JPH08511996A - 軽量自己絶縁複合工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 工具先端部（１４）の先端部柄部（１４Ｂ）の周囲に電気絶縁材料の工具柄部（１６）を成形した、軽量自己絶縁複合手工具（１０）。工具先端部（１４）は、先端部柄部（１４Ｂ）上に作業端部（１４Ｃ）を有する。軸方向応力及び捩り応力に抗するように、先端部柄部（１４Ｂ）内に、物理的結合カプリングが成形される。工具柄部（１６）の周面に沿って、予め成形された取り替え可能な弾性カバー（１８）が滑合される。先端部（１４）の作業端部は、カバー（１８）のスナップ嵌め突起（４８）を受容する円周溝（２６）を備える。工具柄部（１６）は、母材内に埋め込まれた非導電性補強フィラメント（Ｆ）の編組複合体でもよい。先端部柄部（１４Ｂ）は、工具柄部（１６）のフィラメント（Ｆ）と母材端部とを先端部柄部（１４Ｂ）上に保持するために、僅かな角度を成して後方に幅が拡がった環状凹部（３３）を有する。前端部を有するコア（１２）は、先端部柄部の内孔（３８）内に楔留めされる。

Description

【発明の詳細な説明】 軽量自己絶縁複合工具 発明の分野 本発明は、軽量手工具に関し、特に、高軸方向強度且つ高捩り強さを有する接 合部即ちカプリングを介して断面略円形の金属工具先端部に対する工具柄部の連 結度を高めた、編組又は巻繊形態の軽量自己絶縁複合工具柄部に関する。発明の背景 従来、良心的な雇用者は、その従業員の安全性に対して関心を払ってきた。加 えて、近年廃疾や医療にかかるコストが急騰したので、雇用者は、作業場の安全 性を改善することにより、大きな経済的利益を実現することができる。様々な業 界で、従業員は、筋肉や骨格の損傷を経験することも多い。例えば、連邦職業安 全健康管理局は、従業員補償として支払われた腰部損傷に対する支出は、医療そ の他の直接経費の名目で、１９８６年には総額３００億ドルにも登った、と報告 している。更に、今世紀の末までに、従業員補償として支払われる費用のうち約 半分は、筋肉及び骨格に関する損傷の治療費に当てられることになろう、とも報 告されている。通電可能な機器を修理する作業員は、火傷或いは感電死の危険に さえ絶えず晒される。これらの事故及び損傷の多くは、直接的或いは間接的に、 作業場における一般手工具の使用に由来している。 ある大手電力会社の安全担当者は、彼らの架線作業員の一部の工具セットの重 さが７０ポンド（３１．７５ｋｇ）にもなる、と報告している。特に、屋外作業 や電柱に上る等のストレスの多い環境に従事する作業員の場合、筋肉及び骨格の 損傷の高い発生率は、過度の重量に直接起因していた。更に、絶縁手工具は、第 一に通電電気部晶に不注意に触れることで感電の可能性がある、第二に通電部品 間の橋絡による位相間の又は位相から地面へのフラッシュオーバ或いは工具の非 絶縁部による通電部品から地面へのフラッシュオーバの可能性があり、かかる事 故がユーザの火傷や目の損傷の危険に繋がる、第三にユーザが絶縁テープや熱収 縮材を使って自身の個人用手工具を不十分に絶縁する可能性がある、第四に、金 属工具が通電部品と偶然接触することで電気機器を損傷させる可能性がある、と いった危険度の高い諸環境に対して安全を確保する有益な手段を提供する、とい うことも報告された。更に、変圧器の一次側はヒューズを取り付けられていない ので、不十分に絶縁された工具が不適当な位置に来た場合、機器に多大な損傷を もたらすと共に作業員を危険な作業環境に置くことになる、ということも指摘さ れた。 電気関連作業員のためのより安全な手工具の必要性に答えて、国際電気標準会 議は、交流１０００ボルト、直流１５００ボルトまでの通電作業用手工具に適用 される標準を規定した（ＩＥＣ９００）。この標準に従った現在入手可能な手工 具は、典型的には、従来の金属柄部を一層又は二層のプラスチック絶縁材料で被 覆したものである。これは、電気的危険に対して十分な保護を与えることができ るが、所謂絶縁工具は、実際には、標準的な手工具よりも重く嵩張る。更に、そ れらの長期信頼性は、破断、磨耗の可能性、及び絶縁材料の表面に汚染物質が埋 まる可能性の故に、保証されない。この結果、より安全な手工具を作業員に提供 したいという雇用者の願いは、大きな困難を伴うことになる。絶縁材料は損傷し 易いために、工具の絶縁性能を頻繁に点検し、再検査を行う必要がある。実際に は、これは、手工具の数が余りに多く工具毎にログを維持することが困難なため に、事実上不可能である。更に、工具の絶縁性能を台無しにする切断はいつでも 起こり得るので、絶縁性能が絶対に損なわれないということを保証し得る安全点 検期間は、実際には存在しない。先に述べたように、絶縁手工具は、その重量と 体積が増加するので、実際には、工具の重量的課題と人間工学的課題を悪化させ てしまう。即ち、電気的危険に対する安全性の向上は、その他の安全性を多少犠 牲にして達成されている。 