JP7376929B2 - 草刈作業機 - Google Patents

Description

本発明は、走行機体であるトラクタに装着して草等の草刈作業を行う農業用機械に関する。

地上の植物等を刈る装置が、特許文献１に草刈機として開示されている。この草刈機は、カバーの内部に草刈刃を装着した回転軸を垂直面内で回転可能に装設し、草刈刃で刈り取られた草をカバー後部に設けられる放出窓に導くためのカバー内周に内方に案内板を取り付けたものである。地面に生えている草は、前方部の取込口から取り込まれると、カバー体である樋状体内部の草刈刃で刈り取られる。刈り取られた草は、カバー体である樋状体の後面と地上との間に形成された隙間の放出口から放出される。

特開平１１－１０３６３５号公報

特許文献１に草刈機は、草刈刃で刈り取り処理される草が多量になると、放出口から放出が間に合わず、カバー体である樋状体内部に刈り取られた草が溜まることとなる。すると、刈り取られた草が草刈刃に接触することで草刈刃の回転抵抗となり、動力負荷も増大する。動力負荷に耐えうるようにするためには、動力伝動に関わる部材の強度も数多く強化させる必要が生じ、機体価格の高騰を招く問題がある。また、特許文献１の草刈機を用いて、負荷を増大させずに作業を行う場合、草刈刃の回転抵抗を考慮しながら作業速度を調整する必要がある。しかしながら、作業部である草刈刃の回転抵抗、及び、この原因となっているカバー内の刈り取られた草の状況を作業者が判断することは困難となっている。

したがって、本発明は上記課題に着眼してなされたものであり、伝動部材を増強せずともカバー内の状況を判断して刈り取った草をスムーズに排出することができる草刈作業機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、回転軸周りに刈刃を有し、回転することによって作業を行う作業部と、作業部の後方で一端側を軸にして他端側を回動可能に設け、且つ、作業部を遮蔽する遮蔽位置から作業部を開放する開放位置の間で回動可能な開閉カバーと、開閉カバーを回動駆動させるための駆動装置と、作業部の後方且つ作業部に面した位置に配置し、荷重信号として発信可能に設けた荷重センサと、荷重信号を受信するとともに荷重信号を検出荷重値として認識し、検出荷重値が予め決められた設定荷重値以上の荷重を受けた場合に、駆動装置を駆動させることが可能な制御部と、を備える草刈作業機であることを要旨とする。

この発明によれば、伝動部材を増強せずともカバー内の状況を判断して刈り取った草をスムーズに排出することができる草刈作業機を提供できる。

本発明の実施形態である草刈作業機を進行方向に対する前方から後方に向かって見た正面図であり、カバー部の一部を切欠した図である。 本発明の実施形態である草刈作業機を進行方向に対する左方から右方に向かって見た側面図である。 図１の平面図である。 図２を進行方向に対する左右方向で断面した正面図であって、開閉カバー、ゲージ部、押圧板を示す図である。 図１を進行方向で断面した側面図であって、開閉カバーが遮蔽位置のときを示す図である。 図１を進行方向で断面した側面図であって、開閉カバーが遮蔽位置のときを示す図である。 本発明の実施形態である草刈作業機のブロック図である。 本発明の実施形態である草刈作業機の荷重センサを用いた開閉カバーの動作に係る制御フロー図である。 本発明の実施形態である草刈作業機の回転センサを用いた開閉カバーの動作に係る制御フロー図である。

図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。説明においては、図１に示す左側を進行方向に対する右方、右側を進行方向に対する左方として説明する。また、図２に示す左側を進行方向に対する前方、右側を進行方向に対する後方として説明する。内部の構造を説明するため、図１においてベルトカバーは二点鎖線で示し、図２においてベルトカバーは図示を省略している。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して、その説明を省略することがある。加えて、説明に用いる図面は模式的なものであり、各部の寸法との関係等は現実のものとは異なることがある。また、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

草刈作業機１は、農業用トラクタ等の走行機体（図示せず）の後部に設けられた昇降装置である３点リンク機構（図示せず）に装着して、草刈作業に使用される。３点リンク機構には草刈作業機１の機枠であるフレーム部２が連結される。フレーム部２には、変速部３が備えられ、走行機体から回転動力を獲得するとともに変速し、動力を作業部４に伝動する。作業部４は、進行方向左右に長い水平軸である回転軸４１に刈刃４２を複数個配置して、これを回転させることで草刈作業を行う。

作業部４の前方から上部を経由し、後部にかけてカバー部５が配置され、作業部４を覆っている。カバー部５の後方部は、上下方向に回動可能に設けた開閉カバー５４が配置されていて、制御部７によって制御された駆動装置５６によって回動駆動を行うことができる。制御部７は、荷重センサ７２及び回転センサ７４と接続していて、これらセンサの信号を検出することによって、駆動装置５６を駆動させて開閉カバー５４を回動させることができる。草刈作業機１は、開閉カバー５４を回動させることによって、作業部４の後方を開放あるいは遮蔽して草刈作業をすることができるのである。

以下、草刈作業機１の詳細を説明する。機枠であるフレーム部２は、走行機体の３点リンク機構のロワーリンクに装着するための２つのロワー装着体２２と、３点リンク機構のトップリンクに装着するための１つのトップ装着体２３を備える。ロワー装着体２２の後端部はパイプフレーム２１が取り付けられている。パイプフレーム２１は進行方向左右に長いパイプ状部材で、草刈作業機１の骨格となっている。パイプフレーム２１の左右に対する中央部には、変速部３の構成部材の１つであるギヤケース３１が配置されていて、トップ装着体２３はギヤケース３１に固着されている。走行機体への装着は、クイックカプラー又はオートヒッチと称される連結枠を介して装着してもよい。

