JP2021023187A - 往復動刈刃装置及び手持ち作業機 - Google Patents

Abstract

【課題】往復動刈刃装置における刈刃の往復動を円滑に行い、往復動刈刃装置を用いた刈り払い機において、振動や騒音を抑止する。【解決手段】往復動刈刃装置は、厚さ方向に互いに重ねた状態で配置される一対の往復動刈刃と、往復動刈刃を往復動させる伝動機構を具備する伝動ケースとを備え、伝動機構は、一対の偏心カムと、一対の偏心カムにそれぞれ嵌合する嵌合孔を有する一対の往復移動体とを備え、往復移動体は、往復動刈刃の移動方向と平行で且つ偏心カムの回転軸を通る軸線に沿って移動自在にガイドされている。【選択図】図４

Description

本発明は、往復動刈刃装置及びこれを備えた手持ち作業機に関するものである。

往復動式（所謂バリカン式）の刈刃を具備した往復動刈刃装置を備えたものとしては、枝葉の刈り込みや剪定作業を行う刈り込み機（ヘッジトリマー）が一般に知られている（下記特許文献１参照）。

また、往復動刈刃は、一般の刈り払い機に採用されている回転刃やナイロンカッターに比べると、作業時に飛散物が発生し難い利点があるので、この利点を生かし、手持ち式の操作桿の先端に往復動刈刃装置を装備して地面の草刈り作業を行う刈り払い機が提案されている（下記特許文献２参照）。

前述した従来技術は、駆動軸を介して伝動ケース内のギア機構に動力を伝達し、ギア機構のクランクアームに往復動刈刃を連結している。ギア機構は、駆動軸から伝動ケース内に軸支された伝動軸に動力を伝達し、伝動軸の回転によって偏芯回転するクランクにクランクアームを連結して、クランクアームの先端を固定軸周りに揺動させている。そして、その揺動幅で、クランクアームの先端に連結した往復動刈刃を往復動させている。

特開２００８−１３６３７０号公報 特開２０１６−４９０８２号公報

前述した従来技術のギア機構では、クランクアームの先端が円弧運動をするので、往復動刈刃の移動方向を交差する方向にもクランクアームの先端が移動することになり、その移動をクランクアームの先端と刈刃との連結部分で逃がす構造になっている。このため、往復動するようにガイドされている刈刃に異なる方向の振動が加わることになって、刈刃が円滑な往復動作を行えず、振動や騒音が起こりやすくなるという問題があった。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものであり、往復動刈刃装置における刈刃の往復動を円滑に行うこと、往復動刈刃装置を用いた刈り払い機において、振動や騒音を抑止すること、などが本発明の課題である。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
厚さ方向に互いに重ねた状態で配置される一対の往復動刈刃と、前記往復動刈刃を往復動させる伝動機構を具備する伝動ケースとを備え、前記伝動機構は、一対の偏心カムと、一対の前記偏心カムにそれぞれ嵌合する嵌合孔を有する一対の往復移動体とを備え、前記往復移動体は、前記往復動刈刃の移動方向と平行で且つ前記偏心カムの回転軸を通る軸線に沿って移動自在にガイドされていることを特徴とする往復動刈刃装置。

このような特徴を備えた本発明によると、伝動機構の往復移動体が往復動刈刃の移動方向と平行で且つ偏心カムの回転軸を通る軸線上に沿って移動自在にガイドされているので、往復動刈刃装置における刈刃の往復動を円滑に行うことができ、往復動刈刃装置を用いた刈り払い機などにおいて、振動や騒音を抑止することができる。

本発明の実施形態に係る往復動刈刃装置の外観斜視図。 本発明の実施形態に係る往復動刈刃装置の分解斜視図。 伝動ケース内部の伝動機構を示した斜視図。 伝動ケース内部の伝動機構を示した平面図。 往復動刈刃装置を備える手持ち作業機を示す説明図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１及び図２に示すように、往復動刈刃装置１は、一対の往復動刈刃（以下単に刈刃という）２と、伝動ケース３と、刈刃支持部材４とを備えており、刈刃２を互いに摺動させて往復動させることで、草木などの刈り込みや刈り払いを行うものである。

