(57)【要約】【課題】良好な作業感を得ることができる刈払機を提供する。【解決手段】刈払機１は、制御装置１８によって駆動制御される電動モータ５ａと、電動モータ５ａによって回転駆動される刈刃７と、電動モータ５ａに流れる電流値を計測する電流センサ１６と、を備え、制御装置１８は、第１の回転数で電動モータ５ａを駆動している場合に、電流値が所定の閾値以上となったときに、電動モータ５ａの回転数を第１の回転数よりも大きい第２の回転数に制御し、電動モータ５ａが第２の回転数で駆動されてから第１の基準時間経過したときに電動モータ５ａの回転数を第１の回転数に戻す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御装置（１８）によって駆動制御される電動モータ（５ａ）と、
前記電動モータ（５ａ）によって回転駆動される刈刃（７）と、
前記電動モータ（５ａ）に流れる電流値を計測するセンサ（１６）と、を備え、
前記制御装置（１８）は、第１の回転数で前記電動モータ（５ａ）を駆動している場合に、前記電流値が所定の閾値以上となったときに、前記電動モータ（５ａ）の回転数を前記第１の回転数よりも大きい第２の回転数に制御し、前記電動モータ（５ａ）が前記第２の回転数で駆動されてから予め決められた第１の基準時間経過したときに前記電動モータ（５ａ）の回転数を前記第１の回転数に戻す、刈払機（１）。
【請求項２】
前記制御装置（１８）は、前記第１の基準時間よりも長い第２の基準時間かけて、前記電動モータ（５ａ）の回転数を前記第２の回転数から前記第１の回転数に戻す、請求項１に記載の刈払機（１）。
【請求項３】
前記第１の基準時間は３秒以上である、請求項１又は２に記載の刈払機（１）。
【請求項４】
前記制御装置（１８）は、低回転数で前記電動モータ（５ａ）を回転させる低速モードと、前記低回転数よりも回転数の大きい中回転数で前記電動モータ（５ａ）を回転させる中速モードと、前記中回転数よりも回転数の大きい高回転数で前記電動モータ（５ａ）を回転させる高速モードと、を有し、
前記第１の回転数は、前記低速モードにおける前記低回転数であり、
前記第２の回転数は、前記中速モードにおける前記中回転数よりも小さい回転数である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の刈払機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刈払機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、刈刃の回転速度を変動させる刈払機が開示されている。この刈払機では、現在設定されている速度モードに対し、上昇条件が成立した場合は、目標回転数が高くなる方向へ速度モードを切り替える。一方、現在設定されている速度モードに対し、下降条件が成立した場合は、目標回転数が低くなる方向へ速度モードを切り替える。上昇条件として、モータに加わる負荷に基づく条件、即ち、モータに加わる負荷が上昇用負荷閾値以上となること、が含まれている。下降条件としても、モータに加わる負荷に基づく条件、即ち、モータに加わる負荷が下降用負荷閾値以下となること、が含まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３５１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような刈払機では、モータに加わる負荷に基づいて回転数を上昇及び下降させるため、刈払作業の状況に応じて、回転数の上昇と下降との切替が頻繁に繰り返されることが考えられる。この場合、作業者は、現在の回転数を把握し難く、回転数の変動を予測することも困難となる。そのため、作業者は、安定した状態で刈払作業が行えている、という、良好な作業感を得にくくなる可能性がある。
【０００５】
本発明の一側面は、良好な作業感を得ることができる刈払機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る刈払機（１）は、制御装置（１８）によって駆動制御される電動モータ（５ａ）と、電動モータ（５ａ）によって回転駆動される刈刃（７）と、電動モータ（５ａ）に流れる電流値を計測するセンサ（１６）と、を備え、制御装置（１８）は、第１の回転数で電動モータ（５ａ）を駆動している場合に、電流値が所定の閾値以上となったときに、電動モータ（５ａ）の回転数を第１の回転数よりも大きい第２の回転数に制御し、電動モータ（５ａ）が第２の回転数で駆動されてから予め決められた第１の基準時間経過したときに電動モータ（５ａ）の回転数を第１の回転数に戻す。
【０００７】
