JP2010181027A - ボールジョイント構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールジョイント中で線材を保護し、占有空間を低減させることが可能なボールジョイント構造を提供する。
【解決手段】ボールジョイント構造１００は、収納開口部を有するソケット上蓋１１２と、ソケット上蓋１１２と係合されたソケット下蓋１１４と、を有するソケット１１０と、ソケット上蓋１１２と、ソケット上蓋１１２と係合されたソケット下蓋１１４と、を有し、ソケット１１０中に配置されたボール部１３０と、収納開口部に配置され、ボール部１３０と接触された弾性収納蓋と、ソケット１１０に螺着され、ボール部１３０とソケット１１０とを密着させる挟持力を提供する複数の可変式弾性ネジ１６０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は連結構造に関し、特に、ボールジョイント構造に関する。

書画カメラとは、プレゼンテーションで使用する資料を、予め電子画像ファイルまたは電子文書ファイルに製作せずに、投影スクリーンへ直接映し出すことが可能な便利な投影用ツールである。書画カメラは、投影させたい資料をデジタル式レンズの撮像範囲に置き、撮影した映像を投影スクリーン上へ直接映し出すことができる。そのため、書画カメラは、プレゼンテーションで使用する資料の準備時間を節約し、リアルタイムで資料を映し出すことができる非常に便利なツールである。

従来の書画カメラのほとんどは、回転軸とヒンジとの組合せにより必要な操作性の自由度を得ていた。しかし、この従来の書画カメラは、多数の回転軸およびヒンジを使用していたため、占有空間が大きくて製造コストが高い上に、操作性が劣っていた。

ボールジョイント（ｂａｌｌ ｊｏｉｎｔ）とは、よく見かける自由度が高い操作機構である。ボールジョイントは、主にボール（ｂａｌｌ）とソケット（ｓｏｃｋｅｔ）との組合せからなり、力を印加させて３つの自由度方向で角度を調整することにより回転操作を行う。一般にボールジョイントに使用される電子製品は、電線が装置の外部に露出されるため、見た目が悪く、ボール内部に電線を配置すると、その回転角度に悪影響を与えることがあった。さらに、一般のボールジョイントは、その載荷重能力を向上させることができるため、ボールとソケットとの間の摩擦力を高めてボールジョイントの載荷重能力を高めるために、スプリング、軸受（ｂｅａｒｉｎｇ）、Ｏリングなどの挟持機構が必要となることがあるが、この場合、挟持機構の占有空間が他に必要となるため、製造コストが増大することがあった。

図１に示すように、従来のボールジョイント構造は、アンテナ装置２の位置決め溝２１に、ボールジョイント３に設けられた方形状固定片３２を係合させることにより、アンテナ装置２とボールジョイント３とが結合されている（例えば、特許文献１参照）。本体１には、ボールジョイント３を中に設けるボールジョイント固定装置１１が配置されている。ボールジョイント３の連結円柱３３をボールジョイント固定装置１１の開口１２中で回転させることにより、アンテナ装置２の角度を調整することができる。ボールジョイント３の中には、伝送線路を貫設させるために用いるチャネルが設けられている。

台湾実用新案登録第５３９３６１号公報

本発明の目的は、ボールジョイントの内部で線材を保護し、占有空間を低減させることが可能なボールジョイント構造を提供することにある。

（１） 本発明は上記目的を達成するため、収納開口部を有するソケット上蓋と、前記ソケット上蓋と係合されたソケット下蓋と、を有するソケットと、ボール部上蓋と、前記ボール部上蓋と係合されたボール部下蓋と、を有し、前記ソケット中に配置されたボール部と、前記収納開口部に配置され、前記ボール部と接触された弾性収納蓋と、前記ソケットに螺着され、前記ボール部と前記ソケットとを密着させる挟持力を提供する複数の可変式弾性ネジと、を備えることを特徴とするボールジョイント構造を提供する。

（２） また、本発明は上記目的を達成するため、ソケットと、前記ソケット中に配置されたボール部と、前記ソケットに螺着され、前記ボール部と前記ソケットとを密着させる挟持力を提供する複数の可変式弾性ネジと、前記ソケットの内表面に設けられた凹溝と、前記ボール部の外表面に設けられたバンプと、を含むストッパ機構と、を備え、前記ソケットに対して前記ボール部が回転されると、前記凹溝中で前記バンプが移動することを特徴とするボールジョイント構造を提供する。

（３） また、本発明は上記目的を達成するため、収納開口部を有するソケットと、前記ソケット中に配置されたボール部と、前記収納開口部に設置された弾性収納蓋と、前記ボール部の外表面に設けられたバンプと、前記ソケットに対して前記ボール部が回転されると、前記ソケットの内表面に設けられ、前記バンプが中を移動する凹溝と、前記ソケットに螺着され、前記ボール部と前記ソケットとを密着させる挟持力を提供する複数の可変式弾性ネジと、を備えることを特徴とするボールジョイント構造を提供する。

