JP2016195544A - 自走式草刈機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハウジングの大型化を抑制できる自走式草刈機を提供する。【解決手段】走行用モータ230のトルクが左駆動輪283及び右駆動輪に伝達されて走行する草刈機本体200を有する自走式草刈機であって、走行用モータ230が設けられたハウジング205と、ハウジング205に設けられ、かつ、草を刈る回転刃244と、ハウジング205の下方に設けられ、かつ、回転刃244を回転させる回転刃用モータ240と、を有する。【選択図】図3
Description
本発明は、走行用モータによって駆動される駆動輪を有し、かつ、芝、雑草等の下草の刈込みに用いられる自走式草刈機に関する。
従来の草刈機は、特許文献1に示されるように、電動モータ等の動力源をハウジングに設け、動力源の動力で回転刃を回転させる構造を有する。また、草刈り機は棹部を有し、棹部の長さ方向の一端がハウジングに接続され、棹部の他端がハンドル部に接続されている。また、ハウジングには車輪が設けられており、草刈り機は車輪が設置した状態で使用される。特許文献1に記載された草刈り機は、ユーザがハンドル部を持って草刈り機を押すことで車輪を回転させて走行し、かつ、電動モータの動力で回転刃を回転させて草刈り作業を行う構造である。
上記の特許文献1に記載された草刈り機は、ユーザの人力で移動させなければならず、ユーザに負担を強いるものであった。そこで、走行用の車輪を駆動する走行用の動力源をハウジングに設けて自走式草刈り機とすることも考えられる。しかし、回転刃を回転させる動力源に加えて、走行用の動力源をもハウジングに設けると、ハウジングが大型化する問題があった。
本発明の目的は、ハウジングの大型化を抑制できる自走式草刈機を提供することにある。
一実施形態は、走行用動力源のトルクが駆動輪に伝達されて走行する草刈機本体を有する自走式草刈機であって、前記草刈機本体は、前記走行用動力源が設けられたハウジングと、前記ハウジングに設けられ、かつ、草を刈る回転刃と、前記ハウジングの下方に設けられ、かつ、前記回転刃を回転させる回転刃用動力源と、を備えている。
他の実施形態は、前記草刈機本体の底面視で、前記走行用駆動力源の配置領域の少なくとも一部と、前記回転刃用駆動力源の配置領域の少なくとも一部とが重なっている。
他の実施形態は、前記走行用動力源が、電力が供給されてトルクを発生する第1電動モータであり、前記回転刃用動力源が、電力が供給されてトルクを発生する第2電動モータである。
他の実施形態は、前記草刈機本体の重心が、前記駆動輪が地面に接触した状態で前記走行用動力源よりも下方に位置する。
他の実施形態は、前記草刈機本体の重心が、前記駆動輪が地面に接触した状態で前記駆動輪の車軸よりも下方に位置する。
他の実施形態は、前記第2電動モータが、通電によって形成される磁界で回転するディスク形状の回転子を備えたディスクモータである。
他の実施形態は、前記回転刃用動力源が、前記回転刃と一体回転する回転軸に連結された回転子と、前記回転子を収容したケースと、を有し、前記草刈機本体の重心は、前記ケースに位置している。
他の実施形態は、前記ハウジングの内部に、前記走行用動力源及び前記回転刃用動力源を制御する第1制御部が取り付けられた制御基板と、前記制御基板を覆うシール部材と、が設けられている。
他の実施形態は、前記草刈機本体に、前記駆動輪が地面から離れ、かつ、前記草刈機本体を倒立状態で支持する支持脚が設けられている。
他の実施形態は、前記草刈機本体に、前記第1電動モータ及び前記第2電動モータに電力を供給する電源部が設けられ、前記草刈機本体を倒立状態で支持した場合の重心は、前記倒立状態において前記電源部を含む鉛直線上に位置している。
他の実施形態は、前記草刈機本体の内部、あるいは前記草刈機本体の外部に、前記回転刃によって刈られた草を回収する集草室が設けられている。
他の実施形態は、前記草刈機本体が、集草ファンを有し、前記集草ファンから、前記回転刃が配置された空間を経由して前記集草室に向かって送風する。
他の実施形態は、前記草刈機本体は、走行方向で前記駆動輪の前方及び後方の少なくとも一方に補助輪が設けられている。
他の実施形態は、前記ハウジングが、前記回転刃が設けられた刈刃部と、前記草刈機本体の走行方向における前後方向で前記刈刃部よりも後方に配置され、かつ、前記駆動輪が設けられた駆動輪部と、を備え、前記駆動輪の下端から前記刈刃部の上面までの高さは、前記駆動輪の下端から前記駆動輪部までの高さよりも低く設定されている。
他の実施形態は、前記草刈機本体との間で相互に通信可能であり、かつ、前記走行用動力源及び前記回転刃用動力源を制御する信号を、前記草刈機本体へ送信する操作端末部が設けられている。
他の実施形態は、前記草刈機本体の情報を表示する第1表示部が、前記草刈機本体に設けられ、前記草刈機本体の情報を表示する第2表示部が、前記操作端末部に設けられ、前記回転刃により刈られた草を回収する集草室が、前記草刈機本体に設けられ、前記集草室に回収された草の量を検出する集草量検出センサが、前記草刈機本体に設けられ、前記集草量検出センサにより検出された草の量を、前記第1表示部または前記第2表示部で表示する第2制御部が設けられている。
他の実施形態は、前記草刈機本体を平面視で直進、及び、側方に向けた斜行を交互に行うことで鋸刃状に走行させる走行制御部が設けられている。
他の実施形態は、前記草刈機本体を平面視で前進走行させ、かつ、蛇行させる走行制御部が設けられている。
他の実施形態は、前記草刈機本体を平面視で渦巻き状に走行させる走行制御部が設けられている。
本発明の自走式草刈機によれば、ハウジングが大型化することを抑制できる。
以下、本発明が適用された自走式草刈機の一例について図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。本実施形態に係る自走式草刈機は、草刈機本体と、草刈機本体に対して、無線システムを介して接続される操作端末部とを備えている。無線システムは、例えば、無線LANなどの任意の無線通信規格に基づくネットワークを含む。作業者、つまり、ユーザは、操作端末部を操作することによって、草刈機本体を遠隔操作することができる。例えば、自走式草刈機の走行の開始および停止、走行方向および走行速度などが遠隔操作される。また、自走式草刈機が備える回転刃の回転の開始および停止、回転刃の回転速度などが遠隔操作される。以下、自走式草刈機の実施形態を具体的に説明する。
(実施の形態1)
自走式草刈機の実施の形態1を、図1に基づいて説明する。自走式草刈機10は、操作端末部100と、草刈機本体200とを有する。ユーザにより操作される操作端末部100は、例えば、自走式草刈機10を遠隔操作するために設けられたリモコン型の専用端末器と、スマートフォンやタブレット型端末器等のように、自走式草刈機10を遠隔操作する機能以外の機能を有する携帯型の汎用情報処理端末器と、を含む。なお、リモコン型の専用端末器は、ユーザが携帯可能な移動式の専用端末器と、ユーザが携帯できない固定設置型の専用端末器と、を含む。
自走式草刈機の実施の形態1を、図1に基づいて説明する。自走式草刈機10は、操作端末部100と、草刈機本体200とを有する。ユーザにより操作される操作端末部100は、例えば、自走式草刈機10を遠隔操作するために設けられたリモコン型の専用端末器と、スマートフォンやタブレット型端末器等のように、自走式草刈機10を遠隔操作する機能以外の機能を有する携帯型の汎用情報処理端末器と、を含む。なお、リモコン型の専用端末器は、ユーザが携帯可能な移動式の専用端末器と、ユーザが携帯できない固定設置型の専用端末器と、を含む。
図1に示されるように、操作端末部100は、電源部110と、制御部120と、画像処理部130と、表示部140と、ユーザにより操作される入力部150と、操作端末側通信部160と、センサ部170と、情報記憶部180と、を有する。制御部120は、操作端末部100の全体を制御するプロセッサ、データや信号を処理する演算装置、データを一時的に記憶するメモリ等を有する。情報記憶部180には、草刈機本体200を制御するために必要な制御プログラムが予め格納されている。
また、情報記憶部180には、外部機器300からインストールまたはダウンロードした制御プログラムまたはアプリケーションを記憶することもできる。以下、本明細書では、制御プログラム、アプリケーションを、制御プログラム等と記載する。そして、操作端末部100は、自走式草刈機10の制御プログラム等を、プロセッサにより実行することにより、操作端末部100を機能させる。なお、操作端末部100は、外部機器300との間で、無線システムを介して、相互に通信可能である。外部機器300は、情報ネットワークを介して接続され、かつ、サーバ機能を有するコンピュータ、CD−ROM等の記憶媒体が着脱されるドライバ、データセンターのパソコン、操作端末部100とは別に設けられた携帯電話またはスマートフォン等を含む。
