电动割草的制造方法
电动割草的制造方法
【专利摘要】本发明提供能够抑制无用的电力消耗并有效去除缠绕在切割刀片上的草的电动割草机。使用者通过操作刻度盘（13），能够连续地或者分阶段地调整用于控制电机（20）的规定的控制目标值。在操作开关（12）被接通的情况下，在通过正反切换杆（14）将旋转方向设定成正转方向时，微机（21）基于通过刻度盘（13）调整的控制目标值来控制向电机的通电，在通过正反切换杆（14）将旋转方向设定成反转方向时，与通过刻度盘（13）设定的控制目标值无关，基于预先设定的恒定的反转时控制目标值来控制向电机（20）的通电。
【专利说明】电动割草机【技术领域】
[0001]本发明涉及通过电机而进行动作的电动割草机。
【背景技术】
[0002]已知有如下的割草机，上述割草机构成为具备被直流电源驱动的电机，并利用该电机驱动切割刀片而使其旋转。作为这样的割草机有如下的割草机，上述割草机能够将电机的旋转方向(进而将切割刀片的旋转方向)切换为用于割草的旋转方向的正转方向、以及用于去除缠绕在切割刀片上的草的旋转方向的反转方向的任意一个旋转方向(例如参照专利文献I。)。[0003]专利文献I所记载的割草机构成为具备切换单元，能够利用该切换单元来切换从直流电源向电机通电的通电方向，从而切换旋转方向。
[0004]专利文献1:日本实开平4 - 97524号公报
[0005]但是，在仅通过切换向电机通电的通电方向来切换旋转方向的构成中，由于在正转时和反转时为相同的转速，所以特别在反转时产生各种问题。例如，在反转时，只要以用于去除草的缠绕的所需最小限的转速使切割刀片旋转即可，所以若在反转时也与正转时一样，使切割刀片高速旋转，则电力被白白消耗。
[0006]作为割草机还已知有如下的割草机，该割草机构成为通过用户拉动操作触发开关，使切割刀片以与其拉动量对应的转速旋转。在这样的构成的割草机中，在反转时，使用者通过使触发开关的拉动量很小来使切割刀片低速旋转，从而能够大体上减少电力的浪费。但是，在为这样的构成的割草机的情况下，由于用户操作触发开关的操作状态，还是有可能转速变得过高，也有可能相反地，转速过低而无法很好地去除缠绕在切割刀片上的草。
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于上述技术问题而提出的，目的在于提供能够抑制无用的电力消耗，并能够有效去除缠绕在切割刀片上的草的电动割草机。
[0008]为了解决上述课题而提出的本发明的电动割草机具备:电机，其旋转驱动切割刀片；电源，其向电机供给电机动作用的电力；操作开关，其被使用者接通以及断开操作；控制部，其控制从电源向电机的通电；调整部，其被使用者操作，用于连续地或者分阶段地调整用于控制电机的规定的控制目标值；正反切换开关，其被使用者操作，用于将电机的旋转方向切换为正转方向或者反转方向的一个方向。在操作开关被接通的情况下，在通过正反切换开关将旋转方向设定成正转方向时，控制部基于通过调整部调整的控制目标值来控制向电机的通电，在通过正反切换开关将旋转方向设定成反转方向时，与通过调整部设定的控制目标值无关，控制部基于预先设定的恒定的反转时控制目标值来控制向电机的通电。
[0009]根据这样构成的本发明的电动割草机，在正转时进行基于通过调整部调整的控制目标值的通电控制，与此相对地，在反转时与调整部的调整内容无关，进行基于恒定的反转时控制目标值的通电控制。因此，能够抑制反转时的无用的电力消耗，并且能够有效去除缠绕在切割刀片上的草。
[0010]针对作为控制目标值具体使用什么值进行了各种考虑，例如也可以使用占空比。即，将控制目标值设为用于占空控制向电机的通电的占空比的目标值亦即目标占空比。在通过正反切换开关将旋转方向设定成反转方向时，与通过调整部设定的目标占空比无关，控制部基于预先设定的恒定的反转时目标占空比来占空控制向电机的通电。
[0011]像这样，通过在反转时以恒定的反转时目标占空比来控制通电，能够使电机的反转时的通电控制简化。
[0012]作为控制目标值，例如也可以使用旋转速度。即，具备用于检测电机的旋转速度的旋转速度检测部，将控制目标值设为电机的旋转速度的目标值亦即目标旋转速度。在通过正反切换开关将旋转方向设定成反转方向时，与通过调整部设定的目标旋转速度无关，控制部对向电机的通电进行反馈控制，以使得通过旋转速度检测部检测出的旋转速度与预先设定的恒定的反转时目标旋转速度一致。
[0013]这样，通过在反转时以电机的旋转速度成为恒定的反转时目标旋转速度的方式进行反馈控制，能够与施加至电机的负荷的变动无关，将电机的旋转速度控制在恒定速度，从而能够有效去除缠绕在切割刀片上的草。
[0014]作为电机、电源能够使用各种类型的电机、电源，例如在电机是无刷电机且电源是电池的情况下，能够将本发明的电动割草机设为如下结构。即，具备具有多个半导体开关元件的逆变器，上述多个半导体开关元件用于将来自电池的直流电力转换为三相交流电力而供给至电机。控制部通过单独地控制多个半导体开关元件的接通以及断开来控制向电机的通电。由于无刷电机的能量效率高、高输出且维护也容易，所以优选作为电动割草机中的切割刀片驱动用的电机。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示实施方式的充电式割草机的整体结构的立体图。
[0016]图2是表示充电式割草机的电结构的框图。
[0017]图3是表示电机控制处理的流程图。
[0018]图4是表示图3的电机控制处理中的S20的正反切换杆检测处理的流程图。
[0019]图5是表示图3的电机控制处理中的S40的输出占空设定处理的流程图。
[0020]图6是表示图3的电机控制处理中的S50的电机驱动时间处理的流程图。
[0021]图7是表示图3的电机控制处理中的S60的电机输出处理的流程图。
[0022]符号说明:1…充电式割草机；2…长柄管；3…控制单兀；4…切割刀片；5…罩；6…电机单兀；7…电池；8…手柄；9…右手把手；10…左手把手；11...主电源开关；12...操作开关；13…刻度盘；14...正反切换杆；15...通电灯；16...通知灯；17…解锁开关；20…电机;21…微机;22…门电路；23…逆变器；24…调节器；25…转速检测用传感器；Q1~Q6…半导体开关元件。
【具体实施方式】
[0023]以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的优选实施方式。如图1所示，本实施方式的充电式割草机I具备长柄管2、控制单元3、切割刀片4、电机单元6、电池7、手柄8。[0024]长柄管2形成为规定长度的中空棒状。在长柄管2的一端侧设置有控制单元3以及电池7，在另一端侧设置有电机单元6以及切割刀片4。在长柄管2的另一端侧设置有用于防止被切割刀片4切割掉的草等向使用者侧飞散的罩5。
[0025]电机单元6具备用于旋转驱动切割刀片4的电机20(参照图2)、用于将电机20的旋转驱动力传递至切割刀片4的齿轮机构(图示略)等。此外，本实施方式的电机20是无刷电机。
[0026]电池7是用于向电机20以及控制单元3供给电力电机的能够反复充电的电源。本实施方式的电池7由锂离子二次电池构成，但只是一个例子。另外，电池7的电压例如是
14.4V或者18V，但其只是一个例子。电池7构成为能够在控制单元3拆装。
[0027]控制单元3由包括微型计算机(以下称“微机”)21 (参照图2)的用于驱动、控制电机20的各种电子电路等构成。在长柄管2的内部收纳有连接控制单元3和电机单元6的布线。
[0028]在控制单元3以使用者能够操作的状态设置有主电源开关11以及刻度盘13，并且以使用者能够视觉确认的状态设置有通电灯15以及通知灯16。
[0029]主电源开关11是用于将充电式割草机I设为能够使用的状态的开关。若使用者接通主电源开关11，则从电池7向控制单元3供给电源，控制单元3起动(详细而言，微机21起动)，由此开始由微机21进行的各种控制。换言之，通过接通主电源开关11，成为充电式割草机I能够割草(切割刀片4的旋转驱动)的状态。
[0030]通电灯15是用于显示充电式割草机I是否处于能够使用的状态的灯，例如由LED构成。若接通主电源开关11而使微机21起动，则通过微机21使灯15点亮。若微机21停止动作，则通电灯15熄灭。`
[0031]通知灯16是用于显示电池7的状态的灯，例如由LED构成。具体而言，在电池7的充电容量降低、或电池7的温度变高、或来自电池7的放电电流过大(过电流状态)等电池7处于不正常的状态的情况下，微机21通过使通知灯16点亮或者闪烁来通知电池7处于不正常状态的主旨。
