(57)【要約】【課題】  多段のスライディング部材を有する伸縮ユニットを備え、最小の大きさで完全なストロークを得ることができる可撓性ネジ駆動式高さ調節装置を提供する。【解決手段】  ハウジング内部にサーボモータと、サーボモータと連結されて回転する駆動ギアと、駆動ギアと噛み合う従動ギアが備えられる。従動ギアの中心部には螺旋溝が形成され、この螺旋溝に係合してサーボモータの駆動により昇降し、一端はハウジングの一側面を介してハウジングの外部に延びる可撓性ネジが備えられる。所定方向に相互スライディング可能に結合する複数のスライディング部材を含む伸縮ユニットがハウジングに結合される。複数のスライディング部材のうち最初のスライディング部材はスライディング可能にハウジング内に位置し、最後のスライディング部材には可撓性ネジの他端が固定される。【選択図】      図２
2005195076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング；
前記ハウジング内に設けられたサーボモータ；
前記サーボモータと連結されて回転する駆動ギア；
前記駆動ギアと噛み合い、その中心部に螺旋溝が形成された従動ギア；
前記螺旋溝に係合して前記サーボモータの駆動により昇降する可撓性ネジ；及び
所定方向に相互にスライディング可能に結合する複数のスライディング部材を含み、前記可撓性ネジと連動して前記所定方向に伸縮可能な伸縮ユニットからなることを特徴とする可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項２】
前記可撓性ネジがコイルスプリングである、請求項１に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項３】
前記複数のスライディング部材のうちの最初のスライディング部材は前記ハウジング内にスライディング可能に位置し、
前記可撓性ネジは、その一端が前記ハウジングの外部に延び、その他端が前記複数のスライディング部材のうちの最終のスライディング部材に固定されている、請求項１に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項４】
前記複数のスライディング部材のそれぞれは上下端が開放されたパイプから構成され、
前記パイプは、最初のパイプから最終のパイプに向けて順次断面積が小さくなる、請求項３に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項５】
前記伸縮ユニットが完全に収縮されたとき、前記伸縮ユニットが前記ハウジング内に収容される、請求項４に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項６】
前記パイプは断面が円形である、請求項４に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項７】
前記パイプは断面が多角形である、請求項４に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項８】
前記伸縮ユニットがリング形状の複数のスライディング部材から構成され、
前記複数のスライディング部材のうち、前記最初のスライディング部材から前記最終より一つ前のスライディング部材のそれぞれには、それに隣接する次のスライディング部材に向かって延びる一つ以上の支持棒が形成され、
前記複数のスライディング部材のうち、前記最初のスライディング部材の次のスライディング部材から前記最終のスライディング部材のそれぞれには、それに隣接する一つ前のスライディング部材の前記支持棒が挿入される第１貫通穴が一つ以上形成されている、請求項３に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項９】
前記複数のスライディング部材のうち、前記最初のスライディング部材の次の次のスライディング部材から前記最終のスライディング部材のそれぞれには、それに隣接する一つ前のスライディング部材よりさらに前のスライディング部材に形成された前記支持棒が通過できる第２貫通穴が一つ以上形成されている、請求項８に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項１０】
前記支持棒は所定の直径を有する本体と、前記本体の下端において前記本体より大きい直径を有する拡張端とを有し、
前記第１貫通穴の直径は前記支持棒の本体の直径より大きくかつ前記拡張端の直径より小さく、
前記第２貫通穴の直径は前記拡張端の直径より大きい、請求項９に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【請求項１１】
