(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち込み対象物に止具を射出するアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、
前記打ち込み対象物との接触によって生じる衝撃を検知するセンサと、
を備えた打込機であって、
前記制御手段は、前記センサが検知した衝撃の大きさに基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする打込機。
【請求項２】
打ち込み対象物に止具を射出するアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、
前記打ち込み対象物との接触によって生じる衝撃を検知するセンサと、
を備えた打込機であって、
前記制御手段は、前記センサが検知した衝撃の大きさが止具の射出を行う条件を満たしている事、または満たしていない事を報知する報知手段を有していることを特徴とする打込機。
【請求項３】
前記衝撃を検知するセンサは、前記打ち込み対象物に接触したことによって打込機に生じる振動を検知するセンサであることを特徴とする請求項１または２に記載の打込機。
【請求項４】
前記衝撃を検知するセンサは、前記打ち込み対象物に接触したことによって生じる打込機の変形量を検知するセンサであることを特徴とする請求項１または２に記載の打込機。
【請求項５】
前記打込機の移動速度を検知する速度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記速度検知手段が検知した移動速度に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の打込機。
【請求項６】
前記打ち込み対象物との接触に伴って移動可能に構成された接触部材を備え、
前記速度検知手段は、前記接触部材の移動距離、移動速度若しくは移動時間の全て若しくは何れかを検知可能であることを特徴とする請求項５に記載の打込機。
【請求項７】
前記センサは、前記接触部材または前記接触部材と連動する部材に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の打込機。
【請求項８】
前記制御手段は、前記センサが検知した衝撃の大きさに基づいて、前記アクチュエータの駆動力を決定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の打込機。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は打込機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、止具の打ち込み作業における安全性を確保するために、トリガレバーの引上げ操作だけでは止具が発射されず、工具の先端に配置されたコンタクトアームの押し付けを行うことによって、打込みを可能とする誤射防止機構が広く用いられている。
しかし、トリガレバーを引いた状態でコンタクトアームを打込み部材に押し付けるようにして打込作業を行うことが多いため、意図しない部位にコンタクトアームが接触して、打込機を作動させてしまうことがあった。
そのため、意図しない部位にコンタクトアームが接触した時でもコンタクトアームが押し込まれない様に、荷重の高いばねによってコンタクトアームを突出させるなどの対応が行われており、誤射防止の確実性は向上している。しかしその一方で、通常時の操作荷重が増加したため、作業者の負担が大きくなるといった問題がある。
先行技術文献１には、ストライカーの下端側をガイドするガイドプレートの下端面に赤外線センサや超音波センサ、あるいは静電容量センサ等で形成された人体検知センサが埋め込まれた打ち込み工具が記載されている。当該打ち込み工具は、人体検知センサが人体を検知するとメインスイッチがオンとなっていてもステープルの打ち出しを停止するようになっている。
また、先行技術文献２には、釘の射出口を備えたノーズ部の前方に人体の放射する赤外線を検出する焦電型赤外線センサを設けた釘打機であって、釘の射出方向に人体の存在を認識するとトリガ及びコンタクトアームが誤って操作された場合であっても打撃機構が作動しない釘打機が記載されている。
また、先行技術文献３には、釘打ち機のボディーである機構部ハウジングに加速度センサを装着した釘打機が記載されている。当該釘打機は、予め記憶している射出方向の打込み対象へ向けて移動される釘打機の加速減速のパターン並びに移動方向と、加速度センサによって検出された加速度並びに移動方向が適合しない場合に打込み操作をしても釘を発射しないように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−５７６３５号公報
【特許文献２】特開平９−２３９６７４号公報
【特許文献３】特許第３１３２３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、止具の打込み作業では、打ち込み対象物を手で支えながら、もう一方の手で打込機を操作する場合がある。このように打ち込み対象物を手で支えながら打込機を動作させるような場合、特許文献１または特許文献２記載の打ち込み工具では人体検知センサが打ち込み対象物を支えた手を検知して打ち込みを停止する場合が考えられる。装置の近くに手を添えるといった場合にまで、射出を制限するのは好ましくない。
また、特許文献３記載の発明は、加速度センサの検出値によって起動停止手段の状態が起動停止と停止解除とに切り換わるようになっている。具体的には、ノーズ部を上方へ向けた姿勢で打込機が落下しても、上方へ向けて釘が発射されないというような制御を可能にしているが、打込機は床部材に上から釘を打ちつける場合や天井方向にある部材に向かって下から釘を打つ場合もある。部材に対して斜めに釘を打つ場合もあるので、部材に打込機を押し当てる際の加速度のみで打込機の動きを特定することが困難な場合もある。
本発明は当該事情に鑑み発明したものであって、使い勝手を損なうことなく、安全性を向上させた釘打機等の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
打ち込み対象物に止具を射出するアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、