[0032]刻度盘13是用于设定微机21控制电机20时的驱动占空比(以下简称“占空”)[%]的目标值亦即目标占空Dt而由使用者旋转操作的刻度盘。目标占空Dt被设定成与刻度盘13的位置(旋转方向的位置)对应的值。若使用者转动刻度盘13，则目标占空Dt在规定的调整范围内连续地变化。使用者能够利用刻度盘13将目标占空Dt调整为上述调整范围内的期望值。
[0033]手柄8形成为U字形，并在长柄管2的长度方向的中间位置附近与长柄管2连接。在手柄8的两端中的一端侧(在图1中为左侧)设置有使用者右手把持的右手把手9，在另一端侧(在图1中为右侧)设置有使用者左手把持的左手把手10。
[0034]在右手把手9的前端侧设置有由使用者操作的操作开关12、正反切换杆14以及解锁开关17。
[0035]正反切换杆14是用于将电机20的旋转方向，即切割刀片4的旋转方向切换成正转或者反转的一个的开关。正反切换杆14例如采用翘板开关。若使用者按压正反切换杆14的一侧(例如左侧)，则切割刀片4的旋转方向被设定成正转(例如左转)，若使用者按压正反切换杆14的另一侧(例如右侧)，则切割刀片4的旋转方向被设定成反转(例如右转)。[0036]正转是割草时应设定的旋转方向，反转是去除缠绕在切割刀片4上的草时应设定的旋转方向。
[0037]操作开关12是用于指示切割刀片4的旋转或者停止的开关。在通过主电源开关11的接通而微机21起动的状态下，若使用者接通操作开关12(例如用手指进行拉动操作)，则以利用刻度盘13调整的目标占空Dt对电机20进行通电。
[0038]但是，以与刻度盘13的调整值对应的目标占空Dt进行电机驱动是旋转方向被设定成正向的情况，即进行割草的情况。在旋转方向被设定成反向的情况下，即在为了去除缠绕在切割刀片4上的草而使切割刀片4反转时，在本实施方式中，与刻度盘13的调整值无关地，以预先决定好的恒定的反转占空Dr在恒定的规定反转时间Tr的期间驱动电机20。若在反转开始后经过了规定反转时间Tr，则即便操作开关12被接通，电机20的旋转也会停止。
[0039]将反转时的占空设为恒定的反转占空Dr，并将反转的时间设为恒定的规定反转时间Tr是基于以下理由。即，假设若在反转时也使电机20以与刻度盘13对应的目标占空Dt旋转，则若在反转时刻度盘13被设定成目标占空Dt的低电平，则有可能无法很好地去除缠绕在切割刀片4上的草。
[0040]相反地，若在反转时刻度盘13被设定成目标占空Dt的高电平，则在反转时也按照该高的目标占空Dt以较大的驱动力进行高速旋转。由于反转时的目的是去除草的缠绕，所以必然地，以较小的值(去除缠绕所需的足够的值)就能够满足反转时所需求的驱动力。像这样在无需较大的驱动力的反转时，与正转时同样地以较大的驱动力使切割刀片4旋转而白白耗费电池7的电力。
[0041]另外，若反转时的转速较高，则存在因销售产品等的国家、地域的不同，在销售等所需的规格申请时，反转不被判定为去除缠绕功能(换言之，反转时也被视为能够进行与通常的割草作业相同的 作业)，从而也有可能规格申请的结果不合格。
[0042]在正转时即在割草时根据刻度盘13进行驱动力调整(转速调整)对于使用者来说使用便利性较好。但是，从使用便利性较好、消耗电力、规格申请方面考虑，优选地，将用于去除缠绕的草的反转时的驱动力设为适合去除草的恒定的驱动力。另外，反转时的目的是去除草的缠绕，所以使切割刀片4长时间旋转的必要性也较低。
[0043]根据这样的理由，本实施方式的充电式割草机I构成为，在反转时，与刻度盘13的位置无关，以适于去除草的缠绕的恒定的反转占空Dr驱动电机20，并且，若从反转开始经过了恒定的规定反转时间Tr，则与操作开关12的状态无关，反转被停止。
[0044]例如，考虑去除草的缠绕所需的转矩、转速等，在理论或实验中适当地决定将反转占空Dr具体设为何值即可。例如，若将用于去除草的缠绕的最低限必要的转速设为规定的所需最低转速，则将反转占空Dr设定成能够使切割刀片至少以该所需最低转速旋转的值即可。另外，例如，若将在考虑了缠绕在切割刀片上的草带来的负荷的情况下的最低限必要的转矩设定成规定的所需最低转矩，则将反转占空Dr设定成能够使切割刀片以该所需最低转矩以上的转矩旋转的值即可。另外，例如，虽然能够以所需最低转速(或者所需最低转矩)去除草的缠绕，但若考虑负荷变动、电池电压变动等使用中的各种状况变化，则在以比规定最低转速(或者规定最低转矩)大规定量的转速(或者转矩)(例如3000转/分)反转较好，并且在足以去除草的情况下，将反转占空Dr设定成能够使切割刀片以该转速(或者转矩)旋转的值即可。另外，在将为了通过规格申请的转速的上限决定为规定的转速上限值的情况下，将反转占空Dr设定成能够使切割刀片以该转速上限值或者其以下的转速旋转的值即可。
[0045]若不是在按压解锁开关17的状态下，则操作开关12无法接通。解锁开关17是用于防止切割刀片4的误动作的按压按钮式的开关。在解锁开关17未被按压的状态下，解锁开关17与操作开关12机械卡合，从而操作开关12的动作被限制而无法接通。
[0046]接下来，使用图2的框图具体地说明充电式割草机I的电结构以及动作。如图2所示，充电式割草机I具备已叙述的主电源开关11、操作开关12、刻度盘13、正反切换杆14、通电灯15、通知灯16以及微机21。
[0047]充电式割草机I还具备门电路22、逆变器23、调节器24。图1所示的控制单元3至少包括微机21、门电路22、逆变器23以及调节器24。
[0048]调节器24降低电池7的电压而生成直流的规定电压值的控制用电压。由调节器24生成的控制用电压被用作微机21的动作用电源、各灯15、16的驱动用电源等。
[0049]微机21由CPU、各种存储器以及输入输出接口等构成。在微机21中，CPU通过执行存储在存储器中的各种程序来执行基于刻度盘13的调整值、正反切换杆14的设定状态等的电机20的占空控制、各灯15、16的驱动控制等的各种控制。
[0050]此外，在图2中省略了图示，但在从电池7向调节器24以及逆变器23的通电路径上设置有用于切断从电池7向调节器24以及逆变器23的通电的半导体开关。若在该半导体开关断开时主电源开关11被接通，则半导体开关被接通，开始对调节器24的电力供给，微机21开始动作。微机21在动作中常时使半导体开关维持在接通状态。
[0051]在微机21开始动作后，在使用者未进行任何操作等的状态下经过了恒定时间的情况下，微机21自己断开半导体开`关。换言之，微机21具备节电控制功能，上述节电控制功能是指若充电式割草机I的未使用状态持续了恒定时间，则切断电池7和控制单元3的电连接而使来自电池7的放电停止。此外，作为节电控制功能，如上述那样切断电池7和控制单元3的电连接只是一个例子。例如也可以利用将微机21转移至休眠模式来降低消耗电力等其他方法来实现节电。
[0052]微机21通过电源开关11的接通而开始动作后，若在该动作中刻度盘13被操作，则根据该操作状态(换言之，根据刻度盘13的位置)设定目标占空Dt。若在该动作中正反切换杆14被操作，则微机21根据该操作状态设定旋转方向。若在该动作中操作开关12被接了，则微机21对用于使电机20驱动的占空亦即控制占空Dc进行运算，将表示该控制占空Dc的控制信号向门电路22输出。
[0053]也可以直接输出目标占空Dt作为控制占空Dc，但在本实施方式中，使控制占空Dc周期性地以每一规定量为单位(例如以每一规定的增加量dc%为单位)而增加，而最终达到目标占空Dt。
[0054]此外，如上所述，在反转时，控制占空Dc被控制成恒定的反转占空Dr。在本实施方式中，即便在该反转时，也使控制占空Dc周期性地以每一规定量为单位而增加，而最终达到反转占空Dr。
[0055]除此而外，微机21具备在控制单元3内的温度(例如微机21的附近或逆变器23的附近等的温度)变高的情况下保护控制单元3的保护功能。具体而言，微机21通过设置在控制单元3内的未图示的热敏电阻器等温度检测元件来检测控制单元3内的温度，在该检测出的温度为规定的温度以上的情况下，强制使电机20停止，并使通电灯15闪烁。
[0056]此外，微机21在主电源开关11被接通而开始动作时，从该动作开始后的规定的时间内即便操作开关12被接通，也不进行电机20的控制、驱动。因此，即使假设使用者在接通操作开关12的状态下接通主电源开关11，而使微机21开始动作，并使通电灯15点亮，但电机20不旋转。该情况下，为了使电机20旋转，需要使用者暂时断开操作开关12后再次接通。
[0057]如图2所示，逆变器23由以6个半导体开关元件Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6 (均为MOSFET )构成的三相桥式电路构成。由三相桥式电路构成的逆变器23将来自电池的直流电力转换为三相交流电力，并供给至电机20。
[0058]逆变器23的各半导体开关元件Ql~Q6分别被门电路22进行接通以及断开驱动。门电路22基于从微机21输入的表示控制占空Dc的控制信号来占空驱动各开关元件Ql~Q6。因此，控制占空Dc越大，流过电机20的电流越大，从而电机20的旋转驱动力越大，转速也越高。
