JP2005036951A - パイプの内径内で摺動する軸やパイプの固定と開放機構。 - Google Patents

Abstract

【課題】パイプの内径内で摺動する軸やパイプの固定と開放を確実に実行できる機構。
【解決手段】解決方法は二つあり、バネ用丸ナット２０には、右回り止め巻きバネ１と、左回り止め巻きバネ５が取り付けられ、バネ用丸ナット２０は外側パイプ内径３内で、バネ用丸ナット２０の締まり雌螺子２３に締め雄螺子１０を螺合し、締める時も緩める時も、外側パイプ内径３内を左右何れにも回転することなく、螺子の締めと開放をする。二つ目は、クサビ用丸ナット９に深溝２４と浅溝２５を保有する玉溝２１と玉２６を設け、外側パイプ内径３の中で、クサビ用丸ナット９の締まり雌螺子２３に対し、締め雄螺子１０が作用し、締めと、緩みの螺合にクサビ用丸ナット９を外側パイプ内径３内で回転させない。
【選択図】図２

Description

発明の詳細な説明

本発明は、伸縮する医療機器部品、杖、釣り竿、カメラの三脚、アンテナ等の丸パイプの伸縮、固定と開放の構造技術分野に属する。

市販されている従来の方法を、杖を例として述べると、外側パイプの内径に内側パイプを挿入し、内側パイプの先端に設けた締め雄螺子を、丸ナットに対し締まりの方向に回わすと、工作機械のコレットチャック機構の理で丸ナットの中子は開き、外側パイプの内面と中子は摩擦力で固定し、外側パイプと内側パイプは、合体して一本の杖となる構造や、車椅子における患者の体系に応じた座席の上下、手摺、背もたれの長さ、角度等の調整には、パイプの外部からボルトによる伸縮の固定が主流を占めている。

発明が解決しようとする課題

従来の杖等の構造では、使用回数が増すにつれて、外側パイプ内面と、丸ナットの接触摩擦力は次第に減少し、外側円筒パイプの内径壁では、丸ナットの中子が回転して、一対のパイプを固定合体することができなくなる、以上の欠点の解決を課題とする 従来の構造では、車椅子等に於いても、外部からのボルトによる螺子締めが主流で、患者の危険性と、デザイン的にも一考を要す。以上の欠点の解決を課題とする。

課題を解決するための手段

丸ナットが回転する原因は、外側パイプの内壁が円筒で、丸ナット外径も円筒である。円と円との関係上、両者間に摩擦力が無くなれば、パイプの内径を丸ナットが回転するのは当然である、従来の構造の接触摩擦に対して、本発明はパイプの内径内で、丸ナットが雄螺子の回転に対して、逆止め機構を使用して回転を防ぎ、丸ナットの締まり雌螺子２３に雄螺子を螺合し、摩擦筒を圧縮することで、外側パイプ２と内側パイプ４の固定と開放の機構を、外側パイプ２と内側パイプ４に対して与えた。

図１にて、一例として杖で説明する。左図は使用に際し体型に合わせて、杖の長さを調整する。右図は格納の為に杖を縮めた図である。杖の長さの調整には、外側パイプ２の外側パイプ内径３に、内側パイプ４を挿入し、両者を伸縮し、必要な長さに調整する。

杖の長さの調整ができたら、長さを保つ為に外側パイプ２と内側パイプ４を固定することとなる。問題は固定する条件である。それには、丸ナットはパイプ内で回転できないこと、丸形ナット３３が、パイプ内を長手の方向に移動できることである。パイプ内で丸ナットが回転するといけない理由は、ナットの雌螺子が回転すると雄螺子が丸ナットの雌螺子と螺合できないからである。

本発明の骨子となる外側パイプ内径３内で、丸形ナット３３が長手の方向には前後に摺動するが、丸形ナット３３を左右には回転させない為に、ワンウエイクラッチ方式を使用する。丸形ナット３３のワンウエイクラッチ機構には、バネ用丸ナット２０の方法と、クサビ用丸ナット９の方法を使用する。

図６はバネ用丸ナット２０である。ナットの形は、鍔３１を持った円筒で中心に雌螺子２３を保有し、バネ先止め孔１２を２個保有する。鍔３１の鍔外径３２は外側パイプ内径３内を摺動する、丸ナット外径面２２の直径は、次に説明するバネの内径面２７との間に隙間があり、外側パイプ内径３と丸ナット外径面２２の隙間で巻きバネの線径が遊ぶ状態を必要とする。

図４は右回り止め巻きバネ１であり、図５は左回り止め巻きバネ５である。共にバネ巻きの方向は同じ右巻き方向である。バネ元端８とバネ先端７の位置がバネ用丸ナット２０に対して右回り止め巻きバネ１と左回り止め巻きバネ５とでは逆の位置になっている。

