JP5836234B2 - ランマの転倒検出装置 - Google Patents

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Description

この発明はランマの転倒検出装置に関し、より詳しくは建設作業で使用されるランマの転倒を検出してエンジンを停止させるようにした装置に関する。
建設作業機械の一種として、エンジンに接続されて回転する出力軸の回転を可動部材の重力方向における上下動に変換する変換機構が収容される可動部と、それに接続される整地板と、操作者が操作自在なハンドルを備え、可動部材の上下動の衝撃力によって整地板で接地面を締め固めるようにしたランマは、良く知られている。
ランマは操作者がハンドルを操作しつつ可動部材の上下動の衝撃力によって接地面を締め固めるようにしていることから、その転倒を迅速に検出してエンジンを停止させることが望ましい。そのため、特許文献１記載の技術において、圧力センサを用いてエンジンのオイルポンプの吐出口からオイルが吐出されているか否か検出し、吐出されないとき、ランマが転倒したと判定してエンジンを停止させることが提案される。
特開２０１１−２２６３１９号公報
特許文献１記載の技術は上記のように構成することでランマの転倒を検出してエンジンを停止させているが、転倒の検知に圧力センサからなる専用のセンサを必要とするため、構成が複雑となる不都合があった。また、振動や傾斜による通常使用時のオイルの圧力変化を転倒と誤認しないように、転倒の検出からエンジン停止までに時間がかかる不都合もあった。
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、専用のセンサを必要とすることなく、迅速にランマの転倒を検出してエンジンを停止させるようにしたランマの転倒検出装置を提供することにある。
上記した課題を解決するために、請求項１にあっては、エンジンに接続されて回転する出力軸が収容されるクランクケースと、前記出力軸の回転を可動部材の重力方向における上下動に変換する変換機構が収容される可動部と、前記可動部に接続される整地板と、操作者が操作自在なハンドルとを備え、前記可動部材の上下動の衝撃力によって前記整地板で接地面を締め固めるようにしたランマの転倒検出装置において、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンがアイドル回転数を超えるランマ作業回転数で運転されているとき、前記検出されたエンジンの回転数が前記アイドル回転数未満の値に設定されるしきい値以下に減少したか否か判断し、前記検出されたエンジンの回転数が前記しきい値以下に減少したと判断されるとき、前記ランマが転倒したと判定するランマ転倒判定手段と、前記ランマが転倒したと判定されるとき、前記エンジンを停止させるエンジン停止手段とを備える如く構成した。
請求項２に係るランマの転倒検出装置にあっては、前記ランマ転倒判定手段は、前記検出されたエンジンの回転数が、前記しきい値以下に減少、かつ、作業時のランマ作業回転数から所定回転数以上減少したか否か判断し、前記検出されたエンジンの回転数が前記しきい値以下に減少、かつ、前記作業時のランマ作業回転数から前記所定回転数以上減少したと判断されるとき、前記ランマが転倒したと判定する如く構成した。
請求項１に係るランマの転倒検出装置にあっては、エンジンの回転数を検出し、エンジンがアイドル回転数を超えるランマ作業回転数で運転されているとき、検出されたエンジンの回転数がアイドル回転数未満の値に設定されるしきい値以下に減少したか否か判断し、しきい値以下に減少したと判断されるとき、ランマが転倒したと判定すると共に、エンジンを停止させる如く構成したので、専用のセンサを必要とすることなく、迅速かつ精度良くランマの転倒を検出してエンジンを停止させることができる。
