JP2014224537A - 携帯道具に付属した熱エンジンの運転を急激な衝動に呼応して停止せしめる安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯式電動具に取り付けられた機械的手段又は電気手段により、激しいキックバックの際に道具を自動的かつ瞬時に停止させることの可能な内燃エンジン付き携帯道具用の安全装置を提供する。
【解決手段】内燃エンジンを有した携帯道具のための安全装置であって、該装置は、少なくとも一つの平面あるいは軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向の加速を測定する少なくとも１つの電子加速度計５を含み、該加速度計５の唯一の出力端子又は複数の出力端子のいずれもが、電気的及び／又は電子的制御手段に接続されており、該電気的及び／又は電子的制御手段は電気的及び／又は電子的管理カード７よりなり、該カード及び該加速度計は、内燃エンジンにより駆動される公知の発電機９によって電力を供給され、当該電気的管理カード又は電子的管理カードは該加速度計により供せられるアナログ又はディジタル電気情報を処理し、該内燃エンジンをほぼ即座に停止する手段を作動させる。
【選択図】図１ａ

Description

本発明は、内燃エンジンを有した携帯道具のための装置に関するものであり、同装置は道具が使用中に急激なショックを受けたときに内燃エンジンの運転を瞬時に自動的に停止することを保証し、以って使用者の安全を保証する。本発明は特には、内燃エンジンを有したチェインソー（鎖鋸）に適用される。

公的規制により、チェインソーは、強力な弾み返り、現場言葉で言う「キックバック」が起きたときに道具の運転停止を保証する安全装置を備えねばならない。このキックバックは、道具のタイプにもよるが、m/s²で表される加速度でいうなら 700m/s²から2000m/s²に対応する。

現在では、チェインソー用途においては、この安全装置はフロントハンドルを覆う機械手段であることが最も多く、キックバックに由来する慣性によりあるいは激しい加速現象の際にこのハンドルを握っている手が打撃されることにより、道具のエンジンが止まるまで切削チェインの回転にブレーキをかけるシステムが作動する。

これに匹敵する装置が、例えば公報EP-1350607に記載されている。
機械手段で構成されるこれらの安全装置はしかしながら下記のようないくつかの欠点を呈する。
・本体道具が片手のみで握られているときには慣性によってしか機能しない。
・一平面内（前後方向）での方向にしか作動せず、他の平面では機能しない。
・激しいキックバックを受けた時には装置に触れている手へのショックによる傷害を引き起こす
・運動する質量が非常に小さい（道具のタイプによって700m/s²から2000m/s²）ために、慣性によるトリップポイント（閾値）が非常に高い。
・応答時間が比較的長い（10 - 15ミリ秒）。
・感度が調整可能でない。
・的確に言うなら、道具に対してのアクションによって機能する。
・摩擦による摩耗をこうむる。
・OFF位置にてホールドされてしまうことがある。
・比較的かさばり高価である。

文献US-2004/0.181.951及びUS-2007/0.008.162には、加速度が所定トリップポイントに達したときに、ロジック回路によって携帯電動具の運転を停止する命令を発することのできる３軸加速度計より成る安全装置を備えた携帯式電動具についての記載がある。これらの安全システムは、例えばチェインソーのような内燃エンジンを有した携帯式道具には使用できない。

公報EP-1350607 US-2004/0.181.951 US-2007/0.008.162

本発明の目的はより具体的には、携帯式電動具に取り付けられた機械的手段又は電気手段の作動により、キックバック防止システムの上記欠点を解消すると同時に、激しいキックバックの際に道具を自動的かつ瞬時に停止せしめることの可能な内燃エンジン付きの携帯道具用の安全装置を提供することである。

本発明の内燃エンジン付き携帯式道具用の装置は、少なくとも一つの平面あるいは軸に基づいてある量の加速を測定することのできる少なくとも一つの電子加速度計を含んでいることが注目に値するものであり、この加速度計のアウトレットは、一つのみの場合も複数ある場合もすべて、加速度が所定のトリップポイントに到達したときに加速度計から来るアナログあるいはディジタル電気情報を処理し道具の作動を実質的に同時に停止する命令を発する電気制御装置あるいは電子制御装置に接続されている。

