JP5057387B2 - Ｘリンク式昇降機構 - Google Patents

Description

本発明は、病院用、在宅介護用、施設用、一般用等のベッドや診察台、あるいはテーブルリフト等に用いるＸリンク式昇降機構に関するものである。

例えばベッドやテーブルリフトにおいて、昇降フレームを基部フレームに対して昇降させるための機構としては、平行リンク機構を用いた平行リンク式昇降機構やＸリンク機構を用いたＸリンク式昇降機構が多く用いられており、本発明は、後者の昇降機構に関するものである。

Ｘリンク式昇降機構の従来例として、例えば特許文献１や特許文献２では、Ｘリンク機構を構成する第１リンクと第２リンクの一端を夫々基部フレームと昇降フレームに回動可能に固定すると共に、他端に設けた移動部材を夫々昇降フレームと基部フレームに設けた案内部材に係合させた構成において、第２リンクの他端側に連結した作動リンクの先端に設けた移動部材を、第１リンクの他端側に設けた案内部材に係合し、第１リンクの一端側と移動部材間に直動アクチュエータを設けている。このためこの昇降機構において、昇降フレームは直動アクチュエータの短縮方向、即ち、引張方向の動作において上昇する。

また、他の従来例として特許文献３では、特許文献１、２と同様な構成において、第２リンクの他端側に駆動軸を設け、駆動軸に設けた押上腕の先端の移動部材を第１リンクの他端側に設けた案内部材に係合すると共に、上記駆動軸に設けた駆動腕と第２リンクの一端側との間に直動アクチュエータを設けている。このためこの昇降機構において、昇降フレームは直動アクチュエータの伸長方向の動作において上昇する。

このように従来のＸリンク式昇降機構では、直動アクチュエータは、第１リンクと第２リンクの連結部を越えて、リンクの一端側と他端側間に設けられている。
特開平８−２１７３９２号公報 特開２００２−３２０６５１号公報 特開２００５−３４８９８３号公報

以上のような従来のＸリンク式昇降機構では以下に示すような課題がある。
１．直動アクチュエータは、第１リンクと第２リンクの連結部を越えて、リンクの一端側と他端側間に設けられているので、昇降フレームを下降させた状態において、直動アクチュエータや押上腕等の昇降駆動用の要素が、フレーム内の広い面積を占有してしまうため、他の機能の機構要素を配置することが困難である。特に、最も下降させた状態での昇降フレームをできるだけ低位置にすることと、長ストローク化、即ち、最も上昇させた状態での昇降フレームをできるだけ高位置にすることの両立を図って、昇降駆動用の要素を大型化した場合には、困難性がより顕著となる。
２．直動アクチュエータの引張方向の動作において昇降フレームを上昇させるようにした構成では、仮に直動アクチュエータが破損した場合には、昇降フレームが落下してしまうため危険である。
本発明は、このような課題を解決することを目的とするものである。