従って、全作業員を利する重量の低減を達成して実用的な自己絶縁手工具を提 供することにより、作業場の安全性を大いに高めることが本発明の目的である。発明の概要 本発明は、一般的な手工具の重量を最大７０％減少させる手段を提供する。こ れにより、二つの安全性上の目的を達成することができる。第一に、作業員の工 具ベルト及び工具袋の重さにより筋肉及び骨格を損傷する可能性が直接に減少す る。第二に、本発明の軽量工具は、梯子上に立つ、電柱上で作業する等危険が大 きい状況でも作業員が工具を容易に取り扱うことができる、画期的な形式の工具 保持装置を実現可能にする。 本発明は、更に、電気的危険に対して、高度の安全性を提供する。既存の絶縁 工具とは対照的に、本発明は、ほぼ完全に自己絶縁材料から形成することができ る、一般的な手工具を提供する。金属等の導電性材料から形成する必要があるの は、工具の作業端部の僅かな露出部のみである。従って、工具及び把手のほぼ全 体が、全て電気絶縁材料から構成される。本発明のもう一つの安全性上の特徴は 、取り替え可能な絶縁カバーの使用である。このカバーは、既存の絶縁工具の信 頼性を制限する二つの一般的な危険に対する、解決手段を提供する。第一に、電 力会社の作業安全担当者は、高電圧環境下では、工具の絶縁性能が工具の表面清 浄度や一体性に大きく依存する、ということを指摘している。手工具は、使用時 にしばしば磨耗したり擦られたり衝撃を受けたりするので、本発明は、ユーザに 工具表面を直ちに更新し得る構造を提供し、それにより、無垢の表面がいつでも 得られるようにしている。更に、工具の構造柄部から絶縁カバーの機能を分離す ることにより、異なる材料を用いてそれぞれ最良の特性を利用することができる 。換言すれば、カバーとしては最適な電気絶縁材料を用い、工具先端部に力やト ルクを伝達しなければならない工具の柄部や本体としては最適な構造材料を用い てもよい。 以下の詳細な開示から明らかなように、本発明は、用途に応じて、低熱伝導性 材料を用いる（冷寒気候での作業の安全のため）、全体を非スパーク材料にする 、全体を非磁性材料にする、等他の安全上の特徴を提供すると共に、重量の減少 が最終的な電気絶縁性能より重要な意味を有する市場用には中空コアを任意で設 けている。図面の簡単な説明 図１は、本発明の好適な実施形態を形成する軽量自己絶縁複合柄部螺子廻しの 分解組立図であって、射出成形熱可塑性把手と編組又は巻繊構造複合工具柄部と の間の接合部を示すために一部を破断した図である。 図２は、図１の螺子廻しの金属工具先端部の端面図である。 図３は、図１の螺子廻しの、編組又は巻繊構造複合工具柄部の一部と工具先端 部の拡大縦断面図である。 図４は、図３の螺子廻しの、線４−４に沿った横断面図である。 図５は、図１乃至図４の実施形態と同様の金属先端部柄部上に硬質棒状ポリマ 工具柄部が成形された本発明の第二の実施形態を形成する、図１の螺子廻しの変 形例の拡大断面図である。好適な実施形態の説明 本発明の基本的な特徴は、本発明の二つの実用的な実施形態を形成する、軽量 自己絶縁螺子廻し内に組み込まれる軽量自己絶縁複合工具柄部により説明される 。図１及び図５の手工具即ち螺子廻し１０及び１０′は、それぞれ、改良された 自己絶縁手工具の一般的な構造内容を示すが、本発明は、ナット廻し、アレンレ ンチ、トークス（商標）ドライバ、ラチェット延長部、レンチハンドル等、螺子 廻し以外の手工具にも適用可能である。図面に示されて以下説明する二つの実施 形態については、同一素子に対し同一の参照符号が用いられる。 図面の図１乃至図３を参照すると、第一の実施形態における電気的絶縁手工具 即ち螺子廻し１０は、好ましくは、射出成形コア即ちマンドレル１２を中心とし て対称又は非対称の編組複合柄部１６から形成される。編組複合柄部１６は、金 属工具先端部１４の金属工具先端部柄部１４Ｂの全体に亘り、編組されている。 中空管状の弾性柄部カバー１８は、好ましくは射出成形技術により別途成形され 、編組構造の複合工具柄部１６の外周上で軸方向に摺動されると共に好ましくは その外周上で展延される。更に、射出成形熱可塑性把手２０が、マンドレル１２ の後端部を覆っている。複合柄部１６は、柄部前端１６Ａから後端１６Ｂに向け て直径が増加するようにテーパが付いている。射出成形の弾性柄部カバー１８は 、好ましくは均一の厚さを有し、円錐状の内孔２２を備える。該内孔２２は、工 具複合柄部１６の円錐状の外周面２４と整合するが、図２及び図３のように組み 立てられるとき、弾性柄部カバー１８が摩擦握りに対して工具柄部１６の外周面 ２４上で僅かに展延するように、僅かに小さい寸法を有している。また、第一の 実施形態の複合工具柄部１６は、複合構造を形成するために、適当な樹脂Ｒに埋 込まれた電気絶縁材料フィラメントの繊維Ｆから対称に或いは非対称に編組して もよい。また、該フィラメントをテーパ付きマンドレル１２上に巻繊してもよい 。