JP5434841B2 - Analysis device cover opening and closing mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、分析装置の筐体の開口部を覆うカバーを開閉させる、分析装置の開閉カバー機構に関する。 The present invention relates to an open / close cover mechanism of an analyzer that opens and closes a cover that covers an opening of a housing of the analyzer.
分析装置では必要に応じて装置の筐体に開口部を設け、その開口部を開閉可能なカバーで覆うことが一般的に行われている。例えば質量分析装置では、所定時間使用する度に取り外して清掃する必要があるイオン源の取出口に、ヒンジを介して上下方向に開閉可能なカバーが取り付けられている（特許文献１参照）。また、蛍光Ｘ線分析装置では、試料室における試料の取出口に、ヒンジを介して上下方向に開閉可能なカバーが取り付けられている（特許文献２参照）。また、特許文献２に記載されているように、カバーの重量が大きい場合には、カバーを開閉するための補助機構としてガススプリングを用いることがある。 In an analyzer, it is a common practice to provide an opening in the housing of the apparatus as needed and cover the opening with a cover that can be opened and closed. For example, in a mass spectrometer, a cover that can be opened and closed in the vertical direction via a hinge is attached to the outlet of an ion source that needs to be removed and cleaned each time it is used for a predetermined time (see Patent Document 1). Further, in the X-ray fluorescence analyzer, a cover that can be opened and closed in the vertical direction via a hinge is attached to the sample outlet in the sample chamber (see Patent Document 2). Further, as described in Patent Document 2, when the weight of the cover is large, a gas spring may be used as an auxiliary mechanism for opening and closing the cover.
ガススプリングの基本的な構造を図１(a)に示す。ガススプリング１０ａは、シリンダ１１とその内部に挿入されるロッド１６、及びロッドの先端に固定されたピストン１３から成る。シリンダ１１内には気体１２が充填されている。ピストン１３は外径部がシリンダ１１の壁に密に接触するように設けられており、シリンダ１１内部を先端側（図の上方）区画と基端側（下方）区画に２区分しているが、ピストン１３にはシリンダ１１内の気体が両区画間で自由に流通可能となるようにオリフィス１４が設けられている。ロッド１６をシリンダ１１に押し込むと、シリンダ１１内部の気体１２は狭くなる方の区画からオリフィス１４を通じて広くなる方の区画に流通するが、シリンダ１１内部全体としては、押し込まれたロッドの体積分だけ気体１２が圧縮され、その圧縮反力がバネとして作用する。ロッド１６を引き出すときは、その逆に、引き出されたロッド１６の体積分に相当する気体１２の拡張反力がバネとして作用する。そして、ガススプリング１０ａの伸縮動作時にはそれらに加え、ピストン１３の移動に伴うシリンダ１１の内壁とピストン１３の外径部との摺動による所定の摺動抵抗が生じる。
The basic structure of the gas spring is shown in Fig. 1 (a). The
ガススプリングの別の例を図１(b)に示す。このガススプリング１０ｂは、上記ガススプリング１０ａで用いられているシリンダ１１、ロッド１６及びピストン１３の他に、シリンダ１１の先端側にフリーピストン１７が設けられており、フリーピストン１７よりも先端側に気体が、基端側（ロッド１６側）にはオイル１５が封入されている。ピストン１３には上記ガススプリング１０ａと同様、オリフィス１４が設けられている。このガススプリング１０ｂでは、ロッド１６に接続されたピストン１３の押し込みによって、押し込まれたロッド１６の体積分だけ、気体１２が圧縮される構造である点に関しては、上述のガススプリング１０ａと同じである。しかし、図１(b)のガススプリング１０ｂでは、伸縮動作時に上記摺動抵抗に加えて、基端側に封入されたオイル１５のオリフィス１４通過に伴う所定の流通抵抗も生じる。
Another example of the gas spring is shown in FIG. In addition to the
ガススプリングを用いた従来の分析装置では、作業者がカバーから手を離すと、カバーは全閉状態、或いは全開状態になるまで緩やかに移動し続けて静止する。しかし、種々の分析装置では、筐体内に埃等が入ることをできる限り防ぐために、カバーを途中まで開けた状態で、機器の接続状態の確認や試料の載置位置の微調整等を行うことがある。その際、機器使用者は途中まで開けたカバーを手で支えながら作業をしなければならず、作業性の点で問題があった。 In the conventional analyzer using a gas spring, when the operator releases his / her hand from the cover, the cover continues to move gently until it is fully closed or fully opened. However, in various analyzers, in order to prevent dust and the like from entering the casing as much as possible, with the cover opened halfway, confirmation of the connection status of the equipment and fine adjustment of the sample placement position, etc. There is. At that time, the device user had to work while supporting the cover that had been opened halfway with his hand, which was problematic in terms of workability.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業者がカバーから手を離しても、任意の開閉位置でカバーを静止させることができる分析装置のカバー開閉機構を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a cover for an analyzer that can keep the cover stationary at an arbitrary opening / closing position even if the operator removes his / her hand from the cover. It is to provide an opening / closing mechanism.