上述した課題を解決するために、本発明では、交差させ、回動可能に連結した第1リンクと第2リンクの一対を平行に並置し、結合して、基部フレームと昇降フレーム間に配置し、前記第１リンクと前記第２リンクの一端を、夫々前記基部フレームと前記昇降フレームの一端側に回動可能に固定すると共に、前記第１リンクと前記第２リンクの他端にはローラーを設けて、これらのローラーを案内支持する案内部材を、夫々前記昇降フレームと前記基部フレームの他端側に設け、前記第2リンクの他端側には、前記並置方向に平行な回動軸の回りに回動可能な駆動部材を設け、この駆動部材には前記回動軸の位置から前記第1リンクの他端側方向に押上腕を設けると共に、前記回動軸の位置から前記第1リンクの一端側方向に駆動腕を設け、前記押上腕の端部に設けたローラーを案内する案内部材を前記第1リンクの他端側に長さ方向に設け、前記第1リンクの他端側と前記駆動腕の端部間に直動アクチュエータを連結したＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、交差させ、回動可能に連結した第1リンクと第2リンクの一対を平行に並置し、結合して、基部フレームと昇降フレーム間に配置し、前記第１リンクと前記第２リンクの一端を、夫々前記基部フレームと前記昇降フレームの一端側に回動可能に固定すると共に、前記第１リンクと前記第２リンクの他端にはローラーを設けて、これらのローラーを案内支持する案内部材を、夫々前記昇降フレームと前記基部フレームの他端側に設け、前記第2リンクの他端側には、前記並置方向に平行な回動軸の回りに回動可能な駆動部材を設け、この駆動部材には前記回動軸の位置から前記第1リンクの他端側方向に押上腕を設けると共に、前記回動軸の位置から前記第1リンクの一端側方向に駆動腕と連動腕を設け、前記押上腕の端部に設けたローラーを案内する案内部材を前記第1リンクの他端側に長さ方向に設けると共に、前記第1リンクの他端側と前記駆動腕の端部間に直動アクチュエータを連結し、更に前記第1リンクの一端側に前記並置方向に平行な回動軸の回りに回動可能な連動部材を設けて、この連動部材には前記回動軸の位置から第2リンクの一端側方向に押上腕を設けると共に、前記回動軸の位置から前記押上腕とは逆方向に連動腕を設け、前記押上腕の端部に設けたローラーを案内する案内部材を前記第2リンクの一端側に設けると共に、前記連動部材に設けた前記連動腕と前記駆動部材に設けた前記連動腕間に連動リンクを連結したＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、以上の構成において、第１リンクの他端側に設けた案内部材は、案内経路の中間部を昇降フレーム方向に凸形状の構成としたＸリンク式昇降機構を提案する。

請求項１の発明においては、押上腕と駆動腕を設けた駆動部材と直動アクチュエータから成る昇降駆動用の要素を、いずれも第１リンクと第２リンクの他端側に構成しているので、昇降フレームは片持ちばり的な支持形態で支持され、第１リンクと第２リンクの一端側に昇降駆動用の要素が占有しないスペースを構成することができる。従って、このスペースに他の機能の機構要素を配置する等、レイアウトの自由度が高い。

請求項２の発明においては、昇降フレームが低位置にある場合において、連動部材に突設された押上腕により第２リンクの一端側を支持されるので、昇降フレームは単純支持ばり的な支持形態で支持され、昇降フレーム上の荷重が大きい場合にも撓みを防ぐことができる。

また請求項１及び請求項２の発明共に、昇降フレームは直動アクチュエータの伸長方向の動作において上昇する構成であるので、直動アクチュエータの破損の形態は座屈変形であり、破損において昇降フレームが落下するのを防止することができる。

請求項３の発明では、昇降フレームが低位置にある場合、駆動部材に設けた押上腕の移動部材による力の方向と、それが当接する案内部材の壁面の接線方向との成す角度を大きくすることができ、直動アクチュエータに過大な荷重が加わるのを防ぐことができる。特に、案内経路を上側に凸形状の適切な構成とすることにより、直動アクチュエータに加わる荷重の平均化を図ることができる。

請求項４の発明では、駆動部材に設けた押上腕の端部と駆動腕の端部及び駆動部材の回動軸とが成す領域内に直動アクチュエータを位置させることができるので、昇降フレームを、より低位置に位置させることができ、最も下降させた状態での昇降フレームをできるだけ低位置にすることと、長ストローク化、即ち、最も上昇させた状態での昇降フレームをできるだけ高位置にすることの両立を図ることができる。

次に本発明に係るＸリンク式昇降機構の実施の形態を図１〜図１１を参照して説明する。
まず図１〜図５は第１の実施の形態を示すもので、符号１は基部フレーム、２は昇降フレームである。この昇降フレーム２は、本発明の昇降機構を構成する物品がベッドにおいては、ボトムを支持する床支持フレーム等、また物品がテーブルリフトではテーブル等である。
基部フレーム１と昇降フレーム２間に、第１リンク３と第２リンク４を連結して、その連結部５において回動可能に構成している。第１リンク３と第２リンク４は幅方向に一対構成して、連結棒体６により一体に結合している。

