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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Arbeitsgerät, wie einen Rasenmäher.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Es wurde ein Arbeitsgerät vorgeschlagen, das dazu in der Lage ist, die Arbeitshöhe einer Arbeitseinheit einzustellen. Zum Beispiel legen die japanische offengelegte Patentanmeldung mit der Nummer 2017-176117 und die internationale Veröffentlichung mit der Nummer 2014/007694 jeweils einen Rasenmäher offen, der dazu ausgelegt ist, die Rasenmähhöhe durch die Antriebskraft eines Motors automatisch einzustellen.
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Als eine Struktur zum Vermeiden des Auftretens eines Überlastungsstatus, wenn die Arbeitseinheit die obere Grenzposition und/oder die untere Grenzposition erreicht, ist eine Struktur vorstellbar, die eine Drehmomentbegrenzungskomponente verwendet. Bei dieser Struktur wird, wenn die Arbeitseinheit die obere Grenzposition oder die untere Grenzposition erreicht und sich in einem Überlastungszustand befindet, die Übertragung der Antriebskraft des Motors durch die Drehmomentbegrenzungskomponente unterbrochen und die Arbeitseinheit wird angehalten. Dies verhindert eine Beschädigung des Motors und des Hebemechanismus.
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Wenn jedoch die Übertragung der Antriebskraft des Motors durch die Drehkraftbegrenzungskomponente in einem Fall unterbrochen wird, in dem ein Steuerverfahren zum Steuern der Position der Arbeitseinheit durch den Rotationsbetrag des Motors angenommen wird, wird die Korrelation zwischen dem Rotationsbetrag des Motors und der Position der Arbeitseinheit beeinträchtigt und die Genauigkeit der Identifikation der Position der Arbeitseinheit wird verschlechtert. Das heißt, die Anpassungsgenauigkeit der Höhe der Arbeitseinheit wird verschlechtert.
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ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren vorzusehen, um die Einstellungsgenauigkeit der Höhe einer Arbeitseinheit in einer Anordnung, die eine Drehmomentbegrenzungskomponente verwendet, zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung sieht ein Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vor.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen deutlich (mit Bezugnahme auf die Zeichnungen im Anhang).
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht eines Arbeitsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist ein erläuterndes Diagramm einer Einstellungseinheit;
- 3 ist eine aufgeschnittene perspektivische Ansicht eines Übertragungselements;
- 4 ist eine erläuterndes Diagramm des Betriebs einer Drehmomentbegrenzungskomponente;
- 5 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit und einer Umfangsstruktur des Arbeitsgeräts in 1; und
- 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verarbeitungsbeispiel der Steuereinheit darstellt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen detailliert mit Bezugnahme auf die Zeichnungen im Anhang beschrieben. Es ist hervorzuheben, dass die folgenden Ausführungsformen nicht dazu gedacht sind, den Umfang der beanspruchten Erfindung einzuschränken und eine Einschränkung nicht für eine Erfindung gemacht wird, die alle Kombinationen der in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale erfordert. Zwei oder mehrere der in den Ausführungsformen beschriebenen mehreren Merkmale können nach Angemessenheit kombiniert werden. Darüber hinaus werden die gleichen Bezugszeichen an gleiche oder ähnliche Gestaltungen vergeben, und auf eine redundante Beschreibung davon wird verzichtet.
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< Übersicht über das autonome Arbeitsgerät>
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1 ist eine Seitenansicht eines Arbeitsgeräts 1, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Das Arbeitsgerät 1 in der vorliegenden Ausführungsform ist ein autonomer Rasenmäher, der eine Rasenmäharbeit durchführt, während er sich in einem Arbeitsgebiet (Rasen) bewegt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch ebenso auf andere Arten von autonomen Arbeitsgeräten oder Arbeitsgeräte anwendbar, die keine autonome Funktion haben, wie Schneefräsen, Pflüge und Straßenpflastermaschinen. In den Zeichnungen gibt ein Pfeil X die Richtung nach vorne und hinten des Arbeitsgeräts 1 an, F gibt die Vorderseite an und R gibt die Rückseite an. Ein Pfeil Z gibt die Richtung nach oben und unten des Arbeitsgeräts 1 an, U gibt die Oberseite an und D gibt die Unterseite an.
