(57)【要約】【課題】斜面での草刈り等の作業性を高め、操作も簡易で安価な作業装置を提供すること。【解決手段】作業装置１００は、移動しつつ作業を行う台車状の作業部２０と、作業部２０の動作状態の遠隔的な制御を可能にするとともに、作業者が保持する手元操作部３１を有する遠隔制御部３０と、作業部２０と手元操作部３１とを連結するととともに、手元操作部３１側に設けられた長さ調整部４２によって長さ調整が可能な連結部材４０とを備える。【選択図】図１
2018033440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動しつつ作業を行う台車状の作業部と、
前記作業部の動作状態の遠隔的な制御を可能にするとともに、作業者が保持する手元操作部を有する遠隔制御部と、
前記作業部と前記手元操作部とを連結するととともに、前記手元操作部側に設けられた長さ調整部によって長さ調整が可能な連結部材と
を備える作業装置。
【請求項２】
前記作業部は、刈刃と複数の車輪と前記刈刃及び前記車輪を動作させる原動機とを有する草刈機である、請求項１に記載の作業装置。
【請求項３】
前記遠隔制御部は、無線通信によって前記作業部の動作状態を制御する、請求項１及び２のいずれか一項に記載の作業装置。
【請求項４】
前記遠隔制御部は、前記作業部の移動方向の切り換えと、前記作業部の動作出力の調整とを行う、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作業装置。
【請求項５】
前記遠隔制御部は、前記作業部側において、無線制御信号を受ける受信部と、前記受信部の出力を受けて原動機に設けた加速機構の動作状態を変化させる第１アクチェーターと、前記受信部の出力を受けて前記原動機に設けた２方向クラッチの切換えを行う第２アクチェーターとを有し、前記手元操作部側において、前記受信部に前記無線制御信号を送信する送信部を有する、請求項４に記載の作業装置。
【請求項６】
前記連結部材は、前記長さ調整部に巻き取られるワイヤー状の部材を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の作業装置。
【請求項７】
前記長さ調整部は、前記ワイヤー状の部材を自動的に巻き取る巻取部と、前記巻取部のロック及びリリースを可能にする手元ボタンとを有する、請求項６に記載の作業装置。
【請求項８】
前記連結部材は、一端側が前記作業部に設けられて前記作業部の移動方向に対して交差する方向に延びるアームの先端側に接続され、他端側が前記長さ調整部の前記巻取り機に巻き取るように収納されている、請求項６及び７のいずれか一項に記載の作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、草刈り等の作業を移動しながら行う作業装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
斜面での草刈りを容易にする作業装置として、刈刃を駆動する原動機を支持して特定方向に移動可能にする台車と、台車の移動方向の前部と後部とに接続された一対の可撓性操作部材とを備える草刈機が公知となっている（特許文献１参照）。ここで、可撓性操作部材は、具体的にはロープであり、斜面の草刈りを行う場合には、ロープを台車の斜め前方に引っ張ることにより、斜面の上下方向に垂直な横方向に移動させる。横方向に一工程の草刈りが終了した場合は、ロープを緩めて台車を下方向にずらし、台車を逆の横方向に移動させる。これにより、上下方向が長い傾斜面であっても、台車を斜面全体をカバーするように効率良く移動させることができる。
【０００３】
しかしながら、上記の草刈機では、台車をロープを介して人力で横方向に移動させるので、草刈りの作業は依然重労働のままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−６５０２３号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、斜面での草刈り等の作業性を高め、操作も簡易で安価な作業装置を提供することを目的とする。
