专利名称：电动割草机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动割草机，特别地，涉及在利用电动机转速 调整用操作单元的操作量调整切割器转速的电动割草机中，可以高精 度地在常用区域内调整切割器转速的电动割草机。
背景技术：
近年来，由于现有的由发动机驱动的割草机的振动、噪音问题， 由电动机驱动的割草机受到关注(例如，专利文献l)。电动割草机 除了解决振动、噪音外，考虑到还可以实现轻量化，容易进行割草作 业时的操作。现有的电动割草机，为了可以根据割草作业的环境调整切割器 的转速而采用多种结构。最简单的结构是例如可以迸行节能模式和高速模式的这2级调整。节能模式是使切割器转速为低速而进行割草作 业，在用蓄电池驱动电动机的情况下，尽量将蓄电池的消耗电流抑制 得较低，延长蓄电池的使用时间。也就是说，节能模式是在割除一般 量的草木的情况下使用的模式，蓄电池一次充电可进行作业的时间，设计为高于下限或恒定的时间。高速模式是用于割除较粗的小树枝时等，向切割器施加负荷的 情况下使用的模式，由于使切割器高速旋转，所以蓄电池的消耗电流 增大。也就是说，高速模式是在无法以一般的切割器转速进行作业的 情况这种特定状况下使用的模式，可以想象该高速模式下的作业时间 不会很长。另外，还提出使切割器转速以2级或2级以上变化的结构，但 基本的技术思想与上述相同。即，根据向切割器施加的负荷，分级地 切换为规定的转速，抑制蓄电池的消耗电流，尽可能延长割草的作业 时间。上述说明的分级切换电动机转速的方法，例如，可以利用切换 开关等，分级地改变向电动机施加的电压、脉冲数等，任意地进行设 计。另一方面，使切割器转速能够连续变化的结构，可以通过连续 改变电动机转速调整用操作单元的操作量而实现。作为电动机转速调 整用操作单元，例如，可以由调节杆构成，根据调节杆的操作量即开度，可以根据割草的作业环境，设定切割器的转速。根据该结构，因 为可以通过操作调节杆，根据需要调节切割器的转速，所以可以抑制 蓄电池的消耗电流，使总的作业时间延长。在这种情况下，优选切割器的转速、即电动机的转速相对于调 节杆的操作量近似直线(线性)地变化。例如，在专利文献2中公开 了一种旋转速度控制电路，其即使在由电动机线圈本身的感应系数引 起的供给电流延迟的情况下，也可以使手动操作量与电动机转速间的 关系接近线性关系。专利文献l:特开2006 — 217843号公报专利文献2:特开平5— 122979号公报发明内容在上述现有的分级切换切割器转速的方法的情况下，虽然可以 从接通电动机开关的状态，快速转入可以进行割草作业的状态，但无 法在正在作业的状态下调整切割器的转速。通常，适于作业的电动机 转速具有一定的幅度，如果可以在该幅度内调整切割器的转速，则可 以高效地进行作业。例如，如果使适于一般作业的切割器的转速范围 (常用区域)为6000 8000rpm，则如果当割除的草木的量较少时以 约6000rpm进行作业，随着草木量的增加而提高转速，在草木的量 最多时以约8000rpm进行作业，则在作业效率提高的同时，蓄电池 的使用时间也将延长。但是，在分级切换切割器转速的方法中，根据 上述状况进行调整是不可能的，其结果，引起作业效率低下。另外， 在用蓄电池驱动电动机的情况下，因为还会不必要地增加切割器转 速，所以充电一次可以使用的时间将縮短。在根据调节杆等的操作量，使电动机转速以大致线性变化的方 法的情况下，首先，从电动机开关接通直到达到常用区域的电动机转 速之前，必须操作调节杆等。该调节杆的操作量越少，越可以在短时 间内进入割草作业。但是，因为在整个转速区域内，相对于该操作的 电动机的转速变化率并不变化，而是转速与该操作成正比地变化，所 以，达到常用区域的电动机的转速之前需要一定的时间。因此，在断 续地使用割草机的情况下，该每次的起动时间使得使用方便性降低。