JP2008542155A - リールアセンブリ用の往復動機構 - Google Patents

Abstract

リールアセンブリ（１００）は、ドラム軸線（Ｘ）周りを回転するように構成されたドラム（１０）を備える。ドラムは、ドラムがドラム軸線周りを回転すると、巻き取り面に巻き付けられる線状材を受け入れるように、構成される。ハウジング（２２、２４）は、実質的にドラムを囲み、ハウジングの一部分が、線状材を受け入れるように構成された開口部（３０）を画定する。往復動機構（２００）は、ドラムに連結されており、ドラムがドラム軸線周りを回転すると、ドラムをシェルに対して概ね垂直な軸線（Ｙ）周りに往復回転させる。

Description

関連出願の相互参照
本願は、発明の名称がリールアセンブリ用往復動機構（Reciprocating Mechanism for a Reel Assembly）である２００５年５月２７日付出願の米国仮特許出願第６０／６８５，６３７号の利益を主張し、その全内容が、参照により援用され、本明細書の一部分と考えられるべきである。

本発明は、概ね、線状材の巻き取りを行うためのリールに関し、特に、線状材を回転リールドラムに配置するための改良型往復動機構を含むリールに関する。

ホースまたはワイヤのような線状材を回転ドラムに巻き取るためのリールは、線状材が通過するガイドの往復動を組み込んで、線状材がドラムの表面積の殆どに実質的に均一に巻き付けられるようにしている。

このような往復動を行わせるためのいくつかの方法が、これまでに用いられてきた。共通の１つのアプローチが、回転する逆転ねじを使用することであり、このねじによって、ガイドが回転ドラムの前において往復移動するように回転する。例えば、このようなアプローチが、Ｒｕｓｓへの米国特許第２，４９４，００３号明細書に示されている。しかしながら、このような逆転ねじは、摩耗が早期に起こりやすく、リールの性能が低下し、頻繁に交換する必要がある。さらに、このような逆転ねじは、嵩高く、リールアセンブリを大きくしてしまう。

ガイドに往復動をさせるための別のアプローチは、モーターを使用して、回転ねじ上における、ガイドの移動を調節することである。この種類のリールでは、ガイドがねじの端部に達すると、モーターがねじの回転方向を逆転させる。残念ながら、モーターが逆転を繰り返すと、巻き取り時間が長くなり、モーターの摩耗が早くなる。他のリールは、往復動を行うための、かなり複雑なギヤ機構を組み込んでいる。

多くのリールの構造は、リールドラム、ガイド、およびモーターのような露出した可動部を含む。時の経過とともに、このような可動部は、露出されていることにより損傷を受ける場合がある。例えば、野外用のリールは、日光および雨水にさらされる。このようにさらされることによって、リールの可動部の摩耗が早くなって、性能の質が低下する恐れがある。

よって、リールドラムに線状材を効率的に配置するための改良型往復動機構をリールに備えた小型のリールアセンブリが、必要である。

よって、これらの制限のいくつかまたは全てを克服し、往復動機構を組み込んだ改良型リールを提供することが、本発明の主な目的および利点である。

一実施形態によれば、第１の軸線周りを回転するように適合された要素と、第１の軸線に沿って延び、要素に対して連結されたウォームギヤとを備える往復動機構が、提供される。往復動機構はまた、ウォームギヤと噛み合うように係合されて、被駆動ギヤの軸線周りを回転するように構成された被駆動ギヤも備える。レバーが、被駆動ギヤに連結され、被駆動ギヤの軸線周りを被駆動ギヤとともに回転するように構成され、長いスロットを有する。ガイド部材が、レバーが回転する面に概ね平行な面に周囲スロットを画定する。延長部材は、一部分が、レバーの長いスロット内を完全にまたは部分的に延び、レバーの長いスロットに沿って移動するように適合され、当該延長部材の部分はまた、ガイド部材の周囲スロット内を完全にまたは部分的に延び、ガイド部材の周囲スロットに沿って移動するように適合される。延長部材は、延長部材が周囲スロットの面に概ね垂直な軸線周りを回動する構成になるように、フレームまたはハウジングに、回動するように固定される。第１の軸線周りを要素が回転することによって、ウォームギヤが第１の軸線周りを回転し、ウォームギヤが回転することによって、被駆動ギヤが回転し、レバーが被駆動ギヤの軸線周りに回転し、レバーが回転すると、延長部材の部分が周囲スロットに沿って案内されて、要素が、第１の軸線を概ね横切る第２の軸線周りにおいてフレームまたはハウジングに対して往復回動する。

別の実施形態によれば、リールアセンブリが提供される。リールアセンブリは、ドラム軸線周りを回転するドラムであって、当該ドラムがドラム軸線周りを回転すると、ドラムの巻き取り面の周りに巻き付けられる線状材を受け入れるように構成された、ドラムと、ドラムを実質的に囲むハウジングであって、当該ハウジングの一部分が、線状材を受け入れるように構成された開口部を画定するハウジングと、を備える。リールアセンブリは、往復動機構も備え、当該往復動機構は、ドラムに作動的に連結され長いスロットを画定するレバーを備える。ガイド部材が、レバーに隣接して配置され、周囲スロットを画定する。延長部材は、その一部分が、レバーの長いスロット内を完全にまたは部分的に延び、かつガイド部材の周囲スロット内を完全にまたは部分的に延び、ハウジングに対して回動するように連結される。ドラムがドラム軸線周りを回転すると、レバーが回転し、次に、当該レバーが、延長部材の部分を周囲スロットに沿って案内して、ドラムをハウジングに対して、ドラム軸線を概ね横切る往復動軸線周りに往復回転させる。

