JP7060255B2 - 工具装置及び反力受け - Google Patents

Description

本発明は、先端工具を回転させて所定の作業を行う工具装置と、この工具装置に用いられる反力受けに関する。

樹木を研究する分野では、年輪幅や密度、安定および放射性同位体比、無機元素濃度などの測定や分析を行うために、樹木のコアサンプルの採取が行われている。樹木のコアサンプルを採取する手段は、複数あるものの、生育している樹木に大きなダメージを与えること無くコアサンプルを採取する手段は、限られており、一般的には、成長錐が用いられている。

成長錐は、先端部にネジ部が形成された中空構造の錐と、錐の基端部に装着されるハンドルと、錐の内部に挿入可能な抽出棒とから構成される器具である。この成長錐を用いてコアサンプルを採取するときには、ハンドルを時計回りに回転させることにより、錐の先端部を樹木の内部にねじ込み、コアサンプルを錐の内部に取り込む。そして、錐の内部に抽出棒を挿入した後、ハンドルを反時計回りに１回転させることにより、錐の先端部付近で樹幹とつながっているコアを樹幹から切り離し、抽出棒を錐から引き抜くことにより、コアサンプルを採取することができる。また、ハンドルの内部は中空になっており、ハンドルの内部に錐を収納して成長錐を運搬することができる。成長錐を用いてコアサンプルを採取する作業は、通常、人力で行われるが、錐を樹木にねじ込むためには、大きなトルクを必要とし、多大な労力と時間がかかる。

このような状況に鑑み、モータなどの回転力を利用して、樹木のコアサンプルを抜き取る抜取システム（Extracting System）が提案されている（例えば、特許文献１）。

米国特許第６，０１９，５５１号明細書

特許文献１によれば、錐の回転トルクを増加させることはできる。しかしながら、回転トルクを増加させると、この増加分だけ、錐が樹木から受ける反力も増加してしまう。この反力を受け止めることができなければ、錐を正常に回転させることができない。特に錐の直径が大きくなるほど、特許文献１のように、作業者が回転駆動部（rotating drive）のグリップを保持するだけでは、錐が樹木から受ける反力を受け止めることは困難である。

本願第１の発明は、工具装置であって、減速ユニット、先端工具及び反力受けを有する。減速ユニットは、減速ユニットに入力されたトルクを増加させる。先端工具は、減速ユニットからの動力を受けて回転する。反力受けは、減速ユニットに固定される。反力受けは、先端工具の回転時に発生する反力を作業者または地面、樹木などの固定物に受け止めさせるために用いられる。なお、減速ユニットは、動力工具と連結することができ、動力工具から入力されたトルクを増加させることができる。

反力受けは、先端工具の回転軸と直交する方向に延びた状態で減速ユニットに固定することができる。また、先端工具としては、成長錐に用いられる中空構造の錐を用いることができる。

本発明の工具装置には、ソケットを設けることができる。ソケットには、先端工具の基端部が装着され、ソケットは、減速ユニットからの回転力を受けて先端工具とともに回転する。ソケットは、ロープと係合する係合部を有する。ロープは、先端工具の回転によって穿孔される被加工材に巻き付けられる。

ここで、先端工具の回転とともにソケットが回転すると、先端工具の外周面にロープが巻きつけられる。このようにロープを先端工具の外周面に巻きつけることにより、ロープを被加工材（例えば、樹木）の表面に締め付けて、ソケットを被加工材に近づく方向に移動させることができるため、ソケットを介して、先端工具の先端部を被加工材に押し付けることができる。これにより、先端工具を用いた穿孔作業を容易に行うことができる。

工具装置には、先端工具の基端部をソケットに固定するためのストッパ部材を設けることができる。ストッパ部材は、先端工具の外面に形成された溝部と係合するとともにソケットに当接することにより、ソケットからの先端工具の抜けを阻止する。これにより、ソケットを介して、先端工具を被加工材から離れる方向に作業者が引っ張ることにより、樹木などから引き抜くことができる。ストッパ部材は、ソケットに対して回転可能に取り付けることができる。そして、ストッパ部材は、先端工具の溝部と係合する位置と、先端工具の溝部から退避した位置との間で回転させることができる。

ソケットは、第１サブソケット及び第２サブソケットによって構成することができる。第１サブソケット及び第２サブソケットは、先端工具の回転軸周りにおいて、先端工具の基端部を囲むように配置される。ここで、工具装置には、第１サブソケット及び第２サブソケットを固定するためのクランプを設けることができる。

反力受けは、減速ユニットに固定される第１反力受けと、第１反力受けに着脱可能に装着される、少なくとも１つの第２反力受けとで構成することができる。ここで、２つの第２反力受けを用いる場合、これらの第２反力受けは、第１反力受けにおける互いに異なる位置に装着するとともに、先端工具の回転軸に対して直交する方向に沿って配置することができる。

反力受けは、減速ユニットに固定される第１反力受けと、第１反力受けに対して回転可能に連結された第２反力受けとで構成することができる。ここで、先端工具の回転軸方向に第１反力受けが移動したとき、第２反力受けを、第１反力受けに対して傾斜させることができる。これにより、先端工具の回転時に、第１反力受けをスムーズに移動させることができる。

反力受けは、減速ユニットに固定される第１反力受けと、第１反力受けに対して回転可能に連結された第２反力受けと、バネ機構とで構成することができる。バネ機構は、先端工具の回転時に第１反力受けに作用するトルクが所定トルクよりも低いとき、バネの付勢力によって第１反力受け及び第２反力受けを一体的に移動可能とさせる。一方、トルクが所定トルク以上であるとき、バネ機構は、バネの付勢力に抗して第１反力受け及び第２反力受けを相対的に回転させる。これにより、第１反力受け及び第２反力受けが相対的に回転したとき、工具装置の作業者は、所定トルク以上のトルクが作用したことを認識することができる。

