JP4482508B2 - 作業機 - Google Patents

Description

本発明は、機体に走行部および作業部を備え、走行部で走行するとともに作業部で作業をおこなう作業機に関する。

作業機のなかには、作業機から離れた場所で遠隔操作部を操作し、遠隔操作部からの操作信号を作業機に伝えて作業機を走行させるものがある。
この作業機を遠隔操作する際には、作業機に備えたテレビカメラで作業エリアを撮影し、撮影した画像データをディスプレイに表示する。操作者は、ディスプレイに表示された画像を見ながら作業機を遠隔操作する（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−１７３６２８号公報

特許文献１の技術によれば、操作者は作業機から離れた場所で、作業機を遠隔操作することが可能である。このため、例えば、作業機を操作する際に、操作者は作業機に連れ従うように徒歩で移動しながら操作する必要がない。
操作者が作業機に連れ従って徒歩で移動する必要がないので、操作者にかかる負担は軽減される。

しかし、作業機を遠隔操作する際には、ディスプレイに表示された画像を見ながら操作する必要があり、そのことが操作者の負担になっている。
このため、作業機を操作する際に、操作者にかかる負担をさらに軽減することができる技術の実用化が望まれていた。

本発明は、操作者に負担をかけないで作業機を操作することができる作業機を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、機体に走行部および作業部を備え、これら走行部および作業部を制御する制御部を備え、この制御部に操作信号を伝える操作部を備え、この操作部を手動で操作して操作部から制御部に操作信号を伝え、制御部から出力した制御信号で走行部および作業部を制御することにより、走行部で走行するとともに作業部で作業をおこなう作業機において、前記操作部に、手動運転時の運転データを記憶する運転認識モード、および運転データに基づいて自動運転する自動運転モードに切替可能なモード切替手段を備え、前記運転認識モードにおいて、規定の作業経路に沿って走行するとともに作業をおこなう際に、前記走行部および前記作業部のそれぞれの運転データを前記制御部に保存運転データとして記憶し、前記自動運転モードにおいて、前記保存運転データに基づいて前記制御部から制御信号を伝えて前記走行部および作業部を制御することで、前記規定の作業経路に沿って走行しながら作業をおこなう運転を自動的に再現する作業機であって、前記制御部は、前記運転認識モードにおいて、規定の作業経路に沿って走行するとともに作業をおこなう際に、前記走行部および前記作業部のそれぞれの運転データを保存運転データとして記憶する運転データ記憶部と、前記自動運転モードにおいて、前記保存運転データに基づいて制御信号を伝えて前記走行部および作業部を制御する自動運転制御部と、前記自動運転モードにおいて、前記保存運転データに基づいて制御された前記走行部の運転データを自動運転データとして取り込み、取り込んだ前記自動運転データを前記保存運転データのうちの前記走行部の運転データと比較する運転データ比較部と、を備えたことを特徴とする。
ここで、作業機を自動運転する際に、作業機を規定の作業経路に沿わせて走行させるためには、走行部を良好に制御する必要がある。
そこで、請求項１において、自動運転データを走行部に関する運転データとして、走行部を良好に制御するようにした。

請求項２は、前記運転データ比較部において、前記自動運転データと前記保存運転データのうちの前記走行部の運転データとを比較した結果、前記自動運転データが許容範囲内に収まっていない場合に前記作業機を停止させることを特徴とする。

請求項３は、前記作業部に作用する負荷を検出可能な過負荷センサーを備え、前記運転データ比較部において、前記過負荷センサーで検出した負荷データと予め記憶されている負荷データとを比較した結果、前記検出した負荷データが許容範囲内に収まっていない場合に前記作業機を停止させることを特徴とする。

請求項４は、前記モード切替手段は、前記運転認識モードに切替可能な運転認識スイッチと、前記自動運転モードに切替可能な自動運転スイッチとを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、運転認識モードにおいて規定の作業経路に沿わせ作業機を操作し、作業機の運転データを保存運転データとして記憶する。そして、自動運転モードにおいて、保存運転データに基づいて作業機を規定の作業経路に沿って走行しながら作業をおこなう運転を自動的に再現する。
よって、操作者が作業機を操作しなくても、作業機を自動的に操作することが可能になる。これにより、作業機を操作者に負担をかけないで操作することができ、使い勝手の向上を図ることができる。

また、請求項１に係る発明では、自動運転モードにおいて、運転データを自動運転制御部に自動運転データとして取り込み、取り込んだ自動運転データを、運転データ記憶部に保存した保存運転データと比較する。
よって、自動運転データが保存運転データに略一致している場合に自動運転を継続し、自動運転データが保存運転データから外れた場合に、自動運転を停止させることが可能である。
これにより、自動運転モードの際に、作業機が規定の作業経路から外れて走行することを防ぐことができる。したがって、作業機を規定の作業経路に沿わせて良好に走行させながら作業をおこなうことができ、使い勝手の向上をさらに図ることができる。

さらに、請求項１に係る発明では、自動運転データを走行部に関する運転データとした。よって、自動運転データの容量を少なく抑えることが可能になる。
これにより、自動運転データを保存運転データと一層迅速に比較することが可能になり、作業機の自動運転を一層良好におこなうことができる。
請求項２に係る発明では、自動運転データが許容範囲内に収まっていない場合に作業機を停止させるようにした。
よって、除雪機が規定の作業経路から外れて走行することを防ぐことができる。これにより、除雪機を規定の作業経路に沿わせて良好に走行させながら除雪作業をおこなうことができる。
請求項３に係る発明では、過負荷センサーで検出した負荷データと予め記憶されている負荷データとを比較した結果、検出した負荷データが許容範囲内に収まっていない場合に作業機を停止させることができる。

