JP2010098972A - バリカン式刈刃装置のバリカン刃およびバリカン式刈刃装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バリカン刃の耐久性と切断性能とをより低コストな構成で両立させる。
【解決手段】本発明のバリカン式刈刃装置１のバリカン刃１３，１４は、一方向に長尺な平板状の基材１３ａ，１４ａと、その側辺部に突設された複数の刃体１３ｂ，１４ｂとを備える。上記刃体１３ｂ，１４ｂの押し側の起き上がり角度αは、引き側の起き上がり角度βよりも大きく設定されている。上記起き上がり角度の好適値は、例えば押し側の起き上がり角度αが約１０１°、引き側の起き上がり角度βが約９５°である。
【選択図】図４

Description

本発明は、一方向に長尺な平板状の基材と、その側辺部に突設された複数の刃体とを備え、バリカン式刈刃装置用の刃物部品として長手方向に往復駆動されるバリカン刃、およびこれを用いたバリカン式刈刃装置に関する。

従来から、側辺部に凸型の刃体を複数備えたバリカン刃を２枚重ね合わせて往復駆動することにより、草木等の被切断体を刈り込んで切断するように構成されたバリカン式刈刃装置は広く知られている。

このようなバリカン式刈刃装置に用いられるバリカン刃として、例えば下記特許文献１に示されるバリカン刃が公知である。具体的に、この特許文献１では、バリカン刃のうち、繰り返し使用により摩耗し易い刃体の周縁部に、超硬チップをロウ付けすることが行われている。
特開２００１−１２８５２５号公報

上記特許文献１に開示されたバリカン刃によれば、刃体の周縁部を硬度の高い超硬チップで構成したことにより、刃体の耐摩耗性を向上させてバリカン刃の長寿命化を図れるとともに、切れ味を高めて切断効率をより向上させることが期待できる。しかしながら、超硬チップはかなり高価であるため、上記特許文献１の構成では、バリカン刃の材料費が高騰し、大幅なコストアップを招くという問題があった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、バリカン刃の耐久性と切断性能とをより低コストな構成で両立させることが可能なバリカン刃およびこれを用いたバリカン式刈刃装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためのものとして、本発明は、一方向に長尺な平板状の基材と、その側辺部に突設された複数の刃体とを備え、バリカン式刈刃装置用の刃物部品として長手方向に往復駆動されるバリカン刃であって、上記基材に対する刃体の起き上がり角度が、引き側よりも押し側の方が大きくなるように設定されたことを特徴とするものである（請求項１）。

本発明によれば、刃体の起き上がり角度のうち、より応力環境の厳しい押し側の起き上がり角度を相対的に大きくすることにより、この押し側から入力される応力を緩和しつつ、反対側の引き側については、起き上がり角度を小さくして切れ味を高めるようにしたため、刃体の押し側から過大な応力が加わることによる耐久性の悪化を防止しながら、バリカン刃の切断効率を良好に確保できるという利点がある。

しかも、刃体の起き上がり角度を押し側と引き側とで変化させるというだけの簡単な構成で、上記のような作用効果が得られるため、例えば先の特許文献１のように刃体の周縁部を超硬チップで構成したような場合と異なり、より低コストな構成で耐久性と切断性能とを両立できるという利点がある。

上記構成において、刃体の起き上がり角度の好適な数値の一例は、押し側の起き上がり角度が約１０１°、引き側の起き上がり角度が約９５°である（請求項２）。

また、本発明は、上記のような構成のバリカン刃を２枚重ね合わせて往復駆動することにより被切断体を切断することを特徴とするバリカン式刈刃装置である（請求項３）。

以上説明したように、本発明によれば、バリカン刃の耐久性と切断性能とをより低コストな構成で両立させることができる。

図１〜図３は、本発明の一実施形態にかかるバリカン式刈刃装置１の全体構成を示している。これらの図に示されるバリカン式刈刃装置１は、例えばレシプロエンジン等の駆動源から入力される回転運動を往復運動に変換するクランク機構等からなる駆動機構６と、この駆動機構６を内蔵したミッションケース５と、このミッションケース５に一端部が連結された一対のガイド板１１，１２と、これら両ガイド板１１，１２の間に保持された刃物部品としての一対のバリカン刃１３，１４と、上記ミッションケース５内の駆動機構６に一端部が連結された一対の駆動体１５，１６とを備えている。なお、以下では、これらガイド板１１，１２、バリカン刃１３，１４、駆動体１５，１６の各部材のうち、ミッションケース５側の端部を基端部、その反対側の端部を先端部と称する。