上記課題を解決するために成された本発明に係る分析装置のカバー開閉機構は、
a) 分析装置の筐体の上面に位置する開口部を覆い、水平方向の回転軸を中心とする回転により該開口部を開閉するカバーであって、その重心位置が前記回転軸よりも上方に位置する範囲内に前記回転の範囲が規制されたカバーと、
b) 基端部が前記筐体に、先端部が前記カバーに取り付けられ、伸縮に対して所定の弾性
反力特性を有し、伸縮の双方向の外力に対して所定の静摩擦力を有するガススプリングであって、
前記回転軸に垂直な投影面において、前記先端部を、前記カバーの回転中心を基点とし、該カバーの重心位置を通る半直線の略直線上に固定し、前記基端部を、前記回転中心を通る鉛直線上の下方位置に固定したときに、
前記カバーが前記開口部の全体を覆う位置である該カバーの全閉位置から、前記回転中心と、前記全閉位置を基点として該カバーの回転角が最大となる位置である該カバーの全開位置までの全範囲において、前記カバーの回転に伴って変化する、カバーの自重に起因して生じる前記回転軸周りのカバートルク値と、前記ガススプリングの弾性反力により生じる前記回転軸周りのガススプリングトルク値との合計値が、前記ガススプリングの伸縮の双方向の外力に対する前記ガススプリングの静摩擦力から求められる前記回転軸周りの静止トルク値の範囲内となるようなガススプリングと、
を備えることを特徴とする。
The cover opening / closing mechanism of the analyzer according to the present invention, which has been made to solve the above problems,
a) A cover that covers an opening located on the upper surface of the housing of the analyzer and opens and closes the opening by rotation around a horizontal rotation axis , the center of gravity of which is located above the rotation axis. A cover in which the range of rotation is regulated within a range to be positioned;
b) A gas having a base end portion attached to the casing and a tip end portion attached to the cover, having a predetermined elastic reaction force characteristic against expansion and contraction, and a predetermined static frictional force against bidirectional external force of expansion and contraction A spring ,
In perpendicular projection plane to the rotating shaft, the distal end portion, and starting from the center of rotation of the cover, is fixed on a substantially straight semi-straight line passing through the center of gravity of the cover, the base end portion, the center of rotation When fixed at a lower position on the vertical line passing through
From the fully closed position of the cover, which is the position where the cover covers the whole of the opening, to the position where the rotation angle of the cover is maximized with the rotation center and the fully closed position as a base point In the entire range up to the above, the cover torque value around the rotation axis caused by the weight of the cover, which changes with the rotation of the cover, and the gas spring around the rotation axis caused by the elastic reaction force of the gas spring A gas spring whose total value with a torque value is within a range of a static torque value around the rotation axis determined from a static friction force of the gas spring with respect to a bi-directional external force of expansion and contraction of the gas spring;
It is characterized by providing .
なお、上記「基端部」「先端部」は、先にガススプリングの構造を説明する際に使用した「基端部」「先端部」と一致していてもよいし、逆でもよい。また、「弾性反力」とは、ガススプリングの伸縮距離に比例する反力のことをいう。さらに、上記の静止トルク値は、ガススプリングを伸縮のいずれかの方向に動かそうとする際に生じる前記静摩擦力を、前記回転軸周りのトルク値に換算した値のことである。前記回転中心を基点とし、前記カバーの重心位置を通る半直線上の略直線上に前記ガススプリングの先端部固定位置を有するとは、前記半直線上に前記先端部固定位置を有するものに限らず、前記半直線から少し外れた位置に前記先端部固定位置を有するものを含むことをいう。 The “base end portion” and “tip end portion” may coincide with the “base end portion” and “tip end portion” used when the structure of the gas spring is described above, or vice versa. The “elastic reaction force” means a reaction force proportional to the expansion / contraction distance of the gas spring. Further, the static torque value is a value obtained by converting the static friction force generated when the gas spring is moved in any direction of expansion and contraction into a torque value around the rotating shaft. Having the distal end fixing position of the gas spring on a substantially straight line on the half line passing through the center of gravity of the cover with the rotation center as a base point is not limited to having the distal end part fixing position on the half line. It includes that having the tip end fixing position at a position slightly deviated from the half line.
前記ガススプリングの基端部は前記回転中心の直下位置に、先端部は前記カバーの回転中心を基点として重心位置とを結ぶ半直線上の位置に、それぞれ固定することが望ましい。これにより、前記カバーの重心位置が前記回転中心の直上にあるときを中心として、前記ガススプリングトルク値は開閉カバーの開閉角に対して対称に変化する。これにより、ガススプリングの仕様の選定、ガススプリングの基端部、先端部固定位置等の設定に係る計算を容易に行うことができ、また、これらのパラメータの許容範囲を広げることができる。さらに、前記回転中心から、ガススプリングの基端部、先端部の固定位置への距離を同一に設定すれば、より一層容易に上記の設定に係る計算を行うことができる。 The proximal end of the gas spring to the position directly below the center of rotation, the tip position of the half line connecting the centroid position as a base point to the center of rotation of the front hear bar, it is desirable to fix respectively. As a result, the gas spring torque value changes symmetrically with respect to the opening / closing angle of the opening / closing cover, with the center of gravity of the cover being directly above the rotation center. As a result, the calculation related to the selection of the specifications of the gas spring, the setting of the base end of the gas spring, the fixed position of the tip, etc. can be easily performed, and the allowable range of these parameters can be expanded. Furthermore, if the distances from the center of rotation to the base end portion and the fixed position of the tip end of the gas spring are set to be the same, the calculation related to the above setting can be performed more easily.
本発明に係る分析装置のカバー開閉機構は更に、
c) 前記基端部固定位置を変化させる機構
を備えてもよい。
この構成によれば、経時変化等によりガススプリングの弾性反力特性や静止摩擦特性が変化した場合に、前記ガススプリングの基端部固定位置を変更することにより、前記カバートルク値と、前記ガススプリングの弾性反力特性により生じる前記回転軸周りのガススプリングトルク値との合計値が、前記ガススプリングの伸縮の双方向の外力に対する前記回転軸周りの前記ガススプリングの静摩擦力から求められる静止トルク値の範囲内である状態が維持されるように、ガススプリングの基端部の固定位置を再調整することが可能である。
The cover opening / closing mechanism of the analyzer according to the present invention further includes:
c) it may comprise a mechanism for changing the base end portion fixed position.
According to this configuration, when the elastic reaction force characteristic or the static friction characteristic of the gas spring changes due to changes over time, the cover torque value and the gas are changed by changing the base end fixing position of the gas spring. The static torque obtained from the static friction force of the gas spring around the rotating shaft against the external force in both directions of expansion and contraction of the gas spring is the total value of the gas spring torque value around the rotating shaft generated by the elastic reaction force characteristic of the spring It is possible to readjust the fixing position of the base end portion of the gas spring so that the state within the range of the value is maintained.
