電動作業機
【課題】給電線に設けられた給電スイッチを制御するモータ給電制御部と過熱スイッチや操作スイッチなどの入力デバイスとの関係を適正化した電動作業機を提供する。
【解決手段】機体に支持された作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、機体に支持された操縦部に設けられた操作スイッチと、電動モータに給電線を介して給電する着脱可能な充電式バッテリユニットと、給電線のバッテリユニット側に設けられた給電スイッチと、電動モータの過熱により作動する過熱スイッチと、給電スイッチの開閉を制御する制御信号を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バッテリユニットに設けられるとともに、操作スイッチと過熱スイッチとを直列に接続している信号線から入力されたスイッチ状態信号に基づいて制御信号を生成する。
【解決手段】機体に支持された作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、機体に支持された操縦部に設けられた操作スイッチと、電動モータに給電線を介して給電する着脱可能な充電式バッテリユニットと、給電線のバッテリユニット側に設けられた給電スイッチと、電動モータの過熱により作動する過熱スイッチと、給電スイッチの開閉を制御する制御信号を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バッテリユニットに設けられるとともに、操作スイッチと過熱スイッチとを直列に接続している信号線から入力されたスイッチ状態信号に基づいて制御信号を生成する。
【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駆動をスイッチ操作に基づいて制御し、その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】
電動作業機用制御装置は、操縦部に設けられた、操作レバーや操作スイッチである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。このような制御装置を搭載した歩行型作業機が特許文献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作業機では、充電可能なバッテリを収容するバッテリケースが機体に着脱自在に装着され、該バッテリケース内には放電制御基板が設けられている。放電制御基板にスイッチング回路および電流検出回路が設けられ、バッテリと電動モータとを接続するモータ駆動回路に出力制御回路が設けられている。出力制御回路がキースイッチ、運転スイッチによる運転信号を受けてスイッチング回路をＯＮ，ＯＦＦ切換出力することで、モータ駆動回路は接続状態と遮断状態とに切り換えられる。モータ駆動回路の負荷電流が所定以上になるとモータ駆動回路を電気的に遮断するブレーカや電動モータに内蔵の温度センサも設けられている。ブレーカ接点と温度センサの接点は直列に接続され、どちらかに異常があったとき異常報知が行われる。
【０００３】
さらに、報知デバイスとして、電源の入り切りのＬＥＤ、運転の入り切りのＬＥＤ、バッテリ残量のＬＥＤが機体に設けられている。電源の入り切りのＬＥＤではキースイッチ入りで第一の色である緑色が発光し、過負荷を検出する過電流保護回路が作動すると第二の色である赤色が発光する。運転の入り切りのＬＥＤでは運転スイッチが入りしてロータリ部が駆動すると第一の色である緑色が発光し、モータ内蔵の温度センサが作動すると第二の色である赤色が発光する。バッテリ残量のＬＥＤではバッテリの残量が通常の状態では第一の色である緑色が発光し、残量が設定量以下になると第二の色である赤色が発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１‐９２１４８号公報（段落番号〔００１０−０１５６〕、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動作業機では、省エネルギの観点から定格容量の小さな電動モータが用いられているので、負荷の高い作業を続けていると過熱スイッチが頻繁に動作することになる。したがって、過熱スイッチからの過熱検出信号を簡単な構成で確実に処理する必要がある。また、バッテリから電動モータへの給電を遮断する給電スイッチを制御するモータ給電制御部がバッテリユニットに組み込まれるような構成を採用する場合、過熱スイッチや操作スイッチの状態をモータ給電制御部に送り込む信号線の適切な配線が要望される。
本発明の目的は、給電線に設けられた給電スイッチを制御するモータ給電制御部と過熱スイッチや操作スイッチなどの入力デバイスとの関係を適正化した電動作業機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では、機体に支持された作業ユニットと、機体に支持された操縦部に設けられた操作スイッチと、前記作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、前記電動モータに給電線を介して給電する着脱可能な充電式バッテリユニットと、前記給電線の前記バッテリユニット側に設けられた給電スイッチと、前記電動モータの過熱により作動する過熱スイッチと、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が備えられ、さらに、前記モータ給電制御部は前記バッテリユニットに設けられるとともに、前記操作スイッチと前記過熱スイッチとを直列に接続している信号線から入力されたスイッチ状態信号に基づいて前記制御信号を生成する。
【０００７】
この構成では、電動モータの駆動を制御する電子制御系における入力デバイスとしての操作スイッチ及び過熱スイッチの信号がそのままバッテリユニット内に組み込まれたモータ給電制御部に送られる。モータ給電制御部は、入力された信号に基づいてバッテリユニットと電動モータとの間の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に対する制御を通じて電動モータの駆動を制御する。つまり、実質的な電動モータ駆動電子制御系はバッテリユニット内で構築されており、また、操作スイッチと過熱スイッチとを直列に接続して信号線を構築し、この信号線をモータ給電制御部に接続しているので、信号線の配線がシンプルになる。電子制御系に含まれる電子デバイスのうち操作スイッチと過熱スイッチだけが機体側に配置され、それ以外の電子デバイス、特にモータ給電制御部はもともと防水を考慮されているバッテリユニットに組み込まれているので、この電動作業機の電子制御系は埃や湿気などに対する耐性が高くなる。
