JP2009521664A - バランス装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、枢着個所回りに調節可能であり、かつ質量に結合されたアームと、このアームに結合され、かつ少なくとも１個のばねからなる調節可能なばね系とを備え、ばね系が少なくとも１個のばねに連結された調節機構を備え、この調節機構がアームに結合された質量をつり合わせるために少なくとも１個のばねを調節するように形成され、ばね系の予め定めたエネルギー量がほぼ不変である、質量のためのバランス装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、枢着個所回りに調節可能であり、かつ質量に結合されたアームと、このアームに結合され、かつ少なくとも１個のばねからなる調節可能なばね系とを備えた、質量のためのバランス装置に関する。

このようなバランス装置は、数多くの装置や製品で使用される。例えば肘掛け、ベッド、食器棚で使用される。

特許文献１によってこのようなバランス装置が知られている。しかしながら、このバランス装置は、装置の調節がエネルギーの供給および浪費を伴うという欠点がある。
ＵＳ−Ａ−４３８７８７６

本発明の目的は、最小の力で調節可能であるバランス装置を提供することである。

この課題は、本発明の特徴によって解決される。

そのために、本発明によるバランス装置は、ばね系が少なくとも１個のばねに連結された調節機構を備え、この調節機構がアームに結合された質量をつり合わせるために少なくとも１個のばねを調節（すなわち、設定または調整）するように形成され、ばね系の予め定めたエネルギー量がほぼ不変であることを特徴とする。

そのために、本発明によるバランス装置が次のごとく構成されていることが適切で好ましい。すなわち、少なくとも１個のばねが不変の長さを保つように、つり合わせ中に少なくとも１個のばねの端部を同時に動かすことができるよう、調節機構が形成されているごとく構成されていることが適切で好ましい。

そのために、つり合わせ中、少なくとも１個のばねの端部が並進運動および／または回転運動を行うことが望ましい。

少なくとも１個のばねの並進運動および／または回転運動によって、相殺すべき力が設定される。回転運動および／または並進運動中、少なくとも１個のばねが伸縮しないので、このばねのエネルギーは変化しない。少なくとも１個のばねによって供給される力は変化しないが、ばねの回転運動および／または並進運動は、前記力の作用個所を移動させる。それによって、質量に結合されたアームに加えられるモーメントが変化する。

上述した本発明の本質は、いろいろな態様で実施可能である。次に、完璧を期すためにもったいぶらずに、幾つかの実施形態を説明する。

本発明によるバランス装置の好ましい第１の実施形態は、ばね系がばねを１個だけ備え、このばねの両端部がつり合わせ中に互いに一定の距離のところにあり、ばね系がアームに沿って移動可能でアーム上の予め定めた位置に固定可能である結合要素を有することを特徴とする。

この実施形態は、発明思想を実現することができる必要最小限の特徴を示していると考えられる。

好ましい第１の実施形態によるバランス装置は更に、ばねがキャリッジとして形成された調節機構に取付けられていることと、このキャリッジが定置されたフレームに沿って移動可能であることを特徴とする。

この好ましい実施形態の他の変形は、つり合わせ中、結合要素がばねの一端の近くでキャリッジに結合されていることを特徴とする。

上述の好ましい実施形態とその変形によって得られる利点と、以下において更に説明する実施形態に付随する利点は、図に関する説明から明らかになるであろう。

本発明によるバランス装置の好ましい第２の実施形態は、少なくとも１個のばねの調節のために、ばねが少なくとも１個のばねの少なくとも一部を作用しないようにする保持ナットを備えていることを特徴とする。

これは、少なくとも１個のばねの剛性をきわめて簡単に変えることができる。それによって、つり合い条件を調節可能である。

本発明によるバランス装置の好ましい第３の実施形態は、ばね系が第１端部と第２端部を有する２個のばねを備え、別個の各ばねの第１端部と第２端部の間隔がつり合わせ中不変であり、これらの両ばねの第１端部がアームに連結するための回転可能な継手を有することと、第１端部とは反対の側に位置するばねの第２端部は、調節されたばねがアームをつり合わせるための力を生じることができるようにこれらの第２端部を位置決めするための調節機構に結合されていることを特徴とする。

