JPH0494613A - 刈払機用メンテナンスフリー刈刃 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、刈払機用刈刃等のように、回転物の外周に切
刃を有するものの寿命向上、及び安全性に関するもので
ある。

〔発明の背景〕

刈払機用刈刃は、エンジン及び電気等を利用した原動機
の回転力を用い草や雑木等を刈取るものである。このよ
うな公知の刈刃においては、その作業の性質上、土や土
砂等と接触することは避は難く、従って刈刃の刃先は著
しく摩耗し長時間の使用には耐え難い。このため、短時
間の作業で刃部を研削して使用しなければならず、作業
効率の著しい低下を招いていた。また、草刈り等の作業
中に硬質の障害物、例えば石やコンクリート、あるいは
鉄骨等と接触した場合、刈刃は高速回転しているため衝
撃負荷が作用し刈刃全体が飛散あるいは、割れが発生し
アンバランス状態となって、極しく危険な状態となるこ
とが知られていた、このような背影から、常に切刃部が
存在して長時間の使用に耐え、かつ障害物に接触しても
割れが発生しにくい安全性に優れた刈刃の開発が強く望
まれていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、刈払機用刈刃において切刃部再生のた
めの刃先研削を不要とし、かつ切味と切削寿命と向上さ
せ、さらに安全性に優れた刈払機用刈刃の製造方法を提
供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、刈払機用刈刃が高速回転で草や雑木を刈取る
際に、切刃郡全体が土砂や石等に接触して著しく摩耗す
る点に着目して、切刃部分の刃先材質と硬さ、および体
部の硬さ、さらに切刃部周辺の摩耗量の関係を求めて、
刈取り作業に伴い生じる摩耗現象により常に自生作用に
よって鋭利な切刃角度が得られるようにし、切刃再生の
ための切削作業を不要とした刈刃を考案したものである
。筆者等は、前述の問題解決のための研究を重ね、切刃
部分の一部のみに硬質層を固着させ、他の部位と軟質に
することにより刃付は研削が不用で長寿命性を有し、か
つ安全性の高い刈刃を開発した。ここで請求範囲１に示
すように硬質層を切刃部分の一部とし、他の部位を軟質
としたのは、切刃そのものの耐摩耗性を向上させるため
と、切刃の刃先部分と他の部位の摩耗差を発生させる必
要からであり、この摩耗性により常に刈取りに必要な切
刃を自主作用で再生させるための必要不可欠な条件であ
る。次に、切刃部分の硬質層の組成を、各種の窒化物、
ホウ化物、ケイ化物および炭化物の単体または複合粉末
体としたのは、切刃部位に著しい耐摩耗性を付与するた
めであり、通常の鉄系および鉄系合金材では耐摩耗性に
乏しいためである。また、これ等の粉末体を固定すると
同時に切刃の体部に固着させるためのバインダー材とし
て、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓ　ｎＣｄ、Ｐ、
Ｚｎ、Ｃｒ、Ａ１．Ｍｎの単体またはそれ等の合金とフ
ッソ樹脂等の有機材料を０．５〜２５％含む混合体とし
たのは、上述の硬質粉末体を任意の形状に加工し易くす
るためと、刈刃の体部に加熱することにより固着させる
際により高強度の結合力を得るためである。

次に、請求範囲３項に示すように切刃部材に固着する硬
質粉末体中のバインダーの体積比率を５〜５０％とした
のは、５％以下では刈刃の体部への十分な固着強度が得
られないためであり、また５ｏ％以上では切刃部材とし
ての耐摩耗性の向上が少ないためである。

また、請求範囲４項に示す、切刃部に固着させる硬質部
材の厚さを刈刃の体部の厚さの５〜５０％の範囲とした
のは５％以下の厚さでは、刈取り作業時の衝撃により硬
質層が欠損し易いことと、摩耗が比較的早期に進展する
ため、切刃先端の曲率が大となり切味を低下させるため
である。５０％以上では、硬質部の摩耗は少ないが軟質
部の摩耗も硬質部によって保護されるため著しく少なく
なりその結果、切刃としての鋭利な角度が生じない。

次に、請求範囲５項における体部硬さをＨｖ２５０〜４
００とし、切刃部への固着させる硬質物の硬さをＨｖ　
８００〜１４００としたのは体部硬さがＨｖ　２５０以
下では、刈刃としての強度が不十分となり、硬質物への
衝撃により変形を生じ易くなるためであり、Ｈｖ　４０
０以上では逆に靭性の低下により亀裂等が発生し、危険
であることと、土砂や小石と接触しても摩耗が少く鋭利
な切刃角度の自生作用が阻害されるためである。

また、刃先の硬質物の硬さはＨｖ　８００以下では著し
い耐摩性の向上は見られず、さらに軟質とした体部との
摩耗量の差が小さくなるため鋭利な刃先角度を得に＜＜
Ｈｖｌ、４００以上では耐摩耗性の著しい向上は見られ
ず、また欠損現象も多発し易いためである。以上述べた
各請求範囲の中で、筆者等の推奨する範囲は刈刃部材の
体部硬さはＨｖ　３２０〜３５０で、固着する硬質金属
の組成は、ＷＣ粉末６０〜７０％、Ｎｉ＋Ｐ２５〜３５
％、フッソ樹脂５〜１０％で抵抗溶接等により接合し、
得られる硬質部の硬さをＨｖ　８８０〜Ｌ　１００とす
る場合である。また切刃部に固着させる硬質部の厚さは
草刈り用では板厚の１０〜１５％、雑木刈取り刃では２
０〜２５％の範囲が望ましい。