[0059]另外，在电机20的附近设置有用于检测电机20的转速的转速检测用传感器25，并构成为将该检测值输入至微机21。在后述的图3的电机控制处理中使用通过转速检测用传感器25检测出的电机20的转速。此外，这里所说的转速指单位时间(例如I分)的转速，即旋转速度。
[0060]接下来，使用图3~图7说明微机21执行的电机控制处理。若接通主电源开关11而使微机21起动，则微机21内的CPU读取存储在存储器中的电机控制处理程序(图3)而开始处理。图3的电机控制处理构成为作为整体以预先决定的周期反复从SlO至S60的一系列处理。
[0061]若微机21的CPU开始图3的电机控制处理，则在S10，执行操作开关检测处理。该操作开关检测处理是检测操作开关12是被接通还是被断开的处理。
[0062]在S20，执行正反切换杆检测处理。该正反切换杆检测处理是若在电机驱动中切换操作了正反切换杆14，则设置表示进行了该切换操作的主旨的标志，或是若在电机20的转速为规定的基准低转速Nx以下的状态下切换操作了正反切换杆14，则设置表示该切换后的旋转方向的标志的处理。
[0063]S20的正反切换杆检测处理的详细内容如图4所示。CPU若进入图4所示的正反切换杆检测处理，则在S110，判断操作开关12是否被接通。若操作开关12被接通，则在S120，判断是否在电机驱动输出中，即判断是否正在将表示控制占空Dc的控制信号向门电路22输出。
[0064]在S120，若不是在电机驱动输出中，则结束该正反切换杆检测处理，返回图3，进入S30的刻度盘位置检测处理。在S120，若是在电机驱动输出中，则在S130，判断正反切换杆14的状态是否被设定成正转侧。
[0065]在S130，在 判断为正反切换杆14的状态被设定成正转侧的情况下，在S140，判断是否设置有电机驱动输出正转判定标志。该电机驱动输出正转判定标志是表示CPU已识别出正反切换杆14被设定成正转侧的标志，在后述的S220被设置。
[0066]在S140，在设置有电机驱动输出正转判定标志的情况下，结束该正反切换杆检测处理，进入S30 (图3)的刻度盘位置检测处理。在S140，在未设置电机驱动输出正转判定标志的情况下，由于假定电机20在反转中而正反切换杆14被切换设定成正转侧，所以在S160,设定正反切换杆变更判定标志，结束该正反切换杆检测处理。
[0067]在S130，在判断为正反切换杆14的状态不是正转侧(换言之，被设定成反转侧)的情况下，在S150，判断是否设置有电机驱动输出反转判定标志。该电机驱动输出反转判定标志是表示CPU已识别出正反切换杆14被设定成反转侧的标志，在后述的S230被设定。
[0068]在S150，在设置有电机驱动输出反转判定标志的情况下，结束该正反切换杆检测处理，进入S30 (图3)。在S150，在未设置电机驱动输出反转判定标志的情况下，由于假定电机20在正转中而正反切换杆14被切换设定成反转侧，所以在S160，设置正反切换杆变更判定标志，结束该正反切换杆检测处理。
[0069]在S110，在操作开关12断开的情况下，在S170，判断正反切换杆变更判定标志是否被清除。若正反切换杆变更判定标志被清除，则进入S190，在未被清除的情况下，在S180清除该正反切换杆变更判定标志，进入S190。换言之，即便在旋转中，在S160设定正反切换杆变更判定标志，若操作开关12被断开，则该标志也被清除。[0070]在S190，获取电机转速。在S200，判断在S190获取的电机转速是否在规定的基准低转速Nx以下。在电机转速比基准低转速Nx高的情况下，结束该正反切换杆检测处理进入S30(图3)。在电机转速为基准低转速Nx以下的情况下，在S210，判断正反切换杆14的状态是否被设定成正转侧。若在S210，正反切换杆14被设定成正转侧，则在S220，设置电机驱动输出正转判定标志，结束该正反切换杆检测处理，进入S30 (图3)。在S210，在正反切换杆14未被设定成正转侧的情况(换言之，被设定成反转侧的情况)下，在S230设置电机驱动输出反转判定标志，结束该正反切换杆检测处理，进入S30 (图3)。
[0071]在S30，执行刻度盘位置检测处理。该刻度盘位置检测处理是用于检测刻度盘13的旋转方向的位置的处理。在正反切换杆14被设定成正转侧的情况下，该刻度盘位置检测处理的检测结果在接下来的S40的输出占空设定处理中被使用。
[0072]在S40，执行输出占空设定处理。该处理是对为了驱动电机20而实际向门电路22输出的控制信号的占空(控制占空Dc)进行设定的处理。
[0073]S40的输出占空设定处理的详细内容如图5所示。CPU若进入图5所示的输出占空设定处理，则在S310，判断正反切换杆14的状态是否被设定成正转侧。
[0074]在S310，在正反切换杆14的状态被设定成正转侧的情况下，在S320，将目标占空Dt设定成与刻度盘13的位置对应的占空。在S310，在正反切换杆14的状态被设定成反转侧的情况下，在S330，将目标占空Dt设定成恒定的反转占空Dr。换言之，如上所述，在反转时与刻度盘13的位置无关，将目标占空Dt设定成恒定的反转占空Dr。
[0075]在S340，判断操作开关12是否被接通。在S340，在操作开关12被断开的情况下，在S380，将控制占空Dc清除为0，结束该输出占空设定处理，进入S50 (图3)。
[0076]在S340，在操作开关12被接通的情况下，在S350，将使当前的控制占空Dc加上规定的增加率dc%而得的值设定成新的控制占空Dc。在S360，判断仅增加该增加率dc%而得的新的控制占空Dc是否比目标占空Dt小。在新的控制占空Dc比目标占空Dt小的情况下，直接结束该输出占空设定处理，进入S50 (图3)。
[0077]在S360，在判断为控制占空Dc为目标占空Dt以上的情况下，在S370，将控制占空Dc设定成目标占空Dt。像这样，在输出占空设定处理中，使控制占空Dc从初始值(在本例中为O)以每一增加率dc1^为单位而上升，并且最终达到目标占空Dt。另外，目标占空Dt是在正转时与刻度盘13的位置对应的值，在反转时是与刻度盘13无关的恒定的反转占空Dr0
[0078]在S50，执行电机驱动时间处理。该处理主要是测量反转时的驱动时间而判定是否已经过规定反转时间Tr，或测量操作开关12被断开后的经过时间的处理。
[0079]S50的电机驱动时间处理的详细内容如图6所示。CPU若进入图6所示的电机驱动时间处理，则在S410，判断是否在电机驱动输出中。在电机驱动输出中的情况下，在S420，判断是否设置有输出中时间测量标志。该标志是表示是否已进行电机20的驱动输出中的经过时间测量的标志，是在S450被设置，或者在S520被清除的标志。
[0080]在S420，在设置有输出中时间测量标志的情况下，进入S460。在S420，在未设置输出中时间测量标志的情况下，在S430清除时间计数，在S440清除输出停止时间测量标志，在S450设置输出中时间测量标志，进入S460。此外，S430的时间计数表示基于软件的计时用的计数值。
[0081]在S460，判断是否设置有电机驱动输出正转判定标志(在图4的S220设置)。在设置有电机驱动输出正转判定标志的情况下，在S490使时间计数加I (换言之更新计时值)，结束该电机驱动时间处理，进入S60 (图3)。
[0082]在S460，在未设置电机驱动输出正转判定标志的情况(换言之，在设置有电机驱动输出反转判定标志而进行反转的情况)下，在S470，判断时间计数所表示的经过时间是否比规定反转时间Tr短。在经过时间比规定反转时间Tr短的情况下进入S490，继续计时，但在经过时间为规定反转时间Tr以上的情况下，在S480设置反转结束判定标志，进入S490。换言之，判定已经过应反转的规定时间的基础上，使计时本身还在继续。
[0083]在S410，在判断为不是电机驱动输出中的情况下，在S500，判断是否设置有输出停止时间测量标志。该标志是表示是否已进行电机20的驱动停止后的经过时间测量的标志，是在S530设置，或者在S440清除的标志。
[0084]在S500，在设置有输出停止时间测量标志的情况下进入S490。在S500，在未设置输出停止时间测量标志的情况下，在S510清除时间计数，在S520清除输出中时间测量标志，在S530设置输出停止时间测量标志，在S540清除反转结束判定标志，进入S490。
[0085]若图6的电机驱动时间处理结束,贝U进入S60 (图3)的电机输出处理。S60的电机输出处理主要是用于在操作开关12被接通且在正转时根据控制占空Dc使电机被驱动，在反转时或者操作开关12被断开后根据其经过时间进行自由运转(Free-run)(因惯性保持原样旋转)、制动处理等而最终使其停止的处理。
