JP3676096B2 - 角度切換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本体に支持された構成部材の角度を変更してロックする角度切換装置に係り、特に、角度の切換えが簡単で、しかも構成部材の緩みやガタが極めて小さい角度切換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、浴室、トイレ、廊下などの壁面やベッドのフレームに、老人や病人等がつかまるための介助バーを設置することがある。従来より提供されている介助バーの多くは、屋内の壁面等にボルトで固定されるようになっているため、特に、狭い室内に設置されている場合に介助者等の健常者の動作の妨げになることがあった。そのため、最近では、介助バーを移動可能にしたものも提供されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、介助バーを移動可能にしたものでは、介助バーの位置を変更した後の固定方式が充分なものではなかったため、介助バーの固定が緩んだりガタが生じたりしてぐら付くという問題があった。一方、介助バーを強固に固定するように構成すると、介助バーのアンロックおよびロックといった操作に大きな力を要したり、操作が複雑になるという新たな問題が生じる。
よって、本発明はそのような問題点を解決するためになされたもので、介助バーのような構成部材の角度の変更とロックを簡単に行うことができ、しかも、構成部材の緩みやガタが極めて小さく安全性の高い角度切換装置を提供することを目的としている。
【０００４】
本発明の角度切換装置は、軸の一端部に半径方向へ突出する基部が設けられてなる軸本体と、軸に回動自在かつ軸線方向に移動自在に嵌合された可動体と、軸本体の他端部に設けられた固定部材と、固定部材と可動体との間で軸に回動自在に嵌合されたロック部材とを備え、基部および可動体に、それらの所定の相対角度位置のときに軸線方向に互いに嵌合して可動体の回動を阻止する凹部および凸部をそれぞれ設け、可動体とロック部材との間に、軸に対して回動しないが軸線方向へ移動可能な中間部材を設け、この中間部材とロック部材の相対向する面にカムを設け、ロック部材は、その所定の角度位置のときに凹部および凸部が互いに嵌合した状態での可動体の固定部材側への移動を阻止し、他の角度位置のときに可動体の軸線方向への移動を可能にして凹部および凸部を互いに離脱可能にすることを特徴としている。
【０００５】
上記構成の角度切換装置にあっては、ロック部材を所定の角度位置にして可動体を固定部材側へ移動させることにより、凹部および凸部どうしが互いに離脱して可動体が回動可能となる。そして、可動体を所望の角度位置にして凹部および凸部を軸線方向に嵌合させることにより、可動体は回動しない状態となる。この状態で、ロック部材を回動させて所定の角度位置にすることにより、可動体は、固定部材側への移動が阻止され、かつ回動も阻止されてロックされた状態となる。このように、ロック部材を回動させるだけで可動体のロックとアンロックを行うことができるので、操作が簡単である。また、ロック部材の回動は小さい力で行うことができるので、腕力の個人差によるロック不良が生じない。さらに、凹部および凸部が嵌合して可動体の回動を阻止するので、緩みが無くまたガタも小さいことから安全性が高い。
【０００６】
ここで、凹部を基部に、凸部を可動体に設けることができ、逆に、凹部を可動体に、凸部を基部に設けても良い。あるいは、凹部および凸部を基部および凸部のそれぞれに設けることもできる。要は、可動体を基部側へ移動させることで凹部および凸部が嵌合して、可動体が回動しないようになる構成であれば良い。凸部の形状はピン型、歯型など任意であり、凹部の形状も穴型、溝型など任意である。また、凸部の断面を山型として、これを円周方向へ等間隔に離間させて放射状に配置し、凹部を断面Ｖ字状の溝として、これを円周方向へ等間隔に離間させて放射状に配置すると好適である。その際、凸部の先端と凹部の底との間に隙間を設けて凸部が凹部に楔のように嵌合するようにする。このように構成することにより、可動体を回動させようとする力が作用したときに、可動体の固定部材方向への移動が阻止されているので、回動方向へのガタが極めて小さくなる。また、凹部および凸部の数を多くすることにより、可動体の角度位置を細やかに設定することができる。
