CN203167578U - 作业机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种通过极力抑制作为振动源的旋转工具的振动，而减少传递到操作杆的振动，从而使把持操作杆进行作业的操作人员的疲劳减轻的作业机械。作业机械（10）包括：工具单元（30），其组装在中空的操作杆（11）的前端部，具有旋转工具（36）；和驱动轴（14），其***在操作杆中，该驱动轴的一端与组装在该操作杆的基端部的原动机（20）相连接，另一端与旋转工具相连接，将柔软弹性体（35）设置为以与轴承（33、34）同轴地包围该轴承的方式保持该轴承，上述柔软弹性体用于去除因旋转工具的旋转而产生的振动，上述轴承在操作杆的前端部支承旋转工具的从动轴（32），或在工具单元的外壳（31）内支承旋转工具的从动轴。

Description

作业机械

技术领域

本实用新型涉及一种割灌机、割草机、剪草机或研磨机等作业机械，特别是在中空的操作杆的前端组装有工具单元的作业机械，该工具单元具有与***在该操作杆的驱动轴相连结而被驱动的旋转工具。

背景技术

在专利文献1中公开了一种作为该种作业机械的剪草机。该剪草机具有中空的操作杆，该操作杆包括：笔直部，其在基端部组装有原动机；弯曲部，其在前端部组装有工具单元，该工具单元具有作为旋转工具的旋转切割机。在操作杆内***有被原动机驱动的挠性驱动轴，该挠性驱动轴与旋转切割机的从动轴相连结。借助球轴承将旋转切割机的从动轴支承在固定于操作杆的前端部的外壳内。

在该剪草机中存在如下缺点：由收割草坪或草的旋转切割机的旋转引发的振动传递到把持操作杆的操作人员的手，所以操作人员因操作杆的振动而疲劳。特别是，在将尼龙线绳作为割刀的旋转切割机中，存在如下缺点：尼龙线绳因磨损而被磨细或断开，从而旋转切割机容易相对于从动轴不平衡，由旋转切割机的不平衡引发的振动增大。

为了消除该缺点，在该剪草机中采用如下方法：利用沿轴线方向夹设在操作杆的内部的衬套，对贯穿有驱动轴的内软管进行支承而抑制驱动轴的振动。但是，采用上述振动抑制方法，由于作为振动源的旋转切割机的振动大，所以在操作杆的振动的抑制上存在极限。

另外，专利文献2公开的割灌机具有杆，该杆在基端组装有发动机，在前端侧组装有割刀，在该杆内***有被发动机驱动的轴。在安装于上述杆的前端的齿轮箱内，轴的前端的小齿轮与从动轴的基端部的大齿轮相啮合，将轴的动力传递到从动轴，对固定在前端部的割刀进行驱动而使该割刀旋转。

在该割灌机中，夹装在轴与小齿轮、以及从动轴与大齿轮之间的弹性体具有如下功能，即，抑制因轴的扭转而产生的振动、因冲击施加于割刀时传递到轴的扭矩变动、齿轮的啮合而产生的齿轮声音。

但是，在该种割灌机中，割刀的一部分在收割草或树枝时损耗，割刀相对于从动轴变得不均衡，在使割刀旋转时，有时振动增大。存在如下缺点：不能用夹装在轴与小齿轮、以及从动轴与大齿轮之间的弹性体来抑制由该割刀的不均衡引发的振动，操作人员因振动而疲劳。

专利文献1：美国专利第4126928号说明书

专利文献2：日本特开2010－148484号公报

实用新型内容

为了应对上述课题，本实用新型的目的在于提供一种作业机械，该作业机械能够极力抑制作为振动源的旋转工具的振动，使传递到操作杆的振动减少，从而使把持操作杆进行作业的操作人员的疲劳得到减轻。

为了解决上述课题，本实用新型提供的作业机械包括：工具单元，其组装在中空的操作杆的前端部，具有旋转工具；和驱动轴，其***在操作杆中，该驱动轴的一端与组装在该操作杆的基端部的原动机相连接，另一端与旋转工具相连接，该作业机械为：将柔软弹性体设置为以与轴承同轴地包围这些轴承的方式保持这些轴承，该柔软弹性体用于去除因旋转工具的旋转而产生的振动，上述轴承在操作杆的前端部支承旋转工具的从动轴或在工具单元的外壳内支承旋转工具的从动轴。