パイプフレーム２１の左右両端部には、側板２４の一方側を取り付け、この他端側に架け渡すように、後述する作業部４を支持することができる。

変速部３は、走行機体から出力される回転動力を獲得するとともに変速し、この動力を作業部４に伝達する。パイプフレーム２１の左右に対する中央部に配置したギヤケース３１から前方に向けて、回転自在な入力軸３２を取り付ける。入力軸３２と走行機体のＰＴＯ軸（図示せず）とを、ユニバーサルジョイント等（図示せず）により連結して、回転動力が入力され駆動される。

入力軸３２が獲得した回転動力は、ギヤケース３１内部に備えるギヤ等によって、変速されるとともに、動力の伝達方向を変更する。実施形態における動力の伝達方向は、ギヤケース３１の左方に向けて変更される。回転動力は、ギヤケース３１から左方の側板側に向けたパイプフレーム２１内に配置した出力軸（図示せず）によって、伝動される。出力軸の先端部は側板２４に到達するとともに貫通し、この先端部には第１プーリ３３が取り付けられている。側板２４一端側に配置した第１プーリ３３の下方には、第２プーリ３４を配置する。第２プーリ３４は側板２４の他端側である下方に配置し、後述する作業部４の回転軸４１の先端部が固着されている。第２プーリ３４は回転軸４１と一体となって回転自在である。

第１プーリ３３と第２プーリ３４には、伝動ベルト３５が巻き掛けられている。入力軸３２で獲得した回転動力は、伝動ベルト３５を介して第２プーリ３４を回転させる。第１プーリ３３と第２プーリ３４の中間部には、伝動ベルト３５の張りを適正に保つアイドラプーリ３６が配置されている。第２プーリ３４の回転によって、後述する回転軸４１に伝達され、作業部４が回転駆動する。側板２４に配置した第１プーリ３３、第２プーリ３４、伝動ベルト３５、アイドラプーリ３６は、ベルトカバー３７により覆われて防護されている。

作業部４は、長尺の回転軸４１に刈刃を円周方向及び軸方向に間隔を置いて、複数配置した刈刃４２を有している。刈刃４２は、回転軸４１と共に回転することで、草を刈ることができる。作業部４は、トラクタ進行方向と直交する水平方向の回転軸４１に配置した複数の揺動自在な刈刃４２を、前方から後方に向けて相対移動してくる草を掬い上げるように回転軸４１を軸にして回転させることで、草葉を切断する。

第２プーリ３４の回転によって回転駆動する回転軸４１を左右水平方向に配置し、回転軸４１の両端部をパイプフレーム２１の左右両端部に配置した側板２４に架け渡すように配置している。回転軸４１は、端部に固着された第２プーリ３４の回転を受けて、回転駆動することができる。

回転軸４１には、刈刃４２が複数取り付けられている。刈刃４２の回転軸４１側は、ヒンジ４３によって回転軸４１と連結されていて、刈刃４２は回転軸に対して揺動自在である。刈刃４２が草以外の硬い石や障害物等への衝突があった場合、刈刃４２はヒンジ４３を軸にして、回転半径に対する先端側を回転方向の後方側に後退することで、衝撃を緩和することができる。

作業部４の回転軌跡外周の、前方部から上方部を経て後方部に至るまでカバー部５で覆われている。カバー部５は、切断された草葉の飛散を防止するとともに、切断された草葉を作業部４の後方及びカバー部５の下方に案内する。カバー部５は、作業部４の回転軌跡外周の前方部から上方部を覆う刈刃カバー５１と、作業部４の回転軌跡外周の後方部を覆うことが可能で、刈刃カバー５１の後端部で上下回動可能に設けた開閉カバー５１を備える。

刈刃カバー５１は、作業部４の左右幅全体の前方部から上方部にかけて覆うことで、作業部４によって切断された草葉が前方及び上方側への飛散することを防止するとともに、切断された草葉を刈刃カバー５１の内側面に沿って刈刃カバー５１の後方側に案内する。実施形態の場合は、左右の側板２４を架け渡すように刈刃カバー５１を配置している。

刈刃カバー５１の前方の下端部には、下端側が後方側に回動可能に垂れ下げるようにフラップカバー５３を取り付ける。フラップカバー５３は、後方側に回動することで、走行機体の進行と共に相対的に前方から移動する草を作業部４に容易に案内する。また、フラップカバー５３の下方に草がない場合は、フラップカバー５３の下端が下方に移動することで、刈刃カバー５１の前方の下端に形成した隙間を覆い、切断された草葉の前方への飛散を防止する。

刈刃カバー５１の後端部には、開閉カバー５４が配置されている。開閉カバー５４の一端側を、刈刃カバー後端部に備えたヒンジ５５を連結することによって、上下に回動可能にしている。開閉カバー５４は、作業部４の後方側を完全に覆う遮蔽位置と、作業部４の後方側を完全に開放させた開放位置に、上下回動することが可能である。また、開閉カバー５４は、遮蔽位置から開放位置にかけて、作業者が望む任意の位置に固定することができる。すなわち、開閉カバー５４は、作業部４の後方で、遮蔽位置から開放位置の間で回動可能である。実施形態の場合、開放位置の開閉カバー５４の角度は、図６に示すように、遮蔽位置に対して相対的に２０乃至３０度角程度、上方に回動させているが、この相対的な設定角度に限定はなく、任意に決めることができる。

開閉カバー５４の他端と、地面Ｇとの間には隙間Ｈが形成される。切断された草葉は、開閉カバー５４に案内された後、隙間Ｈから地面Ｇに向けて放出あるいは排出される。隙間Ｈは、開閉カバー５４が遮蔽位置のときに最小となり、開放位置のときに最大となる。開閉カバー５４の回動によって形成される隙間Ｈの大小に、カバー部５内から排出される切断された草葉の量の大小が比例する。つまり、隙間Ｈが小さいと排出量が小さく、反対に、隙間Ｈが大きいと排出量が大きくなる。

