JPH0744531Y2 - 自走式茶園管理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、自走能力と操向機構
を備え、軌道上での各種の茶園管理作業はもとより、一
つの茶畝から異なる他の茶畝の軌道へ乗り換える茶畝移
動も遂行可能な自走式茶園管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、茶畝を跨ぎ茶畝の両側に敷設され
た軌道上を走行する架台に茶刈機（摘採機）や防除機、
整枝機等をアタッチメントとして搭載し、茶葉の摘採、
防除、整枝等々の各種茶園管理作業を機械化作業として
行なう茶園管理装置は種々公知であり実施もされている
（例えば特開昭６１−１２２１１号、実開昭６３−３１
７３９号公報など参照）。

【０００３】また、茶園管理作業の労力軽減および茶畝
移動作業の容易化などを目的として開発された、自走能
力を備えた自走式茶園管理装置も公知である（例えば実
公昭５３−４８７７８号、実開昭６３−８９７３９号公
報など参照）。実開昭６３−８９７３９号公報に記載さ
れた自走式茶園管理装置は、架台の四隅に垂直下向きに
配置され架台上のハンドルで操向されるステアリング軸
の下端に地面上を走行するタイヤ車輪を取り付け、各タ
イヤ車輪は架台上の１台のモータで共通に回転駆動され
る４輪駆動の操向式として構成されている。

【０００４】実公昭５３−４８７７８号公報に記載され
た自走式茶園管理装置は、架台の四隅に位置する車輪
が、接地用で大径のゴムタイヤ輪と軌道用で小径の鉄車
輪とを隣接する関係で同心配置に設けた構成とされてい
る。前輪は操向自在なステアリング軸に取り付けられて
いるが、後輪は架台に固着された固定脚に取り付けられ
架台上のモータで回転駆動される駆動輪として構成され
ている。

【０００５】

【本考案が解決しようとする課題】実開昭６３−８９７
３９号公報に記載された自走式茶園管理装置は、エンド
レスベルト（チェン）で連動された４輪駆動の操向式な
ので、全車輪の操向量が常に同一である。旋回時に内外
輪が差動制御されないので、外側の車輪に遠心力が大き
く作用し、安定した走行状態を得がたい。しかも地面上
を走行するタイヤ車輪のみの構成であるため、特に茶葉
の摘採や整枝の作業が地面の凹凸や傾斜に倣って乱れ不
揃いになってしまい、作業の品質、精度を期し難い致命
的欠陥がある。また、４輪駆動機構及び操向機構が極め
て複雑な構成なので実用上に問題がある。

