(57)【要約】【課題】操縦者に対する使用快適性と草刈りの作業効率とを同時に高めることを可能にする予想式草刈機、特に歩行型または乗用型草刈機を提案する。【解決手段】少なくとも一つの刈刃（２４）、刈刃の駆動用電気モータ（２６）、電気モータ（２６）の電子制御装置（３０）、刈刃の上流に配置された少なくとも一つの光学センサ（４０）、を含む蓄電池式タイプの電動草刈機において、光学センサ（４０）が、刈るべき植物の量の少なくとも一つの予測信号を、草刈機の前進中に送出するように構成され、電子制御装置（３０）は、光学センサの前記予測信号および草刈機の前進速度から、刈刃の駆動用モータの最適な回転速度を確立するように構成される。【選択図】図２
2019506148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池式タイプの電動草刈機であって、
−少なくとも一つの刈刃（２４）、
−刈刃の駆動用電気モータ（２６）、
−電気モータ（２６）の電子制御装置（３０）、
−刈刃の上流に配置された少なくとも一つの光学センサ（４０）、
を含み、
−光学センサ（４０）が、草刈機の前進方向における傾斜によって地面の方に向けられており、また刈るべき植物の丈、刈るべき植物の密度、および刈るべき植物の丈と密度との組合せのうちの少なくとも一つを処理後に決定するために利用され得る少なくとも一つの予測信号（１０１）を、草刈機の前進中に送出するように構成されていること、
−電子制御装置（３０）が、刈刃の駆動用モータの最適な回転速度を確立するように構成されており、最適な回転速度が、光学センサの前記予測信号に応じて、また、標準前進速度（１０８ａ）、所望の前進速度（１０８ｂ）、および実際の前進速度（１０８ｃ）の中で選択される草刈機の前進速度に応じて、確立されていること、
を特徴とする電動草刈機。
【請求項２】
光学センサ（４０）が、４００〜１２００ｎｍの光波長帯において感応性を有する、請求項１に記載の草刈機。
【請求項３】
刈刃の前部に位置する光学センサの測定領域の照明源を含む、請求項１または２に記載の草刈機。
【請求項４】
照明源が光学センサに組み込まれている、請求項３に記載の草刈機。
【請求項５】
照明源が、パルス発光する照明源である、請求項４に記載の草刈機。
【請求項６】
草刈機の実際の前進速度（１０８ｃ）の信号を確立するための速度センサをさらに含み、また制御装置が、光学センサ（４０）の予測信号（１０１）に応じて、また実際の前進速度の信号に応じて、刃の駆動用モータの最適な回転速度を確立するために速度センサにつながれている、請求項１から５のいずれか一つに記載の草刈機。
【請求項７】
草刈機の少なくとも一つの前進用電気モータの操作のための、所望の前進速度（１０８ｂ）のデータ収集インタフェース（３８）を含み、また制御装置（３０）が、光学センサの予測信号に応じて、また所望の前進速度（１０８ｂ）に応じて、刃の駆動用モータの最適な回転速度を確立するためにインタフェース（３８）につながれている、請求項１から５のいずれか一つに記載の草刈機。
【請求項８】
制御装置が、駆動用モータの複数の指令回転速度を用いた対応表（１１０）と結びつけられ、制御装置が、対応表の複数の指令速度の中で刃の駆動用モータの最適な回転速度を選択するように構成されている、請求項１から７のいずれか一つに記載の草刈機。
【請求項９】
制御装置（３０）が、刃の駆動用モータの目下の最適な回転速度と草刈機の移動の際に確立される新たな最適回転速度との間の加速度値、減速度値をそれぞれ確立するように構成されている、請求項８に記載の草刈機。
【請求項１０】
制御装置（３０）が、草刈機の前進速度に応じて、加速度値、減速度値を確立するように構成されている、請求項８に記載の草刈機。
【請求項１１】
光学センサと結びつけられた信号処理基板を含み、信号処理基板が、センサの汚れ信号（１０２）を確立するように構成されている、請求項１から１０のいずれか一つに記載の草刈機。
【請求項１２】
複数の光学センサ（４０）を含み、信号処理基板が、各光学センサの測定信号に応じて予測信号を確立するように構成されている、請求項１１に記載の草刈機。
【請求項１３】
刈刃が切断面（２８）に沿って嵌合され、また光学センサが、切断面に対して１５〜７５度の傾斜角度で、草刈機の前進方向において傾斜した測定軸（４２）を有する、請求項１から１２のいずれか一つに記載の草刈機。
【請求項１４】
刈刃（２４）を収容するカッターハウジング（２２）を含み、また光学センサ（４０）が、草刈機の前進と同時に測定される、カッターハウジングから１０〜３０ｃｍの距離に位置する測定領域を有する、請求項１から１３のいずれか一つに記載の草刈機。