好ましい第１の実施形態と比べて、この好ましい第３の実施形態は、使用可能な低い作用高さで良好に実施可能であるという利点がある。

好ましい第３の実施形態は、次のように実施することによってきわめて良好に実現可能である。すなわち、調節機構が旋回点を有し、アームが予め定めた位置にあるときに、前記旋回点がばねとアームの間の回転可能な継手と共通の体軸を有することと、調節機構が更に、枢着コーナー個所を有する平行四辺形構造体を備え、このコーナー個所がアームの枢着個所の上方の垂直な溝内に可動に収容されているように実施することによってきわめて良好に実現可能である。

本発明によるバランス装置の上述の好ましい実施形態は、質量がつり合っているときに、使用されるばねの個々のエネルギー量が変化しないという共通の特徴を有する。

しかしながら、ばねのエネルギー量を変えることによって、発明思想を逸脱せずに、設計の自由度を拡げることができるがしかし、ばね系の全エネルギー量を変えないことが必須条件である。これは、最小の力でバランス装置を調節可能にするという本発明の目的の達成を犠牲にしない。

この思想に基づくバランス装置の好ましい第４の実施形態は、ばね系が２個のばねを備え、第１ばねの第１端部がアームに回転可能に結合され、第１端部とは反対の側の第２端部が、第２ばねを有する調節機構に結合されていることと、アームの予め定めた位置で、調節機構がアームをつり合わせることができ、これによって第１ばねの長さに生じる変化が、第２ばねの長さの逆の変化に等しく、それによって第１ばねと第２ばねのエネルギー量の合計が一定であることを特徴とする。１個のばねのエネルギー量は、既に知られているように、このばねの伸長の二乗に等しい。

本発明によるバランス装置の好ましい第４の実施形態は、調節機構がコーナー個所を有する平行四辺形構造体として形成され、１つのコーナー個所がアームの回転中心に一致し、それに対して対角に位置するコーナー個所が垂直に向いたスロット内に可動に収容され、第２ばねが平行四辺形構造体の他の２つのコーナー個所の間で対角に延在しているように実施可能であると好都合である。

以下において、本発明によるバランス装置の上述の４つの好ましい実施形態によって、本発明を更に説明する。

既に述べたように、これらの好ましい実施形態は、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の本質は添付の特許請求の範囲に記載されている。

図は、バランス装置の好ましい実施形態を示す。

複数の図で使用する同一の参照数字は、類似の構成要素を示す。

図１を参照して、本発明によるバランス装置１の好ましい第１の実施形態を説明する。

バランス装置１は、質量２をつり合わせる働きをし、アーム４を備えている。このアームは、回転中心３回りに調節可能であり、このアームには、質量２が結合されている。

また、アーム４に結合された調節可能ばね系９が設けられている。

そのために、連結要素１２と、この連結要素１２の一端に設けられた結合部材１１とを介して、ばね９がアーム４に結合されている。調節機構１４がキャリッジとして形成され、このキャリッジ上にばね９が設けられている。このばねは、固定個所１３とプーリ１０の間で伸張されている。このプーリを経て連結要素１２が案内されている。

アーム４を垂直に置くと、アーム４の再バランスを取ることができる。アーム４の垂直位置では、プーリ１０と結合部材１１は、アーム４の回転中心３から延びる方向に位置する。この位置において、ばね９は、予め定めた初期張力を生じる長さゼロとなる。この初期張力は、実際にはゼロであってもよい。

この位置において結合部材１１は、好ましくはプーリ１０の高さに位置し、そしてキャリッジ１４上に結合部材１１を固定するための手段が設けられている。

結合部材１１が上記位置に達するや否や、結合部材は、アーム４から弛めることができる。それによって、キャリッジ１４が定置フレーム１５に沿って動く結果として、結合部材１１がアーム４に沿って動くことができるので、アーム４を再バランスさせることができる。

アーム４を再バランスさせることできるようにするためのキャリッジ１４の上記の運動の間、ばね９はその長さを維持する。これは、ばね９の固定個所１３と結合部材１１の間隔が変更されないという事実に基づく。

結合部材１１がアーム４に沿った所望位置に達すると、結合部材をアーム４上で再び固定することができる。それに続いて、アーム４を垂直位置の外へ動かし、結合部材１１をキャリッジ１４から取り外すことができる。そして、このキャリッジ１４、ひいてはその上のプーリを、定置フレーム１５に沿った選択位置に固定しなければならない。

