JPS61139785A - カウンタバランス形積載装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、装置をその高さを調節して配置するためのカ
ウンタバランス形荷重積載装置、特にオペレータの個人
的な人間工学的ニーズに合わせて高さを調節できる、例
えばディスプレイ装置を積載するのに適した荷重積載装
置に関するものである。

データ端末用のディスプレイ装置の普及が進み、特にパ
ーツナル舎コンピュータや小型コンピュータ用のディス
プレイ装置の数がさらに大幅に増大する見込みである。

それを使いやすくシ、同じディスプレイ装置を様々なオ
ペレータが使えるようにするため、扱いやすく高さが調
節できるディスプレイ装置の必要性が高まってきている
。すなわち、荷重、特にディスプレイ装置を積載できる
簡単な高さ調節装置に対する需要はかなり大きい。

く開示の概要〉 一定の上向きの力をかけることによって積載荷重を安定
な平衡状態に保つだめの、簡単で入間工学的に設計され
た持上げ・傾動装置を開示する。

垂直縦棒（カラム）がベースに取や付けられており、こ
のカラムはキャリッジを案内して垂直縦棒中で上下させ
る構造になっている。片持アームがねじ手段によってキ
ャリッジに可傾式に取り付けられている。キャリッジに
ほぼねモータが備わっており、その出力軸歯車上でほぼ
一定のトルクを発生し、それが歯車減速装置を介してケ
ーブルφドラムに伝達される。ケーブルの一端がケーブ
ル・ドラムに固定劣れ、その他端は縦棒の頂端に固定さ
れている。

〈従来技術〉 カウンタバランス形荷重積載装置は、様々な設計のもの
が知られている。例えば、米国特許第６６２２１１１号
には、平行棒のような体操器具用カウンタバランスが記
載されている。これは、１個または複数の直立円筒カラ
ム（縦棒）を含んでいる。各カラムには、入れ子犬に調
節できるピストンがついている。板ばね材をラセン状に
巻いた１個または複数のばね、いわゆる定張力ばねが各
カラム内に装置され、ばねの軸がカラムの軸を横断する
よ、うにばねの外端部がその中に取り付けられている。

ピストンの下端がばねの一つと絶えず接触していて、ピ
ストンが下がるとそのばねが他のばねと一緒に巻き戻さ
れ、逆にピストンが上がると巻き付けられるようになっ
ている。ばねの力は、それだけでピストンと積載荷重を
望みの高さで平衡に保つことができるように選択されて
いる。

さらに、米国特許第３８９０９０７号には、台座と、そ
の台座の上端に取り付けられた水平テーブルと、台座の
下端の水平ベース・プラットホームとを含む、垂直調節
式オーバーベッド・テーブルが記載されている。台座は
、下側・内側カラム上を入れ子犬に伸縮する上側・外側
カラムと、入れ子犬カラムを平衡に保つためのカラム内
に取り付けられた１対の定張力ばねを含んでいる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のどちらの特許でも、かなり複雑な設計アセンブリ
の、入れ子穴カラム様の部品と定張力ばねが含まれてい
る。どちらの設計でも、揚程の長さと定張力ばねの巻き
戻される長さの間に直接的関係があり、したがって通常
は比較的高荷重のばねが必要である。

また、加圧ガス・ストラットを使ってディスプレイ装置
の重量を支える、ディスプレイ装置用リフト装置を開発
しようとして努力が行われてきている。しかし、ガ哀・
ストラットはその圧力密封装置がその入れ子犬シャフト
をかなシ強ぐ把握するため、暫く使用しなかった後でそ
の位置を変えるには望ましくない余分の剥離力が必要だ
という否定的特性をもつことがわかってきた。それに必
要な力は、使いやすさの点で満足できると思われる力を
越えるものである。

実１験によれば、様々なオペレータに合わせてディスプ
レイ装置を上下させるための力としては、１．５肱から
５　Ｋｑの範囲内が満足できるものであることがわかっ
ている。

