫、除虫作業等の茶
園管理作業を自動化するものとしてレール上を各機器を
無人走行させるレール走行式茶園管理装置がある。この
ようなレール走行式茶園管理装置にあっては、従来から
装置自身の損傷や安全面等を考慮し、走行速度が比較的
大きい例えば戻り走行時には、いったん減速した上でレ
ール始端のレールストッパへ衝突し停止するような緩停
止構造が採られている。

【０００３】従来の緩停止構造としては例えば以下のよ
うなものがあった。第一の手段として、レールの始端側
から終端までの走行距離を、往路において車輪の回転数
等をカウントすることなどによって計測記憶し、戻り時
にこの走行距離の少し手前に到達したら走行速度を低速
とすることが行われている。 この手段にあっては、レ
ールが濡れていたり、圃場が急斜面であったりすると、
車輪がスリップを起こし、走行距離の計測に狂いが生じ
るという問題があった。また第二の手段として、レール
走行式茶園管理装置にマグネットセンサを取り付け、一
方、横移動台車に被検出マグネットを取り付ける手段が
ある。この手段によると、レール走行式茶園管理装置の
マグネットセンサが被検出マグネットの上部を通過して
レールストッパに接近したことを検知すると走行速度が
低速とされる。しかしこの手段にあっては、作業者が横
移動台車を横移動させながら手作業でレールに接続して
いる関係上、横移動台車の接続態様によってはマグネッ
トセンサと被検出マグネットとの間隔が、可能検出距離
以上に離れてしまうことがあり、緩停止構造が不作動と
なることがあった。

【０００４】そこで本出願人は、茶畝始端側のレールス
トッパに接近したことを検知するにあたって、新たな検
出ファクタとして茶畝を見出すことにより、新たな精度
の良い緩停止構造を具えたレール走行式茶園管理装置を
すでに特願平８−２５７５５８号として出願に及んでい
る。このものは具体的には、レール走行式茶園管理装置
に茶畝の存在を検出する茶畝センサと、この茶畝センサ
による茶畝の非存在検出信号に基づき走行台車の走行速
度を遅くする速度制御装置とを設けることにより、茶畝
の始端等において茶畝が途切れたときにレール走行式茶
園管理装置を減速するものである。これによれば被検出
物が茶畝であり大きなものであるため、検出漏れ等が生
じず、緩停止構造の作動の確実性が向上する。

【０００５】しかしながらこのものも茶畝センサによる
茶畝の検出態様によっては、圃場が傾斜地でレール走行
式茶園管理装置の走行が下り傾斜となるときなどには、
充分な減速がなされないうちにレール終端のレールスト
ッパにレール走行式茶園管理装置が衝突してしまうこと
があり、更なる改良の余地があった。

【０００６】

【開発を試みた技術的課題】そこで本出願人は茶畝セン
サによる茶畝の検出態様を工夫することにより、下り傾
斜や雨等の悪条件下でも確実にレール走行式茶園管理装
置の速度をレールストッパに衝突する前に減速し得る新
規な緩停止構造を具えたレール走行式茶園管理装置の開
発を試みたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１記載の
緩停止構造を具えたレール走行式茶園管理装置は、茶畝
の両側脇に敷設されるレール上に跨がって自動走行する
作業台車と、この作業台車に搭載される茶園管理機とを
具備して成る装置本体に対し、茶畝の存在を非接触で検
出する茶畝センサと、この茶畝センサによる茶畝の非存
在検出信号に基づき走行台車の走行速度を遅くする速度
制御装置とを設け、レール始端または終端における停止
を停止前に減速して行うレール走行式茶園管理装置にお
いて、前記茶畝センサの取付位置は、装置本体の上部で
あり、検出方向を後斜め下方と前斜め下方のいずれか一
方または双方に向けて設定していることを特徴として成
るものである。この発明によれば、茶畝の始端と終端の
いずれか一方または双方を充分手前から検知することが
できるため、レール走行式茶園管理装置が減速をし、徐
行等をするのに必要な距離を充分に取ることができる。
従って傾斜地、雨等の悪条件下でも、レール始端または
終端のレールストッパに衝突する前に確実に減速を終了
させ、徐行等に変更するとができる。よって装置本体、
横移動台車及びレール等に損傷を与えない。またレール
や横移動台車に被検出体を設置する必要等もないので安
価に実施し得る。