前記ハウジングの内部に設置されて前記可撓性ネジの移動を案内する一つ以上のローラをさらに含む、請求項１に記載の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高さ調節装置に関し、より詳細には多段のスライディング部材を有する伸縮ユニットを備え、最小の大きさで完全なストロークを得ることができる可撓性ネジ駆動式高さ調節装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用装備、機械類、構造物または家庭用製品等には上下方向に伸縮が可能な高さ調節装置が備えられている。このような高さ調節装置の一例は米国特許番号第４，６８２，９３０号（特許文献１）に開示されており、同装置を図１を参照して説明する。
【０００３】
この高さ調節装置は図１に示すように、固定フレーム（１）に固定されたモータ（６）の駆動軸に駆動プーリ（３６）が設置されている。駆動プーリ（３６）はタイミングベルト（３２）を介して従動プーリ（３１）に連結され、これにより従動プーリ（３１）は固定フレーム（１）に対して回転可能に支持されている。
【０００４】
従動プーリ（３１）には、従動プーリ（３１）に対して軸方向への移動が可能なスプラインシャフト（３３）が挿入されている。スプラインシャフト（３３）はベアリングにより中間フレーム（７）に回転可能に支持されている。
【０００５】
固定フレーム（１）には第１ナット（４）が固定されており、第１ナット（４）には第１スクリュー（５）が回転しながら直線移動が可能なように結合されている。
【０００６】
中間フレーム（７）には第２ナット（８）がベアリングにより回転運動が可能なように設置されている。第２ナット（８）には第２スクリュー（９）が回転しながら直線移動が可能なように結合されており、第２スクリュー（９）は移送フレーム（１０）に回転可能に支持されている。
【０００７】
スプラインシャフト（３３）、第１スクリュー（５）、第２スクリュー（９）にはそれぞれプーリ（３４，１１，１２）が結合され、プーリ（３４，１１，１２）はタイミングベルト（３５）により相互に連結されている。
【０００８】
このように構成された従来の高さ調節装置においては、モータ（６）の駆動力は駆動プーリ（３６）、タイミングベルト（３２）、従動プーリ（３１）を介してスプラインシャフト（３３）を回転させ、スプラインシャフト（３３）の回転力は、これに結合されたプーリ（３４）とタイミングベルト（３５）により相互に連結されたプーリ（１１，１２）とを介して第１及び第２スクリュー（５，９）を同時に回転させる。これにより、第１及び第２スクリュー（５，９）は、それぞれ第１及び第２ナット（４，８）により回転と同時に直線移動することによって、移送フレーム（１０）に固定されたチャック（３）を所定の位置に移送させることができる。
【０００９】
しかし、このような従来の高さ調節装置は、中間フレーム（７）と移送フレーム（１０）とを上下移動させるために、ナット、スクリュー、スプラインシャフト、プーリ等の多くの構成要素が必要となり、このため２段以上のフレームを伸縮可能に備える場合にはその構造が複雑になる。したがって、全体の大きさ及び重量が増大するだけでなく、システムが作動する間に固定フレーム（１）に相当に大きな荷重がかかり、システムの作動安全性が低下するという問題がある。
【特許文献１】米国特許第４６８２９３０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためのものであり、したがって、本発明の目的は、多段のスライディング部材を有する伸縮ユニットの結合構造を単純化しながらも完全なストロークを安定的に得ることができるようにする可撓性ネジ駆動式高さ調節装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、伸縮ユニットの完全収縮時に、装置の大きさを最小化することができるようにする可撓性ネジ駆動式高さ調節装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明による可撓性ネジ駆動式高さ調節装置は、ハウジング；ハウジング内に設けられたサーボモータ；サーボモータと連結されて回転する駆動ギア；駆動ギアと噛み合い、その中心部に螺旋溝が形成された従動ギア；螺旋溝に係合してサーボモータの駆動により昇降する可撓性ネジ；及び所定方向に相互にスライディング可能に結合する複数のスライディング部材を含み、可撓性ネジと連動して前記所定方向に伸縮可能な伸縮ユニットからなる。
【００１３】
可撓性ネジはコイルスプリングから構成される。
【００１４】
複数のスライディング部材のうちの最初のスライディング部材はハウジング内にスライディング可能に位置し、可撓性ネジの一端がハウジングの外部に延び、その他端が複数のスライディング部材のうちの最終のスライディング部材に固定される。