〈問題点を解決するだめの手段〉 本発明の主目的は、特にディスプレイ装置をその高さを
調節して配置するための、カウンタバランス形荷重積載
装置を提供することである。装置を上げ下げして異なる
安定平衡位置にするのに余シ大きな力を要せず、積載装
置の重量に対抗し、かつ装置を安定な平衡に保つために
必要な摩擦力をもたらす、安価で信頼できる機構が提供
される。

本発明は、積載荷重を安定な平衡に保つだめの、簡単で
人間工学的に設計された、持上げ・傾動装置を提供する
ものである。また、オペレータが余り大きな力を使わず
に装置の高さと傾斜角を容易に調節することが可能であ
り、振動やうつかりした接触によって装置が簡単にずり
落ちないことが保証される。ここで開示する発明にもと
づく機構は、ディスプレイ装置などの荷重を任意の高さ
で支えるため、一定の上向きの力をかける。またこの機
構は、高さを確実に維持するのに充分な乗置摩擦力をも
たらすが、オペレータがその位置を変えるのは容易であ
る。さらに、この機構は、荷重をその重心の周りで傾動
させる手段を提供するが、やはり摩擦力によってすべて
の傾斜位置で安定性が与えられる。

本発明の良好な実施例によれば、一本の垂直カラム（縦
棒）がベースに取シ付けられてお９、この縦棒はキャリ
ッジを案内してこの垂直カラム中で上下させる構造にな
っている。このキャリッジに、積載アームとディスプレ
イ装置との合成重心が傾動軸のすぐ近くにくるようにし
て、積載アームが取り付けられている。傾動軸は、アー
ムをキャリッジに取シ付けるための固定具で形成されて
いる。キャリッジにはばねモータが備わっておシ、その
出力軸上でほぼ一定のトルクを発生し、それが歯車減速
機を介してケーブル・ドラムに伝達される。ケーブルの
一端がケーブル・ドラムに固定され、その他端は縦棒の
頂端に固定されている。

〈実施例〉 第１図、第２図、第３図の各図に示すように、垂直縦棒
１がベース３に取シ付けされている。

垂直縦棒１は、オペレータの方に少し傾いている方が人
間工学的に望ましいことが証明されているので、完全に
垂直でなくてよい。片持アーム５が、ディ”スプレィ装
置７などの荷重の支持体として働く。アーム５は、ねじ
手段９を介してキャリッジ１１に取υ付けされている。

キャリッジ１１は、縦棒１によって案内され、その中を
上下する。

キャリッジ１１は、ケーブル手段１６を介してカラム１
の頂端１５に取シ付けされている。キャリッジ１１には
力が一定なばねモータ１７が備わっており、荷重７０重
量およびそれと連動するアーム５とキャリッジ１１０重
量に対抗するのに必要な平衡力を発生する。キャリッジ
１１は、摩擦力を減らすため４隅にある４個のローラ１
９に載っている。アーム５は、ねじ手段９の周シで水平
に傾動して、様々な角度にすることができる。

第１図、第２図訃よび第３図に示した配置は、制御装置
、例えば小型コンビエータの制御装置をベース３として
おり、それに垂直縦棒１が固定手段（詳細は示さず）を
用いて取り付けられている。

荷重装置７は、それに連結されるコンピュータ用ディス
プレイ装置とすることができる。アーム５は、垂直支持
部分２１と水平支持部分２３から構成されている。水平
支持部分２３は、例えば第３図を見ると最もよくわかる
ようにループ形であり、クレードルになっていて、その
中でディスプレイ装置７がそのベース・フット２５によ
って固定されている。さらに、アーム５の垂直部分２１
とその取付手段ならびに水平部分２３は、ディスプレイ
装置戸の重心が、ねじ手段９の軸がもたらす水平傾動線
の少くともその付近にくるように、ねじ手段９の位置に
対して位置づけされている。こうして、異なるすべての
傾斜角で安定な位置が実現される。

