JP2018082684A

JP2018082684A - 作業機

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Publication number: JP2018082684A
Application number: JP2016229549A
Authority: JP
Inventors: 純深野; Jun Fukano; 真人竹田; Masato Takeda; 敬介村岡; Keisuke Muraoka
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2016-11-25
Publication date: 2018-05-31
Anticipated expiration: 2036-11-25
Also published as: US20210289699A1; WO2018097033A1; EP3545744A4; AU2017365566A1; EP3545744B1; JP6734183B2; EP3545744A1; CN110022670A; US11246261B2; CN110022670B

Abstract

【課題】歩行型の芝刈機において、旋回操作時における商品性を向上させる。【解決手段】ウォークビハインド式の作業機１であって、前輪４及び後輪５が設けられた本体２と、本体に設けられた作業部３と、ブレードを回転させる作業モータ８と、後輪を回転させる走行モータ９Ｌ、９Ｒと、本体に設けられ、後方かつ上方に延びたハンドルと、後輪が接地し、かつ前輪が地面から離れた本体の後傾状態を検出する姿勢検出手段４１と、作業モータ及び走行モータを駆動制御する制御装置２０とを有し、制御装置は、本体が後傾状態であるときに、走行モータの回転速度を前輪が接地した場合よりも低速にする、又は作業モータの回転速度を前輪が接地した場合よりも低速にする。【選択図】図６

Description

本発明は、歩行型の作業機に関し、例えば芝刈機や草刈機、除雪機、耕耘機等に関する。

左右一対の前輪及び後輪を備えた本体と、本体の下部に設けられたブレードと、ブレード及び後輪を駆動する駆動源と、本体から後方かつ上方に延びたハンドルとを有するウォークビハインド式の芝刈機が公知である（例えば、特許文献１）。このようなウォークビハインド式の芝刈機の多くは、操舵機構を備えていない。そのため、作業者は、ハンドルを押し下げることによって本体を後傾させて前輪を地面から浮かし、その状態でハンドルを左右に押して本体の向きを変え、方向を定めた後に前輪を接地させる旋回操作によって本体の向きを変える。

特開２０１１−２０６０１８号公報

上記の芝刈機による芝刈作業では、作業者は芝刈機を直進させて所定の刈り幅で直線状に芝を刈り、フィールドの端において上記の旋回操作によって芝刈機をＵターンさせる。このとき、次の刈り幅の端部が前回の刈り幅の端部と重なり、かつ次の走行ラインが前回の走行ラインと平行になるように芝刈機の向き及び位置を精度良く操作することが好ましい。しかし、旋回操作時にも後輪は駆動源からの動力を受けて回転しているため、芝刈機を適切に操作するためには作業者にある程度の技量が求められる。また、旋回操作時にはブレードが地面から離れて露出するため、ブレードの駆動による騒音が大きくなるという問題がある。このように、歩行型の芝刈機等の作業機には旋回操作時における操作性や騒音等の商品性に関わる問題がある。

本発明は、以上の背景を鑑み、歩行型の作業機において、旋回操作時における商品性を向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために本発明の一態様は、歩行型の作業機であって、前輪及び後輪が設けられた本体と、前記本体に設けられた作業部と、前記作業部を駆動する作業モータと、前記後輪を回転させる走行モータと、前記本体に設けられ、後方かつ上方に延びたハンドルと、前記後輪が接地し、かつ前記前輪が地面から離れた前記本体の後傾状態を検出する姿勢検出手段と、前記作業モータ及び前記走行モータを駆動制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記本体が前記後傾状態であるときに、前記走行モータの回転速度を前記前輪が接地した場合よりも低速にする、又は前記作業モータの回転速度を前記前輪が接地した場合よりも低速にすることを特徴とする。

この態様によれば、本体の後傾状態が検出されるときには、後輪の回転速度が低下することによって、作業者による作業機の旋回操作が容易になる。又は、本体の後傾状態が検出されるときには、ブレードの回転速度が低下するため、ブレードによる騒音が低減される。

また、上記の態様において、前記姿勢検出手段は、前記本体の左右軸回りの傾斜角を検出する傾斜角検出手段を有し、前記制御装置は、前記傾斜角が所定の傾斜角判定値以上の場合に、前記走行モータを前記傾斜角が前記傾斜角判定値未満の場合よりも低速にするとよい。