開閉カバー５４が遮蔽位置の場合は、刈刃カバー５１の内側面に沿って移動した切断された草葉は、開閉カバー５４の刈刃部側の面に沿って、作業部４の直後部に落下させることができる。開閉カバー５４が開放位置の場合は、刈刃カバー５１の内側面に沿って移動した切断された草葉は、開閉カバー５４の刈刃部側の面に沿って、作業部４より遠く離れた後方に落下させることができる。以上のように、切断された草葉は開閉カバー５４の回動角度によって任意の位置に落下させることが可能である。

開閉カバー５４の回動は、駆動装置５６によって駆動させる。駆動装置５６は油圧シリンダを使用する。駆動装置５６は、この一端部をパイプフレーム２１に設けた取付部２１１に連結し、他端部を開閉カバー５４から上方に向けて固着されている取付板５４１に連結している。開閉カバー５４は、駆動装置５６の伸縮に伴って、遮蔽位置から開放位置にかけて回動させることができる。また、駆動装置５６の伸縮を停止させ、伸縮長さを維持することによって、開閉カバー５４を任意の位置で固定させることが可能である。

実施形態の場合の油圧シリンダは、電動ポンプが付属していて、油圧配管を特別配置することなく、電源と接続されることで動作可能なものを使用している。また、図面において、駆動装置５６は、パイプフレーム２１及び開閉カバー５４の左右２か所に配置しているが、個数に限定はない。また、駆動装置５６はシリンダの類に限らず、モータを使用し、この回転動力を使用して開閉カバー５４を回動させてもよい。

開閉カバー５４の下方にはサポート部材５７を取り付ける。サポート部材５７は、左右方向に長い部材で、左右に配置された側板２４のそれぞれの後部同士を固定している。サポート部材５７は、遮蔽位置の開閉カバー５４の他端側に位置していて、遮蔽位置のときは、切断された草葉は、開閉カバー５４と、サポート部材５７のそれぞれ作業部４側の面に沿って、作業部４の直後部の地面Ｇに落下する。

側板２４の後部且つ下部には、ゲージ部６が位置している。ゲージ部６は、左右の側板を架け渡すように配置し、地面Ｇに接触しながら回転可能なゲージローラ６１を配置する。ゲージローラ６１は回転軸６２周りに回転自在な丸棒状あるいは丸パイプ状の部材である。ゲージローラ６１によって作業部４は、地面Ｇからの高さを一定にできるので、回転する刈刃４２が地面Ｇに接触することなく、安定した草刈作業を行うことができる。

開閉カバー５４に沿って案内された切断された草葉は、開閉カバー５４の他端側から地面Ｇに向かって放出される。この実施形態の場合の放出された草葉は、開閉カバー５４が遮蔽位置のときは、サポート部材５７の前方面に沿って、ゲージ部６の前方に落下する。また、開閉カバー５４が遮蔽位置以外の開放位置側に回動したときの放出された草葉は、サポート部材５７の後方を通って、ゲージ部６の後方に落下する。

開閉カバー５４が遮蔽位置のとき、ゲージ部６の前方に落下した切断された草葉は、草刈作業機１の移動に伴って、隙間Ｈからカバー部５の外側に開放される。説明する実施形態の場合、隙間Ｈの場所にサポート部材５７及びゲージ部６のゲージローラ６１が位置しているので、切断された草葉は、隙間Ｈからサポート部材５７及びゲージローラ６１の高さを差し引いた隙間Ｈａから開放される。また、ゲージローラ６１は機体の進行によって自転する構成であるので、地面Ｇに堆積した切断された草葉を踏みつけることができる。このため、切断された草葉は、ゲージローラ６１によって乗り越えることで、草刈作業機１に対して後方側に相対移動する。

開閉カバー５４が遮蔽位置のとき、隙間Ｈは最小であるため、切断された草葉が多量に存在する場合は排出が間に合わず、作業部４の後方且つゲージ部６の前方に過剰に堆積することがある。この状態になると、図５の二点鎖線部で示すように、切断された草葉がカバー部５の内部に堆積し、堆積物Ｔとなる。堆積物Ｔは徐々に圧縮されて硬くなるため、図５に一点鎖線で示す作業部４の回転領域にこの堆積物Ｔが接触すると、作業部４の回転に負荷がかかる。すると、変速部３の、特に伝動ベルト３５が損傷あるいは伸長することで、適正に動力の伝動ができず、作業部４の回転が低下する。この状態を継続すると、作業部４の回転が低下し続け、ついには、草刈作業の続行が不能になる。この場合、堆積物Ｔを取り除くと上記の不都合な状態は解消され、草刈作業の続行が可能となる。

具体的には、開閉カバー５４を開放位置側に回動させることで、草刈作業機１の進行と共に順次、刈刃カバー５１及び開閉カバー５４に沿って送られてくる切断された草葉を、既にゲージ部６の前方に堆積している堆積物Ｔ上に堆積させずに、後方に放出する。すると、既にゲージ部６の前方に堆積している堆積物Ｔの排出が促され、カバー部５の内部への堆積物Ｔの堆積は解消される。

このため草刈作業機１は、開閉カバー５４を自動で開閉させるべく、駆動装置５６の動作を制御する制御部７を備える。実施形態の場合の制御部７はトップ装着体２３の近傍に配置している。制御部７は、カバー部５内部の堆積物Ｔの堆積状態を検出することができる荷重センサ７２と、作業部４の回転軸４１の回転状態を検出することができる回転センサ７４に接続している。さらに、制御部７は駆動装置５６に接続している。制御部７は、荷重センサ７２及び回転センサ７４から発信された信号を受領し、この信号に基いて演算することで、予め指定された制御プログラムに基いた動作を駆動装置５６にさせることができる。

