電動作業機
【課題】着脱可能なバッテリユニットを備えた可変速度型の電動作業機における無駄のない電子制御系の構成を提供する。
【解決手段】作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、操縦部に設けられた主スイッチ及び電動モータの速度設定器と、機体に設けられた駆動制御部と、駆動制御部に給電する機体に対して着脱可能なバッテリユニットと、バッテリユニット側の給電線に設けられた給電スイッチと、バッテリユニットに設けられるとともに給電スイッチの開閉を制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するモータ給電制御部とが備えられている。モータ給電制御部は信号線を通じて送られてくる主スイッチのスイッチ状態に基づいて制御信号を生成し、かつ駆動制御部は速度設定器からの速度設定信号に基づいて駆動電力を調整する。
【解決手段】作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、操縦部に設けられた主スイッチ及び電動モータの速度設定器と、機体に設けられた駆動制御部と、駆動制御部に給電する機体に対して着脱可能なバッテリユニットと、バッテリユニット側の給電線に設けられた給電スイッチと、バッテリユニットに設けられるとともに給電スイッチの開閉を制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するモータ給電制御部とが備えられている。モータ給電制御部は信号線を通じて送られてくる主スイッチのスイッチ状態に基づいて制御信号を生成し、かつ駆動制御部は速度設定器からの速度設定信号に基づいて駆動電力を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリから給電される電動モータの回転力を耕耘作業などに利用する電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような電動作業機は、操縦部に設けられた操作レバースイッチや主スイッチや速度設定器などの操作デバイスを操作してバッテリから電動モータへの給電を制御する。このような電動作業機が特許文献１から知られている。この特許文献１に記載された歩行型電動作業機は、モータによって動作する耕耘ロータリと、モータに給電するバッテリケースを備え、このモータの駆動を操作するため操作デバイスとして、キースイッチや、レバーによってＯＮ・ＯＦＦされるリミットスイッチを取り付けている。さらにモータのための回転数設定ダイヤルも備えられている。モータ制御のための電子制御系として、バッテリケースに充電制御基板と放電制御基板が設けられ、機体側に信号制御基板が設けられている。信号制御基板には、電源スイッチや操作レバーに連動するリミットスイッチ、さらには回転数設定ダイヤルが接続されている。信号制御基板は、電源スイッチやリミットスイッチや回転数設定ダイヤルからの信号に基づいて放電制御基板に制御信号を出力する機能を有する。放電制御基板は、出力制御回路、電流検出回路、スイッチング回路、電流平滑回路、過放電防止回路、及び短絡防止回路を備えており、信号制御基板からの制御信号に基づいてモータ駆動のための電力をモータに供給する。
【０００３】
この特許文献１による歩行型電動作業機では、モータ給電用の全ての制御回路がバッテリケースに設けられた放電制御基板に組み込まれており、操作デバイスからの操作信号の処理だけが機体側に設けられた信号制御基板に分けられている。つまり、バッテリケースがインテリジェントなバッテリパックとなっており、バッテリケース自体のコストは高くなる。このような構成は、１台のバッテリケースだけを用いるような使用形態なら問題はないが、長時間の作業のために複数のバッテリケースを準備しておくような使用形態の場合、各バッテリケースに備えられた放電制御基板が重複するという無駄が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１‐９３４９３号公報（段落番号〔００１０−００６３〕、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記実情に鑑み、本発明の目的は、着脱可能なバッテリユニットを備えた可変速度型の電動作業機における無駄のない電子制御系の構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明による電動作業機は、機体に支持された作業ユニットと、前記作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、前記機体に支持された操縦部に設けられた主スイッチ及び前記電動モータの速度設定器と、前記機体に設けられるとともに前記速度設定器による設定値に基づいて前記電動モータに駆動電力を供給する駆動制御部と、前記駆動制御部に給電線を介して給電する前記機体に対して着脱可能なバッテリユニットと、前記バッテリユニット側の前記給電線に設けられた給電スイッチと、前記バッテリユニットに設けられるとともに前記給電スイッチの開閉を制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するモータ給電制御部とを備え、前記モータ給電制御部は信号線を通じて送られてくる前記主スイッチのスイッチ状態に基づいて前記制御信号を生成し、かつ前記駆動制御部は前記速度設定器からの速度設定信号に基づいて前記駆動電力を調整する。
【０００７】
この構成では、電動モータのための電子制御系に関して、バッテリユニットから電動モータへの給電線を通じて電力供給をＯＮ・ＯＦＦする給電スイッチとこの給電スイッチを制御するモータ給電制御部は、バッテリユニット側に設けられている。さらに、モータ回転制御機能は、給電線を通じて送られてきた電力を前記速度設定器による設定値に基づいて処理して前記電動モータを駆動させるための駆動電力を供給する駆動制御部は機体側に設けられている。これにより、バッテリユニットには、電動モータへの給電制御機能だけが設けられ、モータ回転制御機能は設けられていないので、１台の電動作業機に複数のバッテリユニットを準備しても、バッテリユニットにおける電子制御系の無駄な構成が抑制される。
【０００８】
本発明の好適な実施形態の１つでは、前記操縦部にさらに副スイッチが設けられ、前記駆動制御部は前記副スイッチのスイッチ状態に基づいて前記駆動電力の供給を許可するように構成されている。この構成では、主スイッチの操作により電動モータへの給電が行われたとしても、副スイッチのスイッチ状態によっては電動モータを所定回転で駆動させる駆動電力が供給されない。つまり、バッテリユニットが機体側に給電を行う状態であっても、副スイッチの操作によって電動モータの駆動を制御することができるので、より高い確実性が得られる。
【０００９】
本発明による電動作業機用制御装置を搭載した電動作業機の好適な形態として、操作者によって操縦される操縦部が左右一対のハンドルから構成され、一方のハンドルに主スイッチを設け、他方のハンドルに副スイッチを設けた場合、主スイッチの操作と副スイッチの操作とが操作者の左右の手に振り分けられ、操作手順を操作者が意識しやすくなる。
【００１０】
さらに、好適な実施形態の１つでは、主スイッチが押しボタンスイッチであり、副スイッチがハンドルを握った手で操作可能なレバースイッチである。これにより操作者は異なった操作方法で主スイッチと副スイッチとを操作することになり、操作者の操作に対する意識付けが良好となる。また、速度設定器を主スイッチが設けられたハンドルに設けられるとともに、ハンドルを握った手で操作可能なレバー操作型として構成すると、操作デバイスがハンドルに集中し、操作性が向上する。