【０００７】
可動体の軸線方向への移動を阻止する構成としては、ロック部材と可動体との相対向する面にカムを設けるのが最も簡略である。具体的には、ロック部材の所定の角度位置のときに互いのカムのカム山どうしが対向し、可動体の固定部材側への移動を阻止してロックするように構成することができる。この場合、ロック部材が他の角度位置のときに互いのカム山とカム溝が対向し、可動体の軸線方向への移動が可能となる。ただし、このように構成すると、可動体のカムの位置が可動体の回動に伴って変化する。このため、ロック部材によるロックおよびアンロックの位置が変化する。そこで、可動体とロック部材との間に、軸に対して回動しないが軸線方向へ移動自在な中間部材を設けることが望ましい。このような中間部材に設けたカムは移動しないため、ロックおよびアンロックのときのロック部材の位置が一定となり、作業性が向上する。
【０００８】
また、中間部材とロック部材との間に弾性部材を設けることにより、凹部および凸部どうしが嵌合しているときに中間部材とロック部材とを互いに離間させ、両者のカム山どうしの間に軸線方向のクリアランスを設けると好適である。これにより、アンロックにした状態からロック部材を回動させる際に、一方のカム山を他方のカム山にスムーズに乗り上げさせることができる。
【０００９】
さらに、カム山の角部にテーパを設け、ロック部材を回動させる際にカム山がテーパに沿って移動し、ロック部材を固定部材側へ移動させるように構成することも可能である。このように構成することにより、中間部材とロック部材のカム山どうしのクリアランスを極小にすることができ、ロックした状態での可動体の軸線方向のガタと回動方向へのガタを殆どゼロにすることができる。また、一方のカム山に、他方のカム山の回動を制限するストッパを設けることにより、ロック部材の位置決めをすることができるので作業性が向上する。これと同じ目的で、一方のカム山に、そのカム面に出没自在な球面体を他方のカム山側へ付勢して設けるとともに、他方のカム山に球面体の一部が嵌合する凹部を設けることもできる。これにより、球面体の一部が凹部に嵌合したときにクリック感（節度感）を得ることができ、ロックが完了したことを確認することができる。また、人が無意識にロック部材を回してロックを解除した場合であっても、球面体が凹部から出る際の抵抗ないしはクリック感によってアンロックを認識させることができる。
【００１０】
本発明の角度切換装置では、軸の取り付け方向は任意である。本発明が例えば介助バーに適用される場合には、軸は垂直方向へ向けて取り付けられ、可動体にバーが設けられる。この場合、可動体は、重力によって基部へ押圧されるので、可動体および基部の凹部および凸部が相対向する位置に来たら自然に嵌合する。また、軸を水平方向や傾いた方向へ向けて取り付けることも可能である。軸を水平方向へ向けて取り付ける場合には、上述の可動体およびロック部材の間に介装する弾性部材で可動体を基部へ押圧することができる。なお、基部は、フランジや歯車状など任意の形状にすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
Ａ．角度切換装置の構成
以下、図１〜図８を参照して本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態は本発明を介助バー装置に適用した例である。図１において符号１は軸本体であり、軸本体１は軸１０の一端部にフランジ（基部）１１を固定して概略構成されている。フランジ１１の上端面には、断面台形状をなす溝（凹部）１２が円周方向に等間隔離間して複数形成されている。また、軸１０は、フランジ１１側の大径部１３と、この大径部よりも小径な小径部１４とからなっている。大径部１３の上端部には、軸線Ｏと平行に切り欠いた平坦部１３ａが軸線Ｏを挟んで反対側に２つ形成されている。また、軸１０の上端部にはネジ１４ａが形成されている。そして、軸１０には、可動体２０、第１カム（中間部材）３０および第２カム（ロック部材）４０がこの順番で挿通され、さらにその上から挿通させたワッシャ５０およびナット（固定部材）５１，５２が取り付けられている。
【００１２】
