CN104565701A - 负载支承机构 - Google Patents
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Abstract
实现一种以薄型且简单的构造将物品以能够位移到希望位置的方式支承的机构。负载支承机构(1)包括具有固定凸轮(8)的固定支承部(2)、承受负载并且能够垂直地移动的可动支承部(3)、设于可动支承部的水平方向的凸轮槽(13)、能够沿凸轮槽水平移动的凸轮从动件构件(15)、夹设于应支承负载的固定支承部与可动支承部之间的第1弹簧(4)、以及将凸轮从动件构件沿水平方向偏压而按压于固定凸轮的固定凸轮面(9)的第2弹簧(18)。固定凸轮的向凸轮从动件的反作用力根据可动支承部的高度位置的不同包含垂直方向的成分,该垂直方向成分辅助或者削减弹簧上推负载的力。固定凸轮面的凸轮形状被设为作用于凸轮从动件圆周上的负载、第1及第2弹簧的弹簧力、以及来自固定凸轮的反作用力平衡。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于支承各种物品等的负载的支承机构,特别涉及一种将对象物品支承于希望的位置并且将其能够位移地支承的负载支承机构。
背景技术
以往以来,为了将计算机、电视的显示装置、OA机、作业台的顶板、重物等的物品在希望的位置且能够升降地支承,提出有各种支承机构。例如,已知有能够将显示装置上下移动并以一定的支承力对其进行定位的显示装置支承机构(例如,在日本专利,特开2002-215055号公报、特开2002-303304号公报中公开)。
日本特开2002-215055号公报所记载的显示装置支承机构包括至少一个凸轮、至少一个凸轮从动构件、弹簧等的能量存储构件、用于安装显示装置的移动体、以及将凸轮从动构件连结于移动体并摆动自如的臂构件。对于该显示装置支承机构,若移动体沿所固定的基台移动,则弹簧在凸轮的作用下压缩/伸长。该弹簧的弹簧力在凸轮面的作用下被转换成对凸轮从动构件的反作用力,该反作用力所包含的向移动体的移动方向的第1反作用力成分经由臂构件产生向移动体以及显示装置的支承力。
根据日本特开2002-215055号公报,凸轮的形状被设计为恒定地保持向移动方向的第1反作用力成分。利用这样的弹簧与凸轮形状的组合,将对移动中的移动体以及显示器向其移动方向偏压的力保持为大致恒定。因而,若用手对移动体或者显示装置施加微小的力,则能够简单地移动显示装置,若解除所述力,则移动体以及显示装置被定位于新的支承位置。此外,在专利文献1中公开了一种调节机构,该调节机构用于使凸轮绕轴旋转而调节凸轮间的间隔、从而调节施加于显示装置支承机构的可变负载。
而且,在日本特开2002-303304号公报中记载了一种同样用于对作用于移动体以及显示装置的大致恒定的支承力进行调整的另一力调节机构。该力调节机构通过使将凸轮从动件(辊)按压于凸轮的引导面的板簧的有效长度以及预张力变化,能够在显示装置支承机构中支承各种重量的负载。
另外,为了以大致恒定的弹簧作用力支承导管等的负载,已知有如下悬吊装置(例如,参照美国专利第4613119号公报),该悬吊装置包括用于对负载进行悬吊支承的主弹簧机构和用于补偿主弹簧机构的作用力的变化的附加弹簧机构。主弹簧机构被从外插入垂直的套筒内,并且具有上下方向的主弹簧,该主弹簧夹设于固定在该套筒的上端的上侧的头构件与固定于外壳的下侧的弹簧座之间,利用该主弹簧的朝上作用力而支承作用于套筒的下端的朝下的负载。
附加弹簧机构左右对称地各配置有一对设于头构件的凸轮从动件、以摆动自如的方式安装于外壳的凸轮臂及一体地形成于该凸轮臂的凸轮面、以及将凸轮臂向水平方向偏压而使凸轮面按压于凸轮从动件的附加弹簧。负载作用下的套筒的上下方向的位移靠凸轮从动件沿弯曲的凸轮面的滚动而抵消,以便该位移作用下的主弹簧的作用力的变化被附加弹簧的作用力抵消。
发明内容
发明要解决的课题
出于实用上的观点,这种物品支承机构优选的是构造简单、部件数量少,小型并且轻型地构成。除此之外,特别是在支承通常沿壁面配置的电视等的显示装置的情况下,伴随着显示装置的轻薄化,要求支承机构自身的装置的轻薄化即进深尺寸的小型化。
然而,在日本特开2002-215055号公报、特开2002-303304号公报所记载的显示装置支承机构中,能量存储构件的螺旋弹簧的轴向的配置为与显示装置的移动方向大致正交的方向,并仅利用螺旋弹簧的弹簧力来支承移动体以及显示装置。并且,产生支承移动体及显示装置的力的部分并非凸轮面对凸轮从动构件的全部反作用力,而仅是移动体的移动方向的第1反作用力成分。
因此,作为能量存储构件,需要能够发挥相比于应支承的移动体及显示装置的重量大得多的弹簧力的大型的螺旋弹簧。并且,该螺旋弹簧配置于凸轮的前侧以及/或者背后。而且,对移动体的支承力自凸轮从动构件经由摆动自如的臂构件而被传递。因此,为了支承大型大重量的显示装置,例如像日本特开2002-215055号公报、特开2002-303304号公报的图4A等所记载那样,必须使用厚且坚固的较大的臂构件。其结果是,日本特开2002-215055号公报、特开2002-303304号公报的显示装置支承机构因装置整体尤其在进深方向大型化而难以实现轻薄化。另外,由于其构造复杂,因此不能容易地实现装置的小型化、轻型化。
而且,对于日本特开2002-215055号公报、特开2002-303304号公报所记载的显示装置支承机构,移动体以及显示装置的支承力仅靠对凸轮从动构件偏压的弹簧与凸轮形状的组合而确定,因此在这些文献所公开的力调节机构中,在显示装置的重量较大地变化的情况下,存在不能充分地应对的隐患。因此,为了支承重量大且不相同的显示装置,可能需要替换弹簧与凸轮或更换支承机构自身。其结果是,必须针对每个所支承的对象物品的重量而准备各个支承机构或者构成部件,产生了价格升高的问题。
美国专利第4613119号公报所记载的悬吊装置只不过是用于将导管稳定地支承于预先确定的恒定的高度位置的缓冲机构。因此,不能使导管等移动到希望的高度位置并且将其以静止于该高度位置的状态进行支承。
另外,最近的显示装置因画面进一步变大存在变重的趋势。因此,对物品支承机构要求进一步能够承受高负载的构造。
本发明是鉴于上述问题而做出的,其目的在于提供一种能够将物品等的负载以静止的状态并且以能够位移的方式进行支承的负载支承机构,并且该负载支承机构的构造相对较简单、部件数量较少,能够容易地实现小型化,特别是进深尺寸较小的轻薄化。
而且,除了上述目的之外,本发明的目的还在于提供一种具有能够承受高负载的足够的强度的负载支承机构。
解决课题的技术方案
本发明的负载支承机构的特征在于,包括:
固定支承部;
可动支承部,其用于承受负载,能够相对于固定支承部沿规定的方向在规定的范围内移动;
固定凸轮,其设于固定支承部,并具有固定凸轮面;
凸轮槽,其设于可动支承部,具有彼此相对的第1可动凸轮面与第2可动凸轮面,并沿与可动支承部的移动方向交叉的方向延伸;
凸轮从动件,其与第1可动凸轮面或者第2可动凸轮面接触,并且能够在凸轮槽内沿该凸轮槽移动;
第1弹簧,其夹设于固定支承部与可动支承部之间,以便支承所述负载;以及
第2弹簧,其将凸轮从动件向固定凸轮面偏压;
固定凸轮面的对凸轮从动件的反作用力包括在可动支承部能够移动的规定的范围内根据该可动支承部位置的不同而产生的沿可动支承部的移动方向的第1方向的成分和至少与可动支承部的移动方向正交的第2方向的成分,
固定凸轮面具有作用于凸轮从动件圆周上的所述负载、第1弹簧的作用力、固定凸轮面的对凸轮从动件的反作用力以及第2弹簧的作用力在可动支承部的能够移动的规定的范围内平衡的凸轮形状。
在这种结构中,在作用于凸轮从动件圆周上的力处于平衡状态时,在可动支承部的移动方向上,所述负载、第1弹簧的作用力、以及固定凸轮面的反作用力的第1方向的成分平衡。因此,可动支承部无需使用其他构成要素或者外力,就能够保持在希望的位置支承负载的状态。
这里,“平衡”在本申请说明书中指的是在几个外力作用于某物体或者构件(例如,凸轮从动件)时,它们的合力为0,其结果是,该物体或者构件处于静止状态。另外,在作用于该某物体或者构件的外力中,除了所述某物体或者构件自身的负载即自重、还包括在该某物体或者构件与其他物体或者构件之间产生的摩擦力,在对该某物体或者构件作用所述外力的其他物体或者构件中产生的摩擦力、阻力等。在实际使用中,在将所述某物体或者构件以及其他物体或者构件的重量加入作用于凸轮从动件圆周上的所述力时,这些摩擦力等在大于或等于它们的合力的情况下能够作为将所述某物体或者构件保持于静止位置的力发挥作用。