請求項４に係る発明では、モード切替手段として運転認識スイッチおよび自動運転スイッチを備えた。
このように、モード切替手段として、個別の切替スイッチをそれぞれ用意することで、運転認識スイッチや自動運転スイッチを容易に操作することができる。
よって、運転認識モードと自動運転モードとの切り替えを迅速に、かつ確実におこなうことができる。これにより、作業機の操作性がより一層高められ、使い勝手の向上をさらに図ることができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」は作業者から見た方向に従い、Ｆｒは前側、Ｒｒは後側、Ｌは左側、Ｒは右側を示す。
なお、本実施の形態においては、作業機として除雪機を例示するが、作業機はこれに限定するものではない。

図１は本発明に係る除雪機の側面図、図２は本発明に係る除雪機の制御系統図である。
図１および図２に示す除雪機１０は、左右の走行部（走行部）１１Ｌ，１１Ｒを備えた走行フレーム１２に、車体フレーム１５を後部を軸にして上下方向にスイング自在に取り付け、車体フレーム１５の前部に除雪作業部（作業部）１３を備えるとともに、車体フレーム１５に除雪作業部１３を駆動するエンジン１４を備え、エンジン１４、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒおよび除雪作業部１３を制御する制御部（ＥＣＵ）２０を備え、この制御部２０に操作信号を伝える操作部３０を備える。

さらに、除雪機１０は、車体フレーム１５を後部を軸にして上下方向にスイングする昇降駆動機構１６を備え、走行フレーム１２の後部から後方上部へ左右２本の操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒを延ばし、これらの操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒの端部にグリップ１８Ｌ，１８Ｒを備え、グリップ１８Ｌ，１８Ｒを操作者が握りながら除雪機１０の後方から連れ歩くものである。
左右の操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒ間に、操作部３０、制御部２０およびバッテリ６２が配置されている。

操作者が除雪機１０の後方から連れ歩きながら操作部３０を手動で操作して操作部３０から制御部２０に操作信号を伝える。
この操作信号に基づいて制御部２０から制御信号を出力する。出力した制御信号で左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒおよび除雪作業部１３を制御する。

走行フレーム１２および車体フレーム１５は、それぞれのフレーム１２，１５が組み合わされて機体１９が構成される。
走行フレーム１２は、左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒを備える。左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒは、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒを駆動するモータである。

左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒは、左右のクローラベルト２２Ｌ，２２Ｒ、走行輪として後部に配置された左右の駆動輪２３Ｌ，２３Ｒ、および、前部に配置された左右の転動輪２４Ｌ，２４Ｒからなる。
左電動モータ２１Ｌの駆動力で、左駆動輪２３Ｌを介して左クローラベルト２２Ｌを駆動する。
右電動モータ２１Ｒの駆動力で、右駆動輪２３Ｒを介して右クローラベルト２２Ｒを駆動する。

除雪作業部１３は、オーガハウジング２５内にオーガ２７を収納し、オーガハウジング２５の背面にブロアケース２６を一体に設け、ブロアケース２６内にブロア２８を収納し、ブロアケース２６の上部にシュータ２９を備えたロータリ除雪部である。
シュータ２９は、旋回機構３４で旋回可能に構成されている。旋回機構３４は、シュータ２９を旋回するための駆動源となる電動モータを備える。
なお、ブロアケース２６が車体フレーム１５の前部に取り付けられている。

エンジン１４は、電磁クラッチ３１および伝動機構３２を介して除雪作業部１３を駆動するものである。
伝動機構３２は、エンジン１４のクランクシャフト１４ａに取り付けられた電磁クラッチ３１から、オーガ用伝動軸３３にベルトを介して動力を伝達するものである。

エンジン１４の動力は、クランクシャフト１４ａ、電磁クラッチ３１、伝動機構３２およびオーガ用伝動軸３３を経てオーガ２７およびブロア２８に伝わる。これにより、オーガ２７およびブロア２８が回転する。
オーガ２７およびブロア２８が回転することで、オーガ２７で掻き集めた雪をブロア２８で跳ね上げ、跳ね上げた雪をシュータ２９を経て投雪する。

昇降駆動機構１６は、シリンダからピストンを進退させるように構成したアクチュエータである。このアクチュエータは、電動モータ１６ａ（図２参照）でピストンを伸縮させる電動油圧シリンダである。
電動モータ１６ａは、昇降駆動機構１６のシリンダに一体に組み込んだ、昇降駆動機構１６の駆動源である。
昇降駆動機構１６を伸縮させることで、車体フレーム１５を後部を軸にして上下方向にスイング移動して除雪作業部１３を昇降させる。

加えて、この除雪機１０は、操作部３０に運転認識モード／自動運転モードに切換可能なモード切替手段５７を備え、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒおよび除雪作業部１３の運転データをそれぞれ検出する検出部４０を備え、制御部２０に、運転データ記憶部６３、自動運転制御部６４および運転データ比較部６５を備える。
なお、操作部３０については後述する。

ここで、運転認識モードとは、除雪機１０を手動運転した際に、その運転データを保存運転データとして記憶するモードをいう。
自動運転モードとは、保存運転データに基づいて除雪機１０を自動運転するモードをいう。
モード切替手段５７は、運転認識モードに切替可能な運転認識スイッチ５８を備えるとともに、自動運転モードに切替可能な自動運転スイッチ５９を備える。

運転認識スイッチ５８は、手動運転時の運転データを保存運転データとして記憶する運転認識モードに切替可能なスイッチである。
この運転認識スイッチ５８は、一例として、押しボタンスイッチが用いられる。
運転認識スイッチ５８によれば、スイッチボタンを押し込むことによりスイッチがオンになり、運転認識モードに切り替わる。この状態で、スイッチボタンを再度押し込むことによりスイッチがオフになり、運転認識モードが解除される。

自動運転スイッチ５９は、保存運転データに基づいて自動運転する自動運転モードに切替可能なスイッチである。
この自動運転スイッチ５９は、一例として、押しボタンスイッチが用いられる。
自動運転スイッチ５９によれば、スイッチボタンを押し込むことによりスイッチがオンになり、自動運転モードに切り替わる。この状態で、スイッチボタンを再度押し込むことによりスイッチがオフになり、自動運転モードが解除される。

