專利名稱：電動割草機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動割草機，特別地，涉及在利用電動機轉速 調整用操作單元的操作量調整切割器轉速的電動割草機中，可以高精 度地在常用區域內調整切割器轉速的電動割草機。
背景技術：
近年來，由于現有的由發動機驅動的割草機的振動、噪音問題， 由電動機驅動的割草機受到關注(例如，專利文獻l)。電動割草機 除了解決振動、噪音外，考慮到還可以實現輕量化，容易進行割草作 業時的操作。現有的電動割草機，為了可以根據割草作業的環境調整切割器 的轉速而采用多種結構。最簡單的結構是例如可以迸行節能模式和高速模式的這2級調整。節能模式是使切割器轉速為低速而進行割草作 業，在用蓄電池驅動電動機的情況下，盡量將蓄電池的消耗電流抑制 得較低，延長蓄電池的使用時間。也就是說，節能模式是在割除一般 量的草木的情況下使用的模式，蓄電池一次充電可進行作業的時間，設計為高于下限或恒定的時間。高速模式是用于割除較粗的小樹枝時等，向切割器施加負荷的 情況下使用的模式，由于使切割器高速旋轉，所以蓄電池的消耗電流 增大。也就是說，高速模式是在無法以一般的切割器轉速進行作業的 情況這種特定狀況下使用的模式，可以想象該高速模式下的作業時間 不會很長。另外，還提出使切割器轉速以2級或2級以上變化的結構，但 基本的技術思想與上述相同。即，根據向切割器施加的負荷，分級地 切換為規定的轉速，抑制蓄電池的消耗電流，盡可能延長割草的作業 時間。上述說明的分級切換電動機轉速的方法，例如，可以利用切換 開關等，分級地改變向電動機施加的電壓、脈沖數等，任意地進行設 計。另一方面，使切割器轉速能夠連續變化的結構，可以通過連續 改變電動機轉速調整用操作單元的操作量而實現。作為電動機轉速調 整用操作單元，例如，可以由調節桿構成，根據調節桿的操作量即開度，可以根據割草的作業環境，設定切割器的轉速。根據該結構，因 為可以通過操作調節桿，根據需要調節切割器的轉速，所以可以抑制 蓄電池的消耗電流，使總的作業時間延長。在這種情況下，優選切割器的轉速、即電動機的轉速相對于調 節桿的操作量近似直線(線性)地變化。例如，在專利文獻2中公開 了一種旋轉速度控制電路，其即使在由電動機線圈本身的感應系數引 起的供給電流延遲的情況下，也可以使手動操作量與電動機轉速間的 關系接近線性關系。專利文獻l:特開2006 — 217843號公報專利文獻2:特開平5— 122979號公報發明內容在上述現有的分級切換切割器轉速的方法的情況下，雖然可以 從接通電動機開關的狀態，快速轉入可以進行割草作業的狀態，但無 法在正在作業的狀態下調整切割器的轉速。通常，適于作業的電動機 轉速具有一定的幅度，如果可以在該幅度內調整切割器的轉速，則可 以高效地進行作業。例如，如果使適于一般作業的切割器的轉速范圍 (常用區域)為6000 8000rpm，則如果當割除的草木的量較少時以 約6000rpm進行作業，隨著草木量的增加而提高轉速，在草木的量 最多時以約8000rpm進行作業，則在作業效率提高的同時，蓄電池 的使用時間也將延長。但是，在分級切換切割器轉速的方法中，根據 上述狀況進行調整是不可能的，其結果，引起作業效率低下。另外， 在用蓄電池驅動電動機的情況下，因為還會不必要地增加切割器轉 速，所以充電一次可以使用的時間將縮短。在根據調節桿等的操作量，使電動機轉速以大致線性變化的方 法的情況下，首先，從電動機開關接通直到達到常用區域的電動機轉 速之前，必須操作調節桿等。該調節桿的操作量越少，越可以在短時 間內進入割草作業。但是，因為在整個轉速區域內，相對于該操作的 電動機的轉速變化率并不變化，而是轉速與該操作成正比地變化，所 以，達到常用區域的電動機的轉速之前需要一定的時間。因此，在斷 續地使用割草機的情況下，該每次的起動時間使得使用方便性降低。