JP2021058942A - Work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書で開示する技術は、作業機に関する。 The techniques disclosed herein relate to working machines.
特許文献1には、作業機が開示されている。前記作業機は、作業要素と、前記作業要素を駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動速度を検出する駆動速度検出部と、前記駆動部の前記駆動速度に関連する所定条件が満たされた場合に、前記駆動部を制動する制動部を備えている。特許文献1の作業機によれば、キックバックの発生に伴い駆動部の駆動速度が急激に低下した場合に、制動部によって駆動部を制動する。
一般に、キックバックが発生した時の駆動部の駆動速度の低下度合いは、使用する作業要素の重さに応じて異なるものとなる。このため、特許文献1の技術のように、駆動速度の低下のみに着目してキックバックの発生を検出する構成では、作業要素が重く、キックバックの発生時に駆動部の駆動速度がそれほど低下しない場合に、キックバックの発生を検出することができないおそれがある。本明細書では、作業機におけるキックバックの発生を確実に検出することが可能な技術を提供する。
In general, the degree of decrease in the driving speed of the driving unit when kickback occurs varies depending on the weight of the working element used. Therefore, in the configuration in which the occurrence of kickback is detected by focusing only on the decrease in drive speed as in the technique of
本明細書が開示する作業機は、作業要素と、前記作業要素を駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動速度を検出する駆動速度検出部と、前記作業機の動き量を検出する動き量検出部と、前記駆動部の前記駆動速度と前記作業機の前記動き量に関連する所定条件が満たされた場合に、前記駆動部を制動する制動部を備えていてもよい。 The work machine disclosed in the present specification includes a work element, a drive unit for driving the work element, a drive speed detection unit for detecting the drive speed of the drive unit, and a movement amount for detecting the movement amount of the work machine. A detection unit and a braking unit that brakes the drive unit when predetermined conditions related to the drive speed of the drive unit and the movement amount of the work machine are satisfied may be provided.
作業機においてキックバックが発生すると、駆動部の駆動速度が急激に低下するとともに、作業機の位置や姿勢角も大きく変化する。上記の構成によれば、駆動部の駆動速度と、作業機の動き量の両方を用いて、キックバックが発生したか否かを判定するので、作用要素が重く、キックバックの発生時に駆動部の駆動速度がそれほど低下しない場合であっても、キックバックの発生を確実に検出することができる。 When kickback occurs in the work equipment, the drive speed of the drive unit drops sharply, and the position and posture angle of the work equipment also change significantly. According to the above configuration, since it is determined whether or not kickback has occurred by using both the drive speed of the drive unit and the amount of movement of the work equipment, the working element is heavy and the drive unit is heavy when kickback occurs. Even when the driving speed of the vehicle does not decrease so much, the occurrence of kickback can be reliably detected.
1つまたはそれ以上の実施形態において、作業機は、作業要素と、前記作業要素を駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動速度を検出する駆動速度検出部と、前記作業機の動き量を検出する動き量検出部と、前記駆動部の前記駆動速度と前記作業機の前記動き量に関連する所定条件が満たされた場合に、前記駆動部を制動する制動部を備えていてもよい。 In one or more embodiments, the work machine determines the work element, the drive unit that drives the work element, the drive speed detector that detects the drive speed of the drive unit, and the amount of movement of the work machine. It may be provided with a movement amount detecting unit to be detected, and a braking unit that brakes the driving unit when predetermined conditions related to the driving speed of the driving unit and the moving amount of the working machine are satisfied.
作業機においてキックバックが発生すると、駆動部の駆動速度が急激に低下するとともに、作業機の位置や姿勢角も大きく変化する。上記の構成によれば、駆動部の駆動速度と、作業機の動き量の両方を用いて、キックバックが発生したか否かを判定するので、作用要素が重く、キックバックの発生時に駆動部の駆動速度がそれほど低下しない場合であっても、キックバックの発生を確実に検出することができる。 When kickback occurs in the work equipment, the drive speed of the drive unit drops sharply, and the position and posture angle of the work equipment also change significantly. According to the above configuration, since it is determined whether or not kickback has occurred by using both the drive speed of the drive unit and the amount of movement of the work equipment, the working element is heavy and the drive unit is heavy when kickback occurs. Even when the driving speed of the vehicle does not decrease so much, the occurrence of kickback can be reliably detected.
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記制動部は、前記駆動部の前記駆動速度に関連する第1の所定条件が満たされた場合に、前記駆動部を制動してもよく、前記作業機の前記動き量に関連する第2の所定条件が満たされた場合にも、前記駆動部を制動してもよい。 In one or more embodiments, the braking unit may brake the driving unit when the first predetermined condition related to the driving speed of the driving unit is satisfied. The drive unit may be braked even when the second predetermined condition related to the movement amount of the above is satisfied.
上記の構成によれば、キックバックが発生したか否かの判定を、簡素化された条件によって行うことができるので、複雑な条件を用いて判定を行う場合に比べて、キックバックの発生を速やかに検出することができる。 According to the above configuration, it is possible to determine whether or not a kickback has occurred under simplified conditions, so that a kickback can occur as compared with the case where the determination is made using complicated conditions. It can be detected quickly.
