JP5529231B2 - リフト装置 - Google Patents
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Description
本発明は、リフト装置に関する。
リフト装置は、一般に、一対の平行な内リンクと一対の平行な外リンクとを各々の中央部で回転可能に連結したXリンク機構を有し、このXリンク機構をシリンダ等の駆動部で駆動することにより昇降台を昇降させる。このようなリフト装置としては、シリンダで一方のリンクを回転させることによりXリンク機構を上下に伸長させるもの(例えば、特許文献1の図11参照)や、内リンクと外リンクとの間に中間アームを設け、この中間アームをシリンダで回転させることによりXリンク機構を上下に伸長させるもの(例えば、特許文献1の図13参照)が知られている。
上記のようなリフト装置では、シリンダの伸長量Sに対する昇降台の上昇量Hで表されるレバー比A(=H/S)が、昇降台の高さによって異なるという問題がある。すなわち、図13に示すように、昇降台の下限付近ではレバー比が大きく、昇降台が上昇するにしたがってレバー比が小さくなる。この場合、Xリンク機構を駆動するシリンダは、レバー比が最大値Amaxのときでも昇降台を持ち上げることができる出力を有する必要がある。このため、大型のシリンダを使用する必要が生じ、リフト装置のコスト高及び大型化を招く。
例えば、上記の特許文献2には、波形のカム面を有するカムレールを外リンクに設けると共に、テコローラを先端に有するテコリンクを内リンクに回転可能に取り付け、テコローラを波型のカム面に沿って転動させることで昇降台の昇降速度を一定にしようとしている。しかし、波型のカム面を設けた場合、テコローラがカム面から外れる恐れがあるため、カム面と対向する位置にカム面と同じ形状の押さえ部材を設ける必要がある。このようなカムや押さえ部材を設けると、部品点数が増えると共に、これらの部材を設けるためのスペースが必要となる。特に、上記のようなカムを設けることで昇降速度を一定にしようとすると、カム面の高低差が非常に大きくなるため、カムレール及び押さえ部材が大きくなり、Xリンク機構の伸縮時に各リンクとカムレールや押さえ部材とが干渉する恐れがある。以上のような事情から、カム面により昇降速度を一定にする構成は、実現には至っていない。尚、昇降速度は、シリンダの伸縮速度が一定の場合のレバー比とおおよそ等価である(シリンダの後退時には、シリンダ内の圧力によって速度が変わることがある)。
本発明が解決すべき技術的課題は、Xリンク機構を用いたリフト装置において、カムを設けることなくレバー比を一定にすることで、シリンダの小型化を図り、もってリフト装置の低コスト化及び小型化を図ることにある。
前記課題を解決するためになされた本発明は、ベース台と、昇降台と、一端が、前記ベース台及び前記昇降台の一方に回転可能に取り付けられた一対の平行な第1リンク、及び、一端が、前記ベース台及び前記昇降台の他方に回転可能に取り付けられた一対の平行な第2リンクを有し、前記第1リンク及び前記第2リンクの延在方向中央部同士が回転可能に連結されたXリンク機構と、前記第2リンクにスライド可能に取り付けられたスライド部材と、一端が前記スライド部材に取り付けられ、他端が前記第1リンクに回転可能に取り付けられたリフトアームと、一端が前記スライド部材に取り付けられ、他端が前記第1リンクの一端の回転軸付近に取り付けられ、伸縮動作により前記Xリンク機構を伸縮させる駆動部とを備えたリフト装置であって、前記スライド部材を、前記第2リンクの延在方向に沿って直線的にスライドさせると共に、前記リフトアームの他端と前記第1リンクとの連結部を、前記第1リンクの中心線から前記スライド部材と反対側にオフセットさせた位置に設けたことを特徴とする。
