KR102386620B1

KR102386620B1 - 승강대

Info

Publication number: KR102386620B1
Application number: KR1020207019143A
Authority: KR
Inventors: 잔쉰 오
Original assignee: 광저우 진신 퍼니처 코포레이션 리미티드
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2022-04-14
Also published as: CN109869455B; TWI730696B; JP7034510B2; WO2020199409A1; TW202037826A; KR20200117990A; JP2021520237A; CN109869455A

Abstract

본 발명은, 테이블면과, 테이블면의 아래쪽에 접속되는 에너지 전환 장치(30)와, 각부 유닛을 구비하는 승강 테이블로서, 상기 에너지 전환 장치(30)는, 탄성 포텐셜 에너지를 상기 테이블면을 상승시키기 위한 보조 에너지로 전환하고, 토션 스프링(31)과, 중심축(33)과, 변속기(32)를 구비하고, 상기 토션 스프링(31)의 제1 단은, 상기 변속기(32)의 입력 부재에 접속되고, 상기 중심축(33)은, 상기 변속기(32)의 출력 부재에 접속되고, 상기 입력 부재의 회전수는, 상기 출력 부재의 회전수보다 작고, 상기 각부 유닛은, 상기 중심축(33)에 접속되고, 상기 중심축(33)의 정회전 또는 역회전하는 동안, 상기 각부 유닛이 단축 또는 신장되어 상기 테이블면을 하강 또는 상승시키는 승강대를 제공하고 있다. 본 발명의 승강대에 의하면, 테이블면이 상승하는 전과정에 있어서, 토션 스프링이 축적된 탄성 포텐셜 에너지가 완전히 해방되지 않으므로, 테이블면에 필요로 하는 작업자로부터의 외력이 작다.

Description

승강대

본 발명은, 2019년 4월 3일에 중국에 출원된, 명칭이 「승강대」, 출원 번호가 201910266765.2의 특허 출원의 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용을 인용하여 본 명세서에 포함된다.

본 발명은, 가구의 분야 또는 생산 작업 설비의 분야에 관한 것이며, 상세하게는, 높이가 변경 가능한 승강대에 관한 것이며, 상기 승강대는, 데스크, 의자, 작업대나 전시대 등으로 구현화할 수 있어, 가정용 가구, 사무실용 가구, 교학용 데스크와 의자나 생산용 작업대 등에 적용한다.

종래의 기술에서는, 승강대는, 통상, 작업자에 의한 수동 조작에 의해 테이블면의 높이가 변경되지만, 작업자의 작업의 부담을 저감시키기 위해, 승강대는, 에너지 저장 장치[이하, 단지 저(貯)에너지 장치라고도 함]를 구비해도 된다. 예를 들면, 저에너지 장치로서 토션 스프링을 사용한 승강대에서는, 토션 스프링을 회전시키고, 토션 스프링을 그 자체의 축 주위로 수회전 시킴으로써, 탄성 포텐셜 에너지를 축적하고, 그 후, 테이블면을 상승시킬 필요가 있는 경우, 토션 스프링에 탄성 포텐셜 에너지를 해방시킴으로써 테이블면을 상승시키기 위한 보조 에너지를 제공할 수 있다. 테이블면의 승강에 따라서, 토션 스프링의 탄성 포텐셜 에너지와 테이블면의 중력 포텐셜 에너지가 서로 전환된다.

만일, 승강대의 테이블면이 최저 위치(예를 들면, 지면으로부터 700㎜)로부터 최고 위치(예를 들면, 지면으로부터 1200㎜)까지 상승하는 최대 스트로크를 500㎜로 하면, 테이블면이 상승하는 전과정에 있어서, 토션 스프링은, 5회전할 필요가 있고, 즉 토션 스프링이 1회전할 때마다, 테이블면이 100㎜ 상승한다.

만일 토션 스프링의 토션 암 길이를 0.025m로 하면, 토션 스프링이 1회전할 때마다, 0.75 N·m의 토크가 필요해지므로, 즉 0.75 N·m의 탄성 포텐셜 에너지가 축적된다. 토션 스프링이 1회전하면, 이로써 발생한 토션력이 0.75 N·m/0.025m=30N이며, 토션 스프링이 2회전하면, 이로써, 발생한 토션력이 60N이다.

만일 테이블면의 총 하중(荷重; load)을 150N으로 하고, 이 테이블면을 최저 위치로부터 최고 위치까지 상승시키려고 한다. 토션 스프링을 5회전시켜 두면, 토션 스프링이 축적된 탄성 포텐셜 에너지는, 5×0.75 N·m=3.75 N·m이며, 토션 스프링이 외부에 작용하는 토션력은 150N이며, 이 토션력은, 테이블면의 총 하중과 균형을 이룬다. 이 때, 테이블면에 상방향의 초기 운동량을 부여하면, 테이블면을 상승시킬 수 있다.

테이블면이 100㎜ 상승하면, 토션 스프링이 1역회전(소정 방향과는 반대의 방향으로 회전)하고, 0.75 N·m의 포텐셜 에너지가 해방되고, 이 때, 토션 스프링이 축적된 포텐셜 에너지는, 3.75 N·m―0.75 N·m=3 N·m으로 저감되고, 대응하는 외부로의 토션력은, 3 N·m/0.025m= 120N으로 된다. 이 경우, 테이블면을 등속으로 상승시키기 위해서는, 작업자는, 별개로 테이블면에 30N의 상방향의 힘을 가할 필요가 있다.

이와 같이, 테이블면의 안정적인 상승을 확보하기 위해서는, 테이블면의 상승 중에, 작업자가 테이블면에 가하는 상방향의 힘(이하, 단지 외력이라고 함)을 게속 증가시킬 필요가 있다. 테이블면이 200㎜ 상승하면, 필요로 하는 외력이 60N이며, 테이블면이 400㎜ 상승하면, 필요로 하는 외력이 120N이다. 필요로 하는 외력이 계속 증가하므로, 작업자에게 큰 부담이 걸린다.