本発明のボールジョイント構造によれば、以下の長所を有する。
（１）ボールジョイント構造は、ボール部の中に貫設して内部に収納した線材により信号伝送を行う。そのため、見た目の美しさを向上させることができるとともに、線材が外部に露出されずにボールジョイント構造の中に配置させるため、線材の損傷を防いで保護することができる。
（２）ボールジョイント構造のボール部は、弾性収納蓋の位置で大きい角度で回転させることができる。
（３）ボールジョイント構造のストッパ機構がボールジョイント構造の内部に配置されているため、外部の占有空間を低減させることができる。また、ストッパ機構が有する帯状の凹溝は、ボール部とソケットとの間の回転角度を制限させることができる。
（４）ボールジョイント構造は、可変式弾性ネジにより、均一かつ調整可能な挟持力を提供し、ソケット内にボール部を固定させることができる。ボールジョイント構造は、他の挟持構造が必要ないため、占有空間を有効に低減させることができる。

従来のボールジョイント構造を示す分解断面図である。 本発明の一実施形態によるボールジョイント構造を示す斜視図である。 図２の分解斜視図である。 本発明の他の実施形態によるボールジョイント構造を示す分解斜視図である。 図４の断面斜視図である。 本発明の一実施形態によるボールジョイント構造のストッパ機構を示す断面図である。 本発明の一実施形態によるボールジョイント構造のストッパ機構を示す断面図である。 図６Ａのストッパ機構の凹溝を示す平面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるボールジョイント構造のそれぞれ異なる操作段階を示す断面斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態によるボールジョイント構造のそれぞれ異なる操作段階を示す断面斜視図である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図２を参照する。図２は、本発明の一実施形態によるボールジョイント構造１００を示す斜視図である。ボールジョイント構造１００は、ソケット１１０、ボール部１３０、弾性収納蓋１５０および複数の可変式弾性ネジ１６０を含む。ソケット１１０は、ソケット上蓋１１２およびソケット下蓋１１４を含む。ソケット上蓋１１２は、ソケット下蓋１１４と係合され、ボール部１３０は、ソケット１１０中に配置されている。ソケット上蓋１１２は、収納開口部１１３を有し、弾性収納蓋１５０は、収納開口部１１３の中に配置されている。可変式弾性ネジ１６０は、ソケット１１０に螺着され、ボール部１３０とソケット１１０とを密着させる挟持力を提供する。

図３を参照する。図３は、本発明の一実施形態によるボールジョイント構造１００を示す分解斜視図である。ソケット１１０のソケット上蓋１１２およびソケット下蓋１１４には、それぞれ穿設されたネジ孔１６２により可変式弾性ネジ１６０がソケット１１０上に螺着され、ソケット１１０中にボール部１３０を固定させることができる。ボール部１３０とソケット１１０との間には若干の干渉（摩擦力）が生じるため、外力が印加されない状態では、ボール部１３０とソケット１１０との間の相対角度が変化することはない。

可変式弾性ネジ１６０は、ソケット１１０上に均等に配置させることが好ましい。本実施形態のソケット１１０は、矩形状であり、可変式弾性ネジ１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ，１６０ｄは、ソケット１１０の四隅にそれぞれ配置されている。ボール部１３０は、幾何中心点１３５を有し、可変式弾性ネジ１６０ａと可変式弾性ネジ１６０ｂとを繋ぐ線は、ボール部１３０の幾何中心点１３５を通過する。可変式弾性ネジ１６０の数および位置は、ソケット１１０上に均等に配置され、ボール部１３０に付加する挟持力を平衡に保持させることができる限り、必要に応じて変えることができる。

可変式弾性ネジ１６０は、スプリング付きネジ、スプリングネジ、ワッシャ（ｗａｓｈｅｒ）付きネジ、ワッシャネジなど、弾力性を有するネジ構造でもよい。可変式弾性ネジ１６０は、必要な挟持力に応じ、適宜な弾力性を有するネジ構造を選択してもよい。

図４を参照する。図４は、本発明の他の実施形態によるボールジョイント構造１００を示す分解斜視図である。ボール部１３０は、互いに係合可能なボール部上蓋１３２およびボール部下蓋１３４をさらに含む。ボール部１３０は、中空構造であり、ソケット１１０から露出され、固定端部と接続するために用いる中空構造の接続部１３６を含む。ボール部１３０は、ボール開口部１３８をさらに含む。

