JP6745440B2 - 接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツール - Google Patents

Description

本発明は、表面の硬度及び構造の改良技術に関し、特に、ハンドツールの接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層に関する。

上述したハンドツールには、せん断用のはさみ、螺着部材を回すドライバーなど様々な種類がある。

従来のはさみの場合、互いに枢着された２つの把持部を操作し、互いに交差した２つの切刃を一定の角度で開くか閉じて使用する。実際のせん断は、これら２つの切刃の刃先を交差させて被切断物に接触させて行う。しかし一定時間使用すると磨耗して刃先が鈍くなるため、被切断物をせん断又は切り裂くことが困難となり、使用寿命が短くなることがあった。

上述したドライバーには、ドライバービット、スクリュードライバー、エクステンションバーなど様々な種類がある。上述したドライバーは、駆動構造を有する。この駆動構造は、取り付け接触面からなる。この取り付け接触面は、一文字状、十字状、星型、米字状など機能形状であり、螺着部材の形状が凹溝に噛合され、螺着部材を締め付けるか緩めることができる。各接触面は平面又は曲面であるため、螺着部材を回す際、螺着部材の凹溝から容易に摺動して外れ、締め付け又は緩める作業が中断してしまうことがあった。

一部の駆動構造は、接触面に１本又は２本以上の横縞が突設され、ドライバーが滑り止め機能を備えるが、実際に使用する際、横縞の滑り止め効果には限界があり、期待される効果を達成することができず、依然として螺着部材がドライバーの接触面から外れてしまうことがあった。

このように、ハンドツールの接触される面が磨耗し、滑って外れてしまったりするなどの欠点があったため、改善が求められていた。

こうした現状に鑑み、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、従来技術の問題点を改善し、本発明を完成させたものである。

本発明の目的は、ダイヤモンド粒を接触面積に結合して構成した複合材料層により、ハンドツールの物理特性を変え、接触面の硬度を高めて切断の使用寿命を延ばし、滑ることを防いで緩めるか締め付ける作業を行うときに外れてしまうことを防ぐ、ハンドツールの接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、少なくとも１つのダイヤモンド層（３０）を備えたハンドツールの接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツールであって、前記ハンドツールは、被切断物及び／又は螺着部材に接触される複数の接触面を有し、前記ダイヤモンド層（３０）は、前記接触面に形成され、金属酸化剤を触媒として用い、複数の前記ダイヤモンド粒（３５）の周囲の稜角が前記接触面の表面に刺し込まれ前記接触面に強固に結合されて前記複合材料層を構成することを特徴とする、接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツールが提供される。

前記ダイヤモンド層（３０）は、前記接触面の全面積、１／２の面積又は１／３の面積に結合されることが好ましい。

前記ダイヤモンド層（３０）は、モース硬度（Ｍｏｈｓ Ｓｃａｌｅ Ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）が９又は９超である前記ダイヤモンド粒（３５）からなることが好ましい。

前記ハンドツールははさみ（１６）であり、前記はさみ（１６）は、２つの切刃（１１），（２１）を有し、前記切刃（１１），（２１）が交差する縁部は、刃先縁（１４），（２４）と見なされ、前記刃先縁（１４），（２４）は、刃先（１２），（２２）及び小刃（１３），（２３）に隣接した箇所に位置し、前記小刃（１３），（２３）は、被切断物（５０）に接触され、前記はさみ（１６）の接触面として用いられることが好ましい。

前記ダイヤモンド層（３０）は、前記切刃（１１），（２１）の尖端から前記はさみ（１６）の枢着部まで一定長さで延び、前記刃先縁（１４），（２４）から対辺へ広がり、前記小刃（１３），（２３）の少なくとも１／３の幅を覆うことが好ましい。

前記ハンドツールは、スクリュードライバー（１７）、エクステンションバー（１８）又はドライバービット（１９）であるとともに、前記螺着部材を旋回させる駆動構造（４０）を有し、前記駆動構造（４０）は、前記螺着部材に接触させる複数の接触面（４１）を有し、前記接触面（４１）には、前記ダイヤモンド層（３０）が強固に結合されることが好ましい。