刈刃２は、金属板からなる２枚の刃物２Ａ，２Ｂを厚さ方向（図示Ｚ方向）に互いに重ねた状態で配備している。刈刃２を構成する各刃物２Ａ，２Ｂは、長手方向（図示Ｘ方向）に延長している平板状の基部２０と、長手方向に交差する方向（図示Ｙ方向）に突設されている複数の刃部２１を備えている。

刃物２Ａ，２Ｂの基部２０は、刈刃支持部材４に支持される部分であり、締結部材（後述する調整ネジ）が貫通する複数の長孔２０Ａが刈刃２の長手方向（図示Ｘ方向）に沿って設けられている。この長孔２０Ａは、刈刃２が往復移動する移動方向を規定している。

刃物２Ａ，２Ｂに設けられる刃部２１は、図示のようにＹ方向の両側に設けても良いし、片側のみに設けても良い。この刃部２１は、所謂バリカン刃であり、２枚の刃物２Ａ，２Ｂを長手方向に沿って互いに摺動させることで、一方の刃物２Ａの刃部２１と他方の刃物２Ｂの刃部２１の間に挟まる草などに切断作用を加える。

伝動ケース３は、刈刃２を往復動させる伝動機構が配備されている。伝動機構は図示省略した駆動軸の回転を往復動に変換するものであり、刈刃２の長手方向（図示Ｘ方向）に往復移動自在に支持される往復移動体（コネクティングロッド）３０（３０Ａ，３０Ｂ）や偏心カム３１などを備えている。

図３及び図４に示すように、往復移動体３０（３０Ａ，３０Ｂ）は、その先端部に各刃物２Ａ，２Ｂにおける基部２０にそれぞれ連結する連結部３０ｔが設けられている。この連結部３０ｔは、刈刃２の長手方向に直交する方向（図示Ｙ方向）に向けて突出する凸部を有している。そして、連結部３０ｔが連結する基部２０の被連結箇所には、前述した連結部３０ｔ（凸部）が着脱自在に係合する凹部２０Ｂが設けられている。

往復移動体３０（３０Ａ，３０Ｂ）は、それぞれ偏心カム３１が嵌合する嵌合孔３０ｍとガイド孔３０ｎを備えている。伝動ケース３には支持部材３２を介してガイド部材３２Ａが固定されており、このガイド部材３２Ａに往復移動体３０のガイド孔３０ｎが係合している。ガイド孔３０ｎは、図示Ｘ方向に沿って、嵌合孔３０ｍの左右両側に一対設けられている。

刈刃支持部材４は、伝動ケース３に取り付けられ、一対の刈刃２（刃物２Ａ，２Ｂ）の基部２０を挟んで、刈刃２を長手方向（図示Ｘ方向）に移動自在に支持している。この刈刃支持部材４は、図示の例では、刈刃２の長手方向（図示Ｘ方向）に延びる一対の支持板（上支持板４Ａと下支持板４Ｂ）を備えている。

刈刃支持部材４の上支持板４Ａと下支持板４Ｂは、間にスペーサ４０を介して締結されることで、一対の刈刃２が収容されるスペースを保持しており、このスペースを保持した状態で、伝動ケース３に独立して取り付けられている。そして、一対の刈刃２は、前述したスペース内に収容されて、刈刃支持部材４に対して着脱自在に取り付けられている。

刈刃２及び刈刃支持部材４の締結・支持構造を説明すると、先ず、刈刃支持部材４の上支持板４Ａは、取り付けネジ４１を伝動ケース３の孔３Ａに通して、上支持板４Ａのネジ孔４１Ａにねじ込むことで、伝動ケース３に独立して取り付けられている。これに対して、上支持板４Ａと下支持板４Ｂは、一対の刈刃２には干渉しない締結箇所４２Ａで、締結ネジ４２によって締結されている。締結ネジ４２は、下支持板４Ｂの孔とスペーサ４０を貫通して、上支持板４Ａの締結箇所４２Ａにねじ込まれる。これにより、上支持板４Ａと下支持板４Ｂは、間にスペーサ４０の厚さスペースを確保した状態で締結され、この状態で伝動ケース３に取り付けられている。この際、上支持板４Ａと下支持板４Ｂは、スペーサ４０を介して締結ネジ４２で一体化されることで、締結された箇所が竹における節のように働くことになり、軽量化を図りながら刈刃２及び刈刃支持部材４の剛性を高めることができる。

