JP2013017437A - 移動式電動作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】作業部の過負荷運転を回避することができる移動式電動作業機を提供する。
【解決手段】走行部２０によって移動しながら、ブレードインバータ１４Ａ・１４Ｂから供給される電力により駆動される作業部１０Ａ・１０Ｂによって作業を行い、デッキ高さ調整部３０によってデッキ３のデッキ高さ位置Ｈを調整する電動式芝刈作業機１００であって、ブレードインバータ１４Ａ・１４Ｂからのブレードインバータ電流値Ｉｂａ・Ｉｂｂに基づいて、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が一定となるように、デッキ３のデッキ高さ位置Ｈの調整を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業部の過負荷運転を回避する機能を有する移動式電動作業機の技術に関する。

移動式作業機は、移動しながら作業を行う作業機として公知である。具体的な移動式作業機としては、移動しながら芝を刈る芝刈機、または移動しながら土を耕す耕運機等が公知である。移動式電動作業機は、作業部及び移動部が電動駆動による移動式作業機として公知である。具体的な移動式電動作業機としては、電動駆動による芝刈部と、電動駆動による走行部と、を備える電動芝刈作業機が公知である（例えば、特許文献１）。電動芝刈作業機では、バッテリによってインバータに直流電源を供給し、インバータによって直流電源を交流電源に変換し、変換した交流電源をモータに供給して芝刈部を駆動している。

モータは、負荷の上昇によって巻線温度が上昇するものである。そのため、モータ自体には、巻線温度の異常上昇を回避するために、保護装置が設けられている。また、インバータには、モータに過電流を供給しないように、保護装置が設けられている。このように、モータの過負荷運転に対しては、モータ自体またはインバータにそれぞれ保護装置が設けられ、過電流が流れると保護装置により電力供給が遮断される構成とされている。また、電動芝刈作業機のシステム全体としても、これらの保護装置等が作動して運転停止に至らないように、モータの過負荷運転を回避する必要がある。

しかし、電動芝刈作業機の芝刈部の作業負荷は、電動芝刈作業機の作業状況としての走行部の走行速度、芝刈部の地表面からの高さ、芝刈部の刈取速度、あるいは、作業環境としての芝の生え具合等、様々な要因によって決定される。そのため、芝刈部の作業負荷を一意に決定して、過負荷運転を一意に回避することは困難であった。

米国特許第５５４００３７号明細書

本発明の解決しようとする課題は、作業部の過負荷運転を回避することができる移動式電動作業機を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための部を説明する。

即ち、請求項１においては、移動部によって移動しながら、電力変換器から供給される電力により駆動される作業部によって作業を行い、作業位置調整部によって前記作業部の作業位置を調整する移動式電動作業機であって、前記電力変換器からの負荷トルク値に基づいて、前記作業部の作業負荷が一定となるように、前記作業部の作業位置の調整を制御するものである。

請求項２においては、請求項１記載の移動式電動作業機であって、前記作業位置の調整は、制限範囲が設定されるものである。

請求項３においては、移動部によって移動しながら、電力変換器から供給される電力により駆動される作業部によって作業を行い、作業位置調整部によって前記作業部の作業位置を調整する移動式電動作業機であって、前記電力変換器からの負荷トルク値に基づいて、前記作業部の作業負荷が所定負荷を超えないように、前記作業部の作業位置の調整を制御するものである。

請求項４においては、請求項１から３に記載の移動式電動作業機であって、前記作業部及び前記作業位置調整部を制御する総合制御部を備え、前記総合制御部を介さずに前記作業位置の作業位置の調整を制御するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、作業部の作業負荷を一定にすることによって、作業部の過負荷運転を回避することができる。

請求項２においては、作業位置の調整に制限範囲を設定することによって、移動式電動作業機の作業位置を適正な範囲で調整することができる。

請求項３においては、作業部の作業負荷を所定の上限負荷を超えないようにすることによって、作業部の過負荷運転を回避することができる。

請求項４においては、総合制御部を介さずに作業部の過負荷運転を回避することによって、急激な負荷変化に対応できる。

本発明の実施形態に係る電動芝刈作業機の全体的な構成を示した構成図。 同じく電動芝刈作業機のシステム構成を示す構成図。 実施形態１の走行速度制御１を示すグラフ図。 実施形態１の走行速度制御２を示すグラフ図。 実施形態２のブレード回転速度制御１を示すグラフ図。 実施形態２のブレード回転速度制御２を示すグラフ図。 実施形態３のデッキ高さ制御１を示すグラフ図。 実施形態３のデッキ高さ制御２を示すグラフ図。

