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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-21
(45)【発行日】2022-05-02
(54)【発明の名称】自律制御型草刈機
(51)【国際特許分類】
   A01D 34/64 20060101AFI20220422BHJP
   A01D 34/68 20060101ALI20220422BHJP
   A01D 34/74 20060101ALI20220422BHJP
   A01B 69/00 20060101ALI20220422BHJP
【FI】
A01D34/64 C
A01D34/64 M
A01D34/68 K
A01D34/68 M
A01D34/74
A01B69/00 303L
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2018151859
(22)【出願日】2018-08-10
(65)【公開番号】P2020025494
(43)【公開日】2020-02-20
【審査請求日】2021-05-26
(73)【特許権者】
【識別番号】592226729
【氏名又は名称】和同産業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100067356
【弁理士】
【氏名又は名称】下田 容一郎
(72)【発明者】
【氏名】花房 実美
(72)【発明者】
【氏名】瀬川 薫
(72)【発明者】
【氏名】藤原 正寛
【審査官】坂田 誠
(56)【参考文献】
【文献】特開平5-260838(JP,A)
【文献】実開昭63-92525(JP,U)
【文献】特開2013-1230(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2017/0156262(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A01D 34/64
A01D 34/68
A01D 34/74
A01B 69/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
機体に、刈刃を囲うカッターハウジングと、前記刈刃より前に配置される前輪と、前記刈刃より後に配置される後輪と、前記刈刃の地面からの高さを調節する刈り高さ調節機構とを備え、自律走向する自律制御型草刈機において、
前記カッターハウジングは、前リンク及び後リンクからなる平行リンクにより前記機体に吊り下げられ、
前記前リンクと前記後リンクの一方に備える制御ピンが、前記刈り高さ調節機構に連結され、
この刈り高さ調節機構に、前記制御ピンを収納すると共に前記制御ピンの径を超えて上に延びる長穴状のピン収納穴を備えており、
前記刈り高さ調節機構は、前記機体にスクリューによって昇降可能に設けられる昇降ブロックと、この昇降ブロックに揺動可能に取付けられ前記ピン収納穴を備える揺動片とを、有し、
前記ピン収納穴は、長穴を構成する2つの長辺が、互いに外へ凸になる円弧で構成されていることを特徴とする自律制御型草刈機。
【請求項2】
請求項1記載の自律制御型草刈機であって、
前記前輪及び前記後輪は、各々電動モータを備えている、全輪駆動車であることを特徴とする自律制御型草刈機。
【請求項3】
請求項1又は請求項2記載の自律制御型草刈機であって、
前記前リンク及び前記後リンクは、上端に対して下端が後ろになるように配置されていることを特徴とする自律制御型草刈機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無人で草刈り作業を行う自律制御型草刈機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、芝刈りを含む草刈り作業は、有人草刈り機で実施されてきた。人件費の高騰もあり、作業の無人化が求められ、草刈機が自律的に走向しつつ草刈りを行う自律制御型草刈機が各種提案されてきた(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1の図3に、刈刃(35)(括弧付き数字は、特許文献1に記載された符号を示す。以下同様)と、この刈刃(35)を鉛直軸回りに旋回する刈刃モータ(30)と、この刈刃モータ(30)を収納するモータハウジング(21)と、このモータハウジング(21)内の刈刃モータ(30)を昇降するダイヤル(20)とが開示されている。
特許文献1の図2に示されるダイヤル(20)の回転角度を調整することにより、刈刃(35)の地上高さを調節することができる。
【0004】
特許文献1に開示される自走式草刈機は、芝地や自宅の庭やゴルフ場のように大きな障害物が存在しない草刈り場に好適である。