図２、３は、本発明によるバランス装置１の好ましい第２の実施形態を示している。バランスの調節は、少なくとも１個のばね９のばね定数の設定の変更に基づいている。

好ましい第１の実施形態に一致する方法で、ばね９は、連結要素１２と結合部材１１に結合されている。この結合部材は、ばね９をアーム４に結合するために前記連結要素１２の一端に設けられている。

ばね９を調節できるようにするために、ボルト２０と保持ナットが設けられている。この保持ナット１９によって、ばね９の一部を作用しないようにすることができ、それによってばね９の残りの作用する部分のばね定数を調節することができる。

ばね９のばね定数を調節するときに、ばね９が引っ張られていない状態にあることが重要である。これを達成するために、バランス装置１は、図３に示した調節位置にもたらされる。この場合、結合部材１１がプーリ１０の高さ位置にあるので、ばね９の一部は、保持ナット１９によって簡単に固定可能である。

ばね９の予め定めたばね定数を実現するために保持ナット１９を調節した後で、装置１を新しい所望なつり合い位置に動かすことができる。

図２、３に示した好ましい第２の実施形態について付け加えると、ばねは、一定の固定個所１３と固定プーリ１０の間で延在するように示してあるが、この固定個所１３とプーリ１０は、図１に示した方法のように、キャリッジ１４上に位置決め可能である。

図４ａ、４ｂを参照して、本発明によるバランス装置１の好ましい第３の実施形態を説明する。

好ましい第３の実施形態の動作を一層分かりやすくするために、バランス装置で使用されるばね系の原理を、図２ａを参照して説明する。

図４ａに示すように、２個のばね９がこの好ましい第３の実施形態で使用されている。この各ばねは、その第１端部が自在継手８によってアーム４に結合されている。

ばね９のこの第１端部とは反対の側の第２端部Ｅ１、Ｅ２は、調節したばね９とアーム４につり合い力を加えることができるように２つの端部Ｅ１、Ｅ２を位置決めするために、図２ｂを参照して後述する調節機構１４に結合されている。

図示したアーム４の水平位置では、回転中心８は、図４ｂの調節機構１４によって、ばね９の長さを変えないで、２個のばね９を回転中心８回りに回転させることができる位置に置かれている。

これらのばね９は、言わば仮想ばね要素７を形成するように採寸されている。この仮想ばね要素の、アーム４から離れた端部は、アーム４の回転中心３の垂直方向上方に位置している。

図４ｂは、そのために使用される調節機構１４を示している。

この調節機構１４は、回転中心１８を有する。アーム４が上述の水平位置にあるときに、この回転中心は、ばね９とアーム４の間の自在継手８と同じ体軸を有する。換言すると、図４ｂが図４ａに重ね合わされ、アーム４が水平位置にある仮想の図において、回転中心１８は、回転中心８と一致するように示される。

調節機構１４は、枢着コーナー個所１０、１７、１８、１９を有する平行四辺形構造体として形成されている。回転中心１８に対して対角のコーナー個所１０は、アーム４の回転中心３の上方に延在する垂直スロットＧ−Ｈ内に移動可能に収容されている。

ばね９の端部Ｅ１、Ｅ２は、それぞれ、延長した平行四辺形アーム１３の端部１２と、延長した平行四辺形アーム１６の端部１５に結合している。

図５は、本発明によるバランス装置１の好ましい第４の実施形態を示している。ばね系は、２個のばね９からなっている。

好ましいこの第４の実施形態では、第１ばね９は、その第１端部が自在継手８を介してアーム４に結合され、第１端部とは反対の側にある第２端部に、調節機構１４に対する継手１５を備えている。

好ましい第４の実施形態の調節機構１４は更に、第２ばね１０を備えている。

アーム４の予め定めた位置、例えば水平位置で、調節機構１４は、アーム４を再バランスさせるために調節可能である。この場合、第１ばね９の長さを伸長または短縮することができ、第２ばね１０の長さを同じように短縮または伸長することができる。第１ばねと第２ばねのエネルギー量の合計は一定のままであるので、エネルギーを全ばね系９、１０に加えたり減らしたりせずに、調節機構１４によってバランスさせることができる。

図５に示すように、調節機構１４は、コーナー個所を有する平行四辺形構造体として形成されている。このコーナー個所の１つは、アーム４の回転中心に一致している。対角のコーナー個所１５は、垂直なスロットＡ、Ｂ内に移動可能に収容されている。第２ばね１０は、調節機構１４の２つの他のコーナー個所２２、２３の間に対角線状に延在している。