図１を用いて、電動芝刈作業機１００の構成について説明する。
電動芝刈作業機１００は、本発明の移動式電動作業機の実施形態に係るものである。電動芝刈作業機１００は、電動駆動によって移動（走行）し、電動駆動によって芝を刈る作業機である。

電動芝刈作業機１００は、移動部としての走行部２０Ａ・２０Ｂを備える機体フレーム２と、作業部１０Ａ・１０Ｂを備えるデッキ３と、デッキ高さ調整部３０と、を具備している。デッキ３は、機体フレーム２の前後方向の中途部における走行輪２１Ａ・２１Ｂと補助輪４Ａ・４Ｂとの間に昇降可能に配置されている。

作業部１０Ａ・１０Ｂは、芝を刈る装置である。作業部１０Ａ・１０Ｂは、デッキ３の左右両側に配置されている。作業部１０Ａ・１０Ｂは、ブレード１１Ａ・１１Ｂと、ブレードモータ１２Ａ・１２Ｂと、ブレードドライバ１３と、を具備している。ブレード１１Ａ・１１Ｂは、芝を刈る回転刃である。ブレードモータ１２Ａ・１２Ｂは、それぞれのブレード１１Ａ・１１Ｂを回転駆動するものである。ブレードドライバ１３は、それぞれのブレードモータ１２Ａ・１２Ｂを回転制御する装置である。なお、ブレードドライバ１３は、ブレードドライバ１３Ａ・１３Ｂから構成されている（図２参照）。

走行部２０Ａ・２０Ｂは、電動芝刈作業機１００を走行させる装置である。走行部２０Ａ・２０Ｂは、機体フレーム２の後部の左右両側に配置されている。走行部２０Ａ・２０Ｂは、走行輪２１Ａ・２１Ｂと、トランスミッション８と、アクスルモータ２２Ａ・２２Ｂと、アクスルドライバ２３Ａ・２３Ｂと、を具備している。走行輪２１Ａ・２１Ｂは、電動芝刈作業機１００の駆動輪である。アクスルモータ２２Ａ・２２Ｂは、それぞれの走行輪２１Ａ・２１Ｂを、トランスミッション８を介して回転駆動するものである。アクスルドライバ２３Ａ・２３Ｂは、それぞれのアクスルモータ２２Ａ・２２Ｂを回転制御する装置である。

デッキ高さ調整部３０は、デッキ３の地表面からの高さ位置を調整する装置である。デッキ高さ調整部３０は、機体フレーム２とデッキ３との間に配置されている。デッキ高さ調整部３０は、デッキ高さ調整機構３１と、デッキモータ３２と、デッキドライバ３３と、を具備している。デッキ高さ調整機構３１は、機体フレーム２とデッキ３とを連結する昇降機構に設けられている。デッキ高さ調整機構３１は、デッキ３の地表面からの高さ位置を調整するものである。デッキモータ３２は、デッキ高さ調整機構３１を駆動するものである。デッキドライバ３３は、デッキモータ３２を回転制御する装置である。

電動芝刈作業機１００は、補助輪４Ａ・４Ｂと、操縦席５と、バッテリ６と、総合制御装置としてのシステムコントローラ５０と、を具備している。補助輪４Ａ・４Ｂは、機体フレーム２の前部の左右両側に配置されている。操作部は、機体フレーム２の前後方向の中途部であって、デッキ３の上方に配置されている。操縦席５の左右両側には、旋回レバー７Ａ・７Ｂが配置されている。バッテリ６は、機体フレーム２の最後部に配置されている。システムコントローラ５０は、操縦席５の下方に配置されている。

図２を用いて、電動芝刈作業機１００の電気システムの構成について説明する。
なお、図２では、強電線（電力供給用配線）を太い実線で示し、弱電線（電気通信線）を１点鎖線で示している。

電動芝刈作業機１００は、電気システムの構成として、作業部１０Ａ・１０Ｂと、移動部としての走行部２０Ａ・２０Ｂと、デッキ高さ調整部３０と、総合制御装置としてのシステムコントローラ５０と、バッテリ６と、を具備している。

