JP4903400B2 - 荷物昇降装置 - Google Patents

Description

本発明は、
下側構造体と、
下降位置と上昇位置との間で、下側構造体に対して移動可能な上側構造体と、
上側構造体を下側構造体に接続し、少なくとも１つの可動接続されたアームを含むリンク機構と、
下側構造体とリンク機構との間に作動可能に介設され、下降位置と上昇位置との間で上側構造体の移動を制御するアクチュエータと、
アクチュエータとリンク機構との間の接続部材とを含み、
前記接続部材は、前記アームに可動接続され（articulated）、固定カムと協動するカムフォロワ部材が設けられているタイプの荷物昇降装置に関する。

上記のタイプの装置は、特開２０００−２３８９９６号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２０００−２３８９９６号公報

本発明は、特に、鋏型（scissors-type）のパンタグラフ機構を有する昇降テーブルに関する。

パンタグラフタイプの昇降テーブルは、オフライン質量（off-line mass）であっても、可動フレーム（またはプラットフォーム）が下降位置から上昇位置に水平を保ちながら移動することを可能にする。基本的に、これらのパンタグラフタイプの昇降テーブルは、床にアンカ止めできる固定ベースフレームと、移動すべき物品を受ける可動フレームと、適当な昇降手段によって動作させられるパンタグラフタイプのリンク機構をもたらすように鋏型に互いに連結した４つのアームを含む。

昇降テーブル装置は、昇降テーブルが閉じた（プラットフォームが下降位置にある）ときの最小値からテーブルが開いた（プラットフォームが上昇位置にある）ときの最大値まで高さが変化するような、可動テーブルの両側によって定められる平行六面体の容積を占有するような形状をしている。パンタグラフタイプの昇降テーブルは、大型の生産工程に、大質量を取り扱う場合にも、特に有用である。

昇降手段は、必要および要求される力に応じて多くのタイプのものが使用できる。例えば、伝導装置に接続した油圧シリンダ、電気シリンダ、モータおよびギアユニットが使用できる。

パンタグラフタイプの昇降テーブルは、柔軟性が高く、昇降手段、或いは、圧迫または押圧装置のいずれとしても使用可能である。しかしながら、昇降テーブルは、その操作方法が間接的であるという欠点を有する。実に、そのリンク機構の特有の構造により、上昇行程の初期において、垂直移動は、持ち上げる荷重より大きく、動作全体を通して変化する力が上昇のために要求されるような、好ましくない多くのてこによって妨げられる。特に、パンタグラフタイプのテーブルが下降（閉じた）位置にあるとき、昇降装置がテーブルの下で動作して上昇させられるのであれば、最初の上昇行程の間、垂直に移動すべき実際の荷重に対して少なくとも３または４倍の力が与えられなければならない。このため、パンタグラフ昇降テーブルにより潜在的な利点を全て引き出すことができ、上記欠点を克服した昇降装置を開発することに関心が集まることが明らかである。

上記特開２０００−２３８９９６号公報（特許文献１）は、特に、昇降装置をリンク機構に接続する上記接続部材によって移動させられるカムフォロワ部材と協動する固定カムを設けることによってのみ、問題を解決する。しかしながら、この文献に示された装置は、特に、上記接続部材が上昇動作の間湾曲させる力を受け、そのために、アクチュエータによって与えられた力を高効率に伝達できないという理由で、満足なものではない。

本発明の課題は、上記の従来技術の欠点を克服し、特に、装置の上昇動作を与えるために、アクチュエータによって与えられた力を高効率に活用することができる本明細書の冒頭に記載したタイプの昇降装置を提供することである。

本発明のさらなる課題は、比較的簡単な構造の上記タイプの装置を提供することである。

これら、およびさらなる課題を達成することを考慮して、本発明は、本明細書の冒頭に記載した全ての特徴を有し、さらに、装置の上昇動作を起こさせるためにアクチュエータが作動したときに、前記接続部材（２２）が、実質的に、カムフォロワ部材（２６）と前記可動接続されたアーム（５）との間の圧縮に耐える押圧支柱として作用するように、前記アクチュエータ（１９）と前記接続部材（２２）との可動接続の軸および前記接続部材（２２）と前記カムフォロワ部材（２６）との可動接続の軸（２１）は、前記接続部材（２２）と前記アーム（５）との可動接続の軸（２３）より下に位置する昇降装置を提供する。

