TW202041140A - 具有刀片的電動作業機 - Google Patents

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Abstract

具備有：刀片、將刀片旋轉驅動的電動馬達(5)、將電力供給到電動馬達(5)的主電源(6)、在電動馬達(5)與刀片之間將動力斷開/連接的離合器、檢測機體的傾斜的傾斜感應器(31)、及用來控制主電源(6)的開啟(ON)/關閉(OFF)的控制手段(30)；將與機體的行駛方向正交的方向作為水平方向，當從正面觀察水平面上的上述機體時的上述機體的垂直方向的中心線作為基準線時，控制手段(30)，當在水平方向基準線傾斜預定角度以上時或電動馬達(5)的旋轉停止預定時間以上時，則將上述主電源關閉(OFF)。

Description

具有刀片的電動作業機
本發明，是在電動馬達與刀片之間中介有離合器的具有刀片的電動作業機，關於刀片附近割草時的安全措施的控制。
以往為了割草或割草皮，而使用割草機或除草機這樣的作業機。已知的作業機，具備有朝水平方向配置的刀片，以驅動源使刀片旋轉，作為刀片的驅動源，使用引擎或電動馬達。例如在專利文獻1記載的步行型割草機，作為繞前後車輪與上下方向的軸心旋轉的刀片的驅動源，使用電動馬達8。
在刀片的驅動源與刀片之間中介有離合器的特點，驅動源是引擎或電動馬達都一樣，專利文獻1記載的步行型割草機，割草時將刀片離合器54連接時，將電動馬達8的輸出軸47的旋轉經由刀片離合器54傳遞到刀片6將刀片6旋轉驅動(參考專利文獻1的第1圖)。
具備有離合器的作業機，需要將離合器槓桿操作為開啟(ON)狀態而將離合器連接。離合器槓桿與刀片的位置關係，通常是在離合器槓桿保持為開啟(ON)狀態時無法將草去除的位置關係。在這種位置關係，則在將作業機橫置而去除草的堵塞或纏結時，即使引擎或馬達啟動也會停止刀片的旋轉。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-239660號公報
[發明欲解決的課題]
可是，如果考慮到無法預測的情況，需要更強化安全措施。例如在驅動源為引擎的情況，如果因為草的堵塞或纏結的阻力讓刀片無法旋轉則會失速，如果失速則為了再開始運轉需要再次啟動。相對的在驅動源為電動馬達的情況，即使刀片無法旋轉，將離合器斷開的話，電動馬達會再開始旋轉，只要將離合器斷開就可持續電動馬達的旋轉。
本發明，如上述鑑於習知的具有刀片的電動作業機的安全面，採用刀片的驅動源也就是電動馬達與刀片之間中介有離合器的構造的具有刀片的電動作業機，其目的要提供能更強化安全措施的具有刀片的電動作業機。 [用以解決課題的手段]
為了達成上述目的，本發明的具有刀片的電動作業機，是使機體行駛且進行割除作業的具有刀片的電動作業機，具備有：刀片、將上述刀片旋轉驅動的電動馬達、將電力供給到上述電動馬達的主電源、在上述電動馬達與上述刀片之間將動力斷開/連接的離合器、檢測上述機體的傾斜的傾斜感應器、及用來控制上述主電源的開啟(ON)/關閉(OFF)的控制手段。 將與機體的行駛方向正交的方向作為水平方向，當從正面觀察水平面上的上述機體時的上述機體的垂直方向的中心線作為基準線時，上述控制手段，當在上述水平方向上述基準線傾斜預定角度以上時或上述電動馬達的旋轉停止預定時間以上時，則將上述主電源關閉(OFF)。
藉由上述本發明的具有刀片的電動作業機，考慮到將刀片附近的草去除的情況，採用當符合基準線傾斜預定角度以上時或電動馬達的旋轉停止預定時間以上時的兩個條件的其中之一時，則將主電源自動關閉(OFF)的控制，如果主電源關閉(OFF)，為了再次使刀片旋轉，需要多階段的操作，不會產生不小心使刀片旋轉的無法預測的情況，沒有作業者安全上的問題，可以去除刀片附近的草，也消除作業者的心理負擔。