即ち、発明者達は、ランマが転倒すると、エンジンの回転数がランマ作業回転数からアイドル回転数未満の値に設定されるしきい値以下に急減速することを見出してこの発明をなしたものである。転倒直後にエンジン回転数が急減速するのは、可動部の運動によってハンドルを軸として整地板が接地面を蹴るため、その負荷によるものと考えられる。
エンジンの回転数はエンジンの制御に使用される既存のセンサで検出可能であることから専用のセンサを必要とする不都合がないと共に、上記した知見に基づき、検出された回転数がアイドル回転数未満の値に設定されるしきい値以下に減少したと判断されるとき、ランマが転倒したと判定してエンジンを停止させるように構成したので、ランマの転倒を迅速かつ精度良く検出することができてエンジンを迅速に停止させることができる。
また、エンジンがアイドル回転数を超えるランマ作業回転数で運転されているとき、エンジンの回転数がしきい値以下に減少したか否か判断することでランマの転倒を判定するようにしたので、アイドル運転時にメンテナンスなどのために操作者が故意にランマを横倒した場合、転倒と誤判定されてエンジンが停止されることがないので、エンジンを再始動するなどの不要な手間が生じることがない。
請求項２に係るランマの転倒検出装置にあっては、検出されたエンジンの回転数が、しきい値以下に減少、かつ、作業時のランマ作業回転数から所定回転数以上減少したか否か判断し、しきい値以下に減少、かつ、作業時のランマ作業回転数から所定回転数以上減少したと判断されるとき、ランマが転倒したと判定する如く構成したので、即ち、発明者達は、ランマが転倒すると、エンジンの回転数がランマ作業回転数からアイドル回転数未満の値に設定されるしきい値以下に所定回転数以上急減速することを見出してこの発明をなしたので、上記した効果に加え、ランマの転倒を一層確実に判定することができる。
この発明の第１実施例に係るランマの転倒検出装置が前提とするランマの側面図である。 図１に示すランマの上面図である。 図１に示すランマの（部分）正面図である。 図１に示すＥＣＵの動作を示すブロック図である。 第１実施例に係る装置の動作を示すフロー・チャートである。 図５の動作を説明する、発明者達の実験データを示すタイム・チャートである。 図１に示すランマが転倒したときの挙動を示す説明図である。 この発明の第２実施例に係る装置の動作を示すフロー・チャートである。 図８の動作を説明する、発明者達の実験データを示すタイム・チャートである。
以下、添付図面に即してこの発明に係るランマの転倒検出装置を実施するための形態について説明する。
図１はこの発明の第１実施例に係るランマの転倒検出装置が前提とするランマの側面図、図２はそのランマの上面図、図３はそのランマの（部分）正面図である。
図１において、符号１０はランマを示す。ランマ１０はエンジン１２を備え、そのクランク軸（図示せず）に接続されて回転する出力軸（図示せず）が収容されるクランクケース１０ａと、出力軸の回転を可動部材の重力方向における上下動に変換する変換機構（図示せず）が収容される可動部１０ｂと、可動部１０ｂに接続される整地板１０ｃと、操作者Ｐが操作自在なハンドル１０ｄとを備える。
図示は省略するが、ランマ１０において、エンジン１２のクランク軸に接続されて回転する出力軸は、変換機構によってピストンロッドなどの可動部材の上下動（往復直線運動）に変換される。可動部材はピストンロッドに接続されるピストンとバネが配置される内筒とそれに嵌合される外筒からなる振動伝達部材を介して整地板１０ｃに接続される。
かかる構成によって、ランマ１０は可動部材の上下動、より具体的にはエンジン１２の爆発（燃焼）によって重力方向において上方に跳ね上がり、次いで自然落下するときの衝撃力によって整地板１０ｃで接地面１００を締め固めるように構成される。
エンジン１２は空冷式の４サイクル単気筒ＯＨＶ型でガソリンを燃料とし、例えば１００ｃｃ程度の排気量を有し、農業、建設などの産業用小型作業機の動力源として使用される汎用内燃機関からなる。