また、操作端末部100として、汎用情報処理端末器や、制御プログラム等のバージョンの古い専用端末器を用いる場合に、操作端末部100は、外部機器300の記憶部に記憶された制御プログラム等を、情報記憶部180へダウンロードしたり、CD−ROM等の記憶媒体に記憶された制御プログラム等を、情報記憶部180にインストールしたりできる。そして、制御部120は、情報記憶部180にダウンロード、または、インストールした制御プログラム等を実行することにより、操作端末部100を機能させることもできる。
なお、操作端末部100と、外部機器300との間で行われる信号の行き来は、無線システムを利用することの他、有線システムを利用してもよい。例えば、外部機器300と操作端末側通信部160とを、有線システムの一例であるUSB(ユニバーサル・シリアル・バス)ケーブルで接続することも可能である。さらに、操作端末側通信部160に、カード型メモリ、スティック型メモリ等を着脱できるポートを設けることも可能である。カード型メモリ、スティック型メモリ等には、草刈機本体200を制御する制御プログラム等が記憶されている。すなわち、カード型メモリ、スティック型メモリ等は、外部機器300に含まれる。
さらに、操作端末部100は、入力部150の操作で受け付けたデータ、情報を、外部機器300に送信し、この送信に対するレスポンスとして、外部機器300にて算出された制御信号を受信する。さらに、操作端末部100は、草刈機本体200との間で相互に通信可能であり、操作端末部100は、外部機器300から受信した制御信号を草刈機本体200に送信する。草刈機本体200は、操作端末部100から送信された制御信号に基づき制御することが可能である。
操作端末部100の入力部150はユーザにより操作または使用される要素であり、入力部150は、タッチパネル、ボタン、スイッチ、マイクロフォン等を含む。入力部150は、ユーザの操作または使用により受け付けた入力信号に対応する指示信号を出力し、指示信号は制御部120へ入力される。
制御部120は、入力部150から入力された指示信号に基づき制御信号を生成し、制御部120は、生成した制御信号を操作端末側通信部160へ出力する。
操作端末側通信部160は、認証ID等の端末情報や、制御部120から入力された制御信号等を草刈機本体200へ送信する。もっとも、操作端末部100の操作端末側通信部160は、草刈機本体200へ制御信号を送信する機能のみでなく、草刈機本体200から送信される信号を受信する機能も備えている。詳細については後述するが、草刈機本体200からは、草刈機本体200の本体情報である認証ID等の基本情報、草刈機本体200の走行速度、草刈機本体200の走行方向、草刈機本体200の現在位置、草刈機本体200に設けられた電源部210としてのバッテリの残量等を示す信号等が送信され、これら信号が、操作端末部100の操作端末側通信部160によって受信される。操作端末側通信部160は、受信した信号を制御部120へ出力する。
また、制御部120は、操作端末側通信部160から入力された信号、または、入力部150から入力される指示信号の少なくとも一方に基づき、通知情報を生成する。その後、制御部120は生成した通知情報に応じて情報を処理する。制御部120は、自ら処理した情報をユーザに報知するように表示部140を制御する。
通知部としての表示部140は、液晶や有機EL等、任意の画面表示手段で情報を表示すること、スピーカ等から音声やアラーム等で情報を出力すること、操作端末部100を振動させること、ランプを点灯させること等、使用者が知覚し得る任意の手段によって少なくとも1つの処理を実行し、必要情報をユーザに報知する。必要情報は、地図上における草刈機本体200の現在位置、電源部110,210のバッテリ残量、草刈機本体200で回収した草の量、回転刃244の回転速度、草刈機本体200の走行速度等が含まれる。
なお、操作端末部100は、情報ネットワークを介して外部機器300と接続可能であり、操作端末部100は、草刈機本体200及び外部機器300の両方と信号や情報の行き来を行うことができる他、操作端末部100は、排他的に、情報ネットワークを介して外部機器300、例えば携帯電話と音声や情報等の通信を行うこともできる。ここで、排他的に通信を行う一例としては、例えば、前記操作端末部100が、携帯電話や情報受信の機能を有している場合が挙げられる。
すなわち、操作端末部100が携帯電話や情報受信端末器としても利用可能な場合、外部機器300である携帯電話から、操作端末部100に電話がかかってきたとき、あるいは、予め優先受信と設定された情報を受信した場合には、草刈機本体200の草刈り作業に用いる制御プログラム等を中断することが可能である。
ユーザは、入力部150または本体側操作部290を介して、所定の情報を優先受信として予め設定しておく。優先受信として設定する情報は、緊急地震速報等、自走式草刈機10を停止させる必要がある情報を含む。また、優先受信として設定する情報は、ショートメッセージ、メール、制御プログラム等の更新情報を含む。または、操作端末部100と草刈機本体200との間の通信を中断し、操作端末部100と、外部機器300である携帯電話との間で、通話を行うことや、優先受信された情報をユーザが確認することができる。
ここで、草刈機本体200の制御に用いる制御プログラム等を中断、あるいは、操作端末部100と草刈機本体200との間の信号を中断するということの意味は、次の通りである。操作端末部100から、草刈機本体200に対して中断信号を送信し、草刈機本体200の動作を、待機状態や停止状態とすることを意味する。待機状態とは、草刈機本体200の走行を停止することであり、停止状態とは、草刈機本体200の走行を停止し、かつ、回転刃を停止することである。
また、草刈機本体200は、草刈機本体200の周囲や付近の状況を撮影する撮像部260を備えており、この撮像部260により撮像された撮像画像に対応する撮像画像データを送信する。この撮像画像データは、操作端末部100の操作端末側通信部160によって受信される。
操作端末側通信部160が受信した各種信号や撮像画像データは制御部120を介して各部へ出力される。例えば、操作端末側通信部160が受信した撮像画像データは、制御部120を介して画像処理部130へ出力される。
画像処理部130は、入力された撮像画像データに所定の処理を施し、処理済みの撮像画像データを表示部140に出力する。処理済みの撮像画像データが入力された表示部140によって撮像画像が表示される。
操作端末部100は電源部110を備えており、操作端末部100は、電源部110から供給される電力によって駆動される。電源部110は、例えば、充電式バッテリを含む。また、操作端末部100は、情報記憶部180、あるいは、操作端末部100と接続された外部機器300としてのサーバコンピュータの情報記憶部に、撮像部260から送信された画像情報や、制御プログラムにおける設定値、草刈機本体200の技術情報や消耗部品の使用履歴情報等を出力することや、外部機器300から、技術情報や消耗部品に対する案内等を受信することができる。ここで、外部機器300は、販売店や製造メーカ等のサーバコンピュータであってもよく、また、ユーザがあらかじめ設定したPC等であってもよい。
図1に示されるように、草刈機本体200は、電源部210と、制御部220と、走行用モータ230と、回転刃用モータ240と、本体側通信部250と、撮像部260と、センサ部270と、力学的制止手段であるブレーキ装置280と、本体側操作部290と、本体側表示部293と、を有する。ブレーキ装置280は、制動力を生じる回路としたモータの制御回路や、摩擦力に応じた制動力を発生する公知の構造であり、好適には、ブレーキ装置280は、電磁ブレーキやディスクブレーキ、ドラムブレーキのいずれかを含む。
本体側通信部250は、操作端末部100、あるいは、操作端末部100からの信号を中継する機器から送信される制御信号を受信する。本体側通信部250は、受信した制御信号を制御部220へ出力する。また、操作端末部100からは、認証ID等の基本情報や、草刈機本体200の作業開始時刻、現在時刻、通信強度などを示す信号も送信されるようになっており、この信号も本体側通信部250によって受信される。なお、草刈機本体200の認証ID等の基本情報や、草刈機本体200の走行速度、草刈機本体200の走行方向、回転刃の駆動情報、電源部210としてのバッテリの残量等を示す信号や撮像画像データが、草刈機本体200から操作端末部100へ送信されることは既述のとおりであるが、これら信号や撮像画像データも本体側通信部250から送信される。
本体側操作部290は、操作端末部100の入力部150と同じ構成、同じ機能をもつ要素であり、例えば、操作端末部100をユーザが携帯していない場合、操作端末部100を使用できない場合等において、ユーザが本体側操作部290を操作することにより、草刈機本体200を制御することが可能である。なお、本明細書においては、本体側操作部290または入力部150の操作または使用を、便宜上、本体側操作部290の操作、または入力部150の操作、と略記することがある。