본 발명의 목적은, 상기 종래의 기술의 문제점을 극복하거나, 또는 적어도 저감시켜, 계속적이며 또한 안정적인 보조력을 제공할 수 있는 승강대를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 테이블면과, 테이블면의 아래쪽에 접속되는 에너지 전환 장치와, 각부(脚部) 유닛을 구비하는 승강대에 있어서,

상기 에너지 전환 장치는, 탄성 포텐셜 에너지를 상기 테이블면을 상승시키기 위한 보조 에너지로 전환하고, 토션 스프링과, 중심축과, 변속기를 구비하고, 상기 토션 스프링의 제1 단은, 상기 변속기의 입력 부재에 접속되고, 상기 중심축은, 상기 변속기의 출력 부재에 접속되고, 상기 입력 부재의 회전수는, 상기 출력 부재의 회전수보다 작고,

상기 각부 유닛은, 상기 중심축에 접속되고, 상기 중심축의 정회전 또는 역회전하는 동안, 상기 각부 유닛이 단축 또는 신장되어 상기 테이블면을 하강 또는 상승시키는 것을 특징으로 하는 승강대를 제공하고 있다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 변속기는, 링 기어(ring gear)와, 선 기어(sun gear)와, 복수의 유성 기어와, 캐리어(carrier)를 구비하는 유성 기어 변속기이며,

상기 링 기어가 고정되고, 상기 캐리어가 상기 입력 부재로서 상기 토션 스프링에 접속되고, 상기 선 기어가 상기 출력 부재로서 상기 중심축에 접속되고,

상기 토션 스프링은, 상기 중심축의 외주(外周)에 외측에 끼워지고, 상기 중심축과 동축(同軸)으로 설치되어 있다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 변속기는, 상기 입력 부재로서의 대기어와, 상기 출력 부재로서의 소기어를 구비하고, 상기 대기어와 상기 소기어의 회전축은, 동일선 상에 위치하지 않는다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 승강대는, 상기 테이블면에 고정되는 가로 빔을 더 포함하고, 상기 에너지 전환 장치는, 클러치와, 브레이크 포크와, 전달 유닛을 더 포함하고,

상기 클러치는, 상기 가로 빔에 고정되고, 상기 중심축은, 상기 클러치를 그 자체의 축 주위로 회전 가능하게 관통하고 있고,

상기 브레이크 포크는, 상기 중심축에 고정되고, 상기 클러치에 의해 선택적으로 잠김 또는 해방으로 될 수 있으며, 상기 브레이크 포크가 상기 클러치에 의해 잠김으로 되는 경우, 상기 중심축은, 회전 불가능하며, 상기 브레이크 포크가 상기 클러치에 의해 해방으로 되는 경우, 상기 중심축은, 그 자체의 축 주위로 회전 가능하며,

상기 전달 유닛은, 상기 토션 스프링의 제2 단에 접속되고, 상기 전달 유닛을 조작함으로써, 상기 토션 스프링의 상기 제2 단은, 상기 제1 단에 대하여 회전하고, 상기 토션 스프링은, 탄성 포텐셜 에너지를 축적한다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 각부 유닛은, 제1 각부와 제2 각부와 동기(同期) 승강 장치를 구비하고, 상기 제1 각부는, 상기 제2 각부의 축 방향을 따라 상기 제2 각부에 근접 또는 이격 가능하며,

상기 동기 승강 장치는,

장척형(長尺形)을 이루는 지지 프레임과,

상기 지지 프레임의 2개의 단부(端部)에 설치되는 2개의 전동 풀리(pully)와,

상기 2개의 전동 풀리에 의해 걸쳐져 상기 2개의 전동 풀리에 가로지르는 무단(無端) 전동 부재와,

상기 무단 전동 부재에 고정되는 동기 연결기를 구비하고,

상기 중심축은, 상기 무단 전동 부재에 접속되고, 상기 지지 프레임은, 상기 제1 각부에 고정적으로 접속되고, 상기 동기 연결기는, 제2 각부에 고정적으로 접속되어 있다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 제1 각부는, 상기 제2 각부의 외주로 외측에 끼워져 있다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 각부 유닛은 2개 있고, 각각 상기 에너지 전환 장치의 축 방향의 양측에 설치되어 있다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 에너지 전환 장치는, 상기 중심축의 단부에서 상기 중심축에 대하여 서로의 축 방향으로 이동 가능하게 끼워져 설치되어 있는 외측 단축(短軸)을 더 구비한다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 외측 단축과 상기 중심축의 접속부에는, 스프링이 설치되어 있고, 상기 스프링을 압압(押壓)함으로써, 외측 단축을 상기 중심축에 근접시킬 수 있다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 각부 유닛은, 압력 실린더를 더 포함하고, 상기 압력 실린더의 실린더 보디는, 상기 지지 프레임에 고정적으로 접속되고, 상기 압력 실린더의 피스톤 로드는, 상기 제2 각부에 고정적으로 접속되어 있다.

적어도 하나의 실시형태에서는, 상기 압력 실린더의 피스톤은, 상기 실린더 보디를 제1 챔버와 제2 챔버로 구획하고, 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버가 유체(流體) 연통되고, 상기 피스톤 로드는, 상기 제2 챔버로부터 상기 실린더 보디보다 연장되고,

상기 실린더 보디는, 축 방향에 있어서, 제1 영역과, 상기 제1 영역보다 상기 피스톤 로드의 연장단(延出端) 측에 위치하는 제2 영역으로 구획되고,

상기 제1 영역에 있어서, 상기 실린더 보디의 내경(內徑)은, 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로의 방향으로 서서히 커지고, 상기 제2 영역에 있어서, 상기 실린더 보디의 내경은, 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로의 방향으로 일정하다.

