JP5250570B2 - Lid opening / closing device - Google Patents
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Description
本発明は、蓋体開閉装置に関する。 The present invention relates to a lid opening / closing device.
重量の大きい蓋体の開閉を補助する機構として、蓋体にカウンターウェイト(又はバランスウェイトともいう)を取り付けた機構がある。例えば、特許文献1では、蓋体の裏面に取り付けられたアームとバランスウェイトが固着されたアームとを互いに噛合する歯車を介して連動させ、蓋体を開いたときにバランスウェイトが降下するようにしている。 As a mechanism for assisting the opening and closing of the heavy lid, there is a mechanism in which a counterweight (or balance weight) is attached to the lid. For example, in Patent Document 1, the arm attached to the back surface of the lid and the arm to which the balance weight is fixed are interlocked via a gear that meshes with each other so that the balance weight is lowered when the lid is opened. ing.
蓋体にカウンターウェイトを取り付けることによって、カウンターウェイトを有さない場合よりも蓋体の開閉を容易に行うことができるようになるものの、開閉速度が安定しないという問題や、蓋体の開閉の負荷を減らしたいという要望があった。例えば、蓋体の開閉の負荷を減らそうとした場合、蓋体が開き易くなり過ぎて、蓋体を取り付けた構造物に対して当該蓋体が開閉時に勢いよく衝突して蓋体や構造物が損傷しないように、開閉を慎重に行わなければならなかった。また、蓋体が開き易くなりすぎないようにするあまり、蓋体の開閉に要する負荷が増えることもあった。 By attaching a counterweight to the lid, the lid can be opened and closed more easily than when no counterweight is provided, but there are problems such as unstable opening and closing speed and the load of opening and closing the lid. There was a request to reduce. For example, when trying to reduce the load of opening and closing the lid, the lid is too easy to open, and the lid collides with the structure attached with the lid vigorously when opening and closing the lid and the structure. The doors had to be opened and closed carefully to prevent damage. In addition, the load required to open and close the lid may increase too much so that the lid does not easily open.
本発明は、蓋体の開閉を容易に行うことができるとともに、蓋体を安定した速度で開閉することのできる蓋体開閉装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a lid opening / closing device that can easily open and close the lid and can open and close the lid at a stable speed.
本発明の蓋体開閉装置は、断面で見たときに、重心位置以外の位置を支点として回動可能に支持される蓋体と、前記蓋体の重心位置と前記支点を挟んで反対側で、自重を作用させるカウンターウェイトと、を備え、前記カウンターウェイトは、剛体から構成され、前記カウンターウェイトは、当該カウンターウェイトの重心位置以外の第1連結部で、前記蓋体の前記支点から離れた位置に回動可能に連結され、前記カウンターウェイトの重心位置以外で、前記第1連結部とは別の前記カウンターウェイトの第2連結部は、前記カウンターウェイトに対して水平方向に抗力を生じさせる軌道上に沿って移動するように連結されていることを特徴とする。 The lid opening / closing device of the present invention has a lid that is rotatably supported with a position other than the position of the center of gravity as a fulcrum when viewed in cross section, and the center of gravity of the lid and the opposite side across the fulcrum A counterweight that acts on its own weight, and the counterweight is formed of a rigid body, and the counterweight is separated from the fulcrum of the lid at a first connecting portion other than the center of gravity of the counterweight. The second connection portion of the counterweight, which is pivotally connected to the position and other than the first connection portion, other than the position of the center of gravity of the counterweight, generates drag in the horizontal direction with respect to the counterweight. It is connected so that it may move along a track | orbit.
本発明によれば、カウンターウェイトに起因する蓋体を開こうとする方向のモーメント(開方向モーメント)、及び蓋体の重量に起因する蓋体を閉じようとする方向のモーメント(閉方向モーメント)が蓋体に作用する。なお、支点を中心として左回り方向を正、右回り方向を負とする。さらに、モーメントの値が正のとき開方向モーメントとし、モーメントの値が負のとき閉方向モーメントとする。
そして、カウンターウェイトの重量を適切に設定することで、蓋体を開く角度が増大するにつれて、カウンターウェイト重量起因の開方向モーメントと蓋体重量起因の閉方向モーメントの合計が減少するように設定することができる。
また、第2連結部によってカウンターウェイトに対して水平方向の抗力を生じさせ、この抗力に起因する蓋体を開こうとする方向のモーメント(開方向モーメント)が蓋体に作用する。
蓋体に作用するこれら3つのモーメントのバランスを調整し、蓋体を開く角度が小さい場合には、当該3つのモーメントの合計が正値となるようにして、蓋体に開方向のモーメントを作用させる。そして、蓋体を開く角度が大きくなるに従って、当該3つのモーメントの合計値は減少させる。さらに、回転角が大きくなると、当該3つのモーメントの合計値は負値になるようにして、蓋体に閉方向のモーメントを作用させる。
このように、蓋体を開く動作中にモーメントのバランスを変化させることができるので、蓋体を開く動作を軽い負荷で行うことができるとともに、蓋体の回転角が大きくなると蓋体を開く動作を抑制することができる。
よって、本発明によれば、蓋体の開閉を容易に行うことができるとともに、蓋体を安定した速度で開閉することができる。
According to the present invention, the moment in the direction to open the lid due to the counterweight (opening moment) and the moment in the direction to close the lid due to the weight of the lid (closing moment) Acts on the lid. The counterclockwise direction around the fulcrum is positive and the clockwise direction is negative. Furthermore, when the moment value is positive, the moment is the opening direction moment, and when the moment value is negative, the moment is the closing direction moment.
Then, by appropriately setting the weight of the counterweight, the sum of the opening moment due to the counterweight weight and the closing moment due to the lid weight is reduced as the angle at which the lid is opened increases. be able to.
In addition, a drag force in the horizontal direction is generated against the counterweight by the second connecting portion, and a moment (opening moment) in a direction to open the lid body due to the drag acts on the lid body.
When the balance of these three moments acting on the lid is adjusted and the lid opening angle is small, the moment in the opening direction is applied to the lid so that the sum of the three moments becomes a positive value. Let Then, the total value of the three moments decreases as the opening angle of the lid increases. Further, when the rotation angle increases, the sum of the three moments becomes a negative value, and a moment in the closing direction is applied to the lid.
In this way, the balance of moment can be changed during the operation of opening the lid, so the operation of opening the lid can be performed with a light load, and the operation of opening the lid when the rotation angle of the lid increases. Can be suppressed.
Therefore, according to the present invention, the lid can be easily opened and closed, and the lid can be opened and closed at a stable speed.
本発明の蓋体開閉装置は、前記蓋体の重心位置と前記支点とを結ぶ線分、及び前記第1連結部と前記支点とを結ぶ線分が成す角度は、鉛直下方側で180度未満であることが好ましい。 In the lid opening / closing device of the present invention, the angle formed by the line connecting the center of gravity of the lid and the fulcrum and the line connecting the first connecting portion and the fulcrum is less than 180 degrees vertically below. It is preferable that
この発明によれば、当該角度の範囲で、当該角度を小さくすることで、カウンターウェイトの重量に起因する開方向モーメントを小さくすることができる。そのため、蓋体に作用する3つのモーメントの合計値が大きい正値をとって、蓋体が急激に開かないように、カウンターウェイトの重量に起因する開方向モーメントを小さくさせて、当該3つのモーメントの合計値が大きい正値とならないように調節し、より安定した速度で蓋体を開閉することができる。 According to the present invention, the moment in the opening direction due to the weight of the counterweight can be reduced by reducing the angle within the range of the angle. For this reason, the sum of the three moments acting on the lid takes a large positive value, and the opening moment due to the weight of the counterweight is reduced so that the lid does not open suddenly. The lid can be opened and closed at a more stable speed by adjusting so that the total value is not a large positive value.
本発明の蓋体開閉装置において、前記第2連結部の軌道は、鉛直方向に延在していることが好ましい。 In the lid opening / closing device of the present invention, it is preferable that the track of the second connecting portion extends in the vertical direction.
この発明によれば、第2連結部の軌道は鉛直方向に制限されるので、カウンターウェイトに対する水平方向の抗力をより効率的に生じさせることができる。
さらに、第2連結部の水平方向への移動が抑制されているので、蓋体開閉装置を作動させるためのスペースを小さくすることができる。
According to the present invention, since the trajectory of the second connecting portion is limited in the vertical direction, the horizontal drag against the counterweight can be generated more efficiently.
