(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第2凸曲面は、前記第1凸曲面とは曲率半径が異なる球面状であり、前記第2凸曲面の曲率中心が前記第1凸曲面の曲率中心と離間している請求項1に記載のボールジョイント。
【背景技術】
【0002】
例えばライト、照明、テレビ及びカメラなどの機器の向き(角度)を調整するための調整機構として、例えばボールジョイントを用いたものが提案されている。
【0003】
例えば特許文献1には、ボールジョイントを用いた角度調整機構を有するプロジェクタが開示されている。この特許文献1では、台などの上に2つの支持板を介して機器を置いて使用する場合の機器の角度調整を目的としており、各支持板から伸びる脚部が開脚することにより機器の角度調整が可能である。各脚部の先端部には、機器内部に固定部を介して回転可能に固定された球状のボールジョイントが接続されている。固定部の固定レバーには調整レバーが連結されており、この調整レバーを操作することにより固定レバーが作動する。固定レバーは、ボールジョイント上部に配置されているボール押さえと協働し、固定レバーが作動することにより支持ピンを中心としてボール押えが回転し、ボール押えにより固定部内に収納されたボールジョイントが固定されることで、ボールジョイントが回転不能となり、機器の位置が固定される。
【0004】
しかし、上述した特許文献1のような角度調整機構では、ボールジョイントが機器内に固定されているため、その機器専用としてしか利用することができない。また、ボールジョイントを回転不能に固定するのに、調整レバー、固定レバー、ボール押さえなどであるため、構造が複雑で製造コストがかかるという問題点がある。
【0005】
そこで、本出願人は、構造が簡単でありかつ容易に機器の角度調整をすることができるボールジョイント(フリーロックジョイント)を提案している(特許文献2を参照)。特許文献2のボールジョイントでは、ボールスタッドのヘッド部がソケット内で回転することで、ボールスタッドに接続された機器の角度調整が可能である。一方、スリーブのベースへのねじ込みにより、圧縮された弾性部材の復元力がソケットに作用し、ソケットによりボールスタッドのヘッド部が支持部材に押し付けられることで、ヘッド部の回転が規制される。その結果、ボールジョイントに接続された機器は角度調整された状態で保持される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述した機器は、一旦、角度調整した後でも、使用の際には、スリーブをベースに対してゆるめることなく機器の角度を調整して向きを変更する場合がある。ボールスタッドのヘッド部は、圧縮された弾性部材の復元力によってソケット及び支持部材に挟持されており、ソケット内で回転し難くなっているため、ヘッド部を回転させて機器の向きを変えるには大きな力(トルク)を必要とする。また、例えば、下向きの機器を上向きに変更する際に、機器が重いものであると、とりわけ機器を持ち上げるのに持ち重り感を感じ、向きを変えることが困難である。そのため、この持ち重り感をなくし、機器を持ち上げやすくすることが要望されており、特許文献2のボールジョイントはこの点で更なる改良の余地がある。
【0008】
本発明は、上記した課題に着目してなされたもので、接続された機器の向きを変える際に、例えば下向きの機器を上向きとするために機器を持ち上げやすくすることができるボールジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の前記目的は、ヘッド部及びスタッド部を備えるボールスタッドと、前記スタッド部を突き出させる開口を有しかつ前記ヘッド部を回転可能に支持する受部を備える筒状のソケットと、前記ヘッド部を前記受部との間で挟持する支持部材と、復元力により前記ソケット及び前記支持部材の一方を付勢して他方に前記ヘッド部を押し当てる弾性部材と、を備え、前記ヘッド部は、球面状の第1凸曲面と、前記第1凸曲面と連続して設けられ、前記第1凸曲面の曲率中心からの距離が前記第1凸曲面の曲率半径より短い又は長い第2凸曲面と、を有するボールジョイントにより達成される。
【0010】
上記構成のボールジョイントにおいて、前記第2凸曲面は、前記第1凸曲面とは曲率半径が異なる球面状であり、前記第2凸曲面の曲率中心が前記第1凸曲面の曲率中心と離間していることが好ましい。
【0011】
また、前記支持部材の前記ヘッド部との対向面は平坦面であることが好ましい。
【0012】
