(57)【要約】【課題】  モータの高速回転の無駄を省き、１回の充電で刈込機を使用できる時間を長くする。【解決手段】  ハウジング２と、ハウジング２に内蔵されたモータ５と、ハウジング２に装着されモータ５の電源となる電池パック４と、モータ５に駆動され、上刃と下刃からなる一対の刈刃３，３と、モータ５の駆動を制御する制御回路２０と、制御回路２０に内臓される制御ＩＣ２１の信号によりモータ５への駆動電流をオンオフする半導体スイッチング素子と、を有するヘッジトリマ１において、制御ＩＣ２１の信号は電池パック４に内蔵された電池１０の電池電圧に対応するデューティー比で制御される構成とする。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、該ハウジングに内蔵されたモータと、該ハウジングに装着され該モータの電源となる電池パックと、該モータに駆動され、上刃と下刃からなる一対の刈刃と、該モータの駆動を制御する制御回路と、該制御回路に内臓される制御ＩＣの信号により該モータへの駆動電流をオンオフする半導体スイッチング素子と、を有する刈込機において、該制御ＩＣの信号は該電池パックに内蔵された電池の電池電圧に対応するデューティー比で制御されることを特徴とする刈込機。
【請求項２】
該制御ＩＣにはターボスイッチが設けられ、該ターボスイッチによって該モータの回転数がより高速に制御されることを特徴とする請求項１に記載の刈込機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池で駆動されるモータを動力源とするヘッジトリマやバリカン等の刈込機のモータ制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹木の剪定や生垣の整形に使用される電動工具として、長手方向に沿って櫛歯状に刃が形成された上下一対の刈刃をそれらの長手方向に往復運動させるヘッジトリマが知られている。特許文献１、および、特許文献２は、電池で駆動されるモータを動力源とするヘッジトリマを開示しているが、モータ制御に関する考察はなされていない。
【０００３】
また、芝刈り作業において、通常の芝刈り機では刈れない隅や飛び石まわりの芝生の仕上げ用に使用される電動工具として、固定刃と可動刃からなる上下一対の刈刃を揺動運動させるバリカンが知られている。特許文献３は、電池で駆動されるモータを動力源とするバリカンを開示しているが、モータ制御に関する考察はなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０５８３４１号公報
【特許文献２】特開２００８−０２３６４８号公報
【特許文献３】特開平５−２２７８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ヘッジトリマやバリカン等の刈込機に関するものであるが、以降の明細書ではヘッジトリマにて説明する。電源コードを用いる従来のＡＣ電源駆動式のヘッジトリマでは、１，４００〜１，６００ｒｐｍのモータ回転数でモータを回転させて動力源としていた。しかし、電池駆動式のヘッジトリマでは図４にＤＵＴＹ１００％の略直線として示すように、電池が充電直後の満充電状態では電池電圧Ｖは１２ｖとなり、１，８００ｒｐｍ弱の回転数でモータは回転し、ヘッジトリマで枝刈り作業を続行すると、電池容量が減少し、それに連れて電池電圧Ｖも低下し、例えば、電池電圧Ｖが９ｖではモータの回転数は約１，３００ｒｐｍまで低下し、枝刈り等の作業効率が低下した。モータ回転数が１，６００ｒｐｍ以上では必要以上の高速回転となり電池エネルギーが無駄になり、騒音の発生も問題であった。また、モータ回転数が１，４００ｒｐｍ以下では枝刈り等の作業効率は悪く実質的に使用不可であり、電池の充電が必要になった。本発明の課題は、モータの回転数が１，６００ｒｐｍ以上になる無駄を省き、１回の充電でヘッジトリマを使用できる時間を長くすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、ハウジングと、該ハウジングに内蔵されたモータと、該ハウジングに装着され該モータの電源となる電池パックと、該モータに駆動され、上刃と下刃からなる一対の刈刃と、該モータの駆動を制御する制御回路と、該制御回路に内臓される制御ＩＣの信号により該モータへの駆動電流をオンオフする半導体スイッチング素子と、を有する刈込機において、該制御ＩＣの信号は該電池パックに内蔵された電池の電池電圧に対応するデューティー比で制御されることを特徴とする。
