(57)【要約】【課題】往復動作業機を用いた作業の効率低下を回避する。【解決手段】往復駆動されるブレード３ａ，３ｂを備えるヘッジトリマ１であって、正逆転可能な電動モータ１０と、電動モータ１０から出力される回転駆動力を往復駆動力に変換してブレード３ａ，３ｂを往復動させる変換機構と、電動モータ１０と変換機構との間に設けられ、電動モータ１０の正転時に回転駆動力を変換機構に入力する第１動力伝達径路と、電動モータ１０の逆転時に回転駆動力を変換機構に入力する第２動力伝達径路と、第１動力伝達径路に配置された第１減速機構と、第２動力伝達径路に配置され、第１減速機構とは減速比が異なる第２減速機構と、を有し、第１動力伝達径路を介して変換機構に入力される回転駆動力の回転方向と第２動力伝達径路を介して変換機構に入力される回転駆動力の回転方向とが反対である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復駆動される作業具を備える往復動作業機であって、
正逆転可能なモータと、
前記モータから出力される回転駆動力を往復駆動力に変換して前記作業具を往復動させる変換機構と、
前記モータと前記変換機構との間に設けられ、前記モータの正転時に該モータから出力される回転駆動力を前記変換機構に入力する第１動力伝達径路と、
前記モータと前記変換機構との間に設けられ、前記モータの逆転時に該モータから出力される回転駆動力を前記変換機構に入力する第２動力伝達径路と、
前記第１動力伝達径路に配置された第１減速機構と、
前記第２動力伝達径路に配置され、前記第１減速機構とは減速比が異なる第２減速機構と、を有し、
前記第１動力伝達径路を介して前記変換機構に入力される回転駆動力の回転方向と前記第２動力伝達径路を介して前記変換機構に入力される回転駆動力の回転方向とが反対である、往復動作業機。
【請求項２】
前記第１減速機構および前記第２減速機構の減速段数は、奇数段または偶数段のいずれか一方である、請求項１に記載の往復動作業機。
【請求項３】
前記第１動力伝達径路に配置され、前記モータから出力される回転駆動力が前記変換機構に入力される締結状態と入力されない解放状態とに切り替わる第１クラッチと、
前記第２動力伝達径路に配置され、前記モータから出力される回転駆動力が前記変換機構に入力される締結状態と入力されない解放状態とに切り替わる第２クラッチと、を有し、
前記モータの正転時には、前記第１クラッチが締結状態に切り替わるとともに、前記第２クラッチが解放状態に切り替わり、
前記モータの逆転時には、前記第１クラッチが解放状態に切り替わるとともに、前記第２クラッチが締結状態に切り替わる、請求項１または２に記載の往復動作業機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復駆動される作業具を備えた往復動作業機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
往復駆動される作業具を備えた各種往復動作業機が知られており、刈込機（以下“ヘッジトリマ”と呼ぶ。）はその一例である。一般的なヘッジトリマは、駆動源としてのモータと、モータから出力される回転駆動力を往復駆動力に変換する変換機構と、変換機構から出力される往復駆動力によって往復駆動される作業具としてのブレードと、を備えており、枝葉の剪定作業などに用いられる。
【０００３】
ここで、ヘッジトリマによって太い枝葉や堅い枝葉を切断しようとした際、ブレードが枝葉に食い込んで停止してしまうことがある。すなわち、モータがロックしてしまうことがある。そこで、ヘッジトリマを用いた剪定作業に先立って、太い枝葉や堅い枝葉を剪定鋏みや鋸などによって予め切断しておくことが推奨されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１７６４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、様々な原因によりヘッジトリマのブレードが枝葉に食い込んでしまうことがある。ブレードが枝葉に食い込むと、その食い込みを解除することは容易ではなく、多くの時間と手間を要する。具体的には、作業を一時中断し、一方の手でヘッジトリマを保持しつつ、他方の手でブレードが食い込んでいる枝葉を掴んで、ヘッジトリマと枝葉とを引き離す必要がある。あるいは、作業を一時中断し、ヘッジトリマを枝葉に対して捻ったり、引っ張ったりする必要がある。すなわち、ヘッジトリマのブレードを枝葉に食い込ませてしまうと、作業効率が著しく低下する。
