JP2023501422A - 昇降用支柱 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも２つの入れ子式部材と、その中空部に配置された駆動装置とを含む昇降用支柱に関する。駆動装置は、電気モータと、トランスミッションと、複数のスピンドル及び少なくとも１つのスピンドルナットを有するスピンドルユニットとを含む。電気モータは、トランスミッションを介してスピンドルユニットを駆動する。駆動装置は、前記少なくとも２つの入れ子式部材に接続されており、これによって、電気モータの回転方向に応じて、前記入れ子式部材が長手方向に変位して、互いに伸長または収縮するようになっている。昇降用支柱は、スピンドルに取付けられた少なくとも１つの支持要素を含み、支持要素は、その周囲を囲む入れ子式部材の内側に当接するように構成されている。これによれば、軸方向の大きな負荷またはトルクにより生じる水平方向の力が、支持要素を介して前記入れ子式部材に伝わるため、スピンドルユニットの撓みが支持要素によって防止され、強い構造が達成される。【選択図】図１

Description

本開示は、少なくとも２つの入れ子式部材と、その中空部に配置された駆動装置とを含む昇降用支柱に関する。駆動装置は、電気モータと、トランスミッションと、複数のスピンドル及び少なくとも１つのスピンドルナットを有するスピンドルユニットとを含む。電気モータは、トランスミッションを介してスピンドルユニットを駆動する。スピンドルナットは回転しないように固定されているため、電気モータの回転方向に応じて、上記入れ子式部材が長手方向に変位して、互いに伸張または収縮するようになっている。

このような支柱は、病院用のベッド、治療用の台や椅子、歯科用の椅子、スキャナ、Ｘ線装置、役員用の席のような特別な座席など、様々な用途に用いられている。この種の支柱には、かなりの強度と剛性が求められ、このために支柱の製造コストが高くなっている。

昇降用支柱には、通常、大きな力とトルクがかかる。従って、上記のような入れ子式部材の横断面の中心を通る長軸に駆動装置の力線が収束するように駆動装置を配置するのが理想的であり、昇降用支柱は、そのような駆動装置を収容するために、容積が大きいことが求められる。これは、昇降用支柱内でトルク集中を避けるためである。複数のスピンドルを有するスピンドルユニットは、スピンドルが互いに係合する場所が弱点であり、この場所でスピンドルの撓みや変形が起こりやすく、時にはその構造の損傷につながったり、最悪の場合には折れる可能性もある。このため、スピンドルとチェーンの組み合わせを備えた駆動装置が用いられている。また、昇降用支柱のサイズを小さくするために、駆動装置の部品を昇降用支柱の部材の外側に配置することも知られている。

病院用のベッドに関連するJoh. StiegelmeyerのＤＥ２９８０００１５号Ｕ１公報及びVoelker MoebelproduktionsgesellschaftのＷＯ００／５６２５９Ａ１号公報は、歯付きベルト駆動機構で駆動されるスピンドルユニットを有する昇降用支柱を開示しており、これらにおいて、モータは支柱の外側に配置されている。また、スピンドルとチェーン駆動機構との組み合わせによって駆動され、同じくモータが昇降用支柱の外側に配置されている昇降用支柱が、ＥＰ０９８２０１８Ｂ１号公報から既知である。このような昇降用支柱の設計は、その部材に組み込まれる駆動装置によって大きな影響を受ける。支柱内にチェーン駆動機構が組み込まれた昇降用支柱は、LinakのＷ０２００９／０３３４８６号Ａ１公報から既知である。

２つの部材と１つのスピンドルとを備え、内部に駆動装置が配置された昇降用支柱は、Panzer et al., SKFのＵＳ１０，４００，９４５号Ｂ２公報から既知である。このスピンドルは、昇降用支柱の部材の横断面の中心を通る長軸から位置ずれして配置されており、このために、この昇降用支柱では、トルク集中が起こる。さらに、この昇降用支柱は、スピンドルが１つしか無いために、ストロークが小さいか、組み込み寸法が長いかのいずれかである。

本発明の目的は、前提部分に述べたようなスピンドル付きの駆動装置を有するタイプの昇降用支柱を、改善することである。

本発明によれば、昇降用支柱が、スピンドルに接続された少なくとも１つの支持要素を含み、当該支持要素が、その周囲を囲む入れ子式部材の内側に当接するように構成されていることによって、この目的が達成される。これによれば、軸方向の大きな負荷またはトルクにより生じる水平方向の力が、支持要素を介して上記部材に伝わるため、スピンドルユニットの撓みが支持要素によって防止され、強い構造が達成される。

