JP6329336B2

JP6329336B2 - Ｘリンク式昇降機構

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Publication number: JP6329336B2
Application number: JP2012169371A
Authority: JP
Inventors: 竜也嶋田; 淳冨川; 男影山; 由理佐々木
Original assignee: Paramount Bed Co Ltd
Current assignee: Paramount Bed Co Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: JP2014027987A

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。

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欠点があった。
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。

そこで、このような欠点を解消するために、本発明者等は、先に特許文献４に示されるようなＸリンク式昇降機構を提案した。

このＸリンク式昇降機構は、図１８、図１９に示されるように、交差させ、回動可能に連結した第１リンク１０３と第２リンク１０４を平行に並置し、結合して構成したＸリンクＸを、基部フレーム１０１と昇降フレーム１０２間に配置し、第１リンク１０３と第２リンク１０４の一端部を、夫々基部フレーム１０１と昇降フレーム１０２の一端側に回動可能に固定すると共に、第１リンク１０３と第２リンク１０４の他端部には移動部材としてのローラー１０７、１０８を設けて、これらのローラー１０７、１０８を案内支持する案内部材１０９、１１０を、夫々昇降フレーム１０２と基部フレーム１０１の他端側に設けた構成である。そして、前記第２リンク１０４の他端側には、前記並置方向に平行な回動軸Ｏの回りに回動可能な駆動部材としての駆動軸１１１を設け、この駆動部材１１１には前記回動軸Ｏから第１リンク１０３の他端側方向に押上腕１１２を突出すると共に、第１リンク１０３の一端側方向に駆動１１３を突出させている。押上腕１１２の先端部を押上部として、そこに押上用ローラー１１４を設けると共に、この押上用ローラー１１４を案内支持する案内経路１１５を形成した案内部材１１６を設けた構成である。そして第１リンク１０３の他端側と駆動腕１１３の先端間に直動アクチュエータ１１７を連結している。

このようなＸリンク式昇降機構では、押上部と駆動部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梁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、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。

特開平８−２１７３９２号公報特開２００２−３２０６５１号公報特開２００５−３４８９８３号公報特開２００９−２０７６４２号公報

しかしながら以上のようなＸリンク式昇降機構では、直動アクチュエータにより駆動され、Ｘリンクを介して昇降フレームを昇降させる駆動部材は、Ｘリンクと共に移動するため、機構要素の相対位置関係が動作範囲に渡って大きく変化する。このため、直動アクチュエータの所要軸力や、昇降フレームの昇降速度を、動作範囲に渡って所望の値とするように設計するのが困難である。

例えば上述した特許文献１−３では、駆動軸に設けた押上腕の先端の移動部材が係合して移動する案内部材は、いずれもリンクに沿った単なる直線状に形成されているため、直動アクチュエータの所要軸力や昇降フレームの昇降速度は動作範囲に渡って大きく変化する。

上述した特許文献４においては、案内部材１１６の案内経路１１５は、第１リンク１０３を水平に配置したと仮定した場合に、他端部寄りの個所１１９が上方に凸の山形状に形成することにより直動アクチュエータに加わる荷重を平均化して、過大な荷重を防ぐことを図っているが、必ずしも十分ではない。

即ち、特許文献４のＸリンク式昇降機構において、直動アクチュエータを短縮状態から伸長させてＸリンクにより昇降フレームを上昇させ、また逆動作により昇降フレームを下降させる際に直動アクチュエータに加わる軸力を、その動作範囲に渡って測定すると、図１７中の一点鎖線に示すようになる。即ち、このＸリンク式昇降機構において、直動アクチュエータに加わる軸力は、山形状の案内経路により動作範囲の中間では平均化が図られているが、昇降フレームの昇降動作範囲、そしてそれに対応する直動アクチュエータの伸縮動作範囲の両端側で軸力が大きく変動して大きくなり、最大軸力は最小軸力の約1.3倍にも達している。

このように直動アクチュエータに加わる軸力が動作範囲内において変動する場合、直動アクチュエータの定格は最大軸力に対応して設定しなければならないので、直動アクチュエータが大型化したり、定格に対する余裕度が低下する等の問題点がある。