このように、モード切替手段５７として、運転認識スイッチ５８、および自動運転スイッチ５９をそれぞれ個別に用意することで、運転認識スイッチ５８や自動運転スイッチ５９の操作が容易になる。
よって、運転認識モードと自動運転モードとの切り替えを迅速に、かつ確実におこなうことができる。

検出部４０は、図２に示すように、エンジン回転センサー７７、左右のモータ回転センサー８３Ｌ，８３Ｒ、高さ位置センサー８７、およびシュータ向きセンサー８８を備える。
エンジン回転センサー７７は、エンジン１４の回転速度（回転数）を常時検出し、検出した検出信号を除雪作業部１３の運転データとして制御部２０に常時伝える。

左右のモータ回転センサー８３Ｌ，８３Ｒは、左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒの回転速度をそれぞれ常時検出し、検出した検出信号を左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒの運転データとして制御部２０に常時伝える。
高さ位置センサー８７は、除雪作業部１３の昇降位置（高さ）を常時検出し、検出した検出信号を除雪作業部１３の運転データとして制御部２０に常時伝える。
シュータ向きセンサー８８は、シュータ２９の向き（旋回角）を常時検出し、検出した検出信号を除雪作業部１３の運転データとして制御部２０に常時伝える。

制御部２０の運転データ記憶部６３は、運転認識モードにおいて、規定の作業経路６０（図３参照）に沿って走行しながら除雪作業部１３で作業をおこなう際に、検出部４０で検出した運転データをそれぞれ保存運転データとして記憶する。
制御部２０の自動運転制御部６４は、自動運転モードにおいて、記憶した保存運転データに基づいて制御信号を出力して左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒおよび除雪作業部１３を制御する。

制御部２０の運転データ比較部６５は、自動運転モードにおいて、左走行部１１Ｌを駆動する左電動モータ２１Ｌからの運転データを自動運転データとして取り込むとともに、右走行部１１Ｒを駆動する右電動モータ２１Ｒからの運転データを自動運転データとして取り込み、取り込んだ自動運転データを運転データ記憶部６３に記憶した保存運転データと比較する。

除雪機１０によれば、運転認識モードにおいて、規定の作業経路６０（図３参照）に沿って走行しながら除雪作業部１３で除雪作業をおこなう際に、検出部４０で検出した運転データを運転データ記憶部６３にそれぞれ保存運転データとして逐次（順次）記憶する。
一方、自動運転モードにおいて、保存運転データに基づいて自動運転制御部６４から制御信号を出力して左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒおよび除雪作業部１３を制御する。
これにより、自動運転モードにおいて、規定の作業経路６０（図７参照）に沿って走行しながら除雪作業部１３で作業をおこなう運転を自動的に再現することが可能である。

つぎに、前述した操作部３０について説明する。
操作部３０は、左右の操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒの間に設けた操作ユニット３５と、左操作ハンドル１７Ｌに設けた走行準備レバー４２および左旋回操作レバー４３Ｌと、右操作ハンドル１７Ｒに取り付けた右旋回操作レバー４３Ｒとからなる。

走行準備レバー４２は、スイッチ４２ａに作用する走行準備部材であり、リターンスプリング（図示せず）の引き作用でフリー状態（図示の状態）に保持される。走行準備レバー４２がフリー状態においてスイッチ４２ａがオフになる。
作業者の左手で走行準備レバー４２を握ってグリップ１８Ｌ側に移動することで、スイッチ４２ａがオンとなる。

左右の旋回操作レバー４３Ｌ，４３Ｒは、左右のグリップ１８Ｌ，１８Ｒを握った手でそれぞれ操作するレバーであり、それぞれ対応する旋回スイッチ４３Ｌａ，４３Ｒａに作用する機構である。
左右の旋回操作レバー４３Ｌ，４３Ｒは、リターンスプリング（図示せず）の引き作用でフリー状態（図示の状態）に保持される。左右の旋回操作レバー４３Ｌ，４３Ｒがフリーの状態において旋回スイッチ４３Ｌａ，４３Ｒａがオフになる。

作業者の左手で左旋回操作レバー４３Ｌを握ってグリップ１８Ｌ側に移動することで、左旋回スイッチ４３Ｌａがオンになる。
右旋回スイッチ４３Ｒａも同様に、作業者の右手で右旋回操作レバー４３Ｒを握ってグリップ１８Ｒ側に移動することでオンになる。

操作ユニット３５は、操作ボックス４１の背面４１ａ（作業者側の面）に、メインスイッチ４４およびオーガスイッチ４５（「クラッチ操作スイッチ４５」ともいう）を備える。
メインスイッチ４４を操作してオンにすることで、エンジン１４を始動させる。オーガスイッチ４５は、電磁クラッチ３１をオン・オフに切り替える手動スイッチであり、例えば押しボタンスイッチである。

オーガスイッチ４５がオンのとき電磁クラッチ３１が接（オン）、オーガスイッチ４５がオフのとき電磁クラッチ３１が断（オフ）になる。
オーガスイッチ４５のオン／オフ信号、すなわち電磁クラッチ３１のオン／オフ信号は、制御部２０に運転データとして常時伝えられる。
オーガスイッチ４５を操作して電磁クラッチ３１を接続（オン）することで、エンジン１４の動力でオーガ２７およびブロア２８を回転させる。

さらに、操作ユニット３５は、操作ボックス４１の上面４１ｂに、スロットルレバー５２、方向速度レバー５３、オーガハウジング姿勢操作レバー５５、シュータ操作レバー５６、および前述したモード切替手段５７が設けられている。
なお、モード切替手段５７の運転認識スイッチ５８および自動運転スイッチ５９については前述したので説明を省略する。

