JP3200996U - コマ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コマ本体の回転時間を長くすることができるコマ装置を提供する。【解決手段】コマ装置は、コマ本体の軸部２３を回転可能に支持する第１軸受け部及び第２軸受け部を備えている。第１軸受け部及び第２軸受け部の少なくともいずれか一方には、軸部が挿入可能である有底の軸受け穴４１が形成され、軸受け穴の底面と、軸部における底面と対向する面である対向面３７と、の間には潤滑剤６１が保持されている。上述した底面及び対向面のうちの少なくともいずれか一方には、軸部の回転時に潤滑剤に軸部の軸方向の圧力を発生させる動圧溝３９、５３が形成されている。【選択図】図２

Description

本考案は、回転するコマ本体を備えるコマ装置に関する。

回転するコマ本体の軸の両端を回転自在に支持する軸受を備え、ジャイロ効果による様々な動作を実現できるコマ装置がある。このようなコマ装置として、ラックアンドピニオン機構によりコマ本体を回転させる技術が提案されている（特許文献１参照）。

実公昭６３−０１９１０１号公報

ジャイロ効果は、コマ本体が高速で回転しているときに発現する。よって、コマ本体の高速回転が長期間継続することが好ましく、そのためには回転時の摩擦力を小さくすることが求められる。一般的に、摩擦力を小さくするためには軸と軸受けとの接触面積を小さくすることが考えられる。しかしながら、より高度に摩擦力を小さくする工夫が求められている。

本考案の目的は、コマ本体の回転時間を長くすることができるコマ装置を提供することである。

上述した問題を解決するためになされた請求項１に記載の考案は、回転部と、該回転部の回転の軸となる軸部と、を有するコマ本体と、前記軸部の一端を回転可能に支持する第１軸受け部と、前記軸部における前記一端とは異なる他端を回転可能に支持する第２軸受け部と、前記第１軸受け部及び前記第２軸受け部を連結する連結部と、を備え、前記第１軸受け部及び前記第２軸受け部の少なくともいずれか一方には、前記軸部が挿入可能である有底の軸受け穴が形成され、また、前記軸受け穴の底面と、前記軸部における前記底面と対向する面である対向面と、の間に潤滑剤が保持されており、前記底面及び前記対向面のうちの少なくともいずれか一方には、前記軸部の回転時に前記潤滑剤に前記軸部の軸方向の圧力を発生させる動圧溝が形成されていることを特徴とするコマ装置である。

このように構成されたコマ装置は、軸部の先端と軸受け穴とにより、いわゆる流体動圧軸受けが形成される。よって、コマ本体が回転したときにコマ本体の摩擦抵抗が小さくなり、コマ本体の回転時間を長くすることができる。

なお、上述したコマ装置において、前記軸部は、円柱状の基部と、前記基部に設けられ、前記軸受け穴に挿入される挿入部と、を有しており、前記第１軸受け部及び前記第２軸受け部のうちの前記軸受け穴が形成されている少なくともいずれか一方のうち、少なくとも前記軸受け穴が形成される部分は、前記基部と中心軸が同一直線上となるように形成された筒状形状であって、前記基部の直径と、前記第１軸受け部及び前記第２軸受け部の外径と、の比は、１：０．９〜１．１の範囲であるように構成されていてもよい。

このように構成されたコマ装置では、基部と、第１軸受け部又は第２軸受け部と、の径が近いため、それらの部材の境界を曖昧にして同一の部材のように見せることで美観の向上を図ることができる。

また、上述したコマ装置において、前記軸受け穴の内周面、及び、前記軸部における前記軸受け穴に挿入される部分の外周面の少なくともいずれか一方に、前記軸部の回転時に前記潤滑剤に前記軸方向と直交する方向の動圧を発生させる動圧溝が形成されていてもよい。

このように構成されたコマ装置であれば、回転時のコマ本体の摩擦抵抗をより高度に低減することができる。

実施形態のコマ装置を示す斜視図である。 軸部の先端と軸受け部の一方を示す、軸部を通過する平面での断面図である。 図３（Ａ）が、挿入部の先端を軸受け穴の底面側から見た図であり、図３（Ｂ）が、軸受け穴の底面を挿入部の先端側から見た図である。 コマ装置の変形例を示す斜視図である。

