JP4369085B2 - パワーレバー式切断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切断装置に係り、より詳しくは、刈り込み機（pruner）などのパワーレバー式切断装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
様々な植物材料から小枝及び大枝を切断又は切削するため使用される切断装置は、典型的には、手で握る形式であり、枢動可能ジョイントの回りを協働係合するように配置された伸長部材即ちハンドルを有する。特に、例えば刈り込み用の手ばさみ又は大ばさみは、打ち抜き金属又は鍛造金属、或いは、他の適切な金属から作られた、枢動可能ジョイントの回りを協働的に係合するように配置された２つの伸長部材から略構成される。典型的には、各々の部材は、その前端部に形成された顎部分と、突起部と、該顎部分及び突起部に接続された一対のハンドルと、を備える。
【０００３】
従来の枢動刈り込み機の場合では、枝を切断するとき、該枝に印加される切断力は、切断プロセスの間に一定である。典型的には、切断力は、その最大の状態にあり、切断ブレードが枝即ち切断された対象の中央部に達した後はほとんどない状態となることが必要である。典型的な従来の刈り込み機は、ハンドル及び刈り込み機の切断顎部を接続する１つのリベットを備えた、簡単なはさみ状機構を有する。そのような構成では、ツールの切断力は、切断プロセスの任意の瞬間で、これと同時にハンドルを強く握る手の力にのみ依存する。切断ブレードの切断力を増加させるため、枢動点の回りでより大きいモーメントを発揮するように、より長いハンドルを持つことは、稀ではない。しかし、そのようなより長いハンドルは扱いにくく、一つの手で使用するのが困難であり、ブレードによって経験される抵抗にも拘わらず、力は全切断プロセスの間に一定である。
【０００４】
既知のはさみ状刈り込み機構成では、典型的には、人差し指及び中指が切断プロセスの間に部分的にしか用いられない。それらの指は典型的には、切断ツールの顎部の枢動点に最近接の指であるので、それらのパワーは、枢動点の回りに大きなトルクを生成することができない。それら２つの指により移動される距離は、切削ツールのハンドルを把持する同じ手の薬指及び小指と比べても短い。
【０００５】
上述したように、従来の刈り込み機では、切断ストロークのピークパワーは、切断される小枝又は大枝の中央部分をブレードが通過するとき達成される。しかしながら、切断ストロークが枝を通過しつつ継続されるとき、大きなパワーは必要とされず、その結果、切断される小片により与えられる抵抗が減少されるとき、切断ストロークの端部で比較的強い衝撃を生じさせる。そのような強い衝撃は、「スナップ効果（snap-effect）」として説明されてきた。
【０００６】
スナップ効果の問題、並びに、切断装置を動作させる手の全ての指により発揮される力を最大にするという問題に取り組むため様々な試みがなされてきた。例えば、本願出願人の譲受人は、切断される対象に対して顎部により印加される切断力を増加させるため、ツールの伸長部材の間でラックピニオン機構を利用した枢動ハンドツールを販売している。本願譲受人の枢動ハンドツールの別の実施形態は、細長い可撓性エレメントと、ハンドルの回転軸から所定距離のところにツールのハンドル内に形成された溝と、を提供する。しかし、これら２つの装置の両方ともが複雑であり、組み立て及び製造が困難である。他の装置は、必要な力を提供するためのより長いハンドルか、又は、スプリング若しくは固定顎部及び可動顎部の間で枢動されるロッキングアーム（rocking arm）の組み合わせであって、該ロッキングアームが溝を通って案内され、顎部で印加される力を変化させるため様々なノッチと係合する、当該組み合わせのいずれかを利用する。そのような機構は、当該装置を作動させる指又は手に亘って力を分配もせず、切断ストロークの端部におけるスナップ効果を最小若しくは無くなるようにもしない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
