JP4864223B2 - 電動式テーブルリフト装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動モータとねじ軸装置を主体する電動シリンダを駆動源としてテーブルを平行に昇降動させる電動式テーブルリフト装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、テーブルと基台との間に、インナアームとアウタアームを相互に回転可能に連結したX字形をなすリフトアームを介装し、インナアームとアウタアームとの間(または一方のアームと基台との間)に油圧シリンダを介装して、該油圧シリンダを伸縮作動させてリフトアームを上下に伸縮させ、これによりテーブルを基台に対して平行に昇降動させるテーブルリフト装置が提供されており、テーブルに負荷される荷重が大きい場合には2本の油圧シリンダを駆動源とする重荷重用のテーブルリフト装置が提供されている。
また、例えば特許第2591598号公報に開示されているように駆動源として上記油圧シリンダに代えて、電動モータと、ねじ軸とこれに噛み合うナットを有するねじ軸装置を主体とする電動シリンダを用いた電動式のテーブルリフト装置が提供されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動式テーブルリフト装置では、1本のねじ軸を有する電動シリンダを駆動源とする低荷重用のものが提供されているに過ぎなかった。そこで、この電動式テーブルリフト装置においても、前記油圧シリンダ式のテーブルリフト装置のように例えば2本のねじ軸を有する電動シリンダを駆動源とすることにより重荷重用として利用することができる。
ところが、複数のねじ軸を有する電動シリンダを駆動源として用いる場合には、次のような問題があった。すなわち、例えばテーブルに偏荷重が負荷される等して左右2本のねじ軸に均等に荷重が負荷されないと、左右のねじ軸の疲れ寿命が均等にならず、その結果当該テーブルリフト装置の耐久性が低下する問題があった。また、上記偏荷重等によりねじ軸に曲げモーメントが負荷されると、ねじ軸およびこれに噛み合うナット(ねじ軸と間に介装したボール)が偏摩耗し、この場合もねじ軸装置の疲れ寿命が低下してテーブルリフト装置の耐久性が低下する問題があった。
【0004】
ここで、2本の油圧シリンダを駆動源とする場合には、該2本の油圧シリンダがテーブルに負荷される偏荷重に合わせて相互に独立して作動するため両油圧シリンダに曲げモーメントが負荷されることはないが、電動シリンダは、ねじ軸上のナットの移動をストロークとして利用する構成であり、このストロークは電動モータが起動してねじ軸が回転している時にのみ得られる構成であることから、油圧シリンダの場合のようにテーブルの偏荷重に合わせて相互に独立して作動することがなく、その結果テーブルに偏荷重が負荷されると両ねじ軸には相互に異なる大きさの圧縮荷重が負荷され、その結果両ねじ軸にはそれぞれ曲げモーメントが負荷されてしまう。
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、複数本のねじ軸を有する電動シリンダを駆動源とするテーブルリフト装置であって、テーブルに偏荷重等が負荷された場合であっても各ねじ軸に対して均等に荷重が負荷され、かつ各ねじ軸に曲げモーメントが負荷されることがなく、その結果高い耐久性を有する電動式テーブルリフト装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、以下の各発明により解決される。