作業部１０Ａは、ブレードモータ１２Ａと、ブレードドライバ１３Ａと、を具備している。ブレードドライバ１３Ａには、電力変換器としてのブレードインバータ１４Ａが内蔵されている。ブレードインバータ１４Ａは、バッテリ６より供給される直流電流を交流電流に変換してブレードモータ１２Ａに供給するものである。作業部１０Ａでは、バッテリ６からブレードインバータ１４Ａに直流電流が供給され、ブレードインバータ１４Ａによって供給された直流電流が交流電流に変換され、ブレードドライバ１３Ａによってブレードモータ１２Ａに交流電流が供給される。

作業部１０Ｂは、作業部１０Ａと同様の構成であるため、説明を省略する。

ブレードドライバ１３Ａは、出力電流値となるブレードインバータ電流値Ｉｂａを検知する機能を有している。ブレードインバータ電流値Ｉｂａは、ブレードモータ１２Ａに供給される交流電流値である。また、ブレードインバータ電流値Ｉｂａは、作業部１０Ａの作業負荷に相当する負荷トルク値に比例する。

ブレードドライバ１３Ｂは、出力電流値となるブレードインバータ電流値Ｉｂａを検知する機能を有している。ブレードインバータ電流値Ｉｂｂは、ブレードインバータ電流値Ｉｂａと同様であるため、説明を省略する。

ブレードドライバ１３Ａは、ブレードインバータ１４Ａの出力電流の周波数となるブレードインバータ周波数Ｆｂａを制御する機能を有している。ブレードインバータ周波数Ｆｂａは、ブレードモータ１２Ａの出力回転数と比例し、ブレード１１Ａの回転数とも比例する。すなわち、ブレードインバータ周波数Ｆｂａは、作業速度としてのブレード回転速度Ｖｂａに比例するものである。

ブレードドライバ１３Ｂは、ブレードインバータ１４Ｂの出力電流の周波数となるブレードインバータ周波数Ｆｂｂを制御する機能を有している。ブレードインバータ周波数Ｆｂｂは、ブレードインバータ周波数Ｆｂａと同様であるため、説明を省略する。

走行部２０Ａは、アクスルモータ２２Ａと、アクスルドライバ２３Ａと、を具備している。アクスルドライバ２３Ａは、アクスルインバータ２４Ａが内蔵されている。アクスルインバータ２４Ａは、バッテリ６より供給される直流電流を交流電流に変換してアクスルモータ２２Ａに供給するものである。走行部２０Ａでは、バッテリ６からアクスルインバータ２４Ａに直流電流が供給され、アクスルインバータ２４Ａによって供給された直流電流が交流電流に変換され、アクスルドライバ２３Ａによってアクスルモータ２２Ａに交流電流が供給される。

走行部２０Ｂは、走行部２０Ａと同様の構成であるため、説明を省略する。

アクスルドライバ２３Ａは、アクスルインバータ２４Ａの出力電流の周波数となるアクスルインバータ周波数Ｆａａを制御する機能を有している。アクスルインバータ周波数Ｆａａは、アクスルモータ２２Ａの出力回転数と比例し、走行輪２１Ａの回転数とも比例する。すなわち、アクスルインバータ周波数Ｆａａは、移動速度としての走行速度Ｖに比例するものである。

アクスルドライバ２３Ｂは、アクスルインバータ２４Ｂの出力電流の周波数となるアクスルインバータ周波数Ｆａｂを制御する機能を有している。アクスルインバータ周波数Ｆａｂは、アクスルインバータ周波数Ｆａａと同様であるため、説明を省略する。

デッキ高さ調整部３０は、デッキモータ３２と、デッキドライバ３３と、を具備している。デッキ高さ調整部３０では、バッテリ６からデッキモータ３２に直流電流が供給される。

デッキドライバ３３は、作業位置としてのデッキ３のデッキ高さ位置Ｈを調整するために、デッキモータ３２を制御する機能を有している。

システムコントローラ５０には、ブレードドライバ１３Ａ・１３Ｂと、アクスルドライバ２３Ａ・２３Ｂと、デッキドライバ３３と、が電気通信線（通信バスライン）を介して接続されている。

システムコントローラ５０は、ブレードドライバ１３Ａを介して、ブレードインバータ電流値Ｉｂａを読み込む機能を有している。同様に、システムコントローラ５０は、ブレードドライバ１３Ｂを介して、ブレードインバータ電流値Ｉｂｂを読み込む機能を有している。

システムコントローラ５０は、ブレードドライバ１３Ａを介して、ブレードインバータ周波数Ｆｂａを制御し、ブレード回転速度Ｖｂａを制御する機能を有している。同様に、システムコントローラ５０は、ブレードドライバ１３Ｂを介して、ブレードインバータ周波数Ｆｂｂを制御し、ブレード回転速度Ｖｂｂを制御する機能を有している。