【０００６】
本発明の目的は、往復動作業機を用いた作業の効率低下を回避することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の往復動作業機は、往復駆動される作業具を備える往復動作業機であって、正逆転可能なモータと、前記モータから出力される回転駆動力を往復駆動力に変換して前記作業具を往復動させる変換機構と、前記モータと前記変換機構との間に設けられ、前記モータの正転時に該モータから出力される回転駆動力を前記変換機構に入力する第１動力伝達径路と、前記モータと前記変換機構との間に設けられ、前記モータの逆転時に該モータから出力される回転駆動力を前記変換機構に入力する第２動力伝達径路と、前記第１動力伝達径路上に配置された第１減速機構と、前記第２動力伝達径路上に配置され、前記第１減速機構とは減速比が異なる第２減速機構と、を有し、前記第１動力伝達径路を介して前記変換機構に入力される回転駆動力の回転方向と前記第２動力伝達径路を介して前記変換機構に入力される回転駆動力の回転方向とが反対である。
【０００８】
本発明の一態様では、前記第１減速機構および前記第２減速機構の減速段数は、奇数段または偶数段のいずれか一方である。
【０００９】
本発明の他の態様では、前記第１動力伝達径路上に配置され、前記モータから出力される回転駆動力が前記変換機構に入力される締結状態と入力されない解放状態とに切り替わる第１クラッチと、前記第２動力伝達径路上に配置され、前記モータから出力される回転駆動力が前記変換機構に入力される締結状態と入力されない解放状態とに切り替わる第２クラッチと、が設けられる。前記モータの正転時には、前記第１クラッチが締結状態に切り替わるとともに、前記第２クラッチが解放状態に切り替わり、前記モータの逆転時には、前記第１クラッチが解放状態に切り替わるとともに、前記第２クラッチが締結状態に切り替わる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、往復動作業機を用いた作業の効率低下が回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用されたヘッジトリマの斜視図である。
【図２】図１に示されるヘッジトリマの内部構造を示す断面図である。
【図３】第１動力伝達径路の構成を示す説明図である。
【図４】第２動力伝達径路の構成を示す説明図である。
【図５】制御手順の一例を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明が適用された往復動作業機の一例であるヘッジトリマの外観斜視図である。
【００１３】
図１に示されるヘッジトリマ１は、ハウジング２と、ハウジング２の前面から前方に向かって突出するブレードアッセンブリ３と、を有する。ハウジング２の略中央にはメインハンドル（リアハンドル４）が一体成形されており、ハウジング２の先端近傍には上方へ向けて延びるサブハンドル（フロントハンドル５）が一体的に設けられている。ヘッジトリマ１を使用する作業者は、一方の手でリアハンドル４を把持し、他方の手でフロントハンドル５を把持してヘッジトリマ１を保持する。また、ハウジング２の背面にはバッテリ６が装着される。バッテリ６はハウジング２に対して着脱可能である。
【００１４】