上記のリフト装置では、駆動部(例えばシリンダ)の一端がスライド部材を介して第2リンクに取り付けられると共に、シリンダの他端が第1リンクの端部付近に取り付けられる。これにより、シリンダの伸縮動作で第1リンクと第2リンクとの間の角度を直接的に押し広げて(あるいは引きつけて)Xリンク機構を伸縮させる駆動機構が構成される。また、上記のリフト装置では、リフトアームの一端がスライド部材を介して第2リンクに取り付けられると共に、リフトアームの他端が第1リンクに回転可能に取り付けられる。これにより、シリンダの伸縮動作でリフトアームを回転させて、第1リンクと第2リンクとの間の角度を間接的に押し広げて(あるいは引きつけて)Xリンク機構を伸縮させる駆動機構が構成される。本発明者は、上記構成のリフト装置が複数の駆動機構を有する点に着目し、リフトアームの他端と第1リンクとの連結部を第1リンクの中心線からスライド部材と反対側にオフセットさせることで、各駆動機構によるレバー比(鎖線及び点線参照)のピーク位置を調整して、両駆動機構を併せたレバー比(実線参照)をほぼ一定にできることを見出した。すなわち、図12に概念的に示すように、各Xリンク機構のレバー比をそれぞれA1、A2とし、これらを合成したレバー比をA’としたとき、A’=A1×A2/(A1+A2)となる。従って、リフトアームと第1リンクとの連結部の位置を調整することで、各駆動機構のレバー比A1、A2をシフトさせ、合成レバー比A’をほぼ一定にすることができる。これにより、例えば昇降台を下限位置から上昇させるときにレバー比が極端に大きくなることを回避できるため、シリンダを小型化することが可能となる。また、上記の構成によれば、スライド部材を、カム面に沿って転動させる必要はなく、第1リンクの延在方向に沿って直線的にスライドさせることが可能となる。従って、カムや押さえ部材を省略でき、リフト装置内の省スペース化が図られると共に、Xリンク機構の伸縮時に各リンクがカム等と干渉する事態を回避できる。
本発明は、1段のXリンク機構を有するリフト装置に限らず、Xリンク機構が2段に積み重ねて設けられたリフト装置にも適用することができる。すなわち、本発明は、ベース台と、昇降台と、一端が、前記ベース台及び前記昇降台の一方に回転可能に取り付けられた一対の平行な第1リンク、及び、前記第1リンクと延在方向中央部同士で回転可能に連結された第2リンクを有する第1Xリンク機構と、一端が、前記一対の第2リンクの一端に回転可能に取り付けられた一対の平行な第3リンク、及び、一端が、前記ベース台及び前記昇降台の他方に回転可能に取り付けられ、他端が前記第1リンクの他端に回転可能に取り付けられた一対の平行な第4リンクを有し、前記第3リンク及び前記第4リンクの延在方向中央部同士が回転可能に連結された第2Xリンク機構と、前記第4リンクにスライド可能に取り付けられたスライド部材と、一端が前記スライド部材に取り付けられ、他端が前記第1リンクに取り付けられたリフトアームと、一端が前記スライド部材に連結され、他端が前記第1リンクの一端の回転軸付近に取り付けられ、伸縮動作により前記第1Xリンク機構及び前記第2Xリンク機構を伸縮させる駆動部とを備えたリフト装置であって、前記スライド部材を、前記第4リンクの延在方向に沿って直線的にスライドさせると共に、前記リフトアームの他端と前記第1リンクとの連結部を、前記第1リンクの中心線から前記スライド部材と反対側にオフセットさせた位置に設けたリフト装置として特徴づけることもできる。
以上のように、本発明のリフト装置によれば、カムを設けることなくレバー比を一定にすることができるため、シリンダの小型化が図られ、リフト装置の低コスト化及び小型化が図られる。
以下、本発明の第1実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態に係るリフト装置1は、図1及び図2に示すように、ベース台2と、ベース台2に対して昇降可能な昇降台3と、Xリンク機構4と、スライド部材5と、リフトアーム6と、駆動部としてのシリンダ7とを備える。尚、以下の説明では、便宜上、図1の右側を「前方」、左側を「後方」と言い、図2の左右方向を「幅方向」と言う。