在支承并移动负载的可动支承部与具有固定凸轮的固定支承部之间仅存在第1弹簧与凸轮从动件,负载与第1弹簧的弹簧力之差的力在两者之间自可动支承部的凸轮槽经由凸轮从动件被直接传递,因此能够将第2弹簧的作用力有效地应用于负载的支承,并且能够以较少的部件数量、更小型并且简单的结构实现构造方面较高强度。
由于第1弹簧的作用力根据其位移而变动,因此根据可动支承部的位置的不同小于、大于或等于负载。根据本发明,在所述力沿可动支承部的移动方向处于平衡状态时,固定凸轮面的反作用力的第1方向的成分在第1弹簧的作用力小于负载的情况下向着辅助该第1弹簧的作用力的方向发挥作用,在第1弹簧的作用力大于负载的情况下向着减少该第1弹簧的作用力的朝向发挥作用。因此,可动支承部能够以支承负载的状态在其能够移动的规定范围内将该负载保持于希望的位置、并且能够以较小的力简单地使其移动。
在某一实施方式中,负载支承机构由多个支承机构构成,该多个支承机构分别具备固定支承部、可动支承部、第1弹簧、第2弹簧、凸轮从动件、固定凸轮以及凸轮槽,多个支承机构共用各个固定支承部以及可动支承部。由此,负载的负担分散于多个支承机构,因此易于均衡地支承更大的负载、更重的物品。另外,通过共用固定支承部以及可动支承部,从而能够以更大面积承受负载,从而能够支承更长更大的物品等。
在另一实施方式中,负载支承机构由第1支承机构与第2支承机构构成,该第1支承机构与第2支承机构分别具备固定支承部、可动支承部、第1弹簧、第2弹簧、凸轮从动件、固定凸轮以及凸轮槽,第1支承机构与第2支承机构共用各个固定支承部、可动支承部以及第2弹簧,并在可动支承部的移动方向上左右对称地配置。由此,即使是更大的负载,也能够利用第1支承机构与第2支承机构左右均衡地进行支承,能够更稳定地将可动支承部保持于希望的静止位置并且使其移动。
另外,在另一实施方式中,固定支承部在可动支承部的移动方向的两侧分别具有外框部分,可动支承部的两侧部被该外框部分向所述移动方向引导。可动支承部的两侧部如此被固定支承部的外框部分引导,从而支承于该外框部分,因此能够提高可动支承部以及负载支承机构的整体的构造强度。
在某一实施方式中,可动支承部具有向与其移动方向正交的朝向延伸的支承构件,凸轮槽设于该支承构件,第2弹簧是安装于该支承构件之外或之内而将凸轮从动件向支承构件的延伸方向偏压的压缩螺旋弹簧。由此,能够利用构成可动支承部的一部分的支承构件支承第2弹簧,并且无需设置追加的构件就能够防止第2弹簧可能因其压缩位移而产生的弯曲,能够减少部件数量并且进一步简化装置整体的构造。
在另一实施方式中,凸轮槽自支承构件的一端附近朝向相反侧延伸,第2弹簧将凸轮从动件朝向支承构件的所述一端偏压。由此,能够更大地设定使凸轮从动件抵接于固定凸轮面并且能够移动的范围。结果,能够更大地获取第2弹簧的作用力的变动宽度、进而更大地获取固定凸轮的反作用力以及其第1方向成分的变动幅度,能够相应地维持所述力的平衡状态并且能够扩大可使可动支承部移动的范围。
在又一实施方式中,凸轮从动件由沿弹簧支承构件的前后方向贯穿凸轮槽的第1凸轮从动件构件和分别设于自凸轮槽突出的第1凸轮从动件构件的前后两端的前后一对第2凸轮从动件构件构成,固定凸轮由使各个第2凸轮从动件构件抵接的前后一对固定凸轮构件构成。由此,自固定凸轮作用于凸轮从动件的力沿第1凸轮从动件构件的轴向均衡地前后分散,稳定地将凸轮从动件保持于凸轮槽,因此较为方便。
而且,由于在弹簧支承构件与前后的固定凸轮构件之间不存在其他构成要素,因此能够缩短第1凸轮从动件构件的轴向长度,从而能够消除来自固定凸轮构件的反作用力所导致的过度挠曲、变形、折损等的隐患。对于固定凸轮,利用自凸轮从动件承受的力的分散减小了各固定凸轮构件的负担,因此能够进一步使它们薄板化。如此能够缩短第1凸轮从动件构件的轴向长度,使固定凸轮构件薄板化,从而能够实现装置整体的轻薄化、轻型化。
另外,在另一实施方式中,第1弹簧与第2弹簧被配置为在沿与可动支承部的移动方向正交的朝向俯视时彼此至少局部重叠。利用这种配置,能够进一步减小负载支承机构的进深尺寸、即进一步设计为薄型。
附图说明
图1是表示本发明的负载支承机构的基本结构的主视图。
图2是图1的II-II线的向视图。
图3是说明第2凸轮从动件处于固定凸轮面的第1区域S1的状态下的主要部分之间的关系的图。
图4是第2凸轮从动件处于固定凸轮面的第2区域S2的、与图3相同的说明图。
图5是第2凸轮从动件处于固定凸轮面的第3区域S3的、与图3相同的说明图。
图6是应用了本发明的物品支承装置的实施方式的立体图。
图7是图6的实施方式的分解立体图。
图8是支承框架部处于最上位置的物品支承装置的主视图。
图9A是自上方观察一个凸轮从动件构件而看到的、图8的局部放大纵剖视图。
图9B是省略表示固定凸轮构件的、图9的IX-IX线的向视图。
图10是表示支承框架部的下侧的下部框架及第2弹簧的放大图。
图11是自上方俯视支承框架部的局部放大图。
图12是表示图8的固定凸轮面以及凸轮从动件构件的局部放大图。
图13是支承框架部处于中间位置的、与图8相同的主视图。
图14是表示图12的固定凸轮面以及凸轮从动件构件的局部放大图。
图15是支承框架部处于最下位置的、与图8相同的主视图。
图16是表示图15的固定凸轮面及凸轮从动件构件的局部放大图。
图17是表示固定凸轮面的上端附近的局部放大图。
图18是表示固定凸轮面的下端附近的局部放大图。
图19是表示本实施方式的制动机构的局部放大立体图。
图20是图19的制动机构的主视图。
图21是表示上升时的制动机构的解除动作的主视图。
图22是表示下降时的制动机构的解除动作的主视图。
图23是自物品支承装置的背面侧观察速度限制器机构而看到的局部剖切放大图。
图24A以及图24B分别是离心制动机构在非工作时以及工作时的局部剖切放大主视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。另外,在附图中,对于在整个本说明书中类似的构成要素标注相同的参照附图标记来进行表示。
图1以及图2示意性地表示本发明的负载支承机构的基本结构。如该图所示,负载支承机构1包括设置于例如地板或台上的固定支承部2、承受物品的负载的可动支承部3、以及由例如拉伸螺旋弹簧构成的第1弹簧4。例如电视的显示装置即物品A能够利用设于可动支承部3上的安装支承件5安装并支承于负载支承机构1的前面侧。
在本实施方式中,固定支承部2具有由垂直的左右的纵框构件6a、6b和水平架设于所述两纵框构件的上端之间的横框构件7构成的外框构造。在一个纵框构件6a一体地设有自其上下方向中央附近延伸至下端附近的固定凸轮8。
固定凸轮8具有固定凸轮面9,该固定凸轮面9朝向另一个纵框构件6b侧即在图1中向右呈凸状,并且以其切线方向的斜率自上端至下端在整个长度上或者局部地变化的方式弯曲。优选的是,如图2所示,在纵框构件6a的前后侧部分别前后对称地各设有一对固定凸轮8、8以及固定凸轮面9、9。
在本实施方式中,可动支承部3具有由在固定支承部2的纵框构件6a、6b之间水平延伸的上侧横框构件10a以及下侧的横框构件10b和垂直的左右的纵框构件11a、11b构成的矩形框构造。纵框构件11a、11b被设为能够沿固定支承部2的各纵框构件6a、6b内侧的引导件12a、12b上下移动。由此,可动支承部3以安装物品A的状态被所述引导件引导,从而关于固定支承部2能够沿上下方向移动。
第1弹簧4的上端4a固定于固定支承部2的横框构件7,并且下端4b固定于可动支承部3的上侧的横框构件10a,沿垂直方向伸缩而在垂直方向上产生朝上的作用力FA。利用该第1弹簧4的作用力FA将可动支承部3以及物品A能够沿垂直方向位移地支承。
而且,在可动支承部3上作为与该可动支承部一起移动的可动凸轮设有凸轮槽13,该凸轮槽13沿前后方向贯穿下侧的横框构件10b,并且沿与所述可动支承部的移动方向正交的方向即水平方向延伸。凸轮槽13具有彼此相对且平行的上侧朝下的第1可动凸轮面14a与下侧朝上的第2可动凸轮面14b。