この態様によれば、本傾斜角検出手段が検出する傾斜角に基づいて本体の後傾状態が検出される。

また、上記の態様において、前記姿勢検出手段は、前記本体の左右軸回りの傾斜角を検出する傾斜角検出手段を有し、前記制御装置は、前記傾斜角が所定の傾斜角判定値以上であり、かつ前記傾斜角の変化速度が所定の変化速度判定値以上になったときから前記傾斜角が所定の復帰判定値以下になるまでの間、前記走行モータを前記傾斜角が前記傾斜角判定値未満の場合よりも低速にするとよい。

この態様によれば、走行モータの回転速度を低速にすべき状態を判定するときに、傾斜角だけではなく、傾斜角の変化速度も考慮するため、本体がその傾斜状態になったときの履歴を考慮することができる。例えば、作業者がハンドルを下方に押し下げて本体が後傾した場合には、本体の傾斜角の変化速度が大きく、走行モータの回転速度が低速になる。一方、本体が走行する地面が傾斜しており、本体が地面上を走行することによって本体が徐々に傾斜して傾斜角が傾斜角判定値以上になる場合には走行モータの回転速度は低速にならない。

また、上記の態様において、前記傾斜角検出手段は、加速度に対応する信号を出力する加速度センサであり、
前記制御装置は、前記加速度センサからの信号をローパスフィルタ処理することによって加速度の動的成分に対応した信号の少なくとも一部を除去し、フィルタ処理した信号に基づいて前記傾斜角を演算するとよい。

この態様によれば、傾斜角検出手段の小型化及び簡素化が可能になる。

また、上記の態様において、作業者の操作に対応した信号を前記制御装置に入力する操作入力手段を更に有し、前記制御装置は、前記操作入力手段からの信号に基づいて前記走行モータを駆動制御する共に、前記操作入力手段からの信号に基づいて前記ローパスフィルタ処理に使用するフィルタを変更するとよい。

この態様によれば、操作入力手段からの操作信号に基づいて、走行モータが加速又は減速して本体に前後加速度が生じると推測されるときには、フィルタが変更され、加速度センサが検出する動的成分が一層確実に除去される。

また、上記の態様において、前記制御装置は、前記操作入力手段からの信号に基づいて、前記走行モータの加速又は減速が推測されるときに、前記フィルタを変更することによって前記加速度センサからの信号の高周波数成分の除去割合を大きくするとよい。

この態様によれば、走行モータが加速又は減速して本体に前後加速度が生じると推測されるときには、加速度センサが検出する動的成分が一層確実に除去される。

また、上記の態様において、前記姿勢検出手段は、前記ハンドルに加わる下向きの荷重を検出する荷重検出手段を有し、前記制御装置は、前記荷重が所定の荷重判定値以上の場合に、前記走行モータを前記荷重が前記荷重判定値未満の場合よりも低速にするとよい。

この態様によれば、ハンドルに加わる下向きの荷重に基づいて本体の後傾状態を検出することができる。

また、上記の態様において、前記姿勢検出手段は、前記ハンドルに加わる下向きの荷重を検出する荷重検出手段と、前記本体の左右軸回りの傾斜角を検出する傾斜角検出手段と有し、前記制御装置は、前記荷重が所定の荷重判定値以上であり、かつ前記傾斜角が所定の傾斜角判定値以上の場合に、前記走行モータを前記荷重が前記荷重判定値未満又は前記傾斜角が前記傾斜角判定値未満の場合よりも低速にするとよい。

この態様によれば、ハンドルに加わる下向きの荷重及び本体の傾斜角に基づいて本体の後傾状態を一層確実に検出することができる。

以上の構成によれば、ウォークビハインド式の芝刈機において、旋回操作が容易になる。

実施形態に係る電動芝刈機の斜視図実施形態に係る電動芝刈機の断面図制御装置の構成を示すブロック図駆動制御の手順を示すフロー図傾斜角演算の手順を示すフロー図第１実施形態に係る回転速度係数演算の手順を示すフロー図第２実施形態に係る回転速度係数演算の手順を示すフロー図第３実施形態に係る回転速度係数演算の手順を示すフロー図第４実施形態に係る回転速度係数演算の手順を示すフロー図

以下に本発明の作業機をウォークビハインド式の電動芝刈機に適用した実施形態を図１〜図７を参照して説明する。

（電動芝刈機の概略構成）
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電動芝刈機１は、本体２と、本体２の下部に設けられた作業部３と、本体２に回転可能に支持された左右一対の前輪４及び後輪５と、本体２から後上方に延びるハンドル６とを有する。作業部３は、本体２の下部中央には下方に向けて開口した凹部７と、凹部７に回転可能に配置された芝刈り用の刈刃でブレード３Ａとを有する。本体２にはブレード３Ａが回転軸に結合された作業モータ８、及び左右の後輪５を駆動するための左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒが支持されている。作業モータ８及び走行モータ９Ｌ、９Ｒは共に電気モータであり、本体２には各モータ８、９Ｌ、９Ｒを制御する制御装置１０が設けられている。