以上のような課題に鑑み、本発明は、まず、直動アクチュエータの所要軸力や昇降フレームの昇降速度を動作範囲に渡って所望の値に設定することを可能とするＸリンク式昇降機構を提供することを目的とするものである。

また本発明では、上記設定の一形態として、直動アクチュエータの所要軸力と昇降フレームの昇降速度を、動作範囲に渡って均一化することができるＸリンク式昇降機構を提供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リンクを平行に並置し、結合して構成したＸリンクを、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リンクの一端部を、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リンクの他端部には移動部材を設けて、これらの移動部材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た構成のＸリンク式昇降機構において、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から前記第１リンクの他端側方向に突出した位置に押上部を設けると共に、前記第１リンクの一端側方向に突出した位置に駆動部を設けて、前記第１リンクの他端側と前記駆動部間に直動アクチュエータを連結し、また前記押上部に押上用ローラーを設けると共に、前記第１リンクの他端側に、その長さ方向に沿って前記押上用ローラーを案内支持する案内経路を形成した案内部材を設け、前記案内部材は、前記昇降フレームの昇降動作範囲と、それに対応する前記直動アクチュエータの伸縮動作範囲において、直動アクチュエータの伸縮量に対する前記昇降フレームの昇降量の割合が前記動作範囲に渡って設定され、設定された前記割合に対応する、昇降フレームと直動アクチュエータ及びＸリンクの相対位置関係が満たされた状態で、前記直動アクチュエータの伸縮動作により前記押上用ローラーが前記第１リンクの他端側に沿って移動する軌跡に沿って前記案内経路が形成されているＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、前記構成において、直動アクチュエータの伸縮動作範囲に対応する全伸縮量を等分すると共に、昇降フレームの昇降動作範囲に対応する全昇降量は、上記等分した数と同数で分割するものとし、この際、前記昇降フレームの分割された各位置における昇降量を設定することにより、前記直動アクチュエータの伸縮量に対する前記昇降フレームの昇降量の割合を前記動作範囲に渡って設定して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの各位置における、第１リンクの他端側に対する押上用ローラーの相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材の前記案内経路が形成されているＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、前記構成において、昇降フレームの昇降動作範囲に対応する全昇降量を等分すると共に、直動アクチュエータの伸縮動作範囲に対応する全伸縮量は、上記等分した数と同数で分割するものとし、この際、前記直動アクチュエータの分割された各位置における伸縮量を設定することにより、前記直動アクチュエータの伸縮量に対する前記昇降フレームの昇降量の割合を前記動作範囲に渡って設定して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの各位置における、第１リンクの他端側に対する押上用ローラーの相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材の前記案内経路が形成されているＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、前記構成において、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合は、動作範囲に渡って一定に設定されているＸリンク式昇降機構を提案する。そしてこの構成において、直動アクチュエータの伸縮動作範囲に対応する全伸縮量と昇降フレームの昇降動作範囲に対応する全昇降量の夫々を同数で等分して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの各位置における、第１リンクの他端側に対する押上用ローラーの相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材の前記案内経路が形成されているＸリンク式昇降機構を提案する。更にこの構成において、案内経路は、第１リンクを水平状態として仮定した場合、押上用ローラーの移動範囲の両端側において下方に凸の曲線状に形成されると共に中間部において上方が凸の曲線状に形成されているＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、前記構成において、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合は、昇降フレームが最も低い位置に支持されている状態に対応する動作範囲の一端側の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定されており、前記一端側の近傍においては他よりも小さく設定されているＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、前記構成において、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合は、昇降フレームが最も低い位置に支持されている状態に対応する動作範囲の一端側の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定されており、前記一端側の近傍においては他よりも大きく設定されているＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、前記構成において、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合は、動作範囲の両端側の夫々の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定されており、前記両端側の近傍においては小さく設定されているＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、前記構成において、駆動部材は、並置した第２リンクの他端側間に設けた駆動軸として構成し、これに突設した押上腕と駆動腕の端部に夫々押上部と駆動部が設けられているＸリンク式昇降機構を提案する。