【００１１】
さらに、好適な実施形態の１つでは、駆動制御部は電動モータを正・逆転駆動制御可能に構成され、速度設定器は電動モータの正転速度及び逆転速度を設定可能に構成されている。これにより、作業ユニットとして耕耘ロータなどを適用した場合、前進・後進が簡単な操作で可能となり、耕耘作業の作業性が向上する。
【００１２】
さらに、好適な実施形態の１つでは、給電線と信号線がバッテリユニットの機体への装着を通じて連結される共通のコネクタユニットに接続されている。この構成により、バッテリユニットの機体への装着と、バッテリユニット側と機体側との給電線と信号線の接続が同時に行われ、好都合である。また、給電線と信号線とが共通のコネクタを使用することで、電線の引き回しが簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による電動モータ給電制御の基本原理を図解する模式図である。
【図２】本発明による電動作業機の外観を示す斜視図である。
【図３】電動作業機の側面図である。
【図４】電動作業機の機体部分の側面図である。
【図５】電動作業機の機体へのバッテリユニットの装着を示す側面図である。
【図６】電動作業機の機体へのバッテリユニットの装着を断面で示す正面図である。
【図７】ハンドルに設けられた速度設定器と主スイッチの平面図である。
【図８】電動作業機の制御電子系の機能ブロック図である。
【図９】電動モータ給電制御の流れを例示するフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の具体的な実施の形態を説明する前に、図１を用いて本発明による電動作業機に採用された電動モータ制御の基本原理を説明する。ここでは、電動作業機は歩行型であり、その操縦部は左右一対のハンドルで、一方のハンドルに主スイッチが設けられており、付加的に、他方のハンドルに副スイッチが設けられているとする。電動モータ（以下単にモータと略称する）の速度を設定する速度設定器が電動作業機の機体、好ましくはハンドルに設けられる。モータは、耕耘ロータとして構成された作業ユニットに回転動力を伝達する。図１の例では、バッテリからモータへの給電を制御するモータ給電制御部は、機体に取り出し可能に装着されるバッテリユニットにバッテリとともに組み込まれている。機体側の給電線に駆動制御部が設けられており、バッテリから送られてきた電力を制御して、モータの駆動電力に変換して、モータを駆動制御する。つまり、バッテリからモータへの基本となる電力供給の制御はバッテリユニットに組み込まれたモータ給電制御部で行われ、バッテリユニットから供給された電力を入力して、モータ駆動のための駆動電力を出力する最終的なモータ駆動制御は、機体に設けられた駆動制御部で行われる。モータの正逆可変回転制御を行うためには、駆動制御部にインバータ制御機能を備えることが好ましい。
【００１５】
バッテリからモータへの給電線に、モータ給電制御部から出力される制御信号によって開放状態（給電状態）と閉鎖状態（遮断状態）を作り出す給電スイッチが介装されている。主スイッチはＯＮとＯＦＦに選択的に切り替え可能で、ＯＮに切り替えられるとＯＮ状態信号を、ＯＦＦに切り替えられるとＯＦＦ状態信号を、信号線を通じてバッテリユニット内のモータ給電制御部に与える。モータ給電制御部は主スイッチのＯＮ状態信号を受け取ると、給電スイッチに対して給電線を給電状態とする給電ＯＫの制御信号を送る。電動作業機の機体とバッテリユニットとの間にはバッテリユニットの機体への着・脱に応じて接続・離脱が行われるコネクタユニットが設けられている。このコネクタユニットには給電線と信号線が接続されている。
【００１６】
副スイッチもＯＮとＯＦＦに選択的に切り替え可能で、ＯＮに切り替えられるとＯＮ状態信号を、ＯＦＦに切り替えられるとＯＦＦ状態信号を駆動制御部に与える。速度設定器は、設定されたモータ速度に対応する設定速度信号を駆動制御部に与える。
【００１７】
駆動制御部は、給電線を通じてバッテリから電力が供給される状態ならば、つまり主スイッチがＯＮ状態であれば、速度設定器によって設定された速度（ここでは正転（前進）・逆転（後進）も含めて）でモータが回転するように、駆動電力を生成して、モータに供給する。ただし、この図１で示された例では、副スイッチが設けられているので、この駆動電力のモータへの供給は、副スイッチからのＯＮ状態信号が入力されていることが付加的条件となっている。
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施の形態を、電動作業機を歩行型耕耘機に適用した例をとって説明する。
図２と図３とに示すように、この実施の形態で例示する歩行型耕耘機（以下単に耕耘機と略称する）１は、機体１０の下部に耕耘ロータ２、前後揺動による姿勢変更が可能な操縦部としての操縦ハンドル３、耕耘ロータ２に回転動力を伝達するモータ５、モータ５の電源となるバッテリユニット４を備えている。バッテリユニット４は、機体１０の後部から後方斜めに立ち上がっている支持枠１４に対して、上方からの装着、上方への抜き出しが可能なように載置されている。バッテリユニット４の上面には、持ち運びに便利なように取っ手４ａが設けられている。操縦ハンドル３は、いずれもアーム状の右ハンドル部３Ａと左ハンドル部３Ｂからなり、その基端側で支持枠１４の後方突出端部に揺動可能に連結されている。これにより、非使用時には操縦ハンドル３を機体前側に折り畳むことができる。モータ５の全て及びバッテリユニット４の下半分を覆う人工樹脂製のカバー１１がこの耕耘機１の上面輪郭を曲面状に形作っている。二点鎖線で輪郭だけを示されている載置台１００は、耕耘機１の下部が挿入されるボックス体であり、非使用時の耕耘機１の安定性と運搬性を高めるものである。
【００１９】
図４から理解できるように、機体１０は、実質的に、主フレーム１５と伝動ケース１７とから構成されている。主フレーム１５はモータ５を支持するモータ支持面領域とバッテリユニット４を支持するバッテリ支持面領域を作り出しており、モータ支持面領域とバッテリ支持面領域との間は約３０度の角度で屈曲している。主フレーム１５の後端部には機体横断方向の水平軸回りで揺動可能な揺動アーム１６が取り付けられており、揺動アーム１６は、下向き姿勢（図３では実線で示す）と後向き姿勢（図３では二点鎖線で示す）との間で揺動するが、それぞれの姿勢において揺動アーム１６を主フレーム１５に対して固定する固定手段が設けられている。この固定手段は、簡単にはロックピンとロック孔である。
【００２０】
揺動アーム１６の自由端側に移動輪１２が装備されており、揺動アーム１６の中間部に抵抗棒１３が取り付けられている。移動輪１２は揺動アーム１６の下向き姿勢で接地し、抵抗棒１３は揺動アーム１６の後向き姿勢で接地する。抵抗棒１３の揺動アーム１６に対する取り付け位置をピン連結法によって変更することで機体１０の持ち上げ高さを変更することができる。
【００２１】
伝動ケース１７は、ウォーム減速機１８を内蔵する側面視略Ｌ字状の左右二分割構造であり、その上端部に形成したフランジ部にモータ５がボルト連結されている。モータ５の出力軸とウォーム減速機１８の入力軸は図４で点線描画されている中間伝動軸でつながれており、中間伝動軸は伝動ケース１７内を垂直に延びている。ウォーム減速機１８の出力は、伝動ケース１７の下端部から左右に延出する耕耘ロータ２の駆動軸２０に伝達される。伝動ケース１７の上部には、この耕耘機１を持ち運ぶ際の把持部に使用可能なループ状で前向きに延出形成した丸パイプ鋼材からなるフロントガード１９がボルト連結されている。
【００２２】
