(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-02
(45)【発行日】2024-10-10
(54)【発明の名称】剪断機構
(51)【国際特許分類】
A01D 34/30 20060101AFI20241003BHJP
【ＦＩ】
A01D34/30 D
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2021000387
(22)【出願日】2021-01-05
(65)【公開番号】P2022105816
(43)【公開日】2022-07-15
【審査請求日】2023-09-26
(73)【特許権者】
【識別番号】509264132
【氏名又は名称】株式会社やまびこ
(74)【代理人】
【識別番号】110002789
【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＸ
(72)【発明者】
【氏名】清水 邦夫
【審査官】吉田 英一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－０８７４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０８６００５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５６８９８８７（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ０１Ｄ ３４／３０
Ｂ２６Ｄ １／０６
Ａ０１Ｇ ３／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
剪断機構であって、一対の刃ユニットと、運動機構とを備え、
前記一対の刃ユニットは、剪断刃をそれぞれ備え、
前記運動機構は、前記一対の刃ユニットの相対的な姿勢を維持しつつ、且つ、前記一対の刃ユニットのうちの少なくとも一方を速度が０にならないように所定軌道に沿って運動させ、
前記一対の刃ユニットが前記運動の最中に互いの前記剪断刃が重なることで、対象物を切断するように構成される、剪断機構。
【請求項2】
請求項１に記載の剪断機構において、前記所定軌道は、円軌道であり、前記運動は、円運動である、剪断機構。
【請求項3】
請求項２に記載の剪断機構において、前記運動機構は、前記一対の刃ユニットと係合部を介して係合し、前記係合部の一方を中心として前記係合部の他方が相対的に前記円運動をする、剪断機構。
【請求項4】
請求項２に記載の剪断機構において、
前記運動機構は、前記一対の刃ユニットと係合部を介して係合する回転軸部を備え、ここで前記回転軸部は、前記円運動に伴って、前記一対の刃ユニットに対して回転するように構成される、剪断機構。
【請求項5】
請求項２～請求項４に記載の剪断機構において、前記円運動は、等速円運動であり、
前記一対の刃ユニットが前記運動の最中に互いの前記剪断刃が周期的に重なることで、前記対象物を切断するように構成される、剪断機構。
【請求項6】
請求項３～請求項５に記載の剪断機構において、前記運動機構は、複数の偏芯カムを備え、
前記偏芯カムは、異なる２つの回転軸を備え、前記回転軸のうちの一方に前記一対の刃ユニットの一方が係合され、前記回転軸のうちの他方に前記一対の刃ユニットの他方が係合される、剪断機構。
【請求項7】
請求項６に記載の剪断機構において、前記回転軸は、モーターの動力をダイレクトに受け付けるように構成される、剪断機構。
【請求項8】
請求項７に記載の剪断機構において、
前記モーターは、前記剪断刃の長手方向の途中に設けられる、剪断機構。
【請求項9】
請求項１～請求項８の何れか１つに記載の剪断機構において、前記刃ユニットの少なくとも一方に係る前記剪断刃は、前記剪断刃の先端に押出面を備え、
前記押出面は、前記運動中に、前記押出面に接触した異物を押出し可能に構成される、剪断機構。
【請求項10】
請求項９に記載の剪断機構において、前記押出面は、前記剪断刃が重なっていない状態において、前記異物を押出し可能に構成される、剪断機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、剪断機構に関する。
【背景技術】
【0002】
芝刈り機で使用される刈払機などのロータリー刃は、石などの硬いもの（異物）を回転中に飛散させるため安全上の懸念がある。
【0003】
特許文献１には、芝刈り機でバリカンの刃のように２枚の刃を左右に往復させて、飛散物が少ない刃の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】実公昭５３－００３１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献１に開示されている技術では、上下の刃で剪定するため、石などの硬いもの（異物）を噛み込むことで、刃の欠けや変形が生じる。さらに、往復運動のため機械部品の負荷が大きい。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様によれば、剪断機構が提供される。この剪断機構は、一対の刃ユニットと、運動機構とを備える。一対の刃ユニットは、剪断刃をそれぞれ備える。運動機構は、一対の刃ユニットの相対的な姿勢を維持しつつ、且つ、一対の刃ユニットのうちの少なくとも一方を速度が０にならないように所定軌道に沿って運動させる。一対の刃ユニットが運動の最中に互いの剪断刃が重なることで、対象物を切断するように構成される。
【0007】
このような態様によれば、剪断刃の速度変化が小さいため機械部品への負荷が低減される。また、振動騒音が発生しにくい。さらに、運動エネルギーがゼロにならないため切断効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】剪断機構を表す概略の斜視図である。