ハンドル６は、本体２の後部左右からそれぞれ後上方に延びる側辺部１２と、各側辺部１２の後端同士を互いに連結する枠形の把持部１３とを有する。ハンドル６の把持部１３には、作業者の入力操作を受け付ける操作入力装置１４が設けられている。操作入力装置１４は、走行モータ９Ｌ、９Ｒを操作するための走行レバー１５と作業モータ８を操作するための作業レバー１６とを有する。

本体２の上部には、作業モータ８、左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒ、及び制御装置１０を覆う上部カバー１８が設けられている。上部カバー１８の上面に凹設されたバッテリトレイ１９には、各モータ８、９、及び制御装置１０に電力を供給するバッテリ２０が着脱可能に受容されている。

本体２には凹部７から本体２の後面に延びる通路（不図示）が形成され、その開口端を塞ぐようにグラスバッグ２３が設けられている。ブレード３Ａによって刈り取られた芝は凹部７から通路を通って後方へ排出され、グラスバッグ２３に回収される。

（制御装置）
制御装置１０は、マイクロコンピュータやＲＯＭ、ＲＡＭ、周辺回路、入出力インタフェース、ドライバ等から構成された電子制御回路（ＥＣＵ）である。図３に示すように、制御装置１０は、バッテリ２０と接続され、バッテリ２０から電力の供給を受ける。制御装置１０は、作業モータ８及び左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒのそれぞれに対応したモータドライバ３１、３２、３３を有している。制御装置１０は、各モータドライバ３１〜３３を介してバッテリ２０からの電力を各モータ８、９Ｌ、９Ｒに供給し、各モータ８、９Ｌ、９Ｒを制御する。制御装置１０は、例えばＰＷＭ制御に基づいて各モータドライバ３１、３２、３３を制御して各モータ８、９Ｌ、９Ｒに供給する電圧を変化させ、各モータ８、９Ｌ、９Ｒの回転速度を変更する。

作業モータ８及び左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒのそれぞれには、各モータ８、９Ｌ、９Ｒの回転角を検出する回転角センサ３４、３５、３６が設けられている。回転角センサ３４、３５、３６は、各モータ８、９Ｌ、９Ｒの回転角に応じた信号を制御装置１０に出力し、制御装置１０はその信号に基づいて作業モータ８及び左右の走行モータ９Ｌ、９Ｒのそれぞれの回転速度を取得する。

本体２には、ハンドル６に加わる下向きの荷重を検出する荷重センサ３８（荷重検出手段）が設けられている。荷重センサ３８は、公知の歪ゲージであってよい。ハンドル６は本体２に対して微小量変位可能に結合されており、荷重センサ３８は本体２とハンドル６の側辺部１２の前端との結合部に介装されている。荷重センサ３８は、作業者がハンドル６の把持部１３を下方に押し下げると、検出する荷重が増加するように配置されている。荷重センサ３８は、ハンドル６に加わる下向きの荷重に応じた信号を制御装置１０に出力し、制御装置１０はその信号に基づいてハンドル６に加わる下向きの荷重を取得する。

制御装置１０は、傾斜角検出手段としての加速度センサ４１を有している。加速度センサ４１は、例えば、制御装置１０の基板上に構成された半導体素子であり、ＭＥＭＳ技術によって構成されていとよい。加速度センサ４１は、静電容量型やピエゾ型等の加速度センサであってよい。加速度センサ４１は、本体２の前後方向（Ｘ軸）の加速度、左右方向（Ｙ軸）の加速度、及び鉛直方向（Ｚ軸）の加速度に対応した信号を出力する３軸加速度センサである。加速度センサ４１が出力する信号は、重力加速度に起因する低周波数の静的成分（ＤＣ加速度）と、本体２の変位に起因する高周波数の動的成分（ＡＣ加速度）とを含む。

制御装置１０は、加速度センサ４１及び荷重センサ３８の少なくとも一方からの信号に基づいて、本体２の姿勢を検出する。加速度センサ４１及び荷重センサ３８のそれぞれは、姿勢検出手段を構成する。