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Das Arbeitsgerät 1 ist ein Fahrzeug mit vier Rädern, bei dem linke und rechte Vorderräder 3 und linke und rechte Hinterräder 4 von einer Fahrzeugkarosserie 2 gehalten werden. Die linken und rechten Hinterräder 4 sind Antriebsräder und bewegen das Arbeitsgerät 1 im Arbeitsgebiet. Die Hinterräder 4 sind jeweils mit einem Antriebsmechanismus mit einem Fahrmotor 21 als einer Antriebsquelle vorgesehen, und die linken und rechten Hinterräder 4 werden in unabhängiger Weise einer Rotationssteuerung unterzogen. Die linken und rechten Hinterräder 4 werden in unabhängiger Weise der Rotationssteuerung unterzogen, sodass eine Fahrrichtung des Arbeitsgeräts 1 steuerbar wird. Die linken und rechten Vorderräder 3 sind vorgesehen, um frei rotierbar zu sein.
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Das Arbeitsgerät 1 weist eine Arbeitseinheit 5 auf. Die Arbeitseinheit 5 ist ein Mechanismus, der eine Rasenmäharbeit in einem Arbeitsgebiet durchführt. Die Arbeitseinheit 5 weist eine rotierende Schneidevorrichtung 5a und einen Motor 22 auf, der eine Antriebskraft zum Rotieren der rotierenden Schneidevorrichtung 5a um eine Welle 5b ausgibt. Der Motor 22 ist zum Beispiel ein Gleichstrommotor. Die rotierende Schneidevorrichtung 5a ist an der Unterseite der Fahrzeugkarosserie 2 an einer Mittenposition (zwischen den Vorderrädern 3 und den Vorderrädern 4) in der Richtung nach vorne und hinten des Arbeitsgeräts 1 angeordnet. Die rotierende Schneidevorrichtung 5a ist in der vorliegenden Ausführungsform mit einer Klinge (Schneidekante) vorgesehen, um so den Rasen in einem jeden der Fälle zu schneiden, wenn die Rotationsrichtung eine Vorwärtsrichtung oder eine Rückwärtsrichtung ist. Durch Rotieren der rotierenden Schneidevorrichtung 5a, während sich die Vorderräder 3 und die Hinterräder 4 bewegen, kann eine Rasenmäharbeit durchgeführt werden.
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Das Arbeitsgerät 1 weist eine Einstellungseinheit 30 auf, die eine Arbeitshöhe einstellt. Die Einstellungseinheit 30 stellt die Höhe (Position in der Richtung nach oben und unten) der rotierenden Schneiderichtung 5a von dem Arbeitsgebiet als die Arbeitshöhe ein. Details der Einstellungseinheit 30 werden später beschrieben.
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Das Arbeitsgerät 1 weist eine Steuereinheit 10 auf, die ein Controller ist, der den Betrieb steuert. Details werden später beschrieben. Eine Abbildungsvorrichtung 9 ist an einem vorderen Teil der Fahrzeugkarosserie 2 vorgesehen. Die Abbildungsvorrichtung 9 ist eine Kamera, die einen Abbildungssensor, wie einen CCD-Sensor oder einen CMOS-Sensor, und ein optisches System wie eine Linse aufweist. Im Fall der vorliegenden Ausführungsform ist ein Abbildungsbereich 9a der Abbildungsvorrichtung 9 eine Vorderseite des Arbeitsgeräts 1. Der Abbildungsbereich 9a ist jedoch nicht darauf beschränkt und eine 360-Grad-Kamera kann als Abbildungsvorrichtung 9 angenommen werden.
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Ein Bedienfeld 8, das eine Bedieneingabe von einem Benutzer empfängt, ist an der Oberseite der Fahrzeugkarosserie 2 vorgesehen. Das Bedienfeld 8 kann mit einer Anzeigeeinheit vorgesehen sein, und eine Anzeige mit einem berührungsempfindlichen Feld kann als das Bedienfeld 8 ausgeführt sein. Der Benutzer kann verschiedene Arten von Informationen über das Arbeitsgerät 1 mithilfe des Bedienfelds 8 eingeben. Die Fahrzeugkarosserie 2 ist mit einem Stecker 7 vorgesehen, der elektrisch eine Verbindung zwischen einer Ladestation 100 und dem Arbeitsgerät 1 erstellt und das Arbeitsgerät 1 kann eine integrierte Batterie an der Ladestation 100 laden.