スロットルレバー５２は、制御モータ７２を制御してスロットル弁７１を開閉制御するものである。
スロットルレバー５２は、作業者の手で前後方向へ移動させることで、ポテンショメータ５２ａでスロットルレバー５２のポジションに応じた電圧を発生させる。
スロットルレバー５２を前方に倒してスロットル弁７１を閉じる方向に制御し、スロットルレバー５２を後方に倒すことでスロットル弁７１を開く方向に制御することで、エンジン１４の回転数を調節する。

エンジン１４の回転速度（回転数）をエンジン回転センサー（検出部）７７で常時検出し、その検出信号を制御部２０に常時伝える。
エンジン１４の出力のうち、一部の出力で発電機８１を駆動し、発電機８１で電力を発生する。発生した電力をバッテリ６２に供給するとともに、左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒや他の電装品に供給する。
エンジン１４の出力のうち、残りの出力は、オーガ２７およびブロア２８の回転に充てる。

方向速度レバー５３（「前後進速度調節レバー５３」ともいう）は、作業者の手で前後に移動可能に取り付けされ、電動モータ２１Ｌ，２１Ｒの回転を制御するための操作部材である。
方向速度レバー５３を、略中央の「中立範囲」から前方の「前進」側へ倒して除雪機１０を前進させる。「前進」領域の低速前進〜高速前進間において方向速度レバー５３を移動させることで前進速度を制御する。

また、方向速度レバー５３を、前記「中立範囲」から後方の「後進」側へ倒して除雪機１０を後進させる。「後進」領域の低速後進〜高速後進間において方向速度レバー５３を移動させることで後進速度を制御する。

この方向速度レバー５３を操作することにより、方向速度レバー５３の位置データがポテンショメータ５３ａから制御部２０に伝えられる。
位置データが伝えられた制御部２０は、左右のモータドライバ８４Ｌ，８４Ｒを介して左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒを回転させる。
電動モータ２１Ｌ，２１Ｒの回転速度（回転数）をモータ回転センサー（検出部）８３Ｌ，８３Ｒで常時検出し、その検出信号を制御部２０に常時伝える。
なお、方向速度レバー５３の位置データは、制御部２０に運転データとして常時伝えられる。

モータドライバ８４Ｌ，８４Ｒは、回生ブレーキ回路８５Ｌ，８５Ｒおよび短絡ブレーキ回路８６Ｌ，８６Ｒを含む。
左旋回操作レバー４３Ｌを握って左旋回スイッチ４３Ｌａをオン操作することで、制御部２０にスイッチオン信号を伝える。このスイッチオン信号に基づいて、制御部２０が左回生ブレーキ回路８５Ｌを作動させる。
これにより、左電動モータ２１Ｌの回転速度が下がり、除雪機１０が左旋回する。
左旋回スイッチ４３Ｌａのオン／オフ信号は、制御部２０に運転データとして常時伝えられる。

右旋回操作レバー４３Ｒを握って右旋回スイッチ４３Ｒａをオン操作することで、制御部２０にスイッチオン信号を伝える。このスイッチオン信号に基づいて、制御部２０が右回生ブレーキ回路８５Ｒを作動させる。
これにより、右電動モータ２１Ｒの回転速度が下がり、除雪機１０が右旋回する。
右旋回スイッチ４３Ｒａのオン／オフ信号は、制御部２０に運転データとして常時伝えられる。

なお、左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒのモータ軸に、パーキングブレーキとして左右の電磁ブレーキ８２Ｌ，８２Ｒを備える。
左右の電磁ブレーキ８２Ｌ，８２Ｒで、左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒのモータ軸をそれぞれ制動する。

電磁ブレーキ８２Ｌ，８２Ｒは、走行準備レバー４２を離してメインスイッチ４４をオフ位置に戻した場合、あるいは、方向速度レバー５３を中立位置に戻した場合に、制御部２０の制御でブレーキ状態（オン状態）に保たれる。
また、電磁ブレーキ８２Ｌ，８２Ｒは、例えば、方向速度レバー５３を前進または後進に切り替えた場合にブレーキ解放される。

オーガハウジング姿勢操作レバー５５は、オーガハウジング２５の姿勢を変えるための操作部材である。
オーガハウジング姿勢操作レバー５５を前後にスイング操作することで、昇降駆動機構１６の電動モータ１６ａを正逆転させ、昇降駆動機構１６のピストンを伸縮させる。これにより、除雪作業部１３が昇降させて、オーガ２７を雪面に合わせる。
除雪作業部１３の昇降位置を高さ位置センサー（検出部）８７で常時検出し、その検出信号を制御部２０に常時伝える。

シュータ操作レバー５６は、シュータ２９（図１参照）の向きを変えるための、操作部材である。
シュータ操作レバー５６を左右にスイング操作することで、旋回機構３４の電動モータを駆動させる。これにより、シュータ２９を旋回させて、シュータ２９を雪の投雪方向に向かせる。
シュータ２９の向きをシュータ向きセンサー（検出部）８８で常時検出し、その検出信号を制御部２０に常時伝える。

ここで、本実施の形態で例示する左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒの運転データは、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒを駆動する左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒの回転速度データや、方向速度レバー５３の位置データ、左右の旋回スイッチ４３Ｌａ，４３Ｒａのオン／オフデータなどである。

一方、本実施の形態で例示する除雪作業部１３の運転データは、エンジン１４の回転速度（回転数）データ、除雪作業部１３の昇降位置（高さ）データ、シュータ２９の向き（旋回角）データ、オーガスイッチ４５のオン／オフデータ、すなわち電磁クラッチ３１のオン／オフデータなどである。

なお、発明の理解を容易にするために運転データを上記内容に限定したが、その他の運転データを加えることも可能である。
その他の運転データとしては、例えば、除雪作業部１３の傾動位置や、シュータ２９の首振り状態などが該当する。