本発明に係る分析装置のカバー開閉機構では、開閉カバーが全閉位置から全開位置の間のいずれの位置にあっても、前記カバートルク値と、前記ガススプリングトルク値との合計値が、前記ガススプリングの伸縮の双方向の外力に対する前記静止トルク値の範囲内となる。従って、上記のように、前記カバーの全閉位置から全開位置の間のいずれの位置においても、前記カバートルク値と前記ガススプリングトルク値との合計値が０でなくとも、ガススプリングが有する静摩擦力の効果によって、開閉カバーを全ての位置で静止させることができる。このため、機器の接続状態の確認や試料の載置位置の微調整等の作業を行う際に、機器使用者がカバーを支えることなく、前記の各種作業のために必要な任意の開度でカバーを静止させて作業を行うことができる。これにより、機器への埃等の進入を最小限に抑え、かつ機器使用者の作業効率を格段に向上させることができる。 In the cover opening / closing mechanism of the analyzer according to the present invention, the total value of the cover torque value and the gas spring torque value is the sum of the cover torque value and the gas spring torque value regardless of the position of the open / close cover between the fully closed position and the fully open position. It is within the range of the static torque value with respect to the external force in both directions of expansion and contraction of the gas spring. Therefore, as described above, at any position between the fully closed position and the fully opened position of the cover, even if the total value of the cover torque value and the gas spring torque value is not 0, the static friction that the gas spring has. The opening / closing cover can be stationary at all positions by the effect of force. For this reason, when performing operations such as confirmation of the connection state of the device and fine adjustment of the mounting position of the sample, the device user does not support the cover and at any opening required for the various operations described above. Work can be done with the cover stationary. Thereby, the entry of dust or the like into the device can be minimized, and the work efficiency of the device user can be significantly improved.
また、ガススプリングの基端部の固定位置を調整する機構を備えておくことにより、長期間使用した際にガススプリングの弾性反力が低下した場合や、新たなガススプリングに取り替えた場合であっても、上述の特徴を満たすようにガススプリングの基端部の固定位置を再調整することが可能となり、再び開閉カバーをいずれの位置においても静止させることができる。 Also, by providing a mechanism that adjusts the fixing position of the base end of the gas spring, the elastic reaction force of the gas spring has decreased when used for a long time, or when it has been replaced with a new gas spring. However, it becomes possible to readjust the fixing position of the base end portion of the gas spring so as to satisfy the above-described characteristics, and the opening / closing cover can be made still at any position again.
はじめに、ガススプリングのストローク長−反力特性について説明する。前述の通り、ガススプリングは、ロッドが押し込まれると、シリンダ内部に充填された気体が押し込まれたロッドの体積分だけ圧縮され、圧縮反力を増大させる特性を有する。また、ガススプリングが伸縮する際には、シリンダの内壁とピストン外径部等の摺動による摺動抵抗、及び内部に封入されたオイルのオリフィス部通過による流通抵抗に起因する静摩擦力が生じる。従って、ガススプリングのストローク長−反力は図２に示すような特性を示す。図２に示すfがガススプリングの静摩擦力の値であり、ガススプリングの仕様に応じて決まっている。 First, the stroke length-reaction force characteristics of the gas spring will be described. As described above, when the rod is pushed, the gas spring is compressed by the volume of the rod into which the gas filled in the cylinder is pushed, and has a characteristic of increasing the compression reaction force. Further, when the gas spring expands and contracts, a static frictional force is generated due to sliding resistance caused by sliding between the inner wall of the cylinder and the outer diameter portion of the piston, and flow resistance caused by passage of the oil sealed inside. Therefore, the stroke length-reaction force of the gas spring exhibits characteristics as shown in FIG. 2 is the value of the static frictional force of the gas spring, which is determined according to the specifications of the gas spring.
図２に示すようなストローク長−反力、静摩擦力特性を有するガススプリングの動作について説明する。ガススプリングのストローク長がkのとき、図２に示す特性を有するガススプリングの弾性反力はFkである。ガススプリングのロッド押し込み方向に加わる力の大きさがFk-f以下になるとストローク長が伸びる方向に、Fk+f以上になるとストローク長が縮む方向にそれぞれ変動するが、ガススプリングのロッド押し込み方向にかかる力がFk-fからFk+fの範囲内である場合には、ガススプリングが有する静摩擦力fのため、ガススプリングは伸縮しないで静止状態を保つ。 The operation of the gas spring having the stroke length-reaction force and static friction force characteristics as shown in FIG. 2 will be described. When the stroke length of the gas spring is k, the elastic reaction force of the gas spring having the characteristics shown in FIG. 2 is Fk. When the magnitude of the force applied to the gas spring rod push-in direction is less than Fk-f, the stroke length changes in the direction that the stroke length extends. When this force is in the range of Fk−f to Fk + f, the gas spring does not expand and contract because of the static frictional force f that the gas spring has.
