JP2023149133A - 自律走行式草刈機 - Google Patents

Abstract

【課題】切断対象物から受ける反力によって走行進路が変更され難い自律走行式草刈機を提供する。【解決手段】同軸をなしながら回転可能な上刃４４及び下刃５８を備え、上刃及び下刃の回転方向が逆である。【選択図】図４

Description

本発明は、自律走行式草刈機に関する。

下記特許文献１には、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走行式草刈機が開示されている。

特開２０２０－０２５４９４号公報

上記特許文献１の自律走行式草刈機は、切断対象物から受ける反力に起因して走行進路が変更されることに関して改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、切断対象物から受ける反力によって走行進路が変更され難い自律走行式草刈機を得ることを目的とする。

請求項１に記載の自律走行式草刈機は、同軸をなしながら回転可能な上刃及び下刃を備え、前記上刃及び前記下刃の回転方向が逆である。

請求項１に記載の自律走行式草刈機は、同軸をなしながら回転可能で、回転方向が逆である上刃及び下刃を備える。そのため、上刃及び下刃が草等の切断対象物を刈り取るとき、上刃及び下刃のそれぞれが、切断対象物から逆向きの反力を受けやすい。そのため、上刃及び下刃が切断対象物から受ける反力によって、自律走行式草刈機の走行進路が変更され難い。

以上説明したように、本発明に係る自律走行式草刈機は、切断対象物から受ける反力によって走行進路が変更され難い、という優れた効果を有する。

実施形態に係る自律走行式草刈機の前方から見た斜視図である。 図１の２－２矢線に沿って切断した自律走行式草刈機の断面図である。 自律走行式草刈機の底面図である。 上刃と下刃で茎を挟み込んだときの図３と同様の底面図である。

以下、本発明に係る自律走行式草刈機１０の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図中に適宜示される矢印ＦＲは前後方向の前側を示し、矢印ＵＰは上下方向の上側を示し、矢印ＬＨは左右方向（自律走行式草刈機１０の幅方向）の左側を示す。

図１は、実施形態の自律走行式草刈機１０（以下、草刈機１０と称する）を示している。本実施形態の草刈機１０は、本体部２０、駆動部３０及び制御部６０を備える。草刈機１０は前後対称な形状である。

図１及び図２に示されるように、草刈機１０の下部を構成する本体部２０は、平面視略四角形の水平板２１と、水平板２１の左右両側縁部に上縁部が固定された左右一対の側壁部２２と、を備える。図２に示されるように、水平板２１には円形の貫通孔２１Ａが設けられている。さらに貫通孔２１Ａには円筒部材２１Ｂが挿入され、円筒部材２１Ｂが水平板２１に固定されている。円筒部材２１Ｂの軸線は上下方向と平行であり、円筒部材２１Ｂの両端は開口している。左右の側壁部２２にはそれぞれ左右方向に延びる回転軸２４が支持されている。さらに各回転軸２４に４つの車輪２５がそれぞれ回転可能に支持されている。水平板２１の上面には、ブラケット２３を介して４つの駆動用モータ２７が設けられている。さらに各駆動用モータ２７の回転出力軸と各車輪２５との間に、各駆動用モータ２７が発生する駆動力を各車輪２５に伝達するための４つの動力伝達機構が設けられている。図１及び図２に示された４つの無端ベルト２６は各動力伝達機構の構成要素である。各無端ベルト２６の一部は、各車輪２５の内面に固定されたベルト装着部に巻き付けられている。そのため、駆動用モータ２７の回転出力軸が回転すると、無端ベルト２６を含む動力伝達機構が回転出力軸の駆動力を各車輪２５に伝達するので、各車輪２５が回転軸２４まわりに回転する。なお、駆動用モータ２７が正転すると各車輪２５の駆動力によって草刈機１０が前進走行し、駆動用モータ２７が逆転すると各車輪２５の駆動力によって草刈機１０が後退走行する。