また本発明では、前記構成において、駆動部材は、駆動軸と押上部及び駆動部が一体的に設けられているＸリンク式昇降機構を提案する。

本発明のＸリンク式昇降機構では、直動アクチュエータを伸長させると、その軸力が駆動部に加わって駆動部材が回動し、その回動により押上部に設けた押上用ローラーが案内経路を移動しながら案内部材を押し上げ、これにより第１のリンクの他端側が持ち上げられてＸリンクを構成する第１リンクの他端側と第２リンクの一端側が回動上昇することにより、基部フレームに対して昇降フレームを上昇させることができる。直動アクチュエータを短縮させると逆の動作により、上昇状態の昇降フレームを基部フレーム方向に下降させることができる。

本発明では、案内部材は、昇降フレームの昇降動作範囲と、それに対応する直動アクチュエータの伸縮動作範囲において、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合が前記動作範囲に渡って適宜に設定され、設定された前記割合に対応する、昇降フレームと直動アクチュエータ及びＸリンクの相対位置関係が満たされた状態で、直動アクチュエータの伸縮動作により押上用ローラーが前記第１リンクの他端側に沿って移動する軌跡に沿って案内経路が形成されているため、直動アクチュエータを伸縮動作させて昇降フレームを昇降動作させる際、予め設定された伸縮量に対する昇降量の割合、従って予め設定された直動アクチュエータの軸力と昇降フレームの昇降速度を動作範囲に渡って満たすことができる。

例えば、設定例として、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合が、動作範囲に渡って一定に設定されている場合には、昇降フレームの昇降動作範囲に対応する直動アクチュエータの伸縮動作範囲における軸力の変動を少なくし、同時に昇降フレームの昇降速度の変動を少なくして平均化することができる。

この際、昇降フレームが最も低い位置に支持されている状態に対応する動作範囲の一端側の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定し、前記一端側の近傍においては他よりも小さく設定して案内経路を形成することができる。
この設定では、昇降フレームを静止状態から上昇させる際に加わる衝撃的な荷重を緩和することができる。

一方、上記とは逆に、前記一端側の近傍においては他よりも大きく設定することができる。
この場合には、昇降機構の各要素の具体的設計において、昇降フレームを一端側の静止状態から上昇させる際に、昇降機構の要素に撓みが生じる場合にも、撓みによる動作の遅延を補償して、遅れのない円滑な動作での上昇を開始することができる。

更に、他の設定例として、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合を、動作範囲の両端側の夫々の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定し、前記両端側の近傍においては小さく設定することができる。
例えば本発明のＸリンク式昇降機構を介護用のベッドに適用した場合、ベッドを使用している人のベッドからの自立的な立ち上がり動作に対応して、前記一端側においては、その位置の調節をきめ細かく頻繁に行うことが多く、また介護の動作に際しては、前記他端側において、その位置の調節をきめ細かく頻繁に行うことが多いので、前記設定とすることにより、頻繁に調節を行う前記両端側においては昇降速度を遅くして安全性の向上や、きめ細かな調節を行えるという利点と共に、調節が少ない中間では昇降速度を上げることにより、両端側における動作の効率化を図ることができる。

上述したような案内部材の案内経路の設計においては、直動アクチュエータの伸縮動作範囲に対応する全伸縮量を等分すると共に、昇降フレームの昇降動作範囲に対応する全昇降量は、上記等分した数と同数で分割するものとし、この際、前記昇降フレームの分割された各位置における昇降量を設定することにより、前記直動アクチュエータの伸縮量に対する前記昇降フレームの昇降量の割合を前記動作範囲に渡って設定して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの各位置における、第１リンクの他端側に対する押上用ローラーの相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材の前記案内経路を設計することができる。

また、上記とは逆に、昇降フレームの昇降動作範囲に対応する全昇降量を等分すると共に、直動アクチュエータの伸縮動作範囲に対応する全伸縮量は、上記等分した数と同数で分割するものとし、この際、前記直動アクチュエータの分割された各位置における伸縮量を設定することにより、前記直動アクチュエータの伸縮量に対する前記昇降フレームの昇降量の割合を前記動作範囲に渡って設定して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの各位置における、第１リンクの他端側に対する押上用ローラーの相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材の前記案内経路を設計することができる。