第２反力受けは、複数の棒状部材と、作業者によって操作される操作部材とによって構成することができる。複数の棒状部材は、第２反力受けの長手方向に沿って相対的に移動可能とすることができる。操作部材は、複数の棒状部材の相対的な移動を許容させる位置と、複数の棒状部材を固定させる位置とに、作業者によって操作される。これにより、先端工具を使用する位置に応じて、第２反力受けの長さを調整することができ、先端工具を用いた作業を効率良く行うことができる。また、工具装置を使用するときに、第２反力受けの下端が地面に接するように第２反力受けの長さを調節した場合、減速ユニットなどを第２反力受けで支えることができる。これにより、作業者が減速ユニットなどを地面から離れた所定位置に持ち上げ続ける必要が無いため、作業者の肉体的負担が軽減される。

第１反力受けには接続孔を設けることができる。接続孔には先端工具の基端部が挿入され、先端工具の基端部と接続される。先端工具の基端部を接続孔に接続することにより、第１反力受けを用いて、先端工具を回転させることができる。

本願第２の発明は、反力受けであって、入力されたトルクを増加させる減速ユニットに固定される。減速ユニットからの動力を受けて先端工具が回転するときには、反力が発生するため、この反力を作業者または地面、樹体などの固定物に受け止めさせるために、反力受けが用いられる。反力受けは、減速ユニットに固定される第１反力受けと、第１反力受けに着脱可能に装着される、少なくとも１つの第２反力受けとで構成することができる。また、反力受けは、先端工具の回転軸と直交する方向に延びた状態で減速ユニットに固定することができる。

本願第１の発明と同様に、第２反力受けは、複数の棒状部材と、作業者によって操作される操作部材とによって構成することができる。複数の棒状部材は、第２反力受けの長手方向に沿って相対的に移動可能とすることができる。操作部材は、複数の棒状部材の相対的な移動を許容させる位置と、複数の棒状部材を固定させる位置とに、作業者によって操作される。

本発明によれば、減速ユニットによって先端工具の回転トルクを増加させたとき、反力受けを用いることによって、先端工具の回転時に発生する反力を受け止めることができる。これにより、トルクを増加させたまま、先端工具を回転させることができる。

工具装置の側面図である。 第１ソケットの側面図である。 第２ソケットの側面図である。 反力受け本体の正面図である。 反力受け本体の変形例を示す図である。 樹木のコアサンプルを採取するときの工具装置の使用状態を示す図である。 樹木のコアサンプルを採取するときの工具装置の他の使用状態を示す図である。 変形例である第２ソケットの側面図である。 他の変形例である第２ソケットの側面図である。 他の変形例である第２ソケットの正面図である。 変形例である反力受けの構造を示す側面図である。 他の変形例である反力受けの構造を示す正面図である。 他の変形例である第２ソケットの断面図である。 他の変形例である第２ソケットの正面図であり、ストッパ部材が固定位置にあるときの図である。 他の変形例である第２ソケットの正面図であり、ストッパ部材が固定解除位置にあるときの図である。 他の変形例である第２ソケットの一部の構造を示す斜視図である。 他の変形例である第２ソケットに先端工具が取り付けられた状態を示す概略図である。 他の変形例である第２ソケットを固定するためのクランプを示す図である。 他の変形例である第２ソケットを固定するためのクランプを示す図である。

本発明の実施形態である工具装置について説明する。図１に示すように、工具装置１は、動力工具１０、減速ユニット３０、先端工具４０及び反力受け５０を有する。

まず、動力工具１０の構造（一例）について説明する。動力工具１０は、後述する減速ユニット３０に伝達される回転力を発生させるものであればよく、例えば、市販の動力工具１０を用いることができる。

動力工具１０のグリップ部１１は、作業者によって保持される。動力工具１０は、角ドライブ１２を有し、角ドライブ１２には後述する第１ソケット２１が装着される。動力工具１０のスイッチ１３は、角ドライブ１２に装着された第１ソケット２１を回転させるために、作業者によって操作される。

角ドライブ１２の回転方向（正転方向又は逆転方向）を切り換えるためのスイッチ（不図示）を動力工具１０に設けることもできる。動力工具１０の電源は、動力工具１０に内蔵することもできるし、動力工具１０に着脱可能に装着することもできる。また、動力工具１０の外部に設置された電源（外部電源）から動力工具１０に電力を供給することもできる。なお、電源を動力工具１０に内蔵したり、電源を動力工具１０に着脱可能に装着したりすることにより、外部電源が無い環境であっても、動力工具１０を使用することができる。

図２に示すように、第１ソケット２１は、角ドライブ１２の先端部が挿入される溝部２１ａを有する。角ドライブ１２の先端部が溝部２１ａと係合することにより、第１ソケット２１は、角ドライブ１２とともに回転する。第１ソケット２１の外周面にはギヤ部２１ｂが形成されており、ギヤ部２１ｂは、第１ソケット２１の回転力を減速ユニット３０に伝達するために用いられる。

次に、減速ユニット３０の構造について説明する。

減速ユニット３０は、動力工具１０からの回転トルクが伝達されたとき、回転速度を減速して回転トルクを増加させる。減速ユニット３０は、第１減速機構３１及び第２減速機構３２を有しており、第１減速機構３１及び第２減速機構３２は、ケース３３に収容されている。ここで、第１減速機構３１及び第２減速機構３２は、角ドライブ１２の回転軸方向において並んで配置されている。第１減速機構３１や第２減速機構３２としては、遊星ギヤ機構や多段ギヤ機構といった、公知の減速機構が用いられる。

第１減速機構３１の入力ギヤ（不図示）は、第１ソケット２１のギヤ部２１ｂと噛み合っており、第１減速機構３１は、第１ソケット２１からの回転トルクを増加させる。第１減速機構３１及び第２減速機構３２は、ソケット（不図示）を介して連結されており、第１減速機構３１からの回転力が第２減速機構３２に伝達される。第１減速機構３１及び第２減速機構３２を連結する構造としては、第１減速機構３１から第２減速機構３２に回転力を伝達することができる構造であればよく、この点を考慮して公知の構造を適宜採用することができる。第２減速機構３２は、第１減速機構３１からの回転トルクを増加させる。

