JP4928806B2 - 人為駆動型結束工具 - Google Patents

Description

本発明は、それ自身には駆動源を持たない構造の結束工具を、人力を用いて駆動させるようにした人為駆動型結束工具に関するものである。

結束工具は、結束対象を専用の結束バンド（「結束タイ」又は単に「タイ」とも呼ばれる）で巻き付けて結束するものであり、結束対象としては、電線群、パイプ群、各種長尺商品等、種々のものがあるが、代表的なものとしては、自動車、建機、作業機等の車両に多用されるワイヤハーネスがある。従来、この種の結束工具としては、特許文献１や特許文献２において開示されたように、工具本体と、その下方に付設される握り用のハンドルと、工具本体の先端部に装備される一対の嘴部材とを有したハンディ型のものが知られている。郵送

これら特許文献１，２において開示される結束工具は、その一連の動作が電動モータで駆動される電動型のものであり、結束するに必要な機械装置類の他に、駆動用の電動モータ、電気回路、表示ランプ類、各種センサ類、電気スイッチ類等の多くの電気関連部品や装置類が必要であり、結束工具トータルとしては比較的高価なものになっていた。

従って、少量生産する小規模な工場や、個人商店、或いは開発途上国等において用いるには高価であることが難点となり、結束作業の機械化が困難であるのが実情であった。しかしながら、結束操作を人為作業で賄うには労力が掛かり過ぎるとともに作業効率も芳しくないので、廉価型の結束工具への要求が高まって来ている。
特開平１０−１８０６４６号公報 特開平１０−２５０７０７号公報

本発明の目的は、結束バンドを用いて機械的に結束できる便利な結束工具を、その駆動源を工具に内蔵される電動モータではなく、人力によって駆動させる構造のものとして、内蔵電動モータを持つ従来の電動型結束工具に比べて廉価に構成し、少量生産する小規模な工場や、個人商店、或いは開発途上国等においても用いることが可能となる廉価型の結束工具を実現し、提供できるようにする点にある。

請求項１に係る発明は、人為駆動型結束工具において、結束バンド１を送出して結束対象Ｗに巻付けるとともに引き締めて結束する一連の結束動作を行うための工具本体Ｈと、人力操作によって前記工具本体Ｈに前記一連の結束動作を行うに必要な動力を供給すべく前記工具本体Ｈとは別体のものとして構成される人為動力部Ｋと、前記人為動力部Ｋにて生じた動力を前記工具本体Ｈの動力入力部ｎに伝動する伝動機構Ｄとを有するとともに、前記人為動力部Ｋの操作量が、前記工具本体Ｈにおける結束動作のワンサイクルを遂行するに必要な動力量を発生する規定のレベルに達した場合にのみ、次の結束動作の開始が可能となるように機能する不完全結束防止手段Ｆが装備されることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の人為駆動型結束工具において、前記人為動力部Ｋは、足踏みによる強制下降移動並びに足踏み解除による上昇復帰移動が自在な人為操作ペダル４を有する人力ペダル装置に構成され、
前記伝動機構Ｄは、前記人為操作ペダル４による押し引き動力を前記動力入力部ｎに伝動するボーデンワイヤ５を有して構成され、
前記動力入力部ｎは、前記ボーデンワイヤ５による押し引きのいずれか一方の動きで入力軸３４を所定の方向に強制回転させ、かつ、押し引きのいずれか他方の動きによっては前記入力軸３４が回転しないように機能する一方向クラッチＣｒ付の動力変換機構Ｅを有して構成され、
前記不完全結束防止手段Ｆは、前記一方向クラッチＣｒにおけるラチェット４３とこれに噛合い可能なクラッチ爪４２ａとが、前記人為操作ペダル４の限界迄への踏み込み後における上昇復帰移動に伴って互いに異なる組み合わせに変更されるように前記一方向クラッチＣｒを設定することで構成されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の人為駆動型結束工具において、前記動力変換機構Ｅ、前記ボーデンワイヤ５のインナーケーブル５Ａに連結されるラックギヤ３０と、前記入力軸３４に嵌装されるピニオンギヤ３１とを咬合する状態に相対配置して成るラック＆ピニオン３２に構成され、前記一方向クラッチＣｒは、前記ピニオンギヤ３１側に一体回転状態に枢支されるラチェット４３と、前記入力軸３４側に一体回転状態に設けられる複数のクラッチ爪４２ａとで構成されており、
前記不完全結束防止手段Ｆは、前記人為操作ペダル４の限界迄への踏み込みによる前記ラチェット４３の回動移動量が、隣合う前記クラッチ爪４２ａどうしの周方向間隔よりも僅かに上回る状態に設定することで構成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、駆動源を人力に求める構造の結束工具としたので、電動モータやそれに伴う電源回路、表示ランプ等の比較的高価な電気関係部品や装置一式が工具本体には一切不要となり大幅なコストダウンが行えるものとなる。但し、人為動力部としての駆動機構は必要にはなるが、それは一般的なもの（揺動ペダル、操作ハンドル等）で良いことから、従来の電動型結束工具のような専用の電気設備に比べて遥かに廉価なもので賄えるので、トータルとしては明確なコストダウンが可能になる。その結果、結束バンドを用いて機械的に結束できる便利な結束工具を、その駆動源を工具に内蔵される電動モータではなく、人力によって駆動させる構造のものとして、内蔵電動モータを持つ従来の電動型結束工具に比べて廉価に構成し、少量生産する小規模な工場や、個人商店、或いは開発途上国等においても用いることが可能となる廉価型の結束工具を実現し、提供することができる。

加えて、詳しくは実施形態の項において説明するが、不完全結束防止手段を設けたことにより、人為動力部の操作を途中で止め、そこから一旦操作初期位置に戻った状態の人為動力部を再び操作した場合でも、人為動力部をその操作範囲の最後まで操作すれば結束動作のワンサイクルが所期通りに行われて良好に結束できるようになる。これにより、何らかの不都合や故障が生じて人為動力部の操作を途中で中断してから再操作しても、次回からの結束動作が不能となることなく良好に結束させることができる利点がある。