【０００８】更に請求項２記載の緩停止構造を具えたレ
ール走行式茶園管理装置は、前記要件に加え、前記茶畝
センサは、装置本体の後部側に後斜め下方の茶畝を検出
するように設けられ、前記茶畝の非存在検出信号は、レ
ール走行式茶園管理装置がレールを戻り走行して茶畝の
始端近くに到達した際に出力されるものであることを特
徴として成るものである。この発明によれば、通常レー
ル走行式茶園管理装置は戻り走行時に高速運転されるた
め、減速することによる緩停止による効果が特に高い。

【０００９】更に請求項３記載の緩停止構造を具えたレ
ール走行式茶園管理装置は、前記要件に加え、前記茶畝
センサによる茶畝の検出範囲を、調節自在としたことを
特徴として成るものである。この発明によれば、圃場の
傾斜角度等の条件に合わせて減速開始個所を変更するこ
とができるため、減速が早すぎたり、遅すぎたりという
不具合が生じない。

【００１０】また請求項４記載の緩停止構造を具えたレ
ール走行式茶園管理装置は、前記請求項３記載の要件に
加え、前記茶畝センサによる茶畝の検出範囲の調節は、
茶畝センサの設置高さ、設置角度または茶畝センサ内部
の検出範囲調整により行うことを特徴として成るもので
ある。この発明によれば、検出範囲の調節が、茶畝セン
サの設置高さ、設置角度または茶畝センサ内部の検出範
囲調整によるため、マグネットセンサを使用する緩停止
構造等と比較すると、減速開始時期の調整を簡単に行え
る。

【００１１】また請求項５記載の緩停止構造を具えたレ
ール走行式茶園管理装置は、前記要件に加え、前記茶畝
センサは、作業台車の茶園管理機を設置する昇降体に取
り付けられるものであることを特徴として成るものであ
る。この発明によれば、茶園管理機を設置する昇降体
は、茶園管理作業において茶畝の高さに応じて高さが変
更されるため、茶畝センサは常に茶畝上面に対して一定
高さとなる。よって逐次検出範囲の調節をしなくとも装
置本体の減速が開始される個所が、茶畝始端からほぼ同
一の距離の個所で行われる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明を図示の実施の形態に
基づき説明する。まず緩停止構造を具えたレール走行式
茶園管理装置の具体的な説明の前に、緩停止構造を具え
たレール走行式茶園管理装置を用いた茶園管理システム
全体について説明する。図３は圃場Ｈを示す平面図であ
って、符号Ａが茶畝であり、この茶畝Ａの両脇に一例と
して角鋼管のレールＲ１が敷設されている。図３におい
て上方をレールＲ１並びに茶畝Ａの終端側とし、下方を
始端側とする。また茶畝Ａを跨ぐようにして両脇のレー
ルＲ１上を走行するのが、本発明に係る緩停止構造を具
えたレール走行式茶園管理装置１である。なお緩停止構
造を具えたレール走行式茶園管理装置１の前後は、図３
において上側を前部とし、下側を後部とする。また図３
中、茶畝Ａの下端側をいわゆる枕地Ｇ（他畝横移動用
地）としており、ここに横移動ガイドレール６が設けら
れ、横移動台車７がこれに沿って走行するようにしてい
る。横移動台車７の上部にもレールＲ２が二本載置され
ており、前記茶畝Ａ側脇のレールＲ１と連結される。ま
た茶畝Ａ側脇のレールＲ１の終端と横移動台車７上のレ
ールＲ２の始端にはレールストッパＲＳが設けられてい
る。

【００１３】緩停止構造を具えたレール走行式茶園管理
装置１について説明する。緩停止構造を具えたレール走
行式茶園管理装置１は、茶畝Ａを跨いでレールＲ１、Ｒ
２上を走行する作業台車１０と、この作業台車１０に搭
載されて作業を行う茶園管理機３とを具備して成る装置
本体２に対し、茶畝Ａの存在を検出する茶畝センサ４
と、この茶畝センサ４の茶畝Ａの非存在検出信号に基づ
き走行台車の走行速度を遅くする速度制御装置とから成
る緩停止構造が設けられて成る。なお実際には速度制御
装置は速度制御回路を具えた制御盤２０が担うもので、
制御盤２０はその他通常の往復走行、高速後退走行等の
走行制御や茶園管理機３の制御も行う。以下各部材につ
いて具体的に説明する。

