JP4379634B1

JP4379634B1 - 昇降装置

Info

Publication number: JP4379634B1
Application number: JP2008256927A
Authority: JP
Inventors: 水井克也
Original assignee: 水井克也
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: JP2010083653A

Abstract

【課題】空気等を用いて昇降する空気圧式の昇降装置において伸縮袋の蛇行や安定性が課題になっていた。これらの課題の解決策を提供する。
【解決手段】軸芯上直角に向い合って平行に移動する２個の端面部材（１、２）と、その間に設けた軸芯方向に伸縮可能な支承部材（３）と、該端面部材間の外周部を気密して覆う可撓性膜材（５）と、該端面部材（１、２）と該可撓性膜材（５）によって形成される空間に連通する流体の出入口（６）を有し、該支承部材（３）の連動棹（３２）を同期させて、流体を吸排し端面部材間の距離を変化させる装置でエレベータ、段差昇降機や伸縮装置などに供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、平行な部材の間隔を自在に変化させる昇降装置や伸縮装置に関するものであり、例えば、エレベータや段差昇降機、あるいは荷揚げ装置などに供する。

従来より、気体圧式伸縮袋を用いた昇降装置のアイデアはあった。昇降装置のかごの下に気体圧式伸縮袋を入れて空気で吸気・排気をして伸縮袋の膨張・収縮によりかごを昇降させるというアイデアである。例えば、特許文献１では、気体圧式伸縮袋を用いた重量物降下上昇装置の例がある。ここでは特に伸縮袋の蛇行対策はなく原理のみの記述である。特許文献２では、密閉２重筒状体のエアーバッグを用い座屈防止用のリングを誘導パイプに係合させた例がある。また、特許文献３では、多段エアーバッグの繋合部には中心の連通孔から周縁方向に放射状の通気用パイプを配設し、且つガイドパイプに昇降自在に係合するよう複数個のガイドリングを平衡的に担持させ座屈防止させた例を示している。更に、特許文献４では、多段エアーバッグの夫々のエアーバッグにおいて、上段の下面と下段の上面の接着部分に沿って通孔が設けられ、この通孔を通して接続したガイドフレームを介し連結フレームがレールに対し昇降自在にし、且つ上下のエアーバッグを連結した帯状の膨らみ防止帯によって蛇行防止装置とするエレベータの例がある。

一方、特許文献５では、径の異なる複数のポストをスライド可能に順次接続して上下端部が閉塞する伸縮軸を形成し、各ポストの上部外周にフランジを設け、このフランジ間に液体の流入・流出によって伸縮するベローズを取付け、外部に連通する流入出口を有する多段揚程リフターの例がある。
特開昭５０−８５０５２号公報実開平４−３１７８４号公報特開平６−１９１７６７号公報特開平１０−２５０９５７号公報特開昭６２−２３０５９７号公報

結局、気体圧式伸縮袋を用いた昇降装置において、最も必要な作用としては以下の３点に集約できる。即ち、
・昇降中、伸縮袋が蛇行しないで安定した昇降ができること。
・全要素が両端面部材間に収納されていること。
・膨張した時と圧縮した時の全高比(変位倍率と称す)が大きく取れること。
であるが、本発明はこれらの課題に新たな解決策を提示する。

本発明は上記目的を達成するために、以下の通り考察した。例えば、紙風船のように伸縮しない可撓性袋の上下に接着剤を塗り平板で挟んだ状態で上の板に錘を乗せた場合を考えると容易に判明するが、紙風船が一杯膨らんだ状態では紙風船が破れる荷重までは位置を保つことができる。しかし、紙風船が一杯に膨らむ前の中間的な状態では板は紙風船のたるみの範囲で自由に流されるし自由に傾き錘を安定して載せて置くことはできない。これが空気圧式伸縮袋の蛇行や座屈につながっている。これらの自由な動きを抑制しながら自立して上下に安定的に昇降させるためには最低限下記の要件を満たす必要がある。
・「板が平行を保ちながら安定して上下方向に移動すること。」
即ち、自らの機能として移動の始めから終りまで上下の板の軸芯が一致することである。

