JP2019132272A - Rotation type lever device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転型梃子装置に関する。 The present invention relates to a rotary insulator device.
従来、梃子の原理を利用して小さな力で重い物を持ち上げることがなされている。 Conventionally, a heavy object has been lifted with a small force using the principle of an insulator.
本発明に関連する技術として、例えば、特許文献1には、軸心を中心に回転し、回転動力が入力される側として設けられた回転体と、棒状に形成され、前記回転体の軸心の延長線である軸心線に中途部で交差するように傾斜して配され、一端が前記回転体に該回転体の軸心から所定の距離を離して固定されると共に他端が回転動力が出力される側として設けられ、前記中途部と前記一端との間の距離が前記中途部と前記他端との間の距離より長く設定されたシャフトと、該シャフトを前記中途部において受けて支持する支点軸受とを具備することを特徴とする回転動力伝達装置が開示されている。 As a technique related to the present invention, for example, in Patent Document 1, a rotating body that rotates around an axis and is provided as a side to which rotational power is input, and is formed in a rod shape, the axis of the rotating body. The one end is fixed to the rotating body at a predetermined distance from the axis of the rotating body and the other end is the rotational power. Is provided as an output side, a shaft in which a distance between the midway part and the one end is set longer than a distance between the midway part and the other end, and the shaft is received in the midway part. A rotational power transmission device comprising a supporting fulcrum bearing is disclosed.
また、特許文献2には、梃子の上下運動に代って円回転運動をさせて、通常梃子がC、B間の距離を大に取って力を増大したい場合の、重点Bの上下運動の空間距離を縮小するために梃子を円回転させた構成が開示されている。
Further, in
上記特許文献1には、支点軸受が、シャフトの中途部に固定されてそのシャフトの軸心に直交する軸心を中心に回動する第1の回動軸と、その第1の回動軸を回動可能に保持する回動保持部材を第1の回動軸の軸心及び回転体の軸心線に直交する軸心を中心に回動する第2の回動軸32とを備えていると述べられているが、これらの支点軸受を用いると旋回運動できない。
In Patent Document 1, a fulcrum bearing is fixed to a middle portion of a shaft, and rotates around an axis that is orthogonal to the axis of the shaft, and the first rotation shaft. And a
また、特許文献2には、球状のロールベアリングに傾斜シャフトの先端が該ロールベアリングの中心まで至るように差し込まれた構成が開示されているが、本発明者が当該構成を再現して実験した結果、ロールベアリングが揺動するのみで、旋回運動しないことが分かった。
本発明の目的は、梃子棒部が旋回運動を行いながら梃子の原理を活用することで作用点用回転体部の回転力を高めることを可能とする回転型梃子装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rotary lever device that makes it possible to increase the rotational force of the rotating body portion for the action point by utilizing the principle of the lever while the lever rod portion performs a turning motion.
本発明に係る回転型梃子装置は、力点用回転体部と、一方端が前記力点用回転体部に接続される梃子棒部の他方端に接続されて前記力点用回転体部と連動して回転する作用点用回転体部と、前記力点用回転体部と前記作用点用回転体部との間に設けられ、前記梃子棒部が貫通された支点用軸受部と、を備え、前記梃子棒部の一方端は、前記力点用回転体部の外周部において所定位置で接続されており、前記梃子棒部の他方端は、前記作用点用回転体部の外周部において前記所定位置に対応する位置と反対側の位置で接続されており、 前記支点用軸受部は、前記梃子棒部が挿通される略ドーナツ形状を有し外周部に曲面の凸部を有する軸受部と、前記軸受部を収容する貫通孔を有し前記軸受部の前記曲面の凸部が摺動可能なように前記曲面の凸部に対応した曲面の凹部を有する軸受箱と、を含むピロー型軸受ユニットを含み、前記支点用軸受部と前記作用点用回転体部との間の作用点側距離に比べて前記支点用軸受部と前記力点用回転体部との間の力点側距離が大きいことを特徴とする。 The rotary lever device according to the present invention is connected to the power point rotating body part and the other end of the lever bar part, one end of which is connected to the power point rotating body part, in conjunction with the power point rotating body part. A rotating action point rotating body part, and a supporting point bearing part provided between the power point rotating body part and the action point rotating body part, through which the lever bar part is passed, One end of the bar