走行レバー１５及び作業レバー１６はハンドル６に対してそれぞれ回動可能に設けられており、それぞれの把持部がハンドル６の把持部１３に対して離れた初期位置と、それぞれの把持部がハンドル６の把持部１３に近接した操作位置とを取り得る。操作入力装置１４は、走行レバー１５の位置に応じた走行指令信号を制御装置１０に出力し、作業レバー１６の位置に応じたブレード回転指令信号を制御装置１０に出力する。走行指令信号は、走行レバー１５が初期位置にあるときに０％に対応した値であり、操作位置にあるときに１００％に対応した値であり、初期位置から走行位置にかけて値が漸増するように設定されている。同様に、ブレード回転指令信号は、作業レバー１６が初期位置にあるときに０％に対応した値であり、操作位置にあるときに１００％に対応した値であり、初期位置から走行位置にかけて値が漸増するように設定されている。作業者は、芝刈作業時に、走行レバー１５及び作業レバー１６の把持部をハンドル６の把持部１３と共に握り込み、走行レバー１５及び作業レバー１６を操作位置に位置させる。

操作入力装置１４は、電動芝刈機１の走行速度について操作者による入力操作を受け付けるための走行速度入力部４２を有している。走行速度入力部４２は、操作入力装置１４の本体に対して変位可能なレバーやダイヤル等であり、操作入力装置１４は走行速度入力部４２の位置に応じた信号を制御装置１０に出力する。制御装置１０は、操作入力装置１４からの信号に基づいて操作者の要求走行速度に対応した走行モータ９Ｌ、９Ｒの要求回転速度を取得する。

操作入力装置１４は、ブレード３Ａの回転速度について操作者による入力操作を受け付けるためのブレード回転速度入力部４３を有している。ブレード回転速度入力部４３は、操作入力装置１４の本体に対して変位可能なレバーやダイヤル、押しボタン等であり、操作入力装置１４はブレード回転速度入力部４３の位置に応じた信号を制御装置１０に出力する。制御装置１０は、操作入力装置１４からの信号に基づいて操作者の要求ブレード回転速度に対応した作業モータ８の要求回転速度を取得する。

次に、図４〜図６を参照して制御装置１０が行う制御について説明する。制御装置１０は、図４に示す駆動制御、図５に示す傾斜角演算制御、及び図６に示す回転速度係数演算を並列して実行する。

制御装置１０は、図４に示す駆動制御において、最初にブレード回転指令信号Ｋｂの値が０％より大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。制御装置１０は、ブレード回転指令信号の値が０％より大きい場合（ブレード回転指令信号がＯＮの場合）に、ステップＳ２において作業モータ８の目標回転速度Ｒｂ＿ｔを演算する。作業モータ８の目標回転速度Ｒｂ＿ｔは、作業モータ８の要求回転速度Ｒｂ＿ｒに、ブレード回転指令信号の値Ｋｂと、後述する回転速度係数演算（図６）によって演算される回転速度係数Ｋ１とを乗じることによって演算される（Ｒｂ＿ｔ＝Ｒｂ＿ｒ×Ｋｂ×Ｋ１）。回転速度係数Ｋ１は、０より大きく１以下の値である。

制御装置１０は、ステップＳ２に続くステップＳ３において、作業モータ８の目標回転速度Ｒｂ＿ｔに基づいて作業モータドライバ３１を制御して作業モータ８を駆動する。このとき、制御装置１０は、作業モータ回転角センサ３４の信号に基づいて、作業モータ８の回転速度が目標回転速度Ｒｂ＿ｔとなるようにフィードバック制御を行う。

制御装置１０は、ステップＳ１の判定において、ブレード回転指令信号の値が０％の場合（ブレード回転指令信号がＯＦＦの場合）には、ステップＳ４に進み、作業モータ８を停止状態にする。

制御装置１０は、ステップＳ３又はＳ４に続くステップＳ５において、走行指令信号の値が０％より大きいか否かを判定する。制御装置１０は、走行指令信号の値が０％より大きい場合（走行指令信号がＯＮの場合）に、ステップＳ６において走行モータ９Ｌ、９Ｒの目標回転速度Ｒｓ＿ｔを演算する。走行モータ９Ｌ、９Ｒの目標回転速度Ｒｓ＿ｔは、走行モータ９Ｌ、９Ｒの要求回転速度Ｒｓ＿ｒに、走行指令信号の値Ｋｓと、回転速度係数Ｋ１とを乗じることによって演算される（Ｒｓ＿ｔ＝Ｒｓ＿ｒ×Ｋｓ×Ｋ１）。