ベース台2及び昇降台3は、共に平面視で略矩形状をなしている。ベース台2は、例えば床面に設けられた凹部の底面に設置され、昇降台3を下端位置に配置した状態で、昇降台3の上面が床面と同じ高さとされる(図3(a)参照)。
リンク機構4は、幅方向に離隔した一対の平行な第1リンクとしての内リンク8と、幅方向に離隔した一対の平行な第2リンクとしての外リンク9とを有する。内リンク8と外リンク9は、各々の延在方向中央部同士がピン10を介して回転可能に連結される。一対の内リンク8の下端は、それぞれベース台2の後方端部(図1の左端)にピン8aを介して回転可能に取り付けられる。一対の内リンク8の上端は、昇降台3の下面に接触しながら前後方向にスライド可能とされる。図示例では、各内リンク8の上端にローラ8bが設けられ、このローラ8bが昇降台3の下面を転動可能とされる。各内リンク8は、中心線L(ピン8aの中心とピン10の中心とを結ぶ線)に関して対称形状ではなく、スライド部材5から離反する側(図1では右下方向)に偏肉している。具体的には、各内リンク8の中央よりも下方部分のうち、上側の縁8cは中心線Lに近づく方向に逃げており、下側の縁8dは中心線Lから離れる方向に迫り出している。一対の外リンク9の上端は、昇降台3の後方端部にピン9aを介して回転可能に取り付けられる。一対の外リンク9の下端は、ベース台2の上面に接触しながら前後方向にスライド可能とされる。図示例では、一対の外リンク9の下端に、それぞれローラ9bが設けられ、このローラ9bがベース台2の上面を転動可能とされる。
スライド部材5は、外リンク9の延在方向に沿って直線的にスライド可能とされる。図示例では、一対の外リンク9に延在方向に延びるスリット9cが設けられ、このスリット9cにスライド部材5が挿入される。図示例では、スリット9cが、外リンク9のうち、ピン10よりも上側の領域に形成される。また、図示例では、スライド部材5が、幅方向に延びる軸部5aと、軸部5aの幅方向外側の端部に設けられたローラ5bとを有する。スライド部材5のローラ5bはスリット9cの内部に配される。スライド部材5の軸部5aの幅方向内側端部は、後述する連結梁11に固定される。尚、スライド部材5の構成は上記に限らず、例えばスリット9cの内周面と摺動するものとしてもよい。
リフトアーム6は、上端がスライド部材5に取り付けられ、下端がピン6aを介して内リンク8に回転可能に取り付けられる。本実施形態では、幅方向に離隔した一対のリフトアーム6が設けられ、各リフトアーム6がそれぞれ各スライド部材5及び各内リンク8に取り付けられる。各リフトアーム6と各内リンク8との連結部(すなわちピン6a)は、内リンク8のうち、内リンク8の中心線Lに関してスライド部材5と反対側にオフセットした位置に設けられる。図示例では、内リンク8の中央より下方部分のうち、中心線Lより下方にオフセットした位置にピン6aが設けられる。一対のリフトアーム6は、連結梁11を介して幅方向に連結される。これにより、一対のリフトアーム6は、上端をスリット9cに沿ってスライドさせながら、下端のピン6aを中心に一体的に回転可能とされる。
シリンダ7は、本体部7aと、ピストンロッド7bとを有する。本体部7aの下端は、内リンク8の下端の回転軸(ピン8aの中心軸)付近に取り付けられる。本実施形態では、ベース台2の後方端部にピン7a1を介して回転可能に取り付けられ、シリンダ7の回転中心(ピン7a1)と内リンク8の回転中心(ピン8a)とが同軸に配される。シリンダ7は、一対の内リンク8の幅方向中央に配される。ピストンロッド7bの上端は、スライド部材5に連結される。図示例では、ピストンロッド7bの上端が、ピン7b1、連結梁11、及びリフトアーム6を介してスライド部材5に連結される。ピン7b1とスライド部材5とは同軸に配される。シリンダ7としては、例えば油圧シリンダ、エアシリンダ、電動シリンダ(例えばボールねじ)などが使用可能である。