内燃エンジンを有した携帯道具に特に適した本発明装置の好ましい一応用方法によるなら、前記制御装置は、加速度計から来るアナログあるいはディジタル電気情報を処理し、エンジンの出力軸及び／又はスパーク進角メカニズムに直接作用するブレーキ部に命令を与える電気制御装置あるいは電子制御装置から成る。

本発明の内燃エンジン付き携帯道具用装置は下記のような興味深い利点をもたらす：
・加速度計は電気的あるいは電子的管理装置を媒介として直接的に道具の内燃エンジンに作用する。
・この装置の応答時間は非常に短い（数ミリ秒の範囲）。
・管理装置は動的部品を使用しないので摩耗することがない。
・慣性（惰力）と移動質量とが装置の作動とは独立しているので、加速度のみが考慮され、安全装置のトリップポイントを低くできる可能性がある。
・トリップポイントをプログラミングすることにより感度を調整できる可能性がある。
・いくつかの平面上で機能させうる可能性がある。
・加速度計の動作の自己チェックを実施できる電気的あるいは電子的制御手段を用いることにより、内燃エンジンの始動時において装置の適正な作動をチェックできる可能性がある。
・本装置は機械的安全装置より軽く経済的である。

他の特徴点として、加速の検出は、携帯道具に設置され１つの軸が特別扱いされるように位置づけられた２軸電子加速度計又は少なくとも２つの単軸電子加速度計により保証される。
更に他の特徴点として、加速の検出は３つの軸を有する加速度計によって保証される。
従って、加速現象をいくつかの平面において測定することが可能であり、以って危険な作業姿勢におけるキックバックの厄介な結果を避けることが可能となり、この特徴は、携帯道具がどのように把持されていようが、また使用者がどのような作業姿勢をとっていようが実質的に同様の程度の安全性を確保することを可能とする、例えば、木の刈り込み作業をする場合、使用者は木に上り、片手で道具を携帯し、他の手で枝木を握りしめて足場を確保しつつ作業する。
上記目的、特徴、利点等は、以下の記載及び添付の記図面により明確になるであろう。

図１ａは、本発明による携帯式道具の製造実施例１の概略斜視図であり、本例の図示された道具は、独立した電気式及び／又は電子式制御手段及びブレーキ制御体を有した内燃エンジン付きのチェインソーより成る。 図１ｂは、本発明による携帯式道具の製造実施例１の概略斜視図であり、本例の図示された道具は、電気式及び／又は電子式制御手段及びブレーキ制御体とを組み合わせて単一の制御体にしたものを有した内燃エンジン付きのチェインソーより成る。 図１ｃは、本発明による携帯式道具の製造実施例１の概略斜視図であり、本例の図示された道具は、独立した電気式及び／又は電子式制御手段及び電子点火ハウジングを有した内燃エンジン付きのチェインソーより成る。 図１ｄは、本発明による携帯式道具の製造実施例１の概略斜視図であり、本例の図示された道具は、電気式及び／又は電子式制御手段及び電子点火ハウジングとを組み合わせて単一の制御体にしたものを有した内燃エンジン付きのチェインソーより成る。 図２は、内燃エンジン付きの携帯式道具に応用できる本発明の装置のアナログモードの場合の適用例としての略式ダイアグラムである。 図３は、本装置の、ディジタルモードの場合の適用例としての略式ダイアグラムである。

これらの図面を参照しつつ、本発明によるところの内燃エンジンを有した携帯式道具の興味深い製造例を以下に説明するが、発明はこれに限定されるものではない。
下記する内燃エンジン付きの携帯式道具の非常に相応しい適用対象は、実施例にも示されているようにチェインソー１である、とはいえ、読者諸氏は、本発明が内燃エンジンを有した危険を伴ういかなる携帯式道具にも適用できるものであって、特に内燃エンジンを有したチェインソーやブラシカッターや螺旋きり等の、例えば突然の激しいショック動であるキックバックが生じたときに瞬時にその作動を停止せしめる安全装置を取り付けることが適していると思われるものにも適用できることを理解されたい。

