JP6346811B2 - 電動作業機 - Google Patents

Description

本発明は、メインスイッチを備えている電動作業機に関する。

電動作業機は、電動車両と同様に電動機で駆動され走行する。電動車両は、運転者がメインキーを差し込んで回転させるメインスイッチを備えており、このようなメインスイッチを備える電動作業機が知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１の図１に、電動車いす（１）（括弧付き数字は、特許文献１に記載された符号を示す。以下同様）が示されている。この電動車いす（１）は、ハンドル支持部の側面に、主電源スイッチと称するメインスイッチ（１７）を備えている。

車いす利用者は、メインスイッチ（１７）のキー穴へメインキーを差し込み、メインキーを「切」から「運転」へ回すことで、運転可能状態にする。以降、アクセルレバー又はアクセルボタンを操作することで前進する。運転が終わったらメインスイッチを「切」に戻して、キー穴から外す。
このように、電動いすなどの電動車両に設けられるメインスイッチは、「切」と「運転」の２ポジションを切換える二位置型スイッチである。二位置型スイッチは構造が簡単で、安価であるため、好んで採用される。

ところで、一般の車両と異なり、電動いすや農作業に使用する作業機や雪国で使用する除雪機などの作業機は、使用場所が限定される。使用場所へ立ち入る人も限定される。
次の運転時にメインキーをキー穴に挿入することが面倒であることから、メインキーはキー穴に差し込んだままであることが少なくない。

一方、立ち入る人が限られていても、この人には子供が含まれることがある。ゲームに慣れた子供であれば、メインキーを「切」から「運転」へ回し、アクセルを操作することは容易に実施できる。すなわち、作業機では悪戯されやすい。
しかし、患者や弱者のための電動いすや、作業のための作業機を、子供らが遊技の一環として悪戯することは好ましくない。

そこで、悪戯防止機構を付加することが求められる。しかし、悪戯防止機構を付加すると、電動いすや作業機が高価になり、好ましくない。
そのため、コストを上げることなく、作業機に、悪戯防止機構を付加することが求められる。

特開２０１３−１４２９６公報

本発明は、コストを上げることなく悪戯防止機構を付与することができる作業機を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、電動機で駆動輪を回すことで走行する電動作業機において、
この電動作業機は、メインキーで回されるキースイッチ、及び制御部を備えており、
前記キースイッチは、前記電動機への給電を断つ切ポジションと、運転時に前記電動機への給電を可とする運転ポジションと、起動時に使用する起動ポジションとを有し、前記切ポジションから前記起動ポジションに移行させた後、前記メインキーを緩めると前記起動ポジションから前記運転ポジションにばね力で戻る形式の三位置型スイッチであり、
前記制御部は、前記起動ポジションが選択された後に前記運転ポジションが選択されることが、前記電動機への給電条件であり、前記起動ポジションが選択されずに前記運転ポジションが選択されることは、前記電動機への給電条件ではないという制御を実施することを特徴とする。

請求項２に係る発明では、電動作業機は、前照灯を備えており、制御部は、起動ポジションが連続して一定時間選択されると、前照灯を消灯から点灯、又は点灯から消灯に切り換える制御を実施することを特徴とする。

請求項３に係る発明では、電動作業機は、作業者が握ることで走行速度を制御する走行速度制御レバーを備えると共にこの走行速度制御レバーを最大に握ったときの最大速度が複数から選択できるようになっており、制御部は、走行速度制御レバーが握られているという条件と、起動ポジションが連続して一定時間選択されているとの条件からなる２つの条件が満たされたときに、そのときに選択されている最大速度の種類をランプで表示し、起動ポジションから運転ポジションに戻された後、再度起動ポジションが連続して一定時間選択されると最大速度を別の種類の最大速度に変更する機能を有していることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、電動作業機は、前進と後進を運転者が切り換える前後進切換えスイッチを備えており、ランプは、前後進切換えスイッチに内蔵されている点滅ランプであることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、制御部は、起動ポジションが選択された後に運転ポジションが選択されると、制御系を通電状態にし、起動ポジションが選択されずに運転ポジションが選択されると、制御系を通電状態にしないことを特徴とする。