【請求項１５】
歩行型草刈機であることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一つに記載の草刈機。
【請求項１６】
蓄電池式タイプの電動草刈機（１０）の少なくとも一つの刈刃（２４）の駆動用モータ（２６）の制御方法であって、
−草刈機の前進中の刈刃の上流での、刈刃に達する可能性のある植物の丈、植物の密度、および植物の丈と密度との組合せのうちの少なくとも一つの予測測定（１０１）、
−草刈機の前進速度（１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ）の確立、
−草刈機の前進に応じた刈刃の駆動用モータの最適な回転速度（２１０、２１２、２１４、２１６、２１８）の固定（１０４ａ）であって、最適な回転速度は、前記予測測定に応じて、また草刈機の前進速度に応じて確立される、
−最適な回転速度で刈刃の駆動用モータの回転を引き起こすのに十分なエネルギーによる駆動用モータ（２６）の電力供給、
を含む制御方法。
【請求項１７】
刃の駆動用モータの最適な回転速度の固定が周期的である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
電気モータの能力および電気モータの電力供給用蓄電池の容量を超える最適な回転速度を固定する場合、刈刃の一時的および自動的な引上げを含んでいる、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
電気モータの能力および電気モータの電力供給用蓄電池の容量を超える最適な回転速度を固定する場合、警告信号の送信を含んでいる、請求項１６から１８のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池によって電力供給されるタイプの電動草刈機に関するものである。電動草刈機とは、単数または複数の刈刃が電気モータによって動かされる草刈機を意味する。本発明はより詳細には、刈取り作業を自動的に決定すること、およびその機能をその作業に適合させることができる予想式（ａｎｔｉｃｉｐａｔｉｖｅ）草刈機に関している。
【０００２】
本発明はまた、草刈機の単数または複数の刈刃の駆動用モータの制御方法にも関している。
【０００３】
本発明は、公共または民間の緑地空間のメンテナンスのために、特に歩行型または乗用型草刈機の分野において用途を見出す。
【背景技術】
【０００４】
既知の予想式草刈機は通常、草刈りするべき土地で自律的に動くことができるロボット型草刈機である。
【０００５】
通常、この草刈機の予想機能は、草刈りするべき草の生えた地表面と回避するべき地表面とを区別することにある。この機能は特に、既に草刈りされた領域となお草刈りするべき領域とを区別することにある。
【０００６】
このような草刈機は例えば、米国特許第３９２４３８９号明細書、米国特許出願公開第２００８／０１０９１２６号明細書および独国特許出願公開第１９９３２５５２号明細書の文献で知られている。このような草刈機は、草刈機のカッターハウジングの前部、すなわち刈刃によって覆われている領域の上流に配置されている各種センサを備える。センサは、刈り取るべき草の存在、また場合に応じて刈り取るべき草の丈、または刈り取るべき草の密度を決定するために利用される。
【０００７】
これらのパラメータは、軌道または前進速度という観点において、草刈機の移動を最適化するために考慮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第３９２４３８９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１０９１２６号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９９３２５５２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、操縦者に対する使用快適性と草刈りの作業効率とを同時に高めることを可能にする予想式草刈機、特に歩行型または乗用型草刈機を提案することを目的とする。
【００１０】
本発明は特に、かなりの程度まで一定の前進速度で利用することができる草刈機を提案することを目的とする。本発明は、刈刃が向けられる草の丈または密度に応じて草刈機の前進速度を絶えず変化させるという気遣いから、草刈機の操縦者を解放することを目ざす。