【０００６】実公昭５３−４８７７８号公報に記載され
た自走式茶園管理装置は、その車輪部分が、接地用のゴ
ムタイヤ輪と軌道用の鉄車輪とで構成されている。摘採
や整枝等の作業は軌道上で一定に行なわれ、茶畝移動は
接地用のゴムタイヤ輪により行なうので、上記実開昭６
３−８９７３９号公報記載の茶園管理装置について述べ
た欠陥は解決されている。しかし、大径のゴムタイヤ輪
と小径の鉄車輪とは共通の回転軸に取り付けられ共通に
回転駆動されるため、両輪の周速度は各輪の直径差に比
例して異なる。よって茶園管理装置が軌道上から地面
へ、又はその逆に地面から軌道へ乗る際に左右のタイヤ
輪又は鉄車輪が同時に接地し又は軌道へ乗らないかぎ
り、前記ゴムタイヤ輪と鉄車輪の周速度の差異によって
左右の車輪の実質走行速度に偏差を起こして操向及び走
行状態がギクシャクと乱れて不安定になり、使いづらい
欠点がある。また、軌道の地面上の高さ、特に乗り下り
部分に十分な傾斜をつけても、軌道端部と地面との間に
は段差を生ずることは避け難いのが事実であり、ゴムタ
イヤ輪と鉄車輪とは軌道端部の前記段差に相当するだけ
の直径差で構成しないとスムーズな乗り下りを実現でき
ない。しかし、直径差を大きくすると前記周速度の差異
が拡大して一層使いづらいものとなると云う相反する問
題があり、解決すべき課題になっている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、請求項１の考案は、茶畝を跨
ぎ茶畝の両側の通路に敷設された軌道１上を両脚部の車
輪４が走行する架台に茶刈機等を搭載して成り、その車
輪部分は軌道上を走行する軌道車輪４と地面上を走行す
る接地車輪５との対で構成され操向されるハンドル軸６
の下端に取り付けられ走行用のモータ９で回転駆動され
る自走式茶園管理装置において、 対をなす軌道車輪４と
接地車輪５は、架台２の両脚部の四隅に位置する垂直な
各ハンドル軸６の下部に固着した車輪ベース１７を利用
して設置され、同じく各車輪ベース上に設置された走行
用のモータ９で回転駆動されること、 架台２上には、前
記四隅のハンドル軸６のうち軌道上の走行方向に前後す
る二つのハンドル軸を同一方向に同一回転角で同期操向
する操向機構７が設けられ、該操向機構を駆動するステ
アリング用のモータ３６が設置されていること、 前記操
向機構７の操向量を検出するセンサー８が設置され、そ
の検出値が入力される制御装置４０が設置され、制御装
置４０は前記検出値に基いて各車輪の走行用モータ９に
ついて旋回や曲線走行に適正な差動制御を個別に行なう
こと、をそれぞれ特徴とする。

【０００８】請求項１の対をなす軌道車輪４と接地車輪
５は、走行用のモータ９で回転駆動される軌道車輪の車
軸１３の一端部にピニオン１１が取り付けられ、接地車
輪５のハブ内周面に内歯歯車１０が形成され、該内歯歯
車１０に前記ピニオン１１が噛み合わされており、前記
内歯歯車及びピニオンの歯数比は軌道車輪４と接地車輪
５の周速度が同一又は近似となるように設定されている
ことも特徴とする。 請求項１又は２の対をなす軌道車輪
４と接地車輪５の各車軸１３、１２は、ハンドル軸６の
下部に固着した車輪ベース１７に対し軌道車輪４の車軸
１３を中心として垂直面内で回動可能であり、且つその
回動位置を締付けボルト２２で固定可能な高さ調整板１
８に偏心状態に支持されていることも特徴とする。 請求
項１に記載した架台の両脚部の四隅に位置するハンドル
軸６に設置された対をなす軌道車輪４と接地車輪５は、
軌道車輪による軌道走行と接地車輪による地面走行に際
し、各ハンドル軸６の平面配置の長手方向と短手方向に
９０°向きを変えて使用され、且つ操向機構７の操向量
の検出に基いて又は１個のインバータ装置で２個の走行
用モータを駆動する方式により旋回、曲線走行時の内外
の車輪が差動制御されることも特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１の茶園管理装置は、曲線走行や茶畝移
動時の旋回走行のため操向機構７が働くと、その操向量
を検出するセンサー（ロータリエンコーダ）８の検出値
に基づいて内外輪の回転速度が各車輪の走行用モータ９
について個別的に差動制御されるので、曲線走行や旋回
走行の円滑さと安定性が達成される。しかも四輪駆動
（４ＷＤ）なので傾斜地で使用した場合に車輪が滑る不
都合がなく、また、四輪操向（４ＷＳ）なのでハンドル
の切れが良いし、請求項４の使い分けが可能である。