さらに、草刈機本体200を制御するにあたり、本体側操作部290及び操作端末部100の両方が同時に操作されることもあり得る。このような場合に、本体側操作部290または操作端末部100のうち、何れか一方の信号に基づいて、草刈機本体200を制御することが可能である。本体側操作部290または操作端末部100のうち、何れの信号を優先して草刈機本体200を制御するかは、草刈り作業を行う前に、ユーザが本体側操作部290または操作端末部100を操作して、優先モードを任意に設定可能である。
また、草刈り作業の開始後に、本体側操作部290または操作端末部100のうち、何れの信号に基づいて、草刈機本体200を制御するかの優先モードを切り替えることも可能である。優先モードは、操作端末部100の信号に基づいて草刈機本体200を制御する第1モードと、本体側操作部290から制御部220に入力される信号に基づいて草刈機本体200を制御する第2モードとを、切り替えることができる。
草刈機本体200の制御部220は、本体側通信部250が受信した制御信号、または本体側操作部290から入力される信号に基づいて、草刈機本体200を制御する。例えば。車輪を駆動する走行用モータ230を制御する。車輪は、図2〜図4を参照して後述する。また、制御部220は、電源部210からバッテリ電圧を取得し、取得したバッテリ電圧に基づきバッテリ残量を算出する。制御部220は、算出したバッテリ残量を示す信号を、定期的に本体側通信部250または本体側表示部293へ出力する。
本体側通信部250は、受信したバッテリ残量を示す信号を操作端末部100に送信する。バッテリ残量を示す信号は、操作端末部100の操作端末側通信部160によって受信され、バッテリ残量が表示部140に表示される。具体的には、バッテリ残量を示す信号は、操作端末側通信部160によって受信され、制御部120を介して画像処理部130へ出力される。
また、制御部220は、操作端末部100から本体側通信部250に入力された制御信号、または本体側操作部290から入力される信号に基づいて、回転刃を駆動する回転刃用モータ240の回転、停止、回転速度、回転方向を制御する。回転刃は、図3及び図4を参照して後述する。さらに、制御部220は、操作端末部100から本体側通信部250に入力された制御信号、または本体側操作部290から入力される信号に基づいて、2基の走行用モータ230の回転、停止、回転方向、回転速度を、個別に制御する。
撮像部260は、例えばCCDカメラであって、草刈機本体200の進行方向前方を撮像する。撮像部260によって撮像された撮像画像は、この撮像画像を描画するための撮像画像データに変換された後に制御部220を介して本体側通信部250へ出力され、本体側通信部250から操作端末部100へ送信される。
本体側表示部293は、制御部220との間で信号の行き来が行われ、本体側表示部293は、液晶画面で情報を表示すること、スピーカから音声で情報を出力すること、ランプを点灯させること等のうち、少なくとも1つの処理を実行し、情報をユーザに報知する。つまり、本体側表示部293は、表示部140と同等の機能を備えている。このため、本体側表示部293は、電源部210のバッテリ残量、選択した優先モード等を表示可能である。なお、第1モードが選択された場合は、本体側表示部293による表示を行わず、第2モードが選択された場合は、表示部140による表示を行わないことも可能である。
センサ部270は、図5に示すように、例えば、草刈機本体200の走行距離を計測する距離センサ270a、草刈機本体200の加速度を計測する加速度センサ270b、草刈機本体200への物体の接触を検出する静電センサ270c、圧力センサ270d、荷重センサ270e、接点スイッチ270f、草刈機本体200への物体の接近を検知する超音波センサ270g、赤外線センサ270h、レーザー距離センサ270i、回転刃244への負荷を検知する電流センサ270j、バッテリ残量を検知する電圧センサ270k、角速度を検知するジャイロセンサ270m、汎用目的の集音素子(例えば、マイク)270n、回転速度センサ270p、回転速度センサ270q等が含まれる。回転速度センサ270pは、2基の走行用モータ230の回転速度を別個に検出し、回転速度センサ270qは、回転刃用モータ240の回転軸243の回転速度を検出する。
ここで、各センサ及びスイッチの用途は一例を示したものであり、例示したセンサ及びスイッチを、上述した異なる用途に使うことも可能である。なお、本実施形態におけるセンサ部270に含まれる各種のセンサ及びスイッチは、センサまたはスイッチの役割、センサまたはスイッチが検知する対象物に合わせて、草刈機本体200の任意の場所に、任意の個数を設けることが可能である。例えば、物体の接触や接近等を検知するセンサまたはスイッチに関しては、草刈機本体200のカバー202の外面等に設けることが望ましい。センサ部270から出力された信号は、制御部220へ入力される。
草刈機本体200は、本体シャシー201と、本体シャシー201の開口部を覆うカバー202と、を有する。本体シャシー201、カバー202は別々に樹脂成形されている。本体シャシー201及びカバー202により、ハウジング205が形成されている。本体側操作部290、本体側表示部293は、カバー202に設けられている。本体側操作部290、本体側表示部293は、ハウジング205の外部から、ユーザが操作、目視可能である。草刈機本体200は、図3及び図4に示すように、回転可能に設けられた前輪282と、駆動輪である後輪と、図4で反時計回りに回転する回転刃244とを有する。後輪は、個別に駆動される左駆動輪283および右駆動輪284からなる。前輪282は草刈機本体200の左右方向に2個並べて設けられている。
また、左駆動輪283を駆動するための走行用モータ230と、右駆動輪284を駆動するための走行用モータ230とが、別個に設けられている。2基の走行用モータ230は、それぞれ正回転または逆回転が可能である。回転速度センサ270pは、2基の走行用モータ230の回転速度を別個に検出する。2基の走行用モータ230は、共に電源部210から電力が供給されてトルクを発生する電動モータであり、2基の走行用モータ230は、共に本体シャシー201の底部201aに取り付けられている。すなわち、2基の走行用モータ230は、ハウジング205の内部203に配置されている。底部201aは、一例として平板形状である。底部201aには、マウント部203bを介して制御基板248が取り付けられており、制御基板248に、制御部220、本体側通信部250等が取り付けられている。制御基板248は、草刈機本体200が前進走行する向きで、走行用モータ230よりも前方に配置されている。草刈機本体200の底面視で、制御基板248の配置領域の少なくとも一部と、回転刃用モータ240の配置領域の少なくとも一部とが重なっている。
これら2基の走行用モータ230は、それぞれ独立して回転、停止、回転速度、回転方向等が制御される。そこで、以下の説明では、左駆動輪283を駆動するための走行用モータ230を「左輪用モータ」と呼び、右駆動輪284を駆動するための走行用モータ230を「右輪用モータ」と呼ぶ場合がある。さらに、左駆動輪283の外径と、右駆動輪284の外径とは同じである。
そして、2基の走行用モータ230は、左駆動輪283および右駆動輪284の車軸231aにそれぞれ連結されている。2本の車軸231aは、中心線B1上に同心状に配置されており、草刈機本体200を底面視すると、草刈機本体200が直進走行する方向に対して、略直角に車軸231aが延ばされされている。
草刈機本体200の走行速度及び走行方向は、左駆動輪283の回転速度と、右駆動輪284の回転速度とによって決定される。例えば、左駆動輪283および右駆動輪284が第1の方向に同一の速度で回転すると、草刈機本体200が直進走行、つまり、前進走行する。一方、左駆動輪283および右駆動輪284が第1の方向と逆方向に同一の速度で回転すると、草刈機本体200は後進走行する。
また、左駆動輪283および右駆動輪284が、第1の方向に回転し、かつ、左駆動輪283の回転速度が、右駆動輪284の回転速度よりも速いと、草刈機本体200は右方向へ旋回する。
さらに、左駆動輪283および右駆動輪284が、第1の方向に回転し、かつ、右駆動輪284の回転速度が、左駆動輪283の回転速度よりも速いと、草刈機本体200は左方向へ旋回する。