【００１１】
本発明はさらに、所定の電力供給用蓄電池容量について、草刈りの連続動作能力が改善されている電動草刈機を提案することを目的とする。本発明は、草刈機によって消費されるエネルギーを、遭遇する植生を刈り取るために必要最小限なエネルギーの近傍に調整することを目ざす。
【００１２】
本発明はさらに、動作音が低減されている電動草刈機を提案することを目的とする。本発明は、草刈機の騒音源を可能な限り減らすこと、そしてここでもまた、遭遇する植生を刈り取るために必要最小限なものに減らすことを目ざす。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これらの目的を達成するために、本発明はより具体的には、以下のものを含む蓄電池式タイプの電動草刈機に関している、
−少なくとも一つの刈刃、
−刈刃の駆動用電気モータ、
−刈刃の駆動用電気モータの電子制御装置、および
−刈刃の上流に配置された少なくとも一つの光学センサ。
【００１４】
本発明によると、
−光学センサは、草刈機の前進方向における傾斜によって地面の方に向けられており、また刈るべき植物の丈、刈るべき植物の密度、および刈るべき植物の丈と密度との組合せのうちの少なくとも一つを処理後に決定するために利用され得る少なくとも一つの予測信号を、草刈機の前進中に送出するように構成されている、
−電子制御装置は、刈刃の駆動用モータの最適な回転速度を確立するように構成されており、最適な回転速度は、光学センサの前記予測信号に応じて、また、標準前進速度、実際の前進速度、および所望の前進速度の中で選択される草刈機の前進速度に応じて、確立されている。
【００１５】
草刈機は好ましくは、歩行型草刈機である。
【００１６】
草刈機は、電気モータによって動かされる単数または複数の刈刃を有することができる。各刃は、水平（例えばヘリカルドラム用）または垂直（刈刃、刈刃用円盤など）であり得る回転シャフトの周りを回転するように取り付けられることもできるし、また往復動刈刃でもあり得る。草刈機が複数の刈刃を含むとき、各刈刃はどれか一つの電気モータと結びつけられることができる。唯一ある電気モータが、全ての刈刃につながれることもできる。本文の続きにおいて、複数の刈刃を有するという符号は、唯一の刈刃を有する草刈機の製作の可能性について決めてかかるものではない。
【００１７】
刈刃は好ましくは回転刃であり、カッターハウジング、例えば草刈機のシャシの下に吊るされたカッターハウジングの中に収容されることができる。
【００１８】
モータの電子制御装置は主に、刃の駆動用電気モータの電力供給を管理すること、およびその回転速度を調節することを目的としている。それぞれが一つの電気モータと結びつけられる複数の刈刃の場合において、電子制御装置は、モータ全体の電力供給を管理するために準備される。多相ブラシレスモータの場合においては、電子制御装置は例えば、モータの回転、特に回転速度を調節することを可能にするシーケンスにしたがってモータの異なる相にエネルギー供給することを可能にする。モータの電子制御装置は、後述される、草刈機の他の操作機能が必要であれば割りあてられることのできる単数または複数の電子基板を有し得る。
【００１９】
草刈機の単数または複数の光学センサは、可視光スペクトルの波長において、赤外スペクトルにおいて、また特に近赤外スペクトルにおいて感知できるセンサであり得る。波長帯は例えば、４００ｎｍ〜１２００ｎｍである。明細書の以下の記載においては、単純化のために単一のセンサが参照される。しかしながら、草刈機が複数のセンサ、特に二つの冗長センサを備えることができるということが意識される。
【００２０】
センサは有利には、刈刃の前部にあるセンサの標的測定領域を照らすために準備される照明源に結びつけられることができる。照明源は、センサに組み込まれてもよいし、センサとは別個であってもよい。照明源は好ましくは、光学センサが感知できる波長帯の全てまたは一部をカバーする。照明源は好ましくは、照明源の光に対する光学センサの応答と、例えば日光の連続した光に対するセンサの応答とを識別するようにパルス発光する照明源である。
【００２１】
光学センサは、多少の差こそあれ刈り取るべき植物の詳細な電子画像を処理後に作り上げることができる画像センサのような進歩したセンサ、さらにはカメラであり得る。より経済的なバージョンにおいて、センサは、近接センサタイプのシングルセンサであり得る。例として、それは、アバゴ・テクノロジー社によって商品化されたＡＤＰＳ−９１９０タイプのセンサであり得る。それは、センサの測定領域を照らすことができる赤外発光ダイオードと同時に、測定領域からの反射光または後方散乱光を測定することができる単数または複数のフォトダイオードを含む集積部品である。