ここで、除雪作業部１３の傾動とは、除雪作業部１３のオーガ２７を除雪機１０の左右方向に傾かせることをいい、ローリングともいう。
シュータ２９の首振りとは、シュータ２９の頂部材が上下方向にスイング移動することをいう。シュータ２９の頂部材が上下方向にスイング移動することにより、雪の投雪距離を調整する。

図３は本発明に係る除雪機の運転状態を説明する図である。
家庭内で用いる除雪機１０は、通常、車庫９０内に保管されている。除雪機１０で家庭の庭９１内を除雪する際に、除雪機１０を車庫９０から出し、車庫９０や建物９２から道路９３までのエリア９４を除雪する。
この除雪機１０は、一般に、除雪幅（オーガ幅）Ｗ１が自動車９５の車幅Ｗ２の略半分である。よって、除雪機１０を蛇行運転して自動車９５の車幅Ｗ２を除雪する必要がある。

ところで、道路９３は、大型の除雪機で除雪作業がおこなわれる。この際に、大型の除雪機で寄せられた雪が、道路９３の両側に硬い雪９６となって残っている。
このため、家庭敷地の出入口９７に硬い雪９６が残るので、この硬い雪９６を除雪機１０で除雪する必要がある。
このような除雪条件において、車庫９０や建物９２から道路９３までのエリア９４を除雪する場合、除雪機１０を作業経路６０に沿って運転する。

ここで、一般の家庭内において、除雪機１０は、通常、毎回決まったエリア９４を除雪作業する。
そこで、除雪機１０が作業経路６０に沿って除雪作業をおこなう運転データを記憶させておき、記憶させた運転データに基づいて除雪機１０の除雪作業運転を自動的に再現することが可能である。

以下、除雪機１０が作業経路６０に沿って除雪作業をおこなう運転データを記憶する運転認識モードや、記憶させた運転データに基づいて除雪機１０の除雪作業運転を自動的に再現する自動運転モードについて説明する。

まず、除雪機１０を運転認識モードで制御する例について説明する。
図４は本発明に係る除雪機の運転認識モードの制御を示すフローチャートであり、制御部２０の制御フローを図２を参照にして説明する。なお、ＳＴ××はステップ番号を示す。
制御部２０の制御フローは、メインスイッチ４４をオンにしたときに制御を開始（スタート）し、メインスイッチ４４をオフにしたときに制御を終了（エンド）するように構成されている。

ＳＴ０１；運転認識スイッチ５８のスイッチ信号を読み込む。
ＳＴ０２；運転認識スイッチ５８がオンであるか否かを判断する。オフの場合ＳＴ０１に戻り、オンの場合ＳＴ０３に進む。

ＳＴ０３；運転認識モードに設定する。
左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒおよび除雪作業部１３の運転データをそれぞれロギング処理する。
ＳＴ０４；ロギング処理された運転データを、運転データ記憶部６３に保存運転データとして保存する。
ロギング処理とは、追跡記憶のことをいい、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒや除雪作業部１３の作動過程に関する運転データを逐次記憶することをいう。

ＳＴ０５；運転認識スイッチ５８のスイッチ信号を読み込む。
ＳＴ０６；運転認識スイッチ５８がオフであるか否かを判断する。オンの場合ＳＴ０３に戻り、オフの場合運転認識モードの設定を解除する。

ＳＴ０１〜ＳＴ０６の制御内容に基づいて、運転認識モードの操作手順を、図２および図３を参照して説明する。
操作者８９が除雪機１０のグリップ１８Ｌ，１８Ｒを握った状態で、メインスイッチ４４をオンにする。メインスイッチ４４をオンにすることで、運転認識スイッチ５８のスイッチ信号の読み込みを開始する。
つぎに、運転認識スイッチ５８をオンにすることで運転認識モードに設定する。

運転認識モードにおいて、操作部３０の各操作レバーなどを操作して、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒで除雪機１０を規定の作業経路６０に沿わせて始点６０ａから矢印の如く走行させる。
除雪機１０を作業経路６０に沿わせて矢印の如く走行させながら、操作者８９が操作部３０の各操作レバーなどを操作して除雪作業部１３で除雪作業をおこなう。

左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒの運転データおよび除雪作業部１３の運転データをそれぞれロギング処理する。
すなわち、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒの運転データおよび除雪作業部１３の運転データをそれぞれ同時に読み取り、この読取りを一定の経時間隔で順次継続する。
そして、読み取った運転データを、運転データ記憶部６３に、保存運転データとして順次記憶する。

除雪機１０が規定の作業経路６０の終点６０ｂまで到達する。この時点で、運転認識スイッチ５８をオフにして、運転認識モードの設定を解除する。
これにより、規定の作業経路６０に沿って除雪機１０を走行させながら除雪作業をおこなう際の運転データのロギング処理が完了する。
ロギング処理した運転データは、運転データ記憶部６３に保存運転データとして保存される。
運転データ記憶部６３に記憶（保存）した保存運転データの一例を図５に示す。

図５は本発明に係る除雪機の保存運転データを示すタイミングチャートである。この保存運転データを図２および図３を参照して説明する。
グラフＧ１は、方向速度レバー５３の位置データがポテンショメータ５３ａから運転データ記憶部６３に保存運転データとして伝えられた速度制御のグラフである。

グラフＧ２は、左走行部１１Ｌを駆動する左電動モータ２１Ｌの回転速度データ（走行速度データ）が運転データ記憶部６３に保存運転データとして伝えられたグラフである。
グラフＧ３は、右走行部１１Ｒを駆動する右電動モータ２１Ｒの回転速度データ（走行速度データ）が運転データ記憶部６３に保存運転データとして伝えられたグラフである。

