(57)【要約】      （修正有）【課題】固い棒状部材を切断する場合においても、確実に切断片の飛散を防止できる切断装置を提供する。【解決手段】切断時に棒状部材Ｂを確実に把持するために、切断刃物３４の両脇に、把持機構４０が設けられている。把持機構４０は、把持面４１ｃを有する把持部材４１と、弾性体４２を有している。切断時には、把持部材４１がまず棒状部材に接触し、次いで切断刃物３４が棒状部材Ｂに接触しその後棒状部材Ｂに食い込んでゆく。この過程において、把持部材４１が弾性体４２を圧縮しながら変位する。把持部材４１は、弾性体４２が発生する反発力に相応する把持力で、棒状部材Ｂを確実に保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に近接するように動作させることが可能な一対の刃物支持体を有し、各刃物支持体に設けられた切断刃物同士を接触または近接させることにより棒状部材を切断するように構成された棒状部材切断装置において、
前記各刃物支持体の前記切断刃物の両脇に、前記棒状部材を把持するための把持機構が設けられ、
前記各把持機構は、
前記棒状部材を把持する把持面を有し、この把持面が前記棒状部材に押されることによって前記切断刃物に対して後退するように変位することができるように前記刃物支持体に取り付けられた把持部材と、
前記刃物支持体と前記把持部材との間に介設され、前記把持部材の変位に抗する反発力を発生し、この反発力に応じた把持力で前記把持部材に前記棒状部材を把持させる弾性体と、
を有しており、
前記把持機構は、前記一対の刃物支持体が相対的に近接してゆく過程において、まず最初に前記把持部材が棒状部材に接触して次いで前記切断刃物が棒状部材に接触するように構成されている
ことを特徴とする棒状部材切断装置。
【請求項２】
前記一対の刃物支持体が相対的に回動可能であるように、前記一対の刃物支持体がピンを介して連結されており、
前記各把持機構の前記把持部材は、前記一対の刃物支持体が相対的に近接する際に前記切断刃物が移動する平面と平行な平面内での揺動運動が可能なように、前記刃物支持体に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の棒状部材切断装置。
【請求項３】
前記各把持機構は、前記刃物支持体と前記把持部材との間に２つの弾性体を有しており、
前記把持部材は、前記把持部材の揺動運動を許容するように構成されたガイド溝およびガイドピンの組み合わせからなるガイド機構を介して、前記２つの弾性体の間の領域において前記刃物支持体に取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載の棒状部材切断装置。
【請求項４】
前記一対の刃物支持体は、不動の固定アームと、前記固定アームにピンを介して回動可能に連結されるとともに油圧シリンダアクチュエータにより駆動される回動アームとからなることを特徴とする、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の棒状部材切断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒状部材を切断するための切断装置に係り、特に、硬度が高い金属（例えば熱処理がされた鋼）からなる棒状部材を切断するに適した切断装置に関する。なお、本明細書において、「棒状部材」とは、直線状の棒に限らず、曲げられた棒、例えば、鎖の各鎖環の如く棒材料をリング状に曲げ加工したもの、あるいは南京錠のシャックルなども含まれる。
【背景技術】
【０００２】
地震災害により建物内に閉じこめられた人を救出するにあたり、建物の扉または門を開くため南京錠、チェーン等を破壊する必要に迫られる場合がある。この場合、南京錠のシャックルあるいはチェーンの鎖環を、例えば建材用の鉄筋切断装置を用いて切断することが考えられる。このとき、作業者の安全を確保するため、切断時に切断対象物が飛散しないようにすることが重要である。
【０００３】
特開２００７−４４８１２号公報には、本発明者により開発された、主として建築現場で好適に用いることができる鉄筋切断装置が開示されている。この鉄筋切断装置はシンプルな把持機能付きの切断刃物を有している。この切断刃物は、その切断刃先の脇に、切断刃先と一体に形成された切断刃先よりやや低い高さの把持用突起を有している。切断刃先により鉄筋が切断されるまさにそのときには、鉄筋に食い込んだ把持用突起が鉄筋をしっかり把持しており、これにより切断された鉄筋の飛散が防止される。この鉄筋切断装置は、上記のレスキューの用途にも使用することが可能ではある。