水平板２１には駆動部３０が設けられている。駆動部３０は、上刃駆動ユニット３１及び下刃駆動ユニット４５を備える。

上刃駆動ユニット３１は、ブラケット３２、上刃用モータ３３、第１駆動プーリ３５、第１回転軸３６、第１従動プーリ３８、第１タイミングベルト３９、上刃支持部材４０、回転部材４２、支持端部４３及びチップ（上刃）４４を有する。

水平板２１の上面の右側部には複数の部材からなるブラケット３２が固定されており、ブラケット３２が上刃用モータ３３を支持する。上刃用モータ３３は下方に向かって延びる回転出力軸３４を備えており、回転出力軸３４に第１駆動プーリ３５が同軸的に固定されている。円筒部材２１Ｂを第１回転軸３６が上下方向に貫通している。図２に示されたように、第１回転軸３６は略円筒形状である。即ち、第１回転軸３６の内部には、第１回転軸３６を上下方向に貫通する内部孔３６Ａが形成されている。円筒部材２１Ｂの内周面と第１回転軸３６の外周面との間にベアリング装置（図示省略）が設けられている。そのため第１回転軸３６は円筒部材２１Ｂに対して上下方向に相対移動不能且つ第１回転軸３６の軸線まわりに相対回転可能である。第１回転軸３６の上部には第１従動プーリ３８が同軸的に固定されている。さらに第１駆動プーリ３５及び第１従動プーリ３８に、環状の第１タイミングベルト３９が巻き付けられている。さらに第１回転軸３６の下端部には、第１回転軸３６に直交する略平板状の上刃支持部材４０が固定されている。

上刃支持部材４０の下面には、平板状の回転部材４２が固定されている。なお、回転部材４２の平面形状は後述する回転部材５６の平面形状と同一である。回転部材４２の中央部には貫通孔４２Ａが形成されており、第１回転軸３６の下端部が貫通孔４２Ａに挿入されている。回転部材４２は４つの支持端部４３を備えており、各支持端部４３の上面にチップ４４の基端部が固定されている。各チップ４４は回転部材４２の周方向に等角度間隔で各支持端部４３に固定されている。各チップ４４は、上下方向を板厚方向とした肉薄の金属部材によって形成されており、草等の切断対象物を切断可能である。

下刃駆動ユニット４５は、ブラケット４６、下刃用モータ４７、回転出力軸４８、第２駆動プーリ４９、第２回転軸５０、第２従動プーリ５２、第２タイミングベルト５３、下刃支持部材５４、回転部材５６、支持端部５７及びチップ（下刃）５８を有する。

水平板２１の上面の右側部には複数の部材からなるブラケット４６が固定されており、ブラケット４６が下刃用モータ４７を支持する。下刃用モータ４７は上方に向かって延びる回転出力軸４８を備えており、回転出力軸４８に第２駆動プーリ４９が同軸的に固定されている。第１回転軸３６の内部孔３６Ａを第２回転軸５０が上下方向に貫通している。即ち、第１回転軸３６と第２回転軸５０は互いに同軸である。内部孔３６Ａの内周面と第２回転軸５０の外周面との間にベアリング装置（図示省略）が設けられている。そのため第２回転軸５０は第１回転軸３６に対して上下方向に相対移動不能且つ第２回転軸５０の軸線まわりに相対回転可能である。第２回転軸５０の上部には第２従動プーリ５２が同軸的に固定されている。さらに第２駆動プーリ４９及び第２従動プーリ５２に、環状の第２タイミングベルト５３が巻き付けられている。さらに第２回転軸５０の下端部には、回転部材４２より下方に位置する下刃支持部材５４が固定されている。

下刃支持部材５４の上面には、平板状の回転部材５６が固定されている。回転部材５６の中央部には貫通孔５６Ａが形成されており、第２回転軸５０の下端部が貫通孔５６Ａに挿入されている。回転部材４２と回転部材５６は上下方向に隙間を形成しながら対向する。回転部材５６は４つの支持端部５７を備えており、各支持端部５７の下面にチップ４４より下方に位置するチップ５８の基端部が固定されている。即ち、各チップ５８は回転部材５６の周方向に等角度間隔で各支持端部５７に固定されている。各チップ５８は、上下方向を板厚方向とした肉薄の金属部材によって形成されており、草等の切断対象物を切断可能である。