図１に示すように、操縦ハンドル３を構成する右ハンドル部３Ａ及び左ハンドル部３Ｂは、丸パイプ材からなり、その自由端領域にグリップ３ａ、３ｂが設けられている。操縦ハンドル３と支持枠１４との間の揺動連結部３０によって操縦ハンドル３を支持枠１４に締め付け固定するノブ付きナット締め付け機構が設けられている。この構成から、操縦ハンドル３は、ノブ付きナットを操作することで、操縦ハンドル３を支持枠１４に対する任意の姿勢に設定することができる。
【００２３】
図２に示すように、右ハンドル部３Ｂのグリップ３ｂのすぐ機体側に押しボタンスイッチ装置３１と速度設定レバー装置３３が設けられ、左ハンドル部３Ａのグリップ３ａのすぐ機体側にレバースイッチ装置３２が設けられている。押しボタンスイッチ装置３１には、押し操作によってＯＮ／ＯＦＦされる主スイッチ８１が組み込まれている。速度設定レバー装置３３は、水平揺動式のレバーを有し、このレバーに連係したボリュームスイッチ８３が速度設定器として組み込まれている。ボリュームスイッチ８３レバー揺動角度に応じてモータ５の速度を設定する速度設定信号を出力することができる。押しボタンスイッチ装置３１と速度設定レバー装置３３は共通のハウジング構成であり、速度設定レバー装置３３のレバーはこのハイジングの後方から突き出しており、グリップ３ｂを握っている手で速度設定レバー装置３３のレバーは操作可能である。
【００２４】
図４、図５、図６から明らかなように、主フレーム１５のバッテリ支持面領域において、カバー１１は、ボックス状の収容スペースを作り出すバッテリ収容壁体１１ａを形成している。バッテリユニット４は矩形横断面を有しており、当該矩形横断面はバッテリ収容壁体１１ａが作り出す収容スペースの矩形横断面よりも同一かやや大きな面積となるような寸法をもっている。従って、このバッテリ収容壁体１１ａの収容スペースに挿入されたバッテリユニット４は、バッテリ収容壁体１１ａの弾性によりしっかりと保持される。
【００２５】
バッテリ収容壁体１１ａとバッテリユニット４との間で電気的接続を行うためのコネクタ９が備えられている。このコネクタ９は、バッテリユニット４の底面中央に設けられたバッテリ側コネクタ部９ａと、バッテリ収容壁体１１ａの底面中央に設けられた機体側コネクタ部９ｂとからなる。ここでは、バッテリ側コネクタ部９ａがソケット形で、機体側コネクタ部９ｂがプラグ形であるが、互いに逆であってもよい。バッテリユニット４はバッテリ収容壁体１１ａの弾性によって正確に中心がずれないようにバッテリ収容壁体１１ａによって案内されるので、重力の助けを借りたバッテリユニット４の収容スペースへの挿入により確実にバッテリ側コネクタ部９ａと機体側コネクタ部９ｂとが接続されることになる。収容スペースに収容されたバッテリユニット４はハンドル支持枠１４に設けられた、クランプ式固定具１４ａによって上面から押さえ付け固定される。
【００２６】
コネクタ９は、バッテリユニット４からモータ５への給電を行う給電線のための端子、主スイッチ８１などの信号線のための端子、さらにはアース端子、さらには将来の利用に備えた予備端子など、ピンとピンソケットからなる複数の接続端子を備えている。
【００２７】
図７には、右ハンドル部３Ｂのグリップ３ｂの近くに設けられた押しボタンスイッチ装置３１と速度設定レバー装置３３が示されている。
この押しボタンスイッチ装置３１は、操作部を停止位置から回しながら押すことで操作部がＯＮ位置まで回転軸方向に下向き変位し、主スイッチ８１をＯＮ状態とする。そのＯＮ位置での操作部はかみ合い方式で保持されるので、主スイッチ８１のＯＮ状態が保持される。押し込まれた状態の操作部を叩いてさらに押すことで操作部がかみ合い解除され回転し、さらに上向き変位することで最初の位置(ホームポジション)に復帰して主スイッチ８１がＯＦＦ状態となる。つまり押しボタンスイッチ装置３１は、機械式的にＯＮ保持を行うタイプである。
【００２８】
速度設定レバー装置３３は、押しボタンスイッチ装置３１と共通のハウジングに組み込まれているが、その操作レバーである揺動レバーだけはこのハウジングの後方から突き出している。この操作レバーは、ボリュームスイッチ（ロータリースイッチ）のロータと連結しており、操作レバーの揺動角に応じた信号を出力することができる。モータ５は正逆回転可能であるので、この操作レバーの揺動操作により、モータの正転最大速度からモータ５が停止するニュートラル（中立）を介してモータ５の逆転最大速度まで速動調整可能である。
【００２９】
次に、バッテリユニット４の内部構造、及び機体１０におけるモータ５への給電やモータ５の制御のための信号の流れを、図７の機能ブロック図を用いて説明する。
バッテリユニット４は、バッテリ本体４０、充電・放電スイッチユニット４１、コントローラ４２、電源部４３、バッテリ本体４０のプラス側に接続される給電線４４、バッテリ本体４０のマイナス側に接続されるアース線４５、各種信号線４６、電流切替部７を備えている。
【００３０】
充電・給電スイッチユニット４１は、給電線４４に直列配置された給電スイッチ４１ａと充電スイッチ４１ｂとを含み、それぞれはよく知られているようにＦＥＴとダイオードとで構成されている。給電スイッチ４１ａは、ＯＦＦ状態で給電線４４を遮断し、ＯＮ状態で給電線４４を接続して、外部負荷に対してバッテリ本体４０からの給電を可能にする。充電スイッチ４１ｂは、充電時に給電線４４を介して、図示されていない電源アダプタからの電力をバッテリ本体４０に供給することを可能にする。
【００３１】
コントローラ４２は、実質的にはワンチップマイコンから構成されており、ハードウエア及びプログラムの実行によって、モータ５に対する給電制御を行うモータ給電制御部５０と、バッテリ本体４０に対する充電制御を行う充電制御部５１とを作り出している。モータ給電制御部５０は、主スイッチ８１のＯＮ状態に基づいて給電スイッチ４１ａをＯＮ状態にして、バッテリ本体４０からモータ５への給電を許可する。
【００３２】
電源部４３は、バッテリユニット４の内部電源として機能し、コントローラ４２や電流切替部７に給電する。 電流切替部７は、耕耘機１の非作業時においてコントローラ４２が省エネ目的でスリープ状態になっている時には信号線４６に微弱電流を流しておき、コントローラ４２がウエイクアップすると信号線に微弱電流より大きな大電流を流す機能を有する。
【００３３】
バッテリユニット４に設けられたバッテリ側コネクタ部９ａには、給電線４４のための給電端子としての給電ソケット９１ａ、第１信号線４６ａのためのバッテリ側端子である第１ソケット９２ａ、第２信号線４６ｂのためのバッテリ側端子である第２ソケット９３ａ、第３信号線４６ｃのためのバッテリ側端子である第３ソケット９４ａ、第４信号線４６ｄのためのバッテリ側端子である第４ソケット９５ａ、第５信号線（ここではアース線）４６ｅのためのバッテリ側端子である第５ソケット９６ａ、アース線４５のアース端子としてのアースソケット９７ａが設けられている。
【００３４】
バッテリ側コネクタ部９ａに対応するように機体１０側に設けられた機体側コネクタ部９ｂには、給電ソケット９１ａに対応する給電ピン９１ｂ、第１ソケット９２ａに対応する第１ピン９２ａ、第２ソケット９３ａに対応する第２ピン９３ｂ、第３ソケット９４ａに対応する第３ピン９４ｂ、第４ソケット９５ａに対応する第４ピン９５ｂ、第５ソケット９６ａに対応する第５ピン９６ｂ、アースソケット９７ａに対応するアースピン９７ｂが設けられている。
【００３５】
