CN107912129B - 作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业机械。其中，无论作业机械如何，都能够以恒定的判定基准判定妨碍作业者对作业机械的正常的使用那样的异常状态。该作业机械具备：驱动部，其使扭转力产生；主体部，其供驱动部安装；作业元件，其安装于主体部的顶端，被驱动部的扭转力驱动；把持部，其安装于主体部，供作业者把持；以及判定部，其构成为，在作业者在把持部处受到的力偶矩超过了200N·m的值且持续50ms的情况下，判定为异常状态。

Description

作业机械

技术领域

本公开涉及例如向割草机、链锯、绿篱修剪机等那样驱动被设置于顶端的作业元件来进行作业的作业机械。

背景技术

公知有利用马达、内燃机的动力驱动被设置于作业者所把持的把持部的顶端的作业元件而进行与作业元件相对应的作业的各种作业机械。在由这样的作业机械进行的作业中，有时产生妨碍作业者对作业机械的正常的使用那样的异常状态。作为这种异常状态，可列举出在作业元件碰到岩石、树木等坚硬的物体的情况下由于其反作用而作业元件弹回的反弹。

与此相对，在专利文献1公开了一种电动割草机，在该电动割草机中，在管内设置冲击传感器，在由该冲击传感器检测到的冲击的水平超过了预定值的情况下，判定为产生了异常状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4754859号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在作业元件碰到坚硬的物体的情况下所检测的冲击的水平与随着反作用而作用于把持作业机械的作业者的力的大小未必一致。即使所检测的冲击水平相同，从作业元件到把持部的距离较短的作业机械与较长的作业机械相比，作用于作业者的力的大小也变小。即，即使冲击的水平相同，由于作业机械的不同，既存在作业者支承作业机械而继续正常的使用的情况，也存在作业者无法完全支承作业机械而无法继续正常的使用的情况。

本公开的一技术方案的目的在于提供一种无论作业机械如何都能够以恒定的判定基准判定妨碍作业者对作业机械的正常的使用那样的异常状态的作业机械。

用于解决问题的方案

本公开的一技术方案的作业机械具备驱动部、主体部、作业元件、把持部以及判定部。驱动部使扭转力产生。主体部供驱动部安装。作业元件安装于主体部的顶端，被驱动部的扭转力驱动。把持部安装于主体部，供作业者把持。判定部在作业者在把持部处受到的力偶矩超过了200N·m且持续50ms的情况下，判定为异常状态。

本公开的一技术方案是着眼于如下内容而做成的：在作业元件碰到物体之际，是否作业者无法支承作业机械而在反作用下作业机械摇摆，这取决于作业者在把持部处受到的力偶矩的大小。力偶矩是与从作业元件到把持部的距离相应的值、即、考虑到作业机械的个体差异的值。因而，通过将作业者在把持部处受到的力偶矩作为判定基准，无论作业机械如何，都能够以恒定的判定基准判定妨碍作业者对作业机械的正常的使用的异常状态。

在此，也可以是，将所受到的200N·m且持续50ms的力偶矩设为力偶矩阈值，还具备旋转检测部，该旋转检测部构成为，对驱动部的旋转状态进行检测。在该情况下，判定部对使用预先设定好的作业元件的惯量、由旋转检测部检测到的驱动部的旋转速度的变化量、从作业元件到所述把持部的距离而推定出来的力偶矩是否超过了力偶矩阈值进行判定。

若作业元件碰到物体，则作业元件的旋转速度变化，相应于与旋转速度的变化相应的能量的力偶作用于作业元件。并且，力偶根据作业元件的惯量和驱动部的旋转速度的变化量推定，力偶矩根据力偶和从作业元件到把持部的距离推定。因而，能够根据作业元件的惯量、旋转速度的变化量、从作业元件到把持部的距离推定力偶矩而对力偶矩是否超过了力偶矩阈值进行判定。

或者，也可以是，将所受到的200N·m且持续50ms的力偶矩设为力偶矩阈值，还具备：旋转检测部，其构成为，对驱动部的旋转状态进行检测；以及推定部，其构成为，对作业元件的惯量进行推定。在该情况下，判定部使用所推定的惯量、由旋转检测部检测到的驱动部的旋转速度的变化量、从作业元件到把持部的距离来推定力偶矩，对力偶矩是否超过了所述力偶矩阈值进行判定。