上記一対のガイド板１１，１２は、それぞれ、一方向に長尺な板状体からなり、その長手方向の複数個所に配置されたボルト・ナットからなる締結部材１７を介して互いに厚み方向に締結固定されている。上記各ガイド板１１，１２のうち、図中上側に位置するガイド板１１の基端部には前後一対の雄ネジ部材１９が立設されており、この雄ネジ部材１９およびこれに螺着されるナットを介して上記ガイド板１１があらかじめミッションケース５に固定されている。そして、このガイド板１１に対し、もう一方のガイド板１２が、上記バリカン刃１３，１４を間に挟み込んだ状態で上記締結部材１７により所定の締付トルクで締結されることにより、上記両ガイド板１１，１２の間にバリカン刃１３，１４が往復摺動可能に挟持されている。なお、図３において符号２１，２２は、上記締結部材１７の軸部を挿通するために各ガイド板１１，１２に設けられた挿通孔である。

上記一対のバリカン刃１３，１４は、それぞれ、上記一対の駆動体１５，１６と係脱自在に連結されている。具体的には、図３に示すように、駆動体１５，１６の先端部に凸型の係合部３１，３２が設けられるとともに、この係合部３１，３２に対応した係合用凹部がバリカン刃１３，１４の基端部に設けられ、この係合用凹部に上記係合部３１，３２が嵌合することにより、上記駆動体１５，１６とバリカン刃１３，１４とが係脱自在に連結されている。そして、上記駆動機構６から各駆動体１５，１６に伝達される長手方向の駆動力に応じて、上記バリカン刃１３，１４および駆動体１５，１６がそれぞれ一体に往復駆動されるようになっている。

上記各バリカン刃１３，１４は、それぞれ、一方向に長尺な平板状の基材１３ａ，１４ａ（図３および図４参照）と、この基材１３ａ，１４ａの左右両側辺部に突設された複数の刃体１３ｂ，１４ｂとを有しており、上記一対のガイド板１１，１２の間に表裏逆向きに重ね合わせられた状態で往復摺動可能に挟持されている。また、バリカン刃１３，１４は、その基材１３ａ，１４ａに、長手方向に沿って延びる複数の長孔状のガイド孔２５，２６を有しており、これら各ガイド孔２５，２６に上記締結部材１７の軸部が挿通された状態でガイド板１１，１２の間に挟持されている。そして、各バリカン刃１３，１４が往復駆動される際には、上記締結部材１７の軸部にガイド孔２５，２６の周縁部が摺接することにより、上記各バリカン刃１３，１４の長手方向の往復移動が案内されるようになっている。

上記各駆動体１５，１６は、上記駆動機構６により相互に逆方向に往復駆動される一対の板状体からなり、上記係合部３１，３２を含んだ先端側の一部が上記各ガイド板１１，１２の間に配置されるとともに、基端側の一部が上記ミッションケース５内に挿入されて上記駆動機構６に連結されている。図３に示すように、上記各駆動体１５，１６には、その長手方向に沿って延びる長孔状のガイド孔２７，２８が設けられており、複数の上記締結部材１７のうち最も基端側の締結部材１７の軸部が上記ガイド孔２７，２８に挿通されることにより、上記駆動体１５，１６の長手方向の往復移動が案内されるようになっている。

以上のように構成されたバリカン式刈刃装置１は、例えば草刈機や剪枝機等の主要部を構成する装置として用いられる。すなわち、上記ミッションケース５には、その内部の駆動機構６を駆動するレシプロエンジン等からなる駆動源がクラッチ装置等を介して連結されるとともに、作業者により把持される手動操作用の操作ハンドルが設けられている（いずれも図示省略）。そして、作業者が上記駆動源を始動させると、上記バリカン刃１３，１４が比較的高速で往復駆動され、その刃体１３ｂ，１４ｂによって草木等の被切断体が切断されるように構成されている。

次に、上記バリカン刃１３，１４のより具体的な形状（特に刃体１３ｂ，１４ｂの平面形状）について図４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）はバリカン刃１３，１４単体の平面図、同図（ｂ）はその刃体１３ｂ，１４ｂの拡大図である。なお、バリカン刃１３，１４は互いに同一形状であるため、以下では、主に片側のバリカン刃１３についてのみ説明する。