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る作業装置は、移動しつつ作業を行う台車状の作業部と、作業部の動作状態の遠隔的な制御を可能にするとともに、作業者が保持する手元操作部を有する遠隔制御部と、作業部と手元操作部とを連結するととともに、手元操作部側に設けられた長さ調整部によって長さ調整が可能な連結部材とを備える。
【０００７】
上記作業装置によれば、遠隔制御部が作業部の動作状態の遠隔的な制御を可能にするので、作業場所が斜面であっても、比較的安価な手法によって、作業者が保持する手元操作部と実際に作業を行う作業部との距離を長さ調整部を利用して自在に変更しつつ、作業部に所望の作業又は動作を行わせることができる。つまり、比較的安価な手法によって、斜面での草刈り等の作業性を高めることができる。なお、長さ調整が可能な連結部材を用いなければ斜面で作業部の高さ位置を目標通りに維持することは容易でなく、作業者が保持する手元操作部を有する遠隔制御部を用いなければ作業者が直接的に作業部を移動させたり作業部に設けたスロットル等を直接調整したりする必要が生じる。
【０００８】
本発明の具体的な側面では、上記作業装置において、作業部は、刈刃と複数の車輪と刈刃及び車輪を動作させる原動機とを有する草刈機である。この場合、斜面において、原動機等によって作業部を斜面の傾斜方向に垂直な横に移動させる力を得るとともに、連結部材によって作業部が傾斜方向の下側にずれて移動することを許容でき、広い斜面であっても効率的な作業が可能になる。
【０００９】
また、本発明のさらに別の側面では、遠隔制御部は、無線通信によって作業部の動作状態を制御する。この場合、通信ケーブルを利用する場合に比較して連結部材の自在な伸縮が可能になり、作業部の移動を円滑なものとできる。
【００１０】
また、本発明の別の側面では、遠隔制御部は、作業部の移動方向の切り換えと、作業部の動作出力の調整とを行う。この場合、手元操作部を利用して作業部の移動方向の前後を切り換えたり作業部の移動速度を増減したりすることができる。
【００１１】
また、本発明のさらに別の側面では、遠隔制御部は、作業部側において、無線制御信号を受ける受信部と、受信部の出力を受けて原動機に設けた加速機構の動作状態を変化させる第１アクチェーターと、受信部の出力を受けて原動機に設けた２方向クラッチの切換えを行う第２アクチェーターとを有し、手元操作部側において、受信部に無線制御信号を送信する送信部を有する。この場合、遠隔制御部は、無線制御システムとなる。
【００１２】
また、本発明のさらに別の側面では、連結部材は、長さ調整部に巻き取られるワイヤー状の部材を含む。このようなワイヤー状の部材を利用することで連結部材の簡易な伸縮が可能になる。
【００１３】
また、本発明のさらに別の側面では、長さ調整部は、ワイヤー状の部材を自動的に巻き取る巻取部と、巻取部のロック及びリリースを可能にする手元ボタンとを有する。この場合、ボタン操作によってワイヤー状の部材の長さを延長したり固定したりことができる。
【００１４】
また、本発明のさらに別の側面では、連結部材は、一端側が作業部に設けられて作業部の移動方向に対して交差する方向に延びるアームの先端側に接続され、他端側が長さ調整部の巻取り機に巻き取るように収納されている。この場合、作業部が作業者に近い状態ででは、アームを利用して作業部の移動を補助することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の作業装置である草刈機を説明する平面図である。
【図２】図１の草刈機を説明する背面図である。
【図３】図１の草刈機の回路構造等の概要を説明するブロック図である。
【図４】図１の草刈機を用いた作業を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び２を参照して、実施形態の作業装置１００の構造について、以下に詳細に説明する。
【００１７】