本実施形態によれば、２つの減速機構３１，３２を用いることにより、動力工具１０からの回転トルクを増加させている。２つの減速機構３１，３２を含む減速ユニット３０の減速比としては、例えば、２０．２５～４８４とすることができる。なお、本実施形態では、２つの減速機構３１，３２を用いているが、１つの減速機構を用いたり、３つ以上の減速機構を用いたりしてもよい。１つの減速機構を用いる場合には、減速比が異なる複数種類の減速機構のなかから、所望の減速比を有する減速機構を選択することができる。ここで、１つの減速機構では、減速比を４．５～２２とすることができる。２つの減速機構３１，３２を組み合わせる場合には、減速比を２０．２５（すなわち、４．５×４．５）～４８４（すなわち、２２×２２）とすることができる。後述するように、工具装置１を用いて樹木のコアサンプルを採取するときには、動力工具１０の回転トルクにもよるが、減速ユニット３０の減速比が９９以下であれば足りる。

減速ユニット３０の一端側（先端工具４０の側）の外面にはスプライン部３４が設けられている。スプライン部３４は、第１減速機構３１や第２減速機構３２を構成するギヤとは異なるものである。スプライン部３４には、後述する反力受け５０が着脱可能に装着される。

第２減速機構３２の出力スプライン（不図示）には第２ソケット２２が連結されており、第２ソケット２２は、第２減速機構３２からの回転力を受けて回転する。図３に示すように、第２ソケット２２は、第２減速機構３２の出力ギヤと噛み合うスプライン部２２ａを有する。なお、第２ソケット２２は、第２減速機構３２と連結できる構造を有していればよく、いかなる構造であってもよい。例えば、第２ソケット２２及び第２減速機構３２を連結する構造としては、オス部と、オス部が挿入されるメス部とによって連結される構造がある。

また、スプライン部２２ａを除く、第２ソケット２２の外周面には、一対のリング部（本発明の係合部に相当する）２２ｂが設けられている。一対のリング部２２ｂは、第２ソケット２２の回転軸Ｌを中心として対称に配置されている。各リング部２２ｂの内側に形成された穴には、後述するようにロープが挿入される。なお、第２ソケット２２には、少なくとも１つのリング部２２ｂが設けられていればよい。また、第２ソケット２２において、少なくとも１つのリング部２２ｂを設ける位置は、適宜決めることができる。

また、第２ソケット２２は、連結溝２２ｃを有しており、連結溝２２ｃには、先端工具４０の基端部が着脱可能に装着される。先端工具４０を連結溝２２ｃに装着することにより、先端工具４０は、第２ソケット２２とともに回転する。

本実施形態では、先端工具４０を回転させることによって、様々な作業を行うことができる。例えば、先端工具４０の先端部を被加工材の内部に進入させることにより、被加工材に穴を空けることができる。被加工材の材質は、特に制限されるものではなく、例えば、木材、コンクリート、樹脂、金属が挙げられる。被加工材の材質に応じて、先端工具４０の材質や強度を適宜決めることができる。一方、先端工具４０の先端部をボルトに係合させることにより、ボルトの締め付け作業を行うことができる。この場合には、先端工具４０の先端部を、ボルトと係合できる形状に形成しておけばよい。

本実施形態によれば、動力工具１０の出力トルクを減速ユニット３０によって増加させてから先端工具４０に伝達することにより、先端工具４０の回転トルクを増加させることができる。これにより、先端工具４０を用いた作業（穿孔作業や締結作業）を容易に行うことができる。

例えば、穿孔作業を行うときには、先端工具４０の先端部を被加工材の内部に容易に進入させることができる。ここで、被加工材の硬度が高くなるほど、また先端工具４０の直径が大きくなるほど、先端工具４０によって被加工材に穴を空けにくくなるが、先端工具４０の回転トルクを増加させることにより、被加工材に穴を空けやすくなる。一方、締結作業を行うときには、ボルトを強力かつ正確なトルクで締結させることができる。

本実施形態では、減速ユニット３０に動力工具１０を連結し、動力工具１０の回転トルクを減速ユニット３０に伝達しているが、これに限るものではない。具体的には、本実施形態では、減速ユニット３０及び動力工具１０が別体として構成されているが、減速ユニット３０及び動力工具１０を一体的に構成することができる。また、作業者によって回転操作されるハンドル（不図示）を減速ユニット３０に連結し、作業者がハンドルを回転操作したときの回転トルクを減速ユニット３０に伝達することができる。ここで、ハンドルを減速ユニット３０に連結するときには、ハンドルを減速ユニット３０に直接連結することもできるし、本実施形態で説明したソケット２１などの連結部材を介して、ハンドルを減速ユニット３０に間接的に連結することもできる。

次に、反力受け５０の構造について説明する。

先端工具４０を回転させたとき、先端工具４０は、回転方向と逆方向の反力を被加工材から受ける。この反力を受け止めて、先端工具４０を回転させるために、反力受け５０が用いられる。反力受け５０は、反力受け本体５１（本発明の第１反力受けに相当する）及び支持バー５２（本発明の第２反力受けに相当する）によって構成されている。

図４に示すように、反力受け本体５１は、連結穴５１ａを有しており、連結穴５１ａの壁面にはスプライン部が形成されている。上述した減速ユニット３０のスプライン部３４が、連結穴（スプライン部）５１ａに挿入されて係合することにより、反力受け本体５１が減速ユニット３０に連結される。連結穴（スプライン部）５１ａが減速ユニット３０のスプライン部３４に係合することにより、減速ユニット３０及び反力受け本体５１は、先端工具４０の回転方向において固定される。

反力受け本体５１は、一対の連結バー５１ｂを有する。一対の連結バー５１ｂは、連結穴５１ａから相反する方向（図４の上下方向）に延びており、同一直線上に配置されている。反力受け本体５１を減速ユニット３０に装着したとき、一対の連結バー５１ｂは、先端工具４０の回転軸と直交する方向に延びる。先端工具４０を用いた作業を行うときには、一方の連結バー５１ｂが上方に向かって延びるとともに、他方の連結バー５１ｂが下方に向かって延びるように、反力受け本体５１が減速ユニット３０に装着される。

各連結バー５１ｂには、図１に示す支持バー５２を装着することができる。図１に示す例では、支持バー５２は、下方に向かって延びる連結バー５１ｂに装着される。支持バー５２は中空構造を有しており、支持バー５２の内部に連結バー５１ｂを挿入することができる。支持バー５２として、中空構造を有する成長錐のハンドル（背景技術で説明したハンドル）を用いることができる。