直動アクチュエータの伸縮動作範囲に対応する全伸縮量と昇降フレームの昇降動作範囲に対応する全昇降量の夫々を同数で等分して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの各位置における、第１リンクの他端側に対する押上用ローラーの相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材の前記案内経路を形成することにより、直動アクチュエータの軸力と昇降フレームの昇降速度を動作範囲に渡って均一に維持することができる。

以上の設定において、等分する数を大きくすれば、設計の手間は大きくなるが、よりきめ細かな設定を行うことができる。

本発明において、駆動部材は、並置した第２リンクの他端側間に設けた駆動軸として構成し、これに突設した押上腕と駆動腕の端部に夫々押上部と駆動部を設けたこと構成としたり、駆動軸と押上部及び駆動部が一体的に設けられた構成とすることができる。

本発明の実施の形態を示すもので、一部の要素を省略して示す説明的斜視図である。本発明の実施の形態を示すもので、昇降フレームが最も低い位置に支持されている状態の説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、昇降フレームが図２の位置よりも上昇して支持されている状態の説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、昇降フレームが図３の位置よりも更に上昇して支持されている状態の説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、昇降フレームが図４の位置よりも更に上昇して支持されている状態の説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、昇降フレームが最も高い位置に支持されている状態の説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、図２中の直動アクチュエータと駆動部材を省略し、模式的に示した説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、図３中の直動アクチュエータと駆動部材を省略し、模式的に示した説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、図４中の直動アクチュエータと駆動部材を省略し、模式的に示した説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、図５中の直動アクチュエータと駆動部材を省略し、模式的に示した説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、図６中の直動アクチュエータと駆動部材を省略し、模式的に示した説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、案内部材とその案内経路を拡大して示す第１リンクの要部拡大側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、案内部材とその案内経路を拡大して示す第１リンクの拡大斜視図である。本発明の実施の形態を示すもので、直動アクチュエータと駆動部材を拡大して示す要部拡大図である。本発明の実施の形態を示すもので、案内部材の案内経路の形状の設計手法を説明する説明的側面図である。本発明の実施の形態を示すもので、案内部材の案内経路の形状の設計手法を説明する他の説明的側面図である。直動アクチュエータの伸縮動作範囲における軸力の変化を本発明と従来との比較で示す説明図である。従来のＸリンク式昇降機構の一例を示す説明的拡散図である。従来のＸリンク式昇降機構の一例を示す説明的側面図である。

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１７を参照して説明する。
図において、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。
符号ＸはＸリンクを示すもので、交差させ、回動可能に連結した第１リンク３と第２リンク４を平行に並置し、結合して構成している。符号５は連結部、６は並置して結合するための連結棒体である。

ここで、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、この場合、移動部材７、８はローラーとし、案内部材９、１０は、ローラーを案内支持する溝形部材を横方向に向けた構成としている。この他、移動部材と案内部材は直動軸受機構を利用することもできる。またこの実施の形態においては、連結棒体６の両端部を前記基部フレーム１と昇降フレーム２に回動可能に固定している。

次に、第２リンク４の他端側には、前記並置方向に平行な回動軸Ｏの回りに回動可能な駆動部材１１を設け、この駆動部材１１には前記回動軸Ｏから前記第１リンク３の他端側方向に突出した位置に押上部１２を設けると共に、前記第１リンク３の一端側方向に突出した位置に駆動部１３を設けて、前記第１リンク３の他端側と前記駆動部１３間に直動アクチュエータ１４を連結している。そして押上部１２に押上用ローラー１５を設けると共に、前記第１リンク３の他端側に、その長さ方向に沿って前記押上用ローラー１５を案内支持する案内経路１６を形成した案内部材１７を設けている。

図１４に要部を拡大して示すように、この実施の形態において、駆動部材１１は略三角形状の一対の支持枠１８を連結棒体１９で結合し、一方の連結棒体１９の両端部を第２リンク４の他端側に設けた支持腕２０に回動可能に支持すると共に、他方の連結棒体１９に駆動腕２１を突設した構成で、即ち、駆動軸としての連結棒体１９と押上部１２及び駆動部１３が一体的に設けられた構成としたものである。しかしながら駆動部材１１は、上述した図１８、図１９に示されるように、並置した第２リンクの他端側間に設けた駆動軸として構成し、これに突設した押上腕と駆動腕の端部に夫々押上部と駆動部を設けた構成とすることもできる。