【図2】剪断機構１の刃ユニット２と運動機構３の構成を表す概略の斜視図である。
【図3】剪断機構１の運動機構３、係合部４、ベース６及びモーター７の構成を表す概略の斜視図である。
【図4】剪断機構１が切断対象となる対象物Ｗが剪断している状態を表す図である。
【図5】剪断機構１の刃ユニット２の各剪断刃が有する押出面５を表す概略図である。
【図6】刃ユニット２が対象物Ｗを切断する状態を表す概略図である。
【図7】剪断機構１の偏芯カム３１の構造を表す概略の斜視図である。
【図8】第２剪断刃２２に対する第１剪断刃２１の円運動を表す概略図である。
【図9】複数の偏芯カム３１を逆方向に回転させる運動機構３の構成を表す概略の斜視図である。
【図10】刃ユニット２が上下に移動しながら相対的に往復運動している状態を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。
【0010】
１．全体構成
第１章では、本実施形態に係るについて剪断機構について説明する。図１は、剪断機構を表す概略の斜視図である。
第１章では、本実施形態に係るについて剪断機構について説明する。図１は、剪断機構を表す概略の斜視図である。
【0011】
１．１ 剪断機構１
剪断機構１は、一対の刃ユニット２と、運動機構３とを備え、物体内部の任意の面に関して面に平行方向に力を作用させて、物体を切断する機構である。図１に表すように、剪断機構１は、一対の刃ユニット２と、運動機構３と、係合部４と、押出面５と、ベース６と、モーター７とを含む。図２は、剪断機構１の刃ユニット２と運動機構３の構成を表す概略の斜視図である。図３は、剪断機構１の運動機構３、係合部４、ベース６及びモーター７の構成を表す概略の斜視図である。
剪断機構１は、一対の刃ユニット２と、運動機構３とを備え、物体内部の任意の面に関して面に平行方向に力を作用させて、物体を切断する機構である。図１に表すように、剪断機構１は、一対の刃ユニット２と、運動機構３と、係合部４と、押出面５と、ベース６と、モーター７とを含む。図２は、剪断機構１の刃ユニット２と運動機構３の構成を表す概略の斜視図である。図３は、剪断機構１の運動機構３、係合部４、ベース６及びモーター７の構成を表す概略の斜視図である。
【0012】
１．２ 刃ユニット２
一対の刃ユニット２は、剪断刃をそれぞれ備え、具体的には、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２とを備える。第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２は、櫛歯状で少なくとも１以上の凹部を有する。第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２は、重合されて面接触し、その状態を保って互いに摺動するように構成されている。図４は、剪断機構１が切断対象となる対象物Ｗが剪断している状態を表す図である。図４に表すように、第１剪断刃２１の凹部２１ａと第２剪断刃２２の凹部２２ａの間に挟まった対象物Ｗは、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２が摺動することで、平行方向に剪断力を受けて切断される。具体的には、第１剪断刃２１の有する刃部２１ｂと第２剪断刃２２の有する刃部２２ｂが、対象物Ｗの軸方向に対して水平に剪断力を与えることによって、対象物Ｗが切断される。そのため、刃部２１ｂと刃部２２ｂの先端部分の面積は、小さくして、単位面積あたりの圧力を高くして剪断力を高める構造となっている。即ち、刃部２１ｂと刃部２２ｂの切断面は、鋭利な刃の形状を有している。刃部２１ｂと刃部２２ｂの有する刃角度や断面形状は、剪断機構１を備える機械や対象物Ｗによって決まるため、限定されない。
一対の刃ユニット２は、剪断刃をそれぞれ備え、具体的には、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２とを備える。第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２は、櫛歯状で少なくとも１以上の凹部を有する。第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２は、重合されて面接触し、その状態を保って互いに摺動するように構成されている。図４は、剪断機構１が切断対象となる対象物Ｗが剪断している状態を表す図である。図４に表すように、第１剪断刃２１の凹部２１ａと第２剪断刃２２の凹部２２ａの間に挟まった対象物Ｗは、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２が摺動することで、平行方向に剪断力を受けて切断される。具体的には、第１剪断刃２１の有する刃部２１ｂと第２剪断刃２２の有する刃部２２ｂが、対象物Ｗの軸方向に対して水平に剪断力を与えることによって、対象物Ｗが切断される。そのため、刃部２１ｂと刃部２２ｂの先端部分の面積は、小さくして、単位面積あたりの圧力を高くして剪断力を高める構造となっている。即ち、刃部２１ｂと刃部２２ｂの切断面は、鋭利な刃の形状を有している。刃部２１ｂと刃部２２ｂの有する刃角度や断面形状は、剪断機構１を備える機械や対象物Ｗによって決まるため、限定されない。
【0013】
第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、それぞれ櫛歯状となっており、櫛歯の両側に刃部２１ｂと刃部２２ｂを有している。これは、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２が互いに円運動をして摺動するため、切断効率を高めるためである。そのためこのような構造にすることが好ましい。
【0014】
