(57)【要約】順次の各素子が次の素子に枢着されている一連の素子４１４と、これら一連の素子の少なくとも一部を収容するハウジング４００とを具え、一連の素子列の一方の端部がハウジングの出口４０４から自由に突出するようにしたアクチュエータ。素子４１４は、ハウジング出口４０４にいたる湾曲経路に沿うよう案内され、この湾曲経路に沿って駆動機構４１２により駆動されて出口から突出する素子列の長さが変化する。出口から突出する素子は、ほぼ堅固な自己支持コラム４４０をなすよう歯付きベルト４２６によって直線的に整列した状態に維持され、この歯付きベルト４２６は、ハウジング出口４０４から出ていく素子４１４に順次に掛合する。
2005517880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後続の素子に対して回転することができる一連の素子列と、
これら素子列の少なくとも一部分を収容し、素子列の一方の端部をハウジングの出口部から自由に突出できるようにし、素子を出口部にいたる非線形経路に沿って案内するハウジングと、
素子列をハウジングに対して駆動し、出口部から突出する素子の全長を変化させる素子駆動手段と、
出口部から突出する素子を直線的に整列するほぼ堅固なコラムとして維持する整列維持手段と
を具えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
前記整列維持手段は、可撓性であるがほぼ非弾性の歯付きベルトを有するものとして構成し、素子が回転してコラムと整列状態になるとき前記歯付きベルトが素子に順次に確実に掛合するようにした請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
素子列の一方の端縁に沿って素子を後続の素子に回動自在に連結し、反対側の端縁に沿ってベルトを素子に掛合させた請求項２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
素子を中空構造とし、駆動手段には、素子がハウジングを通過するとき素子の内部に位置する少なくとも１個のギヤを設け、このギヤが素子の内面に駆動するよう掛合し、素子の一方の側面に、ギヤホイールの支持手段が通過できる開口を設けた請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
各素子には螺旋ねじ孔を設け、素子が直線状に整列してコラムをなすとき螺旋ねじ孔の軸線がコラムの他の螺旋ねじ孔と同軸状になり、コラムに沿って連続した螺旋ねじ孔を形成するようにし、またギヤホイールは、コラムの螺旋ねじ孔の回転軸線に同軸状の回転軸線を有する駆動シャフトの遊端に配置したウォームギヤを有するものとし、ウォームギヤを常にコラムにおける少なくとも１個の素子に噛合させ、ウォームギヤの回転によりウォームギヤの回転方向に基づいてコラムの長さを増減できるようにし、各素子には駆動シャフトが通過できる側方開口を設け、素子が後続の素子に対して回転することによりコラムに集合または離散できるようにした請求項４記載のアクチュエータ。
【請求項６】
素子列は、直線状に整列したコラムに対するある角度範囲にわたりハウジングに対して相対回転できる入口ガイドからハウジングに進入するようにした請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
入口ガイドで素子にベルトが掛合し、入口ガイドに進入するに先立って素子が直線状に整列するように維持するようにした請求項２に直接的にもしくは間接的に従属する請求項６記載のアクチュエータ。
【請求項８】
アクチュエータには、さらに、入口ガイドおよび素子に掛合するスプロケットホイールを設けた請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
ベース部と、荷重支持部分と、荷重支持部分を移動する手段とを具え、この荷重支持部分移動手段を、請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載のアクチュエータを有するものとして構成したことを特徴とする荷重移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに関するものである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本発明アクチュエータは、後続の素子に対して回転することができる一連の素子列と、これら素子列の少なくとも一部分を収容し、素子列の一方の端部をハウジングの出口部から自由に突出できるようにし、素子を出口部にいたる非線形経路に沿って案内するハウジングと、素子列をハウジングに対して駆動し、出口部から突出する素子の全長を変化させる素子駆動手段と、出口部から突出する素子を直線的に整列するほぼ堅固な自己支持コラムとして維持する整列維持手段とを具えることを特徴とする