制御装置１０は、ステップＳ６に続くステップＳ７において、走行モータ９Ｌ、９Ｒの目標回転速度Ｒｓ＿ｔに基づいて走行モータドライバ３２、３３を制御して走行モータ９Ｌ、９Ｒを駆動する。このとき、制御装置１０は、走行モータ回転角センサ３５、３６の信号に基づいて、走行モータ９Ｌ、９Ｒの回転速度が目標回転速度Ｒｓ＿ｔとなるようにフィードバック制御を行う。

制御装置１０は、ステップＳ５の判定において、走行指令信号の値が０％の場合（走行指令信号がＯＦＦの場合）には、ステップＳ８に進み、走行モータ９Ｌ、９Ｒを停止状態にする。制御装置１０は、ステップＳ７又はＳ８の処理を行った後は、リターンに進み、駆動制御を繰り返す。

制御装置１０は、図５に示す傾斜角演算において、最初に走行モータ９Ｌ、９Ｒが加速中又は減速中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。本実施形態では、制御装置１０は、ステップＳ１１における判定を、走行指令信号の値に基づいて行う。具体的には、制御装置１０は、走行指令信号の値の増加又は減少を検出してから所定の期間内であるか否かを判定する。走行モータ９Ｌ、９Ｒは、上述したステップＳ５において、走行指令信号の値に基づいて回転速度が制御されるため、走行指令信号の値の増加又は減少が発生してから所定の期間内は走行モータ９Ｌ、９Ｒが加速中又は減速中であると推測することができる。

制御装置１０は、ステップＳ１１での判定において本体２が加速中又は減速中であると判定した場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１２においてローパスフィルタＡを使用して加速度センサ４１からの信号に対してローパスフィルタ処理を行い、加速中又は減速中でないと判定した場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１３においてローパスフィルタＢを使用して加速度センサ４１からの信号に対してローパスフィルタ処理を行う。制御装置１０は、ステップＳ１２及びＳ１３におけるローパスフィルタ処理の前又は後に、加速度センサ４１からの信号に対して移動平均化処理を行ってもよい。ステップＳ１２及びＳ１３でのローパスフィルタ処理によって、加速度センサ４１からの信号は高周波数成分である加速度の動的成分の一部が除去され、重力に起因する静的成分が抽出される。ステップＳ１２で使用するローパスフィルタＡは、ステップＳ１２で使用するローパスフィルタＢに対して遮断周波数が低く設定されており、高周波数成分の除去割合が大きい。すなわち、ローパスフィルタＡを使用することによって、加速度センサ４１からの信号はローパスフィルタＢを使用する場合よりも高周波数成分に対応した動的成分の除去割合が大きくなり、本体２の走行に起因する加速度の動的成分が一層確実に除去されることになる。

制御装置１０は、ステップＳ１２及びＳ１３に続くステップＳ１４において、ローパスフィルタ処理され、加速度の静的成分が抽出された加速度センサ４１からの信号に基づいて、本体２の左右軸（Ｙ軸）回りの水平面を基準とした傾斜角（ピッチ角）を演算する。傾斜角の演算は、例えば、予め確認された加速度センサ４１の信号の値と傾斜角との関係とに基づいて、加速度センサ４１の信号の値に所定の係数を乗じることによって行われるとよい。制御装置１０は、ステップＳ１４の処理を行った後は、リターンに進み、傾斜角演算制御を繰り返す。

制御装置１０は、図６に示す回転速度係数演算において、最初のステップＳ２１で傾斜角演算制御において演算された傾斜角を取得する。制御装置１０は、続くステップＳ２２において、傾斜角の絶対値が所定の傾斜角判定値以上であるか否かを判定する。傾斜角判定値は、後輪５が接地し、かつ前輪４が地面から離れた本体２の後傾状態を判定することができる値、例えば５°〜７０°に設定されているとよい。

制御装置１０は、ステップＳ２２の判定がＹｅｓの場合、ステップＳ２３において傾斜角の変化速度の絶対値が所定の変化速度判定値以上であるか否かを判定する。傾斜角の変化速度の絶対値は、作業者がハンドル６を押し下げ、本体２を意図的に後傾状態にした場合には比較的大きく、傾斜した地面を電動芝刈機１が走行することによって徐々に傾斜角が変化した場合には比較的小さくなるため、これらを区別し得るように変化速度判定値が設定されている。制御装置１０は、ステップＳ２３の判定がＹｅｓの場合はステップＳ２４において回転速度係数Ｋ１に０より大きく１より小さい所定の値を設定する。