在凸轮槽13中设有凸轮从动件构件15。凸轮从动件构件15具有笔直的杆形状或者圆管形状的第1凸轮从动件16和辊状的第2凸轮从动件17、17,该第1凸轮从动件16沿前后方向贯穿凸轮槽13且剖面呈圆形,该辊状的第2凸轮从动件17、17分别设于自所述凸轮槽向前后突出的第1凸轮从动件16的前后两端。
第1凸轮从动件16能够在外周面与第1以及/或者第2可动凸轮面14a、14b接触,并且能够在凸轮槽13内沿该凸轮槽左右移动。第2凸轮从动件17优选的是能够在第1凸轮从动件16的所述两端转动自如,并被配置为分别与对应的固定凸轮8的固定凸轮面9抵接。
在可动支承部3的下侧的横框构件10b的外部安装有由压缩螺旋弹簧构成的第2弹簧18。第2弹簧18的固定凸轮8侧的端部18a被固定于第1凸轮从动件16,并且相反侧的端部18b被固定于横框构件10b的与固定凸轮8相反一侧的适当的位置。第2弹簧18被设为在第2凸轮从动件17始终被按压于固定凸轮面9的状态下对凸轮从动件构件15偏压。
此时,第2弹簧18的作用力FB如后述那样通过固定凸轮面9的倾斜产生针对第2凸轮从动件17在垂直方向上朝上或者朝下的力。另外,第2弹簧18因横框构件10b的存在而始终被笔直地保持为不弯曲地被压缩的状态。
在本实施方式中,凸轮槽13自横框构件10b的固定凸轮8侧的端部附近朝向相反的一侧延伸。由此,能够尽量大地设定凸轮从动件构件15一边使第2凸轮从动件17抵接于固定凸轮面9一边能够沿水平方向移动的范围即水平行程。因此,能够进一步广泛地获取可将第2弹簧18的作用力FB用于第2凸轮从动件17对固定凸轮面9的按压的范围。
在将物品A支承于负载支承机构1时,物品A的负载W使第1弹簧4朝下伸长,且该力经由可动支承部3而传递,起到利用凸轮槽13的朝下的第1可动凸轮面14a下压凸轮从动件构件15的作用。另一方面,第1弹簧4的作用力FA同样经由可动支承部3而传递,起到利用凸轮槽13的朝上的第2可动凸轮面14b上推凸轮从动件构件15的作用。
通过如所述那样构成,根据图2可知,第1弹簧4与第2弹簧18能够配置为在与可动支承部3的移动方向正交的平面即水平面上至少上下局部重叠。利用这样的配置,在将负载支承机构1在实际的装置中实现时,能够进一步减小其进深尺寸即能够进一步设计为薄型。这在所支承的负载变大从而对第1弹簧4以及/或者第2弹簧18要求较大的作用力、导致这些弹簧大型化的情况下也是有利的。
在其他实施方式中,对于第1弹簧4,能够取代拉伸螺旋弹簧而使用压缩螺旋弹簧,以上推可动支承部3的方式配置于其下侧。此外,在其他实施方式中,除了图1的第1弹簧之外,还能够追加压缩螺旋弹簧,以便在可动支承部3的下侧对其进行上推。无论在哪个情况下,在实际装置化时,都能够进一步较小地设计其进深尺寸。
在本实施方式中,如图2所示,固定凸轮8与第2凸轮从动件17分别沿第1凸轮从动件16的轴向设有两个,并分别被设为隔着下侧的横框构件10b成为前后对称的一对。利用这样的配置,自固定凸轮8作用于凸轮从动件构件15的力沿第1凸轮从动件16的轴向均衡且前后对称地分散,因此所述第1凸轮从动件难以产生挠曲或变形而优选。利用这种力的分散减小了各个固定凸轮8的负担,因此能够进一步薄板化。由此,能够实现装置整体的轻薄化、轻型化。
而且,对于第1凸轮从动件16,由于来自各固定凸轮8的按压力分别集中于抵接位置并且以相同的朝向发挥作用,因此若其轴向长度过长,则存在产生过度的挠曲、变形、或者折损的隐患。在本实施方式中,由于在设有凸轮槽13的横框构件10b与固定凸轮8之间部不存在其他构成要素,因此能够缩短第1凸轮从动件16的轴向长度是有利的。
另外,固定凸轮面9的与第2凸轮从动件17抵接的范围根据其位置的不同而分为如下三个区域。第1区域S1是固定凸轮面9的与所述第2凸轮从动件的接点处的法线方向在水平方向上朝上的区域。第2区域S2是固定凸轮面9的与所述第2凸轮从动件的接点处的法线方向实质上为水平方向的区域。换言之,第2区域S2中,固定凸轮面9的与所述第2凸轮从动件的接点处的切线方向实质上为垂直。这里,实质上的意思包含如下情况,虽然相比于完全水平方向稍微朝上或者朝下,但其程度小到在本发明的作用效果或者本实施方式的动作或功能方面能够被忽略,能够被视为水平方向。另外,第3区域S3是固定凸轮面9的与所述第2凸轮从动件的接点处的法线方向在水平方向上朝下的区域。
在图1、图2中,载置物品A的可动支承部3在第2凸轮从动件17处于固定凸轮面9的第1区域S1内的上方位置静止。在该位置下,第1弹簧4的位移量较小,其弹簧力FA的大小小于负载W。图3示意性地示出在该静止位置处作用于由凸轮从动件构件15、可动支承部3以及固定凸轮8构成的系统的力的平衡状态。
另外,为了简化说明,省略了可动支承部3、第2弹簧18以及凸轮从动件构件15的负载、还有固定支承部2的引导件12a、12b与可动支承部3的纵框构件11a、11b之间的摩擦力、第1凸轮从动件16与凸轮槽13之间的摩擦力、以及第2凸轮从动件17与固定凸轮8之间的摩擦力。不言自明的是,在实际的设计中这些要素是必须考虑的。
此时,在将所述可动支承部、第2弹簧以及凸轮从动件构件的负载即重量加入作用于由所述凸轮从动件构件、可动支承部、固定凸轮构成的系统的力时,只要这些合力小于或等于在所述引导件与纵框构件之间的摩擦力、第1凸轮从动件与凸轮槽之间的摩擦力、以及所述第2凸轮从动件与固定凸轮弹簧之间产生的摩擦力,就会保持所述平衡状态。利用这些摩擦力能够使可动支承部3在以所述平衡状态静止于某位置时保持在该静止位置。
作为如此将所述可动支承部保持于静止位置的力,例如在第1凸轮从动件16与第2凸轮从动件17之间设有扭矩限制器的情况下,可以考虑利用该扭矩限制器作用于所述两凸轮从动件之间的力。另外,在用橡胶等的摩擦系数较大的材料构成第2凸轮从动件17与固定凸轮面9的接触面的情况下,也可通过在该橡胶面与所述固定凸轮面之间作用的摩擦力而获得该静止位置保持力。
通常,弹簧常量k的螺旋弹簧的弹簧力F关于所述螺旋弹簧的轴向的位移x(从弹簧的自由长度即无负载状态的长度的位移:这里,以压缩方向为正)用F=k·x表示。在可动支承部3的上限位置,为了能够在静止状态下支承物品A,第1弹簧4在从自由长度预先伸长规定的初始位移量xA0的状态下已朝向垂直方向上方发挥了初始弹簧力(FA0=kA·xA0),同时,第2弹簧18同样在从自由长度预先被压缩规定的初始位移量xB0的状态下已朝向垂直方向上方发挥了初始弹簧力(FB0=kB·xB0)。
在图3中,在第1凸轮从动件16与凸轮槽13之间,在第1凸轮从动件16与第1可动凸轮面14a的接点Pa处,物品A的负载W经由可动支承部3自所述第1可动凸轮面垂直朝下地作用于所述第1凸轮从动件。在该状态下,理想的是假定第1凸轮从动件16不仅在与所述第1可动凸轮面之间能够传递力地抵接,在与第2可动凸轮面14b之间也能够传递力地抵接。在该情况下,在它们的接点Pb,认为第1弹簧4的作用力FA垂直朝上地作用于所述第1凸轮从动件。
实际上,难以在这样的理想状态下将第1凸轮从动件16与第2可动凸轮面14b能够传递力地抵接,在该情况下,在它们的接点Pb不存在相互作用的力。此时,在接点Pa,正好等价于自第1可动凸轮面14a对第1凸轮从动件16垂直朝下地作用自物品A的负载W减去第1弹簧4的作用力FA而得的大小的力Fv。无论在哪个情况下,实质上自凸轮槽13对第1凸轮从动件16垂直朝下地作用自物品A的负载W减去第1弹簧4的作用力FA而得的大小的力Fv。
在第2凸轮从动件17与固定凸轮面9的接点Pc,自所述第2凸轮从动件向所述固定凸轮面按压的按压力和自所述固定凸轮面沿其法线方向作用的反作用力Rc相平衡。自所述第2凸轮从动件向所述固定凸轮面按压的按压力为第2弹簧18的作用力FB和如所述那样垂直朝下地作用于第1凸轮从动件16的力Fv的合力。所述固定凸轮面的反作用力Rc具有朝上的垂直方向成分Rcl和水平方向成分Rc2。
在所述第2凸轮从动件在所述固定凸轮面上的某一位置静止时,在负载W、第1弹簧4的弹簧力FA、以及反作用力Rc的垂直方向成分Rc1之间,对于力的作用方向以垂直方向朝上为正,理论上来说以下的关系始终成立。
W+FA+Rc1=0
另外,在实际的设计中,即使如所述那样在各构件之间产生摩擦力,该关系式所表示的合力并非0而是具有微小的值,只要该合力小于所述各构件间的摩擦,就会保持平衡状态。