Furthermore, since the movement of the second connecting portion in the horizontal direction is suppressed, the space for operating the lid opening / closing device can be reduced.
本発明の蓋体開閉装置において、前記断面に直交し、前記支点を通る支持軸を有し、前記カウンターウェイトは、前記支持軸の軸方向端部の少なくともいずれか一方に設けられていることが好ましい。 In the lid opening / closing device of the present invention, the lid opening / closing device has a support shaft that is orthogonal to the cross section and passes through the fulcrum, and the counterweight is provided at at least one of axial ends of the support shaft. preferable.
この発明によれば、蓋体開閉装置が取り付けられる箱体等の構造体において、カウンターウェイトを構造体内部の側面側に設けることができる。そのため、構造体内部の空間を広く確保することができるとともに、構造体内部に収容する物との接触を防ぐこともできる。 According to this invention, in a structure such as a box to which the lid opening / closing device is attached, the counterweight can be provided on the side surface inside the structure. Therefore, a wide space inside the structure can be secured, and contact with an object accommodated inside the structure can also be prevented.
本発明の蓋体開閉装置において、前記第1連結部、及び前記第2連結部とは別の前記カウンターウェイトの第3連結部は、前記蓋体の回動角度に応じて前記カウンターウェイトの回動を制御する制動装置に連結されていることが好ましい。 In the lid opening / closing device according to the present invention, the third connection portion of the counterweight, which is different from the first connection portion and the second connection portion, may rotate the counterweight according to the rotation angle of the lid body. It is preferably connected to a braking device that controls the movement.
この発明によれば、蓋体の回動角度に応じてカウンターウェイトの回動を制御することができるので、蓋体が所定角度だけ開いた所で、蓋体の開動作を静止させることができる。そのため、蓋体の急激な回動を停止させることが出来る。
また、例えば、この蓋体開閉装置を備えた構造体を使用する者が、蓋体を所定角度まで開いたところで、手を離しても制動装置により蓋体の動作を静止させることができ、両手を使って当該構造体内部に物を収容するなどの作業を行い易くすることができる。
According to the present invention, since the rotation of the counterweight can be controlled in accordance with the rotation angle of the lid, the opening operation of the lid can be stopped when the lid is opened by a predetermined angle. . Therefore, the rapid rotation of the lid can be stopped.
Further, for example, when a person using a structure provided with the lid opening / closing device opens the lid to a predetermined angle, the operation of the lid can be stopped by the braking device even if the hand is released, It is possible to facilitate operations such as housing an object in the structure using the.
本発明の蓋体開閉装置において、前記制動装置は、少なくとも2つ以上の滑車と、前記第3連結部の回動範囲の外側に設定された2つの固定端部に掛け渡されるベルトと、を備え、前記制動装置は、前記蓋体及び前記カウンターウェイトが回動するときに前記少なくとも2つ以上の滑車を前記ベルト上で転動させることが好ましい。 In the lid opening / closing device of the present invention, the braking device includes at least two or more pulleys and a belt spanned between two fixed end portions set outside the rotation range of the third connecting portion. The braking device preferably rolls the at least two pulleys on the belt when the lid and the counterweight rotate.
この発明によれば、滑車がベルト上を転動することによって生ずる摩擦力を利用した簡易的な構成の制動装置で、カウンターウェイトの回動を制御するとともに、蓋体の急激な回動を停止させることが出来る。さらに、この発明によれば、蓋体の開閉動作にシリンダーを用いるような方式と比較して、優れた耐久性を示す。さらに、ベルトの代わりにチェーンやワイヤーなどを用いた制動装置よりも、本発明の制動装置の方が優れた耐久性を示し、滑車の転動時に生ずる音を小さくすることができる。 According to the present invention, the braking device having a simple configuration using the frictional force generated when the pulley rolls on the belt controls the rotation of the counterweight and stops the sudden rotation of the lid. It can be made. Furthermore, according to the present invention, superior durability is exhibited as compared with a method in which a cylinder is used for opening and closing the lid. Furthermore, the braking device of the present invention exhibits superior durability than the braking device using a chain or a wire instead of a belt, and the sound generated when the pulley rolls can be reduced.
本発明の蓋体開閉装置において、前記ベルトの長さは、前記2つの固定端部を結ぶ線分の長さよりも長いことが好ましい。 In the lid opening / closing device of the present invention, it is preferable that the length of the belt is longer than a length of a line segment connecting the two fixed end portions.
この発明によれば、蓋体が閉じているときはベルトを弛緩させた状態とすることができる。そして、蓋体が回動すると、カウンターウェイトも回動し、第1連結部から第3連結部へ向かう方向に制動装置の滑車が付勢される。このとき、ベルトも当該方向に付勢されるので、ベルトを緊張させた状態とすることができる。ベルトを緊張させた状態では、滑車の転動が抑制されるので、カウンターウェイトの回動が抑制されることになる。
このように、蓋体を開く動作の初期は軽い負荷で行うことができるとともに、蓋体の回転角が大きくなるとカウンターウェイト回動が抑制されて、蓋体の開動作を停止させることができる。
According to this invention, when the lid is closed, the belt can be in a relaxed state. When the lid is rotated, the counterweight is also rotated, and the pulley of the braking device is urged in the direction from the first connecting portion toward the third connecting portion. At this time, since the belt is also urged in the direction, the belt can be in a tensioned state. In a state where the belt is tensioned, the rolling of the pulley is suppressed, and thus the rotation of the counterweight is suppressed.
In this way, the initial operation of opening the lid can be performed with a light load, and when the rotation angle of the lid increases, counterweight rotation is suppressed, and the lid opening operation can be stopped.
〔本発明の原理及び構造〕
[1]構造・位置の説明
図1は、本発明に係る蓋体開閉装置の原理及び構造を、その断面を見て説明する図である。ここでは、XY座標系を用いて説明する。なお、重力は、Y軸の負方向に作用するものとする。
また、次式(1)に示すようなベクトルを、以下、ベクトルOA、と表すこととする。
[Principle and structure of the present invention]
[1] Description of Structure / Position FIG. 1 is a diagram for explaining the principle and structure of a lid opening / closing device according to the present invention by looking at its cross section. Here, description will be made using the XY coordinate system. Note that gravity acts in the negative direction of the Y axis.
In addition, a vector shown in the following formula (1) is hereinafter expressed as a vector OA.
三角形(または直線)AOBは、点Oを支点として自在に回転し得る構造体とし、蓋体開閉装置における蓋体に相当し、以下、構造体AOBという。
点Oは、XY座標系の原点であると共に構造体AOBを自在に回転させるための支点であり、左回り方向を正としている。
点Aは、蓋体の荷重が作用する点である。
点Bは、後述するカウンターウェイト(三角形BDC)が連結される点であって、カウンターウェイトによる力が作用する点である(第1連結部)。
ベクトルOAとベクトルOBとが成すY軸負方向の角度は、π−α(rad)で表される。ここで、αは、0からπ/3の間の値に設定する。すなわち、点O、点A、及び点Bは、α=0のとき、線分AOBとなる。αが0(rad)を超える(α>0)とき、線分OAと線分OBとが点Oで交わる。ここで、ベクトルOAの長さをkaとし、ベクトルOBの長さをkbとする。
蓋体が点Oを支点としてどの程度回転したかについては、ベクトルOAとX軸(正方向)とがなす回転角度γ(X軸からの反時計回りの角度)で表す。
直線OBとX軸(負方向)がなす角度(反時計回り)をθとすると、次式(2)の関係が成り立つ。
The triangle (or straight line) AOB is a structure that can freely rotate with the point O as a fulcrum, corresponds to a lid in the lid opening / closing device, and is hereinafter referred to as a structure AOB.
A point O is the origin of the XY coordinate system and a fulcrum for freely rotating the structure AOB, and the counterclockwise direction is positive.
Point A is a point where the load of the lid acts.
Point B is a point at which a counterweight (triangle BDC), which will be described later, is connected, and is a point at which a force by the counterweight acts (first connection part).