2個の前輪282は補助輪であり、2個の前輪282にトルクを伝達する動力源は設けられていない。2個の前輪282の個々の外径は、左駆動輪283および右駆動輪284の個々の外径未満である。また、2個の前輪282は、支持軸282aによりそれぞれ回転可能に支持されており、支持軸282aは本体シャシー201に対して回転可能に取り付けられている。支持軸282aは垂直方向の軸線の回りで回転可能であり、軸線から偏心した位置に、前輪282の回転中心が設定されている。草刈機本体200が直進走行するとすれば、支持軸282aの軸線は、右駆動輪284及び左駆動輪283の車軸231aよりも前方に配置されている。
そして、前輪282は、草刈機本体200が前進走行または後進走行することに伴い、地面A2との摩擦力で従動回転する。さらに、地面A2が平らであれば、右駆動輪284及び左駆動輪283が地面A2に接触し、かつ、前輪282が地面A2に接触した状態で、本体シャシー201の底部201aが略水平となる。
一方、回転刃用モータ240は、本体シャシー201に取り付けられている。回転刃用モータ240は、モータケース246と、モータケース246に固定された固定子241と、モータケース246内に回転可能に収容された回転子242と、回転子242と回転刃244とを連結する回転軸243と、を有する。回転刃用モータ240は、回転軸243を正回転または逆回転することができる。回転速度センサ270pは、回転軸243の回転速度、つまり、回転刃244の回転速度を検出する。
固定子241及び回転子242は、モータケース246内に設けられている。回転軸243は軸受247により回転可能に支持されている。回転軸243の中心線A1は、平らな地面A2に草刈機本体200が置かれていれば、略垂直である。草刈機本体200を側面視すると、草刈機本体200の前進方向で、中心線A1は、中心線B1よりも前方に位置する。固定子241及び回転子242は、中心線A1に沿った方向に並べて配置されている。
モータケース246は、底部201aに固定された筒状体であり、モータケース246の大半は、本体シャシー201の底部201aの下方に配置されている。すなわち、モータケース246は、底部201aから下方に向けて張り出しており、モータケース246であって底部201aよりも下方に位置する箇所に、固定子241が設けられている。
本実施形態における回転刃用モータ240は、ディスクモータであり、固定子241は、中心線A1の回りに円周方向に沿って配置された複数の永久磁石を有する。
回転子242は、中心線A1と同軸に形成されたがディスク形状であり、回転子242は、中心線A1の回りに円周方向に沿って設けられた複数のコイルを有する。そして、回転子242と回転刃244とは、回転軸243と一体回転されるように回転軸243に固定されている。回転軸243は、モータケース246の内部から、モータケース246の外部に亘って配置されている。回転刃244は、回転軸243のうちモータケース246の外部に配置されている箇所に取り付けられている。
回転刃244は、草刈機本体200を底面視すると、中心線A1を中心として略円形であり、草刈機本体200を底面視すると、回転刃244の外径は、モータケース246の外径よりも大きい。そして、コイルに通電されて磁界が形成されると、回転子242及び回転軸243が一体回転する。また、草刈機本体200を底面視すると、2基の走行用モータ230の配置領域の少なくとも一部と、回転刃用モータ240の配置領域の少なくとも一部とが重なっている。
前記電源部210は、任意の電源供給手段、ニッケル系やリチウム系の蓄電池を内蔵した充電式バッテリ、燃料電池、あるいは、有線式の商用電源の変圧回路等が採用され得る。本実施の形態では、例えば、充電式バッテリにより構成されており、2基の走行用モータ230は、バッテリから供給される電力によって駆動される。電源部210は、好適には、電動工具等に用いられる脱着可能なバッテリと互換性を有しており、リチウムイオン電池等を内部に有した電池パックが例示される。該電池パックを載置する場所は、本実施の形態では、草刈機本体200の前進走行する方向で後端部付近に、電源部210が設けられている。すなわち、電源部210は、草刈機本体200を底面視すると、草刈機本体200が前進走行する向きで、2基の走行用モータ230よりも後方に、電源部210が配置されている。
また、草刈機本体200を底面視すると、草刈機本体200が前進走行する向きで、走行用モータ230よりも前方に回転軸243が設けられている。電源部210は、地面A2と水平方向、すなわち、底部201aに沿った方向に移動可能である。電源部210には、電源側端子が設けられ、カバー202には本体側端子が設けられている。そして、電源部210を草刈機本体200に装着すると、電源側端子と本体側端子とが接続される。
さらに、草刈機本体200は、草刈機本体200を側面視した場合の重心W1が、車軸231aの下方に設定されるように、草刈機本体200の前後方向、高さ方向、幅方向において、電源部210、回転刃244、回転刃用モータ240等の重量物の配置レイアウト、位置等が決定されている。図3においては、一例として重心W1が車軸231aと回転刃用モータ240との間の、本体シャシー201の底部201a近傍とした例である。この例よりさらに下部、例えば、回転刃用モータ240の近傍や回転刃用モータ240よりも下部など、より低い位置に設定された場合は、より安定した構成となる。
実施の形態1における自走式草刈機10は、草刈機本体200を構成するハウジング205の外部、具体的には、本体シャシー201の底部201aの下方に、回転刃用モータ240が配置されている。すなわち、草刈機本体200が地面A2に置かれた状態で、底部201aと地面A2との間に、回転刃用モータ240が位置する。つまり、2基の走行用モータ230は、ハウジング205の内部に設け、回転刃用モータ240は、ハウジング205の外部に設けられている。
すなわち、ハウジング205の内部203に、回転刃用モータ240を配置するスペースを確保せずに済み、ハウジング205が大型化することを抑制できる。言い換えれば、草刈機本体200をコンパクト化、小型化することができる。さらに、ハウジング205を構成する本体シャシー201及びカバー202を成形する金型を小型化でき、ハウジング205の製造コストを低減できる。さらにまた、草刈機本体200の底面視で、走行用モータ230の配置領域と、回転刃用モータ240の配置領域が、一部で重なっている。このため、草刈機本体200の底面視で、ハウジング205を小型化でき、ハウジング205の製造コストを一層低減できる。
さらに、回転刃用モータ240をハウジング205の外部に配置し、ハウジング205の内部203のスペースを有効に利用できる。例えば、制御基板248等のレイアウトを任意に設定できる。さらに、回転刃用モータ240をハウジング205の外部に配置したから、回転刃用モータ240の熱が、ハウジング205の内部203にとどまることなく、ハウジング205の外部に放熱し、回転刃用モータ240の冷却効率が向上する。このため、放熱面積を広くするために回転刃用モータ240を大型化せずに済む。言い換えれば、回転刃用モータ240の小型化、製造コストの低減を図ることができる。
また、回転刃用モータ240としてディスクモータを使用しているため、固定子241、回転子242を扁平な形状である。つまり、回転刃用モータ240を、中心線A1に沿った方向に小型化することができる。したがって、底部201aと地面A2との距離をなるべく短くでき、かつ、重心W1を低くすることができる。特に、重心W1が、車軸231aよりも下方に配置されているため、草刈機本体200の姿勢が安定し、前輪282、左駆動輪283、右駆動輪284のいずれかが地面A2から浮くことを抑制できる。
また、回転刃用モータ240としてディスクモータを使用しているため、回転子242を回転させる磁界を、中心線A1の周りでなるべく外側に形成することができる。このため、回転軸343のトルクを高めることができ、回転軸343の回転数とトルクとの積で求められる回転刃用モータ240の出力を、高出力化できる。
さらに、制御基板248の回りをシール部材249で覆うことにより、制御基板248を単独でシールすることができる。シール部材249としては、シリコン等が挙げられる。このように、制御基板248をシール部材249でシールすれば、ハウジング205の外部に存在する水、塵埃等の異物が、カバー202と本体シャシー201との間を介して、内部203内に侵入することを防止するシール構造を設けずに済む。
さらに、軸受247として、周知のシール軸受を用いることにより、モータケース246の外部に存在する水、塵埃等の異物が、モータケース246の内部に侵入することを防止できる。なお、回転軸243とモータケース246との間に、Oリング、オイルシール等のシール部材を設けてもよい。
(実施の形態2)
自走式草刈機の実施の形態2を、図6及び図7に基づいて説明する。図6及び図7に示す草刈機本体200は、回転刃用モータ240の大半がハウジング205の外部に露出している点、底部201aと回転刃244との間に回転刃用モータ240が配置されている点で、図3及び図4に示す草刈機本体200と共通する。また、草刈機本体200を底面視すると、2基の走行用モータ230のそれぞれの配置領域の一部と、回転刃用モータ240の配置領域の一部とが重なっている。さらに、制御基板248の配置領域の一部と、回転刃用モータ240の配置領域の一部とが重なっている。