在该情况下，推定作业元件的惯量，因此，即使是在主体部更换多个作业元件来使用的情况下，也能够对各作业元件判定力偶矩是否超过了力偶矩阈值。

而且，也可以是，具备停止部，该停止部构成为，在由判定部判定为异常状态的情况下使驱动部停止。

由此，在判定了异常状态的情况下，作业元件的驱动停止，因此，能够确保作业者的安全。

另外，也可以是，驱动部是内燃机，也可以是，还具备对内燃机的曲轴赋予初始旋转的自起动马达。

通过具备自起动马达，能够使内燃机容易地从停止状态成为驱动状态。进而，即使是在异常状态被判定而使内燃机停止了的情况下，也能够容易地再驱动作业元件。

而且，也可以是，具备冲击检测部，该冲击检测部构成为，检测与主体部的轴心和作业元件的旋转面垂直的方向上的、对作业机械的冲击。在该情况下，判定部还在由冲击检测部检测到的冲击超过了预先设定好的冲击阈值的情况下判定为异常状态。

在作业者在作业中跌倒了的情况下，妨碍作业者对作业机械的正常的使用，因此，在作业者跌倒了的情况下，也判定为异常状态为佳。并且，在作业者跌倒了的情况下，作业机械的后端侧落下，在与主体部的轴心和作业元件的旋转面垂直的方向上对作业机械施加较大的冲击。因而，通过在与主体部的轴心和作业元件的旋转面垂直的方向上对施加于作业机械的冲击进行检测，能够在作业者跌倒了的情况下也判定为异常状态。此外，在产生了反弹的情况下，冲击在与主体部的轴心垂直且与作业元件的旋转面平行的方向上施加于作业机械。

另外，也可以是，驱动部是马达，也可以是，作业机械还具备电流检测部，该电流检测部构成为，检测在马达中流动的电流。在该情况下，惯量推定部根据在马达的启动时由所述电流检测部检测到的所述电流即涌流推定所述惯量。

作业元件的惯量越大，马达的涌流越大。因而，能够根据检测到的涌流推定作业元件的惯量。

附图说明

图1是实施方式的割草机的立体图。

图2是表示马达驱动装置的结构的框图。

图3是表示控制电路所执行的马达控制的处理顺序的流程图。

图4是马达的旋转速度的时间图。

图5是表示控制电路所执行的反弹判定的处理顺序的流程图。

图6是表示控制电路所执行的设定旋转阈值的处理顺序的流程图。

图7是表示发动机驱动单元的内部构造的剖视图。

附图标记说明

1、割草机；2、主管；3、控制单元；4、驱动单元；5、罩；6、手柄；12、触发开关；17、切割刀；21、后端外壳；27、加速度传感器；30、马达驱动装置；36、控制电路；50、马达；52、旋转传感器；54、电流检测电路；60、电池；200、发动机；220、曲轴；252、曲轴角传感器；320、自起动马达；500、控制电路。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本公开的实施方式。

(第1实施方式)

[1.结构]

如图1所示，本实施方式的割草机1具备主管2、控制单元3、驱动单元4、罩5以及手柄6。主管2形成为纵长且空心的棒状。在主管2的后端侧设置有控制单元3，在主管2的前端侧设置有驱动单元4和罩5。此外，本实施方式的割草机1是本公开的一技术方案的作业机械的一个例子。

驱动单元4具备马达外壳16和切割刀17。切割刀17是用于收割草、小径木材等收割对象物(以下称为草等)的作业元件，构成为能够相对于马达外壳16拆装。切割刀17是金属制的，呈圆板状的形状，在外周整体形成有锯条状的齿。罩5是为了抑制由切割刀17收割的草等向割草机1的使用者(以下称为作业者)飞来而设置的。

在马达外壳16的内部搭载有产生用于驱动切割刀17的扭转力的马达50。马达50的旋转借助减速机构向安装有切割刀17的作业元件旋转轴传递。

在切割刀17被马达50的扭转力驱动时，通过使切割刀17的外周部分与草等抵接，能够切断草等，能够进行草等的收割作业。

此外，割草机1也能够使用尼龙绳来替代切割刀17作为用于收割草等的作业元件。在该情况下，在马达外壳16安装众所周知的尼龙绳组件来替代切割刀17即可。

手柄6形成为U字状，在主管2的长度方向上的中间位置附近与主管2连接。在手柄6的两端中的一端侧设置有作业者用右手把持的右把手7，在另一端侧设置有作业者用左手把持的左把手8。

在右把手7的顶端侧设置有正反切换开关9、锁定按钮10、以及触发拉钩11。正反切换开关9是用于将马达50的旋转方向、也就是说切割刀17的旋转方向切换成正转和反转中任一个的开关。此外，正转是在收割草等之际应该设定的旋转方向，反转是在将缠络于切割刀17的草等去除之际应该设定的旋转方向。

触发拉钩11是用于指示切割刀17的旋转或停止的操作构件。在右把手7的内部内置有与触发拉钩11联动而进行动作的触发开关12。触发开关12在触发拉钩11的操作时接通，在触发拉钩11的非操作时断开，将表示其接通、断开状态的触发信号TS输出。