不完全結束防止手段としては、請求項２のように、人為操作ペダルの踏込み力をボーデンワイヤを介して結束工具の動力入力部に伝える構造とし、動力入力部に装備される一方向クラッチにおけるラチェットとクラッチ爪との咬合状態が、人為操作ペダルが限界まで操作されない限りは変更されないように設定するという、比較的廉価な構成を採るものとすることができる。加えて、請求項３のように、人為操作ペダルによるボーデンワイヤの押引き操作を入力軸の回転に変える動力変換機構として、一般的な装置であるラック＆ピニオンを採択するとともに、人為操作ペダルの踏込みによるラチェットの回転移動量を、周方向で隣り合うクラッチ爪の周方向間隔より僅かに大として、廉価な構成で確実に作動する構成を採れば一層好都合である。

以下に、本発明による人為駆動型結束工具並びにこれを用いた人力駆動式定置型結束装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は人力駆動式定置型結束装置として用いる使い方の一例を示す全体図、図２〜図６は工具本体に関する各図、図７〜図１１は動力供給部としての人力ペダル装置に関する各図、図１２〜図１９は工具本体における結束の各工程の概略の動作状況を示す作用図、図２０は従来の電動モータ内臓の結束工具を示す一部切欠きの平面図、図２１〜図２４は不完全結束防止手段の構造を示す各図である。

〔実施例１〕
本発明による人為駆動型結束工具Ａは、図１に示すように、結束バンド１を送出して結束対象Ｗに巻付けるとともに引き締めて結束する一連の結束動作を行うための工具本体Ｈと、工具本体Ｈに一連の結束動作を行うに必要な駆動力を供給可能な工具本体Ｈとは別体の人為動力部Ｋと、人為動力部Ｋに生じた動力を工具本体Ｈの動力入力部ｎに伝動するための伝動機構Ｄとを有して構成されている。

図１に示す状態は、前記人為駆動型結束工具Ａを用いて人力駆動式定置型結束装置Ｇとされたものであり、工具本体Ｈは、支持部３に取付装備されて作業台（作業机）２に載置されるとともに、人為動力部Ｋは、足踏み操作される人為操作ペダル４を有する人力ペダル装置に構成されている。そして、伝動機構Ｄは、人力ペダル装置Ｋと動力入力部ｎとを連動連結するボーデンワイヤ５を設けて構成されている。つまり、作業椅子６に腰掛けている作業者Ｍは、工具本体Ｈにおける上下一対の嘴部材７，８で挟まれる結束用空間Ｓに、ワイヤーハーネス等の結束対象Ｗを両手等を使ってセットした状態で人為操作ペダル４を踏み下ろすことにより、結束バンド１（後述）を用いて所定の結束圧で結束対象Ｗを結束することができる。尚、９は工具本体Ｈに連続的に結束バンド１を供給すべく、工具本体Ｈに支持される回転リールである。

工具本体Ｈは、駆動源（動力源）としての電動モータ４７が内蔵された公知の電気式自動結束工具（図２０参照）Ｂを利用したものであり、結束作動に必要な各種機構類はそのままにして、電動モータ及びこれの駆動回路やセンサ類、スイッチ類、配線等の電気駆動部の関係部品）だけを一切省き、その代わりに外部からの動力を受け入れるため動力入力部ｎが装備されて成る外部動力型の結束工具として構成されている。このように、電気駆動型を人力駆動型に変更することにより、結束工具Ａとして必要となるコストを約半分にまで減らせることが可能なシステムが実現されている。次に、人為駆動型結束工具Ａを構成する各部の構造について詳しく説明する。

工具本体Ｈは、図２〜図６に示すように、手指で握って支持するためのグリップ部１１を下側に有する本体ボディ１０に、回転リール９（図１参照）、送出し機構ａ、嘴開閉機構ｂ、引締め機構ｃ、切断機構ｄを装備するとともに、本体ボディ１０の左側面に構成される動力入力部ｎを有して構成されている。尚、動力入力部ｎ以外の箇所については公知に付き、概略説明に止めるものとする。本体ボディ１０内には、動力入力部ｎからの回転動力を増速して入力するカウンタ軸１２と、このカウンタ軸１２に咬合して減速駆動回転されるカム軸１３と、カム軸１３によって駆動される送出し軸１４、カム軸１３の左端に取付けられるカム１５等が装備されている。後述する結束動作のワンサイクルは、カウンタ軸１３が丁度１回転する間に為されるように構成されている。

さて、回転リール９は、前後のステー１０ｓによって本体ボディ１０の上方位置において前後軸心（図示省略）周りに回転自在に枢支されており、図示は省略するが、多数の結束バンド１が並列に接続されて成る結束バンド帯が巻回装備される。つまり、回転リール９を巻き解し回転させることにより、巻回されている結束バンド帯から検束バンド１を本体ボディ１０の上端部に順次供給することができるように構成されている。

送出し機構ａは、図１３，図１４に示すように、バンド部１Ｖとこのバンド部１Ｖを逆戻り規制状態で挿通自在なヘッド部１Ｈとを有して成る結束バンド１を、ワイヤーハーネス（結束対象の一例）Ｗに巻付けるべく供給位置ｓ（図１４参照）から送出し完了位置ｋ（図１４参照）まで押出し移動させるものであり、湾曲変位自在な柔軟性を有した材料から成る長尺状のスパイラル１６と、このスパイラル１６の歯部１６ａに咬合する歯部１７ａを有するギヤ状輪体１７、ギヤ状輪体１７に咬合連動される入力ギヤ１８、入力ギヤ１８に咬合する短ラック１９、カム軸１３に装着される駆動アーム２０の先端部と短ラック１９とに亘って架設される連動リンク２１等を有して構成されている。