本発明は、内燃エンジンにより駆動される携帯式道具、すなわち、ボディーあるいはハウジング３の中に内蔵されて磁気はずみ車により電流の供給を受ける内燃エンジンＭ’、によって駆動される実動部位２（図１ａと図１ｃに示されるチェインソー１の場合はチェイン）を有した装置に適用できる。

電源９は又、道具の種々の電気的あるいは電子的カード(cards)を供給する働きがある。これは内燃エンジンにより駆動されるが、同様に内燃エンジンにより駆動される例えばダイナモ等のような発電機によって置き換えてもいい。

本発明の安全装置によるなら、少なくとも１つの平面あるいは軸方向の（例えばＸ軸に沿って前後方向といった）加速現象を測定することのできる少なくとも１つの加速度計５が道具に組み込まれており、好ましくは当該道具の重心あるいはその近傍に位置するよう組み込まれる。この配置の利点は、当該道具内に集積されている電子管理カードにより、一つの加速度計あるいは複数の加速度計から来る情報の直接処理を可能にすることである。しかしながら、もし構造的レイアウトの理由で、この１つの加速度計あるいは複数の加速度計が重心から離れて配置されているならば、重心あるいはその近傍に位置する加速度計から来る情報を、同情報が当該道具の重心あるいはその近傍に位置した加速度計から来たであろう情報に対応するよう、集積管理カードのマイクロコントローラを用い且つ公知のその目的のための簡単な数学計算によって、補正する必要がある。この補正された情報は本明細書において示されているのと同じ方法で処理されることができる。

前記加速度計５はまた道具のグリップハンドルの近傍に配置することができる。

当該道具の一使用方法によると、当該道具は、２軸電子加速度計又は少なくとも２つの単軸電子加速度計を備えており、それぞれが二つの軸方向のいずれかに生じた加速現象を代表する信号を発する、例えば一方がＸ軸方向（前後方向）他方がＹ軸方向（上下方向）に生じた加速現象を代表する信号を供するようにし、以って二つの平面での加速の測定を可能にする。

前記道具の好ましい一使用方法によると、当該道具はＸＹＺ軸に対応する３軸電子加速度計を備えており、この加速度計は各々の軸方向で感知した加速現象を代表する電気的アナログあるいはディジタル情報を出力し、以って三つの平面での加速現象の測定を可能にする。

前記２つの単軸加速度計、２軸加速度計、又は３軸加速度計は、１つの軸が特別扱いされうるよう配置されている。

加速度計５あるいは複数の加速度計の出力端子は、下記の手段に接続される：
・電気的制御手段あるいは電子的制御手段７、ここでこの手段７は加速度計により供せられるアナログあるいはディジタル電気情報を処理し、以ってブレーキ部１０に直接的にエンジンＭ’の出力軸に作用するよう命令する（図１ａ）、
・又は、電気的制御手段及び/又は電子的制御手段、ここでこの手段は加速度計により供せられるアナログあるいはディジタル電気情報を処理し、以ってエンジンＭ’を止めるようスパーク進角８に作用する（図１ｃ）。
いずれの場合もいくつかの問題解決がなされうる。

第１の解決は図２の略図で示される。この場合、電気的制御手段及び/又は電子的制御手段によるところの、ディジタル処理ユニットによって加速度計から供せられたアナログ信号の処理は、一旦ブレーキ作動条件が満足されたとき、エンジンＭ’にブレーキを掛けるべく、命令を独立したブレーキシステムＦに送るか、電子スパーク進角ハウジングに送るかの選択肢が可能となる。

第２の解決は図３の略図で示される。この場合、電気的制御手段及び/又は電子的制御手段によるところの、ディジタル処理ユニットによって加速度計から供せられたディジタル信号の処理は、一旦ブレーキ作動条件が満足されたとき、エンジンＭ’にブレーキを掛けるべく、命令を独立したブレーキシステムＦに送るか、電子スパーク進角ハウジングに送るかの選択肢が可能となる。