当該昇降用支柱の一実施形態において、スピンドルの自由端は、支持要素に接続されている。

当該昇降用支柱の一実施形態において、前記スピンドルは中空のスピンドルである。

当該昇降用支柱の一実施形態において、前記支持要素は、スピンドルを挿通させるための貫通孔を含む。

当該昇降用支柱の一実施形態において、前記中空スピンドルは、前記支持要素の前記貫通孔と位置が揃うように、前記支持要素に回転可能に接続されている。

当該昇降用支柱の一実施形態において、前記支持要素は、前記入れ子式部材の内側に当接する面に設けられたスライダを含む。

当該昇降用支柱の一実施形態において、前記支持要素は、プレートである。これによれば、支持要素と昇降用支柱の部材の内側との間に、多数の接触点を設けることが可能であり、これによって、１つ１つの接触点にかかる力を低減することができる。ただし、支持要素は、昇降用支柱の入れ子式部材の内側に当接するものであれば、他の形状を有していてもよい。例えば、支持要素は、十文字形であり、その各アームの端部が昇降用支柱の入れ子式部材の内側に当接する構成でもよい。また、各アームの端部は、例えば、上記入れ子式部材の壁面に設けられた縦長の軌道、あるいは四角形の断面を有する入れ子式部材の角部に導入してもよい。

一実施形態において、当該昇降用支柱は、２つの入れ子式部材を含み、スピンドルユニットは、駆動管と、２つのスピンドルと、１つのスピンドルナットとを有する。

当該昇降用支柱の一実施形態において、前記スピンドルユニットの長軸は、前記入れ子式部材の断面の中心軸と揃っている。

当該昇降用支柱の一実施形態において、前記スピンドルユニットの長軸は、前記入れ子式部材の断面の中心軸に対してずれている。

本発明のさらなる特徴は、添付の図面を参照する本発明の実施形態の以下の記載において、より詳しく説明される。

伸張された状態の昇降用支柱の縦断面を示す図である。 図１の昇降用支柱の横断面を示す図である。 支持要素の斜視図である。 天井から吊り下げられたスキャナの概略図である。 病院用ベッドの概略図である。

図１からわかるように、昇降用支柱１は、外側部材２と内側部材３とを含み、内側部材は、外側部材２から伸縮自在に延出することができる。部材２、３は、矩形の断面を有するアルミニウム押出管であり、この矩形の断面形状が、２つの部材２、３の相対回転を防止する役割を果たしている。部材２、３の間には、スライダ４が配置されている。外側部材２の底部は、ベースプレート５によって閉じられている。ベースプレート５は、矩形の外側部材２の各角部に設けたねじ溝にねじを係合させることで、外側部材２の端部に直接取り付けることができる。外側部材２の上端には、トップフレーム６が固定されており、外側部材２と内側部材３との隙間は、このトップフレームによって、塞がれるか、あるいは、大部分が覆われている。内側部材３の上端には、トッププレート７が取り付けられており、下端には、ボトムプレート８が装着されている。

ボトムプレート８には、駆動装置９が取り付けられている。駆動装置９は、シャーシ１０、可逆電気モータ１１、歯車列の形態のトランスミッション１２、スピンドルユニット１３を含む。スピンドルユニット１３は、内部に雌スプラインを有する駆動管１４を含む。駆動管１４内には、中空スピンドル１５が変位可能に配置されており、当該中空スピンドルは、上端にカラー（collar）を備えている。このカラーは、駆動管１４の内側の上記雌スプラインと係合する雄スプラインを有している。スピンドルユニット１３は、中空スピンドルの内部に変位可能に配置されたねじ山付き中実スピンドル１６をさらに含む。ねじ山付き中実スピンドル１６は、中空スピンドル１５の内部のねじ山と直接的または間接的に係合している。このねじ山は、例えば、中空スピンドルの内壁に設けられたものでもあってもよいし、中空スピンドルの端部に固定されたカラーのねじ山であってもよい。中実スピンドル１６の下端は、外側部材２のベースプレート５に固定されており、従って回転することはできない。駆動管１４は、一端が、駆動装置９のシャーシ１０内の円筒形開口１７内に回転可能に配置されている。駆動管１４は、電気モータ１１によってトランスミッション１２を介して駆動される。トランスミッション１２は、シャーシ１０に組み込まれており、可逆電気モータ１１は、シャーシ１０に取り付けられており、モータ１１の出力シャフトがトランスミッション１２と係合している。トランスミッション１２の出力側には、駆動管１４の外側に設けられた雄スプラインと直接的または間接的に係合する歯車が設けられる。

