JP3075662B2 - 軌道式自走茶葉摘採機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、列状に栽植された茶樹
畝に沿って設けられる軌道を自走しながら茶樹畝の茶葉
の摘採、剪枝、防除等の各種作業を行う軌道式自走茶葉
摘採機に関し、詳しくは、発電機の電力により車輪をモ
ータ駆動する場合の駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の軌道式自走茶葉摘採機に関して
は、例えば特開平４−３２０６１３号公報、特願平５−
２６４８００号がある。この装置の概略について説明す
ると、茶樹畝の左右両側の畝間に敷設された１対のレー
ルの軌道に軌道台車が、走行可能に設けられ、この軌道
台車に茶樹畝を跨ぐように門形フレームが架設され、門
形フレームに茶樹畝の全面にわたる刈取部と茶葉収納部
を備えた摘採装置が上下動可能に装着される。軌道台車
は走行モータにより駆動輪を電気的に駆動して走行す
る。摘採装置は昇降モータの作動で上下動し、刈取部は
刈取モータによりバリンカン刃を作動して茶葉を摘採
し、茶葉収納部はエンジンにより送風ファンを作動して
摘採した茶葉を袋に収納するように構成される。

【０００３】従来、上記各モータ等の電気回路は、門形
フレームに発電機、バッテリ、コントロールボックスが
搭載される。発電機は、小型軽量で出力が大きく、整流
作用が不要で高速回転に適し、ブラシ等の保守管理が不
要な交流発電機が使用されている。そこで各モータは、
交流発電機に対応して交流モータが使用され、交流発電
機の電源により直接モータ駆動するように接続されてい
る。また予め充電されたバッテリによりコントロールボ
ックスのマイコンを作動するように接続されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術のものにあっては、交流の発電機とモータの組合わせ
であるから回路が簡素化するが、以下のような不具合が
ある。即ち、モータは発電機の電源しか使用できないた
め、モータの起動トルクは発電機の発電電力により一義
的に決まってしまう。このため平坦路や下り坂での走行
では問題が無いが、上り坂の場合に傾斜が大きくなって
台車の自重による負荷が増大すると、起動トルクが不足
して前進できなくなることがある。この解決策として、
大型の発電機を搭載して出力アップすることが考えられ
るが、この場合は発電機の重量も増大するため、台車全
体のバランスが悪化する。また発電機が搭載される門形
フレーム、軌道のレールの強度もアップすることが要求
される等の問題を招く。

【０００５】本発明は、このような点に鑑み、発電機と
バッテリの電力を有効に活用して、小型の発電機でモー
タトルクを増大し、更にバッテリの充電、エンジンのセ
ル始動を可能にすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、茶樹畝に沿って敷設されるレールに軌道台車
が走行可能に設けられ、この軌道台車に門形フレームが
架設され、該門形フレームに刈取部と茶葉収納部を有す
る摘採装置が上下動可能に装着される軌道式自走茶葉摘
採機において、上記門形フレームに交流発電機、バッテ
リ、コントロールボックスを搭載し、少なくとも軌道台
車の車輪に直流の走行モータを駆動可能に設け、上記交
流発電機を、交流を直流に変換する整流器を介してバッ
テリに充電するように接続し、整流器とバッテリを走行
モータに、通常は整流器のみから給電し、必要時に整流
器とバッテリの両方から給電するように接続することを
特徴とする。

【０００７】

【作用】上記構成による本発明では、発電機に小型軽量
で出力の大きい交流発電機が使用され、走行用には起動
トルクの大きい直流モータが使用される。そして交流発
電機を作動すると、交流電力が整流器で直流に変換して
バッテリに充電される。また通常の平坦路等の走行で
は、整流器からの直流電力のみが直流の走行モータに供
給されて、軌道台車が確実に走行し、このとき刈取部と
茶葉収納部により茶葉を摘採して袋等に収納される。一
方、発進時や上り坂の場合には、整流器とバッテリの両
方から走行モータに給電すると、その負荷に応じて大き
い電流が流れてモータトルクが増大し、このため発進時
や上り坂でも軌道台車が確実に走行して、摘採作業を行
うことが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２と図３において、軌道式自走茶葉摘採機の全
体の構成について説明する。先ず、多数の茶樹畝は列状
に栽植され、この茶樹畝の各畝間に茶葉摘採機Ａのレー
ル１が敷設される。そこで１つの茶樹畝の左右の１対の
レール１を軌道として、そのレール１の上にそれぞれ軌
道台車２が各別に走行可能に乗せられ、左右の軌道台車
２の間に茶樹畝を跨ぐように門形フレーム３が架設され
る。そして門形フレーム３に、茶樹畝の全面にわたる刈
取部Ｂと茶葉収納部Ｃを備えた摘採装置４が上下動可能
に装着される。

