JP6753391B2 - Top - Google Patents
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Description
本発明はコマに関し、特に、紐をコマ本体に巻き付けて、投げながら紐を巻き取ることで回転させるコマであって、軸とコマ本体が相対回転可能であるコマに関する。 The present invention relates to a top, and more particularly to a top in which a string is wound around a top body and rotated by winding the string while throwing, and the shaft and the top body can rotate relative to each other.
一般的に良く知られているコマは、コマ本体と回転軸(軸)が一体となって回転するために、回転軸と床や地面などとの接地部での摩擦が大きく、これに伴う負荷トルクによりコマの運動エネルギーの低下が早い。このため、従来のコマは、長時間にわたり安定して回転を維持させることがなかなか困難であった。また、軸を掴んでコマを移動したり、紐に引掛けてアクロバットのような動作をさせたりする場合には、軸を掴むために回転エネルギーの損失が大きかったり、引掛ける紐と軸との間の負荷トルクが大きかったり、変動が大きかったりしてコマの安定した回転を長時間維持しにくいという課題があった。 In a well-known top, since the top body and the rotating shaft (shaft) rotate together, the friction between the rotating shaft and the ground or the ground is large, and the load torque associated with this is large. As a result, the kinetic energy of the top decreases quickly. For this reason, it has been difficult for conventional tops to maintain stable rotation for a long period of time. Also, when you grab the shaft and move the top, or when you hook it on the string and make it move like an acrobat, the loss of rotational energy is large because you grab the shaft, or the string and the shaft you hook on There is a problem that it is difficult to maintain a stable rotation of the top for a long time due to a large load torque between them and a large fluctuation.
特許文献1には、コマの軸とコマ本体とが玉軸受で回転可能に保持されるコマが開示されている。このコマは、軸が玉軸受により支持されているので軸との間の回転トルクを小さくでき、長時間の回転が得られる。また、コマ本体の内部空所にイナーシャリングを設けることでイナーシャを増加でき、より長時間の回転を可能としている。更には、コマ本体の上面と同じ軸方向位置(高さ)で軸にその上面が固定される規制部材を設けることにより、軸を指で掴む際にコマ本体と指とが接触することを確実に防止できるので、操作性を向上できるとしている。 Patent Document 1 discloses a top in which a top shaft and a top body are rotatably held by ball bearings. Since the shaft of this top is supported by ball bearings, the rotational torque between the top and the shaft can be reduced, and long-term rotation can be obtained. In addition, inertia can be increased by providing inertia ring in the internal space of the top body, which enables longer rotation. Furthermore, by providing a restricting member whose upper surface is fixed to the shaft at the same axial position (height) as the upper surface of the top body, it is ensured that the top body and the finger come into contact with each other when grasping the shaft with a finger. It is said that operability can be improved because it can be prevented.
特許文献2には、コマ本体(胴)、軸(心棒)、バランスリング(イナーシャ)のパーツに分解・組立できるコマであって、軸受がすべり軸受であるものが開示されている。これにより、子供たちに分解・組立ての楽しみを与えられ、各部の機能を理解する機会になるとしている。また、軸先端は球面状となっているので、コマが間違って人に当っても怪我しないことや、畳、絨毯、床材を傷つけることがないことが開示されている。
特許文献3には、コマ上部にカバーを設けることが開示されており、バランスを取るための本体内部の仕掛けとしての平行部材を覆ってコマの縁の役目もできるとされている。また、カバーが透明になっており内部が透けて見える構成が開示されている。
しかしながら、特許文献1によるコマでは、コマ本体内部の空所が開放されているので外部よりのゴミの侵入が容易に発生する可能性がある。また、コマが高速で回転する時に発生する空気流がコマ内部の凹凸により乱されるために、空気流による損失(以下、風損と言う。)が大きいために回転速度の低下が早く、回転時間が短くなるという課題があった。また、この種のコマに用いる玉軸受は、メンテナンスが容易になるようにシールドのないものが多用される。その場合には、外部から侵入する小さなゴミなどが玉軸受内部に侵入して、ゴロ音や傷付きを発生する可能性があった。 However, in the frame according to Patent Document 1, since the empty space inside the frame body is open, dust may easily invade from the outside. Further, since the air flow generated when the top rotates at high speed is disturbed by the unevenness inside the top, the loss due to the air flow (hereinafter referred to as wind loss) is large, so that the rotation speed drops quickly and the top rotates. There was a problem that the time was shortened. In addition, ball bearings used for this type of top are often unshielded for easy maintenance. In that case, there is a possibility that small dust or the like that invades from the outside invades the inside of the ball bearing and causes a rumbling noise or scratches.