嘴開閉機構ｂは、図１２等に示すように、第１支点Ｐ１（図１７参照）を中心として揺動可能に本体ボディ１０の先端上部に配備される上嘴部材７と、第２支点Ｐ２（図１５参照）を中心として揺動可能に本体ボディ１０の先端下部に配備される下嘴部材８とを有して構成されている。これら上下に対向配備される結束バンド案内用の一対の嘴部材７，８を、これら両者７，８の上下間に形成される結束用空間Ｓに結束対象Ｗを取り込むべく互いに離れる方向に移動した開き姿勢（図１２参照）と、これら両者７，８が互いに近接する第１閉じ姿勢（図１３参照）及び第２閉じ姿勢（図１６参照）とに切換自在である。

第１閉じ姿勢は、図１３に示すように、上嘴部材７のみが下降揺動して各嘴部材７，８の先端部どうしが密着近接する状態の姿勢（下嘴部材８は依然として待機位置にある）であり、送出し機構ａで送り出されてくる結束バンド１を結束用空間Ｓに取り込まれている結束対象Ｗに巻付けるに適した状態を形成している。第２閉じ姿勢は、図１５に示すように、第１閉じ姿勢において下嘴部材８が所定範囲で上昇揺動した状態の姿勢であり、この第１閉じ姿勢から第２閉じ姿勢への動作により、先端がヘッド部１Ｈの間際まで近接されているバンド部１Ｖを、ヘッド部１Ｈに挿通させること（バンド挿通工程）ができるようになっている。

引締め機構ｃは、図１４〜図１６に示すように、結束対象Ｗに巻回されているバンド部１Ｖを引き締めるべく、バンド部１Ｖにおけるヘッド部１Ｈを挿通しているバンド先端部１ｖを強制的に引張り自在なものであり、中間ギヤ２２を介してカム軸１３で駆動回転される引締めドラム２３と、この引締めドラム２３の上方において近接配備される前後一対の回転自在な挟持ドラム２４，２５とを設けて構成されている。つまり、嘴開閉機構ｂが第２姿勢になることで送られてくるバンド先端部１ｖが、常時駆動回転されている引締めドラム２３と第１挟持ドラム２４との間に達するので、そのバンド先端部１ｖが引締め機構ｃに引き込まれると共に引締めドラム２３と第２挟持ドラム２５との間から斜め下方に送出されることにより、バンド部１Ｖを引張っての引締め動作を一瞬のうちに行うことが可能に構成されている。

切断機構ｄは、図１７に示すように、下嘴部材８の根元部の直上において本体ボディ１０の先端部内に装備される上下向きのカッター（切断刃）２６と、このカッター２６の上部両脇において係合する状態で第１支点Ｐ１を中心として揺動自在な駆動レバー２７とを有して構成されている。つまり、カム軸１３に取付けられているカッターカム２８が駆動レバー２７を蹴って上昇揺動させることでカッター２６が上昇移動し、引締めが完了した後のバンド部１Ｖをヘッド部１Ｈの間際位置において切断するように構成されている。切断された余剰バンド部１ｙは、グリップ部１１の前方に形成されている回収部２９に落下して蓄えられる。

動力入力部ｎは、図２〜図５に示すように、人力ペダル装置Ｋに生じた動力をボーデンワイヤ５を介してカウンタ軸１２に伝動するためのものであり、ボーデンワイヤにおけるインナケーブル５Ａの先端部が連結自在なラックギヤ３０と、このラックギヤ３０に咬合するピニオンギヤ３１とを備えて、インナケーブル５Ａのアウタケーブル５Ｂ内への引き込まれ移動をピニオンギヤ３１の回転運動に変換するラック＆ピニオン３２を有するとともに、インナケーブル５Ａをアウタケーブル５Ｂから抜出す方向に復帰付勢する圧縮コイルバネ３３が装備されている。ピニオンギヤ３１を有する入力軸３４には、カウンタ軸１２の小径ギヤ３５に咬合する大ギヤ３６が取付けられており、ラックギヤ３０のスライド移動量を増幅してカウンタ軸１２を回転駆動するように構成されている。

本体ボディ１０の左側面には、側面視で横長のコ字状を呈する板材から成るレールブラケット３７が固定されており、その上面及び下面の中央部には前後に延びるレール溝３８，３８が形成されている。レールブラケット３７の先端側には、上下のレール溝３８，３８にレール突起３９ａ，３９ａが嵌合する状態で先端バネ座３９が前後スライド自在に装備されており、この先端バネ座３９と根元側の固定バネ座４０との間に圧縮コイルバネ３３が装備されている。先端バネ座３９前側の支持部３９ｂには、ラックギヤ３０の根元側端部がボルト連結されており、インナケーブル５Ａを引張れば、圧縮コイルバネ３３をその弾性力に抗して圧縮させてラックギヤ３０を引き込み方向にスライド移動させることができ、インナケーブル５Ａの引張りを解除すれば、圧縮コイルバネ３３の弾性力によってラックギヤ３０をスライド移動させて始端位置に自己復帰させることができる。

つまり動力入力部ｎは、図４〜図６，図２１に示すように、ボーデンワイヤ５による押し引きのいずれか一方の動きで入力軸３４を所定の方向に強制回転させ、かつ、押し引きのいずれか他方の動きによっては入力軸３４が回転しないように機能する一方向クラッチＣｒ付の動力変換機構Ｅを有して構成されている。これにより、ピニオンギヤ３１は、矢印イ方向（図４参照）には大ギヤ３６と（入力軸３４と）一体回転し、矢印ロ方向（図４参照）にはピニオンギヤ３１のみが回転する。一方向クラッチＣｒは、図６に示すように、ピニオンギヤ３１にボルト止めされるハウジング４１と、入力軸３４と一体回転する状態でピニオンギヤ３１及びハウジング４１に内嵌されるクラッチ回転体４２と、ハウジング４１内に枢支されるラチェット４３と、ラチェット４３をクラッチ回転体４２外周のクラッチ爪４２ａに咬合する方向に弾性付勢する捩りバネ４４とを有して構成されている。

