(57)【要約】【課題】予め設定された動作プログラムに基づいて自律的に移動して芝刈りを行う芝刈機において、従来刈刃が小石等に衝突して欠損した場合の対策が施されていなかった。本発明では、刈刃が欠損した場合に刈刃モータの支持状態が振動により緩むことを未然に防止して当該芝刈機の耐久性及びメンテナンス性を高める。【解決手段】刈刃２６の回転状態について異常を検知する刈刃異常検知部２５（振動センサ２５ａ）と、刈刃異常検知部２５の検知情報に基づいて刈刃の異常状態を周囲に報知する刈刃異常報知部１３を備えた構成とする。刈刃異常検知部２５で異常が検知された場合に、刈刃モータ２４を自動停止させる構成としてもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自律的に動作可能な芝刈機であって、刈刃モータにより回転する刈刃と、該刈刃の回転状態について異常を検知する刈刃異常検知部と、該刈刃異常検知部により前記刈刃の回転状態についての異常が検知されるとその事実を周囲に報知する報知手段を備えた芝刈機。
【請求項２】
自律的に動作可能な芝刈機であって、刈刃モータにより回転する刈刃と、該刈刃の回転状態について異常を検知する刈刃異常検知部と、該刈刃異常検知部により前記刈刃の回転状態について異常が検知されると前記刈刃モータを自動停止させる刈刃モータ制御部を備えた芝刈機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の芝刈機であって、前記刈刃異常検知部が前記刈刃の回転状態の異常として振動を検知する振動検知部を有する芝刈機。
【請求項４】
請求項３記載の芝刈機であって、前記振動検知部として振動センサを用いた芝刈り機。
【請求項５】
請求項３記載の芝刈機であって、前記刈刃モータにおける電流の変動に基づいて振動を検知する構成とした芝刈機。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載した芝刈機であって、前記刈刃の回転についての異常状態を報知する報知手段として、音声報知手段又は文字表示手段又は発光表示手段又は携帯端末機への無線通信手段を備えた芝刈機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芝の刈り込み作業に用いる電動式の芝刈機に関する。
【背景技術】
【０００２】
刈刃モータ（電動モータ）により刈刃を回転させる電動式の芝刈機には、予め定められた動作プログラムに基づいて自律的に自走する芝刈機が提供されている。この自律走行型の芝刈機に関する技術が下記の特許文献に開示されている。これら特許文献に開示された自律走行型の芝刈機によれば、手押し式の芝刈機のように使用者が手で押して移動させる必要がないことから、ほぼ無人で芝刈り作業を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９１６３２０号公報
【特許文献２】特許第４２４６７０１号公報
【特許文献３】特開２０１２−９４１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の自立走行型の芝刈機では、刈刃が小石等に衝突して欠損した場合について考慮されていなかった。刈刃モータにより高速で回転する刈刃が欠損するとその回転のアンバランスによる振動が発生する。このため、刈刃が欠損した状態のままで芝刈作業をし続けると、振動により刈刃モータの寿命が低下し、モータ取り付け部が緩んで刈刃モータががたつきやすくなる等の不具合の原因となる。手押し式の芝刈機の場合には振動あるいは異音の発生に使用者が気づいて即刻刈刃モータを停止させることから大きなトラブルにはなりにくい。これに対して自立走行型の芝刈機の場合には、無人で芝刈り作業を行うことが一般的であるため、刈刃の欠損により振動あるいは異音発生状態のまま芝刈り作業を長時間続行されるおそれがある。
【０００５】
本発明は、自律的に動作して芝刈り作業を無人で行うことができる無人芝刈機であって、刈刃に欠損等の異常が発生した場合にこれを自動で検知して周囲に報知し、あるいは刈刃モータが自動的に停止されることにより当該芝刈機の耐久性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題は、以下の各発明によって解決される。第１の発明は、自律的に動作可能な芝刈機であって、刈刃モータにより回転する刈刃と、刈刃の回転状態について異常を検知する刈刃異常検知部と、刈刃異常検知部により刈刃の回転状態についての異常が検知されるとその事実を周囲に報知する報知手段を備えた芝刈機である。
【０００７】
第１の発明によれば、刈刃に異常が発生すると、これが刈刃異常検知部で検知される。刈刃異常検知部で刈刃の回転状態について異常が検知されると、その事実が周囲に報知されることにより、使用者が当該芝刈機を停止させることができ、これにより刈刃モータの保護を図って当該芝刈機の耐久性を高めることができる。