本発明に係る分析装置のカバー開閉機構の一実施例の断面図を図３に示す。この分析装置のカバー開閉機構２０は、開口部を有する分析装置の筐体２１と、開口部を覆う開閉カバー２２、ガススプリング２３により構成される。図３(a)は開閉カバー２２の全閉状態を示す。図中の点Oは開閉カバー２２の回転中心、点Aはガススプリング２３の基端部固定位置、点Bはガススプリング２３の先端部固定位置、点Cは開閉カバー２２の重心位置を示す。この例では、図３に示すように、ガススプリング２３は、基端部が回転中心Oに対して鉛直方向の下方位置Aに、先端部が回転中心Oを中心として前記基端部固定位置Aを含む円周と、線分OCの交点位置Bに固定されている。なお、ここでは説明を簡便に行うために回転中心Oからガススプリング２３の基端部固定位置A、先端部固定位置Bへの距離を同一にしたが、ガススプリング２３の基端部の固定位置A、先端部の固定位置Bはこれに限定されるものではない。
FIG. 3 shows a cross-sectional view of one embodiment of the cover opening / closing mechanism of the analyzer according to the present invention. The cover opening /
図３に示す実施例において、開閉カバー２２が全閉と全開の間の位置にある時に生じている力を図４により説明する。図中のrは開閉カバーの回転中心Oからガススプリング先端部固定位置Bへのベクトル、Rは前記回転中心Oから開閉カバーの重心位置Cへのベクトル、Fbはガススプリングの弾性反力ベクトル、Fcは開閉カバーの自重により生じる力のベクトルである。このガススプリングの弾性反力ベクトルFbは、ガススプリングが有する静摩擦力fに係るベクトル成分を含まない。また、開閉カバーの重心位置Cと回転中心Oを結ぶ線分OCと開閉カバーの全閉方向の水平面がなす角をθ、ガススプリングの基端部Aと回転中心Oを結ぶ線分AOとガススプリングの基端部Aと先端部Bを結ぶ線分ABがなす角（∠OAB）をαとする。なお、Tbはガススプリングの弾性反力により生じるトルク（以下、ガススプリングトルクとする）が働く方向、Tcは開閉カバーの自重により生じるトルク（以下、開閉カバートルクとする）が働く方向を示す。
In the embodiment shown in FIG. 3, the force generated when the opening /
次に、ガススプリングトルクTb、開閉カバートルクTcについて説明する。ガススプリングトルクTbはrとFbの両ベクトルの外積、開閉カバートルクTcはRとFcの両ベクトルの外積によりそれぞれ算出される。図５(a)に開閉カバートルクTcを生じさせるベクトルR、Fcとこれらの成す角度、図５(b)、(c)にガススプリングトルクTbを生じさせるベクトルr、Fbとこれらの成す角度をそれぞれ示す。図５(b)は開閉カバーがθ＜90度の位置にある場合であり、図５(c)は開閉カバーがθ＞90度の位置にある場合である。これらを用いると、θ＜90度の範囲では、θの増加と共にαは減少し、
Tc=R＊Fc=|R||Fc|sin(90°+θ)=|R||Fc|cosθ、
Tb=r＊Fb=|r||Fb|sin{270°+(θ+α)}=-|r||Fb|cos(θ+α)
となり、θ＞90度の範囲では、θの増加と共にαも増加し、
Tc=R＊Fc=|R||Fc|sin(90°+θ)=|R||Fc|cosθ、
Tb=r＊Fb=|r||Fb|sin{θ-(90°+α)}=-|r||Fb|cos(θ-α)
となる。θ＝90度の時、即ち開閉カバー２２が図３(b)で示した位置にある時には、Tc、Tbの値は共に0となる。なお、上式中の＊はベクトルの外積を示す。
Next, the gas spring torque Tb and the opening / closing cover torque Tc will be described. The gas spring torque Tb is calculated from the outer product of both vectors r and Fb, and the opening / closing cover torque Tc is calculated from the outer product of both vectors R and Fc. FIG. 5 (a) shows the vectors R and Fc that generate the opening / closing cover torque Tc and the angle formed by them. FIGS. 5 (b) and 5 (c) show the vectors r and Fb that generate the gas spring torque Tb and the angle formed by them. Each is shown. FIG. 5B shows the case where the open / close cover is at a position of θ <90 degrees, and FIG. 5C shows the case where the open / close cover is at a position of θ> 90 degrees. Using these, in the range of θ <90 degrees, α decreases with increasing θ,
Tc = R * Fc = | R || Fc | sin (90 ° + θ) = | R || Fc | cosθ,
Tb = r * Fb = | r || Fb | sin {270 ° + (θ + α)} =-| r || Fb | cos (θ + α)
In the range of θ> 90 degrees, α increases with increasing θ,
Tc = R * Fc = | R || Fc | sin (90 ° + θ) = | R || Fc | cosθ,
Tb = r * Fb = | r || Fb | sin {θ- (90 ° + α)} =-| r || Fb | cos (θ-α)
It becomes. When θ = 90 degrees, that is, when the open /
まず、開閉カバートルクTcの値について説明する。開閉カバーの重量をM、重力加速度ベクトルをgとすると、Fc=Mgとなる。従って、開閉カバーの自重に起因して生じるトルクTcは
Tc=|R|M|g|cosθ
となる。従って、開閉カバートルクTcの値は開閉カバーの開閉角のみに依存して変化し、cos曲線を描く。
First, the value of the opening / closing cover torque Tc will be described. If the weight of the opening / closing cover is M and the gravitational acceleration vector is g, Fc = Mg. Therefore, the torque Tc generated due to the weight of the opening / closing cover is
Tc = | R | M | g | cosθ
It becomes. Therefore, the value of the opening / closing cover torque Tc changes depending on only the opening / closing angle of the opening / closing cover, and draws a cos curve.
続いて、ガススプリングトルクTbの値について説明する。ガススプリングトルクTbは、図４に示したように、開閉カバートルクTcと反対方向に働くトルクである。ガススプリングトルクTbの値は、上述した角度αだけでなく、ガススプリングの伸縮に伴う弾性反力Fbの変化にも依存して変化するため、後述する具体的な実施例において計算結果を説明する。しかし、ガススプリングトルクTbの値は、ガススプリングのストローク長−反力特性、及び基端部固定位置、先端部固定位置を適宜設定することにより、本発明の特徴を満たすように調整することができる。 Subsequently, the value of the gas spring torque Tb will be described. As shown in FIG. 4, the gas spring torque Tb is a torque that acts in the opposite direction to the opening / closing cover torque Tc. The value of the gas spring torque Tb changes depending not only on the angle α described above but also on the change in the elastic reaction force Fb accompanying the expansion and contraction of the gas spring. Therefore, the calculation result will be described in a specific example described later. . However, the value of the gas spring torque Tb can be adjusted so as to satisfy the characteristics of the present invention by appropriately setting the stroke length-reaction characteristics of the gas spring, the base end portion fixing position, and the tip end fixing position. it can.