参考として、図２０に、電動モータ４７で駆動する従来型の結束工具Ｂの概略の内部構造を示す平面図が示されている。その電動型結束工具Ｂにおいては、カウンター軸１２とモータ軸４７ａとはベベルギヤ機構６１を介して連動連結されており、カウンター軸１２が外部には突出しない構成となっている。これに対して本発明による外部駆動型結束工具Ａでは、図５に示すように、カウンター軸１２を延長して工具本体Ｈから左側方に突出させ、その突出端の小径ギヤ３５に咬合する大ギヤ３６を有する入力軸３４、及びボーデンワイヤ５で入力軸３４を回転させるためのラック＆ピニオン３２等を工具本体Ｈとカバーフレーム６２との間に配置して成る動力入力部ｎを新たに構成し、電動モータ４７を省略した構造のものである。

次に、動力供給部である人力ペダル装置Ｋについて説明する。図７〜図１１に示すように、人力ペダル装置Ｋは、足踏みによる強制下降揺動並びに足踏み解除による上昇復帰揺動が自在にベース部材４８に枢支される揺動ペダル（被操作具の一例）４と、ベース部材４８に立設された縦フレーム４９に上下スライド移動自在に支持される可動部材４５と、同様に縦フレーム４９に上下スライド移動自在に支持される連動機構４６とを有して構成されている。

ベース部材４８は、左右端が上方に折り曲げられて補強される鋼板製のものであり、その根元側に揺動ペダル４を枢支するための左右一対の挿通孔４８ａ，４８ａが形成されている。揺動ペダル４は、横断面形状が下向きコ字状であり、かつ、ベース部材４８の挿通孔４８ａ，４８ａに両端が支承される支軸４ａが根元側端に固着される鋼板プレス製のものであり、先端側の左右中央部には矩形で凹入したような形状の逃がし切欠き４Ａが形成されている。

縦フレーム４９は、ベース部材４８の先端側部分に固定される底板４９Ａ、右縦壁部材４９Ｂ、左縦壁部材４９Ｃ、前壁部材４９Ｄを有して構成されており、右縦壁部材４９Ｂの内側に形成される右縦溝４９ｂ、及び左縦壁部材４９Ｃと前壁部材４９Ｄとの前後方向隙間で形成される左縦溝４９ｃとにより、縦フレーム４９内に収容される状態の可動部材４５を上下スライド移動自在に支持している。可動部材４５は、ボーデンワイヤ５のインナケーブル５Ａ先端の太鼓部５ａを枢支するための引掛け穴４５ａと、トルクリミッタＴｒ（後述）を形成すべく側面に形成された凹部４５ｂと、右及び左の縦溝４９ｂ，４９ｃに嵌り込んで摺動するための左右一対の軸突起４５ｃ、４５ｃとを有する角ブロックで形成されている。つまり、縦フレーム４９には、アウタケーブル５Ｂを受止める支持部Ｓｉが形成され、可動部材４５には、インナケーブル５Ａを連結するための連結部Ｒｅが形成されている。

連動機構４６は、軸材から成る左右一対の当接部材５０ａ，５０ａ、底部材５０ｂ、バネ収容用の角筒空間部５０ｃ、及びスライド用の左右一対で上下に長尺状の縦レール突起５０ｄ，５０ｄを有する中間体５０と、圧縮型のコイルバネ５１と、コイルバネ５１の先端側に装備されるクラッチ部材５２等を有するとともに、可動部材４５に所定以上の駆動方向への負荷が作用するに伴って、揺動ペダル４と可動部材４５との連動を断つトルクリミッタＴｒが装備されている。

中間体５０は、その左右の縦レール突起５０ｄ，５０ｄが縦フレーム４９の内面側に形成された左右のスライド溝４９ｄ、４９ｄに嵌合することによって所定範囲内で上下スライド移動自在に縦フレーム４９に支持されており、揺動ペダル４が踏込まれると、左右に四箇所並列形成されているペダル短壁４ｂが左右の当接部材５０ａ，５０ａを押すことにより、強制的に下方にスライド移動されるように構成されている。コイルバネによって前方突出付勢されるクラッチ部材５２は、縦フレーム４９の内部に位置しており、クラッチ部材５２の先端部に枢支されて回転自在なローラ５２ａが、可動部材４５の凹部４５ｂに押圧されながら嵌り込むように設定されている。

凹部４５ｂは、ローラ５２ａの外郭形状に沿うように、側面視において略半円形の形状を呈しており、かつ、その下端部は斜め下方に削られたような傾斜面４５ｄに形成されている。つまり、図１０に示すように、通常は可動部材４５と中間体５２とは一体上下スライド移動する状態にあり、揺動ペダル４が踏込まれるに従って中間体５２及び可動部材４５が一体で下降移動し、それによってインナケーブル５Ａが強制的に引張り操作される。インナケーブル５Ａが引張られると、動力入力部ｎのラック＆ピニオン３２が作動して入力軸３４が矢印イ方向に回転駆動される（図４参照））。

但し、上下の嘴部材７，８間に想定外の大きさの異物が挟まれる等、何らかの原因によって工具本体Ｈに駆動部分やボーデンワイヤ５に、即ち可動部材４５の押下げ力に過大な負荷が作用する場合には、図１１に示すように、ローラ５２ａと傾斜面４５ｄとの当接によるクラッチ部材５２を中間体５０側に（図１１の矢印ハ方向に）押し戻す分力が、コイルバネ５１の押圧付勢力を上回り、その結果ローラ５２ａが凹部４５ｃから抜け出て中間体５０のみが下方にスライド移動する状態、所謂「空踏み状態」になる。故に、トラブルに気付かずに揺動ペダル４を大なる操作力で踏み込むようなことがあると、トルクリミッタＴｒが自動的に作動して所定以上の押下げ力が可動部材４５には伝わらないようになり、それによって工具本体の駆動が中断されて故障を未然に防止できるようになっている。

