본 발명은 상기와 같은 발명의 목적달성을 위한 수단으로서,
위치이동이 가능하도록 하부에 바퀴가 달린 프레임과, 환자의 등이 위치되는 등받이 시트가 접히도록 형성되어 프레임 상부에 얹혀지는 매트와, 상기 프레임에 일단이 힌지결합된 채로 상기 등받이 시트를 지지하는 아암 플레이트와, 상기 프레임에 그 중간부가 힌지결합된 채로 그 일단은 아암 프레이트의 중간부에 힌지결합되고 다른 일단은 외부에서 제공되는 힘에 의해서 직선이동되는 샤프트에 결합되는 링크를 포함하여 구성되는 침상에 있어서,
상기한 프레임에 고정장착되는 구동모터와; 상기 구동모터의 구동력을 벨트로써 전달받아 샤프트에 전달되도록 상기 샤프트의 내측단과 소정거리 떨어진 위치에 공전가능하도록 프레임에 고정장착되며, 내주연에 볼이 구비되어 볼 스크류의 직선운동을 유도하는 볼 너트를 포함하는 볼 너트 유니트와; 일단은 상기한 샤프트와 접속되며 그 외주연은 상기 볼 너트의 내주연에 조립되는 볼 스크류와; 전원부의 전원을 인가받아 상기 구동모터의 동작을 단속하기 위한 스위치를 포함하는 작동제어부;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기한 볼 너트 유니트는 상기한 볼 너트 유니트는 상기한 프레임에 스핀들 브라켓으로써 고정장착되며 그 내부는 원통형의 공간이 마련된 스핀들 하우징과, 외주연에는 타이밍 벨트가 걸리기 위한 벨트 홈이 형성되고 그 내주연에는 볼 스크류의 도중이 통과되도록 관통공이 형성된 피동 타이밍 풀리와, 상기 피동 타이밍 풀리와 볼트로써 고정되는 원판형상의 인너 커버와, 일측은 상기한 인너 커버와 볼트로써 결합되고 타측은 볼 너트의 외측에 결합되는 스핀들과, 상기한 스핀들의 외주연과 상기한 스핀들 하우징의 내주연 사이에 개재되는 볼 베어링 및 스러스트 베어링과, 상기한 인너 커버의 외측에 위치된 채로 볼트로써 스핀들 하우징의 외측단에 고정장착되는 아웃터 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 침상의 각도조절장치의 구성 및 그 작동에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 각도조절장치가 적용된 침상의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 각도조절장치의 요부를 확대도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 의한 볼 너트 유니트를 확대단면한 상태의 도면이고, 도 4는 본 발명에 의해 의해 볼 스크류가 동작된 상태의 도면이며, 도 5는 본 발명이 적용된 침상의 작동상태를 보인 도면이다.
도면 중에 표시되는 도면부호 10은 본 발명에 의한 각도조절장치가 적용된 침상을 지시하는 것이고, 도면부호 30은 본 발명에 의한 각도조절장치를 지시하는 것이다.
상기한 침상(10)은 종래기술에 의한 침상에서와 마찬가지로 프레임(11)이 사각형상의 철재로 구성되고, 상기 프레임(11)의 상부에는 환자가 누을 경우에 등이 위치되는 등받이 시트(21)가 절곡가능하도록 형성된 매트(20)가 설치된다. 또한, 상기한 등받이 시트(21)의 하부측에는 프레임(11)에 일단이 힌지결합된 아암 플레이트(31)가 형성된다.
한편, 아암 플레이트(31)의 중간부에 일단이 힌지결합되고 그 도중은 프레임(11)에 힌지결합된 채로 샤프트(35)의 직선운동력을 아암 플레이트(31)의 각운동력 으로 변환시켜 주기 위한 링크(32)가 구비된다.
그리고 상기한 링크(32)에 각운동력을 가해주기 위한 샤프트(35)의 일측에는 사용자의 스위치(62) 조작에 따른 구동모터(70)의 회전력을 볼 너트 유니트(40)에 의해서 전달받을 수 있도록 볼 스크류(50)가 형성된다. 샤프트(35)는 전체가 볼 스크류로 형성될 수도 있으며, 샤프트(35)의 일부가 볼 스크류로 형성될 수도 있으며, 샤프트(35)는 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 도면에서와 같이 별도로 제작된 볼 스크류(50)와 유니버설 조인트(36) 등의 축연결수단에 의해서 연결된 상태로 형성될 수도 있는 것이다.