請求項１に係る発明では、電動作業機は、三位置型スイッチを備えている。起動ポジションが選択された後に運転ポジションが選択されることが、電動機への給電条件となるようにした。「切」から「運転」へ切換えただけでは、電動機への給電は行われず、走ることはない。「運転」を選択する子供にあっても、「起動」を選択することは考え難い。結果、子供らに拠る悪戯が概ね防止できる。二位置型スイッチを三位置型スイッチに変更するだけであるから、コストが上がる心配はない。
よって、本発明によれば、コストを上げることなく悪戯防止機構を付与した作業機が提供される。

請求項２に係る発明では、電動作業機は、前照灯を備えており、この前照灯の入り切りは、三位置型スイッチで操作する。前照灯の点灯スイッチを別途設ける必要が無いため、スイッチの数を削減することができる。

請求項３に係る発明では、電動作業機は、作業者が握ることで走行速度を制御する走行速度制御レバーを備えると共にこの走行速度制御レバーを最大に握ったときの最大速度が複数から選択できるようになっており、制御部は、走行速度制御レバーが握られているという条件と、起動ポジションが連続して一定時間選択されているとの条件からなる２つの条件が満たされたときに、そのときに選択されている最大速度の種類をランプで表示し、起動ポジションから運転ポジションに戻された後、再度起動ポジションが連続して一定時間選択されると最大速度を別の種類の最大速度に変更する機能を有している。

作業機では、作業の形態により、最大速度を変更することが求められる。例えば、除雪作業において、積雪の丈が小さいときは最大速度を高めることができるが、積雪の丈が大きいときは最大速度を下げる必要がある。
対策として、仮に、最大速度の種類を切換えるスイッチを設けると、スイッチの数が増加する。
この点、本発明では、走行速度制御レバーとキースイッチとの組み合わせで、最大速度の切換えが実施でき、別途、専用の切換えスイッチを設ける必要がない。

請求項４に係る発明では、電動作業機は、前進と後進を運転者が切り換える前後進切換えスイッチを備えており、この前後進切換えスイッチに、最高速度の種類を表示する点滅ランプを内蔵する。ランプの配置スペースが不要となる。

請求項５に係る発明では、制御部は、起動ポジションが選択された後に運転ポジションが選択されると、制御系を通電状態にする。従来の二位置型スイッチであれば、運転ポジションに切換えた時点から、制御系に通電され、電気エネルギーの消費が始まる。走行までに間がある場合には、損失である。この点、本発明によれば、切から運転へ単にポジション変更しただけでは通電されないため、省エネルギーが図れる。

本発明に係る電動作業機の斜視図である。 本発明に係る電動作業機の平面図である。 図２の３−３矢視図である。 走行速度操作レバーの作用図である。 レバー開度と走行速度の相関を示す図である。 図２の６矢視図である。 ドーザーロックレバーの作用図である。 図２の８矢視図である。 制御部のブロック構成図である。 電動作業機の通常作業のフロー図である。 前照灯の切換え制御フロー図である。 最大速度の種類を説明する図である。 最大速度の切換え制御フロー図である。 制御フロー図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、作業機は、除雪機、耕耘機などの農作業機、運搬機などの総称である。以下、「除雪機」を代表例として説明する。

本発明の要部は、図１０以降で詳しく述べるが、電動作業機の構造を図１〜図９に基づいて先に説明する。

図１に示すように、電動作業機としての電動除雪機１０は、機体１１の前部に路上の雪を押すドーザー１２を備え、機体１１の中央左右に駆動輪１３を含むクローラ１４を備え、機体１１に後方へ延びる操作ハンドル１５を備え、この操作ハンドル１５に作業者が一方の手（この例では左手）で握る一方のグリップ１６及び一方の手で操作する走行速度制御レバー１７を備え、操作ハンドル１５に作業者の他方の手（この例では右手）で握る他方のグリップ１８及び他方の手で操作するドーザーロックレバー１９を備える歩行型除雪機である。

