(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
茶畝をまたぐようにして車体本体の左右下部に１対の走行装置を配置するとともに、該１対の走行装置に正逆回転可能な駆動源によって駆動される左右１対の駆動手段をそれぞれ配設し、前記駆動源を制御することによって前記左右１対の駆動手段による駆動力を変化させて前記走行装置の進行方向を制御する操舵制御手段、及び両側の茶樹裾部と前記各走行装置との間の距離を測定して該距離を前記操舵制御手段に入力する左右１対の茶樹検知手段を備えた茶葉摘採機等における操舵制御装置であって、
前記操舵制御手段は、前記左右１対の茶樹検知手段によって検知された左右の茶樹までの距離を加算し、該加算された距離に１／２を乗ずることによって平均値を算出し、前記左右１対の走行装置と両側の茶樹裾部までの距離が該平均値となるように該走行装置の進行方向を制御して、車体本体の中心が茶畝の中心と一致するよう所定時間毎に連続的に自動操舵することを特徴とする茶葉摘採機等における操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、茶葉摘採機等における操舵制御装置に係り、特に茶畝をまたいで走行しながら茶葉の摘採を行う茶葉摘採機の走行方向を自動操舵する操舵制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
茶園管理の省力化及び効率化を図るべく、従来より、クローラ等を備えた走行装置に茶葉摘採装置や茶園管理用の防除装置等を搭載し、茶畝を間に挟んだ状態でクローラにより走行しながら、茶葉の摘採等の作業を行う茶葉摘採機が提案されている。
【０００３】
このような装置の一例として、特許２７６０９７０号公報記載の茶葉摘採機があるが、この茶葉摘採機は、茶畝の両側部を検知する２つのセンサ（検知板）を備え、これらの２つのセンサによって検出される茶畝との当接角度に基づいて、左右に配置されている走行装置の駆動力を制御し、走行装置が茶畝に沿って自動操舵を行いながら走行しうるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の公報記載の茶葉摘採機は、茶畝の幅が一定の場合は、湾曲した茶畝の場合でも概ね円滑に自動操舵しながら走行することが可能である。
【０００５】
しかし、茶樹幅が狭くなっていくような茶畝の場合には、茶樹の中心と茶葉摘採装置等の中心とが一致しない事態が発生し、茶葉の摘採作業を円滑に行うことができなくなるという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような諸事情に対処するために提案されたものであって、茶畝の幅が変化した場合でも、茶樹の中心及び茶葉摘採装置等の中心が一致するように、茶葉摘採機の走行装置の進行方向を制御することが可能な茶葉摘採機等における操舵制御装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
茶畝をまたぐようにして車体本体の左右下部に１対の走行装置を配置するとともに、該１対の走行装置に正逆回転可能な駆動源によって駆動される左右１対の駆動手段をそれぞれ配設し、前記駆動源を制御することによって前記左右１対の駆動手段による駆動力を変化させて前記走行装置の進行方向を制御する操舵制御手段、及び両側の茶樹裾部と前記各走行装置との間の距離を測定して該距離を前記操舵制御手段に入力する左右１対の茶樹検知手段を備えた茶葉摘採機等における操舵制御装置であって、前記操舵制御手段は、前記左右１対の茶樹検知手段によって検知された左右の茶樹までの距離を加算し、該加算された距離に１／２を乗ずることによって平均値を算出し、前記左右１対の走行装置と両側の茶樹裾部までの距離が該平均値となるように該走行装置の進行方向を制御して、車体本体の中心が茶畝の中心と一致するよう所定時間毎に連続的に自動操舵する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る茶葉摘採機等における操舵制御装置の好適な実施形態を添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は本発明に係る操舵制御装置を適用した簡易式乗用型茶葉摘採機（以下、「茶葉摘採機」という。）の一実施形態を示した斜視図、図２はその側面図である。図１に示される茶葉摘採機１は、車体本体２と、走行装置３と、摘採装置４等とから構成されている。