portion is connected at a predetermined position on the outer peripheral portion of the power point rotating body portion, and the other end of the lever bar portion corresponds to the predetermined position on the outer peripheral portion of the action point rotating body portion. The fulcrum bearing portion has a substantially donut shape through which the lever bar portion is inserted, and has a curved convex portion on the outer peripheral portion, and the bearing portion. The curved portion of the curved portion so that the convex portion of the curved portion of the bearing portion is slidable. A pillow-type bearing unit including a bearing box having a curved concave portion corresponding to the portion, and the fulcrum bearing compared to a working point side distance between the fulcrum bearing portion and the working point rotating body portion. The force point side distance between a part and the said force point rotary body part is large, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明に係る回転型梃子装置において、前記力点用回転体部を回転させるための動力を与える電動機部と、前記力点用回転体部の回転に連動する前記作用点用回転体部の回転を用いて発電する発電機部と、を備えることが好ましい。 Further, in the rotary insulator device according to the present invention, an electric motor part that supplies power for rotating the power point rotating body part, and rotation of the action point rotating body part interlocked with the rotation of the power point rotating body part It is preferable to provide a generator unit that generates electricity using
また、本発明に係る回転型梃子装置において、前記電動機部の回転軸に連結された第1滑車部と、前記力点用回転体部の回転軸に連結され、前記第1滑車部に比べて大きい径を有する第2滑車部と、前記第1滑車部と前記第2滑車部とにわたって設けられる第1ベルト部と、前記発電機部の回転軸に連結された第3滑車部と、前記作用点回転体部の回転軸に連結され、前記第3滑車部に比べて大きい径を有する第4滑車部と、前記第3滑車部と前記第4滑車部とにわたって設けられる第2ベルト部と、を備えることが好ましい。 Moreover, in the rotary insulator device according to the present invention, the first pulley unit connected to the rotation shaft of the electric motor unit and the rotation shaft of the power point rotating body unit are larger than the first pulley unit. A second pulley part having a diameter, a first belt part provided across the first pulley part and the second pulley part, a third pulley part connected to a rotating shaft of the generator part, and the action point A fourth pulley unit coupled to a rotation shaft of the rotating body unit and having a diameter larger than that of the third pulley unit; and a second belt unit provided across the third pulley unit and the fourth pulley unit. It is preferable to provide.
また、本発明に係る回転型梃子装置において、前記第1滑車部と前記第2滑車部との直径の比は、3:8であり、前記第3滑車部と前記第4滑車部との直径の比は、2.5:7であることが好ましい。 In the rotary lever apparatus according to the present invention, the ratio of the diameters of the first pulley portion and the second pulley portion is 3: 8, and the diameters of the third pulley portion and the fourth pulley portion. The ratio is preferably 2.5: 7.
本発明によれば、梃子棒部が旋回運動を行いながら梃子の原理を活用することで作用点用回転体部の回転力を高めることが出来る。 According to the present invention, it is possible to increase the rotational force of the working point rotating body portion by utilizing the principle of the lever while the lever rod portion performs the turning motion.
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.