機体側には、モータ５に駆動電力を出力する駆動制御部６０が備えられている。駆動制御部６０にはインバータ部６１と制御管理部６２を有する。駆動制御部６０には、ボリュームスイッチ（速度設定器）８３のための信号線４６ｘと、副スイッチ８２のための信号線４６ｙが接続されており、ボリュームスイッチ（速度設定器）８３と副スイッチ８２からのスイッチ状態信号が入力される。駆動制御部６０は、バッテリユニット４が給電許可状態でかつ副スイッチ８２がＯＮ状態において、ボリュームスイッチ８３からの信号に基づいた駆動電力を出力するようにインバータ部６１を制御する。このため、駆動制御部６０には給電ピン９１ｂからの給電線４４とアースピン９７ｂへのアース線４５が接続されている。また、モータ５には、モータ５の過熱を検知するために、所定値以上の過熱状態でスイッチＯＦＦする過熱スイッチ８４が設けられており、過熱スイッチ８４は駆動制御部６０につながれている。
【００３６】
駆動制御部６０は、バッテリユニット４にモータ回転中やモータ異常停止（過熱）などの制御状態を知らせるために第１ピン９２ａと信号線４６ｗでつながれている。第２ピン９３ｂと第３ピン９４ｂはコモン端子となっており、信号線４６ｚを通じて主スイッチ８１とつながれている。第５ピン９６ｂもアース端子として主スイッチ８１とつながれている。
【００３７】
次に、制御管理部６２によって行われる、特別なモータ駆動制御を実現するモータ始動ルーチンを図８のフローチャートを用いて説明する。このモータ始動ルーチンは、主スイッチ８１からの信号と副スイッチ８２からの信号を時系列評価するものであり、主スイッチ８１がＯＦＦ状態における副スイッチ８２からのＯＮ状態信号では、モータ始動を保留する無視状態が設定され、この無視状態において主スイッチ８１がＯＮ状態になってもモータ始動が保留される。この無視状態は、副スイッチ８２からのＯＦＦ状態信号によって解除される。
【００３８】
図９で示されたモータ始動ルーチンでは、上述した無視状態を設定するためフラグとして牽制フラグが用いられている。従って、この給電ルーチンがスタートすると、まず、牽制フラグの状態がチェックされる（＃０１）。牽制フラグがリセットされている（無視状態が設定されていない）と、さらに主スイッチ８１のＯＮ状態に基づいて制御される給電スイッチ４１ａのＯＮ状態によって、バッテリ４０からインバータ部６１に給電されているか（つまりバッテリユニット４が給電状態にあるかどうか）チェックされる（＃０２）。
【００３９】
ステップ＃０２のチェックで、バッテリユニット４が給電状態にあれば（＃０２Yes分岐）、副スイッチ８２のＯＮ状態であるかどうかチェックされる（＃０３）。副スイッチ８２がＯＮ状態であれば（＃０３Yes分岐）、インバータ部６１から、ボリュームスイッチ（速度設定器）８３に設定値に応じた駆動電力がモータ５に供給され、モータ５が始動、ないしは回転を続行する（＃０４）。ステップ＃０３のチェックで副スイッチ８２がＯＦＦ状態であれば（＃０３No分岐）、バッテリユニット４が給電状態であるにしても、モータ５が停止されるか、ないしは停止が続行される（＃０５）。ステップ＃０２のチェックで、バッテリユニット４が給電停止状態にあっても（＃０２No分岐）、副スイッチ８２のＯＮ状態であるかどうかチェックされ（＃０６）、副スイッチ８２がＯＮ状態であれば（＃０６No分岐）、モータ５が停止されるか、ないしは停止が続行される（＃０５）。
【００４０】
ステップ＃０６のチェックで副スイッチ８２がＯＮ状態であれば（＃０６Yes分岐）、牽制フラグがセットされ（＃０７）、モータ５が停止されたままである（＃１０）。
さらに、ステップ＃０１のチェックで牽制フラグがセットされている（無視状態が設定されている）と、副スイッチ８２のＯＦＦ状態であるかどうかチェックされ（＃０８）、副スイッチ８２がＯＦＦ状態ならば（＃０８Yes分岐）、牽制フラグがリセットされる（無視状態の解除）が、モータ５は停止したままである（＃１０）。ステップ＃０８のチェックで副スイッチ８２がＯＮ状態ならば（＃０８No分岐）、ステップ＃０９がジャンプされ牽制フラグがリセットされずに、モータ５も停止したままである（＃１０）。
【００４１】
このように、１回のモータ始動ルーチンは上記の流れで終了するが、このモータ始動ルーチンが繰り返されることで、耕耘機１のモータ駆動制御が行われることになる。つまり、このモータ始動ルーチンでは、主スイッチ８１のＯＮ状態になる前に副スイッチ８２がＯＮ状態になると、無視状態が設定され、そのあとで、主スイッチ８１のＯＮ状態になってもモータ５は停止のままである。一度設定された無視状態は、副スイッチ８２が再びＯＮ状態からＯＦＦ状態にならない限り、解除されない。
【００４２】
〔別実施の形態〕
〔１〕電動作業機としては、作業ユニット２に耕耘ロータを適用した電動耕耘機に限定されるのではなく、作業ユニットを適宜変更することで、電動芝刈機、電動除雪機など、種々の電動作業機に本発明は適用可能である。
〔２〕操縦部３や機体１０の機械的構造は、本発明では限定されていないので、種々の形態を採用することができる。
〔３〕速度設定器８３としてボリュームスイッチ以外、種々のタイプのスイッチが適用可能であり、その取り付け場所も副スイッチの近くでもよいし、ハンドル３以外であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、バッテリユニット４を搭載し、モータ５で作業ユニット２を駆動する種々の電動作業機に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：電動耕耘機（電動作業機）
２：耕耘ロータ（作業ユニット）
３：ハンドル（操縦部）
３ａ，３ｂ：グリップ
５：電動モータ
４：バッテリユニット
９：コネクタユニット
３１：レバースイッチ装置（レバースイッチ）
３２：押しボタンスイッチ装置（押しボタンスイッチ）
３３：速度設定レバー装置
１０：機体
４０：バッテリ
４１ａ：給電スイッチ
４２：コントローラ
４４：給電線
４６：信号線
５０：モータ給電制御部
５１：充電制御部
６０：駆動制御部
６１：インバータ部
６２：制御管理部
８１：主スイッチ
８２：副スイッチ
８３：ボリュームスイッチ（速度設定器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリから給電される電動モータの回転力を耕耘作業などに利用する電動作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような電動作業機は、操縦部に設けられた操作レバースイッチや主スイッチや速度設定器などの操作デバイスを操作してバッテリから電動モータへの給電を制御する。このような電動作業機が特許文献１から知られている。この特許文献１に記載された歩行型電動作業機は、モータによって動作する耕耘ロータリと、モータに給電するバッテリケースを備え、このモータの駆動を操作するため操作デバイスとして、キースイッチや、レバーによってＯＮ・ＯＦＦされるリミットスイッチを取り付けている。さらにモータのための回転数設定ダイヤルも備えられている。モータ制御のための電子制御系として、バッテリケースに充電制御基板と放電制御基板が設けられ、機体側に信号制御基板が設けられている。信号制御基板には、電源スイッチや操作レバーに連動するリミットスイッチ、さらには回転数設定ダイヤルが接続されている。信号制御基板は、電源スイッチやリミットスイッチや回転数設定ダイヤルからの信号に基づいて放電制御基板に制御信号を出力する機能を有する。放電制御基板は、出力制御回路、電流検出回路、スイッチング回路、電流平滑回路、過放電防止回路、及び短絡防止回路を備えており、信号制御基板からの制御信号に基づいてモータ駆動のための電力をモータに供給する。
【０００３】