上記バリカン刃１３に備わる複数の刃体１３ｂは、それぞれ、基材１３ａに対しバリカン刃１３の駆動方向（長手方向）と直交する方向に突出しており、駆動方向に沿って一定ピッチで並ぶように配置されている。また、各刃体１３ｂは、平面視で略台形状に形成されており、その周縁部にはエッジ部（すくい面）が形成されている。なお、もう一方のバリカン刃１４も同一形状であるが、このバリカン刃１４がバリカン式刈刃装置１に組み付けられる際には、図４（ａ）（ｂ）の状態から表裏逆向きにされて（つまりエッジ部が紙面裏側を向く姿勢にされて）バリカン刃１３と重ね合わせられる。

図４（ｂ）に示すように、上記刃体１３ｂの幅方向両側部の起き上がり角度のうち、バリカン刃１３の先端側にあたる押し側の起き上がり角度をα、バリカン刃１３の基端側にあたる引き側の起き上がり角度をβとすると、当実施形態のバリカン刃１３では、押し側の起き上がり角度αの方が、引き側の起き上がり角度βよりも大きい値に設定されている。なお、ここでいう「起き上がり角度」とは、刃体１３ｂの幅方向一側のエッジ部と、これと連続する基材１３ａの側辺部との間に形成された角度のことであり、通常は９０°以上の角度に設定される。

上記バリカン刃１３を長手方向に駆動してその刃体１３ｂにより草木等の被切断体を切断する際には、上記刃体１３の起き上がり角度（α，β）が大きいほど、上記被切断体が刃体１３ｂから逃げ易くなって切れ味が悪化する傾向にある。ただし、起き上がり角度（α，β）が大きければ、刃体１３ｂに加わる力が緩和される分、刃体１３ｂが損傷し難くなり、耐久性が向上するという利点がある。反対に、刃体１３ｂの起き上がり角度（α，β）を小さくすると、切れ味は高まるものの、耐久性については劣ることになる。

一方で、刃体１３ｂの押し側と引き側の応力環境について考察すると、押し側の方が引き側よりも応力的により厳しい環境にあることが理解できる。すなわち、バリカン刃１３を先端側に駆動して刃体１３ｂの押し側で被切断体を切断しようとすると、バリカン刃１３を軸方向に圧縮する力が作用してバリカン刃１３が座屈する等により、切断時に通常加わる平面的な力（例えばせん断力）以外に、例えば刃体１３ｂを厚み方向に折り曲げるような３次元的な力が被切断体から刃体１３ｂに対し入力されることがある。このように、刃体１３ｂの押し側で被切断体を切断しようとすると、引き側で切断するときと比べてより多次元的な応力が刃体１３ｂに作用するため、トータルとしてバリカン刃１３の耐力を超えた大きな力が作用するおそれが高く、刃体１３ｂが損傷し易いという問題がある。

このような問題を考慮して、当実施形態では、刃体１３ｂの押し側の起き上がり角度αを、引き側の起き上がり角度βよりも大きくしている。すなわち、押し側の起き上がり角度αを相対的に大きくすれば、刃体１３ｂの押し側が被切断体に切り込まれる際に、被切断体が刃体１３ｂのエッジ部に沿って逃げ易くなるため、刃体１３ｂの押し側から過大な応力が入力されることが防止される。一方、引き側については、加わる応力のレベルが押し側よりも低いため、引き側の起き上がり角度βを相対的に小さくして切断効率に優れた角度とすることにより、刃体１３ｂの耐久性を確保しつつ切れ味を高めるようにしている。

以上、一対のバリカン刃１３，１４のうち片側のバリカン刃１３の形状とその特性について説明したが、このことは、もう一方のバリカン刃１４についても同様である。

以上説明したように、当実施形態では、バリカン式刈刃装置１用の刃物部品として、刃体１３ｂ，１４ｂの押し側の起き上がり角度αが引き側の起き上がり角度βよりも大きく設定されたバリカン刃１３，１４を用いるようにした。このような構成によれば、バリカン刃１３，１４の耐久性と切断性能とをより低コストな構成で両立できるという利点がある。

すなわち、上記実施形態では、刃体１３ｂ，１４ｂの起き上がり角度のうち、より応力環境の厳しい押し側の起き上がり角度αを相対的に大きくすることにより、この押し側から入力される応力を緩和しつつ、反対側の引き側については、起き上がり角度βを小さくして切れ味を高めるようにしたため、刃体１３ｂ，１４ｂの押し側から過大な応力が加わることによる耐久性の悪化を防止しながら、バリカン刃１３，１４の切断効率を良好に確保できるという利点がある。

