JP3168218U - 刈払機速度制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】本考案の目的は正常のモードの下に、モータの回転速度を相対的に定速度を確保し、バッテリパックのチャージした毎の操作時間を延長して、バッテリパックの電気エネルギーの利用効率を向上させ、チャージの回数を減少して、操作者の便利を図ると共に、バッテリパックの使用寿命も延長する刈払機の速度制御システムを提供することにある。【解決手段】本考案は定速制御システムを含む刈払機速度制御システムであって、少なくとも二つのシフトを有するシフト調節手段を含み、前記シフト調節手段は定速制御システムの制御回路と接続することを特徴とする刈払機速度制御システムを開示した。本考案の速度制御システムは、ユーザが異なるモードに従って、回転速度の定速シフトを調節し、作業性を効率的に向上させ、バッテリパックの使用時間を延長させた。【選択図】図２

Description

本考案は刈払機、特に刈払機の定速を保持する制御システムに関しており、機械設置の自動制御の技術分野に属する。

市場でバッテリパックを動力源とした刈払機は、通常的に機器の回転速度に特殊な制御を施さず、バッテリが起動したときに、電量が十分で相対的に高い回転速度で運転し、バッテリパックの電量が迅速的に降下し、その後に回転速度はバッテリパックの電量の降下に従って次第に降下して、バッテリパックの電気エネルギーの利用効率は高くはない。

本考案の目的は、正常のモードの下に、モータの回転速度を相対的に定速度を確保し、バッテリパックのチャージした毎の操作時間を延長して、バッテリパックの電気エネルギーの利用効率を向上させ、チャージの回数を減少して、操作者の便利を図ると共に、バッテリパックの使用寿命も延長する刈払機の速度制御システムを提供することにある。

本考案のもう１つの目的は、異なるモードに基づいて刈払気の異なるシフトで定速で運転するように調整することで、操作者が異なるモードの負荷の大小に応じて回転速度を調節して、バッテリパックの電気エネルギーの使用効率を向上させる刈払機の速度制御システムを提供することにある。

前記目的を実現するために、本願は定速制御システムを備える刈払機速度制御システムであって、少なくとも二つのシフトを有し定速制御システムの制御回路と接続するシフト調節手段を更に備えることを特徴とする刈払機速度制御システムを提供する。

前記刈払機速度制御システムは、前記定速制御システムは、速度検出手段を有し、刈払機モータの軸にｎ（ｎ≧１）対のＮ−Ｓ極の磁気リングが取付けられ、前記速度検出手段の磁気リングに近く外円周方向に設置されており、速度検出手段とシフト調節手段は制御回路に接続され、制御回路はモータに接続され、制御回路電源は制御回路に接続され、直流バッテリは制御回路電源及びモータに給電する。

前記刈払機速度制御システムは、前記ｎ＝４を特徴とする。

前記刈払機マルチシフト定速制御システムは、前記速度検出手段がホールセンサであるということを特徴とする。

前記刈払機速度制御システムは、前記制御回路が、
ピンの方形波パルス信号の前縁又は後縁から外部中断を触発して、モータが１回転した時間Ｔを算出し、１回転の時間７をメインプログラムに伝達し戻し、速度の演算及び処理を行ってから、カウンタ変数値をゼロクリアする中断モジュールと、
速度算出モジュールとＰＩＤ制御モジュールを備えるメインプログラムモジュールとを含むＭＣＵを備え、
前記ＰＩＤ制御モジュールは現在算出した速度、及び前の２回の速度並びに予め設定した速度に基づいて、比例、微分、積分の演算を行って、得られた結果を現在の速度の修正に用いて、修正速度に基づいてモータの回転速度を制御することを特徴とする。

前記刈払機の速度制御システムは、速度算出モジュ―ルにおいて、現在の速度＝（１分／ｎ個のパルス周期時間）／減速比を特徴とする。

前記刈払機速度制御システムは、前記ＰＩＤ制御モジュールにおいて、モータの実際的な回転速度を検出することで、カッターの実際的な回転速度を算出し、算出されたカッターの実際的な回転速度は設定された定速値より高ければ、モータを減速させるように制御し、算出されたカッターの実際的な回転速度は設定された定速値より低ければ、モータを加速させるように制御して、カッターの実際的な回転速度を設定された定値のフロート許容範囲に維持する。