ガススプリングトルクTbの値と開閉カバートルクTcの値の合計値が０であれば、ガススプリングが有する静摩擦力の大きさに関係なく開閉カバーはその位置で静止する。しかし、一般にこれを満たす位置は開閉カバー２２の図３(b)に示した位置のみであり、それ以外の中間位置ではTbとTcの合計値は０にはならず、開閉カバーの開方向あるいは閉方向へのトルク値が残る。
If the total value of the value of the gas spring torque Tb and the value of the opening / closing cover torque Tc is 0, the opening / closing cover is stationary at that position regardless of the magnitude of the static friction force of the gas spring. However, in general, the position satisfying this is only the position shown in FIG. 3B of the opening /
さらに静止トルクTfについて説明する。ガススプリングの静摩擦力fは、上述の通り、ガススプリングの伸縮の双方向に働く力である。ガススプリングの縮み方向に対して働く静摩擦力をf+、伸長方向に対して働く静摩擦力をf-とし、これらから算出される静止トルク値をそれぞれTf+、Tf-とすると、θ＜90度の範囲では、
Tf+=r＊f+=-|r||f|cos(θ+α)、
Tf-=r＊f-=|r||f|cos(θ+α)
となり、θ＞90度の範囲では、
Tf+=r＊f+=-|r||f|cos(θ-α)、
Tf-=r＊f-=|r||f|cos(θ-α)
となる。
Further, the static torque Tf will be described. As described above, the static friction force f of the gas spring is a force acting in both directions of expansion and contraction of the gas spring. F + stiction force acting against shrinkage direction of the gas spring, the static friction force f acting on the extension direction - and then, static torque values calculated from them, respectively Tf +, Tf - when to, theta <90 ° In the range of
Tf + = r * f + =-| r || f | cos (θ + α),
Tf - = r * f - = | r || f | cos (θ + α)
In the range of θ> 90 degrees,
Tf + = r * f + =-| r || f | cos (θ-α),
Tf - = r * f - = | r || f | cos (θ-α)
It becomes.
ガススプリングトルクTbの値と開閉カバートルクTcの値の合計値が、静止トルクTf+の値とTf-の値の間の値であれば、ガススプリングが有する静摩擦力により、開閉カバーは開閉せずに静止する。即ち、開閉カバーの全閉位置から全開位置の全ての位置において、開閉カバートルクTcとガススプリングトルクTbの合計値が、静止トルク値Tf+とTf-の間の値になるようにガススプリングの仕様、固定位置を設定すれば、開閉カバーを任意の位置において静止させることができる。 Sum of values of the opening and closing cover torque Tc of the gas spring torque Tb is static torque Tf + values and Tf - if a value between the values, the static friction force with the gas spring cover causes opening Without stopping. That is, in all positions from the fully closed position to the fully open position of the open / close cover, the total value of the open / close cover torque Tc and the gas spring torque Tb is set to a value between the static torque values Tf + and Tf − . If the specification and the fixed position are set, the open / close cover can be stopped at an arbitrary position.
また、分析装置のカバー開閉機構には、ガススプリングの基端部固定位置を調整する機構を備えることが望ましい。こうした機構を備えておけば、経時変化等によってガススプリングの弾性反力や静止摩擦力が変化した場合や、新しいガススプリングに交換した場合等であっても、開閉カバートルクTcの値とガススプリングトルクTbの値の合計値が、静止トルクTf+の値とTf-の値の間の値になるようにガススプリングの基端部の固定位置を変化させることが可能であり、再び開閉カバーを任意の位置において静止させることができる。 Moreover, it is desirable that the cover opening / closing mechanism of the analyzer is provided with a mechanism for adjusting the base end fixing position of the gas spring. With such a mechanism, even if the elastic reaction force or static frictional force of the gas spring changes due to changes over time, or when it is replaced with a new gas spring, the value of the opening / closing cover torque Tc and the gas spring the total value of the values of the torque Tb, static torque Tf + values and Tf - it is possible to change the fixed position of the proximal end of the gas spring so that the value between the value, again cover It can be stopped at any position.
以下、具体的な数値を用いた実施例においてトルク値を計算した結果である図６〜図８を用いて説明する。本実施例においても、開閉カバーの重心位置Cと回転中心O、及びガススプリングの基端部固定位置A、先端部固定位置Bの関係や、これらが成す角θ、αの表記は図３、４と同じである。この実施例では、分析装置の開閉カバーの重量を２kg、開閉カバーの回転中心Oと開閉カバーの重心位置Cの距離を30cmとする。また、開閉カバーの回転軸に垂直な断面において、開閉カバーの全閉時に、開閉カバーの回転中心Oと重心Cを結ぶ線分OCは、開閉カバーの全閉方向の水平面と45度の角度をなし、開閉カバーの全開時に、前記線分OCは開閉カバーの全開方向の水平面と45度の角度をなすものとする。即ち、開閉カバーが全閉状態から全開状態に移動するのに伴い、θは45度から135度の範囲内で変化する。 Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 6 to 8 which are results of calculating torque values in an embodiment using specific numerical values. Also in this embodiment, the relationship between the center of gravity position C and the rotation center O of the opening / closing cover, the base end fixing position A of the gas spring, and the tip fixing position B, and the notation of the angles θ and α formed by these are shown in FIG. Same as 4. In this embodiment, the weight of the opening / closing cover of the analyzer is 2 kg, and the distance between the rotation center O of the opening / closing cover and the center of gravity C of the opening / closing cover is 30 cm. In the cross section perpendicular to the rotation axis of the opening / closing cover, when the opening / closing cover is fully closed, the line segment OC connecting the rotation center O and the center of gravity C of the opening / closing cover has an angle of 45 degrees with the horizontal plane of the opening / closing cover. None, when the opening / closing cover is fully opened, the line segment OC forms an angle of 45 degrees with the horizontal plane of the opening / closing cover. That is, as the opening / closing cover moves from the fully closed state to the fully open state, θ changes within a range of 45 degrees to 135 degrees.
