JP5910858B2 - チェンソー - Google Patents

Description

本発明は、モータを駆動源として無端状のチェン刃を回転駆動して木材等の切断を行うチェンソーに関するものである。

チェンソーにおいては動力源としてエンジンや電気モータがある。エンジンチェンソーは一般的に遠心クラッチが備わっており、駆動軸の回転数が設定値を超えると、遠心クラッチがＯＮして駆動軸からチェン刃へと動力が伝達されてチェン刃が回転駆動され、駆動軸の回転数が設定値未満である場合には遠心クラッチがＯＦＦ状態にあって、駆動軸からチェン刃への動力伝達が遮断されてチェン刃は停止状態を維持する。

木材等の被切断物の切断中にチェンソーのはね返りが起きた場合、ハンドルを握っている手がハンドガードを前方に倒すとチェンブレーキが作動し、ガイドバーに沿うチェン刃の回転を停止させることができる。一方、電気モータを動力源とするチェンソーについては、ハンドガードの動作による機械的ブレーキや、特許文献１に記載のようにトリガスイッチを解除することにより電気モータが駆動停止されるよう構成された電気的ブレーキがある。

実開昭５５−１８０３１号公報

しかしながら、ハンドガードを回動させることによって作動するブレーキ機構の場合、ブレーキ装置が備わっていたとしても、ブレーキをかけるには作業者がハンドガードを移動させると同時にトリガを戻す必要があるのでその操作が煩わしく、自動的にブレーキを作動させるようにして欲しいとい要望があった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的はハンドガードやトリガの操作の有無に関わらないブレーキ装置を備えた操作性の良いチェンソーを提供することにある。

本発明の他の目的は、機械式ブレーキに加えて電気式ブレーキを備えたチェンソーを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、ブレーキ作動後のチェン刃の回転再開の手順を工夫することにより、安全性をさらに高めたチェンソーを提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、電力により駆動されるモータと、モータを収容するハウジングと、ハウジングに取り付けられるガイドバーと、モータによって駆動されガイドバーに巻回されるチェン刃と、チェン刃と噛合しながらチェン刃を駆動させるスプロケットと、モータの駆動力をクラッチ機構を介してスプロケットに伝達するチェンソーであって、クラッチ機構が作動したことを検出するスイッチを設け、スイッチによりクラッチ機構の作動を検出したらモータへの電力供給を停止させるように構成した。

本発明の他の特徴によれば、クラッチ機構は、スプロケットに形成された凹凸部と、凹凸部に対応する凹凸部を有しスプロケットに当接するようスプリングで付勢されるクラッチ部材と、クラッチ部材にモータの回転力を伝達するスプライン接合されたスピンドル含んで構成され、チェン刃に過大な付加が加わりクラッチ部材がスプリングに抗う方向にスピンドルの軸方向を摺動したときにクラッチ部材からスプロケットへの動力伝達が解除される。クラッチ部材の外周部には作動部が設けられ、クラッチ機構が作動したら、クラッチ部材近傍に配設されたスイッチのプランジャを移動させることによってモータへの電力供給を停止させるように構成した。

本発明の他の特徴によれば、ハウジングのチェン刃が延在する側に設けられるハンドガードと、ハンドガードを回動させるとチェン刃の回転を抑止するブレーキ装置を有し、ブレーキ装置を作動させるとクラッチ機構が作動してモータへの電力供給が停止される。ブレーキ装置は、スプロケットを機械的に制動する。また、トリガスイッチと、トリガスイッチが接続されモータの回転制御を行う制御装置を有し、スイッチは制御装置に接続され、制御装置によってスイッチの操作が検出されたら、制御装置はモータへの電力供給を遮断する。この制御装置は、モータへの電力供給を遮断した後にトリガスイッチの操作が解除されたことを検出することにより、電力供給の遮断を解除する。

請求項１の発明によれば、作業者がハンドガードの動作による機械的ブレーキが動作しなくてもチェン刃に過大な負荷が発生した場合には電気的ブレーキが自動的に動作するので、操作性が良く安全性を高めたチェンソーを実現できる。また、制御装置によってスイッチの操作が検出されたら、制御装置はモータへの電力供給を遮断するので、機械式のブレーキ装置が操作された場合のみならず何らかの外力がチェン刃に加わってクラッチが作動した場合でも確実にモータを停止させることができる。さらに、制御装置はモータへの電力供給を遮断した後にトリガスイッチの操作が解除されたことを検出することにより電力供給の遮断を解除するので、作業者によってトリガが解除されるまではモータの回転を再開させないので、制御装置はトリガを一端解除してから再び引くという作業者による作業再開の意思を確実に確認できるので、安全性を一層高めたチェンソーを実現できる。