この特許文献１による歩行型電動作業機では、モータ給電用の全ての制御回路がバッテリケースに設けられた放電制御基板に組み込まれており、操作デバイスからの操作信号の処理だけが機体側に設けられた信号制御基板に分けられている。つまり、バッテリケースがインテリジェントなバッテリパックとなっており、バッテリケース自体のコストは高くなる。このような構成は、１台のバッテリケースだけを用いるような使用形態なら問題はないが、長時間の作業のために複数のバッテリケースを準備しておくような使用形態の場合、各バッテリケースに備えられた放電制御基板が重複するという無駄が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１‐９３４９３号公報（段落番号〔００１０−００６３〕、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記実情に鑑み、本発明の目的は、着脱可能なバッテリユニットを備えた可変速度型の電動作業機における無駄のない電子制御系の構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明による電動作業機は、機体に支持された作業ユニットと、前記作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、前記機体に支持された操縦部に設けられた主スイッチ及び前記電動モータの速度設定器と、前記機体に設けられるとともに前記速度設定器による設定値に基づいて前記電動モータに駆動電力を供給する駆動制御部と、前記駆動制御部に給電線を介して給電する前記機体に対して着脱可能なバッテリユニットと、前記バッテリユニット側の前記給電線に設けられた給電スイッチと、前記バッテリユニットに設けられるとともに前記給電スイッチの開閉を制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するモータ給電制御部とを備え、前記モータ給電制御部は信号線を通じて送られてくる前記主スイッチのスイッチ状態に基づいて前記制御信号を生成し、かつ前記駆動制御部は前記速度設定器からの速度設定信号に基づいて前記駆動電力を調整する。
【０００７】
この構成では、電動モータのための電子制御系に関して、バッテリユニットから電動モータへの給電線を通じて電力供給をＯＮ・ＯＦＦする給電スイッチとこの給電スイッチを制御するモータ給電制御部は、バッテリユニット側に設けられている。さらに、モータ回転制御機能は、給電線を通じて送られてきた電力を前記速度設定器による設定値に基づいて処理して前記電動モータを駆動させるための駆動電力を供給する駆動制御部は機体側に設けられている。これにより、バッテリユニットには、電動モータへの給電制御機能だけが設けられ、モータ回転制御機能は設けられていないので、１台の電動作業機に複数のバッテリユニットを準備しても、バッテリユニットにおける電子制御系の無駄な構成が抑制される。
【０００８】
本発明の好適な実施形態の１つでは、前記操縦部にさらに副スイッチが設けられ、前記駆動制御部は前記副スイッチのスイッチ状態に基づいて前記駆動電力の供給を許可するように構成されている。この構成では、主スイッチの操作により電動モータへの給電が行われたとしても、副スイッチのスイッチ状態によっては電動モータを所定回転で駆動させる駆動電力が供給されない。つまり、バッテリユニットが機体側に給電を行う状態であっても、副スイッチの操作によって電動モータの駆動を制御することができるので、より高い確実性が得られる。
【０００９】
本発明による電動作業機用制御装置を搭載した電動作業機の好適な形態として、操作者によって操縦される操縦部が左右一対のハンドルから構成され、一方のハンドルに主スイッチを設け、他方のハンドルに副スイッチを設けた場合、主スイッチの操作と副スイッチの操作とが操作者の左右の手に振り分けられ、操作手順を操作者が意識しやすくなる。
【００１０】
さらに、好適な実施形態の１つでは、主スイッチが押しボタンスイッチであり、副スイッチがハンドルを握った手で操作可能なレバースイッチである。これにより操作者は異なった操作方法で主スイッチと副スイッチとを操作することになり、操作者の操作に対する意識付けが良好となる。また、速度設定器を主スイッチが設けられたハンドルに設けられるとともに、ハンドルを握った手で操作可能なレバー操作型として構成すると、操作デバイスがハンドルに集中し、操作性が向上する。
【００１１】
さらに、好適な実施形態の１つでは、駆動制御部は電動モータを正・逆転駆動制御可能に構成され、速度設定器は電動モータの正転速度及び逆転速度を設定可能に構成されている。これにより、作業ユニットとして耕耘ロータなどを適用した場合、前進・後進が簡単な操作で可能となり、耕耘作業の作業性が向上する。
【００１２】
さらに、好適な実施形態の１つでは、給電線と信号線がバッテリユニットの機体への装着を通じて連結される共通のコネクタユニットに接続されている。この構成により、バッテリユニットの機体への装着と、バッテリユニット側と機体側との給電線と信号線の接続が同時に行われ、好都合である。また、給電線と信号線とが共通のコネクタを使用することで、電線の引き回しが簡素化される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による電動モータ給電制御の基本原理を図解する模式図である。
【図２】本発明による電動作業機の外観を示す斜視図である。
【図３】電動作業機の側面図である。
【図４】電動作業機の機体部分の側面図である。
【図５】電動作業機の機体へのバッテリユニットの装着を示す側面図である。
【図６】電動作業機の機体へのバッテリユニットの装着を断面で示す正面図である。
【図７】ハンドルに設けられた速度設定器と主スイッチの平面図である。
【図８】電動作業機の制御電子系の機能ブロック図である。
【図９】電動モータ給電制御の流れを例示するフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の具体的な実施の形態を説明する前に、図１を用いて本発明による電動作業機に採用された電動モータ制御の基本原理を説明する。ここでは、電動作業機は歩行型であり、その操縦部は左右一対のハンドルで、一方のハンドルに主スイッチが設けられており、付加的に、他方のハンドルに副スイッチが設けられているとする。電動モータ（以下単にモータと略称する）の速度を設定する速度設定器が電動作業機の機体、好ましくはハンドルに設けられる。モータは、耕耘ロータとして構成された作業ユニットに回転動力を伝達する。図１の例では、バッテリからモータへの給電を制御するモータ給電制御部は、機体に取り出し可能に装着されるバッテリユニットにバッテリとともに組み込まれている。機体側の給電線に駆動制御部が設けられており、バッテリから送られてきた電力を制御して、モータの駆動電力に変換して、モータを駆動制御する。つまり、バッテリからモータへの基本となる電力供給の制御はバッテリユニットに組み込まれたモータ給電制御部で行われ、バッテリユニットから供給された電力を入力して、モータ駆動のための駆動電力を出力する最終的なモータ駆動制御は、機体に設けられた駆動制御部で行われる。モータの正逆可変回転制御を行うためには、駆動制御部にインバータ制御機能を備えることが好ましい。
【００１５】
バッテリからモータへの給電線に、モータ給電制御部から出力される制御信号によって開放状態（給電状態）と閉鎖状態（遮断状態）を作り出す給電スイッチが介装されている。主スイッチはＯＮとＯＦＦに選択的に切り替え可能で、ＯＮに切り替えられるとＯＮ状態信号を、ＯＦＦに切り替えられるとＯＦＦ状態信号を、信号線を通じてバッテリユニット内のモータ給電制御部に与える。モータ給電制御部は主スイッチのＯＮ状態信号を受け取ると、給電スイッチに対して給電線を給電状態とする給電ＯＫの制御信号を送る。電動作業機の機体とバッテリユニットとの間にはバッテリユニットの機体への着・脱に応じて接続・離脱が行われるコネクタユニットが設けられている。このコネクタユニットには給電線と信号線が接続されている。