作業装置１００は、具体的には半遠隔操作型の草刈機であり、移動しつつ作業を行う台車状の作業部２０と、作業者が直接又は間接的に保持する手元操作部３１を有し作業部２０の動作状態の遠隔的な制御を可能にする遠隔制御部３０と、作業部２０と手元操作部３１とを長さ調整可能に連結する連結部材４０とを備える。この作業装置１００は、特に斜面又は法面での草刈り作業に適するものとなっている。
【００１８】
作業部２０は、作業者が遠隔的に操作して草刈り作業を行わせるための移動体であり、車台２１と、４つの車輪２２と、刈刃２３と、原動機２６とを有する。車台２１は、原動機２６、複数の車輪２２等を直接又は間接的に支持する。４つの車輪２２は、原動機２６から延びる第１の伝達機構２７ａ（図２参照）を介して原動機２６に駆動されて回転し、車台２１をその長手方向に沿った前方（ＡＢ方向）及び後方（ＢＡ方向）に移動させることができる。第１の伝達機構２７ａは、４つの車輪２２の全部を回転させるものに限らず、４つの車輪２２の一部を回転させるものとできる。刈刃２３は、車台２１の下部に配置されて着脱可能になっており、原動機２６から延びる第２の伝達機構２７ｂ（図２参照）を介して原動機２６に駆動されて車台２１の基準面であるＸＹ面に沿って回転し、車台２１の下方にある草を地面に沿って短く刈り上げる。原動機２６は、車輪２２や刈刃２３を回転動作させる動力を与えるものであり、詳細な説明は省略するが、マニュアルスターター型の空冷ガソリンエンジンである。原動機２６に付随するバッテリーや制御回路については、一般的なガソリンエンジンと同様のものであり、詳細な説明を省略する。
【００１９】
車台２１は、原動機２６に付随する上記伝達機構２７ａ，２７ｂを内蔵している。車台２１の一方の側部２１ｓには突起状の支持部２１ｄが設けられており、支持部２１ｄには、操作又は保持用のアーム２０ｃの根元側が固定されている。アーム２０ｃは、作業部２０の一部である。アーム２０ｃは、車台２１の長手に沿ったＡＢ方向に対して垂直であって基準面のＸＹ面に対して傾斜した方向に延びているが、必要に応じてＸＹ面に垂直なＺ軸のまわりに回転させることもできる。アーム２０ｃの先端側には、作業者が直接握ることを可能にする環状のハンドル２０ｄが形成されている。
【００２０】
車輪２２は、金属や樹脂で形成されている。車輪２２の外周に設けた環状の接地部２２ａは、ゴム等からなる平滑面であってもよいが、地面等に食い込んでグリップ力を向上させる突起又は溝のパターン、スパイク等を設けることができる。
【００２１】
刈刃２３は、円盤状又はプロペラ状とできる。刈刃２３は、車台２１の側方に延びるカバー２１ｋに覆われて下方を除いた外部に露出することが防止されている。
【００２２】
原動機２６からは、スロットルケーブル２６ｂがアーム２０ｃに沿って延びている。スロットルケーブル２６ｂは、原動機２６に設けたスロットルの開閉を行うこと、つまり加速機構の動作状態を変化させることができ、原動機２６の出力を所望の状態に変化させることができる。スロットルケーブル２６ｂは、アーム２０ｃの先端部に固定された第１サーボ装置（第１アクチュエーター）６１によって引き及び戻しの調整が可能になっており、第１サーボ装置６１によって原動機２６の出力を増減変化させることができる。後に詳述するが、第１サーボ装置６１を無線で遠隔的に操作し、スロットルケーブル２６ｂを介して原動機２６の出力を増減させることで、車輪２２の回転速度を増減させ、作業部２０の移動速度を増減させることができる。つまり、第１サーボ装置６１によって作業部２０の移動速度に関する動作状態を遠隔的に切り換えることができる。これは、遠隔的に作業部２０の動作出力の調整を行うことを意味する。なお、スロットルケーブル２６ｂを介して原動機２６の出力を増減させることで、刈刃２３の回転速度を増減させることもできるが、刈刃２３の回転速度を略一定に保つこともできる。
【００２３】