前述の構造および配置は、実際に、装置の上昇動作を与えるためにアクチュエータによって与えられる力の効率的な伝達の問題を解決する。

好ましい態様において、アクチュエータは、装置が上昇する間、引っ張り動作を行うように配置され、これにより、カムフォロワ部材のカムに沿った上昇動作を発生させる。しかしながら、アクチュエータが装置が上昇する間、押圧動作を行うように配置された変形例を除外しない。

また、上記好ましい態様の場合において、装置のリンク機構は、Ｘ型に互いに可動接続され、それぞれ上側構造体および下側構造体に２つの上端および２つの下端が接続された少なくとも２つのアームを含む鋏型のパンタグラフであり、前記上端および前記下端は、２つの平行な水平方向に沿って互いに相対移動可能なように前記上側構造体および前記下側構造体上で案内され、前記アームの下端は下側構造体に固定された軸周りに回動可能に接続されている。

好ましくは、互いに平行に並んで配置された２対の上記タイプの可動接続されたアームが使用される。

上記の押圧支柱は、パンタグラフのアームに可動接続された頭部と、前記アクチュエータに回動可能に接続された脚部とを有する。また、好ましい態様の場合において、カムフォロワ部材は、押圧支柱に回転自由に設けたローラである。また、好ましくは、アクチュエータは、押圧支柱に対して、カムフォロワローラの軸に一致または近接する軸周りに回動可能に接続される。

前記押圧支柱によって移動させられるカムフォロワ部材と協動するカムが、全ての上昇行程の間、要求されるアクチュエータからの力を略一定に維持するような形状に構成されたカム面を有することに、本発明のさらなる特別好ましい特徴が存在する。この特徴は、アクチュエータを効率的に活用するために特に重要である。アクチュエータは、如何なるタイプであってもよく、例えば、ねじ送り機構（スクリュ・ナット・システム）、好ましくはボールねじタイプに接続した電気モータ、または、電気モータと電気モータで駆動するラック、或いは、油圧シリンダも含むことができる。好ましい実施形態において、アクチュエータは、ベルト、コードまたはチェインを使用するタイプのホイストシステムで構成される。

本発明のさらなる特徴と利点とは、単に非限定的例として与えられる添付図面を参照してする説明から明らかになるであろう。

図面において、符号１は、鋏型に接続したリンク機構を含む昇降装置全体を指す。装置１は、下側構造体２と、図１に示す上昇位置と図２に示す下降位置との間で移動可能なテーブルまたはプラットフォームを形成する上側構造体３とを含む。

テーブル３は、Ｘ型に互いに可動接続され、２つの垂直で平行、且つ、間隔を開けた平面に配置した、２対のアームからなる鋏型に接続したリンク機構によって基礎構造体２に接続されている。可動接続したアームの対は、それぞれ、水平軸７周りに互いに可動接続したアーム５およびアーム６からなる。２つの可動接続の対のアーム５は、図４に示すように、２つのアーム６の内側に配置されている。

２つの内側アーム５は、それぞれ、端部が基礎構造体２に水平で軸７に平行な軸８周りに、図４の左側下部に示されるように、関節ピン９により、可動接続されている。外側アーム６については、それぞれ、軸７，８に平行な軸１０周りに、テーブル３の構造体に保持される関節ピン１１により、可動接続されている。最終的に、関節８と向かい合う両内側アーム５の端部と関節１０と向かい合う両外側アーム６の端部とは、（軸１２ａおよび１３ａを有する）ピン１４，１５上で回転自由な、それぞれアーム５およびアーム６に固定されたローラ１２と１３（図４）を保持し、テーブル３および基礎構造体２に保持される協動軌道１６，１７上で案内される。この構成によって、テーブル３に接続されたアーム５，６の端部と、基礎構造体２に接続されたアーム５，６の端部とは、テーブルの上昇または下降の動作の間、テーブル３の水平な配置を維持することを確実にするように、２つの平行な水平面に沿って互いに相対移動可能である。

