JP4864579B2 - 多段式の伸縮支柱 - Google Patents

Description

本発明は、複数の筒部材およびシリンダチューブが入れ子式に摺動して伸縮可能に構成された多段式の伸縮支柱に関する。

従来より、人や物を高所に持ち上げるリフト装置、または照明灯を高い位置において支持するための照明支持装置などにおいて、多段式の伸縮支柱が用いられている。

従来において、多段式の伸縮支柱として、テレスコープ式の流体圧シリンダ装置がしばしば用いられる。しかし、流体圧シリンダ装置を単独で用いた場合には、通常、シリンダチューブとして円筒状のものが用いられるので、そのままでは周方向に回転してしまい、支持したケージや照明器具の位置が不安定になる可能性がある。また、流体圧シリンダ装置を単独で用いた場合には、その長手方向に対して曲げ方向の荷重に弱いため、これを補強したい場合がある。

そのための対策として、シリンダとシリンダとの間にキー部材を装着して回転止めとしたり、角筒が入れ子式に摺動して伸縮移動するガイド装置を当該流体圧シリンダ装置と平行に配置して連結したり、またはそのようなガイド装置の内部に流体圧シリンダ装置を内蔵して一体的に伸縮駆動するように構成することが行われている（特許文献１〜２）。

また、天井から吊り下げた状態で伸縮可能な多段式の伸縮支柱も提案されている（特許文献３）。
特開平８−３４５９５ 特開２００２−１２４１２１ 特開２００２−３６４６０９

しかし、例えば特許文献２のようにキー部材を設けることによって、構造が簡単で小型でありながら回転しない多段式の伸縮支柱とすることができる。しかし、伸長時の長さが長くなるとやはり強度的な面では弱いという問題がある。

そこで、テレスコープ式の流体圧シリンダ装置を特許文献３に開示されたような伸縮支柱の中に組み込むことが考えられるのであるが、どのように組み込むかが問題である。

すなわち、流体圧シリンダ装置を伸縮支柱の中に単に組み込んだ特許文献１のような構成では、伸長したときの強度が十分に向上しているとは言えない。また、外形が大きくなって小型化の点から不利である。これらの点については、シリンダ装置の個々の要素と伸縮支柱の個々の要素とをどのように連結するかということにも依存している。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、テレスコープ式の流体圧シリンダ装置と伸縮支柱とを旨く組み合わせることにより、伸長時における強度が大きくかつ外形を小さくできてコンパクトに構成することのできる多段式の伸縮支柱を提供することを目的とする。

本発明に係る装置は、多段式の流体圧シリンダ装置が、最も径小のロッドの先端部が下方になるようにかつ最も径大のシリンダチューブの端部を閉塞する端部カバーが上方になるように配置されており、前記先端部に基台部が一体的に設けられており、前記流体圧シリンダ装置の外周側には、前記流体圧シリンダ装置と前記基台部との間にわたって連結され、前記流体圧シリンダ装置の各段の伸縮動作にともなって入れ子式に伸縮する複数の正方形の角筒状の筒部材からなるガイド用シリンダ装置が設けられており、前記ガイド用シリンダ装置は、最も径小の筒部材の上端部は前記端部カバーに対して固定され、最も径大の筒部材の下端部は前記基台部に対して固定され、それらの中間に位置する筒部材は、その下端部が、前記流体圧シリンダ装置の対応するシリンダチューブの下端部に連結された端部連結部材との間において、軸方向に一体的に移動するように連結部材を介して互いに連結されており、前記連結部材は、外周面が正方形で内周面が円形の環状体であり、前記連結部材の外周面が前記筒部材の下端部の内周面に嵌まり込みかつ前記筒部材の側から前記連結部材に設けられたネジ穴にボルトがネジ込まれて連結され、前記連結部材の内周面に設けられた雌ネジと前記端部連結部材の外周面に設けられた雄ネジとが螺合することによって連結されている。

また、前記流体圧シリンダ装置には、中間の各段のピストンにそれぞれの両端面間を連通するするための連通穴が設けられ、これによって全てのシリンダチューブの内側の空間が繋がって１つの流体室を形成しており、前記流体室に圧流体を供給することによって伸長駆動し、前記流体室の圧流体を排出することによって自重で収縮するように構成されている。