特許文献2のコマでは、コマの構成部品が分解・組立可能となっているので、強く投げた場合にコマが転倒などするとバランスリングが外れる可能性があり、取り扱いに十分な注意が必要で遊技者の負担となっていた。また、軸がコマ本体の上方に突出していないので、バランスリングが外れると、慣性の法則により回転面内では回転するが、軸とのオーバーラップが少ないためにコマ本体からバランスリングが外へと飛び出す可能性がある。回転が少ない場合には、慣性も少ないために更に容易に飛び出す可能性がある。
In the top of
特許文献3のコマでは、コマを回したことがない人にとっても容易にバランスが取れるように内部に均衡のとれるオモリと平衡部品を組み合わせて実現されているので、コマの回し方を練習し、熟達する努力をしなくなる傾向がある。また、均衡を取る構造が付加され、分解・組立が煩雑になる課題がある。更には、内部でオモリと平衡部品が動くことにより発生する微細な発塵はカバーを外さないとコマ内部から除去できないため、軸とコマ本体が玉軸受により回転可能となっているコマに適用しようとするとゴミの除去にカバーを外す必要があり、メンテナンスが煩雑になるという課題がある。
In the top of
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、その目的は、安全性が高く、練習により上達することにより、さらに高度な演技を可能にする長時間安定して回転できるコマを提供し、コマの楽しさに加えて遊技者の向上心を剌激することで子供の成長を促すとともに豊かな感性も育成する教育的な遊具としての利用も可能とするコマを提供することにある。更には、コマ内部への空気流入を低減することにより風損を低減して、長時間安定した回転を得られるコマを提供することにある。 The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a frame that is highly safe and can rotate stably for a long period of time to enable more advanced performance by improving by practice. The purpose is to provide a piece that can be used as an educational playground equipment that promotes the growth of children and fosters a rich sensibility by intensifying the aspirations of the players in addition to the fun of the piece. .. Further, it is an object of the present invention to provide a top capable of obtaining stable rotation for a long time by reducing wind damage by reducing the inflow of air into the top.
本発明の目的は、下記の構成により達成される。
(1)軸と、前記軸に複数の玉軸受を介して回転可能に取り付けられるコマ本体と、前記コマ本体の上面と略同じ軸方向位置において前記コマ本体に固定されるカバーと、を備え、前記カバーの外周部が前記コマ本体に固定され、前記カバーに、前記軸を挿通させる挿通穴が前記軸との間に径方向の隙間を有して形成されることを特徴とするコマ。
(2)前記コマ本体と前記カバーで形成される内部空所には、イナーシャリングが固定されていることを特徴とする(1)に記載のコマ。
(3)前記イナーシャリングは、前記コマ本体より密度の高い材質よりなることを特徴とする(2)に記載のコマ。
(4)前記カバーの外縁部には、複数の貫通部が設けられていることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1つに記載のコマ。
(5)前記玉軸受は、開放型であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1つに記載のコマ。
The object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) A shaft, a top body rotatably attached to the shaft via a plurality of ball bearings, and a cover fixed to the top body at substantially the same axial position as the upper surface of the top body are provided. A top characterized in that an outer peripheral portion of the cover is fixed to the top body, and an insertion hole through which the shaft is inserted is formed in the cover with a radial gap between the top and the shaft.
(2) The top according to (1), wherein an inertia ring is fixed to an internal space formed by the top body and the cover.
(3) The top according to (2), wherein the inertia ring is made of a material having a higher density than the top body.
(4) The top according to any one of (1) to (3), wherein a plurality of penetrating portions are provided on the outer edge portion of the cover.
(5) The top according to any one of (1) to (4), wherein the ball bearing is an open type.
本発明のコマによれば、軸と、軸に複数の玉軸受を介して回転可能に取り付けられるコマ本体と、コマ本体の上面と略同じ軸方向位置においてコマ本体に固定されるカバーと、を備え、カバーの外周部がコマ本体に固定され、カバーに、軸を挿通させる挿通穴が軸との間に径方向の隙間を有して形成されるため、コマ上面における空気流の流れをスムーズにすることができる。これにより、風損を低減することが可能となり、コマの回転時間を長くすることができる。 According to the top of the present invention, the shaft, the top body rotatably attached to the shaft via a plurality of ball bearings, and the cover fixed to the top body at substantially the same axial position as the upper surface of the top body. The outer peripheral portion of the cover is fixed to the top body, and an insertion hole for inserting the shaft is formed in the cover with a radial gap between the top surface of the top and the top surface of the top. Can be. As a result, wind damage can be reduced and the rotation time of the top can be lengthened.