〔発明の実施例〕

本発明による刈刃の効果について、以下実施例により説
明する。第１図は、本発明を丸型８枚刃に応用した例で
あり、第２図は、その断面である、筆者等は、本刈刃と
市販の金属製一体型刈刃を用い、篠と雑草の含まれる芝
地の刈取り作業を行った。その結果、第３図に示すよう
に市販の刈刃は、刈取り作業時間の経過と共に単位面積
当りの刈取り時間が増加し、約４〜５時間の使用で初期
の１．５倍の作業時間を必要とし、草をなぎ倒す現象が
発生した。これは、切刃部が摩耗し丸くなるためと、外
周と切刃との交点の部分が、円形状になり被刈取り物が
逃げるためである。この現象は、研削により再刃付けを
施すことにより回復するが、刈取り時間の経過と共に同
様の現象がくり返された。一方開発した刈刃は、刈取り
時間の増加率も１０％程度で定常状態となり、また刃付
けのため研削作業も不要であった。これは、切刃となる
部分に硬質層を有しているため摩耗が少く、さらに、硬
質層で芝等を刈取る際に、必然的に軟質とした切刃裏側
が土砂や小石と接触し優先的に摩耗するため、刃先部と
の摩耗差が生じ、その効果により第５図に示すように、
常に必要な刃先角度が自生するためである。

この結果、２０時間の使用後においても作業時間の増加
や切味の低下は、認められなかった。

最終的には、現行の刈刃は刃付けをくり返し行い使用し
たが、１０〜１５日間で寿命と判断した。

しかし、開発刈刃は刃付けのための研削なしで４〜５力
月間使用でき、約１０倍以上の寿命であることを確認し
た。

また、刈刃は作業の特性土石あるいは鉄骨等と接触する
機会が多く、その衝撃力により割れが発生し易いため、
刈刃そのものの耐割れ性を比較した。第４図にその結果
を示すが、市販刈刃では、切刃部に６　ｋｇ　−ｍの衝
撃力を与えると８０％の割れが発生率となり、くり返し
の荷重により割れが拡散し、破断に至った。

一方、開発刈刃においては切刃部が微細なカケを発生し
たが、体部の割れは認められず、くり返しの衝撃によっ
ても変形が優先し、耐割れ性に対し安全であることが確
認できた。

〔発明の効果〕

本発明により、従来の金属製一体型刈刃に比較し約１０
倍以上の寿命を有し、かつ切刃再生のための研削作業を
不要としメンテナンスフリーとして、同時に被刈取物以
外への衝撃接触による耐割れ性を向上させて、安全性を
付与した刈払機用刈刃を開発した。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明による刈刃の一例図、第２図は、その
刈刃の切刃部断面の拡大図、第３図は、本発明刈刃と市
販の金属製一体型刈刃を用いた芝刈り実験における、単
位面積当りの刈取り時間の低下率の比較図、第４図は、
体部の靭性評価図、第５図は、発明刈刃の使用前後の摩
耗形態図である。 第１図第２図および第５図において、１はＨｖ３２０〜
３５０とした軟質部、２は刈刃を回転駒動部へ取り付け
るための取付は穴、３は筆者等の考案した組成の中の、
ＷＣ炭化物（７０％）＋Ｎｉ＋Ｐバインダー（３％）よ
りなる硬質層を、電気抵抗加熱法により板厚の１５％固
着させた部位を示す。４は、開発した刈刃の試験後の摩
耗域の形態を図示したものである。 特許出願人の名称　日立工機株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、切刃部分の一部のみを体部と異なる部材の硬質層よ
   り構成し、かつ他の部位を軟質として切味を向上させる
   と同時に刃付けのための研削作業を不要として、従来の
   金属一体型刈刃の１０倍以上の寿命を付与した刈払機用
   メンテナンスフリー刈刃。 ２、１項における切刃部硬質層の部材組成を、Ｓｉｃ、
   Ｔａｃ、Ｔｉｃ、ＷＣ、などの炭化物、ＴｉＮ、Ｓｉ＿
   ３Ｎ＿４などの窒化物、ＴｉＢ＿２、ＺｒＢ＿２などの
   ホウ化物、あるいはＶＳｉ＿２、ＴａＳｉ＿２などのケ
   イ化物の単体またはそれ等の複合粉末材より構成し、そ
   れ等をＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｚ
   ｎ、Ａｌ、Ｐ、Ｃｒ、Ｍｎの単体またはそれ等の混合体
   とフッソ樹脂等の有機材料を０．５〜２５％加えたバイ
   ンダーにより、体部に固着させていることを特徴とする
   刈払機用メンテナンスフリー刈刃。 ３、２項における切刃硬質層の部材の中のバインダー量
   の比率を５〜５０％の範囲としていることを特徴とする
   刈払機用メンテナンスフリー刈刃。 ４、１項の切刃部材において、切刃部に固着させる硬質
   部材の厚さを、体部の厚さの５〜５０％の範囲としたこ
   とを特徴とする刈払機用メンテナンスフリー刈刃。 ５、１項の刈刃において、体部の硬さをＨｖ２５０〜４
   ００とし、切刃部に固着する硬質部材の硬さをＨｖ８０
   ０〜１，４００としたことを特徴とする刈払機用メンテ
   ナンスフリー刈刃。