機体１１の構造は、パイプフレーム構造、プレート構造など構成は任意である。
操作ハンドル１５には、他方のグリップ１８の近傍に、メインスイッチ箱２１が付設されている。
また、操作ハンドル１５に前照灯２２が取付けられているため、夜間での作業も可能である。機体１１に遊転輪２３が回転自在に取付けられ、この遊転輪２３と駆動輪１３とにクローラ１４が巻かれる。

機体１１はカバー２４で覆われている。このカバー２４を外すと駆動系が現れる。
図２に示すように、機体１１に左右の駆動輪１３、１３を駆動する駆動軸２６、この駆動軸２６を駆動する大小のスプロケット２７、２８及びチェーン２９、小径側のスプロケット２８を駆動する大小のギヤ３１、３２、小径側のギヤ３２を駆動する電動機３３、この電動機３３に給電するバッテリー３４が搭載されている。

路上の雪を押すドーザー１２は、機体１１の前部の三角ブラケット３５に旋回軸３６を介して取付けられている。ドーザー１２の背面から機体１１へプレート３７が延び、このプレート３７にセンター穴３８Ｃと、左穴３８Ｌと、右穴３８Ｒが設けられている。三角ブラケット３５にロックピン３９が下向きに差し込まれており、このロックピン３９は、ばね力で下方へ付勢される。ロックピン３９はセンター穴３８Ｃと、左穴３８Ｌと、右穴３８Ｒに選択的に嵌って、ドーザー１２の旋回を不能（ロック状態）にする。

他方のグリップ１８に並んで設けられているドーザーロックレバー１９を握ると、第１ワイヤ４１でロックピン３９が上昇し、アンロック状態になる。アンロック状態であれば、ドーザー１２は旋回軸３６を中心にして左右に旋回させることができる。
旋回後に、ドーザーロックレバー１９を緩めると、第１ワイヤ４１が弛んでロックピン３９は下降し、センター穴３８Ｃと、左穴３８Ｌと、右穴３８Ｒとの１つに嵌る。

機体１１には、その他、ポテンショメータ４３が搭載されている。
図３に示すように、機体１１に固定されるサブブラケット４４に、ポテンショメータ４３が固定され、このポテンショメータ４３の入力軸４５にカム板４６が取付けられ、このカム板４６にピン４７を介して第２ワイヤ４８の先端が連結されている。この第２ワイヤ４８の基部は一方のグリップ１６に並んで設けられている走行速度制御レバー１７に連結されている。

走行速度制御レバー１７を握ると、カム板４６が図面反時計方向に回り、入力軸４５を一緒に回す。走行速度制御レバー１７を緩めると、リターンスプリング４９の引き作用でカム板４６は図面時計方向に回る。

カム板４６は外周に曲率半径が大きいカム山５１と、このカム山５１より曲率半径が小さいカムの谷５２とが形成されている。サブブラケット４４に有人検出スイッチ５３が取付けられ、それの検出片５４がカム板４６の外周面に摺接している。
図３のように、走行速度制御レバー１７が十分に緩められている、又は握られていないときには、検出片５４は谷５２に当接する。

図４に示すように、走行速度制御レバー１７が握られると、第２ワイヤ４８の引き作用でカム板４６が回転し、検出片５４はカム山５１に当接する。この状態では有人検出スイッチ５３は、走行速度制御レバー１７が握られており、作業者が通常の作業を行っている、すなわち「有人」であると認識する。

この状態で、例えば作業者が転倒するなどして、作業者が走行速度制御レバー１７から手を離すと、カム板４６が回転して図３の状態になる。検出片５４が谷５２にあるため、有人検出スイッチ５３は、作業者が離れている、すなわち「無人」であると認識する。
よって、走行速度制御レバー１７と、第２ワイヤ４８と、カム板４６とで、従前のデッドマンレバー、デッドマンスイッチの役割を果たす。
本実施例では、走行速度制御レバー１７が複数の役割を果たすため、デッドマンレバーを独立して設ける必要がない。

図３では、ポテンショメータ４３の入力軸４５の回転角をゼロとする。走行速度制御レバー１７を握ると、回転角が増加する。
図５に示すように、有人検出スイッチ５３で、回転角０〜θ１の間は「無人」が検出され、回転角θ１を超えると「有人」が検出される。
また、ポテンショメータ４３から電気信号を得た制御系は、回転角がθ１〜θ２までは回転角に比例して低速〜高速まで無段階で増速し、回転角がθ２を超えると高速（一定）の指令を発する。