また、前記支持部材を支持するベースと、前記ソケットの周囲に配備されかつ前記ベースにねじ結合により装着されるスリーブと、をさらに備え、前記スリーブは、前記ベースへのねじ込みにより前記弾性部材を圧縮させる押圧プレートを備え、前記弾性部材は、前記ソケット及び前記スリーブの間に配備され、復元力により前記ソケットを付勢して前記支持部材に前記ヘッド部を押し付けることが好ましい。
【0013】
また、前記ベースは、機器を取り付けるための取付部を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【0014】
本発明のボールジョイントによると、接続された機器の向きを変える際に、例えば下向きの機器を上向きとするために機器を持ち上げやすくすることができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。
図1及び
図2は、本発明の一実施形態に係るボールジョイント1の外観構成を示し、
図3〜
図5は、ボールジョイント1の内部構成を示している。なお、
図1〜
図3は、スリーブ5をベース7にねじ込む前の状態(ヘッド部20をソケット3内で自由に回転できる状態)を示し、
図4及び
図5は、スリーブ5をベース7にねじ込んだ後の状態(ヘッド部20のソケット3内での回転が規制されている状態)を示し、
図5は、
図4と比べてヘッド部20がソケット3内で所定方向(図では左方向)に回転した状態を示している。
【0017】
このボールジョイント1は、例えばライト、照明、テレビ、カメラなどの機器100を、その角度を調整して自由に向きを変更可能に設置するためのものである。ボールジョイント1は、ボールスタッド2、ソケット3、支持部材4、押圧プレート10を備えるスリーブ5、弾性部材6、ベース7、ダストカバー8及び回り止め部材9を備えている。ボールジョイント1は、例えば
図25に示すように、ベース7に機器100を取り付け、ボールスタッド2に機器100の支持部材101を連結して、使用される。なお、
図25はあくまでも一例であり、ボールジョイント1の使用方法は
図25の例に限定されるものではない。
【0018】
ボールスタッド2は、
図6〜
図9に示すように、鉄や鋼鉄の他、非鉄金属などの金属材料により形成されており、ヘッド部20と、ヘッド部20に連設されたスタッド部21とを備えている。スタッド部21は、棒状、板状などの軸状(長手形状)に形成されており、本実施形態では丸棒状に形成されている。スタッド部21は、機器100が取り付けられたボールジョイント1を、
図25に示す機器100を支持する支持部材101に連結するための部分であり、ヘッド部20と反対側の端部の外周面に連結部として雄ネジ22が形成されている。
【0019】
ヘッド部20は、ソケット3内で回転する部分であり、略球形状に形成されている。ヘッド部20は、
図10に示すように、その外周面に、第1凸曲面23と、第1凸曲面と連続して設けられる第2凸曲面24とを有している。第1凸曲面23は、点O1を曲率中心とし、曲率半径をR1とする球面状に形成されている。第1凸曲面23の曲率中心O1はスタッド部21の軸線上に位置している。第2凸曲面24は、第1凸曲面23の曲率中心O1からの距離Dが第1凸曲面23の曲率半径R1と異なる、つまりは、上記距離Dが曲率半径R1よりも短い又は長い曲面状に形成されている。
【0020】
本実施形態では、第2凸曲面24は、点O2を曲率中心とし、曲率半径をR2とする球面状に形成されている。第2凸曲面24の曲率半径R2は、第1凸曲面23の曲率半径R1とは異なり、本実施形態では、第1凸曲面23の曲率半径R1よりも長い。第2凸曲面24の曲率中心O2は、第1凸曲面23の曲率中心O1に対して、第2凸曲面24とは反対側の径方向に位置ズレした偏心位置にある。曲率中心O2の曲率中心O1に対する偏心距離(第1凸曲面23及び第2凸曲面24の中心間距離)が曲率半径の差(R2−R1)よりも大きく設定されることで、第2凸曲面24は、第1凸曲面23の曲率中心O1からの距離Dが第1凸曲面23の曲率半径R1よりも短くなっている。なお、第2凸曲面24の第1凸曲面23との境界においては、第1凸曲面23の曲率中心O1からの距離Dは第1凸曲面23の曲率半径R1と等しい。
【0021】
本実施形態では、第2凸曲面24は、周囲を第1凸曲面23により囲まれるようにしてヘッド部20に形成されている。また、ヘッド部20は、
図3及び
図4に示すように、ボールスタッド2が支持部材4(ベース7)に対して垂直に延びた状態で第1凸曲面23が支持部材4に当接し、