【００１４】作業台車１０について説明する。作業台車
１０は本実施の形態では一例として四輪タイプのものを
適用する。具体的には作業台車１０は角鋼管等のフレー
ム１１により全体として門形に形成され、後方に駆動輪
１２を具え、前方に従動輪１３を具えている。駆動輪１
２の上方には駆動モ−タＭが設けられ、チェーン１４を
介して駆動伝達が行われる。なお駆動モータＭにはイン
バータ１５が接続され回転数を変速し得るように構成さ
れている。また作業台車１０の前端には、オートリター
ンスイッチ１６が設けられ、これがレールＲ１終端のレ
ールストッパＲＳに当接すると、駆動輪１２が逆回転し
て自動で戻り走行をする。また後端にはオートストップ
スイッチ１７が設けられ、これが横移動台車７のレール
ストッパＲＳに当接すると、自動で走行を停止する。な
お四輪タイプのもののほか、三輪タイプのものであって
も構わないし、車輪も図１（ｂ）に示すように両端にフ
ランジを有した形状のものでも構わない。なお符号１９
は発電機であり、符号２０は制御盤である。

【００１５】また作業台車１０の縦フレーム１１ａに
は、茶園管理機３を搭載するための昇降体２１が上下に
摺動自在に係止されており、昇降体２１を茶樹の高さに
応じて昇降することにより茶園管理機３の作業位置が調
節される。

【００１６】また作業台車１０の前端には一例としてレ
ールＲ１終端側の緩停止構造としてレールストッパ検出
センサ１８が設けられる。このものは本出願人が特願平
８−１３１３０９号ですでに出願に及んでいる緩停止構
造で、一例としてレールストッパ検出センサ１８として
超音波センサを用いている。レールストッパ検出センサ
１８がレールＲ１終端のレールストッパＲＳを検出する
と、制御盤２０に検出信号が出力され、制御盤２０は前
記インバータ１５に出力信号を出し、駆動モータＭの回
転数が下がり、走行速度が遅められる。

【００１７】以上のような作業台車１０の昇降体２１に
茶園管理作業を自動で行う茶園管理機３が搭載される。
茶園管理機３は本実施の形態では一例として全面摘採機
を適用している。その他具体的には防除装置、剪枝機、
カルチベータ、肥料散布機及び裾刈機等種々のものを茶
園管理機３として搭載することが可能である。

【００１８】そして本発明の特徴として茶畝センサ４が
図１、２に示すように前記作業台車１０上部に設けら
れ、これが前記制御盤２０に接続されている。茶畝セン
サ４は一例として反射型の超音波センサを用いるもの
で、超音波を茶畝Ａに向けて発信するとともに、反射し
た超音波を受信し、茶畝Ａの存否を検知する。具体的に
は茶畝センサ４は、作業台車１０の昇降体２１の上部フ
レーム２１ａ中央に取付アーム５を介して設置され、後
斜め下方の茶畝Ａを検出するように設定されている。因
みに本実施の形態では、図２に示されるように茶畝セン
サ４の検出方向と茶畝Ａ上面との交差角度は１３°であ
る。茶畝センサ４は検出範囲Ｓを調節ツマミ等により適
宜変更し得るものであり、具体的には本実施の形態では
茶畝センサ４から１．２〜４ｍの図２中符号Ｓで示す検
出範囲を検出するように設定されている。もちろんその
他０〜６ｍや５〜６ｍ等種々の検出範囲Ｓに設定し得
る。また茶畝Ａの高さに応じて茶園管理機３が所望の作
業を行うように、昇降体２１の高さは調節されるため、
緩停止構造を具えたレール走行式茶園管理装置１の減速
開始地点と、茶畝Ａの始端との距離は常にほぼ一定とな
る。図２中仮想線で示す茶畝センサ４及びその検出範囲
Ｓは、異なる高さの茶畝Ａ′における茶畝センサ４の検
出状態を示すものである。なお茶畝センサ４としては超
音波センサのほか、近赤外線センサ等の種々の反射型の
光センサを用いることができる。

【００１９】本発明は以上のようにして成り、これを使
用するときには、茶畝Ａの側脇のレールＲ１を走行して
いるときには、茶畝センサ４が茶畝Ａの存在を検出し、
従来どおりの中速や高速の通常の走行を行っている。そ
して図１、２、３に示すようにレールＲ１を戻り走行し
て、始端側において茶畝Ａが途絶えるのを検知すると、
茶畝センサ４が茶畝Ａの非存在検出信号を制御盤２０に
送信する。制御盤２０はこの信号に基づき、作業台車１
０のインバータ１５に出力信号を出し、駆動モータＭの
回転数を遅くするように制御する。作業台車１０は例え
ば走行速度が遅められ低速度とされるため、レールスト
ッパＲＳに衝突したとき緩衝突となり、緩停止構造を具
えたレール走行式茶園管理装置１は損傷等のダメージを
受けない。なお作業台車１０の減速は、上述したように
インバータ１５を用いるもののほか、ギヤの変速による
ものや、制動ブレーキ等を使用する等種々の手段に改変
し得る。