锁定按钮10是用于防止切割刀17的误动作的按钮。在锁定按钮10没有压下的状态下，锁定按钮10与触发拉钩11机械卡合。由此，对触发拉钩11的运动进行限制，阻止触发开关12成为接通状态。在锁定按钮10被压下了的状态下，锁定按钮10与触发拉钩11之间的卡合被解除。

在右把手7的下端与控制单元3的前端之间设置有控制配线管13。控制配线管13形成为空心的棒状，在内部配设有有用于将触发开关12以及正反切换开关9和控制单元3电连接的配线即控制用线束。

控制单元3具备后端外壳21和电池组22。电池组22构成为能够相对于后端外壳21的后端部拆装。

在电池组22内置有电池60。电池60是用于向后端外壳21内的各部和马达50供给电力的、能够反复充电的电源。电池60由例如锂离子二次电池构成，但这终究是一个例子。另外，电池60的额定电压例如是18V，但这终究是一个例子。

在后端外壳21的前端侧，变速表盘23和主开关24以作业者能够操作的状态设置，并且用于报告动作状态、异常等的显示部25以作业者能够视觉辨认的状态设置。

变速表盘23用于可变地设定马达50的旋转速度。

主开关24是用于通过开始从电池60向各部的供电、而将割草机1设为能够使用的状态的开关。

显示部25具有在主开关24***作、向各部进行了供电时点亮的显示灯、用于显示电池60的剩余容量的剩余容量显示灯、显示处于反转中的反转显示灯等。

在后端外壳21的内部配置有马达驱动装置30。马达驱动装置30的主要功能是通过控制向马达50的通电来对马达50的旋转进行控制的马达控制功能。

此外，本实施方式的马达50是本公开的一技术方案中的驱动部的一个例子，本实施方式的切割刀17是本公开的一技术方案中的作业元件的一个例子。另外，本实施方式的主管2是本公开的一技术方案中的主体部的一个例子，本实施方式的手柄6是本公开的一技术方案中的把持部的一个例子。

[2.马达驱动装置]

接着，对马达驱动装置30的结构进行说明。

如图2所示，马达驱动装置30借助主开关24与电池60连接，在主开关24接通时，成为从电池60接受电力供给而能够驱动马达50的状态。

马达驱动装置30具备驱动电路32、栅电路34、控制电路36以及调节器38。

驱动电路32是从电池60接受电力供给而使电流向作为无刷马达的马达50的各相的绕组流动的电路。驱动电路32构成为包括高侧的开关元件Q1～Q3和低侧的开关元件Q4～Q6的3相全桥电路。各开关元件Q1～Q6例如由MOSFET构成，但并不限定于此。

栅电路34按照从控制电路36输出的控制信号使驱动电路32内的各开关元件Q1～Q6接通/断开，使电流依次向马达50的各相绕组流动，使马达50旋转。此外，在使开关元件Q1～Q6全部断开的情况下，马达50成为空转的状态。另外，在使开关元件Q1～Q3均断开、使Q4～Q6均接通了的情况下，马达50成为施加了所谓的短路制动的状态。

调节器38在主开关24接通时从电池60接受电源供给而生成使控制电路36动作所需要的恒定的电源电压Vcc(例如，直流5V)。

控制电路36由包括CPU 36a、ROM 36b、RAM 36c的微控制器(微型计算机)构成。控制电路36与上述的触发开关12、正反切换开关9、变速表盘23、显示部25连接。

在马达驱动装置30中，在从驱动电路32到电池60的负极侧的通电路径设置有对流动到马达50的电流进行检测的电流检测电路54。另外，在马达50的附近设置有对构成马达50的转子的旋转位置进行检测的旋转传感器52。作为旋转传感器52，可采用光学编码器、磁编码器等。并且，来自电流检测电路54、旋转传感器52的检测信号也向控制电路36输入。

控制电路36接受来自调节器38的电源供给而进行动作，若触发开关12***作，则基于来自旋转传感器52的旋转检测信号求出马达50的旋转位置和旋转速度。并且，控制电路36按照正反切换开关9、变速表盘23的设定而沿着预定的旋转方向以预定的旋转速度驱动马达50。详细而言，控制电路36通过使向栅电路34输出的控制信号的占空比变化，对马达50的旋转速度进行控制。另外，控制电路36根据使开关元件Q1～Q6接通/断开的时刻而使旋转方向、制动状态变化。

而且，控制电路36与这样的马达50用的驱动控制独立地也执行在马达驱动时使照明LED点亮的控制、使显示部25显示电池60的剩余容量的显示处理等，在此，省略说明。

此外，本实施方式的控制电路36是本公开的一技术方案中的判定部和停止部的一个例子，本实施方式的旋转传感器52是本公开的一技术方案中的旋转检测部的一个例子。

[3.驱动处理]