【００１５】
スライディング部材は上下端が開放されたパイプで構成され、パイプは、最初のパイプから最終のパイプになるほど順次断面積が小さくなり、パイプの断面は円形又は多角形である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による可撓性ネジ駆動式高さ調節装置はモータと可撓性ネジとの結合構造、相互に隣接するスライディング部材間の結合構造及び作動が簡単であるので、装置の軽量化が可能であり、最大高さ対最小高さの比率を大きくとることができる効果がある。また、把持対象物の荷重によって適正な剛性を有するコイルスプリングからなる可撓性ネジを用いることにより、作動中の把持対象物の荷重による衝撃を緩和させて装置を保護し、装置の設置条件によってハウジングのいずれの方向にもベンディングして延びることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、添付図面を参照して、本発明の好適な実施態様を詳細に説明する。
【００１８】
図２及び図３はそれぞれ、本発明の第１実施例による可撓性ネジ駆動式高さ調節装置が完全に伸長した状態と完全に収縮した状態を示す断面図である。
【００１９】
図示するように、中空のハウジング（５０）は上端が閉鎖し下端が開放されており、その内部にはサーボモータ（６０）が支持フレーム（５２）により支持されて設置される。
【００２０】
下側に延びるサーボモータ（６０）の駆動軸（６２）には駆動ギア（６４）が結合しており、駆動ギア（６４）のブッシュ（６６）はベアリング（６８）により支持フレーム（５２）に回転可能に結合される。
【００２１】
ハウジング（５０）の内部には駆動ギア（６４）に噛み合う従動ギア（７４）が備えられ、従動ギア（７４）のブッシュ（７６）もまた、ベアリング（７８）により支持フレーム（５２）に回転可能に結合する。
【００２２】
ハウジング（５０）の開放端には伸長及び収縮が可能な複数のスライディング部材（８１，８２，８３，８４）から構成された伸縮ユニット（８０）が備えられる。本実施例において、スライディング部材は上下端が開放された中空のパイプから構成され、パイプの数は４個である。
【００２３】
詳細に説明すれば、伸縮ユニット（８０）はハウジング（５０）の内外部へ引出引込が可能に、ハウジング（５０）内に位置する最初、すなわち第１パイプ（８１）と、隣接する一つ前のパイプ内にそれぞれスライディング可能に挿入される第２、第３及び第４パイプ（８２，８３，８４）を含む。すなわち、第２パイプは第１パイプに、第３パイプは第２パイプに、第４パイプは第３パイプに収容される。このため、最初の第１パイプ（８１）から最終の第４パイプ（８４）になるに従いその断面積が順次小さくなるテレスコピック構造を有する。高さ調節装置の適用分野によってパイプの数は多様に変更可能である。
【００２４】
ハウジング（５０）の開放端にはその周に沿って離脱防止段（５４）が形成されるが、離脱防止段（５４）はハウジング（５０）の内側に所定長さで突出しており、第１パイプ（８１）の外周面に接触している。また、第１パイプ（８１）の上端外周面には係止突起（８１ａ）が突出して形成されてハウジング（５０）の離脱防止段（５４）と接触することにより、完全に伸長した時に第１パイプ（８１）がハウジング（５０）の外部に完全に離脱することを防止する。
【００２５】
同様に、第１パイプ（８１）の下端内周面及び第１パイプ（８１）内に挿入された第２パイプ（８２）の上端外周面にはそれぞれ離脱防止段（８１ｂ）と係止突起（８２ａ）が形成されている。即ち、各パイプは上端と下端にそれぞれ係止突起と離脱防止段を有している。
【００２６】
ただし、最下段の第４パイプ（８４）は上端外周面に係止突起（８４ａ）のみを有することになり、その下端には真空カップ（９２）のような対象物把持手段が結合する。
【００２７】
また、ハウジング（５０）の内部にはサーボモータ（６０）からの駆動力の伝達を受けて昇降して伸縮ユニット（８０）を伸長または収縮させるための可撓性ネジ（９０）が備えられる。
【００２８】
本実施例では可撓性ネジ（９０）として、所定の剛性を有するコイルスプリングが用いられる。
【００２９】
可撓性ネジ（９０）は伸縮ユニット（８０）の伸縮方向と同軸をなして配置され、従動ギア（７４）の中心部を貫通する。
【００３０】
従動ギア（７４）の中心部表面には可撓性ネジ（９０）の螺旋と対応する螺旋溝（図示せず）が形成される。
【００３１】
可撓性ネジ（９０）の一端はハウジング（５０）の一側面を通してハウジング（５０）の外部に延び、他端は最下段（最終）の第４パイプ（８４）の底面に固定される。この時、可撓性ネジ（９０）の円滑な移動のために、可撓性ネジ（９０）のベンディングする部分をガイドする一つ以上のローラ（９４）がハウジング（５０）の内部に設置される。