一方、果樹園の下草刈りの場合、果実樹木の間に、露出する岩や瘤が存在することが少なくない。果樹樹木の根回りは岩石が除かれるが、根から離れたところは手が加えられていないからである。
【0005】
この場合、刈刃(35)が、岩や瘤に当たることがある。岩や瘤に刈刃(35)が当たると、刈刃モータ(30)が過負荷状態になり、機器保護の観点から刈刃モータ(30)が止められる。この不具合を知った管理者は、草刈機に直行し、草刈機を岩や瘤から脱出させる対策を講じる。
無人運転が特長である自走式草刈機であるにも拘わらず、管理者が頻繁に自走式草刈機を脱出させるのでは、管理者の負担が大きい。
そこで、少々のことでは、運転が中断されないような草刈機が求められる。
【0006】
また、特許文献1の図2に開示される自走式草刈機は、後輪(13a、13b)が駆動輪で、前輪(12a、12b)が従動輪(非駆動輪)である、後輪駆動車である。
後輪駆動車であるため、万一、刈刃(35)が岩や瘤に乗り上げ、前輪(12a、12b)は地面に接しているが、後輪(13a、13b)が地面から浮くと、走行不能となる。この場合も、管理者が自走式草刈機へ直行して脱出させるため、管理者の負担が大きい。
【0007】
管理者の負担軽減を考えると、岩や瘤が存在しても、簡単には止まらないで草刈り作業を継続する自律制御型草刈機が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】国際公開第2017/051662号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、岩や瘤が存在しても、簡単には止まらないで草刈り作業を継続する自律制御型草刈機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
請求項1に係る発明は、機体に、刈刃を囲うカッターハウジングと、前記刈刃より前に配置される前輪と、前記刈刃より後に配置される後輪と、前記刈刃の地面からの高さを調節する刈り高さ調節機構とを備え、自律走向する自律制御型草刈機において、
前記カッターハウジングは、前リンク及び後リンクからなる平行リンクにより前記機体に吊り下げられ、
前記前リンクと前記後リンクの一方に備える制御ピンが、前記刈り高さ調節機構に連結され、
この刈り高さ調節機構に、前記制御ピンを収納すると共に前記制御ピンの径を超えて上に延びる長穴状のピン収納穴を備えており、
前記刈り高さ調節機構は、前記機体にスクリューによって昇降可能に設けられる昇降ブロックと、この昇降ブロックに揺動可能に取付けられ前記ピン収納穴を備える揺動片とを、有し、
前記ピン収納穴は、長穴を構成する2つの長辺が、互いに外へ凸になる円弧で構成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の自律制御型草刈機であって、
前記前輪及び前記後輪は、各々電動モータを備えている、全輪駆動車であることを特徴とする。
【0012】
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2記載の自律制御型草刈機であって、
前記前リンク及び前記後リンクは、上端に対して下端が後ろになるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0016】
請求項1に係る発明では、前リンクと後リンクの一方に備える制御ピンを収納するピン収納穴は、制御ピンの上方に余裕を有している。カッターハウジングや刈刃が岩や瘤に当たったときには、制御ピンの上方にある余裕分だけ、カッターハウジングや刈刃が上昇し、岩や瘤との干渉を回避する。
本発明により、岩や瘤が存在しても、簡単には止まらないで草刈り作業を継続する自律制御型草刈機が提供される。
加えて、請求項1に係る発明では、刈り高さ調節機構は、昇降ブロックと制御ピンを、揺動片で連結するようにした。昇降ブロックを制御ピンに直接連結するよりは、揺動片を介した方が、昇降ブロックの小型化及び単純化が図れる。
さらに加えて、請求項1に係る発明では、ピン収納穴は、長穴を構成する2つの長辺が、互いに外へ凸になる円弧で構成されている。通常の刈り高さ調整には一方の円弧を使用し、岩や瘤を回避するときには他方の円弧を使用する。縦長穴を左右に膨らませるだけであるから、揺動片の大形化を抑制することができる。
【0017】
請求項2に係る発明では、自律制御型草刈機を全輪駆動車とした。全輪駆動車であれば、凹凸や起伏に富んだ地面を継続して走行させることができ、草刈り作業を継続させることができる。
【0018】
請求項3に係る発明では、前リンク及び後リンクは、上端に対して下端が後ろになるように配置されている。
岩や瘤に刈刃やカッターハウジングが当たったときに、前リンクや後リンクに圧縮力が加わらないため、前リンクや後リンクのダメージを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
図1】本発明に係る自律制御型草刈機の正面図である。
図2】本発明に係る自律制御型草刈機の右側面図である。