図４には、それによりアーム５，６を軸７周りに互いに可動接続する関節ピン１８も図示されている。全ての上記関節は、好ましくはローラまたは玉軸受を使用する。

リンク機構４の下降状態と上昇状態との間の動作は、全体に符号１９で示したアクチュエータユニットにより制御される。

上記に既に述べたように、アクチュエータユニットは如何なる公知のタイプであってもよいが、ここに示す好ましい実施形態の場合、プーリに係合するベルトを有するホイスト装置からなる。

図示したアクチュエータ１９の実施形態の具体的な構成および操作は、以下に詳細に説明される。差し当たって、アクチュエータユニット１９は、基礎構造体２に軸７，８，１０と平行な軸２０周りに回動可能に設置された一端と、アクチュエータユニット１９をリンク機構４に接続する接続部材２２に、軸２１周りに回転可能に接続した反対側の端部とを有する。接続部材２２は、リンク機構４の２対の可動接続したアームの内側アーム５に軸７，８，１０と平行な軸２３周りに可動接続された一端を有する。図４において、接続部材２２の構造体に支持され、２つの内側アームの間に端部が回転可能に設置された関節ピン２４が示されている。他端において、接続部材２２は、カムフォロワローラ２６が回転自由に設置されたピン２５が固定された１対のブラケットを有する二股形状をしている。ここで示した好ましい実施形態において、カムフォロワローラの軸は接続部材２２上のアクチュエータユニット１９の関節軸２１と一致している。

カムフォロワ２６は基礎構造体２に固定したカム部材２８のカム面２７と協動する。構成は、カム面２７が、アクチュエータユニット１９が作動することによって、ローラ２６と、アクチュエータユニット１９が可動接続された固定された軸２０との間の距離が減少したときに、カムフォロワローラ２６の上昇移動を起こさせるようになっている。

図示するように、装置の如何なる操作状態においても、アクチュエータユニット１９の接続部材２２への可動接続の軸２１は、接続部材２２の内側アーム５への可動接続２３の軸２３の下に位置する。

それ故、アクチュエータ１９が装置の上昇動作を発生させるために短縮したとき、カムフォロワローラ２６は、カム面２７に沿って上昇せざるを得ず、接続部材２２は、アクチュエータユニット１９の引っ張り力を装置の上昇を発生させる力に変換するように、実質的にローラ２６と、アーム５に対して可動接続された関節２３との間での圧縮に耐える押圧支柱として作用する。反対に、アクチュエータユニット１９が伸長したとき、カムフォロワローラ２６は、カム面２７に沿って下降し、装置は、上側テーブル３およびその上にあるであろう荷物の質量が、ここでも支柱として働く接続部材２２に作用する圧縮力に変換され、制御された状態で下降する。

また、好ましい実施形態において、カム面２７の幾何学形状は、昇降装置の下側位置と上側位置との間の動作全体を通じて、アクチュエータユニット１９が及ぼす力が略一定になるように予め定められる。

アクチュエータユニット１９の好ましい実機形態に関し、特に、図３および５に示すように、アクチュエータユニットの基礎構造体２への可動接続の軸２０は、基礎構造体２に回転可能に支持されたシャフト２９（図３）によって定められる。シャフト２９は電気モータ３０と伝動装置３１とによって回転させられる。図示した具体的な場合において、アクチュエータユニットは、同一の並列した２つのベルトタイプのホイスト装置からなる。駆動システムの数は、移動すべき質量に見合う機能を果たすようにいくつ使用してもよいことは明らかである。

図示した例において、シャフト２９上に、それぞれベルト３１の一端が固定された２つのドラム３０が不動に設置されている。各ベルト３１は、昇降動作全体に必要なベルト３１の長さ全てを受け入れるように構成されたそれぞれのドラム３０の周りにさらなる捲き数に巻き取られる。

