| 【発明の名称】 |
芝生用雑草除去機 |
| 【発明者】 |
【氏名】林 元一
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| 【要約】 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 台車（２）と、各々周囲に多数の切刃（３ａ）を一体的に有して概略円板状をなし、その中心軸線が実質的に前記台車の前後方向へ延在する配置にて、前記台車の前後方向に互いに部分的に重なりながら前記台車の左右方向へ並べられて前記台車に設けられた複数枚の草刈り刃（３）と、前記台車に設けられて、前記複数枚の草刈り刃をそれぞれその中心軸線周りに回転駆動する草刈り刃回転駆動手段（４）と、前記台車に設けられて、前記複数枚の草刈り刃を互いに独立に、芝生の植えられた地面に僅かに食い込む作業位置とその地面から離れる待機位置との間で昇降させる草刈り刃昇降駆動手段（８）と、を具えてなる、芝生用雑草除去機。
【請求項２】 前記各草刈り刃の切刃（３ａ）は鋸歯状に、交互に反対向きに反るとともに交互に歯先を反対向きに形成されていることを特徴とする、請求項１記載の芝生用雑草除去機。
【請求項３】 前記複数枚の草刈り刃の台車進行方向前方側の上方に位置する配置にて前記台車に設けられて、それらの草刈り刃の前方の地上に生えている草を検知する草検知手段（１６）と、前記草検知手段の出力信号に基づき、芝生中の雑草を識別するとともにその識別した雑草が前記複数枚の草刈り刃のうち何れの草刈り刃の前方にあるかを検出する雑草位置検出手段（１９）と、前記雑草位置検出手段の出力信号に基づき、前記草刈り刃昇降駆動手段を作動させて、前記複数枚の草刈り刃のうち前方に雑草がある草刈り刃のみを前記待機位置から前記作業位置へ一時的に下降させることにより、その草刈り刃で前方の雑草を刈り取らせる草刈り刃昇降制御手段（２０）と、を具えることを特徴とする、請求項１または２記載の芝生用雑草除去機。
【請求項４】 前記草検知手段は撮像装置（１６）であり、前記雑草位置検出手段は、前記撮像装置が出力する画像信号を画像処理することによって芝生中の雑草の識別と位置検出とを行う画像処理装置（１９）であることを特徴とする、請求項１から３までの何れか記載の芝生用雑草除去機。
【請求項５】 前記台車に設けられて、その台車を走行駆動する台車走行駆動手段を具えることを特徴とする、請求項１から４までの何れか記載の芝生用雑草除去機。
【請求項６】 前記台車に設けられて、自動的に若しくは遠隔操作に基づきその台車の車輪を操舵する車輪操舵手段を具えることを特徴とする、請求項５記載の芝生用雑草除去機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は雑草除去機に関し、特には、公園やゴルフ場等の、広範囲に植えられた芝生中の雑草を短時間で効率的に除去し得る、芝生用雑草除去機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来の芝生用の雑草除去機としては、例えば特開平６−２６９２０１号公報にて開示された除草機が知られており、この除草機は、前後の側部にそれぞれ車輪を具える機枠の概略中央部の位置に、その機枠の左右方向へ延在する中心軸線周りに回転駆動されるとともにその回転に従って相互間の角度を変えて開閉作動する左右二枚の回転刃を具え、地中に沈めたそれらの回転刃で雑草を挟んで引き抜くことにより、芝生中の雑草を除去するものである。
【０００３】しかしながら、かかる従来の芝生用雑草除去機にあっては、開閉作動する左右二枚の回転刃の間に位置する雑草しか除去することができないことから雑草除去可能範囲が極めて狭いため、公園やゴルフ場等の、広範囲に植えられた芝生中の雑草を除去するには時間がかかりすぎるという不都合があった。
【０００４】従来の芝生用の雑草除去機としてはまた、特開平９−１３７号公報にて開示された除草機も知られており、この除草機は、前後の側部にそれぞれ車輪を具える機枠の概略中央部の位置に、機枠の内側の地面を撮像して機枠の内側での雑草の位置を画像処理より検出する雑草位置検出装置と、その機枠の内側で前後左右方向へ水平移動可能な引き抜き器具とを具え、機枠を一旦停止させてその雑草位置検出装置で検出した位置に引き抜き器具を水平移動させて雑草を引き抜くという作業を繰り返すことで、芝生中の雑草を除去するものである。