前記打ち込み対象物との接触によって生じる衝撃を検知するセンサと、
を備えた打込機であって、
前記制御手段は、前記センサが検知した衝撃の大きさに基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする。 
【０００６】
また、上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
打ち込み対象物に止具を射出するアクチュエータと、
前記アクチュエータの駆動を制御する制御手段と、
前記打ち込み対象物との接触によって生じる衝撃を検知するセンサと、
を備えた打込機であって、
前記制御手段は、前記センサが検知した衝撃の大きさが止具の射出を行う条件を満たしている事、または満たしていない事を報知する報知手段を有していることを特徴とする。
【０００７】
また、上記打込機であって、
前記衝撃を検知するセンサは、前記打ち込み対象物に接触したことによって打込機に生じる振動を検知するセンサであることを特徴とする。 
【０００８】
また、上記打込機であって、
前記衝撃を検知するセンサは、前記打ち込み対象物に接触したことによって生じる打込機の変形量を検知するセンサであることを特徴とする。 
【０００９】
また、上記打込機であって、
前記打込機の移動速度を検知する速度検知手段を備え、
前記制御手段は、前記速度検知手段が検知した移動速度に基づいて前記アクチュエータを制御することを特徴とする。 
【００１０】
また、上記打込機であって、
前記打ち込み対象物との接触に伴って移動可能に構成された接触部材を備え、
前記速度検知手段は、前記接触部材の移動距離、移動速度若しくは移動時間の全て若しくは何れかを検知可能であることを特徴とする。 
【００１１】
また、上記打込機であって、
前記センサは、前記接触部材または前記接触部材と連動する部材に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記打込機であって、
前記制御手段は、前記センサが検知した衝撃の大きさに基づいて、前記アクチュエータの駆動力を決定することを特徴とする。 
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る打込機は、打ち込み対象物との接触によって生じる衝撃を検知し、検知した結果に基づいてアクチュエータの駆動を制御することが可能になっている。そのため、打ち込み部材に適した条件でアクチュエータを駆動させることができる。
また、打ち込み対象物との接触によって生じる衝撃の検知結果に基づいた制御を行うので、例えば接触対象物が人体特有の特徴と一致していると判断した場合には、不注意を含めた使用者の射出動作に関わらず射出を制限することが可能になり、装置としての安全性を高めることができるという効果を有している。
また、本発明は打ち込み対象物との接触によって生じる衝撃を検知し、止具の射出条件を満たしているか否かを音声や光を発する報知手段によって報知や警告を行うことが可能になっている。
接触した対象物が適切であるかを判別できるので、装置としての安全性を高めることができるという効果を有している。 
【００１５】
また、本発明は直接的な接触によって生じる振動や変形を検知することができるものであり、特に打ち込み対象物の硬さや弾力性等に関する情報を正確かつ瞬時に取得できるものになっている。この情報を利用することにより、例えば比較的軟らかい部材であるとか肉厚の薄い部材であると判断できる場合には、射出時の出力を抑制して弱い力で止具を打ち出すことで貫通を防止するような制御が可能になる。また、木材を想定した打込機である場合、例えば鉄骨やコンクリートといった仕様を超えた硬さを有する打ち込み対象物に止具を打ち込もうとした場合に、射出を制限して止具の跳ね返り等の発生を抑制することができるという効果を有している。
さらに、接触時に変化する振動や変形に基づいて判断するので、従来の打込み機のようにコンタクトアームをストロークさせなくても、打ち込み部材との接触の有無が検知可能になっている。従って、コンタクトアームを用いることなく安全機構を構成することができるので、コンタクトアームをストロークさせるための高い押付け力が不要になり、作業者の負担を軽減できる。
【００１６】
また、本発明は打ち込み部材と接触する際の打込機の移動情報を検知できるものであり、接触時の速度や加速度等の移動情報を取得できるようになっている。これにより、打込機と部材との接触のしかたが、検出される衝撃の大きさに対して与える影響を考慮する事ができる。
例えば強く叩きつけた場合と、弱い力で押し付けた場合とを判別できるので、接触のさせ方に影響されずに、打ち込み部材の特性を正確に判断できるという効果を有している。
また、本発明は打ち込み対象物との接触に伴って移動可能に構成された接触部材によって打ち込み部材と接触する際の打込機の移動情報を検知できるものであり、接触時の速度や加速度等の移動情報を精度よく取得する事が出来る。
さらに、本発明は衝撃を検出するセンサを接触部材の周辺に配置しているので、接触時に変化する衝撃の大きさを感度良く検知することが出来る。
さらに、本発明は検知した衝撃の大きさに基づいてアクチュエータの駆動力を決定するものであるので、壁板や床板のようなボードに打込機を使用する場合には、下地材の無い部分に対する射出を制限する等、駆動力の制御が可能になるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１に係る釘打機の外観図である。
【図２】実施例１に係る釘打機の正面図及び側面図である。
【図３】実施例１に係る釘打機の打ち込み待機時の状態を表した作動機構の説明図である。
【図４】実施例１に係る釘打機の打ち込み時の状態を表した作動機構の説明図である。
【図５】実施例１に係る釘打機の打ち込みを制限した状態を表した作動機構の説明図である。
【図６】硬い対象物に接してから釘の射出が可能になるまでの釘打機の状態を表した説明図である。
【図７】軟らかい対象物に接してから釘の射出が可能になるまでの釘打機の状態を表した説明図である。
【図８】釘打機の振り下ろし速度が同じ場合における、コンタクト部に取り付けた加速度センサの計測値を表したグラフである。
【図９】釘打機の振り下ろし速度が異なる場合における、コンタクト部に取り付けた加速度センサの計測値を表したグラフである。