図5に示すように、ヘッド部20が所定の方向に回転して、ボールスタッド2が支持部材4(ベース7)に対して所定の方向に傾斜した状態(例えばボールスタッド2を水平にした場合にベース7の向きが下向きに変化した状態)で第2凸曲面24が支持部材4に当接するように、第2凸曲面24の位置が設定されている。
【0022】
ソケット3は、
図11〜
図14に示すように、軸方向両端に開口を有する略円筒状の部材であり、鉄や鋼鉄の他、非鉄金属などの金属材料により形成されている。ソケット3の一方の開口30側の内周面には、内側に向かって突き出る受部31が設けられており、この開口30の径は、ヘッド部20の径よりも小さく、受部31によりヘッド部20が開口30から抜け出るのが防止されている。ヘッド部20は、ソケット3内で受部31に回転可能に支持されており、受部31と支持部材4とで挟持された状態で回転する。また、スタッド部21は、ソケット3の開口30から外部に突き出ている。受部31の表面は、ヘッド部20の球面状に沿った湾曲面状であり、これにより、ヘッド部20はソケット3内で滑らかに回転する。
【0023】
ソケット3の一端側の外周面には、凹状の溝部32が一周にわたって形成されている。この溝部32は、後述するダストカバー8を固定するためのものである。また、ソケット3の他端側の外周面には、フランジ部33が一周にわたって突設されている。フランジ部33には、所定の間隔をあけて貫通孔34が複数(図示では6個)形成されている。
【0024】
支持部材4は、
図3〜
図5に示すように、ベース7上に配置されかつソケット3内に収容されている。支持部材4は、円柱状の部材よりなり、鉄や鋼鉄の他、非鉄金属などの金属材料により形成されている。ヘッド部20と対向する支持部材4の一方側の面(図示では上面)は平坦面であり、この平坦面にヘッド部20が当接している。
【0025】
スリーブ5は、ソケット3の周囲に回転可能に配置されている。スリーブ5は、
図15〜
図18に示すように、一端(図示では上端)に上面部50を有しかつ他端(図示では下端)が開口した円筒状の部材である。スリーブ5の上面部50の中央位置には、上面部50を貫通する貫通孔51が形成されており、貫通孔51にソケット3が挿通されている。スリーブ5の外周面には、後述するベース7の雌ネジ72と螺合する雄ネジ52が形成されている。また、スリーブ5の雄ネジ52よりも一端側の外周面には、凹部53が少なくとも1つ設けられている。本実施形態では、所定の間隔をあけて4つの凹部53が設けられている。この凹部53は、例えば引掛けピンスパナなどの、スリーブ5を回転させるための工具を引っ掛けることが可能であり、工具を回すことでスリーブ5をベース7に対して容易に回転させることができる。
【0026】
弾性部材6は、
図3〜
図5に示されているように、ソケット3(具体的にはフランジ部33)とスリーブ5(具体的には後述する押圧プレート10)との間に配備されている。本実施形態では、弾性部材6はコイルバネで構成されており、後述する回り止め部材9の本体部90の周囲に配備されている。弾性部材6は、スリーブ5をベース7にねじ込む前は、自然長さの状態である。これに対して、スリーブ5をベース7にねじ込むと、弾性部材6は、
図4及び
図5に示すように、圧縮された状態となり、弾性部材6の復帰しようとする復元力(バネ圧)によりソケット3が付勢される。これにより、ソケット3の受部31によってヘッド部20が支持部材4に押し付けられている。なお、弾性部材6としては、コイルバネ以外に、金属製のカラーなど、弾性を有するものであれば種々のものを用いることができる。
【0027】
ベース7は、
図19〜
図21に示すように、平面視円形状の底壁部70と、底壁部70の周縁に立設される周壁部71とを備えている。周壁部71は、内側にソケット3を収容できるように、内径がソケット3(具体的にはフランジ部33)の外径よりも大きく設定されている。周壁部71の内周面には、スリーブ5の雄ネジ52と螺合する雌ネジ72が形成されている。底壁部70の中心位置には、円形状の浅い凹部73が設けられており。この凹部73内には支持部材4が配置され、支持部材4の位置決めがなされる。底壁部70の凹部73の周囲には、複数(図示では6つ)の貫通孔74が所定の間隔をあけて形成されている。貫通孔74は、本実施形態では、内周面に雌ネジが形成されたネジ孔となっている。周壁部71には、複数(図示では4つ)のボルト収容孔75が所定の間隔をあけて形成されている。ボルト収容孔75は、図示しないボルトが挿入され、ベース7を機器100にボルト(図示せず)を用いて取り付けるための取付部を構成する。
【0028】