なお、金属工具先端部１４は、特に工具先端部柄部１４Ｂの領域で、固化可能 な樹脂Ｒの固化に先立ち金属工具先端部１４上に編組或いは巻繊して、補強繊維 即ちフィラメントＦを工具先端部柄部１４Ｂの外周面に高強度係合させるような 、外部形状を有する。これにより、軸方向に加わる引張及び圧縮力、及び補強フ ィラメントＦの巻繊又は編組及び樹脂Ｒの固化後金属工具先端部１４に対して複 合工具柄部１６を回転させる捩り力とに抗する、高強度物理的カプリングを形成 する（図３）。 工具先端部１４は、手工具の性質及び手工具の用途に応じて、種々の材料から 形成することができる。例えば、工具先端部は、クロム−バナジウム合金鋼、耐 腐食性工具用の１７−４ＰＨステンレス鋼、非スパーキング工具用のベリリウム −銅合金、及び超軽量工具用のチタン−６ＡＬ−４Ｖ、から形成してもよい。工 具先端部１４の製造に用いる金属は、最終的な手工具の強度、耐腐食性及び軽量 度等の観点から、必要に応じて容易に変更することができる。金属先端部１４は 、ユーザの手からファスナに或いは工具で調整されるその他対象物にトルクを伝 達するために、手工具の高耐磨耗性素子を構成する。 図３は、金属先端部１４の詳細と、複合柄部１６内の成形品への接続又は取付 の信頼性と強度を改善するためのその特徴と、を示す。金属先端部は、二つの部 分、即ち前方の作業端部１４Ａと、後方の金属先端部柄部１４Ｂと、から成る。 作業端部１４Ａは、次第に先細になり、平坦で幅の狭い螺子廻し刃部１４Ｃへと 続く。刃部１４Ｃでは、工具１０は、螺子廻しの形を採る。一方、先端部柄部１ ４Ｂは、作業端部１４Ａと先端部柄部１４Ｂとの間の接続領域で、略円筒状にな っている。作業端部１４Ａは、その後部に、傾斜肩部２８を画定する円周溝２６ を備える。該円周溝は、交換可能な弾性カバー１８の前端部の弾性突起４８に対 して、スナップ係止溝を構成する。突起４８は、展延可能な成形プラスチックカ バー１８の径方向拡大部から成り、円錐状の端面４８Ａを有する。該端面は、金 属先端部の作業端部１４Ａの外側に拡がった湾曲面１４Ｄと、結合する。溝２６ は、一定した直径を有する底部２６Ａを備えると共に、円錐状の径方向外側に拡 がった傾斜壁２７で後方が終端する。該傾斜壁２７は、径方向外側に突出する円 錐状のフランジを画定する。円錐面２７は、突起４８の円錐面４８Ｂと整合し、 突起４８の円周溝２６へのスナップ嵌めを容易にしている。円錐フランジ３０は 、先端部柄部１４Ｂ内の環状凹部３３により画定される径方向肩部３２により、 部分的に形成される。環状凹部３３は、円錐フランジ３０から後方に、金属先端 部１４の後縁部４２まで延びる。環状凹部３３は、好ましくは、環状凹部３３の 位置で先端部柄部１４Ｂの外周部５４並びにマンドレル１２の外周部５２の周囲 に補強フィラメントＦを編組することにより形成された、複合工具柄部１６の前 端部１６Ａを受容する。図１の好適な実施形態では、環状凹部３３は、先端部柄 部１４Ｂの円筒状の外周面５４により画定されておらず、外周面５４は、円錐状 の極めて浅い傾斜角を構成している。外周面５４は、肩部３２から約２°の保持 角αで、後方外側に拡がっている。保持角αにより、金属先端部柄部１４Ｂを複 合体１６に物理的に結合させることができる。図４の実施形態に見るように、好 ましくは、作業端部１４Ａに隣接して円周溝が設けられ、これにより、前記繊維 又はフィラメントＦの多重層から成ることが多い補強繊維の編組又は巻繊工程時 に、繊維又はフィラメントＦを堆積し易くしている。環状凹部３３は、補強繊維 又はフィラメントＦを編組又は巻繊した層の反転部を位置決めすると共に金属先 端部１４内のプッシュプル能力を提供するために、９１乃至図３の実施形態では 極めて浅い円周溝を構成する。保持角αが２°の場合、環状溝３３は、先端部柄 部１４Ｂの前端部近傍でより深くなっている。軸方向保持凹部即ち溝３３の平坦 な多角形壁の２°の傾斜は、フィラメントＦの反転が生じる編組又は巻繊フィラ メント補強樹脂含浸及び固化複合構造の前端部１６Ａで当該構造の妥当な生産性 を考慮しつつ、所望の軸力能力を提供するように、選定される。図３の空間４４ には、硬化を通じて固化する固体樹脂Ｒを充填する。 円錐フランジ３０の後方に位置する、金属先端部１４の残りの部分は、複数の 円周方向に離間したファセット３６から成り、金属先端部柄部１４Ｂの外周面５ ４の横断面に、多角形の輪郭を付与している。図３の線４−４に沿った横断面図 である図４から分かるように、多角的の輪郭は、五角形の形状を有し、接触圧を 介して確実なトルク伝達を可能にしている。多角形は、３乃至８本の範囲の辺か ら構成してよく、捩り力を工具１０の把手２０から金属先端部１４の作業端部１ ４Ａの螺子廻しブレード１４Ｃまで効果的に伝達している。図示実施形態におい ては、５枚のファセット３６が平面部３７を介して互いに円周方向に離間してお り、編組又は巻繊された複合補強繊維又はフィラメントＦと金属先端部１４との 間に確実な物理的結合カプリングを構成して、高トルク力を工具金属先端部１４ に伝達するようにしている。 