【００２０】なお本発明の特徴として茶畝センサ４の検
出方向が斜め下方であり、比較的遠方の茶畝の存否を検
出しているため、レールストッパＲＳに到達する前に充
分な余裕を持って減速が開始される。従って傾斜地や雨
等で減速するのに充分な距離が必要な場合であっても本
発明に係る緩停止構造は確実に機能する。

【００２１】なお茶畝センサ４は、緩停止構造を具えた
レール走行式茶園管理装置１の出発時にも茶畝Ａを検出
しないため、そのままでは出発時の速度から遅く制御さ
れてしまう。従って制御盤２０によるインバータ１５へ
の制御は、例えばオートリターンスイッチ１６の検出信
号の入力後の非存在検出信号についてのみ行うように
し、例えばオートストップスイッチ１７の検出信号によ
って、リセットされるようにする。もちろんその他タイ
マ、駆動輪１２の回転方向、あるいは走行距離等を検出
することにより、戻り走行時の茶畝センサ４の非存在検
出信号についてのみ走行速度を遅めるようにすることが
可能である。

【００２２】なお本発明に係る茶畝センサを用いる緩停
止構造に加え、従来からある緩停止構造を安全のために
併用することが可能である。この従来の緩停止構造とし
ては、例えば往路のレールＲ１終端側への走行距離を、
車輪の回転数等をカウントすることなどによって計測
し、往路の戻り時にこの走行距離の少し手前に到達した
ら走行速度を低速とする緩停止構造を用いることができ
る。

【００２３】

【他の実施の形態】本発明は以上のものを基本とする
が、その他種々の改変が行い得る。すなわち図４に示す
ものは、茶畝センサ４の設置高さ及び角度を変更可能と
したものである。具体的には作業台車２２の上部フレー
ム２２ａに対し上方に立ち上がるように垂直ロッド２３
が設置されている。垂直ロッド２３には摺動自在にスラ
イダ２４が嵌挿され、ネジ２４ａにより適宜の高さで係
止されるようにされている。スライダ２４には後方へ取
付アーム２５が延び、その先端にて茶畝センサ４をホル
ダ２６を介して上下方向に回動自在に保持している。こ
のような構成を採った場合、茶畝センサ４の検出範囲Ｓ
の調整が容易にできる。もちろん茶畝センサ４内部の感
度等の調整を併用すればよりきめ細かい調整が行える。

【００２４】また本発明に係る茶畝センサ４をレールＲ
１終端側の緩停止構造として適用することも可能であ
る。図５に示すものは、作業台車１０の前部と後部の側
にも茶畝センサ４を設け、レールＲ１の始端と終端にお
いて緩停止を行う実施の形態を示すものである。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の緩停止構造を具えたレー
ル走行式茶園管理装置によれば、茶畝Ａの存在を非接触
で検出する茶畝センサ４の検出方向を、後斜め下方と前
斜め下方のいずれか一方または双方に向けて設定してい
るため、茶畝Ａの始端と終端のいずれか一方または双方
を充分手前から検知することができ、徐行等をするのに
必要な距離を充分に取ることができる。よって傾斜地、
雨等の悪条件下でも、レールＲ１、Ｒ２始端または終端
のレールストッパＲＳに衝突する前に確実に減速を終了
させ、徐行等に変更するとができる。またレールストッ
パＲＳに強く衝突することがないため装置本体２、横移
動台車７及びレールＲ１、Ｒ２等に損傷を与えない。ま
たレールＲ１、Ｒ２や横移動台車７に被検出体を設置す
る必要等もないので安価に実施し得る。

【００２６】請求項２記載の緩停止構造を具えたレール
走行式茶園管理装置によれば、茶畝Ａの非存在検出信号
は、レールＲ１、Ｒ２を戻り走行して茶畝Ａの始端近く
に到達した際に出力されるものであり、戻り走行時には
通常は茶園管理機３による作業が行われず高速運転され
るため、減速することによる緩停止による効果が特に高
い。

【００２７】請求項３記載の緩停止構造を具えたレール
走行式茶園管理装置によれば、茶畝センサ４による茶畝
Ａの検出範囲Ｓを調節自在としたため、圃場Ｈの傾斜角
度等の条件に合わせて減速開始個所を変更することがで
きる。従って減速が早すぎたり、遅すぎたりという不具
合が生じない。

