JP4555535B2 - 回転数自動調整装置を備えたハンドガイド作業機械 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明はハンドガイド作業機械に関する。
【０００２】
この種の作業機械、例えば突固め用の振動ランマーまたは打撃ハンマーは駆動のための発動機すなわちガソリン機関や場合によってはディーゼル機関または電磁モータを有している。これらの発動機に電磁式スタータが設けられていない場合には、通常リバーススタータの巻き上げ索を操作して始動する。このためにユーザは例えばランマーを一方の手でおさえ、他方の手で巻き上げ索を引く。始動させるには発動機の加速レバーを大抵の場合フルアクセル位置まで移動させなければならないので、発動機はただちに高い回転数へ達し、駆動回転数を超えてしまうことさえある。これにより発動機と突固め機とを結合している遠心力クラッチが閉じられ、突固め機が駆動される。これによりランマーは強いタンピング運動を開始するが、ユーザはこの時点ではこのランマーを片手でしか掴んでいないので制御不能となることがある。始動時に通常キャブレターに設けられているスロットルバルブを閉じて操作することは困難である。なぜならこのバルブを始動過程の終了時に再び開放しなければならないからある。このためユーザは他の位置でリバーススタータの巻き上げ索として設けられたチョークレバーについてこれを操作しなければならない。
国際特許出願公開第９６／１８０６７号明細書から、発動機およびガイドハンドグリップを備えたハンドガイド芝刈り機が公知である。この芝刈り機はガイドハンドグリップにユーザの手がかかっているか否かを検出し、相応のハンドグリップ信号を形成する。セーフティ制御装置はこのハンドグリップ信号を評価し、ハンドグリップ信号がない場合には発動機を停止する。ハンドグリップ信号がある場合にのみ発動機の始動が許可される。
仏国特許出願公開第２４９６１７２号明細書からは発動機を備えた作業機械のセーフティ制御装置が公知である。この作業機械には複数のセンサが設けられており、そのうち少なくとも１つのセンサを操作して機関回転数がアイドリング回転数から最大回転数へ上昇するようにしなければならない。センサが１つも操作されないと、ユーザがガスレバーを操作しても機関回転数はアイドリング回転数に制限されたままとなる。この装置はユーザが作業機械から離れた場合に機関回転数を阻止して機関の駆動を止める手段を有さない。
【０００３】
刊行物：ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８３４４４３号明細書には、グリップを把持することでガイド可能な作業機械の形態の内燃機関の回転数制御装置が提案されている。ここでは識別装置が設けられており、この識別装置は把持グリップの位置に自動検出可能なセンサ装置を有している。適切でないガイドが検出された場合には、識別装置は機関回転数の上昇を当該の内燃機関の駆動回転数を下回る安全回転数までしか許可しない。この場合の安全回転数は例えばランマーの遠心力クラッチを結合させるスイッチオン回転数よりも低く定められている。
【０００４】
本発明はドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８３４４４３号明細書に開示されている基本思想を発展させようとするものである。
【０００５】
したがって本発明の課題は、制御不能な機関回転数の上昇による危険な作業状態を回避でき、かつ快適に利用できるハンドガイド作業機械を提供することである。
【０００６】
この課題は本発明の独立請求項１、２に記載のハンドガイド作業機械により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明の請求項１による第１の実施形態では、作業機械のガイドハンドグリップにユーザの手を検出して相応のハンドグリップ信号を形成するセンサ装置が設けられている。さらにセンサ装置のハンドグリップ信号を評価し、機関の始動過程を識別し、回転数調整装置を制御するセーフティ制御装置が設けられており、ここで回転数調整装置の制御は次の規則にしたがって行われる。すなわち機関の始動時には回転数の上昇は駆動回転数を下回る安全回転数までのみとする。セーフティ制御装置が所定の時間範囲が経過したことを検出すると駆動回転数への回転数上昇が許可され、回転数制限が解除される。ハンドグリップ信号が存在しない場合、例えばユーザがガイドハンドグリップから手を離している場合にはただちに安全回転数への機関回転数の制限が行われる。
【０００８】