接着，参照图3的流程图对控制电路36所执行的马达50的驱动处理的处理顺序进行说明。若主开关24接通，则构成控制电路36的CPU 36a以预先设定好的周期(例如，1ms)反复执行马达50的驱动处理。

对于CPU 36a，若本处理起动，则首先，在步骤S10中，对是否设置有异常标志进行判定。异常标志是在随后论述的反弹判定处理中判定为产生了妨碍作业者对割草机1的正常的使用那样的反弹的情况下所设置的标志。也就是说，异常标志是在判定为作业者受到完全无法支承割草机1那样反作用的情况下所设置的标志。

在步骤S10中，在判定为异常标志没有被设置的情况下，转向步骤S20，对是否能够驱动马达50进行判定。详细而言，对是否满足触发开关12接通、电池60的残存容量是预定容量以上等驱动马达50的条件进行判定。

在步骤S20中，在判定为可驱动马达50的情况下，转向步骤S30，借助栅电路34开始马达50的驱动。另一方面，在步骤S20中，在判定为不可能驱动马达50的情况下，转向步骤S40，使马达50停止。在步骤S40中，对马达50施加与割草机1的产品规格相应的制动。例如根据产品规格在空转后对马达50施加短路制动、或对马达50直接施加短路制动。

另一方面，在步骤S10中，在判定为设置有异常标志的情况下，转向步骤S50，为了确保安全，直接对马达50施加短路制动。通过施加短路制动，以较强的制动力使马达50的转速减小，马达50在短时间停止。通过以上步骤，使本处理暂且结束。此外，在本实施方式中，步骤S50的处理是本公开的一技术方案中的停止部所执行的处理的一个例子。

[4.反弹判定处理]

接着，对控制电路36所执行的反弹判定处理的概要进行说明。作为妨碍作业者对割草机1的正常的使用那样的异常状态，可列举出反弹。反弹是在割草机1的切割刀17碰到岩石、树木等坚硬的物体的情况下，在其反作用下切割刀17弹回的现象。

如图4所示，若在时刻t1切割刀17碰到物体，则切割刀17的旋转速度开始降低。此时，相应于与旋转速度的降低相应的能量的力作用于切割刀17。作用于切割刀17的力作为力偶F作用于手柄6。并且，与力偶F[N]和从切割刀17到手柄6的距离L[m]相应的、力偶矩M[N·m]＝F[N]×L[m]作用于把持手柄6的作业者。

在力偶矩M比较小的情况下，作业者能抑制反作用，支承割草机1而继续正常的使用。另一方面，在力偶矩M比较大的情况下，作业者无法抑制反作用，无法支承割草机1而继续正常的使用。通过实验或模拟可知：作业者无法进行割草机1的正常的使用时的力偶矩M的力偶矩阈值成为受到200[N·m]且持续50[ms]的值。因而，在作用于作业者的力偶矩M超过了力偶矩阈值的情况下，判定为处于异常状态，设置异常标志即可。

在此，如上所述，力偶矩M成为与切割刀17的旋转速度的变化量、即、马达50的旋转速度的变化量相对应的值。具体而言，若将切割刀17的惯量设为Ip[×10^-4kg·m²]、将ΔT[s]期间内的旋转速度的变化量设为ΔNs[rpm]，则力偶F表示为F＝K×Ip×(ΔNs/ΔT)。K是系数。此外，在此，旋转速度采用马达50的每1分钟的转数。

因而，根据切割刀17的惯量Ip和旋转速度的变化量ΔNs推定力偶矩M而对力偶矩M是否超过了力偶矩阈值进行判定即可。在所使用的切割刀17决定了的情况下，预先设定惯量Ip和系数K，如图4所示，根据预先设定好的预定的时间ΔT的、马达50的旋转速度的变化量ΔNs，对力偶矩M是否超过了力偶矩阈值进行判定即可。

不过，在割草机1进行切割较粗的根、树木等通常的切断动作的情况下，马达50的旋转速度也在短期间降低。在割草机1进行了通常的切断动作的情况下，马达50的旋转速度在暂且降低之后恢复。因此，若时间ΔT过短，则存在连割草机1的通常的切断动作都判定为异常状态的可能性。因而，时间ΔT被设定成将随着通常的切断动作而产生的马达50的旋转速度的降低不判定为异常状态那样的具有一定程度的长度的期间。也就是说，时间ΔT被设定成比割草机1的通常的切断动作下的从马达50的旋转速度开始降低到开始恢复为止的期间长的期间。在本公开的一技术方案中，作为一个例子，将时间ΔT设定成32[ms]。此外，若将时间T设为2的幂，则能够适于由构成控制电路36的CPU 36a进行的运算处理，使运算处理所需的时间减小。