可動体２０は、軸１０に対して回動自在でかつ軸線Ｏ方向に摺動自在とされている。この可動体２０は、筒状をなすハブ２１と、このハブ２１の一側から水平方向へ突出する介助バー２２とから構成されている。ハブ２１の下端面には、断面台形状をなす凸条（凸部）２３が円周方向に等間隔離間して複数形成されている。凸条２３の断面形状はフランジ１１の溝１２の断面形状と同一であり、それらのピッチも一致している。これにより、可動体２０を上記ピッチ回動させる毎に凸条２３，…が溝１２，…に嵌合するようになっている。また、凸条２３の高さは、溝１２の深さよりも低く設定され、これにより、凸条２３は溝１２に楔のように嵌合するようになっている。
【００１３】
第１カム３０は略リングをなし、その上端面には、側面視長方形状をなすカム山３１が四半分円よりもやや狭い円弧の範囲に亘って形成されている。このカム山３１は、軸線Ｏを挟んで反対側に２つ形成されている。また、第１カム３０の内周には、その壁部を内側へ盛り上げて形成した平坦部３０ａが軸線Ｏを挟んで反対側に２つ形成されている。これにより、第１カム３０の平坦部３０ａが軸１０の平坦部１３ａと係合し、第１カム３０は軸線Ｏ方向へ摺動自在ではあるが回動できない状態になっている。
【００１４】
第２カム４０は、軸１０の小径部１４に対して回動自在でかつ軸線Ｏ方向に摺動自在とされている。この第２カム４０は、筒状をなすハブ４１に操作レバー４２を固定して概略構成されている。ハブ４１の下端面には、側面視長方形状をなすカム山４３が四半分円よりもやや狭い円弧の範囲に亘って形成され、カム山４３，４３を第１カム３０のカム山３１，３１と直交して配置することにより、カム山４３，３１どうしが噛み合うようになっている。なお、第２カム４０のカム山４３の高さは、第１カム３０のカム山３１の高さと同一とされ、かつ、可動体２０の凸条２３の高さよりも僅かに高く設定されている。
【００１５】
Ｂ．角度切換装置の操作方法
次に上記構成の角度切換装置の操作方法を図２〜図８を参照して説明する。まず、図２〜図４を参照して角度切換装置を組み立てる手順について説明する。図３に示すように、軸本体１の軸１０に、可動体２０、第１カム３０、第２カム４０、ワッシャ５０およびナット５１，５２をこの順番で挿通する。そして、可動体２０の凸条２３を軸本体１の溝１２に嵌合させ、第１カム３０のカム山３１の上に第２カム４０のカム山４３を乗せる。その状態でナット５１をワッシャ５０に軽く触れる程度まで下降させ、ナット５１の位置を固定したままナット５２を下降させてナット５１に対して締め付ける。こうして操作レバー４２が軽い力でも動くようにしておく。
【００１６】
次に、図３に示す状態（これを使用状態とする）から介助バー２２の角度を変更する手順について説明する。まず、操作レバー４２を図２に示す状態からほぼ９０度回動させ、図５および図６に示す状態にする。この状態では、第２カム４０のカム山４３は第１カム３０のカム山３１，３１どうしの中間に位置しているため、第１カム３０および可動体２０は上方へ向けて摺動可能である。なお、第２カム４０は軸１０の小径部１４に嵌合しているため、大径部１３との段部に係合して図６に示す位置から下降することはない。この状態で介助バー２２を図７中矢印で示す方向へ回動させる。すると、可動体２０の凸条２３，…が軸本体１の溝１２，…の斜面に沿って上昇し、それに伴って第１カム３０が上昇してそのカム山３１と第２カム４０のカム山４３どうしが噛み合うとともに、凸条２３，…が溝１２，…から離脱する（図８参照）。そして、介助バー２２を例えば屋内の壁と平行な退避位置まで回動させると、そこで介助バー２２が下降して凸条２３，…と溝１２，…とが嵌合する。その際、第１カム３０は軸１０の平坦部１３ａに係合しているため回動することはない。この操作により、第１カム３０および第２カム４０は図６に示す状態に戻る。次いで、操作レバー４２を図５に示す状態から９０度回動させる。これにより、図４に示すように、可動体２０は軸線Ｏ方向に摺動せず、かつ回動しない状態となり、介助バー２２がロックされる。
【００１７】
上記構成の角度切換装置にあっては、介助バー２２のロックとアンロックを操作レバー４２を回動させるだけで行うことができるので、操作が簡単である。また、小さな力で操作レバー４２を回動させることができるので、腕力の個人差によるロック不良も生じない。また、介助バー２２に水平方向の力が作用すると、軸本体１の溝１２，…に嵌合した可動体２０の凸条２３，…が浮き上がろうとするが、第２カム４０によって可動体２０の移動が阻止される。したがって、介助バー２２の緩みが生じないことは勿論のこと、ガタも極めて小さく安全である。特に、上記実施形態では、軸１０に対して回動しない第１カム３０を用いているので、操作レバー４２のロックおよびアンロックの位置が一定し、操作性がさらに向上する。また、複数の凸条２３，…および溝１２，…どうしを嵌合させるようにしているので、介助バー２２の角度を細やかに設定することができる。