また、前記シリンダチューブには、その内側の先端側に、当該シリンダチューブの直ぐ内側に挿入されたシリンダチューブの外周面との間において摺動し且つその伸長時において内側のピストンに当接して軸方向のストロークを規制するための規制筒部材が設けられている。

また、前記規制筒部材は、軸方向に複数個に分割された複数の筒要素からなり、最も先端側に設けられた前記筒要素は、前記シリンダチューブに対して固定されており、それ以外の前記筒要素は、前記シリンダチューブの内周面に対して軸方向に摺動可能に設けられている。

本発明によると、テレスコープ式の流体圧シリンダ装置と伸縮支柱とを旨く組み合わせることにより、伸長時における強度が大きくかつ外形を小さくできてコンパクトに構成することができる。

図１は本発明に係る多段式の伸縮支柱１の収縮状態における全体の断面図、図２は伸縮支柱１の上面図、図３は伸縮支柱１の底面図、図４は図１の伸縮支柱１の下方部分の拡大図、図５は図４の一部をさらに拡大して示す図、図６は図１の伸縮支柱１の上方部分の拡大図である。

図１〜図３において、伸縮支柱１は、多段式（テレスコープ式）の流体圧シリンダ装置３とガイド用シリンダ装置４とが連結されて構成されている。

流体圧シリンダ装置３は、油圧、水圧、または空気圧などの流体圧によって３段に伸縮駆動する単動型のものであり、４つのシリンダチューブ１１ａ〜ｄ、３つのピストン１４ａ〜ｃ、および端部カバー１２，１３などからなっている。

流体圧シリンダ装置３は、最も径小の円筒状のシリンダチューブ１１ｄからなるロッドの先端部が下方になるように、かつ最も径大の円筒状のシリンダチューブ１１ａの端部を閉塞する端部カバー１２が上方になるように配置されている。

端部カバー１２は、全体として四角柱状であり、下方部分において外形が円形に形成されている。端部カバー１２の円形に形成された部分の外周面に設けられた雄ネジと、シリンダチューブ１１ａの内周面に設けられた雌ネジとが螺合することによって、これらが一体化されている。端部カバー１２の上端面には、取り付け用の４つのネジ穴１２ａが設けられている。

また、最小のロッドであるシリンダチューブ１１ｄの先端部は、円柱状の端部カバー１３によって閉塞されている。端部カバー１３は、その外周面に設けられた雄ネジとシリンダチューブ１１ｄの内周面に設けられた雌ネジとが螺合することによって一体化されている。

端部カバー１３は、四角柱状の基台部５に一体的に取り付けられている。つまり、基台部５の中央部に設けられた円形の凹部に端部カバー１３の先端面が嵌入した状態で、４つのボルト１５によって互いに締結されている。

ピストン１４ａ〜ｃとシリンダチューブ１１ｂ〜ｄとは、それぞれ、外周面と内周面とに設けられたネジが螺合することによって一体化され、これによってロッドが形成されている。ピストン１４ａ〜ｃには、それぞれの両端面間を連通するするための連通穴２１ａ〜ｃが設けられ、これによって全てのシリンダチューブ１１ａ〜ｄの内側の空間が繋がって１つの流体室ＹＬを形成している。基台部５および端部カバー１２には、それぞれポートＰＴ１，２が設けられ、それぞれ流体室ＹＬに連通する連通穴が設けられている。なお、通常、ポートＰＴ１，２の一方には栓がされる。

なお、端部カバー１２，１３またはピストン１４ａ〜ｃとシリンダチューブ１１ａ〜ｄの端部内周面との間には、シールのためのパッキンが設けられ、ピストン１４ａ〜ｃの外周面には、シールのためのパッキンおよび摺動部材が設けられている。

そして、シリンダチューブ１１ａと１１ｂ、１１ｂと１１ｃ、１１ｃと１１ｄの、それぞれの間には、それらの間の摺動を円滑にするとともに、それぞれのシリンダチューブ１１ｂ〜ｄの軸方向のストロークを規制するための、合成樹脂からなる円筒状のカラー１６ａ〜ｃが設けられている。