The angle in the negative Y-axis direction formed by the vector OA and the vector OB is represented by π-α (rad). Here, α is set to a value between 0 and π / 3. That is, the point O, the point A, and the point B become a line segment AOB when α = 0. When α exceeds 0 (rad) (α> 0), the line segment OA and the line segment OB intersect at a point O. Here, the length of the vector OA is ka, and the length of the vector OB is kb.
The degree of rotation of the lid with the point O as a fulcrum is expressed by a rotation angle γ (counterclockwise angle from the X axis) formed by the vector OA and the X axis (positive direction).
When the angle (counterclockwise) formed by the straight line OB and the X axis (negative direction) is θ, the relationship of the following equation (2) is established.
三角形BDCは、第1連結部としての点Bで線分ABに連結されており、点Bを支点として自在に回転し得る構造の剛体とし、蓋体開閉装置におけるカウンターウェイトを表し、以下、構造体BDCという。
点Cは、剛体上の一部であり、必要に応じてカウンターウェイトに対して制動力を作用させる第3連結部となる点である。制動力を作用させるには、後述する制動装置を用いる。
点Dは、後述するカウンターウェイトガイドによって形成される軌道上に連結されるカウンターウェイトの第2連結部であり、直線L上を移動する点である。
ベクトルBCとベクトルBDとが成すY軸負方向の角度をβとする。構造体BDCは剛体なので、βは定数となる。ここで、ベクトルBCの長さをkcとし、ベクトルBDの長さをkdとする。
ベクトルBCとX軸(正方向)とは時計回りで角度ωをなす。構造体AOBが回転(蓋体が開閉)すると、点Oを中心とした円弧を描きながら点Bの位置が変位し、それとともに、点Cの位置も変位するので、ωは構造体AOBの回転による変数である。
なお、構造体BDCは必ずしも三角形でなくてもよく、3点B,D,Cが相互に剛体的位置関係を保持できればよい。
The triangle BDC is connected to the line segment AB at the point B as the first connecting portion, and is a rigid body that can freely rotate with the point B as a fulcrum, and represents a counterweight in the lid opening / closing device. It is called body BDC.
Point C is a part on the rigid body and serves as a third connecting portion that applies a braking force to the counterweight as necessary. In order to apply the braking force, a braking device described later is used.
Point D is a second connecting portion of a counterweight connected on a track formed by a counterweight guide, which will be described later, and is a point that moves on a straight line L.
An angle in the negative Y-axis direction formed by the vector BC and the vector BD is β. Since the structure BDC is a rigid body, β is a constant. Here, the length of the vector BC is kc, and the length of the vector BD is kd.
The vector BC and the X axis (positive direction) form an angle ω in the clockwise direction. When the structure AOB rotates (the lid opens and closes), the position of the point B is displaced while drawing an arc centered on the point O, and the position of the point C is also displaced, so ω is the rotation of the structure AOB. Is a variable.
Note that the structure BDC is not necessarily a triangle as long as the three points B, D, and C can hold a rigid positional relationship with each other.
直線Lは、構造体BDC(カウンターウェイト)の点Dが連結され、点Dが移動し得る軌道を表す直線である。構造体BDCの点Dは、この直線L上に拘束されて移動する。なお、この直線Lは、蓋体開閉装置における制御部材(カウンターウェイトガイド)によって形成される軌道に相当する。
この拘束によって、線分OAと線分OBの角度θが任意の値をとるときに、これに対応して、構造体BDCの位置(点Bの位置、及び角度ω)が一意的に定まる。
なお、直線Lは、必ずしも直線である必要はなく、湾曲する曲線であってもよい。すなわち、構造体BDCに対して水平方向に抗力を作用させるように点Dを移動させる軌道であればよく、蓋体の回動に伴って点Bの移動軌跡とは異なる軌道に沿って点Dを移動させる軌道であれば、水平方向に抗力を生じさせることができる。
The straight line L is a straight line representing a trajectory to which the point D of the structure BDC (counterweight) is connected and the point D can move. The point D of the structure BDC moves while being constrained on the straight line L. The straight line L corresponds to a track formed by a control member (counter weight guide) in the lid opening / closing device.
By this constraint, when the angle θ between the line segment OA and the line segment OB takes an arbitrary value, the position of the structure BDC (the position of the point B and the angle ω) is uniquely determined correspondingly.
The straight line L is not necessarily a straight line and may be a curved curve. In other words, any trajectory may be used as long as the point D is moved so as to apply a drag force to the structure BDC in the horizontal direction, and the point D is along a trajectory different from the movement trajectory of the point B as the lid rotates. If the trajectory moves, the drag can be generated in the horizontal direction.
次に線分ABの角度θに任意の値を与えたときの、構造体BDCの位置(点C、及び点Dの位置、並びにベクトルBCの角度ω)を求める。
点Aの座標(ベクトルOAの成分)、点Bの座標(ベクトルOBの成分)、ベクトルBCの成分、及びベクトルBDの成分は次のように表される。
Next, the position of the structure BDC (the positions of the points C and D and the angle ω of the vector BC) when an arbitrary value is given to the angle θ of the line segment AB is obtained.
The coordinates of the point A (components of the vector OA), the coordinates of the point B (components of the vector OB), the components of the vector BC, and the components of the vector BD are expressed as follows.
点Cの座標(ベクトルOCの成分)は、ベクトルOBの成分とベクトルBCの成分の和となるので次のように表される。 Since the coordinates of the point C (the component of the vector OC) are the sum of the component of the vector OB and the component of the vector BC, they are expressed as follows.
点Dの座標(ベクトルODの成分)は、ベクトルOBの成分とベクトルBDの成分の和となるので次のように表される。 The coordinates of the point D (the component of the vector OD) are the sum of the component of the vector OB and the component of the vector BD, and are expressed as follows.
ここで、直線は一般的に次式(3)で表される。ただし、a,b,及びcは定数とする。 Here, the straight line is generally expressed by the following equation (3). However, a, b, and c are constants.
点Dが直線L上(カウンターウェイトガイド)に位置するときは、点Dの(x,y)座標が式(9)を満たすことなる。
ここでは、直線Lがy軸に対して平行な直線の場合で考えると、直線Lは、次式(10)で表すことができる。ただし、Lcは定数とする。
When the point D is located on the straight line L (counterweight guide), the (x, y) coordinates of the point D satisfy the equation (9).
Here, considering the case where the straight line L is a straight line parallel to the y-axis, the straight line L can be expressed by the following equation (10). However, Lc is a constant.
点Dの(x,y)座標、及び式(10)から次式(11)が導き出される。 The following equation (11) is derived from the (x, y) coordinates of the point D and the equation (10).
この式(11)をωについて解くと、次式(12)が導き出される。 When this equation (11) is solved for ω, the following equation (12) is derived.
この式(12)に基づいて、点C及び点Dの座標を求めることができる結果、三角形(構造体)BDCの位置も求めることができる。 As a result of obtaining the coordinates of the point C and the point D based on the expression (12), the position of the triangle (structure) BDC can also be obtained.
[2]カウンターウェイトの力のバランス
図2は、カウンターウェイト(構造体BDC)の力のバランスについて説明する図である。直線Lは垂直(y軸に対して平行)であり、重力の方向は垂直方向とする。
カウンターウェイトには、次の3つの力が作用する。
ベクトルFW:カウンターウェイトの重心Mに作用する重力。
ベクトルFN:カウンターウェイトガイド(直線L)からの反作用による抗力。
向きは直線Lに対して垂直方向。
ベクトルFC:カウンターウェイトが構造体AOBの点Bから受ける力。
カウンターウェイトが構造体AOBに作用する力の反作用。
[2] Balance of Force of Counterweight FIG. 2 is a diagram for explaining the balance of force of the counterweight (structure BDC). The straight line L is vertical (parallel to the y-axis), and the direction of gravity is the vertical direction.
The following three forces act on the counterweight.
Vector FW: gravity acting on the center of gravity M of the counterweight.
Vector FN: Drag due to reaction from counterweight guide (straight line L).
The direction is perpendicular to the straight line L.
Vector FC: The force that the counterweight receives from point B of the structure AOB.
Reaction of force that counterweight acts on structure AOB.
この3つの力のバランスは次式(13)で表される。 The balance of these three forces is expressed by the following equation (13).