【図１０】釘打機の加速度センサによる計測値を振り下ろし速度で除算した値を表したグラフである。
【図１１】実施例２に係る釘打機の作動機構の説明図である。
【図１２】実施例３に係る釘打機の作動機構の説明図である。
【図１３】実施例４に係る釘打機の作動機構の説明図である。
【図１４】実施例５に係る釘打機の作動機構の説明図である。
【図１５】実施例６に係る釘打機の作動機構の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、発明を実施するための形態として、止具の一種である釘の打込機として形成した釘打機１の形態について説明する。
図１は、釘打機１を正面斜め上方から見た状態の斜視図を表している。また、図２（ａ）は同釘打機１の正面図、図２（ｂ）は同釘打機１の側面（一部同正面図のＡ−Ａ線における断面図）を表している。同図に示した釘打機１は、アクチュエータとして圧縮空気を利用したシリンダ２とピストン３を有し、圧縮空気によって駆動される前記ピストン３に固定したドライバ４を用いて、所定の位置に装填した釘Kを対象物に対して射出し打ち込む装置として構成されている。
なお、ドライバ４を駆動するアクチュエータは、前記のような空気圧式のものに限らず、ガス燃焼方式のアクチュエータや電磁気的な作用を利用したもの、ばね力を利用したものなど、本発明の趣旨を逸脱しない限りに於いて方式は問わないものである。また、本実施の形態は、最適な例として釘を止具として射出する打込装置について説明するが、ねじやＵ字状の針（ステープル）や特殊な形態の止具など、様々なものが使用可能である。
【００１９】
シリンダ２及びピストン３は、握り部を有するハンドルグリップ５の先端のハウジング６に収容されている。当該ハウジング６の下には、釘Kの装填部を有する射出路１４及びコンタクトアーム７（７ａ）を設けている。釘Kの装填部は、釘が射出されると当該射出された釘に代わって新たな釘がマガジン８から順次供給されるようになっている。コンタクトアーム７は、射出路１４に沿って移動するコンタクト部７ａと、当該コンタクト部７ａの移動をトリガレバー１１に連動したコンタクトレバー１２ａに連係させるアーム部７ｂによって構成される。
【００２０】
ハンドルグリップ５の内部は圧縮空気を貯留するエアチャンバー９になっている。当該エアチャンバー９には、ハンドルグリップ５の後端に設けたエアプラグ１０を介して圧縮空気を供給するようになっている。
ハンドルグリップ５の先端とハウジング６との境界付近にはトリガレバー１１を設けている。当該トリガレバー１１は、トリガバルブ１２と係合するコンタクトレバー１２ａを有している。トリガバルブ１２は、前記エアチャンバー９からシリンダ２内に圧縮空気を供給するヘッドバルブを作動させるものである。トリガバルブ１２の動作に伴ってヘッドバルブが作動すると、圧縮空気が流入する回路が開いて前記ピストン３を釘の射出方向に向かって駆動させるようになっている。また、トリガレバー１１を戻してトリガバルブ１２を復帰させると、前記ピストン３を元に戻す方向に空気を流入させドライバ４を初期位置に戻すようになっている。
【００２１】
図３は、釘打機１の空気圧回路を中心とした作動機構の概略図を示している。前述の通り、ハウジング６の下には釘Kの装填部１３を有する射出路１４を設けている。装填部１３には、釘Kの射出後にマガジン８から自動的に釘Kが装填されるようになっている。装填部１３に装填された釘Kは射出路１４内を通るドライバ４によって押し出され、射出路１４の先端部を構成する射出部に設けた開口（射出口１５）から射出されるようになっている。
ドライバ４の駆動は、エアチャンバー９からヘッドバルブ１６を介してシリンダ２内に供給される圧縮空気によって行われる。また、ヘッドバルブ１６は、トリガレバー１１に連動して作動するトリガバルブ１２を介して供給される作動圧力によって駆動され、作動圧力の消失によって開閉するように構成されたバルブである。
また、トリガバルブ１２は、トリガレバー１１に連動して動くコンタクトレバー１２ａによって駆動されるようになっている。これにより、トリガレバー１１を引くことでエアチャンバー９の圧縮空気がドライバ４を駆動し、当該ドライバ４の叩打力によって釘Kを対象物に打ち込む動作を行うようになっている。
【００２２】
図示した釘打機１は安全機構としてコンタクトアーム７（７ａ、７ｂ）を有している。当該安全機構は、意図した対象物以外に対して釘を射出しないようにする機構であり、その機構には様々な種類がある。
本実施の形態に用いるコンタクトアーム７は、射出口１５よりも突出させたコンタクト部７ａを有している。そして、当該コンタクト部７ａが打ち込み対象物（以下「対象物」という）に接触して射出口１５付近の所定位置まで押し上げられた場合に、機構的にトリガレバー１１の操作によって釘Kの射出が行われるようになっている。
以下、釘打機１に搭載したコンタクトアーム７の構造を説明するが、安全機構として機能するコンタクトアームの構造は当該例に限らないものである。
【００２３】
コンタクト部７ａの先端は、射出口１５を設けた射出路１４の先端よりも約１０ｍｍ突出するように構成されている。そして、図４に示すように、当該コンタクト部７ａの先端が上昇して射出路１４の先端と同一程度の位置まで後退（上昇）したときに、これに連動してアーム部７ｂが上昇してコンタクトレバー１２ａの一端を押し上げるように構成されている。このときコンタクトレバー１２ａは、トリガバルブ１２に近接する位置まで移動するが接触することはないので、射出動作は行われず、これに併せてトリガレバー１１が引かれた場合に射出動作が行われる。
一方、予めトリガレバー１１が引かれている場合には、この操作に連動してコンタクトレバー１２ａの回転軸がトリガバルブ１２に近接した位置まで移動している。この状態で、アーム部７ｂが上昇してコンタクトレバー１２ａを押し上げると、トリガバルブ１２の操作が行われて回路を開き釘Kの射出動作が行われるようになっている。
このように、釘打機１はトリガレバー１１を引いた状態でコンタクト部７ａが後退すると射出動作を行う仕様になっているので、トリガレバー１１を引いた状態のまま、対象物に対して釘打機１を連続的に振り下ろしてコンタクト部７ａを打ち込み対象物に接触させることで、連続的に釘打ちを行うことができる。
【００２４】