【００２８】請求項４記載の緩停止構造を具えたレール
走行式茶園管理装置によれば、茶畝センサ４による茶畝
Ａの検出範囲Ｓの調節が、茶畝センサ４の設置高さ、設
置角度または茶畝センサ４内部の検出範囲調整によるた
め、マグネットセンサを使用する緩停止構造等と比較す
ると、減速開始時期の調整を簡単に行える。

【００２９】請求項５記載の緩停止構造を具えたレール
走行式茶園管理装置によれば、茶畝センサ４は、作業台
車１０の前記茶園管理機３を設置する昇降体２１に取り
付けられるものである。昇降体２１は、茶園管理作業に
おいて茶畝Ａの高さに応じて高さが変更されるため、茶
畝センサ４は常に茶畝Ａ上面に対して一定高さとなる。
よって逐次検出範囲Ｓの調節をしなくとも装置本体２の
減速が開始される個所が、茶畝Ａ始端からほぼ同一の距
離の個所で行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の緩停止構造を具えたレール走行式茶園
管理装置の実施の形態を示す斜視図である。

【図２】同上側面図である。

【図３】本発明の緩停止構造を具えたレール走行式茶園
管理装置を用いた茶園管理システム全体の説明図であ
る。

【図４】茶畝センサの設置高さ及び設置角度を変更可能
とした他の実施の形態を示す斜視図である。

【図５】茶畝センサをレール終端側の緩停止構造として
適用する他の実施の形態を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 緩停止構造を具えたレール走行式茶園管理装置 ２ 装置本体 ３ 茶園管理機 ４ 茶畝センサ ５ 取付アーム ６ 横移動ガイドレール ７ 横移動台車 １０ 作業台車 １１ フレーム １１ａ 縦フレーム １２ 駆動輪 １３ 従動輪 １４ チェーン １５ インバータ １６ オートリターンスイッチ １７ オートストップスイッチ １８ レールストッパ検出センサ １９ 発電機 ２０ 制御盤 ２１ 昇降体 ２１ａ 上部フレーム ２２ 作業台車 ２２ａ 上部フレーム ２３ 垂直ロッド ２４ スライダ ２４ａ ネジ ２５ 取付アーム ２６ ホルダ Ａ 茶畝 Ａ′ 茶畝 Ｇ 枕地 Ｈ 圃場 Ｍ 駆動モータ Ｒ１ レール Ｒ２ レール ＲＳ レールストッパ Ｓ 検出範囲

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 茶畝の両側脇に敷設されるレール上に跨
   がって自動走行する作業台車と、この作業台車に搭載さ
   れる茶園管理機とを具備して成る装置本体に対し、茶畝
   の存在を非接触で検出する茶畝センサと、この茶畝セン
   サによる茶畝の非存在検出信号に基づき走行台車の走行
   速度を遅くする速度制御装置とを設け、レール始端また
   は終端における停止を停止前に減速して行うレール走行
   式茶園管理装置において、前記茶畝センサの取付位置
   は、装置本体の上部であり、検出方向を後斜め下方と前
   斜め下方のいずれか一方または双方に向けて設定してい
   ることを特徴とする緩停止構造を具えたレール走行式茶
   園管理装置。
2. 【請求項２】 前記茶畝センサは、装置本体の後部側に
   後斜め下方の茶畝を検出するように設けられ、前記茶畝
   の非存在検出信号は、レール走行式茶園管理装置がレー
   ルを戻り走行して茶畝の始端近くに到達した際に出力さ
   れるものであることを特徴とする請求項１記載の緩停止
   構造を具えたレール走行式茶園管理装置。
3. 【請求項３】 前記茶畝センサによる茶畝の検出範囲
   を、調節自在としたことを特徴とする請求項１または２
   記載の緩停止構造を具えたレール走行式茶園管理装置。
4. 【請求項４】 前記茶畝センサによる茶畝の検出範囲の
   調節は、茶畝センサの設置高さ、設置角度または茶畝セ
   ンサ内部の検出範囲調整により行うことを特徴とする請
   求項３記載の緩停止構造を具えたレール走行式茶園管理
   装置。
5. 【請求項５】 前記茶畝センサは、作業台車の茶園管理
   機を設置する昇降体に取り付けられるものであることを
   特徴とする請求項１、２、３または４記載の緩停止構造
   を具えたレール走行式茶園管理装置。