巻きバネの外径について述べる。発明の目的の一つに、外側パイプ内径３の内で、丸形ナット３３が長手の方向に前後に摺動する条件がある。巻きバネの巻き数の総ての外径寸法を、外側パイプ内径３寸法より気持ちプラス目にするとバネ用丸ナット２０の左右回転は完全になくなるが、外側パイプ内径３に対する巻きバネの摩擦力が大きくてバネ用丸ナット２０が長手の方向への摺動ができなくなる。その対策として、外側パイプ内径３寸法より気持ちプラス目にする巻きバネのは一巻きか二巻きにして残りの巻き数の外径寸法は外側パイプ内径３の寸法よりマイナスとする。

図６のバネ用丸ナット２０の二つのバネ先止め孔１２に、図４、図５の右回り止め巻きバネ１と左回り止め巻きバネ５のバネ元端８を挿入すると、図７の形状となる。

図２にて、右回り止め巻きバネ１と左回り止め巻きバネ５を、バネ用丸ナット２０に取り付けた儘、外側パイプ内径３に挿入する。

右回り止め巻きバネ１と左回り止め巻きバネ５の巻き方向は、右巻きでも左巻きでも、巻きの方向はどちらかに統一する。ここでは一例として右巻きとする。使用した目的は、外側パイプ内径３に挿入されているバネ用丸ナット２０を外側パイプ内径３内で回わさない為である。図４の右回り止め巻きバネ１では、図２、図７参照、内側パイプ４に設置した。同軸の軸１１の締め雄螺子１０を右回りに回転して、バネ用丸ナット２０の締まり雌螺子２３と螺合する。

ここでじっくりと考えたいことは、一例として、右巻きバネで開放切り口が時計方向の右回りに向いていて、巻きバネの外径がパイプの内径に対して、僅かにプラスの右巻きバネを、パイプの切断面に向かって挿入していくと、一度挿入した右巻きバネは、パイプの中を左回りに回転しても、右回りの回転には、右巻きバネの巻きコイルが外側に膨らんで回転できない。但し、この時、右巻きバネの反対側の切り口は、バネ用丸ナット２０に固定されている。

このことは、右回り止め巻きバネ１を固定しているバネ用丸ナット２０の締まり雌螺子２３に、締め雄螺子１０を締める時、外側パイプ内径３内をバネ用丸ナット２０が右回転をしないので、螺子を締めることができる。

同じ理屈で、一例として、パイプの切断面に対して、右巻きバネを挿入してみる。ここで前項と異なるのは、前項ではパイプの切断面に向かって右巻きバネの開放切り口を挿入した、今度は右巻きバネの切り端を、先ず、バネ用丸ナット２０に固定した状態で、外側パイプ内径３に挿入する。すると、右巻きバネの開放切り口はパイプの中に最後に挿入することになる、開放切り口は前項とは逆の左回りに向いている。一度挿入した右巻きバネはパイプの中を右回りには回転するが、左回りに回転させようとしても、右巻きバネの巻きコイルが外側に膨らんで、回転はできない。

このことは、右回り止め巻きバネ１を固定しているバネ用丸ナット２０の締まり雌螺子２３より、締め雄螺子１０の螺合を緩める時にも、外側パイプ内径３内を、バネ用丸ナット２０が左回転をしないので、螺子を緩めることができる。

以上の説明のように、図６のバネ用丸ナット２０には、図４の右回り止め巻きバネ１と、図５の左回り止め巻きバネ５が取り付けられて、図７のように、組み立てられている。バネ用丸ナット２０は外側パイプ内径３内で、バネ用丸ナット２０の締まり雌螺子２３に内側パイプ４の締め雄螺子１０を螺合し、締める時も緩める時も、外側パイプ内径３内を、左右何れにも回転させない、螺子の締めと開放を確実に実行する。

以上をまとめると、外側パイプ内径３に挿入されているバネ用丸ナット２０は、パイプの中を長手の方向には移動できるが、右回り止めバネ１と左回り止めバネ５により、パイプ内で回転することはない。

さて、図３にて、内側パイプ４の内側パイプ上端面６に設置した軸１１に、図３、図９の摩擦筒１８の筒孔１９を挿入する。摩擦筒１８の材質はゴム又はウレタン等の圧力を加えると変形し、圧力を去ると元に戻る樹脂等で整形し、形は円筒である。次に右回り止め巻きバネ１と左回り止め巻きバネ５を取り付けたバネ用丸ナット２０を締め雄螺子１０に螺合し、溝１３にＥリング１４をはめ離脱を防ぐ。

内側パイプ４の軸１１に摩擦筒１８とバネ用丸ナット２０を設置したら、図２に示す外側パイプ２の外側パイプ内径３の中へ挿入して準備作業は終わる。

図２にて、外側パイプ内径３内に挿入した内側パイプ４を右回わりに回わすと締め雄螺子１０の螺子は右回わりして、右回り止め巻きバネ１と左回り止め巻きバネ５により、バネ用丸ナット２０は外側パイプ内径３内で回転することなく締め付けられていく。

締め付け力により、摩擦筒１８の摩擦筒上面２８は丸ナット下面１７から圧力を受け、摩擦筒下面２９は内側パイプ上端面６で支えられて、摩擦筒１８はバネ用丸ナット２０により圧縮され、摩擦筒側面３０は横方向に膨らみ、外側パイプ内径３と密着して、外側パイプ２と内側パイプ４と内側パイプ４は固定する。

