JPS62283250A - 伸縮装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （Ａ）産業上の利用分野 本発明は昇降装置、拡大縮小装置、引張圧縮装置などに
利用可能な伸縮装置に関する。

昇降装置としては産業機械として使用されているジヤツ
キやＸ蒸機器として使用されている手術台が挙げられる
。

（Ｂ）従来技術 たとえば手術台の場合架台（テーブルトップ）を昇降さ
せる方式には種々のものが開発されているが、ねじ締と
ナツトとの組み合わせによるいわゆるねじ送り機構方式
のものが最も一般的に常用されている。この方式は重量
物を支承できしかも軽動力にて昇降作動させることがで
きるという利点を有するからである。しかしながらこの
方式では昇降範囲が大きい場合不利でありねし棒あるい
はナツトを高速で長時間回転させる必要がある。

また長いねし棒の場合座屈強さが問題になる。最近特に
外科用手術台の場合テーブルトップの昇降は低い位置か
ら高い位置まで可能なかぎり大きい範囲で行ない得るこ
とが望ましく、この範囲拡大が求められている。そのた
めにねし送り機構方式に代えてリンクを使用するパンタ
グラフ機構を利用するもの、油圧シリンダなどを多段に
組み合わせた多段油圧シリンダ機構を利用したものさら
にハ多段ガイドレールとローラを組み合わせたものそし
て滑車とワイヤー（ローブ）の組み合わせからなる滑車
機構を利用したものなどが提案され使用されている。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点 ねじ送り機構方式以外のこれらの各種方式は昇降速度が
向上でき大きな範囲での昇降は可能であるが、全体的に
構造が複雑である。特にパンタグラフ機構はリンクの組
み合わせで重量物昇降のためには機構を多段化する必要
があり構造が複雑となる。多段油圧シリンダ機構の場合
構造が簡略で安価にできるが油のリークにより位置保持
が困難で、この点を解決するためにはシール機構を強固
にする必要があり構造の複雑化を招く。滑車機構やガイ
ドレールとローラの組み合わせ方式も構造は複雑となら
ざるを得ない。構造を複雑にすると故障が生じやすく信
頼性が低下し手術台としての性能の低下を招くことにな
る。

本発明はこのような問題点を解決する昇降装置を実現せ
んとするものである。

（Ｄ）問題点を解決するための手段 本発明の伸縮装置は、ねじ送り機構を基本原理とし、こ
の機構を並設する。そして２本のねじ棒側を回転不能に
してその軸芯方向に相対的に変位可能に構成する。さら
に両ねじ棒に螺合する回転体（ナツト）とその回転駆動
機構を一体にしてねし棒軸芯方向に変位可能に構成する
。すなわち多段ねし送り機構とし両機構が機能すべく両
者の相対的変位を可能にするための案内機構を設けたも
のである。

（Ｅ）作用 一段側のねじ送り機構により二段側のねじ送り機構の回
転体（ナツト）自体が昇降するから二段側のねじ棒は一
段のねじ送り機構の量だけ多い伸縮が可能となる。

（Ｆ）実施例 以下図面に示す実施例にしたがって本発明を説明する。

第１図は本発明の原理ならびにその作動を説明するため
の図で図面は伸縮装置を縦断面して示し、１．２は互い
の間隔（距ｔｌｉ）が伸縮される部材であって図示の場
合１が固定側部材であり２が可動側部材であり、したが
って部材２が部材１に対して相対的に上下動する。３と
４はたがいにその軸芯が平行に配置されたねし棒で、ね
じ捧３はその下端部に部材１が固定されねじ棒４はその
上端部に部材２が固定されている。部材２はその係合部
２Ｇがねじ棒３．４の軸芯方向と平行に設置された案内
溝１１に係合しこの溝１１にて上下方向に変位可能であ
る。以上の構成からも明らかなとおり両ねじ棒３．４は
非回転（回転不能）に構成されておりこの点が一つの大
きな特徴である。