以下、上記のリフト装置1の動作を説明する。
図3(a)に示す下端位置では、ピストンロッド7bが後退し、スライド部材5はスリット9cの後方端部(図中左端)に配される。このとき、内リンク8の下側の縁8dがベース台2の上面に当接することで、昇降台3の下限位置が決定される。また、内リンク8の上側の縁8cが中心線L側(図中下側)に逃げていることで、内リンク8とスライド部材5との干渉が回避される。
この状態からピストンロッド7bを延ばすことにより、Xリンク機構4を上下に伸長させて昇降台3を上昇させる。このとき、図3(a)に示す下端位置では、シリンダ7のピストンロッド7bと外リンク9とが略平行となっているため、上昇開始時はピストンロッド7bの伸長による駆動力が外リンク9にはほとんど伝わらない。一方、リフトアーム6の下端と内リンク8との連結部(ピン6a)が、内リンク8の中心線Lよりも下方にオフセットしていることで、下端位置におけるリフトアーム6の水平方向に対する角度θを比較的大きく取ることができるため、上昇開始時におけるレバー比を小さくすることができる。こうして、ピストンロッド7bを伸ばすことで、スライド部材5がスリット9cの内部で前方にスライドしながら、リフトアーム6が下端のピン6aを中心に図中時計回りに回転する。これにより、内リンク8と外リンク9との角度がリフトアーム6で押し広げられ、昇降台3が上昇する(図3(b)参照)。
昇降台3がある程度上昇し、ピストンロッド7bと外リンク9との角度が大きくなると、リフトアーム6の回転による間接的な駆動機構によるレバー比が小さくなる。特に、リフトアーム6の下端と内リンク8との連結部(ピン6a)を内リンク8の中心線Lからオフセットさせることで、昇降台3がある程度上昇したときのレバー比が過小となり、上昇速度が著しく低下する恐れがある。一方、ピストンロッド7bと外リンク9との角度がある程度大きくなると、ピストンロッド7bの伸長による直接的な駆動機構により外リンク9を回転させてXリンク機構4を上下に伸長させることができる。従って、上記のような2種類の駆動機構を組み合せた上で、リフトアーム6の下端と外リンク9との連結部の位置を調整することで、2種類の駆動機構が共に補完し合って、リフト装置1全体のレバー比(昇降台3の昇降速度)を全工程においてほぼ一定にすることが可能となる。その後、昇降台3がさらに上昇し、図1に示す上端位置で停止される。
上記のリフト装置1によれば、レバー比をほぼ一定にすることができるため、下限位置から昇降台3を上昇させ始めるときに極端に大きな駆動力を要することがない。これにより、シリンダ7を小型化して、リフト装置1の低コスト化及び小型化を図ることができる。また、シリンダ7を小型化することで、昇降台3の下限位置を低くすることが可能となるため、例えば図3(a)に示すようにリフト装置1を凹部に設置して昇降台3の上面と床面とを同じ高さにする場合、凹部の深さを浅くすることができるため、設置コストが低減される。また、上記のリフト装置1では、カムを設けることなくレバー比をほぼ一定にすることができるため、部品数を削減してさらなる低コスト化が図られると共に、カムと他部材との干渉を考慮しなくてよいため、昇降台3の下限位置をさらに低くすることができる。
本発明は上記の実施形態に限られない。尚、以下の説明において、上記の実施形態と同様の機能を有する部位には、同一の符号を付して重複説明を省略する。