유니버설 조인트(36)를 이용하여 샤프트(35)와 볼 스크류(50)를 연결하는 이유는 상기한 링크(32)를 통해서 전달되는 하중 등에 의해서 볼 스크류(50)의 진직도가 변화되지 않도록 하고 매트(20)의 위치가 어느정도 꺼진 상태가 되더라도 샤프트(35) 및 볼 스크류(50)가 정상작동될 수 있도록 하기 위한 것이다.
한편, 상기한 샤프트(35) 및 볼 스크류(50)는 프레임(11)에 볼트 등으로 고정장착된 블럭 브라켓(37)에 볼 부싱 블럭(38)을 매개로 직선이동이 가능하도록 장착된다.
상기한 샤프트(35)의 도중에 일단이 조립되는 링크(32)에는 샤프트(35)의 직선운동력이 힌지점을 기준으로 하는 링크(32)의 각운동력으로 변환되는 과정에서 샤프트(35)의 직선운동이 보장되도록 하기 위한 장공형상의 슬롯(33)이 형성된다. 이 슬롯(33)은 샤프트(35)의 도중에 고정장착된 힌지 핀(34)의 안내를 받으며 링크(32)에 힘을 전달하여 링크(32)가 힌지점을 기준으로 각운동할 수 있도록 하는 것이다.
한편, 상기한 구동 모터(70)의 회전운동력을 상기한 샤프트(35) 및 볼 스크류(50)의 직선운동력으로 변환시켜주기 위한 볼 너트 유니트(40)가 볼 스크류(50)의 일측 끝단부 위치의 프레임(11)에 고정장착된다.
볼 너트 유니트(40)의 지지를 위하여 프레임(11)의 일측으로 스핀들 브라켓(39)이 연장되어 고장장착되고, 이 스핀들 브라켓(39)의 일측으로 볼 스크류(50)이 일단이 수용되는 스핀들 하우징(41)이 볼트 등에 의해서 조립된다. 볼 너트 유니트(40)의 스핀들 하우징(41)은 일측면이 개방되고 내부에 원통형상의 조립 및 작동공간이 구비된 채로 형성되는데, 개방된 일측은 인너 커버(42)와 아웃터 커버(43)의 조립에 의해서 닫히도록 구성된다.
인너 커버(42) 및 아웃터 커버(43)에 의해서 개방면이 닫혀진 스핀들 하우징(41)의 일측으로는 볼 스크류(50)의 일단이 지날 수 있도록 중앙에 관통공을 가진 피동 타이밍 풀리(44)가 상기 인너 커버(42)와 일체로 회전가능하도록 장착된다.
상기한 피동 타이밍 풀리(44)는 상기한 스핀들 브라켓(39)의 하측에 고정장착된 구동모터(70)의 구동력을 전달하는 구동 타이밍 풀리(71)와 대응되는 위치에 위치되고, 상기 구동 타이밍 풀리(71)와 피동 타이밍 풀리(44)는 타이밍 벨트(76)로써 그 외주연이 연결된다. 구동 모터(70)와 구동 타이밍 풀리(71) 사이에는 구동 모터(70)의 회전속도를 감속하여 구동 타이밍 풀리(71)에 전달하기 위한 기어 박스(72)가 마련되므로서, 상기한 볼 스크류(50)의 직진운동을 안내하기 위한 볼 너트(52)의 회전속도는 20RPM 내외에서 설정된다.
특히, 상기한 피동 타이밍 풀리(44)의 일측에는 전달되는 토오크가 설정치 이상보다 높을 경우에는 회전력의 전달을 차단하도록 설계된 토오크 리미트(45)가 장착된다. 이 토오크 리미트(45)는 시중에 공급되는 여러 종류들 중에서 하나가 선택되어 사용될 수 있다. 구동 모터(70) 측에서는 정격 토오크가 전달되지만 상기한 피동 타이밍 풀리(44)에 가해지는 토오크는 일정하지 않고 변하게 되는 원인으로는 볼 스크류(50)와 볼 너트(52) 사이에 이물질이 끼게 되어 과부하가 걸리게 되는 현상 등이 있는데, 이때 상기 토오크 리미트(45)가 작동하여 피동 타이밍 풀리(44)가 공회전하도록 하므로서 구동 모터(70)의 회전동력이 인너 커버(42)에 전달되지 않도록 차단하게 된다.