また第１リンク３と第２リンク４の一端は、夫々基部フレーム１と昇降フレーム２に回動可能に固定すると共に、前記第１リンク３と第２リンク４の夫々の他端に設けた移動部材、この場合、ローラー７、８を案内する案内部材９、１０を昇降フレーム２と基部フレーム１の夫々に設けている。この実施の形態において、案内部材９、１０は、溝形部材を横方向に向けた構成としている。

また、第２リンク４の他端側に駆動部材１１を回動可能に設けて、それに押上腕１２と駆動腕１３を設けると共に、押上腕１２の端部に設けた移動部材、この場合、ローラー１４を案内する案内部材１５を前記第１リンク３の他端側に長さ方向に設け、更に第１リンク３の他端側と駆動腕１３間に直動アクチュエータ１６を設けた構成としている。符号１７は直動アクチュエータ１６の基部側を回動可能に支持するために第１リンク３の他端側の連結棒体６に設けた支持腕を示すものである。

尚、図１に示す駆動部材１１は、第２リンク４の他端側に設けた支持腕１８に回動可能に固定した棒体であるが、この駆動部材１１としては図１１に示すようにフレーム状の構成とすることもできる。即ち、この実施の形態では、駆動部材は、三角形状のフレーム１９を並置すると共に、それらを連結棒体２０で連結し、一方側の連結棒体２０の延長部分２１を上記支持腕１８に回動可能に固定した構成であり、このような構成においては、耐荷重性の高い強固な駆動部材１１を構成することができる。

次に上述したように第１リンク３の他端側に設け、押上腕１２の端部のローラー１４を案内する案内部材１５は、その案内経路を上側に凸形状の構成としており、この構成により、後述するように、昇降フレーム２の低位置における荷重性能を向上することができる。

尚、以上の図に対応する説明から分かるように、本発明において、一端側又は他端側とは、第１リンク３、第２リンク４の一端又は他端から連結部５までの適所を称するものである。

以上の構成において、図２に示すように昇降フレーム２が高い位置にある状態において直動アクチュエータ１６を短縮させていくと、押上腕１２は、移動部材１４が第１リンク３の案内部材１５を次第に他端側方向に移動しながら、第２リンク４に対して第１リンク３からの荷重を支持し、こうしてＸリンク機構を構成する第１リンク３と第２リンク４は、図４に示すように昇降フレーム２を下降させ、図５に示すように昇降フレーム２を最下降位置にもたらす。

一方、図５に示す昇降フレーム２の最下降位置から直動アクチュエータ１６を伸長させて行くと、上述した動作の逆の動作により昇降フレーム２を上昇させて図２に示す位置にもたらすことができる。

このように本発明では、昇降フレーム２は直動アクチュエータ１６の伸長方向の動作において上昇する構成であるので、直動アクチュエータ１６の破損の形態は座屈変形であり、破損において昇降フレーム２が落下するのを防止することができる。

また、本発明では、図に示すように押上腕１２と駆動腕１３を設けた駆動部材１１と直動アクチュエータ１６から成る昇降駆動用の要素を、いずれも第１リンク３と第２リンク４の他端側に構成しているので、昇降フレーム２は片持ちばり的な支持形態で支持され、従って図３に示すように第１リンク３と第２リンク４の一端側に昇降駆動用の要素が占有しないスペースＳを構成することができる。従って、このスペースＳに他の機能の機構要素を配置する等、レイアウトの自由度が高い。

一方、この実施の形態では、第１リンク３の他端側に設けた案内部材１５は、案内経路を上側に凸形状の構成としているので、昇降フレーム２が低位置にある場合、昇降フレーム２から第１リンク３、案内部材１５を経て移動部材１４を介して押上腕１２に加わる力の方向と、それが当接する案内部材１５の壁面の接線方向との成す角度を、凸形状としないで直線状とした場合と比較して大きくすることができるので、押上腕１２、そして直動アクチュエータ１６に加わる荷重を平均化して過大な荷重が加わるのを防ぐことができる。