在第2弹簧18的作用力FB与反作用力Rc的水平方向成分Rc2之间,对于沿水平方向作用力的方向,以图中朝右为正,理论上来说以下的关系始终成立。
FB+Rc2=0
因此,反作用力Rc的水平方向成分Rc2的大小与第2弹簧18的作用力FB相等。根据该作用力FB的大小确定反作用力Rc的大小、进而确定垂直方向成分Rcl的大小。
在图3的情况下,由于第1弹簧4的弹簧力FA的大小小于负载W,因此通过施加自所述固定凸轮面朝上作用的反作用力Rc的垂直方向成分Rc1作为辅助力,实现了在垂直方向上与负载W之间的平衡。若在该状态下压下或上推可动支承部3,则该力被附加于负载W或者弹簧力FA,所述平衡被破坏,因此能够以相对较小的力简单地使物品A升降。
若使可动支承部3升降,则凸轮从动件构件15一边以第1凸轮从动件16沿着凸轮槽13并且第2凸轮从动件17沿着固定凸轮面9的方式在左右方向上位移,一边向下方或者上方移动。在所述第2凸轮从动件处于所述固定凸轮面的第1区域S1的范围内的期间,反作用力Rc的朝上的垂直方向成分Rc1进行辅助以使第1弹簧4的弹簧力FA与负载W平衡。
在第1区域S1的范围内,若可动支承部3下降而第1弹簧4的位移变大,则与其对应地弹簧力FA增大,伴随于此,反作用力Rc的垂直方向成分Rcl的辅助力也将变小。因此,固定凸轮面9的切线方向相对于垂直方向的斜率向下方越靠近第2区域S2越小。
另一方面,随着第2凸轮从动件17因可动支承部3的下降而使固定凸轮面9向下方移动,第2弹簧18的压缩位移变大,弹簧力FB增大。伴随于此,自所述第2凸轮从动件向所述固定凸轮面按压的按压力增大、进而反作用力Rc增大。优选的是,除了第1弹簧4的弹簧力FA的变化之外还考虑第2弹簧18的弹簧力FB的变化来确定固定凸轮面9的斜率,以使反作用力Rc的垂直方向成分Rc1带来的辅助力达到最佳。
图4示意性地示出自图1的上方位置下压载置有物品A的可动支承部3、在可动支承部3如图1中虚线所示那样静止于第2凸轮从动件17处于固定凸轮面14的第2区域S2内的中间位置时作用于由凸轮从动件构件15、可动支承部3、固定凸轮8构成的所述系统的力的平衡状态。同样,为了简化,省略可动支承部3、第2弹簧18以及凸轮从动件构件15的负载、还有固定支承部2的引导件12a、12b与可动支承部3的纵框构件11a、11b之间的摩擦力、第1凸轮从动件16与凸轮槽13之间的摩擦力、以及第2凸轮从动件17与固定凸轮8之间的摩擦力而进行说明。
在该情况下,在第1凸轮从动件16与凸轮槽13之间,第1弹簧4的弹簧力FA与负载W实质上在垂直方向上平衡。因此,弹簧力FA无需基于来自固定凸轮面9的反作用力Rc的辅助力。
在第2凸轮从动件17与固定凸轮面9的接点Pc,来自固定凸轮面14的反作用力Rc与自第2弹簧18作用于所述第2凸轮从动件的作用力FB平衡,且不具有垂直方向成分。在该状态下,若下压或上推可动支承部3,则该力被附加于负载W或者弹簧力FA,所述平衡被破坏,因此能够以相对较小的力简单地使物品A升降。
进一步下压载置有物品A的可动支承部3,如图1中虚线所示,使其静止于第2凸轮从动件17处于固定凸轮面9的第3区域S3内的下方位置。此时,第1弹簧4的位移进一步增大,其弹簧力FA的大小变得大于负载W。
图5示意性地示出在该静止位置作用于由凸轮从动件构件15、可动支承部3、固定凸轮8构成的所述系统的力的平衡状态。同样,为了简化,省略可动支承部3、第2弹簧18以及凸轮从动件构件15的负载、还有固定支承部2的引导件12a、12b与可动支承部3的纵框构件11a、11b之间的摩擦力、第1凸轮从动件16与凸轮槽13之间的摩擦力、以及第2凸轮从动件17与固定凸轮8之间的摩擦力而进行说明。
在该图中,在第1凸轮从动件16与凸轮槽13之间,在第1凸轮从动件16与第2可动凸轮面14b的接点Pb,第1弹簧4的作用力FA垂直朝上地作用于所述第1凸轮从动件。在该状态下,理想的是假定第1凸轮从动件16不仅在与所述第2可动凸轮面之间能够传递力地抵接,在与第1可动凸轮面14a之间也能够传递力地抵接。在该情况下,在它们的接点Pa,认为物品A的负载W经由可动支承部3垂直朝下作用于所述第1可动凸轮面。
实际上,难以在这样的理想状态下将第1凸轮从动件16与第1可动凸轮面14a能够传递力地抵接,在该情况下,在它们的接点Pa不存在相互作用的力。此时,在接点Pb,正好等价于自第2可动凸轮面14b对第1凸轮从动件16垂直朝上地作用自第1弹簧4的作用力FA减去物品A的负载W而得的大小的力Fv。无论在哪个情况下,实质上自凸轮槽13对第1凸轮从动件16垂直朝上地作用自第1弹簧4的作用力FA减去物品A的负载W而得的大小的力Fv。
在第2凸轮从动件17与固定凸轮面9的接点Pc,自所述第2凸轮从动件向所述固定凸轮面按压的按压力和自所述固定凸轮面沿其法线方向作用的反作用力Rc相平衡。自所述第2凸轮从动件向所述固定凸轮面按压的按压力为第2弹簧18的作用力FB和如所述那样垂直朝上地作用于第1凸轮从动件16的力Fv的合力。所述固定凸轮面的反作用力Rc具有朝下的垂直方向成分Rc1和水平方向成分Rc2。
在所述下方位置,由于第1弹簧4的弹簧力FA的大小大于负载W,因此自固定凸轮面9朝下作用的反作用力Rc的垂直方向成分Rc1向着减少弹簧力FA的朝上的作用力即上推力的方向发挥作用,从而实现了在垂直方向上与负载W之间的平衡。在该状态下,若下压或上推可动支承部3,则该力被附加于负载W或者弹簧力FA,所述平衡被破坏,因此能够以相对较小的力简单地使物品A升降。
若使可动支承部3升降,则凸轮从动件构件15一边以第1凸轮从动件16沿着凸轮槽13并且第2凸轮从动件17沿着固定凸轮面9的方式在左右方向上位移,一边向下方或者上方移动。在所述第2凸轮从动件处于所述固定凸轮面的第3区域S3的范围内期间,反作用力Rc的朝下的垂直方向成分Rc1向着减少第1弹簧4的弹簧力FA的上推力而促使与负载W之间平衡的方向发挥作用。
在第3区域S3的范围内,若可动支承部3上升而第1弹簧4的位移变小,则与其对应地弹簧力FA减少,伴随于此,减少弹簧力FA的上推力的反作用力Rc的垂直方向成分Rc1也将变小。因此,固定凸轮面9的切线方向相对于垂直方向的斜率向上方越靠近第2区域S2越小。
另一方面,随着第2凸轮从动件17因可动支承部3的上升而将固定凸轮面9向上方移动,第2弹簧18的压缩位移变大,弹簧力FB增大。伴随于此,自所述第2凸轮从动件向所述固定凸轮面按压的按压力增大、进而反作用力Rc增大。优选的是,除了第1弹簧4的弹簧力FA的变化之外还考虑第2弹簧18的弹簧力FB的变化地确定固定凸轮面9的斜率,以使弹簧力FA的上推力的减少达到最佳。
如此,根据本实施方式,在固定凸轮面9的整个区域中,作用于由凸轮从动件构件15、可动支承部3以及固定凸轮8构成的系统的物品A的负载W、第1弹簧4的弹簧力FA、第2弹簧18的弹簧力FB以及来自固定凸轮8的反作用力在凸轮从动件构件15圆周上平衡。由此,能够使载置有物品A的可动支承部3在其上下行程的范围内静止于希望的高度位置并且保持该位置、还能够以相对较小的力简单地使其升降。
对于所述本发明的基本结构,能够施加各种变形、变更而实施。例如,也可以用管状构件构成横框构件10b并将第2弹簧18装入其之中。另外,可动支承部3也可以是除所述矩形框以外的各种构造。
而且,也能够再追加一组图1的固定凸轮8、凸轮槽13、凸轮从动件构件15以及第2弹簧18,并将其配置成关于固定支承部2以及可动支承部3的左右方向的中心线镜面对称。此时,优选的是,所述第2弹簧由一个共用的压缩弹簧构成,并在其两端分别设置所述凸轮从动件构件15。通过如此左右对称地构成,能够减少所述固定凸轮所负担的负载,并使其整体能够在左右均衡地稳定支承更大的负载。
在图6~图8中示出这种具体地应用了本发明的变形例的物品支承装置的优选实施方式。本实施方式的物品支承装置20用于支承大画面电视显示器等那样的重量相对较大的物品B,包括:基台21,其能够移动地设置于地面等;固定框架部22,其固定于该基台;支承框架部23,其以能够升降的方式安装于所述固定框架部;第1弹簧24;以及操作手柄部25,其用于对支承框架部23进行升降操作。
物品B如后述那样以一体并能够拆卸的方式安装于支承框架部23。固定框架部22的下部利用支承件21b牢固地立设固定于基台21的台板21a上表面。