別の実施形態によれば、リールアセンブリが、提供され、当該リールアセンブリは、ドラムと、ドラムを実質的に囲むハウジングとを備え、ドラムは、ドラム軸線周りを回転し、ドラムがドラム軸線周りを回転すると、ドラムの巻き取り面に巻き付けられる線状材を受け入れるように構成され、ハウジングの一部分は、線状材が受け入れられるように構成された開口部を画定する。リールアセンブリはまた、ドラム軸線周りにおけるドラムの所定の回転速度に対して、往復動の終点同士の間を概ね一定の角速度で、ドラム軸線に概ね直交する軸線周りに、ドラムとハウジングとを相対的に往復回転させるように構成された往復動機構も備える。

さらに別の実施形態によれば、線状材を巻き取る方法が提供される。当該方法は、ドラムを第１の速度で第１の軸線周りに回転させるステップと、往復動の終点同士の間において概ね一定の第２の速度で第１の軸線に概ね垂直な第２の軸線周りにドラムを往復回転させるステップと、ドラムを往復回転させることにより線状材がドラムの面に巻き取られるように、線状材をドラムに引き寄せるステップと、を含む。

本発明と、先行技術より優れた利点の概要を示すために、本発明のいくつかの目的および利点を上に述べてきた。当然ながら、本発明の特定のいかなる実施形態によっても、必ずしも全てのこのような目的が果たされ利点が得られるわけではないことが、理解される。よって、例えば、本明細書に教示または示唆したような他の目的を必ずしも果たしまたは他の利点を必ずしも得ずに、本明細書に教示した１つの利点または利点群を得るかまたは最適化する方法で、本発明を実施または実行できることを、当業者は理解するだろう。

これらの態様の全ては、本明細書に開示した本発明の範囲内であると解釈される。本発明のこれらおよび他の態様は、添付の特許請求の範囲と、添付の図面を参照して行う以下の好ましい実施形態の詳細な説明とから、当業者に容易に明らかになるだろう。本発明は、本明細書に開示した特定のいかなる好ましい実施形態にも限定されない。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点を、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態に関連して説明する。しかしながら、ここに示す実施形態は、一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。

図示しやすくするために、図面のいくつかには、本装置のいくつかの部材を示していない。

以下の詳細な説明において、ここに示す実施形態に関する説明を簡単にするために、「最上」、「底」、「上」、「下」、「前」、「後」、および「端」のような位置を示す用語を使用する。同様に、ここに示す実施形態の説明をしやすくするために、「第１」および「第２」のような順番を示す用語を使用する。他の位置および順番もあり得るが、本発明は、ここに示す位置に限定されるべきではない。上記の種々の構成要素を他の位置にし得ることを、当業者は理解するだろう。

図１に、ハウジング内において実質的にドラムアセンブリ１０を囲むリールアセンブリ１００の一実施形態を示す。ここに示す実施形態では、ハウジングは、上または最上シェル部２２と、下または底シェル部２４とを含む。さらに、上シェル部２２、下シェル部２４は、それぞれ、上ドーム２６および下ドーム２８の形状であって、その結果、リールアセンブリ１００は、概ね球形である。しかしながら、上シェル部２２、下シェル部２４は、円筒形および非球面形のようなどんな形状でもよい。図１に示すように、上シェル部２２は、開口部（図示せず）を有するガイド部材３０を含み、当該ガイド部材３０は、ホースのような線状材が、ドラムアセンブリ１０に巻き付けられるか、またはドラムアセンブリ１０から繰り出されるとき、線状材をリールアセンブリ１００のハウジングの内外に案内することが好ましい。さらに、下シェル部２４は、複数の脚部３２により支持されることが好ましい。しかしながら、他のタイプの脚部または支持構造体を用いてよい。一実施形態では、環状スタンドが、支持面で下シェル部２４を支持する。下シェル部２４は、下の支持面に対して可動に支持されることが好ましく、その結果、リールアセンブリ１００が、当該面に沿って移動し得る。例えば、脚部３２または支持構造体に、ローラーを備え得る。

図１および図２において分かるように、ドラムアセンブリ１０には、ドラムがその周りを回転する第１の軸線またはドラム軸線Ｘが画定されている。さらに、ハウジング軸線または第２の軸線Ｙが、リールアセンブリ１００を通る。好ましい実施形態では、ハウジング軸線Ｙは概ね直立しており、ドラム軸線Ｘは概ね水平であって、その結果、ハウジング軸線Ｙは、概ねドラム軸線Ｘと直交する。リールアセンブリのさらに詳細が、米国特許第６，２７９，８４８号明細書にあり、その全内容が、参照により援用され、本明細書の一部分と考えられるべきである。

