JP2014233554A - 線材用カッター - Google Patents

Abstract

【課題】硬線などの硬度の高い金属線を軽い力で切断することができる軽量な線材用カッターを提供する。【解決手段】硬線カッター１は、先端に固定刃４を有する本体部２と、この本体部２に対して回動可能に主軸１８により軸支された可動部１２と、本体部２に対して回動可能に操作軸８により軸支された操作部６とを備えている。可動部１２には固定刃４に離接可能な位置に可動刃１４が設けられている。操作部６には、操作軸８を支点とした梃子の作用点となるローラー１０が設けられている。このローラー１０は、操作部６の操作把持部６ａの開閉操作により揺動し、可動部１２に押圧力を及ぼしながら受圧部１６上を摺動する。ローラー１０が摺動する受圧部１６の摺動中間域には凹部１６ｂが形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、線材を切断する手持ち工具であって、特に、金属製の線材を切断する線材カッターに関するものである。

線材を切断するための手持ち工具としては、ハサミやニッパー等が広く用いられている。しかし、金属線などの硬度の高い線材を切断するためには、切断時に大きな力を発生させる必要がある。強大な力を生じさせることにより、容易に金属線を切断することができる従来の線材用カッターを図８に示す。

図８の線材用カッター１００は、先端に刃部１０３を有するハンドル１０１と、このハンドル１０１から枝状に延びている支点片１０８の先端１０８ａに回動自在に取り付けられているハンドル１０２との開閉操作により線材を切断する工具である。このハンドル１０２は、リンク片１０５を介して刃部１０４を有するカッター部１０７と連結されている。そして、リンク片１０５は、カッター部１０７に対して長孔１０７ａ内を摺動できるように連結されている。

このような構成により、ハンドル１０１、１０２を開閉操作すると、先端のピン１０６を軸にして刃部１０３、１０４が相対的に開閉される。すなわち、この線材用カッター１００は、ピン１０６を支点とするカッター部１０７の梃子機構と、先端１０８ａを中心とするハンドル１０２の梃子機構とからなる二重梃子により大きな力を生ずることができる。このため、軟鋼線等の太めの金属線を軽い力で切断することができる。図８のような線材用カッターは、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００３-２２５４８０号公報

しかしながら、上記従来の線材用カッター１００によれば、軟鋼線などを比較的軽い力で切断することができるが、梃子が二段に構成されているため大型であり、両手で操作する必要がある。したがって、さらに大きな力を要する硬線の切断には、梃子の作用を増大させるために、工具をより大型に構成する必要がある。このため、操作性が著しく低下してしまう。

また、ラチェットカッターのように、小型であっても大きな力を分割して発生させる工具が知られている。しかし、このようなラチェットカッターでは、１本の線材を切断するごとに、複数回の開閉操作を要するため、作業効率の低下を招く上に、作業者の疲労も増大する。

そこで、本発明では、硬線などの硬度の高い金属線を１回の片手操作で切断することができる線材用カッターを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の線材用カッターは、固定刃及び第１把持部を有する本体部と、本体部へ第１軸で回動可能に軸支され、第１把持部に対して開閉可能となる
第２把持部を有するとともに、この第２把持部の開閉により第１軸を中心に梃子操作される作用部を有した操作部と、本体部へ第２軸で回動可能に軸支され、固定刃と離接可能な位置に可動刃を有し、この可動刃を固定刃に近接させる押圧力を作用部から受ける受圧部が設けられ、さらに、受圧部上における作用部の摺動中間域に凹部が形成されている可動部とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の線材用カッターは、上記構成に加えて、受圧部が作用部へ当接するように、可動部が本体部に対して付勢されていることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、第２把持部を回動操作すると、作用部が梃子の作用により回動し、受圧部に対して押圧状態となる。作用部の押圧力により可動部が回動し、可動刃が固定刃へ近づく。受圧部の中間摺動域に形成された凹部において、第１軸と作用部とを通過する仮想直線と受圧部とのなす角が最大になる。すなわち、円弧運動する作用部の回動方向に対する摺動面のなす角が他の摺動域に比べて小さくなる。このため、凹部においては、受圧部に対する作用部のくさび増力効果が最大となるとともに、作用部の押圧に基づく可動部の移動は最も小さくなる。これにより局所的に強大な力を生じさせることが可能となる。