作業者が走行速度制御レバー１７を握ることにより、回転角が０〜θ１の間は、停止状態、回転角がθ１〜θ２の間は低速走行、回転角がθ２を超えると高速走行させることができる。

図６に示すように、他方のグリップ１８の近傍にメインスイッチ箱２１が配置されており、このメインスイッチ箱２１の上面に、シーソー型スイッチの前後進切換えスイッチ５６が設けられている。前後進切換えスイッチ５６は、操作された位置で保持されるタイプのスイッチであれば種類、形式は任意である。

図７（ａ）に示すように、前後進切換えスイッチ５６を操作しないときには、作業者は他方のグリップ１８を他方の手５７で握る。
後進から前進に切り換える場合は、図７（ｂ）に示すように、拇指５８以外の指５９（人差し指、中指、薬指、小指の全て又は一部）で他方のグリップ１８を握りつつ、拇指５８を延ばして、前後進切換えスイッチ５６を操作する。
前進から後進に切り換える場合は、図７（ｃ）に示すように、拇指５８以外の指５９で他方のグリップ１８を握りつつ、拇指５８を延ばして、前後進切換えスイッチ５６を操作する。

すなわち、前後進切換えスイッチ５６は、拇指５８以外の指５９で握られている状態で拇指５８により操作される位置に設けられている。
従来の前後進切換えレバーを前後進切換えスイッチ５６に置き換えることで、レバーの数をさらに削減した。加えて、前後進切換えスイッチ５６はグリップ１８を握る手５７の拇指５８で操作できる。すなわち、手５７をグリップ２８から外すことなく、前後進切換えスイッチ５６の操作ができる。

さらに、加えて、図７（ａ）に示すように、前後進切換えスイッチ５６は、点滅ランプ６１を内蔵している。
制御部は、バッテリー（図２、符号３４）の蓄電量を常に監視し、蓄電量が一定量未満、すなわち残量が一定以下になったら、点滅ランプ６１を点滅させる。点滅周期は蓄電量が少なくなるほど点滅頻度が高まるようにする。なお、蓄電量が一定量以上であれば点灯させる。

図１で明らかなように、前後進切換えスイッチ５６は、電動除雪機１０の構成要素のなかで最も作業者の顔の近くに配置される。従来の多くの除雪機ではこの種のランプは機体１１に設けられる。すると、霧や吹雪で視認が難しくなる環境下では発見が遅れる。
この点、本実施例では、点滅ランプ６１が作業者の顔の近くに配置されるため、霧や吹雪で視認が難しくなる環境下でも、点滅を容易に目視し、バッテリーの交換や充電の処置を講じさせることができる。

図８に示すように、メインスイッチ箱２１は、ロータリー式のキースイッチ６３を内蔵し、このキースイッチ６３のキー穴６４が後面に露出している。キースイッチ６３は、「切」、「運転」の他に「起動」のポジションを有する、三位置型スイッチである。起動ポジションから運転ポジションへは、ばね力で戻される。

図９に示すように、電動除雪機は、制御部６５を搭載し、この制御部６５で電気的制御される。制御部６５は、ＣＰＵ６６を含み、このＣＰＵ６６で諸々の処理を行う。制御部６５に、キースイッチ６３と前後進切換えスイッチ５６が接続され、制御部６５はスイッチング情報を取得する。制御部６５にポテンショメータ４３が接続され、制御部６５は走行速度に係る情報を取得する。制御部６５に有人検出スイッチ５３が接続され、制御部６５は有人／無人の情報を取得する。その上で、制御部６５はモータドライバー６７を制御し、バッテリー３４から電気エネルギーを電動機３３に供給する。