図２〜図７に、リールアセンブリ用の往復動機構２００の一実施形態を示し、一実施形態では、往復動機構２００は、図１に示したリールアセンブリ１００とともに使用され得る。往復動機構２００は、最上フレームおよび底フレームを備えるフレーム２１０を含むことが、好ましい。ここに示す実施形態では、最上フレームは、上リング２１２を含み、底フレームは、下リング２１４を含む（図１を参照）。好ましい実施形態では、上リング２１２は、下リング２１４と同一の広がりを有し、下リング２１４上に、取り外し得るように配置される。別の実施形態では、上リング２１２は、下リング２１４の上に部分的に重なる。適切ないかなる方法によっても、上リング２１２を上シェル部２２に留め付け、また下リング２１４を下シェル部２４に留め付けられることが好ましい。一実施形態では、シェル部２２のリング２１２への留め付けおよびシェル部２４のリング２１４への留め付けには、ボルトまたはねじを使用し得る。別の実施形態では、シェル部２２をリング２１２に、またシェル部２４をリング２１４に、締め付け、溶接し、または接着剤で固定し得る。

好ましい実施形態では、上リング２１２は、下リング２１４に対して回転し得る。例えば、軸受（図示せず）を上リング２１２と下リング２１４との間に配置してよい。リング２１２、２１４の大きさは、ドラムアセンブリ２２０を囲む大きさであることが好ましく、当該ドラムアセンブリ２２０は、第１のエンドプレート２２２および第２のエンドプレート２２４と、エンドプレート２２２とエンドプレート２２４との間に配置されるドラム２２６と、からなる。図２および図５に示すように、リングギヤ２３０は、第１のエンドプレート２２２に取り付けられることが好ましい。

リングギヤ２３０は、軸２３２に結合され、当該軸２３２は、ドラム２２６の中空部２２８内に延び、中空部２２８内に配置された軸支持部２３４に、回転するように結合している（図３を参照）ことが、好ましい。好ましい一実施形態では、軸支持部２３４は、概ね上リング２１２の中心に配置される。別の実施形態では、軸支持部２３４の位置は、上リング２１２の中心からずらしてもよい。軸支持部２３４によって、軸２３２が内部で自由に回転し得ることが、好ましい。例えば、一実施形態では、軸２３２は、内部に配置された軸受（図示せず）を介して軸支持部２３４に結合され得る。以下にさらに十分な説明を行うように、軸２３２は、水を運ぶように中空であることが好ましい。その上、軸２３２と軸支持部２３４との間の連結は、以下にさらに述べるように、それらの間から流体が漏れることを妨げることが、好ましい。例えば、一実施形態では、軸２３２と軸２３４との間の連結部は、実質的に水密のシールを含む。

軸２３２はまた、取り付け部品２３６と連結されている。取り付け部品２３６は、下シェル部２４内かつ下リング２１４の下に配置された導管部材２６２に結合されている。ここに示す実施形態では、導管部材２６２は、湾曲し、第１の端部２６４が取り付け部品２３６に連結され、次いで、取り付け部品２３６は、軸２３２に連結される。導管部材２６２は、第２の端部２６６が、上リング２１２および下リング２１４に概ね垂直に延びる、軸線Ｙ２に沿って概ね配置されている。一実施形態では、シェルの軸線Ｙおよび軸線Ｙ２は、同軸である。第２の端部２６６は、下シェル部２４の開口部（図示せず）を延びることが好ましい。好ましい一実施形態では、取り付け部品２３６は、上リング２１２に結合されていない。取り付け部品２３６および導管部材２６２の説明を以下にさらに行う。

図５に示すように、上リング支持部材２３８は、上リング２１２の面２４０から延びる。ここに示す実施形態では、上リング支持部材２３８は、内部にスロット２３９を画定する。スロット２３９は、支持部材２３８の長さに沿って延び、導管部材２６２に結合された、支持フレーム２４５の一方の端部２４５を摺動式に受け入れる大きさであることが好ましい。図５に示すように、支持フレーム２４５は、水平な部分と、垂直な部分とを有し、端部２４５ａは、支持フレーム２４５の水平な部分から延びる。一実施形態では、少なくとも１つの軸受（図示せず）が、支持フレーム２４５の端部２４５ａをスロット２３９に対して摺動させやすくするように、スロット２３９内に配置される。しかしながら、例えば、スロット２３９と、支持フレーム２４５の端部２４５ａとの少なくとも一方に潤滑剤を塗布するなどの、支持フレーム２４５がスロット２３９内を摺動しやすくする他の適切な方法。

軸２３２は、ウォームギヤ部２４２を含み、当該ウォームギヤ部２４２は、軸２３２の少なくとも一部分に沿って延びることが好ましい。一実施形態では、ウォームギヤ部２４２は、軸２３２の実質的に長さ全体に沿って延びる。軸２３２は、ウォームギヤ部２４２と一体に形成されることが好ましい。別の実施形態では、軸２３２は、例えば、スプライン連結式にウォームギヤ部２４２に、取り外し得るように結合される。