【００２２】
草刈機の光学センサによって送出される信号は、処理後、草刈機の単数または複数の刃に達する可能性のある植物、例えば草の量を予測的に評価するために利用される。この評価は、本発明にしたがって決定される最適な回転速度に電気モータおよび刃が達することを可能にするように、植物が刃に達する前に行われなければならない。
【００２３】
二つの措置が、刈り取るべき植物の量の評価を十分に予想するために企図される。第一の措置は、刃の上流に測定領域を確立するように光学センサを配置することにある。上流という用語は、草刈りするべき地表面での草刈機の前進方向との関係において理解される。センサの測定領域はこのように、草刈機の刈り領域の前部に、また刈刃を収容するカッターハウジングが備わっている場合にはその前部に位置する。光学センサの測定領域は、草刈機の前進に並行して測定される例えば１０〜３０ｃｍのカッターハウジングからの距離に位置する。
【００２４】
植生の評価を予想することを目的とした第二の措置は、草刈機の前進方向における傾斜をセンサに与えることにある。前進方向とは、草刈機の利用の際の、草刈機の後方の既に刈り取られた領域から草刈機の前方のまだ刈り取られていない領域の方に向かう方向と理解される。より具体的には、センサは好ましくは、草刈機の、刈刃の切断面より上に固定される。センサは好ましくは、カッターハウジングの中に入り込む、場合によっては折り畳まれる植物より上になるよう十分に高い位置で固定される。センサはそのとき、前進方向において傾斜しているかまたは少なくとも前進方向における傾斜用部品を有しつつ地面の方に向けられる。光学センサは例えば、草刈機の前進方向において傾斜している測定軸を有する。単数または複数の刈刃の嵌合面となる切断面に対するセンサの傾斜角度は、好ましくは１５〜７５度であり、この角度は切断面の下で測定される。
【００２５】
先に触れたように、光学センサの信号は、刈るべき植物の丈、刈るべき植物の密度、または丈と密度との組合せを表すものである。傾斜角度は、この組合せに影響を及ぼし得る。実際には、水平の位置により近いセンサの方向づけは、特に近接センサタイプ光学センサについて、刈るべき植物の丈を考慮に入れることに有利に働く傾向がある。この場合において実際には、センサの方に送り返される光の強度は、植物の丈が高いほどいっそう高くなる。逆に、垂直位により近い方向づけは、植生の密度への感度に有利に作用する傾向がある。後者の場合において、植物は地面よりも多くセンサに光を送り返し、したがって草の密度が高ければ高いほど、センサに送り返される光の強度は高い。
【００２６】
光学センサによって送出される信号は、センサと結びつけられた電子回路によって、または制御装置の電子基板の電子回路によって作り出され得る。この信号は、最適な回転速度を決定するために電子制御装置によって利用される。
【００２７】
駆動用モータと刈刃とが回転連動することから、最適な回転速度は、モータの最適な回転速度または刃の最適な回転速度のようには区別せずに理解される。
【００２８】
最適な回転速度は、刈るべき植物の量である第一のパラメータに応じて決定され、このパラメータは先に言及された光学センサの予測信号から確立されるものであり、また、草刈機の前進速度である第二のパラメータに応じて決定される。実際、草刈機の移動の際の単数または複数の刈刃に達する単位時間あたりの植物の量は、草刈機の前進速度によることが理解される。
【００２９】
最適な回転速度の確立のために考慮される草刈機の前進速度は、実質的な前進速度であり得る。これは例えば、草刈機が手押し式草刈機であるときの場合である。その速度は、その操縦者の歩行速度による。この場合、草刈機は、草刈機の実質的な前進速度の信号を確立するための、速度センサを有し得る。制御装置はそのとき、刃の駆動用モータの最適な回転速度を確立するために、速度センサにつながれている。最適な回転速度は、光学センサの予測信号に応じて、また実質的な前進速度の信号に応じて確立される。速度センサは例えば、単位時間あたりの草刈機の車輪の回転数を数えることができるセンサまたは回転速度計である。草刈機が地上での位置決定装置を備えているとき、速度センサもまた、速度信号を送出するこの装置からなることができる。
【００３０】