ここで、案内部材１７において押上用ローラー１５を案内支持する案内経路１６を説明すると、本発明では、案内部材１７は、前記昇降フレーム２の昇降動作範囲と、それに対応する直動アクチュエータ１４の伸縮動作範囲において、直動アクチュエータ１４の伸縮量に対する前記昇降フレーム２の昇降量の割合が一定となる、昇降フレーム２と直動アクチュエータ１４の相対位置関係が満たされた状態で、直動アクチュエータ１４の伸縮動作により前記押上用ローラー１５が前記第１リンク３の他端側に沿って移動する軌跡に沿って案内経路１６を形成している。

以上の構成において、図２、図７に示すように、昇降フレーム２が基部フレーム１上で、最も低い位置に支持されている状態において、直動アクチュエータ１４を伸長させると、その軸力が駆動部１３に加わって駆動部材１１が回転軸Ｏの回りに回動し、その回動により押上部１２に設けた押上用ローラー１５が案内経路１６を移動しながら案内部材１７を押し上げ、これにより第１のリンク３の他端側が持ち上げられてＸリンクを構成する第１リンク３の他端側と第２リンク４の一端側が回動上昇することにより、基部フレーム１に対して昇降フレーム２を平行に上昇させることができる。即ち、図２、図７に示す状態から、図３、図４、図５；図８、図９、図１０を経て、図６、図１１に示すように、昇降フレーム２を基部フレーム１に対して最も高い位置に支持することができる。

そして図６、図１１に示す状態において、直動アクチュエータ１４を短縮させると逆の動作により、上昇状態の昇降フレーム２を基部フレーム１方向に下降させて、図２、図７に示す状態にもたらすことができる。

この際、本発明では、案内部材１７は、昇降フレーム２の昇降動作範囲と、それに対応する直動アクチュエータ１４の伸縮動作範囲において、直動アクチュエータ１４の伸縮量に対する昇降フレーム２の昇降量の割合が一定となる、昇降フレーム２と直動アクチュエータ１４及びＸリンクＸの相対位置関係が満たされた状態で、直動アクチュエータ１４の伸縮動作により押上用ローラー１５が前記第１リンク３の他端側に沿って移動する軌跡に沿って案内経路１６が形成されている。実施の形態においては、案内経路１６の形状は、第１リンク３を水平状態として仮定した場合、押上用ローラー１５の移動範囲の両端側において下方に凸の曲線状に形成されると共に中間部において上方が凸の曲線状に形成されている。

案内部材１７の案内経路１６が上述したような形状となっていることから、昇降フレーム２の昇降動作範囲に対応する直動アクチュエータ１４の伸縮動作範囲における軸力は、図１７の実線に示すように伸縮動作範囲に渡って変動が少なく、平均化されていることがわかる。最大軸力は、従来の機構における約6750Ｎから約5850Ｎへと低減することができ、同じ直動アクチュエータを用いる場合には定格に対しての余裕度を大きくすることができ、また同程度の余裕度とする場合には直動アクチュエータをより小型化することができる。

上述したような案内部材１７の案内経路１６の設計においては、直動アクチュエータ１４の伸縮動作範囲に対応する全伸縮量と昇降フレーム２の昇降動作範囲に対応する全昇降量の夫々を同数で等分して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータ１４と前記昇降フレーム２及びＸリンクＸの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータ１４と前記昇降フレーム２及びＸリンクＸの各位置における、第１リンク３の他端側に対する押上用ローラー１５の相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材１７の前記案内経路１６を形成することができる。

昇降フレームの昇降動作範囲：４５０ｍｍ（４５０／４５＝１０ｍｍ）
直動アクチュエータの伸縮動作範囲：２０３ｍｍ（２０３／４５＝４．５１ｍｍ）

上述した昇降フレーム２の昇降動作範囲と、直動アクチュエータ１４の伸縮動作範囲の夫々を４５等分すると、１区分における夫々の変化量は、上記の括弧内の値となるので、例えば図１５に示すように夫々の動作範囲内の等分された前記変化量で変化する各位置における前記昇降フレーム２と前記直動アクチュエータ１４の位置を対応させ、それらの位置における押上用ローラー１５の位置を求める。この対応動作においては、押上用ローラー１５は自由に動けるものと仮定する。