【００３２】
従動ギア（７４）が正逆回転すると、従動ギア（７４）の中心部に形成された螺旋溝により可撓性ネジ（９０）は下降または上昇するが、この時、最下段の第４パイプ（８４）に他端が固定された可撓性ネジ（９０）は回転運動が拘束されなければならない。これはパイプ（８１，８２，８３，８４）と可撓性ネジ（９０）が共に回転可能であるとすると、可撓性ネジ（９０）が上下に移動しなくなったり移動性が顕著に低下するからである。
【００３３】
このため、パイプ（８１，８２，８３，８４）は回転を制限する構成を有するべきであるが、パイプ（８１，８２，８３，８４）が円筒形の場合には各パイプの外面にパイプの伸縮方向に長く形成された溝（図示せず）と、各パイプの上側に隣接したパイプの内面に前記溝と対応して形成された回転防止突起（図示せず）とを含むことにより、各パイプ間のスライディング移動は許容されるが、相対回転運動は制限される構成を有する。このような相対回転制限構造は既に公知の技術であり、他の変形例が本発明の高さ調節装置に適用され得ることはもちろんである。
【００３４】
また、パイプ（８１，８２，８３，８４）の断面が多角形の場合には、その形状自体によりパイプ間の相対回転が制限されるので、溝と回転防止突起のような別途の相対回転制限構造は必要がない。
【００３５】
上述した通り、スプリングからなる可撓性ネジ（９０）は、把持対象物の荷重を考慮して適正な剛性を有するもので選択されなければならず、作動中に把持対象物の荷重による衝撃を緩和させて装置を保護するように機能する。また、可撓性ネジ（９０）はベンディングが可能であるので、装置の設置条件によってハウジング（５０）のいずれの方向にも延びることができ、場合によってハウジング（５０）の外面周囲を巻いて回転するように設計することもできる。
【００３６】
可撓性ネジ（９０）に備えられる内部空間は必要によって電線や油圧ホース、又は空圧ホースの通路としての活用が可能である。
【００３７】
以下、前記の通りに構成された本発明の第１実施例による可撓性ネジ駆動式高さ調節装置の作動を、図２及び図３を参照して説明する。
【００３８】
高さ調節装置のストロークを増すためにサーボモータ（６０）を駆動させると、駆動軸（６２）に結合した駆動ギア（６４）と、駆動ギア（６４）と噛み合った従動ギア（７４）とが回転する。
【００３９】
従動ギア（７４）の回転により、従動ギア（７４）の螺旋溝に係合された可撓性ネジ（９０）が下降することで、各パイプ（８１，８２，８３，８４）はハウジング（５０）及び各上側に隣接するパイプから引き出されて伸縮ユニット（８０）が伸長する。
【００４０】
図２に示すように、高さ調節装置が完全に伸長する場合には、第１パイプ（８１）の上端外周面に形成された係止突起（８１ａ）がハウジング（５０）の下端に形成された離脱防止段（５４）に接触して係止するようになり、同様に各パイプの係止突起が上側に隣接して位置したパイプの離脱防止段に接触して係止することによりパイプの離脱を防止する。
【００４１】
サーボモータ（６０）を伸長状態と反対方向に駆動させると、駆動ギア（６４）及び従動ギア（７４）の回転方向も反対となり、可撓性ネジ（９０）は従動ギア（７４）の螺旋溝により上昇することになる。
【００４２】
図３に示すように、可撓性ネジ（９０）の上昇により高さ調節装置が完全に収縮する場合には、ハウジング（５０）の外部に延びて進む可撓性ネジ（９０）により、全てのパイプ（８１，８２，８３，８４）がハウジング（５０）の内部に収容されることになり、装置の大きさを小型化して維持することができる。
【００４３】
可撓性ネジ（９０）の上昇及び下降時に、可撓性ネジ（９０）のベンディング部分は多数のローラ（９４）によりガイドされて移動が円滑になる。
【００４４】
図４は本発明の第２実施例による可撓性ネジ駆動式高さ調節装置の伸縮ユニットを示す斜視図であり、図５は図４の伸縮ユニットが完全に収縮された状態を示す斜視図である。
【００４５】
図４に示すように、第２実施例による伸縮ユニット（１１０）は上下に同軸をなして配列されるリング形状の複数のスライディング部材（１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６）を含み、最終（図４における最下段）のスライディング部材（１１６）を除いた他のスライディング部材（１１１，１１２，１１３，１１４，１１５）の下面には次（図４における下側）に隣接するスライディング部材に向かって一つ以上の支持棒（１２０）がそれぞれ形成されている。
【００４６】
第２実施例のスライディング部材の数は第１乃至第６スライディング部材（１１１，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６）の６個としたが、高さ調節装置の適用分野によってその数は多様に変更可能である。