【００１６】
副スイッチもＯＮとＯＦＦに選択的に切り替え可能で、ＯＮに切り替えられるとＯＮ状態信号を、ＯＦＦに切り替えられるとＯＦＦ状態信号を駆動制御部に与える。速度設定器は、設定されたモータ速度に対応する設定速度信号を駆動制御部に与える。
【００１７】
駆動制御部は、給電線を通じてバッテリから電力が供給される状態ならば、つまり主スイッチがＯＮ状態であれば、速度設定器によって設定された速度（ここでは正転（前進）・逆転（後進）も含めて）でモータが回転するように、駆動電力を生成して、モータに供給する。ただし、この図１で示された例では、副スイッチが設けられているので、この駆動電力のモータへの供給は、副スイッチからのＯＮ状態信号が入力されていることが付加的条件となっている。
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施の形態を、電動作業機を歩行型耕耘機に適用した例をとって説明する。
図２と図３とに示すように、この実施の形態で例示する歩行型耕耘機（以下単に耕耘機と略称する）１は、機体１０の下部に耕耘ロータ２、前後揺動による姿勢変更が可能な操縦部としての操縦ハンドル３、耕耘ロータ２に回転動力を伝達するモータ５、モータ５の電源となるバッテリユニット４を備えている。バッテリユニット４は、機体１０の後部から後方斜めに立ち上がっている支持枠１４に対して、上方からの装着、上方への抜き出しが可能なように載置されている。バッテリユニット４の上面には、持ち運びに便利なように取っ手４ａが設けられている。操縦ハンドル３は、いずれもアーム状の右ハンドル部３Ａと左ハンドル部３Ｂからなり、その基端側で支持枠１４の後方突出端部に揺動可能に連結されている。これにより、非使用時には操縦ハンドル３を機体前側に折り畳むことができる。モータ５の全て及びバッテリユニット４の下半分を覆う人工樹脂製のカバー１１がこの耕耘機１の上面輪郭を曲面状に形作っている。二点鎖線で輪郭だけを示されている載置台１００は、耕耘機１の下部が挿入されるボックス体であり、非使用時の耕耘機１の安定性と運搬性を高めるものである。
【００１９】
図４から理解できるように、機体１０は、実質的に、主フレーム１５と伝動ケース１７とから構成されている。主フレーム１５はモータ５を支持するモータ支持面領域とバッテリユニット４を支持するバッテリ支持面領域を作り出しており、モータ支持面領域とバッテリ支持面領域との間は約３０度の角度で屈曲している。主フレーム１５の後端部には機体横断方向の水平軸回りで揺動可能な揺動アーム１６が取り付けられており、揺動アーム１６は、下向き姿勢（図３では実線で示す）と後向き姿勢（図３では二点鎖線で示す）との間で揺動するが、それぞれの姿勢において揺動アーム１６を主フレーム１５に対して固定する固定手段が設けられている。この固定手段は、簡単にはロックピンとロック孔である。
【００２０】
揺動アーム１６の自由端側に移動輪１２が装備されており、揺動アーム１６の中間部に抵抗棒１３が取り付けられている。移動輪１２は揺動アーム１６の下向き姿勢で接地し、抵抗棒１３は揺動アーム１６の後向き姿勢で接地する。抵抗棒１３の揺動アーム１６に対する取り付け位置をピン連結法によって変更することで機体１０の持ち上げ高さを変更することができる。
【００２１】
伝動ケース１７は、ウォーム減速機１８を内蔵する側面視略Ｌ字状の左右二分割構造であり、その上端部に形成したフランジ部にモータ５がボルト連結されている。モータ５の出力軸とウォーム減速機１８の入力軸は図４で点線描画されている中間伝動軸でつながれており、中間伝動軸は伝動ケース１７内を垂直に延びている。ウォーム減速機１８の出力は、伝動ケース１７の下端部から左右に延出する耕耘ロータ２の駆動軸２０に伝達される。伝動ケース１７の上部には、この耕耘機１を持ち運ぶ際の把持部に使用可能なループ状で前向きに延出形成した丸パイプ鋼材からなるフロントガード１９がボルト連結されている。
【００２２】
図１に示すように、操縦ハンドル３を構成する右ハンドル部３Ａ及び左ハンドル部３Ｂは、丸パイプ材からなり、その自由端領域にグリップ３ａ、３ｂが設けられている。操縦ハンドル３と支持枠１４との間の揺動連結部３０によって操縦ハンドル３を支持枠１４に締め付け固定するノブ付きナット締め付け機構が設けられている。この構成から、操縦ハンドル３は、ノブ付きナットを操作することで、操縦ハンドル３を支持枠１４に対する任意の姿勢に設定することができる。
【００２３】
図２に示すように、右ハンドル部３Ｂのグリップ３ｂのすぐ機体側に押しボタンスイッチ装置３１と速度設定レバー装置３３が設けられ、左ハンドル部３Ａのグリップ３ａのすぐ機体側にレバースイッチ装置３２が設けられている。押しボタンスイッチ装置３１には、押し操作によってＯＮ／ＯＦＦされる主スイッチ８１が組み込まれている。速度設定レバー装置３３は、水平揺動式のレバーを有し、このレバーに連係したボリュームスイッチ８３が速度設定器として組み込まれている。ボリュームスイッチ８３レバー揺動角度に応じてモータ５の速度を設定する速度設定信号を出力することができる。押しボタンスイッチ装置３１と速度設定レバー装置３３は共通のハウジング構成であり、速度設定レバー装置３３のレバーはこのハイジングの後方から突き出しており、グリップ３ｂを握っている手で速度設定レバー装置３３のレバーは操作可能である。
【００２４】
図４、図５、図６から明らかなように、主フレーム１５のバッテリ支持面領域において、カバー１１は、ボックス状の収容スペースを作り出すバッテリ収容壁体１１ａを形成している。バッテリユニット４は矩形横断面を有しており、当該矩形横断面はバッテリ収容壁体１１ａが作り出す収容スペースの矩形横断面よりも同一かやや大きな面積となるような寸法をもっている。従って、このバッテリ収容壁体１１ａの収容スペースに挿入されたバッテリユニット４は、バッテリ収容壁体１１ａの弾性によりしっかりと保持される。
【００２５】
バッテリ収容壁体１１ａとバッテリユニット４との間で電気的接続を行うためのコネクタ９が備えられている。このコネクタ９は、バッテリユニット４の底面中央に設けられたバッテリ側コネクタ部９ａと、バッテリ収容壁体１１ａの底面中央に設けられた機体側コネクタ部９ｂとからなる。ここでは、バッテリ側コネクタ部９ａがソケット形で、機体側コネクタ部９ｂがプラグ形であるが、互いに逆であってもよい。バッテリユニット４はバッテリ収容壁体１１ａの弾性によって正確に中心がずれないようにバッテリ収容壁体１１ａによって案内されるので、重力の助けを借りたバッテリユニット４の収容スペースへの挿入により確実にバッテリ側コネクタ部９ａと機体側コネクタ部９ｂとが接続されることになる。収容スペースに収容されたバッテリユニット４はハンドル支持枠１４に設けられた、クランプ式固定具１４ａによって上面から押さえ付け固定される。
【００２６】
コネクタ９は、バッテリユニット４からモータ５への給電を行う給電線のための端子、主スイッチ８１などの信号線のための端子、さらにはアース端子、さらには将来の利用に備えた予備端子など、ピンとピンソケットからなる複数の接続端子を備えている。
【００２７】
図７には、右ハンドル部３Ｂのグリップ３ｂの近くに設けられた押しボタンスイッチ装置３１と速度設定レバー装置３３が示されている。