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<Einstellungseinheit>
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2 ist ein erläuterndes Diagramm der Einstellungseinheit 30 und ein Teil der Gestaltung ist als eine Querschnittsansicht dargestellt. Die Einstellungseinheit 30 weist einen Hebemotor 23 als eine Antriebsquelle, einen Hebemechanismus 30A, ein Drehmomentbegrenzungskomponente 30B und einen Sensor 39 auf. Im Fall der vorliegenden Ausführungsform ist der Hebemotor 23 ein Schrittmotor. Der Hebemotor 23 wird durch eine Halterung 33 gehalten, die an einem Rahmen (nicht dargestellt) der Fahrzeugkarosserie 2 befestigt ist, wobei die Ausgangswelle davon in der Z-Richtung verläuft und ein Stirnrad 34 an der Ausgangswelle befestigt ist.
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Der Hebemechanismus 30A ist ein Mechanismus, der die Arbeitseinheit 5 in der Z-Richtung durch die Antriebskraft 7 des Motors 23 anhebt und absenkt. Der Hebemechanismus 30A weist ein Gehäuse 31 auf, das die Arbeitseinheit 5 trägt. Das Gehäuse 31 hat eine zylindrische Form, in der der Schneidevorrichtungsmotor 22 aufgenommen ist und die axiale Richtung davon ist in der Z-Richtung ausgerichtet. Ein oberes Ende des Gehäuses 31 ist geöffnet, und ein Trägerbereich 31c, an dem der Schneidevorrichtungsmotor 22 gehalten wird, ist an einem unteren Ende befestigt. Der Schneidevorrichtungsmotor 22 wird vom Haltebereich 31c gehalten, wobei die Ausgangswelle davon etwas aus der Z-Richtung geneigt ist, und die Ausgangswelle steht in Richtung der Unterseite aus dem Gehäuse 31 hervor. Eine rotierende Schneidevorrichtung 5a ist an einem Ende der Ausgangswelle des Schneidevorrichtungsmotors 22 befestigt, und die rotierende Schneidevorrichtung 5a rotiert in einer Stellung, die aus der horizontalen Richtung geneigt ist, sodass die Vorderseite des Arbeitsgeräts 1 etwas höher als die Rückseite ist.
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Ein Schraubengewinde 31a ist an einer Außenumfangsfläche des Gehäuses 31 ausgebildet. Eine Nut 31b, die in der Z-Richtung verläuft, ist an einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 31 ausgebildet. Ein Sperrstück 2a, das am Rahmen (nicht dargestellt) der Fahrzeugkarosserie 2 befestigt ist, ist in die Nut 31b eingesetzt. Die Nut 31b und das Sperrstück 2a bilden eine Arretierung, die verhindert, dass das Gehäuse 31 um eine Mittelachse Z1 parallel zur Z-Richtung rotiert.
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Der Hebemechanismus 30A weist einen ringförmigen Rotationskörper 32 auf, durch den das Gehäuse 31 eingesetzt wird. Der ringförmige Rotationskörper 32 wird durch ein Lager 2b gehalten, das am Rahmen (nicht dargestellt) der Fahrzeugkarosserie 2 befestigt ist, um so um Z1 rotierbar zu sein und in der Z-Richtung nicht versetzt zu werden. Ein Schraubengewinde 32a, das in das Schraubengewinde 31a des Gehäuses 31 eingreift, ist an einer Innenumfangsfläche des Rotationskörpers 32 ausgebildet. Das Gehäuse 31 wird angehoben, wenn der Rotationskörper 32 in der einen Richtung rotiert wird, und das Gehäuse 31 wird abgesenkt, wenn der Rotationskörper 32 in der entgegengesetzten Richtung rotiert wird. Die Arbeitseinheit 5 wird durch Anheben und Absenken des Gehäuses 31 angehoben und abgesenkt. Die Arbeitseinheit 5 hat eine obere Grenzposition und eine untere Grenzposition, die anzuheben und abzusenken sind, und diese obere Grenzposition und die untere Grenzposition sind zum Beispiel durch die Gestaltungen des Schraubengewindes 31a und des Schraubengewindes 32a oder eines am Rahmen (nicht dargestellt) der Fahrzeugkarosserie 2 vorgesehenes Stoppelements definiert, um einen Anhebe- und einen Absenkbereich des Gehäuses 31 zu regulieren. Ein Zahnrad 32b ist am Rotationskörper 32 ausgebildet. Das Zahnrad 32b ist ein Stirnrad, das um die Mittelachse Z1 rotiert.