図１、図２及び図３では、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、長手方向の両側に切断面である刃部２１ｂ及び刃部２２ｂを備えているが、片側のみに切断面を備えてもよい。また、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の材質は、ステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、工具鋼、粉末冶金鋼、複合鋼、チタン合金等の金属でもよいが、カーボンファイバー、プラスチックでもよい。対象物Ｗを切断できるものであれば、材質は、限定されない。第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、凹部２１ａと凹部２２ａをそれぞれ有し、櫛歯状となっているが、櫛歯の数、凹部の深さ及び幅等の仕様は、限定されない。また、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の厚さも限定されない。
【0015】
１．３ 運動機構３
運動機構３は、一対の刃ユニット２の相対的な姿勢を維持しつつ、且つ、一対の刃ユニットのうちの少なくとも一方を速度が０にならないように所定軌道に沿って運動させる。このような運動機構３を剪断機構１が有することで、一対の刃ユニット２が運動の最中に互いの剪断刃である第１剪断刃２１と第２剪断刃２２が重なることで、対象物Ｗを切断するように構成される。ここで好ましくは、所定軌道は、円軌道であり、運動は、円運動である。また好ましくは、運動機構３は、一対の刃ユニットのうちの両方を速度が０にならないように、それぞれの所定軌道に沿って運動させる。
運動機構３は、一対の刃ユニット２の相対的な姿勢を維持しつつ、且つ、一対の刃ユニットのうちの少なくとも一方を速度が０にならないように所定軌道に沿って運動させる。このような運動機構３を剪断機構１が有することで、一対の刃ユニット２が運動の最中に互いの剪断刃である第１剪断刃２１と第２剪断刃２２が重なることで、対象物Ｗを切断するように構成される。ここで好ましくは、所定軌道は、円軌道であり、運動は、円運動である。また好ましくは、運動機構３は、一対の刃ユニットのうちの両方を速度が０にならないように、それぞれの所定軌道に沿って運動させる。
【0016】
運動機構３が、刃ユニット２の互いの剪断刃である第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の相対的な姿勢を維持し、相対速度が０とならないことで、剪断機構１を構成する機械部品への負荷が低減される。また、振動騒音の発生を抑制することができる。さらに、運動エネルギーがゼロにならないため、運動機構３は、切断効率を高めることができる。
【0017】
好ましくは、運動機構３は、一対の刃ユニット２と係合部４を介して係合し、係合部４の一方を中心として係合部４の他方が相対的に円運動をする。換言すると、運動機構３は、係合部４を中心に、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の回転軸を互いに偏芯させることで相対的に円運動を生成する。そのための機構として、運動機構３は、後述する複数の偏芯カム３１を備える。偏芯カム３１は、一例であり、平行クランク機構（不図示）であってもよい。また、運動機構３は、それぞれ独立に第１剪断刃２１と第２剪断刃２２を制御し動作させ、相対的に円運動させてもよい。以下、実施例では、運動機構３は偏芯カム３１として説明する。
【0018】
運動機構３が偏芯カム３１である場合、図２に表されたように、運動機構３は、２つの偏芯カム３１を備える。それぞれの偏芯カム３１は、回転軸に対して２つの偏芯した軸を備える。２つの偏芯した軸の一方は、第１剪断刃２１と係合部４１を介して係合され、他方は、第２剪断刃２２と係合部４２を介して係合される。また、２つの偏芯カム３１のうち一方の回転軸は、後述するモーター７と接合される。
即ち、モーター７と接合された偏芯カム３１は、原動軸であり、他方の偏芯カム３１は、それに倣って回転する従動軸である。このような運動機構３によって、前述した所定軌道が実現される。
即ち、モーター７と接合された偏芯カム３１は、原動軸であり、他方の偏芯カム３１は、それに倣って回転する従動軸である。このような運動機構３によって、前述した所定軌道が実現される。
【0019】
１． ４ 係合部４
第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、複数の係合部４である貫通穴を有する。係合部４となる貫通穴の位置は、第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２の内部あればよく、限定されない。これらの貫通穴を介して、第１剪断刃２１は、係合部４１で偏芯カム３１と係合され、第２剪断刃２２は、係合部４２で偏芯カム３１と係合されている。図２に表されているように、偏芯カム３１は２つあるため、係合された一対の刃ユニット２の第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、相互に接触しながら拘束運動をする。その結果、２つの剪断刃は、互いに相対的な姿勢を維持することができる。
第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、複数の係合部４である貫通穴を有する。係合部４となる貫通穴の位置は、第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２の内部あればよく、限定されない。これらの貫通穴を介して、第１剪断刃２１は、係合部４１で偏芯カム３１と係合され、第２剪断刃２２は、係合部４２で偏芯カム３１と係合されている。図２に表されているように、偏芯カム３１は２つあるため、係合された一対の刃ユニット２の第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、相互に接触しながら拘束運動をする。その結果、２つの剪断刃は、互いに相対的な姿勢を維持することができる。