【０００５】しかしながら、かかる従来の芝生用雑草除去機にあっても、機枠を走行させながら雑草を除去することはできず、しかも一つの引き抜き器具を機枠の内側で前後左右方向へ水平移動させて一本づつ雑草を抜いてゆくので、公園やゴルフ場等の、広範囲に植えられた芝生中の雑草を除去するには時間がかかりすぎるという不都合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】この発明は、上記課題を有利に解決した芝生用雑草除去機を提供することを目的とするものであり、この発明の芝生用雑草除去機は、台車と、各々周囲に多数の切刃を一体的に有して概略円板状をなし、その中心軸線が実質的に前記台車の前後方向へ延在する配置にて、前記台車の前後方向に互いに部分的に重なりながら前記台車の左右方向へ並べられて前記台車に設けられた複数枚の草刈り刃と、前記台車に設けられて、前記複数枚の草刈り刃をそれぞれその中心軸線周りに回転駆動する草刈り刃回転駆動手段と、前記台車に設けられて、前記複数枚の草刈り刃を互いに独立に、芝生の植えられた地面に僅かに食い込む作業位置とその地面から離れる待機位置との間で昇降させる草刈り刃昇降駆動手段と、を具えてなるものである。
【０００７】かかるこの発明の芝生用雑草除去機にあっては、複数枚の概略円板状の草刈り刃が、各中心軸線が実質的に台車の前後方向へ延在する配置、すなわち円板状の面が実質的に台車の前後方向へ向く配置にて、台車の前後方向に互いに部分的に重なりながら台車の左右方向へ並べられており、その台車を芝生上で作業者による手押し、トラクタ等による牽引あるいはその台車の自走によって走行させて、その走行中、上記複数枚の草刈り刃の何れかの前方に雑草が生えていたら、その前方に雑草が生えている草刈り刃のみを草刈り刃昇降駆動手段によって、地面から離れる待機位置から、芝生の植えられた地面に僅かに食い込む作業位置へ下降させ、それに伴ってその前方に雑草が生えている草刈り刃を草刈り刃回転駆動手段により回転駆動する。これによりその作業位置へ下降した草刈り刃が、その雑草のある位置を通過しながら周囲の多数の切刃でその雑草の根を切るとともにそれらの切刃に引っ掛けてその雑草を側方へ引き抜き、その雑草を除去する。そしてその後は、作業位置へ下降させた草刈り刃を草刈り刃昇降駆動手段によって再び上記待機位置へ上昇させる。なお、草刈り刃回転駆動手段は、全ての草刈り刃を常時回転駆動するようにしても良いが、好ましくは、何れかの草刈り刃を上記作業位置へ下降させている間だけ、全ての草刈り刃若しくはその下降させた草刈り刃のみを回転駆動するようにする。
【０００８】従って、この発明の芝生用雑草除去機によれば、台車の一度の走行で、台車の左右方向へ並べられた複数枚の草刈り刃全体の幅に概略相当する幅の帯状範囲の芝生中の雑草を除去することができことから、雑草除去可能範囲が極めて広いので、公園やゴルフ場等の、広範囲に植えられた芝生中の雑草も短時間で効率的に除去することができる。しかもこの発明の芝生用雑草除去機によれば、前方に雑草が生えている草刈り刃のみを、芝生の植えられた地面に僅かに（芝草の根の深さよりも充分浅い例えば１ｃｍ程度の深さまで）食い込む作業位置へ、その草刈り刃の通過によってその雑草を除去する間のみ一時的に下降させるので、芝生をほとんど痛めることがない。
【０００９】なお、この発明の芝生用雑草除去機においては、前記各草刈り刃の多数の切刃をそれぞれ小さなスコップ状としても良いが、好ましくは、前記各草刈り刃の切刃を鋸歯状に、交互に反対向きに反らせるとともに交互に歯先を反対向きに形成するものとする。かかる形状の切刃によれば、草刈り刃の切刃の分布に厚みを持たせ得るとともに、雑草からの抵抗が過大になるのを防止し得て、切刃で雑草の根を切るとともに切刃に引っ掛けて雑草を側方へ引き抜く作用をより確実に行うことができる。
【００１０】さらにこの発明の芝生用雑草除去機においては、作業者が芝生上を見て雑草の位置を確認しながら草刈り刃昇降駆動手段をスイッチ等で作動させても良いが、好ましくは、前記複数枚の草刈り刃の台車進行方向前方側の上方に位置する配置にて前記台車に設けられて、それらの草刈り刃の前方の地上に生えている草を検知する草検知手段と、前記草検知手段の出力信号に基づき、芝生中の雑草を識別するとともにその識別した雑草が前記複数枚の草刈り刃のうち何れの草刈り刃の前方にあるかを検出する雑草位置検出手段と、前記雑草位置検出手段の出力信号に基づき、前記草刈り刃昇降駆動手段を作動させて、前記複数枚の草刈り刃のうち前方に雑草がある草刈り刃のみを前記待機位置から前記作業位置へ一時的に下降させることにより、その草刈り刃で前方の雑草を刈り取らせる草刈り刃昇降制御手段と、を具えるものとする。
