JP2012005353A

JP2012005353A - Trimmer

Info

Publication number: JP2012005353A
Application number: JP2010141340A
Authority: JP
Inventors: Taiji Okada; 泰治岡田; Akihiro Mikono; 彰宏三甲野
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2012-01-12

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a trimmer lengthened in time of use of the trimmer through one time charge by eliminating waste of high speed rotation of a motor.SOLUTION: This hedge trimmer 1 includes a housing 2, a motor 5 built into the housing 2, a battery pack 4 attached to the housing 2 serving as a power source of the motor 5, a pair of trimming blades 3 and 3 driven by the motor 5 and including an upper blade and a lower blade, a control circuit 20 controlling the drive of the motor 5, and a semiconductor switching element turning the driving current to the motor 5 on/off by a signal of a control IC 21 built into the control circuit 20. The signal of the control IC 21 is controlled by a duty ratio corresponding to the battery voltage of a battery 10 built into the battery pack 4.

Description

本発明は、電池で駆動されるモータを動力源とするヘッジトリマやバリカン等の刈込機のモータ制御に関するものである。 The present invention relates to motor control of a trimming machine such as a hedge trimmer and a clipper using a motor driven by a battery as a power source.

樹木の剪定や生垣の整形に使用される電動工具として、長手方向に沿って櫛歯状に刃が形成された上下一対の刈刃をそれらの長手方向に往復運動させるヘッジトリマが知られている。特許文献１、および、特許文献２は、電池で駆動されるモータを動力源とするヘッジトリマを開示しているが、モータ制御に関する考察はなされていない。 As a power tool used for pruning trees and shaping hedges, a hedge trimmer is known in which a pair of upper and lower cutting blades having blades formed in a comb shape along the longitudinal direction reciprocate in the longitudinal direction. Patent Literature 1 and Patent Literature 2 disclose a hedge trimmer using a motor driven by a battery as a power source, but no consideration is given to motor control.

また、芝刈り作業において、通常の芝刈り機では刈れない隅や飛び石まわりの芝生の仕上げ用に使用される電動工具として、固定刃と可動刃からなる上下一対の刈刃を揺動運動させるバリカンが知られている。特許文献３は、電池で駆動されるモータを動力源とするバリカンを開示しているが、モータ制御に関する考察はなされていない。 In addition, as a power tool used for finishing lawns around corners and stepping stones that cannot be cut with a normal lawn mower during lawn mowing work, a clipper that swings a pair of upper and lower cutting blades consisting of a fixed blade and a movable blade. It has been known. Patent Document 3 discloses a clipper using a motor driven by a battery as a power source, but does not consider motor control.

特開２００２−０５８３４１号公報JP 2002-058341 A 特開２００８−０２３６４８号公報JP 2008-023648 A 特開平５−２２７８４２号公報JP-A-5-227842

本発明は、ヘッジトリマやバリカン等の刈込機に関するものであるが、以降の明細書ではヘッジトリマにて説明する。電源コードを用いる従来のＡＣ電源駆動式のヘッジトリマでは、１，４００〜１，６００ｒｐｍのモータ回転数でモータを回転させて動力源としていた。しかし、電池駆動式のヘッジトリマでは図４にＤＵＴＹ１００％の略直線として示すように、電池が充電直後の満充電状態では電池電圧Ｖは１２ｖとなり、１，８００ｒｐｍ弱の回転数でモータは回転し、ヘッジトリマで枝刈り作業を続行すると、電池容量が減少し、それに連れて電池電圧Ｖも低下し、例えば、電池電圧Ｖが９ｖではモータの回転数は約１，３００ｒｐｍまで低下し、枝刈り等の作業効率が低下した。モータ回転数が１，６００ｒｐｍ以上では必要以上の高速回転となり電池エネルギーが無駄になり、騒音の発生も問題であった。また、モータ回転数が１，４００ｒｐｍ以下では枝刈り等の作業効率は悪く実質的に使用不可であり、電池の充電が必要になった。本発明の課題は、モータの回転数が１，６００ｒｐｍ以上になる無駄を省き、１回の充電でヘッジトリマを使用できる時間を長くすることである。 The present invention relates to a trimming machine such as a hedge trimmer and a hair clipper, but will be described with a hedge trimmer in the following specification. In a conventional AC power supply type hedge trimmer using a power cord, the motor is rotated at a motor rotation speed of 1,400 to 1,600 rpm to serve as a power source. However, in the battery-driven hedge trimmer, as shown in FIG. 4 as a substantially straight line of DUTY 100%, in the fully charged state immediately after the battery is charged, the battery voltage V becomes 12v, and the motor rotates at a rotational speed of less than 1,800 rpm. If the pruning operation is continued with the hedge trimmer, the battery capacity decreases, and the battery voltage V decreases accordingly. For example, when the battery voltage V is 9 v, the rotation speed of the motor decreases to about 1,300 rpm. Work efficiency decreased. When the motor rotation speed is 1,600 rpm or more, the rotation speed is higher than necessary, battery energy is wasted, and noise is also a problem. Further, when the motor rotation speed is 1,400 rpm or less, the working efficiency such as pruning is poor and the battery cannot be used substantially, and the battery needs to be charged. An object of the present invention is to eliminate the waste of the motor rotation speed of 1,600 rpm or more and to increase the time during which the hedge trimmer can be used with one charge.