【０００４】
しかしながら、防犯強化の観点から、非常に硬度が高い材料（例えばロックウエル硬さＨＲＣ６０程度の熱処理鋼材）により形成された南京錠のシャックル、チェーンの鎖環が存在する。特開２００７−４４８１２号公報に開示された構成の切断刃の把持用突起は、切断対象物の硬さがロックウエル硬さＨＲＣ４０程度までは有効に機能するが、それ以上の硬さの場合には、把持用突起を切断対象物に十分に食い込ませることができず、切断片が飛散するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４４８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、固い棒状部材を切断する場合においても、確実に切断片の飛散を防止できる切断装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、相対的に近接するように動作させることが可能な一対の刃物支持体を有し、各刃物支持体に設けられた切断刃物同士を接触または近接させることにより棒状部材を切断するように構成された棒状部材切断装置において、前記各刃物支持体の前記切断刃物の両脇に、前記棒状部材を把持するための把持機構が設けられ、前記各把持機構は、前記棒状部材を把持する把持面を有し、この把持面が前記棒状部材に押されることによって前記切断刃物に対して後退するように変位することができるように前記刃物支持体に取り付けられた把持部材と、前記刃物支持体と前記把持部材との間に介設され、前記把持部材の変位に抗する反発力を発生し、この反発力に応じた把持力で前記把持部材に前記棒状部材を把持させる弾性体と、を有しており、前記把持機構は、前記一対の刃物支持体が相対的に近接してゆく過程において、まず最初に前記把持部材が棒状部材に接触して次いで前記切断刃物が棒状部材に接触するように構成されていることを特徴とする棒状部材切断装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、把持部材の変位の増大に伴い増大する弾性体の反発力を把持力の源としているため、棒状部材の破断間際においても棒状部材が確実に保持される。また、把持機構は、刃物支持体が相対的に近接してゆく過程において、まず最初に前記把持部材が棒状部材に接触して次いで切断刃物が棒状部材に接触するように構成されているため、比較的細い棒状部材を切断する場合でも、把持機構による把持力が十分に高まる前に棒状部材が破断して、切断片が飛散することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による棒状部材切断装置の一実施形態の全体構成を示す長手方向部分断面図。
【図２】棒状部材切断装置のヘッドユニットのみを示す図であって、図１における切断線II-IIに沿う部分断面図。
【図３】図１における切断線III-IIIに沿う断面図。
【図４】図１における切断線IV-IVに沿う断面図。
【図５】棒状部材切断装置の作用を示す図であって、切断刃物に対する把持部材の位置変化を示す図。
【図６】本発明の他の実施形態を示す概略図。
【図７】本発明のさらに他の実施形態を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して本発明の一実施形態に係る棒状部材切断装置について説明する。
【００１１】
図１および図２に示すように、棒状部材切断装置は、油圧発生ユニット１００と、油圧発生ユニット１００に着脱可能な棒状部材切断用ヘッドユニット（油圧作動工具）１０とから構成されている。図１は、ヘッドユニット１０を油圧発生ユニット１００に装着した状態を示している。図２は、油圧発生ユニット１００から取り外されて油漏れ防止キャップが取り付けられたヘッドユニット１０のみを示している。
【００１２】