本発明の請求項２による実施形態は基本的に第１の実施形態と同様の原理に基づいている。ただしここではガイドハンドグリップのセンサ装置はユーザのそれぞれ一方の手に対応するガイドハンドグリップの少なくとも２つのセンサエレメントを有しており、このセンサエレメントは手を検出する際に相応のそれぞれ１つのセンサ信号を形成する。セーフティ制御装置内ではセンサ信号が評価され、機関の始動過程を識別され、回転数調整装置を制御される。回転数調整装置の制御は第１の実施形態に比べていくらか修正されている。すなわち機関の始動000時には回転数の上昇は第１の実施形態と同様に安全回転数までのみと成っている。安全回転数を超える回転数上昇は阻止され、２つのセンサ信号が存在する場合、つまりユーザがガイドハンドグリップを両手で把持している場合にのみ許可される。唯一のセンサ信号しか存在しない場合には新たな回転数の調整は行われず、先行の回転数が保持される。機関は安全回転数で引き続き回転し、ユーザがガイドハンドグリップを両手できちんと把持したときにのみ駆動回転数への回転数上昇が生じる。ただし機関がすでに駆動回転数に達している場合にはユーザが手をガイドハンドグリップから離していたり片手のみで把持していたりする場合でもこの回転数が保持される。ハンドグリップ信号が存在しない場合には安全回転数への回転数制限が行われる。
【０００９】
本発明の実施形態では共通に、ガイドハンドグリップをユーザが手でホールドしている様子が自動的に識別され、その際にもユーザは例えば付加的なセーフティブラケットまたはTotmannブラケットそのものを操作して作動させる必要はない。ユーザはガイドハンドグリップを普段どおりに握るだけでよい。自動識別された把持状態に依存して機関回転数が制御され、その際にもユーザは機関のガスレバーを操作しなくてよい。
【００１０】
センサエレメントとして圧力感応センサ、光センサ、容量センサ、または超音波センサが適している。
【００１１】
本発明の特に有利な実施形態では、遮断時間素子により検出されうる時間が経過すると機関はセーフティ制御装置により遮断可能である。２つのセンサ信号がない場合にはセーフティ制御装置に属する遮断時間素子がトリガされる。これは実際には、ユーザが所定の時間を経過してもガイドハンドグリップを把持しない場合に作業機械が自動停止することを意味する。このためユーザは作業機械の遮断を心配する必要はなく、不要かつ不経済なアイドリングを回避できる。
【００１２】
本発明の別の有利な実施形態では、回転数調整装置は機関の点火装置であり、この点火装置は少なくとも２つの特性マップを有している。すなわち第１の特性マップは機関回転数がガスレバーの位置に相応し、第２の特性マップでは下方の回転数領域で同様にガスレバーの位置に相応してはいるものの、ここでは機関回転数は安全回転数に制限されている。安全回転数の上方超過は排除されている。セーフティ制御装置はこれら２つの特性マップを切り換えることにより点火装置を駆動制御する。
【００１３】
本発明の別の利点および特徴を以下に実施例に則して添付図を参照しながら詳細に説明する。図１には本発明の第２の実施例による作業機械の回路構造が概略的に示されている。図２には本発明の第２の実施例のセーフティ制御装置の規則にしたがったフローチャートが示されている。
【００１４】
本発明の第１の実施例は技術的には比較的簡単なバリエーションであるので、これについては後に第２の実施例と比較しながら説明することとする。したがってまず最初に図１に示された振動ランマーの実施例に則して本発明の第２の実施例を説明する。
【００１５】
図示されていないランマーは例えばブラケット状のガイドハンドグリップ１にユーザが両手をかけて支承し案内するものである。ガイドハンドグリップ１は左手に対する左方のグリップ領域２と右手に対する右方のグリップ領域３とに分割されている。２つのグリップ領域２、３にはそれぞれ少なくとも１つずつのセンサエレメントが設けられており、このセンサエレメントは対応する手がそこに存在しているか否かを検出する。センサエレメントとして特に圧力感応センサ、光センサ、容量センサ、または超音波センサなどが適している。圧力感応センサはユーザの手が少なくともガイドハンドグリップ１にかかっている場合にこれを検出する。適切に構成して例えば複数のセンサを用いることにより、ユーザの手がガイドハンドグリップ１に置かれているか否かのみでなく、所定の力でしっかりと把持されているか否かを高い信頼性で検出することもできる。
【００１６】
これに対して、光センサ、例えばフォトセルまたは他の光感応素子はユーザの手がグリップに接近しているか否かを検出するために使用される。所定の用途ではこの手法のほうが有利である。
【００１７】
各センサはセンサ信号を形成し、このセンサ信号は線路４、５を介してセーフティ制御装置６へ供給される。
【００１８】