５はねじ棒３に螺合されたナツト兼歯車の回転体で、左
方には歯車６がそして右方には駆動歯車１０がそれぞれ
噛み合っている。９は駆動歯車１０を介して両歯車５．
６を正逆回転駆動する可逆電動機である。１４はこの電
動機９が設置されていてこれを保持するとともに各歯車
５．６，１０を軸受１３を介して一体的に保持する保持
枠である。この保持枠１４は各歯車５．６．１０の回転
を自在にしてしかもこれらがねじ捧３．４の軸芯方向に
はそれぞれ相対的に変位しないで一体的に変位するよう
に保持しているのである。後述からも明らかなようにナ
ツト５の回転により保持枠１４が上下方向に変位するが
、保持枠工４の変位はその係合部１４Ｇが両側の案内溝
１１．１２に係合されて案内される。

歯車６にはねじ棒４の軸芯に沿って円筒状伝動杆７が固
定されその先端にねじ棒４に螺合するナツト８が固定さ
れている。図示から明らかなようにこのナツト８は歯車
５．６そして１０と連動して回転するものである。ナツ
ト８は歯車６を歯車５と同様ナツト兼歯車として構成し
てもよくその場合伝動杆７とナツト８は不要である。た
だ図示のとおりナツト８を歯【狂６の位置がねじ棒４の
軸芯方向に偏位して設置しているのは後述からも明らか
のとおり部材２の位置を上方位にとるためである。尚＄
６には中央孔６Ｈが穿設されていてナツト８を螺合貫通
したねじ棒４の下端部が歯車６に衝突して作動に支障を
きたさぬよう工夫されている。したがって部材２が低位
置まで降下する。

以上の構成においてたとえばつぎのような設定が行なわ
れたとする。すなわち ０両ねじ捧３．４のリード＝Ｌ。

０両ねじ棒３．４のねじ巻方向を同一にする。

■歯車５と６の歯数を同一とする。

以上の設定において可逆電動機９を正転駆動させ駆動歯
車１０を介して歯車５．６をＮ回転させる。このとき歯
車５は正Ｎ回転し歯車６とナツト８は負Ｎ回転する。

するとまず歯車５のＮ回転によって歯車５は距離ＮｘＬ
ねじ棒３の軸芯方向上方に変位する。歯車５の変位はす
なわち保持枠１４ならびにナツト８の変位となりナツト
８が距離ＮＸＬ上方へ変位する。同時にナツト８は負Ｎ
回転するからしたがってねじ棒４はナツト８の負Ｎ回転
によって上方に距ｆＩｉＮＸＬだす変位する。

すなわちｔｉＩ車５の変位距離＝ＮＸＬ部材２の変位量
Ｒ：　Ｎ　Ｘ　ｔ、、　＋　Ｎ　Ｘ　ｔ。

以上から明らかなとおり上記の設定条件の場合部材２は
保持枠１４の２倍の変位を生じることになる。保持枠１
４の案内溝１１．１２に対する変位量と、部材２の案内
溝１１に対する変位量とは異なるのでありこの点に大き
な特徴がある。

ところで上記の設定条件を変更すると部材２の変位量は
異なりてくる。たとえばっぎのとおりである。

■歯ｆＬ６の歯数を歯車５の歯数の１／２とする。

■ねじ棒３のリードをＬとするときねしＰ−４のリード
を２Ｌとする。

■歯車５と６の回転方向を逆とするとともに両ねじ棒３
．４のねじ巻方向を同一とする。

このような設定条件によれば歯車５がＮ回転すると 歯車５の上方変位距離＝ＮＸ　Ｌ 部材２の上方変位距離＝ＮｘＬ＋２Ｎｘ　２Ｌ＝５　（
ＮｘＬ） すなわち上記の変更設定条件の場合部材２は保持枠１４
の５倍の変位を生じることになる。