制御装置１０は、ステップＳ２４に続くステップＳ２５において、傾斜角演算制御において演算された傾斜角を再度取得し、傾斜角を更新する。制御装置は、ステップＳ２５に続くステップＳ２６において、傾斜角の絶対値が所定の復帰判定値以下であるか否かを判定する。復帰判定値は、傾斜角判定値以下の値に設定され、例えば１°〜１０°に設定されているとよい。制御装置１０は、ステップＳ２６の判定がＮｏの場合、ステップＳ２５に戻り、ステップＳ２６の判定がＹｅｓになるまで、ステップＳ２５及びＳ２６の処理を繰り返す。

制御装置１０は、ステップＳ２６の判定がＹｅｓの場合、ステップＳ２２の判定がＮｏの場合、又はステップＳ２３の判定がＮｏの場合、ステップＳ２７において回転速度係数Ｋ１に１を設定する。制御装置１０は、ステップＳ２７の処理を行った後はリターンに進み、回転速度係数演算を繰り返す。

制御装置１０が図４〜図６に示す制御フローを実行することによって、電動芝刈機１は次のように作動する。電動芝刈機１は、作業者が作業レバー１６を操作位置側に変位させているとき、すなわちＯＮ操作しているとき、作業モータ８が駆動してブレード３Ａが回転し、芝刈が可能になる。また、電動芝刈機１は、走行レバー１５を操作位置側に変位させているとき、すなわちＯＮ操作しているとき、走行モータ９Ｌ、９Ｒが駆動して後輪５が回転し、前進が可能になる。通常の芝刈作業では、作業者は走行レバー１５及び作業レバー１６の把持部をハンドル６の把持部１３と共に握り込むことによって、走行レバー１５及び作業レバー１６を操作位置に位置させる。

電動芝刈機１の走行速度に対応した走行モータ９Ｌ、９Ｒの回転速度は、作業者による走行速度入力部４２の操作によって定まる走行モータ９Ｌ、９Ｒの要求回転速度Ｒｓ＿ｒ及び走行レバー１５の位置に対応した走行指令信号Ｋｓと、回転速度係数Ｋ１とに基づいて定まる。同様に、ブレード３Ａの回転速度に対応した作業モータ８の回転速度Ｒｂ＿ｔは、作業者によるブレード回転速度入力部４３の操作によって定まる作業モータ８の要求回転速度Ｒｂ＿ｒ及び作業レバー１６の位置に対応したブレード回転指令信号Ｋｂと、回転速度係数Ｋ１とに基づいて定まる。

制御装置１０は、加速度センサ４１の検出信号に基づいて演算される電動芝刈機１の本体２の傾斜角の絶対値が所定の傾斜角判定値未満である場合には、前輪４及び後輪５が接地した通常状態であるとして、回転速度係数Ｋ１に１を設定する。

一方、制御装置１０は、傾斜角の絶対値が傾斜角判定値以上であり、かつ傾斜角の変化速度の絶対値が所定の変化速度判定値以上である場合に、回転速度係数Ｋ１に０より大きく１より小さい値を設定する（ステップＳ２２〜Ｓ２４）。本体２の傾斜角の絶対値が傾斜角判定値以上である場合、本体２が後傾状態であることが推定され、傾斜角の変化速度の絶対値が変化速度判定値以上である場合、後傾状態が作業者によるハンドル６の押し下げによって生じたことが推定される。そのため、傾斜角の絶対値が傾斜角判定値以上であり、かつ傾斜角の変化速度の絶対値が所定の変化速度判定値以上である場合には、作業者によるハンドル６の押し下げによって本体２が後傾状態になったこと、すなわち作業者が本体２を旋回させるべく前輪４を意図的に地面から離した状態、すなわち本体２が旋回状態にあることを推定することができる。斜面で作業を行うことによって本体２の傾斜角が徐々に増加するような場合には、傾斜角の変化速度は変化速度判定値以上にはならないため、旋回状態とは区別される。

制御装置１０が、ステップＳ２２〜Ｓ２４の処理によって本体２の旋回状態を推定したときには、回転速度係数が０より大きく１より小さい値に設定されるため（ステップＳ２５）、作業モータ８の目標回転速度Ｒｂ＿ｔ及び走行モータ９Ｌ、９Ｒの目標回転速度Ｒｓ＿ｔが、Ｋ１が１の場合の通常状態よりも低下する。これにより、旋回状態では走行モータ９Ｌ、９Ｒの回転速度が低下して作業者による電動芝刈機１の旋回操作が容易になる。また、旋回状態では作業モータ８の回転速度が低下するため、本体２の後傾によってブレード３Ａが外部に露出してもブレード３Ａに起因する騒音が抑制される。