加速度計により供せられる電気的なアナログ乃至ディジタル情報は次のものにより処理される：
・１つの選択肢としては電気的及び／又は電子的ブレーキ制御カード７により処理される、これはブレーキシステムとして公知のもの１０を作動せしめ、このシステムは例えば図１ａに示された実施方法によるなら、電磁バンドブレーキ又は例えばチェインの歯の間にかまされるラッチのようなチェインに直接作用するデヴァイスより成るものである、
・又は該情報は電子点火ハウジング８において処理される（図１ｃ）、この処理は、内燃エンジンＭ’への電力供給をカットすること及び／又は当該内燃エンジンＭ’のスパーク進角に作用することによって為され、以って電子点火ハウジング８に作用する電子カードを媒介としてスパーク進角をシャットオフするか、これを直接的に該電子点火ハウジング８の中に含ませることもできる。実効的には、もしスパーク進角がそれがシャットオフされる前に修正されるなら、通常運転とは反対方向のトルクが発生し非常に強力なブレーキとして作用しエンジンのほぼ即座の停止をもたらす（この停止はエンジンの１乃至３回転後に達せられ、これは0.01乃至0.06秒である）。

図１ｂに沿って、制御カード７とブレーキコマンド１０とは単一制御カードＴ上に配置されてもいい。
図１ｄに沿って、制御カード７と電子発火ハウジング８とは単一コントロールカード８’上に配置されてもいい。

１ チェインソー
２ チェイン
３ ボディーあるいはハウジング
５ 加速度計
７ 制御カード
８ 電子スタータハウジング
９ 磁気はずみ車
１０ ブレーキ制御

Claims (5)

1. 予期せぬ突然の急激な動きが起こった際にチェインソーの動作を瞬時に停止できる、内燃エンジンを備えたチェインソー用の安全装置であって、
   前記装置は、少なくとも１つの平面又は少なくとも１つの軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上での加速度を測定できる少なくとも１つの電子加速度計（５）を備え、
   該加速度計（５）の出力端子又は各出力端子は、電気式及び／又は電子式制御手段（７）に接続され、
   前記電気式及び／又は電子式制御手段は、電気式及び／又は電子式管理カード（７）からなり、
   該管理カード及び前記加速度計は、内燃エンジンによって駆動される従来の発電機（９）によって電圧を供給され、
   前記電気式及び／又は電子式管理カードは、前記加速度計から得たアナログ又はデジタルの電気情報を処理するとともに、前記内燃エンジンを停止する手段を作動させるように構成される、安全装置において、
   前記エンジンを制動できる前記手段は、前記内燃エンジン（Ｍ’）のプログラムしたタイミングを該内燃エンジンの停止のために作用させることができるシステムを備え、
   該システムの効果は、通常運転とは逆方向のトルクを生じさせて、前記エンジン（Ｍ’）の即時停止を引き起こす極めて強力なブレーキとして作用することであり、これには、電子点火部（８）に作用する電子カード又は前記電子点火部（８’）に直接含まれる電子カードを用いることを特徴とする、内燃エンジンを備えたチェインソー用の安全装置。
2. 前記安全装置は、少なくとも２つの平面又は軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）上で加速度を測定できる、２軸電子加速度計、又は少なくとも２つの単軸電子加速度計を備え、前記加速度計は、１つの軸を優先できるように位置決めされることを特徴とする、請求項１に記載の内燃エンジンを備えたチェインソー用の安全装置。
3. 前記安全装置は、３つの平面上で加速度を測定できる３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）加速度計を備えることを特徴とする、請求項２に記載のチェインソー用の安全装置。
4. 前記１つ又は複数の加速度計（５）は、前記工具の重心又は重心近辺に位置決めされることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか一項に記載の内燃エンジンを備えたチェインソー用の安全装置。
5. 請求項１から４のうちいずれか一項に記載の安全装置を具備する、内燃エンジンを備えたチェインソー。
   

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