更に本発明では、駆動部材１１に設けた押上腕１２と駆動腕１３はベルクランク状の配置としているので、図５に示すように駆動部材１１に設けた押上腕１２の端部と駆動腕１３の端部及び駆動部材１１の回動軸とが成す領域内に直動アクチュエータ１６を位置させることができるので、昇降フレーム２を、より低位置に位置させることができる。従って、最も下降させた状態での昇降フレーム２をできるだけ低位置にすることと、長ストローク化、即ち、最も上昇させた状態での昇降フレーム２をできるだけ高位置にすることの両立を図ることができる。

次に図６〜図１０は第２の実施の形態を示すもので、基部フレーム１と昇降フレーム２の長手方向の両端側を切り欠いて要部を拡大して示す模式的要部側面図である。この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の構成要素に加え、前記駆動部材１１には、押上腕１２と駆動腕１３に加えて連動腕２２を設けると共に、第１リンク３の一端側に連動部材２３を回動可能に設けて、それに押上腕２４と連動腕２５を設け、この押上腕２４の先端に設けた移動部材（ローラー）２６を案内する案内部材２７を第２リンク４の一端側に設けると共に、連動部材２３に設けた連動腕２５と駆動部材１１に設けた連動腕２２間に連動リンク２８を設けたことを特徴とするものである。この実施の形態において、案内部材２７は、図に示すように第２リンク４の上縁から横方向に突設した帯板状部材として構成している。その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、図において対応する構成要素に第１の実施の形態と同一の符号を付して重複する説明は省略する。

以上の構成において、図７に示すように昇降フレーム２が高い位置にある状態においては、連動部材２３に突設した押上腕２４の端部のローラー２６は案内部材２７の下面から離れていて当接していない。従ってこの状態においては、昇降フレーム２は上述と同様に片持ちばり的に支持されるが、Ｘリンク機構を構成する第１リンク３及び第２リンク４と基部フレーム１、昇降フレーム２と成す角度が大きいため、片持ちばり的な支持ではあっても昇降フレーム２が撓んでしまうということはない。

図７の状態から直動アクチュエータ１６を短縮させていくと、上述と同様に押上腕１２は、移動部材１４が第１リンク３の案内部材１５を次第に他端側方向に移動しながら、第２リンク４に対して第１リンク３からの荷重を支持し、こうしてＸリンク機構を構成する第１リンク３と第２リンク４は、図８に示すように昇降フレーム２を下降させて行く。こうして昇降フレーム２がある高さまで下降すると、図９に示すように連動部材２３に突設した押上腕２４の端部のローラー２６が案内部材２７の下面に当接して、図１０の最下降位置に至るまで押上腕２４により案内部材２７からの荷重を支持することができる。

このようにこの実施の形態では、昇降フレーム２が低位置にある場合において、連動部材２３に突設された押上腕２４により移動部材２６と案内部材２７を介して第２リンク４の一端側を支持されるので、昇降フレーム２は単純支持ばり的な支持形態で支持され、昇降フレーム２上の荷重が大きい場合にも撓みを防ぐことができる。

この場合、第１リンク３と第２リンク４の一端側には連動部材２３と押上腕２４と連動腕２５と連動リンク２６が配置されているが、直動アクチュエータ１６は位置していないので、その分、スペースを構成することができ、このスペースに他の機能の機構要素を配置する等、レイアウトの自由度が高い。

以上のとおり、本発明のＸリンク式昇降機構では、上述したような数々の利点があり、医療用や家庭用のベッドに利用する他、テーブルリフトに利用する等、産業上の利用可能性が大である。