図２、図６および図７に示すように、ウォームギヤ部２４２は、支持フレーム２４５にかつその下に装着された最上または被駆動ギヤ２４４と噛み合うように係合することが好ましい。本明細書において使用するように、２つのギヤ同士の「係合」とは、一方のギヤの歯が、他方のギヤの歯と係合するという意味である。次に、最上ギヤ２４４は、例えば、ピン２４６ａ（図８Ｂを参照）により、最上ギヤ２４４の回転軸線に沿って延びるレバー２４６（図５を参照）に結合される。図５に示すように、レバー２４６には、長いスロット２４７が画定される。好ましい実施形態では、最上ギヤ２４４とレバー２４６とは、ロック式に結合されて、その結果、最上ギヤ２４４が回転することによって、レバー２４６が回転する。別の実施形態では、最上ギヤ２４４およびレバー２４６は、一体に形成される。レバー２４６と延長部材２４８との結合は、延長部材２４８の第１の端部または部分２４８ａが、スロット２４７を延びて、スロット２４７に沿って摺動式に移動するように適合され、また、延長部材２４８の第２の端部または部分２４８ｂが、支持部材２３８に回動式に固定されるように行われることが、好ましい。一実施形態では、延長部材２４８の第１の端部２４８ａは、レバー２４６のスロット２４７を完全に延び、ガイド部材２５０のスロット２５２（後述）の少なくとも一部分または全てを延びる。別の実施形態では、レバー２４６は、ガイド部材２５０の下にあり、延長部材２４８の第１の端部２４８ａは、スロット２５２を完全に延び、レバー２４６のスロット２４７の少なくとも一部分または全てを延びる。

図５において最もよく分かるように、ガイド部材またはトラック２５０は、レバー２４６が回転する面に概ね平行な面に沿ってガイド部材２５０が延びるように、レバー２４６に隣接して配置される。ここに示す実施形態では、ガイド部材２５０は、周囲スロット２５２を画定する。ここに示す実施形態では、周囲スロット２５２は、ガイド部材２５０の一部分だけ延びて、溝または凹所を画定する。別の実施形態では、周囲スロット２５２は、ガイド部材２５０を完全に延び得る。ここに示す実施形態では、延長部材２４８の第１の端部２４８ａは、ガイド部材２５０の周囲スロット２５２の一部分を延び、スロット２５２に沿って移動するように適合されて、延長部材２４８が、周囲スロット２５２の面に概ね垂直な軸線の周りを回動する。別の実施形態では、延長部材２４８の第１の端部２４８ａは、ガイド部材１５０の周囲スロット２５２を完全に延び得る。ここに示す実施形態では、ガイド部材２５０は、支持フレーム２４５とレバー２４６との間に配置され、好ましくは支持フレーム２４５に固定される。しかしながら、別の実施形態では、レバー２４６は、支持フレーム２４５とガイド部材２５０との間に配置され得る。本明細書で使用するように、周囲（encircling）というのは、囲い（surrounding）だが、円形の囲いに限定する必要はない。ここに示す実施形態では、ガイド部材２５０は、いくぶん「Ｄ」の形状である（図８Ａを参照）。しかしながら、ガイド部材２５０は、円形、楕円形、三角形、および台形のような他の適切な形状にしてもよい。

例えば図２に示すように、往復動機構２００は、支持フレーム２４５に装着されたモーター２５４を含む。ここに示す実施形態では、モーター２５４は、下リング２１４の下に配置され、下シェル部２４内に収容される。モーター２５４は、電気モーターであることが好ましい。モーター２５４は、駆動ギヤ２５６により作動的にリングギヤ２３０に連結されることが好ましい。例えば、モーター２５４は、複数の歯を含むギヤ減速部によって、駆動ギヤ２５６を駆動させ、駆動ギヤ２５６は、リングギヤ２３０を所望の速度で作動的に駆動させ得る。ギヤ減速部の一例を図２Ａに示し、当該ギヤ減速部は、モーターギヤ２５４ａを含み、当該モーターギヤ２５４ａは、駆動ギヤ２５６と噛み合うように係合し駆動ギヤ２５６を駆動させる。ここに示す実施形態では、駆動ギヤ２５６と同軸であることが好ましい別のギヤ２５７（図６にも示す）が、リングギヤ２３０と噛み合うように係合しリングギヤ２３０を駆動させる。しかしながら、ギヤ減速部は、いかなる数のギヤも含み、モーター２５４をリングギヤ２３０に作動的に結合するための他の構成を含み得る。さらに、所望のいかなるギヤ比を用いてもよい。一実施形態では、ギヤ減速部は、２対１のギヤ比を有する。別の実施形態では、ギヤ減速部は、４対１のギヤ比を有する。さらに別の実施形態では、ギヤ減速部は、約２対１と、約２５対１との間のギヤ比を有する。モーター２５４とリングギヤ２３０との間のギヤ減速部の一例を図２Ａに概略図示する。

リール１００には、モーター２５４の速度および方向を制御するための電子モーター制御装置および関連付けられる電子部品を使用してもよい。例えば、線状材２６８（図９Ａ参照）をドラム２２６に巻き取っている間、モーター制御装置は、繰り出された線状材２６８の長さに基づいてモーターの速度を変更するために使用され得る。モーターの速度が一定の場合、内側に引っぱり込まれる線状材２６８は、スプール自体の直径が大きくなると益々速く移動するようになることが、理解されるだろう。モーター制御装置は、巻き取り中の線状材２６８の動作をさらに安全に制御するために、モーター速度を調節し得る。さらに、モーター制御装置は、線状材２６８がドラム２２６に完全に巻き取られる直前にモーター２５４を減速させるかまたは停止させるために、使用され得る。もしそうしなければ、線状材２６８は、ハウジング内に引っぱり込まれ、あるいは、線状材２６８の端部に物体（例えば、ノズル）がある場合は、物体が、ハウジングまたはハウジングの近くにいる人に当たるか、またはハウジングまたはハウジングの近くにいる人に叩きつけられる恐れがある。さらに、モーター制御装置は、線状材２６８を繰り出している（すなわち、電動で繰り出している）間使用者を支援するように使用することもできる。リール用のモーター制御装置の一例が、発明の名称が「線状材の巻き取りを制御するための装置および方法（Systems and Methods for Controlling Spooling of Linear Material）」である２００５年６月３０日付出願の米国特許出願第１１／１７２，４２０号明細書に開示されており、その全内容が、このように言及することにより、援用され、本明細書の一部分と考えられるべきである。さらに、モーター２５４および／またはモーター制御装置は、遠隔制御により作動させ得る。例示的な電動リール用遠隔制御装置が、米国特許公開第ＵＳ２００４−０２３１７２３Ａ号明細書に開示されており、その全内容が、このように言及することにより援用され、本明細書の一部分と考えられるべきである。好ましい実施形態では、遠隔制御部は、その外側の端部または外側の端部の近くが、巻き取られる線状材２６８に係合する。遠隔制御部は、無線（例えば、無線周波数信号）で、または線状材内の電線により、信号を送信し得る。