そして、点Bを基準とするモーメントのバランス式は、次式(14)で表される。 The moment balance formula with respect to the point B is expressed by the following formula (14).
ここで、ベクトルBDの成分は、前記したように、次式(15)で表される。 Here, the component of the vector BD is expressed by the following equation (15) as described above.
また、ベクトルBMの長さ(点Bから点Mまでの距離)をkdとし、ベクトルBCとベクトルBMとが成す角度をεとすると、ベクトルBMの成分は、次式(16)で表される。ここでεは定数である。 Further, if the length of the vector BM (distance from the point B to the point M) is kd and the angle formed by the vector BC and the vector BM is ε, the component of the vector BM is expressed by the following equation (16). . Here, ε is a constant.
そして、カウンターウェイトの重量をfwとすると、ベクトルFWの成分は、次式(17)で表される。ここで、fwは正値である。 If the weight of the counterweight is fw, the component of the vector FW is expressed by the following equation (17). Here, fw is a positive value.
さらに、カウンターウェイトがカウンターウェイトガイド(直線L)から受ける抗力をfnとすると、ベクトルFNの成分は、次式(18)で表される。 Furthermore, if the counterweight receives resistance from the counterweight guide (straight line L) as fn, the component of the vector FN is expressed by the following equation (18).
そうすると、ベクトルFCの成分は、式(13),(17),及び(18)より、次式(19)で表される。 Then, the component of the vector FC is expressed by the following equation (19) from the equations (13), (17), and (18).
また、式(14)〜(17)より、抗力fnを求めることができ、次式(20)で表される。 Further, the drag force fn can be obtained from the equations (14) to (17), and is represented by the following equation (20).
式(20)より、fw,km,kd,β,εは定数なので、ωが決まると抗力fnが決まることが分かる。すなわち、蓋体の開閉によって、ωが変化し、それとともに抗力fnも変化することになる。 From equation (20), it can be seen that fw, km, kd, β, ε are constants, so that drag fn is determined when ω is determined. That is, ω changes with the opening and closing of the lid, and the drag force fn also changes.
[3]次に、構造体AOBに作用するモーメントについて説明する。
[3−1]点Bに作用する力
カウンターウェイトが構造体AOBの点Bに作用する力は、次式(21)で表される。
[3] Next, the moment acting on the structure AOB will be described.
[3-1] Force that acts on point B The force that the counterweight acts on point B of the structure AOB is expressed by the following equation (21).
したがって、この力が構造体AOBに作用するモーメントは、ベクトルMBとして次式(22)で表される。 Therefore, the moment that this force acts on the structure AOB is expressed by the following equation (22) as a vector MB.
X軸方向の単位ベクトルベクトルEx、Y軸方向の単位ベクトルをベクトルEyとすると、ベクトルOBとベクトルFCは、それぞれ次式(23),(24)のように表される。 Assuming that the unit vector vector Ex in the X-axis direction and the unit vector in the Y-axis direction are the vector Ey, the vector OB and the vector FC are represented by the following equations (23) and (24), respectively.
そうすると、ベクトルMBは、次式(25)のように計算される。 Then, the vector MB is calculated as in the following equation (25).
式(25)の最右辺スカラー係数の第1項:(fw・kb・cosθ)は、カウンターウェイトの荷重が点Bに鉛直方向下向きに作用することによって生ずる、点Oについての、力のモーメントの大きさを示している。
また、式(25)の最右辺スカラー係数の第2項の係数:(fn・kb・sinθ)は、カウンターウェイトを直線Lに拘束することによって生ずるモーメント(抗力であるベクトルFNに起因)である。fnは既に、式(20)で得られているので、当該第2項の係数は、次式(26)で表される。
The first term of the rightmost scalar coefficient in equation (25): (fw · kb · cos θ) is the moment of force with respect to point O, which is caused by the counterweight load acting vertically downward on point B. Indicates the size.
Further, the coefficient of the second term of the scalar coefficient on the rightmost side of the equation (25): (fn · kb · sin θ) is a moment (due to the vector FN which is a drag force) generated by constraining the counterweight to the straight line L. . Since fn has already been obtained by the equation (20), the coefficient of the second term is represented by the following equation (26).
[3−2]点Aに作用する力
蓋体の重量は、構造体AOBの点Aに作用する。蓋体の重量をfaとすると、蓋の重量ベクトルFAは、次式で表される。ここで、faは正値である。
[3-2] Force acting on point A The weight of the lid acts on point A of the structure AOB. When the weight of the lid is fa, the lid weight vector FA is expressed by the following equation. Here, fa is a positive value.
したがって、この力が構造体AOBに作用するモーメントは、ベクトルMAとして次式(28)で表される。 Therefore, the moment that this force acts on the structure AOB is expressed by the following equation (28) as a vector MA.
ここで、X軸方向の単位ベクトルベクトルEx、Y軸方向の単位ベクトルをベクトルEyとすると、ベクトルOAとベクトルFAは、それぞれ次式(29),(30)のように表される。 Here, assuming that the unit vector vector Ex in the X-axis direction and the unit vector in the Y-axis direction are the vector Ey, the vector OA and the vector FA are expressed by the following equations (29) and (30), respectively.
そのため、ベクトルMAは、次式(31)のように計算される。 Therefore, the vector MA is calculated as in the following equation (31).
このように、蓋体の重量によって、点Oについて(fa・ka・cosγ)の大きさのモーメントが、負方向、すなわち、図における時計回りに作用することが分かる。 Thus, it can be seen that a moment of magnitude (fa · ka · cos γ) about the point O acts in the negative direction, that is, clockwise in the figure, depending on the weight of the lid.
[4]蓋体開閉装置のシミュレーション
次に、構造体AOB(蓋体)を開閉させるときに、構造体AOBに作用するモーメントについて、例を挙げて説明する。
[4−1]CASE1
構造体AOBの点A,点O,点Bが同一直線状にある(α=0)とともに、カウンターウェイトが空間的広がりをもたず、点Bにのみ作用する場合で考える。蓋体開閉装置の各条件を表1に示す。
[4] Simulation of Lid Opening / Closing Device Next, the moment acting on the structural body AOB when the structural body AOB (lid body) is opened and closed will be described with an example.
[4-1] CASE1
Consider a case where the point A, point O, and point B of the structure AOB are in the same straight line (α = 0), and the counterweight does not have a spatial spread and acts only on the point B. Table 1 shows the conditions of the lid opening / closing device.
構造体AOB(蓋体)を開く際にはγ(=θ)の値が大きくなり、そのときのカウンターウェイトの重量に起因するモーメント、及び構造体AOB(蓋体)の重量に起因するモーメント(−fa・ka・cosγ)の関係を表2に示す。各モーメント値の符号が正(プラス)のときは、蓋体が開く方向にモーメントが作用し、符合が負(マイナス)のときは、蓋体が閉じる方向にモーメントが作用する。また、図3には、γ=0,30,60(度)のときの、構造体AOBにおける、点A,点O,点Bの位置関係を示す。 When the structure AOB (lid) is opened, the value of γ (= θ) increases, and the moment due to the weight of the counterweight at that time and the moment due to the weight of the structure AOB (lid) ( Table 2 shows the relationship of -fa · ka · cosγ). When the sign of each moment value is positive (plus), the moment acts in the direction in which the lid opens, and when the sign is negative (minus), the moment acts in the direction in which the lid closes. FIG. 3 shows the positional relationship between points A, O, and B in the structure AOB when γ = 0, 30, 60 (degrees).
表2に示すように、CASE1では、構造体AOB(蓋体)を開いた角度γによらず、カウンターウェイト起因のモーメントと蓋体重量起因のモーメントとの全モーメントはゼロとなり、蓋体が開こうとする力と閉じようとするモーメントのバランスが保たれていることが分かる。
なお、CASE1では、カウンターウェイトが空間的広がりをもたないため、カウンターウェイトは直線L(カウンターウェイトガイド)に拘束されず、fn起因のモーメントは生じない。
As shown in Table 2, in CASE 1, regardless of the angle γ at which the structure AOB (lid) is opened, the total moment of the moment due to the counterweight and the moment due to the weight of the lid is zero, and the lid is opened. It can be seen that the balance between the force to try and the moment to close is maintained.
In CASE 1, since the counter weight does not have a spatial spread, the counter weight is not constrained by the straight line L (counter weight guide), and a moment caused by fn does not occur.