【０００８】
本発明の好適な実施形態の１つでは、前記過熱スイッチのスイッチ状態を前記給電制御部に入力する補助信号線が設けられている。これにより、操作スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に関わらず、モータ給電制御部は過熱スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を信号線を通じて検知することができる。
【０００９】
負荷が高い作業中に、電動モータの温度上昇による過熱スイッチの作動と一時的な電動モータの停止による過熱スイッチの作動解除との繰り返しが頻繁に発生する可能性があるが、この現象を作業者に報知するため、本発明の好適な実施形態には、前記過熱スイッチのスイッチ状態に基づいて前記電動モータの過熱状態を報知する報知制御部が備えられている。
【００１０】
電動モータの駆動制御のための人為的入力操作として、複数の操作を要求される場合が少なくない。このため、本発明の好適な実施形態では、別系統の入力信号系として前記信号線と異なる信号線を介して前記モータ給電制御部にそのスイッチ状態が入力されるもう一つの操作スイッチが前記操縦部に設けられ、前記操作スイッチと前記もう一つの操作スイッチと前記過熱スイッチの全てがＯＮ状態の時に前記給電スイッチを閉鎖して、前記電動モータへの給電を可能にする制御信号が出力される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による電動作業機における電動モータ過熱検出処理を含む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１つの実施形態である歩行型耕耘機を示す斜視図である。
【図３】歩行型耕耘機の側面図である。
【図４】歩行型耕耘機の機体部分の側面図である。
【図５】歩行型耕耘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】歩行型耕耘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】歩行型耕耘機の制御電子系の機能ブロック図である。
【図８】歩行型耕耘機における複数の制御形態の移行を図解する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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おける電動モータの過熱検出形態を含む電動モータ給電制御の複数の制御形態の基本的な移行を説明する。ここでは、電動作業機の機体側に、電動モータ（以下単にモータと略称する）と過熱スイッチと操作スイッチとが備えられ、バッテリユニット側に、バッテリと給電スイッチとモータ給電制御部とが備えられている。電動作業機の機体とバッテリユニットとの間には、モータとバッテリとを接続する給電線（給電戻り側の給電アース線を含む）が配線され、過熱スイッチ及び操作スイッチとモータ給電制御部とを接続する信号線が配線されている。その際、過熱スイッチ及び操作スイッチは直列接続されており、過熱スイッチと操作スイッチとの中点とモータ給電制御部とを接続する補助信号線も配線されている。給電スイッチは、モータ給電制御部からの制御信号によって給電線を接続または遮断する。
【００１３】
バッテリユニットと機体との間には、バッテリユニットを機体に対して着・脱する際に連結・離脱するコネクタユニットが設けられている。この発明では、バッテリユニットと機体との間は、給電線（給電アース線を含む）と信号線（補助給電線を含む）だけであるので、コネクタユニットに給電線と信号線とを含ませると、単一のコネクタユニットだけ用意すればよい。
【００１４】
図１は、電動モータ過熱検出処理を含む電動モータ給電制御における以下の４つの基本的な制御形態を図解している。
状態（ａ）：この制御形態は運転待機状態であり、図１の（ａ）で示されている。モータが非過熱状態であり、過熱スイッチが信号線を接続した状態である。操作スイッチはＯＦＦ操作のままであり、信号線を遮断した状態である。従って、モータ給電制御部は、モータが非過熱状態（正常）で、モータ駆動のための操作スイッチはまだ押されておらず、運転待機状態であるとみなす。
【００１５】
状態（ｂ）：この制御形態は運転中状態であり、図１の（ｂ）で示されている。過熱スイッチが信号線を接続された状態のままである。操作スイッチはＯＮ操作され、信号線は接続されている。従って、モータ給電制御部は、給電スイッチに給電ＯＫの制御信号を出力し、給電スイッチは給電線を接続する。その結果、モータにバッテリから電力が供給され、モータが回転する。
【００１６】
状態（ｃ）：この制御形態は異常発生（モータ過熱）で非常停止状態であり、図１の（ｃ）で示されている。操作スイッチはＯＮ操作のままであり、信号線を接続状態である。しかしながら、モータが過熱状態であり、過熱スイッチが作動し、信号線を遮断している。従って、モータ給電制御部は、モータが過熱状態であるとみなし、操作スイッチがＯＮ操作状態であっても、給電スイッチに給電ＮＯの制御信号を出力し、給電スイッチは給電線を遮断する。その結果、モータにバッテリから電力が供給されず、モータが停止する。
【００１７】
状態（ｄ）：この制御形態は異常発生中（モータ過熱）での正常停止状態であり、図１の（ｄ）で示されている。これは、異常発生（モータ過熱）による非常停止状態から、操作スイッチがＯＦＦ操作された状態である。モータが過熱状態である限り、過熱スイッチが作動したままであり、信号線も遮断したままとなるが、モータ停止によりモータが自然冷却され、しばらくのうちに過熱スイッチが復帰し、信号線が接続される。しかしながら、操作スイッチがＯＦＦ操作されているので、モータ給電制御部は、操作スイッチが再び押されるまで、運転待機状態であるとみなし、給電スイッチに給電ＮＯの制御信号を出力したままであり、給電スイッチは給電線を遮断したままである。
【００１８】
なお、異常発生（モータ過熱）で非常停止状態である状態（ｄ）において、操作スイッチがＯＮ操作のままでモータを自然冷却させると、しばらくのうちに過熱スイッチが復帰し、信号線が接続される。そのときには、状態（ｂ）と同じ状態となるので、モータにバッテリから電力が供給され、モータが回転し、運転が再開される。
【００１９】