ガススプリングは、基端部Aを開閉カバーの回転中心Oから9cm離れた直下の位置に固定し、先端部Bを、開閉カバーの回転中心Oと開閉カバーの重心位置Cを結ぶ線分OC内で、前記回転中心Oから9cm離れた位置に固定する。従って、開閉カバーの全閉状態から全開状態の範囲内で、θが90度になるとき、即ち、開閉カバーの重心位置C及び回転中心Oと、ガススプリングの先端部B及び基端部Aの4点が一直線上にあるとき、ガススプリングのストロークABの長さは最長の18cmとなる。本実施例で使用するガススプリングの反力は、ストローク長18cmのときに125Nであり、ストローク長が1mm縮む（或いは伸びる）毎に反力が0.30N増加（或いは減少）する。さらに、このガススプリングが有する静摩擦力fは、ガススプリングのストローク長に関わらず、その伸縮方向にそれぞれ15Nとする。 The gas spring secures the base end A at a position just 9 cm away from the rotation center O of the opening / closing cover, and the tip B is within the line segment OC connecting the rotation center O of the opening / closing cover and the center of gravity C of the opening / closing cover. Then, it is fixed at a position 9 cm away from the rotation center O. Accordingly, when θ is 90 degrees within the range from the fully closed state to the fully open state of the open / close cover, that is, the center of gravity position C and the rotation center O of the open / close cover, the distal end B and the proximal end A of the gas spring. When the four points are in a straight line, the length of the gas spring stroke AB is the longest 18 cm. The reaction force of the gas spring used in this embodiment is 125 N when the stroke length is 18 cm, and the reaction force increases (or decreases) by 0.30 N every time the stroke length contracts (or extends) by 1 mm. Further, the static friction force f of the gas spring is set to 15 N in the expansion / contraction direction regardless of the stroke length of the gas spring.
上記の条件により、開閉カバートルクTcの値、ガススプリングトルクTbの値、及びこれらの合計値Tb+Tcを計算した結果が、図６である。ここでは、開閉カバーが閉じる方向に働くトルクの値を正のトルク値として取り扱っている。また、ここでのガススプリングトルクTbの値には、ガススプリングが有する静摩擦力fに起因する成分は含んでいない。 FIG. 6 shows the result of calculating the value of the opening / closing cover torque Tc, the value of the gas spring torque Tb, and the total value Tb + Tc under the above conditions. Here, the value of the torque acting in the direction in which the open / close cover closes is handled as a positive torque value. Further, the value of the gas spring torque Tb here does not include a component due to the static frictional force f that the gas spring has.
次に、上述の開閉カバートルクTcの値とガススプリングトルクTbの値の合計値Tb+Tcと、ガススプリングの静止トルクTf+、Tf-の値とを計算した結果を図７に示す。図７から明らかなように、θが45度から135度の範囲、即ち本実施例における開閉カバーの全閉状態から全開状態の間の全ての範囲において、開閉カバートルクの値とガススプリングトルクの値の合計値Tb+Tcは、静止トルクTf+、Tf-の値の範囲内にある。従って、開閉カバーは全閉位置から全開位置の間の任意の位置で静止する。 Next, FIG. 7 shows the result of calculating the total value Tb + Tc of the above-described opening / closing cover torque Tc and gas spring torque Tb, and the values of the static torques Tf + and Tf − of the gas spring. As is apparent from FIG. 7, in the range of θ from 45 degrees to 135 degrees, that is, in the entire range between the fully closed state and the fully opened state of the open / close cover in this embodiment, the value of the open / close cover torque and the gas spring torque The total value Tb + Tc is within the range of the values of the static torques Tf + and Tf − . Therefore, the open / close cover stops at an arbitrary position between the fully closed position and the fully open position.
図８は、上述のパラメータを用いて、開閉カバートルクTcがθが45度から135度の間のいずれの位置においてもガススプリングトルクTbと静止トルクTf+、Tf-の合計値の範囲内にあることを示す図である。開閉カバートルクとガススプリングトルクは正負が逆の値を有するトルクであるが、より分かりやすくするため、ここではガススプリングトルクの正負を逆にして示している。図８から分かるように、開閉カバーがいずれの位置で、開閉カバートルクTcの値は、ガススプリングトルクTbの値と静止トルクTf+、Tf-の値の合計値の範囲内にある。 FIG. 8 shows that, using the above parameters, the opening / closing cover torque Tc is within the range of the total value of the gas spring torque Tb and the stationary torques Tf + and Tf − at any position where θ is between 45 degrees and 135 degrees. It is a figure which shows that there exists. The opening / closing cover torque and the gas spring torque are torques having positive and negative values, but for the sake of clarity, the positive and negative values of the gas spring torque are shown here as being reversed. As can be seen from FIG. 8, at any position of the opening / closing cover, the value of the opening / closing cover torque Tc is within the range of the sum of the values of the gas spring torque Tb and the stationary torques Tf + , Tf − .
なお、上記の実施例では、説明を簡便に行うため、ガススプリングの基端部固定位置を開閉カバーの回転中心Oに対して鉛直方向の下方位置Aとし、先端部固定位置を開閉カバーの回転中心Oと開閉カバーの重心位置Cが成す線分OB内の位置とした。また、回転中心Oからガススプリングの基端部固定位置A、先端部固定位置Bへの距離を同一にした。しかし、上述したように、開閉カバートルクTcの値とガススプリングトルクTbの値の合計値が、静止トルクTf+、Tf-の値の範囲内になるように計算された配置であれば、適宜、ガススプリングの基端部、先端部の固定位置を変更することができる。例えば、開閉カバーの構造上、上記実施例において示した位置にガススプリングの先端部を固定することが不可能な場合には、開閉カバーの回転中心を基点とし、前記カバーの重心位置を通る半直線を、開閉カバーの開閉方向に±５度程度回転させた範囲内の位置にガススプリングの先端部固定位置を設けても良い。 In the above embodiment, for the sake of simple explanation, the base end fixing position of the gas spring is set to the lower position A in the vertical direction with respect to the rotation center O of the opening / closing cover, and the distal end fixing position is the rotation of the opening / closing cover. The position is within the line segment OB formed by the center O and the center of gravity C of the opening / closing cover. Further, the distances from the rotation center O to the base end fixing position A and the tip fixing position B of the gas spring were made the same. However, as described above, if the arrangement is calculated so that the total value of the opening / closing cover torque Tc and the value of the gas spring torque Tb is within the range of the values of the static torques Tf + and Tf − , The fixing position of the base end portion and the tip end portion of the gas spring can be changed. For example, when it is impossible to fix the tip of the gas spring at the position shown in the above embodiment due to the structure of the opening / closing cover, the center of rotation of the opening / closing cover is used as a base point and the center of the gas spring passes through the center of gravity of the cover. You may provide the front-end | tip part fixing position of a gas spring in the position within the range which rotated the straight line about ± 5 degree | times to the opening / closing direction of the opening / closing cover.