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記制動部は、前記第1の所定条件が満たされるか否かを判定してもよく、前記第1の所定条件が満たされる場合に、前記駆動部を制動してもよく、前記第1の所定条件が満たされない場合に、前記第2の所定条件が満たされるか否かを判定してもよく、前記第2の所定条件が満たされる場合に、前記駆動部を制動してもよい。 In one or more embodiments, the braking unit may determine whether or not the first predetermined condition is satisfied, and if the first predetermined condition is satisfied, the driving unit may be pressed. Braking may be performed, and if the first predetermined condition is not satisfied, it may be determined whether or not the second predetermined condition is satisfied, and if the second predetermined condition is satisfied, the said The drive unit may be braked.
一般に、駆動部の駆動速度を検出するセンサの応答速度は、作業機の動き量を検出するセンサの応答速度に比べて速い。上記の構成によれば、応答速度の速いセンサを利用した第1の所定条件についての判定を先に行うことによって、キックバックの発生をより速やかに検出することができる。 In general, the response speed of the sensor that detects the drive speed of the drive unit is faster than the response speed of the sensor that detects the amount of movement of the work machine. According to the above configuration, the occurrence of kickback can be detected more quickly by first determining the first predetermined condition using the sensor having a high response speed.
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記第1の所定条件は、第1の所定時間における前記駆動部の前記駆動速度の変化量が第1のしきい値を超えており、かつ前記駆動部が減速中であることを含んでもよい。 In one or more embodiments, the first predetermined condition is that the amount of change in the driving speed of the driving unit in the first predetermined time exceeds the first threshold value, and the driving unit May include that is decelerating.
上記の構成によれば、キックバックの発生に伴って駆動部の駆動速度が低下したことを、簡素な判定処理によって速やかに検出することができる。 According to the above configuration, it is possible to quickly detect that the driving speed of the driving unit has decreased due to the occurrence of kickback by a simple determination process.
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記第2の所定条件は、第2の所定時間における前記作業機の前記動き量が第2のしきい値を超えることを含んでもよい。 In one or more embodiments, the second predetermined condition may include that the amount of movement of the working machine in a second predetermined time exceeds a second threshold.
上記の構成によれば、キックバックの発生に伴って作業機の位置や姿勢角が変化したことを、簡素な判定処理によって速やかに検出することができる。 According to the above configuration, it is possible to quickly detect that the position and posture angle of the work machine have changed due to the occurrence of kickback by a simple determination process.
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記駆動部は、モータを備えていてもよい。前記駆動速度検出部は、前記モータの回転速度を検出する回転速度センサを備えていてもよい。 In one or more embodiments, the drive unit may include a motor. The drive speed detection unit may include a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the motor.
通常、作業機の駆動源がモータである場合、モータの回転を制御するために、モータの回転速度を検出する回転速度センサが設けられている。上記の構成によれば、モータに設けられている回転速度センサを利用して、キックバックの発生を検出することができる。 Normally, when the drive source of the work machine is a motor, a rotation speed sensor for detecting the rotation speed of the motor is provided in order to control the rotation of the motor. According to the above configuration, the occurrence of kickback can be detected by using the rotation speed sensor provided in the motor.
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記動き量検出部は、前記作業機の角速度を検出するジャイロセンサを備えていてもよい。 In one or more embodiments, the motion detector may include a gyro sensor that detects the angular velocity of the work equipment.
通常、キックバックが発生すると、作業機の姿勢角が大きく変化する。上記の構成によれば、ジャイロセンサを利用して作業機の姿勢角の変化を検出して、キックバックの発生を確実に検出することができる。 Normally, when kickback occurs, the posture angle of the work equipment changes significantly. According to the above configuration, the change in the posture angle of the working machine can be detected by using the gyro sensor, and the occurrence of kickback can be reliably detected.
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記制動部は、前記駆動部の結線を変更することによって前駆駆動部を制動してもよい。 In one or more embodiments, the braking unit may brake the precursor driving unit by changing the wiring of the driving unit.
上記の構成によれば、駆動部を機械的に制動する制動機構を別途設けることなく、駆動部を制動することができる。 According to the above configuration, the drive unit can be braked without separately providing a braking mechanism for mechanically braking the drive unit.
1つまたはそれ以上の実施形態において、前記作業機が、操作棹と、前記操作棹に設けられた把持部を備えていてもよい。前記作業要素が、前記操作棹の先端に設けられていてもよい。 In one or more embodiments, the working machine may include an operating paddle and a grip provided on the operating paddle. The working element may be provided at the tip of the operating paddle.
操作棹の先端に作業要素が設けられている作業機においては、キックバックが発生すると、把持部に作用する力が大きなものとなる。上記の構成によれば、このような作業機においてキックバックの発生を確実に検出することができる。 In a work machine in which a work element is provided at the tip of the operating rod, when kickback occurs, the force acting on the grip portion becomes large. According to the above configuration, the occurrence of kickback can be reliably detected in such a working machine.