回り止め部材9は、ソケット3のベース7に対する回転を規制する役割を果たす。回り止め部材9は、
図3〜
図5に示されているように、本実施形態では、棒状の本体部の一方の端部に雄ネジが形成され、他方の端部に拡径した頭部が形成された部材よりなる。複数(図示では6つ)の回り止め部材9がソケット3のフランジ部33の貫通孔34を貫通してベース7の貫通孔74にねじ込まれることで、ベース7に固定されており、これにより、ソケット3のベース7に対する回転が規制される。
【0029】
スリーブ5は、ベース7へのねじ込みにより弾性部材6を圧縮させる押圧プレート10を備えている。押圧プレート10は、スリーブ5に一体に形成されていてもよいし、スリーブ5と別体に形成されていてもよく、本実施形態では別体に形成されている。押圧プレート10は、
図22〜
図24に示すように、所定の肉厚を有する円板状の部材からなり、押圧プレート10の中央位置には、スリーブ5の貫通孔51と連続しかつ同じ大きさの貫通孔11が形成されており、貫通孔11にソケット3が挿通されている。
【0030】
押圧プレート10には、複数(図示では6つ)の収容凹部12が所定の間隔をあけて設けられている。また、収容凹部12の底面の中央位置には貫通孔13が形成されている。収容凹部12には、回り止め部材90の頭部91が収容され、貫通孔13から回り止め部材9の本体部91が突き出ている。
【0031】
ダストカバー8は、
図3〜
図5に示されているように、ソケット3の上部及びソケット3内に収容されるヘッド部20を覆っている。ダストカバー8は、一端(図示では上端)の開口縁にてスタッド部21の外周面に固定されるとともに、他端(図示では下端)がソケット3の溝部32に嵌め込まれて固定されている。このダストカバー8により、ソケット3内に水や塵、異物が浸入することが防止される。ダストカバー8は、弾性変形可能なゴム材又は軟質の合成樹脂材などによって形成されている。
【0032】
上記構成のボールジョイント1は、
図3に示すように、スリーブ5がベース7にねじ込まれていない状態では、弾性部材6の付勢力がソケット3に作用しておらず、ソケット3がボールスタッド2のヘッド部20に強く押し当てられていない。そのため、ヘッド部20がソケット3内で自由に回転可能である。よって、ベース7に取り付けられた機器100の角度を調整することができ、機器100の向きを上下・左右・斜めの所望の向きに設定することができる。
【0033】
そして、
図25に示すように、機器100の向きを所望の向き(
図25では下向き)に設定した後は、引掛けピンスパナなどの工具を用いてスリーブ5を回転させることでベース7にねじ込む。これにより、
図5に示すように、押圧プレート10により弾性部材6が圧縮され、弾性部材6の圧縮により生じる復元力(バネ圧)がソケット3に作用する。その結果、ボールスタッド2のヘッド部20がソケット3により支持部材4に押し付けられて、ヘッド部20のソケット3内での回転が規制される。よって、
図25に示すように、ボールジョイント1に取り付けられた機器100の向きが変わらず、機器100を設定した向き(
図25では下向き)で保持することができる。
【0034】
スリーブ5をベース7にねじ込んで機器100を所定の向き(
図25では下向き)で保持した状態においても、必要に応じて人手で機器100を動かして、ボールスタッド2のヘッド部20をソケット3内で強制的に回転させることで、
図26に示すように、機器100の向きを例えば上向きに変更することができる。
【0035】
この下向きの機器100を上向きに変更する際に、ボールスタッド2のヘッド部20は、
図5に示すように、第2凸曲面24が支持部材4と当接している。第2凸曲面24は、
図10に示すように、第1凸曲面23と比べて、第1凸曲面23の曲率中心O1からの距離Dが第1凸曲面23の曲率半径R1よりも短くなっている。よって、この距離の差(R1−D)の分だけ、ソケット3(フランジ部33)とスリーブ5(押圧プレート10)との間で弾性部材6が圧縮状態ではあるものの多少ゆるんだ状態となり、ヘッド部20の第1凸曲面23が支持部材4に当接している場合に比べて、弾性部材6の復元力(バネ圧)が弱まっている。この弾性部材6の復元力(バネ圧)は、ヘッド部20をソケット3を介して支持部材4に対して押し付ける力であるため、この弾性部材6の復元力(バネ圧)が弱まることにより、ヘッド部20がソケット3内で回転しやすくなる。よって、下向きの機器100を上向きに角度調整する際の機器100を持ち上げる持ち重り感を減らすことができ、機器100を持ち上げやすくすることができる。また、下向きの機器100を左右方向に角度調整する場合にも、ヘッド部20の第2凸曲面24が支持部材4と当接している間は、弾性部材6の復元力(バネ圧)が弱まっているために、ヘッド部20がソケット3内で回転しやすく、角度調整がしやすくなっている。