上記課題を解決するために、ハウジングと、該ハウジングに内蔵されたモータと、該ハウジングに装着され該モータの電源となる電池パックと、該モータに駆動され、上刃と下刃からなる一対の刈刃と、該モータの駆動を制御する制御回路と、該制御回路に内臓される制御ＩＣの信号により該モータへの駆動電流をオンオフする半導体スイッチング素子と、を有する刈込機において、該制御ＩＣの信号は該電池パックに内蔵された電池の電池電圧に対応するデューティー比で制御されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a housing, a motor built in the housing, a battery pack mounted on the housing and serving as a power source for the motor, and a pair of upper blades and lower blades driven by the motor. In a mower having a cutting blade, a control circuit for controlling driving of the motor, and a semiconductor switching element for turning on and off a driving current to the motor by a signal of a control IC incorporated in the control circuit, the control IC This signal is controlled at a duty ratio corresponding to the battery voltage of the battery built in the battery pack.

ここで、該制御ＩＣにはターボスイッチが設けられ、該ターボスイッチによって該モータの回転数がより高速に制御されることが好ましい。 Here, it is preferable that the control IC is provided with a turbo switch, and the rotational speed of the motor is controlled at a higher speed by the turbo switch.

本発明によれば、１回の充電で刈込機を使用できる時間を長くすることができるので、度々電池パックの充電を行う必要がなく、効率的に枝刈り等の作業ができるという効果がある。 According to the present invention, since the time during which the trimming machine can be used with one charge can be extended, there is no need to frequently charge the battery pack, and there is an effect that operations such as pruning can be performed efficiently. .

本発明に係るヘッジトリマの平面図である。It is a top view of the hedge trimmer concerning the present invention. 本発明に係るヘッジトリマの要部縦断側面図である。It is a principal part vertical side view of the hedge trimmer which concerns on this invention. 本発明に係るモータ制御回路図である。It is a motor control circuit diagram concerning the present invention. デューティー比を説明する図である。It is a figure explaining a duty ratio. 電池電圧とモータ回転数の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a battery voltage and motor rotation speed.

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings.

図１Ａ、図１Ｂにおいて、１はヘッジトリマであり、２はヘッジトリマ１のハウジングであって、通常樹脂で成形された左右一対の半割りハウジング部材（２ａ，２ｂ）を重ね合わせて組み立てたハウジング２の中に駆動源であるモータ５を内蔵している。ハウジング２の前方（図１Ａの右側）には、長手方向に沿って櫛歯状に刃が形成された上下一対の刈刃３，３が設けられ、後方には、ハウジング２の一部であるハンドル２ｄに後方から電池パック４が挿入されて装着されている。２ｃはガードであって、刈り取られた枝葉から作業者を保護するものであり、６はトリガーレバーであって、これを指で操作することによりマイクロスイッチＳＷ１がオン、オフし、モータ５を回転、非回転とすることができる。 1A and 1B, 1 is a hedge trimmer, 2 is a housing of a hedge trimmer 1, and is a housing 2 in which a pair of left and right halved housing members (2a, 2b), which are usually molded of resin, are assembled together. A motor 5 as a drive source is built in. A pair of upper and lower cutting blades 3 and 3 having blades formed in a comb shape along the longitudinal direction are provided in front of the housing 2 (on the right side in FIG. 1A). The battery pack 4 is inserted and attached to the handle 2d from behind. Reference numeral 2c denotes a guard that protects the operator from the cut leaves and leaves. Reference numeral 6 denotes a trigger lever. By operating the trigger lever, the micro switch SW1 is turned on and off to rotate the motor 5. Can be non-rotating.