図３に良く示す如く、エンジン１２のシリンダブロック１４の内部に形成されたシリンダ（気筒）１６には、ピストン２０が往復動自在に収容される。シリンダブロック１４は上方でシリンダヘッド２２が取り付けられてピストン２０の頂部との間に燃焼室２４が形成される一方、下方でクランクケース２６が取り付けられ、その内部にはクランク軸３０が回転自在に収容される。クランク軸３０はピストン２０にコンロッド３２を介して連結される。
エアクリーナ（図示せず）から吸入された吸気は吸気管（図示せず）を流れ、燃料供給管を介して燃料タンク３４に接続されるキャブレタ（図示せず）から燃料を噴霧されて混合気が生成される。生成される混合気はスロットルバルブ（図示せず）で流量を調整され、吸気バルブ（図示せず）が開かれるとき、燃焼室２４に流入する。
燃焼室２４に流入した混合気は、点火プラグ３６で点火されて燃焼してピストン２０を駆動する。燃焼によって生じた排ガスは排気バルブ（図示せず）が開かれるとき、排気管（図示せず）を流れて外部に放出される。
クランク軸３０の一端はランマ１０の出力軸に接続されると共に、他端にはフライホイール（図示せず）が取り付けられる。フライホイールの外側にはカバー４０が取り付けられると共に、その付近には操作者の操作自在にリコイルスタータ４２が設けられる。
また、フライホイールの外側位置においてクランクケース２６にはパルサコイル４４が取り付けられる。パルサコイル４４は、フライホイールの表面側に取り付けられた１個のマグネットと相対回転してその磁束と交錯することで、上死点付近の所定のクランク角度でクランク軸３０の１回転当たり（３６０度当たり）１個の出力を生じる。
また、クランクケース２６の内側位置には発電コイル（図示せず）が取り付けられ、フライホイールの裏面側に取り付けられた複数個のマグネットとの相対回転に伴って起電力を生じるＡＣＧ（交流発電機）として機能する。
エンジン１２のハウジング４６上の適宜位置には操作者（ユーザ）に操作自在にスロットルレバー５０（図２に示す）が配置される。スロットルレバー５０はスロットルバルブにケーブル５２などを介して接続され、操作者の操作に応じてスロットル開度がアイドル回転数（例えば１８００ｒｐｍ）に相当する全閉位置、またはランマ作業回転数（例えば３６００ｒｐｍ）に相当する全開位置となるようにスロットルバルブを駆動する。
また、ハウジング４６上の適宜位置には操作者に操作自在なメインスイッチ５６が配置される。メインスイッチ５６は操作者によってオフ位置に操作されるとき、点火コイルのエネルギラインをアースさせることでエンジン１２を停止させ、ランマ１０も停止させる。
パルサコイル４４の出力はＥＣＵ（Electronic Control Unit。電子制御ユニット）７０に送られる。
図４はＥＣＵ７０の動作を示すブロック図である。
図示の如く、ＥＣＵ７０は、エンジン回転数検出部７０ａと、ランマ転倒判定部７０ｂと、点火信号オン／オフ部７０ｃを備える。
エンジン回転数検出部７０ａは、パルサコイル４４の出力を入力し、入力された出力の時間間隔を計測（カウント）してエンジン１２の回転数を検出して出力する。
ランマ転倒判定部７０ｂはエンジン回転数検出部７０ａの出力を入力し、エンジン回転数検出部７０ａで検出されたエンジン回転数に基づいてランマ１０の転倒の有無を判定し、転倒と判定されるとき、点火信号オン／オフ部７０ｃを介して点火信号をオフにさせ、点火プラグ３６への通電を停止（点火を停止）する。
図５はＥＣＵ７０のランマ転倒判定部７０ｂの動作を詳細に示す（この実施例に係る装置の動作を示す）フロー・チャート、図６は図５の動作を説明する、発明者達の実験データを示すタイム・チャート、図７は転倒したランマの挙動を示す説明図である。
図５フロー・チャートに示す処理は、図６タイム・チャートにおいて操作者によってリコイルスタータ４２が操作されてエンジン１２が始動された時刻ｔ１で開始する。
以下説明すると、Ｓ１０においてエンジン回転数を検出する。これは図４のエンジン回転数検出部７０ａの出力を読み込むことで行う。
