JPH11157765A - リニア移動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラックの歯幅方向に湾曲しているものにも、
正確で確実に噛合関係を保持し得るリニア移動装置を提
供する。 【解決手段】 回転体１２の両フランジ１２ａに亘って
円周上等間隔にピン１９を取付け、かつこれらピンに、
中高形状のローラ２０を回転自在に支持する。回転体１
２が回転すると、ローラ２０がラック装置５のスプロケ
ット歯２１に噛合して、回転体１２をラック装置５に沿
って移動する。この際、ラック装置５が、その歯幅（板
厚）方向に湾曲する部分があっても、中高形状からなる
ローラ２０は、ラック装置５の歯２１に滑らかに導入さ
れ、確実な噛合関係が保持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、湾曲部分を有する
ものに使用可能なリニア移動装置に係り、特に階段昇降
機に用いて好適であり、詳しくはラックアンドピニオン
形式のリニア移動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多数のローラを円周上に配置した
回転体と、ラックとを備え、固定したラックの歯にロー
ラを噛合しつつ回転体を回転することにより、直線方向
に移動するリニア移動装置が提案されている（例えば、
特開平６−１５９４７８号公報、特表平８−５１２２７
２号公報、米国特許第２，５０９，１６１号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したリニア移動装
置は、直線状に移動するか、又はラックに所定間隔にス
リットを形成して、該ラックをその板状平面に沿って曲
げ得るように構成し、回転体の回転平面に沿う方向に湾
曲して移動可能とするもの（特表平８−５１２２７２号
公報参照）があるが、回転体の回転平面に直交する方向
（歯幅方向）に曲げることは、所定幅を有するラック及
びローラの噛合に円滑を欠き、困難であった。

【０００４】そこで、本発明は、ローラを中高形に形成
し、もって回転体の回転平面に直交する方向にも所定曲
率にて湾曲しつつ、移動体を搬送し得るリニア移動装置
を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明
は、固定部材（３）に固定しかつ長手方向に連続して歯
を形成したラック装置（５）と、円周上の等間隔に設け
たピン（１９）にローラ（２０）を回転自在に支持した
回転体（１２）と、を備え、前記回転体を回転すること
により、前記ローラを前記ラック装置の歯（２１）に噛
合して前記回転体を移動するリニア移動装置において、
前記ラック装置（５）が、少なくともその歯幅方向に湾
曲する部分（Ａ，Ｂ）を有すると共に、前記ローラ（２
０）が、中高形状からなることを特徴とする、リニア移
動装置にある。

【０００６】請求項２に係る本発明は、前記ラック装置
（５）が、所定長さ（Ｌ）からなるラックユニット（５
ａ）を長手方向に連続するように固定部材（３）に固定
してなり、かつ前記歯が、スプロケット歯（２１）から
なり、前記ラックユニット（５ａ）を、前記スプロケッ
ト歯（２１）を形成した状態で曲げ加工することによ
り、前記湾曲する部分（Ａ，Ｂ）を形成してなる、請求
項１記載のリニア移動装置にある。

【０００７】請求項３に係る本発明は、前記固定部材
が、ガイドレール（３）であり、かつ前記回転体と同軸
状に第１のガイドローラ（７ｂ）を回転自在に配置する
と共に、該第１のガイドローラとで前記ガイドレール
（３）を挟持するように第２のガイドローラ（７ａ）を
配置し、前記第１及び第２のガイドローラによる前記ガ
イドレールの挟持により、前記回転体のローラ（２０）
と前記ラック装置の歯（２１）との噛合関係を一定に保
持してなる、請求項１又は２記載のリニア移動装置にあ
る。

【０００８】請求項４に係る本発明は、前記固定部材
が、階段に沿って配置された第１のガイドレール（３）
であり、かつ該ガイドレールと平行に配置された第２の
ガイドレール（４）を備え、前記回転体（１２）をモー
タ（１０）の出力軸（１０ａ）に連動すると共に、これ
ら回転体及びモータを昇降椅子（９）に配置して、階段
昇降機に用いてなる請求項１ないし３のいずれか記載の
リニア移動装置にある。

【０００９】［作用］以上構成に基づき、モータ等によ
り回転体（１２）が回転すると、該回転体に設けられた
ローラ（２０）がラック装置（５）の歯（２１）に噛合
して、回転体（１２）をラック装置（５）に沿って移動
する。この際、ラック装置（５）が、その歯幅（板厚）
方向に湾曲する部分があっても、中高形状からなるロー
ラ（２０）は、スプロケット歯等からなるラック装置
（５）の歯（２１）に滑らかに導入され、確実な噛合関
係が保持される。