中空スピンドル１５の外側のねじ山に係合するスピンドルナット１８が、シャーシ１０内に配置されている。スピンドルナット１８は、回転しないようにシャーシ１０内に固定されており、シャーシは、内側部材３のボトムプレート８に取り付けられている。動作時において、電気モータ１１は、トランスミッション１２を介して駆動管１４を回転させ、これによって中空スピンドル１５も回転させる。スピンドルナット１８は、回転しないようにシャーシ１０内に固定されているため、中空スピンドル１５は、電気モータ１１の回転方向に応じて、駆動管１４上で前後に変位する。中空スピンドル１５は中実スピンドル１６と係合しているため、中空スピンドル１５は、同時に中実スピンドル１６上でも前後に動くことになる。駆動装置９及びシャーシ１０は内側部材３のボトムプレート８に取り付けられているため、内側部材３は、電気モータ１１が第１方向に回転すると、外側部材２から押し出される。モータ１１の回転方向が逆になると、すなわち、第２方向に回転すると、内側部材３は、外側部材２内に引き戻される。駆動装置９は、一般的に、構成に応じた様々な方法で入れ子式部材２、３に直接的または間接的に接続することが可能であり、これによって入れ子式部材（２、３）の長手方向における変位を実現させる。

中空スピンドル１５の下端は、プレート状の支持要素１９に回転可能に接続されている。従って、中空スピンドル１５の下端は、リング状のブラケット２１の凹部に組み込まれたボールベアリング２０を含み、当該ブラケットは支持要素１９に取り付けられている。本実施形態において、ブラケット２１は、２１ａと２１ｂの半分に分かれている。ブラケット２１は、支持要素１９の角部に設けられた穴２２に繋がるように配置され、ブラケット２１の貫通孔とボールベアリング２０とが位置合わせされている。このような構成により、中実スピンドル１６が中空スピンドル１５の内部に進入することができる。ブラケット２１は、ねじ２３によって支持要素１９に取り付けられている。

支持要素１９は、その両側に、外側部材２の内壁と係合するためのスライダ２４を有している。スライダ２４は、平らなアーチ状のスタッドの形状である。図２、そして特に図３からわかるように、支持要素１９は、実質的に、角が１つ切り取られた四角形である。支持要素１９は、さらに、昇降用支柱１の内部にケーブルを誘導するための穴をいくつか含む。

長状のプリント回路基板２７が、内側部材３のボトムプレート８に取り付けられている。このプリント回路基板２７は、エンドストップスイッチ（end-stop switch）またはシグナルスイッチ（図示せず）を備えている。これらのスイッチは、起動ピン２５に設けられた突起２６（１つのみ図示）によって起動される。上記起動ピンは、支持要素１９に接続されており、部材２、３の長軸に平行な軸に沿って、ボトムプレート８の穴を通って延びている。起動ピン２５は、昇降用支柱１の所望のストローク長に等しい距離をあけて配置された２つの突起２６を有する。スイッチが起動されると、昇降用支柱１の調節が中断される。昇降用支柱１を制御するための別のプリント回路基板が、駆動装置９のシャーシ１０に配置されている。

支持要素１９は、中空スピンドル１５の下端に接続されているため、内側部材３が外側部材２から押し出されると、上方に移動する。支持要素１９が外側部材２の内側に当接しているため、中空スピンドル１５が、部材２、３の長軸に対して撓むことはない。これにより、中空スピンドル１５と中実スピンドル１６は、一直線をなす配置を維持することができる。これにより、昇降用支柱１は、大きな力やトルクに耐えることができる。

本開示は、断面積が比較的小さく駆動装置９の容積が大きい構造で高い昇降力を達成する昇降用支柱１の一例である。そのため、スピンドルユニット１３は、昇降用支柱１の角部に配置されている（図２の昇降用支柱の断面図を参照のこと）。しかしながら、スピンドルユニット１３は、昇降用支柱１の断面の中心に配置されるのが理想的である。

スピンドルユニット１３を中心軸からずらして配置することで、これにより生じる負荷により、昇降用支柱にトルクがかかる。本願では、スピンドルユニットが支持要素１９によって正しい位置に保持されるので、昇降用支柱１の断面積を小さくしつつ、高負荷への耐性も達成できるであろう。

図４は、天井に設けられたレール３１の構造体から吊り下げられた天井走行型Ｘ線装置２８の概略図である。昇降用支柱１の自由端にＸ線カメラ２９が取り付けられており、昇降用支柱の他端が、キャリッジ３０に取り付けられることで、Ｘ線カメラ２９が高さ調節自在となっている。さらに、Ｘ線カメラ２９は、回転により検査対象に位置を合わせる構造とすることもできる。これによれば、カメラ２９を所定位置に配置する際に、昇降用支柱１には、垂直方向の負荷ならびに水平方向の負荷とトルクの両方がかかる。Ｘ線カメラ２９に設けられたハンドルを用いてキャリッジ３０を押したり引いたりして移動させることにより、昇降用支柱１に水平方向の力とトルクがかかる。