適用のケースまたは作業機械のタイプに応じて２つ以上のセンサエレメントを使用することもできる。場合によってはガイドハンドグリップ１に２つ以上のグリップ領域またはグリップゾーンを設けてもよい。有効に使用されるセンサエレメントの数はセンサエレメントが平面的に作用するか（圧力感応センサ）または時間的に作用する（フォトセル）かに依存する。
【００１９】
セーフティ制御装置６はセンサエレメントのセンサ信号を評価する。さらにこの制御装置は機関の始動過程を識別するように構成されている。このために、図１には示されていない、機関のゼロからの回転数上昇を監視するセンサを付加的に設けることもできる。これに代えて機関の点火装置７を監視し、前述の場合と同様に点火時点に基づいて機関回転数を結論できるように構成してもよい。点火装置７へのエネルギ供給を機関の始動開始の示唆として利用することもできる。
【００２０】
セーフティ制御装置６は回転数調整装置として用いられる点火装置７を後述する相応の規則にしたがって駆動制御する。
【００２１】
点火装置７は前述の実施例では一般に周知の高電圧による電磁的なコンデンサ点火部ＭＨＫＺ：Magnet-Hochspannungs-Kondensator-Zuendungである。この点火部はスタティックに機関ケーシングに固定されており、図示されていない機関のファンプロペラに注入成型された２極の磁石８によって励磁される。これにより得られるエネルギと機関の周期に関する情報とから点火装置７は機関の点火時点を求め、スパークプラグ９に対して点火スパークを形成する。点火時点は機関の各負荷に対して最適な点火角度を定めた特性マップ内に格納されている。最適な機関回転数が上方超過されると点火装置７は特性マップに相応に点火時点をずらし、更なる回転数の増大を阻止する。例えば負荷が軽減されたにもかかわらず機関回転数が上昇する場合には、点火装置７は点火角遅れ方向調整に加えて、機関が再び所望の回転数領域で動作するように点火パルスを走査する。
【００２２】
本発明のランマーでは通常の点火角特性マップに加えて第２の制御特性マップが構成されており、この第２の制御特性マップは相応の駆動時にセーフティ制御装置６により制御線路１０を介して起動され、機関は制御回路の予設定により駆動回転数を下回る回転数へ制限される。こうした回転数制限はガスレバーの位置からは独立に行われ、ユーザは通常のように回転数を制御することができる。
【００２３】
従来技術に関連して前述したように、振動ランマーにはたいていの場合遠心力クラッチが設けられており、このクラッチのスイッチオンには所定のスイッチング回転数が必要である。ランマーの駆動に一般に用いられる駆動回転数は典型的には４５００ｍｉｎ^−１であり、これはスイッチング回転数よりも高く、一方でアイドリング回転数（例えば３０００ｍｉｎ^−１）はスイッチング回転数よりも低い。アイドリング回転数は安全回転数とも称される。なぜならこの回転数ではユーザまたは他の人員を危険にさらすランマーの運動が生じず、アイドリング状態で機関が回転している以外は装置は動かないからである。
【００２４】
励磁により点火装置７内に形成されたエネルギは、機関が回転しているあいだセーフティ制御装置６にエネルギを供給するのに充分である。このためにエネルギ線路１１が点火装置７からセーフティ制御装置６へ設けられている。
【００２５】
本発明の前述の実施例ではセーフティ制御装置６による回転数制限が点火装置７内に格納されている特性マップを切り換えることにより行われているが、本発明ではこの手法のバリエーション、すなわちガスレバーに結合されたサーボを用いた回転数制御も可能である。本発明の他のバリエーションとして、キャブレター内のスロットル位置を調整することにより回転数制御を行うこともできる。
【００２６】
セーフティ制御装置６は点火装置７を遮断線路１２を介して遮断し、機関を直接に停止できるように構成されている。有利には、セーフティ制御装置６は所定の長さの時間（例えば１０ｓ）にわたってユーザの手がガイドハンドグリップ１にかかっていないことを検出する。
【００２７】
以下にランマーの機能と回転数制御のための規則とを図２に示されたフローチャートに則して説明する。
【００２８】
スタート時にはステップＳ１においてユーザがガイドハンドグリップ１に片手をかけてランマーを支承し、空いている他方の手で図２には示されていないリバーススタータを操作してランマーを動かそうとしている。
【００２９】
セーフティ制御装置は時点ｔ＝０での始動過程をステップＳ２で識別し、点火装置を低減された回転数を有する第２の特性マップへステップＳ３で切り換える。これにより安全回転数への回転数制限が行われる。これにより機関の高速回転と遠心力クラッチのスイッチオンとが阻止される。
【００３０】