この押しボタンスイッチ装置３１は、操作部を停止位置から回しながら押すことで操作部がＯＮ位置まで回転軸方向に下向き変位し、主スイッチ８１をＯＮ状態とする。そのＯＮ位置での操作部はかみ合い方式で保持されるので、主スイッチ８１のＯＮ状態が保持される。押し込まれた状態の操作部を叩いてさらに押すことで操作部がかみ合い解除され回転し、さらに上向き変位することで最初の位置(ホームポジション)に復帰して主スイッチ８１がＯＦＦ状態となる。つまり押しボタンスイッチ装置３１は、機械式的にＯＮ保持を行うタイプである。
【００２８】
速度設定レバー装置３３は、押しボタンスイッチ装置３１と共通のハウジングに組み込まれているが、その操作レバーである揺動レバーだけはこのハウジングの後方から突き出している。この操作レバーは、ボリュームスイッチ（ロータリースイッチ）のロータと連結しており、操作レバーの揺動角に応じた信号を出力することができる。モータ５は正逆回転可能であるので、この操作レバーの揺動操作により、モータの正転最大速度からモータ５が停止するニュートラル（中立）を介してモータ５の逆転最大速度まで速動調整可能である。
【００２９】
次に、バッテリユニット４の内部構造、及び機体１０におけるモータ５への給電やモータ５の制御のための信号の流れを、図７の機能ブロック図を用いて説明する。
バッテリユニット４は、バッテリ本体４０、充電・放電スイッチユニット４１、コントローラ４２、電源部４３、バッテリ本体４０のプラス側に接続される給電線４４、バッテリ本体４０のマイナス側に接続されるアース線４５、各種信号線４６、電流切替部７を備えている。
【００３０】
充電・給電スイッチユニット４１は、給電線４４に直列配置された給電スイッチ４１ａと充電スイッチ４１ｂとを含み、それぞれはよく知られているようにＦＥＴとダイオードとで構成されている。給電スイッチ４１ａは、ＯＦＦ状態で給電線４４を遮断し、ＯＮ状態で給電線４４を接続して、外部負荷に対してバッテリ本体４０からの給電を可能にする。充電スイッチ４１ｂは、充電時に給電線４４を介して、図示されていない電源アダプタからの電力をバッテリ本体４０に供給することを可能にする。
【００３１】
コントローラ４２は、実質的にはワンチップマイコンから構成されており、ハードウエア及びプログラムの実行によって、モータ５に対する給電制御を行うモータ給電制御部５０と、バッテリ本体４０に対する充電制御を行う充電制御部５１とを作り出している。モータ給電制御部５０は、主スイッチ８１のＯＮ状態に基づいて給電スイッチ４１ａをＯＮ状態にして、バッテリ本体４０からモータ５への給電を許可する。
【００３２】
電源部４３は、バッテリユニット４の内部電源として機能し、コントローラ４２や電流切替部７に給電する。 電流切替部７は、耕耘機１の非作業時においてコントローラ４２が省エネ目的でスリープ状態になっている時には信号線４６に微弱電流を流しておき、コントローラ４２がウエイクアップすると信号線に微弱電流より大きな大電流を流す機能を有する。
【００３３】
バッテリユニット４に設けられたバッテリ側コネクタ部９ａには、給電線４４のための給電端子としての給電ソケット９１ａ、第１信号線４６ａのためのバッテリ側端子である第１ソケット９２ａ、第２信号線４６ｂのためのバッテリ側端子である第２ソケット９３ａ、第３信号線４６ｃのためのバッテリ側端子である第３ソケット９４ａ、第４信号線４６ｄのためのバッテリ側端子である第４ソケット９５ａ、第５信号線（ここではアース線）４６ｅのためのバッテリ側端子である第５ソケット９６ａ、アース線４５のアース端子としてのアースソケット９７ａが設けられている。
【００３４】
バッテリ側コネクタ部９ａに対応するように機体１０側に設けられた機体側コネクタ部９ｂには、給電ソケット９１ａに対応する給電ピン９１ｂ、第１ソケット９２ａに対応する第１ピン９２ａ、第２ソケット９３ａに対応する第２ピン９３ｂ、第３ソケット９４ａに対応する第３ピン９４ｂ、第４ソケット９５ａに対応する第４ピン９５ｂ、第５ソケット９６ａに対応する第５ピン９６ｂ、アースソケット９７ａに対応するアースピン９７ｂが設けられている。
【００３５】
機体側には、モータ５に駆動電力を出力する駆動制御部６０が備えられている。駆動制御部６０にはインバータ部６１と制御管理部６２を有する。駆動制御部６０には、ボリュームスイッチ（速度設定器）８３のための信号線４６ｘと、副スイッチ８２のための信号線４６ｙが接続されており、ボリュームスイッチ（速度設定器）８３と副スイッチ８２からのスイッチ状態信号が入力される。駆動制御部６０は、バッテリユニット４が給電許可状態でかつ副スイッチ８２がＯＮ状態において、ボリュームスイッチ８３からの信号に基づいた駆動電力を出力するようにインバータ部６１を制御する。このため、駆動制御部６０には給電ピン９１ｂからの給電線４４とアースピン９７ｂへのアース線４５が接続されている。また、モータ５には、モータ５の過熱を検知するために、所定値以上の過熱状態でスイッチＯＦＦする過熱スイッチ８４が設けられており、過熱スイッチ８４は駆動制御部６０につながれている。
【００３６】
駆動制御部６０は、バッテリユニット４にモータ回転中やモータ異常停止（過熱）などの制御状態を知らせるために第１ピン９２ａと信号線４６ｗでつながれている。第２ピン９３ｂと第３ピン９４ｂはコモン端子となっており、信号線４６ｚを通じて主スイッチ８１とつながれている。第５ピン９６ｂもアース端子として主スイッチ８１とつながれている。
【００３７】
次に、制御管理部６２によって行われる、特別なモータ駆動制御を実現するモータ始動ルーチンを図８のフローチャートを用いて説明する。このモータ始動ルーチンは、主スイッチ８１からの信号と副スイッチ８２からの信号を時系列評価するものであり、主スイッチ８１がＯＦＦ状態における副スイッチ８２からのＯＮ状態信号では、モータ始動を保留する無視状態が設定され、この無視状態において主スイッチ８１がＯＮ状態になってもモータ始動が保留される。この無視状態は、副スイッチ８２からのＯＦＦ状態信号によって解除される。
【００３８】
図９で示されたモータ始動ルーチンでは、上述した無視状態を設定するためフラグとして牽制フラグが用いられている。従って、この給電ルーチンがスタートすると、まず、牽制フラグの状態がチェックされる（＃０１）。牽制フラグがリセットされている（無視状態が設定されていない）と、さらに主スイッチ８１のＯＮ状態に基づいて制御される給電スイッチ４１ａのＯＮ状態によって、バッテリ４０からインバータ部６１に給電されているか（つまりバッテリユニット４が給電状態にあるかどうか）チェックされる（＃０２）。
【００３９】
ステップ＃０２のチェックで、バッテリユニット４が給電状態にあれば（＃０２Yes分岐）、副スイッチ８２のＯＮ状態であるかどうかチェックされる（＃０３）。副スイッチ８２がＯＮ状態であれば（＃０３Yes分岐）、インバータ部６１から、ボリュームスイッチ（速度設定器）８３に設定値に応じた駆動電力がモータ５に供給され、モータ５が始動、ないしは回転を続行する（＃０４）。ステップ＃０３のチェックで副スイッチ８２がＯＦＦ状態であれば（＃０３No分岐）、バッテリユニット４が給電状態であるにしても、モータ５が停止されるか、ないしは停止が続行される（＃０５）。ステップ＃０２のチェックで、バッテリユニット４が給電停止状態にあっても（＃０２No分岐）、副スイッチ８２のＯＮ状態であるかどうかチェックされ（＃０６）、副スイッチ８２がＯＮ状態であれば（＃０６No分岐）、モータ５が停止されるか、ないしは停止が続行される（＃０５）。
【００４０】
ステップ＃０６のチェックで副スイッチ８２がＯＮ状態であれば（＃０６Yes分岐）、牽制フラグがセットされ（＃０７）、モータ５が停止されたままである（＃１０）。