[4−2]CASE2
CASE2では、CASE1とは異なり、OAとOBとが所定の角度を成す場合としてα=20(度)とした。その他は、CASE1と同様の条件とした。蓋体開閉装置の各条件を表3に示す。
[4-2] CASE2
In CASE2, unlike CASE1, α = 20 (degrees) when OA and OB form a predetermined angle. The other conditions were the same as CASE1. Table 3 shows the conditions of the lid opening / closing device.
また、カウンターウェイト起因のモーメントと蓋体重量起因のモーメントとの全モーメントの関係を表4に示す。さらに、図4には、γ=0,30,60(度)のときの、構造体AOBにおける、点A,点O,点Bの位置関係を示す。 Table 4 shows the relationship between the moments due to the counterweight and the moments due to the lid weight. Furthermore, FIG. 4 shows the positional relationship between the points A, O, and B in the structure AOB when γ = 0, 30, 60 (degrees).
表4に示すように、OAとOBとが所定の角度を成す場合は、fw起因のモーメントが、CASE1の場合よりも小さくなる。そして、全モーメントは、γ=0〜60(度)の範囲で負の値を示し、蓋体が閉じようとするモーメント(負方向モーメント)が蓋体に対して作用している。そのため、蓋体には閉じようとするモーメントが加わっており、CASE2では、蓋体を開き難い構造となっていることが分かる。 As shown in Table 4, when OA and OB form a predetermined angle, the moment due to fw is smaller than in CASE1. The total moment shows a negative value in the range of γ = 0 to 60 (degrees), and a moment (negative moment) at which the lid is closed acts on the lid. Therefore, a moment for closing the lid is applied, and it can be seen that in CASE 2 it is difficult to open the lid.
[4−3]CASE3
次に、CASE2に対して、蓋体が開き易くなるようにカウンターウェイトの重量を140Nに増やした場合について示す。その他は、CASE2と同様の条件とした。蓋体開閉装置の各条件を表5に示す。
[4-3] CASE3
Next, a case where the weight of the counterweight is increased to 140N so that the lid can be easily opened with respect to CASE2 will be described. Other conditions were the same as in CASE2. Table 5 shows the conditions of the lid opening / closing device.
また、カウンターウェイト起因のモーメントと蓋体重量起因のモーメントとの全モーメントの関係を表6に示す。なお、γ=0,30,60(度)のときの、構造体AOBにおける、点A,点O,点Bの位置関係は図4と同様である。 Table 6 shows the relationship between the moments due to the counterweight and the moments due to the lid weight. Note that the positional relationship among the points A, O, and B in the structure AOB when γ = 0, 30, 60 (degrees) is the same as that in FIG.
表6に示すように、全モーメントは、γ=0(度)のとき、12.6N・mとなっており、蓋体が開こうとするモーメント(開方向モーメント)が大きく、γ=60(度)のとき、−10.3N・mとなっており、蓋体が閉じようとするモーメント(閉方向モーメント)が大きいことが分かる。すなわち、蓋体の開動作初期及び後期において蓋体に作用するモーメント変化が大きいため、安定した速度での開閉ができないといえる。蓋体の開動作初期の蓋体が開こうとするモーメントが大きいため、蓋体が勝手に開いたり、蓋体が勝手に開かないようにフックなどで固定していても、フックを外した途端に蓋体が勢いよく開いたりするため、開動作を行い難い。さらに、60(度)まで開くと閉方向モーメントが大きくなり、勢い良く蓋体が閉じようとするので、蓋体を開けたまま作業を行い難い。 As shown in Table 6, the total moment is 12.6 N · m when γ = 0 (degrees), and the moment to open the lid (moment in the opening direction) is large, and γ = 60 ( ) Is −10.3 N · m, and it can be seen that the moment of closing the lid (moment in the closing direction) is large. That is, it can be said that the lid cannot be opened and closed at a stable speed because the moment change acting on the lid is large in the early and late stages of the lid opening operation. Opening operation of the lid Since the initial moment of opening the lid is large, even when the lid is open or fixed with a hook to prevent the lid from opening, Since the lid opens vigorously at the end, it is difficult to perform the opening operation. Furthermore, when the opening is made up to 60 (degrees), the closing direction moment increases, and the lid tends to close vigorously, making it difficult to work with the lid open.
[4−4]CASE4
次に、CASE1において、カウンターウェイトが空間的広がりを有する剛体である場合で説明する。ここでは、カウンターウェイトを三角形(構造体)BDCとして表現するが、平面に限られないものとする。点Dが直線L(カウンターウェイトガイドによって形成される軌道)上に位置する場合について説明する。蓋体開閉装置の各条件を表7に示す。
[4-4] CASE4
Next, the case where the counterweight is a rigid body having a spatial extension in CASE1 will be described. Here, the counterweight is expressed as a triangle (structure) BDC, but is not limited to a plane. A case where the point D is positioned on the straight line L (orbit formed by the counterweight guide) will be described. Table 7 shows the conditions of the lid opening / closing device.
また、カウンターウェイト起因のモーメントと蓋体重量起因のモーメントとの全モーメントの関係を表8に示す。さらに、図5には、γ=0,30,60(度)のときの、構造体AOB、及び構造体BCDにおける、点A,点O,点B,点C、点Dの位置関係を示す。 Table 8 shows the relationship of the total moment between the moment caused by the counterweight and the moment caused by the lid weight. Further, FIG. 5 shows the positional relationship between the points A, O, B, C, and D in the structure AOB and the structure BCD when γ = 0, 30, 60 (degrees). .
表8に示すように、全モーメントは蓋体が開くに従って(γが大きくなるに従って)大きくなることが分かる。この全モーメントの増大は、カウンターウェイトの重量起因のモーメントと蓋体重量起因のモーメントとの全モーメントはゼロとなっており、カウンターウェイトの点Dを直線L(カウンターウェイトガイド)上に位置させることで生ずるモーメント(fn起因モーメント)によるものである。
このように、蓋体の開動作初期において、CASE3のように蓋体が開こうとするモーメントが大きくないので、容易かつ安定して開動作を行うことが出来る。ただし、開動作後期において蓋体が開こうとするモーメントがさらに大きくなるため、蓋体の開く速度が速くなりすぎることのないように、制動装置を蓋体開閉装置に取り付けることが好ましい。この制動装置の詳細については後述する。
As shown in Table 8, it can be seen that the total moment increases as the lid opens (as γ increases). This increase in the total moment is such that the total moment of the moment due to the weight of the counterweight and the moment due to the weight of the cover body is zero, and the point D of the counterweight is positioned on the straight line L (counterweight guide). This is due to the moment generated by (moment caused by fn).
Thus, at the initial stage of the opening operation of the lid, since the moment for the lid to open is not large as in CASE 3, the opening operation can be performed easily and stably. However, it is preferable to attach the braking device to the lid opening / closing device so that the moment at which the lid opens is further increased in the latter stage of the opening operation, so that the opening speed of the lid does not become too fast. Details of this braking device will be described later.
[4−5]CASE5
次に、CASE4において、CASE2のようにOAとOBとが所定の角度を成す場合としてα=20(度)とした。その他は、CASE4と同様の条件とした。蓋体開閉装置の各条件を表9に示す。
[4-5] CASE5
Next, in CASE4, when OA and OB form a predetermined angle as in CASE2, α = 20 (degrees). The other conditions were the same as CASE4. Table 9 shows the conditions of the lid opening / closing device.
また、カウンターウェイト起因のモーメントと蓋体重量起因のモーメントとの全モーメントの関係を表10に示す。さらに、図6には、γ=0,30,60(度)のときの、構造体AOB、及び構造体BCDにおける、点A,点O,点B,点C、点Dの位置関係を示す。 Table 10 shows the relationship between the moments due to the counterweight and the moments due to the lid weight. Further, FIG. 6 shows the positional relationship between point A, point O, point B, point C, and point D in the structure AOB and the structure BCD when γ = 0, 30, 60 (degrees). .