なお、左右の走行部１１Ｌ．１１Ｒは、回転速度Ｖ１，Ｖ２のとき互いに一致する。しかし、回転速度Ｖ１，Ｖ２においてグラフＧ２，Ｇ３を互いに重ねると、それぞれのグラフを判別することが難しい。そこで、回転速度Ｖ１，Ｖ２において、グラフＧ２，Ｇ３をずらして示した。

グラフＧ４は、左旋回操作レバー４３Ｌを制御した際の、左旋回スイッチ４３Ｌａのオン／オフデータ（すなわち、左ブレーキ制御データ）が運転データ記憶部６３に保存運転データとして伝えられたグラフである。
グラフＧ５は、右旋回操作レバー４３Ｒを制御した際の、右旋回スイッチ４３Ｒａのオン／オフデータ（すなわち、右ブレーキ制御データ）が運転データ記憶部６３に保存運転データとして伝えられたグラフである。

グラフＧ６は、オーガスイッチ４５によるオーガ２７のオン／オフデータ（すなわち、電磁クラッチ３１のオン／オフデータが運転データ記憶部６３に保存運転データとして伝えられたグラフである。

つぎに、グラフＧ１〜Ｇ６を経時的に説明する。
グラフＧ１に示すように、時間Ｔ０から時間Ｔ１まで速度制御を徐々に増加させる。
グラフＧ２，Ｇ３に示すように、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒの走行速度が時間Ｔ０から時間Ｔ１まで徐々に増加する。

除雪機１０が規定の作業経路６０の始点６０ａから作業経路６０に沿って矢印Ａの如く走行する。除雪機１０が走行を開始した後、グラフＧ６に示すように、オーガスイッチ４５をオンにする。除雪作業部１３のオーガ２７およびブロア２８が駆動して、除雪作業を開始する。

時間Ｔ１経過後、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒがそれぞれ設定速度Ｖ１に到達する。この時点で、グラフＧ１に示すように、時間Ｔ１から時間Ｔ２まで一定の速度制御を保つ。
これにより、グラフＧ２，Ｇ３に示すように、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒの走行速度が時間Ｔ１から時間Ｔ２まで設定速度Ｖ１に保たれる。

時間Ｔ２において、除雪機１０は右カーブ位置６０ｃの手前に到達する。この時点で、グラフＧ１に示すように、時間Ｔ２から時間Ｔ３まで速度制御を徐々に減少させ、時間Ｔ３から一定の速度制御を保つ。
これにより、グラフＧ２，Ｇ３に示すように、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒが時間Ｔ２から時間Ｔ３まで減速速度Ｖ２になるように減速した後、減速速度Ｖ２に保たれる。

この状態で、時間Ｔ４まで除雪機１０を前進走行させると、除雪機１０は右カーブ位置６０ｃに到達する。
時間Ｔ４の手前で、グラフＧ５に示すように、右旋回操作レバー４３Ｒによる右ブレーキ制御を開始することで、グラフＧ３に示すように、右走行部１１ＲがＶ３まで減速する。
右走行部１１Ｒが減速することで、除雪機１０が右カーブ位置６０ｃで右旋回する。

時間Ｔ５の手前で、グラフＧ５に示すように、右旋回操作レバー４３Ｒによる右ブレーキ制御を解除する。
これにより、グラフＧ３に示すように、右走行部１１ＲがＶ２まで加速する。左右の走行部１１Ｌ，１１ＲがＶ２になり、除雪機１０が走行速度Ｖ２で矢印Ｂの如く前進走行する。
この状態で、時間Ｔ６まで除雪機１０を前進走行させると、除雪機１０は左カーブ位置６０ｄに到達する。

時間Ｔ６の手前で、グラフＧ４に示すように、左旋回操作レバー４３Ｌによる左ブレーキ制御を開始することで、グラフＧ２に示すように、左走行部１１ＬがＶ３まで減速する。
左走行部１１Ｌが減速することで、除雪機１０が左カーブ位置６０ｄで左旋回する。
時間Ｔ７の手前で、グラフＧ４に示すように、左旋回操作レバー４３Ｌによる左ブレーキ制御を解除する。

これにより、グラフＧ２に示すように、左走行部１１ＬがＶ２まで加速する。左右の走行部１１Ｌ，１１ＲがＶ２になり、除雪機１０が走行速度Ｖ２で矢印Ｃの如く前進走行する。
以下同様に、除雪機１０を規定の作業経路６０に沿って矢印の如く走行させる。除雪機１０を走行させながら、除雪作業部１３のオーガ２７およびブロア２８で除雪作業をおこなう。

この除雪作業で、車庫９０や建物９２から道路９３までのエリア９４を除雪する。
これにより、自動車９５が車庫９０からエリア９４を経て道路９３まで移動することができる。
さらに、人が家屋９２からエリア９４を経て道路９３まで歩行により移動することができる。

この運転認識モードの制御において、作業経路６０に沿って除雪機１０を走行させながら除雪作業をおこなう際の運転データがロギング処理される。
そして、ロギング処理された運転データが、運転データ記憶部６３に保存運転データとして保存される。

図５においては、発明の理解を容易にするために、保存運転データとしてグラフＧ１〜Ｇ６のみを説明したが、運転認識モードで保存する運転データはグラフＧ１〜Ｇ６のデータに限定するものではない。
例えば、保存運転データとして、エンジン１４の回転速度、除雪作業部１３の昇降位置（高さ）、およびシュータ２９の向き（旋回角）などのデータも必要に応じて保存する。
すなわち、自動運転モードにおいて、除雪機１０が手動運転と同様に自動運転を再現するために必要なデーを保存運転データとして保存する。

なお、作業経路６０などの除雪条件は適宜変更することが可能である。除雪条件を変更した場合には、運転認識モードの制御を再度実施して、新たな保存運転データを運転データ記憶部６３に保存する。