制御部６０は、支持部材６１、ケース６２、ＧＰＳ装置（Global Positioning System）６３及び制御装置６５を有する。

水平板２１の上面には、複数の上下方向に延びる支持部材６１の下端部が固定されており、各支持部材６１の上端部が略直方体形状のケース６２の下面を支持している。ケース６２の上面には、ＧＰＳ装置６３が固定されている。ＧＰＳ装置６３は、草刈機１０の現在位置を測定する装置であり、ＧＰＳ衛星からの信号を受信する図示しないアンテナを含んで構成されている。

ケース６２の内部には制御装置６５が設けられている。制御装置６５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：プロセッサ）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ストレージ、通信Ｉ／Ｆ（通信インタフェース）及び入出力Ｉ／Ｆ（入出力インタフェース）を含んで構成されている。各構成は、バスを介して相互に通信可能に接続されている。

制御装置６５（入出力Ｉ／Ｆ）は、駆動用モータ２７、上刃用モータ３３、下刃用モータ４７及びＧＰＳ装置６３と電気的に接続されている。制御装置６５は、外部から取得され且つＲＯＭに記録された草刈機１０の走行計画を表す情報、ＧＰＳ装置６３が取得した位置情報、及び図示しないバッテリの残量情報などに基づいて、草刈り機１０を自律走行（自動走行）させる。さらに制御装置６５は、左右の車輪２５の回転駆動力に差をつけることにより、草刈機１０を直進方向に対して左側又は右側へ移動させる。

（作用）
次に、本実施形態の作用を説明する。

自律走行中の草刈機１０の制御装置６５は、上刃用モータ３３及び下刃用モータ４７を駆動させる。このとき制御装置６５は上刃用モータ３３と下刃用モータ４７を互いに逆向きに回転させる。そのため図３に示されたように、下方から草刈機１０を見たときに、回転部材４２及びチップ４４は時計方向（矢印ＲＤ１参照）に回転し、回転部材５６及びチップ５８は反時計方向（矢印ＲＤ２参照）に回転する。そのため図４に示されるように１つのチップ４４と１つのチップ５８との間に進入した草の茎Ｇが、このチップ４４とチップ５８によって挟まれ且つ切断される。

このときチップ４４は茎Ｇから反力ＲＦ１を受け、且つ、チップ５８は茎Ｇから反力ＲＦ２を受ける。例えば、このとき草刈機１０が前方に向かって直進走行しているものとする。この場合、反力ＲＦ１によって草刈機１０が右側へ移動しようとし、反力ＲＦ２によって草刈機１０が左側へ移動しようとする。しかし反力ＲＦ１と反力ＲＦ２の向きはほぼ逆向きであり、且つ、反力ＲＦ１及び反力ＲＦ２の大きさはほぼ同一である。そのため、草刈機１０はチップ４４及びチップ５８が茎Ｇに接触する直前の進行方向と同じ方向又は略同じ方向へ自律走行し続ける。即ち、反力ＲＦ１及び反力ＲＦ２によって、草刈機１０の走行進路が変更され難い。

以上、本実施形態に係る草刈機１０について説明したが、草刈機１０は本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。

例えば、チップ４４及びチップ５８の数は４個でなくてもよい。但し、チップ４４及びチップ５８が同数であり、且つ、チップ４４及びチップ５８が周方向に等角度間隔をなすように回転部材４２、５６に固定されるのが好ましい。

１０ 自律走行式草刈機（草刈機）
３６ 第１回転軸
４４ チップ（上刃）
５０ 第２回転軸
５８ チップ（下刃）

Claims (1)

1. 同軸をなしながら回転可能な上刃及び下刃を備え、
   前記上刃及び前記下刃の回転方向が逆である自律走行式草刈機。