在上述本發明的具有刀片的電動作業機，藉由用來操作上述離合器的操作手段，可切換：上述電動的馬達的動力未傳遞到上述刀片的上述離合器斷開的狀態、與上述電動馬達的動力傳遞到上述刀片的上述離合器連接的狀態；上述操作手段與上述刀片的位置關係，在作業者藉由操作手段保持上述離合器連接的狀態，與上述作業者相同的作業者無法去除上述刀片附近的草的位置關係較佳。藉由該構造，當作業者將刀片附近的草去除時，成為離合器斷開的狀態而刀片的旋轉停止，所以在安全措施方面更有利。 [發明效果]
本發明的效果如上述，藉由本發明，採用當符合兩個條件的其中之一時，則將主電源自動關閉(OFF)的控制，如果主電源關閉(OFF)，為了再次使刀片旋轉，需要多階段的操作，不會產生不小心使刀片旋轉的無法預測的情況，沒有作業者安全上的問題，可以去除刀片附近的草，也消除作業者的心理負擔。
以下參考圖面來詳細說明本發明的一種實施方式。第1圖為本發明的一實施方式的具有刀片的電動作業機1(以下僅稱為「作業機1」)的外觀立體圖，第2圖是顯示馬達箱2的內部的立體圖，第3圖是從把手側觀察作業機1時的立體圖，第4圖是從背面側觀察作業機1的立體圖。
在本實施方式，雖然以作業機1為步行式割草機的例子來說明，而如之後的說明，本發明為在電動馬達與刀片之間中介有離合器的作業機，關於將刀片附近的草去除時的安全措施的控制，該控制的適用對象只要具有同樣的刀片旋轉機構即可，例如也可是乘坐式割草機，也可是除草機。
先參考第1圖~第4圖，來說明作業機1的概要。在第1圖，在馬達箱2的前方安裝前輪3，在後方安裝後輪4。如第2圖所示，在馬達箱2的內部搭載有電動馬達5。藉由電動馬達5將後輪4及刀片9(參考第4圖)旋轉驅動。
在第1圖，在馬達箱2的後方搭載有主電源6(電池)。在馬達箱2的下方具有殼體台面7，在殼體台面7的後方安裝有草袋8。如第4圖所示，在殼體台面7內配置有刀片9。後面會詳細說明，而電動馬達5的旋轉是經由離合器20(參考第5圖)傳遞到刀片9，讓刀片9旋轉。
在第4圖，與刀片9的旋轉一體地讓具有葉片的碟片35旋轉，產生從殼體台面7朝向草袋8的空氣流。藉此，藉由刀片9的旋轉所割下的草經由排氣口19送到草袋8，集中在此。
作業機1，是作業者一邊步行一邊使用，在第1圖，在機體安裝有操作棒10，在操作棒10的端部安裝有：操作把手11、離合器槓桿12(離合器的操作手段)、及變速槓桿13。在一對操作棒10之間架設有框架15，在框架15固定有用來顯示電動馬達5的旋轉數等的顯示器16。如第3圖所示，在顯示器16安裝有主開關17，藉由使主開關17旋轉，則能將主電源6開啟(ON)。
在第1圖，在主電源6為開啟(ON)的狀態，藉由使變速槓桿13滑動(箭頭a方向)，則能使電動馬達5啟動，能使電動馬達5的旋轉逐步提高。在操作把手11附近安裝有操作槓桿14，在電動馬達5為旋轉中的狀態，藉由操作槓桿14的操作，將後輪4驅動讓作業機1前進。
即使電動馬達5旋轉，而只要不操作離合器槓桿12，則刀片9的旋轉驅動停止，在進行割草時，以離合器槓桿12操作離合器20(參考第5圖)，需要從電動馬達5的動力未傳遞到刀片9的離合器20斷開的狀態，切換到電動馬達5的動力傳遞到刀片9的離合器20連接的狀態。
以下參考第5圖~第8圖，針對離合器20的動作來說明。第5圖是顯示配置在殼體台面7的內部的離合器20的構造的剖面圖，第6圖及第7圖是離合器20的放大圖，第6圖是顯示離合器20斷開的狀態，第7圖是顯示離合器20連接的狀態。第8圖是顯示離合器槓桿12附近的外觀立體圖。
如第5圖所示，離合器20配置在殼體台面7的內部，在殼體台面7的上側配置的電動馬達5(參考第2圖)的馬達軸21與驅動碟片22連結。馬達軸21與驅動碟片22，是以鍵部(並未圖示)結合，與馬達軸21的旋轉一體地讓驅動碟片22也旋轉。