つまり、トルクリミッタＴｒは、可動部材４５と、これの移動方向に沿っての移動が自在であり、かつ、揺動ペダル４によって強制下降移動操作される中間体５０とのうちの可動部材（いずれか一方の一例）４５の側壁に形成された凹部４５ｂと、この凹部４５ｂに嵌り込むようにコイルバネ（弾性機構の一例）５１によって突出付勢される状態で中間体５０と可動部材４５とのうちの中間体（いずれか他方の一例）５０に支持されるクラッチ部材５２とから成り、可動部材４５に作用する駆動方向（図１１の矢印ニの方向）の負荷が所定値以下のときは、クラッチ部材５２が凹部４５ｂに嵌り込んでいて中間体５０と可動部材４５とが一体的に移動し、可動部材４５に作用する駆動方向の負荷が所定値を越えるときは、凹部４５ｂに設けられた傾斜面４５ｄによる分力によってクラッチ部材５２を中間体５０に押し戻す力がコイルバネ５１による突出付勢力を上回ることでクラッチ部材５２が凹部４５ｂから抜け出す状態に設定されている。

トルクリミッタＴｒが作動して空踏み状態になったときは、まず、一対の嘴部材７，８間に挟まっている異物を取り除く等のトラブルを解消する操作を行う。このとき圧縮コイルバネ３３の復帰力によりラックギヤ３０を待機位置に戻すようになり、それによってインナケーブル５Ａが引張られて可動部材４５を最上昇した待機位置に戻すように作用する。空踏みされて下降している揺動ぺダル４は中間体５０を手指で持ち上げ操作する等によって上昇移動させ、ローラ５２ａが（クラッチ部材５２が）凹部４５ｃに嵌り込む通常の状態に戻し操作し、その後に揺動ぺダル４の踏込み操作を再開するようになる。

次に、動力入力部ｎに装備されている不完全結束防止手段Ｆについて説明する。不完全結束防止手段Ｆは、例えば、揺動ペダル４の踏み操作を途中で止め、そこから上限に揺動復帰した待機位置Ｔ０（図２１参照）に戻った揺動ペダル４を再び踏み込み操作した場合でも、下限まで揺動ペダル４を踏み込めば結束動作のワンサイクルが所期通りに行われて良好に結束できるようにするためのものであり、人為動力部Ｋにて生じた動力を工具本体Ｈの動力入力部ｎに伝動する伝動機構Ｄとを有するとともに、人為動力部Ｋの操作量が、工具本体Ｈにおける結束動作のワンサイクルを遂行するに必要な動力量を発生する規定のレベルに達した場合にのみ、次の結束動作の開始が可能となるように機能するものに構成されている。

より具体的に説明すると、不完全結束防止手段Ｆは、図２１，及び図２２〜図２４に示すように、実質的には一方向クラッチＣｒで構成されている。一方向クラッチＣｒは、揺動ペダル４の踏み込みによる下降揺動によって入力軸３４を矢印ト方向に強制的に回転させて工具本体Ｈを駆動させ、足踏み解除に伴う揺動ペダル４の上昇揺動によっては入力軸３４がいずれの方向にも回転せず停止したままとなるようにピニオンギヤ３１を空回りさせる機能を発揮するものであり、クラッチ爪４２ａは、クラッチ回転体４２の外周において互いに１８０度離れた位置に計二箇所形成されている。

つまり動力変換機構Ｅは、実施例１の人為駆動型結束工具Ａにおいては、一方向クラッチＣｒ付のラック＆ピニオン３２で構成されている。ラック＆ピニオン３２は、ボーデンワイヤ５のインナーケーブル５Ａに連結されるラックギヤ３０と、入力軸３４に嵌装されるピニオンギヤ３１とを咬合する状態に相対配置して構成されており、一方向クラッチＣｒは、ピニオンギヤ３１側に一体回転状態に枢支されるラチェット４３と、入力軸３４側に一体回転状態に設けられる２個（複数の一例）のクラッチ爪４２ａとで構成されている。そして、不完全結束防止手段Ｆは、揺動ペダル４の最踏み込みによるラチェット４３の回動移動量が、隣合うクラッチ爪４２ａ，４２ａどうしの周方向間隔よりも僅かに上回る状態に設定することで構成されている。つまり、一方向クラッチＣｒにおけるラチェット４３とこれに噛合い可能なクラッチ爪４２ａとが、揺動ペダル４の限界迄への踏み込み後における上昇復帰移動に伴って互いに異なる組合せに変更されるように一方向クラッチＣｒを設定することで構成されている。

動力変換機構Ｅによる作用を説明する。揺動ペダル４が踏み込まれておらず待機位置Ｔ０にある状態では、図２２（ｂ）に示すように、ラックギヤ３０も待機位置ｔ０にあってラチェット４３とクラッチ爪４２ａとはクラッチ回転体４２の周方向で互いに若干離れる位置関係（図２１において入力軸３４の上に仮想線で描かれたラチェット４３を参照）になっている。そして、図２１に示すように、揺動ペダル４の待機位置Ｔ０から開始位置Ｔ１への僅かな踏み込みによるラックギヤ３０の矢印ホ方向への僅かな移動により、ラチェット４３が矢印リ方向に移動して上側のクラッチ爪４２ａに当接する開始状態（図２１に示す状態であって図１９におけるスタート地点ｔ１に相当）がもたらされる。尚、図２１〜図２４に示すｍは、ラックギヤ３０の基準位置を示す図面上の三角マークである。

さらに揺動ペダル４が踏み込まれてラックギヤ３０が矢印ホ方向に移動されるに従い、ピニオンギヤ３１が矢印ト方向に、かつ、ラチェット４３が矢印リ方向に回転してクラッチ爪４２ａを押し駆動させ、クラッチ回転体４２を、即ち入力軸３４を矢印ト方向に回転させて工具本体Ｈを駆動する。そして、揺動ペダル４の下端位置Ｔ２への踏み込みに伴うラックギヤ３０の限界まで、即ちフィニッシュ地点ｔ２への引き込まれ移動により、図２２（ａ）に示すように、クラッチ回転体４２及び入力軸３４が開始状態から１８０度回転し、結束動作のワンサイクルが行われる。