図4〜図6に、本発明の第2実施形態に係るリフト装置21を示す。このリフト装置21は、ピストンロッド7bを後退させることにより昇降台3を上昇させる点で、上記の第1実施形態と異なる。具体的に、リフト装置21は、リフトアーム6の上端がピン6aを介して内リンク8に取り付けられると共に、リフトアーム6の下端が、外リンク9のスリット9c内に配されたスライド部材5に連結される。スリット9cは、外リンク9のうち、ピン10よりも下方に形成される。リフトアーム6と内リンク8との連結部(ピン6a)は、内リンク8の中心線Lに関してスライド部材5と反対側、すなわち、中心線Lよりも上方に配置される。
図6(a)に示す下端位置では、ピストンロッド7bが最も伸長された状態となっており、スライド部材5はスリット9cの前方端部(図中右端)に配される。このとき、内リンク8の上側の縁8dが昇降台3の下面に当接することで、昇降台3の下限位置が決定される。この状態からピストンロッド7bを後退させると、スライド部材5がスリット9cの内部で後方にスライドしながら、リフトアーム6が上端のピン6aを中心に図中時計回りに回転する。これにより、内リンク8と外リンク9との角度がリフトアーム6で押し広げられ、昇降台3が上昇する(図6(b)参照)。さらにピストンロッド7bを後退させると、ピストンロッド7bで外リンク9を直接回転させることにより、昇降台3が図4に示す上端位置まで上昇される。
図7〜9に、本発明の第3実施形態に係るリフト装置31を示す。このリフト装置31は、第1Xリンク機構4と第2Xリンク機構4’を上下に積み重ねた点で、上記の第1及び第2実施形態と異なる。以下では、上側の第2Xリンク機構4’に関する構成には符号に「’」をつけて示す。また、下側の第1Xリンク機構4の内リンク8及び外リンク9をそれぞれ「下内リンク8」及び「下外リンク9」と言い、上側の第2Xリンク機構4の内リンク8’及び外リンク9’をそれぞれ「上内リンク8’」及び「下外リンク9’」と言う。また、本実施形態では、下内リンク8が第1リンク、下外リンク9が第2リンク、上内リンク8’が第3リンク、上外リンク9’が第4リンクをそれぞれ構成する。
下内リンク8の下端は、ピン8aを介してベース台2に回転可能に取り付けられる。上外リンク9’の上端は、ピン9a’を介して昇降台3に回転可能に取り付けられる。下内リンク8の上端と上外リンク9’の下端とが、ピン32を介して回転可能に連結される。下外リンク9の上端と上内リンク8’の下端とが、ピン33を介して回転可能に連結される。上外リンク9’の下端付近には、延在方向に延びるスリット9c’が設けられ、このスリット9c’にスライド部材5が配される。リフトアーム6の上端はスライド部材5に取り付けられ、リフトアーム6の下端は下内リンク8にピン6aを介して取り付けられる。リフトアーム6の下端と下内リンク8との連結部(ピン6a)は、下内リンク8の中心線Lからスライド部材5と反対側にオフセットさせた位置、すなわち中心線Lよりも下方に設けられる。一対の下内リンク8の下端付近には、連結梁34が幅方向に掛け渡される。シリンダ7の本体部7aの下端は、下内リンク8の下端の回転軸(ピン8aの中心軸)付近に取り付けられ、図示例では、連結梁34にピン7a1を介して回転可能に取り付けられる。
図9(a)に示す下端位置では、ピストンロッド7bが最も後退された状態となっており、スライド部材5はスリット9c’の後方端部(図中左端)に配される。この状態からピストンロッド7bを伸長させると、スライド部材5がスリット9c’の内部で前方にスライドしながら、リフトアーム6が下端のピン6aを中心に図中時計回りに回転する。これにより、下内リンク8と上外リンク9’との角度がリフトアーム6で押し広げられ、昇降台3が上昇する(図9(b)参照)。さらにピストンロッド7bを伸長させると、ピストンロッド7bで上外リンク9’を直接回転させることにより、昇降台3が図7に示す上端位置まで上昇される。