そのため、軸芯上において直角に向い合って平行に移動する２個の端面部材と、該端面部材間に設けた軸芯方向に且つ相互に同期させた伸縮可能な支承部材と、該端面部材間の外周部を気密して覆う可撓性膜材と、該端面部材と該可撓性膜材によって形成される空間に連通する流体の出入口を有し、流体を出し入れすることにより該端面部材間の距離が流体からの圧力を受けて平行に変化するようにしたものである。ここで、端面部材は平板でも円板でも部材の一部分でもよく、材質についても何ら規制はない。

ここで支承部材とは夫々の端面部材を軸芯上平行に支えながら距離を変化させるメカニズムを指しており各種の構造が可能である。一例を示せば、請求項２や請求項３、あるいは請求項４に示すような構造であり、各支承部材が全て同期することが必要不可欠である。

請求項１は、前記支承部材について、少なくとも一方の該端面部材の対面側において、軸芯を通る等配した放射面上にあって軸芯から一定距離の支点で回転自在にした3個以上の連動棹と、該連動棹の一端で嵌合して全ての連動棹を同期させる軸芯上を摺動する一個の中央部材とを有し、該連動棹の他端は他方の端面部材側の連動棹と連結する構造とする。例えば、同期する該連動棹の一端に形成された形状が歯形であれば、中央部材はその歯形に嵌合する形状断面を軸芯放射面上に持ち軸芯上を移動自在な構成とする。この場合、１つの連動棹の動きが中央部材に伝達され、その動きが他の全ての連動棹に同時に同じ動きを発生させるため中央部材は一自由度の動作であることが望ましい。連動棹が全て同期することが必要不可欠である。仮に中央部材の自由度が２以上であった場合全ての連動棹が同じ同期動作をするとは限らない。今、c=支点から端面部材の端面までの距離、h=支点から連動棹の他端の連結点までの距離とすると、有効な変位倍率kは凡そk=2(h+c)/2cと表せ、kを大きくするためには大きなhと小さなcが有効であるが強度面などからcの取り得る値に限界がある。

以上に対し請求項２は、前記支承部材について、少なくとも一方の該端面部材の対面側において、軸芯を通る等配した放射面上にあって軸芯から一定距離の支点で回転自在にした3個以上の連動棹を有し、該連動棹の一端は軸芯付近上において隣接する連動棹の一端と嵌合して全ての連動棹を同期させ、他端は他方の端面部材側の連動棹と連結する構造とする。即ち、前記中央部材を廃し連動棹の一端同士で同期作用をするものである。例えば、連動棹の一端同士が軸芯付近に集中しており隣接する一端の面同士で嵌合し合えば中央部材が無くても前記と同様に同期動作が出来る。中央部材が無い分cが小さくできることが想定される。これらの一端側の形状は歯形以外に双方が同期して作用すればその他の形式も取りうることは自明である。又、例えば、各連動棹の一端側を連結したような形態を樹脂などで一体成型し、動作時には軸芯において移動に伴う同部材の屈曲などによって同期させるような構成も含むものである。

また、請求項３は、前記支承部材について、軸芯を通る等配した放射面上にあって２個の端面部材を連結する３個以上のパンタグラフ式リンク機構と、該パンタグラフ式リンク機構と該端面部材とを連結する夫々２本のリンクに関し軸芯側のリンクを連動棹として同期させるため該連動棹の一端を嵌合させる軸芯上を摺動する少なくとも一個の中央部材とを有し、該パンタグラフ式リンク機構の反軸芯側のリンクを該端面部材上でスライド可能に構成する。即ち、両端面部材の軸心側においてリンク構造のパンタグラフの固定軸を連動棹の支点とし、このリンクの一端を歯形として軸芯上を摺動する一個の中央部材に嵌合し、結果として全てのパンタグラフ式のリンク機構を同期させる。尚、パンダグラフ式リンク機構とは複数のリンクを端部の連結支点で連ね、連ねた２本のリンク列を各リンクの中点の交差支点で互いにＸ字状に交差させ、それらの交差部分と連結部分が回動可能に枢支され両端部において夫々固定点と自由点を有し自由点をスライドさせて両端部を平行に変位させる機構を称している。