旋回状態における作業モータ８及び走行モータ９Ｌ、９Ｒの低速化は、本体２の傾斜角が小さくなり、傾斜角の絶対値が復帰判定値以下になるまで維持される（ステップＳ２５〜Ｓ２７）。

制御装置１０は、本体２の前後方向への加速又は減速を推測し、加速又は減速中である場合には停止又は一定速度で走行している場合よりもローパスフィルタ処理に使用するフィルタの遮断周波数を低くする（ステップＳ１１〜Ｓ１３）。これにより、加速度センサ４１が検出する加速度の動的成分が確実に除去され、静的成分に基づく傾斜角の演算が可能になる。制御装置１０は、本体２の前後方向への加速又は減速の有無を、走行指令信号の変化に基づいて検出するため、応答が迅速であり、傾斜角の演算精度が向上する。

次に、上記の実施形態の一部を変更した第２〜第４実施形態に係る電動芝刈機１について説明する。第２〜第４実施形態に係る電動芝刈機１は、第１実施形態に係る電動芝刈機１と比べて、制御装置１０が実行する回転速度係数演算のみが異なる。

第２実施形態に係る制御装置１０は、図７に示すように、回転速度係数演算における最初のステップＳ３１において傾斜角の絶対値が所定の傾斜角判定値以上であるか否かを判定する。制御装置１０は、ステップＳ３１の判定がＹｅｓの場合はステップＳ３２において回転速度係数Ｋ１に０より大きく１より小さい所定の値を設定し、判定がＮｏの場合はステップＳ３３において回転速度係数Ｋ１に１を設定する。制御装置１０は、ステップＳ３２又はＳ３３の処理を行った後はリターンに進んで回転速度係数演算を繰り返す。このように、回転速度係数演算は、傾斜角のみに基づいて回転速度係数を設定してもよい。この場合、回転速度係数演算が簡素になる。

第３実施形態に係る制御装置１０は、図８に示すように、回転速度係数演算における最初のステップＳ４１において荷重センサ３８によって検出されたハンドル６に加わる下向きの荷重が所定の荷重判定値以上であるか否かを判定する。荷重判定値は、荷重がその値以上の場合に本体２が後傾状態になると推定される値に設定されている。制御装置１０は、ステップＳ４１の判定がＹｅｓの場合はステップＳ４２において回転速度係数Ｋ１に０より大きく１より小さい所定の値を設定し、判定がＮｏの場合はステップＳ４３において回転速度係数Ｋ１に１を設定する。制御装置１０は、ステップＳ４２又はＳ４３の処理を行った後はリターンに進んで回転速度係数演算を繰り返す。このように、回転速度係数演算は、ハンドル６に加わる下向きの荷重に基づいて回転速度係数を設定してもよい。

第３実施形態に係る制御装置１０は、図９に示すように、回転速度係数演算における最初のステップＳ５１において荷重センサ３８によって検出されたハンドル６に加わる下向きの荷重が所定の荷重判定値以上であるか否かを判定する。制御装置１０は、ステップＳ５１の判定がＹｅｓの場合はステップＳ５２において傾斜角の絶対値が所定の傾斜角判定値以上であるか否かを判定する。制御装置１０は、ステップＳ５２の判定がＹｅｓの場合はステップＳ５３において回転速度係数Ｋ１に０より大きく１より小さい所定の値を設定する。制御装置１０は、ステップＳ５１又はＳ５２の判定がＮｏの場合はステップＳ５４において回転速度係数Ｋ１に１を設定する。制御装置１０は、ステップＳ５３又はＳ５４の処理を行った後はリターンに進んで回転速度係数演算を繰り返す。このように、回転速度係数演算は、傾斜角及びハンドル６に加わる下向きの荷重に基づいて回転速度係数を設定してもよい。この場合、制御装置１０は、本体２の後傾状態を一層確実に検出することができる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記実施形態では、回転速度係数Ｋ１を作業モータ８及び走行モータ９Ｌ、９Ｒに対して共通の値としたが、回転速度係数Ｋ１は作業モータ８と走行モータ９Ｌ、９Ｒとに異なる値を設定してもよい。

また、上記の実施形態では、制御装置１０は、後傾状態を検出したときに、１より小さい値の回転速度係数Ｋ１を乗じることによって目標回転速度を低下させる構成としたが、他の実施形態では制御装置１０は後傾状態を検出したときに、減速量を設定し、目標回転速度のベース値に対して減速量を減じることによって目標回転速度を低下させてもよい。また、他の実施形態では制御装置１０は後傾状態を検出したときに、上限速度を設定し、目標回転速度を上限速度にすることによって目標回転速度を低下させてもよい。