［１．実施形態］
（１）全体構成
図１に示すコマ装置１は、コマ本体１１と、第１軸受け部１３ａと、第２軸受け部１３ｂと、第１リング１５と、第２リング１７と、を備えている。ここでいうコマ装置とは、軸を中心として回転するコマ（本実施形態ではコマ本体１１が該当）と、コマの軸を保持する部品と、を有するものを指す。

コマ本体１１は、回転部２１と、軸部２３と、を有する。
回転部２１は円盤状の部材であって、軸部２３に固定されており、軸部２３を回転軸として回転する。

軸部２３は、回転部２１の回転の軸となる部材であって、回転部２１が回転するときに共に回転する。軸部２３は、円柱状の基部３１と、基部３１の一端に設けられる円柱状の挿入部３３ａと、一端とは反対の他端に設けられる円柱状の挿入部３３ｂと、を有している。挿入部３３ａと挿入部３３ｂは同様の形状を有しており、以下の説明において、特にこれらを区別しない場合には単に挿入部３３と記載する。

基部３１は、挿入部３３よりも直径が大きい。基部３１の中心軸と挿入部３３の中心軸とは同一直線上に位置する。また、回転部２１の軸もそれらの中心軸と同一直線上に位置する。

なお以下の説明において、上述した中心軸の方向を上下方向とも記載する。また、上述した軸部２３の一端及び他端は、挿入部３３の上端及び下端とする。但し、この上下方向はあくまで説明の便宜上用いるものであり、コマ装置１を使用する際の方向などを規定するものではない。

また軸部２３には、基部３１を貫通する貫通穴３５が形成されている。この貫通穴３５に紐を通して軸部２３に巻きつけた後、紐を引くことでコマ本体１１を回転させることができる。

第１軸受け部１３ａは、上下に長さを有する円柱状の部材であって、下端に軸受け穴４１ａが形成されている。軸受け穴４１ａは、挿入部３３よりもわずかに径の大きい円形の穴であって、上方向に深さを有しており、上端は閉じられている。つまり、第１軸受け部１３ａの下部は、下端に開口を有する有底の筒状形状である。ここでいう有底とは、軸受け穴４１ａの奥が閉塞されていて底面を有するという意味である。

第１軸受け部１３ａの上端は略球形に形成されており、上下方向と直交する方向の溝４３が形成されている。
このように構成された第１軸受け部１３ａは、軸受け穴４１ａに軸部２３の上端側の挿入部３３ａを挿入可能であり、挿入部３３ａが軸受け穴４１ａに挿入された状態で、軸部２３の上端を回転可能に支持する。

第２軸受け部１３ｂは、上下に長さを有する円柱状の部材であって、上端に軸受け穴４１ｂが形成されている。軸受け穴４１ｂは、第１軸受け部１３ａの軸受け穴４１ａと同様の形状である。すなわち、第２軸受け部１３ｂの上部は、上端に開口を有する有底の筒状形状である。第２軸受け部１３ｂの下端は略球形に形成されており、その下端に上方向に窪む凹部４５が形成されている。

このように構成された第２軸受け部１３ｂは、軸受け穴４１ｂに軸部２３の下端側の挿入部３３ｂを挿入可能であり、挿入部３３ｂが軸受け穴４１ｂに挿入された状態で、軸部２３の下端を回転可能に支持する。

なお第１軸受け部１３ａ及び第２軸受け部１３ｂは、溝４３及び凹部４５を除き同様の形状を有しているため、以下の説明において、特にこれらを区別しない場合には単に軸受け部１３と記載する。また、軸受け穴４１ａ及び軸受け穴４１ｂも同様に、特にこれらを区別しない場合には単に軸受け穴４１と記載する。

第１リング１５は、軸が水平方向と平行である環状の部材であって、上端に第１軸受け部１３ａが固定され、下端に第２軸受け部１３ｂが固定される。つまり、第１リング１５は、第１軸受け部１３ａ及び第２軸受け部１３ｂの相対的な位置関係が変化しないようにそれらを連結する。第１軸受け部１３ａ及び第２軸受け部１３ｂそれぞれの軸受け穴４１は、開口が互いに対向するように配置されている。

この第１リング１５が、連結部の一例である。
第２リング１７は、軸部２３及び第１リング１５と直交する位置関係で第１リング１５に固定されている環状の部材である。第２リング１７の軸と軸部２３の中心軸とは同一直線上となる。第２リング１７は回転部２１の外周を覆うように配置される。