自走式草刈機の実施の形態2を、図6及び図7に基づいて説明する。図6及び図7に示す草刈機本体200は、回転刃用モータ240の大半がハウジング205の外部に露出している点、底部201aと回転刃244との間に回転刃用モータ240が配置されている点で、図3及び図4に示す草刈機本体200と共通する。また、草刈機本体200を底面視すると、2基の走行用モータ230のそれぞれの配置領域の一部と、回転刃用モータ240の配置領域の一部とが重なっている。さらに、制御基板248の配置領域の一部と、回転刃用モータ240の配置領域の一部とが重なっている。
草刈機本体200を側面視すると、重心W1は車軸231aよりも下方に配置されている。重心W1は、草刈機本体200の前進方向で、中心線B1よりも後方に配置されている。また、重心W1は本体シャシー201の底部201aと略同じ高さにある。重心W1は、モータケース246内で軸受247よりも後方に設けられている。
さらに、草刈機本体200を側面視すると、草刈機本体200の前進方向で、中心線A1と中心線B1とが同じ位置に配置されている。つまり、草刈機本体200を底面視すると、草刈機本体200の左右方向で、2基の走行用モータ230の間に、回転軸243が配置されている。
一方、補助輪としての前輪282は、草刈機本体200に1個設けられており、補助輪としての後輪251が、草刈機本体200に1個設けられている。つまり、草刈機本体200は、2個の補助輪を有する。後輪251は、支持軸251aにより回転可能に支持されており、支持軸251aは本体シャシー201に対して回転可能に取り付けられている。支持軸251a,282aは、草刈機本体200の左右方向で中心線A1と同じ位置に設けられている。
後輪251の外径は、前輪282の外径と同じである。支持軸251aは垂直方向の軸線の回りで回転可能であり、軸線から偏心した位置に、後輪251の回転中心が設定されている。草刈機本体200が直進走行するとすれば、支持軸251aの軸線は、右駆動輪284及び左駆動輪283の車軸231aよりも後方に配置されている。例えば、支持軸251aは電源部210の下方に配置されている。支持軸251a及び支持軸282aは、草刈機本体200の左右方向で同じ位置に配置されている。
図1の構成は、図6及び図7の草刈機本体200にも当てはまり、図3及び図4の草刈機本体200において行われる制御は、図6及び図7の草刈機本体200においても実行可能である。実施の形態2における自走式草刈機10においても、実施の形態1における自走式草刈機10と同様の効果を得ることができる。
また、図6及び図7の草刈機本体200は、補助輪として前輪282及び後輪251を備えており、前輪282及び後輪251が地面に接触する。このため、草刈機本体200が右方向または左方向へ旋回する場合の機動性が向上する。さらに、前輪282及び後輪251を有するため、草刈機本体200が前進走行を開始する際に、前輪282が浮き上がることを抑制できる。
(実施の形態3)
自走式草刈機の実施の形態3を、図8及び図9に基づいて説明する。図8及び図9に示す草刈機本体200は、基本的な構成が図6及び図7の草刈機本体200と共通している。例えば、回転刃用モータ240の大半がハウジング205の外部に露出している点、底部201aと回転刃244との間に回転刃用モータ240が配置されている点で、図6及び図7に示す草刈機本体200と共通する。また、草刈機本体200を底面視すると、2基の走行用モータ230のそれぞれの配置領域の一部と、回転刃用モータ240の配置領域の一部とが重なっている。
自走式草刈機の実施の形態3を、図8及び図9に基づいて説明する。図8及び図9に示す草刈機本体200は、基本的な構成が図6及び図7の草刈機本体200と共通している。例えば、回転刃用モータ240の大半がハウジング205の外部に露出している点、底部201aと回転刃244との間に回転刃用モータ240が配置されている点で、図6及び図7に示す草刈機本体200と共通する。また、草刈機本体200を底面視すると、2基の走行用モータ230のそれぞれの配置領域の一部と、回転刃用モータ240の配置領域の一部とが重なっている。
さらに、草刈機本体200を底面視すると、本体シャシー201に前輪282及び後輪251が設けられている。支持軸251a,282aは、草刈機本体200の左右方向で、中心線A1と左駆動輪283との間に設けられている。
一方、ハウジング205の内部に集草ファン252が設けられており、草刈機本体200が前進走行する方向で、走行用モータ230よりも前方に集草ファン252が配置されている。また、集草ファン252の駆動によって形成された空気の流れを、ハウジング205の外部に導くと吐出管253が設けられている。集草ファン252を駆動する動力源は、ハウジング205の内部203に専用で設けられていてもよいし、走行用モータ230の動力で集草ファン252を回転する構成でもよい。吐出管253は底部201aに連続して設けられており、草刈機本体200が前進走行する方向で、回転刃244よりも前方に吐出管253が配置されている。吐出管253から吐出された空気は、草刈機本体200が前進走行する方向で後方に向けて流れる。さらに、カバー202には、集草ファン252が回転した際に、ハウジング205の外部の空気を内部203に導く通気口202aが設けられている。
さらに、カバー202及び本体シャシー201に亘って集草室254が設けられている。本体シャシー201の後壁には、集草室254に通じる排気口255aが設けられている。集草室254は、草刈機本体200を底面視すると、右駆動輪284を駆動する走行用モータ230よりも後方に設けられている。集草口255は回転刃244の外周形状に倣って円弧状に形成されている。草刈機本体200を底面視すると、草刈機本体200の左右方向で、吐出管253の配置領域と、集草口255の配置領域とが重なっている。集草口255は、草刈機本体200の高さ方向で、底部201aと回転刃244との間に設けられている。草刈機本体200を底面視すると、前輪282の配置領域及び後輪251の配置領域は、吐出管253、集草室254、集草口255の配置領域とは異なる箇所に設定されている。なお、図8及び図9に示す草刈機本体200では、前述の電源部210、制御基板248等が省略されている。
図1の構成は、図8及び図9の草刈機本体200にも当てはまり、図3及び図4の草刈機本体200において行われる制御は、図8及び図9の草刈機本体200においても実行可能である。また、図8及び図9の草刈機本体200に使用する操作端末部100では、入力部150を操作して、集草ファン252の運転及び停止を選択することができる。また、図8及び図9の草刈機本体200においては、本体側操作部290を操作して、集草ファン252の運転及び停止を選択することも可能である。
そして、実施の形態3における自走式草刈機10において、実施の形態1、2における自走式草刈機10と同じ構成部分については、実施の形態1、2における自走式草刈機10と同様の効果を得ることができる。
また、図8及び図9の草刈機本体200は、回転刃244を回転させて草256を刈り、かつ、集草ファン252を回転させて、吐出管253から空気を吐出する制御を実行できる。集草ファン252が回転すると、回転刃24が配置された空間を経由して集草室254へ送風される空気の流れが形成される。このため、回転刃244により刈られた草256aが、集草口255を通り集草室254内へ回収される。また、自走式草刈機10は、集草室254に回収された草256aの量を検出し、かつ、検出した情報を表示部140または本体側表示部293で表示する制御を行う。
なお、集草室254に回収された草256aの量は、例えば、超音波センサ270gを集草室254に設けておけば検出可能である。自走式草刈機10で上記制御を行えば、ユーザは、集草室254が満杯になる前に、一旦、草刈機本体200を停止し、草256aを集草室254から除去することができる。したがって、草刈り作業の作業性が向上する。
さらに、草刈機本体200の底面視で、集草機構、つまり、吐出管253、集草室254、集草口255は、前輪282及び後輪251の配置領域を避けて設けてある。したがって、集草機構をコンパクトに設けることができる。
(実施の形態4)
自走式草刈機の実施の形態5を、図10に基づいて説明する。図10に示す草刈機本体200は、基本的な構成が図3及び図4の草刈機本体200と共通している。図10に示す草刈機本体200は、支持脚257,258を有する。支持脚257はカバー202に設けられ、支持脚258は本体シャシー201に設けられている。支持脚257,258は、草刈機本体200の左右方向に沿った所定長さを有する。支持脚257,258は、草刈機本体200の後端に設けられている。図10に示す草刈機本体200の重心W1の位置は、図3に示された草刈機本体200の重心W1の位置とは異なる。図10の草刈機本体200は、倒立状態において電源部210を含む鉛直線上に重心W1がある。