第1の発明は、基台とテーブルとの間に、インナアームとアウタアームを相互に回転可能に連結したX字形のリフトアームを左右一対介装し、リフトアームのインナアームとアウタアームとの間に、電動モータと電動モータにより回転する複数のねじ軸と各ねじ軸に噛み合う複数のナットを有する電動シリンダを介装し、電動シリンダの作動によるリフトアームの伸縮作動によりテーブルを基台に対して平行に昇降動させる電動式テーブルリフト装置であって、電動シリンダは、左右のリフトアームの一方のアーム間に第1回転軸線回りに回転可能に設けた第1回転部材と、第1回転部材の中間支点を通り第1回転軸線に直交する第2回転軸線回りに回転可能に連結した第2回転部材を介して左右のリフトアーム間に連結され、電動シリンダの各ナットが、第2回転軸線に平行であり、第2回転軸線に対して左右対称位置を通る第3回転軸線を介して第2回転部材に回転可能に連結され、複数のねじ軸が、両リフトアームの他方のアーム間に、第1回転軸線と平行な第4回転軸線回りに回転可能に設けた第3回転部材に相互に平行に回転可能に支持されたことを特徴とする電動式テーブルリフト装置である。
第1の発明によれば、電動シリンダの作動によりねじ軸上をナットが移動し、これによりリフトアームが上下に伸縮してテーブルが昇降動する。複数のねじ軸のそれぞれに噛み合わされた複数のナットは同一方向へ同じ速度で移動し、これによりテーブルは基台に対して平行に昇降動する。
テーブルに偏荷重が負荷された状態では、左右のリフトアームの一方に他方よりも大きな荷重が負荷され、従って第1回転部材の一端側には他端側よりも大きな鉛直方向の外力が負荷される。しかしながら、この第1回転部材に連結された第2回転部材は、該第1回転部材の中間支点を通る第2回転軸線回りに回転可能に連結されており、この第2回転部材の第2回転軸線に対して左右対称の位置に複数のナットが第3回転軸線を介して回転可能に連結されているので、第1回転部材に負荷される偏荷重は第2回転軸線および第3回転軸線を経て複数のナットに均等かつ鉛直方向に付加される。各ナットが噛み合わされた複数のねじ軸は、鉛直方向に沿って相互に平行に支持されている。
【0006】
このため、テーブルに偏荷重が負荷された状態であっても、各ねじ軸には相互に均等かつ鉛直方向に沿った圧縮荷重のみが負荷されるので、各ねじ軸の疲れ寿命は均等になり、これにより電動式テーブルリフト装置の耐久性(寿命)を向上させることができるとともに、各ねじ軸に曲げモーメントが負荷されないので、ねじ軸およびナットの偏摩耗を抑制することができ、この点でもねじ軸およびナットの疲れ寿命を高めて当該テーブルリフト装置の耐久性を高めることができる。
第2の発明は、第1の発明において、第3回転部材は、第4回転軸線回りに回転可能に設けた第4回転部材に、第2回転軸線と平行な第5回転軸線を介して回転可能に連結した電動式テーブルリフト装置である。
第2の発明によれば、電動シリンダの両端(ナット側とねじ軸側)が回転支持されるので、ねじ軸に曲げモーメントが負荷されることをより確実に防止することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。図1は、本実施形態のテーブルリフト装置1を示している。このテーブルリフト装置1は、基台2と、該基台2に対して平行に昇降動するテーブル3と、該テーブル3と基台2との間に左右一対のリフトアーム10,20と、該リフトアーム10,20を上下に伸縮作動させるための電動シリンダ30を備えている。以下、図2において左側のリフトアーム10を「左リフトアーム10」といい、右側のリフトアーム20を「右リフトアーム20」と称して、両者を必要に応じて区別する。
左右のリフトアーム10,20は、それぞれ左上リフトアーム10U、右上リフトアーム20Uと左下リフトアーム10D、右下リフトアーム20Dを上下2段に連結した構成を有している。この左右上下4組のリフトアーム10U,20U,10D,20Dは、それぞれインナアームとアウタアームを相互に回転可能に連結したX字形を有している。
以下の説明において、各リフトアーム10U,20U,10D,20Dの符号に添字「i」を付して該当するリフトアームのインナアームを示し、添字「o」を付して該当するリフトアームのアウタアームを示すこととする。また、インナーアームとアウタアームを相互に回転可能に連結する支軸に、該当するリフトアームの符号に添字「c」を付した符号を用いる。
【0008】