油圧発生ユニット１００は、それ自体既に公知のものであり、本件特許出願の出願時点において本発明の譲受人（出願人）である株式会社オグラから商業的に入手可能なハンディレスキューシステムＨＲＳ−９３（商品名）のＨＲＳ−９３１ポンプユニット（商品名）に相当する構成を有する。油圧発生ユニット１００には、上記ハンディレスキューシステムを構成するシャーヘッド、スプレッダーヘッド等の他のヘッドユニット（本明細書では説明しない）を装着することもできる。油圧発生ユニット１００の構成、並びに油圧発生ユニット１００とヘッドユニットとの接続構造は、日本国特許出願公開公報特開２００５−２０１２８５号および国際公開パンフレットＷＯ０３／０６４０９１号にも記載されている。従って、油圧発生ユニット１００の構成並びに油圧発生ユニット１００とヘッドユニット１を含む各種ヘッドユニットとの接続構造は、当業者であるならば、容易に把握し、かつ実際に製造することが可能であることは明らかである。なお、本発明の実施において、棒状部材切断装置は、油圧発生ユニット１００とヘッドユニット１０とが一体不可分に構成してもよいし、或いは、油圧発生ユニット１００とヘッドユニット１０とを油圧ホースにより接続してもよい。
【００１３】
公知の部分について簡単に説明しておく。グリップ１０１に設けられたトリガスイッチ１０２を引くと、内蔵された電動モータ１０３（図には現れていない）が作動し、これによりポンプ１０４が回転し、油路１０５に加圧された作動油が送り出される。作動油は、油路１０６を通って、後に説明するヘッドユニット１０のシリンダ内に送られ、これによりヘッドユニット１０が動作する。解除レバー１０７を引くと、中空スプール弁１０８が図中右側にスライドし、油路１０６と油路１０５の連通が絶たれる一方で油路１０６が中空スプール弁１０８の内部の油路１１０と連通し、ヘッドユニット１０から作動油がポンプ１０４に戻る。なお、解除レバー１０７が引かれていない状態では、油路１０５と油路１０６とが、中空スプール弁１０８の外周面に形成された溝１１１を介して連通している。グリップ１０１の下端には、電動モータ１０３を駆動するためのバッテリー１１２が着脱自在に装着される。
【００１４】
次に、ヘッドユニット１０の構成について図１〜図４を参照して説明する。ヘッドユニット１０は、油圧発生ユニット１００に接続される基部１２を有しており、この基部１２内にはシリンダ１４が設けられている。シリンダ１４内には、軸線方向にスライド可能なピストン１６が設けられている。シリンダ１４およびピストン１６は、油圧シリンダアクチュエータを構成する。シリンダ１４内のピストン１６の第１の側（ピストン１６よりも油圧発生ユニット１００側）に画成される圧力チャンバ１８は、ヘッドユニット１０を油圧発生ユニット１００に連結したときに、油圧発生ユニット１００の油路１０６と連通する。ピストン１６は、ピストン１６の第２の側に設けられた戻しばね２０により図中右方向に付勢されている。ピストン１６の第２の側において、ピストン１６と一体に形成されたプッシュロッド２２がピストン１６の軸線方向に延びている。プッシュロッド２２の先端には、概ねＵ字形のピン受け溝２４が形成されている。
【００１５】
基部１２には、第１の刃物支持体としての固定アーム（第１のアーム）２６が設けられている。固定アーム２６は基部１２と一体に形成してもよいし、基部１２に強固に結合してもよい。固定アーム２６には、固定ピン２８を介して、第２の刃物支持体としての回動アーム（第２のアーム）３０が、回動可能に取り付けられている。例示された実施形態においては、特に図４より明らかなように、回動アーム３０はその基端側に二股の端部３１，３１を有し、この端部３１，３１の間に固定アーム２６が挿入され、ボルト／ナット結合により回動アーム３０が固定アームに２６に取り付けられている。すなわち前記ボルトの軸部が固定ピン２８をなす。
【００１６】
回動アーム３０には、プッシュロッド２２のピン受け溝２４内に係合するピンの形態の摺動子３２が設けられている。ピストン１６が図１左方向に移動すると、プッシュロッド２２が摺動子３２を押し、これにより回動アーム３０が固定ピン２８を中心として図中反時計方向に回動して（すなわち回動アーム３０と固定アーム２６との相対的回動が生じ）、回動アーム３０の先端が固定アーム２６の先端に近接するように移動する。このとき摺動子３２はピン受け溝２４内をスライドし、固定ピン２８を中心とした回動アーム３０の回動運動を妨げないようにしている。
【００１７】
固定アーム２６および回動アーム３０にはそれぞれ、切断刃物３４が固定されている。切断刃物３４は、固定アーム２６および回動アーム３０に対して着脱可能である。各切断刃物３４の両脇には、棒状部材Ｂを切断する際に、棒状部材Ｂを把持するための把持機構４０が設けられている。すなわち、固定アーム２６および回動アーム３０にはそれぞれ２つずつ把持機構４０が設けられている。
【００１８】