好ましくは、先端部柄部１４Ｂを中空とし、円錐端部壁４０内において径方向 肩部３２の近傍で終端する円錐内孔３８により画定される皿形内部領域３９を構 成する。この内部領域３９は、金属先端部の重量を軽減すると共に、金属先端部 の円錐内孔３８の円錐周面部に整合する浅い円錐周面部５６と内部領域３９の円 錐端部壁４０に整合する円錐端部壁５８とを有する常設の或いは取り外し可能な マンドレル１２上に、金属先端部１４を位置決めする。金属先端部を常設の或い は取り外し可能なマンドレル１２上に確実に位置決めすることにより、フィラメ ント又はファイバＦの編組又は巻繊が容易となり、同時に、応力集中に繋がる結 果複合工具柄部１６と金属先端部１４との間の金属接合を余りに早く損傷せしめ る剛性の急激な変化を防いでいる。かくして、金属先端部１４は、樹脂Ｒ含浸編 組又は巻繊繊維Ｆの補強により、一体的に保持される。一般には、樹脂Ｒは、巻 繊又は編組された繊維Ｆの樹脂Ｒ含浸後の複合体の組立及び成形工程中に、同時 硬化される。マンドレルの周囲、及び環状凹部即ち溝３３を支持する先端部柄部 １４Ｂ部分の周囲に、樹脂支持繊維Ｆを編組してもよい。これにより、複合工具 柄部１６と金属先端部１４との間に、冗長性を持つ軸方向及び捩り物理的結合及 び接着結合の接続部即ちカプリングが形成される。図面の図１及び図３から分か るように、繊維補強された複合柄部１６は、把手の方に向かって直径が増加し、 円錐状の中空複合柄部１６のテーパは、編組又は巻繊工程を通じて容易に形成さ れる。その結果、手工具１０のこの主要素子の重量を著しく増すことなく、複合 工具柄部１６の強度及び捩り剛性を増加させることができる。工具の捩り剛性は 、トルク付与時に相当な巻き上げを要する工具の使用にユーザが抵抗感を覚えが ちであるので、重要である。かくして、複合柄部は、同様の効果的な剛性を付与 するように構成されるので、把手のみが成形プラスチック等の非金属から形成さ れ且つ螺子廻し柄部が該成形プラスチック把手内に埋め込まれた螺子廻し先端部 から遠く離れた端部を有する比較的重い金属棒である、従来の螺子廻し等の遥か に重い金属工具のように感じられる。 複合工具柄部１６の編組又は巻繊フィラメントＦは、典型的には、高強度、高 誘電繊維、例えばＥ−ガラス繊維（Ｅガラス）、Ｓ−２ガラス繊維（Ｓガラス） 、又はセラミック繊維である。工具１０の特定の要求条件に応じて、フィラメン トＦは、従来の二軸構成で、或いは従来の三軸構成で、或いは非対称構成で、編 組してもよい。また、繊維Ｆをマンドレル１２上に巻繊してもよい。剛性と強度 の問題を最優先させる場合は、フィラメント即ち繊維Ｆは、起伏を減少させた二 軸又は三軸構成で、巻繊又は編組してもよい。好適な編組複合柄部１６は、挿入 及び硬化母材材料の硬質状態への硬化することにより、完成される。図示された 母材材料は、樹脂Ｒである。一般に、かかる母材材料は、以下の特性、即ち少な くとも３５００００ｐｓｉ（２４６０５ｋｇ／ｃｍ²）の構造的に有用な弾性率 、低吸湿性、十分な屋外耐候性、更には最も重要なものとして、高絶縁耐力及び 耐アークトラック性を有することが好ましい。 適用可能な母材材料の例としては、ユニオンカーバイド社のＥＲＬ−４２２１ 脂環式エポキシ化合物、ダウケミカル社のデラケーン８０８４、改良ポリマ科学 社のシロキシレン、及びＰＥＴポリエステル、ポリスルフォン、ナイロン（登録 商標）等の高性能熱可塑性樹脂等の、エポキシ化合物又は樹脂がある。また、例 外的には、ガラス又はセラミック母材が有益で上述した母材材料に代わり得る場 合もある。本発明は、広くセラミック又はガラス母材複合体を含むものとする。 複合工具柄部１６は、複合材料製造技術で周知の方法、即ち、樹脂トランスフ ァ成形、湿式編組、湿式フィラメント巻繊、熱可塑性繊維との混合補強繊維の編 組又は巻繊及びそれに続く圧縮成形、のいずれかにより形成することができる。 ガラス及びセラミック母材複合体の場合、該複合体は、ゾル−ゲル変換及び粉末 スラリ含浸及びそれに続く圧縮成形等の周知の方法により、製造してもよい。 次に図１及び図３を参照すると、射出成形の取り替え可能誘電カバー１８によ り、ユーザは、汚れて損傷した射出成形カバー１８を新しいカバーと交換するこ とで、定期的に工具の外面を再生することができる。該カバーは、典型的には、 超高分子量ポリエチレン、ナイロン（登録商標）、ビニル系ポリマ等の、強靭な 高誘電熱可塑性材料から、射出成形される。図１乃至図３の実施形態において、 編組又は巻繊された複合工具柄部１６は、径方向内側前方を向いたベベル面６２ Ａにより画定される円周係止リップ６２を備える。該ベベル面６２Ａは、円錐フ ランジ３０の傾斜前面３０Ａに結合すると共に、円周溝の底面２９及び肩部２８ と共働して、取り替え可能なカバー１８の前縁突起４８の厚さに寸法決めされた 環状凹部を画定する。突起４８は、金属先端部１４上に位置決めされると、取り 替え可能なカバーの保持を可能にする。突起４８は、作業端部１４Ａの幅が拡が った湾曲面１４Ｄ上に載り、図３の円周溝２６にスナップ嵌めされる。