【００１０】なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照
するためのものであるが、本発明の構成を何等限定する
ものではない。

【００１１】

【発明の効果】請求項１に係る本発明によると、中高形
状からなるローラにより、ラック装置がその歯幅方向に
湾曲している部分でも、滑らかで確実な噛合関係を保持
して、昇降椅子等の移動体を確実かつ正確に移動するこ
とができる。

【００１２】請求項２に係る本発明によると、歯を形成
した状態のラックユニットをベンディングマシーン等に
より曲げ加工することにより、湾曲したラック装置を容
易に製造することができ、かつ歯を、先細形状からなる
スプロケット歯とすることにより、曲げ加工によりラッ
ク装置の歯に歪みを生じても、ローラの滑らかな歯への
導入を維持して、確実なリニア移動を行うことができ
る。

【００１３】請求項３に係る本発明によると、第１及び
第２のガイドローラによりガイドレールを挟持すること
により、常にローラと歯との正確な噛合関係を保持し
て、過度なローラの歯への押圧を防止すると共に噛合不
良を確実に防止して、長期に亘ってリニア移動装置の性
能を保持することができる。

【００１４】請求項４に係る本発明によると、リニア移
動装置を階段昇降機に適用することにより、内廻り及び
外廻り等に拘らず、曲がりのある階段に階段昇降機を設
置することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明に係
る実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る
リニア移動装置を適用した階段昇降機を示すものであ
る。

【００１６】階段昇降機１は、階段２の側部に沿って上
下に平行に配置された２本のガイドレール３，４を有し
ており、これらレールの一方、例えば上方のレール３の
下面に本発明に係るラック装置５が固定されている。上
記ガイドレール３，４は、階段に踊り場２ａ等がある関
係により、鉛直方向に傾斜角が異なると共にその接続部
分に湾曲する部分を有し、かつ階段の曲りに起因して水
平方向（ラック装置の歯幅方向）に異なる方向の湾曲部
分（内廻り部分Ａ及び外廻り部分Ｂ）を有している。

【００１７】そして、上記ガイドレール３，４には、図
２に示すように、複数のガイドローラ７ａ，７ｂ，７
ｃ，７ｄ，７ｅ…（図示しないものもある）により昇降
椅子９が支持されており、該昇降椅子は、上記ガイドレ
ール３，４の鉛直方向における傾斜角の変化及び湾曲に
拘らず、常に水平状態に維持され、かつ水平方向の湾曲
に拘らずガイドレールに沿って滑らかに案内されるよう
になっている（本出願人による別途特許出願有り）。更
に、該昇降椅子９には減速機付モータ１０が配置されて
おり、該モータの出力軸１０ａには伝動軸１１が固定さ
れている。

【００１８】該伝動軸１１には回転体１２がキーにより
一体的に固定されていると共に、その両側にカラー１４
及び大径のガイドローラ７ｂが回転自在に支持されてお
り、回転体１２が軸方向に位置決めされている。更に、
該伝動軸１１には昇降椅子の機枠１５側に上アーム１３
が回転自在に支持されていると共に、レール３，４の支
持枠１６側に下アーム１７が支持されている。即ち、該
伝動軸１１は、昇降椅子機枠１５に一体に固定された下
アーム１７により回転自在に支持されている。前記上ア
ーム１３の先端には鼓状のガイドローラ７ａが回転自在
に支持されていると共に、下アーム１７の先端には鼓状
のガイドローラ７ｃ更に該ローラ７ｃの軸を中心に揺動
自在にガイドローラユニット（７ｅ，７ｄ，他に図示し
ないものあり）が支持されている。

【００１９】一方、上レール３の下面に沿ってラック装
置５が溶着されている。また、前記回転体１２の外周両
側にはフランジ１２ａ，１２ａが突出して形成されてお
り、これらフランジに亘って、ローラピン１９が円周上
等間隔に配置・固定されている。更に、図２及び図３に
示すように、これらピン１９…にはローラ２０…が回転
自在に支持されており、これらローラ２０は、ラック装
置５の歯幅（板厚）ｔ（図４参照）に比して２〜３倍又
はそれ以上の長さを有し、かつ前記両フランジ１２ａ，
１２ａにて抜止めされている。