ここで、反力受け本体５１は、２つのネジ部５１ｃを有しており、各ネジ部５１ｃは、各連結バー５１ｂの基端部に形成されている。支持バー５２の内周面には、ネジ部５１ｃと係合するネジ部（不図示）が形成されており、支持バー５２のネジ部をネジ部５１ｃと係合させることにより、支持バー５２を反力受け本体５１に固定することができる。また、上述したように成長錐のハンドルを支持バー５２として用いた場合にも、ハンドルの内周面に形成されたネジ部をネジ部５１ｃと係合させることにより、ハンドルを反力受け本体５１に固定することができる。

本実施形態では、ネジ部５１ｃを用いて、支持バー５２を反力受け本体５１に固定しているが、これに限るものではない。支持バー５２を反力受け本体５１に固定できれば、いかなる構造であってもよい。例えば、連結バー５１ｂ及び支持バー５２のそれぞれに穴部を形成しておき、これらの穴部が重なるように、反力受け本体５１の連結バー５１ｂを支持バー５２の内部に挿入し、これらの穴部にピンを挿入することができる。このような構造であっても、反力受け本体５１に支持バー５２を固定することができる。

本実施形態では、支持バー５２の内部に連結バー５１ｂを挿入しているが、これに限るものではない。具体的には、連結バー５１ｂの内部を中空構造としておき、連結バー５１ｂの内部に支持バー５２の一端部を挿入することができる。

本実施形態では、上述したように、先端工具４０の回転トルクを増加させているため、先端工具４０を用いた作業を行うときに、先端工具４０に作用する反力も大きくなりやすい。ここで、作業者は、動力工具１０のグリップ部１１を保持しているが、グリップ部１１を保持するだけでは、先端工具４０に作用する反力を受け止めることは困難である。そこで、本実施形態では、反力受け５０を用いることにより、先端工具４０に作用する反力を受け止めやすくしている。

先端工具４０を用いた作業を行うとき、減速ユニット３０に装着された反力受け５０は、先端工具４０に作用する反力の方向と同一方向に回転しようとする。このとき、反力受け５０が回転しないように、支持バー５２を支持することにより、先端工具４０に作用する反力を受け止めることができる。トルクは、先端工具４０の回転軸からの距離と、支持バー５２のうちの上記距離に対応する部分にかかる力を掛け合わせたものであるので、先端工具４０の回転軸から最も離れた支持バー５２の先端部を支持することにより、先端工具４０に作用する反力を受け止めやすくなる。なお、図１に示す構成において、減速ユニット３０から上方に延びる連結バー５１ｂに支持バー５２を装着し、この支持バー５２を支持することもできる。上述したように、作業者によるグリップ部１１の保持と、支持バー５２の支持とによって、先端工具４０に作用する反力を受け止めやすくなり、先端工具４０を回転させやすくなる。

なお、本実施形態では、反力受け本体５１及び支持バー５２を別々の部品として構成したが、反力受け本体５１及び支持バー５２を一体的に構成してもよい。ただし、反力受け本体５１及び支持バー５２を別体で構成することにより、反力受け５０を反力受け本体５１及び支持バー５２に分解してコンパクトにまとめることができ、反力受け５０の持ち運び等が容易になる。

本実施形態では、反力受け本体５１に２つの連結バー５１ｂを設けているが、１つの連結バー５１ｂを設けるだけでもよい。この場合には、上述したように、連結バー５１ｂが下方に延びるように、反力受け本体５１を減速ユニット３０に装着することができる。ここで、反力受け本体５１を減速ユニット３０に装着したとき、連結バー５１ｂは、減速ユニット３０の回転軸と直交する方向に延びる。なお、連結バー５１ｂが延びる方向は、減速ユニット３０の回転軸に対して傾斜していてもよい。

本実施形態では、２つの連結バー５１ｂのうち、下方に延びる連結バー５１ｂだけに支持バー５２を固定しているが、これに限るものではない。すなわち、上方に延びる連結バー５１ｂにも支持バー５２を固定することができる。この場合には、２つの連結バー５１ｂにそれぞれ固定された２つの支持バー５２を用いて、先端工具４０に作用する反力を受け止めることができる。また、２つの支持バー５２を支持することにより、１つの支持バー５２を支持する場合に比べて、先端工具４０の回転軸がぶれることを抑制しやすくなり、先端工具４０が被加工材の目標位置（例えば、樹幹の中心に位置する随）に達するように、先端工具４０の回転軸を所望の向きで保ち続けることができる。なお、上方に延びる連結バー５１ｂに固定される支持バー５２としては、中空構造を有する成長錐のハンドル（背景技術で説明したハンドル）を用いることができる。

本実施形態の工具装置１を用いて、樹木のコアサンプルを採取するとき、先端工具４０としては、成長錐の一部を構成する錐を用いることができる。成長錐は、上述したように、錐、抽出棒およびハンドルによって構成されている。錐は中空構造を有しており、錐の先端には開口部が形成されているとともに、錐の先端側の外周面にはネジ部が形成されている。動力工具１０を作動させて先端工具（錐）４０を時計回りに回転させると、先端工具（錐）４０の先端部が樹木の内部に向かって進入する。これにより、先端工具（錐）４０の内部に、樹木のコアサンプルを取り込むことができる。

先端工具（錐）４０の先端部を樹木内部の目標位置まで進入させた後では、樹木のコアサンプルを取り出すために、先端工具（錐）４０の基端部を第２ソケット２２から取り外す。そして、先端工具（錐）４０の基端部にハンドル（不図示）を取り付け、基端部側から先端工具（錐）４０の内部に抽出棒を挿入した後に、ハンドルを反時計回りに１回転させることにより、先端工具（錐）４０の先端部付近で樹幹とつながっているコアを樹幹から切り離す。そして、先端工具（錐）４０の内部から抽出棒を引き出せば、樹木のコアサンプルを抽出棒に載せた状態で取り出すことができる。

先端工具（錐）４０の先端部付近で樹幹とつながっているコアを樹幹から切り離すとき、先端工具（錐）４０の基端部に取り付けられるハンドル（不図示）を用いる代わりに、図５に示す反力受け本体５１を用いることができる。図５において、反力受け本体５１は、先端工具（錐）４０の基端部が挿入される接続孔５１ｄを有する。接続孔５１ｄは、先端工具（錐）４０の基端部に沿った形状に形成されている。