左右の下リフトアーム10D,20Dのインナアーム10Di,20Diの一端側(図1において左端側)は基台2の後端部に設けた支持部11,11を介して上下に回動可能に支持されている。なお、図ではインナーアーム20Diの一端側を回動支持する支持部11が見えていない。
両インナーアーム10Di,20Diの回動支持部側は連結軸13を介して相互に一体に連結され、また回動先端側も連結バー12を介して相互に一体に連結されており、これにより両インナーアーム10Di,20Diは一体で上下に回動する。また、両インナーアーム10Di,20Diの先端側は連結軸14を介して上リンクアーム10U,20Uのインナーアーム10Ui,20Uiの一端側に相互に回転可能に連結されている。
下リフトアーム10D,20Dのアウターアーム10Do,20Doは、その先端部間が1本の連結軸15を介して一体に連結されている。連結軸15の両端にはローラー15a,15aが取り付けられており、このローラー15a,15aを基台2上に転動させながら両アウターアーム10Do,20Doは上下に傾動する。両アウターアーム10Do,20Doの後端側はそれぞれ連結軸16を介して上リフトアーム10U,20Uのアウターアーム10Uo,20Uoの後端側に回転可能に連結されている。
【0009】
上リフトアーム10U,20Uの両アウターアーム10Uo,20Uoの先端側は連結軸17により相互に連結されている。この連結軸17の両端部にはローラー17a,17aが回転可能に取り付けられており、この両ローラー17a,17aをテーブル3の下面に設けたレール3a,3aに沿って転動させながら、アウターアーム10Uo,20Uoが上下に傾動する。
上リフトアーム10U,20Uの両インナーアーム10Ui,20Uiの後端側は、テーブル3の後端側下面に設けた支持部18,18を介して上下に傾動可能に支持されている。両インナーアーム10Ui,20Uiは、連結バー19を介して一体に連結されている。
【0010】
次に、上リフトアーム10U,20Uのインナーアーム10Ui,20Uiの先端側は連結バー22を介して一体に連結されている。図1において上側の第1回転部材21は断面角形を有しており、その両端には断面円形の支持ピン部21a,21aが設けられている。この両支持ピン部21a,21aを介して当該第1回転部材21は、支持ピン部21a,21aの軸線(第1回転軸線)の回りに回転可能な状態でインナーアーム10Ui,20Ui間に架け渡し支持されている。この第1回転部材21が特許請求の範囲に記載した第1回転部材に相当する。
上記第1回転部材21と、前記連結軸13との間に電動シリンダ30が取り付けられている。この電動シリンダ30は、駆動源としての1台の電動モータ31と、この電動モータ31により回転する2本のねじ軸32,32と、両ねじ軸32,32に多数の鋼球を介してそれぞれ噛み合わされたナット33,33と、該両ナット33,33を支持する第2回転部材35と、両ねじ軸32,32を回転可能に支持する第3回転部材36を備えている。
【0011】
先ず、上記第2回転部材35は、第1回転部材21に連結軸37を介して回転可能に連結されている。連結軸37は、第1回転部材21の中間支点(左インナーアーム10Uiと右インナーアーム10Uoとの中間位置)に位置している。この連結軸37の軸線は第1回転軸線に直交しており、これが特許請求の範囲に記載した第2回転軸線に相当する。この連結軸37を介して第2回転部材35が第1回転部材21を前後から挟むようにして回転可能に連結されている。
一方、前記連結軸13の中央には、該連結軸13の軸回りに回転可能に第4回転部材38が回転可能かつ軸方向へは移動不能に取り付けられている。この第4回転部材38に連結軸39を介して上記第3回転部材36が回転可能に連結されている。連結軸13の回転軸線が特許請求の範囲に記載した第4回転軸線に相当し、連結軸39の軸線が第5回転軸線に相当する。連結軸13の回転軸線は、前記第1回転軸線と平行であり、この第4回転軸線に対して第5回転軸線は直交している。このため、第3回転部材36は、第4回転軸線を中心にして上下に傾動可能であるとともに、第5回転軸線を中心にして左右にも傾動可能に設けられている。