こうすることにより、図１６の上の図に示すように、第１リンク３の他端側に対する押上用ローラー１５の相対位置を動作範囲に渡って求めることができ、その軌跡に対応して図１６の下の図に示されるように、前記案内部材１７の前記案内経路１６の形状を求めることができる。

以上の実施の形態は、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合を、動作範囲に渡って一定に設定することにより、昇降フレームの昇降動作範囲に対応する直動アクチュエータの伸縮動作範囲における軸力の変動を少なくし、同時に昇降フレームの昇降速度の変動を少なくして平均化することができるものであるが、この他、以下に示すような上記割合の設定により案内経路を形成することができる。

まず、上記割合を、昇降フレームが最も低い位置に支持されている状態に対応する動作範囲の一端側の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定し、前記一端側の近傍においては他よりも小さく設定して案内経路を形成することができ、この場合には、昇降フレームを静止状態から上昇させる際に加わる衝撃的な荷重を緩和することができる。

一方、上記とは逆に、上記割合を上記一端側の近傍においては他よりも大きく設定することができ、このように案内経路を形成した場合には、昇降機構の各要素の具体的設計において、昇降フレームを一端側の静止状態から上昇させる際に、昇降機構の要素に撓みが生じる場合にも、撓みによる動作の遅延を補償して、遅れのない円滑な動作での上昇を開始することができる。

また、上記割合を、動作範囲の両端側の夫々の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定し、前記両端側の近傍においては小さく設定して案内経路を形成することができ、この場合には、例えば本発明のＸリンク式昇降機構を介護用のベッドに適用した場合、ベッドを使用している人のベッドからの自立的な立ち上がり動作に対応して、前記一端側においては、その位置の調節をきめ細かく頻繁に行うことが多く、また介護の動作に際しては、前記他端側において、その位置の調節をきめ細かく頻繁に行うことが多いので、前記設定とすることにより、頻繁に調節を行う前記両端側においては昇降速度を遅くして安全性の向上や、きめ細かな調節を行えるという利点と共に、調節が少ない中間では昇降速度を上げることにより、両端側における動作の効率化を図ることができる。

また例えば、昇降機構の要素の具体的設計において、昇降動作範囲内の、ある範囲において、要素に過大な荷重が加わるような場合においては、その範囲においては、前記割合を小さく設定することにより、要素に加わる荷重を軽減するようにすることができる。

以上のとおり、本発明のＸリンク式昇降機構では、直動アクチュエータの所要軸力や昇降フレームの昇降速度を動作範囲に渡って所望の値に設定することが可能であり、用途や要望等に応じた昇降動作を行うＸリンク式昇降機構を提供することができる。

上記設定の一形態として、直動アクチュエータの所要軸力と昇降フレームの昇降速度を、動作範囲に渡って均一化することができ、この場合には、直動アクチュエータの小型化や、定格に対する余裕度を上昇させることができる。

本発明のＸリンク式昇降機構は、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。

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、１５ローラー（移動部材）
９、１０、１７案内部材
１１駆動部材
１２押上部
１３駆動部
１４直動アクチュエータ
１６案内経路
１８支持枠
１９連結棒体
２０支持腕
２１駆動腕
ＸＸリンク