一方、打込み動作が行われると、その反動により釘打機１が対象物から浮き上がる場合がある。この時にトリガレバー１１を引いたままでいると、コンタクト部７ａが再び対象物に着地した時に本来意図しない位置に釘を射出する可能性がある。例えば、この再接地の際に、圧縮空気を供給するエアホースや、電源コードなどの上に着地して釘を射出してしまうと、破損によって作業が中断する場合が考えられる。本実施の形態に係る釘打機１は、このような事態を極力軽減することを目的として以下の手段を設けている。以下、詳細に説明する。
まず、釘打機１は、前記コンタクトアーム７の先端部であるコンタクト部７ａに、当該部位に作用する振動を検出するセンサとして加速度センサ１８を設けている。
釘打機１は、コンタクトアーム７が対象物に接触して後退したことを条件として釘の射出を許容するようにしているが、これに加えて対象物に接触した際に発生する振動値を加速度センサ１８によって検出する。そうすることで、コンタクト部７ａを接触させた対象物の振動特性に基づいて釘の射出を制限することができる。
【００２５】
前述したように、コンタクトアーム７は対象物に接すると後退するように構成されているので、対象物が木材などの適度に硬い物質であれば、コンタクト部７ａは対象物に対して沈み込まず、対象物に接した反力によってコンタクトアーム７は後退する。
一方、対象物が軟らかい物質であれば、コンタクト部７ａが接触するとその押圧する力によって対象物に対して沈み込みを生じ、一定量の沈み込みを伴いながらその反力によってコンタクトアーム７は後退する。
上記のような対象物が木材などの硬い物質である場合と、対象物が例えば人体のような軟らかい物質である場合では、コンタクト部７ａが対象物から受ける瞬間的な衝撃も異なる。そして、この瞬間的な衝撃は、加速度センサ１８による加速度として検出することができ、同じ速度で衝突した場合に発生する衝撃（加速度）の違いによって、対象物が硬いものであるか軟らかいものであるか等を推測することができる。
図５はコンタクト部７ａが軟らかい対象物Ｗ’に接触した場合であって、トリガレバー１１に連動したコンタクトレバー１２ａがトリガバルブ１２を駆動してヘッドバルブ１６に通じる回路を大気に開放しても、閉鎖バルブ２０がこの回路を遮断してヘッドバルブ１６を駆動しない状態を示している。閉鎖バルブ２０による回路の遮断は、後述するように加速度センサ１８によって得られた情報に基づき制御器１９によって行われるものである。
【００２６】
図６は、コンタクトアーム７（７ａ、７ｂ）が木材等の硬い対象物Ｗに接触して釘打機１が射出可能になるまでの態様を順に表した説明図である。同図における（ａ）はコンタクトアーム７が対象物Ｗに接触する前の状態１Ｈ、（ｂ）はコンタクトアーム７が対象物Ｗに接触した直後の状態２Ｈ、（ｃ）はコンタクトアーム７が対象物Ｗと接触してコンタクトアームがトリガレバー１１に連動したコンタクトレバー１２ａと連係してその機能を有効にするまで後退（上昇）した状態３Ｈを表している。
図７は、コンタクトアーム７（７ａ、７ｂ）が軟らかい対象物Ｗ’に接触して上昇するまでの態様を順に表した説明図である。同図における（ａ）はコンタクトアーム７が対象物Ｗ’に接触する前の状態１Ｓ、（ｂ）はコンタクトアーム７が対象物Ｗ’に接触した直後の状態２Ｓ、（ｃ）はコンタクトアーム７が対象物Ｗ’に接触してトリガバルブ１２が作動するまでコンタクトアームが後退（上昇）した状態３Ｓを表している。
【００２７】
コンタクトアーム７は、スプリング若しくは他の手段によって射出方向に弾性的に押しつけられている。このため、コンタクトアーム７の先端部（コンタクト部７ａ）を対象物に押しつけて上昇させるには、前記スプリング等の押圧力を上回る力で対象物を押す必要がある。この力は、釘打機１の自重よりも大きく設定されることもあり、使用者が射出の意思をもって釘打機１を押さなければコンタクトアーム７は上昇せず釘を打つことが出来ない。また、対象物は、釘打機１の自重に加えて使用者によって付加された荷重を受けることになるので、耐荷重の大きい対象物（例えば木材等の硬いもの）の場合には荷重を受けても形状を保つことができるが、耐荷重の低い対象物（例えば軟らかいもの）の場合には荷重に負けて変形するということが起こる。
前記図６に示した各状態は、耐荷重の大きい対象物として木材等の変形しにくいものを対象物とした場合を表している。また図７に示した各状態は、耐荷重の低い軟らかい素材を対象物とした場合であって、コンタクト部７ａとの接触に伴ってＤ１に示した量だけ凹み、さらにコンタクト部７ａが後退する程度まで押圧した時に前記Ｄ１よりもさらに深くＤ２に示した量だけ凹んだ状態を表している。
【００２８】
図８及び図９は、コンタクト部７ａに取り付けた加速度センサ１８による計測値を表したものであり、横軸を時間（ｍｓｅｃ）とし、縦軸を加速度（Ｇ：重力加速度＝９．８ｍ／ｓｅｃ２）として表したものである。
横軸は、対象物に対するコンタクト部７ａに加速度が発生した時点を原点（０）とした経過時間を表している。また、実線で表した曲線は、硬い部材の一例として木材（Ｗ）に対してコンタクト部７ａを接触させた際の加速度の変化を表したグラフであり、破線で表した曲線は、軟らかい部材の一例として人間（Ｗ’）に対してコンタクト部７ａを接触させた際の加速度の変化を表したグラフである。また、同図中に記載した状態１Ｈ、状態２Ｈ、状態３Ｈは前記図６中に示した図（ａ）〜（ｃ）の各状態に対応し、状態１Ｓ、状態２Ｓ、状態３Ｓは前記図７中に示した図（ａ）〜（ｃ）の各状態に対応している。
図８は対象物の硬／軟が、検出される加速度にどのような影響を与えるかを示し、図９は釘打機１の重力方向に沿った振り下ろし速度の違い（速い／遅い）が、検出される加速度にどのような影響を与えるかを示している。
【００２９】
図８に示した測定結果は、硬い対象物Ｗと軟らかい対象物Ｗ’の双方に対して、それぞれ同じ速度で釘打機１を振り下ろしてコンタクト部７ａを接触させた場合を示している。
振り下ろし速度が同一である場合、硬い対象物Ｗに接触させた場合と軟らかい対象物Ｗ’に接触させた場合において、接触（状態２Ｈ、状態２Ｓ）直後の短時間に生じる加速度が明らかに相違していることが解る。グラフに示した例では、硬い対象物Ｗの場合には瞬間的な加速度のピーク値ＰＨ１が７０Ｇを超えているのに対して、軟らかい対象物Ｗ’の場合には瞬間的な加速度のピーク値ＰＳ１が２０Ｇ程度であり、前記例の１／３以下の値である。すなわち、振り下ろし速度が等しい場合には、部材の硬さに応じて接触時に釘打機１が受ける衝撃加速度が大きくなることを示している。