図3】本発明に係る自律制御型草刈機の底面図である。
図4】本発明に係る自律制御型草刈機の平面視構成図である。
図5】自律制御型草刈機の作用説明図である。
図6】刈り高さ調節機構の構造を説明する図である。
図7】刈り高さ調節機構の作用を説明する図である。
図8】変更例に係る刈り高さ調節機構の構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例
【0024】
図1に示すように、自律制御型草刈機(以下、草刈機という)10は、前輪11と、左後輪12Lと、右後輪12Rを備えている。また、草刈機10は、カバー13の前面中央に横長矩形の開口部14を有している。この開口部14の奥に、V字部品(図4、符号36)が配置される。
図2に示すように、前輪11と、後輪車軸15との間に、カッターハウジング16を有する。
【0025】
図3に示すように、底面視で、機体18に、旋回する刈刃19と、この刈刃19より前に配置される前輪11と、刈刃19より後に配置される後輪12L、12Rとを備える草刈機10において、この草刈機10は、刈刃19より前輪11側に配置される左ワイヤセンサ21L及び右ワイヤセンサ21Rを備えている。
【0026】
左ワイヤセンサ21L及び右ワイヤセンサ21Rは、刈刃19の旋回円22より外であれば、任意の位置に配置することができる。旋回円22から前にαだけ離れた位置で、且つ旋回円22から左に(図では右へ)βだけ離れた位置に左ワイヤセンサ21Lを配置する。同様に、旋回円22から前にαだけ離れた位置で、且つ旋回円22から右にβだけ離れた位置に右ワイヤセンサ21Rを配置する。βはαと同じであっても異なっていても差し支えない。
【0027】
図4は、図3を反転した平面図である。
図4に示すように、刈刃19は刈刃モータ24で駆動される。この刈刃モータ24はバッテリ25から給電されると共にドライバ26を介して、制御部27で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。刈刃モータ24が過負荷状態になったときには逆転制御される。
【0028】
前輪11は前輪モータ28で駆動される。この前輪モータ28はバッテリ25から給電されると共にドライバ29を介して、制御部27で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。
前輪11は操舵輪であり、操舵モータ31で操舵される。この操舵モータ31は、バッテリ25から給電されると共にドライバ32を介して、制御部27で直進、左操舵、右操舵の制御がなされる。
【0029】
左後輪12Lは左後輪モータ33Lで駆動される。この左後輪モータ33Lはバッテリ25から給電されると共にドライバ34Lを介して、制御部27で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。
同様に、右後輪12Rは右後輪モータ33Rで駆動される。この右後輪モータ33Rはバッテリ25から給電されると共にドライバ34Rを介して、制御部27で回転速度及び正転、停止、逆転が制御される。
【0030】
本発明の草刈機10は、全輪駆動車であるため、前輪11が地面に接していれば、後輪12L、12Rが浮いたとしても、走行が継続される。結果、管理者の負担が大幅に軽減される。
【0031】
また、本発明の草刈機10では、前輪11は、左右2輪であってもよいが、実施例では、1輪とした。1輪であれば、前輪モータ28、ドライバ29、操舵モータ31及びドライバ32の数が半分になり、コストダウンが図れる。
【0032】
作図の都合で、カバー13の外に示したバッテリ25及び制御部27は、カバー13内に配置される。
カバー13の前部に、V字部品36が収納され、このV字部品36に充電端子37が設けられている。充電端子37を介して、外部からバッテリ25へ充電される。
【0033】
以上の述べた草刈機10の作用を、図5に基づいて説明する。
図5に示すように、草刈機10は、矢印(1)のように直進し、矢印(2)のように左旋回し、矢印(3)のように右旋回し、矢印(4)のように後進する。
【0034】
本発明で採用した刈り高さ調節機構40の構造を図6に基づいて、説明する。
図6に示すように、機体18に前上ピン41を介して前リンク42が下げられ、この前リンク42の下端が前下ピン43でカッターハウジング16の前部を支える。
また、機体18に後上ピン45を介して後リンク46が下げられ、この後リンク46の下端が後下ピン47でカッターハウジング16の後部を支える。
【0035】
前リンク42と後リンク46とで、平行リンクを構成し、平行リンクでカッターハウジング16を吊るようにすると、カッターハウジング16は、ほぼ姿勢を変えることなく昇降する。
前リンク42と後リンク46は、上端に対して下端が後ろになるように配置する他、上端に対して下端が前になるように配置することもできる。
【0036】