在第6圖，在馬達軸21，經由上側軸承23安裝著煞車碟片支承板24。在煞車碟片支承板24，可朝上下方向移動地安裝著圓環狀的煞車碟片25。在該構造，即使馬達軸21旋轉，由於在馬達軸21與煞車碟片支承板24之間中介有上側軸承23，所以煞車碟片支承板24及與其一體的煞車碟片25不會旋轉。
刀片9固定在刀座26的下側，在刀座26與驅動碟片22之間中介有下側軸承27。在刀座26的上側可上下滑動地掣動結合著摩擦板28，如果摩擦板28旋轉，則一體地讓刀座26及刀片9旋轉。
在刀座26與摩擦板28之間中介有彈簧29，摩擦板28伴隨彈簧29的伸縮而朝上下方向滑動。在第6圖的狀態，摩擦板28藉由煞車碟片25按壓而朝下側滑動，讓彈簧29收縮。因此摩擦板28離開驅動碟片22。該狀態是將離合器20斷開的狀態，即使與馬達軸21的旋轉一體地讓驅動碟片22旋轉，驅動碟片22的旋轉也不會傳遞到摩擦板28，刀片9也不會旋轉。
相對的第7圖的狀態是解除了煞車碟片25對摩擦板28的按壓，結果彈簧29伸展而藉由彈簧29的反彈力，讓摩擦板28按壓驅動碟片22。該狀態是離合器20連接的狀態，驅動碟片22的旋轉傳遞到摩擦板28，刀片9旋轉而可進行割草。
作業機1，具備有切換機構(並未圖示)，用來切換：將煞車碟片25朝下側壓下將離合器20斷開的狀態(第6圖的狀態)、解除離合器20斷開的狀態而將離合器20連接的狀態(第7圖的狀態)。該切換機構藉由離合器槓桿12(參考第1圖及第8圖)的操作而動作。
在第8圖，在按壓離合器槓桿12上部的操作按鈕18的狀態(箭頭b)，就這樣將離合器槓桿12朝前方倒下(箭頭c)的話，讓切換機構動作，解除煞車碟片25朝下側下壓的狀態，如第7圖成為摩擦板28按壓驅動碟片22的離合器20連接的狀態，讓刀片9旋轉。只要按壓操作按鈕18維持離合器槓桿12朝前方倒下的狀態則刀片9旋轉，而如果作業者的手離開離合器槓桿12的話，則成為離合器20斷開的狀態而刀片9停止旋轉。
以上針對作業機1的概要及離合器的動作加以說明，在第4圖進行割除作業中，草堵塞於殼體台面7內部或排氣口19，或草纏結於刀片9。該狀態持續的話，電動馬達5會成為過負荷狀態，電動馬達5停止，且刀片9的旋轉也停止。在該情況，為了繼續原來的割除作業，需要將作業機1橫置而去除刀片9附近的草。
作業機1如第1圖所示，離合器槓桿12與殼體台面7在分離的位置，離合器槓桿12與刀片9的位置關係，是在作業者藉由離合器槓桿12保持將離合器20連接的狀態下，同一作業者無法將刀片9附近的草去除的位置關係，設計成無法同時達到握持離合器槓桿12與除草。
因此在將作業機1橫置將刀片9附近的草去除的情況，手需要離開離合器槓桿12。當手離開離合器槓桿12時，如上述成為離合器20斷開的狀態，電動馬達5的動力未傳遞到刀片9而刀片9的旋轉停止。
於是刀片9附近的除草，可以在電動馬達5的動力未傳遞到刀片9的狀態下進行。在本實施方式，由於無法同時達到離合器20的握持與除草，所以為了再次將離合器20連接，除了要將手離開刀片9附近之外，還需要操作離合器槓桿12，所以很難會有不經意讓刀片9旋轉的危險性。
另一方面，在將離合器20斷開的狀態，即使刀片9的旋轉停止，電動馬達5還是旋轉，在該狀態下的除草作業會對作業者造成心理負擔。為了達到萬全的安全措施，在除草作業中，也需要考慮因為規定外的使用讓刀片9旋轉的無法預測的情形。有鑑於此，本發明者們，為了強化進行除草作業時的安全措施，當符合預定條件時，不只是停止對電動馬達5的通電，也導出使主電源自動關閉(OFF)的控制。
作業機1，內建有控制主電源6的開啟(ON)/關閉(OFF)的控制手段30(電腦)，以下參考第9圖~第12圖，針對控制手段30所進行的控制來說明。第9圖是顯示控制手段30所進行的控制的方塊圖，第10圖是傾斜感應器31的放大立體圖，第11圖是作業機1的正視圖，第12圖是顯示從開始運轉到結束運轉的步驟的流程圖。