システムコントローラ５０は、アクスルドライバ２３Ａ・２３Ｂを介して、アクスルインバータ周波数Ｆａａ・Ｆａｂを制御し、走行速度Ｖを制御する機能を有している。

システムコントローラ５０は、デッキドライバ３３を介して、デッキ高さ位置Ｈを制御する機能を有している。

電動芝刈作業機１００の作用について説明する。
電動芝刈作業機１００は、走行しながら芝刈り作業を行うものである。そのため、芝が均一に生えていると想定した場合には、走行速度Ｖが高速であれば、作業負荷が増加することになる。一方、走行速度Ｖが低速であれば、作業負荷が減少することになる。

電動芝刈作業機１００は、ブレード１１Ａ・１１Ｂを回転することによって芝刈り作業を行うものである。そのため、芝が均一に生えていると想定した場合には、ブレード回転速度Ｖｂａ・Ｖｂｂが高速であれば、作業負荷が増加することになる。一方、ブレード回転速度Ｖｂａ・Ｖｂｂが低速であれば、作業負荷が減少することになる。

電動芝刈作業機１００は、デッキ３の下部に配置されたブレード１１Ａ・１１Ｂによって芝刈り作業を行うものである。そのため、芝が均一に生えていると想定した場合には、デッキ高さ位置Ｈが地表面から低い位置にあれば、作業負荷が増加することになる。一方、デッキ高さ位置Ｈが地表面から高い位置にあれば、作業負荷が減少することになる。
［実施形態１］

図３〜図４を用いて、実施形態１である走行速度制御について説明する。
走行速度制御は、電動芝刈作業機１００の作業部１０Ａ・１０Ｂが過負荷運転とならないように、走行部２０Ａ・２０Ｂを制御するものである。

図３を用いて、走行速度制御１について説明する。
図３（Ａ）のグラフは、走行速度Ｖの時系列グラフを示している。図３（Ｂ）のグラフは、ブレードインバータ電流値Ｉｂａの時系列グラフを示している。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、実線が走行速度制御１によるグラフ値であって、破線が走行速度制御１を実行しなかった場合によるグラフ値である。

走行速度制御１は、作業部１０Ａの作業負荷が一定となるように、走行速度Ｖを制御するものである。ここで、作業部１０Ａの作業負荷に相当する値は、ブレードインバータ電流値Ｉｂａである。また、走行速度Ｖは、アクスルインバータ周波数Ｆａａに比例するものである。言い換えれば、走行速度制御１は、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが一定となるように、アクスルインバータ周波数Ｆａａを制御するものである。

具体的には、電動芝刈作業機１００が、芝刈り作業中の時刻ｔ１において、芝が密集している、あるいは、長く生えている領域に到達した場合を想定する。このとき、システムコントローラ５０は、時刻ｔ１において、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが一定となるように、走行速度Ｖを走行速度Ｖ２から走行速度Ｖ１に減速する。つまり、時刻ｔ１において、作業負荷が大きくなりブレードインバータ電流値Ｉｂａが上昇すると、システムコントローラ５０は、アクスルドライバ２３Ａ・２３Ｂに減速指令信号を送信し、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが一定となるように、走行速度Ｖを走行速度Ｖ２から走行速度Ｖ１に減速する。

また、走行速度制御１では、走行速度Ｖの上限値として上限走行速度Ｖｍａｘが設定されている。また、上限走行速度Ｖｍａｘは、旋回レバー７Ａ・７Ｂ（図１参照）の回動位置によって設定される構成としている。つまり、上限走行速度Ｖｍａｘは、旋回レバー７Ａ・７Ｂを所定の位置まで回動した時の最高速度である。

ここで、走行速度制御１は、作業部１０Ａの作業負荷が一定となるように、走行速度Ｖを制御するものとして説明したが、作業部１０Ｂであっても同様とする。

そして、走行速度制御１では、作業部１０Ａのブレードインバータ電流値Ｉｂａ、あるいは、作業部１０Ｂのブレードインバータ電流値Ｉｂｂのうち、電流値の大きい方のブレードインバータ電流値が一定となるように、走行速度Ｖを制御するものとする。