【0012】
次に、電動モータ31は第3回転部材36に取り付けられている。この電動モータ31の出力軸と両ねじ軸32,32の下端部との間は、スプロケットおよびチェーンを主体する駆動力伝達機構34により連結されている。両ねじ軸32,32は、それぞれ軸受け40〜40を介して第3回転部材36の両端部に回転可能に支持されている。両ねじ軸32,32は、それぞれ鉛直方向に沿って相互に平行に支持されている。
この両ねじ軸32,32に噛み合わされたナット33,33は、それぞれナット本体33aとこれの上端部に取り付けたスリーブ33bを備えている。ナット本体33aがねじ軸32に噛み合わされている。ねじ軸32の回転によりナット本体33aが移動するとスリーブ33bも一体で移動する。両スリーブ33b,33bの上端部は、それぞれ連結軸41を介して第2回転部材35の両端部に回転可能に連結されている。第2回転部材35の両端部には、上下に長い長溝孔形状の連結孔35a,35aが形成されており、この連結孔35aに連結軸41が回転可能かつ上下に移動可能に挿入されている。連結軸41が連結孔35a内で移動することにより、両ねじ軸32,32を鉛直方向に沿わせた状態を維持しつつ、第2回転部材35の第1回転部材21に対する回転が許容される。
両連結軸41,41の軸線が特許請求の範囲に記載した第3回転軸線に相当する。両連結軸41,41は、連結軸37に対して左右対称の位置に配置されている。
ナット33,33のスリーブ33b,33bと第3回転部材36との間にはそれぞれジャバラ42が取り付けられており、このジャバラ42,42によってねじ軸32,32の露出部およびナット本体33a,33aが外部から遮蔽されてその防塵がなされている。
【0013】
以上のように構成した本実施形態のテーブルリフト装置1によれば、電動モータ31が起動すると、駆動力伝達機構34を経て両ねじ軸32,32が同じ方向へ同じ回転数で回転し、これによりナット33が同じ方向へ同じ速度で移動する。 両ナット33,33が図において上方(第3回転部材36から離れる方向)に移動すると、第1回転部材21と連結軸13の軸間距離が大きくなるので、左右上下のリフトアーム10D,20D,10U,20Uがそれぞれ上方へ伸長し、これによりテーブル3が基台2に対して平行に上昇する。
なお、各リフトアーム10D,20D,10U,20Uのインナーアームとアウターアームが立ち上がり方向に傾動して上下に長くなる動作を各リフトアーム10D,20D,10U,20Uの伸長動作といい、逆にインナーアームとアウターアームが倒れ方向に傾動して上下に短くなる動作を各リフトアーム10D,20D,10U,20Uの縮小動作という。
電動モータ31が停止して内蔵したブレーキが作動すると、左右のリフトアーム10,20の伸長動作が停止し、これによりテーブル3は任意の位置でロックされる。
テーブル3の上昇位置での停止状態から、電動モータ31のブレーキを解除すると、左右のリフトアーム10,20は、テーブル3および該テーブル3に載置した人あるいは荷物等の重量により下方へ縮小し、これによりテーブル3および該テーブル3に載置した人あるいは荷物等が下降する。
【0014】
テーブル3に搭乗した人あるいは載置した荷物等がテーブル3の中央に位置せず、例えば図2においてテーブル3の右側に偏った位置に積載されたために該テーブル3に負荷される積載荷重が偏荷重となる場合には、図3に示すように一方の上リフトアーム20Uを経て第1回転部材21の一端側に負荷される荷重F1は、他方の上リフトアーム10Uを経て第1回転部材21の他端側に負荷される荷重F2よりも大きくなる。なお、図3では、第1回転部材21の一端側に他端側よりも大きな荷重F1が負荷された状態を分かりやすく示すために、一端側が他端側よりも下がって該第1回転部材21が傾斜した状態で示されている。