また、本発明によれば、受圧部が作用部へ当接するように付勢されているので、第２把持部の開操作、閉操作の何れにおいても受圧部と作用部とは接しており、効率良く力の伝達を行うことが可能である。

本発明の実施の形態に係る硬線カッターの全体斜視図である。 図１の硬線カッターの口開き状態を一部破断させて示した斜視図である。 図１の硬線カッターの可動部の拡大斜視図である。 図１の硬線カッターの動作説明図であって、（ａ）は全開状態、（ｂ）は半開状態、（ｃ）は全閉状態を示した図である。 受圧部とローラーとの間に働く力関係を示した模式図である。 受圧部とローラーとの間に働く力関係を具体的に示した動作説明図である。 図１の硬線カッターの口開き寸法に対する切断力の変化を示した図である。 従来の線材用カッターを示した図である。

本発明の実施の形態に係る硬線カッター（線材用カッター）について図を用いて示す。先ず、構造について図１〜３を用いて説明し、続いて、動作について図４〜７を用いて説明する。

図１は、硬線カッター１の全体を示した斜視図である。この硬線カッター１は、大きく分けて、本体部２と可動部１２と操作部６の３つのパーツで構成されている。また、図２は、操作部６を開いた状態の硬線カッター１について、本体部２の可動部１２の周辺を一部破断させて示している。そして、図３は、可動部１２のみを拡大して示している。

図１を参照して、本体部２には、一端側に本体把持部２ａ（第１把持部）が設けられ、他端側には、対向する板状部材の間に固定刃４がサンドイッチ状に固定されている。この固定刃４はボルト締結により脱着可能であり、刃こぼれなどが生じても交換が容易である。

操作部６は、操作把持部６ａ（第２把持部）を有し、本体部２に対して操作軸８（第１軸）により回動可能に軸支されている。これにより、操作把持部６ａは本体把持部２ａに対して開閉可能となっている。ここで、図２を合わせて参照して、操作軸８を間において操作把持部６ａと反対側には、操作把持部６ａの操作により梃子作用を及ぼすローラー１０が設けられている。本実施の形態では、梃子作用において支点及び作用点となるローラー１０の周辺部分が本体部２側へ屈曲した状態に形成されている。

ローラー１０の周辺部分は対向する板状部材により形成されている。そして、これら対向する板状部材により本体部２を外方から挟むようにして、操作部６が本体部２に軸支されている。また、上述した固定刃４をサンドイッチ状に挟む本体部２の板状部材には、湾曲した長孔２ｂが形成されている。この長孔２ｂ内を摺動可能にローラー１０の軸１０ａが貫通配置されている。

可動部１２は、図２を参照して分かるように、板状部材で形成され、本体部２へ偏心状態で回動可能となるように、主軸１８（第２軸）によって軸支されている。そして、主軸１８を中心とした回転動作において固定刃４と離接可能な位置に可動刃１４が設けられている。また、操作部６のローラー１０側に面した端縁には、ローラー１０からの梃子作用による押圧力を受ける受圧部１６が設けられている。

これにより、受圧部１６がローラー１０から押圧力を受けると、可動部１２は回動し、可動刃１４が固定刃４へ近づく。ここで、図３を参照すると、受圧部１６には、ローラー１０が摺動する中間域に凹部１６ｂが形成されていることが分かる。本実施の形態では、受圧部１６は、主軸１８（図３では説明の便宜のため、軸方向のみを一点鎖線で置き換えて示している。）を中心とした外径側に外径側凸部１６ａ、中間域に凹部１６ｂ、内径側に内径側凸部１６ｃが形成されている。図３ではこれら凹凸部の境界を一点鎖線で示している。そして、受圧部１６の内径側凸部１６ｃと主軸１８との間には、切欠き１２ｂが形成されている。

図２に戻って、この切欠き１２ｂには、トーションばね２６の一端が係止されている。このトーションばね２６は、操作部６の回動中心となる操作軸８をバネ受けとして配置されており、可動刃１４と固定刃４との間隔が開く方向に可動部１２を付勢している。すなわち、可動部１２は、受圧部１６がローラー１０に当接するように付勢されている。