図５は、駆動輪を備えた下フレーム３２と上フレーム３３とを備えたベッドの概略図である。上フレーム３３は、ベッドの長手方向の中心軸上の両端に配置された、上フレーム３３を昇降させるための伸縮式の昇降用支柱１によって、下フレーム３２に接続されている。例えば、一人または二人の人がベッドの片側に座っている際や、ベッドがトレンデレンブルグ（Trendelenburg）の姿勢、すなわち、上フレーム３３が横軸を中心に傾斜した姿勢にされた際には、昇降用支柱１に、大きな力及びトルクがかかる。昇降用支柱１は、電源とコントロールユニット３５、３６とを含む制御ボックス３４に接続されている。

本実施形態において、昇降用支柱は、２つの部材と、駆動管及び２つのスピンドルを有するスピンドルユニットとを含む。ただし、昇降用支柱は、より多くの部材を含んでいてもよく、スピンドルユニットも同様に、より多くのスピンドルで構成することもできる。また、スピンドルの数によっては、より多くの支持要素を用いることもあり得る。一例として、昇降用支柱は３つの部材を有していてもよく、スピンドルユニットは４つのスピンドルを有していてもよく、２つの支持要素が設けられていてもよい。本開示は、断面が矩形の部材を有する昇降用支柱を示しているが、当該断面は、円形、六角形、またはその他の任意の形状であってよい。支持要素の形状は、上記部材の断面形状に適合させる必要があるかもしれないが、必ずしもそうとは限らない。

昇降用支柱の説明において、「トップ」、「ボトム」などの用語は、本発明を図に示したように説明するために用いている。昇降用支柱を図４に示したように使用する場合もあることは明らかであり、この場合には、ボトムプレートがトッププレートになる。このように、使用している上記のような用語は、構成要素の相対位置または相対関係に言及するものである。

Claims (10)

1. 少なくとも２つの入れ子式部材（２、３）と、その中空部に配置された駆動装置（９）とを含む昇降用支柱であって、前記駆動装置（９）は、電気モータ（１１）と、トランスミッション（１２）と、複数のスピンドル（１５、１６）及び少なくとも１つのスピンドルナット（１８）を有するスピンドルユニット（１３）とを含み、前記電気モータ（１１）は、前記トランスミッション（１２）を介して前記スピンドルユニット（１３）を駆動し、前記駆動装置（９）は、前記少なくとも２つの入れ子式部材（２、３）に接続されており、これによって、前記電気モータ（１１）の回転方向に応じて、前記入れ子式部材（２、３）が、長手方向に変位して、互いに伸長または収縮するようになっている昇降用支柱において、前記昇降用支柱は、スピンドル（１５、１６）に取付けられた少なくとも１つの支持要素（１９）を含み、前記支持要素（１９）は、一つの入れ子式部材（２、３）の内部に配置されており、前記支持要素（１９）は、前記一つの入れ子式部材（２、３）の内側に当接するように構成されていることを特徴とする、昇降用支柱。
2. 前記スピンドル（１５、１６）の一端が、前記支持要素（１９）に回転可能に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の昇降用支柱。
3. 前記スピンドルが中空のスピンドル（１５）であることを特徴とする、請求項２に記載の昇降用支柱。
4. 前記支持要素（１９）がスピンドル（１５、１６）を挿通させるための貫通孔（２２）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の昇降用支柱。
5. 前記中空スピンドル（１５）が、前記支持要素（１９）の前記貫通孔（２２）と位置が揃うように、前記支持要素に回転可能に接続されていることを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の昇降用支柱。
6. 前記支持要素（１９）が、前記一つの入れ子式部材（２、３）の内側に当接する面に設けられたスライダ（２４）を含むことを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の昇降用支柱。
7. 前記支持要素（１９）がプレートであることを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の昇降用支柱。
8. ２つの入れ子式部材（２、３）を含み、前記スピンドルユニット（１３）が、駆動管（１４）と、２つのスピンドル（１５、１６）と、１つのスピンドルナット（１８）とを含むことを特徴とする、請求項１～７のいずれかに記載の昇降用支柱。
9. 前記スピンドルユニット（１３）の長軸が、前記入れ子式部材（２、３）の断面の中心軸と揃っていることを特徴とする、請求項１～８のいずれかに記載の昇降用支柱。
10. 前記スピンドルユニット（１３）の長軸が、前記入れ子式部材（２、３）の断面の中心軸に対してずれていることを特徴とする、請求項１～８のいずれかに記載の昇降用支柱。

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