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Die Drehmomentbegrenzungskomponente 30B ist ein Übertragungsmechanismus, der die Antriebskraft des Hebemotors 23 auf den Hebemechanismus 30A in einem bestimmten Drehmomentbereich überträgt. Wenn die Arbeitseinheit 5 die obere Grenzposition oder die untere Grenzposition erreicht, wird die Übertragung der Antriebskraft des Hebemotors 23 auf den Hebemechanismus 30A unterbrochen, indem das Eintreten der Verriegelung genutzt wird. Die Drehmomentbegrenzungskomponente 30B weist eine Trägerwelle 35, ein Zahnrad 36, ein Übertragungselement 37 und ein elastisches Element 38 auf. Die Trägerwelle 35 verläuft in der Z-Richtung und wird von einer Halterung 33 gehalten, um so um eine Mittelachse Z2 parallel zur Z-Richtung rotierbar zu sein. Das Zahnrad 36 ist ein Stirnrad, das an der Trägerwelle 35 befestigt ist, und ist ein Ausgangszahnrad, das in das Zahnrad 32b des Rotationskörpers 32 eingreift und die Antriebskraft des Hebemotors 23 ausgibt.
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In dem Fall der vorliegenden Ausführungsform ist das Übertragungselement 37 ein Stirnrad, das von der Trägerwelle 35 gehalten wird, um so um die Mittelachse Z2 rotierbar zu sein und in der Z-Richtung versetzbar zu sein und ist ein Eingangszahnrad, das in das Zahnrad 34 eingreift und auf das die Antriebskraft des Hebemotors 23 eingegeben wird. Ein ausgesparter Bereich zur Aufnahme eines oberen Endes des elastischen Elements 38 ist in einem Bodenbereich des Übertragungselements 37 ausgebildet. Im Fall der vorliegenden Ausführungsform ist das elastischen Element 38 eine Spiralfeder und die Trägerwelle 35 wird durch das elastische Element 38 eingesetzt. Ein unteres Ende des elastischen Elements 38 befindet sich in Kontakt mit der Halterung 33 und das elastische Element 38 ist zwischen dem Übertragungselement 37 und der Halterung 33 gespannt. Das elastischen Element 38 spannt das Übertragungselement 37 dauerhaft in Richtung der oberen Seite vor.
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3 ist eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht des Übertragungselements 37. Eine Vielzahl von Nuten 37a, die in einer radialen Richtung von der Mittelachse Z2 ausgebildet ist, sind an der Oberseite des Übertragungselements 37 ausgebildet. Ein flacher Verschalungsbereich 37b ist zwischen den benachbarten Nuten 37a in der Umfangsrichtung der Mittelachse Z2 ausgebildet. Ein zylindrischer Stift 35a, der in einer radialen Richtung hervorsteht, ist am oberen Ende der Trägerwelle 35 vorgesehen. Eine jede Nut 37a hat eine halbkreisförmige Querschnittsform, und der Stift 35a ist lösbar in die Nut 37a eingegriffen. Durch Eingreifen des Stifts 35a in die Nut 37a wird die Rotationsantriebskraft zwischen der Trägerwelle 35 und dem Übertragungselement 37 übertragen. Durch Versetzen des Übertragungselements 37, um den Stift 35a aus der Nut 37a zu lösen, wird die Übertragung der Rotationsantriebskraft zwischen der Trägerwelle 35 und dem Übertragungselement 37 unterbrochen.
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Der Sensor 39 erfasst die Versetzung des Übertragungselements 37, um den Zustand (Übertragung, Unterbrechung) der Drehmomentbegrenzungskomponente 30B zu erfassen. Im Fall der vorliegenden Ausführungsform ist der Sensor 39 ein mechanischer Schalter des Drücktastentyps (zum Beispiel ein Taktschalter), der von der Halterung 33 gehalten wird und gedrückt wird, indem er gegen das Übertragungselement 37 anstößt, wenn das Übertragungselement 37 zur Unterseite versetzt wird.
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4 ist eine erläuterndes Diagramm des Betriebs der Drehmomentbegrenzungskomponente 30B. Ein Zustand ST1 gibt einen Antriebsübertragungszustand an, und ein Zustand ST2 gibt einen Übertragungsunterbrechungszustand an. Die Position des Übertragungselements 37 im Antriebsübertragungszustand wird als eine Übertragungsposition bezeichnet, und die Position des Übertragungselements 37 im Übertragungsunterbrechungszustand wird als eine Nicht-Übertragungsposition bezeichnet. Die Nicht-Übertragungsposition ist eine Position unterhalb der Übertragungsposition.