并且，如果電動機的轉速達到常用區域的下限轉速，則因為可 以在該常用區域的下限轉速與常用區域的上限轉速之間，成正比地調 整切割器的轉速，所以可以根據要割除的草木的量調整轉速。但是， 因為并不是在整個轉速范圍內使轉速相對于操作的變化率變化，而是 設定為恒定，所以，轉速相對于操作量的變化率較大，不能說其適于 常用區域。即，因為相對于微小的調節桿等的操作而電動機的轉速變 化很大，所以，無法進行高精度的轉速調整，成為作業緊張的原因。本發明是鑒于上述課題提出的，其目的在于提供一種電動割草 機，其在接通電動機的幵關后，使切割器轉速盡快達到常用區域，并 且，可以在常用區域內高精度地調整切割器轉速。為了實現上述目的，技術方案1所述的電動割草機，其具有 電動機，其經由離心離合器使切割器旋轉；以及操作單元，其可以調 整該電動機的轉速，其特征在于，將前述操作單元的操作范圍劃分為 多個區域，該多個區域至少由下述區域構成起動區域，其包括從前 述電動機的停止狀態至離心離合器接合為止的前述電動機的轉速范 圍；常用區域，其與適于由前述電動割草機進行割草作業的前述電動 機的轉速范圍對應；以及過渡區域，其與從前述起動區域至前述常用 區域為止的前述電動機的轉速范圍對應，前述過渡區域中的前述電動 機轉速相對于前述操作單元操作量的變化率，大于前述起動區域及前 述常用區域中的變化率。通過采用該結構，在接通電動機的開關而離心離合器接合后， 可以以微小的操作量，使電動機的轉速迅速達到常用區域，并且可以 在常用區域內，對應于要割除的草木的量，更高精度地調整電動機轉速。所謂常用區域，是指適于平常割除一般的草木的量的電動機的轉 速區域。因此，可以在接通電動機的開關后以較短的起動時間進行草 木割除作業，特別是可以減少斷續作業情況下的起動區域的經過次數 增多的情況下的浪費時間。另外，因為可以根據要割除的草木的量， 更高精度地調整電動機的轉速，所以使用方便性優良，在用蓄電池驅 動電動機的情況下，可以高效地抑制蓄電池的消耗電流，延長1次充 電可以使用的作業時間。技術方案2所述的電動割草機，其特征在于，與前述常用區域對應的前述操作單元的操作范圍，大于與前述起動區域對應的前述操 作單元的操作范圍。通過采用該結構，因為常用區域內的操作單元的操作范圍大， 所以在對常用區域內的電動機的轉速進行細微調整時，調節桿的使用 方便性好，作業效率也提高。技術方案3所述的電動割草機，其特征在于，在前述多個區域中還設定有高轉速區域，其與大于前述常用區域的轉速范圍對應； 以及第2過渡區域，其與從前述常用區域至前述高轉速區域為止的前 述電動機的轉速范圍對應，該高轉速區域中的電動機的轉速，與前述 操作單元的操作量無關而為恒定值。其特征在于，操'作單元的操作量在與超過前述常用區域中的電 動機轉速的高轉速對應的操作單元的高轉速區域中，與前述操作量無 關，使前述轉速為恒定值。由此，在該高轉速區域內，因為不需要考 慮轉速調整用操作單元的操作，所以可以安全地進行作業。例如，在 調節桿式的操作單元等的情況下，也可以緊握著調節桿進行作業。技術方案4所述的電動機割草機，其特征在于，前述操作單元 由調節桿構成，前述操作單元的操作量是前述調節桿的調節開度。因 此，操作量的設定或調整非常容易，可以用簡單的結構實現電動機的 轉速調整單元。因此，操作者可以以握著電動割草機的操作柄的狀態， 簡單地操作電動機轉速，安全地進行割草作業。發明的效果根據本發明的電動割草機，可以期待以下效果。(1) 可以更快地使得電動機轉速增加到常用區域。(2) 在常用區域內，因為使電動機轉速相對于調節桿操作的變 化率減小，所以可以更高精度地調整電動機轉速。(3) 利用上述(1) 、 (2)，在由蓄電池驅動電動機的情況下， 可以高效地抑制蓄電池的消耗電流，延長1次充電可以使用的時間。


圖1是本發明的電動割草機的整體斜視圖。 圖2是圖1的電動割草機的要部放大斜視圖。 圖3是圖1的電動割草機的電動機M的控制框圖。 圖4是表示本發明的電動割草機的調節開度與電動機M的轉速 間的關系的特性圖。—具體實施方式