上記実施形態は、本発明を芝刈機に適用した例であるが、本発明は草刈機や、除雪機、耕耘機にも同様に適用することができる。草刈機に適用する場合はブレード３Ａを草刈に適したブレードに置換し、除雪機に適用する場合はブレード３Ａを除雪に適したオーガに置換し、耕耘機に適用する場合はブレード３Ａを耕耘に適した耕耘爪に置換するとよい。

１：電動芝刈機
２：本体
３：作業部
３Ａ：ブレード
４：前輪
５：後輪
８：作業モータ
９Ｌ：左走行モータ
９Ｒ：右走行モータ
１０：制御装置
１４：操作入力装置
１５：走行レバー
１６：作業レバー
２０：バッテリ
３１：作業モータドライバ
３２：左走行モータモータドライバ
３３：右走行モータモータドライバ
３４：作業モータ回転角センサ
３５：左走行モータ回転角センサ
３６：右走行モータ回転角センサ
３８：荷重センサ
４１：加速度センサ
４２：走行速度入力部
４３：ブレード回転速度入力部

Claims

歩行型の作業機であって、
前輪及び後輪が設けられた本体と、
前記本体に設けられた作業部と、
前記作業部を駆動する作業モータと、
前記後輪を回転させる走行モータと、
前記本体に設けられ、後方かつ上方に延びたハンドルと、
前記後輪が接地し、かつ前記前輪が地面から離れた前記本体の後傾状態を検出する姿勢検出手段と、
前記作業モータ及び前記走行モータを駆動制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記本体が前記後傾状態であるときに、前記走行モータの回転速度を前記前輪が接地した場合よりも低速にする、又は前記作業モータの回転速度を前記前輪が接地した場合よりも低速にすることを特徴とする作業機。
前記姿勢検出手段は、前記本体の左右軸回りの傾斜角を検出する傾斜角検出手段を有し、
前記制御装置は、前記傾斜角が所定の傾斜角判定値以上の場合に、前記走行モータを前記傾斜角が前記傾斜角判定値未満の場合よりも低速にすることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記姿勢検出手段は、前記本体の左右軸回りの傾斜角を検出する傾斜角検出手段を有し、
前記制御装置は、前記傾斜角が所定の傾斜角判定値以上であり、かつ前記傾斜角の変化速度が所定の変化速度判定値以上になったときから前記傾斜角が所定の復帰判定値以下になるまでの間、前記走行モータを前記傾斜角が前記傾斜角判定値未満の場合よりも低速にすることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記傾斜角検出手段は、加速度に対応する信号を出力する加速度センサであり、
前記制御装置は、前記加速度センサからの信号をローパスフィルタ処理することによって加速度の動的成分に対応した信号の少なくとも一部を除去し、フィルタ処理した信号に基づいて前記傾斜角を演算することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の作業機。
作業者の操作に対応した信号を前記制御装置に入力する操作入力手段を更に有し、
前記制御装置は、前記操作入力手段からの信号に基づいて前記走行モータを駆動制御する共に、前記操作入力手段からの信号に基づいて前記ローパスフィルタ処理に使用するフィルタを変更することを特徴とする請求項４に記載の作業機。
前記制御装置は、前記操作入力手段からの信号に基づいて、前記走行モータの加速又は減速が推測されるときに、前記フィルタを変更することによって前記加速度センサからの信号の高周波数成分の除去割合を大きくすることを特徴とする請求項５に記載の作業機。
前記姿勢検出手段は、前記ハンドルに加わる下向きの荷重を検出する荷重検出手段を有し、
前記制御装置は、前記荷重が所定の荷重判定値以上の場合に、前記走行モータを前記荷重が前記荷重判定値未満の場合よりも低速にすることを特徴とする請求項１に記載の作業機。
前記姿勢検出手段は、前記ハンドルに加わる下向きの荷重を検出する荷重検出手段と、前記本体の左右軸回りの傾斜角を検出する傾斜角検出手段と有し、
前記制御装置は、前記荷重が所定の荷重判定値以上であり、かつ前記傾斜角が所定の傾斜角判定値以上の場合に、前記走行モータを前記荷重が前記荷重判定値未満又は前記傾斜角が前記傾斜角判定値未満の場合よりも低速にすることを特徴とする請求項１に記載の作業機。