【００１１】このようにすれば、複数枚の草刈り刃の車両進行方向前方側の上方に位置する配置にて台車に設けられた草検知手段が、それらの草刈り刃の前方の地上に生えている草を検知し、雑草位置検出手段が、草検知手段の出力信号に基づき、芝生中の雑草を識別するとともにその識別した雑草が複数枚の草刈り刃のうち何れの草刈り刃の前方にあるかを検出し、そして草刈り刃昇降制御手段が、雑草位置検出手段の出力信号に基づき、草刈り刃昇降駆動手段を作動させて、複数枚の草刈り刃のうち前方に雑草がある草刈り刃のみを待機位置から作業位置へ一時的に下降させるので、前方に雑草がある草刈り刃のみを自動的に昇降させ得て、例えば作業者が手押しで台車を走行させる場合でも作業者の負担を減らすことができ、また、台車をトラクタ等で牽引したり自走させたりする場合にも容易に対応することができる。
【００１２】さらにこの発明の芝生用雑草除去機においては、前記草検知手段を例えば各草刈り刃毎に設けた光学式の距離センサとするとともに、前記雑草位置検出手段を例えばその距離センサで検出した草丈が特に高い位置を雑草がある位置とマイクロコンピュータ等で判断する装置としても良いが、好ましくは、前記草検知手段を、撮像装置とし、前記雑草位置検出手段を、前記撮像装置が出力する画像信号を芝あるいは雑草の色彩や形状に基づき画像処理することによって芝生中の雑草の識別と位置検出とを行う画像処理装置とする。このようにすれば、より確実に雑草の位置を検出することができる。
【００１３】さらにこの発明の芝生用雑草除去機は、前記台車に設けられて、その台車を走行駆動する台車走行駆動手段を具えていても良く、このようにすれば、作業者が手押しで台車を走行させなくて済むので作業者の負担を減らすことができる。
【００１４】さらにこの発明の芝生用雑草除去機は、前記台車に設けられて、自動的に若しくは、作業者や所定場所に設置された制御装置等による遠隔操作に基づき、その台車の車輪を操舵する車輪操舵手段を具えていても良く、このようにすれば、当該雑草除去機に作業者がついて回る必要をなくし得て、広範囲に植えられた芝生中の雑草の除去をより容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここに、図１（ａ）は、この発明の芝生用雑草除去機の一実施例を示す側面図、同図（ｂ）は、その実施例の雑草除去機の平面図、図２は、その実施例の雑草除去機の草刈り刃の部分を拡大して示す平面図、そして図３は、その実施例の雑草除去機の草刈り刃の部分を拡大して示す正面図である。
【００１６】この実施例の芝生用雑草除去機は、図１に示すように、四隅にゴムタイヤ１を回転自在に支持する台車２を具えており、台車２の前部（図では右側部分）にはコ字状の切欠部２ａが形成されている。そして台車２の前方には、各々概略円板状をなす９枚）の草刈り刃３が、その中心軸線が実質的に台車２の前後方向へ延在して台車前方へゆくに従い僅かに下がってゆく配置にて、図２および図３に示すように台車２の前後方向に互いに部分的に重なりながら、台車２の左右方向へ並べられて設けられており、それらの草刈り刃３は各々、図３の左端部に代表で示すように、周囲に多数の切刃３ａを一体的に有している。
【００１７】ここで、各草刈り刃３の多数の切刃３ａは、図４から明らかなように、その中心軸線の傾斜に対応して各々前方へ僅かに折曲されており、さらにそれらの切刃３ａは鋸歯状に、交互に反対向きに反るとともに交互に歯先を反対向きに形成されている。
【００１８】台車２上には、図１に示すように、各草刈り刃３の後方の位置に、草刈り刃回転駆動手段としての減速機内蔵型ＤＣモータ４が配置されており、それらのＤＣモータ４は、全体としてカバー５により保護されるとともに、台車２の左右方向へ延在する揺動軸線Ａ周りに互いに独立して揺動可能に、各々ブラケット６を介して台車２に支持されている。そしてそれらのＤＣモータ４の出力軸は各々、対応する草刈り刃３に、上記台車２の前部の切欠部２ａの内側に配置された駆動軸７を介して一体的に結合されており、これによりここでは、各草刈り刃３を各ＤＣモータ４によって独立に、何れの回転方向にも回転駆動することができる。
【００１９】台車２上にはまた、図１に示すように、各ＤＣモータ４とそれに対応する草刈り刃３との中間の位置の上方に、草刈り刃昇降駆動手段としての電磁ソレノイド式アクチュエータ８が下向きに配置されており、それらのアクチュエータ８は、全体としてブラケット９を介して台車２に支持されている。ここで、各アクチュエータ８の作動ロッド８ａは、アクチュエータ８内のスプリングにより常時上向きに附勢されており、これにより各作動ロッド８ａは、アクチュエータ８内の電磁ソレノイドへ通電すると電磁的に附勢されてスプリングに抗しつつ下方へ進出し、アクチュエータ８内の電磁ソレノイドへの通電を止めるとスプリングで附勢されて上方へ後退する。