図２はモータ５の制御回路２０であり、ハウジング２内の適当な場所に設置されている。制御回路２０の主回路は、電池パック４内の電池１０、マイクロスイッチＳＷ１、配線１１、モータ５、半導体スイッチング素子（ＦＥＴ：電解効果型トランジスタ）３０、配線１２で構成され、半導体スイッチング素子３０は制御回路２０内の制御ＩＣ２１の信号によりモータ５への駆動電流をオンオフする。制御ＩＣ２１はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を内蔵し、電池１０によって起動される不図示の定電圧電源によって動作する。ＣＰＵの周りにはプログラムが内蔵されたＲＯＭの他に、ＲＡＭ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ、入力回路（ＩＮＰＵＴ）、出力回路（ＯＵＴＰＵＴ）が設けられている。Ａ／Ｄコンバータは配線１１に接続されており、電池電圧Ｖを読み取ってＣＰＵへデジタル信号に変換して伝達する。ＲＯＭの中には後述するデューティー比を記憶するデータテーブルＤ１，Ｄ２があり、ＣＰＵはプログラムに従って、Ａ／Ｄコンバータから伝達された電池電圧Ｖに対応するデューティー比をデータテーブルＤ１またはＤ２から読み出し、出力回路に接続されている半導体スイッチング素子３０のゲート３０ｇに与えるゲート信号のデューティー比を制御する。ＳＷ２はハンドル２ｄの適当な場所に設けられているターボスイッチであり、このターボスイッチＳＷ２がオフのときＣＰＵはデータテーブルＤ１からデューティー比を読み出し、オンのときデータテーブルＤ２から読み出すようプログラムで制御される。データテーブルＤ１には細い枝や草を刈る場合に適したデューティー比が記憶され、データテーブルＤ２には太い枝や草を刈る場合に適したデューティー比が記憶されている。 FIG. 2 shows a control circuit 20 of the motor 5, which is installed at an appropriate place in the housing 2. The main circuit of the control circuit 20 includes a battery 10 in the battery pack 4, a micro switch SW1, a wiring 11, a motor 5, a semiconductor switching element (FET: field effect transistor) 30, and a wiring 12. The semiconductor switching element 30 is The drive current to the motor 5 is turned on / off by a signal from the control IC 21 in the control circuit 20. The control IC 21 incorporates a microcomputer (CPU) and operates by a constant voltage power supply (not shown) that is activated by the battery 10. In addition to the ROM containing the program, a RAM, an A / D converter that converts an analog signal into a digital signal, an input circuit (INPUT), and an output circuit (OUTPUT) are provided around the CPU. The A / D converter is connected to the wiring 11, reads the battery voltage V, converts it into a digital signal and transmits it to the CPU. In the ROM, there are data tables D1 and D2 for storing the duty ratio described later, and the CPU reads the duty ratio corresponding to the battery voltage V transmitted from the A / D converter from the data table D1 or D2 according to the program, The duty ratio of the gate signal given to the gate 30g of the semiconductor switching element 30 connected to the output circuit is controlled. SW2 is a turbo switch provided at an appropriate position on the handle 2d. When the turbo switch SW2 is off, the CPU reads the duty ratio from the data table D1, and when it is on, the CPU controls the program to read from the data table D2. The The data table D1 stores a duty ratio suitable for cutting a thin branch or grass, and the data table D2 stores a duty ratio suitable for cutting a thick branch or grass.

図３に示すように、デューティー比は１サイクルを表す時間Ｔに対する時間ｔの比であり、時間ｔがオンで時間Ｔ−ｔがオフとなる信号波形である。ヘッジトリマ１では、時間Ｔは約１ｍｓが適当である。 As shown in FIG. 3, the duty ratio is a ratio of time t to time T representing one cycle, and is a signal waveform in which time t is on and time T-t is off. In the hedge trimmer 1, the time T is appropriately about 1 ms.

図４はデューティー比を変えたときの電池電圧Ｖとモータ５の回転数の関係を表しており、ＤＵＴＹ１００％とはデューティー比が１００％の意であり、このときは信号はオン、オフせずに連続してオンの状態の信号となる。ＤＵＴＹ８０％とはデューティー比が８０％の意であり、時間Ｔの内８０％がオンの信号で、ＤＵＴＹ６０％とはデューティー比が６０％の意であり、時間Ｔの内６０％がオンの信号である。ＤＵＴＹ１００％の信号でヘッジトリマを連続運転すると、現行の仕様では３０分強でモータ５の回転数は１，４００ｒｐｍ以下となる。運転時間を延長するためにもっと大きな電池パックを装着すればよいが、そうすると重量が増し作業性が悪くなるということになり、その兼ね合いで電池パックの大きさが決まってくる。 FIG. 4 shows the relationship between the battery voltage V and the rotation speed of the motor 5 when the duty ratio is changed. DUTY100% means that the duty ratio is 100%. At this time, the signal is not turned on or off. The signal is turned on continuously. DUTY 80% means that the duty ratio is 80%, 80% of the time T is an on signal, DUTY 60% means that the duty ratio is 60%, and 60% of the time T is an on signal It is. When the hedge trimmer is continuously operated with a signal of DUTY 100%, the rotational speed of the motor 5 is 1,400 rpm or less after 30 minutes in the current specification. A longer battery pack can be installed to extend the operating time, but doing so will increase the weight and reduce the workability, and the balance will determine the size of the battery pack.