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。このモータ５には、モータの過熱を検出して作動する過熱スイッチ８３が内蔵されている。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左ハンドル部３Ａと左ハンドル部３Ａ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
図１に示すように、操縦ハンドル３を構成する左ハンドル部３Ａ及び右ハンドル部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。
【００２４】
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３１が設けられ、左ハンドル部３Ａのグリップ３ｂのすぐ機体側に押しボタンスイッチ装置３２が設けられている。レバースイッチ装置３１には、グリップ３ａを握っている手で操作可能なレバーの操作変位によってＯＮ／ＯＦＦされる副スイッチ８２が組み込まれている。押しボタンスイッチ装置３２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。この押しボタンスイッチ装置３２は、操作部を回しながら押すことで主スイッチ８１がＯＮ状態となるとともに、そのＯＮ状態が保持され、押し込まれた操作部をさらに押すことで操作部がホームポジションに復帰して主スイッチ８１がＯＦＦ状態となる機械式的にＯＮ保持を行うタイプである。レバースイッチ装置３１に組み込まれている副スイッチ８２はよく知られているように、レバーをハンドル側に引き寄せ揺動させることでＯＦＦ状態からＯＮ状態となるリミットスイッチまたはその種のスイッチである。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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や副スイッチ８２や過熱スイッチ８３などの信号線のための端子、さらにはアース端子など、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。
【００２８】
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への給電配線やモータ５の駆動制御のための信号配線を、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、報知制御部５１と、バッテリ本体４０に対する充電制御を行う充電制御部５２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状態と副スイッチ８２のＯＮ状態と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への給電を許可し、モータ５を駆動させる。報知制御部５１は、過熱スイッチ８３による電動モータ５の過熱事象を含む電動モータ給電制御における種々の事象を作業者に報知するため、バッテリユニット４に設けられた報知デバイスとしてのＬＥＤ表示パネル５３の第１ＬＥＤ５３ａ、第２ＬＥＤ５３ｂ、第３ＬＥＤ５３ｃに対する表示制御を行う。第１ＬＥＤ５３ａは、モータ５が駆動状態（停止または回転）、つまり耕耘機１の運転状態を示す。第２ＬＥＤ５３ｂは、バッテリ４０の残量状態を示す。第３ＬＥＤ５３ｃは、過熱スイッチ８３の作動状態、つまりモータ５の異常（過熱）を報知する。
【００３１】
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。
【００３２】
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。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、給電線４４のための給電端子としての給電ピン９１ｂ、第１信号線４６ａのためのバッテリ側端子である第１ピン９２ｂ、第２信号線４６ｂのためのバッテリ側端子である第２ピン９３ｂ、第３信号線４６ｃのためのバッテリ側端子である第３ピン９４ｂ、第４信号線４６ｄのためのバッテリ側端子である第４ピン９５ｂ、第５信号線４６ｅのためのバッテリ側端子である第５ピン９６ｂ、アース線４５のアース端子としてのアースピン９７ｂが設けられている。
【００３３】
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。
【００３４】
機体側では、モータ５のプラス接点に給電線４４が接続され、モータ５のマイナス接点にアース線４５が接続される。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８３が設けられている。この過熱スイッチ８３は、一方を第２信号線４６ｂと接続され、他方をアース線である第５信号線４６ｅに接続されている。副スイッチ８２は、一方を第２信号線４６ｂと接続され、他方を第１信号線４６ａの過熱スイッチ８３より上流側に接続されている。つまり、第１信号線４６ａは、第２信号線４６ｂにおいて過熱スイッチ８３と直列接続された副スイッチ８２のための予備信号線であり、第２信号線４６ｂの過熱スイッチ８３と副スイッチ８２との間の中点に接続されている。従って、モータ過熱により過熱スイッチ８３が動作した場合、副スイッチ８２がＯＮ状態であっても、コントローラ４２は副スイッチ８２をＯＦＦ状態であるとみなすことができ、モータ５への給電を停止することができる。主スイッチ８１は、一方を第３信号線４６ｃと接続され、他方をアース線である第５信号線４６ｅに接続されている。
【００３５】
上述したように、モータ５と、操作スイッチとしての主スイッチ８１及び副スイッチ８２が機体側に配置されており、主スイッチ８１や副スイッチ８２、さらにはモータ５の過熱スイッチ８３からの信号に基づいてモータ５の駆動を制御する制御系デバイスは全てバッテリユニット４に配置されている。つまり、モータ５の駆動制御がバッテリユニット４の給電制御に置き換えられており、バッテリユニット４が本来備えている放電制御のための放電スイッチをモータ５の駆動制御のための給電スイッチユニット４１に流用しているので、機体側の電子デバイスや配線は簡素となっている。
【００３６】
次に、図８を用いて、この歩行型耕耘機１における電子制御系の４つの制御形態の変移を説明する。なおここでは、作業者は歩行型耕耘機１を運転使用しており、主スイッチ８１はＯＮ操作されているとする。