図1は、本発明に係る実施形態の第一実施例である回転型梃子装置10の斜視図である。図2は、回転型梃子装置10の正面図である。
FIG. 1 is a perspective view of a
回転型梃子装置10は、枠体部20と、力点用回転体部12と、作用点用回転体部14と、支点用軸受部16と、梃子棒部18とを備える。
The
枠体部20は、4本の平板棒が略ロの字状に配置されて底部を形成し、4本の立設棒が底部に立設され、立設棒の上部に4つの天井棒が略ロの字状に載置されて天井部を形成している。枠体部20は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成されている。
In the
力点用回転体部12は、中央部に力点用回転軸32を有する車ハンドル状の円形部材である。力点用回転体部12は、所定の直径Rを有している。力点用回転体部12は、枠体部20の天井部に設けられ、図2に示されるように、径方向と枠体部20の天井部の面方向が略直角となるように設置されている。力点用回転体部12は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
The power
滑車48は、力点用回転体部12に連結されて中央部に作用点用回転軸34が貫通されており、力点用回転体部12の回転に連動して回転する滑車である。滑車48の周囲には、紐部22が巻回されており、紐部22の先端には、所定の重量mを有する錘2が吊下げられている。
The
力点用回転軸32は、力点用回転体部12及び滑車48の中央部に装着される枠体部20の天井棒と略平行に伸びるように設けられている。力点用回転軸32は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
The power
軸受部28及び軸受部30は、枠体部20の天井部に装着されて、中央部には力点用回転軸32が貫通されており、互いに所定の間隔をおいて配置されるピロー型の軸受けユニットである。
The
作用点用回転体部14は、中央部に作用点用回転軸34を有する車ハンドル状の円形部材である。作用点用回転体部14は、力点用回転体部12の直径Rよりも小さい直径rを有している。作用点用回転体部14は、枠体部20の天井部に設けられ、図2に示されるように、径方向と枠体部20の天井部の面方向が略直角となるように設置されている。
The
作用点用回転体部14は、枠体部20の天井部において、力点用回転体部12と反対側に設けられている。作用点用回転体部14は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
The action point rotating
梃子棒部18は、一方端が力点用回転体部12に接続され、他方端が作用点用回転体部14に接続される棒部材である。梃子棒部18は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
The
梃子棒部18の一方端は、力点用回転体部12の外周部において所定位置で接続されている。また、梃子棒部18の他方端は、作用点用回転体部14の外周部において、上記所定位置に対応する位置と反対側の位置で接続されている。
One end of the
なお、力点用回転体部12の外周部において、梃子棒部18の一方端が接続される所定位置と反対側には、力点用回転体部12が回転する際のバランスを取るための分銅が設けられている。
In addition, in the outer peripheral part of the power point rotating
より具体的に梃子棒部18の接続位置の関係を述べると、梃子棒部18の一方端が接続される所定位置が力点用回転体部12の最上部に位置している際には、梃子棒部18の他方端が接続される所定位置は作用点用回転体部14の最下部に位置しており、反対の位置関係となっている。
More specifically, the relationship of the connecting positions of the
支点用軸受部16は、力点用回転体部12と作用点用回転体部14との間に設けられ、梃子棒部18が貫通されるピロー型の軸受けユニットである。支点用軸
受部16は、軸受箱60と軸受部62とを備えている。支点用軸受部16は、適度な強度を有する材質、例えば、鋳鉄、ステンレスなどを用いて構成することができる。
The
支点用軸受部16は、軸受箱60と軸受部62とを備えている。軸受部62は、貫通孔64に梃子棒部18が挿通される略ドーナツ形状を有し、外周部に曲面の凸部67を有する略筒状部材である。
The
軸受箱60は、軸受部62を収容する収納空間としても機能する貫通孔65を有し、軸受部62の曲面の凸部67が摺動可能なように曲面の凸部67に対応した曲面の凹部69を有する略箱型部材である。この略箱型の下部には締結部材61で締結するための突起部が設けられており、締結部材61を用いて締結することができる。
The bearing
軸受箱60は、側面側から見ると、2つに分割可能に構成されており、収納空間としても機能する貫通孔65に軸受部62を収納した後、分割された2つの軸受箱部を合わせて締結部材63を用いて接合して完成する。
When viewed from the side, the bearing
支点用軸受部16が支点となり、力点用回転体部12の回転に伴って梃子棒部18の一方端が旋回すると、これに連動して梃子棒部18の他方端が旋回することで作用点用回転体部14が回転する。
The
作用点用回転軸34は、作用点用回転体部14の中央部に装着される枠体部20の天井棒と略平行に伸びるように設けられている。作用点用回転軸34は、適度な強度を有する材質、例えば、鉄等で構成することができる。
The action
支点用軸受部16と作用点用回転体部14との間の作用点側距離D1に比べて支点用軸受部16と力点用回転体部12との間の力点側距離D2を大きくすることで作用点用回転体部34の回転力をD2/D1倍にすることができる。
The force point side distance D 2 between the
軸受部36及び軸受部38は、枠体部20の天井部に装着されて、作用点用回転軸34が貫通されており、互いに所定の間隔をおいて配置されるピロー型の軸受けユニットである。
The bearing
滑車40は、軸受部36と軸受部38との間に設けられる滑車である。滑車40は、作用点用回転軸34が貫通されており、作用点用回転軸34の回転に連動して回転する。滑車40の周囲には、紐部24が巻回されており、紐部24の先端には、所定の重量Mを有する錘4が吊下げられている。
The
続いて、上記構成の回転型梃子装置10の作用について説明する。ここで、紐部22,24に吊下げる錘2,4において、錘2の重量mは、錘4の重量Mに比べて軽く設定されている。
Next, the operation of the
ここで、仮に、D1とD2の比を1:5の関係にした場合、例えば、m=1kgでM=5kgで設定するとバランスがとれる。そこで、m=2kgとすることで、錘2の重さが勝って、錘2が下がっていく。