次いでＳ１２に進み、検出されたエンジン回転数から、エンジン１２がアイドル回転数（例えば１８００ｒｐｍ）を超えるランマ作業回転数（例えば３６００ｒｐｍ）で運転されているか否か判断する。
図６に示す如く、時刻ｔ１で操作者によってエンジン１２が始動された後、適宜な時刻、例えば時刻ｔ２でスロットルレバー５０が操作されてスロットル開度がアイドル回転数（例えば１８００ｒｐｍ）に相当する全閉位置からランマ作業回転数（例えば３６００ｒｐｍ）に相当する全開位置となるように指示された筈であることから、エンジン回転数がその回転数にあるか否か判断する。
Ｓ１２で否定されるときはＳ１０に戻る一方、肯定されるときはＳ１４に進み、検出されたエンジン回転数がしきい値以下か（しきい値以下に減少したか）否か判断する。しきい値はアイドル回転数（例えば１８００ｒｐｍ）未満の値（例えば１５００ｒｐｍ）に設定される。
Ｓ１４で否定されるときはＳ１０に戻る一方、肯定されてエンジン回転数がしきい値以下に減少したと判断されるときはＳ１６に進み、操作者によってハンドル１０ｄが把持されて動作していた筈のランマ１０が操作者の手を離れて転倒したと判定し、Ｓ１８に進み、点火スイッチ６２を開放することでエンジン１２の点火を中止し、エンジン１２を停止させる。
Ｓ１４で肯定されるとき、ランマ１０が転倒したと判定するのは、先に述べた通り、ランマ１０が転倒すると、図６タイム・チャートの時刻ｔ３に示す如く、エンジン回転数がランマ作業回転数（例えば３６００ｒｐｍ）からアイドル回転数（例えば１８００ｒｐｍ）未満に設定されるしきい値（例えば１５００ｒｐｍ）以下に急減速することを発明者達が見出してこの発明をなしたからである。
転倒直後にエンジン回転数が急速に減少するのは、図７に示す如く、ランマ１０の可動部１０ｂの運動によってハンドル１０ｄを軸として整地板１０ｃが接地面１００を蹴るため、その負荷によるものと考えられる。発明者達が知見した限り、ランマ１０はこの後、矢印で示す方向に移動し、エンジン１２が停止されて移動を中止した。
尚、図６タイム・チャートに示す如く、エンジン回転数は時刻ｔ３でしきい値以下に減少し、次いでランマ作業回転数に向けて増加し、反転して再びしきい値に向けて減少する挙動を繰り返し、時刻ｔ４で点火が中止され、時刻ｔ５でエンジンが停止されて終了した。
第１実施例に係るランマの転倒検出装置にあっては上記のように構成したので、エンジン回転数はエンジン１２の制御に使用される既存のセンサで検出可能であることから専用のセンサを必要とする不都合がないと共に、検出されたエンジン回転数がアイドル回転数未満に設定されるしきい値以下に減少したと判断されるとき、ランマ１０が転倒したと判定してエンジン１２を停止させるように構成したので、ランマ１０の転倒を迅速かつ精度良く検出してエンジン１２を迅速に停止させることができる。
また、エンジン１２がアイドル回転数を超えるランマ作業回転数で運転されているとき、エンジン回転数がしきい値以下に減少したか否か判断することでランマ１０の転倒を判定するようにしたので、アイドル運転時にメンテナンスなどのために操作者が故意にランマ１０を横倒した場合、転倒と誤判定されてエンジン１２が停止されることがないので、エンジン１２を再始動するなどの不要な手間が生じることがない。
図８はこの発明の第２実施例に係るランマの転倒検出装置の動作を示す、図５と同様のフロー・チャート、図９は図８の動作を説明する、図６と同様の発明者達の実験データを示すタイム・チャートである。
第２実施例の動作も第１実施例と同様であり、以下説明すると、Ｓ１００においてエンジン回転数を検出し、Ｓ１０２に進み、検出されたエンジン回転数から、エンジン１２がアイドル回転数を超えるランマ作業回転数で運転されているか否か判断する。
Ｓ１０２で否定されるときはＳ１００に戻る一方、肯定されるときはＳ１０４に進み、検出された、より正確には今回検出されたエンジン回転数（例えば１５００ｒｐｍ）がしきい値（第１実施例と同一の値。例えば１５００ｒｐｍ）以下か判断する。