図２に示されるように、ハウジング２の内部には、バッテリ６から電力供給を受ける電動モータ１０が収容されている。電動モータ１０は電気的な制御によって回転方向を反転可能なブラシレスモータである。すなわち、電動モータ１０は正逆転可能なモータである。図１に示されるブレードアッセンブリ３は、作業具としての一対のブレード３ａ，３ｂを含む。一対のブレード３ａ，３ｂは互いに重ね合わされており、図２に示される電動モータ１０から出力される駆動力によって互いに逆方向に直線往復駆動される。すわなち、図１に示されるブレード３ａがハウジング２から離間する方向に前進移動するとき、ブレード３ｂはハウジング２に近接する方向に後退移動する。一方、ブレード３ａがハウジング２に近接する方向に後退移動するとき、ブレード３ｂはハウジング２から離間する方向に前進移動する。ブレード３ａ，３ｂの駆動機構については後に詳述する。
【００１５】
図２に示されるように、ハウジング２の内部には、電動モータ１０への電力供給を制御するための第１スイッチ１１および第２スイッチ１２が設けられている。また、ハウジング２の内部には制御回路が設けられた回路基板１３が収容されている。
【００１６】
リアハンドル４の内側に設けられているトリガ１４およびハウジング２の両側面に設けられている不図示のフロントトリガが作業者によって操作されると、回路基板１３を介してバッテリ６から電動モータ１０へ電力が供給され、電動モータ１０が作動し、ブレード３ａ，３ｂが上記のように直線往復駆動される。具体的には、第１スイッチ１１の下方に配置されているトリガ１４が操作されると（リアハンドル４とともにトリガ１４が握られると）、第１スイッチ１１が押されてＯＮされる。また、フロントトリガが操作されると、プッシュピン１５を介して第２スイッチ１２が押されてＯＮされる。上記のようにして第１スイッチ１１および第２スイッチ１２の双方がＯＮされると、バッテリ６から電動モータ１０へ電力が供給され、電動モータ１０が作動する。
【００１７】
また、ハウジング２の上面には切替パネル１６が設けられている。作業者によって切替パネル１６が操作されると、電動モータ１０に対する印加電圧が変化し、電動モータ１０の回転速度が変化する。すると、電動モータ１０の回転速度の変化に応じてブレード３ａ，３ｂの運動速度が増減する。
【００１８】
図３，図４に示されるように、電動モータ１０の出力軸（以下“駆動シャフト２０”と呼ぶ。）には、第１クラッチとしてのワンウェイクラッチ２１の内輪２１ａが固定され、ワンウェイクラッチ２１の外輪２１ｂには第１ギア３１が固定されている。駆動シャフト２０は第１ギア３１を貫通しており、第１ギア３１から突出している駆動シャフト２０の突出部には第３ギア３３が固定されている。
【００１９】
駆動シャフト２０の隣には、両端が軸受２２，２３によって回転自在に支持された回転軸（以下“従動シャフト２４”と呼ぶ。）が駆動シャフト２０と平行に配置されている。従動シャフト２４には、第１ギア３１と噛み合う第２ギア３２および第２クラッチとしてのワンウェイクラッチ２５の内輪２５ａが固定されている。さらに、ワンウェイクラッチ２５の外輪２５ｂには、第３ギア３３と噛み合う第４ギア３４が固定されている。
【００２０】
駆動シャフト２０と第１ギア３１との間に介在するワンウェイクラッチ２１は、電動モータ１０の正転時に締結状態となり、逆転時に解放状態となる。一方、従動シャフト２４と第４ギア３４との間に介在するワンウェイクラッチ２５は、電動モータ１０の正転時に解放状態となり、逆転時に締結状態となる。以下、具体的に説明する。
【００２１】
図３に示されるように、電動モータ１０の正転に伴って駆動シャフト２０が正転すると、ワンウェイクラッチ２１の内輪２１ａと外輪２１ｂとが係合する。すると、ワンウェイクラッチ２１の外輪２１ｂに固定されている第１ギア３１が回転し、第１ギア３１と噛み合っている第２ギア３２が回転し、第２ギア３２が固定されている従動シャフト２４が回転する。すなわち、電動モータ１０から出力される回転駆動力がワンウェイクラッチ２１，第１ギア３１および第２ギア３２を介して従動シャフト２４に伝達（入力）される。このとき、駆動シャフト２０に設けられている第３ギア３３も回転するので、第３ギア３３と噛み合っている第４ギア３４も回転する。しかし、従動シャフト２４と第４ギア３４との間に介在するワンウェイクラッチ２５は解放状態にあるので、第４ギア３４は従動シャフト２４の上で空転する。すなわち、第３ギア３３および第４ギア３４を介して従動シャフト２４に回転駆動力が伝達（入力）されることはない。