【００２０】そして、前記ローラ２０は、図４に詳示す
るように、断面中高形状（太鼓状）に形成されている。
即ち、ローラ２０のピン１９が嵌挿する中心孔は同一径
からなるが、その外径面は、中央が厚く両端に向って薄
くなるような楕円状（クラウン状）に形成されている。
一方、前記ラック装置５は、図３に詳示するように、所
定長さＬからなる多数のラックユニット５ａ…を長手方
向に連続するようにレール３下面に固定して構成されて
おり、かつ各ユニット５ａの下面にはスプロケット歯２
１、例えばサイクロイド曲線からなりかつ歯先を先細状
に突尖した形状からなる歯が形成されている。そして、
これらスプロケット歯２１をラック歯として、前記回転
体１２に設けられた各ローラ２０が順次噛合する。

【００２１】前記ラックユニット５ａ…は、鉛直方向及
び水平方向に湾曲しているレール３に沿うように、ベン
ディングマシーンにより曲げられる。この際、各ラック
ユニット５ａはスプロケット歯２１を形成した状態で曲
げられ、従って鉛直方向の曲げによって歯先間隔が僅か
に狭まるか（内側曲げ）又は拡がるが（外側曲げ）、ピ
ッチ線ｐ状の間隔更には歯底の間隔、即ちピッチは、殆
ど変化することはなく、歯先のアール状の先細形状によ
りローラ２０はスムーズに受け入れられて噛合する。ま
た、水平方向の曲げによって、スプロケット歯２１はそ
の歯幅方向において間隔が異なるように変化するが、幅
方向中心線ｌにおけるピッチ線ｐ上の間隔（ピッチ）は
殆ど変化することなく、前記中高形状のローラ２０によ
りスムーズに噛合する。

【００２２】ついで、上述した実施の形態の作用につい
て説明する。スイッチオンによりモータ１０が回転する
と、減速機を介した出力軸１０ａの回転は、伝動軸１１
を介して回転体１２に伝達される。そして、該回転体１
２に設けられたローラ２０がラック装置５のスプロケッ
ト歯２１に噛合することにより、回転体１２はレール３
に沿って移動する。この際、レール３の下面一側に大径
ガイドローラ７ｂのアール面ｂが接触（図３に斜線にて
接触面を表示）すると共に、上面に鼓状ガイドローラ７
ａが接触し、かつ昇降椅子の重量に基づく図２の紙面平
面上に作用するモーメントが、大径ガイドローラ７ｂア
ール面ｂをレール３に接触すると共にローラ７ｅがレー
ル４に接触する方向に作用し、上記大径ローラ７ｂ及び
鼓状ガイドローラ７ａがレール３を挟持することに基づ
き、回転体１２とラック装置５との間隔は一定に維持さ
れて、ローラ１２のスプロケット歯２１への噛合関係を
正確に保持する。

【００２３】そして、多数のガイドローラ７…が平行に
配置された上下２本のガイドレール３，４に転接するこ
とにより、ガイドレール３，４が鉛直平面にて傾斜角が
変化しかつ湾曲しても、昇降椅子９は、常に椅子座面９
ａ（図１参照）が水平を維持して、上記回転体１２の移
動に基づきレール３，４に沿って移動する。この際、上
アーム１３が伝動軸１１に対して回転自在に支持されて
いるので、上レール３と昇降椅子９との相対角度が変化
しても、鼓状ローラ７ａと大径ローラ７ｂの中心を結ぶ
線ｎ−ｎ（図３参照）は、レール３の中心線ｍ−ｍに対
して直交するように維持され、上記ローラ７ａ，７ｂが
レール３を挟持することに基づく、ローラ２０とスプロ
ケット歯２１とのピッチ線上での正確な噛合関係を保持
する。

【００２４】更に、ガイドレール３，４の水平方向にお
ける直線部分にあっては、図４に示すように、回転体１
２の回転平面とラック装置５の中心線ｌ−ｌとは平行に
あり、かつ中高形状のローラ２０の略々中央部分が、サ
イクロイド曲線からなるスプロケット歯２１に転がりな
がら噛合する。この状態は、ローラ２０の中高部分がス
プロケット歯２１の歯底の円弧部分ｃ（図３参照）に略
々整合し、正確な噛合状態にて移動が進行する。