【発明を実施するための最良の形態】
【０００３】
本発明の一つの実施例としては、高さが調整自在なベッドの構造に適用する。ベッドの四隅もしくはその近傍に４個のアクチュエータを配置する場合、垂直方向に配列してベッドの脚として使用する突出素子の直線的に整列したコラムを、４個の素子セットを同期させて駆動することにより、ベッドを所望に応じて昇降することができる。代案として、ベッドの頭側又は脚側のみのアクチュエータを駆動することによって、ベッドを所望の傾斜状態にすることができる。さらに、素子が非線形経路に追従できる能力は、ベッドの脚の部分を形成しない素子をベッドのフレームに沿って水平に収容できるか、利用できるスペースに応じて他の任意の向きに収容することができることを意味する。しかし、本発明はこのような用途に限定されるものではない。
【０００４】
つぎに、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
【０００５】
以下の説明において、向きに関する表現、例えば、「頂部」、「底部」、「垂直方向」等は、図示する実施例の向きについて言及するものであり、使用中の向きを規定するものではない。
【実施例１】
【０００６】
アクチュエータは、互いにほぼ平行な１対の内側および外側の側壁１２Ａ，１２Ｂ（内側側壁１２Ａを部分的に切除して示す）と、これら側壁１２Ａ，１２Ｂの下側端縁を結合する底壁１４と、側壁１２Ａ，１２Ｂの上側端縁を結合する頂壁（図示せず）よりなる堅固なガイド１０を有する。ガイド１０は、したがって、ほぼ一定の矩形断面のトンネル状のハウジングといえる。ガイド１０は比較的長い直線状の入口部１６と、短い出口部１８とを有し、入口部と出口部との間で９０゜湾曲する。
【０００７】
ほぼ矩形形状をしているスチール製のブロック２０の形式のたがいに連なる堅固な素子の列を、張力を加えた可撓性スチールの細条２２によって密に整合させて保持し、この細条２２の一方の端部は端部ブロック２０Ａに固着し、他方の端部は反対側の端部ブロック２０Ｂに固着する。２個の端部ブロック２０Ａ，２０Ｂ間で、細条２２は、中間のブロック２０の互いに整列する垂直方向スロット２４に自由に通過する。若干のブロック２０を図１から省略してその下側構造がはっきりと見えるようにしてあることを理解されたい。実際は、ガイド１０における湾曲部を除いて、ブロック２０相互はすべて細条２２に沿って細条の張力によって密に対面掛合し、この張力はブロックに対して圧縮力を加える。
【０００８】
図示のように、張力細条２２により互いに保持された一連のブロック２０をガイド１０内に収容して、端部ブロック２０Ａが比較的長い直線状の入口部１６内に位置し、端部ブロック２０Ｂが出口部１８を越えてガイドの外側に位置するようにする。細条２２の長手方向に直交する垂直平面で見た各ブロック２０の断面は、ガイド１０の内部寸法よりも僅かに小さくし、ブロックがガイドに沿って前後にスムーズに移動できるようにする。
【０００９】
ブロックの内側端縁に沿って、各ブロック２０には前方に指向する垂直方向リブ２６Ａ（端部ブロック２０Ｂに向かう方向を前方とする）と、後方に指向する垂直方向溝２６Ｂとを設ける。これらリブおよび溝は、各ブロック２０のリブ２６Ａが後続の隣接ブロックにおける溝２６Ｂに掛合するよう互いに補完し合う表面を有する。このことにより、ブロックがガイド１０における９０゜湾曲部を通過するとき、互いにスムーズに回転することができ、これは湾曲部で、外側側壁１２Ｂに沿う距離を内側側壁１２Ａに沿う距離よりも長くして、ブロック２０の外側端縁がこの湾曲部で図１に示すように互いに分離しなければならないためである。さらに、スロット２６の内側端縁に曲率を付与し、ガイド１０の湾曲部でブロック２０と細条２２との間の摩擦を減少することができる。
【００１０】
端部ブロック２０Ａをガイド１０の出口部１８の方向に向かって押しやる場合には、出口から突出するブロックの数が多くなり、一方、端部ブロック２０Ａを出口部１８から離れる方向に引っ張る場合には、出口から突出するブロックの数が少なくなることは明らかであろう。ガイド１０の出口部１８から突出するブロック２０の全長は、比較的長い直線状の入口部１６におけるブロック２０Ａの位置によって決定される。
【００１１】