状態（ａ）：この制御形態は運転待機状態であり、図８の（ａ）で示されている。モータ５が非過熱状態であり、過熱スイッチ８３が第２信号線４６ｂを接続した状態である。副スイッチ８２はＯＦＦ操作のままであり、第２信号線４６ｂを遮断した状態であるが、補助信号線である第１信号線４６ａによって過熱スイッチ８３が非作動であることが、そして第２信号線４６ｂによって副スイッチ８２がＯＦＦ状態であることを示す信号がモータ給電制御部５０に入力される。従って、モータ給電制御部５０は、モータ５が非過熱状態（正常）で、モータ５の駆動のための副スイッチ８２はまだ押されておらず、運転待機状態であるとみなす。その結果、報知制御部５１は、運転可能状態として第１ＬＥＤ５３ａを青色点灯する。第３ＬＥＤ５３は消灯されている。第２ＬＥＤ５３ｂはバッテリ残量が十分である限り消灯されるが、バッテリ残量が僅かになると赤色点灯する。
【００３７】
状態（ｂ）：この制御形態は運転中状態であり、図８の（ｂ）で示されている。過熱スイッチ８３が第２信号線４６ｂを接続された状態のままである。副スイッチ８２はＯＮ操作され、第２信号線４６ｂは接続されている。従って、モータ給電制御部５０は、給電スイッチ４１ａに給電ＯＫの制御信号を出力し、給電スイッチ４１ａは給電線４４を接続する。その結果、モータ５にバッテリ４０から電力が供給され、モータ５が回転する。その結果、報知制御部５１は、運転状態として第１ＬＥＤ５３ａを青色点灯のままで、第２ＬＥＤ５３ｂと第３ＬＥＤ５３は消灯されている。なお、運転状態として第１ＬＥＤ５３ａを青色点滅させてもよい。
【００３８】
状態（ｃ）：この制御形態は異常発生（モータ過熱）で非常停止状態であり、図８の（ｃ）で示されている。副スイッチ８２はＯＮ操作のままであり、第２信号線４６ｂを接続状態である。しかしながら、モータ５が過熱状態であり、過熱スイッチ８３が作動し、第２信号線４６ｂを遮断している。従って、モータ給電制御部５０は、補助信号線４６ａの信号状態からモータ５が過熱状態であるとみなし、副スイッチ８２がＯＮ操作状態であっても、給電スイッチ４１ａに給電ＮＯの制御信号を出力し、給電スイッチ４１ａは給電線４４を遮断する。その結果、モータ５にバッテリ４０から電力が供給されず、モータ５が停止する。その結果、報知制御部５１は、運転停止状態として第１ＬＥＤ５３ａを消灯し、異常発生（モータ過熱）として第３ＬＥＤ５３を赤色点灯する。
【００３９】
状態（ｄ）：この制御形態は異常発生中（モータ過熱）での正常停止状態であり、図８の（ｄ）で示されている。これは、異常発生（モータ過熱）による非常停止状態から、レバースイッチ３２を離して、副スイッチ８２がＯＦＦ操作された状態である。モータ５が過熱状態である限り、過熱スイッチ８３が作動したままであり、第２信号線４６ｂも遮断したままとなる。しかしながら、モータ５の停止によりモータ５が自然冷却され、しばらくのうちに過熱スイッチ８３が復帰すると、第２信号線４６ｂが接続される。なお、なおこの状態では副スイッチ８２がＯＦＦ操作されているので、モータ給電制御部５０は、レバースイッチ３２を握って副スイッチ８２が再び押されるまで、運転待機状態であるとみなし、給電スイッチ４１ａに給電ＮＯの制御信号を出力したままであり、給電スイッチ４１ａは給電線４４を遮断したままである。その結果、報知制御部５１は、運転状態として第１ＬＥＤ５３ａを青色点灯し、第３ＬＥＤ５３は消灯される。
【００４０】
なお、異常発生（モータ過熱）で非常停止状態である状態（ｄ）において、レバースイッチ３２を握ったままにして、副スイッチ８２をＯＮ操作にしておくと、モータ５が自然冷却され、過熱スイッチ８３が復帰し、第２信号線４６ｂが接続されると、状態（ｂ）と同じ状態となるので、モータ５にバッテリ４０から電力が供給され、モータ５が回転し、運転が再開される。
【００４１】
〔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歩行型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〕バッテリユニット４の断面形状も種々なものを採用可能であり、その形状に合わせて適合するような収容スペースが作り出されるようにバッテリ収容壁体１１ａの形状を決定するとよい。
〔５〕報知デバイスとしてのＬＥＤ表示パネル５３に代えて、ブザーなど音声報知デバイスを採用してもよいし、それらの組み合わせでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
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】
【００４３】
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
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）
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
４６ａ：第１信号線（補助信号線）
４６ｂ：第２信号線(信号線)
４６ｃ：第３信号線(信号線)
５０：モータ給電制御部
５１：報知制御部
５２：充電制御部
５３：ＬＥＤ表示パネル（報知デバイス）
８１：主スイッチ（操作スイッチ）
８２：副スイッチ（操作スイッチ）
８３：過熱スイッチ
【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駆動をスイッチ操作に基づいて制御し、その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】
電動作業機用制御装置は、操縦部に設けられた、操作レバーや操作スイッチである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。このような制御装置を搭載した歩行型作業機が特許文献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作業機では、充電可能なバッテリを収容するバッテリケースが機体に着脱自在に装着され、該バッテリケース内には放電制御基板が設けられている。放電制御基板にスイッチング回路および電流検出回路が設けられ、バッテリと電動モータとを接続するモータ駆動回路に出力制御回路が設けられている。出力制御回路がキースイッチ、運転スイッチによる運転信号を受けてスイッチング回路をＯＮ，ＯＦＦ切換出力することで、モータ駆動回路は接続状態と遮断状態とに切り換えられる。モータ駆動回路の負荷電流が所定以上になるとモータ駆動回路を電気的に遮断するブレーカや電動モータに内蔵の温度センサも設けられている。ブレーカ接点と温度センサの接点は直列に接続され、どちらかに異常があったとき異常報知が行われる。