[0086]S60的电机输出处理的详细内容如图7所示。CPU若进入图7所示的电机输出处理，则在S610，判断操作开关12是否被接通。在操作开关12被接通的情况下，在S620，判断正反切换杆变更判定标志(在图4的S160设置，在S180清除)是否被清除。在正反切换杆变更判定标志被清除的情况下，在S630设置电机驱动输出完结判定标志，进入S640。
[0087]在S640，判断是否设置有电机驱动输出正转判定标志。在设置有电机驱动输出正转判定标志的情况下，在S650执行电机驱动输出(正转)处理。具体而言，通过将表示当前设定的控制占空Dc的控制信号向输门电路22输出，来执行以该控制占空Dc进行的电机驱动(正转)。
[0088]在S640判断为未设置电机驱动输出正转判定标志的情况下，在S660，判断反转结束判定标志是否被清除。在反转结束判定标志被清除的情况下，在S670，执行电机驱动输出(反转)处理。具体而言，通过将表示当前设定的控制占空Dc (最终目标为反转占空Dr)的控制信号向门电路22输出，来执行以该控制占空Dc进行的电机驱动(反转)。
[0089]在S610判断为操作开关12被断开的情况下、在S620判断为正反切换杆变更判定标志未被清除的情况下、以及在S660判断为反转结束判定标志未被清除的情况下，在S680，判断是否在电机驱动输出停止中，即判断表示控制占空Dc的控制信号向门电路22的输出是否已停止。在不是电机驱动输出停止中的情况下，在S740，通过使表示控制占空Dc的控制信号的输出停止，使电机驱动输出停止。在电机驱动输出已经在停止中的情况下，在S690，判断时间计数所表示的经过时间是否为规定的自由运转设定时间Tl以上。
[0090]在本实施方式中，自由运转设定时间Tl在正转时和反转时不同，反转时的自由运转设定时间Tlb比正转时的自由运转设定时间Tla短。换言之，反转时与正转时相比，更快地结束自由运转而移至制动处理。在S690的判断处理中，在正转时基于正转时自由运转设定时间Tla进行判断，在反转时基于反转时自由运转设定时间Tlb进行判断。
[0091]在S690，在时间计数所表示的经过时间尚未达到自由运转设定时间Tl的情况下，结束该电机输出处理，在经过时间为自由运转设定时间Tl以上的情况下，在S700，判断是否设置有电机驱动输出完结判定标志(在S630设置)。在未设置电机驱动输出完结判定标志的情况下，结束该电机输出处理，但在设置有电机驱动输出完结判定标志的情况下，在S710，判断时间计数所表示的经过时间是否比规定的制动设定时间T2短。
[0092]在本实施方式中，制动设定时间T2在正转时和反转时是相同的值，但正转时的制动设定时间T2和反 转时的制动设定时间T2也可以是不同的值。
[0093]在S710，在时间计数所表示的经过时间比制动设定时间T2短的情况下，在S720进行制动处理，结束该电机输出处理。S720的制动处理只要能够对电机20进行制动，可以采用各种方法，但在本实施方式中采用所谓的短路制动。
[0094]在S710，在时间计数所表示的经过时间为制动设定时间T2以上的情况下，在S730进行制动结束处理，结束该电机输出处理。在S730的制动结束处理结束制动处理(在本例中短路制动)，而使电机的驱动完全停止(即使构成逆变器23的各半导体开关元件Ql~Q6全部断开)。
[0095]根据以上说明的本实施方式的充电式割草机1，进行在正转时基于通过刻度盘13调整的目标占空Dt的通电控制，与此相对地，在反转时与刻度盘13的调整内容无关，设定恒定的反转占空Dr作为目标占空Dt而进行通电控制。因此，能够抑制反转时的无用的电力消耗，并能够有效地去除缠绕在切割刀片上的草。
[0096]此外，在本实施方式中，充电式割草机I相当于本发明的电动割草机的一个例子，微机21相当于本发明的控制部的一个例子，刻度盘13相当于本发明的调整部的一个例子，正反切换杆14相当于本发明的正反切换开关的一个例子，转速检测用传感器25相当于本发明的旋转速度检测部的一个例子。
[0097]变形例
[0098]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的实施方式并不完全不局限于上述实施方式，当然只要属于本发明的技术范围，能够采用各种方式。
[0099]例如，在上述实施方式中，以控制目标值为驱动占空比的情况为例进行了说明，但控制电机20时的控制目标值也可以是驱动占空比以外的值。例如，能够利用刻度盘13来调整电机20的转速的目标值亦即目标转速。微机21对电机20进行反馈控制以便通过转速检测用传感器25检测出的转速成为目标转速(所谓的速度反馈控制)。具体而言，微机21在旋转方向被设定成正转方向时，根据由刻度盘13调整的目标转速进行反馈控制，以使得电机20的转速与该目标转速一致。在旋转方向被设定成反转方向时，与由刻度盘13调整的目标转速无关，微机21进行反馈控制，以使得电机20的转速与预先设定的恒定的反转时目标转速一致。该反转时目标转速是为了去除切缠绕在割刀片4上的草等所需并且在足够的范围内的规定的转速。
[0100]这样，能够将本发明应用于构成为通过速度反馈来控制电机20的充电式割草机，能够得到与上述实施方式相同的效果。如上述实施方式那样地设定目标占空而控制电机20的方法、以及通过速度反馈控制来控制电机20的方法各自有自己特有的优点。在前者的情况下，由于不需要基于实际的转速和目标转速的偏差的控制运算等各种控制运算，所以有能够相应地使控制内容简化的优点。在后者的情况下，由于能够与施加在电机20上的负荷的变动、电池7的剩余容量的变动等的给电机20的旋转带来影响的各种变动因素无关，恒定地控制转速，所以有能够与这些各种变动因素无关地有效去除缠绕在切割刀片4上的草的优点。 [0101]基于刻度盘13的目标占空Dt的调整不限于如上述实施方式所示那样地无阶段、连续的调整，也可以是分阶段的调整。
[0102]在上述实施方式中，以电机20为无刷电机且电机20的电源为能够反复充电的电池7的情况为例进行了说明，但这些只是一个例子。本发明也能够应用于无刷电机以外的其他电机，也能够应用于是电池7以外的其他的电源的电动割草机。
[0103]例如，对具备有刷直流电机以及用于双向驱动该有刷直流电机的各种驱动电路(例如H桥式、半桥式等)的电动割草机也能够应用本发明。作为电源，例如可以是一次电池，也可以是交流电源。
【权利要求】
1.一种电动割草机,其特征在于,具备: 电机，其旋转驱动切割刀片； 电源，其向所述电机供给该电机动作用的电力； 操作开关，其被使用者接通以及断开操作； 控制部，其控制从所述电源向所述电机的通电； 调整部，其被使用者操作，用于连续地或者分阶段地调整用于控制所述电机的规定的控制目标值；以及 正反切换开关，其被使用者操作，用于将所述电机的旋转方向切换为正转方向或者反转方向的一个方向， 在所述操作开关被接通的情况下，在通过所述正反切换开关将所述旋转方向设定成正转方向时，所述控制部基于通过所述调整部调整的所述控制目标值来控制向所述电机的通电，在通过所述正反切换开关将所述旋转方向设定成反转方向时，与通过所述调整部设定的所述控制目标值无关，所述控制部基于预先设定的恒定的反转时控制目标值来控制向所述电机的通电。
2.根据权利要求1所述的电动割草机，其特征在于， 所述控制目标值是用于对向所述电机的通电进行占空控制的占空比的目标值亦即目标占空比， 在通过所述正反切换开关将所述旋转方向设定成反转方向时，与通过所述调整部设定的所述目标占空比无关，所述控制部基于预先设定的恒定的反转时目标占空比来对向所述电机的通电进行占空控制。`
3.根据权利要求1所述的电动割草机，其特征在于， 具备检测所述电机的旋转速度的旋转速度检测部， 所述控制目标值是所述电机的旋转速度的目标值亦即目标旋转速度， 在通过所述正反切换开关将所述旋转方向设定成反转方向时，与通过所述调整部设定的所述目标旋转速度无关，所述控制部对向所述电机的通电进行反馈控制，以使得通过所述旋转速度检测部检测出的旋转速度与预先设定的恒定的反转时目标旋转速度一致。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的电动割草机,其特征在于， 所述电机是无刷电机， 所述电源是电池， 还具备具有多个半导体开关元件的逆变器，所述多个半导体开关元件用于将来自所述电池的直流电力转换为三相交流电力而供给至所述电机， 所述控制部通过单独地控制所述多个半导体开关元件的接通以及断开来控制向所述电机的通电。
【文档编号】A01D34/68GK103875351SQ201310629881
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】永田千咲子 申请人:株式会社牧田