しかしながら、第2回転部材35を第1回転部材21に回転支持する連結軸37は、左右リフトアーム10,20のインナーアーム10Uiとインナーアーム20Uiから等間隔L1の中間に位置している。また、この連結軸37に対して左右対称の位置(等間隔L2となる位置)に連結軸41,41が位置している。このため、テーブル3に負荷される偏荷重(F1+F2)は、両連結軸41,41を経て両ナット33,33にはねじ軸32の軸方向に沿った荷重F3(=(F1+F2)/2)が均等に負荷される。
【0015】
また、テーブル3に負荷される偏荷重(F1+F2)は、下リフトアーム10D,20Dの両インナーアーム10Di,20Diを経て連結軸13にも負荷される。すなわち、連結軸13の一端側には他端側よりも大きな荷重F1(>F2)が負荷される。しかしながら、第3回転部材36を第4回転部材38に対して回転支持する連結軸39は、両インナーアーム10Di,20Diから等距離L2の位置に位置している。また、この連結軸39に対して左右対称の位置(等間隔L4となる位置)に両ねじ軸32,32が相互に平行に配置されている。このため、両ねじ軸32,32にはそれぞれ軸方向に沿った荷重F3(=(F1+F2)/2)が均等に負荷される。
このように、テーブル3に偏荷重(F1+F2)が負荷されても、両ねじ軸32,32および両ナット33,33には軸方向の荷重(F1+F2)/2が均等に負荷されるので、これらの疲れ寿命を均一にすることができ、これにより当該電動シリンダ30ひいてはリフト装置1の耐久性を向上させることができる。
【0016】
また、本実施形態の伝動シリンダ30は、連結軸37(第2回転軸線)を介して第1回転部材21に回転可能に連結され、かつ連結軸39(第5回転軸線)を介して第4回転部材13に回転可能に連結されているので、テーブル3に偏荷重が負荷されてもねじ軸32,32およびナット33,33が曲げモーメントを受けることがない。このため、ねじ軸32,32およびナット33,33等の偏摩耗が抑制され、これにより当該電動シリンダ30ひいてはリフト装置1の耐久性を向上させることができる。
【0017】
ここで、ねじ軸の寿命は下記の計算式で算出することができる(JIS B1518「転がり軸受けの動定格荷重と定格寿命の計算方法」)。
L=(Ca/Fa)3 ×106
L:定格疲れ寿命(rev)
Ca:ねじ軸の基本動定格荷重(N)
Fa:軸方向荷重(N)
この計算式を用いて、テーブルに偏荷重が負荷されたときにおけるねじ軸の寿命を、2本のねじ軸に均等に荷重が負荷されない場合(i)と、均等に負荷される場合(ii)に分けて考える。例えば、Ca=5460(N)、F1=4000(N)、F2=1000(N)と仮定する。
(i)一方のねじ軸にF1が負荷され、他方のねじ軸にF2が負荷された場合
一方のねじ軸について
L=(5460/4000)3×106=2.54×106(rev)
他方のねじ軸について
L=(5460/1000)3×106=1.63×108(rev)
この場合、一方のねじ軸が2.54×106回転するとフレーキング等を発生して破損する。従って、電動シリンダの寿命は上記一方のねじ軸の寿命により決定される。
(ii)2本のねじ軸にF1,F2が均等に負荷された場合(本実施形態の場合)
各ねじ軸には荷重F3=(F1+F2)/2=2500(N)が均等に負荷される。
L=(5460/2500)3×106=1.04×107(rev)
従って、この場合、両ねじ軸の寿命は、1.04×107回転であり、(i)の場合に比して、電動シリンダ1の耐久性を大幅に向上させることができる。
【0018】
以上説明した実施形態には、種々変更を加えることができる。例えば、1台の電動モータ31と2本のねじ軸32,32を備える電動シリンダ30を例示したが、1本のねじ軸について1台の電動モータを備える電動シリンダにも同様に適用でき、これにより上記と同様の作用効果を得ることができる。