【０００８】
第２の発明は、自律的に動作可能な芝刈機であって、刈刃モータにより回転する刈刃と、刈刃の回転状態について異常を検知する刈刃異常検知部と、刈刃異常検知部により刈刃の回転状態について異常が検知されると刈刃モータを自動停止させる刈刃モータ制御部を備えた芝刈機である。
【０００９】
第２の発明によれば、刈刃に異常が発生すると、これが刈刃異常検知部で検知される。刈刃異常検知部で刈刃の回転状態について異常が検知されると、刈刃異常検知部から刈刃モータ制御部に自動停止信号が出力されて刈刃モータが自動的に停止される。刈刃の回転状態に異常が発生すると、刈刃モータが自動的に停止され、これにより当該刈刃モータの保護が図られて芝刈り機の耐久性が高められる。
【００１０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、刈刃異常検知部が刈刃の回転状態の異常として振動を検知する振動検知部を有する芝刈機である。
【００１１】
第３の発明によれば、刈刃が例えば小石に接触する等して欠損するとその回転状態について重量バランスが崩れる結果、当該刈刃及び刈刃モータでの振動が発生し、この振動が振動検知部で検知されてその事実が報知され、若しくは刈刃モータが自動停止される。
【００１２】
第４の発明は、第３の発明において、振動検知部として振動センサを用いた芝刈り機である。
【００１３】
第４の発明によれば、振動検知部として振動センサを用いることにより、簡易かつ低コストな構成で刈刃及び刈刃モータの振動を検知することができる。
【００１４】
第５の発明は、第３の発明において、刈刃モータにおける電流の変動に基づいて振動を検知する構成とした芝刈機である。
【００１５】
第５の発明によれば、刈刃モータへの供給電流の変動が一定以上に達した時点でこれを刈刃以上検知部が異常振動として検知し、これに基づいて刈刃の回転状態について異常が発生したことが周囲に報知され、若しくは刈刃モータが自動的に停止される。
【００１６】
第６の発明は、第１〜第５の何れか一つの発明において、刈刃の回転についての異常状態を報知する報知手段として、音声報知手段又は文字表示手段又は発光表示手段又は携帯端末機への無線通信手段を備えた芝刈機である。
【００１７】
第６の発明によれば、刈刃の回転状態について刈刃異常検知部により異常が検知されると、その事実が報知手段により周囲に報知される。報知手段としては、音声報知手段又は文字表示手段又は発光表示手段又は携帯端末機への無線通信手段を用いることができる。音声報知手段を用いる場合には、刈刃の回転状態について異常が発生した事実が音声により報知される。文字表示手段を用いる場合には、刈刃の回転状態について異常が発生した事実が文字表示により周囲に報知される。発光表示部を報知手段として用いる場合には、刈刃の回転状態について異常が発生すると、発光表示部が発光して報知される。発光表示部の発光には光源の点灯、点滅あるいはこれらの組み合わせで種々内容の報知を実現できる。
【００１８】
報知手段として、携帯端末機への無線通信を利用することができる。この場合、刈刃の回転状態に異常が発生すると、これが刈刃異常検知部で検知される。刈刃異常検知部で刈刃の異常が検知されると、予め登録した携帯端末機に向けて刈刃の回転状態について異常が発生した旨の無線通信がなされる。以上の種々形態の報知手段により、若しくはこれら種々形態の報知手段を組み合わせて異常を報知することにより、使用者は迅速に当該刈刃について異常が発生した事実を知ることができ、これにより迅速に刈刃交換等のメンテナンス作業を行うことができ、ひいては当該芝刈機の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】自律動作型の芝刈機の全体斜視図である。
【図２】同じく自律動作型の芝刈機の縦断面図である。
【図３】別形態の刈刃異常報知部を備えた芝刈機の全体斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。芝刈機１は、自立的に移動しつつ芝の刈り込みを行う機能を備えている。芝刈機１は、別途用意した充電器で充電することにより繰り返し使用可能なバッテリ３０を電源として取り付けることができる。このバッテリ３０は、バッテリパックとも称されるもので、充電式のねじ締め機や切断機等の主として手持ち式の電動工具の電源として取り付け可能なものをそのまま利用することができる。バッテリ３０として例えば１８Ｖ仕様のリチウムイオンバッテリを用いることができる。
【００２１】