更に、突 起４８の後方のカバー１８の残余部は、複合柄部１６の外側表面２４の形状と整 合するようにテーパを付した中空の円錐部の形で、均一の厚さを有する。取り付 け時、取り替え可能なカバー１８は、複合工具柄部１６と接触してそれを包囲す るその最終位置で、僅かに展延される。 図３に示したように、取り替え可能な誘電カバー１８は、図１で射出成形の取 り替え可能なカバー１８の前端部を越えて軸方向に延びるプルタブ６４により例 示される、一体ティアストリップ構造を有する。タブ即ちティアストリップ６４ を支持する端部から長手方向に遠ざかる方向に引っ張ると、タブ６４がカバーを 割るので、該カバーを直ちに除去して新しくきれいで損傷のない誘電カバー１８ と取り替えることができる。図１の破断部で示したように、取り替え可能な誘電 カバー１８は、ほぼ複合工具柄部１６の長さ全体に亘り延びているが、把手２０ に達しないで終端する。複合工具柄部１６は、マンドレル１２のベベル後端部１ ２Ｂに一致する円錐端部１６Ｃを有し、これにより、先端部柄部１４Ｂの周囲並 びに中空先端部柄部１４Ｂの内側に受容されるマンドレルの前端部１２Ａの周囲 に成形された複合工具柄部による金属先端部１４の軸方向保持を、更に確実にし ている。 射出成形の熱可塑性把手２０は、把手の前端部２０Ｂ近傍で該把手の外周面内 に浅い溝２０Ａを有する長尺の円筒形であり、複合工具柄部１６の端部１６Ｃを 受容するように寸法決めされた適当な軸方向内孔６６を備えて成形されている。 該内孔は、柄部１６の形状と整合する。射出成形の熱可塑性把手２０と複合工具 柄部１６との間で、圧入接合を行ってもよい。また、強力な物理的カプリングを 得るために、内孔６６内に、複合工具柄部１６を当該領域に接着する接着剤の層 ６０を配置してもよい。射出成形の熱可塑性把手２０は、誘電カバー１８の交換 及びプルタブ６４への接触を妨げることのないように、複合工具柄部１６に固定 する必要がある。かくして、取り替え可能な誘電性カバー１８の使用により、ユ ーザは、工具柄部１６を直ちに無垢の表面状態に戻すことができると共に、衝撃 、磨耗、切断作用を含む一般の工具酷使からの再生可能な物理的保護手段を構成 することができる。更に、射出成形の交換可能な柄部カバー１８は、高電気抵抗 を付与する雌型面として機能することにより工具１０の製造を容易にする一方で 、比較的壊れやすい複合工具柄部１６の損傷を防止する。金属工具先端部柄部１ ４Ｂ内に中空皿穴３９が存在するために、先端部１４を、射出成形コア即ちマン ドレル１２上にくさび止めすることができ、工具１０の複合工具柄部側の製造を 容易にすると同時に、金属先端複合柄部の接合部における剛性の漸次的遷移を防 止している。皿穴の円錐内孔３８の角度αは、２乃至１５°の範囲であるが、よ り好ましくは、６°程度にすべきである。更に、約１．５°の複合工具柄部テー パ角φを採用することにより、複合工具柄部に付与される捩り及び曲げ剛性を、 工具を過度に大きくすることなく、増大させることができる。編組工具柄部のテ ーパ角φは、０乃至１５°の範囲でもよい。編組又は巻繊されたフィラメント又 は繊維を採用して複合構造の工具柄部１６を製造することにより、捩り強度及び 剛性は、例えば、Ｓ−２繊維ガラス／エポキシ樹脂複合構造から成り十分に電気 的に絶縁された工具柄部内で、有利に達成される。図１乃至図４の実施形態から 、軽量の手工具１０が、疲労を軽減し、作業場で作業員の筋肉や骨格に損傷を来 すことが多い歪みを最小にする、ことは理解されよう。これは、特に、工具を用 いて攀じ登ったり或いは困難な場所で作業する必要がある作業員にとって、当て はまる。自己絶縁工具１０は、電流の通じた接点間のアークによる火傷の発生率 と電気衝撃を減少する。また、自己絶縁工具１０は、作業員が場当たり的に自前 の絶縁工具を作成し、或いは便宜上電気的絶縁を欠いた標準工具を用いて安全手 順を無視する、可能性を除去する。本発明は、増大する多様な全作業員の要求を 満たすために必要な、汎用の工具先端部と工具ホルダの構造的な組合せを構成す る。工具は、汎用でユーザが金属工具先端部と接触するのを防ぐために極めて効 果的に電気的に絶縁されているのみならず、既存の標準的な絶縁手工具の重量と 比較して約３０乃至７０％程度と軽量になっている。ＩＥＣ（国際電気標準会議 ）９００の標準に合致させるために、金属先端部１４は、作業端部１４Ａの約２ 倍の長さの先端部柄部１４Ｂを有する必要がある。例えば、作業端部１４Ａの最 大長さが約１５ｍｍの場合、先端部柄部は、最低約３０ｍｍの長さとする。改良 された工具１０は、握りの近傍に一体二重カラー（図示せず）を使用しているた め、トルク印加及び剛性の点で従来の工具に略同等の機能特性を付与している。 更に、電気経路の増加が行われ、改良された工具は、金属工具先端部の複合工具 柄部へのスナップ嵌めを可能にする。