【００１０】請求項２の考案は、軌道車輪４と接地車輪
５の有効周速度が同一又は近似となるように駆動される
ので、軌道１から地面へ下りるとき、又は逆に地面から
軌道１ヘ乗り込む際に、左右の車輪が軌道又は地面と相
前後して接触し走行する場合でも走行状態に乱れを生じ
ず、軌道車輪４と接地車輪５との切替え使用を極めて円
滑に行なえる。また、請求項３の考案は、高さ調整板１
８を回転変位させることにより接地車輪５の車軸１２の
位置を比較的簡単に上下に変更することができ、もって
軌道車輪４と接地車輪５との段差を大小に変更し、軌道
１の端部と地面との段差の大きさに適合させることがで
きる。更に請求項４の考案は、軌道車輪４により軌道１
上を走行するときは茶園管理装置として必然の向きに走
行させるが、接地車輪５により凹凸や傾斜、段差のある
地面上を走行する時には最も安定性の高い姿勢と向きに
走行させるのである。このような使用態様は請求項１の
茶園管理装置が四輪駆動で四輪操向式の構成であるが故
に可能である。

【００１１】

【実施例】次に、図示した本考案の実施例を説明する。
図１に示した茶園管理装置は、茶畝を跨ぎ茶畝の両側の
通路に１本ずつ敷設された軌道１、１の上を走行する架
台２に、アタッチメントとして茶刈機３が搭載されてい
る。架台２の前後左右の四隅に位置する車輪は、軌道１
の上を走行する小径で溝付きの軌道車輪４と、地面上を
走行する大径でゴムタイヤをもつ接地車輪５との一対で
構成され、それぞれ同一の垂直なハンドル軸６の下部に
取り付けられ、走行動力源としてのモータ９で共通に駆
動される。

【００１２】さらに具体的に説明すると、架台２の両側
の脚部を構成する支柱１５にブラケット１６が溶接等で
固着され、該ブラケット１６の垂直なソケット１６ａに
ハンドル軸６が垂直な姿勢で回転自在に支持されてい
る。ハンドル軸６の下部には倒立Ｌ形状の車輪ベース１
７が固着され、該車輪ベース１７の垂直面部１７ａに高
さ調整板１８を平行に回動可能に重ね合わせて取り付け
ている。同じ垂直面部１７ａの反対側に取り付けられ前
記の高さ調整板１８と平行に固定された軸受板１９と前
記高さ調整板１８とで、軌道車輪４の車軸１３が回転自
在に両端支持されている。垂直面部１７ａの下隅部には
軌道車輪４の車軸１３と同心の円弧部２０が円周角にし
て約９０°ぐらい形成されている（図３）。他方、高さ
調整板１８の片面（垂直面部１７ａ側）には、前記の円
弧部２０と同一半径の円形段部（凸部）２１が円周角に
して約１８０°ぐらい形成され、この円形段部２１が前
記垂直面部１７ａの円弧部２０に内接され、高さ調整板
１８はその円形段部２１を円弧部２０によって拘束され
た状態で軌道車輪４の車軸１３を中心として回転可能と
されている。また、垂直面部１７ａには、軌道車輪４の
車軸１３を中心とする円弧溝１４が円周角にして約９０
°ぐらい形成され、この円弧溝１４に通した２本の締付
けボルト２２、２２が高さ調整板１８にねじ込まれてい
る。つまり、締付ボルト２２を緩めることにより、高さ
調整板１８は円弧溝１４の範囲内において車軸１３を中
心として回転変位させることができ、逆に締付ボルト２
２を締め付けることによってその位置を固定できる。