次に、クサビ用丸ナット９を使用する方法について説明する。図１０はクサビ用丸ナット９の機構拡大図で、円筒形で円の中心に締まり雌螺子２３を有し、円周上には玉溝２１を複数個穿っている。玉溝２１の溝の深さは玉２６の直径を基準として、円の中心線の中央位置が深溝２４で、深溝２４位置の溝の深さは、玉２６の直径よりプラスとする。左右外周に向かって浅溝２５となる。玉溝２１の巾は玉２６の直径よりプラスとする。

クサビ用丸ナット９に深溝２４と浅溝２５を保有する玉溝２１と玉２６を設けた目的は、外側パイプ内径３の中で、クサビ用丸ナット９の締まり雌螺子２３に対し、締め雄螺子１０が作用し、締めと、緩みの螺合にクサビ用丸ナット９を外側パイプ内径３内で回転させない為である。

図１１右にて、外側パイプ内径３に内接するクサビ用丸ナット９の締まり雌螺子２３に対し、軸１１の締め雄螺子１０を矢印の締まりの方向へ回わすと、クサビ用丸ナット９も締め雄螺子１０の回転摩擦につられて矢印の方向へ回ろうとするが、玉２６は外側パイプ内径３と玉溝２１の間の摩擦力により、図の如く玉溝２１の中を深溝２４の位置から左方の浅溝２５の位置へ移る。すると、玉２６は浅溝２５と外側パイプ内径３の間に挟まって楔となり、クサビ用丸ナット９は外側パイプ内径３内で回ることなく固定する。

さて、図８にて、外側パイプ内径３内に挿入した内側パイプ４で、螺子締め方向に締め雄螺子１０を回わしていくと、クサビ用丸ナット９は固定して螺合は進行する。その結果、クサビ用丸ナット９の丸ナット下面１７と内側パイプ上端面６の間で摩擦筒１８は上下から締め圧力を受け、摩擦筒側面３０は横に膨らみ、外側パイプ内径３と摩擦筒側面３０は密着して外側パイプ２と内側パイプ４は結合、固定する。図１は杖としての使用例である。

発明の効果

従来の摩擦による丸ナットの機構から楔やバネの特性を利用することで、完全に丸ナットの固定化に成功し、医療機器の部品の結合にも安全性を高めた。更に使用回数の繰り返し使用を可能にした。

杖に本機構を施工した完成図。 バネ機構による組み立て断面正面図。 内側パイプ４の機構正面図。 右回り止めバネ１の拡大斜視図。 左回り止めバネ５の拡大斜視図。 バネ用丸ナット２０の拡大斜視図。 バネ用丸ナット２０に右回り止めバネ１と左回り止めバネ５を組んだ正面図。 クサビ機構による組み立て断面正面図。 摩擦筒１８の斜視図。 クサビ用丸ナット９の斜視図と正面図。 外側パイプ２に挿入したクサビ用丸ナット９の正面図。

符号の説明

１ 右回り止め巻きバネ
２ 外側パイプ
３ 外側パイプ内径
４ 内側パイプ
５ 左回り止め巻きバネ
６ 内側パイプ上端面
７ バネ先端
８ バネ元端
９ クサビ用丸ナット
１０ 締め雄螺子
１１ 軸
１２ バネ先止め孔
１３ 溝
１４ Ｅリング
１５ 止め
１６ バネ外径面
１７ 丸ナット下面
１８ 摩擦筒
１９ 筒孔
２０ バネ用丸ナット
２１ 玉溝
２２ 丸ナット外径面
２３ 締まり雌螺子
２４ 深溝
２５ 浅溝
２６ 玉
２７ バネ内径面
２８ 摩擦筒上面
２９ 摩擦筒下面
３０ 摩擦筒側面
３１ 鍔
３２ 鍔外径
３３ 丸形ナット

Claims (3)

1. 外側パイプ内径（３）内で、丸形ナット（３３）を左右には回転させない為に、ワンウエイクラッチ方式を使用する、パイプの内径内で摺動する軸やパイプの固定と開放機構。
2. バネ用丸ナット（２０）には、右回り止め巻きバネ（１）と左回り止め巻きバネ（５）が取り付けられている。バネ用丸ナット（２０）は外側パイプ内径（３）内で、締まり雌螺子（２３）に締め雄螺子（１０）を螺合し、締める時も緩める時も、外側パイプ内径（３）内を左右何れにも回転させない、請求項１記載のパイプの内径内で摺動する軸やパイプの固定と開放機構。
3. クサビ用丸ナット（９）に深溝（２４）と浅溝（２５）を保有する玉溝（２１）と玉（２６）を設け、外側パイプ内径（３）の中で、クサビ用丸ナット（９）の締まり雌螺子（２３）に対し、締め雄螺子（１０）が作用し、締めと、緩みの螺合にクサビ用丸ナット（９）を外側パイプ内径（３）内で回転させない、請求項１記載のパイプの内径内で摺動する軸やパイプの固定と開放機構。

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