【0020】
１．５ 押出面５
図５は、剪断機構１の刃ユニット２の各剪断刃が有する押出面５を表す概略図である。剪断機構１は、例えば、芝や草木を切断する芝刈り機に搭載される。そのため、屋外での切断作業となるため、切断中に石、金属片等の異物Ａが剪断刃の凹部２１ａと凹部２２ａの間入り込むことがある。その結果、異物Ａは、第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２の損傷を引き起こすことになる。このように異物Ａが凹部２１ａと凹部２２ａに極力入り込まないように、刃ユニット２の少なくとも一方に係る剪断刃は、剪断刃の先端に押出面５を備える。即ち、第１剪断刃２１は、押出面５１を備え、第２剪断刃２２は、押出面５２を備えてもよいし、一方のみが押出面５を備えてもよい。このように異物Ａが凹部２１ａと凹部２２ａに極力入り込まないように、第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２の先端で異物Ａが押し出されるように、剪断刃の先端部分に所定の角度を持たせている。そのため押出面５は、剪断刃が重なっていない状態において、異物Ａを押出し可能に構成される。押出面５については次章で詳述する。
図５は、剪断機構１の刃ユニット２の各剪断刃が有する押出面５を表す概略図である。剪断機構１は、例えば、芝や草木を切断する芝刈り機に搭載される。そのため、屋外での切断作業となるため、切断中に石、金属片等の異物Ａが剪断刃の凹部２１ａと凹部２２ａの間入り込むことがある。その結果、異物Ａは、第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２の損傷を引き起こすことになる。このように異物Ａが凹部２１ａと凹部２２ａに極力入り込まないように、刃ユニット２の少なくとも一方に係る剪断刃は、剪断刃の先端に押出面５を備える。即ち、第１剪断刃２１は、押出面５１を備え、第２剪断刃２２は、押出面５２を備えてもよいし、一方のみが押出面５を備えてもよい。このように異物Ａが凹部２１ａと凹部２２ａに極力入り込まないように、第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２の先端で異物Ａが押し出されるように、剪断刃の先端部分に所定の角度を持たせている。そのため押出面５は、剪断刃が重なっていない状態において、異物Ａを押出し可能に構成される。押出面５については次章で詳述する。
【0021】
１．６ ベース６
ベース６は、図３に表したように、偏芯カム３１の上面に取り付けられ、偏芯カム３１が自由に回転できるように複数の貫通穴を有し、偏芯カム３１と係合する。複数の貫通穴の一つは、偏芯カム３１の回転軸を後述するモーター７の回転軸を接合させるように構成される。
ベース６は、図３に表したように、偏芯カム３１の上面に取り付けられ、偏芯カム３１が自由に回転できるように複数の貫通穴を有し、偏芯カム３１と係合する。複数の貫通穴の一つは、偏芯カム３１の回転軸を後述するモーター７の回転軸を接合させるように構成される。
【0022】
図６は、刃ユニット２が対象物Ｗを切断する状態を表す概略図である。剪断機構１は、刃ユニット２の互いの剪断刃である第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、互いに相対的な姿勢を維持しつつ、円運動させる。そのため、芝や草木を切断中に、剪断機構１は、地面に根付いている芝や草木から水平方向に抵抗力Ｐを受ける。このような抵抗力Ｐを受けることで、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、互いに相対的な姿勢を維持することができなくなる。そのため、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２を係合している複数の係合部４をベース６によって固定させる必要がある。剪断機構１は、ベース６有することで、外力である芝や草木からの抵抗力Ｐと、ベース６の反力Ｒが釣り合い、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、互いに相対的な姿勢を維持することができる。
【0023】
１．７ モーター７
モーター７は、運動機構３を駆動させるように構成される。好ましくは、第１剪断刃２１又は第２剪断刃２２が係合する偏芯カム３１の回転軸は、モーター７の動力をダイレクトに受け付けるように構成される。即ち、剪断機構１は、ダイレクトドライブモーターで駆動される。減速機構を使用せずダイレクトドライブを採用することで、減速機等の摩耗によるロスが低減でき、切断効率が高い。また、減速機等との接触がないことで、振動を引き起こす部品が少なく、剪断機構１の機械騒音を低減することができる。さらに、減速機等がないことで、剪断機構１を備える機械の小型化に貢献することができる。
モーター７は、運動機構３を駆動させるように構成される。好ましくは、第１剪断刃２１又は第２剪断刃２２が係合する偏芯カム３１の回転軸は、モーター７の動力をダイレクトに受け付けるように構成される。即ち、剪断機構１は、ダイレクトドライブモーターで駆動される。減速機構を使用せずダイレクトドライブを採用することで、減速機等の摩耗によるロスが低減でき、切断効率が高い。また、減速機等との接触がないことで、振動を引き起こす部品が少なく、剪断機構１の機械騒音を低減することができる。さらに、減速機等がないことで、剪断機構１を備える機械の小型化に貢献することができる。
【0024】
２．対象物Ｗ及び異物Ａ
第２章では、剪断機構１が切断する対象物Ｗと切断を回避する異物Ａについて説明する。剪断機構１は、例えば、芝や草木を切断する芝刈り機に搭載される。芝刈り機で切断する対象物Ｗは、芝、雑草、木片等の芝生の土地に存在するものが対象である。また、剪断機構１が搭載される機械によっては、対象物Ｗは紙や毛髪であってもよい。刃ユニット２の備える剪断刃で切断できるものであれば、対象物Ｗの材質は限定されない。
