押したら芯が出てきて、もう一度押すと芯が引っ込む「ノック式のボールペン」。
周囲を見渡せば、どこかに転がっているくらい身近なものだと思います。
小さな筐体にあの「一回押したら出てきて、もう一度押すと引っ込む機構」が入っているわけですが、どのような仕組み・構造なのかがとても気になりました。
ということで、色々と調査してみました。
わかりやすい資料もたくさん見つかったので、まとめておきたいと思います。
ノック式ボールペンの仕組み・構造・機構
構造が良くわかる動画があったので紹介します。
動画は英語ですので、日本語テキストで内容を補足しておきます。
ノック式ボールペンの仕組みと構造がわかる動画
そして、どの程度引っ込むかをコントロールしているのが、プランジャー側（ペン先と逆側)の機構ですね。
シンプルながらよくできた仕組みだと思います。
1:20あたりから本格的な説明がはじまります。
英語がわからなくても、アニメーションだけで理解できるほどわかりやすいです。
CAM body、plunger、stop memberの3つの部品が重要な役割を果たしており、ここがこの機構のコアとなる部分ですね。
・CAM bodyは回転&スライド&上下運動
・plungerは回転はせず上下直線運動のみ
・stop memberは圧入されたプラスチックチューブの一部なので動かない
上記を頭に入れつつ、動画をみるとイメージしやすいです。
4色ボールペンの仕組みと構造がわかる動画
上記2つの単色は、カチカチおしてCAM bodyが回転し続ける構造でしたが、これは違いますね。
色変更の際、他の色を押し込むことで現在の色のロックが外れる構造になっているようですね。
ノック式ボールペンの仕組みと構造が分かる3Dデータ
An accurate model of a retractable ballpoint pen (biro).
Internals fully modelled, dimensions measured from the real object.
Grabcadに、実物製品から寸法を測って中身もモデリングした人がいました。
こちらの3Dモデルをのぞいてみました。
圧縮コイルバネは、無負荷状態の自由高さで使う設計はNGなので、当たり前ですが先の方はこのような突起2箇所で圧縮ばねを常時負荷のかかる状態にしているように見えますね。
機構のコアとなる側は、こんなイメージ。
ノック式ボールペンの仕組み・構造のまとめ
- ペン先の方には圧縮ばねを配置。芯を引っ込める方向に力をかけている
- CAM body、Plunger、Stop memberの3要素が肝
- 4色ボールペンは、他の色の部品との関係性をうまく使えるので、また違った構造になっている
シンプルだけど、よくできているなーと思いました。
いつも思うのですが、こういうのって見れば理解できますが、最初に考えた人は凄いよなーと思います。
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