下面，參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。圖1是本發 明的電動割草機10的整體斜視圖。電動割草機10通過安裝在主桿 32上的鉤掛部18上的肩掛帶(未圖示)而掛在操作者的肩上。并且， 操作者雙手握著利用操作柄固定件22安裝在主桿32上的操作柄20 進行作業。并且，為了使作業者雙手握著操作柄20進行作業，在操 作柄20上設置左把手24和右把手26這兩者。在主桿32的操作柄20的前側前端部，經由收容于齒輪箱36內 的小齒輪等齒輪(未圖示)安裝切割器38。在主桿32的齒輪箱36 附近，為了防止割除的草木等向操作者飛散而安裝防飛散罩34。在主桿32的操作柄20的后側部，經由離合器箱191安裝電動 機箱14。另外，在電動機箱14的上表面安裝蓄電池12，在電動機箱 14的側面設置電動機單元面板16。在電動機箱14內收容電動機M， 該電動機M通過電動機單元面板16進行控制，電動機箱14內的電 動機M及電動機單元面板16的電源由蓄電池12供給。并且，電動 機單元面板16用于管理、控制電動機M，設置用于使電動機M停止的主開關17。電動割草機IO通過將電動機箱14內的電動機M的旋轉，經由 離合器箱191內的離心離合器19、主桿32內的傳動軸(未圖示)及 齒輪箱36內的齒輪傳遞，旋轉驅動切割器38。收容于離合器箱191內的離心離合器19，用于連接或切斷將電 動機M的旋轉傳遞至切割器38的路徑。也就是說，該離心離合器 19在電動機M停止的情況下成為切斷狀態。并且，如果接通主開關 17，使電動機M增加到規定的轉速，則離心離合器19連接，將電動 機M的旋轉傳遞至切割器38。反之，如果電動機M降低到小于或等 于規定轉速，則離心離合器19被切斷，切割器38與電動機M無關 地旋轉。因此，其構成為，如果在割草作業中，切割器38被草木等 卡住，切割器38的旋轉停止，則離心離合器19切斷，避免電動機M 過載。圖2是圖1的調節桿部分的要部放大斜視圖。電動機M的轉速 調整用操作單元即調節桿28，收容于固定在操作柄20上的調節桿主 體部40內，構成為可以從基準點S開始在特定的角度范圍內轉動。 將該特定的角度范圍記為轉動區域44。并且，在該實施方式中，基 準點S位于持有操作柄20而進行作業的操作者的身體側，可以通過 手指操作在切割器38側轉動約90度。調節桿28構成為，即使右手握著右操作柄24，也可以由拇指等 進行操作，如果以向遠離基準點S的方向(在圖2中為左方向)按 壓的方式使其移動，則電動機M的轉速增加。反之，其構成為，如 果使調節桿28向基準點S方向(在圖2中為右方向)移動，則電動 機M的轉速下降，在基準點S處，電動機M的旋轉停止。在安裝了調節桿28的調節桿主體部40上連接控制線42，該控 制線42沿著操作柄20及主桿32配置，與電動機單元面板16連接。 并且，在調節桿28的上方，在右操作柄26的前端部設置開關盒30， 在該開關盒30內安裝停止開關31。該停止開關31的信號輸入后述 的控制電路48。當使停止開關31為接通(未圖示)時，電動機M 通過控制電路48中止來自蓄電池12的電流供給而停止。另一方面，當使停止開關31為斷開(未圖示)時，電動機M利用控制電路48 由蓄電池12供給電流，對應于調節桿28的操作而成為可旋轉狀態。圖3是說明本發明的電動割草機10中的電動機M的控制框圖。 在調節桿主體部40中，內置可變電阻器(未圖示)，其構成為，通 過操作調節桿28而可變電阻器的電阻值變化。并且，可變電阻器的 電阻值經由控制線42作為模擬信號輸入操作量變換部46。輸入的可變電阻器的電阻值，由操作量變換部46的AD變換器 變換為數字信號，變換后的數字信號輸入至具有CPU或RAM等的 控制電路48中。其構成為，在控制電路48內，利用預定的程序進行 規定的運算等，根據其運算結果，向電動機驅動電路49輸出數字信 號。