実施例１の構成に加えて、ガススプリングの基端部固定位置Aを変化させることが可能な機構をさらに備える分析装置のカバー開閉機構について、実施例１と同様、具体的な数値を用いて説明する。実施例２においても、開閉カバーに関する各パラメータ、及びガススプリングの先端部固定位置は実施例１と同じであるが、実施例１において説明した分析装置のカバー開閉機構の長期間使用に伴い、ガススプリングの反力が低下し、ストローク長が18cmのときの反力が110Nまで低下した場合を例に説明する。 In addition to the configuration of the first embodiment, the cover opening / closing mechanism of the analyzer further including a mechanism capable of changing the base end portion fixing position A of the gas spring, using specific numerical values, as in the first embodiment. explain. Also in the second embodiment, the parameters related to the opening / closing cover and the tip fixing position of the gas spring are the same as those in the first embodiment. However, as the cover opening / closing mechanism of the analyzer described in the first embodiment is used for a long time, the gas The case where the reaction force of the spring is reduced and the reaction force when the stroke length is 18 cm is reduced to 110 N will be described as an example.
上記のとおり反力が低下すると、図９に示すように、開閉カバートルクTcの値とガススプリングトルクTbの値の合計値が、静止トルクTf+、Tf-の値の範囲を超える角度が現れる。このように、ガススプリングの反力が、上述した要件を満たす反力以下まで低下すると、前記角度の位置において開閉カバーを静止させることができなくなる。 When the reaction force decreases as described above, as shown in FIG. 9, an angle at which the total value of the opening / closing cover torque Tc and the value of the gas spring torque Tb exceeds the range of the values of the static torques Tf + and Tf − appears. . As described above, when the reaction force of the gas spring is reduced to a value equal to or less than the reaction force that satisfies the above-described requirements, the opening / closing cover cannot be stopped at the position of the angle.
このような場合であっても、ガススプリングの基端部固定位置Aを再調整する機構を備えておけば、再度、任意の位置において開閉カバーを静止させることができる位置にガススプリングの基端部Aを固定することができる。本実施例の場合、例えばガススプリングの基端部固定位置Aを開閉カバーの回転中心Oの直下で11cm離れた位置に再調整すれば、図１０に示すように、開閉カバートルクTcの値とガススプリングトルクTbの値の合計値が、静止トルクTf+、Tf-の値の範囲内となり、再び、全ての位置において開閉カバーを静止させることが可能になる。
Even in such a case, if a mechanism for readjusting the base end fixing position A of the gas spring is provided, the base end of the gas spring is again at a position where the open / close cover can be stopped at an arbitrary position. Part A can be fixed. In the case of the present embodiment, for example, if the base end fixing position A of the gas spring is readjusted to a
なお、実施例２においても、説明を簡便に行うために、ガススプリングの基端部固定位置を開閉カバーの回転中心を含む鉛直方向の下方位置A、先端部固定位置を前記回転中心Oと開閉カバーの重心Cが成す線分OC内の位置Bとしたが、実施例１と同様、開閉カバートルクの値とガススプリングトルクの値の合計値が、静止トルクの２つの値の範囲内になる位置であれば、適宜、ガススプリングの基端部、先端部の固定位置を変更することが可能である。 In the second embodiment as well, in order to simplify the description, the base end fixing position of the gas spring is set to the vertical lower position A including the rotation center of the opening / closing cover, and the tip fixing position is opened / closed to the rotation center O. Although the position B in the line segment OC formed by the center of gravity C of the cover is the same as in the first embodiment, the total value of the opening / closing cover torque value and the gas spring torque value is within the range of the two values of the static torque. If it is a position, it is possible to change the fixing position of the base end portion and the tip end portion of the gas spring as appropriate.
上述したように、ガススプリングの基端部固定位置A、先端部固定位置Bは実施例に示したものに限定されないが、本発明を実現するためには、ガススプリングの反力ベクトルFbが、開閉カバーの全閉から全開の間のいずれの位置においてもベクトルOCよりも鉛直上方を向くように、ガススプリングの基端部固定位置A、先端部固定位置Bを設定する必要がある。これは、ガススプリングトルクTbを開閉カバートルクTcを相殺するように働かせる、即ちガススプリングトルクTbと開閉カバートルクTcの値が常に正負逆の値とするための要件である。 As described above, the base end portion fixing position A and the tip end fixing position B of the gas spring are not limited to those shown in the embodiment, but in order to realize the present invention, the reaction force vector Fb of the gas spring is It is necessary to set the base end portion fixing position A and the tip end fixing position B of the gas spring so that they are directed vertically above the vector OC at any position between the fully closed and fully open positions of the open / close cover. This is a requirement for causing the gas spring torque Tb to cancel the opening / closing cover torque Tc, that is, for the values of the gas spring torque Tb and the opening / closing cover torque Tc to always be positive and negative values.