図１及び図２に示すように芝刈機１は、本体ケース１０と機構部２０と制御装置Ｃを備えている。本体ケース１０は樹脂製で、機構部２０及び制御装置Ｃのほぼ全体を覆う形状及び大きさのカバーとしての機能を有している。本体ケース１０の上面には、「ＳＴＯＰ」の表示がなされた大型の押しボタン１１が配置されている。この押しボタン１１は非常停止用の押しボタンで、使用者がこの押しボタン１１を押し操作すると、芝刈機１の移動動作及び刈り込み動作が緊急停止される。
【００２２】
押しボタン１１の前側には、刈刃異常報知部１３が配置されている。刈刃異常報知部１３は、文字表示用の液晶パネル１３ａと３つの発光部１３ｂとブザー１３ｃを備えている。刈刃異常報知部１３の詳細については後述する。
【００２３】
押しボタン１１と刈刃異常報知部１３の左右には、本体ケース１０の主として上面の傷つきを防止するためのガード部１２が一対設けられている。当該芝刈機１の上下反転させると、左右一対のガード部１２が接地して押しボタン１１や刈刃異常報知部１３が直接接地することが防止される。これにより例えば当該芝刈機１のメンテナンス作業を行うために上下反転させた場合であっても、押しボタン１１や刈刃異常報知部１３の損傷が防止されるようになっている。
【００２４】
図２に示すように機構部２０は、機構ベース２１を備えている。機構ベース２１の前側に左右一対の補助輪２２が回転自在に支持されている。左右の補助輪２２は、それぞれ左右に首振り自在に支持されている。機構ベース２１の後側に左右一対の駆動輪２３が回転自在に支持されている。小径の補助輪２２に対して、駆動輪２３には大径の車輪が用いられている。
【００２５】
機構ベース２１の後部には、左右一対の走行モータ２７が配置されている。この左右一対の走行モータ２７をそれぞれ駆動源として左右一対の駆動輪２３が回転する。走行モータ２７は、正逆回転可能かつ回転速度を変速可能に制御される。左右の走行モータ２７の回転方向及び回転速度が相互に独立して制御されることにより、左右の駆動輪２３の回転方向及び回転速度が相互に独立して制御され、これにより当該芝刈機１の移動方向（前進、後退）、移動速度及び旋回動作が任意に制御される。
【００２６】
機構ベース２１の後部であって左右の駆動輪２３間に、電源部４０が配置されている。電源部４０には、一つのバッテリ３０を取り付けるためのバッテリ取り付け部３１が設けられている。バッテリ３０は、直方体形状のバッテリケース内に複数本のセルを内装した１８Ｖ仕様のリチウムイオンバッテリで、バッテリ取り付け部３１から取り外して別途用意した充電器で充電することにより繰り返し使用することができる。バッテリ３０は、電動ねじ締め機や電動ドリル等の他の充電式電動工具のバッテリとしても用いられる汎用の高いスライド取り付け形式のバッテリで、他の充電式電動工具との間で使い回すことができる。このバッテリ３０の取り付け方向、取り外し方向が図２中白抜き矢印で示されている。
【００２７】
機構ベース２１のほぼ中央に一つの刈刃モータ２４が支持されている。刈刃モータ２４も、バッテリ３０を電源としている。刈刃モータ２４の出力軸２４ａに、刈刃２６が取り付けられている。
【００２８】
機構ベース２１の前部には、当該芝刈機１の動作を制御するための制御装置Ｃが配置されている。この制御装置Ｃにより、当該芝刈機１の前進、後退及び左右旋回動作、刈刃モータ２４の起動、停止等の主たる動作が予めインプットされた制御プログラムに基づいて制御される。制御装置Ｃには、当該芝刈機１の自律動作に必要な各種のセンサの情報が入力される。各種センサには、この種の自律動作型の無人芝刈機が備える接触センサ、方位センサ、距離センサ等の自律動作のために必要なセンサが含まれる。
【００２９】
制御装置Ｃには、刈刃モータ制御部２が設けられている。刈刃モータ制御部２は、主として刈刃モータ２４の動作状態を制御する機能を有している。刈刃モータ２４には、刈刃異常検知部２５が設けられている。刈刃異常検知部２５は、刈刃モータ２４への供給電流の変動を原因とする振動を検知する振動センサ２５ａを備えている。振動センサ２５ａにより検知される刈刃モータ２４の振動データが刈刃モータ制御部２に送信される。
【００３０】
例えば、刈刃２６が回転中に小石等に衝突して欠損した場合にはその回転バランスが崩れるため刈刃モータ２４の振動が大きくなり、その結果刈刃モータ２４への供給電流が大きく変動する。供給電流の変動は刈刃異常検知部２５の振動センサ２５ａで検知される。刈刃異常検知部２５で検知される供給電流の変動は刈刃モータ制御部２へデータ送信される。供給電流の変動が一定値以上に達すると、刈刃モータ制御部２から刈刃異常報知部１３に対して指令が出力される。
【００３１】
なお、所定の電流の変動が一定時間継続した状態を異常として判断してもよい。さらに、変動の値と変動継続時間とに基づいて、異常を判断してもよい。
【００３２】