采用以上述方式构成的作业机械，对于由操作杆或包含外壳在内的操作杆、工具单元以及连结该操作杆和该工具单元这两者的柔软弹性体构成的振动***，利用柔软弹性体使该振动***的固有频率比旋转工具的旋转频率低，从而能使基于由旋转工具产生的起振力的传递力降低，减轻对把持操作杆的操作人员施加的振动。

在以上述方式构成的作业机械中，在采用由在基端部组装有原动机的笔直部，和在前端部组装有工具单元的弯曲部构成的操作杆的情况下，虽然基于由旋转工具产生的起振力的传递力容易借助操作杆的弯曲部传递到操作杆，但利用能使上述的基于由旋转工具产生的起振力的传递力得到降低的效果，能够减轻把持该操作杆进行作业的操作人员的疲劳。

在以上述方式构成的作业机械中，在作为工具单元的旋转工具采用了由从动轴驱动而旋转的尼龙线绳或圆板形的割刀的情况下，虽然尼龙线绳或圆板形的割刀磨损而相对于从动轴不均衡，使旋转工具容易大幅振动，但利用能使上述的基于由旋转工具产生的起振力的传递力得到降低的效果，能够减轻对把持该操作杆的操作人员施加的振动。

在以上述方式构成的作业机械中，在作为柔软弹性体采用了能使支承旋转工具的从动轴的轴承嵌入在柔软弹性体的内部的橡胶制的筒体的情况下，柔软弹性体的组装作业容易进行。

附图说明

图1是本实用新型的割灌机的第1实施方式的剖视图。

图2是图1所示的工具单元的放大剖视图。

图3是表示使工具单元的旋转切割机旋转时的振动传递率的图。

图4是表示根据用于抑制振动的柔软弹性体的有无而获得的（a）传递到把手的振动的减少率、（b）传递到握柄的振动的减少率和（c）操作人员耳边的音量的减少率的图。

图5是表示上述柔软弹性体的一变形例的图。

图6是表示柔软弹性体的另一变形例的图。

图7是表示柔软弹性体的又一变形例的图。

图8是第2实施方式的割灌机的工具单元的放大剖视图。

图9是第3实施方式的割灌机的剖视图。

图10是图9所示的工具单元的放大剖视图。

附图标记说明

10、10A、作业机械（割灌机）；11、11A、操作杆；11a、笔直部；11b、弯曲部；14、驱动轴；20、原动机；30、30A、工具单元；31、31A、外壳；32、32A、从动轴；33、34、轴承（球轴承）；35、柔软弹性体；36、旋转工具（圆板形的割刀、旋转切割机）；37、尼龙线绳。

具体实施方式

下面，参照附图说明作为本实用新型的作业机械的一实施方式的割灌机。

第1实施方式

如图1～图2所示，割灌机10具有：工具单元30，其组装在中空的操作杆11的前端部，具有旋转工具36；和驱动轴14，其***在操作杆11中，该驱动轴14的一端与组装在该操作杆11的基端部的原动机（电动马达）20相连接，另一端与旋转工具36相连接。在该割灌机10中，将柔软弹性体35组装为以与轴承33、34同轴地包围这些轴承33、34的方式保持这些轴承33、34，该柔软弹性体35用于抑制因旋转工具36的旋转而产生的振动，上述轴承33、34在工具单元30的外壳31内支承旋转工具36的从动轴32。

下面，详细说明该割灌机10的结构。如图1所示，操作杆11是使铝制的纵长管材向前端部弯曲而构成的部件。操作杆11包括自供原动机20组装的基端笔直延伸的笔直部11a，和朝向前端部去而向下方弯曲的弯曲部11b。利用由沿轴线方向分开地夹设在操作杆11内的5个弹性体构成的衬套12，将树脂制的内软管13以与操作杆11同轴的方式夹装在操作杆11内。