【０００７】
ここで、該制御ＩＣにはターボスイッチが設けられ、該ターボスイッチによって該モータの回転数がより高速に制御されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、１回の充電で刈込機を使用できる時間を長くすることができるので、度々電池パックの充電を行う必要がなく、効率的に枝刈り等の作業ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明に係るヘッジトリマの平面図である。
【図１Ｂ】本発明に係るヘッジトリマの要部縦断側面図である。
【図２】本発明に係るモータ制御回路図である。
【図３】デューティー比を説明する図である。
【図４】電池電圧とモータ回転数の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１Ａ、図１Ｂにおいて、１はヘッジトリマであり、２はヘッジトリマ１のハウジングであって、通常樹脂で成形された左右一対の半割りハウジング部材（２ａ，２ｂ）を重ね合わせて組み立てたハウジング２の中に駆動源であるモータ５を内蔵している。ハウジング２の前方（図１Ａの右側）には、長手方向に沿って櫛歯状に刃が形成された上下一対の刈刃３，３が設けられ、後方には、ハウジング２の一部であるハンドル２ｄに後方から電池パック４が挿入されて装着されている。２ｃはガードであって、刈り取られた枝葉から作業者を保護するものであり、６はトリガーレバーであって、これを指で操作することによりマイクロスイッチＳＷ１がオン、オフし、モータ５を回転、非回転とすることができる。
【００１２】
図２はモータ５の制御回路２０であり、ハウジング２内の適当な場所に設置されている。制御回路２０の主回路は、電池パック４内の電池１０、マイクロスイッチＳＷ１、配線１１、モータ５、半導体スイッチング素子（ＦＥＴ：電解効果型トランジスタ）３０、配線１２で構成され、半導体スイッチング素子３０は制御回路２０内の制御ＩＣ２１の信号によりモータ５への駆動電流をオンオフする。制御ＩＣ２１はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を内蔵し、電池１０によって起動される不図示の定電圧電源によって動作する。ＣＰＵの周りにはプログラムが内蔵されたＲＯＭの他に、ＲＡＭ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、入力回路（ＩＮＰＵＴ）、出力回路（ＯＵＴＰＵＴ）が設けられている。Ａ／Ｄコンバータは配線１１に接続されており、電池電圧Ｖを読み取ってＣＰＵへデジタル信号に変換して伝達する。ＲＯＭの中には後述するデューティー比を記憶するデータテーブルＤ１，Ｄ２があり、ＣＰＵはプログラムに従って、Ａ／Ｄコンバータから伝達された電池電圧Ｖに対応するデューティー比をデータテーブルＤ１またはＤ２から読み出し、出力回路に接続されている半導体スイッチング素子３０のゲート３０ｇに与えるゲート信号のデューティー比を制御する。ＳＷ２はハンドル２ｄの適当な場所に設けられているターボスイッチであり、このターボスイッチＳＷ２がオフのときＣＰＵはデータテーブルＤ１からデューティー比を読み出し、オンのときデータテーブルＤ２から読み出すようプログラムで制御される。データテーブルＤ１には細い枝や草を刈る場合に適したデューティー比が記憶され、データテーブルＤ２には太い枝や草を刈る場合に適したデューティー比が記憶されている。
【００１３】
図３に示すように、デューティー比は１サイクルを表す時間Ｔに対する時間ｔの比であり、時間ｔがオンで時間Ｔ−ｔがオフとなる信号波形である。ヘッジトリマ１では、時間Ｔは約１ｍｓが適当である。
【００１４】