振り下ろし時に釘打機１が有していた運動エネルギーは、硬い対象物Ｗに接触させた場合、コンタクト部と対象物Ｗを振動させるエネルギーに変換されるが、軟らかい対象物Ｗ‘に接触させた場合、運動エネルギーの一部は対象物を変形させるために費やされて検出される振動は小さくなると考えられ、検出される加速度は、対象物の硬さによって変動するものであることが解る。
【００３０】
一方、図９に示した測定結果は、硬い対象物Ｗと軟らかい対象物Ｗ’によって、コンタクト部７ａを対象物に接触させる釘打機１の振り下ろし速度を異ならせた場合を示している。具体的には、硬い対象物Ｗでは釘打機１を振り下ろす速度を遅く、軟らかい対象物Ｗ’では速度を速くした状態でコンタクト部７ａを接触させている。図９では、このような振り下ろす速度を変えた結果として、硬い対象物Ｗの場合における瞬間的な加速度のピーク値ＰＨ２と、軟らかい対象物Ｗ’の場合における瞬間的な加速度のピーク値ＰＳ２が同様の値になる場合があることを示している。
すなわち、具体的な速度の明示は省略するが、上記の例は振り下ろす速度次第で検知される加速度が変動することを示している。具体的には、振り下ろす速度が速くなると瞬間的な加速度は大きくなり、振り下ろす速度が遅くなると瞬間的な加速度は小さくなる傾向を示すことが解る。
このように、加速度は前述したように対象物の硬さによって変動するものであるが、その一方において振り下ろす速度によっても異なるものであり、かつ対象物の硬さと振り下ろす速度との間に一定の関係があるものである。
【００３１】
図１０は、加速度センサ１８によって検出された加速度を、振り下ろし速度によって除算した値を示している。すなわち、図１０の縦軸は、速度に対する加速度の変化率を表している。
振り下ろし速度は、打ち込み対象物との接触によって後退するコンタクトアームの移動速度でもあるのでコンタクトアームの変位を検出する変位センサ１７から得られた移動距離と移動に要した時間をもとに（移動距離／時間）得ている。なお、非接触式のセンサを用いて、打込み対象物との距離の変化から算出してもよい。
図１０のグラフを見ると、硬い対象物Ｗに接触したコンタクト部７ａの加速度の変化率が有するピーク値ＰＨ３と、軟らかい対象物Ｗ’に接触したコンタクト部７ａの加速度の変化率のピーク値ＰＨ３とを比較すると、前者は後者の２倍以上の値を示している。
【００３２】
前述したように、図８及び図９に示されたデータから、振り下ろし速度が大きくなると加速度も大きくなり、振り下ろし速度が小さくなると加速度も小さくなるという関係を有していることがわかる。
このため、各加速度をその時の振り下ろし速度で除算した値（正規化した値）を取得すると、当該加速度の変化率は速度によって生じる影響を軽減したものとなり、接触した部材（対象物）の硬さを反映した値を示すようになるので、加速度だけでなく、接触時の速度情報を用いることで、部材の硬さを判別する精度を上げることができる。
図１０のグラフはこのような値を表したものであり、例えばコンタクト部７ａが木材に接触した時に得られるデータを基準として、接触時の加速度が当該基準の１／２以下程度を下回った場合には、本来対象物としていない人間や他の物体に接触しているものと判断して射出を制限する等の制御が可能になる。
【００３３】
釘打機１は、前述した加速度センサ１８及び変位センサ１７から取得した情報の演算を行う制御器１９を有している。制御器１９は、ＣＰＵ等の演算手段、プログラムを記憶したＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶手段、制御回路、電源等から構成され、釘の射出を制限する制限手段の制御機能も備えている。
本実施の形態では、釘の射出を制限する制限手段として、電磁弁である閉鎖バルブ２０を設けている。当該閉鎖バルブ２０は、制御器１９の制御に応じてトリガバルブ１２とヘッドバルブ１６を接続する管路を開閉するように配置されるものであり、当該閉鎖バルブ２０を閉じることでトリガバルブ１２の出力を伝達しないことにより、ヘッドバルブ１６の作動を制限して、釘の射出を制限するようになっている。
なお、本実施の形態では制限手段の一例として閉鎖バルブ２０を設けているが、トリガレバー１１の操作を無効にする等、トリガレバー１１を操作しても釘の射出を制限できるものであれば他の手段を用いても差し支えないものである。
【００３４】
以上のように、本発明に係る打込機は、打ち込み対象物との接触によって得られる接触時の挙動を加速度センサを利用して計測することで、打ち込みを許容するか否かの制御を可能にしている。
加速度センサは、打ち込み対象物が目的対象物であるかそれ以外のものであるかを判断するために使用しているが、同様の機能を発揮することができれば加速度センサに代えてロードセル、変位センサ、歪みセンサ、硬度計を用いても差し支えが無いものである。
また、前述した打込機では、コンタクトアームに物理量を検知する手段として加速度センサを設けているが、別途打ち込み対象物に接触するプローブを設け、当該プローブから打ち込み対象物との接触に伴う物理量を取得するようにしてもよい。
【００３５】
打ち込み対象物との接触に伴う物理量の検出結果は、前述のようにトリガ操作を無効にして釘の発射を抑制するような使い方をすることができる。
さらに、接触後の所定時間内のみ止具の射出を許容するように構成することで、実際に接触した後でなければトリガレバーを操作しても止具の射出が制限されるような装置を構成することも可能である。それにより、例えば、部材に接触させたあとに打込み機を空中に向け、止具を射出するといった、本来の用途ではない使用方法を制限することが可能になる。
また、検出結果に応じて、発射を抑制するアラーム音や発射を許容する信号音、危険を知らせる発光色による発光や発射を許容するような色彩の発光を行わせることができる。
【００３６】
前述したようにコンタクトアーム７は１０ｍｍの動作ストロークを有する。これをエンコーダのように移動位置を特定できるセンサによって構成すると、コンタクトアームの先端が、全行程が１０ｍｍである動作ストローク内のどの位置に存在しているのかを電気的に処理可能な情報として取得することができる。
全行程をどの程度細かく分割した位置情報として取得するかという分解能の程度は、情報の処理速度、得られる効果、効率、手段を構成する価格その他の条件に基づき、その時点で最適なものを採用すればよい。