第２章では、剪断機構１が切断する対象物Ｗと切断を回避する異物Ａについて説明する。剪断機構１は、例えば、芝や草木を切断する芝刈り機に搭載される。芝刈り機で切断する対象物Ｗは、芝、雑草、木片等の芝生の土地に存在するものが対象である。また、剪断機構１が搭載される機械によっては、対象物Ｗは紙や毛髪であってもよい。刃ユニット２の備える剪断刃で切断できるものであれば、対象物Ｗの材質は限定されない。
【0025】
異物Ａは、剪断機構１が芝刈り機に搭載される場合、小石や金属片である。このような異物Ａは、公園やゴルフ場のような芝刈り対象の場所であっても存在する。剪断機構１がバリカンのように剪断刃が一方向で往復運動する機構であると、剪断刃は、一方向からのみ異物Ａから力を受けるため、剪断刃に掛かる負荷が大きい。そのため、剪断刃は、損傷されやすい。剪断機構１の押出面５は、このような異物を押出し、極力切断しない構造となっている。そのため剪断機構１は、対象物Ｗである芝や草木を積極的に切断し、異物Ａである石や金属片を積極的に切断回避する。特に芝刈り機がロボット型の自走式である場合、人が異物Ａを検知して、剪断刃の駆動を制御することができないため、このような機構が望まれる。
【0026】
３．剪断機構１の機能
第３章では、第１章及び第２章で説明した剪断機構１、切断対象の対象物Ｗ及び切断回避の異物Ａについて各機能別に分けて説明する。
第３章では、第１章及び第２章で説明した剪断機構１、切断対象の対象物Ｗ及び切断回避の異物Ａについて各機能別に分けて説明する。
【0027】
３．１ 剪断機構１の回転運動について
図７は、剪断機構１の偏芯カム３１の構造を表す概略の斜視図である。剪断機構１の備える運動機構３は、一対の刃ユニット２である第１剪断刃２１と第２剪断刃２２を所定軌道に沿って運動させる。所定軌道は、円軌道であり、運動は、円運動である。好ましくは、運動機構３は偏芯カム３１である。偏芯カム３１は、異なる２つの回転軸を備え、回転軸のうちの一方に一対の刃ユニット２の一方が係合され、回転軸のうちの他方に一対の刃ユニット２の他方が係合される。具体的に説明すると、図７に表されているように、偏芯カム３１は、剪断機構１の動作を司る運動回転軸ＡＳと、第１剪断刃２１の貫通穴（係合部４１）と係合している第１回転軸Ａ１と、第２剪断刃２２の貫通穴（係合部４２）と係合している第２回転軸Ａ２を備える。
図７は、剪断機構１の偏芯カム３１の構造を表す概略の斜視図である。剪断機構１の備える運動機構３は、一対の刃ユニット２である第１剪断刃２１と第２剪断刃２２を所定軌道に沿って運動させる。所定軌道は、円軌道であり、運動は、円運動である。好ましくは、運動機構３は偏芯カム３１である。偏芯カム３１は、異なる２つの回転軸を備え、回転軸のうちの一方に一対の刃ユニット２の一方が係合され、回転軸のうちの他方に一対の刃ユニット２の他方が係合される。具体的に説明すると、図７に表されているように、偏芯カム３１は、剪断機構１の動作を司る運動回転軸ＡＳと、第１剪断刃２１の貫通穴（係合部４１）と係合している第１回転軸Ａ１と、第２剪断刃２２の貫通穴（係合部４２）と係合している第２回転軸Ａ２を備える。
【0028】
運動回転軸ＡＳから第１回転軸Ａ１までの距離は、第１偏芯半径Ｒ１であり、運動回転軸ＡＳから第２回転軸Ａ２までの距離は第２偏芯半径Ｒ２である。運動回転軸ＡＳが、モーター７等によって回転すると、第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２も運動回転軸ＡＳを中心に回転する。このような回転運動により第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２は、互いの座標系で、回転運動をすることになる。図７には、第２回転軸Ａ２の座標系で、第１剪断刃２１の有する第１回転軸Ａ１の軌跡が表されている。このように、運動回転軸ＡＳが回転することで、第１回転軸Ａ１は、第１偏芯半径Ｒ１と第２偏芯半径Ｒ２を加えた半径で回転する。このような機構であれば、容易に円運動を実現することができる。また、汎用的な偏芯カム３１を利用することで、容易に安価に円運動を実現することができる。
【0029】
運動回転軸ＡＳは、モーター７の軸に接合されているため、モーター７の回転運動が伝達されて回転する。モーター７が等速で回転する限り、一対の刃ユニット２を構成する第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の円運動は、等速円運動である。このように剪断刃が等速で動くため、バリカンのような往復運動と比べて、速度０の思案点が発生しない。そのため、回転運動を効率よく切断運動に変えることができる。
【0030】
図８は、第２剪断刃２２に対する第１剪断刃２１の円運動を表す概略図である。図８に表された円運動は、一対の刃ユニット２が運動の最中に互いの剪断刃が周期的に重なることで、対象物Ｗを切断するように構成される。このように、第１剪断刃２１に対して、第２剪断刃２２が円運動しながら切断する方法は、バリカンのように一方向から力を加えて切断する方法と比べて、低負荷で対象物Ｗを切断できる。即ち、対象物Ｗを切断する部位が、剪断刃の点ではなく剪断刃の線であるため、そのような低負荷の切断を実現できる。例えば、料理において、包丁に上から下へ力を加えて材料を切るよりも、包丁を横に移動させて上から下へ力を加えて材料を切る方が、負荷が少ない。即ち、単位時間当たりの剪断刃に接触させると対象物Ｗの面積が大きくなるため、より多く効率よく切断できる。
【0031】