在该内软管13内***有自原动机20延伸至工具单元30的驱动轴14。驱动轴14包括***在操作杆11的笔直部11a中的笔直的笔直驱动轴14a，和***在弯曲部11b中而与笔直驱动轴14a相连结的挠性驱动轴14b。挠性驱动轴14b是将金属线材卷绕成螺旋状而构成的部件。驱动轴14的笔直驱动轴14a的基端与原动机20相连结，挠性驱动轴14b的前端14c与作为旋转工具的旋转切割机36的从动轴32相连结。另外，驱动轴也可以整体由挠性驱动轴构成。

操作杆11在基端部的外周设有供操作人员用一只手（例如右手）把持的把手15，操作杆11在轴线方向的中间部的外周设有供操作人员用另一只手（例如左手）把持的环状的握柄16。在把手15设有与原动机20电连接的驱动开关17和锁止按钮18，当在按下了锁止按钮18的状态下按压驱动开关17时，原动机20进行驱动。

本实施方式中的原动机20是对驱动轴14进行驱动而使该驱动轴14旋转的电动马达。在使电动马达工作时，驱动轴14被驱动而旋转，从而使与驱动轴14相连结的工具单元30的旋转切割机36旋转。在本实施方式中，为了抑制因原动机20的电动马达的工作而产生的振动，以在支承电动马达的输出轴的轴承的周围夹装O型密封圈等柔软弹性体的方式，将该轴承支承在原动机20的外壳内。另外，也可以采用借助柔软弹性体将原动机20固定于外壳的方法，或使柔软弹性体与原动机20的一部分相抵接的方法，来防止原动机20的振动以及来自原动机20的振动的传递。另外，原动机20也可以代替电动马达地是对驱动轴14进行驱动而使该驱动轴14旋转的发动机。

工具单元30是通过使旋转切割机36旋转而修剪草、草坪的部分，如图2所示，工具单元30包括：圆筒状的外壳31，其能装卸地固定在操作杆11的前端；从动轴32，其借助球轴承（轴承）33、34以能旋转的方式支承于外壳31；和旋转切割机36，其固定于从动轴32。

圆筒状的外壳31的中间部从上部以能装卸的方式与操作杆11的前端的外周嵌合，且利用螺栓固定在操作杆11的前端。在外壳31内以与旋转切割机36的旋转中心轴线同轴的方式设置有从动轴32，利用设置在外壳31的下部的上下一对球轴承（轴承）33、34，使从动轴32能旋转地将该从动轴32支承于外壳31。在形成于从动轴32的上端部的角孔32a中***有挠性驱动轴14b的前端的角部14c，以从动轴32能传递驱动轴14的旋转驱动力的方式使从动轴32与驱动轴14相连结。

在支承从动轴32的上下一对球轴承33、34的外座圈的外周与外壳31的内周面之间，夹装有包围球轴承33、34的圆筒形状的柔软弹性体35。柔软弹性体35由规定弹性系数的橡胶材料构成，对于由包含外壳31在内的操作杆11、除外壳31以外的工具单元30、以及连结该操作杆11和该工具单元30这两者的柔软弹性体35构成的振动***，该柔软弹性体35用于使该振动***的固有频率比旋转切割机36的旋转频率（在本实施方式中是7000rpm）低，从而使基于由旋转切割机36产生的起振力的传递力降低。另外，在本实施方式中，作为柔软弹性体35的原料，使用耐热性及耐磨损性高的氟橡胶等。

本实施方式中的旋转切割机36将尼龙线绳37作为割刀，从沿圆周方向等间隔地形成在壳体38的侧面的2个通孔，将尼龙线绳37导出为规定长度，该尼龙线绳37卷绕于卷筒（省略图示），该卷筒内置在形成为圆筒形的壳体38内。

旋转切割机36在通常情况下，以与下部的缓冲器部39呈一体的卷筒（省略图示）卡定于壳体38而不能相对于壳体38旋转的方式与壳体38一体地旋转。通过将被弹簧施加向下侧的力的缓冲器部39按压到壳体38内，解除卷筒（省略图示）相对于壳体38的卡定，从而卷筒能以一定角度相对于壳体38旋转。在利用驱动轴14借助从动轴32使旋转切割机36旋转时，当将下部的缓冲器部39用力敲在地面上而使该缓冲器部39向上侧移动时，卷筒以一定角度相对于壳体38旋转，将卷绕于卷筒的尼龙线绳37自壳体38不断放出。