固定框架部22由大致矩形的框构造构成,具有水平延伸的上部框架26以及下部框架27、以及在所述上部框架与下部框架之间垂直延伸的左右侧部框架28、29。而且,在固定框架部22的中央设有在左右侧部框架28、29之间水平延伸的大致中间高度的中间框架30与所述上部框架之间垂直延伸的第1制动导轨31。
图9A示出固定框架部22的一个侧部框架28的剖面,另一个侧部框架29也与侧部框架28完全对称地构成,因此省略了附图。如图9A所示,在侧部框架28、29分别自该侧部框架的大致上端至下端地形成有向所述框构造的内侧开口的剖面コ字状的引导导轨32、33。
在固定框架部22的左右侧部框架28、29上,在比中间框架30靠下侧部分的内侧左右对称地安装有固定凸轮构件34、35。固定凸轮构件34、35具有分别在侧部框架28、29的前后面彼此平行地固定的、在上下方向上较长的两张凸轮板。固定凸轮构件34、35分别具有自其上端附近延伸至下端附近的固定凸轮面36、37。固定凸轮面36、37朝彼此相对的方向形成凸状,且设为以切线方向的斜率自上端至下端地在全长上或局部变化的方式弯曲。
支承框架部23由大致矩形的框构造构成,具有垂直延伸的左右引导框架38、39和在所述两引导框架之间水平延伸的上部框架40及上下稍微分离的两个下部框架41、42。支承框架部23通过使左右引导框架38、39分别以能够滑动的方式嵌装于所述固定框架部的对应的左右侧部框架28、29的引导导轨32、33内,支承框架部23以能够沿所述引导导轨上下移动的方式安装于固定框架部22。
为了减少或者消除在引导导轨32、33内滑动时左右引导框架38、39与引导导轨32、33的内表面之间可能产生的摩擦及其他阻力,在左右引导框架38、39上安装有与所述引导导轨内表面滑动接触而滚动多个辊43。由此,支承框架部23能够以相对于固定框架部22左右不产生晃动或位移地沿上下方向顺畅地移动。
这样通过将支承框架部23以其外框直接支承于固定框架部22的外框的方式安装,支承框架部23自身以及装置整体的构造强度提高。由此,能够实现可对应于物品B的大重量化的、耐高负载并且高强度构造的物品支承装置20。
为了固定物品B,在支承框架部23设有分别在所述引导框架的正前侧垂直延伸的左右一对的安装支承件44。而且,在支承框架部23中,在上部框架40的中央设有制动装置45。所述制动装置能够如后述那样利用操作手柄部25卡合或者解除卡合。
第1弹簧24在支承框架部23的左右引导框架38、39的正内侧分别具有两只左右对称并且沿左右方向并列配置的拉伸螺旋弹簧46、47。各拉伸螺旋弹簧46、47的上端固定并垂直悬挂于固定框架部22的上部框架26,下端固定于支承框架部23的上侧的下部框架41。
如图10所示,在支承框架部23的下侧的下部框架42左右对称地设有沿前后方向贯穿该下部框架的两个凸轮槽48、49。对于图中左侧的凸轮槽48,如图9A、图9B所示,各凸轮槽48、49具有自下部框架42的左右两端附近朝向相反侧水平延伸规定的长度并彼此相对且平行的上侧朝下的第1可动凸轮面50a、51a和下侧朝上的第2可动凸轮面50b、51b。
在下部框架42上外装有由压缩螺旋弹簧构成的第2弹簧52。第2弹簧52这样地外装于构成支承框架部23的一部分的笔直的下部框架42,能够可靠地防止因其压缩可能产生的弯曲,在另一实施例中,能够在形成为筒状的下部框架42的内部安装第2弹簧52。
在第2弹簧52的左右两端,经由以滑动自如的方式外套于下部框架42的凸轮从动件保持件53、54分别设有凸轮从动件构件55、56。对于图中左侧的凸轮从动件构件55,如图9A所示,凸轮从动件构件55、56具有沿前后方向贯穿凸轮槽48、49的剖面圆形的笔直的杆状的第1凸轮从动件57、58。而且,凸轮从动件构件55、56具有分别设于自所述凸轮槽向前后突出的第1凸轮从动件57、58的前后两端的辊状的第2凸轮从动件59、60。
第1凸轮从动件57、58在外周面与第1可动凸轮面50a、51a以及第2可动凸轮面50b、51b接触,并能够在凸轮槽48、49内沿该凸轮槽左右移动。第2凸轮从动件59、60例如也能够借助滚动轴承以转动自如的方式安装于第1凸轮从动件57、58的所述两端。
第2凸轮从动件59、60配置为分别与对应的固定凸轮构件34、35的固定凸轮面36、37抵接。另外,第2凸轮从动件59、60分别被第2弹簧52沿水平方向朝外偏压,并被按压于对应的固定凸轮构件34、35的固定凸轮面36、37。
对于图中左侧的凸轮从动件保持件53,如图9B所示,凸轮从动件保持件53、54沿第2弹簧52的轴向由外侧的第1保持件构件61、62与内侧的第2保持件构件63、64构成。所述第1保持件构件经由例如轴承将第1凸轮从动件57、58转动自如地保持。所述第2保持件构件是用于在其端面支承第2弹簧52的端部的弹簧座。
第1保持件构件61、62与第2保持件构件63、64分别具有沿周向将能够互补地卡合的多个台阶设为阶梯状而成的对接面,以便彼此接合而构成啮合接头。通过使第1保持件构件61、62与第2保持件构件63、64沿周向相对旋转而改变它们的对接位置,能够改变凸轮从动件保持件53、54的轴向长度。
如图9A所示,固定凸轮构件34的所述各凸轮板分别沿凸轮从动件构件55的轴向前后对称地配置2个,因此所述各凸轮板按压凸轮从动件构件55的力沿其轴向分散并且分别前后对称地发挥作用。虽然未图示,同样,对于另一个凸轮从动件构件56,固定凸轮构件35的所述各凸轮板的按压力沿其轴向分散并且分别前后对称地发挥作用。由此,凸轮从动件构件55、56在凸轮槽48、49内被稳定地保持为水平。而且,利用这种力的分散,对于固定凸轮构件35来说,各所述凸轮板的负担变小,因此能够进一步使它们薄板化。由此,能够实现装置整体的轻薄化、轻型化。
另外,由于固定凸轮构件34、35的所述各凸轮板在与设有凸轮槽48、49的支承框架部23的下部框架42之间不存在其他构成要素,因此能够沿前后方向减小间隔地配置它们。其结果是,凸轮从动件构件55、56能够缩短第1凸轮从动件57、58的轴向长度,从而能够预先消除在过长的情况下可能产生的过度挠曲、变形或者折损的隐患。
图11是将支承框架部23的图中左侧部分局部放大并自上方俯视看到的图。如该图所示,本实施方式的物品支承装置20以第1弹簧24的拉伸螺旋弹簧46的大致整体与第2弹簧52上下重叠的方式平面配置。虽然未图示,相反侧的拉伸螺旋弹簧47也同样被平面配置成大致整体与第2弹簧52上下重叠的关系。利用这样的配置,假设即使第1弹簧24以及/或者第2弹簧52的外径变大,也能够将物品支承装置20的进深尺寸抑制为最小,并设计为薄型。
如图8所示,与图1的相关说明相同,固定凸轮面36、37根据与第2凸轮从动件59、60的抵接位置的不同而分为如下三个区域。第1区域S1是固定凸轮面36、37的与所述第2凸轮从动件的接点处的法线方向在水平方向上朝上的区域。第2区域S2是固定凸轮面36、37的与所述第2凸轮从动件的接点处的法线方向实质上为水平方向、即切线方向实质上为垂直方向的区域。实质上的意思如所述那样包含如下情况,相比于完全水平方向稍微朝上或者朝下,但其程度小到在物品支承装置20的作用效果或者动作或功能方面能够被忽略,能够被视为水平方向。另外,第3区域S3是固定凸轮面36、37的与所述第2凸轮从动件的接点处的法线方向在水平方向上朝下的区域。
操作手柄部25具有安装于支承框架部23的左右两引导框架38、39的前部的、左右的垂直的传递杆65。在各传递杆65的下部分别结合有大致L字型的连结支承件66,并利用向前方突出的两个连结支承件66的顶端部保持沿左右方向延伸的纵长的手柄杆67。通过用手握住该手柄杆67而对操作手柄部25进行操作,能够使支承框架部23以及物品B升降。
图8以及图12示出安装有物品B的支承框架部23处于其移动范围的最上位置的情况。第2凸轮从动件59、60静止于固定凸轮面36、37的第1区域S1的上端。在该位置,作用于由凸轮从动件构件55、56、固定框架部22及支承框架部23构成的系统的物品B的负载W、第1弹簧24的弹簧力FA、第2弹簧52的弹簧力FB、以及来自所述固定凸轮面的反作用力在所述凸轮从动件构件的圆周上平衡。
在第1区域S1中,第1弹簧24的各拉伸螺旋弹簧46、47的位移变小,其弹簧力FA小于物品B的负载W。由于自固定凸轮面36作用于第2凸轮从动件59的反作用力Rc包含朝上的垂直方向成分,因此通过将其作为辅助力而加入第1弹簧24的弹簧力FA,从而沿垂直方向与负载W平衡。