かくして、切断プロセスの間に互いに向かってハンドルの直線運動を提供する、例えば刈り込み機等の切断装置に対する必要性が存在する。切断ストロークの間にオペレータの手の指の全てにより発揮される力を最大にする切断装置に対する必要性も存在する。切断ツールのブレード及び顎部の切断ストロークの間に可変の切断力を利用する切断装置又は刈り込み機に対する追加の必要性が存在する。切断ストロークの端部において、「スナップ効果」を最小にし或いは無くしてしまう切断装置又は刈り込み機に対する更なる必要性が存在する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ブレード及び顎部が切断対象を通って移動するとき可変の態様で切断装置即ち刈り込み機の出力した力（即ち、切断対象に印加された力）を増加させる。本発明は、切断プロセスの間にパワーを増加させるようにハンドルが枢動点の回りのモーメントを増加させるため、より長いハンドルに依存することはない。本発明によれば、より多くの力が、ブレード及び顎部を一緒に保持するリベットの回りの力を変更する代わりに、ブレードを回転させるため使用される。本発明の切断装置の２つの伸長部材即ちハンドルに連結されたパワーレバーは、これらのハンドルを直線的態様で互いに向かって移動させる。その効果は、オペレータの手の指全てにより発揮される力を最大にすることである。
【０００９】
本発明に係るパワーレバー式切断ツールは、中央開口、前方に延在するブレード、及び、該中央開口から隔てられた第２の開口を持つ後方に延在する突起部を有する金属プレートと、末端部で顎部により終わっている第１のハンドルを含む、第１の伸長部材と、第２のハンドルと該第２のハンドルに直角に配置された取り付け指部とを含む第２の伸長部材と、第１の端部及び第２の端部を有するパワーレバーと、を含む。第１の伸長部材及び第２の伸長部材は、第１及び第２のカプラーによって、中央開口及び第２の開口のところでプレートに枢動可能に各々接続され、更に第１のハンドルは第４のカプラーによってパワーレバーの一方の端部に枢動可能に接続され、取り付け指部は第３のカプラーによってパワーレバーの別の端部に接続される。これによって、該パワーレバーは、第１及び第２の伸長部材の互いに向かう運動を、ブレード及び顎部の枢動運動に対して直線運動に接近させ、ブレード及び顎部が閉じられたとき第１、第４及び第３のカプラーがこの順番に整列する。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、刈り込み機は、金属プレート及びパワーレバーに連結された、第１の伸長部材及び第２の伸長部材を含む。金属プレートは、中央開口、前方に延在するブレード、及び、該中央開口から隔てられた第２の開口を持つ後方に延在する突起部を有する。顎部が第１の伸長部材に取り付けられる。パワーレバーは、第１の端部及び第２の端部を有する。第１のカプラーは、中央開口内に枢動可能に取り付けられ且つ第１の伸長部材をプレートに結合する。このとき第２のカプラーが第２の開口内に枢動可能に取り付けられ且つ第２の伸長部材をプレートに結合する。パワーレバーは、パワーレバーの第１の端部を第２の伸長部材により形成され該第２の伸長部材に対し直角に配置された取り付け指部に枢動可能に連結する第３のカプラー及びパワーレバーの第２の端部を第１の伸長部材に枢動可能に連結する第４のカプラーによって、第１及び第２の伸長部材に連結される。パワーレバーは取り付け指部に連結されており、該パワーレバーは、第１及び第２の伸長部材の互いに向かう運動を、ブレード及び顎部の枢動運動に対して直線運動に接近させ、ブレード及び顎部が閉じられたとき第１、第４及び第３のカプラーがこの順番に整列する。
【００１１】