第２ソケット２２が取り外された先端工具（錐）４０の基端部を接続孔５１ｄに挿入した後、先端工具（錐）４０の回転軸の周りで反力受け本体５１を回転させれば、先端工具（錐）４０の先端部付近で樹幹とつながっているコアを樹幹から切り離すことができる。ここで、反力受け本体５１を金属で形成すれば、反力受け本体５１の強度を向上させることができ、反力受け本体５１を回転させるときに、反力受け本体５１が塑性変形することを防止できる。

なお、図５に示す例では、反力受け本体５１に２つの接続孔５１ｄが形成されているが、接続孔５１ｄの数は適宜決めることができる。すなわち、接続孔５１ｄの数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。複数の接続孔５１ｄを形成する場合には、反力受け本体５１の長手方向（図５の上下方向）に沿って複数の接続孔５１ｄを並べることができる。

樹木のコアサンプルを取り出した後、先端工具（錐）４０を樹木の内部に進入させたときの先端工具（錐）４０の回転方向とは逆方向（例えば、反時計方向）に先端工具（錐）４０を回転させると、先端工具（錐）４０の先端に形成されたネジ部が樹木と係合することにより、先端工具（錐）４０を樹木から引き抜くことができる。先端工具（錐）４０を樹木から引き抜くときにも、本実施形態の工具装置１を用いることができる。ここで、減速ユニット３０によって先端工具（錐）４０の回転トルクを増幅させることにより、先端工具（錐）４０を樹木から容易に引き抜くことができる。

一方、樹木の内部が腐朽している場合等であって、先端工具（錐）４０のネジ部が腐朽部分に位置している場合には、先端工具（錐）４０のネジ部が樹木と係合できなくなるため、先端工具（錐）４０が空転してしまい、先端工具（錐）４０を樹木から引き抜けなくなってしまうことがある。この場合には、文献「An Extractor Device for Stuck or Broken Increment Borers，N. J. Loader and J. S. Waterhouse，Tree-Ring Research Jul 2014， Vol. 70, Issue 2, pg(s) 157-160」に記載の抜取装置（Extractor Device）を用いて、先端工具（錐）４０を樹木から引き抜くことができる。この抜取装置では、樹木から突出している先端工具（錐）４０の一部をチャックで掴み、樹木から離れる方向にチャックを移動させることにより、先端工具（錐）４０を樹木から引き抜くことができる。ここで、樹木から離れる方向にチャックを移動させる構造は、上記文献に記載されている構造に限るものではなく、チャックを移動させるときの反力を樹木で受けるような構造であればよい。

樹木のコアサンプルを採取するときには、ロープを使用することができる。具体的には、図６に示すように、樹木Ｗの周囲に沿ってロープＲ１を配置し、ロープＲ１の一端を第２ソケット２２の一対のリング部２２ｂに順番に通した後、ロープＲ１の一端をロープＲ１の他端に結びつけて、ロープＲ１をループ状にする。なお、ロープＲ１は、第２ソケット２２の一対のリング部２２ｂに取り付けることができればよく、上述した方法に限るものではない。例えば、ロープＲ１の両端を一対のリング部２２ｂにそれぞれ通して、ロープＲ１を一対のリング部２２ｂに固定することができる。

ロープＲ１を両方のリング部２２ｂに通した状態において、先端工具（錐）４０を回転させると、第２ソケット２２の回転に応じて、先端工具（錐）４０の外周面にロープＲ１が巻きつけられる。このようにロープＲ１を先端工具（錐）４０の外周面に巻きつけることにより、ロープＲ１を樹木Ｗの表面に締め付けて、第２ソケット２２を樹木Ｗに近づく方向に移動させることができるため、第２ソケット２２を介して、先端工具（錐）４０の先端部を樹木Ｗに押し付けることができる。先端工具（錐）４０の先端部を樹木Ｗに押し付けることにより、樹木Ｗの内部に先端工具（錐）４０の先端部を容易に挿入させることができる。

先端工具（錐）４０の先端部が樹木Ｗの内部に挿入するときには、上述したように、先端工具（錐）４０が樹木Ｗからの反力を受けることにより、この反力が作用する方向に反力受け５０が回転してしまう。そこで、作業者Ｏの脚によって、反力受け本体５１の下方に位置する支持バー５２を支持することにより、反力受け５０の回転を防止して、樹木Ｗからの反力を受け止めることができる。なお、作業者Ｏは、図７に示す姿勢において、反力受け本体５１の下方に位置する支持バー５２を作業者Ｏの脚で支持することにより、反力受け５０の回転を防止して、樹木Ｗからの反力を受け止めることができる。

支持バー５２を支持する手段は、作業者Ｏの脚に限るものではなく、反力受け５０の回転に伴う支持バー５２の移動を阻止できるものであればよい。

例えば、図６に示すように、反力受け本体５１の上方に位置する支持バー５２（例えば、支持バー５２の上端部）にロープＲ２の一端を結び付け、ロープＲ２を作業者Ｏの身体の背後に回した後に、ロープＲ２の他端を、反力受け本体５１の下方に位置する支持バー５２（例えば、支持バー５２の下端部）に結び付ける。これにより、反力受け５０が樹木Ｗからの反力を受けて回転しようとするときには、２つの支持バー５２に結びつけられたロープＲ２を作業者Ｏの胴体により支持することによって、２つの支持バー５２の移動を抑制して、より安定的に反力受け５０の回転を抑制することができる。反力受け５０の下方に位置する支持バー５２を支持するとき、支持バー５２の先端部は、地面Ｇに接触していてもよいし、地面Ｇから離れていてもよい。

一方、樹木Ｗの周囲に配置されたロープ（不図示）の両端部を２つの支持バー５２に固定しておき、作業者Ｏがロープの一端側を掴むことにより、反力受け５０の回転に伴う支持バー５２の移動を阻止することができる。ここで、各支持バー５２には、ロープの端部を固定するための固定部を形成しておくことが好ましい。固定部としては、例えば、支持バー５２の表面に設けられるフック又はリングや、ロープを通すための貫通孔が挙げられる。