以下に各把持機構４０の構成について説明する。各把持機構４０は、プレート状の１つの把持部材４１と、把持部材４１を付勢する２つの弾性体４２を有している。例示された実施形態においては、弾性体４２はコイルスプリングからなる。なお、１つの把持機構４０に設ける弾性体４２の数は、後述する理由により２つが好ましいが、２つには限定されるものではなく、１つでもよいし、３以上とすることもできる。弾性体４２として他の形態のばねを用いることも可能である。
【００１９】
固定アーム２６および回動アーム３０にはそれぞれ、把持部材４１を収容し保持するための保持溝４３（特に図３を参照）が２つずつ形成されている。把持部材４１の外側の側面４１ａには把持部材４１の後退運動（保持溝４３内に沈み込む運動）をガイドするための長溝４４が形成されている。長溝４４は把持部材４１を貫通していてもよく、言い換えれば長溝４４は穴の形態であってもよい。長溝４４には、固定アーム２６（回動アーム３０）に設けられたガイドピン４５がスライド可能に係合する。例示された実施形態においては、ガイドピン４５は、固定アーム２６（回動アーム３０）に螺着されたねじ軸の先端部により形成されている。なお、図示された長溝４４とガイドピン４５とからガイド機構を構成することに代えて、把持部材４１に設けたガイドピン（図示せず）および固定アーム２６（可動アーム３０）に設けた長溝（図示せず）によりガイド機構を構成することもできる。
【００２０】
把持部材４１の把持面４１ｃには、棒状部材Ｂが滑る（ずれる）ことを防止するための適当な凹凸が形成されている。図２および図３では、把持面４１ｃは黒い四角形の部分である。
【００２１】
把持部材４１の把持面４１ｃと反対側の面すなわちベース面と保持溝４３の底面との間に、前記弾性体４２が介設されている。弾性体４２を安定的に支持するため、把持部材４１のベース面には、弾性体４２の端部を収容する窪み４１ｄが設けられている（特に図１を参照）。
【００２２】
棒状部材Ｂを切断してゆく過程で把持面４１ａに荷重が負荷されると、把持部材４１は弾性体４２を圧縮しながら保持溝４３内に沈み込むように変位し、かつ、その変位量に応じて弾性体４２が発生する反発力に相応する把持力を棒状部材Ｂに負荷する。図１および図３には、把持面４１ａに荷重が負荷されていない状態が示されている。
【００２３】
圧力チャンバ１８に加圧された作動油を供給して回動アーム３０を固定アーム２６に近接させてゆくと、まず最初に、図５（ａ）に示すように、把持部材４１が棒状部材Ｂに接触する。すなわち、非作動状態において、把持部材４１の把持面４１ｃは、切断刃物３４の刃先３５よりも僅かに先行した位置にある（言い換えれば、把持部材４１の把持面４１ｃの高さは刃先３５の高さより高い）。さらに回動アーム３０を回動させてゆくと、切断刃物３４が棒状部材Ｂに接触し、その後、棒状部材Ｂに食い込んでゆく。これに伴い、把持部材４１も弾性体４２を圧縮しながら切断刃物３４に対して後退するように変位し、これにより把持部材４１による棒状部材Ｂの把持力が増大してゆく。最終的に棒状部材Ｂは破断する。その直後の状態が図５（ｂ）に示されている。このとき、各把持部材４１は、棒状部材Ｂの半径に相当する量だけ変位しており、把持力は十分に大きいため、棒状部材Ｂの破断片が飛散することが防止される。従って、安全な切断作業を行うことができる。
【００２４】
なお、特に図２および図３より明らかなように、把持部材４１の両側面４１ａ，４１ｂは実質的に保持溝４３の内壁面により拘束される一方で、保持溝４３の前後端は開放されているため把持部材４１の前面４１ｅおよび後面４１ｆは拘束されていない。このため、把持部材４１は、ガイドピン４４を支点に保持溝４３内である程度揺動することが可能である。言い換えれば、把持部材４１は、切断動作時に切断刃物３４の刃先３５が移動する平面と平行な平面上で揺動運動することができる。この揺動可能な把持部材４１は以下の利点をもたらす。すなわち、固定ピン２８を中心とした固定アーム２６および回動アーム３０の相対旋回運動により切断が行われるため、切断時には把持部材４１を回転させようとする力が必ず加わる。このとき、把持部材４１が上記のように揺動可能でない場合（例えば、保持溝４３の前後端が開放されておらず把持部材４１の前面４１ｅおよび後面４１ｆが保持溝４３の内壁面により拘束されている場合）には、把持部材４１の角が保持溝４３に噛み込むことにより、把持部材４１がスムースに保持溝４３内に沈み込まないおそれがあり、また、把持機構４０の構成部品に過大な力が加わり把持機構４０が損傷するおそれがある。このような問題は、上述のように把持部材４１を揺動可能とすることによって防止される。
【００２５】