【０００３】
さらに、報知デバイスとして、電源の入り切りのＬＥＤ、運転の入り切りのＬＥＤ、バッテリ残量のＬＥＤが機体に設けられている。電源の入り切りのＬＥＤではキースイッチ入りで第一の色である緑色が発光し、過負荷を検出する過電流保護回路が作動すると第二の色である赤色が発光する。運転の入り切りのＬＥＤでは運転スイッチが入りしてロータリ部が駆動すると第一の色である緑色が発光し、モータ内蔵の温度センサが作動すると第二の色である赤色が発光する。バッテリ残量のＬＥＤではバッテリの残量が通常の状態では第一の色である緑色が発光し、残量が設定量以下になると第二の色である赤色が発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１‐９２１４８号公報（段落番号〔００１０−０１５６〕、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動作業機では、省エネルギの観点から定格容量の小さな電動モータが用いられているので、負荷の高い作業を続けていると過熱スイッチが頻繁に動作することになる。したがって、過熱スイッチからの過熱検出信号を簡単な構成で確実に処理する必要がある。また、バッテリから電動モータへの給電を遮断する給電スイッチを制御するモータ給電制御部がバッテリユニットに組み込まれるような構成を採用する場合、過熱スイッチや操作スイッチの状態をモータ給電制御部に送り込む信号線の適切な配線が要望される。
本発明の目的は、給電線に設けられた給電スイッチを制御するモータ給電制御部と過熱スイッチや操作スイッチなどの入力デバイスとの関係を適正化した電動作業機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では、機体に支持された作業ユニットと、機体に支持された操縦部に設けられた操作スイッチと、前記作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、前記電動モータに給電線を介して給電する着脱可能な充電式バッテリユニットと、前記給電線の前記バッテリユニット側に設けられた給電スイッチと、前記電動モータの過熱により作動する過熱スイッチと、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が備えられ、さらに、前記モータ給電制御部は前記バッテリユニットに設けられるとともに、前記操作スイッチと前記過熱スイッチとを直列に接続している信号線から入力されたスイッチ状態信号に基づいて前記制御信号を生成する。
【０００７】
この構成では、電動モータの駆動を制御する電子制御系における入力デバイスとしての操作スイッチ及び過熱スイッチの信号がそのままバッテリユニット内に組み込まれたモータ給電制御部に送られる。モータ給電制御部は、入力された信号に基づいてバッテリユニットと電動モータとの間の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に対する制御を通じて電動モータの駆動を制御する。つまり、実質的な電動モータ駆動電子制御系はバッテリユニット内で構築されており、また、操作スイッチと過熱スイッチとを直列に接続して信号線を構築し、この信号線をモータ給電制御部に接続しているので、信号線の配線がシンプルになる。電子制御系に含まれる電子デバイスのうち操作スイッチと過熱スイッチだけが機体側に配置され、それ以外の電子デバイス、特にモータ給電制御部はもともと防水を考慮されているバッテリユニットに組み込まれているので、この電動作業機の電子制御系は埃や湿気などに対する耐性が高くなる。
【０００８】
本発明の好適な実施形態の１つでは、前記過熱スイッチのスイッチ状態を前記給電制御部に入力する補助信号線が設けられている。これにより、操作スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態に関わらず、モータ給電制御部は過熱スイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態を信号線を通じて検知することができる。
【０００９】
負荷が高い作業中に、電動モータの温度上昇による過熱スイッチの作動と一時的な電動モータの停止による過熱スイッチの作動解除との繰り返しが頻繁に発生する可能性があるが、この現象を作業者に報知するため、本発明の好適な実施形態には、前記過熱スイッチのスイッチ状態に基づいて前記電動モータの過熱状態を報知する報知制御部が備えられている。
【００１０】
電動モータの駆動制御のための人為的入力操作として、複数の操作を要求される場合が少なくない。このため、本発明の好適な実施形態では、別系統の入力信号系として前記信号線と異なる信号線を介して前記モータ給電制御部にそのスイッチ状態が入力されるもう一つの操作スイッチが前記操縦部に設けられ、前記操作スイッチと前記もう一つの操作スイッチと前記過熱スイッチの全てがＯＮ状態の時に前記給電スイッチを閉鎖して、前記電動モータへの給電を可能にする制御信号が出力される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による電動作業機における電動モータ過熱検出処理を含む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１つの実施形態である歩行型耕耘機を示す斜視図である。
【図３】歩行型耕耘機の側面図である。
【図４】歩行型耕耘機の機体部分の側面図である。
【図５】歩行型耕耘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】歩行型耕耘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】歩行型耕耘機の制御電子系の機能ブロック図である。