(実施例)
図1に示す刈払機10は、雑草の刈り払い作業に用いられる作業機である。刈払機10は、操作棹30と、操作棹30の前端30aに位置する前方ユニット20と、操作棹30の後端30bに位置する後方ユニット40を備えている。操作棹30は、中空のパイプ材であって、前端30aから後端30bまで直線状に伸びている。なお、以下の説明では、操作棹30が伸びる方向を前後方向といい、前後方向に直交する方向を左右方向といい、前後方向および左右方向に直交する方向を上下方向という。
(Example)
The
前方ユニット20は、ブレード12を着脱可能に構成されている。ブレード12は、刈払機10において使用される作業要素である。本実施例におけるブレード12は、周縁に複数の刃先を有する円板刃であって、金属材料で形成されている。前方ユニット20の近傍には、ブレードカバー26が配置されている。ブレードカバー26は、操作棹30に固定されており、ブレード12の一部を覆っている。
The
後方ユニット40は、バッテリパック44を着脱可能に構成されている。バッテリパック44は、刈払機10の電源である。バッテリパック44は、複数の再充電可能なバッテリセルを有する。一例ではあるが、本実施例におけるバッテリパック44は、直列に接続された複数のリチウムイオンバッテリセルを有する。後方ユニット40には、速度ダイヤル48と、電源スイッチ50が設けられている。速度ダイヤル48は、ブレード12の回転速度を調節するために、ユーザによって操作される操作部材である。電源スイッチ50は、刈払機10の主電源のオンとオフを切り替えるために、ユーザによって操作される操作部材である。また、後方ユニット40の内部には、ジャイロセンサ52(図2参照)が設けられている。ジャイロセンサ52は、例えば、前後方向周り、左右方向周りおよび上下方向周りの角速度を検出可能な、3軸ジャイロセンサである。
The
操作棹30には、利用者が把持するためのハンドル32が設けられている。ハンドル32は、概してU字形状を有しており、その中央部分が操作棹30に固定されている。ハンドル32の一端には右グリップ32aが設けられており、ハンドル32の他端には左グリップ32bが設けられている。通常、ユーザは、右グリップ32aを右手で把持するとともに、左グリップ32bを左手で把持することによって、刈払機10を使用することができる。
The
右グリップ32aには、トリガ34と方向セレクタ36が設けられている。トリガ34及び方向セレクタ36は、電気コード38によって後方ユニット40へ電気的に接続されている。トリガ34は、ブレード12を動作/停止させるために、ユーザによって操作される操作部材である。方向セレクタ36は、ブレード12の回転方向を正方向と逆方向の間で切替えるために、ユーザによって操作される操作部材である。
The
図2に示すように、刈払機10は、ブラシレスモータ22とホールセンサ24を備えている。ブラシレスモータ22及びホールセンサ24は、前方ユニット20に配置されており、前方ユニット20のハウジング内に収容されている。ブラシレスモータ22は、ブレード12を駆動するための原動機であり、ブレード12に機械的に接続される。本実施例のブラシレスモータ22は、三相ブラシレスモータであり、U相コイル22u、V相コイル22v、W相コイル22wを有している。ホールセンサ24は、ブラシレスモータ22の回転位置(正確には、ブラシレスモータ22のロータの回転位置)に応じて所定の信号を出力する。
As shown in FIG. 2, the
刈払機10は、モータコントローラ70とモータ電力線61、62、63を備えている。モータコントローラ70は、後方ユニット40に配置されており、バッテリパック44へ電気的に接続される。モータ電力線61、62、63は、後方ユニット40に位置するモータコントローラ70を、前方ユニット20に位置するブラシレスモータ22へ電気的に接続する。第1のモータ電力線61は、ブラシレスモータ22のU相コイル22u(又はU相端子)に接続されており、第2のモータ電力線62は、ブラシレスモータ22のV相コイル22v(又はU相端子)に接続されており、第3のモータ電力線63は、ブラシレスモータ22のW相コイル22w(又はU相端子)に接続されている。モータ電力線61、62、63は、操作棹30に沿って配置されており、後方ユニット40から前方ユニット20まで伸びている。これらの構成により、バッテリパック44は、モータコントローラ70を介して、ブラシレスモータ22へ電気的に接続される。即ち、バッテリパック44からの電力は、モータコントローラ70を介して、ブラシレスモータ22へ供給される。
The
刈払機10は、センサ電力線64、65と、センサ信号線66、67、68を備えている。センサ電力線64、65は、後方ユニット40からホールセンサ24へ動作電力を供給する導電線である。センサ電力線64、65は、操作棹30に沿って配置されており、後方ユニット40から前方ユニット20まで伸びている。センサ信号線66、67、68は、ホールセンサ24の出力信号をモータコントローラ70へ送信する導電線である。センサ信号線66、67、68は、操作棹30に沿って配置されており、前方ユニット20から後方ユニット40まで伸びている。
The
刈払機10は、定電圧回路42と遮断回路46を備えている。定電圧回路42と遮断回路46は、後方ユニット40に配置されており、バッテリパック44へ電気的に接続される。定電圧回路42は、モータコントローラ70やホールセンサ24に供給される電源電圧を生成する。遮断回路46は、バッテリパック44とモータコントローラ70を電気的に接続する回路上に配置されており、バッテリパック44とモータコントローラ70とを電気的に接続/遮断することができる。本実施例の遮断回路46は、一例であるが、電界効果トランジスタ(MOSFET)である。
The
モータコントローラ70は、スイッチング素子71,72,73,74,75,76と、ゲートドライバ78と、処理部80を備えている。スイッチング素子71,72,73,74,75,76は、電界効果トランジスタであり、詳しくは、絶縁ゲートを有するMOSFETである。スイッチング素子71は、バッテリパック44の正極側電源電位と第1のモータ電力線61を接続している。スイッチング素子72は、バッテリパック44の正極側電源電位と第2のモータ電力線62を接続している。スイッチング素子73は、バッテリパック44の正極側電源電位と第3のモータ電力線63を接続している。スイッチング素子74は、バッテリパック44の負極側電源電位と第1のモータ電力線61を接続している。スイッチング素子75は、バッテリパック44の負極側電源電位と第2のモータ電力線62を接続している。スイッチング素子76は、バッテリパック44の負極側電源電位と第3のモータ電力線63を接続している。