【００１３】高さ調整板１８に接地車輪５の車軸１２の
一端が片持ち状態に固定され、この車軸１２を中心に回
転自在な接地車輪５が設置されている。接地車輪５のハ
ブ内周面に内歯歯車（以下単に内歯と云う）１０が形成
され、この内歯１０と噛み合うピニオン１１が軌道車輪
４の車軸１３の一端部に取り付けられている。車軸１３
の他端部にスプロケットホイール２３が取り付けられ、
車輪ベース１７上に設置された走行用のブレーキ付モー
タ９の減速機２４の原動側スプロケットホイール２５と
前記スプロケットホイール２３とがチェン２６で連結さ
れている。したがって、対をなす軌道車輪４と接地車輪
５は共通のモータ９で回転駆動される。大径（通常２４
５mm位）の接地車輪５と小径（通常６７mm位）の軌道車
輪４とは、各々の有効径の周速度（有効周速度）が同一
又は近似（ちなみに防除等を行なう高速走行時は４０ｍ
／min 位、摘採等を行なう中速走行時は３０ｍ／min
位、剪枝等の低速走行時は１０ｍ／min 位。但し、茶葉
の摘採量、又は茶樹の剪枝量等の条件に応じて周速度は
ボリュームコントロールされる。）となるように、内歯
１０の歯数及びピニオン１１の歯数の比が設計されてい
る。図２に符号２８で指示したものは接地車輪５のハブ
内面に固着され高さ調整板１８の表面に摺接する防塵パ
ッキンであり、内歯機構を塵埃から防護する。

【００１４】上述の構成であるから、既述の締付ボルト
２２を緩めて高さ調整板１８を車軸１３を中心として回
転変位させると、接地車輪５の車軸１２の位置が上下に
変位し、接地車輪５と軌道車輪４との有効段差Ｈ₁ を例
えば６６mmから１１０mm位の範囲で大小に調整すること
ができる。ちなみに軌道１の地面上の平均高さＨ₂ は１
１５mm位で、同軌道１の端部の特に地面に向かって下る
ように傾斜された端部１ａ（図１参照）の地面上の段差
（約５０mm）には十分適応可能な構成となってる。

【００１５】次に、架台２上には当該茶園管理装置の走
行方向（図１の軌道１の方向）に前後する二つのハンド
ル軸６、６同士を連係する電動式の操向機構７が設置さ
れている。そのため架台２上の四隅位置に略コ字形状の
軸受板３０が固定され、該軸受板３０内に回転自在に設
置されたピニオン３１の軸と、その直下に位置する上述
したハンドル軸６とが、自在継手３２で接続したコネク
ティングロッド３３により連結されている。軌道１の方
向に前後する二つのピニオン３１、３１と噛み合うラッ
ク３４、３４を形成したラック棒３５が往復運動するよ
うに設置され、このラック棒３５を所望ストロークだけ
往復運動させるステアリング用のブレーキ付リニアドモ
ータ３６が設置されている。軌道１の方向に前後する二
つのハンドル軸６、６は、ラック３４とピニオン３１と
の噛み合い運動によりラック棒３５の移動に従って同一
方向に同一回転角で最大１８０°まで同期操向される。
つまり、軌道１に直角な方向への旋回も容易に可能であ
る。なお、ラック棒３５のオーバーランを未然に防止す
るためリミットスイッチ３７が設置され、このリミット
スイッチ３７を作動させる検出駒３８がラック棒３５の
所定位置に取り付けられている。

【００１６】この自走式茶園管理装置の動力源であるエ
ンジン発電機３９及び制御装置４０も架台２上に設置さ
れている。作業員が有線又は無線のコントローラ（図４
を参照）で操作することにより、四隈の車輪は個別に設
けられた走行用のモ−タ９の同期制御により、軌道１、
１上を直進して各種の茶園管理作業に供せられる。ま
た、軌道を下りた茶園管理装置を次の茶畝の軌道に向か
って操向すべくコントロ−ラを操作すると、ハンドル軸
６が回転され車輪の向きを変える所謂ハンドル操作が行
なわれる。のみならず、ハンドル軸６の操向量（回転変
位）はピニオン３１の軸に取付けたロ−タリエンコ−ダ
８で常時検出され、その検出値は制御装置４０に入力さ
れる。制御装置４０は前記検出値に基づく演算処理によ
って茶園管理装置の旋回やカ−ブに倣う曲線走行に適正
な内外輪の回転速度差（所謂差動）を算出する。その算
出値に基いて内外の車輪のモ−タ９の個別的な差動制御
が実現され、内外輪の速度差によって円滑な曲線走行及
び切れの良い旋回が行なわれる。