更に又、請求項４は、前記支承部材について、軸芯を通る等配した放射面上にあって２個の端面部材を連結する３個以上のパンタグラフ式リンク機構を有し、該端面部材と連結する夫々の２本のリンクに関し軸芯側のリンクを連動棹とし、少なくとも１個の端面部材側の該連動棹の一端は軸芯付近において隣接する連動棹の一端と嵌合して全ての連動棹を同期させ、反軸芯側のリンクを該端面部材上でスライド可能に構成する。従って、請求項３〜４は端面部材を自立的なパンタグラフ式リンク機構も含め伸縮するメカニズムを３個以上等配し夫々の伸縮構造を同期させることにより平行に距離を変化させる一体とした昇降システムを含むものである。当然、これらの材質と形状は金属の他、樹脂や複合材など製作面を考慮して決められる。

次に可撓性膜材は、端面部材間の変位があっても気密を保つことが必要で支承部材の伸縮可能範囲内で所定圧力に対する強度と繰り返しの耐久力が要求される。材質として気密性の布、ゴム、フィルム、キャンパス、ターポリン、その他軟性の各種可撓性物質やその複合材が主材として考えられる。これら主材に強度向上のためにリングやバンドを組み込んだり、繊維やワイヤあるいは後記する動作感度を調節するための渦巻状のばね等補助材を織り込んだものなども有効である。外径寸法を維持しながら所定圧力に耐えると共に収縮時は高さ寸法ができるだけ低く畳まれるような屈曲性も必要である。従って、条件を満たせば蛇腹状の他、タイヤ状のゴムを重ねたもの、角型で座布団を積み重ねたような形状あるいは軸芯方向にその径の異なるものなども含まれるのは自明である。

更に、この装置の具体化に当たっては、用途や昇降距離、負荷の荷重、そして流体の種類や圧力などによって各種の寸法や材質が決定される。一段で足らない場合は上記の装置を複数段重ねた多段型も可能である。その場合は、構成の仕方によって重ね合う端面部材やその付近に流体の出入する連通孔を付加し、更に互いに気密しやすい構成とする。流体としては空気や水が一般的には考えられるがこれに限らない。更に、装置の動作感度については用途により調整することも有効であり、ばねやゴム等を組込み、連動棹や中央部材、あるいは可撓性膜材に急激な変化に対する抑制力を付加させることも効果がある。又、直接流体の圧力を作動力に変換して下からサポートできるためエレベータ等昇降装置に利用すれば、絶対安全が確保できると共に住宅などの壁や天井に対して従来必要であった新たな補強も必要なく、軽量で、しかも空気管を取り付ければ動力源は離れた場所でよいなどメリットも多い。更に、この装置は、段差昇降機、荷揚げ装置あるいは伸縮装置としての用途もある。例えば、各種の介護装置、健康器具やその他の機器にも応用できる。一例を示せば、この装置にベッドを乗せ下部にキャスターをつけたベッド昇降移動装置とか、上部に椅子や台座を載せ水圧で昇降する風呂用椅子とか、各種テーブルや装置の脚につけた昇降傾斜装置、あるいは、垂直方向に限らず各種の変位装置としても効果がある。流体圧源さえあれば大きな推力の伸縮装置が低コストで得られることから多方面に利用できるなど応用範囲は広い。

尚、段落（０００２）〜（０００３）に前記した特許文献１〜４について、いずれも支承部材のことや端面部材が軸芯に一致することなどの記述はなく本発明と大きな差異がある。また本発明と観点は異なるが関連する類似の技術として特許文献５があるが、前記したように段落(０００４)の３要素から見ても本件とは大きな差異が見られる。

以上説明したように、本発明の昇降装置は、簡単な構造で各端面部材を自立的に平行を維持しながら変位できるため座屈や蛇行から開放され、これまで必要であった特別の付加装置が不要となった。又、流体の圧力の変化などにも安定した動作が可能となり、低層の住宅用ホームエレベータや段差昇降機、あるいは伸縮機や簡便な荷揚げ装置として、新たな住宅の補強も必要としない、より安全な低コストの昇降装置となりうる。その他、各種の介護装置用や一般産業用にも利用可能など大きな効果が期待できる。