図３〜図４に示すように、往復動機構２００は、軸支持部２３４と、上リング２１２の縁との間を延びるプラットフォーム２５８も有する。図８Ａに示すように、プラットフォーム２５８は、概ね上リング支持部材２３８に対向して配置される。プラットフォーム２５８は、ドラム２２６の中空部２２８内に延びることが好ましい。一実施形態では、プラットフォーム２５８は、第２のエンドプレート２２４と上リング２１２との間に配置されるように電池（図示せず）を支持し得る。電池により電力をモーター２５４に供給することが好ましい。往復動機構２００とともに使用するのに適切な1つの電池の詳細が、発明の名称が「端子を保護したバッテリーアセンブリ（Battery Assembly With Shielded Terminals）」である米国特許出願第１０／７８８，６４４号明細書にあり、その全内容が、このように言及することにより、援用され、本明細書の一部分と考えられるべきである。

図３および図４に示すように、プラットフォーム２５８は、軸支持部２３４を支持することが好ましい。ここに示す実施形態では、軸支持部２３４のピン２３４ａは、プラットフォーム２５８の開口部２５８ａを、回動するように延び、これにより、軸支持部２３４が、プラットフォーム２５８に対して、開口部２５８ａを通る垂直軸線の周りを回転し得る。この回動式連結によって、以下にさらに説明するように、往復動機構２００が、シェル軸線Ｙの周りにドラム２２６を往復回転させ得ることが好ましい。

上述のように、取り付け部品２３６は、導管部材２６２に結合している。一実施形態では、導管２６２の第２の端部２６６は、ホース（図示せず）に取り外し可能に取り付けられるように構成される。例えば、第２の端部２６６は、ホース（例えば、標準的なホースの取り付け部品）の対応のねじ山と螺合係合するねじ溝面を備え得る。別の実施形態では、第２の端部２６６は、ホースの、簡単に取り外せる部分と取り外し可能に係合するように構成され簡単に取り外せる対応の部分を備え得る。ホースと導管２６２とを連結するための他の機構もあり得る。ホースを通って供給される水は、導管２６２を通り、取り付け部品２３６および軸２３２を通って、軸支持部２３４内に流れることが好ましい。好ましい一実施形態では、軸支持部２３４は、例えば、第２の導管（図示せず）を経て、ドラム２２６の面に配置された第２の取り付け部品２６８（図２および図８Ａを参照）と連通する。このように、水は、ドラム２２６に巻き取られ第２の取り付け部品２６８に取り外し可能に留め付けられたホースに供給され得る。螺合係合部または簡単に取り外せる連結部のような、ホースおよび第２の取り付け部品２６８を取り外し可能に留め付けるのに適切ないかなる機構も、用い得る。このような構成の詳細が、例えば、発明の名称が「線形材に改良型連結を行うための装置を有するリール（Reel Having Apparatus for Improved Connection of linear material）」である、２００３年４月１５日出願の米国特許出願第１０／４１４，５０８号明細書にさらに示されており、その全内容が、このように言及することにより、援用され、本明細書の一部分と考えられるべきである。

往復動機構２００のリング２１２、２１４およびギヤ２３０、２４２、２４４、２５６は、破壊されにくい丈夫な材料からなることが好ましい。一実施形態では、リング２１２、２１４、およびギヤ２３０、２４２、２４４、２５６は、ステンレス鋼およびアルミニウムのような金属または合金からなり得る。しかしながら、他の材料を用いてよい。別の実施形態では、往復動機構２００のリング２１２、２１４、およびギヤ２３０、２４２、２４４、２５６は、硬質なプラスチックからなり得る。さらに別の実施形態では、ギヤ２３０、２４２、２４４、２５６は、デラウェア州ウィルミントンに本社を置くデュポンから発売されているデルリン（登録商標）などのアセチルから形成してもよい。これらの材料を種々に組み合わせることもできる。