以下、本発明に係るコマの各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment of the frame according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明に係るコマの第1実施形態について図面を参照して説明する。
(First Embodiment)
The first embodiment of the frame according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態のコマ1は、図1〜図5に示すように、コマ本体2と、軸3と、これら両者を互いに回転可能に支持する一対の玉軸受4とにより主に構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the top 1 of the present embodiment is mainly composed of a
コマ本体2は、例えば、熱可塑性の樹脂としてのポリアセタール(POM)などのバ一材を旋削することにより所要形状に作られている。コマ本体2の形状は、略直円錐台形で、外径は約80mmで、高さは約30mmの大きさとなっている。コマ本体2の内側は略直円錐台形の除肉がなされて空洞とされている。そのため、軽量化が図られ、コマ本体2の重量は全体で概ね110g程度となっている。
The
コマ1の回転中心となる軸3は、SUS303BやSUS420J2などのステンレス鋼を旋削などにより所要形状に加工されている。また、軸3は、必要により熱処理や外径の研磨などが施される。また、軸3は、コマ本体2の下部に設けられた一対の玉軸受4の内輪42に僅かな隙間で嵌合保持され、止め輪72により固定されている。
The
玉軸受4は、深溝玉軸受であり、同じ仕様のものが軸3の軸方向に沿って2個並べて配置されている。玉軸受4の外輪41は、高張力アルミなどによるスリーブ7に僅かな隙間で嵌合保持される。スリーブ7は、コマ本体2に篏合されて止め輪71により固定されている。玉軸受4及びスリーブ7のスラスト方向は止め輪71,72、スペーサ73などにより位置決め固定されている。これにより、コマ本体2は軸3に一対の玉軸受4を介して回転可能に取り付けられ、コマ本体2と軸3は相対回転可能に構成されている。また、玉軸受4及び軸3は、スリーブ7に対して分解可能とされ、さらに、スリーブ7は、コマ本体2に対して分解可能とされている。これにより、回転要部部品が交換可能であるため、修理やメンテナンスを容易に行うことができる。
The ball bearing 4 is a deep groove ball bearing, and two ball bearings having the same specifications are arranged side by side along the axial direction of the
軸3の下側には、コマ本体2を回転させる紐(図示せず)を巻き付けるための小径部31が設けられている。小径部31の外径は4mmと細くしてある。また、軸3の先端部32の先端端面は平面状に形成され、その先端端面の外径は4mmと小さくしてある。そして、先端部32の鍔部の外径は8mmとしてあり、紐が軸方向に抜け出ないようになっている。使用する紐のサイズや材質やコシの強さなどを考慮してこの形状は適宜選択可能である。なお、回転させる床面と軸3との関係から多くの場合、軸3は回転せずに玉軸受4が回転する。このため、軸3の先端端面を平面状に形成することで、床面に対してより安定した接触が得られコマ1として安定した回転が得られる。
A
軸3における玉軸受4の上方には、略円板状のカバー6が設けられている。カバー6は、その上面がコマ本体2の上面と略同じ高さ(軸方向位置)になるようにコマ本体2に固定されている。また、カバー6は、その外周部がコマ本体2の空所上部の内壁面(内径部)に圧入などにより固定されている。また、カバー6の中心位置には、軸3の外径よりも少し大きな挿通穴61が設けられており、この挿通穴61に軸3が挿通されている。挿通穴61と軸3との間には径方向の隙間が設けられ、軸3とカバー6は非接触状態となっている。また、カバー6は、0.8mm厚のPET(ポリエチレンテレフタレート)の透明なシートをトムソン型などにより打ち抜いて作られている。PETは通常2軸延伸により製作されることが多く、延伸軸に対して異方性を有する。また、80℃程度で不可逆の収縮をするので、事前にアニールすることにより物理的な特性を安定化させておくことが望ましい。
A substantially disk-shaped