【００２２】
図４に示されるように、電動モータ１０の逆転に伴って駆動シャフト２０が逆転すると、ワンウェイクラッチ２１の内輪２１ａと外輪２１ｂとの係合が解除される一方、駆動シャフト２０に設けられている第３ギア３３および第３ギア３３と噛み合っている第４ギア３４が回転する。すると、ワンウェイクラッチ２５の内輪２５ａと外輪２５ｂとが係合し、内輪２５ａが固定されている従動シャフト２４が回転する。すなわち、電動モータ１０から出力される回転駆動力が第３ギア３３，第４ギア３４およびワンウェイクラッチ２５を介して従動シャフト２４に伝達（入力）される。このとき、従動シャフト２４に設けられている第２ギア３２も回転するので、第２ギア３２と噛み合っている第１ギア３１も回転する。しかし、駆動シャフト２０と第１ギア３１との間に介在するワンウェイクラッチ２１は解放状態にあるので、第１ギア３１は駆動シャフト２０の上で空転する。
【００２３】
以上のように、電動モータ１０の正転時には、ワンウェイクラッチ２１，第１ギア３１および第２ギア３２から構成される第１動力伝達径路を介して回転駆動力が伝達される。一方、電動モータ１０の逆転時には、第３ギア３３，第４ギア３４およびワンウェイクラッチ２５から構成される第２動力伝達径路を介して回転駆動力が伝達される。
【００２４】
ここで、図３，図４に示される第１ギア３１の歯数は第２ギア３２の歯数よりも少ない。換言すれば、第２ギア３２の歯数は第１ギア３１の歯数よりも多い。すなわち、第１ギア３１は小径ギア（ピニオンギア）であり、第２ギア３２は大径ギア（アイドラギア）であり、２つのギア３１，３２によって減速段数が１段（奇数段）の第１減速機構が構成されている。また、第３ギア３３の歯数は第４ギア３４の歯数よりも少ない。換言すれば、第４ギア３４の歯数は第３ギア３３の歯数よりも多い。すなわち、第３ギア３３は小径ギア（ピニオンギア）であり、第４ギア３４は大径ギア（アイドラギア）であり、２つのギア３３，３４によって減速段数が１段（奇数段）の第２減速機構が構成されている。要するに、第１動力伝達径路には第１減速機構が設けられ、第２動力伝達径路には第２減速機構が設けられている。
【００２５】
上記のように、第１ギア３１および第３ギア３３が設けられている駆動シャフト２０は、電動モータ１０との関係では出力軸であるが、減速機構との関係では入力軸である。また、第２ギア３２および第４ギア３４が設けられている従動シャフト２４は、減速機構との関係では出力軸である。
【００２６】
図３，図４に示される第１ギア３１，第２ギア３２，第３ギア３３および第４ギア３４の歯数の組み合わせは、第２減速機構の減速比が第１減速機構の減速比よりも大きくなるように設定されている。すなわち、第１動力伝達径路および第２動力伝達径路の双方に減速機構が設けられており、いずれの径路を介して回転駆動力が伝達される場合にも、回転速度は減速され、回転トルクは増大される。しかし、第２動力伝達径路を介して回転駆動力が伝達される場合には、第１動力伝達径路を介して回転駆動力が伝達される場合に比べて、回転速度がさらに減速され、回転トルクがさらに増大される。
【００２７】
従動シャフト２４は、第２ギア３２および第４ギア３４を貫通しており、第４ギア３４から突出している従動シャフト２４の突出部は変換機構に接続されている。具体的には、従動シャフト２４の突出部には、変換機構を構成するカム４０が固定されている。すなわち、減速機構との関係では出力軸である従動シャフト２４は、変換機構との関係では入力軸である。
【００２８】