荷重センサ７２は作業部４の後方、且つ、作業部４に面した位置に配置する。実施形態において、荷重センサ７２は圧縮用ロードセルを使用し、サポート部材５７の前面に２個配置している。荷重センサ７２は、前面に受けた荷重を荷重信号として制御部７に発信可能である。堆積物Ｔが堆積して嵩が増すと、荷重センサ７２に接触し、さらに、嵩が増し続けると荷重センサ７２を押圧する。押圧後に荷重が変化するので、これも荷重信号として制御部７に発信する。制御部７は、荷重センサ７２によって、堆積物Ｔで受ける荷重の変化を常時受領する。制御部７は、受領した荷重信号が示す情報を検出荷重値として認識し、この検出荷重値と予め決められた設定荷重値とを比較演算する。制御部７は、比較演算の結果に基づいて、駆動装置５６に予め指定された制御プログラムに沿った動作をさせることができる。

荷重センサ７２の前方には、押圧板７３が位置している。押圧板７３は、サポート部材５７とほぼ同じ長さの左右に長い断面コ字状の部材で、荷重センサ７２の感圧部に接触可能に設けている。つまり、押圧板７３は前後に移動可能に設けている。押圧板７３によって、荷重センサ７２が位置していない場所の荷重が、押圧板７３を介して検出可能となる。

荷重センサ７２は作業部４の長手方向に対してほぼ均等に分割するように配置しているので、作業部４の後方且つ開閉カバー５４の前面の地面Ｇに堆積した堆積物Ｔを偏りなく検出することができる。また、荷重センサ７２は、開閉カバー５４の下方に形成される隙間Ｈ内又は隙間Ｈに近接して配置するので、隙間Ｈ付近の堆積物Ｔの堆積具合をすぐに検出できる。実施形態の場合、荷重センサ７２は、左右方向に長いサポート部材５７に取り付けるので、堆積物Ｔが発生しやすい作業部４の幅方向に対する中央部付近に配置でき、荷重の検出精度の向上が望める。

荷重センサ７２は図示する実施形態によらず、センサ形式、設置場所及び向き、設置個数に限定はない。つまり、荷重センサ７２は、荷重を検出でき、且つ、作業部４に面した後方の位置にあればよく、設置個数は１個以上であればよい。具体的には、実施形態はサポート部材５７及びゲージ部６が存在するものとして説明したが、サポート部材５７及びゲージ部６が存在せずとも実施が可能である。この場合、荷重センサ７２及び押圧板７３は、開閉カバー５４の作業部４の後部且つ作業部４に面する場所に設置することが望ましい。荷重センサはロードセル形式として説明したが、設定した荷重時に単純なオン・オフ動作をするスイッチでもよい。荷重センサ７２の設置個数は１個以上であれば、押圧板７３によって押された荷重を検知可能である。荷重センサ７２の設置個数が増えるほど、検出精度の向上が期待できる。

回転センサ７４は、作業部４の回転軸４１の回転数を検出する非接触型のセンサであり、回転パルス数を検出することによって回転数を計測する。回転センサ７４は、第２プーリ３４の近傍に配置していて、作業部４の回転軸４１と一体となって回転する第２プーリ３４の回転数を計測する。回転センサ７４は、第２プーリ３４に取り付けた突起片７５の回転パルスを検出することで、回転軸４１の回転数を直接的に計測する。突起片７５は、第２プーリ３４の回転外周より外側に突出するように設ける。回転センサ７４は、第２プーリ３４と共に回転する突起片７５に近接配置し、回転センサ７４に近接した回数であるパルス数を検出する。制御部７は検出したパルス数を回転数として認識できる。

回転センサ７４は、常時、回転信号を制御部７に発信するように構成している。回転信号を受領した制御部７は、回転信号が示す情報を検出回転数として認識し、この検出回転数に基いた演算処理を行う。制御部７は、回転センサ７４による回転軸４１回転数を検出後、検出回転数に変化があるかどうかを比較演算する。演算処理の結果に基づいて、予め指定された制御プログラムに沿った動作を駆動装置５６にさせることができる。

回転センサ７４は図示する実施形態によらず、センサの形式及び設置場所に限定は無く、回転軸４１の回転数を検出できればよい。また、回転センサ７４での回転数の検出は、回転数の変動を直接的に検出することで、この検出精度を高めることができることから、作業を行う作業部４の回転系統を直接計測することが望ましい。

次に、制御部７によって、荷重センサ７２及び回転センサ７４から発信された信号基にして、駆動装置５６を動作させる手順を説明する。制御部７には、荷重センサ７２及び回転センサ７４からの信号を基にして、駆動装置５６が指定された動作を行うようにプログラムが組み込まれている。

荷重センサ７２を用いた場合の駆動装置５６の動作手順を、図８を用いて説明する。制御が開始されると、ステップＳ１にて駆動装置５６を動作させて開閉カバー５４を遮蔽位置の方向に回動させる。すなわち、開閉カバー５４を閉じる。この時、駆動装置５６は予め設定された時間だけ動作し、その後停止する。このステップＳ１によって、開閉カバー５４を強制的に遮蔽位置にさせて、この位置を基準位置として、以後の制御動作を進める。なお、開閉カバー５４が物理的に遮蔽位置及び遮蔽位置側への回動の限界位置に達していても、駆動装置５６は予め設定された時間だけ動作する。

ステップＳ１が終了すると、ステップＳ２に移行する。ステップＳ２で、制御部７は、荷重センサ７２から受領した荷重信号が示す検出荷重値と、予め設定された荷重の値である設定荷重値とを比較演算する。このステップＳ２での比較演算を第１荷重比較と呼称する。第１荷重比較の結果、検出荷重値が設定荷重値より大きいと判断した場合、制御部７はステップＳ３に移行させる。

ステップＳ３では、ステップＳ２の第１荷重比較の結果に基づいて、駆動装置５６を動作させて、開閉カバー５４の開放位置側への回動を開始させる。次いで制御部７はステップＳ４に移行する。