Ｓ１０４で否定されるときはＳ１００に戻る一方、肯定されてエンジン回転数がしきい値以下に減少したと判断されるときはＳ１０６に進み、前回検出されたランマ作業回転数（例えば３６００ｒｐｍ）から今回検出された回転数（しきい値相当の１５００ｒｐｍ）の差が所定回転数（例えば２１００ｒｐｍ）以上か否か判断する。尚、「今回」「前回」は図８フロー・チャートの実行時期を意味する。
Ｓ１０６で否定されるときはＳ１００に戻る一方、肯定されるときはＳ１０８に進み、ランマ１０が転倒したと判定し、Ｓ１１０に進み、エンジン１２の点火を中止してエンジン１２を停止させる。
Ｓ１０６で肯定されるとき、ランマ１０が転倒したと判定するのは、発明者達が知見した限り、ランマ１０が転倒すると、図９タイム・チャートの時刻ｔ３に示す如く、前回検出されたエンジン回転数（ランマ作業回転数。例えば３６００ｒｐｍ）と今回検出されたエンジン回転数（しきい値。例えば１５０００ｒｐｍ）の差が所定回転数（例えば２１００ｒｐｍ）以上、換言すれば検出されたエンジン回転数が所定回転数以上（換言すれば所定回転数にわたってあるいは所定回転数だけ）、低下してしきい値以下に減少することを見出してこの発明をなしたからである。
尚、図９タイム・チャートに示す残余の処理は第１実施例と異ならない。
第２実施例に係るランマの転倒検出装置にあっては上記のように構成したので、エンジン回転数はエンジン１２の制御に使用される既存のセンサで検出可能であることから専用のセンサを必要とする不都合がないと共に、検出されたエンジン回転数がアイドル回転数未満に設定されるしきい値以下に減少、かつ、作業時のランマ作業回転数から所定回転数以上減少したと判断されるとき、ランマ１０が転倒したと判定してエンジン１２を停止させるように構成したので、ランマ１０の転倒を一層確実に判定することができる。
上記した如く、第１、第２実施例にあっては、エンジン１２に接続されて回転する出力軸が収容されるクランクケース１０ａと、前記出力軸の回転を可動部材の重力方向における上下動に変換する変換機構が収容される可動部１０ｂと、前記可動部に接続される整地板１０ｃと、操作者Ｐが操作自在なハンドル１０ｄとを備え、前記可動部材の上下動の衝撃力によって前記整地板１０ｃで接地面１００を締め固めるようにしたランマ１０の転倒検出装置（ＥＣＵ７０）において、前記エンジン１２の回転数を検出する回転数検出手段（エンジン回転数検出部７０ａ，Ｓ１０，Ｓ１００）と、前記エンジン１２がアイドル回転数（例えば１８００ｒｐｍ）を超えるランマ作業回転数（例えば３６００ｒｐｍ）で運転されているとき、前記検出されたエンジン１２の回転数（エンジン回転数）が前記アイドル回転数未満の値に設定されるしきい値（例えば１５００ｒｐｍ）以下に減少したか否か判断し、前記検出されたエンジンの回転数が前記しきい値以下に減少したと判断されるとき、前記ランマ１０が転倒したと判定するランマ転倒判定手段（ランマ転倒判定部７０ｂ，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１０８）と、前記ランマ１０が転倒したと判定されるとき、前記エンジン１２を停止させるエンジン停止手段（Ｓ１８，Ｓ１１０）とを備える如く構成したので、専用のセンサを必要とすることなく、迅速にランマ１０の転倒を検出してエンジンを停止させることができる。
即ち、発明者達は、ランマ１０が転倒すると、エンジン１２の回転数がランマ作業回転数からアイドル回転数未満の値に設定されるしきい値以下に急減速することを見出してこの発明をなしたものである。転倒直後にエンジン回転数が急減速するのは、ランマ１０の可動部１０ｂの運動によってハンドル１０ｄを軸として整地板１０ｃが接地面１００を蹴るため、その負荷によるものと考えられる。
エンジン１２の回転数はエンジン１２の点火時期などの通常の制御に使用される既存のセンサで検出可能であることから専用のセンサを必要とする不都合がないと共に、上記した知見に基づき、検出された回転数がアイドル回転数未満の値に設定されるしきい値以下に減少したと判断されるとき、ランマ１０が転倒したと判定してエンジン１２を停止させるように構成したので、ランマ１０の転倒を迅速かつ精度良く検出することができてエンジン１２を迅速に停止させることができる。