このような形で両部材１．２粁の距離が伸縮するのであ
る。

以上が本発明の構成ならびにその作動原理である。

本発明の伸縮機構は第１図に示す構成を基本として昇降
装置をはじめとする各種機械への応用が可能であが、た
とえば手術台のテーブルトップ昇降機構に応用する場合
の、好しい一例として第２図を挙げることができる。

第２図は手術台に応用する場合の伸縮装置の構成を示す
縦断面図で、部材１は手術台の基盤あるいは基盤に固定
され、他方部材２がテーブルトップあるいはテーブルト
ップに固定される。第２図において第１図と同一の符号
で示される構成部品は第１図の構成部品と同一あるいは
同一の機能を有するものであり詳細な説明は省略する。

第２図が第１図と異なる点は手術台の昇降装置として通
…可鮒ζ？７る。トう意内廃虚が弁型されている点であ
る。この点は後述するとして他に若干異なる点は、歯車
５がナツト部５Ｎを一体的に存している点および保持枠
体１４Ｔがより実用的な形に構成されかつその一部が案
内機構の一部を構成している点である。

作動原理は第１図について詳述した上記内容とＲ−であ
り省略する。

さて保持枠体１４Ｔにはその上方に案内角筒１４Ｅが一
体的に形成されている。他方部材２にはその下面より別
の案内角筒１１Ｅが吊設されている。案内角筒１１Ｅは
案内角筒１４Ｅの内方に挿入される大きさを有している
。他方下方の固定部材１からは案内角ｉ１４Ｅの外方に
沿う案内角筒１２Ｅが垂設されている。更にこの案内角
筒１２Ｅの外周を包囲する形の外筒２Ｃが部材２か吊設
されている。この外筒２Ｃは手術台のコラム（支柱）の
外筒を兼ねることになる。ところで図から明らかなよう
に保持枠体１４Ｔの下方には案内μｍｑｌ　２Ｅの内壁
面に転勤するローラＲ１が回転自在に取り付けられ、ま
た上方には案内角筒１１Ｅの外壁面に転勤するローラＲ
２が回転自在に取り付けられている。他方案内角筒１２
Ｅの上方には案内角筒１４εの外壁面に転勤するローラ
Ｒ３が回転自在に取り付けられ、さらに案内角ＭＩＬＥ
の下方には案内角１４１４Ｈの内壁面に転勤するローラ
Ｒ４が回転自在に取り付けられている。これらローラＲ
１−Ｒ４群と各案内角筒１１Ｅ、１２Ｅ、１４Ｅによっ
て案内機構が構成されるわけであるが、各ローラＲ１〜
Ｒ４は各壁面に対してはねし棒軸芯方向に転勤するよう
ローラＲ１〜Ｒ４の両側（紙面と垂直方向側）にレール
（図示せず）を設置している。しかも図面では左右方向
に対しては各ローラＲ，−Ｒ，と各案内角筒１１Ｅ、１
２Ｅ、１４Ｅによって偏位せぬようになっているが紙面
と垂直な方向にもこの偏位を許容しないよう図示の案内
機構が設けられる。このようにして上方の部材２は下方
の固定部材１に対して確実にねじ締の軸芯方向に変位し
その間隔（距ａｉ）を伸縮することになる。

そしてテーブルトップに乗載された患者等の重量Ｗに対
してもその任意（所望）の位置を保持する。

第１図においては案内溝１１が、部材２の変位および歯
車５など保持枠１４の変位をともに案内するものであっ
たが、第２図においては案内角筒１１Ｅと１４Ｅおよび
ローラＲ２，Ｒ４によって部材２の変位を案内し、他方
案内角筒１２Ｅと１４ＥおよびローラＲ，，Ｒ，により
歯車５など保持枠体１４Ｔの変位を案内するよう２個の
異なる案内機構により構成されている。