つぎに、除雪機１０を自動運転モードで制御する例について説明する。
図６は本発明に係る除雪機の自動運転モードの制御を示すフローチャートであり、制御部２０の制御フローを図２を参照にして説明する。
制御部２０の制御フローは、メインスイッチ４４をオンにしたときに制御を開始（スタート）し、メインスイッチ４４をオフにしたときに制御を終了（エンド）するように構成されている。

ＳＴ１０；自動運転スイッチ５９のスイッチ信号を読み込む。
ＳＴ１１；自動運転スイッチ５９がオンであるか否かを判断する。オフの場合ＳＴ１０に戻り、オンの場合ＳＴ１２に進む。
ＳＴ１２；自動運転モードに設定する。
運転データ記憶部６３に保存されている保存運転データを読み出す。

ＳＴ１３；読み出した保存運転データに基づいて、自動運転制御部６４から除雪機１０の左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒおよび除雪作業部１３に制御信号を伝える。
ＳＴ１４；左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒを駆動する左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒの運転データを自動運転データとして読み込む。

ＳＴ１５；読み込んだ自動運転データを、運転データ記憶部６３に保存されている保存運転データのうち、左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒのデータと運転データ比較部６５で比較する。
ＳＴ１６；自動運転データを保存運転データと比較した結果が、予め設定されている許容範囲内であるか否かを判断する。
比較結果が許容範囲内にない場合ＳＴ１７に進み、比較結果が許容範囲内の場合ＳＴ１８に進む。

ＳＴ１７；自動運転モードの設定を解除して除雪機１０を停止させる。
ＳＴ１８；自動運転スイッチ５９のスイッチ信号を読み込む。
ＳＴ１９；自動運転スイッチ５９がオフであるか否かを判断する。オンの場合ＳＴ１２に戻り、オフの場合自動運転モードの設定を解除する。

図７は本発明に係る除雪機の自動運転状態を説明する図、図８は本発明に係る除雪機の自動運転データを示すタイミングチャートである。
ＳＴ１０〜ＳＴ１９の制御内容に基づいて、自動運転モードの操作手順を、図２および図５を参照して説明する。
操作者８９（図３参照）が除雪機１０のメインスイッチ４４をオンにする。メインスイッチ４４をオンにすることで、自動運転スイッチ５９のスイッチ信号の読み込みを開始する。
つぎに、自動運転スイッチ５９をオンにすることで自動運転モードに設定する。

自動運転モードにおいて、運転データ記憶部６３に保存されている保存運転データ（図５参照）を読み出す。
読み出した保存運転データに基づいて、自動運転制御部６４から左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒおよび除雪作業部１３に制御信号を伝える。

よって、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒおよび除雪作業部１３が保存運転データに従って自動的に制御される。
これにより、除雪機１０が無人状態において、作業経路６０の始点６０ａから矢印の如く規定の作業経路６０に沿って自動運転で走行する。同時に、除雪作業部１３のオーガ２７およびブロア２８でエリア９４の除雪作業をおこなう。

ここで、除雪機１０が無人状態において自動運転している際に、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒを駆動する左右の電動モータ２１Ｌ，２１Ｒから運転データを自動運転データとしてそれぞれ同時に読み取り、この読取りを一定の経時間隔で順次継続する。
読み込んだ自動運転データの一例を図８に示す。

図８において、グラフＧ７は、左走行部１１Ｌを駆動する左電動モータ２１Ｌの回転速度データ（走行速度データ）を自動運転データとして示すグラフである。
グラフＧ８は、右走行部１１Ｒを駆動する右電動モータ２１Ｒの回転速度データ（走行速度データ）を自動運転データとして示すグラフである。

図８に示すグラフＧ７，Ｇ８の自動運転データを、運転データ比較部６５において、図５に示すグラフＧ２，Ｇ３の保存運転データと比較する。
具体的には、図８に示すグラフＧ７，Ｇ８の自動運転データを運転データ比較部６５に一定の経時間隔で読み込むとともに、図５に示す保存運転データのうち、グラフＧ２，Ｇ３の保存運転データを運転データ比較部６５に一定の経時間隔で読み込む。
そして、運転データ比較部６５において、グラフＧ７，Ｇ８の自動運転データを、グラフＧ２，Ｇ３の保存運転データと比較する。

運転データ比較部６５において、自動運転データを保存運転データと比較した結果、グラフＧ７，Ｇ８の自動運転データが、グラフＧ２，Ｇ３の保存運転データに対して予め設定されている許容範囲内に収まっているか否かを判断する。
なお、この許容範囲は、エリア９４などの条件を考慮して適宜設定される。

判断した結果、グラフＧ７，Ｇ８の自動運転データが許容範囲内に収まっている場合には、除雪機１０が規定の作業経路６０に沿って終点６０ｂまで矢印の如く自動運転で走行するとともに、除雪作業部１３でエリア９４の除雪作業をおこなう。
これにより、無人状態の除雪機１０を自動運転で作動させてエリア９４を除雪作業することができる。

一方、判断した結果、グラフＧ７，Ｇ８の自動運転データが許容範囲内に収まっていない場合には、自動運転の途中で、自動運転モードの設定を解除して除雪機１０を停止させる。
よって、除雪機１０が規定の作業経路６０から外れて走行することを防ぐことができる。これにより、除雪機１０を規定の作業経路６０に沿わせて良好に走行させながら除雪作業をおこなうことができる。

さらに、左右の走行部１１Ｌ，１１Ｒを駆動する電動モータ２１Ｌ，２１Ｒの自動運転データ（すなわち、図８に示すグラフＧ７，Ｇ８のデータ）のみを、運転データ比較部６５で比較することにした。
よって、運転データ比較部６５で比較する自動運転データの容量を少なく抑えることができる。
これにより、自動運転データを保存運転データと一層迅速に比較することが可能になり、作業機１０の自動運転を一層良好におこなうことができる。