前記ハンドツールは、研磨棒（４３）であるとともに、ワークを研磨する小直径部（４４）を有し、前記小直径部（４４）の円周面（４５）には、前記ダイヤモンド粒（３５）が強固に結合され、前記研磨棒（４３）に前記ダイヤモンド層（３０）が付着されて構成されることが好ましい。

本発明のハンドツールの接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層は、ハンドツールの物理特性を変え、接触面の硬度を高めて切断の使用寿命を延ばし、滑ることを防いで緩めるか締め付ける作業を行うときに外れてしまうことを防ぐ。

本発明の第１実施形態に係るダイヤモンド層のハンドツールを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るハンドツールを示す平面図である。 図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。 ハンドツールを開いた状態を示す部分拡大図である。 単一の切刃を示す断面図である。 ダイヤモンド層を切刃に結合する前の状態を示す対照図である。 ダイヤモンド層を切刃に結合した後の状態を示す対照図である。 ２つの切刃の使用状態の説明図である。 本発明の第２実施形態に係るダイヤモンド層のハンドツールを示す斜視図である。 図９のハンドツールを示す部分拡大図である。 本発明の第３実施形態に係るダイヤモンド層のハンドツールを示す斜視図である。 図１１のハンドツールを示す部分拡大図である。 本発明の第４実施形態に係るダイヤモンド層のハンドツールを示す斜視図である。 図１３のハンドツールを示す部分拡大図である。 本発明の第５実施形態に係るダイヤモンド層のハンドツールを示す斜視図である。

（第１実施形態）
図１〜図５を参照する。図１〜図５に示すように、本発明の第１実施形態に係るハンドツールははさみ１６を指す。はさみ１６は、互いに枢着して交差された２つの操作杆１０，２０を含む。枢着点の両端には、２つの切刃１１，２１及び２つの把持部１５，２５がそれぞれ画成され、２つの把持部１５，２５の開く動作か閉じる動作により、２つの切刃１１，２１（図２を参照する）を互いに閉じるせん断動作を操作するか、反対方向（図３を参照する）で一定の角度で開く。２つの切刃１１，２１が交差する縁部は刃先縁１４，２４と見なされる。各刃先縁１４，２４は、刃先１２，２２及び小刃１３，２３の隣接した箇所に位置する。

２つの切刃１１，２１を閉じると、これら刃先１２，２２の刃先縁１４，２４が互いに連動して切断を行う。２つの刃先１２，２２は互いに対向し、２つの小刃１３，２３は、同一辺には位置しない（図３を参照する）。上述した切断動作は典型的な原理であり、本発明の技術的特徴ではないため、ここでは詳しく述べない。

本実施形態の構造の特徴は、複数のダイヤモンド粒が接触面に結合されて構成された複合材料層にある。

ここで述べるダイヤモンド粒とは、一般にモース硬度（Ｍｏｈｓ Ｓｃａｌｅ Ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）が１０に達する合成ダイヤモンド、天然ダイヤモンド、凝集ダイヤモンドマイクロロッド（ａｇｇｒｅｇａｔｅｄ ｄｉａｍｏｎｄ ｍｉｃｒｏｒｏｄ）などを指す。

ここで述べる接触面とは、一般に２つの切刃１１，２１が被切断物５０（図８に示すように、例えば、鉄皮、ステンレススチールベルト、段ボール、プラスチック板、枝、帯状のゴム材）の表面を押し開くか接触する面を指す。本実施形態において、はさみ１６は、２つの切刃１１，２１を用いて被切断物５０をせん断するか切り裂く際、一般に刃先縁１４，２４により切断し、小刃１３，２３が接触されて押し開いて切断し、２つの部分に成形される。そのため、小刃１３，２３ははさみ１６又は切刃１１，２１の接触面である。