請求項２の発明によれば、切断作業時にチェン刃に過大な負荷が加わると、スプロケットとクラッチの凹凸嵌合が外れクラッチが出力軸上をスプリングの付勢力に抗うように摺動するので、チェン刃に伝わるモータの回転力を直ちに遮断することができる。

請求項３の発明によれば、クラッチ機構が作動したら、作動部がクラッチ部材近傍に配設されたスイッチのプランジャを移動させることによってモータへの電力供給を停止させるので、クラッチ機構の動作に連動して確実にモータの回転を停止させることができる。

請求項４の発明によれば、電気式ブレーキに加えてハンドガードを回動させるとチェン刃の回転を抑止するブレーキ装置を設けたので、作業者の意思によって容易にチェン刃の回転を停止させることができる。また、ブレーキ装置が動作すると共にモータの回転も停止させることができるので、電気式ブレーキの作用を併用することができる。

請求項５の発明によれば、ハンドガードを回動させるブレーキ装置はスプロケットを機械的に制動するので、確実にチェン刃の回転を停止させることができる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るチェンソーの部分断面図である。 本発明の実施例に係るチェンソーの側面図であって、ハンドル部２ａ付近を一部断面図で示したものである。 本発明の実施例に係るチェンソーのクラッチ機構部付近の拡大断面図である。 本発明の実施例に係るチェンソーのクラッチ機構部付近の拡大断面図であって、クラッチ機構が動作した状態を示す図である。 本発明の実施例に係るチェンソーの制御回路を示すブロック図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後左右、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

図１は本実施例に係るチェンソー１の部分断面図である。チェンソー１は電気式のモータ３によって駆動され、後述するガイドバーに巻回される後述するチェン刃を回転させる電動工具である。本実施例のチェンソー１は、ハウジング２の後端側にハンドル部２ａが形成され、ハンドル部２ａの後端側にはモータ３を駆動するための電力を供給する電源コード９ａが接続される。モータ３はハウジング２の内部においてチェンソー１の前後方向と垂直方向に回転軸３ａが配置され、回転軸３ａは左右方向に延びるような位置関係となる。ハンドル部２ａに設けられる後述するトリガを引くとモータ３が回転する。モータ３の回転力は回転軸３ａと一体に形成されるピニオン４と噛み合うギヤ１５に伝達される。尚、ピニオン４は別部品として回転軸に圧入されて固定されていても良い。

ギヤ１５は、両端を軸受にて回転可能に保持されるスピンドル１６の一端側（左側）に固定される。スピンドル６の他端（右側端部）付近であって、ギヤ１５と相対する一端にスプロケット１７がスピンドル１６と同軸上に取り付けられる。ここでスプロケット１７はスピンドル１６と相対的に回転可能であり、スピンドル１６を回しただけではスプロケット１７には回転力は伝達されない。スプロケット１７の左側には円筒状のクラッチ（クラッチ部材）１８が設けられ、クラッチ１８はスプリング１９によってスプロケット１７側に付勢される。クラッチ１８の右側側面とスプロケット１７の左側側面にはそれぞれ周方向に凹凸１７ｂ、１８ｂが形成され、凹凸１７ｂと凹凸１８ｂが嵌合した状態でクラッチ１８がスプリング１９によってスプロケット１７側に付勢される。

クラッチ１８はスピンドル１６に対して軸方向にだけ相対移動が可能であり、周方向に相対移動が不能なように構成され、クラッチ１８とスピンドル１６はスプライン嵌合（連結）により一体回転可能に構成される。そのため、スピンドル１６には軸方向に延びる複数のキー（軸方向に延びる凸部）が形成され、それに対応するクラッチ１８の内周側にはキーと対応する凹部が形成され、スピンドル１６の回転軸と直交する面でみると周方向に凹凸状に形成される。この凹凸の形状はクラッチ機構として作用するために、スプロケット１７とクラッチ１８に対して所定のトルクが掛かったときに凹凸１７ｂ、１８ｂの嵌合状態が解除されるような形状とすると良い。尚、スプロケット１７とクラッチ１８の一方側には凹部だけ、他方側に凸部だけというような配置でも良く、その他の形状であってもクラッチ機構として作用する形状であれば良い。スピンドル１６は両端を軸受け部材で軸支されて回転可能に構成される。