ステップＳ４で、制御部７はステップＳ３で駆動装置５６の動作を開始した時点から経過した時間である経過時間が、設定された時間である設定時間を超過したかを判断する。制御部７によって、駆動装置５６の動作開始からの経過時間が設定時間に満たないと判断された場合は、ステップＳ２に戻り、制御ステップを繰り返す。制御部７によって、駆動装置５６の動作開始からの経過時間が設定時間を超過したと判断された場合は、ステップＳ５に移行させる。

ステップＳ５に移行すると、制御部７は駆動装置５６の動作を停止させる。つまり、開閉カバー５４の開放位置側への回動を停止させる。次いで、ステップＳ６に移行する。ステップＳ６での制御部７は、荷重センサ７２から受領した荷重信号が示す検出荷重値と、予め設定された荷重の値である設定荷重値とを比較演算する。比較演算を第２荷重比較と呼称する。第２荷重比較の結果、検出荷重値が設定荷重値より大きいと判断した場合、制御部７はステップＳ６の判断を再度繰り返す。第２荷重比較の結果、検出荷重値が設定荷重値より大きくないと判断した場合、制御部７はステップＳ２まで戻り、制御ステップを繰り返す。

上記ステップＳ２で、制御部７による第１荷重比較の結果、検出荷重値が設定荷重値より大きくないと判断した場合、制御部７はステップＳ７に移行させる。ステップＳ７では、ステップＳ２の第１荷重比較の結果に基づいて、駆動装置５６を動作させて、開閉カバー５４の遮蔽位置側への回動動作を開始させる。すなわち、開閉カバーを閉じる動作をさせる。次いで制御部７はステップＳ８に移行する。

ステップＳ８で、制御部７はステップＳ７で駆動装置５６の動作を開始した時点から経過した時間である経過時間が、設定された時間である設定時間を超過したかを判断する。制御部７によって、駆動装置５６の動作開始からの経過時間が設定時間に満たないと判断された場合は、ステップＳ２に戻り、制御ステップを再度繰り返す。制御部７によって、駆動装置５６の動作開始からの経過時間が設定時間を超過したと判断された場合は、ステップＳ９に移行させる。

ステップＳ９に移行すると、制御部７は駆動装置５６の動作を停止させる。つまり、開閉カバー５４の遮蔽位置側への回動を停止させる。次いで、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０での制御部７は、荷重センサ７２から受領した荷重信号が示す検出荷重値と、予め設定された荷重の値である設定荷重値とを比較演算する。この比較演算を第３荷重比較と呼称する。第３荷重比較の結果、検出荷重値が設定荷重値より大きくないと判断した場合、制御部７はステップＳ１０の第３荷重比較を再度繰り返す。第３荷重比較の結果、検出荷重値が設定荷重値より大きいと判断した場合、制御部７はステップＳ２まで戻り、第１荷重比較を行う制御ステップから順次制御を繰り返す。

ステップＳ６での第２荷重比較及びステップＳ１０での第３荷重比較は、ステップＳ２の第１荷重比較と同様の判断のステップを踏むものの、検出荷重値と設定荷重値との比較演算の結果の判断した先の制御ステップの進め方が異なる。第１荷重比較が終了後、制御部７はすぐに、開閉カバー５４を開放位置側又は遮蔽位置に回動させるべく駆動装置５６を動作させるが、第２荷重比較及び第３荷重比較の終了後は、すぐに駆動装置５６を動作させない。

具体的には、第１荷重比較で検出荷重値が設定荷重値より大きいと判断した場合に、開閉カバーを開放位置側に回動させるべく駆動装置５６を動作させる。この第１荷重比較に対し、第２荷重比較では再度検出した検出荷重値が設定荷重値より大きいと判断した場合に、駆動装置５６を動作させずに再度第２荷重比較を繰り返すことで、駆動装置５６の動作を待機状態にさせる。同様に、第１荷重比較で検出荷重値が設定荷重値より大きくないと判断した場合に、開閉カバーを遮蔽位置側に回動させるべく駆動装置５６を動作させる。この第１荷重比較に対し、第３荷重比較では再度検出した検出荷重値が設定荷重値より大きくないと判断した場合に、駆動装置５６を動作させずに再度第３荷重比較を繰り返すことで、駆動装置５６の動作を待機状態にさせる。

つまり、制御部７は、第１荷重比較の後に、再度、類似の判断となる第２荷重比較及び第３荷重比較を実施し、第２荷重比較及び第３荷重比較の結果が第１荷重比較の結果と異なる結果になるまで、第２荷重比較及び第３荷重比較を繰り返して駆動装置５６を待機状態にすることができる。第２荷重比較及び第３荷重比較の結果が第１荷重比較の結果と異なる結果となった場合は、改めて第１荷重比較を行って駆動装置５６を動作させる。

第２荷重比較及び第３荷重比較を行うことによって、第１荷重比較による駆動装置５６の動作及びこの停止後に、すぐに駆動装置５６が再動作することを防ぐことができる。つまり、第１荷重比較の結果に基づいて開閉カバー５４を開放位置側に回動させた後に、堆積物Ｔによる荷重センサ７２の押圧状態が解除され、設定荷重値以下にならないと、次の駆動装置５６を動作させるための制御ステップに進めないようになっている。したがって、開閉カバー５４が開放位置側に回動し、隙間Ｈを確保した状態で、堆積物Ｔがカバー部５内から排出される。堆積物Ｔによる荷重センサ７２への押圧が解除されない限り、駆動装置５６は待機状態を維持するのである。また、この待機状態のときに、カバー部５内の荷重の変化が起きた都度、即時開閉カバー５４を動作させることができる。

また、第１荷重比較の結果に基づいて開閉カバー５４を遮蔽位置側に回動させた後も同様に、堆積物Ｔによる荷重センサ７２の押圧状態が形成され、検出荷重値が設定荷重値より大きくならないと、次の駆動装置５６を動作させるための制御ステップに進めない。したがって、開閉カバー５４が遮蔽位置側に回動し、その後、堆積物Ｔがカバー部５内に滞留し、作業部４への負荷状態が形成されない限り、駆動装置５６は待機状態を維持する。また、この待機状態のときに、カバー部５内の荷重の変化が起きた都度、即時開閉カバー５４を動作させることができる。

