JPS62288768A - 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、引張圧装置として
は産業機械として使用されジヤツキや医療機λ（とじて
使用される手術台か挙げられる。

（Ｂ）従来の技術 たとえば、丁術台の場合架台（デープルトップ）をシ１
．降させる方式には種々のものが開発されているが、ね
じ棒とナツトとの組み合わせによるいわゆるねじ送り機
構方式のものか最も一般的に常用されている。この方式
は＋’Ｂ　１１に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打するからである。

しかしなから、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て長時間回転させる
必按かある。最近特に外科用Ｆ術台の場合テーブルトッ
プの）１．降は低い位置から高い位置までｎ（能な限り
大きい範囲で行なえることか望ましく、この範囲拡大か
求められている。そのためにねし送り機構方式に変えて
リンクを使用するパンタグラフ機構を利用するもの、油
圧シリンタなどを多数組み合わせた多段シリンダ機械を
利用したもの、さらにの、そして滑！１Ｌとワイヤ（ロ
ーブ）の組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
か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ｍ　Ｒｋ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ｉｉ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、ラック・ピニオン機構を基本とし
このラック・ピニオン機構を２段に組み合わせ、すなわ
ちピニオンの回転によって両ラック杆がたがいに反対方
向に作動するように組み合わせる。そして一方のラック
杆軸芯方向に相対的に変位できるように案内するための
案内機構を設ける。

（Ｅ）作用 一段側のラック・ピニオン機構がそれたけ多く昇降する
から二段側のラック杆は一段側のラック杆に対して倍の
変位が生じる。

（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で示し、ｌ、２は互い
の間隔（距ａｌｌ）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ラック杆で、
ラック杆３はその下端部に１部材１が固定されラック杆
４はその上端部に部材２が固定されている。部材２と一
体のラック杆４は固定壁６に形成された案内溝６Ｇに係
合され上下方向すなわちラック杆３．４の軸芯方向に案
内される。固定壁５にも同方向に案内溝５Ｇが形成され
、この案内溝５Ｇには保持枠７が係合部７Ｇによりラッ
ク杆３．４の長子軸芯方向に変位ｉ＋ｆ能に案内されて
いる。８はこの保持枠７に回転自在に軸支された回転軸
１１に取り付けられたピニオン歯車で、ラック杆３のラ
ック向が噛み合っている。９は保持枠７に保持された支
軸１２に回転自在に支持されたピニオン歯車で、支軸１
３に回転自在な中間南東１０を介してピニオン歯車８に
より回転駆動される。このピニオン（Ｑ　「ｌＬ　９は
ラック杆４のラック向に噛み合っている。支軸１３も保
持枠７に保持されている。ところでピニオン歯車８そし
て９は保持枠７上に設置された→逆回転電動機２０によ
って正逆回転の後方（紙面と垂直方向下方）に歯車１４
が固定されていてこの歯車１４には回転軸１６に固定さ
れた歯車１５がｌＩ！ｉみ合っている。この回転軸１６
も保持枠７に対して回転自在に軸支されていてさらにこ
の回転軸１６には歯車１５の後方にウオーム歯車１７が
固定されていてこのウオーム歯車１７が電動機２０の出
力軸に取り付けられたウオーム１９に噛み合っているの
である。

したがって、電動機２０の回転によってピニオン向Ｉｌ
’−８と９が同一回転方向に回転駆動されるがこのよう
な歯車系を構成したのはラック杆３．４側からの作用に
よってピニオンｌ′ｆｒ東８および９が回転駆動されな
いためで回転伝動系は不可逆になっているのである。ウ
オームとウオーム歯車の組み合わせがこの不可逆の機能
を発揮している。

１８は軸受機構を示す。

以１−の構成において、電動機２０の回転によるピニオ
ン歯車８が右回転したとする。回転数をＮとしピニオン
向【１（の歯数をＺとすると、ビニオン３が固定であり
、ピニオンｉ　＋ｐ−８は次式で示す距＠Ｌだけ上方へ
移動する。