【０００９】軌道台車２は、レール１に沿って前後に延
びる台車フレーム２ａを有し、台車フレーム２ａの前後
に前輪２１と後輪２２が設けられる。後輪２２の直上に
は走行モータ２３が装着され、この走行モータ２３がチ
ェン伝動系２４を介して後輪２２に、正逆転駆動して前
進、後進走行するように連結される。前後輪２１，２２
において、図１の左側のものは左右方向の移動が規制さ
れているが、右側のものは角軸とコイルバネにより左右
方向の任意の位置に移動可能に取付けられ、これにより
左右のレール１の間隔の広狭に対応できる構成になって
いる。

【００１０】また前後輪２１，２２を備える車輪支持枠
２ｂ，２ｃは、台車フレーム２ａの前後両端に上下に離
間した２本のボルト２５，２６で締結される。この場合
に、上のボルト孔は下のボルト２６を中心とする円弧状
の長孔に形成され、車輪支持枠２ｂ，２ｃを任意に回転
位置して固定することで、前後輪２１，２２の右側また
は左側をレール軸線に対して左右に傾動偏位可能にな
る。これにより傾斜地において左右レール１の間に高低
差がある場合に、前後輪２１，２２の右側または左側を
傾動して、その高低差に対応できる構成になっている。

【００１１】台車フレーム２ａの前後には接続支柱２
７，２８が立設され、この接続支柱２７，２８に門形フ
レーム３の４本の各支柱３ａ〜３ｄが嵌合接続される。
そして支柱３ａ〜３ｄのボルト２８ｂと接続支柱２７，
２８の任意のボルト孔２８ａを選択して締結すること
で、門形フレーム３の高さ調整が可能になっている。

【００１２】門形フレーム３は、４本の支柱３ａ〜３ｄ
の間に横部材３ｅ，３ｆと継ぎ部材３ｇ，３ｈを連結し
て門形に構成される。そして４本の支柱３ａ〜３ｄには
それぞれ挟持コロを有する昇降体５ａ〜５ｄが設けら
れ、これら昇降体５ａ〜５ｄを１組として連結した状態
で門形フレーム３内側に摘採装置４が上下動可能に装着
される。左前の支柱３ａの頂部には昇降モータ５１が搭
載され、この昇降モータ５１がその支柱３ａの内部の図
示しない螺旋軸、滑動子を介して昇降体５ａと摘採装置
４に連結される。また昇降モータ５１からの駆動系は、
前方の横部材３ｅ内部を介して右前の支柱３ｃにも引き
回され、同様にその支柱３ｃの昇降体５ｃと摘採装置４
に連結され、昇降モータ５１の正逆転により左右の昇降
体５ａ〜５ｄと共に摘採装置４を上下動するように構成
される。

【００１３】摘採装置４は、機枠の前部に刈取部Ｂが設
けられ、刈取部Ｂの前後に茶葉収納部Ｃが配設される。
刈取部Ｂは、茶樹畝の上の全面にわたりバリカン刃４ａ
が、茶樹畝の上面と同じ円弧曲率で湾曲して配置され、
このバリカン刃４ａがエンジン４ｂの動力により往復運
動して、茶葉を摘採するように構成される。