以上のように構成されたヘッジトリマ１において、満充電された電池パック４をヘッジトリマ１に装着し、ハンドル２ｄを手で握ってトリガーレバー６をオン操作すると、マイクロスイッチＳＷ１がオンとなり、電池１０からモータ５へ電流が流れモータ５が回転を開始する。一方、マイクロスイッチＳＷ１のオンにより制御ＩＣ２１が起動し、制御ＩＣ２１のＡ／Ｄコンバータは電池１０の電池電圧Ｖを配線１１を介して読み込み、デジタル信号に変換してＣＰＵへ伝達するので、ＣＰＵはＲＯＭに内蔵されたプログラムに従ってデータテーブルＤ１またはＤ２から電池電圧Ｖに対応するデューティー比を読み出す。図４から理解されるように、電池電圧Ｖが１２ｖのときは、ＣＰＵがデータテーブルＤ１またはＤ２から読み出す値によって、ゲート３０ｇに与えられるゲート信号はデューティー比が６０％以下になるよう制御される。 In the hedge trimmer 1 configured as described above, when the fully charged battery pack 4 is attached to the hedge trimmer 1, and the trigger lever 6 is turned on by holding the handle 2d with a hand, the micro switch SW1 is turned on, and the battery 10 A current flows to the motor 5 and the motor 5 starts to rotate. On the other hand, the control IC 21 is activated when the microswitch SW1 is turned on, and the A / D converter of the control IC 21 reads the battery voltage V of the battery 10 through the wiring 11, converts it into a digital signal, and transmits it to the CPU. The duty ratio corresponding to the battery voltage V is read from the data table D1 or D2 in accordance with a program built in the ROM. As can be seen from FIG. 4, when the battery voltage V is 12v, the gate signal applied to the gate 30g is controlled so that the duty ratio is 60% or less depending on the value read from the data table D1 or D2 by the CPU. .

作業者が枝刈り等の作業を続行すると電池１０の電気容量は減少していき、電池１０の電池電圧Ｖは低下していく。電池電圧Ｖが例えば１０．５ｖに低下すると、モータ５の回転数は１，４００ｒｐｍを下回るようになり作業に支障が出ることになるが、ＣＰＵは電池電圧Ｖが１０．５ｖに低下したことをＡ／Ｄコンバータを介して知ると、その電圧に対応したデューティー比をデータテーブルＤ１またはＤ２から読み出し、デューティー比を６０％から８０％に上げ、モータ５の回転数が１，５００ｒｐｍを中心とする１，４００〜１，６００ｒｐｍの範囲内に入るよう制御する。（ここでは分かりやすい説明とするため、１，４００ｒｐｍを下回るまでデューティー比を変更しないように説明したが、これに限らずもっときめ細かく電池電圧Ｖをチェックしデューティー比が１，５００ｒｐｍで一定となるよう制御してもよい。また、デューティー比についても６０％からいきなり８０％に上げるのではなく、７０％に上げるとしてもよい。）さらに電池電圧Ｖが低下して１０ｖになるとＣＰＵは上記と同様の制御を行ってデューティー比を８０％から１００％に上げ、モータ５の回転数が１，４００〜１，６００ｒｐｍの範囲内に入るよう制御する。このようにデューティー比を制御することにより、モータ５の回転数が１，６００ｒｐｍ以上になることを避け、１，４００〜１，６００ｒｐｍの範囲内に入るよう制御するので、電池エネルギーの無駄を省くことができ、その分ヘッジトリマ１を長く運転することが可能となる。実験では１．５倍以上長く運転できることを確認した。 When the operator continues operations such as pruning, the electric capacity of the battery 10 decreases, and the battery voltage V of the battery 10 decreases. When the battery voltage V decreases to, for example, 10.5v, the motor 5 speed falls below 1,400 rpm, which may hinder the work. However, the CPU indicates that the battery voltage V has decreased to 10.5v. Knowing through the A / D converter, the duty ratio corresponding to the voltage is read from the data table D1 or D2, the duty ratio is increased from 60% to 80%, and the rotation speed of the motor 5 is centered at 1,500 rpm. Control is performed within a range of 1,400 to 1,600 rpm. (For the sake of clarity, the duty ratio is not changed until it falls below 1,400 rpm. However, the present invention is not limited to this, and the battery voltage V is checked more finely so that the duty ratio becomes constant at 1,500 rpm. Also, the duty ratio may be increased from 60% to 80% instead of suddenly increasing to 80%.) When the battery voltage V decreases to 10v, the CPU is the same as above. Control is performed to increase the duty ratio from 80% to 100% so that the rotational speed of the motor 5 falls within the range of 1,400 to 1,600 rpm. By controlling the duty ratio in this way, the number of rotations of the motor 5 is prevented from exceeding 1,600 rpm, and control is performed so that it falls within the range of 1,400 to 1,600 rpm, thus eliminating waste of battery energy. Accordingly, the hedge trimmer 1 can be operated for a long time. In the experiment, it was confirmed that it can be operated 1.5 times longer.