另外，在外壳31的外周设置有用于保护操作人员不被旋转切割机36伤害的保护罩40，该保护罩40将作为保持着割灌机10的操作人员侧的旋转切割机36的圆周方向的一部分覆盖。在保护罩40的内侧设置有用于将规定长度以上的尼龙线绳37切断的金属制的切割机（省略图示），该金属制的切割机（省略图示）将在使旋转切割机36旋转时自壳体38不断放出的尼龙线绳37切断，使其不会达到规定长度以上。另外，旋转切割机36不限定于将尼龙线绳37作为割刀，也可以形成为在金属制的圆板的周部具有刃部的割刀。

说明以上述方式构成的割灌机10的工作。操作人员以旋转切割机36位于自地面稍微悬空的高度的方式，用右手把持把手15，用左手把持握柄16。在该状态下，当用右手按下锁止按钮18且按压驱动开关17时，驱动轴14被电动马达20驱动而旋转，旋转切割机36借助与从动轴32相连结的驱动轴14而旋转。当操作人员左右摆动操作杆11而使正在旋转的旋转切割机36左右移动时，能够利用旋转的旋转切割机36的2条尼龙线绳37对生长于地面的草、草坪进行收割。

在该割灌机10中，自沿圆周方向等间隔地形成在壳体38的侧面的2个通孔，将旋转切割机36的2条尼龙线绳37导出为规定长度。在使用该割灌机10割草前，由于2条尼龙线绳37不会发生仅一方的尼龙线绳因磨损而被磨细的情况，所以旋转切割机36的重心位置位于与从动轴32大致相同的位置。因此，即使让旋转切割机36旋转，也不易发生大幅振动。

但是，当利用旋转切割机36的尼龙线绳37收割草、草坪时，有时2条尼龙线绳37的仅一方的尼龙线绳磨损较多，或断开而长度减短。另外，在将旋转切割机36的缓冲器部39用力敲在地面上而自壳体38内的卷筒不断放出尼龙线绳37时，在壳体38内卷绕有尼龙线绳37的卷筒的重心有时稍稍偏离从动轴32的位置。这样，对于使用了尼龙线绳37的旋转切割机36，有时因使用该旋转切割机36进行割草而使该旋转切割机36的重心位置偏离从动轴32的位置。因此，旋转切割机36的不均衡的旋转成为产生起振力的原因。

如图3所示，由于未使用柔软弹性体35的工具单元30的振动***的固有频率比旋转切割机36的旋转频率（在本实施方式中是7000rpm）高，所以不能减少基于由旋转切割机36产生的起振力的传递力。

相对于此，在本实用新型的割灌机10中，在支承从动轴32的球轴承33、34的外周以与该球轴承33、34同轴的方式夹装有柔软弹性体35，所以能使利用包含外壳31在内的操作杆11、除外壳31以外的工具单元30、以及连结该操作杆11和该工具单元30这两者的柔软弹性体35构成的振动***的固有频率，比旋转切割机36的旋转频率低，从而能够减少由旋转切割机36产生的起振力的传递力。

图4表示通过夹装柔软弹性体35而获得的、把手15与环状的握柄16的振动的减少率以及把持割灌机10的操作人员接受的噪声的减少率。把手15和环状的握柄16的振动使用根据IEC60335－2－91测量的3轴加速度。另外，图4的样品A、B使用的是用了一定时间后的旋转切割机36，样品C的2条尼龙线绳中的仅1条尼龙线绳被切断，以使旋转切割机36不平衡。

如图4所示，在夹装了柔软弹性体35时，自设于操作杆11的把手15、握柄16传递到操作人员的振动减少，传递到操作人员的噪声也减少。这样，以与支承从动轴32的球轴承33、34同轴的方式夹装在该球轴承33、34的外周的柔软弹性体35，能够在使旋转切割机36旋转时衰减工具单元30所产生的振动，从而能够减少在前端组装了工具单元30的操作杆11的振动。