본 발명의 승강대에 의하면, 테이블면이 상승하는 전과정에 있어서, 토션 스프링이 축적된 탄성 포텐셜 에너지가 완전히 해방되지 않으므로, 테이블면에 필요로 하는 작업자로부터의 외력이 작다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 승강대의 본체부의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 에너지 전환 장치의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 3는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 변속기의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 변속기의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 동기 승강 장치의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 각부 유닛의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 각부 유닛과 가로 빔 유닛을 조립하는 일부의 구조를 나타낸 모식도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 압력 실린더의 구조를 나타낸 모식도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명한다. 이들의 구체적인 설명은, 당업자가 본 발명을 어떻게 실시할 것인지를 교시하기 위한 것에 지나지 않고, 본 발명의 모든 실시 가능한 형태를 망라하기 위한 것이 아니고, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것도 아닌 것을 이해해야 한다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하면서, 본 발명에 관한 승강대의 구체적인 구조 및 사용 방법을 설명한다.

본 실시형태의 승강대는, 테이블면(도시하지 않음)과, 테이블면의 아래쪽에 고정되는 중공(中空)의 가로 빔(10)과, 가로 빔(10)의 내강(內腔)에 수용되는 에너지 전환 장치(30)와, 가로 빔(10)의 양측에 고정되는 2개의 중공의 각부(20)와, 각부(20)의 내강에 수용되는 동기 승강 장치(40) 및 압력 실린더(50)를 구비한다.

에너지 전환 장치(30)는, 승강대의 승강 부분(승강 부분은 주로, 테이블면을 포함하고, 이하, 설명의 편의 상, 승강 부분에 언급할 때, 테이블면만으로 대체함)의 승강 중에, 제1 보조 에너지(제1 보조 동력)를 제공하기 위한 것이며, 에너지 전환 장치(30)에서의 저에너지 장치가 축적된 탄성 포텐셜 에너지는, 테이블면의 중력 포텐셜 에너지로 전환되어 작업자의 부담을 경감시킬 수 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 에너지 전환 장치(30)는, 토션 스프링(31)과, 변속기(32)와, 중심축(33)과, 외측 단축(34)과, 클러치(35)와, 브레이크 포크(36)와, 전달 유닛(37)을 구비한다.

클러치(35)는, 가로 빔(10)에 고정되고, 중심축(33)은, 클러치(35)를 관통하고, 또한 클러치(35)에 대하여 그 자체의 축 주위로 회전 가능하다. 브레이크 포크(36)는, 중심축(33)에 고정되고, 클러치 스위치(351)의 조작에 의해, 브레이크 포크(36)는, 클러치(35)에 의해 선택적으로 잠김 또는 해방된다. 브레이크 포크(36)가 클러치(35)에 의해 해방된 경우, 중심축(33)은, 순방향 또는 역방향으로 회전 가능하며, 브레이크 포크(36)가 클러치(35)에 의해 록된 경우, 중심축(33)은, 회전 불가능하다.

토션 스프링(31)은, 중심축(33)의 외주로 외측에 끼워지고, 토션 스프링(31)의 제1 단은, 변속기(32)를 통해 중심축(33)에 접속되고, 토션 스프링(31)의 제2 단은, 전달 유닛(37)에 접속되어 있다. 전달 유닛(37)은, 토션 스프링(31)이 그 자체의 축 주위로 회전하도록 외력을 토션 스프링(31)의 제2 단에 전달한다. 본 실시형태에서는, 전달 유닛(37)은 웜 기어 유닛이며, 전달 유닛(37)은, 핸들(371)에 접속되고, 핸들(371)의 회전축은, 토션 스프링(31)의 회전축에 수직이며, 작업자는, 핸들(371)을 회전시킴으로써 외력을 토션 스프링(31)에 전달시킬 수 있다. 가로 빔(10)의 벽에는, 지시 장치(372)가 추가로 설치되어 있고, 핸들(371)의 회전의 정도는, 지시 장치(372)에 의해 표시 가능하다. 지시 장치(372)는, 랙 앤 피니언 등의 전달 부재를 통해 핸들(371)에 연동(連動)하는 기계적 포인터라도 되고, 포토 센서 등으로 핸들(371)의 회전의 정도를 측정하는 디지털 다이얼이라도 된다. 작업자는, 지시 장치(372)를 통해 토션 스프링(31)이 축적하고 있는 에너지의 상대적인 크기를 알 수 있다.

토션 스프링(31)에 의한 탄성 포텐셜 에너지의 축적은, 다음과 같이 행해진다. 브레이크 포크(36)가 클러치(35)에 의해 록되도록 클러치 스위치(351)를 제어한 후에, 핸들(371)을 회전시킴으로써, 토션 스프링(31)의 제1 단이 고정되고, 제2 단이 회전한다.

토션 스프링(31)에 의한 탄성 포텐셜 에너지의 해방은, 다음과 같이 행해진다. 핸들(371)이 록되고, 토션 스프링(31)의 제2 단이 고정된 후에, 브레이크 포크(36)가 클러치(35)에 의해 해방되도록 클러치 스위치(351)를 제어함으로써, 토션 스프링(31)의 제1 단이 제2 단에 대하여 회전하고, 중심축(33)이 따라서 회전한다.

변속기(32)는, 토션 스프링(31)의 회전이 확대되어 중심축(33)에 전달되도록, 토션 스프링(31)과 중심축(33)과 접속한다. 후문(後文)로부터 알 수 있는 바와 같이, 테이블면이 일정한 거리만큼 승강하는 경우, 대응하는 중심축(33)의 회전 횟수가 일정하지만, 중심축(33)이 수회 회전해도 토션 스프링(31)이 작은 각도만큼 회전하면, 테이블면의 상승 중, 토션 스프링(31)의 탄성 포텐셜 에너지가 완전히 해방되지 않는다. 같은 상승 거리의 경우, 토션 스프링(31)의 탄성 포텐셜 에너지가 완전히 해방되는 조정 과정과 비교하여, 본 실시형태에서는, 토션 스프링(31)에 의한 보조력의 변화가 작으므로, 테이블면의 상승은 보다 안정되어, 작업자가 동적(動的)으로 가하는 외력은 보다 작다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하면서, 본 실시형태에 관한 변속기(32)의 구체적인 구조 및 작용을 설명한다. 가로 빔(10)의 내강의 공간을 절약하고, 중심축(33) 및 토션 스프링(31)의 위치 배치를 용이하게 하기 위해, 본 실시형태에서 사용되는 변속기(32)는, 유성 기어 변속기이다. 변속기(32)는, 캐리어(321)와, 선 기어(322)와, 3개의 유성 기어(323)와, 링 기어(324)와, 하우징(housing)(325)을 구비한다. 캐리어(321)는, 토션 스프링(31)의 제1 단에 고정되고, 유성 기어(323)는, 그 자체의 축 주위로 회전 가능하게 캐리어(321)에 고정되어 있다. 중심축(33)은, 선 기어(322)를 축 방향으로 관통하고, 또한 선 기어(322)에 대하여 상대 회전 불가능하게 접속되어 있다. 링 기어(324)의 외주는, 링 기어(324)가 하우징에 의해 고정되도록 하우징(325) 내의 돌기에 걸어맞춤 가능한 복수의 절결(切缺)을 구비한다.