【００１８】
Ｃ．その他の実施形態
次に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下の説明において上記第１実施形態と同等の構成要素には、同符号を付してその説明を省略する。図９は本発明の第２実施形態を示す図である。図９に示すように、第１カム３０の内周には、座ぐり穴３２が形成されている。また、第２カム４０の内周にも座ぐり穴４４が形成されている。そして、座ぐり穴３２，４４によって画成される円筒状の空間には、コイルバネ（弾性部材）３３が収容され、コイルバネ３３は第２カム４０を上方へ向けて付勢するとともに、第１カム３０を下方へ向けて付勢している。
【００１９】
第２カム４０をアンロックにした状態では、軸１０等の製造誤差により、そのカム山４３の下端面の位置が第１カム３０のカム山３１の上端面よりも下がっていることが想定され、そのような場合には、第２カム４０を上方へ持ち上げて回動させる必要が生じる。この点本実施形態では、第１カム３０と第２カム４０がコイルバネ３３によって離間させられ、第１カム３０のカム山３１と第２カム４０のカム山４３の間に上下方向のクリアランスが生じる。これにより、操作レバー４２をそのまま水平に回動させてロックしようとしたときに、カム山４３の角部がカム山３１の角部に引掛かるようなことがなく、操作レバー４２をスムーズに回動させることができる。
【００２０】
次に、図１０は本発明の第３実施形態を示す図である。この実施形態は、ナット５１，５２に代えて、スピードナット（固定部材）５６を用いたものである。スピードナット５６は、図１０に示す軸１０にワッシャ５５とともに挿通して下方へ押し込むと、その位置から上方へは移動しないようになっている。このようなスピードナット５６を用いることにより、角度切換装置の組立を簡単に行うことができる。
【００２１】
図１１および図１２は本発明の第４実施形態を示す図であり、前記第２実施形態と同様に、第２カム４０をアンロックにした状態で、カム山４３の下端面の位置が第１カム３０のカム山３１の上端面よりも下がっている場合の対策である。この実施形態は、第１カム３０のカム山３１の角部にテーパ３５を形成するとともに、第２カム４０のカム山４３の角部にもテーパ４５を形成したものである。本実施形態では、図１２に示すように、第２カム４０を回動させるとテーパ３５，４５どうしが当接して第２カム４０が上方へ持ち上げられる。これにより、カム山４３はスムーズにカム山３１の上に乗り上げ、ロックが完了する。また、本実施形態では、第１カム３０のカム山３１のテーパ３５と反対側の端部にストッパ３６が形成されている。このストッパ３６に第２カム４０のカム山４３が当接し、操作レバー４２の位置決めを行うことができるので、操作性をさらに向上させることができる。
【００２２】
また、図１３および図１４は本発明の第５実施形態を示す図である。これらの図に示すように、第２カム４０のハブ４１には、上下方向に貫通する孔４６が軸線Ｏを挟んで反対側に形成されている。孔４６には、球（球面体）４７がその一部を露出させるようにして収容されるとともに、コイルバネ（弾性部材）４８によって下方へ付勢されている。なお、図１３において符号５７はワッシャであり、球４７およびコイルバネ４８を孔４６内に封止している。一方、第１カム３０のカム山３１の中央部には、球面状の凹部３７が形成され、そこに球４７が嵌合するようになっている。
【００２３】
上記構成の角度切換装置にあっては、操作レバー４２を回動させてロックする際に、球４７が第１カム３０のカム山３１の上面を転動し、凹部３７に嵌合する。これにより、操作者はクリック感によってロックが完了したことを認識することができ、操作性が向上する。また、アンロックにする場合には、操作レバー４２を回動させることにより、球４７はコイルスプリング４８の付勢力に抗して孔４６内に没する。その際に、人が無意識に操作レバー４２を回してアンロックにした場合であっても、球４７が凹部３７から出る際の抵抗ないしクリック感によってアンロックを認識させることができる。
