JP2016158527A - 携帯用作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】
簡単な構成で確実に刈刃の回転を停止させることが可能な、携帯用作業機を得る。
【解決手段】
駆動源と、前記駆動源により回転させられ、対象を切断する先端工具を有する駆動部と、前記駆動部の回転を制動する制動手段と、を備えた携帯用作業機において、前記制動手段を作動させる力を蓄積可能な蓄力手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、先端工具を回転させることで対象を切断する作業機、特に刈払機などの携帯用作業機に関するものである。

刈払機、チェーンソー、パワーカッタ等、作業者が携帯して使用する携帯用作業機は、動力源として小型の空冷エンジンや電動モータが用いられる。特許文献１に示す従来のエンジン刈払機は、エンジンの駆動力により先端工具である刈刃（回転刃）が回転することで、切断対象となる草を刈る。

特開２０１４−２３４７５２号公報

エンジン刈払機において、操作者が操作終了時等に迅速に刈刃の回転を停止できるように、刈刃の回転を制動するブレーキ機構が考案されている。このブレーキ機構は、刈刃の固定された回転軸とスプラインで嵌合した刃受け金具にブレーキドラムを対向させ、ブレーキシューのライニングをブレーキドラムに押付けることで、刃受け金具を制動する。また、ブレーキシューはハンドルに設けられたブレーキレバーとブレーキワイヤによって接続され、操作者がブレーキレバーを握るとブレーキワイヤが引かれ、ブレーキワイヤの引張力によりブレーキシューがブレーキドラムに押付けられる構成となっている。

しかしながらブレーキの操作する際には、操作者は刈払機のハンドルに設けられたブレーキレバーを操作する必要があるため、刈刃を迅速に停止したい場合には不向きである。例えば作業中に刈刃が障害物等へ接触した場合にはエンジン刈払機が跳ね返されるため、このはずみで周囲の壁などに刈刃を接触させる前に回転を停止させることが望ましい。しかしながら、操作者が瞬時にブレーキレバーを操作して刈刃の回転を停止させることは難しく、エンジンのスロットル操作に連動して手動でブレーキを解除することは、作業者にとっては操作が煩雑である。また、操作者がブレーキレバーを握ることによるブレーキワイヤの引張力でブレーキが作動する構成とすると、ブレーキレバーが十分に操作されず、刈刃の回転が止まらない可能性もある。さらに、刈刃の回転を停止できたとしても、刈刃が周囲の壁などに接触することは避けることが望ましい。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記の問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る携帯用作業機は、駆動源と、前記駆動源により回転させられ、対象を切断する先端工具を有する駆動部と、前記駆動部の回転を制動する制動手段と、を備えた携帯用作業機において、前記制動手段を作動させる力を蓄積可能な蓄力手段を備える、ことを特徴とする。

また、前記蓄力手段は気体を蓄積可能な蓄圧部であり、前記力は前記気体が有する圧力であってもよい。

また、前記制御手段は、前記力により前記駆動部へ当接することで回転を制動してもよい。

また、前記作業機は、前記作業機に加わる加速度を検出する加速度検出器を備え、前記加速度検出器が検出する加速度が設定値を超えると、前記力が解放されてもよい。

また、前記加速度検出器は、前記作業機に対して移動可能に設けられたウエイト部と、前記ウエイト部に接続され、前記ウエイト部の移動を抑制するばね部と、を有し、前記加速度により前記ウエイトが移動すると前記力が解放されてもよい。

また、前記作業機は、前記先端工具の回転径方向における外周側へ伸長可能な可変保護部を備え、前記可変保護部は前記力により伸長してもよい。

また、前記作業機は、前記先端工具の回転径方向における外周側へ伸長可能な袋状のエアバッグとして構成され、前記エアバッグの内部へ前記気体が侵入することで伸長してもよい。

上記の構成によれば、簡単な構成で確実に刈刃の回転を停止させることが可能となる。

本発明の実施の形態となる刈払機の上面図 本発明の実施の形態となる刈払機におけるギヤケース周辺側面図 本発明の実施の形態となる刈払機における加速度検出器の上面図 本発明の実施の形態となる刈払機における加速度検出後の加速度検出器の上面図 本発明の実施の形態となる刈払機における制動手段作動時のギヤケース周辺側面図 本発明の変形例となる刈払機におけるギヤケース周辺側面図 本発明の変形例となる刈払機におけるエアバッグ伸長時のギヤケース周辺上面図 本発明の別の変形例となる刈払機における加速度検出器の構成図