走行速度制御１の効果について説明する。
ブレードモータ１２Ａ・１２Ｂは、負荷の上昇によって巻線温度が上昇するものである。そのため、ブレードモータ１２Ａ・１２Ｂ自体には、巻線温度の異常上昇を回避するために、保護装置が設けられている。また、ブレードインバータ１４Ａ・１４Ｂには、ブレードモータ１２Ａ・１２Ｂに過電流を供給しないように、保護装置が設けられている。このように、ブレードモータ１２Ａ・１２Ｂの過負荷運転に対しては、ブレードモータ１２Ａ・１２Ｂ自体またはブレードインバータ１４Ａ・１４Ｂにそれぞれ保護装置が設けられ、過電流が流れると保護装置により電力供給が遮断される構成とされている。また、電動芝刈作業機１００のシステム全体としては、これらの保護装置等が作動して運転停止に至らないように、作業部１０Ａ・１０Ｂにおける過負荷運転を回避する必要がある。

走行速度制御１によれば、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が一定に制御されることによって、作業部１０Ａ・１０Ｂの過負荷運転を回避することができる。

また、走行速度Ｖに上限走行速度Ｖｍａｘを設定することによって、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が著しく小さい時に、電動芝刈作業機１００が暴走することを防止できる。

さらに、旋回レバー７Ａ・７Ｂの回動角度に応じた上限走行速度Ｖｍａｘを設定する構成によって、操縦者の操縦性を向上できる。

図４を用いて、走行速度制御２について説明する。
図４（Ａ）のグラフは、走行速度Ｖの時系列グラフを示している。図４（Ｂ）のグラフは、ブレードインバータ電流値Ｉｂａの時系列グラフを示している。なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）では、実線が走行速度制御２によるグラフ値であって、破線が走行速度制御２を実行しなかった場合によるグラフ値である。

走行速度制御２は、作業部１０Ａの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように、走行速度Ｖを制御するものである。言い換えれば、走行速度制御２は、負荷トルク値となるブレードインバータ電流値Ｉｂａが所定の上限電流値Ｉｍａｘを越えないように、アクスルインバータ周波数Ｆａａを制御するものである。

具体的には、電動芝刈作業機１００が、芝刈り作業中において、一定の走行速度Ｖ２で作業中に芝が密集している、あるいは、長く生えている領域に到達したと想定する。このとき、作業負荷が増加したため、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが上昇する。システムコントローラ５０は、時刻ｔ１において、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが上限電流値Ｉｍａｘに到達したと判断すると、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが上限電流値Ｉｍａｘを越えないように、走行速度Ｖを走行速度Ｖ２から走行速度Ｖ１に減速する。

ここで、走行速度制御２は、作業部１０Ａの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように、走行速度Ｖを制御するものとして説明したが、作業部１０Ｂであっても同様とする。

そして、走行速度制御２では、作業部１０Ａのブレードインバータ電流値Ｉｂａ、あるいは、作業部１０Ｂのブレードインバータ電流値Ｉｂｂのうち、電流値の大きい方のブレードインバータ電流値が上限電流値Ｉｍａｘを越えないように、走行速度Ｖを制御するものとする。

走行速度制御２の効果について説明する。
走行速度制御２によれば、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が所定の上限負荷を超えないようにすることによって、作業部１０Ａ・１０Ｂの過負荷運転を回避することができる。

実施形態１のその他の構成について説明する。
実施形態１では、システムコントローラ５０によって、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が一定となるように（走行速度制御１）、あるいは、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように（走行速度制御２）、走行速度Ｖを制御する構成とした。しかし、ブレードドライバ１３Ａ・１３Ｂとアクスルドライバ２３Ａ・２３Ｂとが、システムコントローラ５０を介することなく直接通信して、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が一定となるように、あるいは、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように、走行速度Ｖを制御する構成としても良い。

ブレードドライバ１３Ａ・１３Ｂとアクスルドライバ２３Ａ・２３Ｂとが、システムコントローラ５０を介することなく直接通信することによって、急激な負荷変化に対応できる。

実施形態１では、走行部２０Ａ・２０Ｂの駆動手段をアクスルモータ２２Ａ・２２Ｂとする構成としたが、これに限定されない。例えば、走行部２０Ａ・２０Ｂの駆動手段をエンジンとする構成とし、エンジンコントローラ（ＥＣＵ）をシステムコントローラ５０と接続し、ブレードインバータ電流値Ｉｂａを一定とするようにエンジンの回転数を制御する構成としても良い。