接着，参照图5的流程图对控制电路36所执行的反弹判定处理的处理顺序进行说明。若主开关24接通，则构成控制电路36的CPU 36a以预先设定好的周期反复执行反弹判定处理。

若构成控制电路36的CPU 36a使本处理起动，则首先，在步骤S100中，对触发开关12的操作状态是否接通进行判定。在步骤S100中，在判定为触发开关12的操作状态保持断开的状态的情况下，使本处理暂且结束。另一方面，在步骤S100中，在判定成触发开关12的操作状态接通的情况下，转向步骤S110，基于来自旋转传感器52的旋转检测信号取得马达50的旋转速度。

接下来，在步骤S120中，对自触发开关12的操作状态从断开切换成接通起是否经过了100ms进行判定。也就是说，对是否从开始马达50的驱动起经过过渡期间、马达50的旋转速度成为稳定状态进行判定。此外，100ms是一个例子，判定值根据马达50的规格设定即可。

在步骤S120中，在判定为没有经过100ms的情况下，转向步骤S130而清除判定标志。判定标志是表示在后续的处理是否进行反弹判定、并在进行反弹判定的情况所设置的标志。

另一方面，在步骤S120中，在判定为经过了100ms的情况下，转向步骤S140而对马达50的旋转速度是否是5000rpm以上进行判定。在马达50的旋转速度比与力偶矩阈值相对应的旋转速度的变化量ΔNs低的情况下，在反弹产生时不会产生超过力偶矩阈值那样的力偶矩。在步骤S140中，对旋转速度是否会在产生了反弹的情况下导致产生超过力偶矩阈值的力偶矩M进行判定。此外，5000rpm是一个例子，判定值根据作业元件设定即可。

在步骤S140中，在判定为马达50的旋转速度是5000rpm以上的情况下，转向步骤S150而设置判定标志。另一方面，在步骤S140中，在判定为马达50的旋转速度小于5000rpm的情况下，转向步骤S160。

接下来，在步骤S160中，对是否设置有判定标志进行判定。在步骤S160中，在判定为没有设置判定标志的情况下，转向步骤S170，清除异常标志，使本处理暂且结束。

另一方面，在步骤S160中，在判定为设置有判定标志的情况下，转向步骤S180。并且，在步骤S180中，取得从当前时间点到向前追溯时间ΔT的时间点为止的期间、即最近的32ms期间的、马达50的旋转速度的最大值和最小值。

接下来，在步骤S190中，对在步骤S180中取得的马达50的旋转速度的最大值与最小值之间的差值、即旋转速度的变化量ΔNs是否比旋转阈值Nth大进行判定。旋转阈值Nth使用预先设定好的惯量Ip而设定成力偶矩M为力偶矩阈值时的值。在本实施方式中，作为一个例子，将旋转阈值Nth设为7225rpm。也就是说，在步骤S190中，对根据旋转速度的变化量ΔNs和惯量Ip推定出的力偶矩M是否超过力偶矩阈值进行判定。

在步骤S190中，在判定为旋转速度的变化量ΔNs是旋转阈值Nth以下的情况下，使本处理暂且结束。另一方面，在步骤S190中，在判定为旋转速度的变化量ΔNs比旋转阈值Nth大的情况下，转向步骤S200。

在步骤S200中，对马达50是否是减速中进行判定。具体而言，在步骤S180中取得的最小值相比于在步骤S180中取得的最大值是新的数据的情况下，判定为马达50是减速中。

在步骤S200中，在判定成马达50不是减速中的情况下，使本处理暂且结束。另一方面，在步骤S200中，在判定为马达50是减速中的情况下，转向步骤S210而设置异常标志。图4表示在时刻t2异常标志被设置、施加了短路制动的情形。通过以上步骤，使本处理暂且结束。此外，在本实施方式中，上述反弹判定处理是本公开的一技术方案中的判定部所执行的处理的一个例子。

[5.效果]

根据以上详细论述的第1实施方式，获得以下的效果。

(1)通过将作业者在手柄6处受到的力偶矩M设为反弹判定的判定基准，无论作业机械如何都能够以恒定的判定基准对妨碍作业者对作业机械的正常的使用的反弹的产生进行判定。

(2)能够根据切割刀17的惯量Ip、旋转速度的变化量ΔNs、从切割刀17到手柄6的距离L推定力偶矩M而对力偶矩M是否超过了力偶矩阈值进行判定。

(3)在异常状态被判定了的情况下，对马达50施加短路制动，马达50的驱动被紧急停止。与此相伴，切割刀17的驱动被紧急停止，因此，能够确保作业者的安全。

(第2实施方式)

[1.与第1实施方式之间的不同点]