刈払機（１）では、同じ回転数で電動モータ（５ａ）を駆動させたとしても、刈払対象（例えば草）が多い場合のように、回転駆動される刈刃（７）に加わる負荷が大きくなるほど電動モータ（５ａ）に流れる電流値が大きくなる。電流値が所定の閾値以上となった場合、すなわち、刈刃（７）に加わる負荷が大きいと判断された場合、電動モータ（５ａ）の回転数が第１の回転数から第２の回転数に上昇する。これにより、刈払対象の状況に合わせて適切に作業を行うことができる。一方で、回転数の上昇から第１の基準時間経過すると、電動モータ（５ａ）の回転数は第２の回転数から第１の回転数に下降するように制御される。このように、回転数が上昇してから下降を開始するまでの時間が一定であるため、作業者は刈払機（１）の挙動を把握しやすい。したがって、作業者は、安定して刈払作業を行えている、という、良好な作業感を得ることができる。
【０００８】
また、制御装置（１８）は、第１の基準時間よりも長い第２の基準時間かけて、電動モータ（５ａ）の回転数を第２の回転数から第１の回転数に戻してもよい。この構成では、回転数が下降中であることを作業者が認識しやすいため、刈払機（１）の挙動が把握されやすい。
【０００９】
また、第１の基準時間は３秒以上であってよい。一般に、刈払機（１）では、作業者の前方において刈刃（７）を左右に往復させながら、刈刃（７）が一方方向（例えば左方向）に進行するときに刈払作業を行う。このように作業を行う場合、第１の基準時間が３秒以上であれば、回転数が上昇した状態で複数回にわたって刈払作業を行うことができる。
【００１０】
制御装置（１８）は、低回転数で電動モータ（５ａ）を回転させる低速モードと、低回転数よりも回転数の大きい中回転数で電動モータ（５ａ）を回転させる中速モードと、中回転数よりも回転数の大きい高回転数で電動モータ（５ａ）を回転させる高速モードと、を有し、第１の回転数は、低速モードにおける低回転数であり、第２の回転数は、中速モードにおける中回転数よりも小さい回転数であってよい。この構成では、電力の消費が抑制可能な低速モードにおいて、効率的に刈払作業を実施することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一側面によれば、良好な作業感を得ることができる刈払機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る刈払機を示す概略図である。
【図２】刈払機における電動モータの駆動を制御する制御系統を示すブロック図である。
【図３】刈払機における電動モータの駆動制御方法を示すフロー図である。
【図４】変形例に係る刈払機における電動モータの駆動制御方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る刈払機の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１に示される刈払機１は、肩掛けベルトを用いて作業者が肩から提げ、両手で操りながら草や小木といった刈払対象を刈り払うために使用される。図１に示されるように、刈払機１は、操作桿としてのメインパイプ３と、メインパイプ３の一端に固定された本体ケース５と、本体ケース５に収容された電動モータ５ａ及びバッテリ５ｂと、メインパイプ３の他端に固定されたギヤケース６と、ギヤケース６に設けられ電動モータ５ａの動力により回転する刈刃７と、を備える。
【００１５】
刈刃７は円盤状の回転刃であり、一例としてチップソーであってよい。なお、チップソー以外の刃物として、例えば、丸のこ刃や金属刃やナイロンカッター等が採用されてもよい。
【００１６】
メインパイプ３は、棒状の操作管であり、その内部には、電動モータ５ａの駆動力を刈刃７に伝達するための伝動軸３ａが設けられる。メインパイプ３は、軸線方向略中央部において２つに分割され、後側パイプ３１と前側パイプ３３とを連結部３２で繋いで成る。そして、後側パイプ３１の後端部に本体ケース５が取り付けられ、前側パイプ３３の先端部にギヤケース６が取り付けられる。
【００１７】
後側パイプ３１の途中には、Ｕ字状のハンドル８が取り付けられる。ハンドル８は、Ｕ字を形成する両腕部が、上方を向くように配置され、一方の腕部に、レバー１０が設けられる。レバー１０と電動モータは電気的に接続されており、レバー１０による操作が電動モータに伝達され得る。
【００１８】
前側パイプ３３の先端側には、刈刃７により刈り払われた草や小木等が作業者に向かって飛散しないように刈刃７を覆う飛散防護カバー９が取り付けられている。
【００１９】