図10に、本発明の第4実施形態に係るリフト装置41を示す。このリフト装置41は、第1実施形態に係るリフト装置1を上下反転させた構成を示す。すなわち、内リンク8の上端が昇降台3に連結されると共に、外リンク9の下端がベース台2に連結される。スリット9cは、外リンク9のうち、ピン10よりも下方の領域に設けられる。シリンダ7の本体部7aの上端は、内リンク8の上端付近に取り付けられ、ピストンロッド7bの先端はスリット9c内に設けられたスライド部材5に取り付けられる。これと同様に、第2実施形態に係るリフト装置21や第3実施形態に係るリフト装置31を上下反転させた構成としてもよい。
図11に、本発明の第5実施形態に係るリフト装置51を示す。このリフト装置51は、第1実施形態に係るリフト装置1の各アーム8、9に設けられたローラ8b、9bを、摺動部材8b’、9b’としたものである。図示例では、摺動部材8b’、9b’が略直方体であり、それぞれ昇降台3及びベース台2と面接触している。このように、摺動部材8b’、9b’と昇降台3及びベース台2とを面接触させることにより、耐荷重を大きくすることができる。もちろん、同様の構成を、第2〜第4実施形態に係るリフト装置21〜41に適用することもできる。
1 リフト装置
2 ベース台
3 昇降台
4 リンク機構
5 スライド部材
6 リフトアーム
7 シリンダ(駆動部)
8 内リンク(第1リンク)
9 外リンク(第2リンク)
10 ピン
2 ベース台
3 昇降台
4 リンク機構
5 スライド部材
6 リフトアーム
7 シリンダ(駆動部)
8 内リンク(第1リンク)
9 外リンク(第2リンク)
10 ピン
Claims (2)
- ベース台と、昇降台と、一端が、前記ベース台及び前記昇降台の一方に回転可能に取り付けられた一対の平行な第1リンク、及び、一端が、前記ベース台及び前記昇降台の他方に回転可能に取り付けられた一対の平行な第2リンクを有し、前記第1リンク及び前記第2リンクの延在方向中央部同士が回転可能に連結されたXリンク機構と、前記第2リンクにスライド可能に取り付けられたスライド部材と、一端が前記スライド部材に取り付けられ、他端が前記第1リンクに回転可能に取り付けられたリフトアームと、一端が前記スライド部材に取り付けられ、他端が前記第1リンクの一端の回転軸付近に取り付けられ、伸縮動作により前記Xリンク機構を伸縮させる駆動部とを備えたリフト装置であって、
前記スライド部材を、前記第2リンクの延在方向に沿って直線的にスライドさせると共に、前記リフトアームの他端と前記第1リンクとの連結部を、前記第1リンクの中心線から前記スライド部材と反対側にオフセットさせた位置に設けたことを特徴とするリフト装置。 - ベース台と、昇降台と、一端が、前記ベース台及び前記昇降台の一方に回転可能に取り付けられた一対の平行な第1リンク、及び、前記第1リンクと延在方向中央部同士で回転可能に連結された第2リンクを有する第1Xリンク機構と、一端が、前記一対の第2リンクの一端に回転可能に取り付けられた一対の平行な第3リンク、及び、一端が、前記ベース台及び前記昇降台の他方に回転可能に取り付けられ、他端が前記第1リンクの他端に回転可能に取り付けられた一対の平行な第4リンクを有し、前記第3リンク及び前記第4リンクの延在方向中央部同士が回転可能に連結された第2Xリンク機構と、前記第4リンクにスライド可能に取り付けられたスライド部材と、一端が前記スライド部材に取り付けられ、他端が前記第1リンクに取り付けられたリフトアームと、一端が前記スライド部材に連結され、他端が前記第1リンクの一端の回転軸付近に取り付けられ、伸縮動作により前記第1Xリンク機構及び前記第2Xリンク機構を伸縮させる駆動部とを備えたリフト装置であって、
前記スライド部材を、前記第4リンクの延在方向に沿って直線的にスライドさせると共に、前記リフトアームの他端と前記第1リンクとの連結部を、前記第1リンクの中心線から前記スライド部材と反対側にオフセットさせた位置に設けたことを特徴とするリフト装置。
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