上述した複合材料層は、金属酸化剤を触媒として用い、ダイヤモンド粒が小刃１３，２３の表面に結合され、複合材料のようなダイヤモンド層３０を共同で構成する。上述したダイヤモンド層３０は、細長い面積を有し、切刃１１，２１の尖端からはさみ１６の枢着部まで一定長さで延び、刃先縁１４，２４から対辺へ広がり、小刃１３，２３の少なくとも約１／３の幅を覆う。

結合された角度から切り裂き、ダイヤモンド粒３５の硬度が切刃１１，２１の金属硬度（ステンレス熱処理のモース硬度ＨＲＣ約３５〜３８がモース硬度５に相当する）より大きいため、ダイヤモンド粒３５の周囲の稜角が小刃１３，２３の表面に刺し込まれる（図６を参照する）。上述した金属酸化剤は、はさみ（特に切刃１１、２１）に対して酸化表面処理を行い、熱処理により亀裂が発生する皮膜を補い、ダイヤモンド粒３５を小刃１３，２３に強固に結合し、剥落し難いダイヤモンド層３０を構成し、切刃１１，２１の物理的構造を変えることができるとともに、小刃１３，２３の硬度を高めることもできる（図７を参照する）。

金属酸化剤は、酸化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｏｘｉｄｅ）、酸化ホウ素（ｂｏｒｏｎ ｔｒｉｏｘｉｄｅ）、二酸化ケイ素（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ）、三酸化クロム（ｃｈｒｏｍｉｕｍ ｔｒｉｏｘｉｄｅ）、二酸化マンガン（ｍａｎｇａｎｅｓｅ ｄｉｏｘｉｄｅ）、三酸化二鉄（ｆｅｒｒｉｃ ｏｘｉｄｅ）、四酸化三鉄（ｆｅｒｒｏｕｓ ｆｅｒｒｉｃ ｏｘｉｄｅ）、酸化銅（ｃｏｐｐｅｒ ｏｘｉｄｅ）、四酸化三鉛（ｌｅａｄ ｔｅｔｒｏｘｉｄｅ）などを含むがこれらだけに限定されるわけではない。

図１〜図３及び図８を参照する。図１〜図３及び図８に示すように、２つの切刃１１，２１のダイヤモンド層３０は、刃先縁１４，２４より先に被切断物５０に接触され、高硬度のダイヤモンド粒の稜角が被切断物５０の表面に刺し入れられ、交差した刃先縁１４，２４に沿って滑り開くことを防ぎ、はさみが滑ることを防ぐ機能を有する。ダイヤモンド層３０は、刃先縁１４，２４が被切断物５０に接触して鈍くなることを防ぎ、切刃１１，２１及びはさみ１６の使用寿命を延ばすことができる。また、ダイヤモンド粒は微細であり、稜角で被切断物５０に噛合されるか係合されるため、せん断又は切り込みを行った縁部にジグザグ縁又はバリが生じることを防ぐことができる。そのため、切口の二次加工又は補修を行う必要がなく、切断にかかる時間及びコストを減らすことができる。

（第２実施形態）
図９及び図１０を参照する。図９及び図１０は、ハンドツールの第２実施形態を示す。図９及び図１０に示すように、本発明の第２実施形態は、第１実施形態と同じ技術的特徴（例えば、複合材料のようなダイヤモンド層３０）を有するが、以下（１）及び（２）の点で異なる。