The
ゲートドライバ78は、処理部80から出力される制御信号に応じて、各々のスイッチング素子71,72,73,74,75,76を導通と非導通の間で切り替えることで、各々のモータ電力線61、62、63に流れる電流を制御して、ブラシレスモータ22を回転させる。なお、ブラシレスモータ22が回転している時に、ゲートドライバ78がスイッチング素子71,72,73,74,75,76を全て非導通とすると、ブラシレスモータ22への電力供給が遮断され、ブラシレスモータ22は慣性による回転を継続した後、停止する。また、ブラシレスモータ22が回転している時に、ゲートドライバ78がスイッチング素子71,72,73を非導通とし、スイッチング素子74,75,76を導通とすると、ブラシレスモータ22にはいわゆる短絡ブレーキがかかり、ブラシレスモータ22の回転は即座に停止する。
The
処理部80は、ホールセンサ24、トリガ34、方向セレクタ36、速度ダイヤル48、ジャイロセンサ52から出力される信号に応じて、ゲートドライバ78に制御信号を出力する。ブラシレスモータ22が回転している時に、処理部80は、ホールセンサ24からの出力信号に基づいて、ブラシレスモータ22の回転位置を特定することができる。そして、処理部80は、ブラシレスモータ22の回転位置に応じて、スイッチング素子71,72,73,74,75,76の動作を調整し、ブラシレスモータ22の各コイル22u、22v、22wに流れる電流の向きを切り替えることで、ブラシレスモータ22の回転を制御することができる。
The
また、処理部80は、トリガ34、方向セレクタ36、速度ダイヤル48からの出力信号に応じて、ブラシレスモータ22の回転の駆動・停止、回転方向、回転速度等を制御する。
Further, the
処理部80は、ホールセンサ24からの出力信号に基づいて、ブラシレスモータ22の回転速度を特定することができる。このため、ホールセンサ24と処理部80は、ブラシレスモータ22の回転速度を検出する回転速度センサ82を構成している。
The
また、処理部80は、ジャイロセンサ52からの出力信号に基づいて、刈払機10の姿勢角を特定することができる。このため、ジャイロセンサ52と処理部80は、刈払機10の姿勢角を検出する姿勢角センサ84を構成している。
Further, the
以下では図3を参照しながら、処理部80が行う処理について説明する。ユーザによって電源スイッチ50がオフからオンに操作され、定電圧回路42を介して処理部80に電源電圧が供給されると、処理部80は図3に示す処理を実行する。
Hereinafter, the processing performed by the
S2では、処理部80は、トリガ34がオフからオンに切り換わるまで待機する。トリガ34がオンになると(YESになると)、処理はS4へ進む。
In S2, the
S4では、処理部80は、ゲートドライバ78に制御信号を出力して、ブラシレスモータ22を駆動する。これによって、ブラシレスモータ22が回転を開始する。
In S4, the
S6では、処理部80は、ホールセンサ24からの出力信号に基づく、ブラシレスモータ22の回転速度の特定を開始する。なお、ブラシレスモータ22を駆動している間、処理部80は、ホールセンサ24、方向セレクタ36、速度ダイヤル48からの出力信号に基づいて、ブラシレスモータ22が、方向セレクタ36で選択された回転方向に、速度ダイヤル48で選択された回転速度で回転するように、スイッチング素子71,72,73,74,75,76の動作を制御する。
In S6, the
S8では、処理部80は、ジャイロセンサ52からの出力信号に基づく、刈払機10の姿勢角の特定を開始する。
In S8, the
S10では、処理部80は、S2でトリガ34がオンになってからの経過時間が所定時間(例えば100ms)に達したか否かを判断する。トリガ34がオンになってからの経過時間が所定時間に達していない場合(NOの場合)、いまだブラシレスモータ22の回転速度が安定しておらず、キックバックの判定の要否を判断できないので、処理はS12へ進む。
In S10, the
S12では、処理部80は、トリガ34がオフになったか否かを判断する。トリガ34がオフになっていない場合(NOの場合)、処理はS10へ戻る。トリガ34がオフになっている場合(YESの場合)、処理はS14へ進む。
In S12, the
S14では、処理部80は、スイッチング素子71,72,73,74,75,76を全て非導通に切り換えて、ブラシレスモータ22への電力供給を停止する。これによって、ブラシレスモータ22は慣性により回転を継続した後、停止する。S14の後、処理はS2へ戻る。
In S14, the
S10で、トリガ34がオンになってからの経過時間が所定時間に達した場合(YESの場合)、処理部80は、ブラシレスモータ22の回転速度が安定したと判断して、処理はS16へ進む。
In S10, when the elapsed time since the
S16では、処理部80は、ブラシレスモータ22の回転速度が所定回転速度(例えば5000rpm)以上であるか否かを判断する。ブラシレスモータ22の回転速度が所定回転速度に満たない場合(NOの場合)、処理部80は、キックバックの判定が不要であると判断し、処理はS12へ進む。ブラシレスモータ22の回転速度が所定回転速度以上の場合(YESの場合)、処理部80は、キックバックの判定が必要であると判断し、処理はS18へ進む。
In S16, the
S18では、処理部80は、過去の所定期間(例えば32ms)の間での、ブラシレスモータ22の回転速度の変化量ΔNを特定する。回転速度の変化量ΔNは、過去の所定期間の間での、ブラシレスモータ22の回転速度の最大値と最小値をそれぞれ特定し、両者の差を取ることによって特定される。
In S18, the
S20では、処理部80は、S18で特定された回転速度の変化量ΔNが所定のしきい値ΔNthを超えているか否かを判断する。ΔNがΔNthを超えている場合(YESの場合)、処理はS22へ進む。
In S20, the
S22では、処理部80は、ブラシレスモータ22が減速中であるか否かを判断する。ブラシレスモータ22が減速中である場合(YESの場合)、処理はS24へ進む。
In S22, the