重要なことは、繊維補強された硬化樹脂複 合工具柄部が、共通の会社が譲受人となっている米国特許第４４９４４３６号の 主題である湿式編組技術及び装置を含む複合編組により製造されてもよいし、二 軸又は三軸の対称編組、或いは「改良された繊維補強製品の非対称編組」と題さ れて１９９２年８月２５日に出願され共通の会社が譲受人となった米国特許出願 番号第０７／９３２７３２号に記載されたような非対称編組、を採用してもよい 。設計された工具は、ＩＥＣ標準９００「交流１０００Ｖ、直流１５００Ｖまで の通電作業用手工具」に合致するか或いはそれを上回っている、と思われる。更 に、特定の工具特性要求条件に合致させるために、改良熱可塑性樹脂（例えば、 アブテル、トーロン、セラゾール等）から工具を形成してもよい。本出願人の設 計は、以下のように、従来の５／１６インチ（０．７９ｃｍ）×６インチ（１５ ．２４ｃm）のフラットブレード螺子廻しの設計に、十分容易に比肩する。 図５は、軽量自己絶縁工具１０′に係る、本発明の第二の実施形態の拡大縦断 面図である。第一の実施形態と同一の素子には、同一符号を付す。成形工具柄部 １６′は、図１乃至図４の第一の実施形態の工具先端部保持特徴を用いて、工具 先端部１４′の先端部柄部１４′Ｂ周囲上に、成形される。図５の実施形態の工 具保持特徴は、金属先端部保持手段と組み合わせて、第一の実施形態の図３に最 もよく示されたように機能する。図１乃至図４の第一の実施形態の構造内容の重 要部分は図５の縦断面図には示されていないが、図５は、全体を符号１６′で示 した成形プラスチック工具柄部により全体を符号１４′で示した金属先端部を保 持するための保持特徴を、完全な形で示す。本実施形態では、工具柄部１６′は 、射出成形又は圧縮成形の硬質棒状ポリマから構成される。複合工具柄部１６′ の代替材料による構成は、螺子廻しの形を有するが第一の実施形態の工具１０ほ どには高強度や剛性を要しない、低コストの工具１０′を提供する。図５の図示 実施形態において、金属先端部１４′は、作業端部１４′Ａと、金属先端部柄部 １４′Ｂと、から成る。作業端部１４′Ａは、螺子廻しフラットブレード１４′ Ｃで終端する。工具１０′は、第一の実施形態と同様の螺子廻しである。 作業端部１４′Ａの外表面は、外側後方に向けて幅が拡がっており、環状凹部 即ち軸方向溝３３により画定された径方向肩部２８で終端する。凹部３３は、径 方向肩部２８から後方に延びる小径で長さが短い周面５４′により形成される。 該周面は、僅かに円錐状で、約２°の凹角αでフランジ２８から離れる方向に径 方向外側に幅が広がり、成形された硬質棒状ポリマの工具柄部１６′内に係合し た金属先端部を確実に保持するようにしている。先端部柄部１４′Ｂの凹部３３ を画定する周面部５４′の後方で、先端部柄部１４′Ｂの残余部は、金属先端部 １４′の後端部１４′Ｅの方向に、急速に内側に先細になっている。更に、先端 部柄部１４′Ｂの当該部分の周面５４は、断面が多角形の外表面を備える。この 場合の断面は、第一の実施形態における先端部柄部１４Ｂの外周面の五角形とは 対照的に六角形である。硬質棒状ポリマ複合柄部１６′は、その周囲に成形され る。矢印φで示したように、先端部柄部１４′Ｂの後端部の周面７０は、外側後 方に拡がった表面部５４から離れる方向に、約５°の角度φを成して内側に先細 になっており、これにより、金属先端部柄部１４′Ｂから、成形された硬質棒状 ポリマ工具柄部１６′内に、漸次的な負荷伝達を行っている。六角形のファセッ トは、破線３６′で示されている。径方向肩部２８′と先端部柄部１４′Ｂの後 方内側に先細になった端部との間の周面部５４の首部の長さＬは、金属先端部１ ４′の端部ＡＥを更に成形柄部１６′内に移動するように拡大して、捩り剛性の 改善を図ってもよい。更に、首部の直径Ｄは、金属先端部１４′に十分な捩り強 さを付与すると共に、金属先端部柄部１４′Ｂのファセット３６′により生成さ れる捩り及びフープ応力に抗するために成形柄部１６′に十分な壁厚さを与える ように、寸法決めされる。 また、必要に応じて、図１乃至図４の工具１０は、金属工具先端部上で径方向 に離間した二つの径方向フランジの間に溝を設け、該溝を複合工具柄部の管状前 端部内にスナップ嵌めしてもよい。当該溝の断面形は、方形又は六角形とし、金 属工具先端部１４にレンチを当接させることによりユーザが容易にトルクを付与 し得るようにしてもよい。かくして、複合工具柄部１６は、金属先端部１４が挿 入される小さいソケットから成る工具ホルダとして機能し、工具は、迅速に内側 に移動して保持熊手内に迅速にスナップ嵌めされる。逆の場合、ユーザは、僅か な力で、図１の実施形態の把手２０（図示せず）等の把手を把持し、工具先端部 を回転させて工具先端部を保持スナップから外し、更に工具先端部を上方に引っ 張って複合工具柄部又はその等価物により構成される先端部保持ソケットから抜 き出すことができる。尚、主として複合工具柄部から形成された工具ホルダを、 工具ユーザの手首、腕、大腿部等ユーザにとって最も便利な場所に、弾性又はベ ルクロバンドにより結び付けてもよい。