第１図、第２図、第３図の実施例に示した垂直縦棒１は
、第３図の上面図を見ると最もよくわかるように、断面
が方形の中空管でできている。

横に向いたアーム５のスロットを除いて、この管は完全
に閉じている。管には、チェンノく２９の両側に完全に
閉じた中空チェンバ２７がついている。チェンバ２９は
主チェンバであシ、その中をキャリッジ１１が上下する
。キャリッジ１１の一部分がスロットを通って外側にア
ーム５の方に突き出しており、このスロットの両側には
、ローラ１９を案内するだめの案内面６１がついている
。

これらの摩擦減少ローラは、また縦棒１の反対側の壁面
３３で案内されている。

縦棒１は、できれば構造に剛性を与えるのに充分なだけ
の壁厚をもつ、アルミニウム引抜き型材で作ることが好
ましい。同様に、アーム５の垂直部分２１と水平部分２
６には、断面が円形または方形の例えば鋼製の引抜管を
使用することが好ましい。

第４図には、本発明にもとづく独立型のカウンタバラン
ス形荷重積載装置が概略的に示しである。

垂直カラム１が、ベース台座３４に固定されている。片
持アーム５上のディスプレイ装置７は、この自立した装
置上に固定されており、縦棒１に沿って容易に上げ下げ
でき、また水平傾動軸の周りで前後に傾動できる。

第５図は、主チェンバ２９０両側の２つのサイド・チェ
ンバ２７およびキャリッジ１１０ローラ１９に対する案
内面３１を示す、壁面３３からみた縦棒１の中空管の内
部の図である。第５図では、ねじ手段９によってキャリ
ッジ１１に取り付けられた荷重に対して平衡力を生成す
るだめの、キャリッジ１１に取シ付けられたばねモータ
１７も、側面図としてより詳しく示しである。第６図は
、縦棒１から外したキャリッジ１１を正面図で示したも
のである。

キャリッジ１１は、第５図および第６図に示すように、
底壁１０、頂壁１２および側壁１４を含んでいる。底壁
１０と頂壁１２の間には、平らな帯状のばね材のコイル
１８を載架したスプール１６、ばね１８を巻き付けるた
めの第２のスプール２０およびドラム２４が、回転でき
るように吊り下っている。ドラム２４にはそれと一緒に
回転する直径の大きな歯車２６が取り付けられている。

この歯車２６は、かなり小さな直径の歯車２２とかみ合
っている。歯車２２は、スプール２０と一体であり、そ
れと−緒に回転する。ドラム２４０周りには、ケーブル
１３が巻き付けられており、その一端に結び目２８があ
りそこで歯車２６に固定されている。ケーブル１３の他
端は、カラム頂端１５のスタッド６５０周りに固定され
ている。

ばね１８がスプール１６の周りに時計のばねのようにき
つく巻き付けられている。ばね１８は、巻き戻された状
態のときスプール１６上に完全に収容される。このばね
は、どの部分も同じ長さだけ巻き戻すのに同じ力を要す
る、いわゆる定張力ばねである。ばね１８を巻き戻すと
、スプール２０に巻き取られ、歯車２２にほぼ一定のト
ルクを与える。歯車２２は歯車２６を駆動し、それと−
緒にドラム２４とケーブル１６に増幅されたほぼ一定の
トルクを与える歯車伝動装置となっている。