【図８】歩行型耕耘機における複数の制御形態の移行を図解する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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おける電動モータの過熱検出形態を含む電動モータ給電制御の複数の制御形態の基本的な移行を説明する。ここでは、電動作業機の機体側に、電動モータ（以下単にモータと略称する）と過熱スイッチと操作スイッチとが備えられ、バッテリユニット側に、バッテリと給電スイッチとモータ給電制御部とが備えられている。電動作業機の機体とバッテリユニットとの間には、モータとバッテリとを接続する給電線（給電戻り側の給電アース線を含む）が配線され、過熱スイッチ及び操作スイッチとモータ給電制御部とを接続する信号線が配線されている。その際、過熱スイッチ及び操作スイッチは直列接続されており、過熱スイッチと操作スイッチとの中点とモータ給電制御部とを接続する補助信号線も配線されている。給電スイッチは、モータ給電制御部からの制御信号によって給電線を接続または遮断する。
【００１３】
バッテリユニットと機体との間には、バッテリユニットを機体に対して着・脱する際に連結・離脱するコネクタユニットが設けられている。この発明では、バッテリユニットと機体との間は、給電線（給電アース線を含む）と信号線（補助給電線を含む）だけであるので、コネクタユニットに給電線と信号線とを含ませると、単一のコネクタユニットだけ用意すればよい。
【００１４】
図１は、電動モータ過熱検出処理を含む電動モータ給電制御における以下の４つの基本的な制御形態を図解している。
状態（ａ）：この制御形態は運転待機状態であり、図１の（ａ）で示されている。モータが非過熱状態であり、過熱スイッチが信号線を接続した状態である。操作スイッチはＯＦＦ操作のままであり、信号線を遮断した状態である。従って、モータ給電制御部は、モータが非過熱状態（正常）で、モータ駆動のための操作スイッチはまだ押されておらず、運転待機状態であるとみなす。
【００１５】
状態（ｂ）：この制御形態は運転中状態であり、図１の（ｂ）で示されている。過熱スイッチが信号線を接続された状態のままである。操作スイッチはＯＮ操作され、信号線は接続されている。従って、モータ給電制御部は、給電スイッチに給電ＯＫの制御信号を出力し、給電スイッチは給電線を接続する。その結果、モータにバッテリから電力が供給され、モータが回転する。
【００１６】
状態（ｃ）：この制御形態は異常発生（モータ過熱）で非常停止状態であり、図１の（ｃ）で示されている。操作スイッチはＯＮ操作のままであり、信号線を接続状態である。しかしながら、モータが過熱状態であり、過熱スイッチが作動し、信号線を遮断している。従って、モータ給電制御部は、モータが過熱状態であるとみなし、操作スイッチがＯＮ操作状態であっても、給電スイッチに給電ＮＯの制御信号を出力し、給電スイッチは給電線を遮断する。その結果、モータにバッテリから電力が供給されず、モータが停止する。
【００１７】
状態（ｄ）：この制御形態は異常発生中（モータ過熱）での正常停止状態であり、図１の（ｄ）で示されている。これは、異常発生（モータ過熱）による非常停止状態から、操作スイッチがＯＦＦ操作された状態である。モータが過熱状態である限り、過熱スイッチが作動したままであり、信号線も遮断したままとなるが、モータ停止によりモータが自然冷却され、しばらくのうちに過熱スイッチが復帰し、信号線が接続される。しかしながら、操作スイッチがＯＦＦ操作されているので、モータ給電制御部は、操作スイッチが再び押されるまで、運転待機状態であるとみなし、給電スイッチに給電ＮＯの制御信号を出力したままであり、給電スイッチは給電線を遮断したままである。
【００１８】
なお、異常発生（モータ過熱）で非常停止状態である状態（ｄ）において、操作スイッチがＯＮ操作のままでモータを自然冷却させると、しばらくのうちに過熱スイッチが復帰し、信号線が接続される。そのときには、状態（ｂ）と同じ状態となるので、モータにバッテリから電力が供給され、モータが回転し、運転が再開される。
【００１９】
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。このモータ５には、モータの過熱を検出して作動する過熱スイッチ８３が内蔵されている。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左ハンドル部３Ａと左ハンドル部３Ａ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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
図１に示すように、操縦ハンドル３を構成する左ハンドル部３Ａ及び右ハンドル部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。
【００２４】
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３１が設けられ、左ハンドル部３Ａのグリップ３ｂのすぐ機体側に押しボタンスイッチ装置３２が設けられている。レバースイッチ装置３１には、グリップ３ａを握っている手で操作可能なレバーの操作変位によってＯＮ／ＯＦＦされる副スイッチ８２が組み込まれている。押しボタンスイッチ装置３２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。この押しボタンスイッチ装置３２は、操作部を回しながら押すことで主スイッチ８１がＯＮ状態となるとともに、そのＯＮ状態が保持され、押し込まれた操作部をさらに押すことで操作部がホームポジションに復帰して主スイッチ８１がＯＦＦ状態となる機械式的にＯＮ保持を行うタイプである。レバースイッチ装置３１に組み込まれている副スイッチ８２はよく知られているように、レバーをハンドル側に引き寄せ揺動させることでＯＦＦ状態からＯＮ状態となるリミットスイッチまたはその種のスイッチである。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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や副スイッチ８２や過熱スイッチ８３などの信号線のための端子、さらにはアース端子など、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。
【００２８】