また、エンジン１２がアイドル回転数を超えるランマ作業回転数で運転されているとき、エンジン１２の回転数がしきい値以下に減少したか否か判断することでランマ１０の転倒を判定するようにしたので、アイドル運転時にメンテナンスなどのために操作者が故意にランマ１０を横倒した場合、転倒と誤判定されてエンジンが停止されることがないので、エンジン１２を再始動するなどの不要な手間が生じることがない。
また、前記ランマ転倒判定手段（ランマ停止判定部７０ｂ）は、前記検出されたエンジン１２の回転数が、前記しきい値（例えば１５００ｒｐｍ）以下に減少、かつ、作業時のランマ作業回転数（例えば３６００ｒｐｍ）から所定回転数（例えば２１００ｒｐｍ）以上減少したか否か判断し、前記検出されたエンジンの回転数が前記しきい値以下に減少、かつ、前記作業時のランマ作業回転数から前記所定回転数以上減少したと判断されるとき、前記ランマが転倒したと判定する（Ｓ１０４，Ｓ１０６）如く構成したので、即ち、発明者達は、ランマ１０が転倒すると、エンジン１２の回転数がランマ作業回転数（例えば３６００ｒｐｍ）からアイドル回転数未満の値に設定されるしきい値（例えば１５００ｒｐｍ）以下に所定回転数（例えば２１００ｒｐｍ）以上急減速することを見出してこの発明をなしたので、上記した効果に加え、ランマ１０の転倒を一層確実に判定することができる。
尚、上記において、ランマ１０の構造は図示例に止まるものではなく、可動部材の上下動に変換する変換機構が収容される可動部と整地板を備える限り、この発明は妥当するものである。
また、アイドル回転数、ランマ作業回転数、しきい値などとして具体的な回転数の値を記載したが、それらは例示であることはいうまでもない。
１０ ランマ、１０ａ クランクケース、１０ｂ 可動部、１０ｃ 整地板、１０ｄ ハンドル、１２ エンジン（内燃機関）、２０ ピストン、２４ 燃焼室、３０ クランク軸、３６ 点火プラグ、４２ リコイルスタータ、４４ パルサコイル、５０ スロットルレバー、５６ メインスイッチ、７０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）、７０ａ エンジン回転数検出部、７０ｂ ランマ転倒判定部、７０ｃ 点火信号オン／オフ部

Claims (2)

  1. エンジンに接続されて回転する出力軸が収容されるクランクケースと、前記出力軸の回転を可動部材の重力方向における上下動に変換する変換機構が収容される可動部と、前記可動部に接続される整地板と、操作者が操作自在なハンドルとを備え、前記可動部材の上下動の衝撃力によって前記整地板で接地面を締め固めるようにしたランマの転倒検出装置において、前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、前記エンジンがアイドル回転数を超えるランマ作業回転数で運転されているとき、前記検出されたエンジンの回転数が前記アイドル回転数未満の値に設定されるしきい値以下に減少したか否か判断し、前記検出されたエンジンの回転数が前記しきい値以下に減少したと判断されるとき、前記ランマが転倒したと判定するランマ転倒判定手段と、前記ランマが転倒したと判定されるとき、前記エンジンを停止させるエンジン停止手段とを備えたことを特徴とするランマの転倒検出装置。
  2. 前記ランマ転倒判定手段は、前記検出されたエンジンの回転数が、前記しきい値以下に減少、かつ、作業時のランマ作業回転数から所定回転数以上減少したか否か判断し、前記検出されたエンジンの回転数が前記しきい値以下に減少、かつ、前記作業時のランマ作業回転数から前記所定回転数以上減少したと判断されるとき、前記ランマが転倒したと判定することを特徴とする請求項１記載のランマの転倒検出装置。
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