カバー6の下方且つコマ本体2の内径面の上方部分には、コマ本体2のイナーシャを増すためのリング(イナーシャリング)8が圧入により固定されている。つまり、リング8は、コマ本体2とカバー6で形成される内部空所に固定されている。本実施形態では、リング8は、外径が約62mm、内径が約48mmに設定されている。材質は、密度が約7.8とコマ本体2よりも密度の高い快削鋼(SUM)が用いられ、表面にはメッキが施されている。これはイナーシャを増加させることでコマ1の回転を安定させて、回転を長時間保持するためであり、コマ本体2よりも密度の高い材料を用いることで、形状が小型でありながら大きなイナーシャを与えられる。本実施形態では、約230g・cm2のイナーシャが得られており、コマ1全体でのイナーシャは約680g・cm2となっている。また、リング8の材質としては、他にもコマ本体2よりも密度のより高い銅合金(黄銅)やタングステン(W)などを用いることが可能である。なお、リング8をコマ本体2の内部に配置しているために、コマ1を回転させた際にリング8が万一外れたとしても、コマ1の外に飛び出す可能性は殆どないと考えられる。更には、カバー6の存在や、軸3の軸上部33がコマ本体2の上方まで延出していることによりリング8がコマ本体2から外へ飛び出す可能性は更に少ない。
A ring (inertia ring) 8 for increasing the inertia of the
玉軸受4は、深溝玉軸受であり、内径6.35mm(1/4インチ)、外径12.7mm(1/2インチ)、幅4.76mm(3/16インチ)で、内部のラジアル隙間が3〜8μmのオープン(開放)型のものである。
内輪42、外輪41、及び玉43の材質には、マルテンサイト系ステンレス鋼のSUS440C相当品が用いられる。玉軸受4の内部は、回転トルクを極力下げるために、無潤滑のドライ状態とされるが、必要により粘度の低いオイルを僅かに塗布してもよい。これにより、低い剪断抵抗による低トルクでのオイルの潤滑とすることも可能となる。
また、玉軸受4の材質がマルテンサイト系ステンレス鋼であるので、通常の軸受に使用される軸受鋼(SUJ2や相当品)と比較してより高い耐食性を有しているため、特段の防錆を必要としない。なお、玉43の表面に金メッキを施すことで、薄い吸着水を利用する潤滑も利用可能である。一般的に金の表面吸着水は他の元素に比べて薄いとされているので、より低トルク化を実現でき長時間の回転が期待できる。
The
As the material of the
Further, since the material of the
次に、本発明におけるコマ1の動作について説明する。まず、コマ1を回すために、紐の巻き方について説明する。紐(図示せず)をコマ本体2の上面に載せて、軸3の軸上部33に巻きつける。この際、カバー6の上面がコマ本体2の上面と略同一高さとなっており、カバー6の上面に紐が載るように巻き付けられるので、紐がコマ本体2の下方に垂れ下がることがなく、紐を安定してバラツキも少なく巻くことが可能となる。なお、紐が垂れ下がらないので紐を引いて戻すときにも紐が容易に、しかも確実に解けるのでコマ1に高い回転を安定して与えることが可能となる。
Next, the operation of the frame 1 in the present invention will be described. First, in order to turn the top 1, how to wind the string will be described. A string (not shown) is placed on the upper surface of the
また、紐の先端に輪を作って、軸3の軸上部33から挿入して、カバー6の上面を通す掛け方も可能である。紐をコマ本体2の上面で巻始めと反対側の側面を経由して、軸3の小径部31に巻きつける。その後、軸3に巻きつけ、更にコマ本体2の側面に巻き付けて紐がコマ本体2の外周面に沿って上方へと巻かれる。このように、カバー6、軸3の小径部31により、バラツキが少なく安定して紐を巻くことが可能となる。
It is also possible to form a loop at the tip of the string, insert it from the
そして、本実施形態のコマ本体2の外周面は円滑な表面に設けられる。これはコマ本体2の外周の周速として、コマを操作する人の技量にもよるが、5000min−1(rpm)程度で回転させられると仮定して、コマ本体の周速L(km/h)を次の通り求めると、
L(km/h)=π・80・5000・60/(1000・1000)
≒74(km/h)
となり、自動車で一般道を走行する場合よりも速い速度になる。
The outer peripheral surface of the
L (km / h) = π ・ 80 ・ 5000 ・ 60 / (1000 ・ 1000)
≒ 74 (km / h)
Therefore, the speed will be faster than when driving on a general road by car.