ギヤケース６は、前側パイプ３３の先端部であって、飛散防護カバー９よりも先端側に取り付けられている。このギヤケース６は、刈刃７を回転自在に支持するとともに、前側パイプ３３内に配置された伝動軸３ａの回転駆動力を刈刃７に対して伝達する。
【００２０】
図２は、電動モータの駆動を制御する制御系統を示すブロック図である。図２に示すように、電動モータ５ａの制御系統は、バッテリ５ｂと、主電源スイッチ１１と、通電ランプ１２と、速度スイッチ１３と、正逆切替スイッチ１５と、電流センサ１６と、回路１７と、制御装置１８とを含む。
【００２１】
バッテリ５ｂは、電動モータ５ａ、主電源スイッチ１１、通電ランプ１２、速度スイッチ１３、正逆切替スイッチ１５、電流センサ１６及び制御装置１８への電力の供給を行う。一例として、バッテリ５ｂは、繰り返し充電することが可能なリチウムイオン二次電池であってよい。本実施形態では、バッテリ５ｂは、本体ケース５に設けられた所定のスペースに着脱自在に設けられ得る。
【００２２】
主電源スイッチ１１は、刈払機１を使用可能な状態にするためのスイッチである。一例として、主電源スイッチ１１は、レバー１０に設けられている。例えば、使用者が主電源スイッチ１１を長押しすると、刈払機１に電源が入る。また、刈払機１に電源が入った状態で使用者が主電源スイッチ１１を長押しすると電源が切れる。なお、主電源スイッチ１１が長押しされて電源が入った状態となった後、一定時間にわたって刈払機１の動作を行わないときには、電源が自動で切断されてもよい。
【００２３】
通電ランプ１２は、刈払機１に電源が入ったことを知らせるためのランプであり、刈払機１に電源が入った状態のときに点灯するように制御装置１８によって制御されている。一例として、通電ランプ１２は、レバー１０に設けられている。例えば、通電ランプ１２はＬＥＤ等の光源であってよい。
【００２４】
速度スイッチ１３は、電動モータ５ａの回転速度の設定値（目標回転数）を変更するためのスイッチである。本実施形態では、刈払機１は、低回転数で電動モータ５ａを回転させる低速モードと、低回転数よりも回転数の大きい中回転数で電動モータ５ａを回転させる中速モードと、中回転数よりも回転数の大きい高回転数で電動モータ５ａを回転させる高速モードと、の３つのモードを運転モードとして有している。一例として、速度スイッチ１３は、レバー１０に設けられている。本実施形態では、速度スイッチ１３が押されるたびに、低速モード、中速モード及び高速モードが順番に切り替わる。一例として、本実施形態において、低速モードでは電動モータ５ａの回転数が２２００ｒｐｍになるように制御され、中速モードでは電動モータの回転数が５５００ｒｐｍになるように制御され、高速モードでは電動モータの回転数が６５００ｒｐｍになるように制御される。
【００２５】
正逆切替スイッチ１５は、電動モータ５ａの回転方向を切り替えることによって刈刃７の回転方向を切り替えるためのスイッチである。本実施形態では、刈刃７が左回転している状態で刈払作業が行われることが想定されている。すなわち、左回転が正回転であり、右回転が逆回転となる。一例として、正逆切替スイッチ１５はレバー１０に設けられている。作業者は、刈刃７が正回転している状態で刈払作業を行い、草等の刈払対象が刈刃に絡まった場合などに刈刃を逆回転させるために正逆切替スイッチ１５を使用する。
【００２６】
電流センサ１６は、バッテリ５ｂから電動モータ５ａに供給される電流値を計測する。計測された電流値は制御装置１８に入力される。本実施形態では、各運転モードにおいて、所定の回転数となるように電動モータ５ａが制御されている。この場合、バッテリ５ｂから電動モータ５ａに供給される電流値は、刈刃７に加わる負荷の大きさによって変動する。すなわち、電流値を計測することによって、刈刃に加わる負荷の大きさを推定することができる。例えば刈払対象である草等が多く茂っている場所で刈払作業を行っている場合、刈刃７に加わる負荷が大きくなり、電流値が大きくなる。
【００２７】
回路１７は、例えば電動モータ５ａの速度調整を行うための回路であってよい。すなわち、回路１７は、電動モータ５ａの回転数が各運転モードで目標とされる回転数となるように、バッテリ５ｂから電動モータ５ａに供給される電圧を調整する。例えば、回路１７は電動モータ５ａの回転数を取得し、取得された回転数が設定された各運転モードの回転数の誤差範囲に収まるように電圧を調整する。また、回路１７は、電動モータ５ａに供給される電流の向きを制御することによって、電動モータの回転方向を制御する。
【００２８】