一例としての切断装置は、中央開口、前方に延在するブレード、及び、該中央開口から隔てられた第２の開口を持つ、後方に延在する取り付け手段を有する、切断手段を含む。第１の把持手段は、末端部で顎部により終わっている第１のハンドルを含む。第２の把持手段は、第２のハンドルを含み、てこ作用手段は、第１の端部及び第２の端部を有する。第１の把持手段及び第２の把持手段は、結合手段によって、中央開口及び第２の開口のところで切断手段に枢動可能に各々接続され、更にてこ作用手段の一方の端部に各々枢動可能に接続され、これによって、第１及び第２の把持手段の直線運動に応答して、ブレード及び顎部を枢動運動させるように第２の把持手段が第１の把持手段に向かって直線的に移動する。本発明の一態様では、第２の把持手段は、てこ作用手段の一方の端部と係合するように構成された抵抗手段を備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、少なくとも１つの枢動可能ジョイントの回りを協働して係合するため配置された伸長部材を有する枢動切断ツールに関する。ここで、ツールのハンドルに印加された力は、切断されるべき半加工品と係合する顎部に送られる。典型的な用途は、小枝、大枝及び幹など植物材料を切断するための刈り込み機である。
【００１３】
図面を参照すると、切断装置１０即ち刈り込み機は、金属プレート１６と、第１の伸長部材１２と、第２の伸長部材１４と、パワーレバー４４と、を備える。金属プレート１６は、中央開口部３８と、前方に延在するブレード３４と、後方に延在する突起部３６と、を有し、突起部３６は中央開口３８から隔てられた第２の開口４０を有する。第１の伸長部材１２は、第１のハンドル１８を備え、該第１のハンドル１８は顎部２０により末端部１９のところで終わっている。第２の伸長部材１４は、第２のハンドル２２を備える。パワーレバー４４は、剛性の細長いロッド、即ち、第１の端部４６及び第２の端部４８を有するバーである。パワーレバー４４は、後述するように、カプラー即ち留め具を受け入れるため第１の端部４６及び第２の端部４８の近傍に各々開口が設けられている。対応する開口は、第１及び第２の伸長部材１２、１４内に各々設けられる。金属プレート１６のブレード３４は、ブレード３４の切断エッジのいずれかの側又は両側に斜角を付けた切断エッジを形成することができる。中央開口３８は、顎部２０の後端部の近傍で、プレート１６を第１の伸長部材１２に連結するためカプラー即ち留め具を受け入れるようにサイズが定められている。第２の伸長部材１４は、第２の開口４０において第２の伸長部材１４及び金属プレート１６を係合させるカプラー即ち留め具によってプレート１６に連結される。これらのカプラーは、第１及び第２の伸長部材を結合させるための手段を提供する。
【００１４】
第１及び第２の伸長部材１２、１４の各々は、中央開口３８及び第２の開口４０のところでプレート１６に夫々枢動可能に接続される。図１を見よ。更に加えて、第１及び第２の伸長部材１２、１４は、パワーレバー４４の一方の端部に、各々、枢動可能に接続される。パワーレバー４４の第１の端部４６は、パワーレバー４４内の開口及び第２の伸長部材１４内のこれと対応する開口に取り付けられたカプラー５４によって、第２の伸長部材１４に連結される。パワーレバー４４の他方の端部４８は、パワーレバー４４内の開口及び第１の伸長部材１２内のこれと対応する開口を通過したカプラー５６によって、第１の伸長部材１２に連結される。カプラー５４，５６は、例えば、ボルト又は好ましくはリベットなどの従来形式の留め具とすることができる。留め具即ちカプラーは、開口内に充填されたプラスチックを提供されてもよく、該開口には、カプラー即ち留め具がパワーレベル４４の開口及び伸長部材１２、１４の開口内へと挿入されたとき螺号されるねじ切り孔が形成される。カプラーは、伸長部材１２、１４内に鋳造され且つパワーレバーの開口と整列された、金属又は他の適切な材料でできたピンとすることも考えられる。
【００１５】