表10に示すように、γ=0〜60(度)の範囲で全モーメントの変化がCASE3のように大きくない。カウンターウェイトの重量起因のモーメントと蓋体重量起因のモーメントの合計は、γ=0〜60(度)の範囲で負の値を示しており、蓋体には閉じようとするモーメントが作用している。fn起因モーメントは、γ=0〜60(度)の範囲で正の値を示しており、蓋体には開こうとするモーメントが作用している。つまり、fn起因モーメントが作用することによって、全モーメントの変化が少なくなっているので、安定した速度で蓋体の開閉ができる。特に、蓋体の開動作初期の全モーメントはCASE3のように大きくないので、急激に開いたりすることがなく、ゆっくり開こうとするので、開動作を行い易い。また、開動作後期の全モーメントはCASE4のように大きくないので、開動作後期に蓋体の開く速度が速くなりすぎることが無い。
なお、全モーメントの符号が、45度<γ<60度の範囲で逆転していることから、蓋体の開閉途中でカウンターウェイト起因のモーメントと蓋体重量起因のモーメントとの全モーメントがゼロとなって、バランスがとられる。
以上、CASE5のように、構造体AOB(蓋体)のOAとOBとに所定の角度を設けるとともに、カウンターウェイトを直線L(カウンターウェイトガイド)上に位置するように制御することによって、より容易かつ安定した蓋体の開閉ができる。
As shown in Table 10, the change of the total moment is not as great as CASE3 in the range of γ = 0 to 60 (degrees). The sum of the moment due to the weight of the counterweight and the moment due to the weight of the lid body shows a negative value in the range of γ = 0 to 60 (degrees), and the moment to be closed acts on the lid body. Yes. The moment caused by fn shows a positive value in a range of γ = 0 to 60 (degrees), and a moment to open acts on the lid. That is, since the change of the total moment is reduced by the action of the fn-derived moment, the lid can be opened and closed at a stable speed. In particular, since the total moment at the initial stage of the opening operation of the lid is not as large as in CASE 3, it does not open suddenly and tries to open slowly, so it is easy to perform the opening operation. Further, since the total moment in the latter half of the opening operation is not as great as in CASE 4, the opening speed of the lid body does not become too fast in the latter half of the opening operation.
Since the sign of the total moment is reversed in the range of 45 degrees <γ <60 degrees, the total moment of the moment caused by the counterweight and the weight due to the weight of the lid is zero during the opening and closing of the lid. Become balanced.
As described above, it is easier to provide a predetermined angle between the OA and OB of the structure AOB (lid) and control the counter weight to be positioned on the straight line L (counter weight guide) as in CASE5. In addition, the lid can be opened and closed stably.
[4−6]制動装置
上記制動装置としては、好ましくは、滑車とベルトとを有する機構を採用する。具体的には、2つ以上の滑車を同一の構造体としてのカウンターウェイト(三角形BDC)上に固定し、その滑車の間にベルトを通し、当該ベルトを弛緩させた状態で固定端に固定する。そして、滑車がベルト上を転動することで、カウンターウェイトに対して制動力を作用させる。
図1において、固定端を点E,点Fとし、制動装置による制動力の作用点を点Cとする。点E,点Fは、点Cの回動範囲の外側に設定され、図1では、点Cを通る垂線を挟んで左右両側にそれぞれ設けられている。
蓋体が開くに従って(γが大きくなるに従って)、点Cは点Fに近づいて、線分ECと線分FCとの合計長さが増大する。これによって、ベルトは弛緩した状態から緊張した状態に変化し、次第に点Cは点Fに近づき難くなり、最終的には点Cがそれ以上点Fに近づけなくなる。これは、回転角γのそれ以上の増大が阻止されることであり、すなわち、構造材AOB(蓋体)の回転が制御されることになる。
このような制動装置によって、構造体AOB(蓋体)が勢い良く回転しようとしたときに、衝撃を生じさせることなしに構造材AOB(蓋体)の回転を円滑に停止させることができる。
[4-6] Braking Device Preferably, a mechanism having a pulley and a belt is employed as the braking device. Specifically, two or more pulleys are fixed on a counterweight (triangle BDC) as the same structure, a belt is passed between the pulleys, and the belt is relaxed and fixed to a fixed end. . And a braking force is made to act with respect to a counterweight because a pulley rolls on a belt.
In FIG. 1, the fixed ends are point E and point F, and the point of action of the braking force by the braking device is point C. The point E and the point F are set outside the rotation range of the point C, and are provided on both the left and right sides with a perpendicular passing through the point C in FIG.
As the lid opens (as γ increases), the point C approaches the point F, and the total length of the line segment EC and the line segment FC increases. As a result, the belt changes from a relaxed state to a tensioned state, and the point C gradually becomes difficult to approach the point F, and eventually the point C does not approach the point F any more. This is to prevent further increase in the rotation angle γ, that is, the rotation of the structural material AOB (lid) is controlled.
With such a braking device, when the structure AOB (lid) tries to rotate vigorously, the rotation of the structure AOB (lid) can be smoothly stopped without causing an impact.
[5]本発明を具体化した実施形態
次に、本発明の蓋体開閉装置を具体化した実施形態として、本発明の蓋体開閉装置を適用した構造体を例に挙げて説明する。
図7は、集合住宅等のゴミ集積所に置かれるゴミ箱1の斜視図である。
図8は、ゴミ箱1を箱体20の側面部22側から見た断面図である。蓋体30には、カウンターウェイト40が取り付けられている。
ゴミ箱1は、箱体20と、この箱体20に対して回動可能に取り付けられた蓋体30及びカウンターウェイト40を有する蓋体開閉装置10とを備えており、片開き構造となっている。
箱体20は、正面部21、側面部22、背面部23、上面部24、及び底面部25を有している(図7、及び図8参照)。箱体20は、上面部24から正面部21に向かって下方向に傾斜した形状となっている。そのため、蓋体30も当該傾斜角度に合わせるようにして、傾斜して箱体20に取り付けられている。
[5] Embodiments That Realize the Present Invention Next, as embodiments embodying the lid opening / closing device of the present invention, a structure to which the lid opening / closing device of the present invention is applied will be described as an example.