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Im Antriebsübertragungszustand des Zustands ST1 wird die Antriebskraft des Hebemotors 23 auf das Zahnrad 34 -> das Übertragungselement 37 -> (den Eingriff zwischen der Nut 37a und dem Stift 35a) -> die Trägerwelle 35 -> das Zahnrad 36 -> das Zahnrad 32b des Rotationskörpers 32 übertragen. Wenn die Arbeitseinheit 5 die obere Grenzposition oder die untere Grenzposition erreicht, kann der Rotationskörper 32 nicht weiter rotieren und das Drehmomentbegrenzungselement 30B befindet sich in einem Überlastungszustand.
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Dann ist die Position des Stifts 35a in der Z-Richtung unbeweglich, wenngleich der Stift 35a wirkt, um sich aus der Nut 37a herauszubewegen, und das Übertragungselement 37 wird in die Nicht-Übertragungsposition gegen die Vorspannung des elastischen Elements 38 heruntergedrückt und erreicht den Übertragungsunterbrechungszustand des Zustands ST2. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stift 35a am Verschalungsbereich 37b positioniert. Wenn die Position des Übertragungselements 37 abgesenkt wird, wird der Tastenbereich des Sensors 39 gegen die Bodenfläche des Übertragungselements 37 gedrückt und der Sensor 39 wird eingeschalten. Demgemäß erkennt die Steuereinheit 10, dass die Drehmomentbegrenzungskomponente 30B den Übertragungsunterbrechungszustand erreicht hat.
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Da das elastische Element 38 das Übertragungselement 37 auf die Übertragungsposition vorspannt, wenn das Übertragungselement 37 weiterhin in einer von beiden Richtungen rotiert, ist der Stift 35a wieder in die Nut 37a eingegriffen, und die Drehmomentbegrenzungskomponente 30B kehrt in den Antriebsübertragungszustand zurück. Der Sensor 39 kehrt zu AUS zurück und die Steuereinheit 10 erkennt, dass die Drehmomentbegrenzungskomponente 30B in den Antriebsübertragungszustand zurückgekehrt ist.
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<Steuereinheit>
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5 ist ein Blockdiagramm, das Gestaltungen der Steuereinheit 10 und der Umgebung davon darstellt. Die Steuereinheit 10 weist auf eine Verarbeitungseinheit 11, eine Speichereinheit 12, wie ein RAM, ein ROM und Ähnliches, und eine Schnittstelleneinheit (I/F-Einheit) 13, die die Übertragung und den Empfang von Signalen zwischen einer externen Vorrichtung und der Verarbeitungseinheit 11 vermittelt. Die Verarbeitungseinheit 11 ist ein Prozessor, der von einer CPU dargestellt wird, und führt ein in der Speichereinheit 12 gespeichertes Programm aus, um einen Aktuator 20 und die Abbildungsvorrichtung 9 zu steuern. Der Aktuator weist den Fahrmotor 21, den Schneidevorrichtungsmotor 22 und den Hebemotor 23 auf. Die Verarbeitungseinheit 11 steuert den Antrieb dieser Motoren über einen Antriebsschaltkreis 16.
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Die Steuereinheit 10 weist auch eine Bilderkennungseinheit 14 auf, die den Inhalt eines Bildes erkennt, das von der Abbildungseinrichtung 9 erfasst wurde. Die Bilderkennungseinheit 14 ist zum Beispiel ein Bildverarbeitungsprozessor und analysiert ein erfasstes Bild, um den Typ eines im erfassten Bild enthaltenen Gegenstands anzugeben. Die Bilderkennungseinheit 14 kann als eine künstliche Intelligenz fungieren, die einem auf die Bilderkennung spezialisierten Maschinenlernen unterzogen wurde. Die Verarbeitungseinheit 11 erkennt eine Markierung am Arbeitsgebiet, ein Hindernis und die Ladestation 100 basierend auf einem Erkennungsergebnis der Bilderkennungseinheit 14. Durch Erkennen der Markierung kann die aktuelle Position des Arbeitsgeräts 1 erkannt werden, und durch Erkennen des Hindernisses kann ein Vorgang zum Umgehen durchgeführt werden.