【００１７】なお、図１に示した架台２の両側の脚部は
軌道幅の変化（特に施工誤差や経年変化など）に対応で
きるように、軌道１、１の幅方向に揺動可能に構成され
ている。そこで左右の開脚状態を均等に一定に保持し、
架台２の中心を常に軌道１、１の中央に位置せしめ往復
刈りのムラ刈りを防止する手段として、左右のステ−４
２、４２の内端部は、架台中央部に位置する共通なスラ
イダ４１に連結されている。スライダ４１は、垂直方向
（上下方向）にスライド可能であるが、その移動は圧縮
コイルバネ等の抵抗体で弾力的に拘束されている。

【００１８】

【第２の実施例】上記第１の実施例は、架台２の曲線走
行や旋回時の内外輪の速度差、所謂差動制御を操向量の
センサ−であるロ−タリエンコ−ダ８で検出し、制御装
置４０により自動制御する構成であるが、手動で差動制
御することも可能である。そのためにはまず、１個のイ
ンバ−タ装置で２個の走行用モ−タ９を駆動する方式と
し、合計２台のインバ−タ装置で４台のモ−タ９を駆動
制御する。軌道１上を軌道車輪４で走行する時は、１台
のインバ−タ装置により図５にａ、ｃと指示した軌道方
向に前後する車輪のモ−タ９を駆動制御し、他のインバ
−タ装置でやはり軌道方向に前後する車輪ｂ、ｄのモ−
タ９を駆動制御する。

【００１９】他方、地面上を接地車輪５で走行する時
は、１台のインバ−タ装置で軌道に直角な方向の二つの
車輪ａ、ｂのモ−タ９を駆動制御し、他のインバ−タ装
置で残る二つの車輪ｃ、ｄのモ−タ９を駆動制御する回
路が構成されている。この場合、制御装置４０には、図
４に示したように軌道走行と地面走行とを条件選択する
セレクタ−スイッチ５０を設け、インバ−タ装置と走行
用モ−タ９との前述した組合せを切換える。例えば前記
セレクタ−スイッチ５０を地面走行に選択し、次いで原
点ボタン５１を押すと、各操向機構７が動作して各車輪
は９０°旋回されて軌道１と直角な向きとなり、この時
点でハンドル用のリニアドモ−タ３６は停止する。この
ように各車輪を９０°旋回させて使用する理由は、凹凸
や傾斜、段差のある地面上を走行する際は、架台２の長
手方向へ走行させる方が安定性が高いからである。四輪
操向だからこそ可能である。次に前進ボタン５３を押し
て架台２を前進させながらハンドルレバ−５２を左に倒
すと車輪の向きが左に旋回し右に倒すと右に旋回して操
向が行なわれる。後退ボタン５４を押した場合も前進時
と同様な操作が行なわれる。また、前進、後退の速度コ
ントロールは、右側面に付いているボリュームダイアル
５５により無段変速が行なわれる。同時にインバ−タ装
置により内外輪の差動制御（インバ−タ制御）が行なわ
れる。ハンドルレバ−５２を中央におくと直進する。

【００２０】

【本考案が奏する効果】本考案に係る自走式茶園管理装
置は、四輪駆動で四輪操向式なので機動性と安定性に優
れている。即ち、傾斜地などでも車輪が滑る不都合がな
いし、ハンドルの切れが良い。しかも軌道上の走行方向
に前後する二つのハンドル軸を同期操向する操向機構を
設け、操向量を検出して各車輪の走行用モータを個別に
差動制御するので、曲線走行や旋回走行の円滑さと安定
性が得られる。また、大径の接地車輪５と小径の軌道車
輪４との有効周速度は、各車輪４、５の直径差に関係な
く同一又は近似とされるから、茶園管理装置が軌道上か
ら地面へ下りるとき、又はその逆に地面５６から軌道１
へ乗る際の操向及び走行の状態が安定で円滑であり、使
い易い。更に、軌道１の地面上の高さ、特に軌道端部１
ａの乗り下り部分の地面からの段差に対し、接地車輪５
と軌道車輪４との段差Ｈ₁ をかなり大きく自由に調整に
適応させることができ、スム−ズな乗り下りを実現でき
て使い易い。そして、軌道上の走行及び地面上の走行の
区別なく適用条件に応じて種々な態様で便利に使用でき
る。