自走式草刈機の実施の形態5を、図10に基づいて説明する。図10に示す草刈機本体200は、基本的な構成が図3及び図4の草刈機本体200と共通している。図10に示す草刈機本体200は、支持脚257,258を有する。支持脚257はカバー202に設けられ、支持脚258は本体シャシー201に設けられている。支持脚257,258は、草刈機本体200の左右方向に沿った所定長さを有する。支持脚257,258は、草刈機本体200の後端に設けられている。図10に示す草刈機本体200の重心W1の位置は、図3に示された草刈機本体200の重心W1の位置とは異なる。図10の草刈機本体200は、倒立状態において電源部210を含む鉛直線上に重心W1がある。
草刈機本体200は、支持脚257,258を地面A2に接触させて倒立状態に保持することができる。したがって、草刈機本体200を縦置き状態で収納することができる。また、平らな地面A2に草刈機本体200を立てると、回転刃244は略垂直となる。言い換えれば、中心線A1は略水平となる。草刈機本体200を側面視すると、中心線A1に沿った方向で、重心W1は、支持脚257と支持脚258との間に位置する。さらに、鉛直方向で、走行用モータ230と地面A2との間に重心W1が位置し、好適には、電源部210の領域を含む鉛直線上に重心が位置する。したがって、草刈機本体200を安定して縦置き状態で収納することができる。
(実施の形態5)
草刈機本体の実施の形態5を、図11に基づいて説明する。図11に示す草刈機本体200は、草刈機本体200の前後方向で異なる位置に配置された駆動輪部310及び刈刃部311を有する。駆動輪部310は、草刈機本体200の前後方向で刈刃部311の後方に配置されている。駆動輪部310に、左駆動輪283、右駆動輪、2基の走行用モータ230、制御基板248、電源部210、本体側操作部290、本体側表示部293等が配置されている。刈刃部311に、回転刃用モータ240、回転刃244、前輪282、支持軸282aが配置されている。
草刈機本体の実施の形態5を、図11に基づいて説明する。図11に示す草刈機本体200は、草刈機本体200の前後方向で異なる位置に配置された駆動輪部310及び刈刃部311を有する。駆動輪部310は、草刈機本体200の前後方向で刈刃部311の後方に配置されている。駆動輪部310に、左駆動輪283、右駆動輪、2基の走行用モータ230、制御基板248、電源部210、本体側操作部290、本体側表示部293等が配置されている。刈刃部311に、回転刃用モータ240、回転刃244、前輪282、支持軸282aが配置されている。
草刈機本体200の重心W1は、草刈機本体200の高さ方向で、車軸と回転刃用モータ240との間に配置され、草刈機本体200の前後方向で、車軸と回転刃用モータ240との間に配置されている。図11に示す重心W1は、底部201aに配置されている。重心W1は、車軸の中心線B1よりも下方に位置しており、回転刃用モータ240及び回転刃244は、重心W1よりも下方に設けられている。
回転刃用モータ240及び回転刃244は、ハウジング205の外部、具体的には、底部201aの下方に配置されている。なお、重心W1は、草刈機本体200の前後方向で、底部201aの中央に配置することも可能である。さらに、重心W1は、草刈機本体200の前後方向で、底部201aの中央と、回転刃用モータ240の中心線A1との間に配置することも可能である。さらに、重心W1は、草刈機本体200の高さ方向で、底部201aよりも下方に配置することも可能である。
そして、カバー202は、草刈機本体200を側面視すると草刈機本体200の前後方向に沿って高さが変化している。カバー202は、刈刃部311に配置された第1平坦部312を有する。第1平坦部312は、平らな地面A2に、左駆動輪283及び右駆動輪284が接し、かつ、前輪282が地面A2に接した状態で、略水平である。すなわち、地面A2から第1平坦部312の上面までの高さh1は、草刈機本体200の前後方向で一定である。左駆動輪283及び右駆動輪284が地面A2に接触するため、高さh1は、左駆動輪283及び右駆動輪284の下端から、第1平坦部312の上面までの高さと等しい。また、カバー202は、草刈機本体200の前後方向で、第1平坦部312の後方に連続する第1傾斜部313を有する。第1傾斜部313は、草刈機本体200の前後方向で後方であるほど、地面A2からの高さが高くなる向きで傾斜している。
さらに、カバー202は、草刈機本体200の前後方向で、第1傾斜部313の後方に連続する第2平坦部314を有する。地面A2から第2平坦部314の上面までの高さh2は、草刈機本体200の前後方向で一定である。高さh2は、左駆動輪283及び右駆動輪284の下端から、第2平坦部314の上面までの高さと等しい。高さh2は高さh1よりも高い。さらに、カバー202は、草刈機本体200の前後方向で、第2平坦部314の後方に連続する第2傾斜部315を有する。第2傾斜部315は、草刈機本体200の前後方向で後方であるほど、地面A2からの高さが低くなる向きで傾斜している。本体側操作部290及び本体側表示部293は、第2傾斜部315に設けられている。
図11の例では、第1平坦部312は、草刈機本体200の前後方向で前方における3分の1程度の長さを占めている。また、第1傾斜部313は、駆動輪部310及び刈刃部311の両方に亘って配置されている。回転刃344の殆どは、第1平坦部312の下方に配置されている。すなわち、草刈機本体200を平面視すると、第1平坦部312の配置領域と、回転刃344の配置領域とが重なっている。
図11の草刈機本体200は、図1に示す自走式草刈機10の制御系統、図5のセンサ部の具体例により制御される。実施の形態5の草刈機本体200において、他の実施の形態の草刈機本体200と同じ構造及び機構については、他の実施の形態と同様の効果を得られる。
図11の草刈機本体200における特有の草刈り作業を、図12に基づいて説明する。地面A2に生垣316が設けられている。生垣316は、地面A2から上方に伸びた幹317と、幹317から張り出した枝葉318と、を有する。枝葉318は、幹317から上方及び側方に向けて張り出している。図11の草刈機本体200を走行させて、生垣316付近の草刈りを行う場合は、草刈機本体200の前方側を枝葉318の下方へ移動させ、かつ、回転刃344を回転させて、地面A2の草を刈り取ることができる。
図12に示す例では、地面A2から枝葉318までの高さh3は、地面A2から第2平坦部314までの高さh2よりも低い。ここで、草刈機本体200は、第1平坦部312の高さh1は、高さh3よりも低い。このため、草刈機本体200の刈刃部311を、生垣316の枝葉318と地面A2との間へ進入または退出させる際に、草刈機本体200のカバー202と枝葉318との接触による抵抗を低減できる。したがって、草刈機本体200の前進走行及び後進走行を交互に繰り返すことにより、生垣316の枝葉318の下方に生えている草を、容易に刈り取ることができる。なお、図11に示す草刈機本体200に、図10に示す支持脚257,258を設けることも可能である。
なお、各実施の形態において、草刈機本体200は、地面A2に限らず、床、テーブル、コンクリート等の上に縦置きすることもできる。さらに、実施の形態2、3の草刈機本体200に支持脚を設けることも可能である。さらに、実施の形態4における草刈機本体200も、左駆動輪283及び右駆動輪284を地面A2に接触させ、かつ、走行用モータ230を回転させて草刈機本体200を走行させ、かつ、回転刃244を回転させて、草を刈ることが可能である。各実施の形態において、草は、雑草、芝を含む。左駆動輪283及び右駆動輪284を地面A2に接触させ、かつ、前輪282が地面A2に接触すると、重心W1は、車軸231aの中心線B1よりも下方に位置する。
次に、実施の形態1〜5における草刈機本体200を、制御プログラム等を用いて制御する制御例を、図13〜図16を参照して説明する。これらの制御例は、入力部150または本体側操作部29を操作してモードを選択することにより、実行可能である。
(刈込モード1)
図13は、草刈機本体200の走行軌跡を示す模式的平面図である。刈込モード1が選択されると、まず、矢印C1で示すように草刈機本体200を直進前進させ、一旦停止する。草刈機本体200を直進走行させる場合は、右駆動輪284及び左駆動輪283を、同じ回転速度で共に正回転させる。
図13は、草刈機本体200の走行軌跡を示す模式的平面図である。刈込モード1が選択されると、まず、矢印C1で示すように草刈機本体200を直進前進させ、一旦停止する。草刈機本体200を直進走行させる場合は、右駆動輪284及び左駆動輪283を、同じ回転速度で共に正回転させる。