【００２４】
なお、上記実施形態は本発明を介助バー装置に適用した例であるが、その他、構成部材の角度を切り換えるあらゆる装置に適用可能である。たとえば、野球場や映画館、コンサート会場等のゲートの入場阻止用のバー装置などに適用可能である。さらに、介助バー２２の代わりに長尺のアームを取り付け、アームの先端に照明器具を取り付ければ、スタジオ、ロケ地、工事現場などでの照明装置として有用である。また、本発明の角度切換装置を複数用いて多軸の角度切換装置を構成することもできる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、軸本体と可動体とを凹部および凸部どうしを軸線方向へ嵌合させることで互いに回動しないようにするとともに、ロック部材で可動体の軸線方向への移動を規制する構成であるから、構成部材の角度の切換を容易に行うことができるとともに、ロックした構成部材の緩みやガタを極めて小さくすることができ高い安全性を有する等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の角度切換装置を示す組立斜視図である。
【図２】 第１実施形態の角度切換装置の上面図である。
【図３】 第１実施形態の角度切換装置の側面図である。
【図４】 第１実施形態の角度切換装置の側断面図である。
【図５】 図２に示す状態から操作レバーを９０度回動させた状態を示す上面図である。
【図６】 図３に示す状態から操作レバーを９０度回動させた状態を示す側面図である。
【図７】 図５に示す状態から介助バーを回動せた状態を示す上面図である。
【図８】 図６に示す状態から介助バーを回動させた状態を示す側面図である。
【図９】 本発明の第２実施形態の角度切換装置を示す側断面図である。
【図１０】 本発明の第３実施形態の角度切換装置を示す側断面図である。
【図１１】 本発明の第４実施形態の角度切換装置の要部を示す斜視図である。
【図１２】 図１１に示すカム山の詳細を示す拡大側面図である。
【図１３】 本発明の第５実施形態の角度切換装置を示す側断面図である。
【図１４】 第５実施形態の角度切換装置の要部を示す組立斜視図である。
【符号の説明】
１…軸本体、１１…フランジ（基部）、１０…軸、１２…溝（凹部）、
２０…可動体、２３…凸条（凸部）、３０…第１カム（中間部材）、
３１…カム山、３３…コイルバネ（弾性部材）、３５…テーパ、
３６…ストッパ、４０…第２カム（ロック部材）、４３…カム山、
４５…テーパ、４７…球（球面体）、４８…コイルバネ（弾性部材）、
５１，５２…ナット（固定部材）、５６…スピードナット（固定部材）、
Ｏ…軸線。

Claims (3)

1. 軸の一端部に半径方向へ突出する基部が設けられてなる軸本体と、上記軸に回動自在かつ軸線方向に移動自在に嵌合された可動体と、上記軸本体の他端部に設けられた固定部材と、上記固定部材と上記可動体との間で上記軸に回動自在に嵌合されたロック部材とを備え、上記基部および上記可動体に、それらの所定の相対角度位置のときに軸線方向に互いに嵌合して上記可動体の回動を阻止する凹部および凸部をそれぞれ設け、前記可動体と前記ロック部材との間に、前記軸に対して回動しないが軸線方向へ移動可能な中間部材を設け、この中間部材と上記ロック部材の相対向する面にカムを設け、上記ロック部材は、その所定の角度位置のときに上記凹部および凸部が互いに嵌合した状態での上記可動体の上記固定部材側への移動を阻止し、他の角度位置のときに上記可動体の軸線方向への移動を可能にして上記凹部および凸部を互いに離脱可能にすることを特徴とする角度切換装置。
2. 前記中間部材と前記ロック部材との間に弾性部材を設けることにより、前記凹部および凸部どうしが嵌合しているときに上記中間部材および上記ロック部材どうしを互いに離間させて両者のカムどうしの間に軸線方向のクリアランスを設けたことを特徴とする請求項１に記載の角度切換装置。
3. 前記凹部は断面Ｖ字状をなして軸線回りに放射状に延在する複数の溝であり、前記凸部は、断面山型状をなして軸線回りに放射状に延在する凸条であることを特徴とする請求項１または２に記載の角度切換装置。

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