以下に本発明の実施の形態となる作業機について説明する。ここでは、エンジンを動力源とする刈払機を例として説明する。

図１に示すように、刈払機１は、駆動源として小型空冷２サイクルエンジン１４を備える。エンジン１４が駆動したことにより生じる回転力は、シャフト１５内に設けられた駆動軸１６を通してギヤケース２内部に伝達される。また、シャフト１５上には加速度検出器４とガスカートリッジ５が設けられており、加速度検出器４とギヤケース２には、両者を連結しガスの圧力を伝播する中空のガス管７が接続されている。

図２（ａ）に示すように、ギヤケース２は駆動部として回転軸２０１とスプライン等で嵌合された歯受金具２０２と歯押金具２０３とを備え、歯受金具２０２と歯押金具２０３との間に先端工具となる刈刃３が配置される。この刈刃３はナット２０５の摩耗を防止するナットカバ２０４を介し、ナット２０５により固定される。また、駆動軸１６と回転軸２０１には、それぞれ駆動歯車２０８と従動歯車２０９とが互いに噛み合うように設けられているため、駆動軸１６の回転力は駆動歯車２０８と従動歯車２０９を経由して回転軸２０１へと伝わり、回転軸２０１の回転に連動して刈刃３が回転する。刈刃３は図１に示すように回転方向１７へ向かって左回転を行う。

ギヤケース２には刈刃３の回転を制動するための制動手段として、ブレーキ２０７が設けられる。このブレーキ２０７周辺の拡大図を図２（ｂ）に示す。このブレーキ２０７は、ピストン２０７ａとライニング（当接部）２０７ｂとから構成される。ピストン２０７ａは円環状の形状を有し、回転軸２０１の軸方向に摺動可能に設けられている。ピストン２０７ａは通常はピストンスプリング２０６により上方へ付勢されているが、ギヤケース２に一端が接続されたガス管７により圧力が伝播された場合には下方へ移動するように構成されている。またライニング２０７ｂはピストン２０７ａの下面に設けられており、歯受金具２０２に当接することで、摩擦力により刈刃３の回転を制動する。なお、このライニング２０７ｂを設けず、ピストン２０７ａの下面が直接歯受金具２０２に当接する構成としてもよい。

図３には、加速度検出器４およびガスカートリッジ５の断面図を示す。ガス管７における、ギヤケース２に接続される一端とは反対側の他端には、加速度検出器４が接続される。加速度検出器４の左側には、カートリッジ本体５０１とカートリッジ蓋５０２とから構成されるガスカートリッジ５（蓄圧部）が着脱自在に取り付けられる。カートリッジ本体５０１は金属等で構成され、内部に高圧のガス（気体）を貯蔵しており、カートリッジ本体５０１の右端に設けられた開口は該ガスが内部から漏れ出さないようにカートリッジ蓋５０２により遮断されている。カートリッジ蓋５０２も金属等で構成され、カートリッジ本体５０１からガスが漏れ出さないように剛性を有するが、肉薄部５０４を鋭利な物体が貫通することで、ガスを噴出させることも容易に可能である。また、ガスカートリッジ５にはねじの切られた雄ねじ部５０３が設けられており、加速度検出器４に設けられた雌ねじ部８と螺合することで加速度検出器４に取り付けられる。

加速度検出器４内部には、ウエイト４０２が左右方向に移動可能に設けられている。ウエイト４０２はスプリング６（ばね部）を介して内壁４０１に接続されており、スプリング６の弾性力によってガスカートリッジ５側（左方向）へと付勢されている。また、ウエイト４０２のスプリング６が接続される側（右側）とは反対側の面（左側）には針４０３が設けられており、ウエイト４０２は、針４０３がカートリッジ蓋５０２の肉薄部５０４に当接した状態（作業状態）に保持される。なお、スプリング６がウエイト４０２を付勢する弾性力は、通常の刈払い作業における振動等で針４０３が肉薄部５０４を貫通しない程度に調整されている。

次に、本発明に係る作業機のブレーキ機構の挙動について、図４および図５を用いて説明する。刈払機１を用いた刈払い作業中に刈刃３が木などの障害物に接触した場合、回転する刈刃３が障害物に引っかかり、ギヤケース２は図１に示す反発方向１８（右方向）へ向かって急激に動く。このとき加速度検出器４も同様に右方向へ急激に移動するが、加速度検出器４内部に設けられたウエイト４０２には慣性が働くためその場に残ろうとする。これによりウエイト４０２には加速度分の慣性力が左方向へと加わるため、ウエイト４０２に加わる力の大きさは、該慣性力とスプリング６の弾性力との合成力の大きさとなる。該合成力の大きさが設定値を超えた場合、針４０３がカートリッジ蓋５０２の肉薄部５０４を貫通し、カートリッジ本体５０１内部に貯蔵された高圧ガスが外部へと噴出する。