上支持板４Ａと下支持板４Ｂに挟まれる一対の刈刃２（刃物２Ａ，２Ｂ）は、前述した締結箇所４２Ａとは異なる箇所で、調整ネジ４３（４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ）によって、刈刃支持部材４に往復動自在に支持されている。ここで、４本の調整ネジ４３のうち２本の調整ネジ４３Ａ，４３Ｄが、ワッシャ４４に挿入されて、一対の刈刃２の長孔２０Ａを通って上支持板４Ａのネジ孔４５にねじ込まれ、固定ナット４６にて固定されている。また、別の２本の調整ネジ４３Ｂ，４３Ｃが、下支持板４Ｂの孔に挿入されて、一対の刈刃２の長孔２０Ａを通って上支持板４Ａのネジ孔４５にねじ込まれ、固定ナット４６にて固定されている。

この際、調整ネジ４３Ａ，４３Ｄは、ワッシャ４４と上支持板４Ａとの間隔を調整することで、両者間に挟まれている２枚の刃物２Ａ，２Ｂの隙間を調整できるようになっている。また、調整ネジ４３Ｂ，４３Ｄは、上支持板４Ａと下支持板４Ｂとの間隔を調整することで、両者間に挟まれている２枚の刃物２Ａ，２Ｂの隙間を調整できるようになっている。

刈刃２と伝動ケース３内の伝動機構との連結は、図３及び図４に示すように、往復移動体３０の連結部３０ｔが刈刃２の基部２０に連結しているのみであり、連結部３０ｔの凸部が基部２０の同方向に凹む凹部２０Ｂに係合しているのみであるから、一対の刈刃２を引き抜くことで、簡単に一対の刈刃２を伝動ケース３と刈刃支持部材４から取り外すことができる。

基部２０に設けられている凹部２０Ｂが、基部２０の長手方向中央付近に設けられているものでは、基部２０の中央付近を刈刃支持部材４の中央付近に合わせるだけで、簡単に凹部２０Ｂを往復移動体３０の連結部３０ｔ（凸部）に係合させることができ、速やかに刈刃２と伝動機構の連結を行うことができる。また、凹部２０Ｂが基部２０の中央付近から外れているものであっても、往復移動体３０の連結部３０ｔは、上支持板４Ａと下支持板４Ｂの間で視認できるので、連結部３０ｔの凸部を目視しながら、簡単に連結部３０ｔを基部２０の凹部２０Ｂに係合させることができる。

また、刈刃支持部材４に対して一対の刈刃２の取り外しを行う際に、一対の刈刃２の各凹部２０Ｂに係合している各往復移動体３０の連結部３０ｔが互いに重なった位置にあると、取り外しの作業が行い易くなるだけでなく、一対の刈刃２を取り付ける際の作業も行い易くなる。しかしながら、刈刃２の動作を止めた時には、各刃物２Ａ，２Ｂは往復移動の途中位置で止められる場合があるので、通常は各刃物２Ａ，２Ｂの凹部２０Ｂの位置が相対的にずれた状態になっており、各連結部３０ｔの位置もずれた状態になっている。

上支持板４Ａにおける位置合わせ孔５０と刃物２Ａにおける位置合わせ孔５１と刃物２Ｂにおける位置合わせ孔５２と下支持板４Ｂにおける位置合わせ孔５３は、刈刃２を止めた時の刃物２Ａ，２Ｂの位置ずれを直すために設けられている。刈刃２を止めた後に、位置合わせ孔５０〜５３に工具（マイナスドライバーなど）を挿入して位置合わせを行うことで、刈刃２を刈刃支持部材４から取り外す前に、刃物２Ａ，２Ｂにおける凹部２０Ｂの位置ずれを直すことができ、凹部２０Ｂに係合する連結部３０ｔを互いに重なった位置に直すことができる。このような位置合わせを行うことで、刈刃支持部材４に対しての刈刃２の着脱作業が行い易くなる。この際の位置合わせが確認できるように、上支持板４Ａと刃物２Ａ，２Ｂには、位置合わせがなされたときに互いに重なり合う複数の孔が形成されている。