スピンドル１６に伝達されたモータ３の回転力は、クラッチ１８とスピンドル１６とのスプライン嵌合によりクラッチ１８に伝達され、スプロケット１７に伝達される。スプロケット１７はその一部にチェンのドライブリンク間の爪部に対応するピッチの歯を有し、スプロケット１７を回転させるとガイドバー１０でガイドされたチェン刃１１が回動する。

図２は本実施例に係るチェンソー１の側面図であって、ハンドル部２ａ付近を一部断面図で示したものである。ハウジング２の後方側には、作業者が片手で把持するためのハンドル部２ａが形成される。ハンドル部２ａの下側にはトリガ７が設けられ、トリガ７を引く（トリガ７を上方向に揺動させる）とメインスイッチ８がオンにされる。メインスイッチ８は、モータ３の回転のオン又はオフの制御をするためのスイッチである。ハンドル部２ａの後方側にはモータ３を回転させるための電力を供給する電源コード９ａが接続される。電源コード９ａは、例えば交流１００Ｖの商用電源を供給するための接続線であり、電源コード９ａのチェンソー１と反対側の端部には差込プラグ９ｂが設けられる。尚、本実施例のチェンソー１では、電源として交流の商用電源を用い、モータ３として交流モータを用いたが、その構成だけに限られずに電源として充電可能な二次バッテリを用いて、モータ３として直流モータを用いるように構成しても良い。

ハウジング２の前方側端部付近であって、チェン刃１１よりも上方には作業者の手に、枝や切断物などがあたらないように保護する役割をするハンドガード１２が設けられる。ハンドガード１２は矢印２５の方向に回動可能に構成され、このように回動させるとスプロケット１７の回転を制動させる機械的なブレーキ装置（図示せず）が動作する。ハウジング２には、チェン刃１１を案内するためのガイドバー１０が前方側に延びるように取り付けられる。ガイドバー１０はその後端部１０ａがハウジングの案内溝に挿入され、ボルト１３によって固定される。

図３は本実施例に係るチェンソー１のクラッチ機構部付近の拡大断面図である。クラッチ機構は、スピンドル１６の軸方向に移動可能なリング状のクラッチ１８と、クラッチ１８の凹凸１８ｂと対応する凹凸１７ｂを有するスプロケット１７と、クラッチ１８をスプロケット１７の方向に付勢するスプリング１９を含んで構成される。スピンドル１６は、モータ３の回転軸３ａと平行に配置され、その両端をボールベアリング等の軸受２０、２１によって回転可能に軸支される。スピンドル１６の軸受２０側の端部１６ａにはギヤ１５が圧入される。スピンドル１６とギヤ１５は回転軸を中心にして相対的に回転不能である。スピンドル１６の左右方向中央付近には端部１６ａよりも太い径とされ、スプロケット１７側には軸方向に延びる複数のキー１６ｂが形成される。また、略円筒形の円筒形状であるクラッチ１８の内周側には凹部が形成される。このようにクラッチ１８とスピンドル１６は、いわゆるスプライン接合とされるので、クラッチ１８はスピンドル１６に対して軸方向に相対移動が可能であり、周方向（回転方向）には相対移動が不能に構成される。

スピンドル１６に軸受２１側の端部１６ｃには、スプロケット１７が設けられる。スプロケット１７はスピンドル１６に対して相対回転が自在に保持され、スピンドル１６が回転してもその回転力はスプロケット１７には伝達されない。この回転力はスピンドル１６に対して相対回転が不能なクラッチ１８からスプロケット１７に伝達される。そのため、スプロケット１７のクラッチ１８側の側面（左側側面）には凹凸１７ｂが形成され、クラッチ１８のスプロケット１７側の側面（右側側面）には凹凸１８ｂが形成され、これらの凹凸１７ｂ、１８ｂが嵌合した状態となるため、スピンドル１６の回転力がクラッチ１８を介してスプロケット１７に伝達される。