このような制御部６５は、図２に示すメインスイッチ箱２１に内蔵する。だだし、制御部６５を別の箱に収めた状態で機体１１に取付けることは差し支えない。

ＣＰＵ６６を内蔵する制御部６５の作用を次に説明する。
先ず、図１０に基づいて、電動作業機の通常の作業手順を説明する。
キースイッチは「切」ポジションにある（ＳＴ０１）。これを、「起動」ポジションまで回す（ＳＴ０２）。次に、メインキーを緩めるとキースイッチは「運転」ポジションに戻る（ＳＴ０３）。これで、運転可能状態になった。

走行速度制御レバーを握る（ＳＴ０４）。このときに、前後進切換えスイッチが「前進」側に倒されていれば、電動作業機は前進走行を開始する（ＳＴ０５、０６）。前後進切換えスイッチが「後進」側に倒されていれば、電動作業機は後進走行を開始する（ＳＴ０５、０７）。キースイッチが「切」へ回されると、このフローは終了する（ＳＴ０８）。

このフローで重要なことは、起動ポジションが選択され（ＳＴ０２）、この後に運転ポジションが選択される（ＳＴ０３）ことが、電動機への給電条件である。ＳＴ０２が省かれた場合には、電動機への給電が行われない。ＳＴ０２を加えることで、悪戯防止効果が発揮される。

上述したＳＴ０２での起動ポジションを、別の目的に利用する例を次に述べる。
図１１に示すように、キースイッチを「起動」ポジションに回す（ＳＴ１１）。この状態を一定時間（例えば５秒間）連続して保持する（ＳＴ１２）。この情報に基づいて制御部は次のステップを実施する。前照灯が消灯している場合は、点灯する（ＳＴ１３、ＳＴ１４）。または、前照灯が点灯している場合は、消灯する（ＳＴ１３、ＳＴ１５）。

従来であれば、点灯−消灯切換えスイッチを設けるところ、本実施例によれば、キースイッチで代用するため、点灯−消灯切換えスイッチは不要となり、スイッチの数を減らすことができる。

起動ポジションを、さらに別の目的で利用する例を次に述べる。
除雪作業を例にとると、路上の雪の丈が小さいときは最大速度を高めることができるが、積雪の丈が大きいときは最大速度を下げる必要がある。
図５で示したグラフでは、高速は一種類しかないため、最大速度を変更することができない。
改善策として、図１２（ａ）に示すような第１速度と、図１２（ｂ）に示す第２速度（ただし、この第２速度は第１速度より低速である。）が、各々設定され、任意に選択できるようにすることが考えられる。

このような改善策は、図１３で説明する制御フローにより、達成される。
図１３に示すように、先ず、走行速度制御レバーが握られているか否かを調べる（ＳＴ２１）。具体的には、図４の有人検出スイッチ５３が発する「有人」信号に基づいてＹＥＳと判定する。並行して、キースイッチが起動ポジションに５秒保持されていることを確認する（ＳＴ２２）。作業者は走行速度制御レバーを左手で握りながら、キースイッチを右手で回し、起動ポジションで保持するため、条件づくりのための操作は容易である。
ＳＴ２１の条件とＳＴ２２の条件からなる２つの条件が満たされたときに次に進む。

選択されている最大速度（第１速度又は第２速度）に応じてランプを点滅させる。具体的には、図２に示す点滅ランプ６１を第１速度の場合は、高い頻度（短周期）で点滅させる。第２速度が選択されている場合は、低い頻度（長周期）で点滅させる。

最大速度を高めたいが、既に第１速度が選択されている。又は、最大速度を下げたいが、既に第２速度が選択されていることがある。この場合は、走行速度制御レバーを緩めることで、条件の１つが消えるため、このフローから抜けることができる。

最大速度を変更するには、キースイッチを運転ポジションに戻す（ＳＴ２４）。作業者は、再度、キースイッチを起動ポジションへ回し、５秒間保持する（ＳＴ２５）。すると、制御部は、最大速度が第１速度であるときには、第２速度に切換え（ＳＴ２６、ＳＴ２７）、最大速度が第２速度であるときには、第１速度に切換える（ＳＴ２６、ＳＴ２８）。キースイッチを運転ポジションへ戻し、走行速度制御レバーを開放する（ＳＴ２９）。
これで、最大速度を切換えることができた。