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Die Steuereinheit 10 weist auch einen Ladeschaltkreis 15 auf, der eine Batterie 6 lädt. Die Ladeschaltkreis 15 ist dazu ausgelegt, die Batterie 6 mit elektrischem Strom zu laden, der von der Ladestation 100 über den Stecker 7 zugeleitet wird. Die Steuereinheit 10 weist auch eine Kommunikationseinheit 17 auf. Die Kommunikationseinheit 17 ist dazu ausgelegt, mit einem Management-Server 201 oder einem mobilen Endgerät 202 wie einem Smartphone über ein Kommunikationsnetzwerk 200 drahtlos zu kommunizieren. Der Management-Server 201 ist ein Server, der den Zustand des Arbeitsgeräts 1 verwaltet und ist dazu ausgelegt, zum Beispiel Informationen über eine Vielzahl von Arbeitsgeräten 1 zu verwalten. Der Management-Server 201 ist ebenso dazu ausgelegt, drahtlos mit dem mobilen Endgerät 202 über das Kommunikationsnetzwerk 200 zu kommunizieren. Das mobile Endgerät 202 ist zum Beispiel ein Endgerät eines Benutzers des Arbeitsgeräts 1 (ein Eigentümer oder ein Arbeitsmanager des Arbeitsgebiets), und ist dazu in der Lage, Informationen über das Arbeitsgerät 1 von Management-Server 201 zu empfangen. Demgemäß ist der Benutzer in der Lage, das Arbeitsgerät 1 selbst an einem Ort entfernt vom Arbeitsgerät 1 zu überwachen.
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<Steuerungsbeispiel>
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Ein Beispiel der Steuerung der Steuereinheit 10, im Besonderen ein Beispiel der Einstellungssteuerung der Arbeitshöhe der Arbeitseinheit 5 durch die Einstellungseinheit 30 wird beschrieben. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel der von der Steuereinheit 10 auszuführenden Steuerung beschreibt. Die Arbeitshöhe des Arbeitseinheit 5 wird von der Steuereinheit 10 über das Bedienfeld 8, den Management-Server 201 oder das mobile Endgerät 202 (als eine Anweisungshöhe bezeichnet) angewiesen. Mit dieser Anweisung als Auslöser führt die Steuereinheit 10 die Verarbeitung von 6 durch, um die Arbeitseinheit 5 auf die angewiesene Arbeitshöhe anzuheben und abzusenken. Die Arbeitseinheit 5 wird in Abhängigkeit von der Rotationsrichtung des Hebemotors 23 angehoben oder abgesenkt. Hier wird zur Vereinfachung der Erläuterung davon ausgegangen, dass die Arbeitseinheit 5 angehoben wird, wenn der Hebemotor 23 nach vorne rotiert wird, und abgesenkt wird, wenn der Hebemotor 23 nach hinten rotiert wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform, da der Hebemotor 23 ein Schrittmotor ist, kann der Rotationsbetrag aus der Anzahl der Antriebsimpulse für den Hebemotor 23 erkannt werden, und die Höhe der Arbeitseinheit 5 kann ohne einen Sensor, der den Rotationsbetrag erfasst, erkannt werden. In der Phase des Startens des Arbeitsgeräts 1 oder Ähnliches kann jedoch die aktuelle Höhe der Arbeitseinheit 5 nicht angegeben werden. Aus diesem Grund wird die Arbeitseinheit 5 zuerst zur oberen Grenzposition oder zur unteren Grenzposition bewegt, und die Arbeitseinheit 5 wird zur Anweisungshöhe basierend auf dieser Position bewegt. In dem Beispiel von 6 wird die Arbeitseinheit 5 zuerst zur oberen Grenzposition bewegt.
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In S1 wird der Vorwärtsrotationsantrieb des Hebemotors 23 gestartet, um die Arbeitseinheit 5 zu heben. Das Erfassungsergebnis des Sensors 39 wird überwacht, um in S2 zu bestimmen, ob der Sensor 39 eingeschaltet wurde. Wenn der Sensor 39 eingeschaltet wurde, bedeutet dies, dass sich die Drehmomentbegrenzungskomponente 30B im Übertragungsunterbrechungszustand befindet und dass die Arbeitseinheit 5 die obere Grenzposition oder die untere Grenzposition erreicht hat. Wenn der Sensor 39 eingeschaltet wurde, während der Hebemotor 23 nach vorne rotiert, kann bestimmt werden, dass die Arbeitseinheit 5 die obere Grenzposition erreicht hat. Wenn bestimmt wird, dass der Sensor 39 eingeschaltet wurde, geht die Verarbeitung zu S3 weiter, um den Antrieb des Hebemotors 23 anzuhalten und das Anheben der Arbeitseinheit 5 anzuhalten.