実施形態１では、バッテリ６によって作業部１０Ａ・１０Ｂへの電力を供給する構成としたが、これに限定されない。例えば、エンジン駆動による発電機によって作業部１０Ａ・１０Ｂへの電力を供給し、走行部２０Ａ・２０Ｂの駆動手段をエンジンとする構成としても良い。この場合であれば、ブレードインバータ電流値Ｉｂａを一定とするようにエンジンの回転数を制御する構成としても良い。
［実施形態２］

図５〜図６を用いて、実施形態２であるブレード回転速度制御について説明する。
ブレード回転速度制御は、電動芝刈作業機１００の作業部１０Ａ・１０Ｂが過負荷運転とならないように、ブレード回転速度Ｖｂａ・Ｖｂｂを制御するものである。

図５を用いて、ブレード回転速度制御１について説明する。
図５（Ａ）のグラフは、ブレード回転速度Ｖｂａの時系列グラフを示している。図５（Ｂ）のグラフは、ブレードインバータ電流値Ｉｂａの時系列グラフを示している。なお、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）では、実線がブレード回転速度制御１によるグラフ値であって、破線がブレード回転速度制御１を実行しなかった場合によるグラフ値である。

ブレード回転速度制御１は、作業部１０Ａの作業負荷が一定となるように、ブレード回転速度Ｖｂａを制御するものである。ここで、作業部１０Ａの作業負荷に相当する値は、ブレードインバータ電流値Ｉｂａである。また、ブレード回転速度Ｖｂａは、ブレードインバータ周波数Ｆｂａに比例するものである。言い換えれば、ブレード回転速度制御１は、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが一定となるように、ブレードインバータ周波数Ｆｂａを制御するものである。

具体的には、電動芝刈作業機１００が、芝刈り作業中の時刻ｔ１において、芝が密集している、あるいは、長く生えている領域に到達した場合を想定する。このとき、システムコントローラ５０は、時刻ｔ１において、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが一定となるように、ブレード回転速度Ｖｂａをブレード回転速度Ｖｂａ２からブレード回転速度Ｖｂａ１に減速する。つまり、負荷の増加によりブレードインバータ電流値Ｉｂａが上昇したとシステムコントローラ５０が判断すると、システムコントローラ５０はブレードドライバ１３Ａ・１３Ｂに減速指令信号を送信し、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが一定となるように、ブレード回転速度Ｖｂａをブレード回転速度Ｖｂａ２からブレード回転速度Ｖｂａ１に減速する。

また、ブレード回転速度制御１では、ブレード回転速度Ｖｂａの上限値として上限ブレード回転速度Ｖｂｍａｘが設定されている。

ここで、ブレード回転速度制御１は、作業部１０Ａの作業負荷が一定となるように、ブレード回転速度Ｖｂａを制御するものとして説明したが、作業部１０Ｂであっても同様とする。

ブレード回転速度制御１の効果について説明する。
ブレード回転速度制御１によれば、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷を一定にすることによって、作業部１０Ａ・１０Ｂの過負荷運転を回避することができる。

また、ブレード回転速度Ｖｂａとブレード回転速度Ｖｂｂとに上限ブレード回転速度Ｖｂｍａｘを設定することによって、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が著しく小さい時に、ブレード１１Ａまたはブレード１１Ｂが暴走回転することを回避できる。

図６を用いて、ブレード回転速度制御２について説明する。
図６（Ａ）のグラフは、ブレード回転速度Ｖｂａの時系列グラフを示している。図６（Ｂ）のグラフは、ブレードインバータ電流値Ｉｂａの時系列グラフを示している。なお、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）では、実線がブレード回転速度制御２によるグラフ値であって、破線がブレード回転速度制御２を実行しなかった場合によるグラフ値である。

ブレード回転速度制御２は、作業部１０Ａの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように、ブレード回転速度Ｖｂａを制御するものである。言い換えれば、ブレード回転速度制御２は、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが所定の上限電流値Ｉｍａｘを越えないように、ブレードインバータ周波数Ｆｂａを制御するものである。

具体的には、例えば、電動芝刈作業機１００が、一定のブレード回転速度Ｖｂａで作業中に芝が密集している、あるいは、長く生えている領域に到達したと想定する。このとき、作業負荷が増加したため、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが上昇する。システムコントローラ５０は、時刻ｔ１において、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが上限電流値Ｉｍａｘに到達したと判断すると、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが上限電流値Ｉｍａｘを越えないように、ブレード回転速度Ｖｂａをブレード回転速度Ｖｂａ２からブレード回転速度Ｖｂａ１に減速する。