ただし、実施例のように、上端に対して下端が後ろになるように配置すると、岩や瘤に当たってカッターハウジング16が上へ移動するときに、前リンク42と後リンク46に圧縮力が加わらないため、前リンク42と後リンク46が傷みにくい。よって、実施例の配置が推奨される。
【0037】
カッターハウジング16の上面中央に、刈刃モータ24が設けられ、この刈刃モータ24から下へ延びてカッターハウジング16内に至るモータ軸24aに刈刃19が設けられている。
【0038】
この例では、刈刃19が前下がり(後ろ上がり)とされ、草の茎を斜めに切断することで、刈取抵抗を減らすようにされている。
なお、刈刃19が前上がり(後ろ下がり)とし、草の茎を斜めに切断することで、切断性を高めるようにしてもよい
【0039】
刈り高さ調節機構40は、機体18にスクリュー48及び摘み49によって昇降可能に設けられる昇降ブロック51と、この昇降ブロック51のブロック側ピン52に揺動可能に取付けられ揺動片53とからなる。
揺動片53は、縦に延びる長穴状のピン収納穴54を備える。ピン収納穴54は、長穴を構成する2つの長辺が、互いに外へ凸になる円弧55、56で構成されている。このようなピン収納穴54に、前リンク42側の制御ピン58が収納される。
【0040】
刈り高さ調節機構40の作用を、図7に基づいて説明する。
図7(a)は、図6の要部を拡大した図であり、スクリュー48を回すことにより、昇降ブロック51及びブロック側ピン52が、ある高さに設定されている。
一方、前下ピン43にはカッターハウジング等の荷重が下向きに加わっている。
制御ピン58とブロック側ピン52とは、揺動片53で機械的に連結されている。
制御ピン58の中心とブロック側ピン52の中心とを通る線59に、ほぼ沿った矢印(5)のように、制御ピン58が移動しようとすると、この制御ピン58の引き力と、揺動片53の支持力とがバランスするところで揺動片53が揺動を停止する。
【0041】
次に、スクリュー48を回すことにより、図7(b)に示すように、昇降ブロック51を上げる。すると、前リンク42は前上ピン41を中心に回転し、前下ピン43が高位置になる。このとき、制御ピン58はピン収納穴54の高さ方向途中にて、矢印(6)のように、揺動片53を引く。揺動片53は、力のバランスがとれた図の位置で昇降ブロック51と前リンク42とを連結する。
この状態で、前下ピン43は安定し、カッターハウジングと刈刃の高さ位置が安定する。
【0042】
図7(a)において、ピン収納穴54の制御ピン58の上方には余裕がある。図7(b)においても、ピン収納穴54の制御ピン58の上方には余裕がある。すなわち、ピン収納穴54は、制御ピン58を収納すると共に制御ピン58の径を超えて上に延びているため、上方に余裕がある。
例えば、図6において、岩や瘤が刈刃19又はカッターハウジング16に当たることがある。
【0043】
このときは、図7(c)において、前下ピン43に上向き力が加わる。すると、前リ~ンク42が矢印(7)のように、図面反時計方向に回転しようとする。すると、制御ピン58が前上ピン41を中心に回転しようとする。
図7(c)のピン収納穴54において、制御ピン58の右側及び上に余裕があるため、制御ピン58は矢印(8)のように容易に移動する。結果、矢印(7)が許容され、図6の刈刃19及びカッターハウジング16が上昇する。岩や瘤との干渉が軽微であれば、刈刃19及びカッターハウジング16が上昇することにより、この干渉が回避され、草刈り作業が継続される。
【0044】
図8に本発明の変更例を示す。
図8に示すように、昇降ブロック51と制御ピン58とを、直接連結することは差し支えない。
ただし、ピン収納穴54は縦長に加えて横長にする必要があり、昇降ブロック51が大形になる。また、昇降ブロック51に大きな水平力が加わるため、昇降ブロック51をガイドするガイド61、61が必要となる。
【0045】
この点、図6で説明した揺動片53を採用すると、昇降ブロック51は、小型化及び軽量化が可能となる。よって、図8の構造でもよいが、図6の構造が推奨される。
【0046】
実施例では、前リンク42を刈り高さ調節機構40に連結したが、刈り高さ調節機構40を後リンク46に連結してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本発明の草刈機は、岩や瘤のある地面での草刈りに好適である。
【符号の説明】
【0048】
10…自律制御型草刈機(草刈機)、11…前輪、12L…左後輪、12R…右後輪、16…カッターハウジング、18…機体、19…刈刃、28…電動モータ(前輪モータ)、33L…電動モータ(左後輪モータ)、33R…電動モータ(右後輪モータ)、40…刈り高さ調節機構、42…前リンク、46…後リンク、48…スクリュー、51…昇降ブロック、53…揺動片、54…ピン収納穴、55、56…円弧、58…制御ピン。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8