その一方で、ディスク状の円板を回転させた場合に、空気の粘性により表面の流れが乱流になるのは、レイノルズ数を越える時からなので次の(1)式を用いて概算するとコマ本体2の直径は80mmなので回転数が14000min−1(rpm)程度以下では層流となるものと見込まれる。これにより、コマ本体2の表面の空気流は層流として扱えるので、円滑な表面としてある。なお、必要により大きな渦の発生による空気流の隔離を防止するためにコマ本体2の外周面や上面の表面に僅かなディンプルを適宜設けることで大きな渦の発生に伴う空気流の剥離を積極的に防止することも可能である。
On the other hand, when the disk-shaped disk is rotated, the surface flow becomes turbulent due to the viscosity of the air from the time when the Reynolds number is exceeded, so it is estimated using the following equation (1). Since the diameter of the
ただし、D:ディスク直径
ρ:空気密度
ω:ディスク角速度
μ:空気の粘性係数
However, D: disk diameter
ρ: Air density
ω: Disk angular velocity
μ: Viscosity coefficient of air
次に、コマ1と紐の端を指や指の間に挟んでコマ本体2を前方に投げるとともに、急速に紐を引き戻すと、コマ1は慣性により前方に向けて運動しようとするが、コマ本体2に巻かれた紐が急速に引かれるので、コマ1は強い回転運動が与えられて回転し、重力により落下して、床面(図示せず)などに到達して回転運動を続ける。
Next, when the top 1 and the end of the string are sandwiched between fingers and the
コマ1を前方に投げ出す速度や角度、紐を引くタイミングや力など何度も練習を重ねることでより強く安定した回転を与えることができるようになり、子供たちにとっては向上心を育むのに良い教材としても利用することができる。大人も十分楽しめることは説明するまでもなく当然である。 By practicing many times, such as the speed and angle of throwing the top 1 forward, the timing and force of pulling the string, it becomes possible to give stronger and more stable rotation, which is a good teaching material for children to develop aspirations. It can also be used as. It goes without saying that adults can enjoy themselves enough.
さて、コマ本体2は、玉軸受4によって低い回転トルクで軸3とメカニカルカップルされている。つまり、玉軸受4の回転トルクをTbとし、軸3と床面との間で発生する摩擦回転トルクをTfとすると、Tb≧Tfの場合にはコマ本体2は軸3と共回りをすることとなり、Tb<Tfの場合には軸3は静止して、コマ本体2のみが回転し、軸3とコマ本体2との間で玉軸受4を介して相対的な回転運動が生じる。本実施形態において、玉軸受4の回転トルクは0.1g・cm程度以下なので床面との摩擦がとても小さな場合には、コマ1はあたかも軸3とコマ本体2とが一体化したような動作をするため、歳差運動を起こすが、床面との摩擦がそれほど小さくない場合には、軸3が回転しないために歳差運動をとらずにコニカルな運動を保持する挙動を示す。
The
本実施形態においては、コマ1の重量が約110gであり、軸3の先端端面の外径が4mmなので、軸3と床との摩擦係数μがおよそ0.005以下の場合[μ=0.1/(110・0.2)≒0.0045]にはコマ本体2は軸3と共回りをする。一般的に軸3のステンレス鋼とのすべり摩擦係数はテフロンなどの低摩擦材との間でも、0.05から0.10程度であるので、木材やタイルなどの床面で回す場合には、軸3は回転しないので、先端部32の先端端面を平面状に形成することでコマ1を安定して床面に支持することが可能となる。なお、先端部32の下面の周囲を平面とし、その内側の直径4mmの面を窪ませて凹面としておくことで、コマ1をより安定して支持することも可能である。この場合には、軸3の旋削加工において突切バイトとの芯ずれにより発生する、突切り残り(いわゆる出ベソ)の処理も不要となるので工程の管理も容易にできる。
In the present embodiment, the weight of the top 1 is about 110 g, and the outer diameter of the tip end face of the
また、コマ本体2は、POM(ポリアセタール)からなり、POMは一般的に接着できないことが知られている。このため、本実施形態ではリング8はコマ本体2に圧入固定されている。コマ本体2を回転させて紐を強く引き投げた場合にリング8も同様に回転するが床面に強く当たるので、万一圧入が緩んだ場合でも、慣性の法則によりリング8はコマ本体2と同じ回転面内に留まろうとする。更にリング8の密度はコマ本体2より大きいが、リング8はコマ本体2の内径部に設けられているので、コンクリートなどの固い床面に当たっても、チッピングが発生しにくく、コマ本体2がリング8の外部への飛び出しを確実に防止することができるので安全に遊ぶことができる。
Further, it is known that the