図２２（ｂ）に示すように、踏み込みが解除されて揺動ペダル４が最上昇した待機位置Ｔ０に戻るに伴い、フィニッシュ地点ｔ２にあるラックギヤ３０が矢印ヌ方向に移動してスタート地点ｔ１を若干通り越した待機位置ｔ０に戻ると、ピニオンギヤ３１及びラチェット４３が図２２（ａ）に示す位置から矢印ル方向に１８０度強戻り回転移動し、もう一方のクラッチ爪４２ａを乗り越えて若干行き過ぎた箇所において止まる待機状態に戻るのである。このスタート地点ｔ１と待機位置ｔ０との間隔が若干の遊び代となり、次に揺動ペダル４が踏み込まれるときに、ラチェット４３が確実にクラッチ爪４２ａを矢印リ方向（図２１参照）に押し駆動できるようになっている。つまり、ラックギヤ３０の２回の引き込まれ移動で入力軸が丁度１回転し、それによって結束動作のツーサイクルが行われるように、クラッチ爪４２ａがクラッチ回転体４２に周方向で２箇所形成されている。

次に、何らかの都合によって揺動ペダル４の踏み込みが途中で中断されて踏み込みが解除され、再び踏み込まれる操作が為された場合について説明する。図２３（ａ）に示すように、図２１に示す開始状態から、例えば入力軸３４が矢印ト方向に約１／４回転する中途位置Ｔ３にて揺動ペダル４の踏み込みが中断又は解除されると、クラッチ回転体４２はその位置（途中位置ｔ３にあるラックギヤ３０に対応した位置）で回転停止する。これに対して途中位置ｔ３にあるラックギヤ３０は、中途位置Ｔ３にある揺動ペダル４の踏み込み解除に伴い、図２３（ｂ）に示すように、圧縮コイルバネ３３の付勢力によって待機位置ｔ０に戻るようになる。この状態では、クラッチ回転体４２はラックギヤ３０の途中位置ｔ３に対応した回転位置にあり、ラチェット４３は待機位置ｔ０に対応した初期位置〔図２２（ｂ）参照〕に戻っている。

そして、最上昇位置に戻っている揺動ペダル４を再び踏み込み操作して、待機位置ｔ０にあるラックギヤ３０〔図２３（ｂ）参照〕を矢印ホ方向に移動させると、ラチェット４３がクラッチ爪４２ａに当接するまでは、図２４（ａ）に示すように、クラッチ回転体４２は引き続き停止したままでピニオンギヤ３１のみが回転する空回り状態になる。ラチェット４３がクラッチ爪４２ａに当接してからは、ラチェット４３がクラッチ爪４２ａを押し駆動する状態に戻り、クラッチ回転体４２と一体でピニオンギヤ３１が回転移動する。尚、図２４（ａ）は、待機位置Ｔ０から再踏込みされた揺動ペダル４が中途位置Ｔ３に戻る直前の状態として描いてある。

そして、揺動ペダル４が再び下端位置Ｔ２まで踏み込み操作された状態では、図２４（ｂ）に示すように、クラッチ爪４２ａは、正規に揺動ペダル４が下限まで踏み込み操作された場合と同じ位置まで回転移動されることになり、途中で踏み込み操作が中断されて再踏み込みされても、結果として結束工具Ｈは結束動作の正規のワンサイクルが行われるようになる。これは、要するに、結束動作のワンサイクルを行うに必要なクラッチ回転体４２の半回転の間には、即ちクラッチ回転体４２の外周の半分の区間にはクラッチ爪４２ａを１箇所のみ設けることにより（クラッチ爪４２ａは、クラッチ回転体４２には計２箇所形成される）、踏み込み途中で揺動ペダル４を戻してピニオンギヤ３１を逆回転させても、一方のクラッチ爪４２ａから逆方向に離れ移動するラチェット４３が他方のクラッチ爪４２ａを乗り越えることが生じない状態に構成されていることによる効果である。

例えば、クラッチ爪４２ａがクラッチ回転体４２に周方向で均等角度毎に５箇所形成されているような場合には、図２３（ａ）に示すようにピニオンギヤ３１が１／４回転（９０度）されてから元に戻されると、周方向で７２度離れている手前のクラッチ爪４２ａを逆方向に乗り越してしまい、次に揺動ペダル４を正規に踏み込むと、ピニオンギヤ３１が、即ち入力軸３４が１／２回転以上回転することになり、結束動作がワンサイクル以上行われた状態が次からの動作起点になってしまい、実質上結束不能になる、という不都合が生じる。これに対して、結束動作のワンサイクルが為されるに必要となるクラッチ回転体４２の回転角度に対してクラッチ爪４２ａを１箇所のみ設ける本発明の構成では、そのような不都合が生ぜず、揺動ペダル４を踏み込み途中で中断する操作を何回繰り返しても、下端位置Ｔ２まで踏み込むことによって必ず正規の結束動作のワンサイクルを行うに丁度必要なだけの入力軸３４の回転移動が為されるように工夫されており、良好に結束作業を続行することができるものとなっている。

次に、揺動ペダル４の踏込みによる結束動作のワンサイクルについて概略説明する。外部駆動型結束工具Ａにおいては、揺動ペダル４の１回の踏込み操作によって１サイクルの結束動作が行える公知のものであって、その動作工程としては、大別して結束バンド供給工程、結束用空間閉塞工程、結束バンド送出し工程、ヘッド部挿通工程、バンド引締め工程、余剰バンド切断工程から成っている。尚、結束の１サイクルは、カム１５（カム軸１３）が丁度１回転する間に全て行われるように設定されている。

結束バンド供給工程は、回転リール９等から供給されて来る結束バンド１を、工具本体Ｈ上部のバンド装填部５６に供給する工程である。即ち、図１２（ａ）に示すように、揺動ペダル４の踏込みに従ってラックギヤ３０が引張られ、矢印ホ方向に動いて入力軸３４が矢印イ方向に所定角度回転し、カウンタ軸３４が矢印ヘ方向に回転してカム軸１３及びカム１５が待機位置〔図１２（ａ）に示す位置〕から矢印ト方向に回転し始める。すると、図１２（ｂ）に示すように、カム１５が矢印ト方向に回ると中間リンク５３が矢印チ方向に回動して縦ラック部材５４を下降スライド移動させて、そのラックギヤ部５４ａに咬合する受動ギヤ部５５ａを有するバンド巻回用のドラム５５が回動し、工具本体Ｈの上方に装備されている回転リール９から巻き解されてドラム５５に巻付けられている結束バンド帯（図示省略）から１個の結束バンド１が、工具本体Ｈのバンド装填部５６に供給される。尚、仮想線で描かれている結束バンド１は、次の結束１サイクルで使用予定のものである。

