JP3756196B2 - 電線結束工具 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、物品、特に電線束の周囲をベルトで結束するための工具に関するものである。この工具は、曲げに対する抵抗を有する強靭な弾性のベルトのための締付デバイスを備えている。この締付デバイスは、歯付の締付ローラと、この締付ローラの反対側で上記ベルトを支持するローラ迫持受とを備えている。上記締付ローラは、締付操作中に連続駆動され、上記ベルトの張力が所定値に達してベルトが停止して切り離されても、回転を継続する。
背景技術
この種の公知の工具（ヨーロッパ特許公開第４３，２７７号）では、締付ローラと、単一の支持ローラにより構成されるローラ迫持受とは、軸方向の距離が一定となるように互いに接続されている。締付ローラの鋭利な歯部は、強靭な弾性樹脂からなるベルトの表面に係合する。ベルトの張力が所定値に達するとき、締付ローラの歯部によりベルトに作用する張力は、ベルトを移動させるのに最早十分ではなく、ベルトが停止してその表面に締付ローラが食い込む。このことは非常に良好に再現され得るようなベルトの張力値をもたらすが、この張力はベルトの表面に作用するいかなる摩擦にも依存しないため、ベルトの磨耗量が有害な要素である。また、ベルトが停止している間、ベルトの磨耗の増大に伴い、締付ローラによりベルトに作用する力が減少し、ベルトが後方にわずかに移動する可能性があるが、場合によってはこの後方への移動が非常に大きいために、ベルトの端部を突出させて完全かつ確実に切り離すのが困難となる。
また、到達し得る張力の限度が、締付ローラのすべりクラッチにより設定されるベルト締付工具が取られている（ヨーロッパ特許公開第３７１，２９０号、米国特許第４，６１０，０６７号）。この種の工具の場合、それ以外にはベルトの張力が望ましい値に到達する保証がないため、ベルトが締付ローラに対して滑らないように保証する必要がある。ベルトの締付ローラに対する固定取付は、ベルトを締付ローラの周囲に押圧する複数の支持ローラを設けることによりなされている。特別なすべりクラッチを設けると高価になるため、本発明は、ベルトと締付ローラとの間に生じるベルトの張力が好ましい値に到達すると滑るようになっている上記した従来技術に基づいている。
発明の開示
本発明は、請求項１の前段に記載されているような工具の場合に、ベルトの張力の再現性を改良することと、ベルトの張力が締付操作中に低下するのを防止するという目的に基づくものである。
本発明による解決手段は、請求項１の特徴に存在し、好ましくは従属項の特徴に存在する。
上記迫持受は、上記締付ローラの外周に連続して配置されると共に、ばね力により締付ローラの外周に押圧される、少なくとも２個の支持ローラからなる。これらの支持ローラは、支持ローラとの接触点のみでなく、ベルトの曲げ抵抗により、それらの接触点の間の全部分でベルトを締付ローラに押圧する効果を有する。従って、締付ローラは、従来そうであったように単に点の態様でベルトと相互作用するだけでなく、支持ローラにより規定される伸長された距離にわたってベルトと相互作用する。その結果、圧力、すなわちベルトが締付ローラの外周に押圧される単位長さ当りの力を低減することができ、それによりベルトの停止時に締付ローラの歯が磨耗を生じるような態様でベルトを構成する材料に食い込むことがなく、ないしは殆どない。一般に、塑性変形のみがある。経験の示すところによると、不純物は締付ローラの歯部により貫通される可能性が高く、ベルトの材料の特性のみが摩擦力に影響するため、表面状態（湿り気、汚れ及びグリース・コーティング）は、単位面積当りの力が増加したときの摩擦力の増加に殆ど影響がないことから、この結果は驚くべきである。この原理は正しく、ただ一つの支持ローラと適度の圧力が適用された場合にのみベルトの張力に大きな変動が生じるが、本発明によれば、締付ローラの外周の締付力が伝達される領域が増大し、その結果、締付ローラの多数の歯部が連続して係合するようになることは、個々の歯部に生じる係合の差が統計的に互いに釣り合うことを意味している。