入口部１６におけるブロック２０Ａの位置の調整は、リードねじ３０を回転する電動モータ２８を有するリニアアクチュエータによって行う。モータ２８はガイド１０の入口端部に取り付け、リードねじ３０を入口部１６の中心に沿って軸線方向に通過させる。端部ブロック２０Ａを除く各ブロック２０は、十分大きな直径の中心孔３２を有し、リードねじが自由に通過できるようにしている。しかし、端部ブロック２０Ａは、ナットとして形成し、リードねじ３０がねじ掛合するようにしている。このようにして、リードねじ３０の回転方向に基づいて、端部ブロック２０Ａは、ガイドの出口部１８に向かう方向又は離れる方向に駆動し、出口部１８から突出するブロック２０の全長を変化させることができるようになる。
【００１２】
ブロック２０を互いに密着させ、またリブ２６Ａを隣接ブロックの溝２６Ｂに密着させようと維持する細条２２の張力によって、出口部１８から突出するブロック列は、ねじれたり、対面掛合がばらけるような回転を生じにくくなる。したがって、ブロックは、ほぼしっかりとした自己支持コラムとして直線状の整列状態を維持する。
【実施例２】
【００１３】
本発明の第２の実施例を図２〜図８に示す。この実施例は、駆動ハウジング４００を有し（図２、図４、図５参照）、この駆動ハウジング４００は、互いに対向する２個のハウジングハーフ４００Ａ，４００Ｂよりなり、このうちハウジングハーフ４００Ａの内側構造を図５に示す。ハウジングハーフ４００Ｂは、ハウジングハーフ４００Ａの鏡像的構造であり、２個のハーフを端縁４００Ｃ（図５参照）に沿って互いに固定し、図４に示す完全なハウジングを形成する。駆動ハウジング４００は、一方の側面における入口部４０２と、底面における出口部４０４を有する。駆動機構４００は、寸法および意図する荷重に応じて、アルミニウム又はプラスチック材料からの成形体、もしくはスチールの鋳造体とすることができる。
【００１４】
中空のトンネル状入口ガイド４０６（図２および図７参照）は、駆動ハウジングの入口部４０２に取り付ける。とくに、ガイド４０６は、円筒形の横方向孔４０８を有し、この横方向孔４０８は駆動ハウジング４００の互いに対向する大きな壁間に貫通する中空円筒形シャフト４１０が嵌合し、シャフト４１０の軸線の周りにガイド４０６全体が回転することができるようになる（図８参照）。駆動ハウジング４００は、いかに説明する駆動手段４１２を収容する。
【００１５】
プラスチック材料から成形した同一形状の堅固で中空の素子４１４の列を、素子列の一方の端縁４１６相互が、互いにほぼ平行な軸線４１８の周りに回転自在に連結する。この回転自在連結の目的のため、各素子４１４の前面に、先行する素子の後面におけるフランジ４２２（図３（ｂ）参照）を抱え込む１対の短いアーム４２０を設け、これらアームおよびフランジは互いに整列する孔４２４を有し、この孔４２４にスチール製枢着ピン（図示せず）を挿通する。これら枢着ピンによって各素子４１４は後続素子に対して回転することができ、したがって、各素子は、直線的に整列した形態をとることができるようになり、この整列状態では各素子は、後続の素子に対して全幅にわたり図２の頂部右側および底部における素子列のように整列掛合するか、もしくは、後に説明するように、ハウジング４００を通過する方向を転換することができるように外側端縁で隣接素子間が分離することができるようになる。ある構成部材、例えば、ハウジングハーフ４００Ｂおよび若干の素子４１４は図２から除外して示し、構造がより明確になるようにしていることを理解されたい。
【００１６】
回動自在に連結した素子４１４の列は、駆動ハウジング４００内に収容され、列の一方の端部は入口ガイド４０６内に位置し、列の他方の端部はハウジング４００の外部にあって出口４０４から突出する。列の２個の端部間で素子４１４の列は、入口ガイド４０６の角度位置に基づいて可変の角度にわたり湾曲する。
【００１７】
出口４０４から突出する素子４１４を、ほぼ堅固な自己支持コラム４４０として直線状に整列した状態に維持するため、可撓性であるが、ほぼ非弾性の歯付きベルト４２６を設ける。このベルトは、自動車におけるタイミングベルトに使用されるのと同一材料により形成する。ベルト４２６は、端部素子４１４Ａに鋲打ち又は溶接によって固定し、ベルトの歯４２８を、素子４１４の枢着ピン４１８とは反対側の端縁に沿って形成した対応の歯４３０（図３（ｂ）および図６参照）に掛合させる。ベルト４２６は、ハウジング４００に取り付けたローラ組立体４３２によって、出口から突出するコラムにわたり素子４１４との掛合を維持し、ローラ組立体４３２は、ベルト４２６を素子４１４との適正掛合状態に押し付ける２個のローラ４３４（図３参照）を有する。突出する素子のコラム全体にわたるベルトの歯４２８と素子の歯４３０との掛合は、素子相互が回動するのを阻止し、互いの密着状態を維持する。
【００１８】