パワーレバー４４が第１及び第２の伸長部材１２、１４に連結された場合、第２の伸長部材１４は、中央開口３８及び第２の開口４０の回りの第１及び第２のハンドル１８、２２の枢動運動に応答した、ブレード３４及び顎部２０の枢動可能運動のため、第１の伸長部材１２に向かって直線的に移動する。本発明の切断装置１０の２つの伸長部材即ちハンドル１２、１４に連結されたパワーレバー４４は、該ハンドル１２、１４を、直線的な態様で互いに向かって移動させる。その効果は、オペレータの手の指により発揮させる力を最大にすることである。パワーレバー４４は、伸長部材１２、１３を一緒に結合させ、切断ブレードを接続する枢動点の回りのモーメント力を最小にし、又は、無くしてしまう。従来技術の切断装置は、１つ又はそれ以上の枢動点を有し、該枢動点の回りで、ハンドル及びブレードが回転し、これによって、切断ストロークの間に枢動点の回りにモーメント力を発生させる。本発明の切断装置１０は、オペレータがハンドルを一緒に強く握ったときパワーレバー４４を通して伸長部材１２、１４に分与される直線運動のため、そのような態様では作動しない。
【００１６】
図３（ａ）乃至図３（ｇ）は、切断ブレード３４及び顎部２０の間で約６０°の角度をなした状態から、角度０°、即ち、ブレード３４が顎部２０で閉じられた状態となるまで切断ブレード３４が顎部２０に向かって移動するときの、第１の細長いブレード１２に向かう第２の細長いブレード１４の直線運動を示している。ブレード３４の切断運動の間に第１の細長いブレード１２に向かう第２の細長いブレード１４のそのような直線運動の効果は、第２の伸長部材１４のハンドル２２の回りを握るオペレータの手の４つの指全ての力を利用する。換言すれば、切断ストロークの間に、手の人差し指及び中指により印加される力は、それと同じ手の薬指及び小指により印加される力と略同じとなる。
【００１７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されたような切断装置１０の切断ストロークの開始時では、ブレード３４は、より迅速に移動し、該ブレードが切断されるべき対象（図示せず）と最初に係合するときは、パワーがより少ない状態である。切断プロセスが前進し、該ブレード３４が切断対象を通って移動し、図３（ｄ）に示された約３０°の角度において切断対象の略中央部に達したとき、第１及び第２の伸長部材１２、１４は、平行位置に近い状態にある。当該位置は、第２の伸長部材１４の直線運動を強制したパワーレバー４４がもたらした結果である。これによって、カプラー即ちリベット５０、５２を強く圧迫する代わりに、ブレードを回動即ち移動させることに、より多くのパワーを差し向ける結果となる。図３（ｆ）に示されたようにブレードの角度が１０°に達したとき、カプラー５０、５４及び５６は、直線ラインに接近し、結合機構は、４レバートグル（4-lever toggle）として作動する。ブレード角度がゼロとなった状態でブレード３４が顎部で閉じたとき、カプラー即ち留め具５０、５４及び５６は、直線ラインに更に接近し、ブレードを遅くし、切断対象を通した最終的な切断をソフトに且つ楽にし、これによって、従来技術の切断装置で経験される「スナップ効果」を無くす。
【００１８】
切断装置１０は、第２の伸長部材１４に、パワーレバー４４の一方の端部と係合するため形成された取り付け指部２４を備えることもできる。取り付け指部２４は、１部品として第２の伸長部材１４と一体成形することができ、結合機構に追加の機械的利点を提供し、及び、切断装置１０の切断ストロークを通してパワーレバー４４に対抗する。切断装置１０の別の実施形態では、顎部２０は、アンビル（anvil）２１及びブレード（blade）２３のうちいずれかとして形成することができる。図１及び図２を見よ。顎部２０のアンビル及びブレードのいずれかの形態への選択は、製造時になされ、その設計は、ツール１０が使用される適切な用途に対して決定される。第１及び第２の伸長部材１２、１４は、例えばプラスチックなどの鋳造可能材料から作ることができ、中実固体又は中空部材のいずれかとして形成され得る。第１の伸長部材１２を、製造プロセスの間に顎部２０へと成形することができることも考えられる。好ましい実施形態では、鋳造可能材料から構成された第１及び第２の伸長部材１２、１４及び金属製のプレート１６を少なくとも有するが、第１及び第２の伸長部材１２、１４、パワーレバー４４及びプレート１６を全て金属から製造することも考えられる。