【００４７】
最上端の第１スライディング部材（１１１）はハウジング（図２参照）の内部に位置し、ハウジングの離脱防止段に接触してハウジングからの離脱が防止され、可撓性ネジ（図２参照）の他端は最下段の第６スライディング部材（１１６）に固定される。
【００４８】
第１乃至第５スライディング部材（１１１，１１２，１１３，１１４，１１５）の下面から下側に垂直に延びた一つ以上の支持棒（１２０）は、それぞれ所定の直径を有する本体（１２１）と、本体（１２１）の下端において本体（１２１）より大きい直径を有して段差に形成された拡張端（１２２）とを有する。
【００４９】
第１スライディング部材（１１１）の下側に隣接する第２スライディング部材（１１２）には、第１スライディング部材（１１１）の支持棒（１２０）の本体（１２１）が挿入される第１貫通穴（１１２ａ）が形成されているが、この第１貫通穴（１１２ａ）の直径は支持棒（１２０）の本体（１２１）の直径より大きく、かつ拡張端（１２２）の直径より小さい。これは伸縮ユニット（１１０）が完全に伸長した時に、第２スライディング部材（１１２）が第１スライディング部材（１１１）の支持棒（１２０）の拡張端（１２２）に係止することにより相互離脱することを防止するためである。
【００５０】
そして、第２スライディング部材（１１２）の下側に隣接する第３スライディング部材（１１３）には、第２スライディング部材（１１２）の支持棒（１２０）の本体（１２１）が挿入される第１貫通穴（１１３ａ）と、第１スライディング部材（１１１）の支持棒（１２０）の拡張端（１２２）が通過できる第２貫通穴（１１３ｂ）が形成されている。第１貫通穴（１１３ａ）の直径は支持棒（１２０）の本体（１２１）の直径より大きく拡張端（１２２）の直径より小さく形成され、第２貫通穴（１１３ｂ）の直径は拡張端（１２２）の直径より大きく形成される。
【００５１】
最下段の第６スライディング部材（１１６）には、その上側に隣接する第５スライディング部材（１１５）の支持棒（１２０）の下端が固定結合され、第１乃至第４スライディング部材（１１１，１１２，１１３，１１４）の支持棒（１２０）の拡張端（１２２）が収容され得る貫通穴（１１６ａ）が形成されている。
【００５２】
好ましくは、伸縮ユニット（１１０）の大きさと重量、完全に伸長した時の横方向への外部衝撃などを考慮して、本実施例では各端のスライディング部材の支持棒（１２０）を３個にした。
【００５３】
また、各段のスライディング部材に結合する支持棒（１２０）により、可撓性ネジの昇降時にスライディング部材及び可撓性ネジの回転が拘束される。
【００５４】
図５に示すように、伸縮ユニット（１１０）が完全に収縮された時には、第１乃至第５スライディング部材（１１１，１１２，１１３，１１４，１１５）は相互に重畳して積層し、全ての支持棒（１２０）の拡張端（１２２）は第６スライディング部材（１１６）の貫通穴（１１６ａ）内に収容される。
【００５５】
上記のように構成された本発明の第２実施例による伸長ユニットを伸長または収縮させるためのサーボモータ、駆動ギア、従動ギア及び可撓性ネジなどの構成は、図２及び図３を参照して説明した第１実施例と同一であるので、その結合構造及び作動に対する説明は省略する。
【００５６】
以上では、本発明を複数の実施例で説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の高さ調節装置を概略的に示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施例による可撓性ネジ駆動式高さ調節装置が完全に伸長した状態を示す断面図である。
【図３】図２の可撓性ネジ駆動式高さ調節装置が完全に収納した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による可撓性ネジ駆動式高さ調節装置の伸縮ユニットを示す斜視図である。
【図５】図４の伸縮ユニットが完全に収納した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
５０    ハウジング
６０    サーボモータ
６４    駆動ギア
７４    従動ギア
８０    伸縮ユニット
８１，８２，８３，８４  スライディング部材
９０    可撓性ネジ
９２    真空カップ
９４    ローラ
【図１】
2005195076.tif 000003
【図２】
2005195076.tif 000004
【図３】
2005195076.tif 000005
【図４】
2005195076.tif 000006
【図５】
2005195076.tif 000007