図4は、刈払機10にキックバックが生じた時の、ブラシレスモータ22の回転速度の経時的な変化を示している。キックバックが生じると、ブラシレスモータ22の回転速度が急激に低下する。そこで、本実施例の刈払機10では、現在の時刻t2と、時刻t2から所定期間遡った時刻t1の間での、ブラシレスモータ22の回転速度の変化量ΔNに基づいて、キックバックが生じたか否かを判断する。図3のS18、S20、S22の処理において、ブラシレスモータ22の回転速度が急激に低下したことが検出されると、処理部80は、キックバックが生じたと判断して、S24の処理を実行する。
FIG. 4 shows a change over time in the rotation speed of the
S24では、処理部80は、スイッチング素子71,72,73を非導通とし、スイッチング素子74,75,76を導通として、ブラシレスモータ22に短絡ブレーキをかける。これによって、ブラシレスモータ22は慣性による回転を伴うことなく、即座に停止する。S24の後、処理はS26へ進む。
In S24, the
S26では、処理部80は、トリガ34がオフになるまで待機する。トリガ34がオフになると(YESになると)、処理はS2へ戻る。
In S26, the
S20において、ΔNがΔNth以下である場合(NOの場合)、および、S22において、ブラシレスモータ22が減速中ではない場合(NOの場合)、処理はS28へ進む。
In S20, when ΔN is ΔNth or less (NO), and in S22, when the
S28では、処理部80は、過去の所定期間(例えば32ms)の間での、刈払機10の姿勢角の変化量Δθを特定する。
In S28, the
S30では、処理部80は、刈払機10の姿勢角の変化量Δθが所定のしきい値Δθthを超えているか否かを判断する。ΔθがΔθthを超えている場合、処理はS24へ進む。ΔθがΔθth以下の場合、処理はS12へ進む。
In S30, the
図5は、刈払機10にキックバックが生じた時の、刈払機10の姿勢角の経時的な変化を示している。キックバックが生じると、刈払機10の姿勢角が急激に変化する。そこで、本実施例の刈払機10では、現在の時刻t2と、時刻t2から所定期間遡った時刻t1の間での、ブラシレスモータ22の姿勢角の変化量Δθに基づいて、キックバックが生じたか否かを判断する。図3のS28、S30の処理において、刈払機10の姿勢角が急激に変化したことが検出されると、処理部80は、キックバックが生じたと判断して、S24の処理を実行して、ブラシレスモータ22に短絡ブレーキをかける。
FIG. 5 shows a change over time in the posture angle of the
図3のS18、S20、S22の処理のように、ホールセンサ24の出力信号を用いてブラシレスモータ22の回転速度を特定し、ブラシレスモータ22の回転速度の低下からキックバックを判定する手法には、キックバックの発生を速やかに検出することができるという利点がある。しかしながら、キックバックが発生したときの回転速度の低下は、ブレード12の重さによって異なるものとなり、軽いブレード12の場合は回転速度が大きく低下するものの、重いブレード12の場合は回転速度がそれほど低下しない。このため、S18、S20、S22の処理のみを行った場合、重いブレード12を使用した時に、キックバックの発生を検出できないおそれがある。
As in the processes of S18, S20, and S22 of FIG. 3, the method of specifying the rotation speed of the
他方、図3のS28、S30の処理のように、ジャイロセンサ52を用いて刈払機10の姿勢角を特定し、刈払機10の姿勢角の変化からキックバックを判定する手法には、ブレード12の重さに関わりなくキックバックの発生を検出することができるという利点がある。しかしながら、一般的に、ジャイロセンサ52の応答速度は、ホールセンサ24の応答速度よりも遅いので、S28、S30の処理のみを行った場合、キックバックの発生を速やかに検出できないおそれがある。
On the other hand, as in the processes of S28 and S30 of FIG. 3, the
本実施例の刈払機10では、S18、S20、S22の処理による、ブラシレスモータ22の回転速度の低下に基づくキックバックの判定と、S28、S30の処理による、刈払機10の姿勢角の変化に基づくキックバックの判定の両方を実行する。このような構成とすることによって、ブラシレスモータ22の回転速度の低下に基づいてキックバックの発生を速やかに検出することができるとともに、重いブレード12が使用されており、回転速度がそれほど低下しない場合であっても、刈払機10の姿勢角に変化に基づいて、確実にキックバックの発生を検出することができる。
In the
以上のように、1つまたはそれ以上の実施形態において、刈払機10(作業機の例)は、ブレード12(作業要素の例)と、ブレード12を駆動するブラシレスモータ22(駆動部の例)と、ブラシレスモータ22の回転速度(駆動速度の例)を検出する回転速度センサ82(駆動速度検出部の例)と、刈払機10の姿勢角の変化量(動き量の例)を検出する姿勢角センサ84(運動状態検出部の例)と、ブラシレスモータ22の回転速度と刈払機10の姿勢角の変化量に関連する所定条件が満たされた場合に、ブラシレスモータ22を制動する処理部80(制動部の例)を備えている。
As described above, in one or more embodiments, the brush cutter 10 (example of a working machine) includes a blade 12 (an example of a working element) and a brushless motor 22 (an example of a driving unit) for driving the
刈払機10においてキックバックが発生すると、ブラシレスモータ22の回転速度が急激に低下するとともに、刈払機10の姿勢角が大きく変化する。上記の構成によれば、ブラシレスモータ22の回転速度と、刈払機10の姿勢角の変化量の両方を用いて、キックバックが発生したか否かを判定するので、ブレード12が重く、キックバックの発生時にブラシレスモータ22の回転速度がそれほど低下しない場合であっても、キックバックの発生を確実に検出することができる。
When kickback occurs in the