（１）ハンドツールは、はさみでなくスクリュードライバー１７である。上述したスクリュードライバー１７は、ねじ回しとも称され、一般に杆体１７３がハンドル１７４に連結された構造体である。杆体１７３は、一端がハンドル１７４により覆われ、他端がスクリュードライバー１７の第１の端部１７１として用いられる。ハンドル１７４の杆体１７３から遠い端部は、スクリュードライバー１７の第２の端部１７２と見なされる。ハンドル１７４が杆体１７３を同じ方向で旋回させるとき、ハンドル１７４の自由端（即ち、スクリュードライバー１７の第１の端部１７１）に設けた駆動構造４０が螺着部材（図示せず）を旋回させ、緩めるか締め付ける。上述した駆動構造４０は、１組の接触面４１及び1組の角部４２を含む。各接触面４１は凹曲面であり、その曲面は、杆体１７３の自由端からハンドル１７４にかけて延びる。各角部４２は、互いに隣り合う２つの接触面４１間に位置し、杆体１７３の自由端が星型の機能形状を有する。
（２）ダイヤモンド層３０は６面であり、６個の接触面４１の数に等しいとともに、対応した接触面４１の外表面に付着する。

（第３実施形態）
図１１及び図１２を参照する。図１１及び図１２は、ハンドツールの第３実施形態を示し、その構造は第２実施形態と略同じであるが、ハンドツールがエクステンションバー１８であり、その他のハンドルに接続され、組み合わせて着脱自在なドライバーとして使用することができる点が異なる。

さらに詳細には、エクステンションバー１８は、杆体１８３とハウジング１８４とから構成される。杆体１８３は、ハウジング１８４により覆われ、一部がハウジング１８４から外部に露出され、自由端をエクステンションバー１８の第１の端部１８１として用い、駆動構造４０を杆体１８３の自由端に近接するように（又はエクステンションバー１８の第１の端部１８１に近接するように）配置する。ハウジング１８４は、非導電であり、杆体１８３と同じ方向で旋回し、その他の把持構造体と接続するために用いる。

また、１組の接触面４１は２つの面を有し、杆体１８３の自由端（又はエクステンションバー１８の第１の端部１８１）が一文字の機能形状を有する。また、ダイヤモンド層３０の数も２個であり、各ダイヤモンド層３０は、接触面４１に対応して付着する。

また、ダイヤモンド層３０は、接触面４１の約１／２の面積に強固に結合され、接触面４１の中央により前半部及び後半部に区分される。平滑な後半部は、ハウジング１８４に近接され、杆体１８３の自由端から離れる。前半部は、杆体１８３の自由端（又はエクステンションバー１８の第１の端部１８１）に近接するように配置される。ダイヤモンド粒３５が満遍なく分散されてダイヤモンド層３０を形成するため、接触面４１の前半部が凹凸状態に形成される。

（第４実施形態）
図１３及び図１４を参照する。図１３及び図１４は、ハンドツールの第４実施形態を示し、その構造は第２実施形態及び第３実施形態と略同じであるが、ハンドツールがドライバー又はエクステンションバーでなく、ドライバービット１９である点が異なる。上述したドライバービット１９は本体１９３を有する。本体１９３の両端は、ドライバービット１９の第１の端部１９１及び第２の端部１９２と見なされる。

また、上述した駆動構造４０は、本体１９３の自由端（即ちドライバービット１９の第１の端部１９１）に近接するように配置される。接触面４１の数は４つであり、本体１９３の自由端が十字状の機能形状を有する。勿論、ダイヤモンド層３０の数も４つであり、各ダイヤモンド層３０が対応した接触面４１に強固に結合される。

また、ダイヤモンド層３０は、接触面４１の約１／３の面積に満遍なく分散する。言い換えると、接触面４１は三等分される。ダイヤモンド粒３５は、接触面４１の約１／３の面積に結合され、残り約２／３の面積は平滑であり、ダイヤモンド粒が全く無い。

（第５実施形態）
図１５を参照する。図１５は、ハンドツールの第５実施形態を示し、ハンドツールは、スクリュードライバー、エクステンションバー又はドライバービットでもなく、研磨棒４３である。研磨棒４３は、円錐部４６を有する。円錐部４６の最小の直径端から第１の端部４３１に至るまで小直径部４４が延びる。そのため、研磨棒４３の第１の端部４３１の直径は、第２の端部４３２の直径より小さい。