制御部７で第１乃至第３荷重比較を行うにあたり、複数ある荷重センサ７２からの信号によって検出する検出荷重値の内、少なくとも１つの検出荷重値が設定荷重値より大きいと判断した場合は、すべての荷重センサ７２の検出荷重値が設定荷重値より大きいと判定する。このため、荷重センサ７２のいずれかのみに荷重がかかる偏荷重状態が発生しても、カバー部５内の堆積物Ｔの発生状況を制御部７が正しく認識でき、開閉カバー５４の回動動作が可能となる。

荷重センサ７２を用いた駆動装置５６の動作は、予め設定された動作時間のみで動作するように、極めて単純化している。駆動装置５６の動作時間を任意の時間に決めることで、開閉カバー５４の開放位置の角度を変更することができる。駆動装置５６の動作に係る装置及び部材を可能な限り省略でき、駆動装置５６の周辺部品での不具合が発生するリスクを可能な限り抑制できる。

回転センサ７４を用いた場合の駆動装置５６の動作手順を、図９を用いて説明する。制御が開始されると、ステップＳ１０１にて駆動装置５６を動作させて開閉カバー５４を遮蔽位置の方向に回動させる。すなわち、開閉カバー５４を閉じる。この時、駆動装置５６は予め設定された時間だけ動作し、その後停止する。このステップＳ１０１によって、開閉カバー５４を強制的に遮蔽位置にさせて、この位置を基準位置として、以後の制御動作を進める。なお、開閉カバー５４が物理的に遮蔽位置及び遮蔽位置側への回動の限界位置に達していても、駆動装置５６は予め設定された時間だけ動作する。

ステップＳ１０１が終了すると、ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２で、回転センサ７４の検出時間である第１時間の間に、回転センサ７４がパルス計測を行うとともに第１回転信号として制御部７に送信する。制御部７は、第１回転信号を受領すると、第１時間の回転数である第１検出回転数として認識する。なお、第１時間は任意の時間に設定することが可能で、実施形態の場合は３秒としているが、時間に限定はない。検出時間が短ければリアルタイムに近い回転数が検出でき、検出時間が長ければ計測時に発生し得るノイズの取得を低減できる。

ステップＳ１０２が終了すると、ステップＳ１０３に移行する。ステップＳ１０３はステップＳ１０２と同様に、回転センサ７４の検出時間である第２時間の間に、回転センサ７４がパルス計測を行うとともに第２回転信号として制御部７に送信する。制御部７は、第２回転信号を受領すると、第２時間の回転数である第２検出回転数として認識する。なお、第２時間は任意の時間に設定することが可能で、実施形態の場合は３秒としているが、時間に限定はない。検出時間が短ければリアルタイムに近い回転数が検出でき、検出時間が長ければ計測時に発生し得るノイズの取得を低減できる。また、図９に示す制御フローから、第１検出回転数は第２検出回転数より過去に測定したもの、とも言える。

ステップＳ１０３が終了すると、ステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４で制御部７は、回転センサ７４で計測した第１検出回転数と第２検出回転数とを比較演算する。このステップＳ１０４での比較演算を第１回転数比較と呼称する。第１回転数比較の結果、第１検出回転数が第２検出回転数より大きいと判断した場合、制御部７はステップＳ１０５に移行させる。すなわち、作業部４の回転数が負荷により、過去の回転数より現在の回転数が低下しているものとして判断して、ステップＳ１０５に移行するのである。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０４の第１回転数比較の結果に基づいて、駆動装置５６を動作させて、開閉カバー５４の開放位置側への回動を開始させる。つまり開閉カバーを開く。次いで制御部７はステップＳ１０６に移行させる。

ステップＳ１０６で、制御部７はステップＳ１０５で駆動装置５６の動作を開始した時点から経過した時間である経過時間が、設定された時間である設定時間を超過したかを判断する。制御部７によって、駆動装置５６の動作開始からの経過時間が設定時間に満たないと判断された場合は、ステップＳ１０２に戻り、制御ステップを繰り返す。制御部７によって、駆動装置５６の動作開始からの経過時間が設定時間を超過したと判断された場合は、ステップＳ１０７に移行させる。

ステップＳ１０７に移行すると、制御部７は駆動装置５６の動作を停止させる。つまり、開閉カバー５４の開放側への回動を停止させる。次いで、ステップＳ１０８に移行する。

ステップＳ１０８で、再度、回転センサ７４の検出時間である第１時間の間に、回転センサ７４がパルス計測を行うとともに第１回転信号として制御部７に送信する。制御部７は、第１回転信号を受領すると、第１時間の回転数である第１検出回転数として認識する。

ステップＳ１０８が終了すると、ステップＳ１０９に移行する。ステップＳ１０９は、回転センサ７４の検出時間である第２時間の間に、回転センサ７４がパルス計測を行うとともに第２回転信号として制御部７に送信する。制御部７は、第２回転信号を受領すると、第２時間の回転数である第２検出回転数として認識する。また、図９に示す制御フローから、第１検出回転数は第２検出回転数より過去に測定したもの、とも言える。

ステップＳ１０９が終了すると、ステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０で制御部７は、ステップＳ１０８及びステップＳ１０９において回転センサ７４が計測した第１検出回転数と第２検出回転数とを比較演算する。このステップＳ１１０での比較演算を第２回転数比較と呼称する。第２回転数比較の結果、ステップＳ１０８において検出した第１検出回転数が、ステップＳ１０９において検出した第２検出回転数より大きいと判断した場合、制御部７はステップＳ１０８に戻り、制御ステップを繰り返す。すなわち、作業部４の回転数が負荷により、過去の回転数より現在の回転数が低下しているものとして判断して、ステップＳ１０８に戻って制御を繰り返すのである。