1つまたはそれ以上の実施形態において、処理部80は、ブラシレスモータ22の回転速度に関連する第1の所定条件が満たされた場合(図3のS20、S22)に、ブラシレスモータ22を制動し(図3のS24)、刈払機10の姿勢角の変化量に関連する第2の所定条件が満たされた場合(図3のS30)にも、ブラシレスモータ22を制動する(図3のS24)。
In one or more embodiments, the
上記の構成によれば、キックバックが発生したか否かの判定を、簡素化された条件によって行うことができるので、複雑な条件を用いて判定を行う場合に比べて、キックバックの発生を速やかに検出することができる。 According to the above configuration, it is possible to determine whether or not a kickback has occurred under simplified conditions, so that a kickback can occur as compared with the case where the determination is made using complicated conditions. It can be detected quickly.
1つまたはそれ以上の実施形態において、処理部80は、第1の所定条件が満たされるか否かを判定し(図3のS20、S22)、第1の所定条件が満たされる場合に、ブラシレスモータ22を制動し(図3のS24)、第1の所定条件が満たされない場合に、第2の所定条件が満たされるか否かを判定し(図3のS30)、第2の所定条件が満たされる場合に、ブラシレスモータ22を制動する(図3のS24)。
In one or more embodiments, the
一般に、ブラシレスモータ22の回転速度を検出する回転速度センサ82の応答速度は、刈払機10の姿勢角の変化量を検出する姿勢角センサ84の応答速度に比べて速い。上記の構成によれば、応答速度の速い回転速度センサ82を利用した第1の所定条件についての判定を先に行うことによって、キックバックの発生をより速やかに検出することができる。
Generally, the response speed of the
1つまたはそれ以上の実施形態において、第1の所定条件は、第1の所定時間におけるブラシレスモータ22の回転速度の変化量ΔNが第1のしきい値ΔNthを超えており(図3のS20)、かつブラシレスモータ22が減速中であること(図3のS22)を含んでいる。
In one or more embodiments, the first predetermined condition is that the amount of change ΔN of the rotation speed of the
上記の構成によれば、キックバックの発生に伴ってブラシレスモータ22の回転速度が低下したことを、簡素な判定処理によって速やかに検出することができる。
According to the above configuration, it is possible to quickly detect that the rotation speed of the
1つまたはそれ以上の実施形態において、第2の所定条件は、第2の所定時間における刈払機10の姿勢角の変化量Δθが第2のしきい値Δθthを超えること(図3のS30)を含んでいる。
In one or more embodiments, the second predetermined condition is that the amount of change Δθ of the posture angle of the
上記の構成によれば、キックバックの発生に伴って刈払機10の姿勢角が変化したことを、簡素な判定処理によって速やかに検出することができる。
According to the above configuration, it is possible to quickly detect that the posture angle of the
1つまたはそれ以上の実施形態において、ブラシレスモータ22が駆動部として機能しており、ブラシレスモータ22の回転速度を検出する回転速度センサ82が駆動速度検出部として機能する。
In one or more embodiments, the
上記の構成によれば、ブラシレスモータ22の回転を制御するために設けられている回転速度センサ82を利用して、キックバックの発生を検出することができる。
According to the above configuration, the occurrence of kickback can be detected by using the
1つまたはそれ以上の実施形態において、姿勢角センサ84は、刈払機10の角速度を検出するジャイロセンサ52を備えている。
In one or more embodiments, the
上記の構成によれば、ジャイロセンサ52を利用して刈払機10の姿勢角の変化を検出して、キックバックの発生を確実に検出することができる。
According to the above configuration, the change in the posture angle of the
1つまたはそれ以上の実施形態において、処理部80は、ブラシレスモータ22の結線を変更する短絡ブレーキによって、ブラシレスモータ22を制動する。
In one or more embodiments, the
上記の構成によれば、ブラシレスモータ22を機械的に制動する制動機構を別途設けることなく、ブラシレスモータ22を制動することができる。
According to the above configuration, the
1つまたはそれ以上の実施形態において、刈払機10は、操作棹30と、操作棹30に設けられたハンドル32(把持部の例)を備えている。ブレード12は、操作棹30の先端に設けられている。
In one or more embodiments, the
操作棹30の先端にブレード12が設けられている刈払機10においては、キックバックが発生すると、ハンドル32に作用する力が大きなものとなる。上記の構成によれば、このような刈払機10においてキックバックの発生を確実に検出することができる。
In the
(変形例)
上記の実施例では、処理部80が、キックバックが発生したと判定した場合に、短絡ブレーキによってブラシレスモータ22を完全に停止させる構成について説明した。これとは異なり、処理部80は、キックバックが発生したと判定した場合に、ブラシレスモータ22の回転速度を低減させるように構成されていてもよい。
(Modification example)