以下、本発明の実施形態を示す。本発明の一般的な形態として一段型の他、多段型として複数のユニットを重ねて使用することが想定される。図１〜６はその内の一個のユニットを例示している。先ず、図１は請求項１を主とした実施例で昇降途中の状態を示している。軸芯に直角な端面部材１、２によって、以下に記述する各種の支承部材３を間に挟みこれらの周囲を可撓性膜材５で覆っている。端面部材１、２中央の段差１１、２１は多段の場合、隣接したユニットが嵌まり合うことを想定し出入口６に繋がる連通孔６１を有している。又、周辺部１２、２２はゴム状の可撓性膜材５に嵌め込み気密性を保持させた状態を例示している。支承部材３は、４個の連動棹の例ではあるが端面部材１の対面側において、軸芯から一定距離の支点３１の受けを４個放射状に等配している。連動棹３２は支点３１から一端３３までの距離を他端３４までの距離に比べて強度面やスペースを加味して出来るだけ短くして変位倍率を上げている。連動棹の一端３３は軸芯上を摺動する１個の中央部材４が嵌合するように、一端３３と中央部材４の接合部を形成している。図では歯形状の嵌合としているがこれに限らない。連動棹の他端３４は他方の端面部材２からの連動棹３７と連結する。他方の連動棹は同様の構成でもよいし、単なるリンクでもよい。又、該中央部材４と該端面部材１、２の間にばね等４１を挿入して微小圧力などの変化に対し端面部材の動きを抑制することも有効である。更に、これらは他の実施例にも共通するが、連動棹の回転抑制や可撓性膜材へのばね作用付加などによって同様の機能を持たせることも可能である。可撓性膜材５の上下端部の髭５１は多段重ねの際の気密を確実にするための安全策である。尚、中央部材４がその他の方法で支持されている場合は中心軸１３、２３は不要である。図２は平面図であり、図３は収縮時の様子を示している。

次いで、請求項２を主とした実施例について特徴を説明するための要部を図４〜５に示す。前記したように、請求項２の特徴は請求項１にある中央部材４の削減である。中央部材があることにより同期作用は容易になるが、一方、部品点数が増える、ガタが出やすくなる、収縮時中央部材の移動方向が装置の移動と逆向きになる等課題もあった。そこで図４は３個の連動棹３２を等配して組み合わせた実施例の軸芯部の部分平面図である。同じく図５は図４において、内１本の連動棹の一端側のみを取り出したＡ−Ａ’視図であって、２枚の歯形を重ね合わせたような形式になっている。歯形７１に対し歯形７２は半ピッチずらし、隣り合う連動棹の一端同士の面がそれぞれ嵌合し同期動作ができる。尚、図4のハンチング部は嵌合している面の一例を示す。これら図４〜５は説明用に模式化しているが、当然、3次元的な形状で歯形も遊びの少ないスムースな形状が望まれる。

次に、請求項３を主とした実施例について図６に示す。パンタグラフ式リンク機構のような自立型の伸縮機構を嵌合して連動させる例である。端面部材１、２の軸芯部に中央部材４と各連動棹３２の支点３１を有するセンタ部１４を対面するように設け軸芯を通る夫々の等配放射面上にパンタグラフ式リンク機構８０を設ける。該パンタグラフ式リンク機構と該端面部材とを連結する夫々２本のリンクに関し、軸芯側のリンクを連動棹３２として同期させるため該連動棹の一端３３を嵌合させ軸芯上を摺動する一個の中央部材４を有し、該パンタグラフ式リンク機構８０の反軸芯側のリンク８５を該端面部材１、２上でスライド可能に構成する。連動棹の一端３３には中央部材４の突起に嵌合する歯形が設けられている。パンタグラフ式リンク機構８０は図のように各リンクが交差支点８３と連結支点８４によって結合され自由支点８１は放射面上周縁付近にスライド可能なようにガイド８２に装着される。端面部材１、２の間の外周面は気密しながら伸縮できるように可撓性膜材５により覆われる。図では一例としてゴムタイヤのような形状を段重ねしているがこれに限らない。
又、請求項４は図示していないが、図６において中央部材を廃止し連動棹同士で同期させるもので、同期作用に関する主要部の構造は請求項２が参考になる。

多段の場合、実施例を応用した一例としてエレベータの場合を例示すれば、図７のように、下方に台座９３がありガイド９２に案内されたかご９１の下に各昇降ユニットが複数段あり、夫々のユニットが端面部材１、２によって支承部材３を挟み外周面を可撓性膜材５で覆っている。最上段の上面以外の上下の端面部材には流体の連通孔６１があり台座９３を介し全体の出入口６を通って流体の駆動源９４に繋がっている。駆動源９４の詳細は割愛するが、流体の増圧機、切替弁、圧力計、フィルター、防音器、必要に応じて蓄流体器、そして制御器などが含まれる。