図５によく示されるように、カラー１６ａ〜ｃは、それぞれ、互いに同じ長さの複数個の円筒状のカラー部材１６１，１６２，１６３，１６４からなっている。図５においては、端部カバー１３の側に一番近いものから順に、カラー部材１６１，１６２，１６３，１６４と番号を付し、さらにカラー１６ａ，ｂ，ｃのそれぞれに対応して、ａ，ｂ，ｃを追加した符号で示している。

端部カバー１３の側に一番近いカラー部材１６１は、それぞれの下端部において半径方向外方に突出した鍔を持っており、その鍔が、それぞれのシリンダチューブ１１ａ〜ｃの下端部と端部連結部材１７ａ〜ｃとの間に挟まれて軸方向の位置が固定されている。これによって、各カラー１６ａ〜ｃの全体がシリンダチューブ１１ａ〜ｃの内側から抜け出すことが防止されている。

カラー１６ａ〜ｃは、本発明における規制筒部材に相当し、カラー部材１６１〜４は本発明における筒要素に相当する。

図５によく示されるように、端部連結部材１７ａ〜ｃは、それぞれ、各シリンダチューブ１１ａ〜ｃの下端部の外周面に覆い被さった薄肉部と、各シリンダチューブ１１ａ〜ｃの下端部から下方に延びてかつそれぞれの一つ内側のシリンダチューブ１１ｂ〜ｄの外形よりも少し大きい内径を有する厚肉部とからなる。なお、端部連結部材１７ｂの厚肉部は、端部連結部材１７ｃの厚肉部の外周面側まで延びるので、これと干渉しないような内径となっている。

それぞれの薄肉部の内周面には雌ネジが設けられており、シリンダチューブ１１ａ〜ｃの端部の外周面に設けられた雄ネジと螺合することにより連結されて一体化している。なお、これらネジ結合の緩み止めのために、それぞれの薄肉部からシリンダチューブ１１ａ〜ｃの外周面に向かってセットネジ２２ａ〜ｃが設けられている。また、端部連結部材１７ａ〜ｃのそれぞれの薄肉部と厚肉部との境界部分には、空気抜きのための穴が設けられている。

また、端部連結部材１７ａの厚肉部の内周面には、シリンダチューブ１１ｂの外周面に沿って摺動するスクレーパ２３が設けられている。

次に、ガイド用シリンダ装置４は、流体圧シリンダ装置３の各段の伸縮動作にともなって入れ子式に伸縮する複数の筒部材からなり、流体圧シリンダ装置３の外周側において、流体圧シリンダ装置３と基台部５との間にわたって連結されている。

すなわち、ガイド用シリンダ装置４は、入れ子式に挿入された正方形の角筒状の４つの筒部材３１ａ〜ｄ、および、各筒部材３１ｂ〜ｄの上端部に嵌入されてそれぞれの間の間隙を一定に保つとともに摺動を円滑にするための端部摺動部材３２ａ〜ｃなどからなっている。

最も径小の筒部材３１ａは、その上端部の内周面に端部カバー１２の外周面が嵌入し、図示しないボルトなどによって互いに連結されて一体化されている。筒部材３１ａを構成する四方の壁部材の内周面側には、それぞれの中央部分に縦方向の溝４１ａが設けられており、ボルトの頭部などの突出する部分とが干渉しないようになっている。他の筒部材３１ｂ〜ｄについても、それぞれ同様に溝４１ｂ〜ｄが設けられている。

図２および図３に示されるように、端部カバー１２は、平面視における角部が斜め４５度にカットされており、この斜めカットに合わせて、筒部材３１ａの平面視における角部も斜め４５度の壁部材が形成され、それらの間に間隙が設けられている。他の筒部材３１ｂ〜ｄについても同様である。