図４はデューティー比を変えたときの電池電圧Ｖとモータ５の回転数の関係を表しており、ＤＵＴＹ１００％とはデューティー比が１００％の意であり、このときは信号はオン、オフせずに連続してオンの状態の信号となる。ＤＵＴＹ８０％とはデューティー比が８０％の意であり、時間Ｔの内８０％がオンの信号で、ＤＵＴＹ６０％とはデューティー比が６０％の意であり、時間Ｔの内６０％がオンの信号である。ＤＵＴＹ１００％の信号でヘッジトリマを連続運転すると、現行の仕様では３０分強でモータ５の回転数は１，４００ｒｐｍ以下となる。運転時間を延長するためにもっと大きな電池パックを装着すればよいが、そうすると重量が増し作業性が悪くなるということになり、その兼ね合いで電池パックの大きさが決まってくる。
【００１５】
以上のように構成されたヘッジトリマ１において、満充電された電池パック４をヘッジトリマ１に装着し、ハンドル２ｄを手で握ってトリガーレバー６をオン操作すると、マイクロスイッチＳＷ１がオンとなり、電池１０からモータ５へ電流が流れモータ５が回転を開始する。一方、マイクロスイッチＳＷ１のオンにより制御ＩＣ２１が起動し、制御ＩＣ２１のＡ／Ｄコンバータは電池１０の電池電圧Ｖを配線１１を介して読み込み、デジタル信号に変換してＣＰＵへ伝達するので、ＣＰＵはＲＯＭに内蔵されたプログラムに従ってデータテーブルＤ１またはＤ２から電池電圧Ｖに対応するデューティー比を読み出す。図４から理解されるように、電池電圧Ｖが１２ｖのときは、ＣＰＵがデータテーブルＤ１またはＤ２から読み出す値によって、ゲート３０ｇに与えられるゲート信号はデューティー比が６０％以下になるよう制御される。
【００１６】
作業者が枝刈り等の作業を続行すると電池１０の電気容量は減少していき、電池１０の電池電圧Ｖは低下していく。電池電圧Ｖが例えば１０．５ｖに低下すると、モータ５の回転数は１，４００ｒｐｍを下回るようになり作業に支障が出ることになるが、ＣＰＵは電池電圧Ｖが１０．５ｖに低下したことをＡ／Ｄコンバータを介して知ると、その電圧に対応したデューティー比をデータテーブルＤ１またはＤ２から読み出し、デューティー比を６０％から８０％に上げ、モータ５の回転数が１，５００ｒｐｍを中心とする１，４００〜１，６００ｒｐｍの範囲内に入るよう制御する。（ここでは分かりやすい説明とするため、１，４００ｒｐｍを下回るまでデューティー比を変更しないように説明したが、これに限らずもっときめ細かく電池電圧Ｖをチェックしデューティー比が１，５００ｒｐｍで一定となるよう制御してもよい。また、デューティー比についても６０％からいきなり８０％に上げるのではなく、７０％に上げるとしてもよい。）さらに電池電圧Ｖが低下して１０ｖになるとＣＰＵは上記と同様の制御を行ってデューティー比を８０％から１００％に上げ、モータ５の回転数が１，４００〜１，６００ｒｐｍの範囲内に入るよう制御する。このようにデューティー比を制御することにより、モータ５の回転数が１，６００ｒｐｍ以上になることを避け、１，４００〜１，６００ｒｐｍの範囲内に入るよう制御するので、電池エネルギーの無駄を省くことができ、その分ヘッジトリマ１を長く運転することが可能となる。実験では１．５倍以上長く運転できることを確認した。
【００１７】
次にターボスイッチＳＷ２の作用について説明する。今、電池電圧Ｖが１１ｖであると仮定すると、図４に示すように、デューティー比は６０％でも８０％でもモータ５の回転数は１，４００〜１，６００ｒｐｍの範囲内に入るのであるが、ターボスイッチＳＷ２がオフの場合はＣＰＵはデータテーブルＤ１からデータを読み出し、デューティー比を６０％に設定し、ターボスイッチＳＷ２がオンの場合はＣＰＵはデータテーブルＤ２からデータを読み出し、デューティー比を８０％に設定する。このように制御するので、ターボスイッチＳＷ２がオフの場合は細い枝や草を刈るのに適した回転数でモータ５は回転し、ターボスイッチＳＷ２がオンの場合は太い枝や草を刈るのに適したより高速の回転数でモータ５を回転させることができ、枝や草の状況に適した作業ができる。
【００１８】
本発明による刈込機は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ヘッジトリマ、２  ハウジング、３  刈刃、４  電池パック、５  モータ、６  トリガーレバー、１０  電池、２０  制御回路、２１  制御ＩＣ、３０  半導体スイッチング素子、ＳＷ２  ターボスイッチ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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