各素子４１４は、螺旋ねじ孔４３６を有し、この螺旋ねじ孔の軸線は、素子が突出コラム４４０において互いに直線状に整列しているとき、コラム４４０における他の孔と同軸状になり、コラムの中心に沿う連続した螺旋ねじ孔を形成する。駆動手段４１２は、駆動シャフト４４２の遊端に設けたウォームギヤ４３８を有し、この駆動シャフト４４２の回転軸線はコラム４４０の孔の軸線と同軸状に配置する。ウォームギヤ４３８は、常に、コラム４４０における少なくとも１個の素子４１４に噛合し、ウォームギヤの回転にしたがって、ハウジング４００から退出させたり、ハウジング４００内に引き込んだりするよう素子を駆動し、これにより、ウォームギヤの回転方向に基づいてコラム４４０の長さを増減する。
【００１９】
孔４４８（図５参照）をへて通過するベルト４２６は、巻き取りスプール４４４に収納され、この巻き取りスプール４４４は、コイルばね（図示せず）によってベルト４２６が僅かな張力の下でスプール上に巻き取られるように維持する方向に回転するよう、図２の矢印で示すようにバイアスされる。突出するコラム４４０の長さが増大するとき、ベルト４２６は、コイルばねのバイアスに抗して素子がハウジング出口４０４から出るにつれて順次の素子４１４に掛合するようローラ組立体４３２が圧着する。コラム４４０の長さが減少するとき、ベルト４２６から素子４１４が離脱し、コイルばねによって巻き取りスプール４４４上に巻き取られる。ハウジング４００内のフィン状の素子４４６によって、ベルト４２６が素子４１４からしっかりと分離するのを確実にする。
【００２０】
ハウジング４００内で素子４１４は、入口部４０２から出口４０４に至る非線形の経路に沿って移動する。この経路は、出口４０４の近傍における真っ直ぐな第１ガイドレール４５０によって規定され、この第１ガイドレール４５０に対して部分的に円形形状に湾曲する第２ガイドレール４５２が連続し、この第２ガイドレール４５２の曲率中心は、シャフト４１０と同軸状にする。（ハウジングハーフ４００Ａ，４００Ｂは互いに鏡像関係の構造であるため、図５に示すガイドレール４５０，４５２は、反対側のハウジングハーフの内面にも重複して形成され、１対のガイドレールをなす。）各素子は、両側の各側面に沿う溝４５４を有し、これら溝４５４はハウジング４００のガイドレール４５０，４５２に掛合し、素子を入口部４０２と出口部４０４との間の所要の経路に沿って導く。１対の真っ直ぐなガイドレール４５０は、ベルト４２６が掛合および離脱するとき、ウォームギヤ４３８によって素子４１４に発生する旋回トルクに抗して、各素子４１４を真っ直ぐに維持する。
【００２１】
１対の湾曲したガイドレール４５２に追従して各素子４１４が隣接素子に対して回転してコラム４４０に集合又は離散することができるようにするため、各素子４１４には、とくに、図３（ｂ）に示すように、駆動シャフト４４２が通過できる側方開口４５６を設ける。開口４５６の幅は、ねじ孔４３６の周縁の少なくとも８０％が残存するようにすると好適である。
【００２２】
入口ガイド４０６にも、ガイドの長さにわたり連続的に延在する１対のガイドレール４５８を設ける。ガイド４０６の本体において、ガイドレールは、図７に点線で示すように真っ直ぐにするが、ガイドの前方の部分４５８Ａはシャフト４１０の軸線に同軸状の円弧状部分とする。部分４５８Ａの半径は、ガイド４５２の半径よりも僅かに小さくし、図２に示すように、駆動ハウジング４００に対する入口ガイド４０６の角度に基づくオーバーラップ量で、ガイド４５２が部分４５８Ａ上に乗り上がる。このようにして、ガイドの対４５０，４５２，４５８は素子４１４のための駆動ハウジングの出口４０４から入口ガイド４０６の後方端部にいたる連続したガイドを形成する。
【００２３】
図２に示す実施例では、シャフト４４２は、ギヤボックス４６２を介して電動モータ４６０によって駆動するが、他の任意の適当な装置を使用することもできる。例えば、シャフト４４２をベルト駆動とすることができる。上述したように、入口ガイド４０６は駆動ハウジング４００に対して回転自在にし、入口ガイドのコラム４４０に対する角度を可変とすることができる。図示の実施例において、この角度は、図８に示すように、６０゜と１８０との間で変化することができる。図８は、さらに、歯付きベルト４２６を巻き取りスプールに取り付けず、駆動ハウジング４００にゆるく巻き掛け、入口ガイド４０６からハウジング内に引き込まれる際に素子４１４に再掛合するようにした図２の実施例の変更例を示す。このポイントから、ベルトはガイド４０６内の素子４１４のすべてに沿って掛合し、ガイド４０６の遊端を越えて図８の（ａ）に示す端部素子４１４Ｂにいたるまで延在し、この端部素子４１４Ｂに固着する。このことにより、ガイド４０６に進入する前には直線状に整列した状態に維持されることが確実になる。
【実施例３】
【００２４】