【００２０】そして、各アクチュエータ８の作動ロッド８ａの下端部には、図１（ａ）に示すように、台車２の下方まで延在する昇降ブラケット１０が取り付けられ、その昇降ブラケット１０の中間部には、環状の軸受け１１が、台車２の左右方向へ延在する揺動軸線Ｂ周りに揺動可能に支持されており、その環状の軸受け１１は、その中心部を貫通する駆動軸７を、回転自在かつ軸線方向移動自在に支持している。さらにその昇降ブラケット１０の下端部には、これも台車２の左右方向へ延在する中心軸線周りに回転自在に、小さな車輪１２が支持されている。
【００２１】これによりここでは、各アクチュエータ８によって各駆動軸７およびその先端部に取り付けられた各草刈り刃３を独立に、図１（ａ）中実線で示す作業位置と仮想線で示す待機位置との間で昇降させることができ、その作業位置では、昇降ブラケット１０の下端部の車輪１２が、芝生１３の植えられた地面１４に着くことによって下降高さを制限されて、各草刈り刃３が地面１４に僅かに、すなわち図４に示すように芝草の根の先端部１５の一般的な深さである３ｃｍ程度よりも充分浅い例えば１ｃｍ程度の深さまで食い込み、またその待機位置では、地面１４から離れて、芝草の上端部よりも上方に位置する。
【００２２】さらに台車２には、図１に示すように、９枚の草刈り刃３の台車進行方向前方側の上方に位置する配置にて、草検知手段としてのＣＣＤ式撮像装置（いわゆるＣＣＤカメラ）１６が設けられており、そのＣＣＤ式撮像装置１６は、ブラケット１７を介して台車２に支持されて、図１（ｂ）に示すそれらの草刈り刃９の前方の地上の所定範囲Ｃひいては、そこに生えている草を撮像する。
【００２３】さらに台車２上には、図１に示すように、上記ＣＣＤ式撮像装置１６の出力する画像信号を芝草あるいは雑草の色彩や形状に基づき既知の手段で画像処理することによって芝生１３中の雑草１８の識別と位置検出とを行う、雑草位置検出手段としての、通常のマイクロコンピュータを具える画像処理装置１９が搭載されており、この画像処理装置１９は、芝生１３中の雑草１８を識別するとともに、その識別した雑草１８が９枚の草刈り刃３のうち何れの草刈り刃３の前方にあるかを検出することができる。
【００２４】さらに台車２上には、図１に示すように、上記画像処理装置１９の出力信号に基づき、９枚の草刈り刃３にそれぞれ対応する９個のアクチュエータ８の１個または複数個を作動させて、それら９枚の草刈り刃３のうち前方に雑草１８がある１枚または複数枚の草刈り刃３のみを上記待機位置から上記作業位置へ一時的に下降させる、草刈り刃昇降制御手段としての、通常のマイクロコンピュータを具えるプログラマブルコントローラ２０が搭載されており、そのプログラマブルコントローラ２０はまた、前方に雑草１８がある１枚または複数枚の草刈り刃３を上記待機位置から上記作業位置へ下降させている間だけ、しかもそれら前方に雑草１８がある草刈り刃３に対応するＤＣモータ４のみに直流電流を供給することで前方に雑草１８がある草刈り刃３のみを回転させてそれらの雑草を除去し、これによって消費電力の無駄を省く。さらに上記プログラマブルコントローラ２０は、２枚以上の草刈り刃３を同時に回転させる場合には、概略同枚数ずつの草刈り刃３を互いに逆方向に回転させ、これによって雑草１８からの抵抗により台車２の進行方向が乱されるのを防止する。
【００２５】そして台車２上には、図１に示すように、各ＤＣモータ４および各アクチュエータ８の他、ＣＣＤ式撮像装置１６、画像処理装置１９およびプログラマブルコントローラ２０へも電力を供給する、主電源としてのエンジン駆動式発電機２１と、予備電源としてのバッテリ２２とが搭載されており、これにより当該実施例の雑草除去機は、電源ケーブルを引きずることなしに広範囲にわたる雑草除去作業を行うことができる。
【００２６】加えて台車２上には、図１に示すように、その後方へ突出するようにハンドル２３が固設されており、作業者２４は、そのハンドル２３を持って台車２を押すことにより、当該実施例の雑草除去機を前進走行させることができ、またそのハンドル２３を押し下げて前側の２個のタイヤ１を浮かせながら台車２の向きを変えることにより、当該実施例の雑草除去機を方向転換させることができる。