第2实施方式的基本的结构与第1实施方式的基本的结构相同，因此，对通用的结构省略说明，以不同点为中心进行说明。此外，与第1实施方式相同的附图标记表示相同的结构，参照先前的说明。

在前述的第1实施方式中，预先设定了切割刀17的惯量Ip，与此相应地也预先设定了旋转阈值Nth。与此相对，在第2实施方式中，控制电路36根据马达50的启动时的涌流推定切割刀17的惯量Ip，根据推定出的惯量Ip设定旋转阈值Nth，这点与第1实施方式不同。

[2.旋转阈值设定处理]

接着，参照图6的流程图对控制电路36所执行的旋转阈值Nth的设定处理的处理顺序进行说明。若主开关24接通，则构成控制电路36的CPU 36a执行1次旋转阈值Nth的设定处理。此外，控制电路36另外执行在第1实施方式中说明的驱动处理和反弹判定处理。

若CPU 36a使本处理起动，则首先，在步骤S300中，对触发开关12的操作状态是否接通进行判定。在步骤S300中，在判定触发开关12的操作状态保持断开的状态的情况下，待机直到接通。

在步骤S300中，在判定成触发开关12的操作状态接通的情况下，转向步骤S310，基于来自电流检测电路54的检测信号取得涌流。

接下来，在步骤S320中，根据在步骤S310中取得的涌流推定惯量Ip，使用推定出的惯量Ip而将旋转阈值Nth设定成力偶矩M成为力偶矩阈值时的值。通过以上步骤结束本处理。此外，在本实施方式中，上述旋转阈值设定处理是本公开的一技术方案中的推定部所执行的处理的一个例子。

[3.效果]

根据以上详细论述的第2实施方式，除了前述的第1实施方式的效果(1)～(3)之外，可获得以下的效果。

(4)由于推定切割刀17的惯量Ip而设定旋转阈值Nth，因此，即使是在驱动单元4中将包括切割刀17在内的多个种类的作业元件更换来使用的情况下，也能够对各作业元件判定力偶矩M是否超过力偶矩阈值。

(5)切割刀17的惯量Ip越大，马达50的启动时的涌流越大。因而，能够根据检测到的涌流推定切割刀17的惯量Ip。

(第3实施方式)

[1.与第1实施方式之间的不同点]

第3实施方式的基本的结构与第1实施方式的基本的结构相同，因此，对通用的结构省略说明，以不同点为中心进行说明。此外，与第1实施方式相同的附图标记表示相同的结构，参照先前的说明。

在前述的第1实施方式中，基于旋转变化对异常状态进行了判断。与此相对，在第3实施方式中，作为异常状态，利用冲击检测来对反弹的产生、作业者的跌倒、详细而言随着作业者的跌倒而产生的割草机1的后端侧的落下进行检测。

在第3实施方式中，如在图2中以虚线所示，具备加速度传感器27。加速度传感器27设置于后端外壳21内，将其检测信号向控制电路36输入。

在此，如图1所示，将与主管2的轴心平行的方向设为前后方向Dz。另外，将与前后方向Dz垂直且与切割刀17的旋转面平行的方向设为左右方向Dx。另外，将与左右方向Dx和前后方向Dz这两者垂直的方向设为上下方向Dy。若使用割草机1来进行收割作业的作业者在作业中跌倒，则沿着上下方向Dy对割草机1产生较大的冲击，沿着上下方向Dy产生较大的加速度。此外，若在割草机作业中产生反弹，则沿着左右方向Dx产生冲击，沿着左右方向Dx产生加速度。

加速度传感器27以检测轴与上下方向Dy一致的方式设置于后端外壳21内，对上下方向Dy的加速度进行检测。控制电路36执行上述的驱动处理和反弹判定处理，并且执行跌倒判定处理。作为跌倒判定处理，控制电路36基于加速度传感器27的检测信号，在上下方向Dy的加速度超过了预先设定好的冲击阈值Ay的情况下，判定为异常状态，设置异常标志。冲击阈值Ay是用于对跌倒的产生的有无进行判断的判定值。此外，本实施方式的加速度传感器27是本公开的一技术方案中的冲击检测部的一个例子。

另外，加速度传感器27也可以是能够独立地检测2轴或3轴的加速度的传感器。在该情况下，加速度传感器27以至少两个检测轴与上下方向Dy和左右方向Dx一致的方式设置于后端外壳21内，对至少上下方Dy和左右方向Dx的加速度进行检测。并且，控制电路36在上下方向Dy的加速度超过了冲击阈值Ay的情况下判定为异常状态。