【００１４】茶葉収納部Ｃは、左右両端にエンジン４ｂ
により駆動する送風ファン４ｃが配置され、この送風フ
ァン４ｃがバリカン刃４ａの直前に配置される導風ダク
ト４ｄに連通する。導風ダクト４ｄの後ろには多数の吹
出しノズル４ｅが、圧力風により摘採された茶葉を後方
へ搬送するように開口する。バリカン刃４ａの直後に
は、中央のブラシモータ４５により駆動する回転ブラシ
４４と中仕切枠４３により左右に分割して角形筒状の袋
受部４１，４２が配置され、袋受部４１，４２の後方に
袋載置台４６，４７が後ろ上りに傾斜して延設される。
そして左右の袋を袋載置台４６，４７に乗せた状態で袋
受部４１，４２の後ろに接続することで、圧力風により
搬送される茶葉を袋に収納するように構成される。

【００１５】尚、軌道台車２の前端と後輪２２の付近に
リミットスイッチ１１，１２がそれぞれ設けられる。リ
ミットスイッチ１１は、軌道台車２の前進走行で摘採作
業を終了した際にその終了位置に自動停止するものであ
る。リミットスイッチ１２は、所定の距離摘採して袋が
一杯になって後進走行する際に、軌道台車２を最初高速
で戻し、その後低速で所定の位置に自動停車するように
制御するものである。

【００１６】電気的作動系について説明する。先ず、門
形フレーム３に発電機６、アンテナを備えたコントロー
ルボックス７、バッテリ９が搭載される。コントロール
ボックス７は、図４に示すような制御盤７ａにおいて、
上昇位置から摘採位置に指令する動作ボタン７ｅ、摘採
位置の高さを調節する操作スイッチ７ｃ、前進走行しつ
つ摘採作業を開始する走行ボタン７ｆ、高速バックを指
令するボタン７ｇ、非常停止ボタン７ｈ、作業切換スイ
ッチ７ｋ、作業速度を調節する操作つまみ７ｍ，７ｎ、
摘採距離を設定するカウンタ７ｐ等が設けられている。

【００１７】図１において、電気回路について説明す
る。発電機６は小型で出力の大きい交流発電機である
が、モータ２３，４５，５１は起動トルクの大きい直流
モータが使用される。そして交流発電機６が交流を直流
に変換する整流器６０に接続し、整流器６０からスイッ
チ７ｃ，７ｆを介して直流の走行モータ２３、昇降モー
タ５１、ブラシモータ４５にそれぞれ給電するように接
続する。また整流器６０は、逆流を防止するダイオード
６１、レギュレータ６２を介してバッテリ９に充電する
ように接続し、バッテリ９がコントロールボックス７の
マイコン６６等に給電するように接続する。

【００１８】一方、上り坂での走行モータ２３の起動ト
ルクを増大するには、交流発電機６の他にバッテリ９の
電源を一時的に活用することが有効である。そこでバッ
テリ９が高負荷スイッチ６３を介して走行モータ２３に
接続し、この高負荷スイッチ６３もコントロールボック
ス７に設けられている。更に、バッテリ９はエンジン４
ｂのセルモータ６４にイグニッションスイッチ６５を介
して接続して、セル始動することが可能になっている。

【００１９】次に、この実施例の作用について説明す
る。先ず、摘採作業する茶樹畝の左右のレール１の始端
側に、茶葉摘採機の左右の軌道台車２の前後輪２１，２
２を係合することで、走行可能となる。また交流発電機
６を作動すると、交流電力が発電され、この交流が整流
器６０により直流に変換して出力する。そして直流電力
がレギュレータ６２により常にバッテリ９に充電され、
スイッチ操作してもダイオード６１によりバッテリ電力
を消費することが防止される。そしてバッテリ９からコ
ントロールボックス７のマイコン６６に給電して、種々
の制御が可能となる。またエンジン４ｂのイグニッショ
ンスイッチ６５をＯＮすると、バッテリ９によりセルモ
ータ６４が駆動して、エンジン４ｂが容易にセル始動
し、こうして摘採作業の準備が完了する。

【００２０】摘採作業時には、コントロールボックス７
のスイッチ７ｃをＯＮすることで、整流器６０による直
流電力が昇降モータ５１に供給されて駆動し、これによ
り摘採装置４が所定の刈取り高さにセットされる。その
後走行スイッチ５ｆをＯＮすると、エンジン４ｂが高速
回転して圧力風を発生すると共にバリカン刃４ａが駆動
し、ブラシモータ４５により回転ブラシ４４が回転す
る。また整流器６０の直流電力が走行モータ２３に供給
されて駆動し、軌道台車２がレール１に沿って低速で前
進走行する。