図２に示すように、第１サーボ装置６１は、取付け板６４ａ等を介してアーム２０ｃに固定されている。第１サーボ装置６１の回動可能な可動部６１ｆには、リンク部材６４ｂを介してスロットルケーブル２６ｂのワイヤー２６ｗが連結されている。第１サーボ装置６１の可動部６１ｆの回転角度を調整することでスロットルケーブル２６ｂのワイヤー２６ｗを引き及び戻しするアクセル動作が可能になる。
【００２４】
原動機２６に設けた第１の伝達機構２７ａには、車輪２２の回転方向を切り換える２方向クラッチ２７ｆが内蔵されている。２方向クラッチ２７ｆは、原動機２６に隣接して車台２１上に配置された第２サーボ装置（第２アクチュエーター）６２によって機械機構の動作切り換えが可能になっている。後に詳述するが、第２サーボ装置６２を遠隔的に操作し、車輪２２への動力伝達の方向を切り換えることで、車台２１を一方のＡＢ方向に移動させたり、他方のＢＡ方向に移動させたりすることができる。つまり、第２サーボ装置６２によって作業部２０の前進方向に関する動作状態を遠隔的に切り換えることができる。これは、遠隔的に作業部２０の移動方向の切り換えを行うことを意味する。
【００２５】
第２サーボ装置６２は、リンク機構６４ｊを介して２方向クラッチ２７ｆに連結されている。第２サーボ装置６２の可動部（不図示）の回転角度を調整することで２方向クラッチ２７ｆの切換え軸の軸まわりの角度方向を変化させる切換え動作が可能になる。
【００２６】
遠隔制御部３０は、作業者が保持する手元操作部３１の他に、上記サーボ装置（アクチュエーター）６１，６２及び後述する付随回路を備える。
【００２７】
図３を参照して、遠隔制御部３０の具体的な構成例について説明する。遠隔制御部３０は、手元操作部３１内に、操縦部５１と、手元側制御部５２と、送信部５３と、電源部５４とを有する。また、遠隔制御部３０は、作業部２０に付随するものとして、第１サーボ装置６１と、第２サーボ装置６２と、受信部６５と、電源部６６とを有する。この作業部２０に対して、遠隔制御部３０のサーボ装置６１，６２と受信部６５と電源部６６とを含めた全体を草刈機本体１００ａとも呼ぶ。ここで、電源部５４は、充電可能な電池である。また、電源部６６は、電池に限らず、原動機２６から電流を取り出すものとできる。なお、手元操作部３１、サーボ装置６１，６２、受信部６５等からなる無線システムには、模型の自動車、飛行機等に用いられている無線操縦技術或いはラジコン技術を応用することができる。
【００２８】
手元操作部３１において、操縦部５１は、第１操作スティック５１ａと第２操作スティック５１ｂとを有する。第１操作スティック５１ａは、無線通信を利用した遠隔制御により第１サーボ装置６１を動作させるためのものであり、図１に示す状態で連結部材４０のコード部材４１の延びる前後方向に倒すことで原動機２６の出力を増減変化させることができる。第２操作スティック５１ｂは、無線通信を利用した遠隔制御により第２サーボ装置６２を動作させるためのものであり、図１に示す状態で連結部材４０のコード部材４１の延びる方向に垂直な左右方向に倒すことで作業部２０の進行方向をＡＢ方向及びＢＡ方向のいずれか一方に切り換えることができる。具体的な動作例として、例えば第１操作スティック５１ａを前に倒すことで、原動機２６の出力を増加させて作業部２０の移動速度を増加させることができる。また、例えば第２操作スティック５１ｂを左側に倒すことで、作業部２０が手元操作部３１から見て右側のＢＡ方向に移動していた場合、作業部２０を左側のＡＢ方向に移動させる方向の切り換えを行うことができる。
【００２９】
手元側制御部５２は、手元操作部３１の動作を制御する部分であり、操縦部５１の動作を検出して作業者の要望を把握する。この結果に基づいて、手元側制御部５２は、送信部５３に信号を出力する。送信部５３は、手元側制御部５２からの入力に基づいて指令信号を生成し、指令信号を含む無線制御信号を手元操作部３１の周囲に電波として出力する。この無線制御信号は、後述する受信部６５で受信される。無線制御信号には、第１操作スティック５１ａの操作に対応する信号であって、原動機２６に設けた加速機構（具体的にはスロットル）の動作状態を変化させるためのものが含まれる。また、無線制御信号には、第２操作スティック５１ｂの操作に対応する信号であって、原動機２６に設けた２方向クラッチ２７ｆの動作を切り換えるためのものが含まれる。