分解能の一例としては、コンタクトアームの位置を対象物Ｗに接触していない始点（１０ｍｍ地点）、中点（５ｍｍ地点）、射出可能となる終点（０ｍｍ地点）というような特定の位置（コンタクト部７ａ先端の突出量）として取得することができる。また、１０ｍｍの工程を１０分割として１ｍｍ単位で位置を取得しても良いし、さらに細かく分割して位置を取得しても良い。
【００３７】
上記のように変位センサ１７は実際の移動距離を取得できるものであるが、これに時間的な要素を付加すると、コンタクトアームの挙動をより細かく定量的に把握することができるようになる。
例えば、前記の例では始点（１０ｍｍ地点）から中点（５ｍｍ地点）に至るまでの時間、中点（５ｍｍ地点）から射出可能となる終点（０ｍｍ地点）に至るまでの時間を得ることができる。また、全工程の中におけるコンタクトアームの速度の変化を定量的に把握できるようになる。このような情報を別途設けた後述する加速度センサから取得する情報と組み合わせて総合的に判断したり、別途統計的に取得した情報と比較する等して、危険な使用状態であれば射出を制限する等の処置を可能とすることが出来る。
また、使用するセンサの種類は、赤外線の反射光や透過光を利用した光学的な検出手段、電気的な接触、磁気作用、電波、超音波を含む音を利用した検出手段、加速度センサを利用した検出手段など種々のものが利用可能である。
なお、前記の例では前記変位センサ１７をコンタクトアームの挙動を検出するように構成しているが、ハウジング６にセンサを設けて釘打機１自体の移動速度を検出するようにしてもよい。
【００３８】
（第２実施例）
次に釘打機の他の例（釘打機１００）を図１１を用いて説明する。
当該釘打機１００はヘッドバルブ１０１によって制御されるシリンダ２とピストン３（ドライバ４）からなるアクチュエータを有し、前述したトリガレバー１１と略同一の構成を有するトリガレバー１１１の操作に基づいてドライバ４を駆動し釘Ｋを射出するものである。また、釘打機１００は、前述の例と同様に安全機構として作用するコンタクトアーム７（７ａ、７ｂ）を有している。当該コンタクトアーム７の先端部であるコンタクト部７ａには、当該部位に作用する加速度を検出する加速度センサ１８を設けている。さらに、当該釘打機１００はコンタクトアーム７の挙動検出手段として、移動（位置の変位）を検出する変位センサ１７を設けている。これらの構成は前述した釘打機１と同様である。釘打機１００は、その他の構成として釘打機１と同様の構成を有するものであるが、同一の構成については釘打機１の説明として前述した通りであるので、図中に同一の符号を付し具体的な説明は省略する。
【００３９】
当該釘打機１００は、ドライバ４を駆動するためのヘッドバルブ１０１として電磁バルブを用いている。当該ヘッドバルブ１０１は、空気圧を利用した駆動圧力によって開閉するバルブではなく、制御器１１９からの駆動電力によって動作するソレノイドによりバルブの開閉を行うものである。
制御器１１９は、概ね前述した制御器１９と略同様の構成を要するものであり、当該釘打機１００に搭載した各手段の制御に必要な構成を備えている。
制御器１１９は、前述した変位センサ１７および加速度センサ１８によって検出した信号を受信するように回路が構成されている。また、トリガレバー１１１の操作を検出する通電式の接点を有するトリガスイッチ１０２を有し、当該トリガスイッチ１０２による検出信号を制御器１１９によって受信するように回路が構成されている。当該トリガスイッチ１０２の形態は、マイクロスイッチやリードスイッチのようなものでもよく、トリガレバー１１１の操作を電気的な信号として取得することができるものであればその形態や方法は問わないものである。
【００４０】
当該釘打機１００は、変位センサ１７および加速度センサ１８の一方若しくは双方からの情報を処理して釘打機１００が接触したものが意図した打ち込み対象物であるか、あるいはそれ以外のものであるかを判断して、トリガレバー１１１の操作を有効とするか無効とするかを決定する。トリガレバー１１１の操作はトリガスイッチ１０２によって制御器１１９に伝達されるが、止具の射出を許容すると判断した場合には制御器１１９がヘッドバルブ１０１に駆動信号を送りドライバ４による射出動作を行わせる。また、止具の射出を許容しないと判断した場合にはトリガレバー１１１の操作は無効であると認識しドライバ４による射出動作を行わないようになっている。
【００４１】
従来一般の空気圧駆動式の手持ち式の釘打機は、コンタクトアームの動作に基づいて機械的な機構若しくは空気圧を用いたシーケンス回路によってトリガレバーの操作を有効にしたり無効にしたりするものが主であった。本実施例は、手持ち式の釘打機でありながら電気的な制御によってトリガレバーの操作を有効若しくは無効にするという新たな釘打機を提供するものとなっている。
【００４２】
（第３実施例）
次に釘打機の他の例（釘打機２００）を図１２を用いて説明する。
当該釘打機２００はヘッドバルブ２０１によって制御されるシリンダ２とピストン３（ドライバ４）からなるアクチュエータを有し、トリガレバー２１１の操作に基づいてドライバ４を駆動し釘Ｋを射出するものである。トリガレバー２１１は、前述したトリガレバー１１と略同一の構成を有するものである。また、釘打機２００は、前述の例と同様に安全機構として作用するコンタクトアーム７を有している。当該コンタクトアーム７の先端部であるコンタクト部７ａには、当該部位に作用する加速度を検出する加速度センサ１８を設けている。さらに、当該釘打機２００はコンタクトアーム７の挙動検出手段として、移動（位置の変位）を検出する変位センサ１７を設けている。これらの構成は前述した釘打機１と同様である。釘打機２００は、その他の構成として釘打機１と同様の構成を有するものであるが、同一の構成については釘打機１の説明として前述した通りであるので、図中に同一の符号を付し具体的な説明は省略する。
【００４３】
当該釘打機２００は、ドライバ４を駆動するためのヘッドバルブ２０１として圧縮空気を作動圧力として駆動するバルブを用いている。当該ヘッドバルブ２０１は、電磁バルブとして構成された制御バルブ２０２が出力する作動圧力を受けて動作するようになっている。