更にリング8の上方には、カバー6がコマ本体2に対して圧入固定されているので、万一リング8の圧入が外れたとしても、リング8がコマ本体2から外へ飛び出すことがなく安全が確保されている。なお、軸3の軸上部33はコマ本体2の上方まで延出しているので、リング8が外れ、更にカバー6が外れた場合にもリング8が軸上部33を乗り越えるところまで移動して外へ飛び出す可能性が低くなっており、軸3がコマ本体2より突出しないコマと比べてより安全である。
Further, since the
コマ1を安定して回転させることができるようになると、友人同士で回転時間を競う遊びができるが、更には紐を輪にして軸3の小径部31に引掛けて綱渡りを行うことができる。上述のようにコマ1を回転させて、軸3の軸上部33を指で掴むことを行う。指は2本でも3本でもよいが、軸上部33を掴むと軸3は回転しないので、Tb<Tfの場合となりコマ本体2のみが回転することとなる。軸3を摘んで移動させることが容易となり、ハンドリング性が向上し操作を容易にすることができる。この結果、思わないところで失敗することが低減できるので、競技の主要部分に集中することができ、コマの操作技術の向上が期待できる。
When the top 1 can be rotated stably, friends can play to compete for the rotation time, but further, a string can be looped and hooked on the
また、コマ1を回転させる際に必要以上に床面に強く繰り返し当てると、玉軸受4にはブリネル圧痕が生じる場合がある。玉軸受4の内輪42、外輪41に設けられた軌道溝(図示せず)と玉43との間ではHertzの応力円に伴う弾性変形が発生するが、材料の弾性限界を越えてしまうと、永久変形としてブリネル圧痕が軌道溝に発生する。ブリネル圧痕が発生すると回転時に大きな騒音や不要な振動を発生する。これらの騒音や振動のエネルギーは回転エネルギーが変換されたものであるので、結果としてコマ1の回転時間を低下させてしまう。なお、玉軸受4の内輪42、外輪41に比べて、玉43の硬度を高くしてあるので、ブリネル圧痕は内外輪の軌道溝側で発生するようにしてある。
Further, when the top 1 is rotated, if it is repeatedly applied to the floor surface more than necessary, Brinell indentations may occur on the
このような場合のために、本実施形態においては、玉軸受4を容易に交換できる構成にしてある。具体的には、カバー6をコマ本体2から外し、止め輪71を外すことで軸3と玉軸受4がスリーブ7に入ったユニット状態でコマ本体2から外すことができる。その後、止め輪72、スペーサ73を外すことで軸3を玉軸受4から抜き取ることができる。更に玉軸受4をスリーブ7から外すことで、玉軸受4が交換できる。組立については、分解した時の逆の手順で組み立てを行うことで玉軸受4の交換が完了する。軸3についてもこの作業の中で、交換できメンテナンスできる。
For such a case, in the present embodiment, the
次に、図5を参照して、カバー6について説明する。カバー6は前述のようにPETで透明にできており、その中心位置に軸3より径の少し大きな挿通穴61が形成されている。挿通穴61は軸3が挿通可能に形成され、軸3に対して非接触である。また、カバー6は、その外周部でコマ本体2の内径部に圧入固定されている。また、本実施形態では、カバー6は平坦であるが、挿通穴61に向かうに従って軸3の軸上部33の方向に近づく凸形状(ドーム状)とすることも可能である。この場合には、後述する空気流をより滑らかにできるものと考えられる。
Next, the
また、玉軸受4には、洗浄やオイルの塗布などのメンテナンスが容易になるようにシールドを有さない開放型(いわゆるオープン・タイプ)の玉軸受を用いている。これにより、玉軸受4の状態をコマ本体2の上方より観察可能となり、コマの競技の事前確認やメンテナンスなどに好適である。なお、カバー6にデザイン性の高い図柄などを付加することも可能で、意匠性を高めて親しみを増すことも可能である。
Further, as the
カバー6を設けることでコマ本体2の空所への空気流が制限され、風損が低減されると考えられる。コマ本体2が回転すると、カバー6表面の空気はその粘性により、カバー6の回転に引っ張られる。この結果、流速の早い外周側はベルヌーイの法則により周速の遅い内周側と比較して圧力が低下するので、空気流はカバー6の内周側より外周側へと流れる。カバー6がない場合には、コマ本体2の空所へ空気が流れ込み、リング8の端面にぶつかり内周方向(軸3の方向)へ押し戻されて、コマの外周側へと移動することになり、空気流が壁にぶつかりながら複雑に進むために、風損が大きくなると考えられる。
It is considered that the provision of the
本実施形態のコマ1によれば、軸3とコマ本体2が玉軸受4を介して相対回転可能に構成され、コマ本体2の上面と略同じ高さにおいてコマ本体2にカバー6が固定され、カバー6に、軸3を挿通させる挿通穴61が軸3との間に径方向の隙間を有して形成されるため、コマ1の上面における空気流の流れをスムーズにすることができる。これにより、風損を低減することが可能となり、コマ1の回転時間を長くすることができる。なお、前述のようにイナーシャを高めるリング8もコマ本体2の内部に設けてあるため、風損の低減に役立っていると考えられる。
According to the top 1 of the present embodiment, the
(第2実施形態)
次に、図6及び図7Aを参照して、本発明に係るコマの第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the top according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7A. The same or equivalent parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted or simplified.