并且，如果电动机的转速达到常用区域的下限转速，则因为可 以在该常用区域的下限转速与常用区域的上限转速之间，成正比地调 整切割器的转速，所以可以根据要割除的草木的量调整转速。但是， 因为并不是在整个转速范围内使转速相对于操作的变化率变化，而是 设定为恒定，所以，转速相对于操作量的变化率较大，不能说其适于 常用区域。即，因为相对于微小的调节杆等的操作而电动机的转速变 化很大，所以，无法进行高精度的转速调整，成为作业紧张的原因。本发明是鉴于上述课题提出的，其目的在于提供一种电动割草 机，其在接通电动机的幵关后，使切割器转速尽快达到常用区域，并 且，可以在常用区域内高精度地调整切割器转速。为了实现上述目的，技术方案1所述的电动割草机，其具有 电动机，其经由离心离合器使切割器旋转；以及操作单元，其可以调 整该电动机的转速，其特征在于，将前述操作单元的操作范围划分为 多个区域，该多个区域至少由下述区域构成起动区域，其包括从前 述电动机的停止状态至离心离合器接合为止的前述电动机的转速范 围；常用区域，其与适于由前述电动割草机进行割草作业的前述电动 机的转速范围对应；以及过渡区域，其与从前述起动区域至前述常用 区域为止的前述电动机的转速范围对应，前述过渡区域中的前述电动 机转速相对于前述操作单元操作量的变化率，大于前述起动区域及前 述常用区域中的变化率。通过采用该结构，在接通电动机的开关而离心离合器接合后， 可以以微小的操作量，使电动机的转速迅速达到常用区域，并且可以 在常用区域内，对应于要割除的草木的量，更高精度地调整电动机转速。所谓常用区域，是指适于平常割除一般的草木的量的电动机的转 速区域。因此，可以在接通电动机的开关后以较短的起动时间进行草 木割除作业，特别是可以减少断续作业情况下的起动区域的经过次数 增多的情况下的浪费时间。另外，因为可以根据要割除的草木的量， 更高精度地调整电动机的转速，所以使用方便性优良，在用蓄电池驱 动电动机的情况下，可以高效地抑制蓄电池的消耗电流，延长1次充 电可以使用的作业时间。技术方案2所述的电动割草机，其特征在于，与前述常用区域对应的前述操作单元的操作范围，大于与前述起动区域对应的前述操 作单元的操作范围。通过采用该结构，因为常用区域内的操作单元的操作范围大， 所以在对常用区域内的电动机的转速进行细微调整时，调节杆的使用 方便性好，作业效率也提高。技术方案3所述的电动割草机，其特征在于，在前述多个区域中还设定有高转速区域，其与大于前述常用区域的转速范围对应； 以及第2过渡区域，其与从前述常用区域至前述高转速区域为止的前 述电动机的转速范围对应，该高转速区域中的电动机的转速，与前述 操作单元的操作量无关而为恒定值。其特征在于，操'作单元的操作量在与超过前述常用区域中的电 动机转速的高转速对应的操作单元的高转速区域中，与前述操作量无 关，使前述转速为恒定值。由此，在该高转速区域内，因为不需要考 虑转速调整用操作单元的操作，所以可以安全地进行作业。例如，在 调节杆式的操作单元等的情况下，也可以紧握着调节杆进行作业。技术方案4所述的电动机割草机，其特征在于，前述操作单元 由调节杆构成，前述操作单元的操作量是前述调节杆的调节开度。因 此，操作量的设定或调整非常容易，可以用简单的结构实现电动机的 转速调整单元。因此，操作者可以以握着电动割草机的操作柄的状态， 简单地操作电动机转速，安全地进行割草作业。发明的效果根据本发明的电动割草机，可以期待以下效果。(1) 可以更快地使得电动机转速增加到常用区域。(2) 在常用区域内，因为使电动机转速相对于调节杆操作的变 化率减小，所以可以更高精度地调整电动机转速。(3) 利用上述(1) 、 (2)，在由蓄电池驱动电动机的情况下， 可以高效地抑制蓄电池的消耗电流，延长1次充电可以使用的时间。