図３，図４に示されるように、変換機構の入力軸である従動シャフト２４に固定されているカム４０の一面には第１係合部４０ａが形成され、他面には第２係合部４０ｂが形成されている。カム４０は、一方のブレード３ａの基端部に回動可能に接続された第１連結部材４１と他方のブレード３ｂの基端部に回動可能に接続された第２連結部材４２との間に配置されている。また、カム４０の第１係合部４０ａは第１連結部材４１の一端に形成されている係合孔の内側に配置され、カム４０の第２係合部４０ｂは第２連結部材４２の一端に形成されている係合孔の内側に配置されている。すなわち、カム４０の第１係合部４０ａとブレード３ａの基端部とは第１連結部材４１を介して回動可能に連結され、カム４０の第２係合部４０ｂとブレード３ｂの基端部とは第２連結部材４２を介して回動可能に連結されている。図示は省略するが、２つのブレード３ａ，３ｂには長手方向に沿って延びる不図示のガイド孔がそれぞれ形成されており、２つのブレード３ａ，３ｂの上部に配置されたブレードガイドから突出するガイドピンがそれぞれのガイド孔を貫通している。また、カム４０の第１係合部４０ａと第２係合部４０ｂは、カム４０の回転中心（従動シャフト２４の中心軸）に対する位相が１８０度異なっている。したがって、従動シャフト２４の回転に伴ってカム４０が回転すると、２つのブレード３ａ，３ｂはガイド孔とガイドピンとの協働による案内に沿って互いに逆方向に直線往復運動する。すなわち、電動モータ１０から出力される回転駆動力が往復駆動力に変換され、ブレード３ａ，３ｂが直線往復駆動される。
【００２９】
以上のように、電動モータ１０と変換機構との間には、第１動力伝達径路および第２動力伝達経路が設けられており、電動モータ１０の正転時には第１動力伝達経路を介して変換機構（入力軸としての従動シャフト２４）に回転駆動力が入力される（図３参照）。一方、電動モータ１０の逆転時には第２動力伝達経路を介して変換機構（入力軸としての従動シャフト２４）に回転駆動力が入力される（図４参照）。また、第２動力伝達経路には、第１動力伝達経路に設けられている第１減速機構に比べて減速比が大きい第２減速機構が設けられている。よって、第２動力伝達経路を介して変換機構（入力軸としての従動シャフト２４）に回転駆動力が入力されるときには、第１動力伝達経路を介して変換機構（入力軸としての従動シャフト２４）に回転駆動力が入力されるときに比べて、従動シャフト２４は低速かつ高トルクで回転する。すなわち、第２動力伝達経路を介してブレード３ａ，３ｂに往復駆動力が伝達されるときには、第１動力伝達経路を介してブレード３ａ，３ｂに往復駆動力が伝達されるときに比べて、ブレード３ａ，３ｂの駆動速度は遅くなるが、駆動力は大きくなる。換言すれば、切断速度は遅くなるが、切断力は増大する。そこで、以下の説明では、第１動力伝達経路を介してブレード３ａ，３ｂに往復駆動力が伝達される状態（電動モータ１０が正転している状態）を“高速低トルクモード”と呼び、第２動力伝達経路を介してブレード３ａ，３ｂに往復駆動力が伝達される状態（電動モータ１０が逆転している状態）を“低速高トルクモード”と呼ぶ場合がある。
【００３０】
第１動力伝達径路に設けられている第１減速機構の減速段数と第２動力伝達径路に設けられている第２減速機構の減速段数はともに１段（奇数段）である。よって、高速低トルクモードのときと低速高トルクモードのときとで、変換機構に入力される回転駆動力の方向が逆転する。すなわち、電動モータ１０の正転時と逆転時とで従動シャフト２４およびこれに固定されているカム４０の回転方向が反対となり（逆転し）、ブレード３ａ，３ｂの往復動の方向も反対になる（逆転する）。もっとも、第１減速機構および第２減速機構の減速段数が奇数段または偶数段のいずれかに統一されていれば、その段数に関わらず上記動作が得られる。
【００３１】