변속기(32)의 동작 과정은, 토션 스프링(31)에 의한 탄성 포텐셜 에너지의 해방 과정에 대응한다. 이 과정에서는, 링 기어(324)가 움직이지 않고, 캐리어(321)가 능동적이며, 선 기어(322)가 수동적(受動的)이기 때문에, 캐리어(321)로부터 선 기어(322)에 대한 가속적인 전달 효과가 달성된다.

다음에, 캐리어(321)와 선 기어(322)와의 전달비[즉, 회전수(각속도; 角速度; angular velocity) 비]가 1: 10인 것을 예로, 본 발명에서 변속기(32)를 증설하는 장점을 설명한다. 여기서 검토하는 테이블면으로의 보조 지지는, 후문에 기재되는 실린더 유닛의 영향을 고려하지 않는다.

만일 토션 스프링(31)의 토션 암 길이를 0.025m로 하면, 토션 스프링(31)이 1회전할 때마다, 7.5 N·m의 토크가 필요하며, 즉 7.5 N·m의 포텐셜 에너지가 축적된다. 따라서, 토션 스프링(31)이 1회전할 때마다, 변속기(32)를 통해 중심축(33)에 전달되는 힘이 7.5 N·m/0.025m/10=30N이다.

500㎜ 상승할 필요가 있는, 하중이 150N의 테이블면에 대하여는, 만일 중심축(33)이 1회전할 때마다, 테이블면이 100㎜ 상승하는 것으로 한다. 초기 상태를 정의할 때, 토션 스프링(31)이 순방향으로 5회전하도록 미리 설정되고, 토션 스프링(31)이 축적된 탄성 포텐셜 에너지가 5×7.5 N·m=37.5 N·m이며, 변속기(32)를 통해 중심축(33)에 전달되는 힘이 37.5 N·m/0.025m/10=150N이다. 이 때, 토션 스프링(31)에 의해 테이블면에 주어지는 지지력은, 테이블면의 하중과 균형을 이루어, 테이블면에 작은 상방향의 초기 운동량을 부여함으로써, 테이블면을 상승시키는 것이 가능하다.

테이블면이 100㎜ 상승하면, 중심축(33)이 1회전하고, 토션 스프링(31)이 소정의 회전 방향과는 반대의 역방향으로 1/10(36°) 회전하고, 토션 스프링(31)이 해방하는 탄성 포텐셜 에너지는, 7.5 N·m×1/10=0.75 N·m이다. 이 때, 토션 스프링(31)이 축적된 탄성 포텐셜 에너지는, 37.5 N·m ―0.75 N·m=36.75 N·m으로 저감되고, 토션 스프링(31)이 변속기(32)를 통해 중심축(33)에 전달되는 힘은, 36.75 N·m/0.025m/10=147N으로 저감된다. 초기 상태와 비교하여, 토션 스프링(31)에 의해 테이블면에 주어지는 지지력은, 3N 저감된다. 이 때, 작업자가 테이블면에 3N의 상방향의 외력을 가하여, 테이블면을 등속으로 계속 상승시킬 수 있다.

이와 같이, 테이블면이 200㎜ 상승하면, 필요로 하는 외력이, 6N이며, 테이블면이 400㎜ 상승하면, 필요로 하는 외력이, 12N이다. 테이블면이 500㎜ 상승하면, 토션 스프링(31)이 역방향으로 합계 5/10(180°) 회전하고, 해방된 탄성 포텐셜 에너지가 3.75 N·m이며, 이 때, 토션 스프링(31)이 축적된 탄성 포텐셜 에너지는, 37.5 N·m―3.75 N·m=33.75 N·m으로 저감되고, 토션 스프링(31)이 변속기(32)를 통해 중심축(33)에 전달되는 힘은, 33.75 N·m/0.025m/10=135N으로 저감된다. 초기 상태와 비교하여, 토션 스프링(31)에 의해 테이블면에 주어지는 지지력은, 15N 밖에 저감되지 않는다.

따라서, 종래의 기술에서의 변속기(32)를 사용하고 있지 않은 발명과 비교하여, 테이블면이 500㎜ 상승하는 과정에 있어서, 작업자에 의해 가해지는 외력이 대폭 저감된다.

다음에, 도 5 내지 도 7을 참조하면서, 중심축(33)의 회전이 어떻게 테이블면의 승강을 실현하는지를 설명한다.

동기 승강 장치(40)는, 중심축(33)과 각부(20)와 접속된다. 동기 승강 장치(40)에 의해, 중심축(33)의 회전과 각부(20)의 신축(伸縮) 운동의 전환을 실현할 수 있을 뿐 아니라, 2개의 각부(20)가 동기하여 신축되는 것도 확보할 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 동기 승강 장치(40)는, 지지 프레임(41)과, 전동 체인(42)와, 동기 연결기(43)와, 위상 연결기(44)를 구비한다. 지지 프레임(41)은, 장척형을 이루고, 지지 프레임(41)의 양단에는, 위상 연결기(44)가 각각 접속되어 있고, 각각의 위상 연결기(44)는, 전동 풀리를 가진다. 무단의 전동 체인(42)은, 2개의 위상 연결기(44)의 전동 풀리에 가로걸쳐져 연장되어 있다. 동기 연결기(43)는, 전동 체인(42)에 고정되고, 전동 체인(42)의 정회전 및 역회전은, 동기 연결기(43)를 2개의 위상 연결기(44)의 사이에서 왕복 이동시킨다. 전동 체인(42)의 회전과 전동 풀리의 회전은 동기하고 있고, 전동 풀리의 회전은, 접속 링(441)의 회전을 구동하고, 접속 링(441)은, 중심축(33)에 대하여 상대 회전 불가능하게 접속 가능하므로, 중심축(33)의 회전과 동기 연결기(43)의 왕복 이동은, 서로 견제되어 있다.