ステップＳ４で機関が始動されていないか、または機関が再遮断されたことが検出されると、プログラムフローは停止される。これに対して機関が安全回転数で動作する場合、ステップＳ５において、所定の時間範囲ｔｍａｘの経過が検査される。この時間はステップＳ２でトリガされた遮断時間素子によって検出される。所定の時間範囲ｔｍａｘが経過すると、ランマーは遮断される。
【００３１】
それ以外の場合にはステップＳ６でセンサ信号に基づき、ガイドハンドグリップ１にユーザの両手がかけられているか否かが検査される。手がきちんとかけられていない場合には機関はステップＳ３で制御された安全回転数のまま動作し、所定の時間が経過してガイドハンドグリップ１の次の操作が検出されなければステップＳ５が新たに行われる。
【００３２】
ガイドハンドグリップ１の２つのグリップ領域２、３にユーザの手がきちんとかかっている場合（ステップＳ６）、セーフティ制御装置６はステップＳ７で標準特性マップへ切り換えられる。これにより機関はガスレバーによって設定される駆動回転数で高速に回転する。これにより遠心力クラッチは閉じられ、突固め機はユーザの所望の通りに動作する。ユーザはこの時点ではランマーを両手で把持しているので、安全なガイドが保証される。
【００３３】
遮断時間素子はステップＳ８で新たにトリガされ、測定時間範囲が新たに開始される。
【００３４】
ランマーが遮断されたか否かの問い合わせはステップＳ９で行われる。ステップＳ１０ではセンサエレメントのセンサ信号が問い合わされ評価される。これによりガイドハンドグリップ１が依然として両手で把持されているか否かが確認される。きちんと把持されている場合には機関回転数は変更されずステップＳ７のプログラムループが続行される。遮断時間素子はステップＳ８で新たにトリガされる。
【００３５】
両手がかかっていないことがステップＳ１０で検出されると、ステップＳ１１でセンサ信号のあるときに、片手によるガイドが行われているか否かが検査される。片手によるガイドが行われている場合、機関回転数への制御はステップＳ７では行われない。遮断時間素子はこの場合にもステップＳ８で新たにトリガされる。
【００３６】
２つのグリップ半部にかかる力が緩くなると、つまり一度ならずグリップにかかる手が一方だけになると、プログラムはステップＳ１１からステップＳ１２へ分岐し、遮断時間素子が新たにトリガされ、ステップＳ３で第２の特性マップへの切換が行われる。ここで点火時点をオフセットし、かつ遠心力クラッチが結合スイッチオン回転数を下回る安全回転数へ達するまで点火パルスを除去することにより機関回転数を低減する。そののち駆動機関シャフトと突固め機とのあいだの機械的結合の遮断が行われる。
【００３７】
ユーザはこの時点ではガイドハンドグリップ１を片手でしか把持しておらず、機関回転数はステップＳ６の判別ステップでは変化しない。制御特性マップはステップＳ３でアクティブとなり、ランマーは機関を動作させているものの、突固め機の機械的な運動は生じない。
【００３８】
ステップＳ６で２つのグリップ半部２、３に両手がかかっていることが検出されてはじめてランマーは作業を再び開始する。
【００３９】
これに対して時間範囲ｔｍａｘ中に２つのグリップ半部２、３に両手がかかった状態でのランマーの運転開始が生じない場合、制御装置は作業の中断を検出し、ランマーは自動的に遮断される。
【００４０】
前述の実施例はガソリン機関の例に則して説明した。ただし本発明の装置の構造と対応する規則とはディーゼル機関または電磁モータなどの他の機関においても適用可能である。
【００４１】
上述の本発明の第１の実施例では、ガイドハンドグリップ１全体に対して１つのセンサが設けられている。ハンドグリップ信号として用いられるセンサ信号は少なくとも一方の手がガイドハンドグリップ１に接触しているか、または所定の力でガイドハンドグリップを把持している場合に形成される。ユーザがハンドグリップを片手のみで支承しているか両手で把持しているかの区別は第１の実施例では行われない。
【００４２】
機関始動時には第２の実施例と同様に安全回転数までの回転数上昇しか許されない。同時に時間素子がトリガされる。時間素子によって設定される時間範囲（例えば５ｓ）が経過し、ハンドグリップ信号が生じると、セーフティ制御装置により安全回転数を超える回転数の上昇が許可される。ハンドグリップ信号が存在しない場合、機関回転数はただちに再び安全回転数へ制限される。したがって機関の高速回転はユーザの少なくとも一方の手がガイドハンドグリップ１にかかっている場合にしか可能とならない。
【００４３】
本発明の第１の実施例は第２の実施例ほどの快適性を有していないかもしれないが、安全性に関する利点は実現される。
【００４４】