【００２５】また、ガイドレール３，４が、図５に示す
ように、水平方向において内廻り湾曲部分Ａ、特に該湾
曲部分への進入部分及び退出部分にあっては、回転体１
２の回転平面とラック装置５の中心線ｌ−ｌとが平行に
ならないと共に、ローラ２０の長さ方向中央部が上記ラ
ック装置５の中心線ｌ−ｌに対して偏倚した状態とな
る。この状態でも、ローラ２０は中高形状からなる関係
で、先細形状からなるスプロケット歯２１の歯先に滑ら
かに導入されて確実な噛合関係を保持しつつ移動を進行
し、かつ多数のガイドローラ７…により昇降椅子９がレ
ールの水平方向湾曲に沿うように案内されることが相俟
って、回転体１２の回転中心垂直線が上記水平方向湾曲
の曲率中心に向うように変向されて、ローラ２０とスプ
ロケット歯２１とは正確な噛合関係が維持される。

【００２６】同様に図６に示すように、ガイドレール
３，４が水平方向において外廻り湾曲部分Ｂにあって
も、回転体１２のローラ２０は、その中高形状に基づき
ラック装置５のスプロケット歯２１に滑らかに導入され
て確実な噛合関係を保持しつつ移動を進行する。なお、
図５及び図６において、回転体１２の両フランジ１２
ａ，１２ａは、ラック装置５の湾曲がきつい場合、該ラ
ック装置側面に当接してローラ２０とスプロケット歯２
１との噛合が外れないように、回転体１２の位置を規制
する。

【００２７】なお、上述した実施の形態は、本発明に係
るリニア移動装置を家庭用の階段昇降機に適用した場合
について説明したが、これに限らず、電動車椅子ごと昇
降運搬し得る駅等の公共用階段昇降機にも同様に適用で
き、更に階段昇降機以外の運搬装置、機械のリニア駆動
部等の他のリニア移動部分に適用してもよいことは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した階段昇降機を示す斜視図。

【図２】階段昇降機の駆動部分を示す正面断面図。

【図３】そのリニア移動装置部分を示す側面図。

【図４】その直線部分を示す平面図。

【図５】その内廻り湾曲部分を示す平面図。

【図６】その外廻り湾曲部分を示す平面図。

【符号の説明】

１ 階段昇降機 ２ 階段 ３ 固定部材（ガイドレール） ４ ガイドレール ５ ラック装置 ５ａ ラックユニット ７ａ 第１の（鼓状）ガイドローラ ７ｂ 第２の（大径）ガイドローラ １０ モータ １０ａ 出力軸 １２ 回転体 １２ａ フランジ １９ ピン ２０ 中高形状のローラ ２１ （スプロケット）歯 Ａ，Ｂ 湾曲部分

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部材に固定しかつ長手方向に連続し
   て歯を形成したラック装置と、 円周上の等間隔に設けたピンにローラを回転自在に支持
   した回転体と、を備え、 前記回転体を回転することにより、前記ローラを前記ラ
   ック装置の歯に噛合して前記回転体を移動するリニア移
   動装置において、 前記ラック装置が、少なくともその歯幅方向に湾曲する
   部分を有すると共に、前記ローラが、中高形状からなる
   ことを特徴とする、リニア移動装置。
2. 【請求項２】 前記ラック装置が、所定長さからなるラ
   ックユニットを長手方向に連続するように固定部材に固
   定してなり、かつ前記歯が、スプロケット歯からなり、 前記ラックユニットを、前記スプロケット歯を形成した
   状態で曲げ加工することにより、前記湾曲する部分を形
   成してなる、 請求項１記載のリニア移動装置。
3. 【請求項３】 前記固定部材が、ガイドレールであり、
   かつ前記回転体と同軸状に第１のガイドローラを回転自
   在に配置すると共に、該第１のガイドローラとで前記ガ
   イドレールを挟持するように第２のガイドローラを配置
   し、 前記第１及び第２のガイドローラによる前記ガイドレー
   ルの挟持により、前記回転体のローラと前記ラック装置
   の歯との噛合関係を一定に保持してなる、 請求項１又は２記載のリニア移動装置。
4. 【請求項４】 前記固定部材が、階段に沿って配置され
   た第１のガイドレールであり、かつ該ガイドレールと平
   行に配置された第２のガイドレールを備え、 前記回転体をモータの出力軸に連動すると共に、これら
   回転体及びモータを昇降椅子に配置して、 階段昇降機に用いてなる請求項１ないし３のいずれか記
   載のリニア移動装置。