図８に表されたように、第１剪断刃２１は第２剪断刃２２に対して、円運動をしているため、両剪断刃は周期的に対象物Ｗに接触して切断している。このため、継続して対象物Ｗに接触している剪断刃の一点に負荷が掛かっていないため、剪断刃への負荷が小さい。そのため摺動音の発生も低減できる。このような切断方法は、対象物Ｗに対して垂直方向と水平方向に力を与えているため、ユーザーは、切断速度を決めるモーター７の回転速度を制御することで、対象物Ｗに応じて切断効率を変更することができる。また、剪断刃の対象物Ｗの切込み量は、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の円運動の半径で決まる。そのため、ユーザーは、第１偏芯半径Ｒ１と第２偏芯半径Ｒ２を変更することで、切込み量を自由に変更することができる。
【0032】
ここで、回転軸は、第１偏芯半径Ｒ１と第２偏芯半径Ｒ２を決める第１回転軸Ａ１と第２回転軸Ａ２であるが、どちらかの回転軸を運動回転軸ＡＳと同軸にしてもよい。また、第１偏芯半径Ｒ１と第２偏芯半径Ｒ２の比率を１とすることで、運動回転軸ＡＳから第１回転軸Ａ１までの距離と運動回転軸ＡＳから第２回転軸Ａ２までの距離が等しくなり、力のモーメントが等しくなる。このように半径の比率を１とすると、剪断機構１を構成する部品にとって負荷が少ないため好ましい。しかし、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の形状、材質により重心の位置が異なるため、第１偏芯半径Ｒ１と第２偏芯半径Ｒ２の比率を変更してもよい。
【0033】
ここで、（第１偏芯半径Ｒ１／第２偏芯半径Ｒ２）又は（第２偏芯半径Ｒ２／第１偏芯半径Ｒ１）の値は、０以上で１以下である。（第１偏芯半径Ｒ１／第２偏芯半径Ｒ２）又は（第２偏芯半径Ｒ２／第１偏芯半径Ｒ１）の値は、具体的には、０，０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５，０．０６，０．０７，０．０８，０．０９，０．１，０．１１，０．１２，０．１３，０．１４，０．１５，０．１６，０．１７，０．１８，０．１９，０．２，０．２１，０．２２，０．２３，０．２４，０．２５，０．２６，０．２７，０．２８，０．２９，０．３，０．３１，０．３２，０．３３，０．３４，０．３５，０．３６，０．３７，０．３８，０．３９，０．４，０．４１，０．４２，０．４３，０．４４，０．４５，０．４６，０．４７，０．４８，０．４９，０．５，０．５１，０．５２，０．５３，０．５４，０．５５，０．５６，０．５７，０．５８，０．５９，０．６，０．６１，０．６２，０．６３，０．６４，０．６５，０．６６，０．６７，０．６８，０．６９，０．７，０．７１，０．７２，０．７３，０．７４，０．７５，０．７６，０．７７，０．７８，０．７９，０．８，０．８１，０．８２，０．８３，０．８４，０．８５，０．８６，０．８７，０．８８，０．８９，０．９，０．９１，０．９２，０．９３，０．９４，０．９５，０．９６，０．９７，０．９８，０．９９，１であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0034】
３．２ 押出面５の押出し機構について
前述したように、刃ユニット２を構成する第１剪断刃２１又は第２剪断刃２２の少なくとも一方に係る剪断刃は、剪断刃の先端に押出面５を備える。押出面５は、運動中に、押出面５に接触した異物Ａを押出し可能に構成される。即ち、押出面５の機能は、対象物Ｗを切断中に、異物Ａを刃ユニット２の剪断刃の凹部２１ａ又は凹部２２ａに取り込ませないことである。この機能によって、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、石や金属片等の硬い異物Ａの噛み込みを防止することができる。その結果、剪断刃の損傷が低減され、ひいては剪断機構１を構成する部品への負担を軽減することができる。
前述したように、刃ユニット２を構成する第１剪断刃２１又は第２剪断刃２２の少なくとも一方に係る剪断刃は、剪断刃の先端に押出面５を備える。押出面５は、運動中に、押出面５に接触した異物Ａを押出し可能に構成される。即ち、押出面５の機能は、対象物Ｗを切断中に、異物Ａを刃ユニット２の剪断刃の凹部２１ａ又は凹部２２ａに取り込ませないことである。この機能によって、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２は、石や金属片等の硬い異物Ａの噛み込みを防止することができる。その結果、剪断刃の損傷が低減され、ひいては剪断機構１を構成する部品への負担を軽減することができる。
【0035】
押出面５は、剪断刃である第１剪断刃２１と第２剪断刃２２が重なっていない状態において、異物Ａを押出し可能に構成される。ここでは、第１剪断刃２１の押出面５について説明するが、第２剪断刃２２も同じ形状を有する。図５に表されているように、第１剪断刃２１の凹部下端部２１ｃに対する剪断刃角度θ１は、第１剪断刃２１に直角に近づけば、外から異物Ａが凹部２１ａに入り込みやすい。そのため、第１剪断刃２１は、第１剪断刃２１の先端部２１ｅから押出下部２１ｄまで切り込みを入れて、第１剪断刃２１の先端に押出角度θ２を設けている。この押出角度θ２は、剪断刃角度θ１より小さく設定され、異物Ａが第１剪断刃２１と第２剪断刃２２が重なっていない状態において、異物Ａを外に押し出す。
【0036】
剪断機構１は、このような押出面５を備えるため、剪断刃が重なっていない状態であれば、特に剪断刃に対する負担を軽減することができる。押出面５は、剪断刃が重なっている状態であっても、押出面５が異物Ａと接触することで、第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の切断面の保護が図られる。
【0037】