本発明の実施の形態を示すもので、全体構成を示す拡散図である。 本発明の実施の形態を示すもので、模式的側面図である。 本発明の実施の形態を示すもので、模式的平面図である。 図２とは異なった局面において示す模式的側面図である。 以上の図とは異なった局面において示す模式的側面図である。 本発明の他の実施の形態を示すもので、全体構成を示す拡散図である。 本発明の他の実施の形態を示すもので、模式的要部側面図である。 図７とは異なった局面において示す模式的要部側面図である。 以上の図とは異なった局面において示す模式的要部側面図である。 以上の図とは異なった局面において示す模式的要部側面図である。 本発明の駆動機構部分の他の実施の形態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 基部フレーム
２ 昇降フレーム
３ 第１リンク
４ 第２リンク
５ 連結部
６ 連結棒体
７、８、１４ ローラー（移動部材）
９、１０、１５ 案内部材
１１ 駆動部材
１２ 押上腕
１３ 駆動腕
１６ 直動アクチュエータ
１７、１８ 支持腕
１９ フレーム
２０ 連結棒体
２１ 延長部分
２２ 連動腕
２３ 連動部材
２４ 押上腕
２５ 連動腕
２６ ローラー（移動部材）
２７ 案内部材（帯板状部材）
２８ 連動リンク

Claims (3)

1. 交差させ、回動可能に連結した第1リンクと第2リンクの一対を平行に並置し、結合して、基部フレームと昇降フレーム間に配置し、前記第１リンクと前記第２リンクの一端を、夫々前記基部フレームと前記昇降フレームの一端側に回動可能に固定すると共に、前記第１リンクと前記第２リンクの他端にはローラーを設けて、これらのローラーを案内支持する案内部材を、夫々前記昇降フレームと前記基部フレームの他端側に設け、前記第2リンクの他端側には、前記並置方向に平行な回動軸の回りに回動可能な駆動部材を設け、この駆動部材には前記回動軸の位置から前記第1リンクの他端側方向に押上腕を設けると共に、前記回動軸の位置から前記第1リンクの一端側方向に駆動腕を設け、前記押上腕の端部に設けたローラーを案内する案内部材を前記第1リンクの他端側に長さ方向に設け、前記第1リンクの他端側と前記駆動腕の端部間に直動アクチュエータを連結したことを特徴とするＸリンク式昇降機構。
2. 交差させ、回動可能に連結した第1リンクと第2リンクの一対を平行に並置し、結合して、基部フレームと昇降フレーム間に配置し、前記第１リンクと前記第２リンクの一端を、夫々前記基部フレームと前記昇降フレームの一端側に回動可能に固定すると共に、前記第１リンクと前記第２リンクの他端にはローラーを設けて、これらのローラーを案内支持する案内部材を、夫々前記昇降フレームと前記基部フレームの他端側に設け、前記第2リンクの他端側には、前記並置方向に平行な回動軸の回りに回動可能な駆動部材を設け、この駆動部材には前記回動軸の位置から前記第1リンクの他端側方向に押上腕を設けると共に、前記回動軸の位置から前記第1リンクの一端側方向に駆動腕と連動腕を設け、前記押上腕の端部に設けたローラーを案内する案内部材を前記第1リンクの他端側に長さ方向に設けると共に、前記第1リンクの他端側と前記駆動腕の端部間に直動アクチュエータを連結し、更に前記第1リンクの一端側に前記並置方向に平行な回動軸の回りに回動可能な連動部材を設けて、この連動部材には前記回動軸の位置から第2リンクの一端側方向に押上腕を設けると共に、前記回動軸の位置から前記押上腕とは逆方向に連動腕を設け、前記押上腕の端部に設けたローラーを案内する案内部材を前記第2リンクの一端側に設けると共に、前記連動部材に設けた前記連動腕と前記駆動部材に設けた前記連動腕間に連動リンクを連結したことを特徴とするＸリンク式昇降機構。
3. 第１リンクの他端側に設けた案内部材は、案内経路の中間部を昇降フレーム方向に凸形状の構成としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸリンク式昇降機構。

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