그리고 상기한 피동 타이밍 풀리(44)와 토오크 리미트(45)를 통해 볼트로써 장착되어 피동 타이밍 풀리(44)와 함께 회전되도록 장착된 인너 커버(42)의 내측으로는 원통형상의 스핀들(47)이 볼트로써 고정장착된다. 토오크 리미트(45)의 중앙부에는 볼 스크류(50)의 일측단이 그 축방향으로 이동될 수 있도록 하기 위한 관통공(46)이 관통형성된다.
스핀들(47)의 내주연에는 상기한 볼 스크류(50)의 규격에 따른 볼 너트(52)가 위치되는데, 스핀들(47)의 회전력을 전달받을 수 있도록 볼 너트(52)의 일측은 스핀들(47)의 일측에 볼트로써 고정장착된다.
상기한 볼 너트 유니트(40)가 정상적으로 동작될 경우에는 상기 피동 타이밍 풀리(44), 토오크 리미트(45), 인너 커버(42), 스핀들(47), 볼 너트(52)는 볼트 등의 조립수단에 의해서 함께 회전되도록 구성되는 것이다. 다만, 상기한 토오크 리미트(45)에 설정된 토오크 이상이 걸리게 되는 경우에만 상기한 피동 타이밍 풀리(44)의 동력이 토오크 리미트(45)에 의해서 인너 커버(42)에 전달되는 것이 차단되는 것이다. 즉, 볼 스크류(50)와 볼 너트(52) 사이에 이물질이 끼여 볼 너트 유니트(40)가 정상적으로 동작하지 않게 될 때에는 피동 타이밍 풀리(44)는 구동 모터(70)로부터 전달되는 정격 토오크의 힘으로 회전하려고 하는데 반해, 인너 커버(42)는 볼 스크류(50)와 볼 너트(52) 사이에 끼인 이물질에 의해 정상적으로 회전하지 못하게 되며, 이로 인해 토오크 리미트(45)에는 설정된 토오크보다 큰 힘이 걸리게 되는데, 이와 같이 볼 스크류(50)와 볼 너트(52) 사이에 이물질이 끼이므로 해서 설정된 토오크 이상의 힘이 토오크 리미트(45)에 걸리게 되면 상기한 토오크 리미트(45)는 피동 타이밍 풀리(44)와 인너 커버(42)를 이완시켜 피동 타이밍 풀리(44)가 공회전하도록 하므로서 구동 모터(70)의 동력이 볼 너트(52)에 전달되는 것을 차단함과 동시에 구동 모터(70)에 과부하가 걸리게 되는 현상을 미연에 방지하게 된다.
스핀들(47)의 외주연과 스핀들 하우징(41)의 내주연 사이에는 스핀들(47) 및 볼 너트(52)가 회전되는 과정에서 마찰손실이 줄수 있도록 볼 베어링(48) 및 스러트스 베어링(49)이 장착된다. 상기 볼 베어링(48)과 스러스트 베어링(49) 사이에는 양 부재의 간격이 유지되도록 하기 위한 스페이스(54)가 개재된다.
그리고 상기한 구동 모터(70)는 스핀들 브라켓(39)에 모터 베이스(73)에 의해서 고정장착되는데, 상기한 모터 베이스(73)의 일측은 볼트로써 스핀들 브라켓(39)에 직접 고정장착되고, 다른 일측은 스핀들 브라켓(39)의 일측으로 연장형성된 텐션 브라켓(74)에 텐션 볼트(75)로써 고정장착된다.
한편, 상기한 볼 너트 유니트(40) 및 구동 모터(70)의 주변장치로 먼지 등의 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 커버(80)가 상기한 스핀들 브라켓(39)의 상하부에 그 상하단이 고정장착된다. 상기한 볼 너트(52)의 회전에 의해서 직선운동 되는 볼 스크류(50)는 샤프트(35)로부터 직선상으로 연장된 채로 볼 너트(52)의 안내를 받으며 그 길이방향으로 직선운동을 하게 되는데, 이 볼 스크류(50)의 끝단이 상기한 커버(80)에 부딪치지 않는 범위 내에서 상기 커버(80)의 크기 및 형상이 결정된다.
그리고 상기한 유니버설 조인트(36)로써 일단이 샤프트(35)와 축결합된 볼 스크류(50)의 부분부터 스핀들 브라켓(39)이 위치된 부분까지의 볼 스크류(50)에 먼지 등의 이물질이 끼이는 것을 방지하기 위한 스크류 커버(51)가 자바라 형식으로 씌워진다.
상기한 샤프트(35) 및 볼 스크류(50)의 직선이동의 범위를 제한하기 위한 근접 스위치(55,56)가 블럭 브라켓(37)의 일측으로 샤프트(35) 및 볼 스크류(50)의 길이방향을 따라 소정구간 연장형성된 스위치 브라켓(57)에 전후방에 소정간격을 두고 형성된다.