图1是本发明的电动割草机的整体斜视图。 图2是图1的电动割草机的要部放大斜视图。 图3是图1的电动割草机的电动机M的控制框图。 图4是表示本发明的电动割草机的调节开度与电动机M的转速 间的关系的特性图。—具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是本发 明的电动割草机10的整体斜视图。电动割草机10通过安装在主杆 32上的钩挂部18上的肩挂带(未图示)而挂在操作者的肩上。并且， 操作者双手握着利用操作柄固定件22安装在主杆32上的操作柄20 进行作业。并且，为了使作业者双手握着操作柄20进行作业，在操 作柄20上设置左把手24和右把手26这两者。在主杆32的操作柄20的前侧前端部，经由收容于齿轮箱36内 的小齿轮等齿轮(未图示)安装切割器38。在主杆32的齿轮箱36 附近，为了防止割除的草木等向操作者飞散而安装防飞散罩34。在主杆32的操作柄20的后侧部，经由离合器箱191安装电动 机箱14。另外，在电动机箱14的上表面安装蓄电池12，在电动机箱 14的侧面设置电动机单元面板16。在电动机箱14内收容电动机M， 该电动机M通过电动机单元面板16进行控制，电动机箱14内的电 动机M及电动机单元面板16的电源由蓄电池12供给。并且，电动 机单元面板16用于管理、控制电动机M，设置用于使电动机M停止的主开关17。电动割草机IO通过将电动机箱14内的电动机M的旋转，经由 离合器箱191内的离心离合器19、主杆32内的传动轴(未图示)及 齿轮箱36内的齿轮传递，旋转驱动切割器38。收容于离合器箱191内的离心离合器19，用于连接或切断将电 动机M的旋转传递至切割器38的路径。也就是说，该离心离合器 19在电动机M停止的情况下成为切断状态。并且，如果接通主开关 17，使电动机M增加到规定的转速，则离心离合器19连接，将电动 机M的旋转传递至切割器38。反之，如果电动机M降低到小于或等 于规定转速，则离心离合器19被切断，切割器38与电动机M无关 地旋转。因此，其构成为，如果在割草作业中，切割器38被草木等 卡住，切割器38的旋转停止，则离心离合器19切断，避免电动机M 过载。图2是图1的调节杆部分的要部放大斜视图。电动机M的转速 调整用操作单元即调节杆28，收容于固定在操作柄20上的调节杆主 体部40内，构成为可以从基准点S开始在特定的角度范围内转动。 将该特定的角度范围记为转动区域44。并且，在该实施方式中，基 准点S位于持有操作柄20而进行作业的操作者的身体侧，可以通过 手指操作在切割器38侧转动约90度。调节杆28构成为，即使右手握着右操作柄24，也可以由拇指等 进行操作，如果以向远离基准点S的方向(在图2中为左方向)按 压的方式使其移动，则电动机M的转速增加。反之，其构成为，如 果使调节杆28向基准点S方向(在图2中为右方向)移动，则电动 机M的转速下降，在基准点S处，电动机M的旋转停止。在安装了调节杆28的调节杆主体部40上连接控制线42，该控 制线42沿着操作柄20及主杆32配置，与电动机单元面板16连接。 并且，在调节杆28的上方，在右操作柄26的前端部设置开关盒30， 在该开关盒30内安装停止开关31。该停止开关31的信号输入后述 的控制电路48。当使停止开关31为接通(未图示)时，电动机M 通过控制电路48中止来自蓄电池12的电流供给而停止。另一方面，当使停止开关31为断开(未图示)时，电动机M利用控制电路48 由蓄电池12供给电流，对应于调节杆28的操作而成为可旋转状态。图3是说明本发明的电动割草机10中的电动机M的控制框图。 在调节杆主体部40中，内置可变电阻器(未图示)，其构成为，通 过操作调节杆28而可变电阻器的电阻值变化。并且，可变电阻器的 电阻值经由控制线42作为模拟信号输入操作量变换部46。输入的可变电阻器的电阻值，由操作量变换部46的AD变换器 变换为数字信号，变换后的数字信号输入至具有CPU或RAM等的 控制电路48中。其构成为，在控制电路48内，利用预定的程序进行 规定的运算等，根据其运算结果，向电动机驱动电路49输出数字信 号。