【００２７】かかる実施例の雑草除去機にあっては、９枚の概略円板状の草刈り刃３が、各中心軸線が実質的に台車２の前後方向へ延在する配置、すなわち円板状の面が実質的に台車２の前後方向へ向く配置にて、台車２の前後方向に互いに部分的に重なりながら台車２の左右方向へ並べられており、その台車２を芝生１３上で作業者２４による手押しによって走行させて、その走行中、９枚の草刈り刃３の何れかの前方に雑草１８が生えていたら、その前方に雑草が生えている草刈り刃３のみをアクチュエータ８によって、地面から離れる待機位置から、芝生１３の植えられた地面１４に僅かに食い込む作業位置へ下降させ、それに伴ってその前方に雑草１８が生えている草刈り刃３をＤＣモータ４により回転駆動する。これによりその作業位置へ下降した草刈り刃３が、その雑草１８のある位置を通過しながら周囲の多数の切刃３ａでその雑草１８の根を切るとともにそれらの切刃３ａに引っ掛けてその雑草１８を側方へ引き抜き、その雑草１８を除去する。そしてその後は、作業位置へ下降させた草刈り刃３をアクチュエータ８によって再び上記待機位置へ上昇させる。なお、台車２ひいては草刈り刃３の移動速度は、本願発明者の実験の結果では１０〜２０ｃｍ／秒程度が確実な除去のために好ましいということが判明した。
【００２８】従って、この実施例の芝生用雑草除去機によれば、台車２の一度の連続的な走行で、台車２の左右方向へ並べられた９枚の草刈り刃３の全体の幅に概略相当する幅の帯状範囲の芝生１３中の雑草１８を除去することができことから、雑草除去可能範囲が極めて広いので、公園やゴルフ場等の、広範囲に植えられた芝生中の雑草も短時間で効率的に除去することができる。しかもこの実施例の芝生用雑草除去機によれば、前方に雑草１８が生えている草刈り刃３のみを、芝生１３の植えられた地面１４に僅かに食い込む作業位置へ、その草刈り刃３の通過によってその雑草１８を除去する間のみ一時的に下降させるので、芝生１３をほとんど痛めることがない。
【００２９】以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、草刈り刃回転駆動手段を一台のモータあるいはエンジンにより構成して、複数枚の草刈り刃を全て一緒に常時駆動するようにしても良く、また草刈り刃昇降駆動手段をエアシリンダや油圧シリンダにより構成しても良く、そして例えば、作業者が、目視によって雑草を発見したら、その雑草の位置に対応する草刈り刃昇降駆動手段をスイッチ操作等で作動させて草刈り刃を下降させるようにしても良い。
【００３０】またこの発明においては、比較的平坦な芝生に用いる場合には上記実施例における小さな車輪１２を省略して、草刈り刃昇降駆動手段が台車から一定距離だけ草刈り刃を下降させるようにしても良い。さらにこの発明においては、草検知手段を各草刈り刃毎に設けた光学式の距離センサとするとともに、雑草位置検出手段をその距離センサで検出した草丈が特に高い位置を雑草がある位置とマイクロコンピュータ等で判断する装置としても良く、このようにすれば比較的安価に、草検知手段と雑草位置検出手段とを構成することができる。
【００３１】さらにこの発明の雑草除去機は、台車に設けられてその台車を走行駆動する台車走行駆動手段を具えていても良く、また台車に設けられてコンピュータ制御で自動的に若しくは作業者や所定場所に設置された制御装置等による遠隔操作に基づきその台車の車輪を操舵する車輪操舵手段を具えて、公園内等の芝生全体につき作業者が付き添わなくても走査して雑草を除去し得るようにしても良く、さらには、上記草刈り刃で除去した雑草を回転するフォーク等を用いて回収する装置を併設するようにしても良い。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９７０７８８９３
【氏名又は名称】株式会社幹樹園
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）１月１３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 暁秀 （外８名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１９６６１１ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月２７日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−４８６２ |
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