ここで、自動運転モードで自動運転を実施するときの積雪量が、運転認識モードで保存運転データを保存するときの積雪量より多いことが考えられる。
この場合、自動運転モードで除雪機１０を自動運転する際に、除雪作業部１３に運転認識モードのときより大きな負荷が作用することが考えられる。
このため、除雪作業部１３に負荷を検出する過負荷センサーを備え、この過負荷センサーの検出値が許容範囲を超えた場合に、自動運転モードを解除して除雪機１０を停止させるように構成することも可能である。

なお、図６〜図８で説明した自動運転モードによる除雪機１０の自動運転は、何度でも繰り返し実施することが可能である。

以上説明したように、本発明に係る除雪機１０によれば、運転認識モードにおいて規定の作業経路６０に沿わせて除雪機１０を操作し、除雪機１０の運転データを保存運転データとして記憶する。
そして、自動運転モードにおいて、保存運転データに基づいて除雪機１０を規定の作業経路６０に沿って走行させながら除雪作業をおこなう運転を自動的に再現する。
よって、操作者８９が除雪機１０を操作しなくても、除雪機１０を無人状態で自動的に操作することが可能になる。これにより、除雪機１０を操作者８９に負担をかけないで操作することができる。

なお、前記実施の形態では、モード切替手段５７として運転認識スイッチ５８および自動運転スイッチ５９をそれぞれ個別に設けた例について説明したが、これに限らないで、例えば、一つのロータリスイッチで運転認識モードと自動運転モードとを切り替えるように構成することも可能である。

また、前記実施の形態では、運転認識スイッチ５８および自動運転スイッチ５９として押しボタンスイッチを用いた例について説明したが、これに限らないで、トグルスイッチなどのその他のスイッチを用いることも可能である。

さらに、前記実施の形態では、運転認識スイッチ５８および自動運転スイッチ５９を操作ボックス４１の上面４１ｂに設けた例について説明したが、これに限らないで、各スイッチ５８，５９を操作ボックス４１の背面４１ａや、左右の操作ハンドル１７Ｌ，１７Ｒなどの他の他の箇所に設けることも可能である。

また、前記実施の形態では、作業機として除雪機１０を例示したが、これに限らないで、芝刈り機などのその他の作業機に適用することも可能である。

さらに、前記実施の形態では、除雪機１０のメインスイッチ４４や自動運転スイッチ５９を操作者８９が操作してオンにすることで自動運転をおこなう例について説明したが、これに限らないで、除雪機１０にタイマーを備え、このタイマーを用いてメインスイッチ４４や自動運転スイッチ５９を毎日同じ時間に自動的にオンにして自動運転をさせるように構成することも可能である。

本発明は、機体に走行部および作業部を備え、走行部で走行するとともに作業部で作業をおこなう作業機への適用に好適である。

本発明に係る除雪機の側面図である。 本発明に係る除雪機の制御系統図である。 本発明に係る除雪機の運転状態を説明する図である。 本発明に係る除雪機の運転認識モードの制御を示すフローチャートである。 本発明に係る除雪機の保存運転データを示すタイミングチャートである。 本発明に係る除雪機の自動運転モードの制御を示すフローチャートである。 本発明に係る除雪機の自動運転状態を説明する図である。 本発明に係る除雪機の自動運転データを示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０…除雪機（作業機）、１１Ｌ…左走行部、１１Ｒ…右走行部、１３…除雪作業部（作業部）、１９…機体、２０…制御部、３０…操作部、５７…モード切替手段、５８…運転認識スイッチ、５９…自動運転スイッチ、６０…規定の作業経路、６３…運転データ記憶部、６４…自動運転制御部、６５…運転データ比較部。

Claims (4)

1. 機体に走行部および作業部を備え、これら走行部および作業部を制御する制御部を備え、この制御部に操作信号を伝える操作部を備え、この操作部を手動で操作して操作部から制御部に操作信号を伝え、制御部から出力した制御信号で走行部および作業部を制御することにより、走行部で走行するとともに作業部で作業をおこなう作業機において、
   前記操作部に、手動運転時の運転データを記憶する運転認識モード、および運転データに基づいて自動運転する自動運転モードに切替可能なモード切替手段を備え、
   前記運転認識モードにおいて、規定の作業経路に沿って走行するとともに作業をおこなう際に、前記走行部および前記作業部のそれぞれの運転データを前記制御部に保存運転データとして記憶し、
   前記自動運転モードにおいて、前記保存運転データに基づいて前記制御部から制御信号を伝えて前記走行部および作業部を制御することで、
   前記規定の作業経路に沿って走行しながら作業をおこなう運転を自動的に再現する作業機であって、
   前記制御部は、
   前記運転認識モードにおいて、規定の作業経路に沿って走行するとともに作業をおこなう際に、前記走行部および前記作業部のそれぞれの運転データを保存運転データとして記憶する運転データ記憶部と、
   前記自動運転モードにおいて、前記保存運転データに基づいて制御信号を伝えて前記走行部および作業部を制御する自動運転制御部と、
   前記自動運転モードにおいて、前記保存運転データに基づいて制御された前記走行部の運転データを自動運転データとして取り込み、取り込んだ前記自動運転データを前記保存運転データのうちの前記走行部の運転データと比較する運転データ比較部と、
   を備えたことを特徴とする作業機。
2. 前記運転データ比較部において、前記自動運転データと前記保存運転データのうちの前記走行部の運転データとを比較した結果、前記自動運転データが許容範囲内に収まっていない場合に前記作業機を停止させることを特徴とする請求項１記載の作業機。
3. 前記作業部に作用する負荷を検出可能な過負荷センサーを備え、
   前記運転データ比較部において、前記過負荷センサーで検出した負荷データと予め記憶されている負荷データとを比較した結果、前記検出した負荷データが許容範囲内に収まっていない場合に前記作業機を停止させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の作業機。
4. 前記モード切替手段は、前記運転認識モードに切替可能な運転認識スイッチと、前記自動運転モードに切替可能な自動運転スイッチとを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業機。

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