本実施形態では、図３に示すように、第２ソケット２２の外周面にリング部２２ｂを設けているが、これに限るものではない。すなわち、図６に示すロープＲ１を第２ソケット２２に取り付けることができればよい。例えば、図８に示すように、第２ソケット２２に貫通孔２２ｄを形成し、貫通孔２２ｄにロープＲ１を通してロープＲ１を第２ソケット２２に取り付けることができる。ここで、貫通孔２２ｄは、連結溝２２ｃと干渉しない位置に形成すればよい。一方、図３に示すリング部２２ｂの代わりに、ロープＲ１を引っ掛けるためのフックなどの突起部（本発明の係合部に相当する）を第２ソケット２２の外周面に設けることもできる。

一方、図９及び図１０に示す第２ソケット２２を用いることができる。図１０は、先端工具４０の側から第２ソケット２２を見たときの図である。第２ソケット２２はフランジ部２２ｅを有しており、フランジ部２２ｅには、図６に示すロープＲ１を通すための一対の貫通孔２２ｆが形成されている。図１０に示すように、一対の貫通孔２２ｆの間に連結溝２２ｃが形成されている。

本実施形態では、支持バー５２の長さを一定としているが、支持バー５２の長さを変更可能とすることもできる。具体的には、支持バー５２を、複数のサブバーによって構成するとともに、一方のサブバーの内部に他方のサブバーを収容できる構成とし、これらのサブバーを支持バー５２の長手方向に相対的に移動させるようにすれば、支持バー５２の長さを変更することができる。支持バー５２の長さを変更した後では、複数のサブバーが相対的に移動しないように複数のサブバーを互いに固定すればよい。

具体的には、作業者Ｏによって操作される操作部材を支持バー５２に設けておき、操作部材の操作によって、複数のサブバーの相対的な移動を許容させたり、複数のサブバーを互いに固定させたりすることができる。操作部材としては、例えば、ノブ付きのボルトを用いることができる。ここで、外側に配置されたサブバーをボルトが貫通し、内側に配置されたサブバーの外面にボルトの先端部を接触させる。ボルトを締め付ければ、複数のサブバーを互いに固定することができ、ボルトを緩めれば、複数のサブバーを相対的に移動させることができる。

これにより、先端工具４０を使用する位置（図６又は図７に示す地面Ｇからの高さ）に応じて、支持バー５２の長さを調整することができ、先端工具４０を用いた作業を効率良く行うことができる。工具装置１を使用するときに、支持バー５２の下端が地面Ｇに接するように支持バー５２の長さを調節した場合、動力工具１０、第１ソケット２１、減速ユニット３０、反力受け本体５１及び第２ソケット２２の総重量を、支持バー５２で支えることができる。これにより、作業者Ｏが動力工具１０などを地面Ｇから離れた所定位置に持ち上げ続ける必要が無いため、作業者の肉体的負担が軽減される。

本実施形態では、支持バー５２が反力受け本体５１に固定されているが、支持バー５２を反力受け本体５１に対して回動させることもできる。以下、支持バー５２及び反力受け本体５１を相対的に回転させる構造（２つの構造）について説明する。なお、支持バー５２については、上述したように支持バー５２の長さを一定としてもよいし、支持バー５２の長さを変更可能としてもよい。

第１の構造について、図１１を用いて説明する。図１１において、反力受け本体５１及び支持バー５２は、軸部材５３を中心に回転可能に連結されている。軸部材５３の回転軸は、先端工具４０の移動方向（図１１の左右方向）及び反力受け本体５１が延びる方向（図１１の上下方向）と直交する方向（言い換えれば、図１１の紙面と直交する方向）に延びている。

図１１に示す構造によれば、先端工具４０が矢印Ｄ１の方向（被加工材に近づく方向）に移動したとき、支持バー５２を矢印Ｄ２の方向に回転させることができる。ここで、先端工具４０に作用する反力を受けるために、支持バー５２の先端部（下端部）を支持すれば、支持バー５２を支持する位置を変更することなく、先端工具４０の移動方向Ｄ１に反力受け本体５１を移動させることができる。これにより、先端工具４０や反力受け本体５１を矢印Ｄ１の方向にスムーズに移動させることができる。

次に、第２の構造について、図１２を用いて説明する。図１２は、先端工具４０の回転軸方向から反力受け５０を見たときの図である。

図１２において、反力受け本体５１及び支持バー５２は、軸部材５４を中心に回転可能に連結されている。軸部材５４の回転軸は、先端工具４０の回転軸と平行である。ここで、反力受け本体５１の連結バー５１ｂ及び支持バー５２の連結部分において、バネを用いたトグル機構５５を設けることができる。トグル機構５５は、トルクレンチで用いられている公知の機構であり、所定のトルクに到達したときに、反力受け本体５１の連結バー５１ｂ及び支持バー５２を相対的に回転させるものである。

図１２に示す構造によれば、反力受け本体５１に作用するトルクが、トグル機構５５によって設定された所定トルクに到達するまでは、反力受け本体５１及び支持バー５２は、トグル機構５５のバネの付勢力を受けて一体的に移動可能である。一方、反力受け本体５１に作用するトルクが所定トルクに到達したときには、反力受け本体５１及び支持バー５２が、トグル機構５５のバネの付勢力に抗して、軸部材５４を中心に相対的に回転する。具体的には、支持バー５２は、反力受け本体５１に対して矢印Ｄ３の方向に回転する。作業者は、反力受け本体５１及び支持バー５２の相対的な回転を認識することにより、反力受け本体５１に作用するトルクが所定トルクに到達したことを把握することができる。

次に、第２ソケット２２の他の構造について、図１３～図１５を用いて説明する。図１３は、第２ソケット２２の断面図である。図１４及び図１５では、後述するストッパ部材２２４の位置を主に示している。

第２ソケット２２は、第１サブソケット２２１及び第２サブソケット２２２を有する。第１サブソケット２２１は、減速ユニット３０と連結されるスプライン部２２１ａ（図３に示すスプライン部２２ａに相当する）と、先端工具４０の基端部が挿入される凹部２２１ｂとを有する。第２サブソケット２２２は、先端工具４０が貫通する貫通孔２２２ａを有する。