【００３０】
第１サーボ装置６１は、モーター、連動機構、駆動回路等を含むユニットであり、受信部６５の出力に基づいて動作する。第１サーボ装置６１の動作は、既述のリンク部材６４ｂ等を含む連動部７１を介して伝達され、原動機２６の出力を増減させる。第２サーボ装置６２も、モーター、連動機構、駆動回路等を含むユニットであり、受信部６５の出力に基づいて動作する。第２サーボ装置６２の動作は、既述のリンク機構６４ｊ等を含む連動部７２を介して２方向クラッチ２７ｆに伝達され、原動機２６の出力を切り換えて作業部２０の前進及び後退を切り換える。受信部６５は、遠隔の手元操作部３１に設けた送信部５３から出力される無線制御信号を受信して指令信号を抽出する。
【００３１】
図１等に戻って、連結部材４０は、作業部２０と手元操作部３１とを連結するものである。連結部材４０は、手元操作部３１に固定されて一体化されている。連結部材４０は、犬の散歩用の伸縮自在リードを応用したものであり、ワイヤー状のコード部材４１と、連結部材４０の長さを調整する長さ調整部４２とを備える。
【００３２】
コード部材４１は、その一端４１ａ側（手元側）が長さ調整部４２に収納され、その他端４１ｂ側（延長先）が車台２１のアーム２０ｃの先端に形成されたハンドル２０ｄの連結金具２０ｋにスナップフック、ナスカンその他の金具４１ｆを介して着脱可能に連結又は接続されている。
【００３３】
長さ調整部４２は、コード部材４１を自動的に巻き取る巻取部４３と、巻取部４３のロック及びリリースを可能にする手元ボタン４４，４５と、巻取部４３に付随するグリップ部４６とを有する。巻取部４３は、ゼンマイバネ等を含み、コード部材４１の一端４１ａを巻き込みつつ引き込む。手元ボタン４５を押すことでロックが解除され、コード部材４１の引き込みや引き出しが可能になり、巻取部４３の口部から延びるコード部材４１の長さを調整できる。つまり、手元操作部３１と作業部２０との間隔を増加させることができる。また、手元ボタン４４を押すことでロックがかかり、コード部材４１の引き込みや引き出しを禁止することができ、巻取部４３の口部から延びるコード部材４１の長さを一定に維持することができる。作業者は、作業装置１００を用いて草刈り作業を行う場合、グリップ部４６を利用して連結部材４０の一端を保持しながら作業部２０が自分から離れないように保持しつつ手元操作部３１を適宜操作して作業部２０の動作状態を調整する。なお、ロック及びリリース用の手元ボタン４４，４５を個別に設けるのではなく、両手元ボタン４４，４５を一体化して単一の手元ボタンによってロック及びリリースの動作を行うこともできる。
【００３４】
以下、図４を参照して、図１〜３に示した作業装置１００の動作を説明する。作業者ＷＯ又は操作者が、対象作業として斜面Ｓ１の草刈りを行う場合、台車状の作業部２０を横方向Ｄ１１又は水平方向に移動させながら縦方向Ｄ１２又は傾斜方向に送り移動させることで斜面Ｓ１全体を無駄なく草刈りすることができる。具体的には、斜面Ｓ１の上端では、作業者ＷＯは、手元操作部３１を利用して作業部２０を図面右側（図１のＡＢ方向に対応）に移動させつつ草刈りを行って帯状の上端の第１領域Ｒ１の草刈り作業を行う。なお、作業者ＷＯが斜面Ｓ１に比較的近づく場合、連結部材４０を用いないでハンドル２０ｄで作業部２０との距離を保つことができる。第１領域Ｒ１の草刈り作業に際して、作業者ＷＯは、連結部材４０等によって作業部２０がずれ下がることを比較的小さな力で防止できる。このようにして、作業部２０を図面右側直線的に移動させた最終段階で、作業者ＷＯは、連結部材４０の手元ボタン４５を操作してコード部材４１を緩めることで、作業部２０が自重で横方向Ｄ１１に垂直な傾斜下方向ＩＤにずれて第１領域Ｒ１の下側の第２領域Ｒ２に移動する。この段階で、作業者ＷＯは、連結部材４０の手元ボタン４４を操作してコード部材４１を固定することで、作業部２０傾斜下方向ＩＤにこれ以上ずれないようにする。