次いで、右駆動輪284を停止しかつ、左駆動輪283を逆回転させて停止し、草刈機本体200の向きを、矢印C1に対して傾ける。さらに、右駆動輪284及び左駆動輪283を、同じ回転速度で共に逆回転させ、矢印C2で示すように斜めに後進させ、一旦停止する。さらに、左駆動輪283を停止し、かつ、右駆動輪284を逆回転させて停止し、草刈機本体200の向きを、直進前進させる向きに切り替える。そして、前述と同様の制御を実行し、草刈機本体200を直進前進させる。以後、前記と同様の制御を繰り返す。図13のように、草刈機本体200の平面視で、草刈機本体200の側方に向けて、鋸刃状の走行軌跡で切り返し走行させ、かつ、回転刃244を回転させると、生垣の下方の地面にある草を刈り取ることができる。図13は、草刈機本体200を右方向に鋸刃状に移動させる例である。刈込モード1は、実施の形態1〜5の草刈機本体200において実行可能であるが、実施の形態5の草刈機本体200において実行すると、特に有効である。
(刈込モード2)
図14は、草刈機本体200の走行軌跡を示す模式的平面図である。刈込モード2が選択されると、まず、左駆動輪283を正回転させ、かつ、右駆動輪284を停止させることにより、右方向に旋回させる。次いで、右駆動輪284を正回転させ、かつ、左駆動輪283を停止させることにより、左方向に旋回させる。以後、上記制御を交互に繰り返すことにより、図14のように草刈機本体200を前進走行させる場合に、草刈機本体200を平面視で蛇行させることができ、かつ、回転刃244を回転させて草を刈ることができる。図14に示す例は、草刈機本体200の走行軌跡は、向きの異なる円弧または半円を連続して蛇行形状としている。
図14は、草刈機本体200の走行軌跡を示す模式的平面図である。刈込モード2が選択されると、まず、左駆動輪283を正回転させ、かつ、右駆動輪284を停止させることにより、右方向に旋回させる。次いで、右駆動輪284を正回転させ、かつ、左駆動輪283を停止させることにより、左方向に旋回させる。以後、上記制御を交互に繰り返すことにより、図14のように草刈機本体200を前進走行させる場合に、草刈機本体200を平面視で蛇行させることができ、かつ、回転刃244を回転させて草を刈ることができる。図14に示す例は、草刈機本体200の走行軌跡は、向きの異なる円弧または半円を連続して蛇行形状としている。
なお、草刈機本体200の走行軌跡を蛇行状とする他の例として、以下の例が挙げられる。草刈機本体200を直進方向からみて、右方向、あるいは左方向に、短い区間で斜行させる動作を、交互に繰り返すことで、草刈機本体200を蛇行させることが可能である。すなわち、草刈機本体200の走行軌跡は、異なる直線を交互に連続した蛇行形状、すなわち、ジグザグ形状である。
(刈込モード3)
図15は、草刈機本体200の走行軌跡を示す模式的平面図である。刈込モード3が選択されると、左駆動輪283及び右駆動輪284を共に正回転させ、かつ、左駆動輪283の回転速度を右駆動輪284の回転速度よりも高速に制御する。そして、草刈機本体200の走行距離が増加することに伴い、左駆動輪283の回転速度と、右駆動輪284の回転速度との差を、小さくする制御を実行する。上記制御を実行することにより、草刈機本体200は、図14のように平面視で時計回りに渦巻き状に走行する。なお、図15に示す渦巻き形状は、曲率半径が異なる複数の円弧同士を連続させた形状となっている。
図15は、草刈機本体200の走行軌跡を示す模式的平面図である。刈込モード3が選択されると、左駆動輪283及び右駆動輪284を共に正回転させ、かつ、左駆動輪283の回転速度を右駆動輪284の回転速度よりも高速に制御する。そして、草刈機本体200の走行距離が増加することに伴い、左駆動輪283の回転速度と、右駆動輪284の回転速度との差を、小さくする制御を実行する。上記制御を実行することにより、草刈機本体200は、図14のように平面視で時計回りに渦巻き状に走行する。なお、図15に示す渦巻き形状は、曲率半径が異なる複数の円弧同士を連続させた形状となっている。
これに対して、草刈機本体200を反時計回りで渦巻き状に走行させる場合は、まず、左駆動輪283及び右駆動輪284を共に正回転させ、かつ、右駆動輪284の回転速度を左駆動輪283の回転速度よりも高速に制御する。そして、草刈機本体200の走行距離が増加することに伴い、左駆動輪283の回転速度と、右駆動輪284の回転速度との差を、小さくする制御を実行する。
なお、草刈機本体200を時計回りで渦巻き状に走行させるか、または、反時計回りで渦巻き状に走行させるかは、予め入力部150または本体側操作部290を操作して選択する。このように、草刈機本体200を渦巻き状に走行させ、かつ、回転刃244を回転させることにより、地面の草を刈り取ることが可能である。刈込モード3は、地面の草を
とりあえず部分的に刈り取る場合等に選択される。
とりあえず部分的に刈り取る場合等に選択される。
(刈込モード4)
図16は、草刈機本体200の走行軌跡を示す模式的平面図である。刈込モード4が選択されると、左駆動輪283及び右駆動輪284を共に同じ回転速度で正回転させ、直進走行させる。次に、右駆動輪284を停止させ、かつ、左駆動輪283を正回転させて、草刈機本体200を右方向に旋回させ、草刈機本体200の向きを90度変換する。そして、左駆動輪283及び右駆動輪284を共に同じ回転速度で正回転させ、直進走行させる。以後、草刈機本体200を右方向に旋回して向きを変換する制御と、草刈機本体200を直進走行させる制御とを繰り返す。なお、草刈機本体200の走行距離が増加することに伴い、草刈機本体200が直進走行する距離を増加させる。上記制御を実行することにより、草刈機本体200は、図16のように平面視で時計回りに渦巻き状に走行する。
図16は、草刈機本体200の走行軌跡を示す模式的平面図である。刈込モード4が選択されると、左駆動輪283及び右駆動輪284を共に同じ回転速度で正回転させ、直進走行させる。次に、右駆動輪284を停止させ、かつ、左駆動輪283を正回転させて、草刈機本体200を右方向に旋回させ、草刈機本体200の向きを90度変換する。そして、左駆動輪283及び右駆動輪284を共に同じ回転速度で正回転させ、直進走行させる。以後、草刈機本体200を右方向に旋回して向きを変換する制御と、草刈機本体200を直進走行させる制御とを繰り返す。なお、草刈機本体200の走行距離が増加することに伴い、草刈機本体200が直進走行する距離を増加させる。上記制御を実行することにより、草刈機本体200は、図16のように平面視で時計回りに渦巻き状に走行する。
これに対して、草刈機本体200を反時計回りで渦巻き状に走行させる場合は、まず、左駆動輪283及び右駆動輪284を共に同じ速度で正回転させ、直進走行させる。次に、左駆動輪283を停止させ、かつ、右駆動輪284を正回転させて、草刈機本体200を左方向に旋回させ、草刈機本体200の向きを90度変換する。そして、右駆動輪284及び左駆動輪283を共に同じ回転速度で正回転させ、直進走行させる。以後、草刈機本体200を左方向に旋回して向きを変換する制御と、草刈機本体200を直進走行させる制御とを繰り返す。
なお、草刈機本体200の走行距離が増加することに伴い、草刈機本体200が直進走行する距離を増加させる。また、草刈機本体200を時計回りで渦巻き状に走行させるか、または、反時計回りで渦巻き状に走行させるかは、予め入力部150または本体側操作部290を操作して選択する。図16のように、草刈機本体200を渦巻き状に走行させ、かつ、回転刃244を回転させることにより、地面の草を刈り取ることが可能である。刈込モード3は、地面の草をとりあえず部分的に刈り取る場合等に選択される。
上記刈込モード3及び刈込モード4は、円形及び四角形の渦巻き形状を例示している。これに対して、ユーザは、入力部150または本体側操作部290を操作して、草刈機本体200の走行軌跡である渦巻き形状を、他の多角形状、例えば、三角形状、六角形、八角形等とする他の刈込モードを選択できる。他の刈込モードは、草刈機本体200の走行距離が増加することに伴い、多角形の一辺を長くする。また、他の刈込モードは。草刈機本体200の走行軌跡のうち、多角形の頂点において所望の内角で草刈機本体200が旋回されるように、草刈機本体200の旋回時に外側に位置する駆動輪の移動量を、内側に位置する駆動輪の移動量よりも多くする。
本実施形態で説明した事項と、本発明の構成との対応関係を説明すると、走行用モータ230が、本発明の走行用動力源及び第1電動モータに相当し、右駆動輪284及び左駆動輪283が、本発明の駆動輪に相当し、回転刃用モータ240が、本発明の回転刃用動力源、第2電動モータ、ディスクモータに相当する。また、前輪282及び後輪251が、本発明の補助輪に相当し、制御部220が、本発明の第1制御部に相当し、モータケース246が、本発明のケースに相当し、本体側表示部293が、本発明の第1表示部に相当し、表示部140が、本発明の第2表示部に相当し、超音波センサ270gが、本発明の集草量検出センサに相当し、制御部120,220が、本発明の第2制御部、走行制御部に相当する。