Ｌ＝Ｚ−Ｎ ラック尚の１ピッチェ５１１Ｉｍとし回転数Ｎ　＝　ｌ
／４回転そして歯数Ｚ＝２０とすると距１ｉ１ｔＬ＝２
０ｘ１／４ｘ５＝２５ａｏｓとなる。

すなわち、保持枠７はビニオン歯車８のｔｉ方方向１褐
４ 方へ移動するということはビニオン歯車９自上方へ２５
ｍｍ移動することになる。そしてなお、このビニオン歯
車９が右方向に回転（Ｎ回転）するのであるからラック
杆４はビニオン歯車９に対し前述の距ａＩＬだけ上方へ
移動することになる。

したがって可動部材２は上方へ２Ｌだけ移動することに
なり増速変位することになる。この部材２の変位により
両部材１、２間の距離が伸長されるわけである。逆にビ
ニオン歯車８と９が逆転されると可動部材２は下方へ増
速変位され両部材１、２間距離は短縮される。

以上が本発明の基本的構成およびその作動原理であって
特徴とするところである。

本発明の伸縮機構は第１ン１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るが
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
合の好ましい一例として第２図を挙げることができる。

第２図はＬ衝合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ｌ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
ップに固定される部材となる。第２図において第１図と
同一の符合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
置として適用可能なるよう案内機構が変更されている点
である。この点は後述するとして他に若干穴なる点は１
１Ｔ動部材から包囲筒２Ｔが吊設されている点および保
持枠７Ｔか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。包囲Ｒ２Ｔは手
術台のコラムに相当する。作動原理は第１図と同一であ
り省略する。

さて、保持枠７Ｔには両側方に案内板７Ｅが一体的に形
成されている。保持枠７Ｔは第２図から明らかなとおり
箱形をなしておりその内方に前述の両車系が内設された
形となっている。第３図はこの保持枠７Ｔに歯車系がど
のように内設されているかその位置関係を明らかにする
図である。したかって第３図は第２図においてビニオン
歯車８の軸芯を通る水平面で切断しているがその切断ど
おりの断面では示していない。

２Ｂは可動側部材２から垂設した案内杆でラック杆４と
同等な部材として設けられていて保持枠体７Ｔの孔部７
Ｈを頁通し下方はたがいに連結杆ＲＴで連結されている
。これはこれら案内杆２Ｂと、ラック杆４で保持枠体７
Ｔの上下動案内を良好ならしめるためである。さらに第
２図に示すとおり保持枠体７Ｔをラック杆３が貫通する
部位ではアーム２１が傾設されていてその先端にローラ
２２が回転自在に保持されラック杆３にこのロー板７Ｅ
に対して案内杆２Ｂそして固定側部材１に立設された立
筒ｌＴが互いに係合して両部材の上下動が案内されるわ
けであるが、この案内は各部材に回転自在に保持され転
勤するローラＲ１〜Ｒ４により行なわれる。すなわち、
案内杆２Ｂの上方位に保持されたローラＲ１は案内板７
Ｅの内方【ｍを転勤し、案内板７Ｅの上方に保持された
ローラＲ２は案内杆２Ｂの外方面を転勤する。そして案
内板７Ｅの下方に保持されたローラＲ３はＮγ筒ＩＴの
内方面を転動し、立筒ＩＴの上方に保持されたローラＲ
４は案内板７Ｅの外方面を転勤する。

こわら各ローラＲ１〜Ｒ４と案内杆２Ｂ，案内板７Ｅそ
して立筒ＩＴとの関係は左右方向についてその一位のな
い案内であるかこの機構は紙面と！［直の方向にも設け
られていてあらゆる方向への一位がないよう１下に案内
される。