【００１０】
図１に示されるように、車体本体２は、門型フレーム２１，２２と、昇降フレーム２３と、乗車板２４とを具備して構成されている。門型フレーム２１，２２は、走行装置３の構成部材である左右の１対の補強フレーム３５の前部及び後部に、その下端がそれぞれ立設され、車体本体としての骨格が形成されている。車体前側に位置している門型フレーム２１は、車体後側の門型フレーム２２よりも高さが低くなっている。
【００１１】
門型フレーム２１，２２間は、それらの左右両側部が走行方向に沿って連結フレーム２５によって連結されており、これらの連結フレーム２５は、図２に示されるように、車体前側の門型フレーム２１から後方に向けて延長される途中部分には段差部が形成され、これにより連結フレーム２５の後端部は門型フレーム２２と同一高さとなっている。
【００１２】
乗車板２４は、作業者が乗車したときに、曲げ剛性を確保できる板材で構成されており、その上面には作業者が着席する操縦席２６と、操縦席２６の前方に位置する操縦部２７と、手すり用フレーム２８とが設けられている。
乗車板２４の近傍の連結フレーム２５の前側上部には、エンジン６０が取り付けられているとともに、門型フレーム２１にオイルタンク６１が取り付けられている。オイルタンク６１は、オイルポンプ６２に対して供給されるオイルを貯蔵している。
【００１３】
補強フレーム３５における門型フレーム２１，２２との間には、昇降フレーム２３が左右に立設されており、左右の昇降フレーム２３の間には、摘採装置４が支持フレーム４１及び昇降体４７を介して上下動可能に架設されている。連結フレーム２５の昇降フレーム２３の頂部に対応する部分には、摘採装置４を昇降させるための昇降モータ４８が設置されている。昇降モータ４８の後方には、支柱部材２５Ａ及びエンジン用のバッテリー２９が設置されている。支柱部材２５Ａは、門型フレーム２２の頂部と同一高さとなるように配設され、この支柱部材２５Ａには荷受部材６が配置される。
【００１４】
昇降フレーム２３の内部には、ネジ棒（不図示）が内蔵されており、昇降モータ４８の回転力が図示しない減速機構４８Ａによって適正な回転数に変換されて伝達されるようになっている。昇降フレーム２３のネジ棒は、昇降体４７に設けられたボールネジと噛み合ってネジ棒の回転方向に応じて上下に昇降動作を行う。昇降体４７は、図２に示されるように、昇降フレーム２３と平行に立設されたガイドロッド２３ａを両側から挟み込むようにして配設された計４つのローラ４７ａを有し、これらのローラ４７ａによって昇降体４７の昇降動作をガイドするようになっている。
【００１５】
走行装置３は、駆動輪３１及び従動輪３２との間に捲装されたゴムクローラ３３を備えており、駆動輪３１には、駆動源としての油圧モータ３４，３４’が連結されている。駆動輪３１及び従動輪３２は、補強フレーム３５の両端部にそれぞれ回転可能に支持されており、又、複数の転輪３６が、補強フレーム３５の駆動輪３１と従動輪３２との間に回転自在に支持されている。
【００１６】
図１及び図２に示されるように、摘採装置４は、茶畝を覆うことが可能な円弧状の刈刃４３を有し、この刈刃４３は、支持フレーム４１，４１の端部に取り付けられた側板４２，４２によって往復動自在に支持されている。摘採装置４の左右両端には、エンジン４４，４５が設置されており、これらのうち、エンジン４４は、刈刃４３を往復動させるとともに、エンジン４５は、送風管４６に空気を送り込むようになっている。送風管４６には、ノズル４６ａが複数設けられており、刈刃４３の上方から後方に向けて圧力風を吹き付けることによって、刈刃４３により摘採された茶葉を後方に吹き飛ばし、支持フレーム４１に取り付けられた茶袋等に茶葉を収容するようになっている。
【００１７】
図３は、本実施形態の操舵制御装置に用いられる油圧制御回路のブロック図である。同図に示されるように、摘採機の油圧制御回路は、方向切換弁６３と、回転用方向切換弁６４，６４’とを具備している。方向切換弁６３は、エンジン６０によって駆動されるオイルポンプ６２から供給されるオイルを各油圧モータ３４，３４’に供給制御するものであり、回転用方向切換弁６４，６４’は、油圧モータ３４，３４’へ供給される油量を制御する電磁駆動式の弁である。
【００１８】
方向切換弁６３及び回転用方向切換弁６４，６４’は、４ポート２位置制御弁で構成されており、それらのうち、方向切換弁６３はオイルの供給及び停止を行うことによって走行装置３を停止させる弁として用いられる。
【００１９】