本発明は前記した実施の形態1〜実施の形態5に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、回転刃用モータは、ディスクモータに限らず、固定子と回転子とが、中心線を中心とする半径方向で内外に配置されている構造であってもよい。また、回転刃用モータとして、ブラシ付きモータまたはブラシレスモータの何れを用いてもよい。
さらに、実施の形態3において、草刈機本体の底面視で、草刈機本体の左右方向で右側に前輪及び後輪を設け、草刈機本体の左右方向で左側に吐出管、集草室、集草口を設けてもよい。
さらに、実施の形態1〜実施の形態5において、駆動輪にトルクを伝達する走行用動力源は、電動モータの他、エンジンを含む。エンジンは、燃料を燃焼させて発生する熱エネルギを運動エネルギに変換する動力源であり、エンジンは、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、液化天然ガスエンジン等を含む。そして、エンジンから左駆動輪及び右駆動輪に至る動力伝達経路を、別個に接続または遮断する第1クラッチを設ける。
また、エンジンの回転方向は一定であるため、回転方向を正逆に切り替える切替機構を設ければよい。このような切替機構としては、遊星歯車機構を用いることができる。さらに、回転刃を回転させる回転刃用動力源は、電動モータの他エンジンを含む。駆動輪にトルクを伝達するエンジンと、回転刃用のエンジンとを別個に設けてもよいし、共通のエンジンとしてもよい。この場合、エンジンと回転刃との間の動力伝達経路を接続または遮断する第2クラッチを設ける。さらにまた、駆動輪の回転速度を制御する変速機と、回転刃の回転速度を制御する変速機とを、それぞれ設けることも可能である。
10…自走式草刈機、29…本体側操作部、100…操作端末部、110,210…電源部、120,220…制御部、130…画像処理部、140…表示部、150…入力部、160…操作端末側通信部、170…センサ部、180…情報記憶部、200…草刈機本体、201…本体シャシー、201a…底部、202…カバー、202a…通気口、203…内部、203b…マウント部、205…ハウジング、230…走行用モータ、231a…車軸、240…回転刃用モータ、241…固定子、242…回転子、243,343…回転軸、244…回転刃、246…モータケース、247…軸受、248…制御基板、249…シール部材、250…本体側通信部、251…後輪、251a,282a…支持軸、252…集草ファン、253…吐出管、254…集草室、255…集草口、255a…排気口、256,256a…草、257,258…支持脚、260…撮像部、270…センサ部、270a…距離センサ、270b…加速度センサ、270c…静電センサ、270d…圧力センサ、270e…荷重センサ、270f…接点スイッチ、270g…超音波センサ、270h…赤外線センサ、270i…レーザー距離センサ、270j…電流センサ、270k…電圧センサ、270m…ジャイロセンサ、270n…集音素子、270p,270q…回転速度センサ、280…ブレーキ装置、282…前輪、282a…支持軸、283…左駆動輪、284…右駆動輪、290…本体側操作部、293…本体側表示部、300…外部機器、A1,B1…中心線、A2…地面、C1,C2…矢印。
Claims (19)
- 走行用動力源のトルクが駆動輪に伝達されて走行する草刈機本体を有する自走式草刈機であって、
前記草刈機本体は、
前記走行用動力源が設けられたハウジングと、
前記ハウジングに設けられ、かつ、草を刈る回転刃と、
前記ハウジングの下方に設けられ、かつ、前記回転刃を回転させる回転刃用動力源と、
を備えている、自走式草刈機。 - 前記草刈機本体の底面視で、前記走行用動力源の配置領域の少なくとも一部と、前記回転刃用動力源の配置領域の少なくとも一部とが重なっている、請求項1に記載の自走式草刈機。
- 前記走行用動力源は、電力が供給されてトルクを発生する第1電動モータであり、
前記回転刃用動力源は、電力が供給されてトルクを発生する第2電動モータである、請求項1または2に記載の自走式草刈機。 - 前記草刈機本体の重心は、前記駆動輪が地面に接触した状態で前記走行用動力源よりも下方に位置する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
- 前記草刈機本体の重心は、前記駆動輪が地面に接触した状態で前記駆動輪の車軸よりも下方に位置する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
- 前記第2電動モータは、通電によって形成される磁界で回転するディスク形状の回転子を備えたディスクモータである、請求項3に記載の自走式草刈機。
- 前記回転刃用動力源は、
前記回転刃と一体回転する回転軸に連結された回転子と、
前記回転子を収容したケースと、
を有し、
前記草刈機本体の重心は、前記ケースに位置している、請求項1〜6のいずれか1項に記載の自走式草刈機。 - 前記ハウジングの内部に、前記走行用動力源及び前記回転刃用動力源を制御する第1制御部が取り付けられた制御基板と、前記制御基板を覆うシール部材と、が設けられている、請求項1〜7のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
- 前記草刈機本体に、前記駆動輪が地面から離れ、かつ、前記草刈機本体を倒立状態で支持する支持脚が設けられている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
- 前記草刈機本体に、前記第1電動モータ及び前記第2電動モータに電力を供給する電源部が設けられ、
前記草刈機本体を倒立状態で支持した場合の重心は、前記倒立状態において前記電源部を含む鉛直線上に位置している、請求項3に記載の自走式草刈機。 - 前記草刈機本体の内部、あるいは前記草刈機本体の外部に、前記回転刃によって刈られた草を回収する集草室が設けられている、請求項1〜10のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
- 前記草刈機本体は、集草ファンを有し、前記集草ファンから、前記回転刃が配置された空間を経由して前記集草室に向かって送風する、請求項11に記載の自走式草刈機。
- 前記草刈機本体は、走行方向で前記駆動輪の前方及び後方の少なくとも一方に補助輪が設けられている、請求項1〜12のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
- 前記ハウジングは、
前記回転刃が設けられた刈刃部と、
前記草刈機本体の走行方向における前後方向で前記刈刃部よりも後方に配置され、かつ、前記駆動輪が設けられた駆動輪部と、
を備え、
前記駆動輪の下端から前記刈刃部の上面までの高さは、前記駆動輪の下端から前記駆動輪部までの高さよりも低く設定されている、請求項1〜13のいずれか1項に記載の自走式草刈機。 - 前記草刈機本体との間で相互に通信可能であり、かつ、前記走行用動力源及び前記回転刃用動力源を制御する信号を、前記草刈機本体へ送信する操作端末部が設けられている、請求項1〜14のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
- 前記草刈機本体の情報を表示する第1表示部が、前記草刈機本体に設けられ、
前記草刈機本体の情報を表示する第2表示部が、前記操作端末部に設けられ、
前記回転刃により刈られた草を回収する集草室が、前記草刈機本体に設けられ、
前記集草室に回収された草の量を検出する集草量検出センサが、前記草刈機本体に設けられ、
前記集草量検出センサにより検出された草の量を、前記第1表示部または前記第2表示部で表示する第2制御部が設けられている、請求項15に記載の自走式草刈機。 - 前記草刈機本体を平面視で直進、及び、側方に向けた斜行を交互に行うことで鋸刃状に走行させる走行制御部が設けられている、請求項1〜16のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
- 前記草刈機本体を平面視で前進走行させ、かつ、蛇行させる走行制御部が設けられている、請求項1〜16のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
- 前記草刈機本体を平面視で渦巻き状に走行させる走行制御部が設けられている、請求項1〜16のいずれか1項に記載の自走式草刈機。
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