第１サブソケット２２１及び第２サブソケット２２２は、図１４及び図１５に示すボルト２２３によって固定されており、図１３に示すように、第１サブソケット２２１及び第２サブソケット２２２の間には、ストッパ部材２２４が配置されている。図１３に示すように、軸部材２２５は、第２サブソケット２２２、ストッパ部材２２４及び第１サブソケット２２１を貫通しており、ストッパ部材２２４は、軸部材２２５を中心に回転する。

第２ソケット２２には、ボールプランジャ２２６が組み込まれている。具体的には、ボールプランジャ２２６は、第１サブソケット２２１及び第２サブソケット２２２の間に配置されている。ストッパ部材２２４が図１４に示す位置（固定位置という）にあるとき、ボールプランジャ２２６の先端に設けられたボール又はピン（不図示）は、ストッパ部材２２４に形成された穴部２２４ａと係合する。これにより、ストッパ部材２２４は、固定位置に保持される。ストッパ部材２２４は、先端工具４０の外周面に沿って形成された係合部２２４ｂを有しており、ストッパ部材２２４が固定位置にあるとき、係合部２２４ｂは、先端工具４０の基端部の外周面に形成された溝部４０ａ（図１３参照）と係合する。

ストッパ部材２２４は取手部２２４ｃを有しており、ストッパ部材２２４が固定位置にあるとき、取手部２２４ｃは第２ソケット２２の外側に突出する。作業者が取手部２２４ｃを保持して図１４に示す矢印Ｄ４の方向にストッパ部材２２４を回転させると、ストッパ部材２２４の穴部２２４ａがボールプランジャ２２６から外れることにより、ストッパ部材２２４を図１５に示す位置（固定解除位置という）まで回転させることができる。ここでいう固定解除位置とは、図１５に示すストッパ部材２２４の位置に限るものではなく、ストッパ部材２２４の係合部２２４ｂが先端工具４０の溝部４０ａから退避した位置である。ストッパ部材２２４を固定解除位置まで移動させれば、先端工具４０を第２ソケット２２から取り外すことができる。

ストッパ部材２２４が固定位置にあるとき、係合部２２４ｂが先端工具４０の溝部４０ａに係合することにより、先端工具４０が第２ソケット２２から抜けることを防止できる。これにより、例えば、先端工具（錐）４０の先端部を樹木の内部に進入させた後、先端工具４０を第２ソケット２２に固定したままの状態において、先端工具４０を樹木から引き抜くことができる。例えば、第２ソケット２２を樹木から離れる方向に移動させれば、先端工具４０を樹木から引き抜くことができる。第２ソケット２２を樹木から離れる方向に移動させる手段としては、例えば、第２ソケット２２にロープを引っ掛け、このロープを引っ張ることにより、第２ソケット２２を樹木から離れる方向に移動させることができる。

上述したように、先端工具４０を樹木から引き抜くときには、先端工具４０を樹木の内部に進入させたときの先端工具４０の回転方向とは逆方向に先端工具４０を回転させることができる。しかし、樹木の内部が腐朽している場合には、先端工具４０が空転することにより、先端工具４０を樹木から引き抜けなくなる。ストッパ部材２２４を用いて先端工具４０を第２ソケット２２に固定しておけば、反力受け本体５１および支持バー５２を水平にして、２つの支持バー５２をそれぞれ１人の作業者が掴んで樹木から離れる方向に引っ張ることにより、先端工具４０のねじ部が樹木と係合する位置まで先端工具４０を引き出すことができる。

次に、第２ソケット２２の他の構造について、図１６～図１９を用いて説明する。図１６は、第２ソケット２２の一部の構造を示す斜視図であり、図１７は、第２ソケット２２に先端工具４０が取り付けられた状態を示す概略図である。図１８及び図１９は、第２ソケット２２を固定するためのクランプを示す図である。

図１６に示すように、第２ソケット２２は、第１サブソケット２２０１と、第２サブソケット２２０２と、ストッパ部材２２４１を有する。第１サブソケット２２０１は、先端工具４０の基端部が収容される凹部２２０１ａを有する。第２サブソケット２２０２は、溝部２２０１ａの上方に配置され、第２サブソケット２２０２の下端面及び第１サブソケット２２０１の凹部２２０１ａによって、先端工具４０の基端部が囲まれる。

ストッパ部材２２４１は、図１６に示す矢印Ｄ５の方向に移動させることにより、第１サブソケット２２０１の一端面２２０１ｂ及び第２サブソケット２２０２の一端面２２０２ａに沿って配置される。ストッパ部材２２４１は、先端工具４０の外周面に沿って形成された係合部２２４１ａを有しており、係合部２２４１ａは、先端工具４０の基端部に形成された溝部４０ａ（図１７参照）に係合する。ここで、先端工具４０の基端部を凹部２２０１ａに収容するときには、先端工具４０の溝部４０ａを、第１サブソケット２２０１及び第２サブソケット２２０２の外部に位置させる。これにより、先端工具４０の溝部４０ａに係合部２２４１ａを係合させることができる。

図１７は、先端工具４０の基端部に第１サブソケット２２０１及び第２サブソケット２２０２を取り付けるとともに、先端工具４０の溝部４０ａに係合部２２４１ａを係合させた状態を示す。図１７は、図１６に示す矢印Ｄ６の方向から第１サブソケット２２０１を見た図である。図１７に示すように、第１サブソケット２２０１は、スプライン部２２ａを備えたケース２２ｇに固定されている。ストッパ部材２２４１を先端工具４０の溝部４０ａに係合させたとき、ストッパ部材２２４１は、第１サブソケット２２０１の一端面２２０１ｂ及び第２サブソケット２２０２の一端面２２０２ａに当接する。これにより、先端工具４０が第２ソケット２２から抜けることを防止することができる。

次に、第１サブソケット２２０１及び第２サブソケット２２０２を固定するための機構（クランプ）について説明する。図１８及び図１９に示すクランプ６０を用いることにより、第１サブソケット２２０１及び第２サブソケット２２０２を互いに固定することができる。クランプ６０は、第１サブソケット２２０１が固定された第１アーム６１と、第２サブソケット２２０２が固定された第２アーム６２とを有する。第１アーム６１の一部（中央部）は第１サブソケット２２０１の外周面に沿った形状に形成されており、第２アーム６２の一部（中央部）は第２サブソケット２２０２の外周面に沿った形状に形成されている。