さて、筒部材３１ｂ，ｃの下端部は、それぞれ、連結部材３３ｂ，ｃを介して端部連結部材１７ｂ，ｃにそれぞれ連結されている。つまり、連結部材３３ｂ，ｃは、いずれも外周面が正方形で内周面が円形の環状体であり、それぞれ、筒部材３１ｂ，ｃの下端部の内周面に嵌合し、かつ端部連結部材１７ｂ，ｃの下端部の外周面に嵌合するように配置されている。連結部材３３ｂ，ｃと端部連結部材１７ｂ，ｃとは、それぞれの内周面に設けられた雌ネジと外周面に設けられた雄ネジとが螺合することによって連結されて一体化されている。筒部材３１ｂ，ｃと連結部材３３ｂ，ｃとは、連結部材３３ｂ，ｃに設けられたネジ穴に筒部材３１ｂ，ｃの側からボルト３４ｂ，ｃをそれぞれネジ込んで締めつけることにより、互いに連結されて一体化されている。なお、連結部材３３ｂ，ｃの外周面の下端部には半径方向の外方へ突出した鍔状の受け部が設けられており、この受け部の上面に筒部材３１ｂ，ｃの下端面が当接するようになっている。

これによって、筒部材３１ｂ，ｃは、その下端部が、流体圧シリンダ装置３の対応するシリンダチューブ１１ｂ，ｃの下端部である連結部材３３ｂ，ｃとの間において、軸方向に一体的に移動するように構成されている。

筒部材３１ｄの下端部は、その内周面が基台部５の外周面に嵌合し、図示しないボルトなどによって互いに連結されて固定されている。筒部材３１ａの下端部には何も取り付けられておらず、自由な状態である。

端部摺動部材３２ａ〜ｃは、その一部が各筒部材３１ａ〜ｄの隙間に嵌まり込んでいるが、隙間に嵌まり込むことなく、各筒部材３１ｂ〜ｄの上方に伸びるだけの形状としてもよい。各筒部材３１ｂ〜ｄと端部摺動部材３２ａ〜ｃとの連結は、ボルト止め、ネジの螺合、接着剤による接着など、種々の方法によってよい。また、端部摺動部材３２ａ〜ｃの内周面にスクレーパなどを設けてもよい。

なお、材料について説明すると、基台部５、シリンダチューブ１１ａ〜ｄ、端部カバー１２，１３、ピストン１４ａ〜ｃ、端部連結部材１７ａ〜ｃ、筒部材３１ａ〜ｄ、および連結部材３３ｂ，ｃなどについては、アルミニウム合金、鉄、ステンレス鋼などの金属材料を用いることが好ましい。水圧を用いることとした場合または油圧であっても圧力が低い場合には、アルミニウム合金が好適である。カラー１６ａ〜ｃおよび端部摺動部材３２ａ〜ｃについては、一部上に述べたように、潤滑性のよい合成樹脂を用いるか、または摺動性のよい銅合金などを用いればよい。

次に、上のように構成された伸縮支柱１の動作について説明する。

流体圧シリンダ装置３は、ポートＰＴ１または２から流体室ＹＬに圧流体を供給することによって伸長駆動し、また、流体室ＹＬの圧流体がポートＰＴ１または２から排出するように接続することによって自重で収縮する。

例えば、ポートＰＴ２を閉じた状態で、ポートＰＴ１から圧流体を供給すると、受圧面積が最も大きくかつ荷重が小さい端部カバー１２が上昇駆動し、これと一体となったシリンダチューブ１１ａが伸長する。これにともなってカラー１６ａがシリンダチューブ１１ｂの外周面を摺動して上方へ移動するが、カラー１６ａの上端縁がピストン１４ａの端面に当接すると、次にはピストン１４ａが上昇駆動し、シリンダチューブ１１ｂが伸長する。

そして、同様に、シリンダチューブ１１ｂの伸長とともにカラー１６ｂがシリンダチューブ１１ｃの外周面を摺動して上方へ移動し、これがピストン１４ｂの端面に当接すると、次にピストン１４ｂが上昇駆動し、シリンダチューブ１１ｃが伸長する。さらに、カラー１６ｃがシリンダチューブ１１ｄの外周面を摺動して上方へ移動するが、これがピストン１４ｃの端面に当接すると、伸長端となって停止する。