回転用方向切換弁６４，６４’に連通する油路中には、可変絞り弁が設けられており、ポートの連通状態が切り換えられて油路が連通した際には、油圧モータ３４，３４’へのオイルの供給量が減少するようになっている。回転用方向切換弁６４，６４’は、通常、可変絞り弁を有する油路の連通を遮断しており、この場合は、油圧モータ３４，３４’は所定の回転数で回転する。
【００２０】
図４は、本実施形態の操舵制御装置の回路構成を示したブロック図である。
同図において、操舵制御部７０の入力側には、図示しないＩ／Ｏインターフェースを介して前進用茶樹検知手段７１、図示しない始動スイッチ、前進・後進切換スイッチ等が接続されている。一方、出力側には、油圧モータ３４，３４’を駆動する回転用方向切換弁６４，６４’と、方向切換弁６３（図４には不図示）とが接続されている。
【００２１】
図２に示されるように、前進用茶樹検知手段７１は、ゴムクローラ３３の上方で、且つ門型フレーム２１の下部に設置されている。図５は、前進用茶樹検知手段７１の構造を示した斜視図である。同図に示すように、上部ブラケット７１Ａと、下部ブラケット７１Ｂと、基軸７１Ｃと、検知板７１Ｄ等とを備えて構成されている。
【００２２】
上部ブラケット７１Ａ及び下部ブラケット７１Ｂは、門型フレーム２１に取り付けられているとともに、これらの上部ブラケット７１Ａ及び下部ブラケット７１Ｂには、基軸７１Ｃが回転可能となるように、その上端及び下端が後述する位置調整部材７８，７９等を介して取り付けられている。基軸７１Ｃには、茶樹の側面と当接する検知板７１Ｄの一辺が取り付けられ、これにより、検知板７１Ｄは基軸７１Ｃとともに回動可能となる。
【００２３】
基軸７１Ｃの検知板７１Ｄの反対側となる部分には、引張バネ７４及びストッパ７５が設けられており、引張バネ７４は、その一端が検知板７１Ｄの取付片７１Ｅに取り付けられているとともに、他端が門型フレーム２１に取り付けられている。これにより、検知板７１Ｄは、引張バネ７４によって矢印Ｓ方向に弾性付勢された状態となる。上部ブラケット７１Ａ及び下部ブラケット７１Ｂとの間には、ボルト７６を固定する二点鎖線で示す固定部材８２が設けられており、ストッパ７５がボルト７６の先端と当接することによって検知板７１Ｄが、車体の内側へ必要以上に回動するのを規制する。
【００２４】
検知板７１Ｄは、摘採機の前進時に、茶樹の茶畝裾部を破損することを防止するため、茶畝側に対して中央部が凸状になるように傾斜面７１Ｄ１，７１Ｄ１’が形成されている。
基軸７１Ｃの上端は、支持板８１の一方側の水平部８１Ａに取り付けられ、この支持板８１の水平部には角度センサ７７が取り付けられている。この角度センサ７７は、基軸７１Ｃの回動量、つまり、茶畝の側面と当接する検知板７１Ｄの揺動方向及び揺動量を機械的に或いは光学的に検出し、その検出結果を図４に示される操舵制御部７０に入力するようになっている。具体的には、簡易式乗用型茶葉摘採機１を茶畝に乗り入れたときに、検知板７１Ｄが、茶樹の側面と最初に当接した位置が基準位置となる。
【００２５】
上部ブラケット７１Ａ、及び下部ブラケット７１Ｂには、位置調整部材７８，７９がそれぞれ配設されており、このうち、位置調整部材７８はアングル状に形成され、その水平部分には茶畝の幅方向と同一方向の横長なガイド孔７８Ａが穿孔されている。位置調整部材７９は、やはりアングル状に形成され、基軸７１Ｃの下端を支持するとともに、下部ブラケット７１Ｂと平行な面には、茶畝の幅方向と同一方向の横長なガイド孔７９Ａが穿孔されている。
【００２６】
基軸７１Ｃを含む検知板７１Ｄは、支持板８１及び位置調整部材７８と、位置調整部材７９とによって、茶畝の幅方向に位置調整可能に取り付けられている。具体的には、基軸７１Ｃの上端は、支持板８１の他方側の水平部８１Ｂに形成されている図示しないネジ孔に螺合するボルト８０によって、ガイド孔７８Ａの範囲内で位置調整可能に固定されている。一方、基軸７１Ｃの下端は、位置調整部材７９に固定されているとともに、位置調整部材７９は、下部ブラケット７１Ｂに形成されている図示しないネジ孔に螺合する２本のボルト８０’によって、ガイド孔７９の範囲内で位置調整可能に固定されている。
実際の茶園管理作業に際しては、茶畝の幅に合わせて、左右の各検知板７１Ｄを基軸７１Ｃとともに移動させて、茶畝に対して各検知板７１Ｄが最適な当接状態となるようにすればよい。
【００２７】
次に、本発明の操舵制御装置の制御手順について説明する。
【００２８】