第１アーム６１の一端部及び第２アーム６２の一端部は、リンク６３を介して接続されている。ここで、第１アーム６１の一端部及びリンク６３が回転可能に接続されているとともに、第２アーム６２の一端部及びリンク６３が回転可能に接続されている。第１アーム６１の他端部には、リンク６４を介してレバー６５が接続されている。ここで、第１アーム６１の他端部及びリンク６４が回転可能に接続されているとともに、リンク６４及びレバー６５の基端部が回転可能に接続されている。

クランプ６０を図１８に示す状態（固定状態という）とすることにより、第１サブソケット２２０１及び第２サブソケット２２０２を固定することができる。また、クランプ６０を図１９に示す状態（固定解除状態という）とすることにより、第１サブソケット２２０１及び第２サブソケット２２０２を離すことができる。クランプ６０が固定解除状態にあるとき、第１サブソケット２２０１の凹部２２０１ａに先端工具４０の基端部を収容することができる。

１：工具装置、１０：動力工具、１１：グリップ部、１２：角ドライブ、
１３：スイッチ、２１：第１ソケット、２２：第２ソケット、
３０：減速ユニット、３１：第１減速機構、３２：第２減速機構、
３３：ケース、
４０：先端工具、５０：反力受け、５１：反力受け本体、５２：支持バー

Claims (15)

1. 入力されたトルクを増加させる減速ユニットと、
   前記減速ユニットからの動力を受けて回転する先端工具と、
   前記減速ユニットに固定され、前記先端工具の回転時に発生する反力を作業者に受け止めさせるための反力受けと、
   前記先端工具の基端部が装着され、前記減速ユニットからの回転力を受けて前記先端工具とともに回転するソケットと、を有し、
   前記ソケットは、前記先端工具の回転によって穿孔される被加工材に巻き付けられるロープと係合する係合部を有することを特徴とする工具装置。
2. 前記反力受けは、前記先端工具の回転軸と直交する方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の工具装置。
3. 前記工具装置は、さらに
   前記先端工具の基端部を前記ソケットに固定するためのストッパ部材を有し、
   前記ストッパ部材は、前記先端工具の外面に形成された溝部と係合するとともに前記ソケットに当接することにより、前記ソケットからの前記先端工具の抜けを阻止することを特徴とする請求項１または２に記載の工具装置。
4. 前記ストッパ部材は、前記ソケットに対して回転可能に取り付けられており、前記先端工具の前記溝部と係合する位置と、前記先端工具の前記溝部から退避した位置との間で回転することを特徴とする請求項３に記載の工具装置。
5. 前記反力受けは、
   前記減速ユニットに固定される第１反力受けと、
   前記第１反力受けに着脱可能に装着される、少なくとも１つの第２反力受けと、
   を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の工具装置。
6. ２つの前記第２反力受けは、前記第１反力受けにおける互いに異なる位置に装着されるとともに、前記先端工具の回転軸に対して直交する方向に沿って配置されることを特徴とする請求項５に記載の工具装置。
7. 前記反力受けは、
   前記減速ユニットに固定される第１反力受けと、
   前記先端工具の回転軸に直交する方向に延びる第２反力受け回転軸を中心に基端部が前記第１反力受けに対して回転可能に連結された第２反力受けと、を有し、
   前記先端工具の前記回転軸の方向における一方側に向かって前記第１反力受けが移動したとき、前記第２反力受けは、前記先端工具の前記回転軸の方向における他方側に向かって回転し、前記第１反力受けに対して、前記他方側に傾斜することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の工具装置。
8. 前記第２反力受けは、
   前記第２反力受けの長手方向に沿って相対的に移動可能な複数の棒状部材と、
   前記複数の棒状部材の相対的な移動を許容させる位置と、前記複数の棒状部材を固定させる位置とに、作業者によって操作される操作部材と、
   を有することを特徴とする請求項５から７のいずれか１つに記載の工具装置。
9. 前記第１反力受けは、前記先端工具の基端部が挿入されることにより、前記先端工具の基端部と接続される接続孔を有することを特徴とする請求項５から８のいずれか１つに記載の工具装置。
10. 入力されたトルクを増加させる減速ユニットと、
    前記減速ユニットからの動力を受けて回転する先端工具と、
    前記減速ユニットに固定され、前記先端工具の回転時に発生する反力を作業者に受け止めさせるための反力受けと、を有し、
    前記反力受けは、
    前記減速ユニットに固定される第１反力受けと、
    前記第１反力受けに着脱可能に装着される、少なくとも１つの第２反力受けと、を有し、
    前記第１反力受けは、前記先端工具の基端部が挿入されることにより、前記先端工具の基端部と接続される接続孔を有することを特徴とする工具装置。
11. 前記先端工具は、成長錐に用いられる中空構造の錐であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載の工具装置。
12. 前記減速ユニットは、動力工具と連結され、前記動力工具から入力されたトルクを増加させることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の工具装置。
13. 入力されたトルクを増加させる減速ユニットに固定され、前記減速ユニットからの動力を受けて先端工具が回転するときに発生する反力を作業者に受け止めさせる反力受けであって、
    前記減速ユニットに固定される第１反力受けと、
    前記第１反力受けに着脱可能に装着される、少なくとも１つの第２反力受けと、を有し、
    前記第１反力受けは、前記先端工具の基端部が挿入されることにより、前記先端工具の基端部と接続される接続孔を有することを特徴とする反力受け。
14. 前記第２反力受けは、
    前記第２反力受けの長手方向に沿って相対的に移動可能な複数の棒状部材と、
    前記複数の棒状部材の相対的な移動を許容させる位置と、前記複数の棒状部材を固定させる位置とに、作業者によって操作される操作部材と、
    を有することを特徴とする請求項１３に記載の反力受け。
15. 前記反力受けは、前記先端工具の回転軸と直交する方向に延びた状態で前記減速ユニットに固定されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の反力受け。

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