シャフト２９の上に、２つの回転自由なプーリ３３およびベルト３１の２つの反対側端部が固定されたシャフト３４を支持する支持構造体３２（図５）が回動可能に設置されている。アクチュエータユニットは、さらに、接続部材２２に保持されるピン２５の軸２５周りに回動可能な、構造体３２から独立した第２構造体３５を含む。構造体３５は、プーリ３６および３７の対を回転可能に支持する。基礎構造体２および接続部材２２の上に回動可能に設置された２つの構造体３２，３５は、互いに分離されているが、以下に述べるように、プーリ３０，３６，３３および３７の周りに多数巻き付けられたベルト３１によって互いに接続され、互いに一列に並ばされる。ドラム３０から接線方向に延伸する平ベルト３１は、それぞれ、回転軸受によって構造体３５上に軸３６ａ周りに回転自由に設置されたプーリ３６に１８０°巻き付けられている。また、各ベルト３１は、回転軸受によって構造体３２上に軸３３ａ周りに設置されたプーリ３３に１８０°巻き付けられている。そして、各ベルト３１は、また、回転軸受によって構造体３５上に軸３７ａ周りに設置されたプーリ３７にも１８０°巻き付けられている。最終的に、各ベルト３１は、ベルト端を固定する部材としてとして、および、ベルトを巻き上げる部材として作用し、その上に抑えパッド（pressure pad）（不図示）によりベルトが固定されたシャフト３４に向かって延伸する。固定する部材３４は、各ベルト３１の端部が固定されたシャフトであり、このシャフトは、その上にベルトを巻き取ることでベルトに張力を与えるために回転可能である。シャフト３４の回転は、トルクレンチ（不図示）によって駆動できる。

テーブル３の下降状態から始まってドラム３０の時計回りの回転（図５に関して）は、２つのベルト３１をその上に巻き取らせ、結果として、アクチュエータユニット１９の２つの軸２０，２１を互いに近づけ合う相対移動をもたらす。この行程の間、ドラム３０に巻き取ることでベルトに与えられる張力は、２つの構造体３２，３５をベルトの張力によって互いに向かって移動させるが、それらを変わらずに互いに一列に保つ。既に検討したように、アクチュエータユニット１９の短縮は、カムフォロワローラ２６のカム面２７上での上昇移動を発生し、押圧支柱として作用する接続部材２２の動作によって、リンク機構４に上昇状態に向かう動作を起こさせる。ベルトを巻き付けた多数のプーリの使用は、荷物の上昇をもたらすためにモータによって与えなければならないトルクを減少することを可能にする従来のプーリ昇降システムと均等である。同時に、既に示したように、カム面２７は、好ましくは、テーブルとその上の質量がモータにより略一定のトルクを与えることで持ち上げられるように形成される。

下降工程において、テーブル３およびその上に置いた荷物の重量は、カムフォロワローラ２６の上の接続部材２２を介して作用して、アクチュエータユニット１９の伸長を起こさせようとし、こうして、アクチュエータユニット１９のベルトを一定の張力に、２つの構造体３２および３５を互いに一列に保つ。

図６に関して、本発明にかかる装置は、複数の同じ装置を、図６に示すように、機械的接続を介して直列に接続して同調させることができる。図示した例において、同調は、各列の最初の装置１だけがアクチュエータ１９を備えるように、隣接する装置の間に介設した連結棒１００の接続により達成される。また、アクチュエータユニットは、１つのモータユニットだけが装置１の配列の両側にそれぞれ必要とされるように、シャフト２００によって相互に接続したシャフト２９を有してもよい。

上記の方法で接続した多様な装置は、まとめて、大きな質量を動かすために、共通の上側テーブルを有してもよい。

図７は、アクチュエータ装置が、図５に示すようなベルトタイプホイストには構成されておらず、コンロッド３８を含むリンク機構からなる変形例を示し、コンロッドの脚部は接続部材２２の脚部に接続され、そのために、カム２８の形状に沿って移動自由であり、モータシャフトにより駆動される歯車４１のオフセットピンの上にコンロッド３８の頭部４０は、回転軸受の対の助けによって枢支されている。特に、移動量が小さい場合を表し、また、正弦波タイプの移動のための、この解決策は、非常に簡単な構造を有するという利点を有し、それ故、特に、装置の調整およびメンテナンスに有利である。

さらに、図７の解決策の場合、クランクの２つの死点の存在は、リンク機構がモータで直接駆動でき、先に説明したケースで使用が好ましいインバータの必要がないように、前記死点における２つの選択すべき停止位置を可能にする。カムおよび接続部材２２に加えてコンロッド・クランク機構は、定速、または、速度変化の三角波形、または、台形波形などのような、多様なタイプの動作の駆動の可能性を提供する。