FIG. 7 is a perspective view of the trash can 1 placed in a garbage collection place such as an apartment house.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the trash can 1 as viewed from the
The trash box 1 includes a
The
蓋体30は、箱体20に取り付けられる蓋本体部31と、後述するカウンターウェイト40が取り付けられる取付部32と、を有している。
蓋本体部31は、略長方形の板状部材であり、箱体20の正面部21側で図8に示すように下方向へ屈曲している。蓋体30を閉じた際には、正面部21と蓋体30の当該屈曲させた部分とが、ゴミ箱1の表面側鉛直方向で揃うようになっている。
また、蓋本体部31は、図8の紙面に直交し、支点33aを通る支持軸33によって軸支され、箱体20に対して支持軸33を中心に回動可能に取り付けられている。ゴミ箱1では、支持軸33の両端部が支点33aとなっている。
そして、正面部21側の蓋本体部31には、蓋体30を開閉する際に握る把手34が設けられている。さらに、把手34と正面部21の上端側とには、蓋体30が勝手に開くのを防ぐための一対の固定部材50a,50bが取り付けられている。
取付部32は、板状部材であり、その一端32aは蓋本体部31の上面部24側に固定されている。また、取付部32の他端32bにはカウンターウェイト40が回動可能に取り付けられている。
蓋体30の重心位置は、箱体20の正面部21側とする。そのため、蓋体30の重量によって、蓋体30を閉じる方向のモーメント(閉方向モーメント)が生じる。
The
The
The lid
The
The
The position of the center of gravity of the
カウンターウェイト40は、蓋体30に取り付けられる本体アーム部41と、この本体アーム部41の取付端41a(第1連結部)と先端41b(第3連結部)とを結ぶ直線に交差する方向に本体アーム部41から延在する制御アーム部42と、本体アーム部41の先端41b側に取り付けられたウェイト部43と、を有している。カウンターウェイト40は、支持軸33の軸方向端部の少なくともいずれか一方に設けられている。すなわち、カウンターウェイト40は、箱体20内部の側面部22側に位置する。
本体アーム部41は、略長方形の長尺板状部材である。取付端41aは、蓋体30の取付部32の他端32bに回転可能に取り付けられている。先端41b側には、ウェイト部43の他、後述する制動装置60が取り付けられている。
制御アーム部42は、略長方形の短尺板状部材である。制御アーム部42の基端42aは、本体アーム部41の取付端41a側に固定されている。一方、制御アーム42部の先端(第2連結部)42bは、先端42bの水平方向の移動を抑制するための制御部材(カウンターウェイトガイド)44に取り付けられている。
The
The main
The
ここで、制御アーム部42の先端42bには、車輪42cが回転可能に取り付けられている。また、制御部材44は、略U字状の部材であり、背面部23(箱体20の内側)に固定されている。つまり、先端42bは、制御部材44と背面部23とで挟まれた領域内を車輪42cが転動するように取り付けられている。
ゴミ箱1では、図8に示すように、制御部材44と背面部23とで挟まれた領域は、鉛直方向に延びているため、車輪42cは、この領域を軌道Xとして鉛直方向に移動する。
ウェイト部43の重量や取付位置については、設定する蓋体30の重量との関係やカウンターウェイト40の重心位置に応じて設定される。ゴミ箱1では、カウンターウェイト40の重心位置は、箱体20の正面部21側とする。そのため、カウンターウェイト40の重量は、蓋体30の取付部32における他端32bに作用し、蓋体30を開こうとする方向のモーメント(開方向モーメント)を生じさせる。
Here, a
In the trash box 1, as shown in FIG. 8, the region sandwiched between the
The weight and attachment position of the
本体アーム部41の先端(第3連結部)41bには、カウンターウェイト40の移動を制御する制動装置60が連結されている。
図10は、制動装置60を示す概略図である。ゴミ箱1の制動装置60は、図10(A)に示すように、滑車61(61a,61b,61c)と、2つの固定端部62a,62bと、この固定端部62a,62に掛け渡されたベルト63と、を備えている。滑車61は、2枚のプレート64で挟まれて固定されている(図10では、1枚のプレート64を省略)。このプレート64が、本体アーム部41の先端41bに連結されている。
なお、制動装置60は、図10(B)に示すように2つの滑車61a,61bとを備えた構成であっても良い。
A
FIG. 10 is a schematic diagram showing the
In addition, the structure provided with the two
ここで、滑車61a,61cと、滑車61bとが互いに位置をずらして、プレート64に固定されている。図8に示すように、本体アーム部41の取付端41aから先端41bへ向かって外側に滑車61a,61cが取り付けられ、滑車61a,61cよりもその内側に滑車61bが固定されている。これらの滑車61a,61b,61cの間にベルト63が掛けられて、滑車61a,61b,61cはベルト63に沿って移動する。
2つの固定端部62a,62bは、カウンターウェイト40の先端41bが移動する軌道に応じた位置に取り付けられる。ここで、本体アーム部41の先端41bは、本体アーム部41の取付端41aが蓋体30の取付部32の他端32bに回転可能に取り付けられているので、当該取付端41aを中心にして回転する。そのため、固定端部62a,62bは、滑車61a,61b,61cが当該回転に伴ってベルト63と接触しながら移動するように取り付けられる。ゴミ箱1では、固定端部62aは、箱体20の側面部22の正面部21側に取り付けられ、固定端部62bは、箱体20の底面部25の背面部23側に取り付けられている。
Here, the
The two
ベルト63としては、横断面が台形状のVベルトが好ましい。ベルト63の当該台形の上底、及び下底の内、辺の長さが長い方を滑車61a,61cと接触するようにして、2つの固定端部62a,62bに掛け渡す。このようにすることで、ベルト63と滑車61a,61cとの接触面積が大きくなり、摩擦による制動力を大きくすることが出来る。
ベルト63の長さは、2つの固定端部62a,62bを結ぶ直線の長さよりも長くし、ベルト63が弛緩した状態にしておく。
The
The length of the
ゴミ箱1の蓋体30を開く動作について説明する。
図8は蓋体30を閉じた状態を示し、図9は蓋体30が開いた状態を示す。
図8に示すように、蓋体30が閉じているときは、本体アーム部41の先端41bは、正面部21側にあり、制御アーム部42の先端42b、及び車輪42cは、軌道Xの上方にある。
An operation for opening the
FIG. 8 shows a state where the
As shown in FIG. 8, when the
次に、図9に示すように、蓋体30を開いていくと、取付部32の他端32b、及び本体アーム部41の取付端41aは、図9における右下方向へ動く(支点33aを中心にして円弧状に動く)。このとき、本体アーム部41の先端41bは、本体アーム部41の取付端41aが、蓋体30の取付部32の他端32bに回転可能に取り付けられているので、取付端41aを中心にして図における時計回り方向へ回転する。制御アーム部42の先端42bは、軌道Xが鉛直方向に延びているため、時計回り方向に回転することが出来ない。先端42bは、上下方向に移動できるものの、水平方向(図9における左方向)への移動は制限される。すなわち、蓋体30を開いていくときに、先端42bに取り付けられた車輪42cは、箱体20の背面部23側に付勢されながら、軌道Xに沿って移動する。そのとき、車輪42cが付勢される方向とは反対向きの水平抗力が、背面部23側からカウンターウェイト40に対して作用することになる。この水平抗力は、蓋体30が開こうとするモーメント(開方向モーメント)を生じさせる。
Next, as shown in FIG. 9, when the
また、蓋体30を開いていくと、制動装置60は、滑車61がベルト63上を転動し、固定端部62a側から固定端部62b側へと移動していく。そのとき、滑車61a,61cは、本体アーム部41の取付端41aをカウンターウェイト40の回転中心としてみた場合の外側方向に付勢される。この付勢によってベルト63は、弛緩した状態から徐々に緊張した状態となり、滑車61の転動が停止される。その結果、カウンターウェイト40の回転が制御され、さらに蓋体30の開動作が制御される。
As the
本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
(1)制御部材44と背面部23とで形成された軌道Xで車輪42cを移動させることによってカウンターウェイト40に対して水平方向の抗力を生じさせ、この抗力に起因する蓋体30の開方向モーメントを生じさせることができる。この抗力に起因するモーメントと、蓋体30の閉方向モーメントと、カウンターウェイト40による開方向モーメントとを蓋体30に対して互いに作用させ、その結果、蓋体の開閉を容易に行うことができるとともに、蓋体を安定した速度で開閉することができる。
According to the present embodiment, the following effects can be achieved.
(1) By causing the
(2)本体アーム部41の先端41bには、制動装置60が設けられているので、蓋体30の開動作を円滑に制御することができるとともに、滑車61とベルト63とによる簡易的な構成で制動力を生じさせることができる。
さらに、ベルト63の代わりにチェーンやワイヤーなどを用いると滑車61の転動時の音が大きく、耐久性も低いが、ベルト63であれば転動時の音が小さく、耐久性にも優れる。
(2) Since the
Furthermore, if a chain or a wire is used instead of the
(3)カウンターウェイト40は、箱体20内部の側面部22側に位置するので、箱体20内部の空間を広く確保することができるとともに、箱体20内部に収容する物との接触を防ぐこともできる。
(3) Since the
(4)制御アーム部42の先端42bの位置を制御部材44によって制御することで、蓋体30の動きを制御することが出来る。ゴミ箱1のような片開き構造の場合、蓋体30の取付部32側には機械的機構を設置する空間がほとんど得られないが、蓋体30の重心位置側の空間を活用することが出来る。
(4) The movement of the
[実施形態の変形]
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前記実施形態では、蓋体30へ連結するカウンターウェイト40の位置を取付端41aとしたが、このように端部に限られず、その他の位置で連結して第1連結部としてもよい。
また、前記実施形態では、制動装置60を滑車61とベルト63とを用いた構成としたが、これに限られず、本体アーム部41の先端41bの回動をバネ機構やシリンダー機構で制御してもよい。
[Modification of Embodiment]
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, The deformation | transformation as shown below is also included.