軸部２３の先端と、軸受け穴４１の内部の詳細な形状を、図２を用いて説明する。
軸受け穴４１の底面５１には、動圧溝５３が形成されている。また、挿入部３３の先端における底面５１と対向する面である対向面３７には、動圧溝３９が形成されている。これら動圧溝の形状については後述する。

底面５１と対向面３７の間の空間を含む、軸受け穴４１の内部空間全体には、オイル６１が充填されている。また、軸受け穴４１の開口部分には、挿入部３３と開口との隙間を埋めるようにリング状のオイルシール６３が設置される。オイルシール６３は挿入部３３の周囲を取り囲むように開口を塞いでおり、オイル６１が挿入部３３を伝わって流出することを抑制して、オイル６１を上述した内部空間に保持する。

オイル６１が潤滑剤の一例である。なお潤滑剤としては、オイルのほか、グリースなどを採用することもできる。
動圧溝の形状を、図３を用いて説明する。図３（Ａ）は、対向面３７を底面５１側から見た図である。対向面３７には、スパイラル状の動圧溝３９が形成されている。挿入部３３が矢印Ａ方向（図中、右回り）に回転すると、対向面３７の表面に位置するオイル６１は相対的に矢印Ｂ方向（図中、左回り）に移動して動圧溝３９に沿って中央に流れ、挿入部３３の軸方向の圧力を発生させる。

また図３（Ｂ）は、底面５１を対向面３７側から見た図である。底面５１には、スパイラル状の動圧溝５３が形成されている。挿入部３３が矢印Ａ方向に回転すると、底面５１の表面に位置するオイル６１は矢印Ｃ方向（図中、右回り）に移動して動圧溝５３に沿って中央に流れ、挿入部３３の軸方向の圧力を発生させる。

すなわち、挿入部３３と軸受け部１３によって、いわゆる流体動圧軸受が構成される。動圧溝３９及び動圧溝５３は、オイル６１に対して、軸方向の流体動圧を発生させる溝である。上述した軸方向の圧力とは、オイル６１によるスラスト方向の動圧と言い換えることができる。

なお本実施形態では、動圧溝としてスパイラル状の溝を例示したが、溝の形状はこのような形状に限定されず、動圧を発生可能である様々な形状を採用することができる。例えばヘリングボーン形状の溝（いわゆるヘリングボーン溝）であってもよい。

ところで、図２に示すように、基部３１の直径と、軸受け部１３の外径と、は同じ大きさになるように形成されている。よって、恰も軸部２３と軸受け部１３とが１つの部品のように並んで見えるため、美観の向上を図ることができる。なお、基部３１との直径と、軸受け部１３の外径と、の比は、１：０．９〜１．１の範囲であれば、上述した効果を奏することができる。

（２）効果
本実施形態のコマ装置１では、挿入部３３と軸受け穴４１によりいわゆる流体軸受けが形成される。よって、コマ本体１１が回転したときに軸部２３の摩擦抵抗を小さくして、コマ本体１１を長期間回転させることが可能となる。

［２．その他の実施形態］
以上本考案の実施形態について説明したが、本考案は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本考案の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

（２Ａ）上記実施形態では、軸部２３の上下両側において、軸受け部１３と挿入部３３とにより流体動圧軸受けが形成される構成を例示したが、上下のいずれか一方のみにおいて流体動圧軸受けが形成される構成であってもよい。

（２Ｂ）基部３１の直径と軸受け部１３の外径との比は、１：０．９〜１．１の範囲である構成を例示した。この比は、少なくとも、基部３１の先端側の一部の範囲（すなわち、軸受け部１３と接近する部分）と、軸受け部１３の穴４１の開口側における一部の範囲（すなわち、基部３１と接近する部分）とにおいて成り立つように構成されていてもよく、他の部分は上述した範囲に含まれていなくともよい。

（２Ｃ）挿入部３３の外周面及び軸受け穴４１の内周面の少なくともいずれか一方において、軸部２３の回転時にオイル６１に軸方向と直交する方向の動圧を発生させる動圧溝が形成されていてもよい。これらの位置に動圧溝を形成することにより、軸受け部１３と軸部２３との間の摩擦力を高度に低減することができる。