本発明の特徴を備えた変形例は種々挙げることができる
が、その変形を各要素別にみるとつぎの点が挙げられる
。

（１）ねじ棒の構造形状に関する変形例すなわちねじ棒
をポールねし方式にする例である。もっともこの場合は
歯車等の回転体に逆転防止機構を結合しないと部材の位
置を保持できない。また前述の例のように両ねじ捧のリ
ードを異ならせる例も挙げられる。ざらにはねし巻方向
を逆にする。この場合ナツトの回転を同一にするよう回
転伝動系の工夫が必要である。

（２）回転体くナツト）の回転駆動機構に関する変形例 第１図、第２図は最も簡略な例を示しているが、可逆電
動機を複数個（たとえば２個）備え、それぞれのナツト
の回転を別々に行なう方式である。各ナツトを同一方向
に回転させる歯車系とすることもできる。前述のように
歯数を異ならしめてもよい。回転駆動源の電動機は不可
逆でもよく制御できる誘導電動機でもよい。電動機のみ
ならず油圧駆動源でもよいし人力すなわちハンドルでも
よい。また前述のとおり回転体（ナツト）の位置は第１
図、第２図のようにねし棒軸芯方向に偏位させることは
必ずしも必要でなく同一面に配置してもよい。回転体の
回転駆動系としてはＩｆ（車系が望ましいがベルト方式
でもよい。ｉ車を多数配置して複雑な系にし増速、減速
機構を設けてもよい。軸受機構も種々のものを通用でき
る。

（３）案内機構に関する変形例 の変位を案内するようにしてもよいし、第２図のように
２個設けて別々に案内させる方式としてもよい。さらに
はねし棒に案内機能を兼ねさせる工夫をすることも可能
である。ローラとレールあるいは溝と係合部の関係によ
る案内手段のみならず他の手段を採用することも可能で
ある。

（４）その他全体的な事項としてたがいの間隔（距離）
を伸縮する両部材とねし棒との関係であるが両部材を両
ねじ棒の同−側御端部に固定してもよい。第１図の構成
をさらに１段加える２段形あるいはさらに加える多段と
することもできる。

このように各種の変形実施例を挙げることができるが以
下二つの変形例を挙げて説明する。

第３図は、ねじ棒に案内機能を兼ねさせ構成の簡略化を
はかった例で、ｉ１図と同一符号で示される構成部品は
第１図と同一の構成部品であって同一の機能を有し、第
２図の場合と同様詳細な説明は省略する。

すなわち第３図においてはねじ棒３の外にこれＩ＋ＥＴ
−Ｍ　？　＋＝戊Ｍ　ｒ：　Ｊ、（蔗五ｆ　＋　＋、−
訴力＆　＋ｓ　で＊　ｎ　＝のねじ棒３Ｇに歯車５Ｇが
螺合している点である。この歯車５Ｇは歯車５を同様ナ
ツトにもなっており歯車６を介して歯車５と同期回転さ
れる。

保持枠工４はこれら歯車５Ｇをも収容する形となってお
り、したがって保持枠１４全体がこの２木の垂設ねじ棒
３．３Ｇによって支承されかつ上下変位が案内される。

さらに上方の部材２からはこの垂設ねじ棒３．３Ｇに対
応して案内ｐ　Ｇ　Ｅが吊設されぬじＰＪ３．３Ｇに嵌
合包囲している。この関係によって部材２の変位が確実
に案内されることになる。

第４図はねし棒とこれに螺合する回転体からなるねし送
り機構を２組別々に配設しかつこれらを保持枠にて一体
的に保持する構成で、本発明の基本的な構成に類するも
のでもある。第３図と同様ｉ１図と同一符号で示される
ものは第１図の機能と同一であり第２図の場合と同様詳
細な説明は省略する。第４図では両部材が両ねじ棒３．
４Ｎの同−側一端に固定された例で、部材２Ｊが部材１
（床面）に対して上下動するジヤツキの例を示している
。しかもねし棒４Ｎはねし棒３とねし巻方向が同一であ
るがリードはねじ棒３より大きく設定されている。ねじ
棒４Ｎに螺合する歯車（ナツト）５Ｆは駆動歯車１０Ｆ
を介して回転駆動され歯車とは別個に回転制御される。