しかも、刃体１３ｂ，１４ｂの起き上がり角度（α，β）を押し側と引き側とで変化させるというだけの簡単な構成で、上記のような作用効果が得られるため、例えば先の特許文献１のように刃体の周縁部を超硬チップで構成したような場合と異なり、より低コストな構成で耐久性と切断性能とを両立できるという利点がある。

なお、上記実施形態では、駆動機構６により往復駆動される駆動体１５，１６をバリカン刃１３，１４とは別体に設けて両者を係脱自在に連結するようにしたが、バリカン刃１３，１４を基端側に延長して上記駆動機構６に直接連結するようにしてもよい。ただし、上記実施形態のように、駆動体１５，１６を介してバリカン刃１３，１４を往復駆動する構成とした方が、メンテナンス性の面で有利である。すなわち、上記実施形態の構成では、ガイド板１１，１２どうしを分離しさえすれば、ミッションケース５を分解しなくてもバリカン刃１３，１４を取り外すことができるため、刃体１３ｂ，１４ｂが長期間の使用により摩耗して切断効率が低下したとき等に、その刃体１３ｂ，１４ｂを再研磨するといったメンテナンス作業を、バリカン刃１３，１４を取り外した状態で容易かつ迅速に行えるという利点がある。

また、上記実施形態では、バリカン刃１３，１４として、その左右両側の側辺部に刃体１３ｂ，１４ｂが設けられた両刃タイプのバリカン刃を用いたが、本発明の構成は、上記バリカン刃１３，１４が、その左右一方側にのみ刃体１３ｂ，１４ｂが設けられた片刃タイプのバリカン刃である場合にも同様に適用可能である。

本願発明者は、本発明の効果を確認するために、図４に示したようなバリカン刃１３，１４を用いて所定の被切断体（ここでは乾燥した直径１０ｍｍほどの比較的柔らかめの木材）を繰り返し切断する実験を行った。このとき、バリカン刃１３，１４の刃体１３ｂ，１４ｂの形状を以下に示す２種類の条件に設定した。

（実施例）
・押し側の起き上がり角度α＝１０１°
・引き側の起き上がり角度β＝９５°
・刃高ｈ＝２５ｍｍ
なお、刃高ｈとは、図４（ｂ）に示すように、基材１３ａ，１３ｂに対する刃体１３ｂ，１４ｂの突出高さのことである。

（比較例）
・押し側の起き上がり角度α＝１０１°
・引き側の起き上がり角度β＝１０１°
・刃高ｈ＝３０ｍｍ
すなわち、この比較例では、実施例の場合と異なり、押し側と引き側の起き上がり角度α，βがともに等しく、また、刃高ｈにつては実施例よりも２割程度大きく設定されている。

（実験結果）
以上のような条件でバリカン刃１３，１４を作製し、これを用いて繰り返し切断作業を行ったところ、以下のような結果が得られた。

実施例では、比較例と比べて刃高ｈが２割程度低いにもかかわらず、引き側の起き上がり角度αを９５°と小さく設定したことにより、略同程度の切断効率を得ることができた。また、このように引き側の起き上がり角度αを小さくする一方で、押し側の起き上がり角度βをこれより大きい１０１°に設定したことにより、刃体１３ｂ，１４ｂの耐久性についても良好に確保することができた。

本発明の一実施形態にかかるバリカン式刈刃装置の全体構成を示す平面図である。 上記バリカン式刈刃装置の側面図である。 上記バリカン式刈刃装置の分解斜視図である。 上記バリカン式刈刃装置のバリカン刃の具体的形状を説明するための図であり、同図（ａ）はバリカン刃の主要部の平面図、同図（ｂ）は刃体の拡大平面図である。

符号の説明

１ バリカン式刈刃装置
１３，１４ バリカン刃
１３ａ，１４ａ 基材
１３ｂ，１４ｂ 刃体
α （押し側の）起き上がり角度
β （引き側の）起き上がり角度

Claims (3)

1. 一方向に長尺な平板状の基材と、その側辺部に突設された複数の刃体とを備え、バリカン式刈刃装置用の刃物部品として長手方向に往復駆動されるバリカン刃であって、
   上記基材に対する刃体の起き上がり角度が、引き側よりも押し側の方が大きくなるように設定されたことを特徴とするバリカン式刈刃装置のバリカン刃。
2. 押し側の起き上がり角度が約１０１°、引き側の起き上がり角度が約９５°とされたことを特徴とする請求項１記載のバリカン式刈刃装置のバリカン刃。
3. 請求項１または２記載のバリカン刃を２枚重ね合わせて往復駆動することにより被切断体を切断することを特徴とするバリカン式刈刃装置。

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