また、作業員の散漫な注意力や苛立ちに よりしばしば生じる工具袋内での手探りをできるだけ少なくするために、工具先 端部保持ソケットを配列した工具ベルトを形成してもよい。 保持クランプ力は、その形態に拘らず、工具先端部を複合工具柄部から構成さ れたホルダに差し込み該ホルダから外す際に作業員に困難を感じさせる程には大 きくなく、また作業員が梯子等を上り下りする際に工具先端部を確実に保持する に十分な程度でなければならないので、複合工具１０或いは硬質棒状ポリマ１０ ′の軽量性は、この種の工具保持装置の実施には重要である。図３に示したよう な単一のフランジに加えて、工具先端部１４に、工具先端部柄部の周面の凹部３ ３から外側に一定距離延びて肩部２８から軸方向に離間した別の径方向フランジ を設けることにより、二重フランジを構成し、工具ホルダとして機能する複合工 具柄部による工具先端部の保持を確実なものにしてもよい。図面の図５に示され た上述の工具保持装置を用いない変形工具１０′の場合、当該実施形態に適用さ れたかかる二重フランジ工具保持装置は、電気衝撃等の危険から作業員の手を保 護し、複合工具柄部１６′から外側に延びる作業員の親指や人指し指、及び手首 が作業場内の通電された部品と接触する可能性を最小限にするので、かかる危険 に対する安全性を確立するもう一つの手段を提供する。 二つの図示実施形態に関して上述したことから、軽量且つ自己絶縁構造の同様 の利点を提供しつつ、上述したように本発明をラチェットハンドル、レンチ、ラ チェット延長部等の工具に適合させながら、本発明により種々の自己絶縁工具を 実現し得る、ことは明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 作業端部と一体先端部柄部とを有する工具先端部と、 前記先端部柄部の周囲に成形され、前記工具先端部の作業端部から離れる方向 に前記先端部柄部から延びる電気絶縁材料の工具柄部と、 前記工具柄部からの前記工具先端部の分離を引き起こす軸方向の引張及び圧縮 応力と捩り応力に抗するように、前記先端部柄部と前記工具柄部との間に形成さ れる一体成形の物理的結合カプリングと、 前記工具先端部から離間して前記工具柄部により支持される電気絶縁把手と、 を備えたことを特徴とする軽量自己絶縁手工具。 ２．更に、 前記工具柄部に取り付けられて前記工具先端部から前記把手まで延びる、取り 替え可能な弾性カバー、 を備えた、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の手工具。 ３．前記把手が、成形プラスチック部材から成る、 ことを特徴とする請求の範囲第２項記載の手工具。 ４．前記工具柄部が、補強フィラメントと固化母材の複合柄部である、 ことを特徴とする請求の範囲第３項記載の手工具。 ５．前記補強フィラメントが、先端部柄部上に編組され、 前記工具先端部が、前記フィラメントをその上に編組させる径方向突出部と径 方向溝のうち一方を有し、前記固化母材と共働して前記一体成形の物理的カプリ ングを形成する、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 ６．前記工具先端部が、クロム−バナジウム合金鋼、１７−４ＰＨステンレス鋼 、ベリリウム−銅合金、及びチタン−６ＡＬ−４Ｖから成る群の中の一つの材料 から形成される。 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の手工具。 ７．前記補強フィラメントが、高強度且つ高誘電性繊維から成り、Ｅ−繊維ガラ ス、Ｓ−２繊維ガラス、及びセラミック繊維から成る群の中から選定される、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 ８．前記複合柄部が、起伏が小さい二軸又は三軸の非対称構造を有する、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 ９．前記母材が、少なくとも３５００００ｐｓiの弾性率を有し、更に、低吸湿 性と、高屋外耐候性と、高耐アークトラック性とを有する、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 １０．前記母材が、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂から成る群の中 の一つの材料である、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 １１．前記母材が、ユニオンカーバイド社のＥＲＬ−４２２１脂環式エポキシ化 合物、ダウケミカル社のデラケーン８０８４、改良ポリマ科学社のシロキシレン 、及びＰＥＴポリエステル、ＰＥＴ熱可塑性樹脂、ポリエステル熱可塑性樹脂、 ポリスルフォン熱可塑性樹脂、ナイロン（登録商標）から成る群の中の一つの材 料である、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 １２．