制御装置１８は、刈払機１の駆動制御を実行する。制御装置１８は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）、インターフェイス等を含むコンピュータであってよい。制御装置１８は、速度スイッチ１３によっていずれかの運転モードが選択された場合、選択された運転モードに応じた回転数で電動モータ５ａが回転するように、制御信号を回路に出力する。また、制御装置１８は、正逆切替スイッチ１５が押されると、電動モータ５ａが逆回転するように、制御信号を回路１７に出力する。
【００２９】
さらに、制御装置１８は、速度スイッチ１３によって低速モードが選択されたときに、刈払作業の状況に応じて電動モータ５ａの回転速度を制御する。本実施形態では、制御装置１８は、低速モードが選択されている場合に、すなわち、低回転数（第１の回転数）で電動モータ５ａが駆動されている場合に、電流センサ１６によって計測される電流値が上昇用閾値（所定の閾値）以上となったときに、電動モータ５ａの回転数を上昇回転数（第２の回転数）まで上昇させる。上昇用閾値は、例えば、低速モードにおいて電動モータ５ａが無負荷の状態のときに計測される電流値よりも２Ａ高い電流値であってよい。電流値が上昇用閾値以上となる状態は、低速モードにおける低回転数での電動モータ５ａの駆動では、刈刃７に加わる負荷が大きすぎると判断される状態である。上昇回転数は、低速モードにおける低回転数よりも大きく、中速モードにおける中回転数よりも小さい回転数であってよい。一例として、上昇回転数は、３５００ｒｐｍであってよい。
【００３０】
また、制御装置１８は、電動モータ５ａが上昇回転数で駆動されてから第１の基準時間（Ｎ秒）経過したときに、電動モータ５ａの回転数を低回転数に戻す。一般に、刈払機では、作業者の前方において刈刃を左右に往復させながら、刈刃が一方方向（例えば左方向）に進行するときに刈払作業を行う。第１の基準時間は、一般的な方法で刈払機１が使用された際に、刈刃７が複数回にわたって左右に往復可能な時間であってよい。例えば、第１の基準時間は３秒以上の任意の時間であり、一例として５秒程度であってよい。
【００３１】
続いて、低回転モードにおける刈払機の動作フローについて説明する。図３は、低回転モードにおける電動モータ５ａの駆動制御方法を示すフロー図である。図３に示すように、低回転モードでは、刈払機１の電動モータ５ａは、回転数が低回転数（本実施例においては２２００ｒｐｍ）になるように制御装置１８によって制御されている（ステップＳ１１）。
【００３２】
電動モータ５ａの回転数が低回転数に設定されると、続いて、制御装置１８は電動モータ５ａに供給される電流値を電流センサ１６から取得する（ステップＳ１２）。そして、制御装置１８は、取得された電流値に基づいて、上昇用閾値を設定する（ステップＳ１３）。すなわち、本実施形態では、取得された電流値に２Ａを加算した値が上昇用閾値をして設定される。続いて、制御装置１８は、電流センサ１６によって計測される電流値を継続して取得し、取得される電流値が上昇用閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００３３】
作業者は、電動モータ５ａの回転数が低回転数に制御されている状態で、刈払機１で刈払作業を行い得る。刈払作業によって刈刃７に負荷が加わった場合、制御装置１８は、回転数が低回転数を維持するように電動モータ５ａを制御している。そのため、刈払作業によって刈刃７に負荷が加わった場合には、電動モータ５ａが無負荷の状態のとき電流よりも高い電流が電動モータ５ａに供給される。すなわち、刈刃７に所定以上の高い負荷が加わった場合には、電動モータ５ａに上昇用閾値以上の電流が流れ得る。
【００３４】
電流センサ１６によって計測された電流値が上昇用閾値以上であると判定されると、制御装置１８は、電動モータ５ａの回転数を上昇回転数に設定する（ステップＳ１５）。すなわち、制御装置１８は、上昇回転数（本実施形態では３５００ｒｐｍ）で回転するように電動モータ５ａの回転を制御する。続いて、制御装置１８は、電動モータ５ａの回転数を上昇回転数に設定した時刻からＮ秒（第１の基準時間であり例えば５秒）経過したか否かを判定する（ステップＳ１６）。なお、他の例として、制御装置１８は、電動モータ５ａの回転数が実際に上昇回転数に到達した時刻から第１の基準時間経過したか否かを判定してもよい。第１の基準時間が経過していると判定された場合、制御装置１８は、電動モータ５ａの回転数を低回転数まで下降させる（ステップＳ１７）。以降、再びステップＳ１１以下の動作が繰り返される。なお、上記の動作中に作業者によって速度スイッチ１３が操作され、他の速度モードが選択された場合には、制御装置１８は上記動作を中断し、選択された速度モードに応じた回転数となるように電動モータ５ａを制御する。
【００３５】