【专利摘要】本发明提供能够抑制无用的电力消耗并有效去除缠绕在切割刀片上的草的电动割草机。使用者通过操作刻度盘（13），能够连续地或者分阶段地调整用于控制电机（20）的规定的控制目标值。在操作开关（12）被接通的情况下，在通过正反切换杆（14）将旋转方向设定成正转方向时，微机（21）基于通过刻度盘（13）调整的控制目标值来控制向电机的通电，在通过正反切换杆（14）将旋转方向设定成反转方向时，与通过刻度盘（13）设定的控制目标值无关，基于预先设定的恒定的反转时控制目标值来控制向电机（20）的通电。
【专利说明】电动割草机【技术领域】
[0001]本发明涉及通过电机而进行动作的电动割草机。
【背景技术】
[0002]已知有如下的割草机，上述割草机构成为具备被直流电源驱动的电机，并利用该电机驱动切割刀片而使其旋转。作为这样的割草机有如下的割草机，上述割草机能够将电机的旋转方向(进而将切割刀片的旋转方向)切换为用于割草的旋转方向的正转方向、以及用于去除缠绕在切割刀片上的草的旋转方向的反转方向的任意一个旋转方向(例如参照专利文献I。)。[0003]专利文献I所记载的割草机构成为具备切换单元，能够利用该切换单元来切换从直流电源向电机通电的通电方向，从而切换旋转方向。
[0004]专利文献1:日本实开平4 - 97524号公报
[0005]但是，在仅通过切换向电机通电的通电方向来切换旋转方向的构成中，由于在正转时和反转时为相同的转速，所以特别在反转时产生各种问题。例如，在反转时，只要以用于去除草的缠绕的所需最小限的转速使切割刀片旋转即可，所以若在反转时也与正转时一样，使切割刀片高速旋转，则电力被白白消耗。
[0006]作为割草机还已知有如下的割草机，该割草机构成为通过用户拉动操作触发开关，使切割刀片以与其拉动量对应的转速旋转。在这样的构成的割草机中，在反转时，使用者通过使触发开关的拉动量很小来使切割刀片低速旋转，从而能够大体上减少电力的浪费。但是，在为这样的构成的割草机的情况下，由于用户操作触发开关的操作状态，还是有可能转速变得过高，也有可能相反地，转速过低而无法很好地去除缠绕在切割刀片上的草。
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于上述技术问题而提出的，目的在于提供能够抑制无用的电力消耗，并能够有效去除缠绕在切割刀片上的草的电动割草机。
[0008]为了解决上述课题而提出的本发明的电动割草机具备:电机，其旋转驱动切割刀片；电源，其向电机供给电机动作用的电力；操作开关，其被使用者接通以及断开操作；控制部，其控制从电源向电机的通电；调整部，其被使用者操作，用于连续地或者分阶段地调整用于控制电机的规定的控制目标值；正反切换开关，其被使用者操作，用于将电机的旋转方向切换为正转方向或者反转方向的一个方向。在操作开关被接通的情况下，在通过正反切换开关将旋转方向设定成正转方向时，控制部基于通过调整部调整的控制目标值来控制向电机的通电，在通过正反切换开关将旋转方向设定成反转方向时，与通过调整部设定的控制目标值无关，控制部基于预先设定的恒定的反转时控制目标值来控制向电机的通电。
[0009]根据这样构成的本发明的电动割草机，在正转时进行基于通过调整部调整的控制目标值的通电控制，与此相对地，在反转时与调整部的调整内容无关，进行基于恒定的反转时控制目标值的通电控制。因此，能够抑制反转时的无用的电力消耗，并且能够有效去除缠绕在切割刀片上的草。
[0010]针对作为控制目标值具体使用什么值进行了各种考虑，例如也可以使用占空比。即，将控制目标值设为用于占空控制向电机的通电的占空比的目标值亦即目标占空比。在通过正反切换开关将旋转方向设定成反转方向时，与通过调整部设定的目标占空比无关，控制部基于预先设定的恒定的反转时目标占空比来占空控制向电机的通电。
[0011]像这样，通过在反转时以恒定的反转时目标占空比来控制通电，能够使电机的反转时的通电控制简化。
[0012]作为控制目标值，例如也可以使用旋转速度。即，具备用于检测电机的旋转速度的旋转速度检测部，将控制目标值设为电机的旋转速度的目标值亦即目标旋转速度。在通过正反切换开关将旋转方向设定成反转方向时，与通过调整部设定的目标旋转速度无关，控制部对向电机的通电进行反馈控制，以使得通过旋转速度检测部检测出的旋转速度与预先设定的恒定的反转时目标旋转速度一致。
[0013]这样，通过在反转时以电机的旋转速度成为恒定的反转时目标旋转速度的方式进行反馈控制，能够与施加至电机的负荷的变动无关，将电机的旋转速度控制在恒定速度，从而能够有效去除缠绕在切割刀片上的草。
[0014]作为电机、电源能够使用各种类型的电机、电源，例如在电机是无刷电机且电源是电池的情况下，能够将本发明的电动割草机设为如下结构。即，具备具有多个半导体开关元件的逆变器，上述多个半导体开关元件用于将来自电池的直流电力转换为三相交流电力而供给至电机。控制部通过单独地控制多个半导体开关元件的接通以及断开来控制向电机的通电。由于无刷电机的能量效率高、高输出且维护也容易，所以优选作为电动割草机中的切割刀片驱动用的电机。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示实施方式的充电式割草机的整体结构的立体图。
[0016]图2是表示充电式割草机的电结构的框图。
[0017]图3是表示电机控制处理的流程图。
[0018]图4是表示图3的电机控制处理中的S20的正反切换杆检测处理的流程图。
[0019]图5是表示图3的电机控制处理中的S40的输出占空设定处理的流程图。
[0020]图6是表示图3的电机控制处理中的S50的电机驱动时间处理的流程图。
[0021]图7是表示图3的电机控制处理中的S60的电机输出处理的流程图。
[0022]符号说明:1…充电式割草机；2…长柄管；3…控制单兀；4…切割刀片；5…罩；6…电机单兀；7…电池；8…手柄；9…右手把手；10…左手把手；11...主电源开关；12...操作开关；13…刻度盘；14...正反切换杆；15...通电灯；16...通知灯；17…解锁开关；20…电机;21…微机;22…门电路；23…逆变器；24…调节器；25…转速检测用传感器；Q1~Q6…半导体开关元件。
【具体实施方式】
[0023]以下，基于【专利附图】
【附图说明】本发明的优选实施方式。如图1所示，本实施方式的充电式割草机I具备长柄管2、控制单元3、切割刀片4、电机单元6、电池7、手柄8。[0024]长柄管2形成为规定长度的中空棒状。在长柄管2的一端侧设置有控制单元3以及电池7，在另一端侧设置有电机单元6以及切割刀片4。在长柄管2的另一端侧设置有用于防止被切割刀片4切割掉的草等向使用者侧飞散的罩5。
[0025]电机单元6具备用于旋转驱动切割刀片4的电机20(参照图2)、用于将电机20的旋转驱动力传递至切割刀片4的齿轮机构(图示略)等。此外，本实施方式的电机20是无刷电机。
[0026]电池7是用于向电机20以及控制单元3供给电力电机的能够反复充电的电源。本实施方式的电池7由锂离子二次电池构成，但只是一个例子。另外，电池7的电压例如是
14.4V或者18V，但其只是一个例子。电池7构成为能够在控制单元3拆装。
[0027]控制单元3由包括微型计算机(以下称“微机”)21 (参照图2)的用于驱动、控制电机20的各种电子电路等构成。在长柄管2的内部收纳有连接控制单元3和电机单元6的布线。
[0028]在控制单元3以使用者能够操作的状态设置有主电源开关11以及刻度盘13，并且以使用者能够视觉确认的状态设置有通电灯15以及通知灯16。
[0029]主电源开关11是用于将充电式割草机I设为能够使用的状态的开关。若使用者接通主电源开关11，则从电池7向控制单元3供给电源，控制单元3起动(详细而言，微机21起动)，由此开始由微机21进行的各种控制。换言之，通过接通主电源开关11，成为充电式割草机I能够割草(切割刀片4的旋转驱动)的状态。
[0030]通电灯15是用于显示充电式割草机I是否处于能够使用的状态的灯，例如由LED构成。若接通主电源开关11而使微机21起动，则通过微机21使灯15点亮。若微机21停止动作，则通电灯15熄灭。`
[0031]通知灯16是用于显示电池7的状态的灯，例如由LED构成。具体而言，在电池7的充电容量降低、或电池7的温度变高、或来自电池7的放电电流过大(过电流状态)等电池7处于不正常的状态的情况下，微机21通过使通知灯16点亮或者闪烁来通知电池7处于不正常状态的主旨。
[0032]刻度盘13是用于设定微机21控制电机20时的驱动占空比(以下简称“占空”)[%]的目标值亦即目标占空Dt而由使用者旋转操作的刻度盘。目标占空Dt被设定成与刻度盘13的位置(旋转方向的位置)对应的值。若使用者转动刻度盘13，则目标占空Dt在规定的调整范围内连续地变化。使用者能够利用刻度盘13将目标占空Dt调整为上述调整范围内的期望值。