このように構成されているので、操作把持部６ａを本体把持部２ａに近づけると、ローラー１０はトーションばね２６の付勢に抗して受圧部１６に沿って主軸１８側へ移動する。これにより可動刃１４が固定刃４に近付き、線材を切断することができる。

次に、硬線カッター１の動作について、図４〜７を用いて説明する。

図４は、操作把持部６ａの開度について３つの状態を示している。このうち、図４（ａ）は全開状態、図４（ｂ）は半開状態、図４（ｃ）は全閉状態を示している。

先ず図４（ａ）を参照して、操作把持部６ａが全開状態にあるとき、ローラー１０は可動部１２の受圧部１６のうち、頂部１２ａ付近の外径側凸部１６ａ（図３を参照。）に当接状態となっている。

本実施の形態では、このように刃元に収容可能となる最大径の線材の直径を、可動刃１４及び固定刃４の口開き寸法と定義する。この図４（ａ）では仮想円５１で示した大きさの仮想の線材の直径が５．３ｍｍなので、口開き寸法５２は５．３ｍｍである。これに対して、切断対象の例として、直径３．２ｍｍの線材５０を図示している。これにより、図４（ａ）の状態では、線材５０が可動刃１４及び固定刃４に挟持されていないので、操作
把持部６ａは線材５０からの切断抵抗を受けることなく閉方向へ回動できる。

図４（ｂ）は、操作把持部６ａが中間位置まで閉じられた半開状態を示している。この図から分かるように、切断対象の線材５０には、可動刃１４及び固定刃４により一部切り込みが形成されている。この状態において、口開き寸法５３は２．０ｍｍ程度となっている。つまり、線材５０からの切断抵抗を受け、操作把持部６ａの回動負荷が上昇している状態である。

このとき、受圧部１６に当接するローラー１０は、可動部１２の頂部１２ａ側の外径側凸部１６ａ（図３を参照。）から主軸１８側へ近付くように移動している。そして、受圧部１６上のローラー１０の摺動域のうち、中間位置に形成された凹部１６ｂ（図３を参照。）の領域に移動しつつある状態が示されている。

図４（ｃ）は、操作把持部６ａが完全に閉じられ、可動刃１４と固定刃４とが接触して、線材５０の切断が完了した状態を示している。このとき、ローラー１０は、可動部１２の受圧部１６上で摺動中間域に形成された凹部１６ｂを出て、主軸１８側に形成された内径側凸部１６ｃ（図３を参照。）に乗り上げた位置に移動している。

次に、操作把持部６ａの開度に対する、受圧部１６とローラー１０との間に作用する力関係について具体例を示す前に、受圧部１６とローラー１０との関係について図５に模式的に表わして説明する。なお、周辺の構成については、上述の図２を合わせて参照する。図５中において、一点鎖線３０は、受圧部１６及びローラー１０の当接点と主軸１８とを結ぶ動径方向を表わしている。また、一点鎖線３１は、一点鎖線３０と直交しており、可動部１２の回転方向を表わしている。

図５は、受圧部１６にローラー１０が当接した部分を拡大して表わしている。ローラー１０は、操作軸８を中心に円弧運動を行うが、近似的に直線運動を行うくさびに置き換えて考えることができる。

そこで、図５に示すように、操作把持部６ａによって梃子操作されるローラー１０をくさび２８として表わし、ローラー１０の円弧方向に働く梃子回転力２２を、くさび２８の推進力として考える。

すると、梃子回転力２２に基づいたくさび２８の作用により、受圧部１６にはくさび２８の当接面から垂直抗力２０が働く。ところが、可動部１２は主軸１８により軸支されているので、回転方向を示す一点鎖線３１の方向にしか移動できない。したがって、可動部１２は垂直抗力２０の一点鎖線３１方向成分であるカム回転力２４の力を受ける。このように、受圧部１６とローラー１０との当接面に対して、ローラー１０の円弧運動方向のなす角が小さいほど、くさび２８による増力効果が顕著となる。