また、例示された実施形態においては、把持部材４１の実質的揺動中心となるガイドピン４５は、前側の弾性体４２（４２ａ）と後側の弾性体４２（４２ｂ）の間に位置している。例えば図１に示すような状況で棒状部材Ｂがセットされた場合、固定アーム２６および回動アーム３０の把持部材４１はともに図中反時計方向に回転させられるような力を棒状部材Ｂから受けるが、固定アーム２６においては後側の弾性体４２が、可動アーム３０においては前側の弾性体４２が、前記反時計方向の回転を阻止するような反発力を発生して、把持部材４１の把持面４１ｃの倒れ（回転）を最小限に抑制する。このため、上述した揺動可能な把持部材４１の利点を確保しつつ、把持部材４１により確実に棒状部材Ｂを把持することができる。また、把持部材４１により様々な断面形状（丸形、角形、異形）の棒状部材Ｂを確実に把持することも可能となる。
【００２６】
なお、上記実施形態においては、上記実施形態では、「リンクピン」に相当する部材が固定ピン２８および摺動子３２の唯２つである非常に単純なリンク機構を用いている。これにより、大きな負荷が機構に加わる高強度棒状部材の切断用のヘッドユニット１０としての十分な信頼性および耐久性が確保できる。また、単純なリンク機構を用いているため、ヘッドユニット１０全体は比較的軽量であり、このことは軽量が要求されるハンディレスキューツールとしては好ましい。また、上記実施形態では、固定ピン２８を中心として回転可能な回動アーム３０を用いているため、回動アーム３０が「開」位置（図１に示す位置）にあるときは、この棒状部材切断装置全体を棒状部材Ｂに向けて前進させることにより、棒状部材Ｂを固定アーム２６および回動アーム３０の切断刃物３４間に容易にセットすることができる。これは極めて迅速な作業が要求されるレスキュー作業には非常に有利である。すなわち、上記実施形態は、目下のところ考えられる最良の実施形態である。
【００２７】
しかしながら、本発明における刃物支持体は上記実施形態に示した固定アーム２６と回動アーム３０に限定されるものではない。例えば、刃物支持体として、一対の可動アームを用いてもよい。例えば、図６に概略的に示すように、ピストン１６から軸方向に延びるプッシュロッド２２の先端にピン５０を設け、このピン５０に一対のリンク腕５１を枢着し、各リンク腕５１にそれぞれピン５２を介して可動アーム５３を枢着する。そして可動アーム５３を、不動の固定ピン５４を介して両可動アーム５３を相対的に回動可能に枢着する。各可動アーム５３には切断刃物３４および把持機構４０が取り付けられる。この場合、切断刃物間への棒状部材のセットがより容易になるであろう。しかしながら複雑なリンク機構の採用により重量が増すため、軽量が要求されるハンディレスキューツールとしてはあまり好ましくないものと考えられる。
【００２８】
別案として、図７に概略的に示すように、プッシュロッド２２の先端に直接的に切断刃物３４および把持機構４０を設け、ヘッドユニット本体（基部）に受け部材５５を固定し、この受け部材５５に切断刃物３４および把持機構４０を設け、ピストン１６による直動動作により棒状部材を切断するように構成してもよい。この場合、プッシュロッド２２の先端および受け部材５５が刃物支持体としての役割を果たす。また、この場合、刃物支持体としてのピストンロッド２２および受け部材５５の相対的直動運動により切断が行われるため、把持機構４０の揺動機能の必要性が低下し、場合によっては把持機構４０の揺動機能を廃止することができる。この構成は、軽量に構成できる点では有利であるが、切断刃物間に棒状部材をセットすることが難しくなるという欠点があり迅速な作業が要求されるレスキューツールの使用にはあまり好ましくないものと考えられる。
【符号の説明】
【００２９】
１４，１６  油圧シリンダアクチュエータ
２６  刃物支持体（固定アーム）
２８  ピン
３０  刃物支持体（可動アーム）
３４  切断刃物
４０  把持機構
４１  把持部材
４１ｃ  把持面
４２  弾性体
４４  ガイド溝
４５  ガイドピン
【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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【図６】
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【図７】
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