前記刈払機速度制御システムの制御方法は、
１）シフト調節手段をあるシフトに設置し、制御回路のＭＣＵはシフト調節手段上の電圧値によって設定されたシフトの状況を判定するステップと、
２）磁気リングはモータに従って回転する時に、磁界は変化し、ホールセンサの出力端子はｎ個の周期の方形波が現れるステップと、
３）制御回路ＭＣＵの中の中断モジュールで、方形波の前縁又は後縁がＭＣＵの中断を触発して、モータが１回転する時間Ｔを算出し、１回転の時間Ｔをメインプログラムに伝達し戻し、速度の演算及び処理を行ってから、カウンタ変数値をゼロクリアするステップと、
４）速度検出モジュールにおいて、中断モジュールで測定したモータが１回転する時間Ｔによって、現在のモータの実際的な回転速度を算出し、その算出した現在の速度をＰＩＤ制御モジュールに送信するステップと、
５）ＰＩＤ制御モジュールにおいて、現在算出された速度、及びその前の２回の速度及び予め設定された速度に基づいて、比例、微分、積分の演算を行って、得られた結果を現在の速度の修正に用いて、修正速度に基づいてモータの回転速度を制御するステップと、
を有することを特徴とする。

前記刈払機速度制御システムの制御方法は、前記ステップ４）において、現在の速度＝（１分／ｎ個のパルス周期時間）／減速比ということを特徴とする。

前記刈払機速度制御システムの制御方法は、前記ステップ５）において、モータの実際的な回転速度を検出してカッターの実際的な回転速度を算出し、算出されたカッターの実際的な回転速度が設定された定速値のフロート許容範囲の上限より高ければ、モータを減速させるように制御し、算出されたカッターの実際的な回転速度が設置された定速値のフロート許容範囲の下限よりも低ければ、モータを増速させるように制御し、カッターの実際的な回転速度を設定された定速値のフロート許容範囲に維持する。

本考案の速度制御システムは、ユーザが異なるモード（例えば、刈り取られた低木の茂みの密度）によって、回転速度の定速のシフトを相応的に調節して、稼動効率を効率的に向上させ、バッテリパックの使用時間を延長する。同時に、速度検出装置に基づいてモータのリアルタイムの速度を検出し、制御回路で現在の速度を修正してから、モータの運転速度を調整して制御して、機器が刈り取りの操作の毎に仕事の初めから完了まで、ツールの回転速度を相対的に定値とすることを確保し、軽荷時に回転速度が高すぎることによって電気エネルギーを浪費すること、や重荷時に回転速度が低すぎることによる動力不足を避けた。

図１は本考案の制御システムの構造略図である。 図２は本考案の制御システムの回路接続図である。 図３は本考案の中断モジュールのプログラムフロー図である。 図４は本考案のメインプログラムのプログラムフロー図である。

ここで、本考案に対して図を組み合わせて更に説明する。
図１は本考案の制御システムの構造略図である。図２は本考案の制御システムの回路接続図である。モータの軸に４つのＮ−Ｓ極を有する磁気リングを取付けて、ホールセンサは磁気リングの外円周方向に近く設けられ、ホールセンサ、シフト電位器或いはシフトスイッチは、それぞれ制御回路と接続し、制御回路はモータと接続し、制御回路電源は制御回路と接続し、直流バッテリは制御回路電源及びモータに電力を提供する。好ましくは、スイッチ電位器ＶＡＲは二つのシフトを有することである。他の実施形態においては、シフト調節手段として、シフト電位器はシフトスイッチで代替され、制御システムはシフトスイッチ上のレベル値を判断することで操作者の現在に設定したシフトを判断する。

本考案の刈払機のマルチシフト定速制御システムの稼動過程は以下の通りである。
制御回路内のＭＣＵはシフトスイッチ上の電圧値を検出してユーザの設置したシフトの状況を判定し、該方式でマルチシフト回転速度の設定を行う。

モータが回転する時に、モータの軸に取付けられる磁気リングもそれにつれて回転する。磁気リング内には４対の磁極があり、磁気リングがモータに従って回転する時に、磁界は変化し、ホールセンサは磁気リングの近傍に取付けられているため、電機エンジンが１回転する毎に、ホールセンサの出力端子に４つの周期の方形波が現れるようになる。制御回路内のＭＣＵは該方形波信号の周期を検出する。方形波信号の周期によって、現在の速度を算出し、現在の速度＝（１分／４つのパルス周期時間）／減速比。

プログラムにおいて、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ）のピンを利用して方形波の周期を測量し、具体的に言えば、ＭＣＵのピン上の方形波を有するパルス信号の前縁又は後縁は、ＭＣＵの外部中断を触発し、中断プログラムにおいてモータが１回転する時間を測量して、該「１回転の時間」をメインプログラムに伝達し戻して、速度の演算及び処理を行う。