【0036】
一方で、ボールスタッド2のヘッド部20の第1凸曲面23が支持部材4と当接すると、例えば
図4に示すように、弾性部材6はゆるむことのない圧縮状態となる。そのため、弾性部材6の復元力(バネ圧)は弱まることなく、ヘッド部20をソケット3を介して支持部材4に対して強く押し付けるため、ヘッド部20のソケット3内での回転が強く規制される。
【0037】
以上のように、本実施形態のボールジョイント1によると、ボールスタッド2のヘッド部20が第1凸曲面23及び第2凸曲面24を有しており、第1凸曲面23が支持部材4に当接している場合と、第2凸曲面24が支持部材4に当接している場合とで、弾性部材6の復元力(バネ圧)、つまりは、ヘッド部20をソケット3を介して支持部材4に押し付けてヘッド部20の回転を規制する力が変化している。よって、機器100の向き(角度)に応じて、ヘッド部20を回転させて機器100の向き(角度)を変えるために必要な力(トルク)が変化する。よって、第2凸曲面24をヘッド部20に適宜配置することにより、例えば下向きの機器100を上向きに変える際に機器100を持ち上げやすくすることができ、機器100の角度調整が容易となる。
【0038】
また、本実施形態のフリーロックジョイント1では、スリーブ5とベース7とのねじ結合に伴ってボールスタッド2のヘッド部20はソケット3により支持部材4に押し付けられてその回転が規制されている。よって、機器100の向き(角度)を変えるためにヘッド部20を回転させて、ソケット3にヘッド部20の回転による摩擦が作用しても、ソケット3はスリーブ5とベース7とのねじ結合に直接関係しないため、スリーブ5とベース7とのねじ結合がゆるんでソケット3によるヘッド部20の支持部材4への押し付け力が弱くなることを防止できる。
【0039】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態のボールジョイント1では、ボールスタッド2のヘッド部20は第2凸曲面24を1つだけ有しているが、これに限られるものではなく、2つ以上有していてもよい。
【0040】
また、上記実施形態のボールジョイント1では、ボールスタッド2のヘッド部20の第2凸曲面24は、点O2を曲率中心とし、曲率半径をR2とする球面状に形成されているが、これに限られるものではなく、第1凸曲面23の曲率中心O1からの距離Dが第1凸曲面23の曲率半径R1よりも短ければ、いかなる曲面状に形成されていてもよい。
【0041】
また、上記実施形態のボールジョイント1では、第2凸曲面24は、第1凸曲面23の曲率中心O1からの距離Dが第1凸曲面23の曲率半径R1よりも短い曲面状に形成されているが、これに限られるものではなく、前記距離Dが第1凸曲面23の曲率半径R1よりも長い曲面状に形成されていてもよい。
【0042】
また、上記実施形態のボールジョイント1では、回り止め部材9を備えているが、これに限られるものではなく、回り止め部材9を備えていなくてもよい。なお、回り止め部材9を設けない場合には、バネ6は必ずしもコイルバネを用いる必要はなく、板バネなどを用いることもできる。また、押圧プレート10はスリーブ5と別体である必要はなく、一体であってもよい。
【0043】
また、上記実施形態のボールジョイント1では、圧縮された状態の弾性部材6は、その復元力(バネ圧)によりソケット3を付勢し、これにより、ソケット3の受部31によってヘッド部20が支持部材4に押し付けられているが、これに限られるものではなく、復元力(バネ圧)により支持部材4を付勢し、これにより、ヘッド部20を支持部材4によりソケット3の受部31に押し付けるように、ボールジョイント1を構成してもよい。
【解決手段】ボールジョイント1は、ヘッド部20及びスタッド部21を備えるボールスタッド2と、スタッド部21を突き出させる開口30を有しかつヘッド部20を回転可能に支持する受部31を備える筒状のソケット3と、ヘッド部20を受部31との間で挟持する支持部材4と、復元力によりソケット3及び支持部材4の一方を付勢して他方にヘッド部20を押し当てる弾性部材6と、を備える。ヘッド部20は、球面状の第1凸曲面23と、第1凸曲面23と連続して設けられ、第1凸曲面23の曲率中心O1からの距離Dが第1凸曲面23の曲率半径R1より短い第2凸曲面24と、を有する。