ポートＰＴの圧力を抜いて流体室ＹＬ内の圧流体が排出可能な状態にすると、流体圧シリンダ装置３の自重によって、ピストン１４ｂおよびシリンダチューブ１１ｃが下降し、次にピストン１４ａおよびシリンダチューブ１１ｂが下降し、次に端部カバー１２およびシリンダチューブ１１ａが下降する。

そして、シリンダチューブ１１ａ〜ｃのそれぞれの伸縮移動とともに、それぞれに連結された筒部材３１ａ〜ｃがそれぞれ一体となって伸縮移動する。

本実施形態の伸縮支柱１によると、流体圧シリンダ装置３がガイド用シリンダ装置４によって補強されており、特に伸長時における強度が大きくなっている。しかも、流体圧シリンダ装置３は、最も径小のシリンダチューブ１１ｄの先端部が下方になるように配置されているので、流体圧シリンダ装置３のシリンダチューブ１１ａ〜ｄおよびガイド用シリンダ装置４の筒部材３１ａ〜ｄの半径方向の配置が、無駄なスペースを必要とすることなく効率的に行われるので、伸縮支柱１の外形を小さくできてコンパクトに構成することができる。

また、伸縮支柱１の長さが長くなっても曲げに対する強度を大きくでき、しかも流体圧シリンダ装置３のシリンダ径を小さくできるので、流体圧シリンダ装置３の駆動に必要な圧流体の流量が少なくて済み、省エネルギー化が可能である。

また、ガイド用シリンダ装置４の筒部材３１ａ〜ｄが角筒状であって互いに周方向に位置決めがなされるため、流体圧シリンダ装置３が軸廻りに回転することがない。

また、シリンダチューブ１１ａ〜ｃと筒部材３１ａ〜ｃとは、端部カバー１２、端部連結部材１７ｂ〜ｃ、連結部材３３ｂ〜ｃ、ボルト３４ｂ，ｃなどを介してそれぞれ互いに連結されているので、それらは一体となって同時に伸縮移動する。したがって、例えば、流体圧シリンダ装置３のシリンダチューブ１１ａ〜ｃが下降しているにも係わらずガイド用シリンダ装置４の筒部材３１ａ〜ｃが同時に下降しないということがないので、突然に筒部材３１ａ〜ｃのみが落下するといったことが起こらない。

すなわち、例えば、ボルト３４ｂ，ｃによる締結を行うことなく、筒部材３１ｂ〜ｃが連結部材３３ｂ，ｃの上に載っているだけの構成とした場合には、シリンダチューブ１１ｂ〜ｃが上昇駆動するときには筒部材３１ｂ〜ｃも連結部材３３ｂ，ｃによって持ち上げられて同調して上昇移動するが、リンダチューブ１１ｂ〜ｃが下降するときには、筒部材３１ａ〜ｄの摩擦抵抗の状態によっては筒部材３１ｂ〜ｃが同調して下降しない可能性があり、シリンダチューブ１１の下降速度よりも遅れたり一旦停止することがある。そのようになると、次の筒部材３１が下降して前の筒部材３１に当たったとき、または何かの衝撃が加わったときに、下降が遅れていたり停止していた筒部材３１が急に落下し、大きなハンマリングが発生して危険な状態となる。

本実施形態の伸縮支柱１では、シリンダチューブ１１ａ〜ｃと筒部材３１ａ〜ｃとがそれぞれ確実に連結されているので、筒部材３１の急落下のようなことは起こらない。

上の実施形態においては、ガイド用シリンダ装置４に角筒状の筒部材３１ａ〜ｄを用いたが、円筒状の筒部材を用いてもよい。その場合には、周方向の廻り止めを行うために各筒部材またはシリンダチューブの間にキーを設けることが好ましい。端部カバー１３と基台部５とを別体としてボルト１５で連結したが、これらを一体で形成したり溶接で一体化してもよい。カラー１６ａ〜ｃを軸方向において４分割したので、カラー１６ａ〜ｃの製造およびシリンダチューブ１１ａ〜ｄへの装着が容易である。しかし、これを３分割以下または５分割以上としてもよく、また分割することなく一体のものを用いてもよい。