Here, if the ratio of D 1 and D 2 is set to a relationship of 1: 5, for example, if m = 1 kg and M = 5 kg are set, a balance can be obtained. Therefore, by setting m = 2 kg, the weight of the
錘2が下がって、力点用回転体部12が回転すると、梃子棒部18の一方端は力点用回転体部12の外周に沿うように旋回する。梃子棒部18の他方端は、力点用回転体部12の回転に連動して、作用点用回転体部14の外周に沿うように旋回する。
When the
この作用点用回転体部14の回転に連動して、滑車40が回転し、紐部24が巻き上げられる。これにより、錘4が持ち上げられる。このように、回転型梃子装置10によれば、錘2を用いて、錘2よりも重量の大きい錘4を持ち上げることができる。
The
図3は、本発明に係る実施形態の第二実施例である回転型梃子装置11の斜視図である。図4は、回転型梃子装置11の正面図である。
FIG. 3 is a perspective view of the
回転型梃子装置11は回転型梃子装置10の変形例であり、相違点は、錘2,4の代わりに電動機42と発電機44を用いている点であるため、その相違点を中心に説明し、共通する部分の説明は省略する。
The
回転型梃子装置11では、錘2,4を取り下げる紐部22,24の代わりにベルト47,55が巻回されている。
In the
電動機42は、力点用回転体部12を回転させるための動力を与えるモーターである。電動機42の回転軸には滑車46が装着されており、滑車46と滑車48とに渡ってベルト47が取り付けられている。
The
ここで、滑車46の直径に比べて、滑車48の直径を大きく設定しているのは、滑車48、すなわち、力点用回転体部12の回転数を低速にすることで、出力トルクを大きくしているからである。
Here, the diameter of the
図示しない電源を用いて電動機42が作動すると、滑車46の回転がベルト47を介して滑車48に伝わり、力点用回転体部12を回転させる。
When the
発電機44は、力点用回転体部12の回転に連動する作用点用回転体部14の回転力を用いて発電する。発電機44のロータに繋がる回転軸51に繋がる滑車54と滑車40とに渡ってベルト47が取り付けられている。滑車54の両側には、回転軸51が貫通されるピロー型の軸受けユニットの軸受部50,52が設けられている。
The
滑車40の直径に比べて、滑車54の直径を小さく設定しているのは、滑車54の回転数を滑車40よりも高速にするためである。
The reason why the diameter of the
ここで、例えば、滑車46のサイズを直径3インチとし、滑車48のサイズを直径8インチとすることで、直径の比率を3:8とすることが好ましい。また、滑車54のサイズを直径2.5インチとし、滑車40のサイズを直径7インチとすることが好適である。
Here, for example, the size of the
例えば、電動機42を750W、1馬力、1730回転の規格を持つものを使用すると、力点用回転体部12側の回転数は、上記滑車46,48の比率が3:8となることを鑑みると、1730÷(8÷3)=648回転となる。
For example, if the
そして、発電機44側の回転数は、上記滑車40,54の比率が2.75:7となることを考慮すると648×(7÷2.5)=1814回転となる。
The number of rotations on the
続いて、上記構成の回転型梃子装置11の作用について説明する。図示しない電源を用いて電動機42が作動すると、滑車46,48の回転を通じて力点用回転体部12が回転する。
Then, the effect | action of the
力点用回転体部12が回転すると梃子棒部18を介して作用点用回転体部14が回転し、これに連動して滑車40,54が回転する。滑車54が回転すると発電機44のロータが回転し、これにより、発電機44が発電を行う。
When the
ここで、発電機44は、P(電力)=ω(回転数含む)×T(トルク)の関係式で発電電力が決まり、回転型梃子装置11によれば、トルクを大きくすることが出来る。
Here, the
回転型梃子装置11によれば、梃子棒部18の距離D1,D2を調整してトルクを高めることで、発電機44での発電効率を高めることができるという利点がある。
According to the
2,4 錘、10,11 回転型梃子装置、12 力点用回転体部、14 作用点用回転体部,16 支点用軸受部、18 梃子棒部、20 枠体部、22,24 紐部、28、30 軸受部,32 力点用回転軸、34 作用点用回転軸、36,38 軸受部、
40,54 滑車、42 電動機、44 発電機、46,48 滑車、47,55 ベルト、50,52 軸受部、51 回転軸、54 滑車,60 軸受箱,61 軸受箱,62 軸受部,63 締結部材,64 貫通孔,65 貫通孔,67 凸部、69 凹部。
2, 4 weights, 10, 11 rotary type lever device, 12 force point rotary body part, 14 action point rotary body part, 16 fulcrum bearing part, 18 lever bar part, 20 frame body part, 22, 24 string part, 28, 30 Bearing section, 32 Force point rotating shaft, 34 Working point rotating shaft, 36, 38 Bearing section,
40, 54 pulley, 42 motor, 44 generator, 46, 48 pulley, 47, 55 belt, 50, 52 bearing, 51 rotating shaft, 54 pulley, 60 bearing housing, 61 bearing housing, 62 bearing housing, 63 fastening
Claims (4)
一方端が前記力点用回転体部に接続される梃子棒部の他方端に接続されて前記力点用回転体部と連動して回転する作用点用回転体部と、
前記力点用回転体部と前記作用点用回転体部との間に設けられ、前記梃子棒部が貫通された支点用軸受部と、
を備え、
前記梃子棒部の一方端は、前記力点用回転体部の外周部において所定位置で接続されており、
前記梃子棒部の他方端は、前記作用点用回転体部の外周部において前記所定位置に対応する位置と反対側の位置で接続されており、
前記支点用軸受部は、前記梃子棒部が挿通される略ドーナツ形状を有し外周部に曲面の凸部を有する軸受部と、前記軸受部を収容する貫通孔を有し前記軸受部の前記曲面の凸部が摺動可能なように前記曲面の凸部に対応した曲面の凹部を有する軸受箱と、を含むピロー型軸受ユニットを含み、
前記支点用軸受部と前記作用点用回転体部との間の作用点側距離に比べて前記支点用軸受部と前記力点用回転体部との間の力点側距離が大きいことを特徴とする回転型梃子装置。 Rotating body for power point,