ドラムアセンブリ２２０を往復回転させるための往復動機構２００の使用を、図８Ａ〜図８Ｅに示す。モーター２５４が作動すると、駆動ギヤ２５６により、リングギヤ２３０が一方向に回転することが、好ましく、任意に、ギヤ減速部アセンブリ（例えば、図２Ａを参照）が、作動的にモーター２５４を駆動ギヤ２５６に連結する。リングギヤ２３０が回転すると、次に、第１のエンドプレート２２２によりリールドラム２２６が回転する。リングギヤ２３０が回転すると、軸２３２も同じ方向に回転して、ウォームギヤ部２４２も回転する。ウォームギヤ部２４２が回転すると、最上または被駆動ギヤ２４４が回転し、当該ギヤ２４４は、レバー２４６を最上ギヤ２４４の軸線周りに回転させる。レバー２４６は、回転すると、延長部材２４８の第１の端部２４８ａを、最上ギヤ２４４の軸線周りに、かつガイド部材２５０の周囲スロット２５２に沿って案内するので、当該延長部材が、前後に移動する。レバー２４６が、延長部材２４８の第１の端部２４８ａを最上ギヤ２４４の軸線周りに回転させ案内すると、第１の端部２４８ａは、レバー２４６のスロット２４７に沿った摺動もする。延長部材２４８が移動すると、次に、ドラム２２６が、軸支持部２３４とプラットフォーム２５８との間の回動連結部２３４ａ、２５８ａにより、上リング２１２に対してシェル軸線Ｙ周りを往復回転する。一実施形態では（例えば、スロット２５２が円形である場合）、往復動機構２００は、シェル軸線Ｙ周りにおけるドラムの角速度が概ね正弦曲線状に変動するように、ドラム２２６を往復回転させる。

好ましい実施形態では、レバー２４６のスロット２４７と、ガイド部材２５０の周囲スロット２５２とによって、ドラム２２６は、ドラム軸線Ｘ周りにおける所与のドラム２２６の回転速度に対して往復動の終点同士の間を概ね一定の角速度で、シェル軸線Ｙ周りを往復動し得る。このような結果は、スロット２５２が概ねＤ字状であることにより生じる。スロット２５２、スロット２４７、レバー２４６、および延長部材２４８の大きさおよび形状を他の大きさおよび形状にしても、往復動の終点同士の間において角速度を概ね一定にするという目的を達成できることが、理解されるだろう。

一実施形態では、上シェル部２２は、上リング２１２と、上シェル部２２の開口部ガイド３０とに対して固定されることが好ましく、図９Ａ〜図９Ｂに示すように、線状材２６８の巻き取りおよび繰り出しのためにハウジング内においてドラム２２６が往復回転している間、固定位置のままである。別の実施形態では、往復動機構２００は、ドラム２２６を好ましくは実質的に一定の角度位置にしたまま、上シェル部２２をシェル軸線Ｙ周りにおいて往復回転させる。

往復動機構２００によって、シェル軸線Ｙ周りにおけるドラム２２６の角速度が実質的に一定になることによって、線状材の、ドラム２２６への巻き取りと、ドラム２２６からの繰り出しとの効率をさらに高くすることができる。このように効率が高くなることによって、幅が狭いドラム２２６でも線状材を同じだけ巻き取ることができ、少ない電力で線状材を同じだけ巻き取ることができ、また、リールアセンブリ１００の大きさも全体的に小さくすることができる。上述の実施形態に係る往復動機構２００は、通常の往復動機構よりも約３０％少ない部品を作動させるだけでよいことが好ましい。

図１０に、往復動機構２００’の別の実施形態を示す。往復動機構２００’は、以下に述べる点以外は、往復動機構２００と同様である。よって、往復動機構２００’の種々の構成要素を指すのに使用する符号は、符号に「’」を付けた以外は、図５の往復動機構２００の対応の構成要素を特定するのに使用した構成要素と同一である。

往復動機構２００’は、最上ギヤの軸線に沿って延びるピン２４６ａ’によりレバー２４６’に結合された最上または被駆動ギヤを含む。最上ギヤとレバー２４６’とは、ロック式に結合されることが好ましく、その結果、最上ギヤが最上ギヤ軸線周りを回転すると、レバー２４６’が同じ方向に回転することになる。別の実施形態では、最上ギヤとレバー２４６’とを一体的に形成し得る。レバー２４６’は、第１の回動部２４８ａ’において延長部材２４８’に回動式に結合されることが好ましい。延長部材２４８’は、第２の回動部２４８ｂ’において支持部材２３８’に回動式に固定される。レバー２４６’と、延長部材２４８’とが相対的に動作することによって、ドラム２２６’がドラム軸線周りを往復動することが好ましい。

好ましい実施形態では、ギヤ減速部のギヤ比と、リングギヤ２３０、ウォームギヤ２４２、駆動ギヤ２５６、および最上ギヤ２４４の大きさと、レバー２４６および延長部材２４８の長さと、は、ドラム２２６を上リング２１２に対してシェル軸線Ｙ周りに往復回転させるように選択されて、線状材が、リールドラムに概ね均一に巻き取られるようになる。したがって、往復動機構２００は、線状材をドラム２２６に均一に巻き取るようにし得ることが好ましい。

上述のように、上リング２１２およびドラムアセンブリ２２０は、下リング２１４に対して、好ましくは３６０度または望ましい場合それ以上、回転自在であることが好ましい。したがって、上リング２１２に結合された上シェル部２２は、下シェル部２４に対して回転自在であることが好ましく、当該下シェル部２４は、下リング２１４に対して固定されることが好ましい。