すべての距離にわたって圧力が均一であることが好ましいが、個々の歯部における摩擦関係間の静的な釣り合いがより大きな影響を有するため、圧力が厳格に一定である必要はない。圧力が距離の経路にわたって又はこの距離の大部分にわたって同程度の大きさであれば十分である。この同程度の大きさとは、１：１０の比を超えないことを意味している。比は１：３を下回ることが好ましい。
ベルトの張力を所望の値に設定するために支持ローラからベルトに作用する力が調整可能であれば、支持ローラにおいて作用する圧力と支持ローラ間の領域において作用する圧力は一定とはならない可能性がある。これらの場合、設定範囲内で、支持ローラにおけるベルトと締付ローラの外周の間に単位長さ当りに作用する力が、支持ローラの間における当該力とほぼ同じになるような配置とすれば十分である。この場合、支持ローラにおけるベルトと締付ローラの外周の間に単位長さ当りに作用する力は、支持ローラ間における当該力よりも小さくなるように配置することが好ましい。この単位長さ当りの力は、支持ローラにおいてゼロであってもよい。ベルトの張力が最大に設定され、その結果、支持ローラが最大の力でベルトに対して押圧されても、支持ローラ間の領域は、締付ローラとベルトの間に作用する摩擦力に依然として大きく貢献する。従って、ベルトの張力が高い場合には、支持ローラの領域でベルトと締付ローラの間に作用する圧力は、支持ローラ間の領域における当該圧力に達するか、それを僅かに上回るが同程度となるようにすることが好ましい。
ベルトの寸法のずれは、支持ローラの弾性圧力により補償される。このことはそれ自体公知である（米国特許第４，６１０，０６７号）。
上記距離にわたって上記ベルトと締付ローラの間に圧力を生じさせるためには、２個の支持ローラは過度に離して配置すべきでない。支持ローラが締付ローラに対してなす角度は３０°〜７０°、さらに好ましくは４０〜６０°である。多数の支持ローラを設けても良い。
支持ローラ間でベルトを締付ローラの外周に押圧する張力は、第一に、締付ローラの直径と、支持ローラ間の角度間隔に依存する。この張力は、角度間隔の大きさの減少に伴って増加する。第二に、この張力は、適度な曲げに対するベルトの抵抗に依存する。一方、この張力は材料の弾性係数とベルトの断面の面積二次モーメントに依存する。実験に基づいて、所望の圧力を達成するようにそれらのパラメータを容易に変更することができる。
また、ベルトの張力の再現性は歯部の形状に依存する。歯部の前方斜面は、歯元から歯先に向かう方向に、締付ローラの回転方向の後方側へ傾斜することが好ましいことが証明されている。その結果、歯部はベルトの材料を窪ませる傾向は殆どなく、ベルト上を滑り、それに対応して磨耗も少ない。歯部のフランク角度はベルトに対して垂直な線に対して１０°から４５°の間であることが好ましい。言うまでもなく、歯の断面形状は尖っている。
一方の面が滑らかで、他方の面が歯付であるベルトが使用される場合、締付ローラの歯部がベルトの滑らかな面と相互作用するのか、歯付の面に相互作用するのかに係わりなく、本発明による好ましい結果が得られる。しかし、締付ローラの歯部はベルトの歯付の面と係合することが好ましい。
締付ローラの歯が互いに近接していないことが好ましいが、ベルトの厚み程度の間隔を有することが好ましいことが証明されている。
【図面の簡単な説明】
本発明の例示の実施例を図示した図面を参照し、本発明をさらに詳細に説明する。ここで、
図１は、工具の前部を適度尺度で拡大して示す概略側面図、
図２は、締付構造の一部をさらに拡大して示す図面である。
発明を実施するための最良の形態