本発明はここまで説明した振動ランマーの実施例できわめて有利であるばかりでなく、他の機関駆動の作業機械、例えば振動旋盤、振動ローラ、振動ハンマーおよび電鋸などにも適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の作業機械の回路構造を示す図である。
【図２】 本発明のセーフティ制御装置の規則にしたがったフローチャートである。

Claims (10)

1. 機関と、少なくとも１つの駆動回転数および該駆動回転数を下回る安全回転数を調整する機関回転数調整装置（７）と、グリップにかけられたユーザの手を検出して相応のハンドグリップ信号を形成するセンサ装置を備えたガイドハンドグリップ（１）と、センサ装置のハンドグリップ信号を評価し、機関の始動過程を識別し、回転数調整装置を制御するセーフティ制御装置（６）とを備えており、
   回転数調整装置の制御は
   ａ）機関始動時の回転数の上昇は安全回転数までのみとし、時間素子をトリガし、
   ｂ）機関の始動から時間素子によって設定される時間までの時間範囲が経過した後ハンドグリップ信号が生じたときに安全回転数を超える回転数上昇を許可し、ｃ）ハンドグリップ信号が存在しない場合には安全回転数への回転数制限を行う、
   という規則に相応に行われる、
   ことを特徴とするハンドガイド作業機械。
2. 機関と、少なくとも１つの駆動回転数および該駆動回転数を下回る安全回転数を調整する機関回転数調整装置（７）と、グリップにかけられたユーザの手を検出するセンサ装置を備えたガイドハンドグリップ（１）と、センサ装置のハンドグリップ信号を評価し、機関の始動過程を識別し、回転数調整装置を制御するセーフティ制御装置（６）とを備えており、該セーフティ制御装置が時間素子を有しており、
   前記センサ装置はユーザがグリップにかけるそれぞれの手に対応する少なくとも２つのセンサエレメントを有しており、該センサエレメントは手を検出するとそれぞれ相応するセンサ信号を形成し、該センサ信号がセーフティ制御装置（６）へ供給され、
   回転数調整装置の制御は
   ａ）機関の始動時の回転数の上昇は安全回転数までのみとし、前記時間素子をトリガし、
   ｂ）機関の始動から前記時間素子によって設定される時間までの時間範囲が経過した後、２つのセンサ信号が生じたときに、安全回転数を超える回転数上昇を許可し、
   ｃ）回転数を上昇させた後に、少なくとも一方のセンサ信号が存在しない場合には、回転数を安全回転数まで低下させて、前記時間素子が設定した期間にわたって該安全回転数を維持し、
   ｄ）その後、２つのセンサ信号が生じたときに、安全回転数を超える回転数上昇を許可する
   という規則に相応に行われる、
   ことを特徴とするハンドガイド作業機械。
3. 一方のセンサエレメントはユーザの左手に対してガイドハンドグリップの左方のグリップ領域（２）に、他方のセンサエレメントはユーザの右手に対してガイドハンドグリップの右方のグリップ領域（３）に配置されている、請求項２記載の作業機械。
4. センサ装置は少なくとも１つの圧力感応センサ、光センサ、容量センサ、または超音波センサを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の作業機械。
5. 機関はセーフティ制御装置（６）により遮断可能であり、センサ信号が存在しない場合にはセーフティ制御装置（６）に属する遮断時間素子がトリガされ、予め設定されていて遮断時間素子により検出されうる時間が経過するとセーフティ制御装置（６）により機関が遮断される、請求項１から４までのいずれか１項記載の作業機械。
6. 回転数調整装置は機関の点火装置（７）である、請求項１から５までのいずれか１項記載の作業機械。
7. 点火装置（７）は少なくとも２つの特性マップ、すなわち機関回転数とガスレバーの位置とを相応させる第１の特性マップと、機関回転数とガス操作レバーの位置とを相応させてはいるものの安全回転数に制限されている第２の特性マップとを有しており、セーフティ制御装置（６）はこれら２つの特性マップを切り換えることにより点火装置を駆動制御する、請求項６記載の作業機械。
8. 点火装置（７）は駆動回転数および安全回転数に対してそれぞれ１つずつ特性マップを有している、請求項６記載の作業機械。
9. セーフティ制御装置（６）には回転数調整装置からエネルギが給電される、請求項１から８までのいずれか１項記載の作業機械。
10. 機関の始動過程を求める別のセンサが設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の作業機械。

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