当然ながら、これまでの説明は、本発明のいくつかの特徴、態様および利点の説明だが、これらに、本発明の精神および範囲を逸脱せずに種々の変更および改良を施すことができる。さらに、リールアセンブリ用の往復動機構には、上述の目的、利点、特徴および態様の全てを特徴として備える必要はない。よって、例えば、本明細書に教示または示唆した場合もある他の目的または利点を必ずしも達成せずに、本明細書に教示した１つの利点または利点群を達成しまたは最適化するように、本発明を実施または実行し得ることを、当業者は理解するだろう。さらに、本発明のいくつかの変形を示し、詳細に説明してきたが、本発明の範囲内である他の変更および使用方法が、この開示に基づいて、当業者に容易に明らかとなるだろう。実施形態のこれらの特定の特徴および態様を、種々の組み合わせにし、または部分的に組み合わせることができ、それらの組み合わせは、なお本発明の範囲内であることが理解される。よって、ここに開示した実施形態の種々の特徴および態様は、ここに説明したリールアセンブリ用の往復動機構の変形態様をなすように相互に組み合わせまたは入れ替え得ることを理解すべきである。

ハウジングを含む、一実施形態に係る分解したリールの正面斜視図である。 ここに開示した一実施形態に係る、往復動機構を有するドラムアセンブリの底からの斜視図である。 モーターと、図２に示す往復動機構のギヤとの歯車減速部を示す概略図である。 ドラムアセンブリの一実施形態の上および側方斜視図である。 図３のドラムアセンブリの底および側方斜視図である。 図２に示した往復動機構の上からの部分切断斜視図である。 図２に示したリール用の往復動機構の底からの部分切断図である。 図２の往復動機構の底および側方からの部分切断斜視図である。 図２のドラムアセンブリのドラムが往復回転するときの１つの位置を示す、平面図である。 図２のドラムアセンブリのドラムが往復回転するときの別の位置を示す、平面図である。 図２のドラムアセンブリのドラムが往復回転するときの別の位置を示す、平面図である。 図２のドラムアセンブリのドラムが往復回転するときの別の位置を示す、平面図である。 図２のドラムアセンブリのドラムが往復回転するときの別の位置を示す、平面図である。 ドラムが往復回転するときの図１のリールアセンブリの１つの位置を示す、上および正面斜視図である。 ドラムが往復回転するときの図１のリールアセンブリの別の位置を示す、上および正面斜視図である。 往復動機構の別の実施形態の上からの部分切断斜視図である。

Claims (20)