制御器２１９は、概ね前述した制御器１９と略同様の構成を要するものであり、当該釘打機２００に搭載した各手段の制御に必要な構成を備えている。制御器２１９は、前述した変位センサ１７および加速度センサ１８によって検出した信号を受信するように回路が構成されている。また、トリガレバー２１１の操作を検出する通電式の接点を有するトリガスイッチ２０３を有し、当該トリガスイッチ２０３による検出信号を制御器１９によって受信するように回路が構成されている。当該トリガスイッチ２０３の形態は、マイクロスイッチやリードスイッチのようなものでもよく、トリガレバー２１１の操作を電気的な信号として取得することができるものであればその形態や方法は問わないものである。
【００４４】
当該釘打機２００は、前述した釘打機１、釘打機１００と同様に変位センサ１７および加速度センサ１８の一方若しくは双方からの情報を処理して釘打機２００が接触したものが意図した打ち込み対象物であるか、あるいはそれ以外のものであるかを判断して、トリガレバー２１１の操作を有効とするか無効とするかを決定する。トリガレバー２１１の操作はトリガスイッチ２０３によって制御器２１９に伝達されるが、止具の射出を許容すると判断した場合には制御器２１９が制御バルブ２０２を制御してヘッドバルブ２０１に作動圧力を出力し、これによりヘッドバルブ２０１を駆動してドライバ４による射出動作を行わせる。また、止具の射出を許容しないと判断した場合にはトリガレバー２１１の操作は無効であると認識しドライバ４による射出動作を行わないようになっている。
【００４５】
以上説明した本発明に係る各打込機は、打ち込み対象物に接触するコンタクトアームを有し、トリガレバーと連携することで操作を有効にする従来のメカニカルな安全機構に加え、接触部材であるコンタクトアームが打ち込み対象物と接触することによって得られる接触時の振動を加速度センサを利用して計測することで、打ち込みを許容するか否かの制御を可能にしたものである。
加速度センサは、打ち込み対象物が目的対象物であるかそれ以外のものであるかを判断するために使用しているが、同様の機能を発揮することができれば他の検出手段を用いても差し支えない。振動を検出するセンサとしての加速度センサに代えて圧電素子を用いても良いし、変形量を検出するセンサとして、歪センサ、ロードセル、変位センサ、硬度計を用いても良い。さらに、マイクなどで接触時に発生する音を集音して判断に使用しても良い。
また、前述した打込機では、接触部材であるコンタクトアームに物理量の一つである加速度を検出する加速度センサを設けているが、コンタクトアームに連動して作動する別部材を設け、打ち込み対象物との接触に伴う物理量を取得するようにしてもよい。また、別途打ち込み対象物に接触するプローブを設け、当該プローブから打ち込み対象物との接触に伴う物理量を取得するようにしてもよい。
【００４６】
（第４実施例）
次に釘打機の他の例（釘打機３００）を図１３を用いて説明する。
当該釘打機３００は、ヘッドバルブ３０１によって制御されるシリンダ２とピストン３（ドライバ４）からなるアクチュエータを有し、トリガレバー３１１の操作に基づいてドライバ４を駆動し釘Ｋを射出するものである。コンタクト部７ａには、当該部位に作用する加速度を検出する加速度センサ１８と、コンタクト部７ａの挙動検出手段として、移動（位置の変位）を検出する変位センサ１７とが設けられている。なお、前述した各実施例に係る釘打機とは異なりトリガレバー３１１と連携するアーム部は備えず、トリガレバー３１１の操作をトリガスイッチ３０２が常に検知できるように構成されている。釘打機３００は、その他の構成として釘打機１００と同様の構成を有するものであるが、同一の構成については前述した通りであるので、図中に同一の符号を付し具体的な説明は省略する。
【００４７】
制御器３１９は、概ね前述した制御器１９と略同様の構成を要するものであり、当該釘打機３００に搭載した各手段の制御に必要な構成を備えている。制御器３１９は、前述した変位センサ１７および加速度センサ１８によって検出した信号を受信するように回路が構成されている。また、トリガスイッチ３０２はトリガレバー３１１の操作を検出する通電式の接点を有するものであり、トリガスイッチ３０２による検出信号が制御器３１９によって受信されるように構成されている。
【００４８】
当該釘打機３００は、前述した各釘打機と同様に変位センサ１７および加速度センサ１８の一方若しくは双方からの情報を処理して釘打機３００が接触したものが意図した打ち込み対象物であるか、あるいはそれ以外のものであるかを判断して、トリガレバー３１１の操作を有効とするか無効とするかを決定する。トリガレバー３１１の操作はトリガスイッチ３０２によって制御器３１９に伝達されるが、止具の射出を許容すると判断した場合には制御器３１９がヘッドバルブ３０１を駆動してドライバ４による射出動作を行わせる。
【００４９】
本実施形態による釘打機３００は、打ち込み対象物に接触するコンタクトアームを有し、変位センサ１７や加速度センサ１８の出力に基づいて打ち込み対象物に接触したことを検知するようになっている。そして、検知結果に基づいて制御器３１９が打ち込みを許容するか否かの判断を行い、この判断に基づきヘッドバルブ３０１の駆動による止具の射出を制御している。このため、メカニカルな安全機構を備えていなくても、打ち込みを許容するか否かの制御を可能にしている。
【００５０】
（第５実施例）
次に釘打機の他の例（釘打機４００）を図１４を用いて説明する。
当該釘打機４００は、ヘッドバルブ４０１によって制御されるシリンダ２とピストン３（ドライバ４）からなるアクチュエータを有し、トリガレバー４１１の操作に基づいてドライバ４を駆動し釘Ｋを射出するものである。トリガレバー４１１は、前述したトリガレバー３１１と略同一の構成を有するものである。
コンタクト部７ａには、当該部位に作用する加速度を検出する加速度センサ１８と、コンタクト部７ａの挙動検出手段として、移動（位置の変位）を検出する変位センサ１７とが設けられているが、トリガレバー４１１と連携するアーム部は備えず、トリガレバー４１１の操作を、トリガスイッチ４０３が常に検知できるように構成される。
釘打機４００は、その他の構成として釘打機４００と同様の構成を有するものであるが、同一の構成については前述した通りであるので、図中に同一の符号を付し具体的な説明は省略する。
【００５１】
制御器４１９は、概ね前述した制御器１９と略同様の構成を要するものであり、当該釘打機４００に搭載した各手段の制御に必要な構成を備えている。制御器４１９は、前述した変位センサ１７および加速度センサ１８によって検出した信号を受信するように回路が構成されている。また、トリガレバー４１１の操作を検出する通電式の接点を有するトリガスイッチ４０３を有し、当該トリガスイッチ４０３による検出信号を制御器４１９によって受信するように回路が構成されている。