たとえば電動機９Ａは不可逆回転電動機でもよくあるい
は制御できる誘導電動機さらに同期電動機とする。した
がってたとえば歯車５が電動機９によって正回転され保
持枠１４が変位することに加えて歯車５Ｆの正回転によ
り結果的には部材２Ｊは大きな変位を生じる。

本発明の構成作動は以上詳述したとおりであるが、この
発明の応用は種々の分野に可能である。

たとえばきわめてＩｎ密で小物の製図機器としての伸縮
器あるいは拡大縮小器にもこの発明は応用可能である。

この場合電動機はステッピングモータ（パルスモータ）
を使用し歯車ねし棒は超精密仕上げによる小物で製作さ
れる。モしてモータをディジタル人力で回転制御し両部
材間を指標として使用するものである。また引張圧縮試
験機の負荷機構としても利用できる。

本発明はこのように広い分野において両部材間距離の伸
縮を行なう装置に適用できるものである。

（Ｇ）発明の効果 本発明の伸縮装置は以上詳述したとおりであるからつぎ
のような利点を有する。

この伸縮装置はねし送り機構を基本としておりしたがっ
て重量物の昇降装置として使用してもその重量物の昇降
は容易でありかつそれを所定位置にて容易に保持できる
。しかも従来のねじ送り機構に比較して倍以上の速度で
両部材間距離を伸縮できるという大きな特徴を有する。

しかも構成が簡略でありしたがって改障も生じにくく信
頼性が高いので手術台テーブルトップの昇降機構として
応用すれば手術台の性能を著しく向上させることかでき
る。しかも構成簡略であるから安価に製作でき経済的で
あるという利点も有する。１本のねじ棒あるいはポール
ねじの長さによる座屈強さの１’ｎＩＪＬ＋１ｇｒｂ−
１−ａ−ＩＪ＜ＬＩ’Ｔｂ４Ｑ／７５％ｔ＃ＪｍＦコ薯
＼〃りτノブＴメ；Ｔ’；ＴＮコにす゛る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成を示す縦断面図、第２図
は本発明を手術台の昇降機構として応用する場合のＶ＋
成を示す縦断面図、第３図、第４図は他の変形実施例を
示す図である。 １．２・・・部材、 ３．３Ｎ、４．４Ｎ・　・　・ねじ棒、５．５Ｇ、５Ｆ
・・・ナツト歯車、 ５Ｎ、８・　・・ナツト、　　６・　・　・歯車。 ９・・・電動機、　　１０、ＩＯＦ・・駆動歯車、１１
．１２・・・案内溝、 １１Ｅ、１２Ｅ、１４Ｅ・・・案内角筒、１３・・・軸
受機構、　　１４・・・保持枠、１４Ｔ・・・保持枠体
、　　１４Ｇ・・・係合部、ＧＥ・・・案内筒。 箭／図 Ｚ３辺

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸芯をたがいに平行にして配置された２本のねじ棒と、
   この両ねじ棒の一端部にそれぞれ固定配設された２個の
   部材と、この両部材と両ねじ棒をそれぞれ互いにねじ棒
   が非回転でかつねじ棒軸芯方向に相対的に変位可能に案
   内する案内機構と、前記両ねじ棒にそれぞれ螺合された
   ２個の回転体と、この両回転体を回転させるための回転
   駆動機構と、前記両回転体と回転駆動機構を前記ねじ棒
   軸芯方向に対し一体的にして変位可能に案内する案内機
   構とを備え、回転体が回転駆動されるとき前記両部材間
   のねじ棒軸芯方向距離が伸縮することを特徴とする伸縮
   装置。