メインプログラムにおいて、中断モジュールで測定したモータの１回転した時間Ｔで、現在のモータの実際的な回転速度を算出し、該算出された現在の速度をＰＩＤ制御モジュールに送信し、ＰＩＤ制御モジュールは現在算出された速度、及びその前の速度、クライアントが設置した速度に基づいて、比例、微分、積分の演算を行って、得られた結果を現在の速度の修正に用いる。即ち、モータの実際的な回転速度を検出することで、カッターの実際的な回転速度を算出し、得られたカッターの実際的な回転速度が設定された定速値よりも高ければ、ＰＩＤ制御モジュールでモータの減速を制御し、得られたカッターの実際的な回転速度が設定された定速値よりも低ければ、ＰＩＤ制御モジュールでモータの増速を制御して、できるだけカッターの実際的な回転速度を設定された定速値のフロート許容範囲内に維持する。

本考案において、刈払機（ｂｒｕｓｈ ｃｕｔｔｅｒ）は定速設置を有し、二つの定速シフトを優先的に有し、二つの定速シフト同士の切換によって、刈払機がそれぞれ第１の定速及び第２の定速で運転することができる。速度の検出は、ホールセンサを除いて、他の実施形態においてインダクタンスによっても実現可能である。刈払機については、優先的に、第１の定速値は６０００ｒｐｍであり、その上下に１０％浮動する範囲内さえであれば、第１の定速で運転すると認める。優先的に、第２の定速値は４０００ｒｐｍであり、その上下の１０％浮動する範囲内さえであれば、第２の定速で運転すると認める。ここでの６０００ｒｐｍ，４０００ｒｐｍは何れもカッターの回転速度であり、モータの回転は減速手段を介してカッターに伝達し、前記減速手段は本考案と直接的に係っておらず、且つ従来技術には多種類の応用可能な減速手段が既に存在するので、ここで詳述しない。当然、定速値を他の数値の回転値と設定することができる。本考案の刈払機も２つに限らない定速段を有することができる。異なった定速段の設置も他の直流工具に応用することができる。消費者は機器の応用した異なるモードに従って、回転速度を合理的に調節することができる。稼動効率を向上させて、バッテリパックの稼動時間を延長させることができる。

以上では、好ましい実施例によって本考案を開示したが、それが本考案を限定するためのものではない。同等の差替え又は効果同一の変換方式で取得した技術案さえであれば、何れも本考案の保護範囲に入る。

Claims (7)

1. 定速制御システムを含む刈払機速度制御システムであって、少なくとも二つのシフトを有するシフト調節手段を含み、前記シフト調節手段は定速制御システムの制御回路と接続することを特徴とする刈払機速度制御システム。
2. 前記刈払機速度制御システムにおいて、前記定速制御システムは、速度検出手段を有し、刈払機モータの軸にｎ（ｎ≧１）対のＮ−Ｓ極の磁気リングが取付けられ、前記速度検出手段の磁気リングに近く外円周方向に設置されており、速度検出手段とシフト調節手段は制御回路に接続され、制御回路はモータに接続され、制御回路電源は制御回路に接続され、直流バッテリは制御回路電源及びモータに給電することを特徴とする請求項１記載の刈払機速度制御システム。
3. 前記ｎ＝４ということを特徴とする請求項２記載の刈払機速度制御システム。
4. 前記速度検出手段はホールセンサであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の刈払機速度制御システム。
5. 前記制御回路が、
   ピンの方形波パルス信号の前縁又は後縁から外部中断を触発して、モータが１回転した時間Ｔを算出し、１回転の時間Ｔをメインプログラムに伝達し戻し、速度の演算及び処理を行ってから、カウンタ変数値をゼロクリアする中断モジュールと、
   速度算出モジュールとＰＩＤ制御モジュールを備えるメインプログラムモジュールとを含むＭＣＵを備え、
   前記ＰＩＤ制御モジュールは現在算出した速度、及び前の２回の速度並びに予め設定した速度に基づいて、比例、微分、積分の演算を行って、得られた結果を現在の速度の修正に用いて、修正速度に基づいてモータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の刈払機速度制御システム。
6. 速度算出モジュ―ルにおいて、現在の速度＝（１分／ｎ個のパルス周期時間）／減速比ということを特徴とする請求項５記載の刈払機速度制御システム。
7. 前記刈払機速度制御システムは、前記ＰＩＤ制御モジュールにおいて、モータの実際的な回転速度を検出することで、カッターの実際的な回転速度を算出し、算出されたカッターの実際的な回転速度は設定された定速値より高ければ、モータを減速させるように制御し、算出されたカッターの実際的な回転速度は設定された定速値より低ければ、モータを加速させるように制御して、カッターの実際的な回転速度を設定された定値のフロート許容範囲に維持することを特徴とする請求項５記載の刈払機速度制御システム。

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