次に、図２に示される回路基板１３に設けられている制御回路によって実行される制御の一例について主に図２および図５を参照しながら説明する。図５に示されるステップＳ１〜Ｓ２では、図２に示される第１スイッチ１１および第２スイッチ１２が押されたことをトリガとして電動モータ１０が起動される。このときの電動モータ１０の回転方向は正転方向である。
【００３２】
次に、図５に示されるステップＳ３では、図１に示されるブレード３ａ，３ｂがロックしているか否かが判定される。すなわち、図２に示される電動モータ１０の回転が停止しているか否かが判定される。ブレード３ａ，３ｂがロックしている場合には、図５に示されるステップＳ４に進み、図２に示される電動モータ１０の回転方向が反転される。すなわち、電動モータ１０は、正転方向とは反対の逆転方向に回転を開始する。
【００３３】
図２に示される電動モータ１０が逆転を開始すると、図５に示されるステップＳ５に進み、図１に示されるブレード３ａ，３ｂがロックしているか否かが再び判定される。ブレード３ａ，３ｂがロックしている場合には、図５に示されるステップＳ６に進み、図２に示される電動モータ１０を停止させる。
【００３４】
上記のように、高速低トルクモードで作業中に図１に示されるブレード３ａ，３ｂが太い枝葉や堅い枝葉に食い込んで停止（ロック）した場合、自動的に低速高トルクモードに切り替わる。すなわち、図２に示される電動モータ１０の回転方向が自動的に反転される。したがって、枝葉に食い込んだブレード３ａ，３ｂがそれまでとは逆向きに往復動するので、枝葉への食い込みが容易に解除される。さらに、枝葉への食い込みが解除されたブレード３ａ，３ｂが再び枝葉に接触するときには、ブレード３ａ，３ｂの切断力が増大されている。よって、先ほどは切断できなかった枝葉であっても切断することができる場合がある。
【００３５】
もっとも、図１に示されるブレード３ａ，３ｂがロックしたか否かに関わらず、手動操作で電動モータ１０の回転方向を反転させることもできる。すなわち、高速低トルクモードで作業中に太い枝葉や堅い枝葉が現れた場合、手動操作によって低速高トルクモードに切り替えることによってブレード３ａ，３ｂのロックを回避することもできる。よって、太い枝葉や堅い枝葉を予め切断して除去する前作業を省くことができる。
【００３６】
また、図５に示されるステップＳ５においてブレード３ａ，３ｂ（図１）がロックしていると判定された場合、ステップＳ２に戻る制御も可能である。
【００３７】
以上のように、本実施形態に係るヘッジトリマ１によれば、ヘッジトリマ１を用いた各種作業の効率向上が期待できる。
【００３８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記変換機構はカムおよび連結部材によって構成されているが、カムのみによって変換機構が構成される実施形態も本発明に含まれる。また、動力伝達径路上に３つ以上のクラッチが設けられた実施形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１    ヘッジトリマ
２    ハウジング
３    ブレードアッセンブリ
３ａ，３ｂ    ブレード
４    リアハンドル
５    フロントハンドル
６    バッテリ
１０    電動モータ
１１    第１スイッチ
１２    第２スイッチ
１３    回路基板
１４    トリガ
１５    プッシュピン
１６    切替パネル
２０    駆動シャフト
２１，２５    ワンウェイクラッチ
２１ａ，２５ａ    内輪
２１ｂ，２５ｂ    外輪
２２，２３    軸受
２４    従動シャフト
３１    第１ギア
３２    第２ギア
３３    第３ギア
３４    第４ギア
４０    カム
４０ａ    第１係合部
４０ｂ    第２係合部
４１    第１連結部材
４２    第２連結部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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