スプロケット１７には、チェン刃１１と噛み合うようにしてチェン刃１１を回動させためのギヤ部１７ａが形成される。尚、本実施例のチェンソー１にはハンドガード１２を回動させるとスピンドル１６の回転を制動させる機械的なブレーキ装置が備わっているが、図１、図３及び図４にはブレーキ装置の記載は省略している。ブレーキ装置は公知の構成を用いれば良く、例えば、ハンドガード１２の回動に伴いスプロケット１７の外周面１７ｃを覆うように配置されるリング（図示せず）の内径が小さくなり、スプロケット１７の外周面１７ｃを締め付けることによりチェン刃１１を減速させるように構成したブレーキ装置としても良い。

このブレーキ装置が作用してスピンドル１６の回転が停止すると、モータ３はロック状態になり焼損の恐れがある。しかしながら本実施例では、スプロケット１７とスピンドル１６の動力伝達は、クラッチ１８を介して行われるので、ハンドガード１２による機械ブレーキが作動した場合や、切断負荷が設定値よりも増大した場合には、スプロケット１７の凹凸１７ｂとクラッチ１８の凹凸１８ｂの嵌合状態が外れ、クラッチ１８がスプリング１９の付勢に抗う方向にスピンドル軸上を摺動する。このようにクラッチ１８は遠心クラッチと違って、トルクリミッタとしてのクラッチである。

本実施例ではクラッチ１８の近傍に、クラッチ１８が動作したときに作動状態となる遮断スイッチ２３が設けられる。遮断スイッチ２３はプランジャ２３ａが押下されるとＯＮになるマイクロスイッチを用いることができる。この遮断スイッチ２３を動作させるために、本実施入れのクラッチ１８には、その一部からプランジャ２３ａの近傍にまで延びるフランジ部１８ａが形成される。フランジ部１８ａは遮断スイッチ２３をオンにするための作動部としての機能を果たすものであって、その形状は遮断スイッチ２３のプランジャ２３ａを操作させることができるならば自由な形状で形成できる。

通常のチェン刃１１の動作時、即ちクラッチ１８がスプロケット１７と接続された状態においては、フランジ部１８ａはプランジャ２３ａを押下しない状態なので、遮断スイッチ２３はオフの状態である。しかしながら、何らかの理由でクラッチ１８が作動して、クラッチ１８からスプロケット１７への動力伝達が遮断されると、クラッチ１８がスプリング１９の付勢力に抗して軸方向左側（スプロケット１７から離れる方向）に移動するため、その移動に伴いフランジ部１８ａも移動し、その結果フランジ部１８ａがプランジャ２３ａを押し込む。この状態を示すのが図４である。プランジャ２３ａが押し込まれると、遮断スイッチ２３がオン状態となり、遮断スイッチ２３からリード線２４にて接続されるモータ３の制御装置に遮断スイッチ２３の作動状態が伝達される。

次に、図５のブロック図を用いて本実施例に係るチェンソーの制御回路を説明する。モータ３の回転はメインスイッチ８がオンになると開始するが、その回転は制御部３１によって制御される。制御部３１にはモータ３に電力を供給するために商用電源３３が接続される。商用電源３３は、電源コード９ａ（図２参照）にてメインスイッチ８を介して制御部３１に接続される。制御部３１にはさらに、クラッチ機構が動作したときにオンになる遮断スイッチ２３が接続される。制御部３１は、モータ３を回転させているときに遮断スイッチ２３のスイッチがオンになったら、モータ３への電力供給を直ちに停止する。このような構成によれば、ハンドガード１２による機械ブレーキが作動したときだけでなく、チェン刃１１にある一定の負荷がかかってクラッチ機構が動作したときにもモータ３を確実に停止させることができる。このモータ３を停止させることは、チェン刃１１を制動することにもつながるので電気ブレーキとしても効果的に作用することになる。