그리고 상기한 근접 스위치(55,56)에 위치가 감지되도록 하기 위한 스위치 도그(switch dog,58)가 상기한 샤프트(35)의 도중에 형성된다. 즉, 상기한 샤프트(35) 및 볼 스크류(50)가 정해진 스트로크 범위를 벗어나는 것을 방지하기 위해서 상기한 근접 스위치(55,56) 및 스위치 도그(58)가 형성되는 것이다.
상기한 구동 모터(70)는 정방향 회전 및 역방향 회전이 변환가능한 DC 모터가 사용되는 것이 바람직하다. 한편, 상기한 구동 모터(70)의 구동을 사용자가 임 의로 컨트롤하기 위한 스위치(62)를 포함한 작동제어부(60)가 마련된다. 상기한 스위치(62)에는 등받이 시트 상승용 스위치, 등받이 시트 하강용 스위치 등으로 구분형성될 수 있다. 상기한 구동 모터(70)는 밧데리의 전원으로도 사용가능한 것이나, AC전원이 입력되었을 경우에 DC전원으로 변환시켜주기 위한 DC변환기가 프레임의 일측에 마련될 수도 있다.
이상과 같이 구성된 각도조절장치가 적용된 침상의 사용상태를 이하에 간단히 설명한다.
침상(10)에 마련된 등받이 시트(21)의 각도를 세우거나 낮추는 것을 원할 때에 사용자는 해당 스위치를 누르게 된다.
스위치(62)의 조작에 의해서 전원이 인가되어 구동 모터(70)는 정방향 또는 역방향으로 회전하게 되고, 구동 모터(70)의 회전력은 기어 박스(72)를 통해서 감속된 후 구동 타이밍 풀리(71)와 피동 타이밍 풀리(44)를 연결하는 타이밍 벨트(76)에 의해서 상기한 볼 너트 유니트(40)에 전달된다. 이 과정에서 상기한 볼 너트(52) 및 볼 스크류(50)에 가해지는 토오크가 설정 토오크 이상일 경우에는 피동 타이밍 풀리(44)의 일측에 마련된 토오크 리미트(45)에 의해서 동력의 전달은 차단된다.
볼 스크류(50) 및 볼 너트(52)에 정상적인 토오크가 전달될 경우에는, 피동 타이밍 풀리(44)의 회전력이 토오크 리미트(45), 인너 커버(42), 스핀들(47) 등을 통하여 볼 너트(52)에 전달되어진다.
볼 너트(52)는 볼 베어링(48) 및 스러스트 베어링(49)을 매개로 스핀들 하우징(41) 내에서 위치는 고정된 채로 회전되므로서, 상기 볼 너트(52)와 결합된 볼 스크류(50)는 직선방향으로 이동하게 된다. 구동 모터(70)의 정방향 또는 역방향 회전에 따라서 상기 볼 스크류(50) 및 샤프트(35)의 이동방향이 정해진다.
볼 스크류(50) 및 샤프트(35)의 직선방향이동에 따라서 힌지 핀(34)으로써 샤프트(35)의 도중과 결합된 링크(32)가 프레임(11)에 고정된 힌지점을 기준으로 각운동을 하게 된다. 이 과정에서 상기 힌지 핀(34)의 도중은 링크(32)에 마련된 슬롯(33)에 끼워진 상태가 되므로서 링크(32)가 각운동을 하게 되더라도 샤프트(35)는 직선운동이 가능하게 된다. 즉, 아암 플레이트(31)에서 링크(32)를 통해 가해지는 하중에 의해서 상기한 샤프트(35)의 축중심이 흐트러지는 등의 현상이 방지된다.
링크(32)의 각운동으로 매트(20)의 등받이 시트(21)를 지지하는 아암 플레이트(31)는 구동 모터(70)의 정방향 또는 역방향 구동에 따라서 해당 방향으로 각운동하게 되면서 등받이 시트(21)의 각도를 조절하게 된다.
이러한 일련의 과정이 사용자가 침상에 누워있는 상태에서도 포터블 박스(61)에 마련된 스위치(62)의 조작만으로도 등받이 시트(21)이 각도조절이 가능하게 된다.
한편, 상기와 같이 구성된 침상의 각도조절장치(30)는 종래의 침상에도 필요 한 부품을 추가하거나 교체하는 방식으로 적용이 가능한 것이다.