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In S4 wird der Rückwärtsrotationsantrieb des Hebemotors 23 gestartet, um die Arbeitseinheit 5 auf die Anweisungshöhe abzusenken. Während des Rückwärtsrotationsantriebs des Hebemotors 23 werden die dem Hebemotor 23 zugeleiteten Antriebsimpulse gezählt. In S5 wird bestimmt, ob die Anzahl der Antriebsimpulse eine bestimmte Anzahl erreicht hat (die Anzahl der Antriebsimpulse entsprechend der Anweisungshöhe). Wenn bestimmt wird, dass die Anzahl der Antriebsimpulse die vorbestimmte Anzahl erreicht hat, geht die Verarbeitung zu S6 weiter, um den Antrieb des Hebemotors 23 anzuhalten und das Absenken der Arbeitseinheit 5 anzuhalten. Demgemäß wird die Arbeitseinheit 5 an der Anweisungshöhe positioniert.
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Wie oben beschrieben, da es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich ist, basierend auf dem Sensor 39 und der Rotationsrichtung des Hebemotors 23 zu erfassen, dass sich die Arbeitseinheit 5 an der oberen Grenzposition oder der unteren Grenzposition befindet, ist es möglich, eine Technik zum Verbessern der Einstellgenauigkeit der Höhe der Arbeitseinheit 5 in der Anordnung unter Verwendung der Drehmomentbegrenzungskomponente 30B vorzusehen. Darüber hinaus kann ein Sensor 39 erfassen, dass sich die Arbeitseinheit 5 an einer jeden von der oberen Grenzposition und der unteren Grenzposition befindet, und es ist möglich, die Anzahl der Sensoren im Vergleich zu einer Struktur zu verringern, in der die Sensoren entsprechend diesen jeweiligen Positionen vorgesehen sind. Darüber hinaus, wenn in der vorliegenden Ausführungsform ein Schalter als Sensor 39 verwendet wird, reicht ein kostengünstiger Sensor aus.
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In der vorliegenden Ausführungsform wurde das Beispiel, in dem ein Schrittmotor als Hebemotor 23 verwendet wurde, beschrieben, aber stattdessen kann ein Gleichstrommotor und ein Inkrementalgeber, der den Rotationsbetrag davon erfasst, verwendet werden. Selbst in diesem Beispiel muss die Arbeitseinheit 5 nur zuerst zur oberen Grenzposition oder der unteren Grenzposition bewegt werden und dann auf die Anweisungshöhe basierend auf dem Erfassungssignal des Inkrementalgebers bewegt werden (der Rotationsbetrag des Gleichstrommotors).
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Die Anordnungen des Hebemechanismus 30A und der Drehmomentbegrenzungskomponente 30B sind nicht auf die obigen Beispiele beschränkt und verschiedene Anordnungen können angenommen werden. Zum Beispiel ist der Hebemotor 23 in der vorliegenden Ausführungsform in der vertikalen Stellung angeordnet, in der sich die Rotationsachse davon in der vertikalen Richtung befindet, kann aber in der horizontalen Stellung angeordnet sein, in der sich die Rotationsachse in der horizontalen Richtung befindet. In diesem Fall wird die Richtung der Antriebsübertragung unter Verwendung eines Kegelrads, eines Schneckenrads oder Ähnlichem umgewandelt, um die Rotationskraft auf die Drehmomentbegrenzungskomponente 30B zu übertragen. Der Sensor 39 ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt und ein beliebiger Sensor, wie ein magnetischer Näherungssensor, kann angenommen werden.
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<Zusammenfassung der Ausführungsform>
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen legen wenigstens ein Arbeitsgerät offen, das wie folgt beschrieben wird.
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1. Ein Arbeitsgerät (1) nach der obigen Ausführungsform, das aufweist:
- eine Arbeitseinheit (5); und
- eine Einstellungseinheit (30), die eine Arbeitshöhe einer Arbeitseinheit anpasst, bei der
- die Einstellungseinheit (30) aufweist:
- einen Motor (23);
- einen Hebemechanismus (30A), der die Arbeitseinheit durch eine Antriebskraft des Motors anhebt und absenkt;
- eine Drehmomentbegrenzungskomponente (30B), die eine Übertragung der Antriebskraft auf den Hebemechanismus unterbricht, wenn die Arbeitseinheit eine obere Grenzposition und eine untere Grenzposition erreicht; und
- einen Sensor (39), der einen Zustand der Drehmomentbegrenzungskomponente erfasst,
- die Drehmomentbegrenzungskomponente aufweist:
- ein Übertragungselement (37), das vorgesehen ist, um zwischen einer Übertragungsposition, an der die Antriebskraft auf den Hebemechanismus übertragen wird, und einer Nicht-Übertragungsposition, an der die Antriebskraft nicht auf den Hebemechanismus übertragen wird, versetzbar zu sein; und
- ein elastisches Element (38), das das Übertragungselement an der Übertragungsposition vorspannt, und
- der Sensor eine Versetzung des Übertragungselements erfasst.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist es für den Sensor möglich, zu erfassen, dass die Arbeitseinheit die obere Grenzposition oder die untere Grenzposition erreicht hat.