ソケット１１０の内壁１１５の形状は、ボール部１３０の円弧角度（円弧形状）に対応しており、ソケット１１０は、ホール（開口）部１１６を含む。ソケット上蓋１１２は、収納開口部１１３を有し、弾性収納蓋１５０は、収納開口部１１３の中に配置されている。線材２１０は、中空構造のボール部１３０中に配置され、ボール開口部１３８およびソケット１１０のホール部１１６に貫設されている。ボール部１３０に外力を印加して回転操作を行うと、ボール開口部１３８とホール部１１６との相対角度を調整することができる。

図５を参照する。図５は、本発明の他の実施形態によるボールジョイント構造１００を示す断面斜視図である。ボールジョイント構造１００を書画カメラに応用する場合、書画カメラの撮像レンズ２００をソケット１１０中に配置させる。撮像レンズ２００の線材２１０は、ソケット１１０のホール部１１６およびボール開口部１３８に貫設されて接続部１３６に入れられ、撮像レンズ２００の撮像信号は、線材２１０を介して書画カメラの処理ユニットに伝送される。ソケット１１０は、ソケット１１０中に配置された撮像レンズ２００を露出させるために用いる透明窓１１８を有する。

ボールジョイント構造１００は、ボール部１３０の過大な回転角度により、線材２１０および撮像レンズ２００が破損されることを防ぐことが可能なストッパ機構をさらに含む。ストッパ機構は、ソケット１１０に設けられた凹溝１２０と、ボール部１３０に設けられたバンプ１４０と、を含む。凹溝１２０は、ソケット１１０の内表面に設けられ、バンプ１４０は、ボール部１３０の外表面に設けられている。ボール部１３０が、ソケット１１０に対して回転するとき、ボール部１３０上に設けられたバンプ１４０の移動可能な範囲が凹溝１２０中に制限され、ボール部１３０とソケット１１０との間の回転角度（回転による相対角度）を制限することができる。

図６Ａおよび図６Ｂを同時に参照する。図６Ａおよび図６Ｂは、本発明の一実施形態によるボールジョイント構造１００のストッパ機構を示す断面図である。ボール部１３０がソケット１１０中で回転するとき、ボール部１３０の外表面に設けられたバンプ１４０は、ソケット１１０内の内表面に設けられた凹溝１２０中を移動することができる。これにより、ボール部１３０とソケット１１０との相対角度を制限することができる。

図７を参照する。図７は、図６Ａのストッパ機構の凹溝を示す平面図である。凹溝１２０は、両端部がそれぞれ封止された帯状の凹溝である。つまり、凹溝１２０は、互いに接続されていない両端部を有し、３６０度より小さい円弧角度（円弧形状）を有するため、バンプ１４０と凹溝１２０とは互いに３６０度を超えて回転することがない。

図８Ａおよび図８Ｂを同時に参照する。図８Ａおよび図８Ｂは、本発明のさらに他の実施形態によるボールジョイント構造１００のそれぞれ異なる操作段階を示す断面斜視図である。ボールジョイント構造１００のボール部１３０は、弾性収納蓋１５０の位置で、ソケット１１０に対して大きい角度で回転することが可能である。ソケット１１０は、弾性収納蓋１５０に対応するように、スプリング１２４が中に配置されたスライド溝１２２を有する。スプリング１２４の弾性力は、ボール部１３０とソケット１１０との間の摩擦力より小さいことが好ましい。弾性収納蓋１５０とボール部１３０とは、スプリング１２４の弾性力により密着し続け、ボール部１３０とソケット１１０とは、互いの回転により悪影響を受けることがない。

図８Ａを参照する。図８Ａに示すように、ボール部１３０の接続部１３６が、ソケット１１０に対し、弾性収納蓋１５０の位置まで回転すると、ソケット１１０から露出された接続部１３６が弾性収納蓋１５０と接触する。続いて、図８Ｂに示すように、接続部１３６に外力を印加させ、接続部１３６が弾性収納蓋１５０を押下げると、ソケット１１０のスライド溝１２２中に弾性収納蓋１５０を滑り込ませて、ボール部１３０を大きい角度で回転させることができる。そのため、収納開口部１１３に接続部１３６を収納することができる。

スプリング１２４の弾性力は、ボール部１３０とソケット１１０との間の摩擦力よりも小さいため、ボール部１３０とソケット１１０との間の相対角度は、スプリング１２４により影響を受けることがない。つまり、スプリング１２４の弾性力がボール部１３０を押し動かすことはない。弾性収納蓋１５０の位置でボール部１３０をソケット１１０に対して大きい角度で回転させ、接続部１３６を収納開口部１１３に収納することができる。

ボール部１３０を図８Ａの状態に戻す場合、外力を印加させてボール部１３０を動かすと、収納開口部１１３からボール部１３０の接続部１３６を離脱させることができる。この際、弾性収納蓋１５０は、スプリング１２４の弾性力によりスライド溝１２２から押し出されるため、ボール部１３０と接触し続けることができる。