なお、この例では、最大速度は、第１速度と第２速度から選ぶようにしたが、最大速度は、第１速度、第２速度、第３速度（第３速度は第２速度より低速）から選ぶようにしても良く、速度の種類を４以上に増やすことは差し支えない。ただし、点滅による判別が難しくなるので、最大速度の種類は、２種又は３種、好ましくは２種とすることが推奨される。

次に、三位置型スイッチを、さらに利用する例を説明する。
図１４に示すように、切ポジションにあるキースイッチ（ＳＴ３１）を、運転ポジションに切換える（ＳＴ３２）。このままでは、制御系に通電されない。キースイッチが起動ポジションに切換えられると、初めて制御系に通電される（ＳＴ３３、ＳＴ３４）。
仮に、悪戯などにより、キースイッチが切から運転に切換えられても、通電されないため、バッテリーの消耗は起こらない。すなわち、作業前でのバッテリーの無駄使いが解消される。

加えて、制御部に、タイマー機能を持たせる。このタイマーは、有人検出スイッチで「無人」が検出されたときに計時を開始し、「有人」が検出されたときに計時を中断する。
計時が予め設定した時間（例えば３分）を経過すると、制御系の通電を停止する。これにより、作業中でのバッテリーの無駄使いを解消することができる。

尚、図１において、クローラ１４を用いないで、駆動輪１３を駆動タイヤ、遊転輪２３を従動タイヤにしてもよい。すなわち、本発明は、ドーザーを備える電動除雪機に好適であるが、耕耘機や産業用の運搬車に広く適用することができる。

本発明は、ドーザーを備えた電動除雪機に好適である。

１０…電動作業機（電動除雪機）、１３…駆動輪、１７…走行速度制御レバー、２２…前照灯、３３…電動機、５６…前後進切換えスイッチ、６１…点滅ランプ、６３…キースイッチ、６５…制御部。

Claims (5)

1. 電動機で駆動輪を回すことで走行する電動作業機において、
   この電動作業機は、メインキーで回されるキースイッチ、及び制御部を備えており、
   前記キースイッチは、前記電動機への給電を断つ切ポジションと、運転時に前記電動機への給電を可とする運転ポジションと、起動時に使用する起動ポジションとを有し、前記切ポジションから前記起動ポジションに移行させた後、前記メインキーを緩めると前記起動ポジションから前記運転ポジションにばね力で戻る形式の三位置型スイッチであり、
   前記制御部は、前記起動ポジションが選択された後に前記運転ポジションが選択されることが、前記電動機への給電条件であり、前記起動ポジションが選択されずに前記運転ポジションが選択されることは、前記電動機への給電条件ではないという制御を実施することを特徴とする電動作業機。
2. 前記電動作業機は、前照灯を備えており、
   前記制御部は、前記起動ポジションが連続して一定時間選択されると、前記前照灯を消灯から点灯、又は点灯から消灯に切り換える制御を実施することを特徴とする請求項１記載の電動作業機。
3. 前記電動作業機は、作業者が握ることで走行速度を制御する走行速度制御レバーを備えると共にこの走行速度制御レバーを最大に握ったときの最大速度が複数から選択できるようになっており、
   前記制御部は、前記走行速度制御レバーが握られているという条件と、前記起動ポジションが連続して一定時間選択されているとの条件からなる２つの条件が満たされたときに、そのときに選択されている最大速度の種類をランプで表示し、前記起動ポジションから前記運転ポジションに戻された後、再度前記起動ポジションが連続して一定時間選択されると前記最大速度を別の種類の最大速度に変更する機能を有していることを特徴とする請求項１記載の電動作業機。
4. 前記電動作業機は、前進と後進を運転者が切り換える前後進切換えスイッチを備えており、
   前記ランプは、前記前後進切換えスイッチに内蔵されている点滅ランプであることを特徴とする請求項３記載の電動作業機。
5. 前記制御部は、前記起動ポジションが選択された後に前記運転ポジションが選択されると、制御系を通電状態にし、前記起動ポジションが選択されずに前記運転ポジションが選択されると、前記制御系を通電状態にしないことを特徴とする請求項１記載の電動作業機。

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