このような動作の前後において、作業者ＷＯは、手元操作部３１を利用して作業部２０の移動（つまり前進及び後退）を図面右側から図面左側（図１のＢＡ方向に対応）に切り換える。このように作業部２０を図面左側に直線的に移動させつつ草刈りを行うことで、帯状の第２領域Ｒ２の草刈り作業が完了する。以上のような動作を作業部２０を図面上で左右に移動させつつ繰り返すことで、斜面Ｓ１全体の草刈り作業が完了する。ここで、斜面Ｓ１の縦方向Ｄ１２の長さが長くても、これに合わせてコード部材４１の長さを十分に確保すれば、斜面Ｓ１全体の草刈りを確実に行うことができる。なお、コード部材４１の延長のタイミングは、作業部２０の移動方向を切り換える前後であればよく、作業部２０の横移動の停止中とする必要はない。つまり、作業部２０を移動させる軌跡は、２段階で鉤状に折り返すものに限らず様々なものとできる。
【００３５】
本実施形態の作業装置１００によれば、遠隔制御部３０が作業部２０の動作状態の遠隔的な制御を可能にするので、作業場所が斜面Ｓ１であっても、比較的安価な手法によって、作業者ＷＯが保持する手元操作部３１と実際に作業を行う作業部２０との距離を長さ調整部４２を利用して自在に変更しつつ、作業部２０に所望の作業又は動作を行わせることができる。つまり、比較的安価な手法によって、斜面Ｓ１での草刈り等の作業性を高めることができる。特に、中山間地では段差が大きく畦の高い水田や畑が多いが、実施形態の作業装置１００は、このような畦の斜面の草刈りに適する。なお、作業部２０の重量が２０ｋｇ〜３０ｋｇ程度であれば、老人や女性にとって、連結部材４０を保持することは比較的容易であり、作業部２０を含めた作業装置１００を比較的小さな力で操作することができる。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、遠隔制御部３０に２つのサーボ装置６１，６２を組み込んだが、３つ以上のサーボ装置を組み込むこともできる。この場合、作業部２０に対して遠隔的に多様な動作を行わせることができる。
【００３７】
以上の実施形態では、アーム２０ｃの先端側にコード部材４１を連結したが車台２１に直接コード部材４１を連結することもできる。
【００３８】
以上の実施形態では、作業装置１００を斜面Ｓ１の草刈りに用いているが、作業装置１００を平地の草刈りに用いることもできる。この場合、車輪２２のステアリング機構として、作業部２０又は車台２１の移動に際して手元操作部３１から徐々に離れるように動作するものを設ければ、作業部２０の草刈りを伴う移動時にコード部材４１を常時張った状態とし易く、斜面Ｓ１の場合と同様に動作する草刈り作業を行うことができる。
【００３９】
以上では、草刈り作業について説明したが、本発明の作業装置１００は、草刈り作業以外にも応用できる。例えば、作業部２０に刈刃２３に代えて回転するブラシ、洗浄水の吐出部等を取り付けるならば、斜面用の掃除機として機能し、例えばソーラーパネルの清掃に用いることができる。
【符号の説明】
【００４０】
２０…作業部、  ２０ｃ…アーム、  ２０ｄ…ハンドル、  ２１…車台、  ２２…車輪、  ２３…刈刃、  ２６…原動機、  ２６ｂ…スロットルケーブル、  ２７ａ，２７ｂ…伝達機構、  ２７ｆ…２方向クラッチ、  ３０…遠隔制御部、  ３１…手元操作部、  ４０…連結部材、  ４１…コード部材、  ４２…調整部、  ４３…巻取部、  ４４，４５…手元ボタン、  ４６…グリップ部、  ５１…操縦部、  ５１ａ…操作スティック、  ５１ｂ…操作スティック、  ５２…手元側制御部、  ５３…送信部、  ６１，６２…第１及び第２サーボ装置（第１及び第２アクチュエーター）、  ６５…受信部、  ７１，７２…連動部、  １００…作業装置、  １００ａ…草刈機本体、  Ｄ１１…横方向、  Ｄ１２…縦方向、  ＩＤ…傾斜下方向、  Ｓ１…斜面
【図１】
2018033440.tif 000003
【図２】
2018033440.tif 000004
【図３】
2018033440.tif 000005
【図４】
2018033440.tif 000006