[0033]手柄8形成为U字形，并在长柄管2的长度方向的中间位置附近与长柄管2连接。在手柄8的两端中的一端侧(在图1中为左侧)设置有使用者右手把持的右手把手9，在另一端侧(在图1中为右侧)设置有使用者左手把持的左手把手10。
[0034]在右手把手9的前端侧设置有由使用者操作的操作开关12、正反切换杆14以及解锁开关17。
[0035]正反切换杆14是用于将电机20的旋转方向，即切割刀片4的旋转方向切换成正转或者反转的一个的开关。正反切换杆14例如采用翘板开关。若使用者按压正反切换杆14的一侧(例如左侧)，则切割刀片4的旋转方向被设定成正转(例如左转)，若使用者按压正反切换杆14的另一侧(例如右侧)，则切割刀片4的旋转方向被设定成反转(例如右转)。[0036]正转是割草时应设定的旋转方向，反转是去除缠绕在切割刀片4上的草时应设定的旋转方向。
[0037]操作开关12是用于指示切割刀片4的旋转或者停止的开关。在通过主电源开关11的接通而微机21起动的状态下，若使用者接通操作开关12(例如用手指进行拉动操作)，则以利用刻度盘13调整的目标占空Dt对电机20进行通电。
[0038]但是，以与刻度盘13的调整值对应的目标占空Dt进行电机驱动是旋转方向被设定成正向的情况，即进行割草的情况。在旋转方向被设定成反向的情况下，即在为了去除缠绕在切割刀片4上的草而使切割刀片4反转时，在本实施方式中，与刻度盘13的调整值无关地，以预先决定好的恒定的反转占空Dr在恒定的规定反转时间Tr的期间驱动电机20。若在反转开始后经过了规定反转时间Tr，则即便操作开关12被接通，电机20的旋转也会停止。
[0039]将反转时的占空设为恒定的反转占空Dr，并将反转的时间设为恒定的规定反转时间Tr是基于以下理由。即，假设若在反转时也使电机20以与刻度盘13对应的目标占空Dt旋转，则若在反转时刻度盘13被设定成目标占空Dt的低电平，则有可能无法很好地去除缠绕在切割刀片4上的草。
[0040]相反地，若在反转时刻度盘13被设定成目标占空Dt的高电平，则在反转时也按照该高的目标占空Dt以较大的驱动力进行高速旋转。由于反转时的目的是去除草的缠绕，所以必然地，以较小的值(去除缠绕所需的足够的值)就能够满足反转时所需求的驱动力。像这样在无需较大的驱动力的反转时，与正转时同样地以较大的驱动力使切割刀片4旋转而白白耗费电池7的电力。
[0041]另外，若反转时的转速较高，则存在因销售产品等的国家、地域的不同，在销售等所需的规格申请时，反转不被判定为去除缠绕功能(换言之，反转时也被视为能够进行与通常的割草作业相同的 作业)，从而也有可能规格申请的结果不合格。
[0042]在正转时即在割草时根据刻度盘13进行驱动力调整(转速调整)对于使用者来说使用便利性较好。但是，从使用便利性较好、消耗电力、规格申请方面考虑，优选地，将用于去除缠绕的草的反转时的驱动力设为适合去除草的恒定的驱动力。另外，反转时的目的是去除草的缠绕，所以使切割刀片4长时间旋转的必要性也较低。
[0043]根据这样的理由，本实施方式的充电式割草机I构成为，在反转时，与刻度盘13的位置无关，以适于去除草的缠绕的恒定的反转占空Dr驱动电机20，并且，若从反转开始经过了恒定的规定反转时间Tr，则与操作开关12的状态无关，反转被停止。
[0044]例如，考虑去除草的缠绕所需的转矩、转速等，在理论或实验中适当地决定将反转占空Dr具体设为何值即可。例如，若将用于去除草的缠绕的最低限必要的转速设为规定的所需最低转速，则将反转占空Dr设定成能够使切割刀片至少以该所需最低转速旋转的值即可。另外，例如，若将在考虑了缠绕在切割刀片上的草带来的负荷的情况下的最低限必要的转矩设定成规定的所需最低转矩，则将反转占空Dr设定成能够使切割刀片以该所需最低转矩以上的转矩旋转的值即可。另外，例如，虽然能够以所需最低转速(或者所需最低转矩)去除草的缠绕，但若考虑负荷变动、电池电压变动等使用中的各种状况变化，则在以比规定最低转速(或者规定最低转矩)大规定量的转速(或者转矩)(例如3000转/分)反转较好，并且在足以去除草的情况下，将反转占空Dr设定成能够使切割刀片以该转速(或者转矩)旋转的值即可。另外，在将为了通过规格申请的转速的上限决定为规定的转速上限值的情况下，将反转占空Dr设定成能够使切割刀片以该转速上限值或者其以下的转速旋转的值即可。
[0045]若不是在按压解锁开关17的状态下，则操作开关12无法接通。解锁开关17是用于防止切割刀片4的误动作的按压按钮式的开关。在解锁开关17未被按压的状态下，解锁开关17与操作开关12机械卡合，从而操作开关12的动作被限制而无法接通。
[0046]接下来，使用图2的框图具体地说明充电式割草机I的电结构以及动作。如图2所示，充电式割草机I具备已叙述的主电源开关11、操作开关12、刻度盘13、正反切换杆14、通电灯15、通知灯16以及微机21。
[0047]充电式割草机I还具备门电路22、逆变器23、调节器24。图1所示的控制单元3至少包括微机21、门电路22、逆变器23以及调节器24。
[0048]调节器24降低电池7的电压而生成直流的规定电压值的控制用电压。由调节器24生成的控制用电压被用作微机21的动作用电源、各灯15、16的驱动用电源等。
[0049]微机21由CPU、各种存储器以及输入输出接口等构成。在微机21中，CPU通过执行存储在存储器中的各种程序来执行基于刻度盘13的调整值、正反切换杆14的设定状态等的电机20的占空控制、各灯15、16的驱动控制等的各种控制。
[0050]此外，在图2中省略了图示，但在从电池7向调节器24以及逆变器23的通电路径上设置有用于切断从电池7向调节器24以及逆变器23的通电的半导体开关。若在该半导体开关断开时主电源开关11被接通，则半导体开关被接通，开始对调节器24的电力供给，微机21开始动作。微机21在动作中常时使半导体开关维持在接通状态。
[0051]在微机21开始动作后，在使用者未进行任何操作等的状态下经过了恒定时间的情况下，微机21自己断开半导体开`关。换言之，微机21具备节电控制功能，上述节电控制功能是指若充电式割草机I的未使用状态持续了恒定时间，则切断电池7和控制单元3的电连接而使来自电池7的放电停止。此外，作为节电控制功能，如上述那样切断电池7和控制单元3的电连接只是一个例子。例如也可以利用将微机21转移至休眠模式来降低消耗电力等其他方法来实现节电。
[0052]微机21通过电源开关11的接通而开始动作后，若在该动作中刻度盘13被操作，则根据该操作状态(换言之，根据刻度盘13的位置)设定目标占空Dt。若在该动作中正反切换杆14被操作，则微机21根据该操作状态设定旋转方向。若在该动作中操作开关12被接了，则微机21对用于使电机20驱动的占空亦即控制占空Dc进行运算，将表示该控制占空Dc的控制信号向门电路22输出。
[0053]也可以直接输出目标占空Dt作为控制占空Dc，但在本实施方式中，使控制占空Dc周期性地以每一规定量为单位(例如以每一规定的增加量dc%为单位)而增加，而最终达到目标占空Dt。
[0054]此外，如上所述，在反转时，控制占空Dc被控制成恒定的反转占空Dr。在本实施方式中，即便在该反转时，也使控制占空Dc周期性地以每一规定量为单位而增加，而最终达到反转占空Dr。
[0055]除此而外，微机21具备在控制单元3内的温度(例如微机21的附近或逆变器23的附近等的温度)变高的情况下保护控制单元3的保护功能。具体而言，微机21通过设置在控制单元3内的未图示的热敏电阻器等温度检测元件来检测控制单元3内的温度，在该检测出的温度为规定的温度以上的情况下，强制使电机20停止，并使通电灯15闪烁。
[0056]此外，微机21在主电源开关11被接通而开始动作时，从该动作开始后的规定的时间内即便操作开关12被接通，也不进行电机20的控制、驱动。因此，即使假设使用者在接通操作开关12的状态下接通主电源开关11，而使微机21开始动作，并使通电灯15点亮，但电机20不旋转。该情况下，为了使电机20旋转，需要使用者暂时断开操作开关12后再次接通。
[0057]如图2所示，逆变器23由以6个半导体开关元件Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6 (均为MOSFET )构成的三相桥式电路构成。由三相桥式电路构成的逆变器23将来自电池的直流电力转换为三相交流电力，并供给至电机20。
[0058]逆变器23的各半导体开关元件Ql~Q6分别被门电路22进行接通以及断开驱动。门电路22基于从微机21输入的表示控制占空Dc的控制信号来占空驱动各开关元件Ql~Q6。因此，控制占空Dc越大，流过电机20的电流越大，从而电机20的旋转驱动力越大，转速也越高。