なお、挿入部３３の外周面とは、円柱状の挿入部３３の中心軸から一定の距離に位置する中心軸の長さ方向に沿って広がる外壁面を意味しており、軸受け穴４１の内周面とは、軸受け穴４１を構成する壁面のうち、軸受け穴４１の中心軸から一定の距離に位置する中心軸の長さ方向に沿って広がる部分を意味している。

（２Ｄ）コマ本体１１、軸受け部１３、第１リング１５、第２リング１７などの形状は、上記実施形態の形状に何ら限定されない。例えば、コマ本体１１は円盤状でなくともよく、コマの胴体部として成り立つ様々な形態とすることができる。また、第１リング１５は、第１軸受け部１３ａと第２軸受け部１３ｂを連結することができる範囲で様々な形態とすることができる。

また軸受け部１３や軸部２３の形状も特に限定されない。例えば図４に示すコマ装置１０１のように形成されていてもよい。コマ装置１０１において、コマ本体１１１の軸部１２３は、円柱状の基部１３１と、先端側ほど細くなる挿入部１３３とを有している。また、軸受け部１１３（１１３ａ、１１３ｂ）には挿入部１３３の形状に合せて奥側ほど徐々に幅の狭くなる軸受け穴１４１が形成されている。軸受け部１１３の外周には雄ねじ１１５が形成されており、第１リング１５に対してねじにより固定されていてもよい。

また、軸部２３は１つの部材でなくともよく、上下に分離した２つの部材であってもよい。また軸部２３において、基部３１と挿入部３３の直径が同一であってもよい。
（２Ｅ）上記実施形態におけるＭ個（Ｍは１以上の整数）の構成要素が有する機能をＮ個（ＮはＭより大きい整数）の構成要素として分散させたり、Ｎ個の構成要素が有する機能をＭ個の構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本考案の実施形態である。

１…コマ装置、１１…コマ本体、１３…軸受け部、１３ａ…第１軸受け部、１３ｂ…第２軸受け部、１５…第１リング、１７…第２リング、２１…回転部、２３…軸部、３１…基部、３３…挿入部、３３ａ…挿入部、３３ｂ…挿入部、３５…貫通穴、３７…対向面、３９…動圧溝、４１…軸受け穴、４１ａ…軸受け穴、４１ｂ…軸受け穴、４３…溝、４５…凹部、５１…底面、５３…動圧溝、６１…オイル、６３…オイルシール、１０１…コマ装置、１１１…コマ本体、１１３…軸受け部、１１５…雄ねじ、１２３…軸部、１３１…基部、１３３…挿入部、１４１…軸受け穴。

Claims (3)

1. 回転部と、該回転部の回転の軸となる軸部と、を有するコマ本体と、
   前記軸部の一端を回転可能に支持する第１軸受け部と、
   前記軸部における前記一端とは異なる他端を回転可能に支持する第２軸受け部と、
   前記第１軸受け部及び前記第２軸受け部を連結する連結部と、を備え、
   前記第１軸受け部及び前記第２軸受け部の少なくともいずれか一方には、前記軸部が挿入可能である有底の軸受け穴が形成され、また、前記軸受け穴の底面と、前記軸部における前記底面と対向する面である対向面と、の間に潤滑剤が保持されており、
   前記底面及び前記対向面のうちの少なくともいずれか一方には、前記軸部の回転時に前記潤滑剤に前記軸部の軸方向の圧力を発生させる動圧溝が形成されている
   ことを特徴とするコマ装置。
2. 前記軸部は、円柱状の基部と、前記基部に設けられ、前記軸受け穴に挿入される挿入部と、を有しており、
   前記第１軸受け部及び前記第２軸受け部のうちの前記軸受け穴が形成されている少なくともいずれか一方のうち、少なくとも前記軸受け穴が形成される部分は、前記基部と中心軸が同一直線上となるように形成された筒状形状であって、前記基部の直径と、前記第１軸受け部及び前記第２軸受け部の外径と、の比は、１：０．９〜１．１の範囲である
   ことを特徴とする請求項１に記載のコマ装置。
3. 前記軸受け穴の内周面、及び、前記軸部における前記軸受け穴に挿入される部分の外周面の少なくともいずれか一方に、前記軸部の回転時に前記潤滑剤に前記軸方向と直交する方向の動圧を発生させる動圧溝が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコマ装置。

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