ケーブル・ドラム２４で発生するトルクが、ディスプレ
イ装置７からなる荷重と傾動式アーム５とすべてのコン
ポーネントを含めたキャリッジ１１との合計重量に等し
い張力をケーブル１６中で生じさせるように設計されて
いる。すなわちこれらの可動部分はすべて、任意の高さ
で安定平衡に支持されている。ばね１８は、ドラム２０
の歯車２２および、ケーブル時ドラム２４とケーブル１
３からなるシステムに二成分トルクをかけて、最小のば
ね材と最小のばね寸法で最大の力を出すようになってい
る。ドラム２０にかかる二成分トルクは、ばね１８がド
ラム２０に加える接線方向の引張力と、ばね１８がドラ
ム、Ｉ６から引き下ろされてドラム２００周りで逆に反
シかえる前にもっていた、応力がよシ小さく反シが反対
の状態に戻ろうとするとき、ばね１８がドラム２０に加
える偶力によるトルクから構成されている。

オペレータがディスプレイ装置７を上げ下げするのに要
する力と距離の積である仕事は、距離および装置摩擦の
関数である。オペレータがディスプレイ装置７を上げ下
げするのに要する垂直力は、主としてキャリッジ１１内
で回転する各部品間の摩擦を減らすために使われる軸受
またはブッシングの種類によって決まる。一方では、荷
重を選んだ任意の高さで安定なりシあった平衡状態に保
つには、一定の大きさの摩擦が必要である。特に例えば
重量が８〜１０Ｋｆと比較的軽い荷重の場合には、プラ
スチック部品だけを使い、特別の軸受は省略した方がよ
い。

オペレータがこのようなカウンタバランス形装置を使う
場合には、約１．５〜３に４の力が最適であることがわ
かっている。このような場合、オペレータが加えること
ができるだけの充分に小さな力であり、しかも荷重を安
定な状態に維持してうつかりした接触や振動によってそ
れがすぐずり落ちないようにできるだけの充分に大きな
力であることが望ましい。

最良の性能を得るには、ばね１８；ドラム１６．２０．
２４の直径、および歯車２２．２６の最適の組み合わせ
を選択する。この選択を行う際、ドラム１６上のばね１
８などの定張力ばねが、長い巻き戻し距離にわたって特
によい性能をもつことを考慮に入れる。例えば、巻き戻
し距離は、普通１５０〜２００のになることがある。こ
の距離およびカウンタバランス形荷重積載装置がカバー
する例えば約１５〜２０ｃｒｎの高さ距離に応じて、最
適の選択を行うことができる。。

ある種の用途では、オペレータの作動力を、全高さ調節
範囲にわたって一定の狭い範囲内に限定することが必要
なことがある。直径が一定なケーブル・ドラム２４を含
む設計では、これらの制限を充た。せないことがある。

したがって、ドラム１６上の様々な直径のばねコイルが
歯車２２にかけるトルクの非直線性を補償するために、
ケーブル・ドラム２４の直径をその縦方向に漬って変化
させて、溝付円筒ドラム２４が溝付円錐台ドラムに近く
なるようにすることができる。

キャリッジ１１は、それに取シ付けられたアーム５およ
びケーブル１５を取シ付ける縦棒頂端１３と一緒に、垂
直縦棒１からすぐに取り外すことができる。頂端１５は
キャップになっていて、主チェンバ２９とその両側の２
つのサイド・チェンバ２７を含むカラム１の中空管の上
部に簡単にはまる。

頂端１５は、例えば第２図および第５図に見られるよう
に、ばね６０でそこに取り付けられる。

重量の異なる荷重をつシ合わせるため、キャリッジ１１
およびそれに取り付けられるばねモータ１７をそのよう
に設計することができる。すなわち、ばねモータは力が
より強いばね１８を含むことができる。第７図には、ば
ねモータの力を増すためのもう一つの方法が示しである
。

第７図は、頂端１５がケーブル１３で接続されたキャリ
ッジ１１７を正面図で示したものである。

この図は第５図に示したものと似ているが、縦棒１が省
略しである。キャリッジ１１７は、第５図のキャリッジ
１１よシも長く作っであるが、第２のばね１８７で第２
のばねドラム１６７を支えている。この第２のばねドラ
ム１６７は、第１のドラム１６の背後にタンデム式に設
けられている。