調節機構１４は、（再）バランスの後で、継手１５を達成された位置に固定できるように形成されている。

好ましい第１の実施形態を示す。 好ましい第２の実施形態の作動位置を示す。 好ましい第２の実施形態の調節位置を示す。 このような好ましい実施形態で使用されるばね系を示す。 図３ａに示したばね系と共に使用される調節機構を示す。 本発明によるバランス装置の好ましい第４の実施形態を示す。

Claims (11)

1. 枢着個所（３）回りに調節可能であり、かつ質量（２）に結合されたアーム（４）と、このアーム（４）に結合され、かつ少なくとも１個のばね（９）からなる調節可能なばね系（９）とを備えた、質量（２）のためのバランス装置（１）において、ばね系（９）が少なくとも１個のばね（９）に連結された調節機構（１４）を備え、この調節機構（１４）がアーム（４）に結合された質量（２）をつり合わせるために少なくとも１個のばね（９）を調節するように形成され、ばね系（９）の予め定めたエネルギー量がほぼ不変であることを特徴とするバランス装置（１）。
2. 少なくとも１個のばね（９）が不変の長さを保つように、つり合わせ中に少なくとも１個のばね（９）の端部を同時に動かすことができるよう、調節機構（１４）が形成されていることを特徴とする請求項１記載のバランス装置（１）。
3. つり合わせ中、少なくとも１個のばね（９）の端部が並進運動および／または回転運動を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のバランス装置（１）。
4. ばね系がばね（９）を１個だけ備え、このばねの両端部がつり合わせ中に互いに一定の距離のところにあり、ばね系（９）がアーム（４）に沿って移動可能でアーム（４）上の予め定めた位置に固定可能である結合要素（１１）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバランス装置（１）。
5. ばね（９）がキャリッジ（１４）として形成された調節機構に取付けられていることと、このキャリッジ（１４）が定置されたフレーム（１５）に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のバランス装置（１）。
6. つり合わせ中、結合要素（１１）がばね（９）の一端の近くでキャリッジ（１４）に結合されていることを特徴とする請求項５記載のバランス装置（１）。
7. 少なくとも１個のばね（９）の調節のために、ばねが少なくとも１個のばね（９）の少なくとも一部を作用しないようにする保持ナット（１９）を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のバランス装置（１）。
8. ばね系が第１端部と第２端部を有する２個のばね（９）を備え、別個の各ばね（９）の第１端部と第２端部の間隔がつり合わせ中不変であり、これらの両ばね（９）の第１端部がアーム（４）に連結するための回転可能な継手（８）を有することと、第１端部とは反対の側に位置するばね（９）の第２端部は、調節されたばね（９）がアーム（４）をつり合わせるための力を生じることができるようにこれらの第２端部を位置決めするための調節機構（１４）に結合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバランス装置（１）。
9. 調節機構（１４）が旋回点（１８）を有し、アーム（４）が予め定めた位置にあるときに、前記旋回点がばね（９）とアーム（４）の間の回転可能な継手（８）と共通の体軸を有することと、調節機構（１４）が更に、枢着コーナー個所を有する平行四辺形構造体を備え、このコーナー個所がアーム（４）の枢着個所（３）の上方の垂直な溝（Ｇ−Ｈ）内に可動に収容されていることを特徴とする請求項８記載のバランス装置（１）。
10. ばね系が２個のばね（９）を備え、第１ばね（９）の第１端部がアーム（４）に対する回転可能継手（８）を備え、第１端部とは反対の側の第２端部が、第２ばね（１０）を有する調節機構（１４）に結合されていることと、アーム（４）の予め定めた位置で、調節機構（１４）がアーム（４）をつり合わせることができ、これによって第１ばね（９）の長さに生じる変化が、第２ばね（１０）の長さの逆の変化に等しく、それによって第１ばねと第２ばねのエネルギー量の合計が一定であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバランス装置（１）。
11. 調節機構（１４）がコーナー個所を有する平行四辺形構造体として形成され、１つのコーナー個所がアーム（４）の回転中心（３）に一致し、それに対して対角に位置するコーナー個所が垂直に向いたスロット（Ａ−Ｂ）内に可動に収容され、第２ばね（１０）が平行四辺形構造体の他の２つのコーナー個所（２２、２３）の間で対角に延在していることを特徴とする請求項１０記載のバランス装置（１）。

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