도 6을 참조하면서, 동기 승강 장치(40)와 각부(20)와의 접속 관계를 설명한다. 각부(20)는, 서로 끼워져 설치되어 제1 각부(21) 및 제2 각부(22)를 포함하고, 제1 각부(21) 및 제2 각부(22)는, 서로 근접 또는 이격 가능하므로, 각부(20)의 단축 또는 신장(伸長)이 실현된다. 동기 승강 장치(40)의 지지 프레임(41)은, 제1 각부(21)에 고정적으로 접속되고, 동기 연결기(43)는, 제2 각부(22)에 고정적으로 접속되어 있다. 이로써, 제1 각부(21)와 제2 각부(22)와의 상대(相對) 위치가 변화하면, 지지 프레임(41)에서의 동기 연결기(43)의 위치도 변화되고, 동시에 접속 링(441)이 회전한다. 본 실시형태에서는, 제1 각부(21) 및 제2 각부(22)는, 서로 끼워 설치되어 있으므로, 제1 각부(21)와 제2 각부(22)와의 상대 이동 시에, 동기 연결기(43)와 위치 간섭하지 않도록, 제1 각부(21)는, 제2 각부(22)의 외주로 외측에 끼워져 있다.

다음에, 도 7을 참조하면서, 중심축(33)이 어떻게 위상 연결기(44)에 접속되는지를 설명한다. 본 실시형태의 가로 빔 유닛[가로 빔(10)과 에너지 전환 장치(30)를 구비함]과, 각부 유닛[각부(20)와 동기 승강 장치(40)와 후문에 추가로 설명하는 압력 실린더(50)를 구비함]은, 용이하게 착탈(着脫) 가능하므로, 승강대를 메이커로부터 고객 먼저 수송하는 과정에서 개별적으로 곤포(梱包), 수송하고, 물류 비용을 절약할 수 있다. 가로 빔 유닛과 각부 유닛의 착탈 가능은, 외측 단축(34) 및 스프링(341)에 의해 실현된다. 중심축(33)(도 6에서는 도시하지 않음)의 양단은, 중공 구조로 되고, 외측 단축(34)은, 중심축(33)의 단부의 내강 내에 감입(嵌入) 가능하면서 또한 중심축(33)에 대하여 상대 회전 불가능하게 접속되고, 예를 들면, 중심축(33)의 단부의 내강의 단면(斷面)과 외측 단축(34)의 단면은 모두, 육각형이다. 외측 단축(34)과 중심축(33)의 끼워맞춤부에는, 스프링(341)이 설치되어 있고, 자연 상태에서는, 스프링(341)은 원래의 길이를 유지하고, 외측 단축(34)은 연장(延出) 상태에 있다. 외측 단축(34)에 축 방향의 중심축(33) 측으로의 압력이 가해지면, 외측 단축(34)은, 중심축(33)의 내강에 또한 삽입할 수 있다. 외측 단축(34)의 단면 형상이, 위상 접속 링(441)의 환형(環形) 구멍의 단면 형상으로 적합한 것에 의해, 외측 단축(34)은 위상 접속 링(441) 내에 꼭 삽입하고, 또한 외측 단축(34) 및 위상 접속 링(441) 중 한쪽의 회전은, 다른 쪽을 같은 위상으로 회전시킬 수 있어, 양자의 회전의 위상이 서로 규제되고, 즉 양자가 상대 회전 불가능하게 접속되어 있다.

바람직하게는, 조립이 완료된 승강대의 2개의 각부(20) 사이의 거리[2개의 접속 링(441) 사이의 거리에 대략 같음]는, 자연 상태에서의 에너지 전환 장치(30)의 2개의 외측 단축(34)의 연장단 사이의 거리보다 작다. 이로써, 가로 빔 유닛 및 각부 유닛을 조립할 때, 외측 단축(34)은, 2개의 외측 단축(34)이 모두 대응하는 위상 접속 링(441) 내에 삽입할 때까지, 적어도 부분적으로 중심축(33)에 압입(押入)된다. 그 후, 스프링(341)의 탄성력에 의해 외측 단축(34)이 부분적으로 반발되어 중심축(33)으로부터 신출(伸出)하므로, 가로 빔 유닛과 각부 유닛의 조립 관계가 더욱 강해진다.

외측 단축(34)과 중심축(33)의 신축 가능한 조립이 전술한 바와 같이 외측 단축(34)을 중심축(33)의 내부에 끼워져 설치하는 형태에 한정되지 않는 것은, 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 중심축(33)이 부분적으로 외측 단축(34)의 내부에 삽입되도록, 중심축(33)에 접속되는 외측 단축(34)의 일단(一端)을 중공 구조로 해도 된다.

본 실시형태에 관한 압력 실린더(50)(도 8을 참조)는, 테이블면의 상승에 제2 보조 에너지(제2 보조 동력)를 제공한다. 본 실시형태에서는, 압력 실린더(50)는, 기압 실린더이며, 실린더 보디(51) 내에는, 고압 질소가 충전되어 있다. 실린더 보디(51)는, 지지 프레임(41) 또는 제1 각부(21)에 고정적으로 접속되고, 피스톤 로드(52)는, 제2 각부(22)에 고정적으로 접속되어 있다. 테이블면의 상승 중, 피스톤 로드(52)는, 실린더 보디(51)로부터 계속 신출하여 보조 동력을 제공한다.