図面は、いわゆる電線結束工具を示している。この電線結束工具の工具本体１の端部には、部品２，３からなり、その周囲に電線締結具５を巻き付けるために結束される物品である電線４の束を収容する締結プライヤーが露出している。この電線締結具５は一端にロック６を備えており、このロック６には電線締結具５の自由端７が案内される開口が設けられている。ロック６は、電線締結具５の歯すじとの相互作用により、ロック６から自由端７が抜けるのを防止するための抜け止め爪を供えている。電線締結具５が電線束４の周囲に巻き付けられる際には、ロック６は予め定められた位置にあるロック６用のロックホルダー（図示せず。）に配置される。上記自由端７が上記ロック６を通過するように案内されると、自由端７は締付デバイス８内へ真っ直ぐに挿通される。締付デバイス８は、自由端７を保持して電線束４の周囲に張り詰めるように引っ張る。電線締結具５の張力が十分に増大すると、電線締結具５のロック６から突出する部分が矢印９で示されるデバイスにより切断され、結束された電線束４は締結プライヤー２，３から取り外し可能となる。
締付デバイス８は、締付ローラ１０と２個の支持ローラ１１を備えている。上記締付ローラ１０は、工具本体１の一定位置に取付けられており、矢印で示す方向に回転するように駆動可能である。上記支持ローラ１１は、締付ローラ１０に把持されて密着するように、ベルトの自由端７を押圧する。上記支持ローラ１１は、工具本体１の固定ピン１３に対して回動可能であって、ばね１４により反時計回りに駆動される揺動部材１２に取り付けられている。ばね１４より作用する力は、調整ねじ１５により調整可能である。止め１７は、ベルトがない場合の支持ローラ１１と締付ローラ１０の外周との距離を規定する。この距離は、先細り状のベルトの自由端７が締付ローラ１０と最初に到達する支持ローラ１１との間に把持されるように設定される。この距離は、ベルトの比較的薄い先端に続く部分よりも小さい。
締付ローラ１０は、好適には鋭利に尖らせた歯部を備えている。締付ローラ１０の直径は、ベルトの厚みの数倍であることが好ましい。締付ローラ１０の直径が、ベルトの厚みの３倍から１０倍程度であることが好ましい。支持ローラ１１の直径は、締付ローラ１０の直径と同程度である。ベルトの材料は、強靭な弾性樹脂が好ましく、特にポリアミドが好ましい。
ベルトは支持ローラ１１により規定される弧１９に沿って、締付ローラ１０の歯付の外周に押圧される。ベルトが曲がっている範囲及びこの曲げに対抗するベルトの剛性が、この区間の中央領域における支承力を規定する。この支持ローラ１１をベルトに押圧する支承力（矢印１８）は、ばね１４の設定により決まる。ばね力が小さい値に設定されている場合には、支持ローラ１１が直接載置されている領域における締付ローラ１０の表面にベルトを押圧する支承力は、支承範囲の中央における支承力よりも小さく、ばね力が大きいとその逆になる。いかなる場合も、相当距離にわたってベルトが締付ローラ１０に押し付けられ、締付ローラ１０の複数の歯部が同時にベルトに作用する。
ベルトが締付デバイス８に導入された後、締め付けられるベルトの自由端７は、まず、締付ローラ１１によって滑りを生じることなく搬送される。ベルトが結束される物品の周囲を密着状態で囲むと、ベルトの張力は、最終的に締付ローラ１０により加えられる摩擦力と等しくなるまで増加する。この時、ベルトの表面に作用する締付ローラ１０の摩擦力がベルトの張力を維持するため、締付ローラ１０は回転を継続するがベルトを停止する。この状態が生じるベルトの張力は、ばね１４の設定に依存する。従って、到達し得るベルトの張力は調整ねじ１５により設定可能である。
ベルトの張力が設定された値に確実に到達した時に、切断デバイス９がオンに切り換えられる。その後、供給されたベルトの自由端７が放出されると、締付ローラ１０を停止可能となる。
上記切断を実行する時期は、締付ローラ１０の回転数が、電線束の直径が最も小さいときに、使用可能な最も長い電線締結具を通過させるのに必要な値となったときに初めて、切断が正確に可能となるように設定される。これにより、不必要に長い摩擦係合及び締付ローラ１０の磨耗を防止することができる。
支持ローラ１１とベルト７間の隙間にガイドストリップ１６を設けても良い。このガイドストリップ１６は、挿入動作中、第１の支持ローラ１１のローラ・ニップから第２の支持ローラ１１のローラ・ニップへベルトの先端を案内する。