次にターボスイッチＳＷ２の作用について説明する。今、電池電圧Ｖが１１ｖであると仮定すると、図４に示すように、デューティー比は６０％でも８０％でもモータ５の回転数は１，４００〜１，６００ｒｐｍの範囲内に入るのであるが、ターボスイッチＳＷ２がオフの場合はＣＰＵはデータテーブルＤ１からデータを読み出し、デューティー比を６０％に設定し、ターボスイッチＳＷ２がオンの場合はＣＰＵはデータテーブルＤ２からデータを読み出し、デューティー比を８０％に設定する。このように制御するので、ターボスイッチＳＷ２がオフの場合は細い枝や草を刈るのに適した回転数でモータ５は回転し、ターボスイッチＳＷ２がオンの場合は太い枝や草を刈るのに適したより高速の回転数でモータ５を回転させることができ、枝や草の状況に適した作業ができる。 Next, the operation of the turbo switch SW2 will be described. Assuming that the battery voltage V is 11v, the rotational speed of the motor 5 falls within the range of 1,400 to 1,600 rpm regardless of whether the duty ratio is 60% or 80%, as shown in FIG. When the turbo switch SW2 is off, the CPU reads data from the data table D1 and sets the duty ratio to 60%. When the turbo switch SW2 is on, the CPU reads data from the data table D2 and sets the duty ratio to 80%. Set to%. Thus, when the turbo switch SW2 is off, the motor 5 rotates at a rotation speed suitable for cutting thin branches and grass. When the turbo switch SW2 is on, the motor 5 rotates. The motor 5 can be rotated at a suitable higher rotational speed, and work suitable for the situation of branches and grass can be performed.

本発明による刈込機は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。 The trimming machine according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made within the scope described in the claims.

１ヘッジトリマ、２ハウジング、３刈刃、４電池パック、５モータ、６トリガーレバー、１０電池、２０制御回路、２１制御ＩＣ、３０半導体スイッチング素子、ＳＷ２ターボスイッチ 1 Hedge Trimmer, 2 Housing, 3 Cutting Blade, 4 Battery Pack, 5 Motor, 6 Trigger Lever, 10 Battery, 20 Control Circuit, 21 Control IC, 30 Semiconductor Switching Element, SW2 Turbo Switch

Claims

ハウジングと、該ハウジングに内蔵されたモータと、該ハウジングに装着され該モータの電源となる電池パックと、該モータに駆動され、上刃と下刃からなる一対の刈刃と、該モータの駆動を制御する制御回路と、該制御回路に内臓される制御ＩＣの信号により該モータへの駆動電流をオンオフする半導体スイッチング素子と、を有する刈込機において、該制御ＩＣの信号は該電池パックに内蔵された電池の電池電圧に対応するデューティー比で制御されることを特徴とする刈込機。 A housing, a motor built in the housing, a battery pack attached to the housing and serving as a power source for the motor, a pair of cutting blades driven by the motor and including an upper blade and a lower blade, and driving of the motor And a semiconductor switching element for turning on and off the drive current to the motor by a signal of a control IC incorporated in the control circuit, the control IC signal is incorporated in the battery pack. The trimming machine is controlled at a duty ratio corresponding to the battery voltage of the battery.

該制御ＩＣにはターボスイッチが設けられ、該ターボスイッチによって該モータの回転数がより高速に制御されることを特徴とする請求項１に記載の刈込機。 The trimming machine according to claim 1, wherein the control IC is provided with a turbo switch, and the rotational speed of the motor is controlled at a higher speed by the turbo switch.