最適な回転速度の確立のために考慮に入れられる草刈機の前進速度はまた、操縦者によって選択される速度でもあり得る。これは特に、草刈機がいわゆる「自走式」草刈機であるときの場合である。この場合、草刈機は、草刈機の少なくとも一つの前進用電気モータの操作のために、所望の前進速度のデータ収集インタフェースを備え得る。制御装置はそのとき、光学センサの予測信号に応じて、また所望の前進速度のデータ収集に応じて、刃の駆動用モータの最適な回転速度を確立するためにデータ収集インタフェースにつながれている。
【００３１】
速度センサまたはデータ収集インタフェースがない場合、刃の駆動用モータの最適な回転速度を確立するために考慮に入れられる前進速度は、依然として標準速度であり得る。それは、固定した、例えば２〜５ｋｍ／ｈの予め決定された速度である。標準速度は、制御装置のコンピュータプログラムのパラメータとして登録されている。
【００３２】
最適な回転速度は好ましくは、以下の制約のうちの一つまたは複数を順守することによって決定される、
−最適な回転速度は、刃が、予想された丈および密度の植物を適切にかつ停止することなく刈ることを可能にする回転運動モーメントを刃に与えるのに十分でなければならない、
−最適な回転速度は、回収箱が草刈機に備わっている場合、刈られた植物を回収箱の方へ排出するのに十分でなければならない、
−最適な回転速度は、刃の駆動用モータの電気エネルギー消費量を削減し草刈りの稼働時間を増大させるために、最小にならなければならない、
−最適な回転速度は、草刈りの騒音公害を低減するために最小にされなければならないが、騒音公害は刃の回転速度の増加関数であることが分かっている、
−最適な回転速度は、モータの異常な温度上昇を回避するために、モータの最大回転速度を下回らなければならない、
−最適な回転速度は、不意に密度が高くなる植生を吸い込むために、特に上昇の際に、素早く高速になることができなければならない。
【００３３】
これらのパラメータの全て、またさらには他のパラメータは、モータの制御装置のソフトウェアの中にプログラミングされた、パラメータ化された最適な速度の曲線または方程式において考慮されることができる。
【００３４】
別の可能性によると、制御装置は、駆動用モータの複数の指令回転速度を用いてプログラミングされた対応表を有することができ、制御装置は、参照表の複数の指令速度の中で、刃の駆動用モータの最適な回転速度を選択するように構成される。
【００３５】
対応表は、前進速度の幅によるエントリーと、光学センサによって送出される信号の出力値によって表される刈り取るべき植物の量の幅によるエントリーとを有する多次元の表であり得る。対応表はそのとき出力で、組み合わされた最適な回転速度を提示する。
【００３６】
例として、先に言及されたような近接測定タイプの光学センサについて、植物の量の幅は、フォトダイオードによって受け取られる光の強度範囲に単純に相当し得るし、またこれらのフォトダイオードによって生じる光電流の範囲に相当し得る。
【００３７】
刃の駆動用電気モータの最適な回転速度は、草刈機を使用中のときに草刈機の前進に応じて再び評価されてもよい。再評価は、連続的に、または定期的な周期もしくは不定期な周期で行われ得る。
【００３８】
ある改善例によると、制御装置は、刃の駆動用モータの目下の最適な回転速度と、草刈機の移動の際に確立される新たな最適回転速度との間の加速度値、減速度値をそれぞれ確立するように構成され得る。
【００３９】
加速度は例えば、刈り取るべき植物の量の変化の大きさに比例する。加速度は好ましくは以下のように選択される。
−光学センサによって実行される測定と光学センサによって観察された植物が刃に達する瞬間との間の利用可能な時間の間に、モータおよび刈刃が最適な回転速度に達することを可能にするのに十分であるように選択される。この時間範囲は、光学センサの測定領域と単数または複数の刈刃の刈り領域との間の前進方向に沿った距離による。時間範囲はまた、先に記述されたような草刈機の前進速度にもよる。
−エネルギーの過剰消費または過度の騒音を引き起こさないように十分に低く選択される。
【００４０】
加速度値または減速度値はまた、制御装置の動作ソフトの中にプログラミングされてもよいし、「ルックアップテーブル」タイプの対応表の予め決定された値であってもよい。
【００４１】
先に示されたように、制御装置は好ましくは、草刈機の前進速度に応じて、加速度値、減速度値をそれぞれ確立するように構成される。実際には、より速い前進速度は、より高い反応性を必要とし、したがってより大きな加速度および減速度を必要とする。前進速度とはさらに、予め決定される標準速度、実質的な速度、および選択される指令速度のうちの一つとして理解される。