ガスカートリッジ５から高圧ガスが放出された際の、ブレーキ２０７周辺の様子を図５に示す。ガスカートリッジ５から高圧ガスが放出されると、圧力はガス管７を通じてギヤケース２にまで伝播する。この圧力はギヤケース２内のガス伝達路２１０を経由して円環上のピストン２０７ａに伝達され、ピストンスプリング２０６により上方へ付勢されていたピストン２０７ａは下方へ移動する。この移動により、ピストン２０７ａの下面に設けられたライニング２０７ｂは歯受金具２０２と当接し、摩擦力によって刈刃３の回転を制動する。

以上の構成によれば、刈払機１はブレーキ２０７を作動させる力を蓄積可能な蓄力手段としてガスカートリッジ５を備える構成としたため、電源の必要なモータなど複雑な機構を備えない簡単な構成としながら、強い制動力によって刈刃３の回転を止めることが可能となる。

また、ブレーキ２０７のライニング２０７ｂが歯受金具２０２へ当接することで刈刃３の回転を制動する構成としたため、ベルト等を用いたブレーキと比較して安定して強い制動力が得られる。

また、刈払機１に加速度検出器４を設け、加速度検出器４が検出する加速度が設定値を超えるとブレーキ２０７が作動する構成としたため、刈刃３が障害物等に接触し跳ね返されたり、作業者が刈り払い作業中に転倒した場合等に、操作者が煩雑なブレーキ操作を行わなくてもブレーキ２０７が作動し、迅速に刈刃３の回転を停止させることが可能である。

また、加速度検出器４はウエイト４０２とスプリング４０６を有し、刈払機１に加わる加速度によりウエイト４０２が移動するとガスカートリッジ５から高圧ガスが噴出される構成としたため、加速度センサ等を有さない簡単な構成でブレーキ２０７を作動させることが可能となる。

次に、本発明の変形例を図６および図７を用いて説明する。図６に示すように、ギヤケース２はガス伝達路２１０から分岐した分岐路２１１を有し、この分岐路２１１の先にはエアバッグ（可変保護部）９が設けられている。エアバッグ９は内部に気体が入り込める袋状であり、内部に気体が充満すると刈刃３の上部を横方向に伸長し、その先端は刈刃３の外周まで到達するように構成される。

ガスカートリッジ５から高圧ガスが放出されると、圧力はガス管７とガス伝達路２１０を経由してピストン２０７ａへ伝達されると同時に、分岐路２１１を経由してエアバッグ９へも伝達される。この圧力によって高圧ガスはエアバッグ９内部へと入り込み、ブレーキ２０７が作動するのと並行して、エアバッグ９が展開する。伸長状態のエアバッグ９ａは、刈刃３の上面を外周まで覆うように展開する。

本発明の変形例に係る構成によれば、ガスカートリッジ５が有する高圧ガスの圧力によってブレーキ２０７を作動させる構成としたため、ブレーキ２０７と同一の動力源を用いてエアバッグ９などの別部材を作動させることも可能となる。

また、ガスカートリッジ５が有する高圧ガスの圧力によってブレーキ２０７を作動させる刈払機１において、刈払機１が刈刃３の外周側へ伸長可能な袋状のエアバッグ９を備え、該高圧ガスがエアバッグ９の内部に進入することで伸長する構成としたため、刈刃３が障害物に跳ね返されたときに周囲の物体に接触しないように、刈刃３を保護することができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、本願発明は請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは、当業者に理解されるところである。例えば、本実施の形態において加速度検出器４は内壁４０１およびウエイト４０２、針４０３、スプリング６からなる構成としたが、これを加速度センサを用いる構成に置き換えてもよい。この場合刈払機１は図８に示すように、加速度検出器４またはギヤケース２の周辺に加速度センサ１０と、先端に針１２を備えたソレノイド１１、ソレノイド１１を駆動させる制御回路１３、電源１９を備える。刈刃３が障害物に接触し、ギヤケース２が右方向に急激に移動した場合には、加速度センサ１０が加速度検出器４にかかる加速度を検出し、設定値以上の加速度が検出されると制御回路１３がソレノイド１１を作動させる。ソレノイド１１が作動すると針１２は左方向へと移動し、カートリッジ蓋５０２の肉薄部５０４を貫通することでカートリッジ本体５０１内部に貯蔵された高圧ガスが外部へと噴出し、この圧力によってブレーキ２０７が作動する。