ここで、ブレード回転速度制御２は、作業部１０Ａの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように、ブレード回転速度Ｖｂａを制御するものとして説明したが、作業部１０Ｂであっても同様とする。

ブレード回転速度制御２の効果について説明する。
ブレード回転速度制御２によれば、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が所定の上限負荷を超えないようにすることによって、作業部１０Ａ・１０Ｂの過負荷運転を回避することができる。
［実施形態３］

図７〜図８を用いて、実施形態１であるデッキ高さ制御について説明する。
デッキ高さ制御は、電動芝刈作業機１００の作業部１０Ａ・１０Ｂが過負荷運転とならないように、デッキ３の高さ位置（作業高さ位置）を制御するものである。

図７を用いて、デッキ高さ制御１について説明する。
図７（Ａ）のグラフは、デッキ高さ位置Ｈの時系列グラフを示している。図７（Ｂ）のグラフは、ブレードインバータ電流値Ｉｂａの時系列グラフを示している。なお、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）では、実線がデッキ高さ制御１によるグラフ値であって、破線がデッキ高さ制御１を実行しなかった場合によるグラフ値である。

デッキ高さ制御１は、作業部１０Ａの作業負荷が一定となるように、デッキ高さ位置Ｈを制御するものである。ここで、作業部１０Ａの作業負荷に相当する値は、ブレードインバータ電流値Ｉｂａである。すなわち、デッキ高さ制御１は、言い換えれば、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが一定となるように、デッキ高さ位置Ｈの調整を制御するものである。

具体的には、電動芝刈作業機１００が、芝刈り作業中の時刻ｔ１において、芝が密集している、あるいは、長く生えている領域に到達した場合を想定する。このとき、システムコントローラ５０は、時刻ｔ１において、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが一定となるように、デッキ高さ位置Ｈをデッキ高さ位置Ｈ１からデッキ高さ位置Ｈ２に調整する。つまり、時刻ｔ１において、負荷の増加によりブレードインバータ電流値Ｉｂａが上昇したとシステムコントローラ５０が判断すると、システムコントローラ５０はデッキドライバ３３に上昇指令信号を送信し、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが一定となるように、デッキ高さ調整機構３１を作動させてデッキ３を上昇させる。

また、デッキ高さ制御１では、デッキ高さ位置Ｈの下限位置として下限デッキ高さ位置Ｈｍｉｎが設定されている。

デッキ高さ制御１では、作業部１０Ａのブレードインバータ電流値Ｉｂａ、あるいは、作業部１０Ｂのブレードインバータ電流値Ｉｂｂのうち、電流値の大きい方のインバータ電流値が一定となるように、デッキ高さ位置Ｈの調整を制御するものとする。

デッキ高さ制御１の効果について説明する。
デッキ高さ制御１によれば、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷を一定にすることによって、作業部１０Ａ・１０Ｂの過負荷運転を回避することができる。

また、デッキ高さ位置Ｈに下限デッキ高さ位置Ｈｍｉｎを設定することによって、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が著しく小さい時に、デッキ３を急に下げ過ぎて地表面と衝突することがない。

図８を用いて、デッキ高さ制御２について説明する。
図８（Ａ）のグラフは、デッキ高さ位置Ｈの時系列グラフを示している。図８（Ｂ）のグラフは、ブレードインバータ電流値Ｉｂａの時系列グラフを示している。なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では、実線がデッキ高さ制御２によるグラフ値であって、破線がデッキ高さ制御２を実行しなかった場合によるグラフ値である。

デッキ高さ制御２は、作業部１０Ａの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように、デッキ高さ位置Ｈの調整を制御するものである。言い換えれば、デッキ高さ制御２は、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが所定の上限電流値Ｉｍａｘを越えないように、デッキ高さ位置Ｈの調整を制御するものである。

具体的には、電動芝刈作業機１００が、一定のデッキ高さ位置Ｈで芝刈り作業中に、芝が密集している、あるいは、長く生えている領域に到達したと想定する。このとき、作業負荷が増加したため、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが上昇する。システムコントローラ５０は、時刻ｔ１において、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが上限電流値Ｉｍａｘに到達したと判断すると、ブレードインバータ電流値Ｉｂａが上限電流値Ｉｍａｘを越えないように、デッキドライバ３３に上昇指令信号を送信し、デッキ高さ調整機構３１を作動させて、デッキ高さ位置Ｈをデッキ高さ位置Ｈ１からデッキ高さ位置Ｈ２に調整する。