An action point rotator unit that is connected to the other end of the lever rod part, one end of which is connected to the force point rotator part, and rotates in conjunction with the force point rotator part;
A fulcrum bearing portion provided between the power point rotator portion and the action point rotator portion and through which the lever bar portion is passed;
With
One end of the lever bar portion is connected at a predetermined position on the outer peripheral portion of the power point rotating body portion,
The other end of the lever bar portion is connected at a position opposite to the position corresponding to the predetermined position in the outer peripheral portion of the action point rotating body portion,
The fulcrum bearing portion has a substantially donut shape through which the lever bar portion is inserted and has a curved convex portion on the outer peripheral portion, and a through hole that accommodates the bearing portion. Including a pillow-type bearing unit including a bearing box having a curved concave portion corresponding to the curved convex portion so that the curved convex portion can slide.
The force point side distance between the fulcrum bearing part and the force point rotating body part is larger than the action point side distance between the fulcrum bearing part and the action point rotating body part. Rotary insulator device.
前記力点用回転体部を回転させるための動力を与える電動機部と、
前記力点用回転体部の回転に連動する前記作用点用回転体部の回転を用いて発電する発電機部と、
を備えることを特徴とする回転型梃子装置。 In the rotary insulator device according to claim 1,
An electric motor unit for supplying power for rotating the power point rotating body unit;
A generator unit that generates electric power by using the rotation of the working point rotating body unit in conjunction with the rotation of the power point rotating body unit;
A rotary insulator device comprising:
前記電動機部の回転軸に連結された第1滑車部と、
前記力点用回転体部の回転軸に連結され、前記第1滑車部に比べて大きい径を有する第2滑車部と、
前記第1滑車部と前記第2滑車部とにわたって設けられる第1ベルト部と、
前記発電機部の回転軸に連結された第3滑車部と、
前記作用点回転体部の回転軸に連結され、前記第3滑車部に比べて大きい径を有する第4滑車部と、
前記第3滑車部と前記第4滑車部とにわたって設けられる第2ベルト部と、
を備えることを特徴とする回転型梃子装置。 In the rotary insulator device according to claim 2,
A first pulley connected to a rotating shaft of the electric motor;
A second pulley unit connected to a rotation shaft of the power point rotating body unit and having a larger diameter than the first pulley unit;
A first belt portion provided across the first pulley portion and the second pulley portion;
A third pulley unit coupled to the rotating shaft of the generator unit;
A fourth pulley unit connected to a rotation shaft of the working point rotating body unit and having a larger diameter than the third pulley unit;
A second belt portion provided across the third pulley portion and the fourth pulley portion;
A rotary insulator device comprising:
前記第1滑車部と前記第2滑車部との直径の比は、3:8であり、
前記第3滑車部と前記第4滑車部との直径の比は、2.5:7であることを特徴とする回転型梃子装置。
In the rotary insulator device according to claim 3,
The ratio of the diameters of the first pulley part and the second pulley part is 3: 8,
The rotary lever device characterized in that a ratio of the diameters of the third pulley portion and the fourth pulley portion is 2.5: 7.
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