上の実施形態においては、筒部材３１ｄの内周面に基台部５の外周面が嵌まり込むようにしたが、基台部５の外径を筒部材３１ｄの外径よりも大きくし、基台部５に凹部を設けてその凹部に筒部材３１ｄの内周面が嵌まり込むようにしてもよい。それぞれの連結部分の連結方法または一体化方法は、上に述べた以外の種々の方法を用いることができる。３段に伸縮する伸縮支柱１の例を挙げたが、４段以上であってもよい。

なお、上に述べた伸縮支柱１は、基台部５が下方になるように垂直に設置したが、基台部５が上方になるように垂直に設置し、または伸縮支柱１を水平方向や斜め方向に設置してもよい。

その他、流体圧シリンダ装置３、ガイド用シリンダ装置４、または伸縮支柱１の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明に係る伸縮支柱の収縮状態における全体の断面図である。 伸縮支柱の上面図である。 伸縮支柱の底面図である。 図１の伸縮支柱の下方部分の拡大図である。 図４の一部をさらに拡大して示す図である。 図１の伸縮支柱の上方部分の拡大図である。

符号の説明

１ 伸縮支柱
３ 流体圧シリンダ装置
４ ガイド用シリンダ装置
１１ａ〜ｄ シリンダチューブ
１２，１３ 端部カバー
１４ａ〜ｃ ピストン
１６ａ〜ｃ カラー（規制筒部材）
１６１〜１６４ カラー部材（筒要素）
１７ａ〜ｃ 端部連結部材
３１ａ〜ｄ 筒部材
３２ａ〜ｃ 端部摺動部材
３３ｂ，ｃ 連結部材
ＹＬ 流体室

Claims (4)

1. 多段式の流体圧シリンダ装置が、最も径小のロッドの先端部が下方になるようにかつ最も径大のシリンダチューブの端部を閉塞する端部カバーが上方になるように配置されており、
   前記先端部に基台部が一体的に設けられており、
   前記流体圧シリンダ装置の外周側には、前記流体圧シリンダ装置と前記基台部との間にわたって連結され、前記流体圧シリンダ装置の各段の伸縮動作にともなって入れ子式に伸縮する複数の正方形の角筒状の筒部材からなるガイド用シリンダ装置が設けられており、 前記ガイド用シリンダ装置は、
   最も径小の筒部材の上端部は前記端部カバーに対して固定され、
   最も径大の筒部材の下端部は前記基台部に対して固定され、
   それらの中間に位置する筒部材は、その下端部が、前記流体圧シリンダ装置の対応するシリンダチューブの下端部に連結された端部連結部材との間において、軸方向に一体的に移動するように連結部材を介して互いに連結されており、
   前記連結部材は、外周面が正方形で内周面が円形の環状体であり、
   前記連結部材の外周面が前記筒部材の下端部の内周面に嵌まり込みかつ前記筒部材の側から前記連結部材に設けられたネジ穴にボルトがネジ込まれて連結され、前記連結部材の内周面に設けられた雌ネジと前記端部連結部材の外周面に設けられた雄ネジとが螺合することによって連結されている、
   ことを特徴とする多段式の伸縮支柱。
2. 前記流体圧シリンダ装置には、中間の各段のピストンにそれぞれの両端面間を連通するするための連通穴が設けられ、これによって全てのシリンダチューブの内側の空間が繋がって１つの流体室を形成しており、
   前記流体室に圧流体を供給することによって伸長駆動し、前記流体室の圧流体を排出することによって自重で収縮するように構成されている、
   請求項１記載の多段式の伸縮支柱。
3. 前記シリンダチューブには、
   その内側の先端側に、当該シリンダチューブの直ぐ内側に挿入されたシリンダチューブの外周面との間において摺動し且つその伸長時において内側のピストンに当接して軸方向のストロークを規制するための規制筒部材が設けられている、
   請求項１または２記載の多段式の伸縮支柱。
4. 前記規制筒部材は、
   軸方向に複数個に分割された複数の筒要素からなり、
   最も先端側に設けられた前記筒要素は、前記シリンダチューブに対して固定されており、それ以外の前記筒要素は、前記シリンダチューブの内周面に対して軸方向に摺動可能に設けられている、
   請求項３記載の多段式の伸縮支柱。