結束用空間閉塞工程は、上嘴部材７を下降揺動させて結束用空間Ｓを閉空間とする工程である。即ち、図１３に示すように、カム軸１３及びカム１５が更に所定角度矢印ト方向に回転することにより、上嘴部材７の図示しない工具本体内部側部分と、カム軸１３と一体回転する図示しない上ガイドカムとによる連動機構（図示省略）により、上嘴部材７が工具本体Ｈの円弧状レール部５７に沿って下降揺動移動し、その先端部が位置固定されている下嘴部材８の先端部と接触して結束用空間Ｓを閉塞する。これにより、結束用空間Ｓ内に取り込まれている結束対象Ｗの結束用空間Ｓからの抜け出しが阻止され、結束バンド１の巻付け準備が整った状態がもたらされる。この場合、常時駆動されている送出し機構ａにより、結束バンド１を後押しする部材であるスパイラル１６が待機位置から移動され始めており、図１３に示すように、バンド装填部５６の結束バンド１は若干前方に押し出された位置にある。

結束バンド送出し工程は、スパイラル１６を押出駆動して結束バンド１を、供給位置ｓから送出し完了位置ｋまで送出す工程である。図１４に示すように、スパイラル１６はその内側の全面に歯部１６ａが形成されて柔軟な合成樹脂材料（可撓性を有する材料）等から成るベルト状のものであり、その歯部１６ａが咬合する歯部１７ａを有するギヤ状輪体１７を、連動リンク２１及び駆動アーム２０を介してカム軸１３で回転駆動することにより、収納筒５８（図１８，１９参照）に収納されているスパイラル１６を強制駆動移動させることができるように構成されている。

つまり、カム１５（カム軸１３）がさらに矢印ト方向に回転することにより、その回転角度域においては常時駆動されている送出し機構ａによるギヤ状輪体１７の回転速度が増速されることになり、スパイラル１６が急速に押出移動されて結束バンド１を素早く送出し完了位置ｋまで押出移動させることができる。送出し完了位置ｋまで送出された状態では、図１４に示すように、バンド部１Ｖは上下の嘴部材７，８の内面側に形成されている各々のガイド溝（符記せず）で案内されて結束対象Ｗを囲繞するように巻付け移動されており、バンド部１Ｖの先端部はヘッド部１Ｈの直ぐ横に位置する設定とされている。

ヘッド部挿通工程は、先端部がヘッド部１Ｈの直ぐ横に位置しているバンド部１Ｖを、ヘッド部１Ｈに挿通させる工程である。即ち、図１５に示すように、カム１５（カム軸１３）がさらに所定角回転し、それによって図示しない構造によって連動連係されている作動フォーク５９が、支点Ｐ２で回動自在な下嘴部材８をその根元側端部に作用して上昇揺動させる。このとき上嘴部材７は位置固定されているので、閉塞空間である結束用空間Ｓとしての周長が狭められたバンド部１Ｖは、その先端部からヘッド部１Ｈの挿通孔１ｈを挿通し、引締めドラム２３と第１挟持ドラム２４との間に刺さり込む状態となるまで押し出されるのである。このとき、送出し機構ａが戻り作動し始め、スパイラル１６は送出し完了位置から若干戻り移動した状態になっている。

バンド引締め工程は、バンド部１Ｖにおけるヘッド部１Ｈを挿通した先端部分を引張って結束対象Ｗに弛み無く強く巻付ける工程である。即ち、図１６に示すように、第１及び第２挟持ドラム２４，２５は弾性機構６０によって常時回転する引締めドラム２３に押圧付勢されているので、ヘッド部挿通工程によって先端が第１挟持ドラム２４と引締めドラム２３間に達したバンド部１Ｖは、引締め機構ｃによって瞬間的に引張られるとともに、第２挟持ドラム２５と引締めドラム２３との間で挟持されることによって引張られ方向が横向きから斜め下方向きに変更された状態で送出される。この引締め工程は、高速回転する引締めドラム２３を用いることで瞬時に行われるので、カム１５（カム軸１３）は図１５に示す位置から極僅かしか回転せず、従って、図１５と図１６とでは結束バンド１以外については便宜上同じとして描いてある。

余剰バンド切断工程は、バンド部１Ｖにおけるヘッド部１Ｈを通ってその先に出ている余剰バンド部分を切り落とす工程である。即ち、図１７に示すように、下嘴部材８の支点Ｐ２付近における工具本体Ｈには、縦向き姿勢で昇降移動自在なカッター２６を有する前述の切断機構ｄが配備されており、バンド引締め工程の終了とほぼ同時にカッターカム２８が駆動レバー２７を押上げることでカッター２６が上昇移動し、ヘッド部１Ｈの近傍においてバンド部１Ｖを切断する。切断後の余剰バンド部１ｙは落下移動して回収部２９に回収される。またこのときには、上嘴部材７は上昇揺動して、かつ、下嘴部材８は下降揺動して、それぞれの待機位置に戻る動作も行われるようになっている。

余剰バンド切断工程の終了状態（図１７の状態）からカム１５（カム軸１３）が所定角回転して、図１８に示すように待機位置から弱１回転する間に、結束バンド１で結束された結束対象Ｗが結束用空間Ｓから外部へ移動されるとともに、送出し機構ａが戻り作動してスパイラル１６は、その大部分が収容筒５８に挿入される状態で工具本体Ｈの内部に収容された待機位置に戻り移動する。そして、紙１２Ａに蹴られることで縦ラック部材５４が元の待機位置に向って上昇移動して受動ギヤ部５５ａを逆回転駆動するが、受動魏藪５５ａ部分に装備されている一方向クラッチ（図示省略）の機能により、ドラム５５（図１２参照）は回動が停止したままとなっている。また、カッター２６は下降移動される。