在第9圖，將來自傾斜感應器31的訊號輸入到控制手段30。第2圖所示的傾斜感應器31固定於馬達箱2的內部。傾斜感應器31是用來檢測傾斜角的感應器，當安裝於物體時，輸出與物體的傾斜角度成比例的訊號。在本實施方式，傾斜感應器31，是用來檢測與機體的行駛方向正交的水平方向的傾斜角。
針對傾斜角，參考第11圖具體說明。在第11圖的作業機1的機體的正視圖，作業機1在水平面35上，X方向是將與作業機1的機體的行駛方向(Z方向)正交的方向為水平方向。基準線36，是相對於水平面35朝垂直方向(Y方向)延伸的機體的中心線。在第11圖，作業機1的機體在水平方向(X方向)傾斜角度α的話則基準線36也傾斜角度α。傾斜感應器31可檢測該角度α。
本實施方式的控制，是在第1條件及第2條件之中，當符合其中之一時，則將主電源6自動關閉(OFF)的控制。第1條件是水平方向的角度α成為預定角度以上的條件。第1條件，是考慮為了將刀片9附近的草去除而將機體橫置。
第2條件是電動馬達5的旋轉停止預定時間以上的條件。第2條件，是考慮到當草的堵塞或纏結持續時，因為其阻力讓刀片9的旋轉停止且同時電動馬達5的旋轉也停止的情形。
以下參考第12圖，針對從作業機1開始運轉到結束運轉的動作來說明，針對本實施方式的安全措施的控制來說明。在第12圖，當開始運轉時(步驟100)，藉由使主開關17(參考第3圖)旋轉，將主電源6開啟(ON)(步驟101)。在該狀態藉由使變速槓桿13(參考第1圖)滑動(步驟102)，讓電動馬達5啟動，讓電動馬達5旋轉(步驟103)。在該狀態，在第1圖，藉由操作槓桿14的操作，驅動後輪4讓作業機1前進。
另一方面，只要不操作離合器槓桿12(參考第1圖)，則即使電動馬達5旋轉，在離合器20斷開的狀態刀片9不會旋轉，為了使刀片9旋轉，藉由離合器槓桿12的操作解除離合器20斷開的狀態，而需要將離合器20連接。在本實施方式，無論是離合器20斷開的狀態或離合器20連接的狀態，在當機體傾斜45度以上時(步驟104)，在第9圖，控制手段30藉由來自傾斜感應器31的訊號檢測到該情形，讓主電源6關閉(OFF)(步驟107)而結束運轉(步驟108)。
主電源6關閉(OFF)時，不只是刀片9連電動馬達5的旋轉也停止。為了使刀片9旋轉，將機體抬起，在第3圖使主開關17旋轉且再次將主電源6開啟(ON)，使變速槓桿13(參考第1圖)滑動而將電動馬達5啟動，且需要在第8圖在按壓離合器槓桿12上部的操作按鈕18的狀態將離合器槓桿12朝前方倒下的多階段的操作。因此，將機體橫置，且主電源6為關閉(OFF)的狀態的話，不會產生不經意讓刀片9旋轉這樣的無法預測的情形，作業者不會有安全上的問題，可以進行刀片9附近的除草。
針對機體的傾斜參考第11圖來說明，45度為第11圖的角度α。45度為預定角度的一個例子，並不限於此，只要考慮機體大小、構造及使用型態等適當決定即可。
如上述，將主電源6自動關閉(OFF)的第2條件，是電動馬達5旋轉預定時間以上則停止。在割除運轉中，殼體台面7(參考第4圖)內的草的堵塞或纏結持續的話，則停止刀片9的旋轉。在割除運轉中離合器20連接，所以在刀片9的旋轉停止的同時，電動馬達5的旋轉也停止。在本實施方式，當該電動馬達5的旋轉停止1秒以上時(步驟105)，則主電源6關閉(OFF)(步驟107)結束運轉(步驟108)。
當主電源6關閉(OFF)時，如上述，為了再次使刀片9旋轉需要多階段的操作，不會產生不經意讓刀片9旋轉這樣無法預測的情形，作業者沒有安全上的問題，可進行刀片9附近的除草或各部分的檢查作業。在離合器20連接的狀態，電動馬達5的旋轉停止的狀態持續的話，電動馬達5的過負荷狀態會持續，而藉由快速讓主電源6關閉(OFF)，來解除過負荷狀態，也防止消耗電力過度增加。