上述より明らかなように、本発明の好ましい実施形態は、リンク機構の移動全体の間、モータに要求される動作力を略一定に保つことを保証するように、カムが形成されるという利点を有する。この結果は、全昇降動作の間、モータのトルク変動が要求されない、単純な垂直動作をする従来の昇降装置の場合に使用されるのと同じサイズの昇降モータの使用を可能にする。

それ故、本発明の装置は、ラックアンドピニオン伝動装置または同様のものを用いた単純な垂直動作の任意の昇降装置においてなされるのと同じやりかたで、パンタグラフリンク機構の動作を駆動することを可能にし、それ故、大きなサイズの昇降モータを使用する必要なく、非常に高い加速度および／または速度の可能性と、加速度および／または速度を変化させる可能性を提供する。

さらに、上記昇降装置は、閉鎖位置において、非常に低く平坦で横断寸法を減少したことを特徴とするリンク機構をも容易に適用できることが注記される。また、上昇または下降の各行程において一定な移動の可能性が提供され、制限なく、如何なる量の質量を持ち上げることに使用することもできる。

当然に、本発明の原理を維持しながら、構造および実施形態の細部は、本発明の範囲から逸脱することなく、単に例として説明して図示したものから広範に変形することができる。

ここに添付した図面について図示した例は、装置の上昇を発生させるために引っ張り動作で操作されるアクチュエータユニット１９を有する。このように操作は、カム面２７が、アクチュエータユニット１９の可動接続した端部２０に対して反対側に面していることによる。仮に、図１において、アクチュエータユニット１９の可動接続した端部２０がカム２８の左側に位置していれば、上昇動作はアクチュエータユニットの伸長に対応するので、アクチュエータユニットは、装置の上昇を発生させるためには、押し出し動作を果たさなければならない。

本発明による昇降装置の好ましい実施形態の、開放状態の（プラットフォームが上昇位置にある）側面図。 図１の昇降装置の好ましい実施形態の、閉鎖状態の（プラットフォームが下降位置にある）側面図。 図１，２の装置の、図２のIII−III線に沿って切断した平面図。 図１から３の装置の開放状態の（プラットフォームが上昇位置にある）、図１のIVLＬおよびIVＲに沿った断面（図４の左側部分と右側部分とについて）の正面図。 本発明の装置の部分を構成する駆動装置の拡大側面図。 互いに同期したパンタグラフタイプ昇降装置の配列の側面図。 互いに同期したパンタグラフタイプ昇降装置の配列の平面図。 コンロッド・クランク機構を含む駆動装置の側面図。 コンロッド・クランク機構を含む駆動装置の平面図。

符号の説明

１ 昇降装置
２ 下側構造体
３ 上側構造体
４ リンク機構
５ アーム
１９ アクチュエータ
２２ 接続部材（押圧支柱）
２６ カムフォロワ部材
２８ カム

Claims (12)