如果电动机驱动电路49从控制电路48接受到指令，则可以通过 将与该指令对应的电流向电动机M供给，增加或减少其转速。图4表示本发明中的控制电路48对电动机M的转速控制方法。 横轴为调节杆28的调节开度(度)，纵轴为电动机M的转速(rpm)。 调节开度表示从调节杆28的基准点S开始的操作量，在本实施方式 中为从0度至约90度，但不限于0 90度，也可以大于或等于90 度。本发明构成为，使电动机M的转速对应于调节杆28的调节开 度而变化。另外，将调节开度分为多个区域，对各个区域设定不同的 电动机M的转速变化率。也就是说，由程序等预先确定电动机M的 转速相对于调节开度的各个区域的变化率。并且，该控制方法可以根 据设计适当进行变更，例如，也可以设定电动机M:的转速相对于调 节开度的变化而曲线地变化。在调节开度中，将与电动机M的转速(rpm)为约6000 8000 转/分钟的范围对应的区域作为常用区域，该区域是可以舒适进行适 量的草木的割草作业的区域。另一方面，将与电动机M的转速为0 约1500转/分钟的范围对应的区域作为起动区域，该区域是从前述电 动机M的停止状态至离合器19接合的区域。另外，将与电动机M 的转速为约1500 6000转/分钟的范围对应的区域作为第1过渡区 域，该区域是从起动区域至常用区域之间的区域。此外，图4所示的虚线表示使电动机M的转速与调节杆操作量简单地成正比变化的现有控制。调节开度从O度到约15度的范围与起动区域对应。起动区域内 的电动机M的转速相对于调节开度的变化，与现有的控制相同。并 且，如果电动机M的转速达到约1500转/分钟，则离心离合器19接 合，电动机M与切割器38联动。与该离心离合器19相关的转速可 以适当确定。调节开度从约15度至约20度的范围与第1过渡区域对应。第1 过渡区域中的电动机M的转速相对于调节开度变化的变化，与起动 区域相比更陡峭。也就是说，电动机M的转速相对于调节开度变化 的变化率大，仅通过使调节杆28从与离心离合器19相关的约15度 开始转动5度，就可以使电动机M的转速达到常用区域的下限转速 6000转/分钟。另一方面，在现有的控制中，必须将调节开度操作到 约58度，才能达到常用区域的下限。因此，本发明的电动割草机，可以使电动机M的转速迅速增加 到常用区域，缩短直到作业开始的时间，操作性优良。另外，在要断 续地使用割草机的情况下，因为可以縮短每一次到达常用区域的起动 时间，所以可以縮短作业的浪费时间，使用方便性优良。调节开度从约20度至约70度的范围与常用区域对应。该区域 中的调节开度与电动机M的转速之间的关系大致成正比，该区域为 从约20度至约70度的约50度的较宽的范围。也就是说，电动机M 的转速相对于调节开度变化的变化率较小，常用区域内的调节杆28 的操作范围大。另一方面，在现有的控制中，与常用区域对应的调节开度被限 制在从约58度至约76度的约18度的范围内，常用区域内的调节杆 28的操作范围窄。因此，本实施方式与现有的控制相比，因为可以高精度而精细 地调整常用区域内的电动机M的转速，所以还可以对应于要割除的 草木的量微小变化等作业现场的状况，对电动机M的转速进行微调 整。另外，因为常用区域中的调节杆28的操作范围宽，所以操作者使用方便性优良，不会出现作业时的紧张状态。在调节开度大于或等于约70度的区域中，设定有高转速区域，其使电动机M的转速恒定，为约9500转/分钟，以在割除较粗的小 树枝这样的目的中使用；以及第2过渡区域，其与从常用区域至高转 速区域的电动机M的转速范围对应。调节开度从约70度到约72度的范围与第2过渡区域对应。第2 过渡区域中的电动机M的转速相对于调节开度变化的变化率大，仅 通过使调节杆28从调节开度约70度转动2度，就可以使电动机M 的转速达到高转速区域的转速9500转/分钟。调节开度约72度以后的范围与高转速区域对库。