1. 第１の軸線周りを回転するように適合された要素と、
   前記第１の軸線に沿って延び、前記要素に対して結合されたウォームギヤと、
   前記ウォームギヤと噛み合うように係合されて、被駆動ギヤの軸線周りを回転するように構成された、被駆動ギヤと、
   前記被駆動ギヤに連結され、前記被駆動ギヤの軸線周りを前記被駆動ギヤとともに回転するように構成された、長いスロットを有するレバーと、
   前記レバーが回転する面に概ね平行な面に、周囲スロットを画定するガイド部材と、
   前記レバーの長いスロット内を完全にまたは部分的に延び、前記レバーの長いスロットに沿って移動するように適合された部分を有する延長部材であって、当該延長部材の一部分はまた、前記ガイド部材の周囲スロット内を完全にまたは部分的に延び、前記ガイド部材の周囲スロットに沿って移動するように適合され、前記延長部材は、前記周囲スロットの面に概ね垂直な軸線周りを回動する構成になるように、フレームまたはハウジングに、回動するように固定された、延長部材と、
   を備え、
   前記第１の軸線周りを前記要素が回転することによって、前記ウォームギヤが前記第１の軸線周りを回転し、前記ウォームギヤが回転することによって、前記被駆動ギヤが回転し、前記レバーが前記被駆動ギヤの軸線周りに回転し、前記レバーが回転すると、前記延長部材の一部分が前記周囲スロットに沿って案内されて、前記要素が、前記第１の軸線を概ね横切る第２の軸線周りにおいて前記フレームまたはハウジングに対して往復回動する、往復動機構。
2. 前記要素に対して固定されたリングギヤと、
   前記リングギヤと噛み合うように係合する駆動ギヤと、
   前記駆動ギヤに対して作動的に結合され、前記駆動ギヤを回転させるように構成されたモーターと、
   をさらに備え、
   当該駆動ギヤは、次に、前記第１の軸線周りに前記リングギヤと前記要素とを回転させる請求項１に記載の往復動機構。
3. 前記モーターを前記駆動ギヤに連結するギヤ減速部をさらに備える請求項２に記載の往復動機構。
4. 線状材を巻き取り繰り出すためのリールの一部分が形成されている請求項１に記載の往復動機構。
5. 前記要素は、線状材を受け入れるように構成されたリールドラムとともに回転するプレートを含み、前記リールドラムと前記プレートとは、前記第１の軸線周りをともに回転するように構成される請求項１に記載の往復動機構。
6. 前記フレームまたはハウジングは、前記プレートおよび前記リールドラムを実質的に囲むハウジングを含み、前記ハウジングの少なくとも一部分は、前記プレートおよびリールドラムが前記第２の軸線周りを往復回転している間、静止しているように構成され、前記ハウジングの部分は、前記リールドラムの巻き取り面に前記線状材を案内するように構成されたガイド開口部を有する請求項５に記載の往復動機構。
7. 前記周囲スロットは、概ね、「Ｄ」字状である請求項１に記載の往復動機構。
8. ドラム軸線周りを回転し、当該ドラムが前記ドラム軸線周りを回転すると前記ドラムの巻き取り面の周りに巻き付けられる線状材を受け入れるように構成された、ドラムと、
   前記ドラムを実質的に囲むハウジングであって、当該ハウジングの一部分が、前記線状材を受け入れるように構成された開口部を画定するハウジングと、
   往復動機構と、
   を備え、当該往復動機構は、
   前記ドラムに作動的に連結され長いスロットを画定するレバーと、
   前記レバーに隣接して配置され、周囲スロットを画定するガイド部材と、
   前記レバーの長いスロット内を完全にまたは部分的に延び、かつ前記ガイド部材の周囲スロット内を完全にまたは部分的に延びる一部分を有する延長部材であって、前記ハウジングに対して回動するように連結され、前記ドラムが前記ドラム軸線周りを回転すると、前記レバーが回転し、次に、当該レバーが、前記ドラムを前記ハウジングに対して、前記ドラム軸線を概ね横切る往復動軸線周りに往復回転させるように、前記延長部材の一部分を前記周囲スロットに沿って案内する、延長部材と、
   を備えるリールアセンブリ。
9. 前記往復動機構は、前記往復動軸線周りにおけるドラムの角速度が概ね正弦曲線になるように、前記ドラムを往復回転させる請求項８に記載のリールアセンブリ。
10. 前記往復動機構は、前記ドラム軸線周りにおけるドラムの所定の回転速度に対して往復動の終点同士の間を実質的に一定の角速度で、前記往復動軸線周りに前記ドラムを往復回転させる請求項８に記載のリールアセンブリ。
11. 前記ハウジングは、最上シェル部と底シェル部とを含み、各前記最上シェル部および底シェル部は、概ね半球形である請求項８に記載のリールアセンブリ。
12. 前記ハウジングは、最上フレームと、底フレームとを含み、前記最上シェル部が、前記最上フレームに対して固定され、前記底シェル部が、前記底フレームに対して固定される請求項１１に記載のリールアセンブリ。
13. 前記最上シェル部と前記ドラムとは、前記往復動軸線周りを前記底シェル部に対して回転するように構成される請求項１１に記載のリールアセンブリ。
14. 前記往復動機構は、
    前記ドラムのエンドプレートに配置されたリングギヤと、
    前記ドラム軸線に沿って延び、前記ドラムに対して連結されたウォームギヤと、
    前記リングギヤと噛み合うように係合する駆動ギヤと、
    前記駆動ギヤに対して作動的に連結され、前記駆動ギヤを回転させるように構成されたモーターと、
    前記ウォームギヤと噛み合うように係合する最上ギヤと、
    をさらに備え、
    前記最上ギヤは、前記レバーに連結され、前記最上ギヤおよび前記レバーは、前記ドラム軸線に概ね直交する軸線周りを回転するように構成され、前記駆動ギヤが回転すると、前記リングギヤ、前記ドラムが回転し、前記ドラムが回転すると、前記ウォームギヤが回転し、前記ウォームギヤが回転すると、前記最上ギヤが回転して、前記ドラムが、前記往復動軸線周りにおいて前記ハウジングに対して往復動する請求項８に記載のリールアセンブリ。
15. ドラム軸線周りを回転し、当該ドラムが前記ドラム軸線周りを回転すると前記ドラムの巻き取り面に巻き付けられる線状材を受け入れるように構成されたドラムと、
    前記ドラムを実質的に囲むハウジングであって、当該ハウジングの一部分が、前記線状材が受け入れられるように構成された開口部を画定する、ハウジングと、
    前記ドラム軸線周りにおけるドラムの所定の回転速度に対して、往復動の終点同士の間を概ね一定の角速度で、前記ドラム軸線に概ね直交する軸線周りに、前記ドラムと前記ハウジングとを相対的に往復回転させるように構成された往復動機構と、
    を備えるリールアセンブリ。
16. 前記往復動機構は、前記ドラムのプレートと前記ハウジングとの間に配置される請求項１５に記載のリールアセンブリ。
17. 線状材を巻き取る方法であって、
    ドラムを第１の速度で第１の軸線周りに回転させるステップと、
    往復動の終点同士の間において概ね一定の第２の速度で前記第１の軸線に概ね垂直な第２の軸線周りに前記ドラムを往復回転させるステップと、
    前記ドラムを往復回転させることにより前記線状材が前記ドラムの面に巻き取られるように、線状材を前記ドラムに引き寄せるステップと、
    を含む方法。
18. 前記ドラムを前記第１の軸線周りに回転させるステップは、前記第１の軸線周りにおける前記ドラムの回転を、前記第２の軸線周りにおける前記ドラムの往復回転に転換するステップを含む請求項１７に記載の方法。
19. 前記ドラムを前記第１の軸線周りに回転させるステップは、駆動ギヤを前記ドラムのリングギヤと噛み合うように係合させて回転させるステップを含む請求項１７に記載の方法。
20. 前記ドラムの回転を転換するステップは、
    前記第１の軸線周りを延び前記ドラムに対して連結されたウォームギヤを、前記第１の軸線周りに回転させるステップと、
    最上ギヤを前記ウォームギヤと噛み合うように係合させて回転させるステップと、
    前記最上ギヤに連結されたレバーを前記最上ギヤ軸線周りに回転させるステップと、
    を含み、
    前記レバーが回転すると、延長部材がガイド部材の周囲スロットに沿って案内されて、前記ドラムが往復回転する請求項１８に記載の方法。

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