而且，也可以是，控制电路36在反弹判定处理的步骤S190中对是否旋转速度的变化量ΔNs超过旋转阈值Nth、且左右方向Dx的加速度超过冲击阈值Ax进行判定。冲击阈值Ax是对沿着左右方向Dx产生了比通常的作业的冲击大的冲击进行判定的判定值。在该情况下，旋转阈值Nth也可以设为比使用惯量Ip而预先设定好的值小的值。在步骤S190中，通过追加左右方向Dx的加速度的条件，即使放松旋转速度的变化量ΔNs的条件，也能够以仅以旋转速度的变化量ΔNs的条件判定的情况相同程度的精度对反弹的产生进行判定。通过如此使用多个检测值来进行判定，与仅使用旋转速度的变化量ΔNs来进行判定的情况相比，能够抑制尽管不是异常状态、而判定为异常状态的情况。

在此，尽管不是异常状态、而判定为异常状态的情况在即使是通常作业、也对产品施加冲击的情况产生。像例如日本特开2013-034404号所记载那样，是缺损的绳状的切割刀从绳保持件放出的动作。绳状的切割刀卷绕于绳保持件的卷轴。通过使处于卷轴的下部的绳送出按钮撞击地面，离心力作用于卷绕于卷轴的绳状的切割刀，其结果，切割刀被送出。

在仅检测冲击的情况下，可能存在将上述的动作判断为异常的情况，但通过一并使用例如旋转速度的变化量和冲击检测，也能够更高精度地判定通常作业和异常状态。

此外，在第2实施方式的作业机械1中，也可以将跌倒的产生判定为异常状态。

[2.效果]

根据以上详细论述的第3实施方式，除了前述的第1实施方式和第2实施方式的效果(1)～(5)之外，可获得以下的效果。

(6)通过对施加于割草机1的冲击进行检测，即使是作业者跌倒而妨碍了作业者对割草机1的正常的使用的情况，也能够判定为异常状态。

(7)通过一并使用旋转变化和冲击，能够更高精度地判定异常状态。因此，能够防止或抑制将正常的作业判断为异常状态。

(第4实施方式)

[1.与第1实施方式之间的不同点]

第4实施方式的基本的结构与第1实施方式的基本的结构相同，因此，针对通用的结构省略说明，以不同点为中心进行说明。此外，与第1实施方式相同的附图标记表示相同的结构，参照先前的说明。

在前述的第1～第3实施方式中，切割刀17由马达50的扭转力驱动。与此相对，在第4实施方式中，切割刀17由发动机200的扭转力驱动。

在第4实施方式的割草机1中，在主管2的后端侧设置有图7所示的驱动单元700来替代控制单元3。并且，在主管2的前端侧没有设置驱动单元4。驱动单元700具备发动机200、自起动马达单元300以及控制电路500。

发动机200是具备燃料箱210、曲轴220、点火线圈230、活塞240、火花塞250等的、众所周知的双循环的小型发动机。曲轴220借助在主管2的内部穿过的驱动轴而与切割刀17的旋转轴连接。由此，切割刀17被发动机200的扭转力驱动。

控制电路500由包括CPU 500a、ROM 500b、RAM 500c的微控制器(微型计算机)构成。在曲轴220的附近设置有对曲轴220的旋转位置进行检测的曲轴角传感器252。来自曲轴角传感器252的检测信号向控制电路500输入。控制电路500执行发动机200的驱动控制。另外，与控制电路36同样地，控制电路500替代马达50的旋转速度，使用发动机200的旋转速度来进行反弹判定处理。此外，本实施方式的曲轴角传感器252是本公开的一技术方案中的旋转检测部的一个例子。

自起动马达单元300具备自起动马达320和动力传递机构350。自起动马达320是利用未图示的电池的电力来产生扭转力的直流马达，在发动机200的启动时对曲轴220赋予初始旋转。动力传递机构350设定于自起动马达320的旋转轴与曲轴220之间，将自起动马达320的驱动力向曲轴220传递。

若触发开关12的操作状态从断开切换成接通，则自起动马达单元300工作，向曲轴220传递驱动力。由此，对曲轴220赋予初始旋转，发动机200启动。

此外，驱动单元700也可以适用于第2实施方式和第3实施方式的割草机1。在将驱动单元700适用于第2实施方式的情况下，控制电路500根据例如发动机200的启动时的旋转速度的上升率推定惯量Ip即可。惯量Ip越小，发动机200的旋转速度的上升率越大。

[2.效果]

根据以上详细论述的第4实施方式，除了前述的第1实施方式～第3实施方式的效果(1)～(4)和(6)之外，可获得以下的效果。

(8)通过具备自起动马达320，能够使发动机200容易地从停止状态成为驱动状态。进而，即使是在异常状态被判定而使发动机200停止了的情况下，也能够容易地再驱动切割刀17。

(其他实施方式)

以上，对用于实施本发明的形态进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式，能够进行各种变形来实施。