そして、カム１５（カム軸１３）が丁度１回転すると、図１９に示すように、次の結束作動に備えるべく各部が図１２（ａ）に示す待機状態に戻るのである。この結束の１サイクルに要するラックギヤ３０の移動ストロークＬは、図１２（ａ）と図１９とのそれぞれのラックギヤ３０における入力軸３４の軸心直上に位置するスタート地点ｔ１とフィニッシュ地点ｔ２との間隔として定義される。そして、そのインナケーブル５Ａの移動ストロークＬを生じさせるように、操作人力ペダル装置Ｋにおける可動部材４５の昇降移動ストロークが設定されている。

以上述べたように、本発明による外部駆動型結束工具並びにこれを用いた人力駆動式定置型結束装置においては、従来の電動モータやその駆動回路等の電気部品、電気関係機構類を一切排除して、揺動ペダル４を用いた人力、詳しくは脚力によって工具本体を駆動させる構造としたので、一対の嘴部材７，８間の結束用空間にて結束対象Ｗを結束バンド１で結束する一連の結束動作を機械的に便利に行えるものとしながら、大幅なコストダウンが行えて廉価なものとすることができている。その結果、人為作業で賄うには労力が掛かり過ぎるとともに作業効率も芳しくない結束作業を機械化する結束工具を廉価に構成することができ、少量生産する小規模な工場や、個人商店、或いは開発途上国等においても難無く導入することができ、結束作業の効率化を図ることが可能となる。

結束工具を人力駆動式の定置型結束装置として使用する例を示す全体図 工具本体の動力入力部の構造を示す分解斜視図その１ 工具本体の動力入力部の構造を示す分解斜視図その２ 工具本体の側面図 工具本体の一部切欠きの平面図 ワンウェイクラッチの構造を示す分解斜視図 踏込みペダル装置の全体斜視図 踏込みペダル装置の構造を示す分解斜視図 踏込みペダル装置の一部透視の側面図 通常時の作動状況を示す踏込み操作途中の側面図 過負荷時の作動状況を示す踏込み操作途中の側面図 結束バンド供給工程を示す作用図 上嘴下降による結束用空間の閉塞工程を示す作用図 結束バンドの送出し工程を示す作用図 下嘴上昇によるバンド部のヘッド部挿通工程を示す作用図 結束バンドの引締め工程を示す作用図 余剰バンド部の切断工程を示す作用図 スパイラルの復帰工程を示す作用図 工具本体が待機状態に戻った状態を示す側面図 従来の電動モータ内蔵型結束工具の概略構造を示す一部切欠きの平面図 不完全結束防止手段の構造を示す要部の一部切欠き側面図 （ａ）は揺動ペダル最大踏込み時の動力入力部を示す作用図、（ｂ）は揺動ペダルが上昇復帰した状態での動力入力部を示す作用図 （ａ）は途中位置で揺動ペダル踏込み停止時の動力入力部を示す作用図、（ｂ）は踏込み途中にある揺動ペダルの踏込み解除後の動力入力部の状況を示す作用図 （ａ）は揺動ペダルの再踏込み途中時の動力入力部を示す作用図、（ｂ）は再踏込みされた揺動ペダルの踏込み完了時の動力入力部を示す作用図

符号の説明

１ 結束バンド
４ 人為操作ペダル
５ ボーデンワイヤ
５Ａ インナーケーブル
３０ ラックギヤ
３１ ピニオンギヤ
３２ ラック＆ピニオン
３４ 入力軸
４２ａ クラッチ爪
４３ ラチェット
ｎ 動力入力部
Ｃｒ 一方向クラッチ
Ｄ 伝動機構
Ｅ 動力変換機構
Ｆ 不完全結束防止手段
Ｈ 工具本体
Ｋ 人為動力部
Ｗ 結束対象

Claims (3)

1. 結束バンドを送出して結束対象に巻付けるとともに引き締めて結束する一連の結束動作を行うための工具本体と、人力操作によって前記工具本体に前記一連の結束動作を行うに必要な動力を供給すべく前記工具本体とは別体のものとして構成される人為動力部と、前記人為動力部にて生じた動力を前記工具本体の動力入力部に伝動する伝動機構とを有するとともに、前記人為動力部の操作量が、前記工具本体における結束動作のワンサイクルを遂行するに必要な動力量を発生する規定のレベルに達した場合にのみ、次の結束動作の開始が可能となるように機能する不完全結束防止手段が装備される人為駆動型結束工具。
2. 前記人為動力部は、足踏みによる強制下降移動並びに足踏み解除による上昇復帰移動が自在な人為操作ペダルを有する人力ペダル装置に構成され、
   前記伝動機構は、前記人為操作ペダルによる押し引き動力を前記動力入力部に伝動するボーデンワイヤを有して構成され、
   前記動力入力部は、前記ボーデンワイヤによる押し引きのいずれか一方の動きで入力軸を所定の方向に強制回転させ、かつ、押し引きのいずれか他方の動きによっては前記入力軸が回転しないように機能する一方向クラッチ付の動力変換機構を有して構成され、
   前記不完全結束防止手段は、前記一方向クラッチにおけるラチェットとこれに噛合い可能なクラッチ爪とが、前記人為操作ペダルの限界迄への踏み込み後における上昇復帰移動に伴って互いに異なる組み合わせに変更されるように前記一方向クラッチを設定することで構成されている請求項１に記載の人為駆動型結束工具。
3. 前記動力変換機構は、前記ボーデンワイヤのインナーケーブルに連結されるラックギヤと、前記入力軸に嵌装されるピニオンギヤとを咬合する状態に相対配置して成るラック＆ピニオンに構成され、前記一方向クラッチは、前記ピニオンギヤ側に一体回転状態に枢支されるラチェットと、前記入力軸側に一体回転状態に設けられる複数のクラッチ爪とで構成されており、
   前記不完全結束防止手段は、前記人為操作ペダルの限界迄への踏み込みによる前記ラチェットの回動移動量が、隣合う前記クラッチ爪どうしの周方向間隔よりも僅かに上回る状態に設定することで構成されている請求項２に記載の人為駆動型結束工具。
   

Images