In the above embodiment, the configuration in which the
上記の実施例において、図3のS28、S30の処理を先に行い、S18、S20、S22の処理を後に行ってもよい。 In the above embodiment, the processes of S28 and S30 of FIG. 3 may be performed first, and the processes of S18, S20 and S22 may be performed later.
上記の実施例において、図3のS18の処理で、過去の所定期間におけるブラシレスモータ22の回転速度の変化量ΔNと刈払機10の姿勢角の変化量Δθの両方を特定しておき、S20の判定処理で用いるしきい値ΔNthを、刈払機10の姿勢角の変化量Δθに応じて設定してもよい。あるいは、S30の判定処理で用いるしきい値Δθthを、ブラシレスモータ22の回転速度の変化量ΔNに応じて設定してもよい。
In the above embodiment, in the process of S18 of FIG. 3, both the amount of change ΔN of the rotation speed of the
上記の実施例において、刈払機10は、ブラシレスモータ22に設けられているホールセンサ24を用いて、ブラシレスモータ22の回転速度を検出する構成について説明した。これとは異なり、刈払機10は、U相コイル22u、V相コイル22v、W相コイル22wを流れる電流をそれぞれ計測して、それぞれの電流値に基づいてブラシレスモータ22の回転速度を検出してもよい。
In the above embodiment, the
上記の実施例において、刈払機10は、ブラシレスモータ22の回転速度に基づいて、キックバックが発生したか否かを判定する構成について説明した。これとは異なり、刈払機10は、ブレード12の回転速度を検出する回転速度センサを別途設けておいて、ブレード12の回転速度の低下からキックバックの発生を検出する構成としてもよい。
In the above embodiment, the
上記の実施例において、刈払機10は、いわゆる電気的ブレーキによってブラシレスモータ22を制動する構成について説明した。これとは異なり、刈払機10に、ブラシレスモータ22を機械的に制動する、いわゆる機械的ブレーキを設けておいて、処理部80が機械的ブレーキを駆動することでブラシレスモータ22を制動してもよい。
In the above embodiment, the
上記の実施例において、ジャイロセンサ52は、3軸それぞれの角速度を検出する構成について説明したが、ジャイロセンサ52は、少なくともキックバックが発生した時に刈払機10が振れる方向、すなわち前方ユニット20が後方ユニット40に対して右方向に動く方向の角速度を検出できればよい。
In the above embodiment, the configuration in which the
上記の実施例において、ジャイロセンサ52は、後方ユニット40に設けられている構成について説明した。これとは異なり、ジャイロセンサ52は、前方ユニット20に設けられていてもよいし、ハンドル32に設けられていてもよいし、操作棹30に設けられていてもよい。
In the above embodiment, the configuration of the
上記の実施例において、刈払機10は、ジャイロセンサ52によって検出される動き量に基づいて、キックバックが発生したか否かを判定する構成について説明した。これとは異なり、刈払機10は、加速度センサによって検出される動き量に基づいて、キックバックが発生したか否かを判定する構成としてもよい。あるいは、刈払機10は、レーザスキャナや画像認識を利用して、ワークや周囲の環境に対する刈払機10の動き量を特定し、特定された動き量に基づいてキックバックが発生したか否かを判定してもよい。
In the above embodiment, the
上記の実施例では、刈払機10が、バッテリパック44から電力を供給されて動作する構成について説明したが、刈払機10は、電源コードを介して外部電源から電力を供給されて動作する構成としてもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the
上記の実施例では、刈払機10が、ブラシレスモータ22を駆動源としてブレード12を駆動する構成について説明したが、刈払機10は、ブラシレスモータ22以外のモータを駆動源として用いてブレード12を駆動する構成としてもよい。あるいは、刈払機10は、内燃機関等の他の駆動源を用いてブレード12を駆動する構成としてもよい。
In the above embodiment, the configuration in which the
上記の実施例では、作業機が刈払機10であり、作業要素がブレード12である場合について説明した。これとは異なり、作業機は、チェンソー、草刈機、グラインダ、パワーカッタ等の、他の作業機であってもよく、作業要素は、その作業機で使用される任意の作業要素であってもよい。
In the above embodiment, the case where the working machine is the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although specific examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of claims. The techniques described in the claims include various modifications and modifications of the specific examples illustrated above. The technical elements described herein or in the drawings exhibit their technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the techniques illustrated in the present specification or drawings can achieve a plurality of purposes at the same time, and achieving one of the purposes itself has technical usefulness.