上述の実施形態から分かるように、本発明は以下の長所を有する。
（１）ボールジョイント構造は、ボール部の中に貫設して内部に収納した線材により信号伝送を行う。そのため、見た目の美しさを向上させることができるとともに、線材が外部に露出されずにボールジョイント構造の中に配置されるため、線材の損傷を防いで保護することができる。
（２）ボールジョイント構造のボール部は、弾性収納蓋の位置で大きい角度で回転させることができる。
（３）ボールジョイント構造のストッパ機構がボールジョイント構造の内部に配置されているため、外部の占有空間を低減させることができる。また、ストッパ機構が有する帯状の凹溝は、ボール部とソケットとの間の回転角度を制限させることができる。
（４）ボールジョイント構造は、可変式弾性ネジにより、均一かつ調整可能な挟持力を提供し、ソケット内にボール部を固定させることができる。ボールジョイント構造は、他の挟持構造が必要ないため、占有空間を有効に低減させることができる。

当該分野の技術を熟知する者が理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明による特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１…本体、２…アンテナ装置、３…ボールジョイント、１１…ボールジョイント固定装置、１２…開口、２１…位置決め溝、３２…方形状固定片、３３…連結円柱、１００…ボールジョイント構造、１１０…ソケット、１１２…ソケット上蓋、１１３…収納開口部、１１４…ソケット下蓋、１１５…内壁、１１６…ホール部、１１８…透明窓、１２０…凹溝、１２２…スライド溝、１２４…スプリング、１３０…ボール部、１３２…ボール部上蓋、１３４…ボール部下蓋、１３５…幾何中心点、１３６…接続部、１３８…ボール開口部、１４０…バンプ、１５０…弾性収納蓋、１６０…可変式弾性ネジ、１６０ａ…可変式弾性ネジ、１６０ｂ…可変式弾性ネジ、１６０ｃ…可変式弾性ネジ、１６０ｄ…可変式弾性ネジ、１６２…ネジ孔、２００…撮像レンズ、２１０…線材

Claims (8)

1. 収納開口部を有するソケット上蓋と、前記ソケット上蓋と係合されたソケット下蓋と、を有するソケットと、
   ボール部上蓋と、前記ボール部上蓋と係合されたボール部下蓋と、を有し、前記ソケット中に配置されたボール部と、
   前記収納開口部に配置され、前記ボール部と接触された弾性収納蓋と、
   前記ソケットに螺着され、前記ボール部と前記ソケットとを密着させる挟持力を提供する複数の可変式弾性ネジと、を備えることを特徴とするボールジョイント構造。
2. 前記ボール部は、前記ソケットの外側に露出された接続部を有し、
   前記ソケットは、前記弾性収納蓋に対応したスライド溝を有し、
   前記接続部が前記収納開口部に入るとき、前記スライド溝に前記弾性収納蓋を滑り込ませることを特徴とする請求項１に記載のボールジョイント構造。
3. ソケットと、
   前記ソケット中に配置されたボール部と、
   前記ソケットに螺着され、前記ボール部と前記ソケットとを密着させる挟持力を提供する複数の可変式弾性ネジと、
   前記ソケットの内表面に設けられた凹溝と、前記ボール部の外表面に設けられたバンプと、を含むストッパ機構と、を備え、
   前記ソケットに対して前記ボール部が回転されると、前記凹溝中で前記バンプが移動することを特徴とするボールジョイント構造。
4. 前記凹溝は、それぞれ封止された両端部を有し、３６０度より小さい円弧角度を有する帯状凹溝であることを特徴とする請求項３に記載のボールジョイント構造。
5. 収納開口部を有するソケットと、
   前記ソケット中に配置されたボール部と、
   前記収納開口部に設置された弾性収納蓋と、
   前記ボール部の外表面に設けられたバンプと、
   前記ソケットに対して前記ボール部が回転されると、前記ソケットの内表面に設けられ、前記バンプが中を移動する凹溝と、
   前記ソケットに螺着され、前記ボール部と前記ソケットとを密着させる挟持力を提供する複数の可変式弾性ネジと、を備えることを特徴とするボールジョイント構造。
6. 前記ボール部は、前記ソケットの外側に露出された接続部を含み、
   前記ソケットは、前記弾性収納蓋に対応したスライド溝を有し、
   前記接続部が前記収納開口部に入るとき、前記スライド溝に前記弾性収納蓋を滑り込ませることを特徴とする請求項５に記載のボールジョイント構造。
7. 前記凹溝は、それぞれ封止された両端部を有し、３６０度より小さい円弧角度を有する帯状凹溝であることを特徴とする請求項５に記載のボールジョイント構造。
8. 前記ソケットは、前記ソケット中に配置された撮像レンズを露出させる透明窓を有することを特徴とする請求項５に記載のボールジョイント構造。

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