遮断スイッチ２３がオンになってモータ３を停止させた際には、クラッチ１８はスプリング１９の付勢力により再び接続された状態に戻り、遮断スイッチ２３がオフとなる。しかしながら、制御部３１は、一度遮断スイッチ２３がオンになったらモータ３への電力供給を停止した状態を維持して、作業者が一端メインスイッチ８を解除（オフ）にして、再度メインスイッチ８を押下（オン）にした時に初めてモータ３への電力供給を再開するように構成する。このように構成すれば、従来の電気式のチェンソー１よりも一層安全性を高めることができる。尚、クラッチ機構は、断続的に短い間隔で複数回作動することが多いが、どのようなタイミングでモータ３への電力供給を停止又は減少させるのか、どのようなタイミング、どのようなきっかけでモータ３への電力供給を再開させるのかはチェンソー１が使われる用途や状況などに応じて適宜設定すればよい。特に制御部３１をマイクロコンピュータを用いて構成すれば高度のモータ制御が可能となる。さらに、本実施例はモータ３としてブラシ付きの直流モータを用いたが、その他の形式の電気モータでも良く、例えばブラシレスＤＣモータを用いても良い。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上述したクラッチ機構と、その動作を検出するスイッチ機構は上述の構成だけに限られずに、その他のクラッチ機構と、その動作を検出できる機械的、光学的、磁気的のスイッチ機構で実現しても良い。

１ チェンソー ２ ハウジング
２ａ ハンドル部 ３ モータ
３ａ 回転軸 ４ ピニオン
６ スピンドル ７ トリガ
８ メインスイッチ ９ａ 電源コード
９ｂ 差込プラグ １０ ガイドバー
１０ａ （ガイドバーの）後端部 １１ チェン刃
１２ ハンドガード １３ ボルト
１５ ギヤ １６ スピンドル
１６ａ 端部 １６ｂ キー
１６ｃ 端部 １７ スプロケット
１７ａ ギヤ部 １７ｂ 凹凸
１７ｃ 外周面 １８ クラッチ
１８ａ フランジ部 １８ｂ 凹凸
１９ スプリング ２０、２１ 軸受
２３ 遮断スイッチ ２３ａ プランジャ
２４ リード線 ２５ ハンドガードの移動方向
３１ 制御部 ３３ 商用電源

Claims (5)

1. 電力により駆動されるモータと、
   前記モータを収容するハウジングと、
   前記ハウジングに取り付けられるガイドバーと、
   前記モータによって駆動され前記ガイドバーに巻回されるチェン刃と、
   前記チェン刃と噛合しながら前記チェン刃を駆動させるスプロケットと、
   トリガスイッチと、
   前記トリガスイッチが接続され前記モータの回転制御を行う制御装置と、を有し
   前記モータの駆動力をクラッチ機構を介して前記スプロケットに伝達するチェンソーであって、
   前記クラッチ機構が作動したことを検出するスイッチを設け、
   前記スイッチは前記制御装置に接続され、前記スイッチにより前記クラッチ機構の作動が検出されたら前記制御装置は前記モータへの電力供給を遮断し、
   前記制御装置は、前記モータへの電力供給を遮断した後に前記トリガスイッチの操作が解除されたことを検出することにより、前記電力供給の遮断を解除することを特徴とするチェンソー。
2. 前記クラッチ機構は、前記スプロケットに形成された凹凸部と、
   前記凹凸部に対応する凹凸部を有し前記スプロケットに当接するようスプリングで付勢されるクラッチ部材と、前記クラッチ部材に前記モータの回転力を伝達するスプライン接合されたスピンドルを含んで構成され、
   前記チェン刃に過大な外力が加わって前記クラッチ部材が前記スプリングに抗う方向に前記スピンドルの軸方向に摺動したときに、前記クラッチ部材から前記スプロケットへの動力伝達が解除されることを特徴とする請求項１に記載のチェンソー。
3. 前記クラッチ部材の外周部に作動部が設けられ、
   前記クラッチ機構が作動したら、前記作動部が前記クラッチ部材近傍に配設されたスイッチのプランジャを移動させることによって前記モータへの電力供給を停止させることを特徴とする請求項２に記載のチェンソー。
4. 前記ハウジングの前記チェン刃が延在する側に設けられるハンドガードと、
   前記ハンドガードを回動させると前記チェン刃の回転を抑止するブレーキ装置を有し、
   前記ブレーキ装置を作動させると前記クラッチ機構が作動して前記モータへの電力供給が停止されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のチェンソー。
5. 前記ブレーキ装置は、前記スプロケットを機械的に制動することを特徴とする請求項４に記載のチェンソー。

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