ばね１８と１８７は、そのばねモータの力を増すためド
ラム２０に２層となって一緒に巻き付けられている。こ
の設計によって、よシ大きな荷重が積載できるが、キャ
リッジは依然として、垂直縦棒１を構成する同じ管には
まる。

重量の異なる荷重を収容するため、それぞれ力の異なる
ばねモータのついた一組のキャリッジをもたらすことが
実現可能である。これらのキャリッジは、同じ垂直カラ
ムに容易に取り付けできる。

こうして非常に融通性のある設計がもたらされる。

同様に、クレードル・アーム５の形を容易に調節し変更
して、設計の異なる荷重、例えば異なるディスプレイ装
置の要件を満たすことができる。

また、キャリッジに異なる形状の交換式アームを取り付
けることもできる。

さらに、必らずしもキャリッジを垂直縦棒の内側に配置
する必要がないことを指摘しておく。キャリッジをその
外側に配置した、異なる設計の垂直縦棒を作ることが実
現可能である。さらに、必ずしもばねモータをキャリッ
ジで載架する必要はない。ばねモータを垂直縦棒上に固
定し、グープルでキャリッジに結合することも可能であ
る。

〔発明の効果〕

簡単な片持アーム構造であるにも拘らず、例えばパンコ
ンのオペレータの人間工学的な要求に応えて、しかも余
り大きな力を使わずに例えばディスプレイのような被積
載物の高さと傾斜角を容易に調節することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にもとづく持上げ装置の正面図であシ
、ベースとなる制御装置に取り付けた単一の垂直縦棒の
内側に配置されたキャリアに取り付けられた片持ちクレ
ードルにディスプレイ装置が載っている所を示したもの
である。 第２図は、第１図に示した実施例の側面図であシ、特に
垂直縦棒内でのキャリッジの案内を示したものである。 第３図は、第１図および第２図に示した配置の上面図で
あり、特にその中でキャリッジが案内されこれにクレー
ドルが取り付けられている垂直縦棒の方形輪廓を示した
ものである。 第４図は、本発明にもとづく独立型の持上げ・傾動装置
の等角投影図である。 第５図は、ばねモータ、歯車減速装置、およびケーブル
・ドラムのついた、垂直縦棒内で案内されるキャリッジ
の拡大側面図である。 第６図は、第５図に示した配置の正面図である。 第７図は、第５図に示した単一スプールのばねモータを
含む垂直縦棒と同じ垂直縦棒中に吊り下げられた、より
重い荷重を積載するための、２つのばね供給スプールを
含むばねモータを載架する別のキャリッジを示したもの
である。 １・・・・縦棒（カチム）、３・・・・ベース、５・・
・・片持アーム、７・・・・ディスプレイ装置、９・・
・・ねじ手段、１１・・・・キャリッジ、１３・・・・
ケーブル手段、１５・・・・縦棒の頂端、１７・・・・
ばねモータ、１９・・・・ローラ、２１・・・・垂直支
持部、２３・・・・水平支持部、２５・・・・ベース・
フット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被積載物の高さ及び位置関係を調節できる積載装置であ
   って、 実質的に垂直な縦棒と、 実質的に垂直な該縦棒で案内されその縦棒上で上下する
   キャリッジと、 被積載物を支持するため該キャリッジに連結された手段
   と、 該キャリッジに結合され且つ実質的に垂直な該縦棒に連
   結された、該被積載物と該手段と該キャリッジの合計重
   量にほぼ等しい上向きのほぼ一定な力を発生して、それ
   によって該被積載物を安定平衡で支持するためのばね手
   段とを含み、 該ばね手段はケーブル手段を介して該実質的に垂直な縦
   棒に支持的に連結されたばねモータで構成されたことを
   特徴とする、 被積載物を高さ調節自在に位置決めするためのカウンタ
   バランス形積載装置。