小直径部４４の円周面４５は、ワークを研磨する。そのため、円周面４５を研磨棒４３の接触面として用いる。上述したダイヤモンド粒３５は、円周面４５の約１／２の面積に結合され、所望のダイヤモンド層３０が構成される。

１０ 操作杆
１１ 切刃
１２ 刃先
１３ 小刃
１４ 刃先縁
１５ 把持部
１６ はさみ
１７ スクリュードライバー
１８ エクステンションバー
１９ ドライバービット
２０ 操作杆
２１ 切刃
２２ 刃先
２３ 小刃
２４ 刃先縁
２５ 把持部
３０ ダイヤモンド層
３５ ダイヤモンド粒
４０ 駆動構造
４１ 接触面
４２ 角部
４３ 研磨棒
４４ 小直径部
４５ 円周面
４６ 円錐部
５０ 被切断物
１７１ 第１の端部
１７２ 第２の端部
１７３ 杆体
１７４ ハンドル
１８１ 第１の端部
１８２ 第２の端部
１８３ 杆体
１８４ ハウジング
１９１ 第１の端部
１９２ 第２の端部
１９３ 本体
４３１ 第１の端部
４３２ 第２の端部

Claims (7)

1. 少なくとも１つのダイヤモンド層（３０）を備えたハンドツールの接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツールであって、
   前記ハンドツールは、被切断物及び／又は螺着部材に接触される複数の接触面を有し、
   前記ダイヤモンド層（３０）は、前記接触面に形成され、金属酸化剤を触媒として用い、
   複数の前記ダイヤモンド粒（３５）の周囲の稜角が前記接触面の表面に刺し込まれ前記接触面に強固に結合されて前記複合材料層を構成することを特徴とする、接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツール。
2. 前記ダイヤモンド層（３０）は、前記接触面の全面積、１／２の面積又は１／３の面積に結合されることを特徴とする請求項１に記載の接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツール。
3. 前記ダイヤモンド層（３０）は、モース硬度（Ｍｏｈｓ Ｓｃａｌｅ Ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｈａｒｄｎｅｓｓ）が９又は９超である前記ダイヤモンド粒（３５）からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツール。
4. 前記ハンドツールは、はさみ（１６）であり、
   前記はさみ（１６）は、２つの切刃（１１），（２１）を有し、
   前記切刃（１１），（２１）が交差する縁部は、刃先縁（１４），（２４）と見なされ、
   前記刃先縁（１４），（２４）は、刃先（１２），（２２）及び小刃（１３），（２３）に隣接した箇所に位置し、
   前記小刃（１３），（２３）は、被切断物（５０）に接触し、前記はさみ（１６）の接触面として用いられることを特徴とする請求項１に記載の接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツール。
5. 前記ダイヤモンド層（３０）は、前記切刃（１１），（２１）の尖端から前記はさみ（１６）の枢着部まで一定長さで延び、前記刃先縁（１４），（２４）から対辺へ広がり、前記小刃（１３），（２３）の少なくとも１／３の幅を覆うことを特徴とする請求項４に記載の接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツール。
6. 前記ハンドツールは、スクリュードライバー（１７）、エクステンションバー（１８）又はドライバービット（１９）であるとともに、前記螺着部材を旋回させる駆動構造（４０）を有し、
   前記駆動構造（４０）は、前記螺着部材に接触させる複数の接触面（４１）を有し、
   前記接触面（４１）には、前記ダイヤモンド層（３０）が強固に結合されることを特徴とする請求項１に記載の接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツール。
7. 前記ハンドツールは、研磨棒（４３）であるとともに、ワークを研磨する小直径部（４４）を有し、
   前記小直径部（４４）の円周面（４５）には、前記ダイヤモンド粒（３５）が強固に結合され、前記研磨棒（４３）に前記ダイヤモンド層（３０）が付着されて構成されることを特徴とする請求項１に記載の接触面にダイヤモンド粒が結合された複合材料層を含むハンドツール。