【００４２】
本発明の興味深い特徴によると、草刈機は、光学センサと結びつけられた信号処理基板を有し得、信号処理基板は、センサの汚れ信号を確立するように構成されている。信号処理基板は、センサのすぐ傍にあるかもしれないし、刃の駆動用電気モータの制御装置の電子基板の一部をなしているかもしれない。
【００４３】
センサの汚れ信号は、光学センサの予測信号を修正するために利用されてもよいし、汚れが過度になった場合に警告を発するために利用されてもよい。草刈機の操作インタフェースは、例えば使用者に光学センサを掃除するよう促す警告ランプを有してもよい。
【００４４】
草刈機が複数の光学センサを含むとき、信号処理基板は、例えば各光学センサの予測信号の全体の平均値を求めることによって、各センサの測定信号に応じた予測信号を確立するように構成され得る。予測信号の確立のための各センサの寄与率はそのとき、例えば過度に汚れたセンサの影響を低減するように、センサの汚れに応じて加重値を与えられたものであり得る。
【００４５】
本発明はまた、蓄電池式タイプの電動草刈機の少なくとも一つの刈刃の駆動用モータの制御方法にも関しており、この制御方法は、
−草刈機の前進中の刈刃の上流での、刈刃に達する可能性のある植物の丈、植物の密度、および植物の丈と密度との組合せのうちの少なくとも一つの予測測定、
−草刈機の前進速度の確立、
−草刈機の前進に応じた刈刃の駆動用モータの最適な回転速度の固定であって、最適な回転速度は、前記予測測定に応じて、また草刈機の前進速度に応じて確立されるものである、回転速度の固定
−最適な回転速度で刈刃の駆動用モータの回転を引き起こすのに十分なエネルギーによるモータの電力供給、
を含む。
【００４６】
刃の駆動用モータに供給される電気エネルギーはこのように、丈および密度という観点において刈り取るべき植物の量と草刈機の前進速度とに応じて変動する。この場合において再び、前進速度は、先に記述されたような実質的な速度、選択される指令速度、または予め決定される標準速度のうちの一つであってよい。
【００４７】
必要な回転速度が電気モータの能力を超える状況において、または必要な回転速度がモータのエネルギー供給用蓄電池の容量を超えるエネルギー量、もしくは部分的に放電したこのような蓄電池の残りの容量を超えるエネルギー量を必要とする状況において、特別な措置がとられることができる。
【００４８】
制御装置による容量を超える状況の決定は特に、以下のために利用され得る、
−前進速度を一時的に低下させるように、またはより遅い前進速度を選択するように操縦者に促す、操縦者の警告信号を発するため、
−単数または複数の刈刃の切断高さの引上げを自動的に引き起こすため、
−「自走式」草刈機の場合において、前進速度の低下を自動的に引き起こすため。
【００４９】
本発明の他の特徴および利点は、付属図面の図を参照して、以下に続く説明から明らかになるであろう。この説明は、専ら例として非制限的に与えられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明にかかる電動草刈機の光学センサの軸にほぼ沿った図である。
【図２】図１の草刈機の側面図であって、草刈機の前方に部分的な引抜きおよび切断部を伴っている。
【図３】本発明にかかる草刈機の刃の駆動用電気モータの制御方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明にかかる草刈機についての、刈るべき植生に応じた刃の駆動用電気モータの最適な回転速度の変化の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
図１および図２は、本発明にかかる歩行型草刈機１０を示している。
【００５２】
草刈機は管状シャシ１２を含み、そこには、駆動後輪１４、回転自在の旋回前輪１６、草刈装置２０を含む推進装置が取り付けられている。草刈装置２０は、二つの刈刃２４を収容するカッターハウジング２２と、刃２４の駆動用電気モータ２６とを含む。電気モータ２６は図２で見ることができる。カッターハウジングは、カッターハウジング２２の高さ調整を可能にする平行四辺形固定システムによって、シャシ１２に取り付けられている。刈刃２４は、刈り面２８に沿って伸びている。
【００５３】