【００２１】さらに走行機構及び操向機構７が比較的簡
単で実施が容易である上に、操向に伴って内外輪の速度
制御（差動制御）ができるので、所謂切れの良いハンド
ル操作ができ走行の安定性を期待できるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る自走式茶園装置の全体を示した斜
視図である。

【図２】車輪部分の構造詳細を示した断面図である。

【図３】図２の右側面図である。

【図４】制御装置の一例を示した平面図である。

【図５】架台の簡単化した平面図である。

【符号の説明】

１ 軌道 ２ 架台 ３ 茶刈機 ４ 軌道車輪 ５ 接地車輪 ９ 走行用モータ ６ ハンドル軸 ７ 操向機構 ８ センサー １０ 内歯 １１ ピニオン １２ 車軸 １３ 車軸 １４ 円弧溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６０Ｋ 7/00 (56)参考文献 特開 昭61−27773（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−12211（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−14774（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−31739（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−89739（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭53−48778（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 茶畝を跨ぎ茶畝の両側の通路に敷設され
   た軌道上を両脚部の車輪が走行する架台に茶刈機等を搭
   載して成り、その車輪部分は軌道上を走行する軌道車輪
   と地面上を走行する接地車輪との対で構成され操向され
   るハンドル軸の下端に取り付けられ走行用のモータで回
   転駆動される自走式茶園管理装置において、 対をなす軌道車輪と接地車輪は、架台の両脚部の四隅に
   位置する垂直な各ハンドル軸の下部に固着した車輪ベー
   スを利用して設置され、同じく各車輪ベース上に設置さ
   れた走行用のモータで回転駆動されること、 架台上には、前記四隅のハンドル軸のうち軌道上の走行
   方向に前後する二つのハンドル軸を同一方向に同一回転
   角で同期操向する操向機構が設けられ、該操向機構を駆
   動するステアリング用のモータが設置されていること、 前記操向機構の操向量を検出するセンサーが設置され、
   その検出値が入力される制御装置が設置され、制御装置
   は前記検出値に基いて各車輪の走行用モータについて旋
   回や曲線走行に適正な差動制御を個別に行なうこと、 をそれぞれ 特徴とする自走式茶園管理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した対をなす軌道車輪と
   接地車輪は、走行用のモータで回転駆動される軌道車輪
   の車軸の一端部にピニオンが取り付けられ、接地車輪の
   ハブ内周面に内歯歯車が形成され、該内歯歯車に前記ピ
   ニオンが噛み合わされており、前記内歯歯車及びピニオ
   ンの歯数比は軌道車輪と接地車輪の周速度が同一又は近
   似となるように設定されていることを特徴とする自走式
   茶園管理装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載した対をなす軌道
   車輪と接地車輪の各車軸は、ハンドル軸の下部に固着し
   た車輪ベースに対し軌道車輪の車軸を中心として垂直面
   内で回動可能であり、且つその回動位置を締付けボルト
   で固定可能な高さ調整板に偏心状態に支持されているこ
   とを特徴とする自走式茶園管理装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載した架台の両脚部の四隅
   に位置するハンドル軸に設置された対をなす軌道車輪と
   接地車輪は、軌道車輪による軌道走行と接地車輪による
   地面走行に際し、各ハンドル軸の平面配置の長手方向と
   短手方向に９ ０°向きを変えて使用され、且つ操向機構
   の操向量の検出に基いて又は１個のインバータ装置で２
   個の走行用モータを駆動する方式により旋回、曲線走行
   時の内外の車輪が差動制御されることを特徴とする自走
   式茶園管理装置。