如果電動機驅動電路49從控制電路48接受到指令，則可以通過 將與該指令對應的電流向電動機M供給，增加或減少其轉速。圖4表示本發明中的控制電路48對電動機M的轉速控制方法。 橫軸為調節桿28的調節開度(度)，縱軸為電動機M的轉速(rpm)。 調節開度表示從調節桿28的基準點S開始的操作量，在本實施方式 中為從0度至約90度，但不限于0 90度，也可以大于或等于90 度。本發明構成為，使電動機M的轉速對應于調節桿28的調節開 度而變化。另外，將調節開度分為多個區域，對各個區域設定不同的 電動機M的轉速變化率。也就是說，由程序等預先確定電動機M的 轉速相對于調節開度的各個區域的變化率。并且，該控制方法可以根 據設計適當進行變更，例如，也可以設定電動機M:的轉速相對于調 節開度的變化而曲線地變化。在調節開度中，將與電動機M的轉速(rpm)為約6000 8000 轉/分鐘的范圍對應的區域作為常用區域，該區域是可以舒適進行適 量的草木的割草作業的區域。另一方面，將與電動機M的轉速為0 約1500轉/分鐘的范圍對應的區域作為起動區域，該區域是從前述電 動機M的停止狀態至離合器19接合的區域。另外，將與電動機M 的轉速為約1500 6000轉/分鐘的范圍對應的區域作為第1過渡區 域，該區域是從起動區域至常用區域之間的區域。此外，圖4所示的虛線表示使電動機M的轉速與調節桿操作量簡單地成正比變化的現有控制。調節開度從O度到約15度的范圍與起動區域對應。起動區域內 的電動機M的轉速相對于調節開度的變化，與現有的控制相同。并 且，如果電動機M的轉速達到約1500轉/分鐘，則離心離合器19接 合，電動機M與切割器38聯動。與該離心離合器19相關的轉速可 以適當確定。調節開度從約15度至約20度的范圍與第1過渡區域對應。第1 過渡區域中的電動機M的轉速相對于調節開度變化的變化，與起動 區域相比更陡峭。也就是說，電動機M的轉速相對于調節開度變化 的變化率大，僅通過使調節桿28從與離心離合器19相關的約15度 開始轉動5度，就可以使電動機M的轉速達到常用區域的下限轉速 6000轉/分鐘。另一方面，在現有的控制中，必須將調節開度操作到 約58度，才能達到常用區域的下限。因此，本發明的電動割草機，可以使電動機M的轉速迅速增加 到常用區域，縮短直到作業開始的時間，操作性優良。另外，在要斷 續地使用割草機的情況下，因為可以縮短每一次到達常用區域的起動 時間，所以可以縮短作業的浪費時間，使用方便性優良。調節開度從約20度至約70度的范圍與常用區域對應。該區域 中的調節開度與電動機M的轉速之間的關系大致成正比，該區域為 從約20度至約70度的約50度的較寬的范圍。也就是說，電動機M 的轉速相對于調節開度變化的變化率較小，常用區域內的調節桿28 的操作范圍大。另一方面，在現有的控制中，與常用區域對應的調節開度被限 制在從約58度至約76度的約18度的范圍內，常用區域內的調節桿 28的操作范圍窄。因此，本實施方式與現有的控制相比，因為可以高精度而精細 地調整常用區域內的電動機M的轉速，所以還可以對應于要割除的 草木的量微小變化等作業現場的狀況，對電動機M的轉速進行微調 整。另外，因為常用區域中的調節桿28的操作范圍寬，所以操作者使用方便性優良，不會出現作業時的緊張狀態。在調節開度大于或等于約70度的區域中，設定有高轉速區域，其使電動機M的轉速恒定，為約9500轉/分鐘，以在割除較粗的小 樹枝這樣的目的中使用；以及第2過渡區域，其與從常用區域至高轉 速區域的電動機M的轉速范圍對應。調節開度從約70度到約72度的范圍與第2過渡區域對應。第2 過渡區域中的電動機M的轉速相對于調節開度變化的變化率大，僅 通過使調節桿28從調節開度約70度轉動2度，就可以使電動機M 的轉速達到高轉速區域的轉速9500轉/分鐘。調節開度約72度以后的范圍與高轉速區域對庫。