また、本実施の形態においては、加速度検出器４に所定の加速度が加わるとウエイト４０２が移動し、針４０３がカートリッジ蓋５０２を貫通することで高圧ガスが噴出される構成としたが、針４０３を設けず、ウエイト４０２の移動に伴ってカートリッジ蓋５０２が開閉する構成としてもよい。さらに、ガスカートリッジ５に気体注入口を設け、カートリッジ本体５０１から高圧ガスが噴出されたのちに再注入可能な構成としてもよい。これらの構成を用いると、ブレーキ２０７が作動するたびにガスカートリッジ５を交換する必要が無いことから、使用する際のコストが削減できる。

また、本実施の形態においてブレーキ２０７を作動する手段はガスカートリッジ５内部に貯蔵された高圧ガスの圧力となる構成としたが、これ以外の方法でブレーキを作動させてもよい。例えば、ライニング２０７ｂを歯受金具２０２側に付勢するスプリング等の弾性体を設け、通常作業時は該スプリングが圧縮されライニング２０７ｂと歯受金具２０２は当接しないが、所定の加速度が加わるとスプリングが解放されライニング２０７ｂが歯受金具２０２に当接するように付勢される構成としてもよい。

また、本実施の形態においてブレーキ２０７はライニング２０７ｂが歯受金具２０２に当接し刈刃２の回転を制動するディスクブレーキ状の構成としたが、例えば回転軸２０１の周囲に巻きつくようにバンドブレーキを設け、所定の加速度が加わるとバンドブレーキが回転軸２０１を締付けることにより刈刃３の回転を制動する構成としてもよい。

また、本実施の形態においてギヤケース２は刈刃３の外周側へ伸長可能な袋状のエアバッグ９を備え、刈刃３の周囲を保護できる構成としたが、ギヤケース２が折り畳み式の可動保護カバーを設け、所定の加速度が加わると前記可動保護カバーが刈刃３の外周を覆うように展開する構成としてもよい。

また、本実施の形態においては動力源がエンジンである刈払機であるものとしたが、同様の回転工具で、作業者が携えて使用される携帯用作業機であれば、動力源を問わず同様の効果を奏することは明らかである。

１ 刈払機
２ ギヤケース
２０１ 回転軸
２０２ 歯受金具
２０３ 歯押金具
２０４ ナットカバ
２０５ ナット
２０６ ピストンスプリング
２０７ ブレーキ
２０７ａ ピストン
２０７ｂ ライニング
２０８ 駆動歯車
２０９ 従動歯車
２１０ ガス伝達路
２１１ 分岐路
３ 刈刃
４ 加速度検出器
４０１ 内壁
４０２ ウエイト
４０３ 針
５ ガスカートリッジ
５０１ カートリッジ本体
５０２ カートリッジ蓋
５０３ 雄ねじ部
５０４ 肉薄部
６ スプリング
７ ガス管
８ 雌ねじ部
９ エアバッグ
１０ 加速度センサ
１１ ソレノイド
１２ 針
１３ 制御回路
１４ 小型空冷２サイクルガソリンエンジン
１５ シャフト
１６ 駆動軸
１７ 回転方向
１８ 反発方向
１９ 電源

Claims (7)

1. 駆動源と、
   前記駆動源により回転させられ、対象を切断する先端工具を有する駆動部と、
   前記駆動部の回転を制動する制動手段と、を備えた携帯用作業機において、
   前記制動手段を作動させる力を蓄積可能な蓄力手段を備える、
   ことを特徴とする携帯用作業機。
2. 前記蓄力手段は気体を蓄積可能な蓄圧部であり、前記力は前記気体が有する圧力である、ことを特徴とする、請求項１に記載の携帯用作業機。
3. 前記制動手段は、前記力により前記駆動部へ当接することで回転を制動する当接部を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の携帯用作業機。
4. 加速度を検出する加速度検出器を備え、
   前記加速度検出器が検出する加速度が設定値を超えると、前記力が解放される、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の携帯用作業機。
5. 前記加速度検出器は、移動可能に設けられたウエイト部と、前記ウエイト部に接続され、前記ウエイト部の移動を抑制するばね部と、を有し、
   前記加速度により前記ウエイトが移動すると前記力が解放される、ことを特徴とする請求項４に記載の携帯用作業機。
6. 前記作業機は、前記先端工具の回転径方向における外周側へ伸長可能な可変保護部を備え、
   前記可変保護部は前記力により伸長する、ことを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の携帯用作業機。
7. 前記作業機は、前記先端工具の回転径方向における外周側へ伸長可能な袋状のエアバッグを備え、前記エアバッグの内部へ前記気体が進入することで伸長する、ことを特徴とする請求項２に記載の携帯用作業機。