伝動ケース３内の伝動機構では、駆動軸の回転をギアで伝動して一対の偏心カム３１を回転軸３１Ｘの周りに回転させている。一対の偏心カム３１は、１８０°の位相差で一体に偏心回転する円盤体であり、一対の偏心カム３１は、一対の往復移動体３０Ａ，３０Ｂの嵌合孔３０ｍにそれぞれ嵌合している。

図４に示すように、一対の往復移動体３０Ａ，３０Ｂの嵌合孔３０ｍの左右両側に設けられているガイド孔３０ｎは、刈刃２の往復移動方向と平行に延設されている。また、ガイド孔３０ｎに係合するガイド部材３２Ａは、偏心カム３１の回転軸３１Ｘの中心Ｏｐを通る軸線Ｇｐ上であって、回転軸３１Ｘの中心Ｏｐから等しい距離Ｌに設けられている。これにより、一対の往復移動体３０Ａ，３０Ｂは、刈刃２の移動方向と平行で且つ偏心カム３１の回転軸３１Ｘの中心Ｏｐを通る軸線Ｇｐ上に沿って移動自在にガイドされている。

このような伝動機構によると、刈刃２に連結される一対の往復移動体３０Ａ，３０Ｂ自体が直線的に移動するようにガイドされており、そのガイドを行う一対のガイド部材３２Ａが、偏心カム３１の回転軸３１Ｘの中心Ｏｐを通り、回転軸３１Ｘの中心から等しい距離Ｌに設けられているので、一対の往復移動体３０Ａ，３０Ｂは、バランス良くガイド部材３２Ａや偏心カム３１からの反力を受けることになり、円滑な動作が可能になる。これにより、振動や騒音を抑止して、刈刃２（２Ａ，２Ｂ）を駆動することができる。

また、往復移動体３０Ａ，３０Ｂは、これらがガイドされる軸線Ｇｐに対して直交する方向に連結部３０ｔが突出して凸部を形成しており、刈刃２の基部２０には、軸線Ｇｐに直交する方向に凹部２０Ｂが設けられて、これに連結部３０ｔに係合しているので、軸線Ｇｐに沿って平行移動する往復移動体３０Ａ，３０Ｂの動きがそのまま効率良く刈刃２の往復動になる。これによって、刈刃２は揺動することなく安定した動きで往復動することができる。また、軸線Ｇｐと刈刃２（基部２０）までの距離を短く設定できるので、これによっても、往復移動体３０Ａ，３０Ｂの動作を効率良く刈刃２に伝達することができる。

図５は、前述した往復動刈刃装置１を備える手持ち作業機の一例を示している。図示の手持ち作業機１０は、操作桿１１を備えており、操作桿１１の先端部は、伝動ケース３に装備される操作桿装着部３３に装着されている。操作桿装着部３３は、角度調整機構３３Ａを介して伝動ケース３に装備されており、角度調整機構３３Ａによって、刈刃２の作業面に対する操作桿１１の立ち角度が調整できるようになっている。

操作桿１１の内部には、前述した伝動機構に動力を伝達する駆動軸（図示省略）が設けられている。また、操作桿１１の基端には、駆動軸を駆動する駆動部１２が配備され、更に、操作桿１１の基端側には、操作ハンドル１３が設けられている。操作ハンドル１３は、操作桿１１の上側に把持部１３Ａを有している。

駆動部１２は、操作桿１１内の駆動軸を介して往復動刈刃装置１を駆動するものであり、操作桿１１と略同軸に配置されるモータが内部に収容されるハウジング１４を備えている。ハウジング１４には、往復動刈刃装置１をオンオフ操作する操作スイッチ１４Ｂを備えたリアハンドル１４Ａが設けられ、また、ハウジング１４内のモータに給電するバッテリーユニット１５が外付けされている。

この手持ち作業機１０は、往復動刈刃装置１を備えた電動式の刈り払い機であり、刈刃２の長手方向が操作桿１１の長手方向に対して交差する方向に配備されていることで、操作桿１１の先端に往復動刈刃装置１がＴ字状に装備されている。この手持ち作業機１０は、操作ハンドル１３とハウジング１４のリアハンドル１４Ａを作業者が手で持って、操作桿１１を地面に対して所定の立ち角度にした状態で、往復動刈刃装置１を駆動して、往復動刈刃装置１を地面に沿って移動しながら刈り払い作業を行う。