上記ステップＳ１１０での第２回転数比較の結果、ステップＳ１０８において検出した第１検出回転数が、ステップＳ１０９において検出した第２検出回転数より大きくないと判断した場合、制御部７はステップＳ１０２に戻り、制御ステップを繰り返すように制御する。すなわち、作業部４の回転数が、過去の回転数より現在の回転数が同じか、これ以上に上昇しているものとして判断して、ステップＳ１０２に戻って再度制御を繰り返すのである。

ステップＳ１０２において、制御部７が第１回転数比較の結果、第１検出回転数が第２検出回転数より大きくないと判断した場合、制御部７はステップＳ１１１に移行させる。すなわち、作業部４に負荷等がなく、過去の回転数より現在の回転数が同じか、これ以上に上昇しているものと判断して、ステップＳ１１１に移行する。

ステップＳ１１１では、ステップＳ１０４の第１回転数比較の結果に基づいて、駆動装置５６を動作させて、開閉カバー５４の遮蔽位置側への回動を開始させる。つまり開閉カバーを閉じる。次いで制御部７は、制御をステップＳ１１２に移行させる。

ステップＳ１１２で制御部７は、ステップＳ１１１で駆動装置５６の動作を開始した時点から経過した時間である経過時間が、設定された時間である設定時間を超過したかを判断する。制御部７によって、駆動装置５６の動作開始からの経過時間が設定時間に満たないと判断された場合は、ステップＳ１０２に戻り、制御ステップを繰り返す。制御部７によって、駆動装置５６の動作開始からの経過時間が設定時間を超過したと判断された場合は、ステップＳ１１３に移行させる。

ステップＳ１１３に移行すると、制御部７は駆動装置５６の動作を停止させる。つまり、開閉カバー５４の遮蔽位置側への回動を停止させる。次いで、ステップＳ１１４に移行する。

ステップＳ１１４で、回転センサ７４の検出時間である第１時間の間に、回転センサ７４がパルス計測を行うとともに第１回転信号として制御部７に送信する。制御部７は、第１回転信号を受領すると、第１時間の回転数である第１検出回転数として認識する。

ステップＳ１１４が終了すると、ステップＳ１１５に移行する。ステップＳ１１５は、回転センサ７４の検出時間である第２時間の間に、回転センサ７４がパルス計測を行うとともに第２回転信号として制御部７に送信する。制御部７は、第２回転信号を受領すると、第２時間の回転数である第２検出回転数として認識する。また、図９に示す制御フローから、第１検出回転数は第２検出回転数より過去に測定したもの、とも言える。

ステップＳ１１５が終了すると、ステップＳ１１６に移行する。ステップＳ１１６で制御部７は、ステップＳ１１４及びステップＳ１１５において回転センサ７４が計測した第１検出回転数と第２検出回転数とを比較演算する。このステップＳ１１６での比較演算を第３回転数比較と呼称する。第３回転数比較の結果、ステップＳ１１４において検出した第１検出回転数が、ステップＳ１１５において検出した第２検出回転数より大きくないと判断した場合、制御部７はステップＳ１１４に戻り、制御ステップを繰り返す。すなわち、作業部４に負荷等がなく、過去の回転数より現在の回転数が同じかこれ以上に上昇しているものとして判断して、ステップＳ１１４に戻って制御を繰り返すのである。

上記ステップＳ１１６での第３回転数比較の結果、ステップＳ１１４において検出した第１検出回転数が、ステップＳ１１５において検出した第２検出回転数より大きいと判断した場合、制御部７はステップＳ１０２に戻り、制御ステップを繰り返すように制御する。すなわち、作業部４の回転数が負荷等によって、過去の回転数より現在の回転数が低下しているものとして判断して、ステップＳ１０２に戻って再度制御を繰り返すのである。

ステップＳ１１０での第２回転数比較及びステップＳ１１６での第３回転数比較は、ステップＳ１０４の第１回転数比較と同様の判断のステップを踏むものの、比較演算の結果で判断した先の制御ステップの進め方が異なる。第１回転数比較が終了後、制御部７はすぐに、開閉カバー５４を開放位置側又は遮蔽位置に回動させるべく駆動装置５６を動作させるが、第２回転数比較及び第３回転数比較の終了後は、すぐに駆動装置５６を動作させない。

具体的には、第１回転数比較で第１検出回転数が第２検出回転数より大きいと判断した場合に、開閉カバーを開放位置側に回動させるべく駆動装置５６を動作させる。この第１回転数比較に対し、第２回転数比較では再度検出した第１検出回転数が第２検出回転数より大きいと判断した場合に、駆動装置５６を動作させずに再度第２回転数比較を繰り返すことで、駆動装置５６の動作を待機状態にさせる。同様に、第１回転数比較で第１検出回転数が第２検出回転数より大きくないと判断した場合に、開閉カバーを遮蔽位置側に回動させるべく駆動装置５６を動作させる。この第１回転数比較に対し、第３回転数比較では再度検出した第１検出回転数が第２検出回転数より大きくないと判断した場合に、駆動装置５６を動作させずに再度第３回転数比較を繰り返すことで、駆動装置５６の動作を待機状態にさせる。

つまり、制御部７は、第１回転数比較の後に、再度、類似の判断となる第２回転数比較及び第３回転数比較を実施し、第２回転数比較及び第３回転数比較の結果が第１回転数比較の結果と異なる結果になるまで、第２回転数比較及び第３回転数比較を繰り返して駆動装置５６を待機状態にすることができる。第２回転数比較及び第３回転数比較の結果が第１回転数比較の結果と異なる結果となった場合は、改めて第１回転数比較を行って駆動装置５６を動作させる。