[0059]另外，在电机20的附近设置有用于检测电机20的转速的转速检测用传感器25，并构成为将该检测值输入至微机21。在后述的图3的电机控制处理中使用通过转速检测用传感器25检测出的电机20的转速。此外，这里所说的转速指单位时间(例如I分)的转速，即旋转速度。
[0060]接下来，使用图3~图7说明微机21执行的电机控制处理。若接通主电源开关11而使微机21起动，则微机21内的CPU读取存储在存储器中的电机控制处理程序(图3)而开始处理。图3的电机控制处理构成为作为整体以预先决定的周期反复从SlO至S60的一系列处理。
[0061]若微机21的CPU开始图3的电机控制处理，则在S10，执行操作开关检测处理。该操作开关检测处理是检测操作开关12是被接通还是被断开的处理。
[0062]在S20，执行正反切换杆检测处理。该正反切换杆检测处理是若在电机驱动中切换操作了正反切换杆14，则设置表示进行了该切换操作的主旨的标志，或是若在电机20的转速为规定的基准低转速Nx以下的状态下切换操作了正反切换杆14，则设置表示该切换后的旋转方向的标志的处理。
[0063]S20的正反切换杆检测处理的详细内容如图4所示。CPU若进入图4所示的正反切换杆检测处理，则在S110，判断操作开关12是否被接通。若操作开关12被接通，则在S120，判断是否在电机驱动输出中，即判断是否正在将表示控制占空Dc的控制信号向门电路22输出。
[0064]在S120，若不是在电机驱动输出中，则结束该正反切换杆检测处理，返回图3，进入S30的刻度盘位置检测处理。在S120，若是在电机驱动输出中，则在S130，判断正反切换杆14的状态是否被设定成正转侧。
[0065]在S130，在 判断为正反切换杆14的状态被设定成正转侧的情况下，在S140，判断是否设置有电机驱动输出正转判定标志。该电机驱动输出正转判定标志是表示CPU已识别出正反切换杆14被设定成正转侧的标志，在后述的S220被设置。
[0066]在S140，在设置有电机驱动输出正转判定标志的情况下，结束该正反切换杆检测处理，进入S30 (图3)的刻度盘位置检测处理。在S140，在未设置电机驱动输出正转判定标志的情况下，由于假定电机20在反转中而正反切换杆14被切换设定成正转侧，所以在S160,设定正反切换杆变更判定标志，结束该正反切换杆检测处理。
[0067]在S130，在判断为正反切换杆14的状态不是正转侧(换言之，被设定成反转侧)的情况下，在S150，判断是否设置有电机驱动输出反转判定标志。该电机驱动输出反转判定标志是表示CPU已识别出正反切换杆14被设定成反转侧的标志，在后述的S230被设定。
[0068]在S150，在设置有电机驱动输出反转判定标志的情况下，结束该正反切换杆检测处理，进入S30 (图3)。在S150，在未设置电机驱动输出反转判定标志的情况下，由于假定电机20在正转中而正反切换杆14被切换设定成反转侧，所以在S160，设置正反切换杆变更判定标志，结束该正反切换杆检测处理。
[0069]在S110，在操作开关12断开的情况下，在S170，判断正反切换杆变更判定标志是否被清除。若正反切换杆变更判定标志被清除，则进入S190，在未被清除的情况下，在S180清除该正反切换杆变更判定标志，进入S190。换言之，即便在旋转中，在S160设定正反切换杆变更判定标志，若操作开关12被断开，则该标志也被清除。[0070]在S190，获取电机转速。在S200，判断在S190获取的电机转速是否在规定的基准低转速Nx以下。在电机转速比基准低转速Nx高的情况下，结束该正反切换杆检测处理进入S30(图3)。在电机转速为基准低转速Nx以下的情况下，在S210，判断正反切换杆14的状态是否被设定成正转侧。若在S210，正反切换杆14被设定成正转侧，则在S220，设置电机驱动输出正转判定标志，结束该正反切换杆检测处理，进入S30 (图3)。在S210，在正反切换杆14未被设定成正转侧的情况(换言之，被设定成反转侧的情况)下，在S230设置电机驱动输出反转判定标志，结束该正反切换杆检测处理，进入S30 (图3)。
[0071]在S30，执行刻度盘位置检测处理。该刻度盘位置检测处理是用于检测刻度盘13的旋转方向的位置的处理。在正反切换杆14被设定成正转侧的情况下，该刻度盘位置检测处理的检测结果在接下来的S40的输出占空设定处理中被使用。
[0072]在S40，执行输出占空设定处理。该处理是对为了驱动电机20而实际向门电路22输出的控制信号的占空(控制占空Dc)进行设定的处理。
[0073]S40的输出占空设定处理的详细内容如图5所示。CPU若进入图5所示的输出占空设定处理，则在S310，判断正反切换杆14的状态是否被设定成正转侧。
[0074]在S310，在正反切换杆14的状态被设定成正转侧的情况下，在S320，将目标占空Dt设定成与刻度盘13的位置对应的占空。在S310，在正反切换杆14的状态被设定成反转侧的情况下，在S330，将目标占空Dt设定成恒定的反转占空Dr。换言之，如上所述，在反转时与刻度盘13的位置无关，将目标占空Dt设定成恒定的反转占空Dr。
[0075]在S340，判断操作开关12是否被接通。在S340，在操作开关12被断开的情况下，在S380，将控制占空Dc清除为0，结束该输出占空设定处理，进入S50 (图3)。
[0076]在S340，在操作开关12被接通的情况下，在S350，将使当前的控制占空Dc加上规定的增加率dc%而得的值设定成新的控制占空Dc。在S360，判断仅增加该增加率dc%而得的新的控制占空Dc是否比目标占空Dt小。在新的控制占空Dc比目标占空Dt小的情况下，直接结束该输出占空设定处理，进入S50 (图3)。
[0077]在S360，在判断为控制占空Dc为目标占空Dt以上的情况下，在S370，将控制占空Dc设定成目标占空Dt。像这样，在输出占空设定处理中，使控制占空Dc从初始值(在本例中为O)以每一增加率dc1^为单位而上升，并且最终达到目标占空Dt。另外，目标占空Dt是在正转时与刻度盘13的位置对应的值，在反转时是与刻度盘13无关的恒定的反转占空Dr0
[0078]在S50，执行电机驱动时间处理。该处理主要是测量反转时的驱动时间而判定是否已经过规定反转时间Tr，或测量操作开关12被断开后的经过时间的处理。
[0079]S50的电机驱动时间处理的详细内容如图6所示。CPU若进入图6所示的电机驱动时间处理，则在S410，判断是否在电机驱动输出中。在电机驱动输出中的情况下，在S420，判断是否设置有输出中时间测量标志。该标志是表示是否已进行电机20的驱动输出中的经过时间测量的标志，是在S450被设置，或者在S520被清除的标志。
[0080]在S420，在设置有输出中时间测量标志的情况下，进入S460。在S420，在未设置输出中时间测量标志的情况下，在S430清除时间计数，在S440清除输出停止时间测量标志，在S450设置输出中时间测量标志，进入S460。此外，S430的时间计数表示基于软件的计时用的计数值。
[0081]在S460，判断是否设置有电机驱动输出正转判定标志(在图4的S220设置)。在设置有电机驱动输出正转判定标志的情况下，在S490使时间计数加I (换言之更新计时值)，结束该电机驱动时间处理，进入S60 (图3)。
[0082]在S460，在未设置电机驱动输出正转判定标志的情况(换言之，在设置有电机驱动输出反转判定标志而进行反转的情况)下，在S470，判断时间计数所表示的经过时间是否比规定反转时间Tr短。在经过时间比规定反转时间Tr短的情况下进入S490，继续计时，但在经过时间为规定反转时间Tr以上的情况下，在S480设置反转结束判定标志，进入S490。换言之，判定已经过应反转的规定时间的基础上，使计时本身还在继续。
[0083]在S410，在判断为不是电机驱动输出中的情况下，在S500，判断是否设置有输出停止时间测量标志。该标志是表示是否已进行电机20的驱动停止后的经过时间测量的标志，是在S530设置，或者在S440清除的标志。
[0084]在S500，在设置有输出停止时间测量标志的情况下进入S490。在S500，在未设置输出停止时间测量标志的情况下，在S510清除时间计数，在S520清除输出中时间测量标志，在S530设置输出停止时间测量标志，在S540清除反转结束判定标志，进入S490。
[0085]若图6的电机驱动时间处理结束,贝U进入S60 (图3)的电机输出处理。S60的电机输出处理主要是用于在操作开关12被接通且在正转时根据控制占空Dc使电机被驱动，在反转时或者操作开关12被断开后根据其经过时间进行自由运转(Free-run)(因惯性保持原样旋转)、制动处理等而最终使其停止的处理。