以上説明した刈払機１では、電流値が上昇用閾値以上となった場合、すなわち、刈刃に加わる負荷が大きいと判断された場合、電動モータ５ａの回転数が低回転数から上昇回転数に上昇される。これにより、刈払対象の状況に合わせて適切に作業を行うことができる。一方で、回転数の上昇から第１の基準時間経過すると、電動モータ５ａの回転数は上昇回転数から低回転数に下降するように制御される。このように、回転数が上昇してから下降を開始するまでの時間として、一定の長さである第１の基準時間が用いられるので、作業者は刈払機１の挙動を把握しやすい。したがって、作業者は、安定して刈払作業を行えている、という、良好な作業感を得ることができる。
【００３６】
本実施形態では、第１の基準時間が３秒以上である５秒に設定されている。一般に、刈払機１では、作業者の前方において刈刃７を左右に往復させながら、刈刃７が左方向に進行するときに刈払作業を行う。このように作業を行う場合、第１の基準時間が３秒以上であれば、回転数が上昇した状態で複数回にわたって刈刃７を左右に往復させることができる。これにより、作業者は、回転数が上昇した状態で複数回にわたって刈払作業を行うことができる。
【００３７】
また、上昇回転数は、中速モードにおける中回転数よりも小さい回転数となっている。すなわち、本実施形態では、低速モードと中速モードとの切替、又は、中速モードと高速モードとの切替が、電流値に基づいて制御されるのではなく、低速モード内において速度の切替が行われている。この構成では、中速モード及び高速モードに比べて電力の消費が抑制可能な低速モードにおいて、効率的に刈払作業を実施することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００３９】
例えば、上記実施形態では、電動モータ５ａの回転数が上昇回転数に設定されてから５秒経過後に、タイムラグをもたせることなく、回転数を低回転数に下降させているが、制御装置１８は、電動モータ５ａの回転数を徐々に下降させてもよい。図４は、このような変形例に係る電動モータの駆動制御方法を示すフロー図である。図４において、ステップＳ２１〜ステップＳ２６は図３におけるステップＳ１１〜ステップＳ１６と同様であるため説明を省略する。図４に示すように、変形例では、ステップＳ２６においてＮ秒（第１の基準時間）が経過していると判定された場合、制御装置１８は、Ｍ秒（第２の基準時間）かけて電動モータ５ａの回転数を低回転数まで下降させる（ステップＳ２７）。制御装置１８は、例えば、電動モータ５ａの回転数が上昇回転数から低回転数までリニアに下降するように、電動モータ５ａの回転数を制御する。一例として、Ｍ秒は、Ｎ秒よりも長い時間であってよく、例えばＮ秒が５秒である場合、Ｍ秒は１０秒であってよい。このような構成では、回転数が下降中であることを作業者が認識しやすいため、刈払機１の挙動が把握されやすい。なお、Ｍ秒とＮ秒とは同じ長さであってもよいし、Ｍ秒がＮ秒より短くてもよい。
【００４０】
図４に示すように、変形例においては、電動モータ５ａの回転数が下降するよう制御されると、制御装置１８は再上昇用閾値を設定する（ステップＳ２８）。再上昇用閾値は、上昇用閾値よりもさらに所定の値だけ大きい電流値であってよい。一例として再上昇用閾値は、上昇用閾値に２Ａ加算された値であってよい。ステップＳ２７において電動モータ５ａの回転数が下降している間に、計測された電流値が再上昇用閾値以上であると判定された場合（ステップＳ２９）、制御装置１８は、再び、電動モータ５ａの回転数を上昇回転数に設定する（ステップＳ２５）。一方、計測された電流値が再上昇用閾値未満である場合には、ステップＳ２７の動作が継続されて電動モータ５ａの回転数が低回転数に戻る。このように、変形例においては、電動モータ５ａの回転数下降中に刈刃７の負荷が大きくなった際に、回転数を低回転数まで下降させることなく、短時間で回転数を上昇回転数まで復帰させることができる。このような構成においても、回転数が上昇回転数となってから下降を開始するまでの時間が一定であるため、作業者は刈払機の挙動を把握しやすくなっている。
【００４１】
また、上記実施形態では、低速モードのみにおいて回転数の変動制御を行っているが、このような変動制御は、中速モード及び高速モードにおいても行われてよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…刈払機、５ａ…電動モータ、７…刈刃、１６…電流センサ、１８…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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