さらに、ステップ＃０１のチェックで牽制フラグがセットされている（無視状態が設定されている）と、副スイッチ８２のＯＦＦ状態であるかどうかチェックされ（＃０８）、副スイッチ８２がＯＦＦ状態ならば（＃０８Yes分岐）、牽制フラグがリセットされる（無視状態の解除）が、モータ５は停止したままである（＃１０）。ステップ＃０８のチェックで副スイッチ８２がＯＮ状態ならば（＃０８No分岐）、ステップ＃０９がジャンプされ牽制フラグがリセットされずに、モータ５も停止したままである（＃１０）。
【００４１】
このように、１回のモータ始動ルーチンは上記の流れで終了するが、このモータ始動ルーチンが繰り返されることで、耕耘機１のモータ駆動制御が行われることになる。つまり、このモータ始動ルーチンでは、主スイッチ８１のＯＮ状態になる前に副スイッチ８２がＯＮ状態になると、無視状態が設定され、そのあとで、主スイッチ８１のＯＮ状態になってもモータ５は停止のままである。一度設定された無視状態は、副スイッチ８２が再びＯＮ状態からＯＦＦ状態にならない限り、解除されない。
【００４２】
〔別実施の形態〕
〔１〕電動作業機としては、作業ユニット２に耕耘ロータを適用した電動耕耘機に限定されるのではなく、作業ユニットを適宜変更することで、電動芝刈機、電動除雪機など、種々の電動作業機に本発明は適用可能である。
〔２〕操縦部３や機体１０の機械的構造は、本発明では限定されていないので、種々の形態を採用することができる。
〔３〕速度設定器８３としてボリュームスイッチ以外、種々のタイプのスイッチが適用可能であり、その取り付け場所も副スイッチの近くでもよいし、ハンドル３以外であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、バッテリユニット４を搭載し、モータ５で作業ユニット２を駆動する種々の電動作業機に適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１：電動耕耘機（電動作業機）
２：耕耘ロータ（作業ユニット）
３：ハンドル（操縦部）
３ａ，３ｂ：グリップ
５：電動モータ
４：バッテリユニット
９：コネクタユニット
３１：レバースイッチ装置（レバースイッチ）
３２：押しボタンスイッチ装置（押しボタンスイッチ）
３３：速度設定レバー装置
１０：機体
４０：バッテリ
４１ａ：給電スイッチ
４２：コントローラ
４４：給電線
４６：信号線
５０：モータ給電制御部
５１：充電制御部
６０：駆動制御部
６１：インバータ部
６２：制御管理部
８１：主スイッチ
８２：副スイッチ
８３：ボリュームスイッチ（速度設定器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体に支持された作業ユニットと、前記作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、前記機体に支持された操縦部に設けられた主スイッチ及び前記電動モータの速度設定器と、前記機体に設けられるとともに前記速度設定器による設定値に基づいて前記電動モータに駆動電力を供給する駆動制御部と、前記駆動制御部に給電線を介して給電する前記機体に対して着脱可能なバッテリユニットと、前記バッテリユニット側の前記給電線に設けられた給電スイッチと、前記バッテリユニットに設けられるとともに前記給電スイッチの開閉を制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するモータ給電制御部とを備え、
前記モータ給電制御部は信号線を通じて送られてくる前記主スイッチのスイッチ状態に基づいて前記制御信号を生成し、かつ
前記駆動制御部は前記速度設定器からの速度設定信号に基づいて前記駆動電力を調整する電動作業機。
【請求項２】
前記操縦部にさらに副スイッチが設けられ、前記駆動制御部は前記副スイッチのスイッチ状態に基づいて前記駆動電力の供給を許可する請求項１に記載の電動作業機。
【請求項３】
前記操縦部が左右一対のハンドルから構成され、一方のハンドルに前記主スイッチが設けられ、他方のハンドルに前記副スイッチが設けられている請求項２に記載の電動作業機。
【請求項４】
前記主スイッチが押しボタンスイッチであり、前記副スイッチが前記ハンドルを握った手で操作可能なレバースイッチである請求項３に記載の電動作業機。
【請求項５】
前記速度設定器は前記主スイッチが設けられたハンドルに設けられているとともに、前記ハンドルを握った手で操作可能なレバー操作型である請求項３または４に記載の電動作業機。
【請求項６】
前記駆動制御部は前記電動モータを正・逆転駆動制御可能に構成され、前記速度設定器は前記電動モータの正転速度及び逆転速度を設定可能である請求項１から５のいずれか一項に記載の電動作業機。
【請求項７】
前記給電線と前記信号線が前記バッテリユニットの前記機体への装着を通じて連結される共通のコネクタユニットに接続されている請求項１から６のいずれか一項に記載の電動作業機。
【請求項１】
機体に支持された作業ユニットと、前記作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、前記機体に支持された操縦部に設けられた主スイッチ及び前記電動モータの速度設定器と、前記機体に設けられるとともに前記速度設定器による設定値に基づいて前記電動モータに駆動電力を供給する駆動制御部と、前記駆動制御部に給電線を介して給電する前記機体に対して着脱可能なバッテリユニットと、前記バッテリユニット側の前記給電線に設けられた給電スイッチと、前記バッテリユニットに設けられるとともに前記給電スイッチの開閉を制御する制御信号を前記給電スイッチに出力するモータ給電制御部とを備え、
前記モータ給電制御部は信号線を通じて送られてくる前記主スイッチのスイッチ状態に基づいて前記制御信号を生成し、かつ
前記駆動制御部は前記速度設定器からの速度設定信号に基づいて前記駆動電力を調整する電動作業機。
【請求項２】
前記操縦部にさらに副スイッチが設けられ、前記駆動制御部は前記副スイッチのスイッチ状態に基づいて前記駆動電力の供給を許可する請求項１に記載の電動作業機。
【請求項３】
前記操縦部が左右一対のハンドルから構成され、一方のハンドルに前記主スイッチが設けられ、他方のハンドルに前記副スイッチが設けられている請求項２に記載の電動作業機。
【請求項４】
前記主スイッチが押しボタンスイッチであり、前記副スイッチが前記ハンドルを握った手で操作可能なレバースイッチである請求項３に記載の電動作業機。
【請求項５】
前記速度設定器は前記主スイッチが設けられたハンドルに設けられているとともに、前記ハンドルを握った手で操作可能なレバー操作型である請求項３または４に記載の電動作業機。
【請求項６】
前記駆動制御部は前記電動モータを正・逆転駆動制御可能に構成され、前記速度設定器は前記電動モータの正転速度及び逆転速度を設定可能である請求項１から５のいずれか一項に記載の電動作業機。
【請求項７】
前記給電線と前記信号線が前記バッテリユニットの前記機体への装着を通じて連結される共通のコネクタユニットに接続されている請求項１から６のいずれか一項に記載の電動作業機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６３０５５（Ｐ２０１３−６３０５５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４６９１（Ｐ２０１１−２０４６９１）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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