本発明の特徴は以上のとおりであるがこの特徴を備えた
変形例としては種々のものを挙げることその変形例を各
要素別にみるとつぎのとおりである。

（１）ラック杆の構造、形状、本数に関する変形ラック
杆は図示例では２本であるがビニオン歯車の個数に応じ
る３個以上にすることもできる。

ラック歯の両側に側板をつけてビニオン歯車側面を包囲
する形としてもよい。またラック杆に案内のためのロー
ラを回転自在に保持させてもよい。

ラック杆の両側にラック歯を形成して他のビニオン歯車
を噛み合わせる形としこれて案内を行なわせるようにし
てもよい。

（２）ピニオン歯１（ｔとその回転駆動機構し１示例は
ビニオン歯車を１個として構成し、第４図に示すように
各ラック杆３．４のラック歯にビニオン歯車８を噛み合
わせる形とし、２段ラックピニオンを構成するようにす
ることもできる。

ただこの場合は上下両部材１．２間の距離の変化はあま
り大きくはない。ラック歯形成長さを短くすることがで
きるまでである。両ビニオン市車８．９間の上下方向長
さはなるべく長くとる方が１−下部材１．２間距離の変
化を大きくすることができる。両ピニオン尚８．９間距
離が大きい場合その回転伝動方式としては（Ｑ　＋ｔＬ
　＆方式の外にチェーン方式やタイミングベルト方式な
どを採用してもよい。

（３）回転駆動機構の構成 ウオーム歯巾機構の介設は回転伝動系に不可逆（非可逆
）性をもたせる上で重要である。しかし回転伝動系に他
のロック機構なりブレーキ機構を設けることもできる。

さらにこれらの手段も有しない回転駆動機構であっても
ラック歯間にくさびなどを侵入させてロックするように
することもできる。ただこのくさび方式は手術台の場合
不利である。回転駆動源は油圧モータあるいはト動ハン
ドルでもよい。

（４）その他全体の構成 たがいの間隔（距Ｊｉｍ）を伸縮する両部材とラック杆
との関係であるが、両部材を両ラック杆の同一側一端部
に固定してもよい。第１図の構成をさらにもう一段加え
る２段形さらに加える３段形、４段形とすることもでき
る。

このようにいろいろの構成の変形例を挙げることができ
る。

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

たとえば、きわめて緒密で小物の製図用機器としての伸
縮器あるいは拡大縮小器にも本発明は応用可（１ヒであ
る。この場合′１ニ動機はステッピングモータ（パルス
モータ）を使用しくＱ　Ｌｔｔ、ねじ棒は超精密什トげ
による小物で製作される。モしてモータをデジタル人力
にて回転制御し両部材間を指標として使用するものであ
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−Ｌ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、ラック・ピニオン機構を２段て簡略な
構成にしてしかも従来のねし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故障も生じ
に〈〈イ３頼性が高いので１術台デープルトップの昇降
機構として応用すればＴ′−衝合の性能を著しく向上さ
せることができる。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。

【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ｆ−衝合の昇降機構として応用１−る
場合の構成を示す縦断面図、 第３図は第２図の断面図、 第４図は変形実施例を示す図である。 ｌ、２・・・部材、　　３．４・・・ラック杆、５．６
・・・固定壁、 ５Ｇ、６Ｇ・・・案内溝、　　７・・・保持枠、７Ｔ・
・・保持枠体、 ｌＯ・・・中間歯車、 １１．１６・・・回転軸、 １２．１３・・・支軸、 １４．１５・・・歯車、 １７・・・ウオーム歯車、 １９・・・ウオーム、 ２０・・・可逆回転電動機、 Ｒ１〜Ｒ３・・・ローラ、　　ＩＴ・・・立筒、２Ｂ・
・・案内杆、　　７Ｅ・・・案内板。 特許出願人　株式会社　島津製作所 第１回 第２（２１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長手方向軸芯をたがいに平行にして配置された２本のラ
   ック杆と、この両ラック杆の一端部にそれぞれ固定配置
   された２個の部材と、この両部材と両ラック杆をそれぞ
   れたがいに軸芯方向に相対的に変位可能に案内する案内
   機構と、前記ラック杆のラック歯に噛み合うピニオンと
   、このピニオン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ラック杆軸芯方向に対
   し一体的に変位可能に案内する案内機構とを備え、ピニ
   オンが回転駆動されるとき前記両部材間のラック杆軸芯
   方向距離が伸縮することを特徴とする伸縮装置。