【００５２】
当該釘打機４００は、前述した各釘打機と同様に変位センサ１７および加速度センサ１８の一方若しくは双方からの情報を処理して釘打機４００が接触したものが意図した打ち込み対象物であるか、あるいはそれ以外のものであるかを判断して、トリガレバー４１１の操作を有効とするか無効とするかを決定する。トリガレバー４１１の操作はトリガスイッチ４０３によって制御器４１９に伝達されるが、止具の射出を許容すると判断した場合には制御器４１９が制御バルブ４０２を制御してヘッドバルブ４０１に作動圧力を出力し、これによりヘッドバルブ４０１を駆動してドライバ４による射出動作を行わせる。また、止具の射出を許容しないと判断した場合にはトリガレバー４１１の操作は無効であると認識しドライバ４による射出動作を行わないようになっている
【００５３】
本実施形態による釘打機４００は、打ち込み対象物に接触するコンタクトアームを有し、変位センサ１７や加速度センサ１８の出力に基づいて打ち込み対象物に接触したことを検知するようになっている。そして、検知結果に基づいて制御器４１９が打ち込みを許容するか否かの判断を行い、この判断に基づきヘッドバルブ４０１の駆動による止具の射出を制御している。このため、メカニカルな安全機構を備えていなくても、打ち込みを許容するか否かの制御を可能にしている。
【００５４】
（第６実施例）
次に釘打機の他の例（釘打機５００）を図１５を用いて説明する。
当該釘打機５００はヘッドバルブ５０１によって制御されるシリンダ２とピストン３（ドライバ４）からなるアクチュエータを有し、トリガレバー５１１の操作に基づいてドライバ４を駆動し釘Ｋを射出するものである。釘打機５００は、前述の釘打機が備えていたコンタクトアーム７を有していない。打ち込み対象物と射出路の接触に伴い射出路に作用する加速度や他の物理量を検出する加速度センサ１８を設けている。釘打機５００は、その他の構成として前述した釘打機と同様の構成を有するものであるが、同一の構成については図中に同一の符号を付し具体的な説明は省略する。
【００５５】
制御器５１９は、前述した加速度センサ１８によって検出した信号を受信するように回路が構成されている。また、トリガレバー５１１の操作を検出する通電式の接点を有するトリガスイッチ５０３を有し、このトリガスイッチ５０３による検出信号を制御器５１９によって受信するように回路が構成されている。当該トリガスイッチ５０３の形態は、マイクロスイッチやリードスイッチのようなものでもよく、トリガレバー５１１の操作を電気的な信号として取得することができるものであればその形態や方法は問わないものである。
【００５６】
当該釘打機５００は、加速度センサ１８からの情報を処理して釘打機５００が接触したものが意図した打ち込み対象物であるか、あるいはそれ以外のものであるかを判断して、トリガレバー５１１の操作を有効とするか無効とするかを決定する。トリガレバー５１１の操作はトリガスイッチ５０３によって制御器５１９に伝達されるが、止具の射出を許容すると判断した場合には制御器５１９がヘッドバルブ５０１に作動圧力を出力し、これによりヘッドバルブ５０１を駆動してドライバ４による射出動作を行わせる。また、止具の射出を許容しないと判断した場合にはトリガレバー５１１の操作は無効であると認識しドライバ４による射出動作を行わないようになっている。
【００５７】
さらに、適切な検出が可能であれば、射出路以外の本体部（ハンドルグリップ５、ハウジング６、マガジン８）に加速度センサを設けても差し支えないものである。
【００５８】
本実施の形態では、コンタクトアームを持たなくても、従来のコンタクトアームを用いた釘打機と同様な操作による打込作業が可能であり、使い勝手に影響することが無い。
また、従来のメカニカル方式の安全機構よりも確実に意図しない打込動作を防止するとともに、押し付ける荷重を低減（不要に）する新たな釘打機を提供するものとなっているので、作業者への負担を軽減できるものである。
【００５９】
打ち込み対象物との接触に伴う物理量の検出結果は、前述のようにトリガ操作を無効にして釘の発射を抑制するような使い方をすることができる。また、検出結果に応じて、発射を抑制するアラーム音や発射を許容する信号音、危険を知らせる発光色による発光や発射を許容するような報知手段を設け色彩の発光等を行わせることができる。
また、検出結果に応じてアクチュエータの出力を制御することもできる。例えば、空気圧を用いてアクチュエータを作動させる打込機の場合、バルブの開度を制限したり、バルブを解放する時間を制限するなどによって出力の調整が可能である。電動モータをアクチュエータとする場合は、電流や電圧の制限で出力調整が可能である。バネを用いる打込機では、バネの撓み量を制御することで出力を調整することが可能である。
また、検出結果から対象物の硬さを判断し、予測される打ち込みの反動に応じて反動吸収機構の動きを制御する事も可能である。
以上説明した各種の実施例は、種々組み合わせて実施することが出来るものである。また、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々設計変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、対象物との実際の接触により取得した物理的な情報に基づいて装置の駆動力の調節や稼働の許可／制限を行う各種機器、工具等に利用可能である。特に釘打機に対する利用に適している。
【符号の説明】
【００６１】
１、１００、２００、３００、４００、５００  釘打機
２  シリンダ
３  ピストン
４  ドライバ
５  ハンドルグリップ
６  ハウジング
７  コンタクトアーム
７ａ  コンタクト部
７ｂ  アーム部
８  マガジン
９  エアチャンバー
１０  エアプラグ
１１  トリガレバー
１２  トリガバルブ
１２ａ  コンタクトレバー
１４  射出路
１５  射出口
１６  ヘッドバルブ
１７  変位センサ
１８  加速度センサ
１９  制御器
２０  閉鎖バルブ
１０２  トリガスイッチ
２０２  制御バルブ
Ｋ  釘
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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