本発明の第１の実施例を示す概略立面図である。図１の概略平面図である。第１の実施例の収縮時を示す概略立面図である。本発明の第２の実施例の特徴を示す要部の部分平面図である。図４のＡ−Ａ′から見た部分立面図である。本発明の第３の実施例を示す概略立面図である。本発明の１つの応用例を示す概略立面図である。

１、２端面部材
３１、３６支点
３２、３７連動棹
３３、３８連動棹の一端部
４中央部材
５可撓性膜材
６出入口
６１連通孔

Claims

軸芯上直角に向い合って平行に移動する２個の端面部材（１、２）と、該端面部材間に設けた軸芯方向に伸縮可能な支承部材（３）と、該端面部材間の外周部を気密して覆う可撓性膜材（５）と、該端面部材と該可撓性膜材によって形成される空間に連通する流体の出入口（６）を有する昇降装置であって、前記支承部材（３）は、少なくとも一方の該端面部材の対面側において、軸芯を通る等配した放射面上にあって軸芯から一定距離の支点（３１）で回転自在にした３個以上の連動棹（３２）と、該連動棹の一端（３３）で嵌合して全ての連動棹（３２）を同期させる軸芯上を摺動する一個の中央部材（４）とを有し、該連動棹の他端（３４）は他方の端面部材側の連動棹（３７）と連結するようにしたことを特徴とする昇降装置。
軸芯上直角に向い合って平行に移動する２個の端面部材（１、２）と、該端面部材間に設けた軸芯方向に伸縮可能な支承部材（３）と、該端面部材間の外周部を気密して覆う可撓性膜材（５）と、該端面部材と該可撓性膜材によって形成される空間に連通する流体の出入口（６）を有する昇降装置であって、前記支承部材（３）は、少なくとも一方の該端面部材の対面側において、軸芯を通る等配した放射面上にあって軸芯から一定距離の支点（３１）で回転自在にした3個以上の連動棹（３２）を有し、該連動棹の一端（７１、７２）は軸芯付近上において隣接する連動棹の一端（７１、７２）と嵌合して全ての連動棹（３２）を同期させ、他端は他方の端面部材側の連動棹と連結するようにしたことを特徴とする昇降装置。
軸芯上直角に向い合って平行に移動する２個の端面部材（１、２）と、該端面部材間に設けた軸芯方向に伸縮可能な支承部材（３）と、該端面部材間の外周部を気密して覆う可撓性膜材（５）と、該端面部材と該可撓性膜材によって形成される空間に連通する流体の出入口（６）を有する昇降装置であって、前記支承部材（３）は、軸芯を通る等配した放射面上にあって２個の端面部材（１、２）を連結する３個以上のパンタグラフ式リンク機構（８０）と、該パンタグラフ式リンク機構（８０）と該端面部材とを連結する夫々２本のリンクに関し軸芯側のリンクを連動棹（３２）として同期させるため該連動棹の一端（３３）を嵌合させる軸芯上を摺動する少なくとも一個の中央部材（４）とを有し、該パンタグラフ式リンク機構（８０）の反軸芯側のリンク（８５）を該端面部材（１、２）上でスライド可能にしたことを特徴とする昇降装置。
軸芯上直角に向い合って平行に移動する２個の端面部材（１、２）と、該端面部材間に設けた軸芯方向に伸縮可能な支承部材（３）と、該端面部材間の外周部を気密して覆う可撓性膜材（５）と、該端面部材と該可撓性膜材によって形成される空間に連通する流体の出入口（６）を有する昇降装置であって、前記支承部材（３）は、軸芯を通る等配した放射面上にあって２個の端面部材（１、２）を連結する３個以上のパンタグラフ式リンク機構（８０）を有し、該端面部材と連結する夫々の２本のリンクに関し軸芯側のリンクを連動棹（３２）とし少なくとも１個の端面部材側の該連動棹の一端（３３）は軸芯付近上において隣接する連動棹の一端と嵌合して全ての連動棹（３２）を同期させ、反軸芯側のリンク（８５）を該端面部材（１、２）上でスライド可能にしたことを特徴とする昇降装置。