图13以及图14示出安装有物品B的支承框架部23处于其移动范围的中间位置的情况。第2凸轮从动件59、60静止于固定凸轮面36、37的第2区域S2内的位置。在该中间位置,作用于由所述凸轮从动件构件、固定框架部以及支承框架部构成的所述系统的物品B的负载W、所述第1弹簧的弹簧力FA、所述第2弹簧的弹簧力FB、以及来自所述固定凸轮面的反作用力也在所述凸轮从动件构件的圆周上平衡。
在第2区域S2中,第1弹簧24的弹簧力FA与负载W实质上平衡。来自固定凸轮面36、37的反作用力Rc实质上仅是水平方向成分,与第2弹簧52的弹簧力FB平衡,且不具有垂直方向成分。
图15以及图16示出安装有物品B的支承框架部23处于其移动范围的最下位置的情况。第2凸轮从动件59、60静止于固定凸轮面36、37的第3区域S3的下端。在该下端位置,作用于由所述凸轮从动件构件、固定框架部以及支承框架部构成的所述系统的物品B的负载W、所述第1弹簧的弹簧力FA、所述第2弹簧的弹簧力FB、以及来自所述固定凸轮面的反作用力也在所述凸轮从动件构件的圆周上平衡。
在第3区域S3中,第1弹簧24的各拉伸螺旋弹簧46、47的位移较大,其弹簧力FA大于物品B的负载W。自固定凸轮面36作用于第2凸轮从动件59的反作用力Rc包含朝下的垂直方向成分,其通过向减少第1弹簧24的弹簧力FA的上推力的朝向发挥作用,从而在垂直方向上与负载W平衡。
若物品B的负载W变小,则第1弹簧24不会变更,因此其弹簧力FA相对变大。因此,在第1区域S1中,需要减小所述固定凸轮面对弹簧力FA的辅助力,在第3区域S3中,需要将减少弹簧力FA的上推力的朝下的力增大。
相反,若物品B的负载W变大,则第1弹簧24的弹簧力FA相对变小。因此,在第1区域S1中,需要增大所述固定凸轮面对弹簧力FA的辅助力,在第3区域S3中,需要将减少弹簧力FA的上推力的朝下的力减小。
在物品支承装置20中,改变凸轮从动件保持件53、54的轴向长度来调节第2弹簧52的压缩位移,由此以对与支承框架部23相同高度的位置的第2弹簧52的作用力FB、进而对来自所述固定凸轮面的反作用力Rc增减的方式进行调整。在负载W较小的情况下,缩短所述凸轮从动件保持件的轴向长度,使第2弹簧52的作用力FB减少,减小来自所述固定凸轮面的反作用力Rc以及其垂直方向成分。相反,在负载W较大的情况下,加长所述凸轮从动件保持件的轴向长度,使第2弹簧52的作用力FB增加,增大来自所述固定凸轮面的反作用力Rc以及其垂直方向成分。
在物品支承装置20中,对于物品B,在静止位置,力沿垂直方向平衡,因此无论从哪个高度位置起,都容易以相对较小的力使其移动到另一高度位置。相反,若物品的质量变大,则相应地作用于移动中的物品的惯性力变大,因此存在难以使其在所希望的位置停止的隐患。在最差的情况下,存在载置了物品B的支承框架部23在其移动范围即上下行程的上端或者下端与固定框架部22激烈碰撞的隐患。
作为消除该问题的方法,通常,已知有用于衰减或者吸收运动能量的减震器、缓冲器或橡胶等的弹性体。例如,若使用利用了流体阻力的气弹簧、油减震器,则装置整体复杂且大型化、重量化,不仅难以操纵,价格也变高。橡胶等弹性体不一定能够始终获得足够的效果。
本实施方式的物品支承装置20为了在支承框架部23的上下行程的上端以及下端使支承框架部23的移动减速、且不产生较大冲击地使其停止而具备有效果且简单结构的缓冲机构。如以下说明那样,该缓冲机构基于本发明的基本的技术思想,在使第2凸轮从动件59、60从动的固定凸轮构件34、35的所述凸轮板的基础上加入新颖的构思,从而有效地得以实现。
图17放大示出图中左侧的固定凸轮构件34的固定凸轮面36的上端附近。在该图中,实线所示的第2凸轮从动件59与固定凸轮面36的接点是可发挥使安装有物品B的支承框架部23静止于希望的高度位置的功能的、所述固定凸轮面的有效区域S的上限位置C1。在固定凸轮面36以自上限位置C1进一步向上方延伸的方式连续地设置上部缓冲区域L1与上部止挡区域M1。
上部缓冲区域L1以与图中虚线所示的设想的固定凸轮面延伸部36’相反的朝向大幅度弯曲,在中途其切线方向通过朝向垂直方向的点D1,并进一步朝向上部止挡区域M1弯曲。上部止挡区域M1是完全阻止第2凸轮从动件59向上方的移动的朝下的水平面。
上部缓冲区域Ll的切线方向的斜率在垂直方向上自上限位置C1至点D1急剧变小,伴随于此,自固定凸轮面36向第2凸轮从动件59的反作用力的朝上的垂直方向成分急剧减少,在点D1达到0。由此,自固定凸轮面36向第1弹簧24的作用力FA辅助的辅助力急剧消失,物品B及支承框架部23的上升大幅度减速。
相反地,在自点D1至上部止挡区域M1的范围内,自固定凸轮面36向第2凸轮从动件59的反作用力产生朝下的垂直方向成分。由此,下压第2凸轮从动件59的力发挥作用,因此物品B以及支承框架部23的上升更大幅度地减速。
通过如此作用朝下的减速作用,在支承框架部23的引导框架38、39不会与固定框架部22的引导导轨31的上端碰撞,第2凸轮从动件59在上部缓冲区域L1内停止或不停止的情况下,都以较低速进入上部止挡区域M1而停止。在该停止位置,由于物品B以及支承框架部23的重量超过第1弹簧24的上推力,因此在停止了非常微小的时间之后,因自重缓慢地稍微下降,第2凸轮从动件59返回上限位置C1附近而静止。
图18放大示出固定凸轮面36的下端附近。在该图中,实线所示的第2凸轮从动件59与固定凸轮面36的接点是所述固定凸轮面的有效区域S的下限位置C2。在固定凸轮面36以自下限位置C2进一步向下方延伸的方式设有下部缓冲区域L2。
下部缓冲区域L2以与图中虚线所示的设想的固定凸轮面延伸部36”相反的朝向大幅度弯曲,在中途其切线方向通过朝向垂直方向的点D2,并进一步弯曲。下部缓冲区域L2的切线方向的斜率在垂直方向上自下限位置C2至D2急剧变小,伴随于此,自固定凸轮面36向第2凸轮从动件59的反作用力的朝下的垂直方向成分急剧减少,在点D2达到0。由此,克服第1弹簧24的作用力而下压支承框架部23的力急剧消失,物品B及支承框架部的下降大幅度减速。
相反,在超过点D2的范围内,自固定凸轮面36向第2凸轮从动件59的反作用力产生朝上的垂直方向成分。由此,上推第2凸轮从动件59的力发挥作用,因此物品B以及支承框架部23的下降更大幅度地减速。
通过如此作用朝上的减速作用,支承框架部23的引导框架38、39不会与固定框架部22的引导导轨31的下端碰撞,第2凸轮从动件59在下部缓冲区域L2内停止。在该停止位置,由于第1弹簧24的上推力超过物品B以及支承框架部23的重量,因此在停止了非常微小的时间之后,在所述第1弹簧的作用力下稍微上升,第2凸轮从动件59返回固定凸轮面36的下限位置C2附近而静止。
在图17及图18中,仅说明了图中左侧的固定凸轮构件34,对于右侧的固定凸轮构件35,也同样能够设置上部缓冲区域L1与上部止挡区域M1以及下部缓冲区域L2。当然,也可以仅设置于固定凸轮构件34、35中的一者。另外,也能够仅设置上部缓冲区域L1和上部止挡区域M1或下部缓冲区域L2中的一方。
在本实施方式中,为了使支承框架部23在上下行程的上端以及下端中减速并且/或者停止,使固定凸轮面36向有效区域S的上方以及下方延伸,设置作用于凸轮从动件构件55圆周上的力达到非平衡的缓冲区域。在另一实施方式中,能够如此将凸轮从动件构件55圆周上的力达到非平衡的区域设于所述凸轮从动件构件圆周上的力达到平衡的区域之间、即固定凸轮面36的有效区域S的范围内。
例如,在固定凸轮面36的第1区域S1内,能够将使朝上的辅助力相比于平衡状态减少的方向的倾斜的非平衡区域与再次使所述辅助力恢复原来大小的方向的倾斜的非平衡区域连续而设置于平衡区域与平衡区域之间。另外,在固定凸轮面36的第3区域S3内,能够将使减少弹簧的作用力的朝下的力相比于平衡状态减少的朝向的倾斜的非平衡区域与再次使该力恢复原来大小的朝向的倾斜的非平衡区域连续而设置于平衡区域与平衡区域之间。
由此,移动中的支承框架部23在自平衡区域进入非平衡区域、并且返回平衡区域时,将会暂时改变移动速度以及受到其导致的轻微的冲击。因此,用手握住操作手柄部25的手柄杆67而进行操作的使用者能够知道移动中的支承框架部23的高度位置。