更に、 前記先端部柄部と当接し、前記工具先端部の作業端部から離れる方向に前記先 端部柄部から延びる、射出成形電気絶縁コア、 を備え、 前記複合工具柄部が、前記マンドレルと前記先端部柄部の周囲に編組された電 気絶縁フィラメントを有する、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 １３．前記先端部柄部が、中空であって、皿穴状の内部領域を含み、 前記射出成形コアが、先端部柄部と接触した端部に、皿穴状の内部領域の形状 と整合する周面部を有し、それにより、編組されたフィラメントがマンドレルと 前記工具先端部との間の軸方向の係合を維持するようにした、 ことを特徴とする請求の範囲第１２項記載の手工具。 １４．前記物理的結合カプリングが、フィラメントと先端部柄部の外周面上に形 成された複数の平らなファセットとの係合により形成される確実な物理的捩り結 合から構成され、それにより、手工具の把手から金属工具先端部への高トルク力 の伝達を保証している、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 １５．前記先端部柄部の中空の内部領域が、作業端部から離れた一体先端部柄部 の端部内の内孔により画定され、 該内孔が、作業端部と前記工具先端部の先端部柄部との間の接合部の近傍で終 端する、 ことを特徴とする請求の範囲第１３項記載の手工具。 １６．前記金属先端部内の内孔が、円錐状であり、前記先端部柄部の内部領域内 に受容される射出成形マンドレルの端部と整合する、 ことを特徴とする請求の範囲第１５項記載の手工具。 １７．前記物理的結合カプリングが、円錐形の前記先端部柄部の周面の内側に位 置する円周溝を含み、 前記溝が、マンドレルの方向に後方外側に、小さい保持角αを成して延びて、 金属先端部を前記複合柄部に係止し、それにより、工具先端部を工具柄部から分 離しようとする軸方向の引張及び圧縮力に抗する、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 １８．前記保持角が、約２°である、 ことを特徴とする請求の範囲第１７項記載の手工具。 １９．前記先端部柄部内の皿穴状の円錐内孔が、手工具の長手方向軸線に対して ２°乃至１５°の範囲の角度を成して、中空の先端柄部内への射出成形コアの楔 止めを容易にし、それにより、画定される先端部と複合工具柄部との結合部にお ける剛性の漸次的遷移を達成している、 ことを特徴とする請求の範囲第１５項記載の手工具。 ２０．前記作業端部が、一体先端部柄部から離間して、平らで比較的薄い螺子廻 しブレードで終端する、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の手工具。 ２１．更に、 工具先端部の作業端部と先端部柄部との間の接合部で、作業端部の周面内に、 円周溝を備え、 前記取り替え可能な弾性カバーが、その前端部に、工具先端部の作業端部を越 えて弾性的に延伸して前記円周溝内にスナップ嵌めされるような内径を有する弾 性突起を備え、 前記取り替え可能な弾性カバーが、一体成形工具柄部の外径と整合する内径を 有し、それにより、取り替え可能な弾性カバーが、前記突起部の後方で、取り替 え可能な弾性カバーの長さの全体に亘り、前記工具柄部の外周面を把持するよう にした、 ことを特徴とする請求の範囲第２項記載の手工具。 ２２．前記工具柄部の横断面形状が、多角形であり、前記多数の平らなファセッ トにより画定されている、 ことを特徴とする請求の範囲第１４項記載の手工具。 ２３．前記先端部柄部が、五角形である、 ことを特徴とする請求の範囲第２２項記載の手工具。 ２４．前記取り替え可能な弾性カバーが、前記先端部柄部の凹部の直径より大き い内径を有し、複合柄部の製造中前記フィラメントを埋め込む母材用の型として 機能する、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 ２５．前記複合工具柄部が、約１．５°の工具柄部テーパ角で後方外側にテーパ を有して、それにより、前記複合工具柄部の捩り及び曲げ剛性を増加させ、 前記取り替え可能な弾性カバーが、後方径方向外側に前記工具柄部テーパと整 合する約１．５°の角度のテーパを有する内表面、を備えた管状である、 ことを特徴とする請求の範囲第４項記載の手工具。 ２６．前記管状の取り替え可能な弾性カバーが、前記把手の近傍で、カバーの端 部を越えて長手方向に突出するタブを有し、これにより、取り替え可能な弾性カ バーを長手方向に延びるティアストリップを形成し、弾性カバーの取り外し及び その交換に際して弾性カバーを長手方向に分離可能とした、 ことを特徴とする請求の範囲第２５項記載の手工具。 ２７．前記工具柄部が、工具先端部柄部の周囲に成形された前端部を有する硬質 棒状ポリマから成る、 ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の手工具。