바람직하게는, 피스톤 로드(52)의 신출 중의 출력을 안정시키기 위해, 압력 실린더(50)의 내경을 특별히 설계한다. 왜냐하면, 피스톤 로드(52)가 실린더 보디(51)의 내부의 일정한 공간을 차지하고 있어 피스톤 로드(52)가 외부로 신출하는 과정에서, 실린더 보디(51)의 내부의 가스의 체적은, 서서히 커지고, 실린더 보디(51)의 내부의 기압은, 서서히 작아지기 때문이다. 피스톤(53)의 상하 2개의 표면의 표면적이 변함없는 경우, 피스톤 로드(52)가 외부로 신출하는 전과정에 있어서, 피스톤 로드(52)의 외부로의 출력은 서서히 작아지게 된다. 한편, 이하에 설명하는 바람직한 형태에서는, 실린더 보디(51)의 내경은 축 방향으로 변화되어 있고, 피스톤(53)의 이동 중에 그 상하 2개의 표면의 표면적도 대응적으로 변화한다.

이하, 도 8을 참조하면서, 이 바람직한 압력 실린더(50)의 구조를 설명한다.

실린더 보디(51)의 내부는, 피스톤(53)에 의해 축 방향으로 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)로 구획되어 있고, 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)가 유체 연통되어 있다.

실린더 보디(51)의 내경에 의해, 실린더 보디(51)는 축방향으로 2개의 영역으로 구획되어 있고, 피스톤 로드(52)의 신출 방향을 「상」이라고 정의하고、 제2 영역은、제1 영역의 상방에 위치한다. 실린더 보디(51)의 축 방향에서의 제1 영역으로부터 제2 영역으로의 방향으로, 제1 영역의 실린더 보디의 내경은, 서서히 커지고, 제2 영역의 실린더 보디의 내경은, 변함없다.

피스톤(53)은, 일정한 탄성을 가지고, 실린더 보디(51)의 내벽에 밀착하고, 실린더 보디의 내경의 변화에 맞추어 적절히 변형 가능하다. 피스톤 로드(52)가 실린더 보디(51)로부터 외부로 신출하는 과정에 있어서, 피스톤(53)이 제1 영역을 이동시킬 때, 피스톤(53)의 상하 2개의 표면[피스톤(53)의 제1 챔버(C1)를 향하는 표면은, 그 하면이며, 피스톤(53)의 제2 챔버(C2)를 향하는 표면은, 그 상면임]의 표면적의 차이 △S는, 서서히 작아지지만, 피스톤(53)이 제2 영역을 이동시킬 때, 피스톤(53)의 상하 2개의 표면의 표면적의 차이 △S'는, 변함없다. 도 8에서의 파선(破線) 부분은, 피스톤(53)의 이동 궤적에서의 복수의 위치를 나타내는 것이며, 표 1은, 상기 복수의 위치에서의 피스톤(53)의 상하 2개의 표면의 표면적의 차이를 나타내고 있다. 그리고, 실제의 응용에서는, 실린더 보디의 내경의 설계는, 피스톤 로드(52)의 받는 외력이나 실린더 내의 고압 질소의 물리적 상태, 장치 자체의 구조, 가스 밸브의 배치 등의 상황에 따라 행할 필요가 있다.

피스톤의 위치	하면의 직경/㎜	상면의 직경/㎜	피스톤 양측의 표면적의 차이/㎟
1	30.0000	30.0784	15.9275	△S
2	30.6667	30.7451	15.8455
3	31.3333	31.4118	15.7585
4	32.0000	32.0000	19.6250	△S'
5	32.0000	32.0000	19.6250
6	32.0000	32.0000	19.6250
7	32.0000	32.0000	19.6250

피스톤 로드(52)가 신출하는 전과정에 있어서, △S<△S'이며, 상기 표면적의 차이는, 상기 과정에서의 실린더 보디(51) 내의 기압차를 적절히 보상했기 때문에, 피스톤 로드(52)의 출력의 변화가 작아, 압력 실린더(50)에 의한 보조 동력이 안정적이다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여, 본 실시형태에 관한 승강대의 승강 동작 과정을 설명한다.

（１）승강대의 상승

초기 상태에서는, 클러치 스위치(351)가 접속 상태에 있고, 브레이크 포크(36)가 클러치(35)에 의해 록된다.

핸들(371)을 회전시킴으로써, 토션 스프링(31)은 순방향으로 회전하여 에너지를 축적하고, 지시 장치(372)의 눈금과 합쳐져, 토션 스프링(31)은, 테이블면의 총 하중에 적절한 탄성 포텐셜 에너지를 축적한다.

클러치 스위치(351)를 오프 상태로 한다. 브레이크 포크(36)가 클러치(35)의 록으로부터 해방되고, 토션 스프링(31)이 역방향으로 회전하여 탄성 포텐셜 에너지를 해방시키고, 변속기(32)를 통해 중심축(33) 및 양단의 외측 단축(34)을 회전시키고, 제1 보조 동력을 동기 승강 장치에 전달한다.

압력 실린더(50)에 의한 제2 보조 동력 및 상기 제1 보조 동력의 지지에 의해, 테이블면은, 부유(浮遊; floating) 상태에 가깝다. 이 때, 테이블면을 가볍게 들어올리고, 테이블면에 상방향의 초기 운동량을 부여하면, 압력 실린더(50)의 피스톤 로드(52)가 신출한다. 각부(20)가 신장하고[제1 각부(21)가 대략 등속으로 상승함], 양측의 제1 각부(21)의 상승이 동기한다.

테이블면의 상승 중, 작업자는, 테이블면의 이동 상태에 따라 테이블면에 일정한 인위적인 외력을 부여할 수 있다.

테이블면이 원하는 높이에 도달하면, 클러치 스위치(351)를 접속 상태로 하고, 브레이크 포크(36)는, 클러치(35)에 의해 록된다. 각부(20)의 신장 과정(즉, 테이블면의 상승 과정)이 종료되어, 승강대의 높이가 결정되고, 테이블면의 중력 포텐셜 에너지가 증가한다.

（2）승강대의 하강

클러치 스위치(351)를 오프 상태로 하고, 브레이크 포크(36)가 클러치(35)의 록로부터 해방되고, 중심축(33) 및 양단의 외측 단축(34)이 회전 가능한 상태에 있다.