10 :刈払機
12 :ブレード
20 :前方ユニット
22 :ブラシレスモータ
22u :U相コイル
22v :V相コイル
22w :W相コイル
24 :ホールセンサ
26 :ブレードカバー
30 :操作棹
30a :前端
30b :後端
32 :ハンドル
32a :右グリップ
32b :左グリップ
34 :トリガ
36 :方向セレクタ
38 :電気コード
40 :後方ユニット
42 :定電圧回路
44 :バッテリパック
46 :遮断回路
48 :速度ダイヤル
50 :電源スイッチ
52 :ジャイロセンサ
61 :第1のモータ電力線
62 :第2のモータ電力線
63 :第3のモータ電力線
64 :センサ電力線
65 :センサ電力線
66 :センサ信号線
67 :センサ信号線
68 :センサ信号線
70 :モータコントローラ
71 :スイッチング素子
72 :スイッチング素子
73 :スイッチング素子
74 :スイッチング素子
75 :スイッチング素子
76 :スイッチング素子
78 :ゲートドライバ
80 :処理部
82 :回転速度センサ
84 :姿勢角センサ
10: Brushing machine 12: Blade 20: Front unit 22:
Claims (9)
作業要素と、
前記作業要素を駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動速度を検出する駆動速度検出部と、
前記作業機の動き量を検出する動き量検出部と、
前記駆動部の前記駆動速度と前記作業機の前記動き量に関連する所定条件が満たされた場合に、前記駆動部を制動する制動部を備えている、作業機。 It ’s a work machine,
Working elements and
A drive unit that drives the work element,
A drive speed detection unit that detects the drive speed of the drive unit,
A movement amount detection unit that detects the movement amount of the work machine, and
A work machine comprising a braking unit that brakes the drive unit when predetermined conditions related to the drive speed of the drive unit and the movement amount of the work machine are satisfied.
前記駆動部の前記駆動速度に関連する第1の所定条件が満たされた場合に、前記駆動部を制動し、
前記作業機の前記動き量に関連する第2の所定条件が満たされた場合にも、前記駆動部を制動する、請求項1の作業機。 The braking part
When the first predetermined condition related to the driving speed of the driving unit is satisfied, the driving unit is braked.
The work machine according to claim 1, wherein the drive unit is braked even when the second predetermined condition related to the movement amount of the work machine is satisfied.
前記第1の所定条件が満たされるか否かを判定し、
前記第1の所定条件が満たされる場合に、前記駆動部を制動し、
前記第1の所定条件が満たされない場合に、前記第2の所定条件が満たされるか否かを判定し、
前記第2の所定条件が満たされる場合に、前記駆動部を制動する、請求項2の作業機。 The braking part
It is determined whether or not the first predetermined condition is satisfied, and
When the first predetermined condition is satisfied, the drive unit is braked and the drive unit is braked.
When the first predetermined condition is not satisfied, it is determined whether or not the second predetermined condition is satisfied.
The working machine according to claim 2, wherein the driving unit is braked when the second predetermined condition is satisfied.
前記駆動速度検出部が、前記モータの回転速度を検出する回転速度センサを備えている、請求項1から5の何れか一項の作業機。 The drive unit includes a motor and
The work machine according to any one of claims 1 to 5, wherein the drive speed detection unit includes a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the motor.
前記作業要素が、前記操作棹の先端に設けられている、請求項1から8の何れか一項の作業機。 The working machine includes an operation paddle and a grip portion provided on the operation paddle.
The work machine according to any one of claims 1 to 8, wherein the work element is provided at the tip of the operation paddle.
Priority Applications (1)
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JP2011020205A (en) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Hitachi Koki Co Ltd | Portable cutter |
JP2018057326A (en) * | 2016-10-05 | 2018-04-12 | 株式会社マキタ | Implement |
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