在該高轉速區 域內使電動機M的轉速恒定，是因為為了上述目的不需要精細調整 電動機M的轉速，如果可以調整電動機M的轉速，則作業時要注意 調節桿28，在安全性方面不優選。另外，上述電動機M的轉速相對于調節開度的關系不過是一個 例子，其可以根據作業環境等任意設計。下面，對使用現有的電動割草機和本發明的電動割草機進行現 場作業的時間進行測量。此外，使用相同容量的蓄電池，電動機M 的性能或調節桿28等為同一規格，僅電動機M的轉速相對于調節桿 28的操作量的控制方法不同。也就是說，在現有的電動割草機中， 在調節桿28的整個轉動區域44內，電動機M的轉速相對于操作量 成正比地變化，與其相對，在本發明的電動割草機中，如前所述，在 多個區域內，設定使得電動機M的轉速變化率不同。現場的測量結 果為，在現有的電動割草機中，1次充電可以使用的作業時間最小為 20分鐘，最大為60分鐘，平均為36分鐘，與其相對，在本發明的 電動割草機中，最小為35分鐘，最大為55分鐘，平均為43分鐘。 從該結果可知，本發明的電動割草機可以減少作業時間的波動，延長 蓄電池1次充電的使用時間。這是因為，本發明的電動割草機可以縮 短常用區域之前的電動機M的轉速的起動時間，并根據作業現場的 狀況，高精度地使轉速變化，從而高效地抑制浪費的消耗電流。另外，本發明不限于上述實施方式，可以在不超過本發明主旨的范圍內進行多種變更。例如，在上述實施方式中，在調節開度0度 90度內，將常用區域的調節開度的寬度設定為約20度 約70 度，但也可以根據割草作業環境任意地設定。另外，使常用區域的電 動機M的轉速為6000 8000rpm，但其也可以根據作業環境適當地 確定。
權利要求
1.一種電動割草機，其具有電動機，其經由離心離合器使切割器旋轉；以及操作單元，其可以調整該電動機的轉速，其特征在于，將前述操作單元的操作范圍劃分為多個區域，該多個區域至少由下述區域構成起動區域，其包括從前述電動機的停止狀態至離心離合器接合為止的前述電動機的轉速范圍；常用區域，其與適于由前述電動割草機進行割草作業的前述電動機的轉速范圍對應；以及過渡區域，其與從前述起動區域至前述常用區域為止的前述電動機的轉速范圍對應，前述過渡區域中的前述電動機轉速相對于前述操作單元操作量的變化率，大于前述起動區域及前述常用區域中的變化率。
2. 如權利要求1所述的電動割草機，其特征在于， 與前述常用區域對應的前述操作單元的操作范圍，大于與前述起動區域對應的前述操作單元的操作范圍。
3. 如權利要求2所述的電動割草機，其特征在于，在前述多個區域中還設定有高轉速區域，其與大于前述常用 區域的轉速范圍對應；以及第2過渡區域，其與從前述常用區域至前 述高轉速區域為止的前述電動機的轉速范圍對應，該高轉速區域中的 電動機的轉速，與前述操作單元的操作量無關而為恒定值。
4. 如權利要求1至3中任意一項所述的電動割草機，其特征在于，前述操作單元由調節桿構成，前述操作單元的操作量是前述調 節桿的調節開度。
全文摘要
本發明的電動割草機在接通電動機的開關后，使切割器的轉速盡快達到常用區域，且可以在常用區域內高精度地調整切割器的轉速。該電動割草機具有電動機，其經由離心離合器使切割器旋轉；以及轉速調整用操作單元，其可以對應于操作量調整該電動機的轉速，其特征在于，電動機的轉速相對于操作單元的操作量連續變化的量的比設定為下述區域起動區域，其包括從電動機的停止狀態至離心離合器接合為止的轉速范圍；常用區域，其與適于由電動割草機進行割草作業的轉速范圍對應；以及過渡區域，其與從起動區域至常用區域為止的電動機的轉速范圍對應，過渡區域中的電動機轉速相對于操作單元操作量的變化率，大于起動區域及常用區域中的變化率。
文檔編號A01D34/63GK101273684SQ20081008913
公開日2008年10月1日 申請日期2008年3月28日 優先權日2007年3月29日
發明者吉田賢一 申請人:富士重工業株式會社