一例として、ガススプリングの先端部Bを開閉カバーの回転中心Oを基点とし、重心Cを通る半直線上の位置に固定した場合を説明する。開閉カバーの全閉時の重心位置をCc、開閉カバーの全開時の重心位置をCoとすると、図１１に示すように、開閉カバーの回転中心O及び開閉カバーの全閉時の重心位置Ccを通る直線と、開閉カバーの回転中心O及び開閉カバーの全開時の重心位置Coを通る直線と、により挟まれる領域であって、前記回転中心Oの鉛直方向の下方位置を含む領域２４の範囲内にガススプリングの基端部固定位置Aを設定することができる。しかし、開閉カバーの構造や分析装置筐体の構造等の制約がない場合には、ガススプリングの基端部固定位置Aを開閉カバーの回転中心Oを含む鉛直方向の下方位置とすることが望ましい。これにより、最低限のガススプリングの静摩擦力により、任意の位置で開閉カバーを静止させることができ、使用者が開閉する際に要する力も最小限に留めることができる。
As an example, a case will be described in which the tip B of the gas spring is fixed at a position on a half line passing through the center of gravity C with the rotation center O of the opening / closing cover as a base point. If the center of gravity position of the open / close cover is fully closed is Cc, and the center of gravity position of the open / close cover is fully opened, Co, as shown in FIG. 11, the rotation center O of the open / close cover and the center of gravity position Cc of the open / close cover are fully closed. A region that is sandwiched between a straight line that passes through and a straight line that passes through the rotation center O of the open / close cover and the center of gravity position Co when the open / close cover is fully open, and within the range of the
上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜変形や修正を行うことが可能である。例えば、上記実施例２では、ガススプリングの弾性反力が変化した場合に、基端部固定位置Aを変化させる機構を設けることにより、再び開閉カバーを静止可能とするようにしたが、先端部固定位置Bを変化させる機構を設けることにより、再び開閉カバーを静止可能とするような構成にすることもできる。上述したように、先端部固定位置Bは、ガススプリングの反力ベクトルFbが、開閉カバーの全閉から全開の間のいずれの位置においてもベクトルOCよりも鉛直上方を向くような位置である限り、適宜設定することが可能である。 The above embodiment is merely an example, and can be appropriately modified and modified in accordance with the spirit of the present invention. For example, in the second embodiment, when the elastic reaction force of the gas spring is changed, a mechanism for changing the base end fixing position A is provided so that the opening / closing cover can be stopped again. By providing a mechanism for changing the fixing position B, it is possible to make the structure that the opening / closing cover can be stopped again. As described above, the tip fixing position B is a position where the reaction force vector Fb of the gas spring is a position that faces vertically upward from the vector OC at any position between the fully closed and fully opened state of the open / close cover. It is possible to set appropriately.
また、開閉カバーの回動に対して静摩擦力を有する静止補助機構を備えてもよい。これにより、カバー開閉機構の静止トルク値を大きくすることができ、開閉カバーをより一層安定して静止させることができる。このような静止補助機構は、例えば開閉カバーの回転軸にロータリーダンパーを設けることや、ガススプリングの基端部固定位置A及び／又は先端部固定位置Bに開閉カバーの回動と同期するガススプリングの回動に対して静摩擦力を有する機構を設けることにより構成することができる。 Moreover, you may provide the static assistance mechanism which has a static frictional force with respect to rotation of an opening / closing cover. As a result, the stationary torque value of the cover opening / closing mechanism can be increased, and the opening / closing cover can be stationary more stably. Such a stationary auxiliary mechanism is, for example, provided with a rotary damper on the rotation shaft of the opening / closing cover, or a gas spring synchronized with the rotation of the opening / closing cover at the base end fixing position A and / or the tip fixing position B of the gas spring. It is possible to configure by providing a mechanism having a static frictional force with respect to the rotation.
１０a、１０b、２３…ガススプリング
１１…シリンダ
１２…気体
１３…ピストン
１４…オリフィス
１５…オイル
１６…ロッド
１７…フリーピストン
２０…分析装置のカバー開閉機構
２１…筐体
２２…開閉カバー
２４…基端部固定可能範囲
10a, 10b, 23 ...
Claims (4)
b) 基端部が前記筐体に、先端部が前記カバーに取り付けられ、伸縮に対して所定の弾性
反力特性を有し、伸縮の双方向の外力に対して所定の静摩擦力を有するガススプリングであって、
前記回転軸に垂直な投影面において、前記先端部を、前記カバーの回転中心を基点とし、該カバーの重心位置を通る半直線の略直線上に固定し、前記基端部を、前記回転中心を通る鉛直線上の下方位置に固定したときに、
前記カバーが前記開口部の全体を覆う位置である該カバーの全閉位置から、前記回転中心と、前記全閉位置を基点として該カバーの回転角が最大となる位置である該カバーの全開位置までの全範囲において、前記カバーの回転に伴って変化する、カバーの自重に起因して生じる前記回転軸周りのカバートルク値と、前記ガススプリングの弾性反力により生じる前記回転軸周りのガススプリングトルク値との合計値が、前記ガススプリングの伸縮の双方向の外力に対する前記ガススプリングの静摩擦力から求められる前記回転軸周りの静止トルク値の範囲内となるようなガススプリングと、
を備えることを特徴とする分析装置のカバー開閉機構。 a) A cover that covers an opening located on the upper surface of the housing of the analyzer and opens and closes the opening by rotation around a horizontal rotation axis , the center of gravity of which is located above the rotation axis. A cover in which the range of rotation is regulated within a range to be positioned;
b) A gas having a base end portion attached to the casing and a tip end portion attached to the cover, having a predetermined elastic reaction force characteristic against expansion and contraction, and a predetermined static frictional force against bidirectional external force of expansion and contraction A spring ,
In perpendicular projection plane to the rotating shaft, the distal end portion, a base point to the center of rotation of the cover, is fixed on a substantially straight semi-straight line passing through the center of gravity of the cover, the base end portion, the center of rotation When fixed at a lower position on the vertical line passing through
From the fully closed position of the cover, which is the position where the cover covers the whole of the opening, to the position where the rotation angle of the cover is maximized with the rotation center and the fully closed position as a base point In the entire range up to the above, the cover torque value around the rotation axis caused by the weight of the cover, which changes with the rotation of the cover, and the gas spring around the rotation axis caused by the elastic reaction force of the gas spring A gas spring whose total value with a torque value is within a range of a static torque value around the rotation axis determined from a static friction force of the gas spring with respect to a bi-directional external force of expansion and contraction of the gas spring;
Cover opening mechanism of the analyzer, characterized in that it comprises a.
c) 前記基端部の固定位置を変化させる機構、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載の分析装置のカバー開閉機構。 Furthermore,
c) a mechanism for changing the fixing position of the base end,
The cover opening / closing mechanism of the analyzer according to claim 1, comprising:
d) 前記先端部の固定位置を変化させる機構、
を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の分析装置のカバー開閉機構。 Furthermore,
d) a mechanism for changing the fixed position of the tip,
The cover opening / closing mechanism of the analyzer according to claim 1 or 2, further comprising:
e) 前記カバーの回転に対する静摩擦力を生じさせる静止補助機構、
を備えることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の分析装置のカバー開閉機構。 Furthermore,
e) a static assist mechanism that generates a static frictional force against the rotation of the cover;
Characterized in that it comprises a cover opening and closing mechanism of the analyzer according to any one of claims 1 to 3.
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