本発明の第３の実施例を図９に示す。この実施例は、ハウジング４００内に配置した丸みのある歯４７１を有してシャフト４１０（図示せず）に同軸状のスプロケットホイール４７０を有する。スプロケットホイールの歯４７１は素子４１４の湾曲端縁部分４７２に掛合する。スプロケットホイール４７０は、素子４１４を介してウォームギヤ４８３によって間接的に駆動される。スプロケットホイールは、素子４１４と、ハウジング内のガイドレールと、入口ガイド（図示せず）との間の摩擦を減少するよう作用し、入口部４０２と出口部４０４との間の角度にわたり素子が回転するときに素子に対して案内力を付与する。案内レールは、スプロケットホイールと素子との間に接触が維持されるとともに、素子を確実に回転させる。スプロケットホイールによれば、素子とガイドレールとの間の摩擦による素子に対するいかなる背圧をも軽減し、素子はより自由に移動できる。
【００２５】
この実施例では、素子４１４は、駆動ハウジング４００内で螺旋経路に追随して出口部４０４から退出するポイントにいたることができる。
【００２６】
さらに、図２に示す実施例の変更例としてベルト４２６を完全に省くことができる。この場合、素子４１４はハウジング出口部４０４から退出するとき素子は相互に手動で固定することができる。例えば、端縁４１６（図１参照）とは反対側の端縁に沿って、素子には、図３（ｂ）に示すようなアーム４２０およびフランジ４２２と類似の互いに連結する形状部を設ける。このとき、各素子４１４がハウジング出口部４０４から退出して先行する素子に整列するとき、一方の素子のフランジが他方の素子のアーム間にはまり込み、このとき整列した孔内にピンを手動で挿入し、対面掛合状態にロックすることができる。同様に、素子をハウジング内に引き込む際には、ピンを一個ずつ取り外す。さらに、ピンを自動的に挿抜する機構を採用することもできる。
【００２７】
アクチュエータの使用において、駆動ハウジング４００をベッド又は他の装置のフレームに固着し、このために、持ち上げ動作又は他の機械的動作又はその双方の動作を必要とする。駆動ハウジング４００は、孔４６４にボルトを挿通することによってフレームに堅固に、また回転不能にボルト連結することができる。
【００２８】
代案として、駆動ハウジング４００は、単独のボルトを中空シャフト４１０に挿通することによってフレームに回転自在に固定することもできる。この場合の固定構成は、例えば、コラム４４０がベッドの脚を構成し、駆動ハウジングをベッドの側方フレームに固着する場合に好ましい。この場合、ベッドの頭側を脚側に対して昇降させ、側方フレームが傾斜させるとき、駆動ハウジング４００の回転によりベッドの脚を垂直状態に保持することができる。
【００２９】
用語「アクチュエータ」は、本発明装置を説明するのに使用したが、装置に「アクチュエータ」という用語を適用することができるものと理解されたい。
【００３０】
本発明は、本明細書に記載した実施例に限定されることなく、発明の範囲から逸脱することなく変更又は改変することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施例の一部切除した斜視図である。
【図２】本発明の第２実施例のある構成部材の下側の構造が見えるように取り外した側面図である。
【図３ａ】第２実施例の駆動機構の動作原理を示す線図的説明図である。
【図３ｂ】駆動機構の一部の斜視図である。
【図４】図２の駆動機構のハウジングの外観の斜視図である。
【図５】駆動機構のハウジングの一方のハーフの内側を示す斜視図であり、他方のハーフは図示した一方のハーフの鏡像形状である。
【図６】図２の実施例のリンク連結する素子のうちの１個の素子の斜視図である。
【図７】図２の実施例の回転自在の導入ガイドの斜視図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図２のアクチュエータの入口ガイドが種々の角度位置をとる状態の説明図である。
【図９】本発明の第３実施例のある構成部材の下側の構造が見えるように取り外した側面図である。
【図１】
2005517880.tif 000003
【図２】
2005517880.tif 000004
【図３（ａ）】
2005517880.tif 000005
【図３（ｂ）】
2005517880.tif 000006
【図４】
2005517880.tif 000007
【図５】
2005517880.tif 000008
【図６】
2005517880.tif 000009
【図７】
2005517880.tif 000010
【図８】
2005517880.tif 000011
2005517880.tif 000012
2005517880.tif 000013
【図９】
2005517880.tif 000014
【国際調査報告】
2005517880.tif 000015
2005517880.tif 000016
2005517880.tif 000017