次に、図５の具体例として、図４に示した３つの状態に対応させて、ローラー１０と受圧部１６との間に作用する力関係について、図６を用いて説明する。図６はローラー１０と可動部１２との当接部分の構成を表わし、図６（ａ）は全開状態の力関係、図６（ｂ）は半開状態の力関係、図６（ｃ）は全閉状態の力関係を示している。なお、説明の便宜のため、図６では、可動部１２を覆う本体部２や、ローラー１０以外の操作部６の構成を省略し、可動部１２とローラー１０の輪郭が分かるように模式的に位置関係を示している。

図６（ａ）の状態から図６（ｃ）の状態にかけて、ローラー１０が受圧部１６上を外径側から内径側へ向かって摺動している様子が示されている。なお、図６（ａ）〜（ｃ）において、ローラー１０に働く梃子回転力２２は一定の大きさで表わしている。

まず、図６（ａ）を参照して、全開状態においては、ローラー１０は、可動部１２の頂部１２ａ付近の外径側凸部１６ａ（図３を参照。）に当接している。このとき、ローラー１０の梃子回転力２２に対して生じる垂直抗力２０の向きは、主軸１８側に大きく傾いている。このため、可動部１２の回転方向成分（一点鎖線３１方向成分）のカム回転力２４は小さい。ただし、当接点と主軸１８との距離は最も長いので、大きなくさび効果を得られなくても十分なトルクを得ることができる。

次に、図６（ｂ）を参照して、半開状態においては、ローラー１０は、外径側凸部１６ａから凹部１６ｂ（図３を参照。）へ向かう境界領域における受圧部１６に当接している。このとき、垂直抗力２０の向きは図６（ａ）の状態とは異なり、可動部１２の回転方向に近い向きに働いている。このため、図５を用いて説明したように、くさびの増力効果を得ることができ、一点鎖線３１方向成分のカム回転力２４の大きさは急激に増大している。また、主軸１８との距離も十分なので、強大なトルクを得ることができ、切断が容易になる。

続いて、図６（ｃ）を参照して、全閉状態においては、ローラー１０は、凹部１６ｂから内径側凸部１６ｃへ移った状態を示している。このとき、垂直抗力２０の向きは図６（ａ）と同様に主軸１８側に大きく傾いている。しかし、ローラー１０の当接位置では図６（ａ）の場合とは異なり、梃子回転力２２の方向と受圧部１６とのなす角は大きくない。このため、くさびの増力効果を得ることができ、垂直抗力２０の大きさは図６（ａ）の場合よりも遥かに大きい。したがって、当接位置が主軸１８に近付くことによるトルクの低下が十分に補われるので、終盤の切断作用が維持され、確実に作業を完了させることができる。

次に、一定の把持力による硬線カッターの操作について、口開き寸法に対する切断力の関係を図７のグラフに示す。なお、図７のグラフは、本実施の形態に係る硬線カッター１のように、受圧部の摺動中間域に凹部が形成された構成に起因する特有の傾向を示したものであり、図１〜６に示した硬線カッター１の特性そのものではない。

図７を参照して、口開き寸法が大きい側から順にグラフを追って見て行くと、口開き寸法が大きい側から狭くなるに連れて、切断力は緩やかに増大していく。そして、ある口開き寸法から急激に切断力が増大する。さらに、口開き寸法を狭くすると、切断力は急激に低下する。

このように、本実施の形態に係る硬線カッターによると、口開き寸法の中間状態において強大な力を発生させることができ、切断初期段階及び終了段階では切断力が小さく抑えられる。

このような特性を有しているので、金属線材の中でも、特に硬度の高い硬線などを切断するのに適している。

すなわち、一般に硬度の高い金属線は、展性が極めて低く、大きな変形に対して脆い性質を有している。したがって、切り込み量が大きくなると、あるところで崩壊し、急激な破断を伴って切断が完了する。つまり、硬線を切断する際には、線材の径の領域を全てカバーするように切断力を発生させる必要はなく、切り込み開始から崩壊が発生するまでの段階において強大な力を生じるように構成するのが望ましい。

上述の本実施の形態における硬線カッター１では、このような点を考慮している。具体的には、初期段階では、ローラー１０の受圧部１６に対する当接面が小さくなるように構
成するとともに、可動部１２の回動の速さが大きくなるように設計されている。これにより、線材に可動刃１４又は固定刃４が到達するまでの切断に寄与しない領域では、小さい力で大きく回動させることができるので、作業効率が向上する。