試行及び試験された例示的な実施例では、締付ローラ１０の直径（歯の先端から歯の先端までで計測した。）は、８ｍｍであった。支持ローラ１１の直径は７ｍｍであった。締付ローラ１０の軸に対する支持ローラ１１間の角度間隔は約５３°であった。締付ローラ１０の周囲には、２０個の鋭利に尖らせた歯部が設けられており、半径に対する歯部のフランク角は２３°であった。ポリイミド製のベルトは、厚み（歯部を含める。）が１．１５ｍｍ、幅が２．６ｍｍに加工した。ベルトの歯部を設けた面を締付ローラ１０側に向けた。
支持ローラ１１が３０Ｎの力１８を受けると、ベルトの張力は約８０Ｎとなる。ベルトが締付ローラ１０がベルトに対して滑るような位置にあると、長手方向に４ｍｍを僅かに上回る距離にわたって、ベルトの歯部が押圧されて均一に磨耗する。支持ローラ１１が作動するこの距離の終端では、この距離の中央と比較して変形は殆どない。
上記力１８が約１０Ｎに設定されると、それに対応してベルトの張力が低下する。締付ローラ１０により変形される距離は、４ｍｍより僅かに短い。変形は、張力を高く設定する程低下し、距離の両端よりも中央部で大きい。

Claims (7)

1. 曲げに対する抵抗を有する強靭な弾性のベルト（５）のための締付デバイス（８）を備え、
   該締付デバイス（８）は、締付操作中に連続駆動され、上記ベルト（５）の張力が所定値に達すると停止したベルト（５）に対して回転を継続する締付ローラ（１０）と、この締付ローラ（１０）の反対側でベルト（５）を支持する迫持受とを備え、
   物品の周囲をベルト（５）で結束するための工具において、
   上記迫持受は、上記締付ローラ（１０）の外周に連続して配置されると共に、ばね力（１４）により締付ローラ（１０）の外周に押圧される、少なくとも２個の支持ローラ（１１）からなり、
   上記締付ローラ（１０）の直径及び上記支持ローラ（１１）間の距離は、支持ローラ（１１）において上記ベルト（５）と上記締付ローラ（１０）の外周との間に作用する単位長さ当りの力と、支持ローラ（１１）の間の領域において上記ベルト（５）と上記締付ローラ（１０）の外周との間に作用する単位長さ当たりの力とのうち、大きい方の力の小さい方の力に対する比が１：１０を超えないように設定され、
   上記支持ローラ（１１）から上記ベルト（５）に作用する力を調整可能であり、
   この力の設定範囲は、上記支持ローラ（１１）において上記ベルト（５）と締付ローラ（１０）の外周との間に作用する単位長さ当りに作用する力が、上記支持ローラ（１１）の間の領域において上記ベルト（５）と上記締付ローラ（１０）の外周との間に作用する単位長さ当たりの力と等しくなるような設定を含むことを特徴とする工具。
2. 上記支持ローラ（１１）は、上記締付ローラ（１０）に対して３０°から７０°の角度間隔（１９）をなすように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の工具。
3. 上記締付ローラ（１１）の歯部の前方斜面が後方へ傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の工具。
4. 上記歯部のフランク角は、１０°から４５°であることを特徴とする請求項３に記載の工具。
5. 上記歯部は尖った断面形状を有する請求項４に記載の工具。
6. 歯付のベルト（５）が使用され、該ベルト（５）は歯部が締付ローラ（１０）側を向くように配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の工具。
7. 上記締付ローラ（１０）の歯部のピッチは、少なくとも上記ベルト（７）の厚みとほぼ等しいことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の工具。

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