[0086]S60的电机输出处理的详细内容如图7所示。CPU若进入图7所示的电机输出处理，则在S610，判断操作开关12是否被接通。在操作开关12被接通的情况下，在S620，判断正反切换杆变更判定标志(在图4的S160设置，在S180清除)是否被清除。在正反切换杆变更判定标志被清除的情况下，在S630设置电机驱动输出完结判定标志，进入S640。
[0087]在S640，判断是否设置有电机驱动输出正转判定标志。在设置有电机驱动输出正转判定标志的情况下，在S650执行电机驱动输出(正转)处理。具体而言，通过将表示当前设定的控制占空Dc的控制信号向输门电路22输出，来执行以该控制占空Dc进行的电机驱动(正转)。
[0088]在S640判断为未设置电机驱动输出正转判定标志的情况下，在S660，判断反转结束判定标志是否被清除。在反转结束判定标志被清除的情况下，在S670，执行电机驱动输出(反转)处理。具体而言，通过将表示当前设定的控制占空Dc (最终目标为反转占空Dr)的控制信号向门电路22输出，来执行以该控制占空Dc进行的电机驱动(反转)。
[0089]在S610判断为操作开关12被断开的情况下、在S620判断为正反切换杆变更判定标志未被清除的情况下、以及在S660判断为反转结束判定标志未被清除的情况下，在S680，判断是否在电机驱动输出停止中，即判断表示控制占空Dc的控制信号向门电路22的输出是否已停止。在不是电机驱动输出停止中的情况下，在S740，通过使表示控制占空Dc的控制信号的输出停止，使电机驱动输出停止。在电机驱动输出已经在停止中的情况下，在S690，判断时间计数所表示的经过时间是否为规定的自由运转设定时间Tl以上。
[0090]在本实施方式中，自由运转设定时间Tl在正转时和反转时不同，反转时的自由运转设定时间Tlb比正转时的自由运转设定时间Tla短。换言之，反转时与正转时相比，更快地结束自由运转而移至制动处理。在S690的判断处理中，在正转时基于正转时自由运转设定时间Tla进行判断，在反转时基于反转时自由运转设定时间Tlb进行判断。
[0091]在S690，在时间计数所表示的经过时间尚未达到自由运转设定时间Tl的情况下，结束该电机输出处理，在经过时间为自由运转设定时间Tl以上的情况下，在S700，判断是否设置有电机驱动输出完结判定标志(在S630设置)。在未设置电机驱动输出完结判定标志的情况下，结束该电机输出处理，但在设置有电机驱动输出完结判定标志的情况下，在S710，判断时间计数所表示的经过时间是否比规定的制动设定时间T2短。
[0092]在本实施方式中，制动设定时间T2在正转时和反转时是相同的值，但正转时的制动设定时间T2和反 转时的制动设定时间T2也可以是不同的值。
[0093]在S710，在时间计数所表示的经过时间比制动设定时间T2短的情况下，在S720进行制动处理，结束该电机输出处理。S720的制动处理只要能够对电机20进行制动，可以采用各种方法，但在本实施方式中采用所谓的短路制动。
[0094]在S710，在时间计数所表示的经过时间为制动设定时间T2以上的情况下，在S730进行制动结束处理，结束该电机输出处理。在S730的制动结束处理结束制动处理(在本例中短路制动)，而使电机的驱动完全停止(即使构成逆变器23的各半导体开关元件Ql~Q6全部断开)。
[0095]根据以上说明的本实施方式的充电式割草机1，进行在正转时基于通过刻度盘13调整的目标占空Dt的通电控制，与此相对地，在反转时与刻度盘13的调整内容无关，设定恒定的反转占空Dr作为目标占空Dt而进行通电控制。因此，能够抑制反转时的无用的电力消耗，并能够有效地去除缠绕在切割刀片上的草。
[0096]此外，在本实施方式中，充电式割草机I相当于本发明的电动割草机的一个例子，微机21相当于本发明的控制部的一个例子，刻度盘13相当于本发明的调整部的一个例子，正反切换杆14相当于本发明的正反切换开关的一个例子，转速检测用传感器25相当于本发明的旋转速度检测部的一个例子。
[0097]变形例
[0098]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的实施方式并不完全不局限于上述实施方式，当然只要属于本发明的技术范围，能够采用各种方式。
[0099]例如，在上述实施方式中，以控制目标值为驱动占空比的情况为例进行了说明，但控制电机20时的控制目标值也可以是驱动占空比以外的值。例如，能够利用刻度盘13来调整电机20的转速的目标值亦即目标转速。微机21对电机20进行反馈控制以便通过转速检测用传感器25检测出的转速成为目标转速(所谓的速度反馈控制)。具体而言，微机21在旋转方向被设定成正转方向时，根据由刻度盘13调整的目标转速进行反馈控制，以使得电机20的转速与该目标转速一致。在旋转方向被设定成反转方向时，与由刻度盘13调整的目标转速无关，微机21进行反馈控制，以使得电机20的转速与预先设定的恒定的反转时目标转速一致。该反转时目标转速是为了去除切缠绕在割刀片4上的草等所需并且在足够的范围内的规定的转速。
[0100]这样，能够将本发明应用于构成为通过速度反馈来控制电机20的充电式割草机，能够得到与上述实施方式相同的效果。如上述实施方式那样地设定目标占空而控制电机20的方法、以及通过速度反馈控制来控制电机20的方法各自有自己特有的优点。在前者的情况下，由于不需要基于实际的转速和目标转速的偏差的控制运算等各种控制运算，所以有能够相应地使控制内容简化的优点。在后者的情况下，由于能够与施加在电机20上的负荷的变动、电池7的剩余容量的变动等的给电机20的旋转带来影响的各种变动因素无关，恒定地控制转速，所以有能够与这些各种变动因素无关地有效去除缠绕在切割刀片4上的草的优点。 [0101]基于刻度盘13的目标占空Dt的调整不限于如上述实施方式所示那样地无阶段、连续的调整，也可以是分阶段的调整。
[0102]在上述实施方式中，以电机20为无刷电机且电机20的电源为能够反复充电的电池7的情况为例进行了说明，但这些只是一个例子。本发明也能够应用于无刷电机以外的其他电机，也能够应用于是电池7以外的其他的电源的电动割草机。
[0103]例如，对具备有刷直流电机以及用于双向驱动该有刷直流电机的各种驱动电路(例如H桥式、半桥式等)的电动割草机也能够应用本发明。作为电源，例如可以是一次电池，也可以是交流电源。
【权利要求】
1.一种电动割草机,其特征在于,具备: 电机，其旋转驱动切割刀片； 电源，其向所述电机供给该电机动作用的电力； 操作开关，其被使用者接通以及断开操作； 控制部，其控制从所述电源向所述电机的通电； 调整部，其被使用者操作，用于连续地或者分阶段地调整用于控制所述电机的规定的控制目标值；以及 正反切换开关，其被使用者操作，用于将所述电机的旋转方向切换为正转方向或者反转方向的一个方向， 在所述操作开关被接通的情况下，在通过所述正反切换开关将所述旋转方向设定成正转方向时，所述控制部基于通过所述调整部调整的所述控制目标值来控制向所述电机的通电，在通过所述正反切换开关将所述旋转方向设定成反转方向时，与通过所述调整部设定的所述控制目标值无关，所述控制部基于预先设定的恒定的反转时控制目标值来控制向所述电机的通电。
2.根据权利要求1所述的电动割草机，其特征在于， 所述控制目标值是用于对向所述电机的通电进行占空控制的占空比的目标值亦即目标占空比， 在通过所述正反切换开关将所述旋转方向设定成反转方向时，与通过所述调整部设定的所述目标占空比无关，所述控制部基于预先设定的恒定的反转时目标占空比来对向所述电机的通电进行占空控制。`
3.根据权利要求1所述的电动割草机，其特征在于， 具备检测所述电机的旋转速度的旋转速度检测部， 所述控制目标值是所述电机的旋转速度的目标值亦即目标旋转速度， 在通过所述正反切换开关将所述旋转方向设定成反转方向时，与通过所述调整部设定的所述目标旋转速度无关，所述控制部对向所述电机的通电进行反馈控制，以使得通过所述旋转速度检测部检测出的旋转速度与预先设定的恒定的反转时目标旋转速度一致。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的电动割草机,其特征在于， 所述电机是无刷电机， 所述电源是电池， 还具备具有多个半导体开关元件的逆变器，所述多个半导体开关元件用于将来自所述电池的直流电力转换为三相交流电力而供给至所述电机， 所述控制部通过单独地控制所述多个半导体开关元件的接通以及断开来控制向所述电机的通电。
【文档编号】A01D34/68GK103875351SQ201310629881
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】永田千咲子 申请人:株式会社牧田
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