本実施形態では、図6及び図7Aに示すように、カバー6の外縁部に複数の貫通穴(貫通部)62が周方向に略等間隔で形成されている。また、本実施形態の貫通穴62の数は30個であるが、その数に制限はない。また、本実施形態の貫通穴62の内径は1mmであるが、その大きさに制限はない。その他の構成については上記第1実施形態と同じである。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7A, a plurality of through holes (through portions) 62 are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction at the outer edge portion of the
次に、第2実施形態のコマ本体2の回転により生じる空気流(エアーフロー)について説明する。図6に示すように、コマ本体2の回転により、カバー6の表面では空気の粘性により、流速の早い外周側ではベルヌーイの法則により周速の遅い内周側と比較して圧力が低下し、空気流はカバー6の上面を内周側より外周側へと流れる。つまり、コマ本体2が回転することにより矢印Aのような空気流が発生する。また、カバー6の外縁部の貫通穴62を通して矢印Aの空気流によりコマ本体2の内部空所が負圧となるので、内部空所から空気が引き出される。また、軸3とカバー6の挿通穴61との間に隙間があるので、負圧によりこの隙間を通して空気がコマ本体2の空所に流入して、コマ本体2の内部の空気流は矢印Bのように流れる。
Next, the air flow generated by the rotation of the
コマ本体2の内部で発生したり侵入したりした細かなゴミは、矢印Bの示す空気流によりコマ本体2の内部から外部に排出される。従って、コマを回転させて遊ぶことでコマ本体2の空所から細かなゴミを排出できるので、開放型の玉軸受4の内部へのゴミの侵入の可能性を低減でき、コマの長寿命化が可能となる。なお、具体的な空気流(エアーフロー)はドライアイスや線香などを利用して観察することも可能であるが、より正確にはCFD(Computational Fluid Dynamics)を用いて解析し、可視化することができる。また、一般的に浮遊する塵埃のサイズは直径50μm程度以下ということが知られており、直径20μmより小さくなると殆ど落下せずに浮遊し続けるとされている。一方、玉軸受4の内部隙間は数μm程度(本実施形態では3〜8μm)なので浮遊ゴミが玉軸受4の内部スキマに侵入すると玉軸受4の故障の原因となり得る。
The fine dust generated or invaded inside the
本実施形態のコマ1によれば、カバー6の外縁部に複数の貫通穴62が形成されているため、コマ本体2の空所に外部より塵埃が侵入した場合であっても、コマ1を回転させて遊ぶことでコマ本体2の空所から細かなゴミをカバー6の表面で発生する空気流を利用することで特段の手段を用いることなく排出できる。これにより、玉軸受4の内部へのゴミの侵入の可能性を低減でき、コマ1の長寿命化が可能となる。
According to the frame 1 of the present embodiment, since a plurality of through
(第3実施形態)
次に、図7Bを参照して、本発明に係るコマの第3実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
(Third Embodiment)
Next, a third embodiment of the top according to the present invention will be described with reference to FIG. 7B. The same or equivalent parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted or simplified.