図６に示されるように、片側の茶樹裾部が、例えば１０ｍに亘って徐々に幅が狭くなっていくような茶畝９２の場合には、操舵制御部７０は、茶畝９２が斜めになり始めた最初の段階で、図中左の検知板７１Ｄによって検出される当接角度に基づいて、図中左側の茶樹までの距離Ｌ１を算出し、この距離Ｌ１と、図中右側の検知板７１Ｄと茶樹までの距離（図６の場合は０）を加算し、この加算値に１／２を乗ずることによって両側の茶樹裾部までの平均距離Ｌ２を算出する。そして、操舵制御部７０は、左右の走行装置３と両側の茶樹裾部との距離が、それぞれ平均距離Ｌ２となるように走行装置３の進行方向を制御する。この制御手順では、検知板７１Ｄによって所定時間毎に茶樹裾部との当接角度（距離）が検出され、検出された距離から算出される平均距離となるように、つまり、茶樹裾部に当接する左右の検知板７１Ｄの角度が同じ角度になるように走行装置３の進行方向を随時制御する。
【００２９】
従来は、最初の検知板と茶樹裾部との当接位置を基準として、検知板が常に基準位置となるように自動操舵を行っていたため、茶畝へ茶葉摘採機を進入させる際に、進行方向を作業者自身が微妙にハンドルを操作して正確に進入させなければならなかったが、本実施形態によれば、茶畝への進入時に、誤って一方側に偏って進入したとしても自動的に茶葉摘採機１の中心が茶畝の中心と一致するように自動操舵されるために、ハンドル操作に要する作業負担を軽減できる。
【００３０】
尚、以上の実施形態では、茶葉摘採機に適用した場合について説明したが、これに限らず、乗用型の防除機、剪枝機等に適用することも可能である。
さらに、前述の実施形態では、走行装置の駆動手段としてゴムクローラを用いた場合について説明したが、ホイール（タイヤ）を用いたもの、鉄製のキャタピラを用いたものでもよい。
【００３１】
加えて、本実施形態は、摘採装置が全面刈りのものに適用した場合ついて説明したが、片面刈りの摘採装置にも本発明を適用可能である。
本実施形態では、前進用茶樹検知手段７１のみを有する茶葉摘採機について説明したが、後進用茶樹検知手段を有する茶葉摘採機に適用可能なことは勿論である。この場合、後進用茶樹検知手段のみをクローラ３３の外側に位置するように設置することも可能である。
本実施形態では、駆動手段であるクローラ３３の駆動源として油圧モータ３４，３４’を用いているが、これに限らず、電気モータ或いは内燃機関等、摘採機を走行させることが可能であれば、どのような駆動源を利用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、茶畝への進入時に、誤って一方側に茶葉摘採機等が偏って進入した場合でも、自動的に摘採機を茶畝の中心に導くように自動操舵するようにしている。このため、茶葉摘採機等の運転時にハンドル操作に要する負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係る操舵制御装置が適用された茶葉摘採機を示す斜視図である。
【図２】図１に示される茶葉摘採機の側面図である。
【図３】本実施形態の操舵制御装置に用いられる油圧制御回路のブロック図である。
【図４】本実施形態の操舵制御装置の回路構成を示したブロック図である。
【図５】茶樹検知手段の構造を示した斜視図である。
【図６】茶畝と検知板との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
１  茶葉摘採機
２  車体本体
２１  ２２  門型フレーム
２３  昇降フレーム
２３ａ  ガイドロッド
２４  乗車板
２５  連結フレーム
２６  操縦席
２７  操縦部
２８  手すり用フレーム
３  走行装置
３１  駆動輪
３２  従動輪
３３  ゴムクローラ
３４  ３４’  油圧モータ
３５  補強フレーム
３６  転輪
４  摘採装置
４１  支持フレーム
４２  側板
４３  刈刃
４４  ４５  エンジン
４６  送風管
４６ａ  ノズル
４７  昇降体
４７ａ  ローラ
４８  昇降モータ
６  荷受部材
６０  エンジン
６２  オイルポンプ
６３  方向切換弁
６４  ６４’  回転用方向切換弁
７０  操舵制御部
７１  前進用茶樹検知手段
７１Ｃ  基軸
７１Ｄ  検知板
７１Ｄ１  ７１Ｄ１’  傾斜面
７７  角度センサ
７８  ７９  位置調整部材
９２  茶畝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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