電気モータ２６は例えば、ブラシレスタイプのモータである。電気モータの制御装置３０は、電気モータ２６を覆う最上部保護カバーの下に収容される単数または複数の電子基板を含む。制御装置は特に、モータの異なるコイルに供給用電流を送出することを可能にするパワートランジスタを含む。制御装置はまた、供給用電流の調節によってモータの回転速度を制御することも可能にする。
【００５４】
電気モータ２６の電力供給は、管状シャシ１２上に同様に固定されている充電式蓄電池によって確保される。蓄電池の設置場所３２は図１および図２に示されているが、蓄電池は表示されていない。蓄電池はまた、草刈機の前進用電気モータ３４に供給が必要とされる電流を供給することもでき、草刈機の前進用電気モータはそれぞれ、駆動後輪１４につながれている。
【００５５】
最後に、蓄電池は、刈り高さの調整用の電動ジャッキ３６の供給用電流を供給し得る。電動ジャッキ３６は、カッターハウジング２２、したがってシャシに対する刈刃２４の高さ位置を調整することを可能にする。
【００５６】
カッターハウジングの高さの調整はまた、地面に対する刈り面２８の高さを固定することを可能にする。刈り高さの調整および／または草刈機の前進速度の調整は、草刈機のハンドルの頂部に位置するインタフェース３８を介して行われ得る。それは、使用者が草刈機を操作し、その動作状態を認識することを可能にするインタフェースである。インタフェース３８は実際には、警告ランプ、または後述される音声式もしくは視覚式の他のインジケータを有し得る。刈り高さおよび前進速度はまた、先に言及された制御装置３０の付随的な機能として、自動的に決定されることもできることを明言しておくことが適切である。
【００５７】
一対の光学センサ４０は、カッターハウジング２２の上部部分に、すなわちカッターハウジングの、シャシの方へ向けられた部分に固定され、カッターハウジング２２の中に入り込む植物よりも高所にセンサが位置するようになっている。選択的に、光学センサはまた、シャシと一体の管に固定されることもできる。各光学センサは、例えばダイオードやトランジスタである赤外線受信機と、測定領域の照明用のダイオード赤外ＬＥＤとを備える。図１で示されるように、光学センサは、測定領域の方へ傾斜することによって地面の方へ向けられる。測定領域は、ほぼ前輪１６の間に位置する。
【００５８】
図２は、光学センサの測定軸４２を示している。この軸は、刈り面２８とともに角度ａを形成する。センサの測定軸４２と刈り面との間の交差点は、カッターハウジングの上流の距離ｄに位置する。この距離は、草刈機の前進と並行して考えられる、光学センサの測定領域と刃の刈り取り領域とを隔てる距離にほぼ相当する。距離ｄは、角度ａと同様に、最適な回転速度の固定のために望まれる予想に応じて選択される。それらはまた草刈機の大きさにもよる。示される例において、距離ｄはおよそ１５ｃｍであり、また角度ａはおよそ４５度である。
【００５９】
センサ４０の測定領域の形および面積は、ＩＲ受信機の感応領域とＩＲ照明領域とによる。それは好ましくは楕円形の領域である。植生、特にこの領域の中に入り込む少量の草は、それらの丈およびそれらの密度に応じて、多少の差こそあれ多くの照明光をセンサの方へ送り返す。センサは、測定領域から送り返される光の強度に比例した測定信号を発生させる。このように、この信号は、カッターハウジングに達することになる植物の量を表すものであり、また刃の駆動用モータの最適な回転速度を予想するために利用される。
【００６０】
図３のフローチャートは、最適な回転速度の固定方法を示している。
【００６１】
センサ４０に由来する測定信号は、センサに組み込まれ得る電子回路によって形成される。形成は、符号１００によって図３で示されている。形成は、草刈機の前進の際に刃２４に達することになる植物の量の予測信号１０１を送出することを可能にする。測定信号の形成はさらに、センサの汚れ信号１０２の確立のためにも利用され得る。汚れ信号１０２は、草刈機のインタフェース３８のインジケータの方へ送られ得る。例として、汚れが前もって定められた教示を超える場合、音声式もしくは視覚式の警告が発せられ得る。センサの汚れ信号はまた、センサの信号を、その形成１００の際に修正するために利用されることもできる。刃に達することになる植物の量の予測信号１０１は、ステップ１０４ａにおいて、刃の駆動用電気モータの最適な回転速度の固定用パラメータとして利用される。この予測信号はまた、結び合わされたステップ１０４ｂにおいて、回転速度の加速度、減速度それぞれの固定用パラメータとして利用されることもできる。加速度および減速度は、草刈機の移動中の、先の最適な回転速度と次の最適な回転速度との間で理解されるものである。