押出角度θ２は、剪断刃角度θ１より小さく、かつ９０°以内が好ましい。即ち、第１剪断刃２１の回転方向に対して異物Ａを押し出す角度が設定される。そのため（押出角度θ２／剪断刃角度θ１）は、０より大きく１より小さい。（押出角度θ２／剪断刃角度θ１）の値は、具体的には、０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５，０．０６，０．０７，０．０８，０．０９，０．１，０．１１，０．１２，０．１３，０．１４，０．１５，０．１６，０．１７，０．１８，０．１９，０．２，０．２１，０．２２，０．２３，０．２４，０．２５，０．２６，０．２７，０．２８，０．２９，０．３，０．３１，０．３２，０．３３，０．３４，０．３５，０．３６，０．３７，０．３８，０．３９，０．４，０．４１，０．４２，０．４３，０．４４，０．４５，０．４６，０．４７，０．４８，０．４９，０．５，０．５１，０．５２，０．５３，０．５４，０．５５，０．５６，０．５７，０．５８，０．５９，０．６，０．６１，０．６２，０．６３，０．６４，０．６５，０．６６，０．６７，０．６８，０．６９，０．７，０．７１，０．７２，０．７３，０．７４，０．７５，０．７６，０．７７，０．７８，０．７９，０．８，０．８１，０．８２，０．８３，０．８４，０．８５，０．８６，０．８７，０．８８，０．８９，０．９，０．９１，０．９２，０．９３，０．９４，０．９５，０．９６，０．９７，０．９８，０．９９であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
【0038】
凹部下端部２１ｃから押出下部２１ｄまでの距離と、凹部下端部２１ｃから先端部２１ｅまでの距離は、剪断機構１を使用する場所での異物Ａの形状、大きさ等の特徴、及び第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の形状、凹部２１ａの幅等の設計値を考慮して決定される。そのため（凹部下端部２１ｃから押出下部２１ｄ／凹部下端部２１ｃから先端部２１ｅまでの距離）は、０より大きく１より小さい。（凹部下端部２１ｃから押出下部２１ｄ／凹部下端部２１ｃから先端部２１ｅまでの距離）の値は、具体的には、は、０．０１，０．０２，０．０３，０．０４，０．０５，０．０６，０．０７，０．０８，０．０９，０．１，０．１１，０．１２，０．１３，０．１４，０．１５，０．１６，０．１７，０．１８，０．１９，０．２，０．２１，０．２２，０．２３，０．２４，０．２５，０．２６，０．２７，０．２８，０．２９，０．３，０．３１，０．３２，０．３３，０．３４，０．３５，０．３６，０．３７，０．３８，０．３９，０．４，０．４１，０．４２，０．４３，０．４４，０．４５，０．４６，０．４７，０．４８，０．４９，０．５，０．５１，０．５２，０．５３，０．５４，０．５５，０．５６，０．５７，０．５８，０．５９，０．６，０．６１，０．６２，０．６３，０．６４，０．６５，０．６６，０．６７，０．６８，０．６９，０．７，０．７１，０．７２，０．７３，０．７４，０．７５，０．７６，０．７７，０．７８，０．７９，０．８，０．８１，０．８２，０．８３，０．８４，０．８５，０．８６，０．８７，０．８８，０．８９，０．９，０．９１，０．９２，０．９３，０．９４，０．９５，０．９６，０．９７，０．９８，０．９９であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい
【0039】
４．その他
下記のような態様によって前述の実施形態を実施してもよい。
（１）剪断機構１の備える運動機構３は、平行クランク機構を備え、平行クランク機構の固定節の両端に一対の刃ユニット２が係合され、平行クランク機構の中間節の両端に一対の刃ユニット２の他方が係合されてもよい。固定節を第１剪断刃２１とし、中間節を第２剪断刃２２とすることで、剪断機構１の構造が簡略化できる。また、平行クランク機構の原動節を回転させるようにモーター７を取り付けてもよい。
（２）係合部４は、転がり軸受を備えてもよい。偏芯カム３１の運動回転軸ＡＳ、第１回転軸Ａ１及び第２回転軸Ａ２がより円滑に等速円運動することで、第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２の切断負荷を低減することができる。
（３）第１剪断刃２１又は第２剪断刃２２の刃が鋸の刃のように凹凸を設けられてもよい。切断面積が増えることで対象物Ｗをより効率良く切断できる。
（４）図９は、複数の偏芯カム３１を互いに逆方向に回転させる運動機構３の構成を表す概略の斜視図である。偏芯カム３１は側面にギヤ３１ａを備え、複数の偏芯カム３１を互いに逆方向に回転させることで、一対の刃ユニット２の相対的な姿勢を維持しつつ円運動させながら、刃ユニットの長手方向に対して双方を往復運動させる。図１０は、刃ユニット２が上下に移動しながら相対的に往復運動している状態を表す概略図である。このような運動機構３であるため、剪断機構１は、剪断刃の速度が０にならない有用性を有している。それに加えて、第１剪断刃２１の凹部２１ａと第２剪断刃２２の凹部２２ａの高さ、すなわち刃部２１ｂ，２２ｂの長さ全体にわたって芝や草木を刈ることができるため、偏芯カム３１が同一方向に回転する場合より、刃丈（刃部の長さ）を短くでき、刃ユニット２を軽量化することができる。さらに第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の長手方向の中心が一致した状態で動くため第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２のピッチに合わせた偏芯カム３１の偏心量（図１０において、第１剪断刃２１の左右方向へ動く量）を変えることができ、刃のピッチが異なる様々な種類の剪断刃に対応できる。
下記のような態様によって前述の実施形態を実施してもよい。
（１）剪断機構１の備える運動機構３は、平行クランク機構を備え、平行クランク機構の固定節の両端に一対の刃ユニット２が係合され、平行クランク機構の中間節の両端に一対の刃ユニット２の他方が係合されてもよい。固定節を第１剪断刃２１とし、中間節を第２剪断刃２２とすることで、剪断機構１の構造が簡略化できる。また、平行クランク機構の原動節を回転させるようにモーター７を取り付けてもよい。