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への給電配線やモータ５の駆動制御のための信号配線を、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、報知制御部５１と、バッテリ本体４０に対する充電制御を行う充電制御部５２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状態と副スイッチ８２のＯＮ状態と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への給電を許可し、モータ５を駆動させる。報知制御部５１は、過熱スイッチ８３による電動モータ５の過熱事象を含む電動モータ給電制御における種々の事象を作業者に報知するため、バッテリユニット４に設けられた報知デバイスとしてのＬＥＤ表示パネル５３の第１ＬＥＤ５３ａ、第２ＬＥＤ５３ｂ、第３ＬＥＤ５３ｃに対する表示制御を行う。第１ＬＥＤ５３ａは、モータ５が駆動状態（停止または回転）、つまり耕耘機１の運転状態を示す。第２ＬＥＤ５３ｂは、バッテリ４０の残量状態を示す。第３ＬＥＤ５３ｃは、過熱スイッチ８３の作動状態、つまりモータ５の異常（過熱）を報知する。
【００３１】
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。
【００３２】
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。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、給電線４４のための給電端子としての給電ピン９１ｂ、第１信号線４６ａのためのバッテリ側端子である第１ピン９２ｂ、第２信号線４６ｂのためのバッテリ側端子である第２ピン９３ｂ、第３信号線４６ｃのためのバッテリ側端子である第３ピン９４ｂ、第４信号線４６ｄのためのバッテリ側端子である第４ピン９５ｂ、第５信号線４６ｅのためのバッテリ側端子である第５ピン９６ｂ、アース線４５のアース端子としてのアースピン９７ｂが設けられている。
【００３３】
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。
【００３４】
機体側では、モータ５のプラス接点に給電線４４が接続され、モータ５のマイナス接点にアース線４５が接続される。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８３が設けられている。この過熱スイッチ８３は、一方を第２信号線４６ｂと接続され、他方をアース線である第５信号線４６ｅに接続されている。副スイッチ８２は、一方を第２信号線４６ｂと接続され、他方を第１信号線４６ａの過熱スイッチ８３より上流側に接続されている。つまり、第１信号線４６ａは、第２信号線４６ｂにおいて過熱スイッチ８３と直列接続された副スイッチ８２のための予備信号線であり、第２信号線４６ｂの過熱スイッチ８３と副スイッチ８２との間の中点に接続されている。従って、モータ過熱により過熱スイッチ８３が動作した場合、副スイッチ８２がＯＮ状態であっても、コントローラ４２は副スイッチ８２をＯＦＦ状態であるとみなすことができ、モータ５への給電を停止することができる。主スイッチ８１は、一方を第３信号線４６ｃと接続され、他方をアース線である第５信号線４６ｅに接続されている。
【００３５】
上述したように、モータ５と、操作スイッチとしての主スイッチ８１及び副スイッチ８２が機体側に配置されており、主スイッチ８１や副スイッチ８２、さらにはモータ５の過熱スイッチ８３からの信号に基づいてモータ５の駆動を制御する制御系デバイスは全てバッテリユニット４に配置されている。つまり、モータ５の駆動制御がバッテリユニット４の給電制御に置き換えられており、バッテリユニット４が本来備えている放電制御のための放電スイッチをモータ５の駆動制御のための給電スイッチユニット４１に流用しているので、機体側の電子デバイスや配線は簡素となっている。
【００３６】
次に、図８を用いて、この歩行型耕耘機１における電子制御系の４つの制御形態の変移を説明する。なおここでは、作業者は歩行型耕耘機１を運転使用しており、主スイッチ８１はＯＮ操作されているとする。
状態（ａ）：この制御形態は運転待機状態であり、図８の（ａ）で示されている。モータ５が非過熱状態であり、過熱スイッチ８３が第２信号線４６ｂを接続した状態である。副スイッチ８２はＯＦＦ操作のままであり、第２信号線４６ｂを遮断した状態であるが、補助信号線である第１信号線４６ａによって過熱スイッチ８３が非作動であることが、そして第２信号線４６ｂによって副スイッチ８２がＯＦＦ状態であることを示す信号がモータ給電制御部５０に入力される。従って、モータ給電制御部５０は、モータ５が非過熱状態（正常）で、モータ５の駆動のための副スイッチ８２はまだ押されておらず、運転待機状態であるとみなす。その結果、報知制御部５１は、運転可能状態として第１ＬＥＤ５３ａを青色点灯する。第３ＬＥＤ５３は消灯されている。第２ＬＥＤ５３ｂはバッテリ残量が十分である限り消灯されるが、バッテリ残量が僅かになると赤色点灯する。
【００３７】
状態（ｂ）：この制御形態は運転中状態であり、図８の（ｂ）で示されている。過熱スイッチ８３が第２信号線４６ｂを接続された状態のままである。副スイッチ８２はＯＮ操作され、第２信号線４６ｂは接続されている。従って、モータ給電制御部５０は、給電スイッチ４１ａに給電ＯＫの制御信号を出力し、給電スイッチ４１ａは給電線４４を接続する。その結果、モータ５にバッテリ４０から電力が供給され、モータ５が回転する。その結果、報知制御部５１は、運転状態として第１ＬＥＤ５３ａを青色点灯のままで、第２ＬＥＤ５３ｂと第３ＬＥＤ５３は消灯されている。なお、運転状態として第１ＬＥＤ５３ａを青色点滅させてもよい。
【００３８】
状態（ｃ）：この制御形態は異常発生（モータ過熱）で非常停止状態であり、図８の（ｃ）で示されている。副スイッチ８２はＯＮ操作のままであり、第２信号線４６ｂを接続状態である。しかしながら、モータ５が過熱状態であり、過熱スイッチ８３が作動し、第２信号線４６ｂを遮断している。従って、モータ給電制御部５０は、補助信号線４６ａの信号状態からモータ５が過熱状態であるとみなし、副スイッチ８２がＯＮ操作状態であっても、給電スイッチ４１ａに給電ＮＯの制御信号を出力し、給電スイッチ４１ａは給電線４４を遮断する。その結果、モータ５にバッテリ４０から電力が供給されず、モータ５が停止する。その結果、報知制御部５１は、運転停止状態として第１ＬＥＤ５３ａを消灯し、異常発生（モータ過熱）として第３ＬＥＤ５３を赤色点灯する。
【００３９】