ここで、デッキ高さ制御２は、作業部１０Ａの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように、デッキ高さ位置Ｈの調整を制御するものとして説明したが、作業部１０Ｂであっても同様とする。

そして、デッキ高さ制御２では、作業部１０Ａのブレードインバータ電流値Ｉｂａ、あるいは、作業部１０Ｂのブレードインバータ電流値Ｉｂｂのうち、電流値の大きい方のブレードインバータ電流値が上限電流値Ｉｍａｘを越えないように、デッキ高さ位置Ｈの調整を制御するものとする。

走行速度制御２の効果について説明する。
デッキ高さ制御２によれば、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が所定の上限負荷を超えないようにすることによって、作業部１０Ａ・１０Ｂの過負荷運転を回避することができる。

実施形態３のその他の構成について説明する。
実施形態３では、システムコントローラ５０によって、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が一定となるように（デッキ高さ制御１）、あるいは、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように（デッキ高さ制御２）、デッキ高さ位置Ｈの調整を制御する構成とした。しかし、ブレードドライバ１３Ａ・１３Ｂとデッキドライバ３３とが、システムコントローラ５０を介することなく直接通信して、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が一定となるように、あるいは、作業部１０Ａ・１０Ｂの作業負荷が所定の上限負荷を超えないように、デッキ高さ位置Ｈの調整を制御する構成としても良い。

ブレードドライバ１３・１３Ｂとデッキドライバ３３とが、システムコントローラ５０を介することなく直接通信することによって、急激な負荷変化に対応できる。
［実施形態１〜３］

電動芝刈作業機１００では、実施形態１〜３のそれぞれを複数組み合わせて芝刈作業を行うこともできる。このとき、実施形態１〜３の優先順位は、実施形態１、実施形態２、実施形態３の順とする。例えば、実施形態１の走行速度制御１と、実施形態２のブレード回転速度制御１とを組み合わせた場合には、走行速度制御１、ブレード回転速度制御１の順で制御が実行される。

３ デッキ
６ バッテリ
８ トランスミッション
１０Ａ 作業部
１０Ｂ 作業部
１１Ａ ブレード
１１Ｂ ブレード
１２Ａ ブレードモータ
１２Ｂ ブレードモータ
１３Ａ ブレードドライバ
１３Ｂ ブレードドライバ
１４Ａ ブレードインバータ
１４Ｂ ブレードインバータ
２０Ａ 走行部
２０Ｂ 走行部
２１Ａ 走行輪
２１Ｂ 走行輪
２２Ａ アクスルモータ
２２Ｂ アクスルモータ
２３Ａ アクスルドライバ
２３Ｂ アクスルドライバ
２４Ａ アクスルインバータ
２４Ｂ アクスルインバータ
３０ デッキ高さ調整部
３１ デッキ高さ調整機構
３２ デッキモータ
３３ デッキドライバ
５０ システムコントローラ
１００ 電動芝刈作業機
Ｆａａ アクスルインバータ周波数
Ｆａｂ アクスルインバータ周波数
Ｆｂａ ブレードインバータ周波数
Ｆｂｂ ブレードインバータ周波数
Ｈ デッキ高さ位置
Ｉｂａ ブレードインバータ電流値
Ｉｂｂ ブレードインバータ電流値
Ｖｂａ ブレード回転速度
Ｖｂｂ ブレード回転速度

Claims (4)

1. 移動部によって移動しながら、電力変換器から供給される電力により駆動される作業部によって作業を行い、作業位置調整部によって前記作業部の作業位置を調整する移動式電動作業機であって、
   前記電力変換器からの負荷トルク値に基づいて、前記作業部の作業負荷が一定となるように、前記作業部の作業位置の調整を制御する、
   移動式電動作業機。
2. 請求項１記載の移動式電動作業機であって、
   前記作業位置の調整は、制限範囲が設定される、
   移動式電動作業機。
3. 移動部によって移動しながら、電力変換器から供給される電力により駆動される作業部によって作業を行い、作業位置調整部によって前記作業部の作業位置を調整する移動式電動作業機であって、
   前記電力変換器からの負荷トルク値に基づいて、前記作業部の作業負荷が所定負荷を超えないように、前記作業部の作業位置の調整を制御する、
   移動式電動作業機。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の移動式電動作業機であって、
   前記作業部及び前記作業位置調整部を制御する総合制御部を備え、
   前記総合制御部を介さずに前記作業位置の作業位置の調整を制御する、
   移動式電動作業機。

Images