第２回転数比較及び第３回転数比較を行うことによって、第１回転数比較による駆動装置５６の動作及びこの停止後に、すぐに駆動装置５６が再動作することを防ぐことができる。つまり、第１回転数比較の結果に基づいて開閉カバー５４を開放位置側に回動させた後に、堆積物Ｔ等による作業部４への回転負荷が解消され、作業部４の回転軸４１の回転数が維持状態あるいは上昇状態に移行しないと、駆動装置５６を動作させるための制御ステップに進めないようになっている。したがって、開閉カバー５４が開放位置側に回動し、隙間Ｈを確保した状態で、堆積物Ｔがカバー部５内から排出され、堆積物Ｔによる作業部４へ回転負荷が解除されない限り、駆動装置５６は待機状態を維持するのである。また、この待機状態のときに、作業部４の回転軸４１の回転数の変化が起きた都度、即時開閉カバー５４を動作させることができる。

また、第１回転数比較の結果に基づいて開閉カバー５４を遮蔽位置側に回動させた後も同様に、堆積物Ｔ等によって作業部４への回転負荷が増大することで、作業部４の回転軸４１の回転数が低下し続ける状態に移行しないと、駆動装置５６を動作させるための制御ステップに進めないようになっている。したがって、開閉カバー５４が遮蔽位置側に回動した状態で、堆積物Ｔがカバー部５内に滞留して回転軸４へ回転負荷が増加しない限り、駆動装置５６は待機状態を維持する。また、この待機状態のときに、作業部４の回転軸４１の回転数の変化が起きた都度、即時開閉カバー５４を動作させることができる。

第２回転数比較及び第３回転数比較の演算結果が、第１回転数比較の演算結果と異なる結果になるまで駆動装置５６を待機状態にするので、駆動装置５６が頻繁に繰り返し動作を続けることを防ぐことができる。

回転センサ７４を用いた駆動装置５６の動作は、予め設定された動作時間のみで動作するように、極めて単純化している。駆動装置５６の動作時間を任意の時間に決めることで、開閉カバー５４の開放位置の角度を変更することができる。駆動装置５６の動作に係る装置及び部材を可能な限り省略でき、駆動装置５６の周辺部品での不具合が発生するリスクを可能な限り抑制できる。

以上、説明したように、荷重センサ７２又は回転センサ７４を用いて、作業部４の後方に位置する開閉カバー５４の回動を制御部７で制御する。これにより、所要動力及びこの伝動部材を強力なものにせずとも、カバー部５内の押圧状態や、作業部４に係る負荷の状態を検出し、制御部７の判断のもと開閉カバー５４が動作する。したがって、刈り取った草を拡大した隙間Ｈからスムーズに排出することで、カバー部５内の堆積物Ｔによる不都合がなく草刈作業の続行が可能となる。

また、例示においては、サポート部材５７やゲージ部６があるものとして説明したが、これらの部材がなくても、荷重センサ７２又は回転センサ７４による開閉カバー５４の動作は可能である。また、説明において、理解しやすくするために、荷重センサ７２と、回転センサ７４を用いた動作を、それぞれ別の動作フローとして説明したが、荷重センサ７２と、回転センサ７４を同時に使用した制御で開閉カバー５４動作させてもよい。

１ 草刈作業機
２ フレーム部
２４ 側板
３ 変速部
３３ 第１プーリ
３４ 第２プーリ
３５ 伝動ベルト
４ 作業部
４１ 回転軸
４２ 刈刃
５ カバー部
５１ 刈刃カバー
５４ 開閉カバー
５５ ヒンジ
５６ 駆動装置
５７ サポート部材
７１ 制御部
７２ 荷重センサ
７４ 回転センサ
Ｇ 地面
Ｈ 隙間
Ｈａ 隙間
Ｔ 堆積物

Claims (5)

1. 回転軸周りに刈刃を有し、回転することによって作業を行う作業部と、
   前記刈刃部の後方で一端側を軸にして他端側を回動可能に設け、且つ、前記刈刃部を遮蔽する遮蔽位置から前記刈刃部を開放する開放位置の間で回動可能な開閉カバーと、
   前記開閉カバーを回動駆動させるための駆動装置と、
   前記作業部の後方且つ前記作業部に面した位置に配置し、荷重信号として発信可能に設けた荷重センサと、
   前記荷重信号を受信するとともに前記荷重信号を検出荷重値として認識し、前記検出荷重値が予め決められた設定荷重値以上の荷重を受けた場合に、前記駆動装置を駆動させることが可能な制御部と、
   を備えることを特徴とした草刈作業機。
2. 前記制御部は、前記検出荷重値が前記設定荷重値より大きい場合に前記開閉カバーを開放位置側に回動させ、前記検出荷重値が前記設定荷重値より大きくない場合に前記開閉カバーを遮蔽位置側に回動させる、
   ことを特徴とした請求項１に記載の草刈作業機。
3. 前記制御部は、前記検出荷重値と前記設定荷重値とを比較する第１荷重比較を実施し、前記第１荷重比較で前記検出荷重値が前記設定荷重値より大きいと判断した場合に再度、前記検出荷重値と前記設定荷重値とを比較する第２荷重比較を実施し、前記第１荷重比較で前記検出荷重値が前記設定荷重値より大きくないと判断した場合に再度、前記検出荷重値と前記設定荷重値とを比較する第３荷重比較を実施し、前記第２荷重比較又は前記第３荷重比較の結果が前記第１荷重比較の結果と異なる結果になるまで前記駆動装置を待機状態にさせる、
   ことを特徴とした請求項１又は２に記載の草刈作業機。
4. 前記制御部は制御開始時において、前記開閉カバーを前記遮蔽位置に回動させた後に前記検出荷重値と前記設定荷重値とを比較する構成である、
   ことを特徴とした請求項１乃至３のいずれかに記載の草刈作業機。
5. 前記荷重センサは、前記作業部の左右両端に配置して前記作業部を支持可能な側板に架け渡したサポート部材に設ける、
   ことを特徴とした請求項１乃至４のいずれかに記載の草刈作業機。
   

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