このような手持ち作業機１０によると、操作桿１１を左右に振らなくても、往復動刈刃装置１の刈刃２の長手方向の幅が作業幅になり、作業者は、操作桿１１を前方に押しながら作業するだけで、前述した作業幅での刈り払い作業を行うことができる。このため、往復動刈刃装置１を素早く前進させながら作業を行うことが可能になり、作業効率の高い刈り払い作業を実現することができる。また、往復動刈刃で刈り払い作業を行うので、作業中の飛散物の発生を抑えることができる。これによって、作業者及びその周囲の安全を確保することができると共に、作業現場近くの他人の資産を傷付けることなく、刈り払い作業を行うことが可能になる。また、刈刃２の刃部２１を前後両側に設けている場合には、手持ち作業機１０を手前（作業者側）に引くことで、草の刈り残し処理などを容易に行うことができる。

また、この手持ち作業機１０によると、振動が少なく快適な作業を行うことができると共に、刈刃２の往復動に伴う騒音が抑えられているので、作業現場の周囲に騒音による悪影響を与えること無く、作業を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：往復動刈刃装置，
１０：手持ち作業機，１１：操作桿，１２：駆動部，
１３：操作ハンドル，１３Ａ：把持部，
１４：ハウジング，１４Ａ：リアハンドル，１４Ｂ：操作スイッチ，
１５：バッテリーユニット，
２：往復動刈刃（刈刃），２Ａ，２Ｂ：刃物，
２０：基部，２０Ａ：長孔，２０Ｂ：凹部，２１：刃部，
３：伝動ケース，３Ａ：孔，
３０，３０Ａ，３０Ｂ：往復移動体，
３０ｔ：連結部，３０ｍ：嵌合孔，３０ｎ：ガイド孔，
３１：偏心カム，３１Ｘ：回転軸，３２：支持部材，３２Ａ：ガイド部材，
３３：操作桿装着部，３３Ａ：角度調整機構，
４：刈刃支持部材，４Ａ：上支持板，４Ｂ：下支持板，４０：スペーサ，
４１：取り付けネジ，４１Ａ：ネジ孔，
４２：締結ネジ，４２Ａ：締結箇所，
４３（４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ，４３Ｄ）：調整ネジ，４４：ワッシャ，
４５：ネジ孔，４６：固定ナット，
５０，５１，５２，５３：位置合わせ孔，Ｏｐ：中心，Ｇｐ：軸線

Claims (5)

1. 厚さ方向に互いに重ねた状態で配置される一対の往復動刈刃と、前記往復動刈刃を往復動させる伝動機構を具備する伝動ケースとを備え、
   前記伝動機構は、
   一対の偏心カムと、
   一対の前記偏心カムにそれぞれ嵌合する嵌合孔を有する一対の往復移動体とを備え、
   前記往復移動体は、前記往復動刈刃の移動方向と平行で且つ前記偏心カムの回転軸を通る軸線に沿って移動自在にガイドされていることを特徴とする往復動刈刃装置。
2. 前記往復移動体には、前記嵌合孔の左右両側に一対のガイド孔が設けられ、
   前記伝動ケースには、前記ガイド孔に係合する一対のガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の往復動刈刃装置。
3. 一対の前記ガイド部材は、前記軸線上の前記回転軸から等しい距離に配置されていることを特徴とする請求項２記載の往復動刈刃装置。
4. 前記往復移動体の先端部には、前記往復動刈刃に設けた凹部に着脱自在に係合する凸部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の往復動刈刃装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の往復動刈刃装置を備える手持ち作業機であって、
   前記伝動ケースが先端部に装着される操作桿を備え、
   前記操作桿の内部には、前記伝動機構に動力を伝達する駆動軸が設けられ、
   前記操作桿の基端には、前記駆動軸を駆動する駆動部が配備され、
   前記往復動刈刃の長手方向が、前記操作桿の長手方向に対して交差する方向に配備されていることを特徴とする手持ち作業機。

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