另外,凸轮从动件构件55圆周上的力在非平衡区域内的倾斜方向改变的位置达到平衡状态。因此,通过预先设定该位置,能够容易地使支承框架部23静止于希望的高度位置。作为这种高度位置,例如具有支承框架部23的上下行程的中间位置。
在所述图1及图6的实施方式中,凸轮槽13、48、49被设为在横框构件10b或者下部框架42水平延伸。在另一实施方式中,也能够根据支承机构的构造、用途、设计条件等倾斜地即沿不与所述可动支承部或者支承框架部的移动方向正交的交叉方向设置。
而且,凸轮槽13、48、49内的所述第1可动凸轮面以及第2可动凸轮面也可以不设为平行。只要将所述第1可动凸轮面及第2可动凸轮面以彼此相对的朝向配置,使其一方与凸轮从动件构件接触,且能够在它们之间传递负载与第1弹簧的弹簧力即可。
而且,本实施方式的物品支承装置20具备即使在自外部施加振动、冲击等的力的情况下也能够将支承框架部23保持在希望的高度位置、并能够通过简单的操作容易地使其移动或者停止的制动机构。该制动机构由支承框架部23的制动装置45与固定框架部22的第1制动导轨31构成。通过操作操作手柄部25的手柄杆67而能够借助传递杆65使制动装置45工作或者解除工作。
如图19所示,制动装置45具有传递板71,该传递板71稍微与支承框架部23的上部框架40的正前方分离并与其平行,并且配置于固定支承框架部22的第1制动导轨31的正背后,且沿左右方向延伸。传递板71例如使用适当的支承件72,将左右两端部分别固定于左右的传递杆65的上端部而一体地进行安装。
传递杆65以能够相对地在被预先确定的微小范围内上下移动的方式安装于相邻的支承框架部23的左右引导框架38、39。具体而言,传递杆65以及传递板71能够在图20所示的原始位置和图21所示的朝上解除位置及图17所示的朝下解除位置之间上下移动。
在至少一个传递杆65上一体地设有齿条73,啮合于该齿条的小齿轮74与以能够沿轴向转动的方式横架于所述两引导框架间的弹簧轴75同轴并且安装成一体。在弹簧轴75上宽松地卷绕安装有用于经由小齿轮74以及齿条73朝上对传递杆65偏压的、由例如螺旋弹簧构成的返回弹簧76。返回弹簧76的一端76a以朝上对传递杆65偏压的朝向卡接于弹簧轴75上的钩75a,另一端76b被设为根据弹簧轴75的旋转位置的不同而与所述引导框架的卡定部(未图示)卡合、分离自如。
在图20的原始位置,返回弹簧76的另一端76b与所述卡定部卡合,朝上对传递杆65以及传递板71偏压。在用手下压操作手柄部25而使所述传递杆以及传递板自所述原始位置移动到图22的朝下解除位置时,返回弹簧76的另一端76b依然卡合于所述卡定部。之后,若将手离开所述操作手柄部,则所述传递杆以及传递板在返回弹簧76的作用力下向上方移动,并返回到所述原始位置。
相反,若用手上推操作手柄部25而使其自所述原始位置移动到图21的朝上解除位置,则解除返回弹簧76的另一端76b与所述卡定部之间的卡合,所述返回弹簧的作用力消失。之后,若将手离开所述操作手柄部,则所述传递杆以及传递板靠自重下降,返回到可再次获得所述返回弹簧的作用力的所述原始位置而静止。
在传递板71以隔着第1制动导轨31左右对称的方式朝向前方一体地突出设置有各一对传递销77a、77b、78a、78b。传递销77a、77b、78a、78b在第1制动导轨31的正外侧、并且以各对彼此上下隔开一定距离的方式分离配置。
在支承框架部23的上部框架40隔着第1制动导轨31在所述传递销的外侧并且左右对称地朝向前方一体地突出设置有各一对支轴79a、79b、80a、80b。上侧的支轴79a、80a配置于上侧的传递销77a、78a的下方,下侧的支轴79b、80b配置于下侧的传递销77b、78b的上方。所述各支轴的顶端贯穿在传递板71开设的冲压孔(未图示),并延伸至该传递板的前方。传递板71的所述冲压孔形成为充分大到所述操作手柄部25不会妨碍该传递板上下移动。
在自传递板71的整个面突出的各支轴79a、79b、80a、80b的顶端,分别以沿该传递板71的平面转动自如的方式枢接有制动臂81a、81b、82a、82b。上侧的制动臂81a、82a被配置为顶端部位于比相邻的上侧的传递销77a、78a靠上方的位置,下侧的制动臂81b、82b被配置为顶端部位于比相邻的下侧的传递销77b、78b靠下方的位置。
在所述各制动臂的基端部的外周形成有齿轮部83a、83b、84a、84b,上下各对制动臂81a、81b与82a、82b的所述齿轮部相互啮合。由此,若使所述各对制动臂中的一者旋转,则另一者将会连动地以相反的方向旋转。
在所述各制动臂的顶端分别设有制动瓦85a、85b、86a、86b。上下各对制动臂81a、81b与82a、82b的顶端部之间夹设有拉伸弹簧87a、87b,各对制动臂81a、81b与82a、82b的前端部被拉伸弹簧87a、87b向着相互靠近的朝向偏压。所述各制动瓦在拉伸弹簧87a、87b的作用力下分别在图22的原始位置被按压于第1制动导轨31的侧面。所述各拉伸弹簧的弹簧强度被设定为能够在所述制动瓦与第1制动导轨31侧面之间产生使安装有物品B的支承框架部23不会容易地自静止位置移动的足够的摩擦阻力。
若上提操作手柄部25而使传递板71移动到图21所示的朝上方开放位置,则上侧的传递销77a、78a抵接于上侧的制动臂81a、82a的侧缘,使其克服拉伸弹簧87a、87b的作用力而向上方外侧旋转。下侧的制动臂81b、82b与其连动地向下方外侧旋转。由此,所述各制动瓦与第1制动导轨31侧面之间的卡合被解除,因此能够保持原样地上提操作手柄部25而使支承框架部23自由地向上方移动。
相反,若下拉操作手柄部25而使传递板71移动到图22所示的朝下开放位置,则下侧的传递销77b、78b抵接于下侧的制动臂81b、82b的侧缘,使其克服拉伸弹簧87a、87b的作用力而向下方外侧旋转。上侧的制动臂81a、82a与其连动地向上方外侧旋转。由此,所述各制动瓦与第1制动导轨31侧面之间的卡合被解除,因此能够保持原样地下拉操作手柄部25而使支承框架部23自由地向下方移动。
由于支承框架部23能够靠相对较小的力升降,因此在使用者意外地以较强的力操作了操作手柄部25时,存在不能在希望的位置停止、或者不能通过所述缓冲机构获得足够的减速缓冲效果这样的以较快的速度移动的隐患。为了消除该问题,本实施方式的物品支承装置20还具备用于抑制或者限制支承框架部23的移动速度的速度限制器机构。
如图23所示,本实施方式的速度限制器机构90由设于支承框架部23的离心制动装置100和设于固定框架部22的第2制动导轨92构成。第2制动导轨92配置于所述固定框架部的第1制动导轨31的后侧,并自上部框架26的中央垂直朝下地延伸将所述支承框架部的上下行程充分覆盖的长度。第2制动导轨92形成向正面侧开口的剖面コ字状,在其一方的内侧面一体地形成设有沿垂直方向延伸的齿条92a。
离心制动装置100配置于固定在支承框架部23的上部框架40的背面中央的中央板91与第2制动导轨92之间。离心制动装置100具有固定于中央板91的背面的圆形框架101和在该圆形框架内被其中心轴103a转动自如地支承的旋转板102。旋转板102具有一对平行的长边与一对圆弧状的短边,在其中央一体并且与所述圆形框架的中心轴103a同心地设有小齿轮103。
如图24A所示,在旋转板102上,以在一个所述短边上分别能够在基端部以支轴105a、105b为中心摆动在并且在所述旋转板的长边方向上左右对称的方式安装有一对制动臂104a、104b。制动臂104a、104b分别形成沿圆形框架101的内周面弯曲的半圆弧形状,并被夹设于它们之间的拉伸弹簧107向着相互靠近的朝向偏压。将分别突出设置于各制动臂104a、104b的自由端的销109a、109b贯穿形成于旋转板102的长孔108a、108b内,由此限制了各制动臂104a、104b能够摆动的范围。
在制动臂104a、104b上分别安装有至少一部分自该制动臂的外侧周缘朝向圆形框架101的内周面突出的制动瓦106a、106b。制动瓦106a、106b被配置为在离心制动装置100非工作时如图24A所示那样不与圆形框架101内周面接触、并且在该离心制动装置工作时如图24B所示那样能够与所述圆形框架内周面卡合。