【００１９】
本発明に係るパワーレバー型切断装置が提供されたが、本発明は上記例に限定されないことは明らかである。例えば、本発明に係る切断ツールは、２つのパワーレバーを設け、各々のパワーレバーを第１の伸長部材及び第２の伸長部材の各々の一方の側に取り付け、これによって２つのパワーレバーの間にこれらの伸長部材を挟み込むことができる。そのような形態は、パワーレバーに対してより薄い材料を使用することを容易にする。切断装置は、好ましい実施形態の１つで説明されたような、アンビルと協働するブレードの代わりに、バイパス刈り込み機（bypass pruner）のように、一対の対向する切断ブレードを用いて構成することもできる。審美的に楽しめる経かたびら又は表層を切断装置に適用し、パワーレバーと、第１及び第２の伸長部材及びプレートの部分とを包み込むことも考えられる。伸長部材を互いに接近し或いは遠ざけるように移動させるためパワーを提供するべく動力源を切断装置に連結することができることも考えられる。例えば、バッテリー駆動、油圧駆動又は内燃エンジンを動力源として使用することができる。その他の構成も、本発明の範囲内にあるとみなされ、本明細書中に開示された、設計、構成要素の配列及び製造工程において、本発明の請求の範囲から逸脱することなく、他の置換、変形、変更及び省略をなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、パワーレバー切断装置の一例としての実施形態の側部平面図である。
【図２】図２は、パワーレバー無しのパワーレバー切断装置の一例としての実施形態の側部部分斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、ブレード及び顎部が互いに対し約６０°だけ開いた状態におけるパワーレバー切断装置の一例としての実施形態の側部平面図である。
図３（ｂ）は、ブレード及び顎部が互いに対し約５０°だけ開いた状態における、図３（ａ）に示されたパワーレバー切断装置の一例としての実施形態の側部平面図であり、第１の伸長部材に向かう第２の伸長部材の直線運動を示す。
図３（ｃ）は、ブレード及び顎部が互いに対し約４０°だけ開いた状態における、図３（ａ）に示されたパワーレバー切断装置の一例としての実施形態の側部平面図であり、第１の伸長部材に向かう第２の伸長部材の直線運動を示す。
図３（ｄ）は、ブレード及び顎部が互いに対し約３０°だけ開いた状態における、図３（ａ）に示されたパワーレバー切断装置の一例としての実施形態の側部平面図であり、第１の伸長部材に向かう第２の伸長部材の直線運動を示す。
図３（ｅ）は、ブレード及び顎部が互いに対し約２０°だけ開いた状態における、図３（ａ）に示されたパワーレバー切断装置の一例としての実施形態の側部平面図であり、第１の伸長部材に向かう第２の伸長部材の直線運動を示す。
図３（ｆ）は、ブレード及び顎部が互いに対し約１０°だけ開いた状態における、図３（ａ）に示されたパワーレバー切断装置の一例としての実施形態の側部平面図であり、第１の伸長部材に向かう第２の伸長部材の直線運動を示す。
図３（ｇ）は、ブレード及び顎部が互いに対し約０°だけ開いた状態における、図３（ａ）に示されたパワーレバー切断装置の一例としての実施形態の側部平面図であり、第１の伸長部材に向かう第２の伸長部材の直線運動を示す。
【符号の説明】
１０ 切断装置（刈り込み機）
１２ 第１の伸張部材
１４ 第２の伸張部材
１６ 金属プレート