테이블면을 가볍게 가압하여 테이블면에 하방향의 초기 운동량을 부여하고, 테이블면은 그 자체의 중력에 의해 하강한다. 테이블면의 하강 중, 중심축(33)은, 순방향으로 회전하고[승강대의 상승 중의 중심축(33) 및 토션 스프링(31)의 역방향의 회전에 대하여], 브레이크 포크(36) 및 토션 스프링(31)을 순방향으로 회전시키고, 토션 스프링(31)은, 에너지를 축적한다.

테이블면이 원하는 높이에 도달하면, 클러치 스위치(351)를 접속 상태로 하고, 브레이크 포크(36)가 클러치(35)에 의해 록되고, 하강 과정이 종료되고, 승강대의 높이가 결정되고, 테이블면의 중력 포텐셜 에너지가 토션 스프링(31)의 탄성 포텐셜 에너지로 전환된다.

본 발명은 적어도, 이하의 장점 중 1개를 가진다.

(i) 본 발명은 토션 스프링(31)을 사용하여, 승강대의 상승에 제1 보조 동력을 제공하고, 상기 보조 동력은 변속기(32)를 통해 중심축(33)에 전달되고, 또한 동기 승강 장치(40)에 전달된다. 변속기(32)는 힘이 미쳐 운동의 전달 중에, 레버와 같은 조정 작용을 완수하여, 토션 스프링(31)의 회전 각도를 크게 하여 중심축(33)에 전달함으로써, 테이블면이 상승하는 전과정에 있어서, 토션 스프링(31)이 축적된 탄성 포텐셜 에너지가 모두 해방되지 않는다.

(ii) 변속기(32)는, 유성 기어 전동 구조를 채용하고 있고, 토션 스프링(31)은, 변속기(32)의 입력 부재로서의 캐리어(321)에 접속되고, 중심축(33)은, 변속기(32)의 출력 부재로서의 선 기어(322)에 접속되어 있으므로, 토션 스프링(31)은, 중심축(33)의 외주로 외측에 끼워지고, 또한 중심축(33)과 동축으로 배치 가능한 동시에, 중심축(33)은, 변속기(32)를 축 방향으로 관통 가능하며, 가로 빔(10)의 내강의 공간을 절약할 수 있다.

(iii) 동기 승강 장치(40)가 에너지 전환 장치(30)에 접속됨으로써, 중심축(33)의 회전과 각부(20)의 신축 운동의 사이의 전달이 실현될뿐 아니라, 쌍을 이루어 설치되는 각부(20)의 동기 신축도 확보된다.

(iｖ) 외측 단축(34)과 중심축(33)은 축 방향으로 일정한 거리만큼 상대 이동 가능하므로, 동기 승강 장치(40)와 에너지 전환 장치(30)와의 착탈이 용이하게 된다. 메이커는 보관, 물류 비용 등을 고려하여, 각부 유닛, 가로 빔 유닛 및 승강대의 테이블면을 각각 별개로 제조하고, 개별적으로 곤포하고, 승강대의 전체적인 조립 과정을 소비자에게 맡길 수가 있다.

물론, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않는 한, 당업자는 본 발명의 교시에 의해 본 발명의 상기 실시형태에 각종 변형을 가할 수 있다. 예를 들면, 다음과 같이 변형된다.

(i) 본 발명의 승강대에 의하면, 제2 보조 동력을 제공하기 위한 압력 실린더(50)를 이용하지 않아도 되고, 즉 압력 실린더(50)의 배치를 생략할 수 있다. 압력 실린더(50)를 사용하여 제2 보조 동력을 제공하는 경우, 실린더 보디의 내경이 축 방향으로 균일한 일반적인 압력 실린더를 사용해도 된다.

(ii) 본 발명의 승강대에 의하면, 1개만(2개는 아님)의 각부(20)를 구비해도 되고, 이 경우, 각부(20)에 접속되는 동기 승강 장치(40)는, 중심축(33)의 회전을 전달하는 역할을 이루고 있다.

(iii) 변속기(32)는, 유성 기어 전동 구조를 사용하지는 않고, 일반적인 기어 전동 구조를 사용해도 되고, 예를 들면, 변속기(32) 내에 있어서, 대기어와 소기어가 맞물리는 전달 형태로서, 대기어와 소기어의 회전축이 동일선 상에 위치하지 않고, 이 경우, 토션 스프링(31)은, 입력 부재로서의 대기어에 접속되고, 중심축(33)은, 출력 부재로서의 소기어에 접속되어 있다. 유성 기어 변속기와 비교하여, 일반적인 변속기가 보다 큰 공간을 차지할지도 모르지만, 일반적인 변속기에서는, 부품의 정밀도로 대한 요구가 낮고, 전달비의 설정의 자유도가 더욱 높아, 유지보수하기 쉽다.

(iｖ) 전동 체인(42)은, 전동 벨트나 전동 로프 등의 다른 형태의 무단 전동 부재라도 된다.

10: 가로 빔
20: 각부
21: 제1 각부
22: 제2 각부
30: 에너지 전환 장치
31: 토션 스프링
32: 변속기
321: 캐리어
322: 선 기어
323: 유성 기어
324: 링 기어
325: 하우징
33: 중심축
34: 외측 단축
341: 스프링
35: 클러치
351: 클러치 스위치
36: 브레이크 포크
37: 전달 유닛
371: 핸들
372: 스케일
40: 동기 승강 장치
41: 지지 프레임
42: 전동 체인
43: 동기 연결기
44: 위상 연결기
441: 접속 링
50: 압력 실린더
51: 실린더 보디
52: 피스톤 로드
53: 피스톤