【００６２】
ステップ１０４ａおよび１０４ｂは、刃の駆動用モータ２６の制御装置３０の演算に相当する。制御は、矢印１０６によって示される、草刈機の前進速度のパラメータもまた考慮に入れる。それは、標準指令速度１０８ａ、草刈機の操作インタフェース３８上で利用者によって選択される所望の前進速度１０８ｂ、または推進装置の表示されていないセンサによって測定される実質的な前進速度１０８ｃである。
【００６３】
制御はさらに、複数の予め決定された値の中での刃の駆動用電気モータ２６の最適な速度の選択のために、対応表１１０または対応するプログラムのデータを考慮に入れる。対応表は、植物の量および前進速度のパラメータを、刃の駆動用の最適な速度と関係づける。加速度値および減速度値もまた、対応表１１０の中で読み取ることができる。
【００６４】
最適な回転速度値が、刃の駆動用電気モータ２６の能力または供給用蓄電池の容量を超える場合、制御装置３０または専用の電子基板は、刈り高さの一時的な引上げのためのジャッキ３６の作動、またはインタフェース３８による警告の発信を付随的に操作することができる。能力または容量を超える最適な速度の確立はまた、草刈機の推進装置の操作に作用し、草刈機の前進速度の一時的な低下を引き起こすために利用されることもできる。これらの措置はそのとき、刃の駆動用モータの最適な回転速度を草刈機の能力と相いれる値に引き戻すことを可能にする。
【００６５】
図４のグラフは、一分間にわたる光学センサの信号に応じた刃の駆動用モータの最適な回転速度の変化の一例を示している。
【００６６】
グラフは、縦座標において、０から１０００に及ぶ目盛り４００で光学センサによって送出される信号の強度を、ならびに目盛り５００で、１分毎の回転で表示される刃の最適な回転速度を示している。秒で表示される時間は、横座標３００で示されている。破線の曲線２００は、時間に応じた最適な回転速度の変化を示している。
【００６７】
グラフはまた、光学センサによって送出される信号２０２の経時的な変化も示している。
【００６８】
最後に、横座標の縁取り２０４は、光学センサによって観察される植生を経時的に示している。
【００６９】
植生を一次元で非常に自在に表現することができるという特徴を強調することが望ましいが、というのも単数または複数の光学センサの測定領域は三次元領域であるからである。
【００７０】
とりわけグラフの最初の３０秒における、光学センサによって観察される丈および密度が増大している複数の異なる植生領域が、値２１０、２１２、２１４、２１６および２１８と、最適な回転速度を徐々に段階的に引き上げていることに気づくことができる。これらの最適な速度値は、曲線２００の急上昇勾配によって表現される高い加速の最後に達成される。それらは、光学センサの信号２０２の高振幅に対応している。
【００７１】
高い加速の制御は、より速い最適速度の選択を引き起こしたより密度の高い植生領域に刃が達する前に、刃の最適速度に達する必要に応えるものである。
【００７２】
逆に、縁取り２０４の、植生のより多い領域の間に存在する、植生のより少ない領域は、減速段階２２２、２２４、２２６、２２８と、光学センサの信号のより低い振幅に対応している。最適な速度の減速勾配が、加速勾配よりも緩やかであることに気づくことができる。示されている例において、これにより、刃の回転速度の過度に急激な変化および過度に頻繁な変化を回避すること、および操縦者にとっての不快音、および／または蓄電池の電気エネルギーの過剰消費を回避することが可能になる。
【符号の説明】
【００７３】
１２    管状シャシ
１４    駆動後輪
１６    旋回前輪
２０    草刈装置
２２    カッターハウジング
２４    刈刃
２６    電気モータ
２８    刈り面
３０    電気モータの制御装置
３４    草刈機の前進用電気モータ
３６    電動ジャッキ
３８    インタフェース
４０    光学センサ
４２    光学センサの測定軸
【図１】
2019506148.tif 000003
【図２】
2019506148.tif 000004
【図３】
2019506148.tif 000005
【図４】
2019506148.tif 000006
【国際調査報告】
2019506148.tif 000007
2019506148.tif 000008
2019506148.tif 000009
2019506148.tif 000010
2019506148.tif 000011
2019506148.tif 000012