另一方面，在電動馬達5的旋轉停止之後讓離合器20斷開的情況，電動馬達5旋轉，而如上述當為了除草而將機體傾斜時，主電源6關閉(OFF)(步驟107)而結束運轉(步驟108)。
當主電源關閉(OFF)時的電動馬達5的停止時間的預定值，在本實施方式為1秒，而並不限於此可適當決定。也有電動馬達5瞬間停止立刻就回復的情形，而需要某程度的等待時間，如上述為了避免過負荷狀態持續太久，所以希望停止時間的預定值為數秒左右的較少值。
以上雖然說明本發明，藉由本發明，考慮到將刀片9附近的草去除的情況，採用當符合第1條件及第2條件之中其中之一時，則將主電源6自動關閉(OFF)的控制，如果主電源6關閉(OFF)，為了再次使刀片9旋轉，需要多階段的操作，不會產生不小心使刀片9旋轉的無法預測的情況，沒有作業者安全上的問題，可以去除刀片9附近的草，也消除作業者的心理負擔。
上述實施方式為一個例子，也可適當變更。例如在上述實施方式，作為離合器20的操作手段，使用離合器槓桿12，而只要能操作離合器20即可，並不限於槓桿構造。在上述第1條件，檢測的角度α是水平方向的傾斜角，而為了更提高安全性，也可增加檢測機體的行駛方向(前後方向)的傾斜角而將主電源6關閉(OFF)的控制。
1:具有刀片的電動作業機 3:前輪 4:後輪 5:電動馬達 9:刀片 12:離合器槓桿(離合器的操作手段) 18:操作按鈕 20:離合器 22:驅動碟片 28:摩擦板 30:控制手段 31:傾斜感應器
第1圖為本發明的一實施方式的具有刀片的電動作業機的外觀立體圖。 第2圖是顯示第1圖所示的具有刀片的電動作業機的馬達箱的內部的立體圖。 第3圖是從把手側觀察具有刀片的電動作業機的立體圖。 第4圖是從背面側觀察第1圖所示的具有刀片的電動作業機的立體圖。 第5圖是顯示在第1圖所示的具有刀片的電動作業機的殼體台面的內部配置的離合器的構造的剖面圖。 第6圖是第5圖所示的離合器的放大圖，是顯示離合器斷開的狀態的剖面圖。 第7圖是第5圖所示的離合器的放大圖，是顯示離合器連接的狀態的剖面圖。 第8圖是顯示本發明的一實施方式的離合器槓桿附近的外觀立體圖。 第9圖是顯示本發明的一實施方式的控制手段所進行的控制的方塊圖。 第10圖為本發明的一實施方式的傾斜感應器的放大立體圖。 第11圖為本發明的一實施方式的具有刀片的電動作業機的機體的正視圖。 第12圖是顯示本發明的一實施方式的具有刀片的電動作業機從開始運轉到結束運轉的步驟的流程圖。
5:電動馬達
6:主電源(電池)
30:控制手段
31:傾斜感應器

Claims (2)

  1. 一種具有刀片的電動作業機，是使機體行駛且進行割除作業的具有刀片的電動作業機，具備有： 刀片、 將上述刀片旋轉驅動的電動馬達、 將電力供給到上述電動馬達的主電源、 在上述電動馬達與上述刀片之間將動力斷開/連接的離合器、 檢測上述機體的傾斜的傾斜感應器、 及用來控制上述主電源的開啟(ON)/關閉(OFF)的控制手段； 將與機體的行駛方向正交的方向作為水平方向，當從正面觀察水平面上的上述機體時的上述機體的垂直方向的中心線作為基準線時，上述控制手段，當在上述水平方向上述基準線傾斜預定角度以上時或上述電動馬達的旋轉停止預定時間以上時，則將上述主電源關閉(OFF)。
  2. 如申請專利範圍第1項的具有刀片的電動作業機，其中，藉由用來操作上述離合器的操作手段，可切換：上述電動的馬達的動力未傳遞到上述刀片的上述離合器斷開的狀態、與上述電動馬達的動力傳遞到上述刀片的上述離合器連接的狀態； 上述操作手段與上述刀片的位置關係，是在作業者藉由操作手段保持上述離合器連接的狀態下，與上述作業者相同的作業者無法去除上述刀片附近的草的位置關係。
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