また、ねじ軸32,32を回転支持する第3回転部材36が、連結軸39を介して第4回転部材38に回転可能に支持され、これにより電動シリンダ30の基台2側が回転可能な状態に支持された構成を例示したが、連結軸39を廃止して第3回転部材36を第4回転部材38に固定して第4回転軸線回りにのみ回転可能とし、これにより当該電動シリンダ30のテーブル3側のみ回転可能な構成としてもよい。この場合であっても、テーブル3に偏荷重が負荷された場合に、ねじ軸に均等に荷重F3を負荷することができ、またこのねじ軸には軸力のみを負荷して曲げモーメントを負荷させないようにすることができるので、従来に比してねじ軸およびナットの偏摩耗を低減して当該電動シリンダの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す図であり、テーブルリフト装置の側面図である。本図は、図2における(1)−(1)線断面を矢印方向かた見た図である。
【図2】テーブルリフト装置の正面図である。本図は、図1において矢印(2)方向から見た図である。
【図3】テーブルに偏荷重が負荷された場合において電動シリンダへ荷重が伝わる状況を模式的に示す図である。
【符号の説明】
1…テーブルリフト装置
2…基台
3…テーブル
10…左リフトアーム
10U…左上リフトアーム
10Ui…インナーアーム、10Uo…アウターアーム
10D…左下リフトアーム
10Di…インナーアーム、10Do…アウターアーム
13…連結部材(第4回転軸線)
20…右リフトアーム
20U…右上リフトアーム
20Ui…インナーアーム、20Uo…アウターアーム
20D…右下リフトアーム
20Di…インナーアーム、20Do…アウターアーム
21…第1回転部材、21a…第1回転軸線
30…電動シリンダ
31…電動モータ
32…ねじ軸
33…ナット
35…第2回転部材
36…第3回転部材
37…連結軸(第2回転軸線)
38…第4回転部材
39…連結軸(第5回転軸線)
41…連結軸(第3回転軸線)
L1…連結軸37(第2回転軸線)とインナーアーム10Uiおよびインナーアーム20Uiとの間隔
L2…連結軸37(第2回転軸線)と連結軸41(第3回転軸線)の間隔
L3…連結軸39(第5回転軸線)とインナーアーム20Diおよびインナーアーム20Diとの間隔
L4…連結軸39(第5回転軸線)とねじ軸の間隔
F1,F2…テーブルに負荷される荷重
F3…ねじ軸に負荷される均等荷重

Claims (2)

  1. 基台とテーブルとの間に、インナアームとアウタアームを相互に回転可能に連結したX字形のリフトアームを左右一対介装し、該リフトアームの前記インナアームと前記アウタアームとの間に、電動モータと該電動モータにより回転する2本のねじ軸と該各ねじ軸に噛み合う2つのナットを有する電動シリンダを介装し、該電動シリンダの作動による前記リフトアームの伸縮作動により前記テーブルを前記基台に対して平行に昇降動させる電動式テーブルリフト装置であって、
    前記電動シリンダは、前記左右のリフトアームの一方のアーム間に第1回転軸線回りに回転可能に設けた第1回転部材と、該第1回転部材の中間支点を通り前記第1回転軸線に直交する第2回転軸線回りに回転可能に連結した第2回転部材を介して前記左右のリフトアーム間に連結され、
    前記電動シリンダの2つのナットが、前記第2回転軸線に平行であり、前記第2回転軸線に対して左右対称位置を通る第3回転軸線を介して前記第2回転部材にそれぞれ相互に独立して回転可能に連結され、
    前記2本のねじ軸が、前記両リフトアームの他方のアーム間に、前記第1回転軸線と平行な第4回転軸線回りに回転可能に設けた第3回転部材に相互に平行に回転可能に支持されて、該2本のねじ軸を相互に平行に維持しつつ前記第2回転部材の前記第1回転部材に対する回転を許容する構成とした電動式テーブルリフト装置。
  2. 請求項1記載のテーブルリフト装置であって、第3回転部材は、第4回転軸線回りに回転可能に設けた第4回転部材に、第2回転軸線と平行な第5回転軸線を介して回転可能に連結した電動式テーブルリフト装置。
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