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  工業力学応用

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すべての秘密がここにあります

[eg]の効果の秘密はどこに隠されているのでしょうか?
それは工業力学を応用した理想的な形状にあります。こんなキャップオープナー(ボトルオープナー)はいかがですか。

設計のプロが考えた理想の形! 工業力学を応用したオープナー

工業力学から生まれた高機能オープナー

設計屋が創るからには、中途半端はゆるされない!

●小さい力で効率よいオープナーはできないのか?

テコの原理は最終的には必要となるがそれだけでは大きくなってしまい、何よりキャップを押さえつける方法とは異なる。
検討初期は、工具系の万能レンチや水道管補修用レンチなどをヒントに小型化ながら締め付け力を増幅させるアイデアを取り入れていました。

※キャップを開けるには、キャップを押さえつける力が重要であることは、
プロローグにて説明させていただきました。

初期力学応用オープナー検討

キャップを開けるにはキャップを押さえつける力が重要!(プロローグ)

くさび効果でキャップを押さえつける力をなくす!

●くさびを用いて簡単に木材を割ったりできるのもくさびの接線角が小さく、縦の弱い力を横方向の強い力に変換できるからです。

この力を利用し、キャップを開ける力を最小限の握力で何倍もの押し付け力に変えることを実現しました。
しかし、多くのキャップサイズに対応するにはまだまだコンパクト設計への課題が残ります。

くさび効果
くさび効果を使った初期型

アンモナイトのもつ対数螺旋(らせん)に注目!

小型化への模索の中、アンモナイトのもつ対数螺旋に注目しました。
対数螺旋を応用すれば、くさび効果を高めるために必要な接線角(頂角)の小角度化が実現できます。通常この角度は小さいほど効果が得られますが、マルチキャップ対応するには大きくなってしまうデメリットがあります。

コンパクトながらマルチキャップ対応でくさび効果も高いという理想の形を実現しました。

さらに、その接線角をどのキャップにおいても同じに保てる設計を行うことにより安定した使用感をもっていただくことができました。

最後の難関は、キャップを回転させるところです。
せっかく、くさび効果により押さえつける力を増幅させる条件が揃っても、くさびをくい込ませる力が必要です。
その力を回転させる力を利用して増幅させることが重要になってきます。

アンモナイトのもつ対数螺旋(らせん)に注目

特殊ゴムによる摩擦力とくさび効果バランス!

キャップをグリップさせるには摩擦力のあるゴム材が有効ですが、片面にしかゴムがないことにお気づきでしょうか?
両側がゴムならもっと固定されそうですが、実はそれが大きな間違いです。
両側がゴムでは、杭(キャップ)をくい込ませるのにゴムで反発してしまい、くい込まずくさび効果が半減してしまいます。
そこで片側のみ摩擦抵抗の少ない壁として、「ねじり込ます」のです。この「ねじり込ます」力がキャップを回転させる力なのですが、片側のゴム材により力を使わずねじり込ませることが可能になります。

このゴムは特殊ゴムで材質、形状、厚み、硬度、表面処理、成型条件などにより、摩擦力、耐磨耗性、環境対応性、引裂き性、使用感などが変化するため、数多くの設計計算、試作、検証を繰り返し選定した特殊ゴムが必要となります。

くさび効果のさらなる増幅
特殊ゴムによる摩擦力 × 摩擦抵抗の少ない壁
特殊ゴムによる摩擦力とくさび効果バランス