另外，在本实施方式的割灌机10中，原动机20也如上所述地采用了隔振构造。通过适当地改变该原动机20的隔振构造的柔软弹性体的材质等，能够改变由操作杆11及固定在该操作杆11的前端的工具单元30的外壳31构成的基本结构物的***的固有频率。因此，当为了能利用柔软弹性体35最有效地减少基于工具单元30的起振力的传递力，而有意地设定原动机20的隔振构造时，能够最有效地减少在使用了柔软弹性体35时的由旋转切割机36产生的作用于操作杆11的起振力的传递力。另外，通过使夹设在操作杆11内的衬套12的材质改变，也能改变基础构造的固有频率。

上述实施方式中的柔软弹性体35形成为在球轴承33、34的外座圈与外壳31的内周面之间包围球轴承33、34的圆筒形状，但如图5～图7所示，可以采用各种变形例。

在图5所示的变形例中，也可以在与上下的球轴承33、34相对应的位置设置沿上下方向较短的圆筒状的上下一对的柔软弹性体35、35，为了防止各柔软弹性体35、35过度变形而在各柔软弹性体35、35的内周面设置垫圈35a。在这样设置时，当旋转切割机36与较硬的障碍物碰撞时，能够防止柔软弹性体35、35大幅变形。

另外，在图6所示的变形例中，也可以在上下的球轴承33、34的外侧面与外壳31的内周面之间，设置作为柔软弹性体的上下一对的O型密封圈35、35，并且在各球轴承33、34的上下方设置O型密封圈35a。

另外，如图7的（a）所示，也可以为了使柔软弹性体35达到适合抑制振动的弹性系数，而在柔软弹性体35的形成为包围球轴承33、34的圆筒形状的外周面，沿周向等间隔地设置沿轴线方向延伸的呈半圆形的6个突状部35a。

另外，如图7的（b）所示，也可以为了使圆筒形状的柔软弹性体35达到适合抑制振动的弹性系数，而将柔软弹性体35形成为由利用刚性各不相同的两种材质形成的内侧柔软弹性体35a和外侧柔软弹性体35b构成的双重构造。另外，在该情况下，也可以为了达到规定的弹性系数而将柔软弹性体35形成为3重以上的构造。

此外，如图7的（c）所示，也可以在上下的球轴承33、34的外周，在其与外壳31的内周面之间，沿球轴承33、34的周向等间隔地设置4根呈圆柱形的橡胶销35。另外，在该情况下，也可以将橡胶销35设置为5根以上而沿球轴承33、34的周向等间隔地设置这些橡胶销35。

另外，从动轴32是与旋转工具36的旋转中心轴线同轴地旋转的轴。本实施方式中的从动轴包含驱动轴14的端部中与旋转中心轴线同轴地旋转的部分。这是因为，在利用轴承33、34和柔软弹性体35支承该种状态的驱动轴14的端部时，当然能够发挥上述的防止起振力的传播的效果。

第2实施方式

如图8所示，第2实施方式的割灌机10的主要特征是：利用上下一对的球轴承（轴承）33、34，以在操作杆11的前端部的内周面夹装包围这些球轴承33、34的柔软弹性体35的方式，将旋转切割机36的从动轴32支承于该操作杆11的前端部的内周面。在这样设置时，也能获得与上述第1实施方式同样的作用效果。另外，在该第2实施方式的割灌机10中，也可以使用上述第1实施方式的变形例的柔软弹性体。

第3实施方式

如图9和图10所示，第3实施方式的割灌机10的主要特征是：中空的操作杆11A笔直地延伸，在驱动轴14A的前端组装有工具单元30A，该驱动轴14A在操作杆11A内同样笔直地延伸。

如图10所示，该工具单元30A包括能装卸地固定于操作杆11A的前端的外壳31A、能旋转地被外壳31A支承的从动轴32A和固定于从动轴32A的旋转切割机36。

外壳31A包括固定在操作杆11A的前端部的圆筒状的杆固定部31Aa，和使从动轴32A能旋转地支承该从动轴32A的从动轴支承部31Ab，外壳31A是使该杆固定部31Aa和该从动轴支承部31Ab以规定角度交叉而成的形状。