このように刈刃の回転状態について異常が発生した場合に、刈刃異常報知部１３では、液晶パネル１３ａに「刈刃の回転異常発生」との文字表示がなされるとともに、３つの発光部１３ｂが点滅し、かつブザー１３ｃが鳴る。これにより使用者は当該芝刈機１から離れていても、異常発生の事実をその場で認識することができる。刈刃の異常発生を認識した使用者は、通常の操作により当該芝刈機１を停止させるか、押しボタン１１を押し操作して当該芝刈機１を緊急停止させることにより、刈刃モータを迅速に停止させて当該芝刈機１の損傷を回避することができる。
【００３３】
以上のように構成した本実施形態の芝刈機１によれば、刈刃２６の欠損等を原因として刈刃モータ２４に振動が発生した場合に、これが刈刃異常検知部２５で検知される。刈刃異常検知部２５の検知情報は刈刃モータ制御部２に出力される。刈刃モータ制御部２に入力される振動値が一定値に達すると、刈刃異常報知部１３でその事実が周囲に報知される。本実施形態では、液晶パネル１３ａに文字情報として報知され、発光部１３ｂが点滅し、さらにブザー１３ｃが鳴ることにより、当該芝刈機１から離れた使用者が刈刃２６の回転について異常が発生したことを迅速に知ることができる。
【００３４】
当該芝刈機１の無人運転中に、刈刃２６が欠損等してその回転状態に異常が発生した場合であっても使用者がこれを迅速に知って刈刃モータ２４を停止させることができ、当該異常状態を長時間放置するといったトラブルを未然に回避することができる。これにより刈刃モータ２４の支持状態に緩みが発生するトラブルを未然に防止することができ、ひいては当該芝刈機１の耐久性及びメンテナンス性を一層高めることができる。
【００３５】
以上説明した実施形態には種々変更を加えることができる。例えば、振動センサ２５ａにより刈刃モータ２４への供給電流の変動を検知することにより当該刈刃モータ２４の振動を間接的に検知する刈刃異常検知部２５を例示したが、刈刃モータ２４の振動を直接検知する振動センサを用いる構成としてもよい。
【００３６】
また、刈刃モータ２４の振動を検知する刈刃異常検知部２５を例示したが、刈刃モータ２４の回転数の変動あるいは異音の発生を検知し、若しくは当該芝刈機１自体の振動を検知する刈刃異常検知部２５としてもよい。いずれの場合にも、刈刃異常報知部１３で各種の報知をすることにより、刈刃モータ２４を迅速に停止させることができる。
【００３７】
刈刃異常報知部１３は、液晶パネル１３ａによる文字情報、発光部１３ｂの点滅、ブザー１３ｃの音情報を報知する構成を例示したが、何れかを省略してもよい。例えば「刈刃に異常が発生しました」との音声情報を報知する構成としてもよい。
【００３８】
さらに、刈刃２６の回転状態に異常が発生した場合に、刈刃異常報知部１３で報知する構成を例示したが、これに加えて若しくは代えて刈刃モータ２４を停止させる構成としてもよい。刈刃２６の回転状態に異常が発生した場合に、これを刈刃異常検知部で検知し、検知された情報を刈刃モータ制御部に出力し、刈刃モータ制御部の指令により刈刃モータ２４を自動停止させることにより、当該芝刈機１の周囲に使用者が存在しない完全無人運転中におけるトラブルを未然に防ぐことができる。
【００３９】
刈刃２６の異常状態を報知する手段として、例示した刈刃異常報知部１３に加えて若しくは代えて携帯端末機への無線通信を利用することができる。図３には、上記例示した刈刃異常報知部１３に代えて無線送信用のアンテナ１４を備えた芝刈機１が示されている。この場合、刈刃異常検知部２５で刈刃２６の異常が検知されると、刈刃モータ２４を自動停止させるとともに、予め登録した携帯端末機１５に向けて刈刃の回転状態について異常が発生した旨の無線通信がなされることにより、使用者は刈刃２６の回転状態について異常が発生した事実を迅速に知ることができる。
【００４０】
上記の実施形態においては、バッテリ３０が電動工具用の取り外し可能なバッテリの例を示したが、バッテリは予め内蔵されているものであってもよい。また、駆動輪が後輪の例を示したが、前輪駆動、４輪が駆動するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…芝刈機
２…刈刃モータ制御部
Ｃ…制御装置
１０…本体ケース
１１…押しボタン（非常停止用）
１２…ガード部
１３…刈刃異常報知部
１３ａ…液晶パネル、１３ｂ…発光部、１３ｃ…ブザー
１４…アンテナ
１５…携帯端末機
２０…機構部
２１…機構ベース
２２…補助輪
２３…駆動輪
２４…刈刃モータ、２４ａ…出力軸
２５…刈刃異常検知部、２５ａ…振動センサ
２６…刈刃
２７…走行モータ
３０…バッテリ（バッテリパック）
３１…バッテリ取り付け部
４０…電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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