1. 下側構造体（２）と、
   下降位置と上昇位置との間で、前記下側構造体（２）に対して移動可能な上側構造体（３）と、
   前記上側構造体（３）を前記下側構造体（２）に接続し、少なくとも１つの可動接続されたアーム（５）を含むリンク機構（４）と、
   前記下側構造体（２）と前記リンク機構（４）との間に操作可能に介設され、前記上側構造体（３）の、その上昇位置と下降位置との間での移動を駆動するアクチュエータ（１９）とを有する昇降装置であって、
   前記アクチュエータ（１９）により駆動されて前記下側構造体（２）に固定した固定カム（２８）に沿って移動するカムフォロワ部材（２６）と、
   一端が前記アーム（５）に軸（２３）において可動接続され、他端が前記カムフォロワ部材（２６）に軸（２１）において可動接続された接続部材（２２）とを含み、
   前記カムフォロワ部材（２６）は、前記接続部材（２２）に回転自由に設置したローラからなり、
   前記アクチュエータ（１９）は、一端が前記接続部材（２２）に回動可能に接続され、
   前記アクチュエータ（１９）と前記接続部材（２２）との可動接続の軸は、前記接続部材（２２）と前記カムフォロワ部材（２６）との可動接続の軸（２１）と一致または近接し、
   前記接続部材（２２）が、実質的に、カムフォロワ部材（２６）と前記アーム（５）との間の圧縮に耐える押圧支柱として作用するように、前記アクチュエータ（１９）と前記接続部材（２２）との可動接続の軸および前記接続部材（２２）と前記カムフォロワ部材（２６）との可動接続の軸（２１）は、前記接続部材（２２）と前記アーム（５）との可動接続の軸（２３）より下に位置することを特徴とする昇降装置。
2. 前記アクチュエータ（１９）は、前記カムフォロワ部材（２６）の前記カム（２８）に沿った上昇移動を起こさせることによる装置の上昇の間、引っ張り動作で操作されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
3. 前記アクチュエータ（１９）は、前記カムフォロワ部材（２６）の前記カム（２８）に沿った上昇移動を起こさせることによる装置の上昇の間、押し出し動作で操作されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
4. 前記リンク機構は、前記上側構造体（３）および前記下側構造体にそれぞれ接続された２つの上端部（１０，１２）および２つの下端部（８，１３）を有するＸ型に互いに可動接続された少なくとも２つのアーム（５，６）を含む鋏型に接続したパンタグラフであり、前記上端部（１０，１２）および前記下端部（８，１３）は、それぞれ、２つの平行な水平方向に沿って互いに相対移動可能なように、前記上側構造体（３）および前記下側構造体（２）に案内され、前記アーム（５）の前記下端部（８）は、前記下側構造体（２）に固定された軸（８）周りに枢支されていることを特徴とする請求項２に記載の昇降装置。
5. 前記接続部材（２２）は、前記パンタグラフの１つのアーム（５）に可動接続された頭部と、前記アクチュエータ（１９）に枢支された脚部とを有することを特徴とする請求項４に記載の昇降装置。
6. 前記鋏型に連接したパンタグラフは、Ｘ型に互いに可動接続された２対のアーム（５，６）からなり、前記接続部材（２２）は、内側のアーム（５）に中央関節ピン（２４）によって可動接続されていることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
7. 前記カム（２８）は、前記装置の上昇動作全体の間、アクチュエータ（１９）によって与えられるべき力が略一定になるように予め定められた形状に構成されたカム面（２７）を有することを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
8. 前記接続部材は（２２）は、互いに、前記カムフォロワ部材（２６）が回転自由に設置されたピン（２５）で接続された２つのブラケットを含む二股形状の端部を設けた構造を有することを特徴とする請求項７に記載の昇降装置。
9. 前記アクチュエータ（１９）は、好ましくはボールねじを用いた、ねじ送り機構に接続された電気モータを含むアクチュエータユニット、電気モータと該電気モータで駆動されるラックとを含むユニット、油圧シリンダ、モータと減速機とコンロッドクランク機構とを含むユニット、または、ベルト、コードまたはチェインを使用するホイスト装置の中から選択されたことを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
10. 前記アクチュエータは、ベルト、コードまたはチェインを使用し、前記ベルト、コードまたはチェインと係合する多数のプーリを含むホイスト装置を含むことを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
11. 前記ホイスト装置は、前記下側構造体（２）上の固定された軸（２０）周りに回動可能に設置された第１構造体（３２）と、前記接続部材（２２）に回動可能に設置された第２構造体（３５）と、前記第１構造体（３２）および前記第２構造体（３５）上に回転自由に設置した多数のプーリ（３３，３４，３６，３７）と、前記第１構造体に保持される巻き取りドラム（３０）に接続された一端を有し、前記第２構造体（３５）に保持された少なくとも１つの回転自由な前記プーリ（３６，３７）、および、前記第１構造体（３２）に保持された少なくとも１つの回転自由な前記プーリ（３３）の周りに係合し、前記第１構造体（３２）に保持された張架部材（３４）に固定された反対側の端部を有する少なくとも１つのベルト、コードまたはチェインとからなり、前記アクチュエータは、さらに、前記巻き取りドラム（３０）の回転を駆動するモータ手段を含むことを特徴とする請求項１０に記載の昇降装置。
12. 並んで配置され、同調して動作する複数の前記ホイスト装置を含むことを特徴とする請求項１１に記載の昇降装置。

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