【００２１】そこで軌道台車２が前進する際に、刈取部
Ｂのバリカン刃４ａにより茶葉が摘採され、摘採された
茶葉は導風ダクト４ｄの吹出しノズル４ｅから吐出する
圧力風により後方へ搬送して、左右の袋受部４１，４２
にセットされる袋に自動的に収納される。こうして軌道
台車２の前進走行により茶葉が連続的に摘採されて袋に
収納される。

【００２２】一方、上記軌道台車２の走行時には、直流
の走行モータ２３が負荷が大きいほど電流が多く流れ
て、確実に駆動する。また発進時のように大きい起動ト
ルクが必要な場合、または上り坂の場合に傾斜が大きく
なって台車の自重による負荷が増大して走行速度が遅く
なる場合は、高負荷スイッチ６３が接続される。すると
走行モータ２３に整流器６０からの直流電力に加えてバ
ッテリ９の電力も供給され、このため負荷に応じて一層
大きい電流が流れてモータトルクが増大する。そこで発
進時や上り坂でも軌道台車２が確実に走行して、摘採作
業することが可能となる。そして高負荷スイッチ６３が
ＯＦＦする際に、バッテリ９は整流器６０の直流電力に
より電力消費を補うように充電され、このため常に所定
の電力容量が確保される。

【００２３】以上、本発明の実施例について説明した
が、電気回路の構成は実施例に限定されない。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によると、
軌道式自走茶葉摘採機において、門形フレームに交流発
電機、バッテリ、コントロールボックスを搭載し、少な
くとも軌道台車の車輪に直流の走行モータを駆動可能に
設け、交流発電機を交流を直流に変換する整流器を介し
てバッテリに充電するように接続し、整流器とバッテリ
を走行モータに、通常は整流器のみから給電し、必要時
に整流器とバッテリの両方から給電するように接続して
構成されるので、直流モータの特性により通常走行での
走行性が良くなり、発進や上り坂ではモータトルクが増
大して走行性が大幅に向上する。このため傾斜の大きい
土地の茶樹畝にも適応できて、茶葉摘採機の使用範囲が
拡大する。小型軽量の交流発電機を使用できるので、台
車の重量バランスが良くなり、レール等の強度アップが
不要でコスト等の点でも有利になる。既存の発電機とバ
ッテリの電力を有効活用したものであるから、構造が簡
素化するバッテリは整流器の直流電力により充電される
ので、常に所定の電力容量を確保でき、利用効率も増
す。バッテリ電源によりエンジンをセル始動することも
できるので、エンジンの始動性が良くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軌道式自走茶葉摘採機の実施例の
電気回路を示す回路図である。

【図２】軌道式自走茶葉摘採機の全体の構成を示す斜視
図である。

【図３】同側面図である。

【図４】コントロールボックスの制御盤を示す正面図で
ある。

【符号の説明】

１ レール ２ 軌道台車 ３ 門形フレーム ４ 摘採装置 ６ 交流発電機 ７ コントロールボックス ９ バッテリ ２２ 後輪 ２３ 走行モータ ６０ 整流器 Ａ 茶葉摘採機 Ｂ 刈取部 Ｃ 茶葉収納部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 茶樹畝に沿って敷設されるレールに軌道
   台車が走行可能に設けられ、この軌道台車に門形フレー
   ムが架設され、該門形フレームに刈取部と茶葉収納部を
   有する摘採装置が上下動可能に装着される軌道式自走茶
   葉摘採機において、 上記門形フレームに交流発電機、バッテリ、コントロー
   ルボックスを搭載し、少なくとも軌道台車の車輪に直流
   の走行モータを駆動可能に設け、上記交流発電機を、交
   流を直流に変換する整流器を介してバッテリに充電する
   ように接続し、整流器とバッテリを走行モータに、通常
   は整流器のみから給電し、必要時に整流器とバッテリの
   両方から給電するように接続することを特徴とする軌道
   式自走茶葉摘採機。
2. 【請求項２】 バッテリは、コントロールボックスとエ
   ンジンのセルモータにも給電するように接続することを
   特徴とする請求項１記載の軌道式自走茶葉摘採機。