在该高转速区 域内使电动机M的转速恒定，是因为为了上述目的不需要精细调整 电动机M的转速，如果可以调整电动机M的转速，则作业时要注意 调节杆28，在安全性方面不优选。另外，上述电动机M的转速相对于调节开度的关系不过是一个 例子，其可以根据作业环境等任意设计。下面，对使用现有的电动割草机和本发明的电动割草机进行现 场作业的时间进行测量。此外，使用相同容量的蓄电池，电动机M 的性能或调节杆28等为同一规格，仅电动机M的转速相对于调节杆 28的操作量的控制方法不同。也就是说，在现有的电动割草机中， 在调节杆28的整个转动区域44内，电动机M的转速相对于操作量 成正比地变化，与其相对，在本发明的电动割草机中，如前所述，在 多个区域内，设定使得电动机M的转速变化率不同。现场的测量结 果为，在现有的电动割草机中，1次充电可以使用的作业时间最小为 20分钟，最大为60分钟，平均为36分钟，与其相对，在本发明的 电动割草机中，最小为35分钟，最大为55分钟，平均为43分钟。 从该结果可知，本发明的电动割草机可以减少作业时间的波动，延长 蓄电池1次充电的使用时间。这是因为，本发明的电动割草机可以縮 短常用区域之前的电动机M的转速的起动时间，并根据作业现场的 状况，高精度地使转速变化，从而高效地抑制浪费的消耗电流。另外，本发明不限于上述实施方式，可以在不超过本发明主旨的范围内进行多种变更。例如，在上述实施方式中，在调节开度0度 90度内，将常用区域的调节开度的宽度设定为约20度 约70 度，但也可以根据割草作业环境任意地设定。另外，使常用区域的电 动机M的转速为6000 8000rpm，但其也可以根据作业环境适当地 确定。
权利要求
1.一种电动割草机，其具有电动机，其经由离心离合器使切割器旋转；以及操作单元，其可以调整该电动机的转速，其特征在于，将前述操作单元的操作范围划分为多个区域，该多个区域至少由下述区域构成起动区域，其包括从前述电动机的停止状态至离心离合器接合为止的前述电动机的转速范围；常用区域，其与适于由前述电动割草机进行割草作业的前述电动机的转速范围对应；以及过渡区域，其与从前述起动区域至前述常用区域为止的前述电动机的转速范围对应，前述过渡区域中的前述电动机转速相对于前述操作单元操作量的变化率，大于前述起动区域及前述常用区域中的变化率。
2. 如权利要求1所述的电动割草机，其特征在于， 与前述常用区域对应的前述操作单元的操作范围，大于与前述起动区域对应的前述操作单元的操作范围。
3. 如权利要求2所述的电动割草机，其特征在于，在前述多个区域中还设定有高转速区域，其与大于前述常用 区域的转速范围对应；以及第2过渡区域，其与从前述常用区域至前 述高转速区域为止的前述电动机的转速范围对应，该高转速区域中的 电动机的转速，与前述操作单元的操作量无关而为恒定值。
4. 如权利要求1至3中任意一项所述的电动割草机，其特征在于，前述操作单元由调节杆构成，前述操作单元的操作量是前述调 节杆的调节开度。
全文摘要
本发明的电动割草机在接通电动机的开关后，使切割器的转速尽快达到常用区域，且可以在常用区域内高精度地调整切割器的转速。该电动割草机具有电动机，其经由离心离合器使切割器旋转；以及转速调整用操作单元，其可以对应于操作量调整该电动机的转速，其特征在于，电动机的转速相对于操作单元的操作量连续变化的量的比设定为下述区域起动区域，其包括从电动机的停止状态至离心离合器接合为止的转速范围；常用区域，其与适于由电动割草机进行割草作业的转速范围对应；以及过渡区域，其与从起动区域至常用区域为止的电动机的转速范围对应，过渡区域中的电动机转速相对于操作单元操作量的变化率，大于起动区域及常用区域中的变化率。
文档编号A01D34/63GK101273684SQ20081008913
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月28日 优先权日2007年3月29日
发明者吉田贤一 申请人:富士重工业株式会社