操作杆11A的前端部与杆固定部31Aa嵌合，利用螺栓将外壳31A固定在操作杆11A的前端部。在杆固定部31Aa的内周面，利用球轴承31Ad使小锥齿轮31Ac能旋转地将该小锥齿轮31Ac支承在作为从动轴支承部31Ab侧的基部。另外，驱动轴14A的前端部与小锥齿轮31Ac以花键的方式卡合。在本实施方式中，也能与旋转切割机36的旋转中心轴线同轴地设置从动轴34A。

利用上下一对的球轴承（轴承）33、34使从动轴32A能旋转地将该从动轴32A支承于从动轴支承部31Ab。在上侧的球轴承33的下侧与小锥齿轮31Ac啮合的大锥齿轮32Aa以花键的方式压入从动轴32A。在外壳31A的从动轴支承部31Ab内与支承从动轴32的上下一对的球轴承33、34的外周之间，夹装有包围球轴承33、34的圆筒形状的柔软弹性体35、35。

柔软弹性体35由规定的弹性系数的橡胶材料构成，用于使由包含外壳31A在内的操作杆11A、除外壳31A以外的工具单元30A以及连结该操作杆11A和该工具单元30A这两者的柔软弹性体35、35构成的振动***的固有频率比旋转切割机36的旋转频率低，从而使基于由旋转切割机36产生的起振力的传递力降低。

说明以上述方式构成的割灌机10A的工作。操作人员以旋转切割机36位于自地面稍微悬空的高度的方式，用右手把持把手15，用左手把持握柄16。在该状态下，当用右手按下锁止按钮18且按压驱动开关17时，驱动轴14A被原动机20的马达驱动而旋转，驱动轴14A的旋转驱动从小锥齿轮31Ac经由大锥齿轮32Aa使固定于从动轴32A的旋转切割机36旋转。

当操作人员左右摆动操作杆11而使正在旋转的旋转切割机36左右移动时，能够利用旋转的旋转切割机36的2条尼龙线绳37对生长于地面的草、草坪进行收割。采用该第3实施方式的割灌机10A，也能在使旋转切割机36旋转时，利用柔软弹性体35、35衰减工具单元30A所产生的振动，不易使在前端组装有工具单元30A的操作杆11A振动。

另外，在该第3实施方式的割灌机10A中，也可以使用上述第1实施方式的变形例的柔软弹性体。

上述的各实施方式说明了割灌机，但本实用新型的作业机械能够应用在使用旋转切割机作为工具单元的旋转工具的割草机、剪草机中，作为工具单元的旋转工具能够应用在抛光机、磨床等研磨机等中。

Claims (5)

1.一种作业机械，该作业机械包括：

工具单元，其组装在中空的操作杆的前端部，具有旋转工具；和

驱动轴，其***在上述操作杆中，该驱动轴的一端与组装在该操作杆的基端部的原动机相连接，另一端与上述旋转工具相连接，

该作业机械的特征在于，

将柔软弹性体设置为以与轴承同轴地包围这些轴承的方式保持这些轴承，该柔软弹性体用于去除因上述旋转工具的旋转而产生的振动，上述轴承在上述操作杆的前端部支承上述旋转工具的从动轴，或在上述工具单元的外壳内支承上述旋转工具的从动轴。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

作为上述操作杆，采用了由笔直部和弯曲部构成的操作杆，该笔直部在基端部组装有上述原动机，该弯曲部在前端部组装有上述工具单元。

3.根据权利要求1或2所述的作业机械，其特征在于，

作为上述工具单元的旋转工具，采用了由上述旋转工具的从动轴驱动而旋转的尼龙线绳或圆板形的割刀。

4.根据权利要求1或2所述的作业机械，其特征在于，

作为上述柔软弹性体，采用了能使支承上述旋转工具的从动轴的轴承嵌入在上述柔软弹性体的内部的橡胶制的筒体。

5.根据权利要求3所述的作业机械，其特征在于，

作为上述柔软弹性体，采用了能使支承上述旋转工具的从动轴的轴承嵌入在上述柔软弹性体的内部的橡胶制的筒体。

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