本実施形態では、図7Bに示すように、カバー6の外縁部に複数の切欠き(貫通部)63が周方向に略等間隔で形成されている。切欠き63は扇状(円弧状)に形成されている。また、本実施形態の切欠き63の数は32個であるが、その数に制限はない。32個の切欠き63は周方向に連続して形成されている。切欠き63は上記第2実施形態の貫通穴62と同様に作用する。その他の構成については上記第2実施形態と同じである。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7B, a plurality of notches (penetrating portions) 63 are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction on the outer edge portion of the
そして、本実施形態の切欠き63と第2実施形態の貫通穴62との大きな違いは、本実施形態のカバー6の外周縁とコマ本体2の内周面との接触面積が小さくなっている点である。これにより、カバー6の外縁部の変形が容易になるので、圧入におけるシメシロの範囲を大きくでき、設計の自由度の向上、寸法管理が第2実施形態と比較して容易になる。また、図7Bに示すように切欠き63は連続的でなくてもよく、周方向で不連続にとびとびに設けてもよい。更には、扇状の切欠きに限定されず、U字型でも、矩形の切込みでも、細い切れ込みであってもよい。また、本実施形態の切欠き63と第2実施形態の貫通穴62とを共存させることも可能であることは言うまでもない。
The major difference between the
(第4実施形態)
次に、本発明に係るコマの第4実施形態について説明する。本実施形態では、コマ本体2の材質にアルミニウム合金である高張力アルミのA5052などを用いている。表面を陽極酸化などにより黒や赤や種々の色にすることが可能で、所有者の好みの色に改造できるとともに酸化被膜を構成することでキズが付きにくくなり、外観上良い状態を長持ちさせることが可能となる。その結果、より一層自身のコマに愛着を感じることができ、物を大切にする心豊かな人間形成にも役立つものと考えられる。
(Fourth Embodiment)
Next, a fourth embodiment of the top according to the present invention will be described. In this embodiment, high-strength aluminum A5052, which is an aluminum alloy, is used as the material of the
更には、軽量化を指向するのであれば、コマの各部品の材質に、比強度が高いチタン(Ti)などを主原料とする合金やマグネシウム合金、更には超ジュラルミン・超超ジュラルミンなどを利用することも可能である。より軽量化に向けては、発泡金属を利用することで水に浮くほどの密度を十分低くした金属も利用することができる。また、ナノファイバーセルロースを強化剤として利用した樹脂や、CFRP(炭素フィラー強化樹脂)などを適宜利用することも可能である。併せて、コマ本体2やリング8の材質や形状を適宜、改良することも可能である。
Furthermore, if weight reduction is aimed at, the material of each part of the top is an alloy or magnesium alloy whose main material is titanium (Ti), which has a high specific strength, and super duralumin / super duralumin. It is also possible to do. For further weight reduction, it is possible to use a metal whose density is sufficiently low enough to float on water by using a foamed metal. It is also possible to appropriately use a resin using nanofiber cellulose as a strengthening agent, CFRP (carbon filler reinforced resin), or the like. At the same time, it is possible to appropriately improve the material and shape of the
なお、本発明は上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。 The present invention is not limited to those exemplified in the above embodiments, and can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention.
1 コマ
2 コマ本体
3 軸
31 小径部
32 先端部
33 軸上部
4 玉軸受
41 外輪
42 内輪
43 玉
6 カバー
61 挿通穴
62 貫通穴(貫通部)
63 切欠き(貫通部)
7 スリーブ
71,72 止め輪
73 スペーサ
8 リング(イナーシャリング)
1
63 Notch (penetration part)
7
Claims (4)
前記軸に複数の玉軸受を介して回転可能に取り付けられ、内部に略直円錐台形の内部空所が設けられ、略直円錐台形の外形を有する、コマ本体と、
上面が前記コマ本体の上面と略同じ若しくは僅かに低い軸方向位置となるように、外周部が前記コマ本体の前記上面の最外周の近傍内側に固定される、カバーと、
を備え、
前記コマ本体と前記カバーで形成される前記内部空所には、イナーシャリングが固定され、
前記カバーに、前記軸を挿通させる挿通穴が前記軸との間に径方向の隙間を有して形成され、前記コマ本体の内部へ流入する空気流が低減される
ことを特徴とするコマ。 Axis and
Rotatably mounted via a plurality of ball bearings in the shaft, inner substantially frustoconical internal space is provided, having a substantially frustoconical outline, and co Ma body,
Top so is substantially the same or slightly lower axial position as the upper surface of the front Symbol frame body, the outer peripheral portion is fixed to the vicinity inside the outermost periphery of the upper surface of the frame body, and a cover,
With
Inertia ring is fixed to the internal space formed by the top body and the cover.
An insertion hole through which the shaft is inserted is formed in the cover with a radial gap between the cover and the shaft, and the air flow flowing into the inside of the top body is reduced. The frame to be.
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