状態（ｄ）：この制御形態は異常発生中（モータ過熱）での正常停止状態であり、図８の（ｄ）で示されている。これは、異常発生（モータ過熱）による非常停止状態から、レバースイッチ３２を離して、副スイッチ８２がＯＦＦ操作された状態である。モータ５が過熱状態である限り、過熱スイッチ８３が作動したままであり、第２信号線４６ｂも遮断したままとなる。しかしながら、モータ５の停止によりモータ５が自然冷却され、しばらくのうちに過熱スイッチ８３が復帰すると、第２信号線４６ｂが接続される。なお、なおこの状態では副スイッチ８２がＯＦＦ操作されているので、モータ給電制御部５０は、レバースイッチ３２を握って副スイッチ８２が再び押されるまで、運転待機状態であるとみなし、給電スイッチ４１ａに給電ＮＯの制御信号を出力したままであり、給電スイッチ４１ａは給電線４４を遮断したままである。その結果、報知制御部５１は、運転状態として第１ＬＥＤ５３ａを青色点灯し、第３ＬＥＤ５３は消灯される。
【００４０】
なお、異常発生（モータ過熱）で非常停止状態である状態（ｄ）において、レバースイッチ３２を握ったままにして、副スイッチ８２をＯＮ操作にしておくと、モータ５が自然冷却され、過熱スイッチ８３が復帰し、第２信号線４６ｂが接続されると、状態（ｂ）と同じ状態となるので、モータ５にバッテリ４０から電力が供給され、モータ５が回転し、運転が再開される。
【００４１】
〔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歩行型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〕バッテリユニット４の断面形状も種々なものを採用可能であり、その形状に合わせて適合するような収容スペースが作り出されるようにバッテリ収容壁体１１ａの形状を決定するとよい。
〔５〕報知デバイスとしてのＬＥＤ表示パネル５３に代えて、ブザーなど音声報知デバイスを採用してもよいし、それらの組み合わせでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
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】
【００４３】
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
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）
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
４６ａ：第１信号線（補助信号線）
４６ｂ：第２信号線(信号線)
４６ｃ：第３信号線(信号線)
５０：モータ給電制御部
５１：報知制御部
５２：充電制御部
５３：ＬＥＤ表示パネル（報知デバイス）
８１：主スイッチ（操作スイッチ）
８２：副スイッチ（操作スイッチ）
８３：過熱スイッチ
【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、前記機体に支持された操縦部に設けられた操作スイッチと、前記作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、前記電動モータに給電線を介して給電する着脱可能な充電式バッテリユニットと、前記給電線の前記バッテリユニット側に設けられた給電スイッチと、前記電動モータの過熱により作動する過熱スイッチと、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前記バッテリユニットに設けられるとともに、前記操作スイッチと前記過熱スイッチとを直列に接続している信号線から入力されたスイッチ状態信号に基づいて前記制御信号を生成する電動作業機。
【請求項２】
前記過熱スイッチのスイッチ状態を前記モータ給電制御部に入力する補助信号線が設けられている請求項１に記載の電動作業機。
【請求項３】
前記過熱スイッチのスイッチ状態に基づいて前記電動モータの過熱状態を報知デバイスを通じて報知する報知制御部が備えられている請求項２に記載の電動作業機。
【請求項４】
前記信号線と異なる信号線を介して前記モータ給電制御部にそのスイッチ状態が入力されるもう一つの操作スイッチが前記操縦部に設けられ、
前記操作スイッチと前記もう一つの操作スイッチと前記過熱スイッチの全てがＯＮ状態の時に前記給電スイッチを閉鎖して、前記電動モータへの給電を可能にする制御信号が出力される請求項１から３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、前記機体に支持された操縦部に設けられた操作スイッチと、前記作業ユニットに動力を伝達する電動モータと、前記電動モータに給電線を介して給電する着脱可能な充電式バッテリユニットと、前記給電線の前記バッテリユニット側に設けられた給電スイッチと、前記電動モータの過熱により作動する過熱スイッチと、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前記バッテリユニットに設けられるとともに、前記操作スイッチと前記過熱スイッチとを直列に接続している信号線から入力されたスイッチ状態信号に基づいて前記制御信号を生成する電動作業機。
【請求項２】
前記過熱スイッチのスイッチ状態を前記モータ給電制御部に入力する補助信号線が設けられている請求項１に記載の電動作業機。
【請求項３】
前記過熱スイッチのスイッチ状態に基づいて前記電動モータの過熱状態を報知デバイスを通じて報知する報知制御部が備えられている請求項２に記載の電動作業機。
【請求項４】
前記信号線と異なる信号線を介して前記モータ給電制御部にそのスイッチ状態が入力されるもう一つの操作スイッチが前記操縦部に設けられ、
前記操作スイッチと前記もう一つの操作スイッチと前記過熱スイッチの全てがＯＮ状態の時に前記給電スイッチを閉鎖して、前記電動モータへの給電を可能にする制御信号が出力される請求項１から３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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６６４０３（Ｐ２０１３−６６４０３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６１４０（Ｐ２０１１−２０６１４０）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【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１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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