In the above-described embodiment, the position of the
In the above embodiment, the
さらに、制動装置を、回動可能に軸支された構造体の回動を抑制するための制動装置として次のような構成とすることもできる。まず、制動装置は、構造体BDCの軸支された位置から離れた位置に設けられる少なくとも2つ以上の滑車と、この構造体BDCの回動範囲の外側に設定された2つの固定端部と、この2つの固定端部同士を連結するベルトと、を備えている。このベルトの長さは、前記2つの固定端部を結ぶ線分の長さよりも長く、このベルトは、前記少なくとも2つ以上の滑車に捲回されている。そして、この制動装置において、構造体BDCが回動する際の前記少なくとも2つ以上の滑車の移動軌跡と、2つの固定端部を焦点とする楕円軌道とが、少なくとも1以上の点で交差する。
ここで、2つの固定端部同士を結ぶ線分の長さよりも長いベルトに張力を加えた状態で描かれる軌道は、2つの固定端部を焦点とする楕円軌道となる。また、構造体AOBの開動作に伴って構造体BDCが回動する際に、当該滑車は、2つの固定端部を結ぶ線分の長さよりも長いベルトが当該滑車に捲回されているため、当該ベルト上を転動しながら移動する。そして、当該滑車の移動軌跡と当該楕円軌道とが交差するので、当該滑車が移動して当該楕円軌道上に位置するとき、当該ベルトに張力が加わって、当該ベルトは弛緩した状態から緊張した状態に変化し、当該滑車の転動が抑制される。さらに、構造体AOBの開動作に伴って構造体BDCが回動しようとすると、当該ベルトに加わる張力は大きくなり、当該滑車の転動がより強く抑制される。当該滑車の転動が抑制されるため、構造体BDCの回動が抑制され、結果として、構造体AOBの開動作が停止される。この制動装置は、耐久性に優れ、蓋体の急激な開閉動作を十分に制動できる。
なお、この制動装置において、前記少なくとも2つ以上の滑車のうち少なくとも1つ以上には前記ベルトが係合可能な溝が形成されていることが好ましい。このような溝が形成されていると、当該ベルトに張力が加わるときに、溝が形成されていない場合に比べて、当該滑車に対してベルトが強く係合するとともに、滑車とベルトとの接触面積が大きいので摩擦力が大きくなって、制動装置の制動力を強くすることができる。
Furthermore, the braking device may be configured as follows as a braking device for suppressing the rotation of the structure that is pivotally supported. First, the braking device includes at least two pulleys provided at positions distant from the pivotally supported position of the structure BDC, and two fixed end portions set outside the rotation range of the structure BDC. And a belt for connecting the two fixed ends to each other. The length of the belt is longer than the length of a line segment connecting the two fixed ends, and the belt is wound around the at least two pulleys. In this braking device, the movement trajectory of the at least two pulleys when the structure BDC rotates and the elliptical trajectory having the two fixed ends as the focal points intersect at at least one point. .
Here, the trajectory drawn in a state where tension is applied to the belt longer than the length of the line segment connecting the two fixed ends becomes an elliptical trajectory having the two fixed ends as focal points. In addition, when the structure BDC rotates with the opening operation of the structure AOB, the pulley has a belt that is longer than the length of the line connecting the two fixed ends, and is wound around the pulley. , Move while rolling on the belt. And since the movement trajectory of the pulley and the elliptical trajectory intersect, when the pulley moves and is located on the elliptical trajectory, tension is applied to the belt, and the belt is in a tensioned state from a relaxed state And the rolling of the pulley is suppressed. Further, when the structure BDC tries to rotate in accordance with the opening operation of the structure AOB, the tension applied to the belt increases, and the rolling of the pulley is more strongly suppressed. Since the rolling of the pulley is suppressed, the rotation of the structure BDC is suppressed, and as a result, the opening operation of the structure AOB is stopped. This braking device is excellent in durability and can sufficiently brake a sudden opening / closing operation of the lid.
In this braking device, it is preferable that at least one of the at least two pulleys is formed with a groove in which the belt can be engaged. When such a groove is formed, when tension is applied to the belt, the belt is more strongly engaged with the pulley than when no groove is formed, and the pulley is in contact with the belt. Since the area is large, the frictional force is increased and the braking force of the braking device can be increased.
本発明の蓋体開閉装置は、ゴミ箱の蓋体、ピアノの鍵盤蓋、床板(スラブ)の開口(ハッチ)に設けられた蓋体等の開閉に用いることができる。 The lid opening / closing device of the present invention can be used to open / close lids provided in trash bin lids, piano keyboard lids, and floor (slab) openings (hatch).
10…蓋体開閉装置
30…蓋体
32…取付部
32a…一端
33…支持軸
33a…支点
40…カウンターウェイト
41…本体アーム部
41a…取付端(第1連結部)
41b…先端(第3連結部)
42b…先端(第2連結部)
60…制動装置
61(61a,61b,61c)…滑車
62a,62b…固定端部
63…ベルト
X…軌道
DESCRIPTION OF
41b ... tip (third connecting portion)
42b ... tip (second connecting portion)
60 ... braking device 61 (61a, 61b, 61c) ...
Claims (7)
前記蓋体の重心位置と前記支点を挟んで反対側で、自重を作用させるカウンターウェイトと、を備え、
前記カウンターウェイトは、剛体から構成され、
前記カウンターウェイトは、当該カウンターウェイトの重心位置以外の第1連結部で、前記蓋体の前記支点から離れた位置に回動可能に連結され、
前記カウンターウェイトの重心位置以外で、前記第1連結部とは別の前記カウンターウェイトの第2連結部は、前記カウンターウェイトに対して水平方向に抗力を生じさせる軌道上に沿って移動するように連結されていることを特徴とする蓋体開閉装置。 A lid that is rotatably supported with a position other than the center of gravity as a fulcrum when viewed in cross section;
A counterweight that exerts its own weight on the opposite side of the center of gravity of the lid and the fulcrum, and
The counterweight is composed of a rigid body,
The counterweight is rotatably connected to a position away from the fulcrum of the lid at the first connecting portion other than the center of gravity of the counterweight,
Except for the position of the center of gravity of the counterweight, the second connecting portion of the counterweight, which is different from the first connecting portion, moves along a track that generates a drag force in the horizontal direction with respect to the counterweight. A lid opening and closing device characterized by being connected.
前記蓋体の重心位置と前記支点とを結ぶ線分、及び前記第1連結部と前記支点とを結ぶ線分が成す角度は、鉛直下方側で180度未満であることを特徴とする蓋体開閉装置。 The lid opening / closing device according to claim 1,
An angle formed by a line connecting the center of gravity of the cover and the fulcrum and a line connecting the first connecting portion and the fulcrum is less than 180 degrees vertically downward. Switchgear.
前記第2連結部の軌道は、鉛直方向に延在していることを特徴とする蓋体開閉装置。 The lid opening / closing device according to claim 1 or 2,
The track | orbit of the said 2nd connection part is extended in the perpendicular direction, The cover body opening / closing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記断面に直交し、前記支点を通る支持軸を有し、
前記カウンターウェイトは、前記支持軸の軸方向端部の少なくともいずれか一方に設けられていることを特徴とする蓋体開閉装置。 The lid opening / closing device according to any one of claims 1 to 3,
Having a support axis perpendicular to the cross section and passing through the fulcrum,
The lid opening / closing apparatus according to claim 1, wherein the counterweight is provided on at least one of axial ends of the support shaft.
前記第1連結部、及び前記第2連結部とは別の前記カウンターウェイトの第3連結部は、前記蓋体の回動角度に応じて前記カウンターウェイトの回動を制御する制動装置に連結されていることを特徴とする蓋体開閉装置。 The lid opening / closing device according to any one of claims 1 to 4,
A third connection portion of the counterweight different from the first connection portion and the second connection portion is connected to a braking device that controls the rotation of the counterweight according to the rotation angle of the lid. A lid opening / closing device.
前記制動装置は、少なくとも2つ以上の滑車と、前記第3連結部の回動範囲の外側に設定された2つの固定端部に掛け渡されるベルトと、を備え、
前記制動装置は、前記蓋体及び前記カウンターウェイトが回動するときに前記少なくとも2つ以上の滑車を前記ベルト上で転動させることを特徴とする蓋体開閉装置。 The lid opening / closing device according to claim 5,
The braking device includes at least two or more pulleys, and a belt that is stretched over two fixed ends that are set outside the rotation range of the third connecting portion,
The lid opening / closing device, wherein the braking device rolls the at least two pulleys on the belt when the lid and the counterweight rotate.
前記ベルトの長さは、前記2つの固定端部を結ぶ線分の長さよりも長いことを特徴とする蓋体開閉装置。 The lid opening / closing device according to claim 6,
The lid opening / closing device, wherein a length of the belt is longer than a length of a line connecting the two fixed ends.
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