（２）係合部４は、転がり軸受を備えてもよい。偏芯カム３１の運動回転軸ＡＳ、第１回転軸Ａ１及び第２回転軸Ａ２がより円滑に等速円運動することで、第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２の切断負荷を低減することができる。
（３）第１剪断刃２１又は第２剪断刃２２の刃が鋸の刃のように凹凸を設けられてもよい。切断面積が増えることで対象物Ｗをより効率良く切断できる。
（４）図９は、複数の偏芯カム３１を互いに逆方向に回転させる運動機構３の構成を表す概略の斜視図である。偏芯カム３１は側面にギヤ３１ａを備え、複数の偏芯カム３１を互いに逆方向に回転させることで、一対の刃ユニット２の相対的な姿勢を維持しつつ円運動させながら、刃ユニットの長手方向に対して双方を往復運動させる。図１０は、刃ユニット２が上下に移動しながら相対的に往復運動している状態を表す概略図である。このような運動機構３であるため、剪断機構１は、剪断刃の速度が０にならない有用性を有している。それに加えて、第１剪断刃２１の凹部２１ａと第２剪断刃２２の凹部２２ａの高さ、すなわち刃部２１ｂ，２２ｂの長さ全体にわたって芝や草木を刈ることができるため、偏芯カム３１が同一方向に回転する場合より、刃丈（刃部の長さ）を短くでき、刃ユニット２を軽量化することができる。さらに第１剪断刃２１と第２剪断刃２２の長手方向の中心が一致した状態で動くため第１剪断刃２１及び第２剪断刃２２のピッチに合わせた偏芯カム３１の偏心量（図１０において、第１剪断刃２１の左右方向へ動く量）を変えることができ、刃のピッチが異なる様々な種類の剪断刃に対応できる。
【0040】
さらに、次に記載の各態様で提供されてもよい。
前記剪断機構において、前記所定軌道は、円軌道であり、前記運動は、円運動である、もの。
前記剪断機構において、前記運動機構は、前記一対の刃ユニットと係合部を介して係合し、前記係合部の一方を中心として前記係合部の他方が相対的に前記円運動をする、もの。
前記剪断機構において、前記円運動は、等速円運動であり、前記一対の刃ユニットが前記運動の最中に互いの前記剪断刃が周期的に重なることで、前記対象物を切断するように構成される、もの。
前記剪断機構において、前記運動機構は、複数の偏芯カムを備え、前記偏芯カムは、異なる２つの回転軸を備え、前記回転軸のうちの一方に前記一対の刃ユニットの一方が係合され、前記回転軸のうちの他方に前記一対の刃ユニットの他方が係合される、もの。
前記剪断機構において、前記回転軸は、モーターの動力をダイレクトに受け付けるように構成される、もの。
前記剪断機構において、前記刃ユニットの少なくとも一方に係る前記剪断刃は、前記剪断刃の先端に押出面を備え、前記押出面は、前記運動中に、前記押出面に接触した異物を押出し可能に構成される、もの。
前記剪断機構において、前記押出面は、前記剪断刃が重なっていない状態において、前記異物を押出し可能に構成される、もの。
もちろん、この限りではない。
前記剪断機構において、前記所定軌道は、円軌道であり、前記運動は、円運動である、もの。
前記剪断機構において、前記運動機構は、前記一対の刃ユニットと係合部を介して係合し、前記係合部の一方を中心として前記係合部の他方が相対的に前記円運動をする、もの。
前記剪断機構において、前記円運動は、等速円運動であり、前記一対の刃ユニットが前記運動の最中に互いの前記剪断刃が周期的に重なることで、前記対象物を切断するように構成される、もの。
前記剪断機構において、前記運動機構は、複数の偏芯カムを備え、前記偏芯カムは、異なる２つの回転軸を備え、前記回転軸のうちの一方に前記一対の刃ユニットの一方が係合され、前記回転軸のうちの他方に前記一対の刃ユニットの他方が係合される、もの。
前記剪断機構において、前記回転軸は、モーターの動力をダイレクトに受け付けるように構成される、もの。
前記剪断機構において、前記刃ユニットの少なくとも一方に係る前記剪断刃は、前記剪断刃の先端に押出面を備え、前記押出面は、前記運動中に、前記押出面に接触した異物を押出し可能に構成される、もの。
前記剪断機構において、前記押出面は、前記剪断刃が重なっていない状態において、前記異物を押出し可能に構成される、もの。
もちろん、この限りではない。
【0041】
最後に、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。当該新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0042】
１ ：剪断機構
２ ：刃ユニット
２１ ：第１剪断刃
２１ａ ：凹部
２１ｂ ：刃部
２１ｃ ：凹部下端部
２１ｄ ：押出下部
２１ｅ ：先端部
２２ ：第２剪断刃
２２ａ ：凹部
２２ｂ ：刃部
３ ：運動機構
３１ ：偏芯カム
３１ａ ：ギヤ
４ ：係合部
４１ ：係合部
４２ ：係合部
５ ：押出面
５１ ：押出面
５２ ：押出面
６ ：ベース
７ ：モーター
Ａ ：異物
Ａ１ ：第１回転軸
Ａ２ ：第２回転軸
ＡＳ ：運動回転軸
Ｐ ：抵抗力
Ｒ ：反力
Ｒ１ ：第１偏芯半径
Ｒ２ ：第２偏芯半径
Ｗ ：対象物
θ１ ：剪断刃角度
θ２ ：押出角度
２ ：刃ユニット
２１ ：第１剪断刃
２１ａ ：凹部
２１ｂ ：刃部
２１ｃ ：凹部下端部
２１ｄ ：押出下部
２１ｅ ：先端部
２２ ：第２剪断刃
２２ａ ：凹部
２２ｂ ：刃部
３ ：運動機構
３１ ：偏芯カム
３１ａ ：ギヤ
４ ：係合部
４１ ：係合部
４２ ：係合部
５ ：押出面
５１ ：押出面
５２ ：押出面
６ ：ベース
７ ：モーター
Ａ ：異物
Ａ１ ：第１回転軸
Ａ２ ：第２回転軸
ＡＳ ：運動回転軸
Ｐ ：抵抗力
Ｒ ：反力
Ｒ１ ：第１偏芯半径
Ｒ２ ：第２偏芯半径
Ｗ ：対象物
θ１ ：剪断刃角度
θ２ ：押出角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