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Demgemäß ist es möglich, ein Verfahren vorzusehen, um die Einstellungsgenauigkeit der Höhe einer Arbeitseinheit in einer Anordnung unter Verwendung einer Drehmomentbegrenzungskomponente zu verbessern.
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2. In der obigen Ausführungsform weist das Arbeitsgerät weiterhin eine Steuereinheit (10) auf, die die Einstellungseinheit steuert, in der
die Steuereinheit die Arbeitshöhe der Arbeitseinheit basierend auf einem Erfassungsergebnis des Sensors und einem Rotationsbetrag des Motors einstellt (6).
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Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, die Arbeitshöhe der Arbeitseinheit aus einem Zustand einzustellen, in dem die aktuelle Höhe der Arbeitseinheit unbekannt ist.
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3. In der obigen Ausführungsform weist das Arbeitsgerät weiterhin eine Steuereinheit (10) auf, die die Einstellungseinheit steuert, in der
der Motor ein Schrittmotor ist, und
die Steuereinheit die Arbeitshöhe der Arbeitseinheit basierend auf einem Erfassungsergebnis des Sensors und der Anzahl der Antriebsimpulse für den Motor einstellt (6).
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Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, die Arbeitshöhe der Arbeitseinheit ohne einen Sensor einzustellen, der den Rotationsbetrag des Motors erfasst.
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4. In der obigen Ausführungsform
ist das Arbeitsgerät ein Rasenmäher,
die Arbeitshöhe ist eine Rasenmähhöhe, und
die Arbeitseinheit weist auf:
- eine Schneidevorrichtung (5a); und
- einen Motor (21), der eine Antriebskraft zum Rotieren der Schneidevorrichtung ausgibt.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, die Rasenmähhöhe anzupassen.
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5. In der obigen Ausführungsform
ist das Übertragungselement (37) ein Eingangszahnrad, das an einer Trägerwelle (35) in einer solchen Weise gehalten wird, um in einer axialen Richtung rotierbar zu sein und versetzbar zu sein,
ist das elastische Element (38) eine Spiralfeder, durch die die Trägerwelle (35) eingesetzt ist,
ist die Trägerwelle (35) mit einem Stift (35a) vorgesehen, der in einer radialen Richtung hervorsteht, und
hat das Eingangszahnrad (37) eine Nut (37a), die zwischen der Spiralfeder (38) und dem Stift (35a) angeordnet ist, und in die der Stift (35a) eingreift.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, die Drehmomentbegrenzungskomponente mit einer relativ einfachen Struktur vorzusehen.
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6. In der obigen Ausführungsform
weist der Hebemechanismus (30A) auf:
- ein röhrenförmiges Gehäuse (31), das die Arbeitseinheit trägt; und
- einen ringförmigen Rotationskörper (32), durch den das Gehäuse eingesetzt ist,
- ein Schraubengewinde (31a) ist an einer Außenumfangsfläche des Gehäuses ausgebildet,
- ein Schraubengewinde (32a), das in das Schraubengewinde (31a) des Gehäuses eingreift, ist an einer Innenumfangsfläche des Rotationskörpers ausgebildet, und
- ein Zahnrad (32b), das in ein an der Trägerwelle (35) vorgesehenes Ausgangszahnrad (36) eingreift, ist an einer Außenumfangsfläche des Rotationskörpers ausgebildet.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist es unter Verwendung eines Rotationsbewegungs/Linearbewegungs-Umwandlungsmechanismus des Gewindespindeltyps wie den Hebemechanismus möglich, die Leistungsfähigkeit zum Beibehalten der Arbeitshöhe der Arbeitseinheit zu verbessern.
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7. In der obigen Ausführungsform
ist der Sensor ein Schalter, der von dem in der axialen Richtung versetzten Eingangszahnrad zu drücken ist.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, die Einstellungseinheit zu erhalten, die relativ kostengünstig ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsform beschränkt und verschiedene Variationen/Änderungen sind im Rahmen des Geistes der Erfindung möglich.