如图23所示,在离心制动装置100与第2制动导轨92之间,以绕固设于中央板91的中心轴93b转动自如的方式设有齿轮构件93。齿轮构件93与中心轴93b同心,具有由小齿轮构成的小齿轮94、以及沿外周设置的大齿轮95。齿轮构件93以小齿轮94啮合于第2制动导轨92的齿条92a、并且大齿轮95啮合于旋转板102的小齿轮103的方式安装。
若使支承框架部23升降,则齿轮构件93在齿条92a与小齿轮94的作用下旋转,由此,旋转板102与大齿轮95和小齿轮103的齿轮比相应地高速旋转。旋转板102的旋转速度根据支承框架部23的升降速度而增减。
在支承框架部23静止或者以非常慢的速度移动时,离心制动装置100的制动臂104a、104b在拉伸弹簧107的作用力下完全不会自图24A所示的位置摆动。因此,不会与圆形框架101内周面接触,因此能够使支承框架部23保持原样地以较慢的速度移动。
若支承框架部23的移动速度变大,则制动臂104a、104b开始克服拉伸弹簧107的作用力而远离。在所述支承框架部的移动速度为较低速、所述制动臂的摆动较小的情况下,所述制动瓦同样不会与圆形框架101内周面接触,因此能够使支承框架部23保持原样地移动。
若支承框架部23的移动速度变大至某一程度以上,则所述制动臂克服拉伸弹簧107的作用力而大幅度远离,所述各制动瓦如图24B所示那样与所述圆形框架内周面接触。因此,支承框架部23的移动对应于所述制动瓦与所述圆形框架内周面之间的摩擦的大小而减速。若支承框架部23的移动减速至某一程度,则所述制动臂在拉伸弹簧107的作用下相互靠近,所述制动瓦被从所述圆形框架内周面之间的接触解放。因此,能够使支承框架部23以该减速后的速度顺畅地移动。
若支承框架部23的移动速度进一步变大,则所述制动臂克服拉伸弹簧107的作用力而最大限度地远离,所述各制动瓦被强力按压于所述圆形框架内周面。因此,支承框架部23被大幅度减速,并能够根据情况而停止。若支承框架部23的移动减速至某一程度或者停止,则所述制动臂同样在拉伸弹簧107的作用下相互靠近,所述制动瓦被从所述圆形框架内周面之间的接触解放。因此,支承框架部23能够以该减速后的速度顺畅移动或者再次移动。
这样,本实施方式利用所述速度限制器机构90抑制或者限制支承框架部23的移动速度,因此能够消除使用者因无意或者不注意的操作而不再能够控制所述支承框架部的移动、停止的隐患。因此,特别是在支承大型电视显示器等的重物的情况下,能够进一步提高安全性。
以上,说明了本发明的优选实施方式,本发明不被所述实施方式限定,能够在技术的范围内施加各种变形或者变更。例如,物品支承装置1的可使用的负载范围能够设定为多种,并对应地将所述固定凸轮面设计为多种凸轮轮廓。而且,第1以及第2弹簧除了所述螺旋弹簧以外还能够使用板簧、漩涡弹簧等的不同形状的弹簧、空气弹簧等的流体弹簧、由橡胶等的弹性材料、其他非金属材料构成的弹簧等公知的多种弹簧。
此外,本申请请求通过参照而引用于此的来自日本专利申请编号2013年214255号、2013年214257号、2014年49397的优先权。
附图标记的说明
1负载支承机构;2固定支承部;3可动支承部;4第1弹簧;5安装支承件;6a、6b纵框构件;7横框构件;8固定凸轮;9固定凸轮面;10a、10b横框构件;11a、11b纵框构件;12a、12b引导件13凸轮槽;14a第1可动凸轮面;14b第2可动凸轮面;15凸轮从动件构件;16第1凸轮从动件;17第2凸轮从动件;18第2弹簧;20物品支承装置;21基台;22固定框架部;23支承框架部;24第1弹簧;25操作手柄部;26上部框架;27下部框架;28、29侧部框架;30中间框架;31第1制动导轨;32、33引导导轨;34、35固定凸轮构件;36、37固定凸轮面;38、39引导框架;40上部框架;41、42下部框架;45制动装置;46、47拉伸螺旋弹簧;48、49凸轮槽;50a、51a第1可动凸轮面;50b、51b第2可动凸轮面;52第2弹簧;53、54凸轮从动件保持件;55、56凸轮从动件构件;57、58第1凸轮从动件;59、60第2凸轮从动件;71传递板;81a、81b、82a、82b制动臂;83a、83b、84a、84b齿轮部;85a、85b、86a、86b制动瓦;90速度限制器机构;91中央板;92第2制动导轨;100离心制动装置;101圆形框架;102旋转板;104a、104b制动臂;106a、106b制动瓦;107拉伸弹簧;E延伸区域;L1上部缓冲区域;L2下部缓冲区域;M1上部止挡区域;N1、N2缓冲区域。
Claims (9)
1.一种负载支承机构,其特征在于,该负载支承机构包括:
固定支承部;
可动支承部,其用于承受负载,能够相对于所述固定支承部沿规定的方向在规定的范围内移动;
固定凸轮,其设于所述固定支承部,并具有固定凸轮面;
凸轮槽,其设于所述可动支承部,具有彼此相对的第1可动凸轮面与第2可动凸轮面,并沿与所述可动支承部的移动方向交叉的方向延伸;
凸轮从动件,其与所述第1可动凸轮面或者所述第2可动凸轮面接触,并且能够在所述凸轮槽内沿该凸轮槽移动;
第1弹簧,其夹设于所述固定支承部与所述可动支承部之间,以便支承所述负载;以及
第2弹簧,其将所述凸轮从动件向所述固定凸轮面偏压;
所述固定凸轮面的对所述凸轮从动件的反作用力包括在所述可动支承部能够移动的所述规定的范围内根据该可动支承部位置的不同而产生的沿所述可动支承部的移动方向的第1方向的成分和至少与所述可动支承部的移动方向正交的第2方向的成分,
所述固定凸轮面具有作用于所述凸轮从动件圆周上的所述负载、所述第1弹簧的作用力、所述固定凸轮面的对所述凸轮从动件的反作用力以及所述第2弹簧的作用力在所述可动支承部的能够移动的所述规定的范围内平衡的凸轮形状。
2.根据权利要求1所述的负载支承机构,其特征在于,
所述负载支承机构由多个支承机构构成,该多个支承机构分别具备所述固定支承部、所述可动支承部、所述第1弹簧、所述第2弹簧、所述凸轮从动件、所述固定凸轮以及所述凸轮槽,
所述多个支承机构共用各个所述固定支承部以及所述可动支承部。
3.根据权利要求1所述的负载支承机构,其特征在于,
所述负载支承机构由第1支承机构与第2支承机构构成,该第1支承机构与第2支承机构分别具备所述固定支承部、所述可动支承部、所述第1弹簧、所述第2弹簧、所述凸轮从动件、所述固定凸轮以及所述凸轮槽,
所述第1支承机构与所述第2支承机构共用各个所述固定支承部、所述可动支承部以及所述第2弹簧,并且在所述可动支承部的移动方向上左右对称地配置。
4.根据权利要求1所述的负载支承机构,其特征在于,
所述固定凸轮面具有作用于所述凸轮从动件圆周上的所述力平衡的平衡区域、以及与所述平衡区域连续且作用于所述凸轮从动件圆周上的所述力不平衡的非平衡区域。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的负载支承机构,其特征在于,
所述固定支承部在所述可动支承部的移动方向的两侧分别具有外框部分,所述可动支承部的两侧部被所述外框部分向所述移动方向引导。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的负载支承机构,其特征在于,
所述可动支承部具有沿与其移动方向正交的方向延伸的支承构件,
所述凸轮槽设于所述支承构件,
所述第2弹簧是外装或内装于所述支承构件,并且将所述凸轮从动件向所述支承构件的延伸方向偏压的压缩螺旋弹簧。
7.根据权利要求6所述的负载支承机构,其特征在于,
所述凸轮槽自所述支承构件的一端附近朝向相反侧延伸,所述第2弹簧将所述凸轮从动件朝向所述支承构件的所述一端偏压。
8.根据权利要求7所述的负载支承机构,其特征在于,
所述凸轮从动件由沿所述弹簧支承构件的前后方向贯穿所述凸轮槽的第1凸轮从动件构件和分别设于自所述凸轮槽突出的所述第1凸轮从动件构件的前后两端的前后一对第2凸轮从动件构件构成,
所述固定凸轮由使各个所述第2凸轮从动件构件抵接的前后一对固定凸轮构件构成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的负载支承机构,其特征在于,
所述第1弹簧与所述第2弹簧被配置为在沿与所述可动支承部的移动方向正交的方向俯视时彼此至少局部重叠。
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