Claims

交差させ、回動可能に連結した第１リンクと第２リンクを平行に並置し、結合して構成したＸリンクを、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リンクの一端部を、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リンクの他端部には移動部材を設けて、これらの移動部材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た構成のＸリンク式昇降機構において、
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から前記第１リンクの他端側方向に突出した位置に押上部を設けると共に、前記第１リンクの一端側方向に突出した位置に駆動部を設けて、前記第１リンクの他端側と前記駆動部間に直動アクチュエータを連結し、
また前記押上部に押上用ローラーを設けると共に、前記第１リンクの他端側に、その長さ方向に沿って前記押上用ローラーを案内支持する案内経路を形成した案内部材を設け、
前記案内部材は、前記昇降フレームの昇降動作範囲と、それに対応する前記直動アクチュエータの伸縮動作範囲において、直動アクチュエータの伸縮量に対する前記昇降フレームの昇降量の割合が前記動作範囲に渡って一定に設定され、設定された前記割合に対応する、昇降フレームと直動アクチュエータ及びＸリンクの相対位置関係が満たされた状態で、前記直動アクチュエータの伸縮動作により前記押上用ローラーが前記第１リンクの他端側に沿って移動する軌跡に沿って前記案内経路が形成されており、
前記案内経路は、第１リンクを水平状態として仮定した場合、押上用ローラーの移動範囲の両端側において下方に凸の曲線状に形成されると共に中間部において上方が凸の曲線状に形成されており、
前記昇降フレームの昇降速度を、前記昇降動作範囲にわたって均一化するようにしたことを特徴とするＸリンク式昇降機構。
直動アクチュエータの伸縮動作範囲に対応する全伸縮量を等分すると共に、昇降フレームの昇降動作範囲に対応する全昇降量は、上記等分した数と同数で分割するものとし、この際、前記昇降フレームの分割された各位置における昇降量を一定に設定することにより、前記直動アクチュエータの伸縮量に対する前記昇降フレームの昇降量の割合を前記動作範囲に渡って一定に設定して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの各位置における、第１リンクの他端側に対する押上用ローラーの相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材の前記案内経路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸリンク式昇降機構。
昇降フレームの昇降動作範囲に対応する全昇降量を等分すると共に、直動アクチュエータの伸縮動作範囲に対応する全伸縮量は、上記等分した数と同数で分割するものとし、この際、前記直動アクチュエータの分割された各位置における伸縮量を一定に設定することにより、前記直動アクチュエータの伸縮量に対する前記昇降フレームの昇降量の割合を前記動作範囲に渡って設定して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの各位置における、第１リンクの他端側に対する押上用ローラーの相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材の前記案内経路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸリンク式昇降機構。
直動アクチュエータの伸縮動作範囲に対応する全伸縮量と昇降フレームの昇降動作範囲に対応する全昇降量の夫々を同数で等分して、夫々の動作範囲内の分割された各位置における前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの位置を対応させ、前記動作範囲に渡って対応させた前記直動アクチュエータと前記昇降フレーム及びＸリンクの各位置における、第１リンクの他端側に対する押上用ローラーの相対位置を求め、この相対位置の軌跡に対応して前記案内部材の前記案内経路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のＸリンク式昇降機構。
交差させ、回動可能に連結した第１リンクと第２リンクを平行に並置し、結合して構成したＸリンクを、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リンクの一端部を、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リンクの他端部には移動部材を設けて、これらの移動部材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た構成のＸリンク式昇降機構において、
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から前記第１リンクの他端側方向に突出した位置に押上部を設けると共に、前記第１リンクの一端側方向に突出した位置に駆動部を設けて、前記第１リンクの他端側と前記駆動部間に直動アクチュエータを連結し、
また前記押上部に押上用ローラーを設けると共に、前記第１リンクの他端側に、その長さ方向に沿って前記押上用ローラーを案内支持する案内経路を形成した案内部材を設け、
前記案内部材は、前記昇降フレームの昇降動作範囲と、それに対応する前記直動アクチュエータの伸縮動作範囲において、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合は、昇降フレームが最も低い位置に支持されている状態に対応する動作範囲の一端側の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定され、前記一端側の近傍においては他よりも小さく設定されており、設定された前記割合に対応する、昇降フレームと直動アクチュエータ及びＸリンクの相対位置関係が満たされた状態で、前記直動アクチュエータの伸縮動作により前記押上用ローラーが前記第１リンクの他端側に沿って移動する軌跡に沿って前記案内経路が形成されており、