Claims

테이블면과, 상기 테이블면의 아래쪽에 접속되는 에너지 전환 장치(30)와, 각부(脚部) 유닛을 포함하는 승강대에 있어서,
상기 에너지 전환 장치(30)는, 탄성 포텐셜 에너지를 상기 테이블면을 상승시키기 위한 보조 에너지로 전환하고, 토션 스프링(31)과, 중심축(33)과, 변속기(32)를 구비하고,
상기 토션 스프링(31)의 제1 단은, 상기 변속기(32)의 입력 부재에 접속되고, 상기 중심축(33)은, 상기 변속기(32)의 출력 부재에 접속되고, 상기 입력 부재의 회전수는 상기 출력 부재의 회전수보다 작으며,
상기 각부 유닛은, 상기 중심축(33)에 접속되고, 상기 중심축(33)이 정회전 또는 역회전하는 동안 상기 각부 유닛이 단축 또는 신장되어 상기 테이블면을 하강 또는 상승시키는,
승강대.
제1항에 있어서,
상기 변속기(32)는, 링 기어(ring gear)(324)와, 선 기어(sun gear)(322)와, 복수의 유성 기어(planetary gear)(323)와, 캐리어(carrier)(321)를 구비하는 유성 기어 변속기이며,
상기 링 기어(324)가 고정되고, 상기 캐리어(321)가 상기 입력 부재로서 상기 토션 스프링(31)에 접속되며, 상기 선 기어(322)가 상기 출력 부재로서 상기 중심축(33)에 접속되고,
상기 토션 스프링(31)은, 상기 중심축(33)의 외주(外周)로 외측에 끼워지고, 상기 중심축(33)과 동축(同軸)으로 설치되어 있는, 승강대.
제1항에 있어서,
상기 변속기(32)는, 상기 입력 부재로서의 대기어와 상기 출력 부재로서의 소기어를 구비하고, 상기 대기어와 상기 소기어의 회전축은 동일선 상에 위치하지 않는, 승강대.
제1항에 있어서,
상기 승강대는 상기 테이블면에 고정되는 가로 빔(10)을 더 포함하고, 상기 에너지 전환 장치(30)는 클러치(35)와, 브레이크 포크(36)와, 전달 유닛(37)을 더 포함하고,
상기 클러치(35)는 상기 가로 빔(10)에 고정되고, 상기 중심축(33)은 상기 클러치(35)를 그 자체의 축 주위로 회전 가능하게 관통하고 있고,
상기 브레이크 포크(36)는, 상기 중심축(33)에 고정되고, 상기 클러치(35)에 의해 선택적으로 잠김 또는 해방으로 될 수 있으며,
상기 브레이크 포크(36)가 상기 클러치(35)에 의해 잠김으로 되는 경우, 상기 중심축(33)은 회전 불가능하며, 상기 브레이크 포크(36)가 상기 클러치(35)에 의해 해방으로 되는 경우, 상기 중심축(33)은 그 자체의 축 주위로 회전 가능하며,
상기 전달 유닛(37)은 상기 토션 스프링(31)의 제2 단에 접속되고, 상기 전달 유닛(37)을 조작하는 것에 의해, 상기 토션 스프링(31)의 상기 제2 단은 상기 제1 단에 대하여 회전하고 상기 토션 스프링(31)은 탄성 포텐셜 에너지를 축적하는, 승강대.
제1항에 있어서,
상기 각부 유닛은, 제1 각부(21)와, 제2 각부(22)와, 동기(同期) 승강 장치(40)를 구비하고, 상기 제1 각부(21)는 상기 제2 각부(22)의 축 방향을 따라 상기 제2 각부(22)에 근접 또는 이격 가능하며,
상기 동기 승강 장치(40)는,
장척형(長尺形)을 이루는 지지 프레임(41);
상기 지지 프레임(41)의 2개의 단부(端部)에 설치되는 2개의 전동 풀리(pully);
상기 2개의 전동 풀리에 의해 걸쳐서 상기 2개의 전동 풀리에 가로지르는 무단(無端) 전동 부재; 및
상기 무단 전동 부재에 고정되는 동기 연결기(43)
를 구비하고,
상기 중심축(33)은 상기 무단 전동 부재에 접속되고, 상기 지지 프레임(41)은 상기 제1 각부(21)에 고정적으로 접속되고, 상기 동기 연결기(43)는 상기 제2 각부(22)에 고정적으로 접속되어 있는, 승강대.
제5항에 있어서,
상기 제1 각부(21)는 상기 제2 각부(22)의 외주로 외측에 끼워져 있는, 승강대.
제1항에 있어서,
상기 에너지 전환 장치(30)는, 상기 중심축(33)의 단부에서 상기 중심축(33)에 대하여 서로의 축 방향으로 이동 가능하게 끼워져 설치되어 있는 외측 단축(短軸)(34)을 더 구비하는, 승강대.
제7항에 있어서,
상기 외측 단축(34)과 상기 중심축(33)의 접속부에는 스프링(341)이 설치되어 있고, 상기 스프링(341)을 압압(押壓)함으로써 외측 단축(34)을 상기 중심축(33)에 근접시킬 수 있는, 승강대.
제5항에 있어서,
상기 각부 유닛은 압력 실린더(50)를 더 구비하고, 상기 압력 실린더(50)의 실린더 보디(51)는 상기 지지 프레임(41)에 고정적으로 접속되고, 상기 압력 실린더(50)의 피스톤 로드(52)는 상기 제2 각부(22)에 고정적으로 접속되어 있는, 승강대.
제9항에 있어서,
상기 압력 실린더(50)의 피스톤(53)은 상기 실린더 보디(51)를 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)로 구획하고, 상기 제1 챔버(C1)와 상기 제2 챔버(C2)가 유체(流體) 연통되며, 상기 피스톤 로드(52)는 상기 제2 챔버(C2)로부터 상기 실린더 보디(51)보다도 연장되고,
상기 실린더 보디(51)는, 축 방향에서, 제1 영역과, 상기 제1 영역보다 상기 피스톤 로드(52)의 연장단(延出端) 측에 위치하는 제2 영역으로 구획되고,
상기 제1 영역에서, 상기 실린더 보디(51)의 내경(內徑)은, 상기 제1 챔버(C1)로부터 상기 제2 챔버(C2)로의 방향으로 서서히 커지고, 상기 제2 영역에서, 상기 실린더 보디(51)의 내경은, 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로의 방향으로 일정한, 승강대.