そして、可動刃１４及び固定刃４が線材に当接する段階においては、一気に線材へ切断力を伝達する必要がある。このため、受圧部１６に対するローラー１０の当接角度は、くさび効果を最大に得られる角度まで変化するように設計されている。

続いて、切断完了段階においては、上述のように、切り込みの進んだ金属線材は脆く、大きな力を必要としないので、反動を和らげるために切断力が抑えられている。これにより、切断片の飛散を防止することもでき、安全に作業を行うことが可能である。

以上のように、本実施の形態に係る硬線カッターによれば、線材の切断に必要な回動位置において局所的に強大な切断力を生じさせ、且つ、切断に寄与しない初期操作域においては、可動部の回動速度を上昇させることにより作業効率の向上を図ることが可能となる。また、くさび効果が得られる領域を、最も切断力を要する領域に合わせて設計されているので、１回の握り操作のみで効率良く切断を行うことができる。ラチェットカッターなどのように、強大な力を発生させることができるが、複数回の開閉操作を行う必要がある工具と比較すると、作業時間は大幅に短縮される。

これにより、従来の硬線カッターによれば両手で作業を行う必要のあったφ３．２ｍｍの硬線などであっても、１回の片手操作で楽に切断することが可能である。

なお、上記実施の形態においては、操作部６により梃子作用を及ぼす作用部は、可動部１２の受圧部１６上を外径側から内径側に向かって摺動する構成を例として示した。しかし、これに限らず、内径側から外径側へ摺動する構成であっても構わない。例えば、操作部において、支点と力点との間に作用部を配置することにより、作用部が内径側から外径側へ向けて摺動し、且つ、くさびの増力効果が得られる向きに受圧部を形成しておくと、同様の効果を得ることが可能である。

また、上記実施の形態においては、受圧部１６が、外径側凸部１６ａと摺動中間域の凹部１６ｂと内径側凸部１６ｃとから形成された構成を例として示したが、少なくとも、摺動中間域に凹部が形成されていれば良い。すなわち、ローラーが当接する受圧部上の点における接線とローラーの円弧軌道の接線とのなす角は、摺動中間域で最も小さくなるように受圧部が構成されていれば、線材の切断時にくさびの増力効果が得られ、容易に切断することが可能となる。

また、上記実施の形態においては、受圧部１６に対して押圧力を及ぼす作用部としてローラー１０が設けられた構成を例として示したが、受圧部１６の凹部１６ｂを摺動することが可能であれば、例えば摺動ピンのような構成であっても構わない。

本発明の線材用カッターは、くさびの増力効果による強大な切断力を切断に必要な回動域でのみ発生するので、操作効率が向上するとともに、軽い力で線材を切断することができる。このため、硬線やピアノ線などの硬度の高い金属線を切断する硬線カッターとして有用である。

１ 硬線カッター（線材用カッター）
２ 本体部
２ａ 本体把持部（第１把持部）
２ｂ 長孔
４ 固定刃
６ 操作部
６ａ 操作把持部（第２把持部）
８ 操作軸（第１軸）
１０ ローラー（作用部）
１２ 可動部
１２ａ 頂部
１２ｂ 切欠き
１４ 可動刃
１６ 受圧部
１６ａ 外径側凸部
１６ｂ 凹部
１６ｃ 内径側凸部
１８ 主軸（第２軸）
２０ 垂直抗力
２２ 梃子回転力
２４ カム回転力

Claims (2)

1. 固定刃及び第１把持部を有する本体部と、
   前記本体部へ第１軸で回動可能に軸支され、前記第１把持部に対して開閉可能となる第２把持部を有するとともに、この第２把持部の開閉により前記第１軸を中心に梃子操作される作用部を有した操作部と、
   前記本体部へ第２軸で回動可能に軸支され、前記固定刃と離接可能な位置に可動刃を有し、この可動刃を前記固定刃に近接させる押圧力を前記作用部から受ける受圧部が設けられ、さらに、前記受圧部上における前記作用部の摺動中間域に凹部が形成されている可動部とを備えたことを特徴とする線材用カッター。
2. 前記受圧部が前記作用部へ当接するように、前記可動部が前記本体部に対して付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の線材用カッター。