(a)在第1实施方式～第3实施方式中，在异常状态被判定了的情况下，使用短路制动而使马达50停止，但并不限定于此。例如，也可以替代短路制动，使用机械制动。只要能够使马达50停止，就也可以使用任一制动。

(b)在第2实施方式中，控制电路36根据涌流推定了惯量Ip，但并不限定于此。也可以是，例如，控制电路36根据马达50的启动时的马达50的旋转速度的上升率推定惯量Ip。惯量Ip越小，启动时的旋转速度的上升率越大。

(c)在第1实施方式～第3实施方式中，也可以是，控制电路36不使用旋转传感器52的检测信号，而是根据流动到马达50的电流、施加到马达50的电压那样的驱动信息并使用所谓的观测器(observer)方法来推定旋转速度。在该情况下，替代旋转传感器52，设置对施加到马达50的电压进行检测的电压检测电路即可。

此外，也可以是，替代第4实施方式中的曲轴角传感器252，基于埋入到飞轮的磁铁的磁通的变化来检测旋转。

(d)本发明并不限于适用于割草机，可适用于例如链锯、绿篱修剪机、修剪器等构成为作业元件被扭转力驱动的各种作业机械。

(e)也可以是，上述实施方式中的1个构成要素所具有的多个功能由多个构成要素实现，或1个构成要素所具有的1个功能由多个构成要素实现。另外，也可以是，多个构成要素所具有的多个功能由1个构成要素实现，或由多个构成要素实现的1个功能由1个构成要素实现。另外，也可以省略上述实施方式的构成的一部分。另外，也可以将上述实施方式的构成的至少一部分相对于另一上述实施方式的构成附加或置换。此外，仅由权利要求书所记载的用语确定的技术思想所包含的所有的形态都是本发明的实施方式。

(f)除了上述的作业机械之外，对作业机械的异常状态进行判定的异常判定装置、用于使计算机作为异常判定装置发挥功能的程序、记录有该程序的半导体存储器等非易失性的实体记录介质、异常状态判定方法等也能够以各种的形态实现本发明。

Claims (7)

1.一种作业机械，其中，该作业机械具备：

驱动部，其使扭转力产生；

主体部，其供所述驱动部安装；

作业元件，其安装于所述主体部的顶端，被所述驱动部的扭转力驱动；

把持部，其安装于所述主体部，供作业者把持；

判定部，其构成为，在所述作业者在所述把持部处受到的力偶矩超过了200N·m且持续50ms的情况下，判定为异常状态，

该作业机械还具备停止部，该停止部构成为，在由所述判定部判定为异常状态的情况下，使所述驱动部直接停止。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其中，

该作业机械将所受到的200N·m且持续50ms的所述力偶矩设为力偶矩阈值，

该作业机械还具备旋转检测部，该旋转检测部构成为，对所述驱动部的旋转状态进行检测，

所述判定部构成为，对使用预先设定好的所述作业元件的惯量、由所述旋转检测部检测到的所述驱动部的旋转速度的变化量、从所述作业元件到所述把持部的距离来推定出来的所述力偶矩是否超过了所述力偶矩阈值进行判定。

3.根据权利要求1所述的作业机械，其中，

该作业机械将所受到的200N·m且持续50ms的所述力偶矩设为力偶矩阈值，

该作业机械还具备：

旋转检测部，其构成为对所述驱动部的旋转状态进行检测；

推定部，其构成为对所述作业元件的惯量进行推定，

所述判定部构成为，对使用所推定的所述惯量、由所述旋转检测部检测到的所述驱动部的旋转速度的变化量、从所述作业元件到所述把持部的距离而推定出来的所述力偶矩是否超过了所述力偶矩阈值进行判定。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的作业机械，其中，

所述驱动部是内燃机，

该作业机械还具备对所述内燃机的曲轴赋予初始旋转的自起动马达。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的作业机械，其中，

该作业机械还具备冲击检测部，该冲击检测部构成为，检测与所述主体部的轴心和所述作业元件的旋转面垂直的方向上的对所述作业机械的冲击，

所述判定部构成为，还在由所述冲击检测部检测到的所述冲击超过了预先设定好的冲击阈值的情况下，判定为异常状态。

6.根据权利要求3所述的作业机械，其中，

所述驱动部是马达，

该作业机械还具备电流检测部，该电流检测部构成为对在所述马达中流动的电流进行检测，

所述推定部构成为，根据在所述马达的启动时由所述电流检测部检测到的所述电流即涌流对所述惯量进行推定。

7.根据权利要求4所述的作业机械，其中，

该作业机械还具备冲击检测部，该冲击检测部构成为，检测与所述主体部的轴心和所述作业元件的旋转面垂直的方向上的对所述作业机械的冲击，

所述判定部构成为，还在由所述冲击检测部检测到的所述冲击超过了预先设定好的冲击阈值的情况下，判定为异常状态。

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