前記案内経路は、前記動作範囲の一端側の近傍を除いて、第１リンクを水平状態として仮定した場合、押上用ローラーの移動範囲の両端側において下方に凸の曲線状に形成されると共に中間部において上方が凸の曲線状に形成されており、
前記直動アクチュエータの伸縮動作範囲において、前記一端側の近傍を除いて、昇降フレームの昇降速度を均一化するようにしたことを特徴とするＸリンク式昇降機構。
交差させ、回動可能に連結した第１リンクと第２リンクを平行に並置し、結合して構成したＸリンクを、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リンクの一端部を、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リンクの他端部には移動部材を設けて、これらの移動部材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た構成のＸリンク式昇降機構において、
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から前記第１リンクの他端側方向に突出した位置に押上部を設けると共に、前記第１リンクの一端側方向に突出した位置に駆動部を設けて、前記第１リンクの他端側と前記駆動部間に直動アクチュエータを連結し、
また前記押上部に押上用ローラーを設けると共に、前記第１リンクの他端側に、その長さ方向に沿って前記押上用ローラーを案内支持する案内経路を形成した案内部材を設け、
前記案内部材は、前記昇降フレームの昇降動作範囲と、それに対応する前記直動アクチュエータの伸縮動作範囲において、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合は、昇降フレームが最も低い位置に支持されている状態に対応する動作範囲の一端側の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定され、前記一端側の近傍においては他よりも大きく設定されており、設定された前記割合に対応する、昇降フレームと直動アクチュエータ及びＸリンクの相対位置関係が満たされた状態で、前記直動アクチュエータの伸縮動作により前記押上用ローラーが前記第１リンクの他端側に沿って移動する軌跡に沿って前記案内経路が形成されており、
前記案内経路は、前記動作範囲の一端側の近傍を除いて、第１リンクを水平状態として仮定した場合、押上用ローラーの移動範囲の両端側において下方に凸の曲線状に形成されると共に中間部において上方が凸の曲線状に形成されており、
前記直動アクチュエータの伸縮動作範囲において、前記一端側の近傍を除いて、昇降フレームの昇降速度を均一化するようにしたことを特徴とするＸリンク式昇降機構。
交差させ、回動可能に連結した第１リンクと第２リンクを平行に並置し、結合して構成したＸリンクを、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リンクの一端部を、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リンクの他端部には移動部材を設けて、これらの移動部材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た構成のＸリンク式昇降機構において、
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から前記第１リンクの他端側方向に突出した位置に押上部を設けると共に、前記第１リンクの一端側方向に突出した位置に駆動部を設けて、前記第１リンクの他端側と前記駆動部間に直動アクチュエータを連結し、
また前記押上部に押上用ローラーを設けると共に、前記第１リンクの他端側に、その長さ方向に沿って前記押上用ローラーを案内支持する案内経路を形成した案内部材を設け、
前記案内部材は、前記昇降フレームの昇降動作範囲と、それに対応する前記直動アクチュエータの伸縮動作範囲において、直動アクチュエータの伸縮量に対する昇降フレームの昇降量の割合は、動作範囲の両端側の夫々の近傍を除いて、動作範囲に渡って一定に設定され、前記両端側の近傍においては小さく設定されており、設定された前記割合に対応する、昇降フレームと直動アクチュエータ及びＸリンクの相対位置関係が満たされた状態で、前記直動アクチュエータの伸縮動作により前記押上用ローラーが前記第１リンクの他端側に沿って移動する軌跡に沿って前記案内経路が形成されており、
前記案内経路は、前記動作範囲の両端側の夫々の近傍を除いて、第１リンクを水平状態として仮定した場合、押上用ローラーの移動範囲の両端側において下方に凸の曲線状に形成されると共に中間部において上方が凸の曲線状に形成されており、
前記直動アクチュエータの伸縮動作範囲において、前記動作範囲の両端側の夫々の近傍を除いて、昇降フレームの昇降速度を均一化するようにしたことを特徴とするＸリンク式昇降機構。
駆動部材は、並置した第２リンクの他端側間に設けた駆動軸として構成し、これに突設した押上腕と駆動腕の端部に夫々押上部と駆動部が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＸリンク式昇降機構。
前記駆動部材は、一対の支持枠を一方及び他方の連結棒体で結合し、一方の連結棒体の両端部を第２リンクの他端側に設けた支持腕に回動可能に支持すると共に、他方の連結棒体に駆動腕を突設した構成で、即ち、駆動軸としての連結棒体と押上部及び駆動部が一体的に設けられた構成としたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＸリンク式昇降機構。