１８ 第１のハンドル
１９ 末端部
２０ 顎部
２１ アンビル
２２ 第２のハンドル
２３ ブレード
２４ 取り付け指部
３４ 前方に延在するブレード
３６ 突起部
３８ 中央開口
４０ 第２の開口
４４ パワーレバー
４６ 第１の端部
４８ 第２の端部
５０、５２、５４、５６ （第１、第２、第３、第４の）カプラー

Claims (12)

1. 切断装置であって、
   中央開口、前方に延在するブレード、及び、該中央開口から隔てられた第２の開口を持つ後方に延在する突起部を有する金属プレートと、
   末端部で顎部により終わっている第１のハンドルを含む、第１の伸長部材と、
   第２のハンドルと該第２のハンドルに直角に配置された取り付け指部とを含む、第２の伸長部材と、
   第１の端部及び第２の端部を有するパワーレバーと、
   を含み、
   前記第１の伸長部材及び前記第２の伸長部材は、第１及び第２のカプラーによって、前記中央開口及び前記第２の開口のところで前記プレートに枢動可能に各々接続され、更に前記第１のハンドルは第４のカプラーによって前記パワーレバーの前記第２の端部に枢動可能に接続され、前記取り付け指部は第３のカプラーによって前記パワーレバーの前記第１の端部に接続され、これによって、該パワーレバーは、前記第１及び第２の伸長部材の互いに向かう運動を、前記ブレード及び前記顎部の枢動運動に対して直線運動に接近させ、前記ブレード及び前記顎部が閉じられたとき前記第１、第４及び第３のカプラーがこの順番に整列する、前記切断装置。
2. 前記顎部は、アンビル及びブレードのうちいずれかとして形成される、請求項１に記載の切断装置。
3. 前記第１の伸長部材及び前記第２の伸長部材は、鋳造可能材料から作られる、請求項１に記載の切断装置。
4. 前記第１の伸長部材は、前記顎部へと成形される、請求項３に記載の切断装置。
5. 前記第１及び第２のハンドルは中空である、請求項３に記載の切断装置。
6. 前記取り付け指部は、１部品として前記第２の伸長部材と一体成形される、請求項１に記載の切断装置。
7. 第１の伸長部材及び第２の伸長部材を有する刈り込み機であって、
   中央開口、前方に延在するブレード、及び、該中央開口から隔てられた第２の開口を持つ後方に延在する突起部を有する金属プレートと、
   前記第１の伸長部材に取り付けられた顎部と、
   第１の端部及び第２の端部を有するパワーレバーと、
   前記中央開口内に枢動可能に取り付けられ、且つ、前記第１の伸長部材を前記プレートに結合する、第１のカプラーと、
   前記第２の開口内に枢動可能に取り付けられ、且つ、前記第２の伸長部材を前記プレートに結合する、第２のカプラーと、
   前記パワーレバーの第１の端部を前記第２の伸長部材により形成された取り付け指部に枢動可能に連結する第３のカプラーであって、該取り付け指部は前記第２の伸長部材に対し直角に配置された、前記第３のカプラーと、
   前記パワーレバーの第２の端部を前記第１の伸長部材に枢動可能に連結する第４のカプラーと、
   を含み、
   前記パワーレバーは前記取り付け指部に連結されており、該パワーレバーは、前記第１及び第２の伸長部材の互いに向かう運動を、前記ブレード及び前記顎部の枢動運動に対して直線運動に接近させ、前記ブレード及び前記顎部が閉じられたとき前記第１、第４及び第３のカプラーがこの順番に整列する、前記刈り込み機。
8. 前記取り付け指部は、１部品として前記第２の伸長部材と一体成形される、請求項７に記載の刈り込み機。
9. 前記顎部は、アンビル及びブレードのうちいずれかとして形成される、請求項７に記載の刈り込み機。
10. 前記第１の伸長部材及び前記第２の伸長部材は、鋳造可能材料から作られる、請求項７に記載の刈り込み機。
11. 前記第１の伸長部材は、前記顎部へと成形される、請求項１０に記載の刈り込み機。
12. 前記第１及び第２の伸長部材は中空である、請求項１０に記載の刈り込み機。

Images