(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第3部材の前記第3部材固定部から前記第3部材結合部までの長さがX、前記第2部材の前記第2部材中間結合部と前記第2部材結合部との距離がy、前記第1部材の前記第1部材固定部から前記第1部材結合部までの長さがX−yである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の昇降装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の実施形態に係る昇降装置の実施形態を、図面を参照して説明する。
【0011】
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態である、照明灯(投光器)を昇降させる照明灯昇降装置100は、
図1及び
図2に示すように、収容部80、右第1部材10a、左第1部材10b、右第2部材20a、左第2部材20b、右第3部材30a、左第3部材30b、及びアクチュエータ40から構成される。第1部材は互いに同じ棒状(長板形状)の右第1部材10aと左第1部材10bとから構成され、両者を合わせて第1部材10という。第2部材は互いに同じ棒状(長板形状)の右第2部材20aと左第2部材20bとから構成され、両者を合わせて第2部材20という。第3部材は互いに同じ棒状(長板形状)の右第3部材30aと左第3部材30bとから構成され、両者を合わせて第3部材30という。
【0012】
また、
図1に示すように、照明灯昇降装置100の第1部材10、第2部材20及び第3部材30のそれぞれの右部材(10a、20a、30a)と左部材(10b、20b、30b)は側面から見て左右対称に構成されている。そして第1部材10(10a、10b)は三つの部材のうち最も外側に配置されている。また第3部材30(30a、30b)が最も内側に配置され、第2部材20(20a、20b)はそれぞれ第1部材と第3部材の間に配置されている。
【0013】
右第1部材10a、左第1部材10b、右第2部材20a、左第2部材20b、右第3部材30a、及び左第3部材30bは、強度と軽量化の両立を図るため、いずれも断面が矩形の中空アルミニウム部材からなる。
【0014】
収容部80は、水平に載置された平板状の鋼材からなる床板材82に、相対する2つの辺部からそれぞれ立ち上がる右支持側面部81aと左支持側面部81bを形成した形状を有する。収容部80は、第1部材10、第2部材20、第3部材30が折り畳まれたときにこれらが収容される部分である。
【0015】
右第1部材10aの一端部(右第1部材固定部)は、収容部80の右支持側面部81a(右第1固定部材)に、右第1部材固定回動軸12aを回動中心として回動可能に固定されている。左第1部材10bの一端部(左第1部材固定部)は収容部80の左支持側面部81b(左第1固定部材)に、左第1部材固定回動軸12bを回動中心として回動可能に固定されている。右第1部材固定回動軸12aと左第1部材固定回動軸12bの各中心線は同一線上、つまり同軸上にある。
【0016】
本明細書で「回動可能に固定」とは、固定回動軸を回動中心として部材が回動可能で、固定回動軸の位置は固定部材に固定されて不動であるという意味である。
【0017】
右第1部材10aの他端部(右第1部材結合部)は、右第2部材20aの一端部(右第2部材結合部)と、右結合回動軸22aを回動中心として回動可能に結合されている。左第1部材10bの他端部(左第1部材結合部)は、左第2部材20bの一端部(左第2部材結合部)と、左結合回動軸22bを回動中心として回動可能に結合されている。右結合回動軸22aと左結合回動軸22bの各中心線は同一線上、つまり同軸上にある。
【0018】
本明細書で「回動可能に結合」とは、二つの部材が結合回動軸を介して結合され、各部材は結合回動軸を回動中心として回動可能であり、なおかつ結合回動軸の位置も各部材の回動に伴い移動可能という意味である。
【0019】
右第2部材20aの他端部(自由端部)と、左第2部材20bの他端部(自由端部)とを結合する第1結合軸24には、照明灯駆動装置60が取り付けられており、照明灯駆動装置60には照明灯70が取り付けられている。照明灯駆動装置60は照明灯70の投光方向を上下左右に変えることができる。第1結合軸24は、右第2部材20aと左第2部材20bのそれぞれと摺動可能に結合されている。照明灯駆動装置60は、第1結合軸24に連結された後述の平衡機構により、その向きを水平方向に保つことができる。
【0020】
右第3部材30aの一端部(右第3部材固定部)は、収容部80の床板材82に設置された右第2固定部36a(右第2固定部材)に、右第3部材固定回動軸32aを回動中心として回動可能に固定されている。左第3部材30bの一端部(左第3部材固定部)は、収容部80の床板材82に設置された左第2固定部36b(左第2固定部材)に、左第3部材固定回動軸32bを回動中心として回動可能に固定されている。右第3部材固定回動軸32aと左第3部材固定回動軸32bの各中心線は同一線上、つまり同軸上にある。従って右第3部材固定回動軸32aと左第3部材固定回動軸32bを1つの共通の回動軸で構成してもよい。
【0021】
なお、右第1部材固定回動軸12aと左第1部材固定回動軸12bの床板材82からの高さと、右第3部材固定回動軸32aと左第3部材固定回動軸32bの床板材82からの高さとは同じである。即ち、これらは共通の水平面から同じ高さ(同じ水平高さ)にある。
【0022】
右第3部材30aの他端部(右第3部材結合部)と右第2部材20aとは、右第2部材結合部と自由端部との間の位置(右第2部材中間結合部)において、右結合回動軸34aを回動中心として回動可能に結合されている。左第3部材30bの他端部(左第3部材結合部)と左第2部材20bとは、左第2部材結合部と自由端部との間の位置(左第2部材中間結合部)において、左結合回動軸34bを回動中心として回動可能に結合されている。右結合回動軸34aと左結合回動軸34bの各中心線は同一線上、つまり同軸上にある。従って右結合回動軸34aと左結合回動軸34bを1つの共通の回動軸で構成してもよい。
【0023】
右第3部材30aと左第3部材30bとは、第2結合軸50により結合されている。右第3部材30aと左第3部材30bは第2結合軸50回りに回動可能である。
【0024】
第2結合軸50には、第3部材30を往復回動させるためのアクチュエータ40のシャフト42が摺動可能に結合されている。アクチュエータ40はシャフト42を前後方向に伸縮駆動することにより、第2結合軸50をその軸方向と直交する方向に動かすことができる。これにより、右第3部材30a、左第3部材30bを同時にそれぞれ右第3部材固定回動軸32a、左第3部材固定回動軸32bを中心として往復回動させることができる。アクチュエータ40は、電動、油圧、水圧、又は空気圧等を用いてシャフトを伸縮駆動する。なおアクチュエータ40は、その底部がアクチュエータ固定部材41で回動可能に床板材82に固定されている。
【0025】
図2(b)に示すように、左第2部材20bと左第3部材30bの内部には、昇降時に照明灯駆動装置60を水平に保つための平衡機構を有する。平衡機構は、左第3部材固定回動軸32bと同軸上で第3部材30に固定されたスプロケットA(図示せず)と左結合回動軸34bと同軸上で第3部材30に固定されたスプロケットB(図示せず)に掛け回された第1チェーン91と、左結合回動軸34bと同軸上で第2部材20に固定されたスプロケットC(図示せず)と第1結合軸24と同軸上で第1結合軸24に固定されたスプロケットD(図示せず)に掛け回された第2チェーン92とから構成されている。またスプロケットAとスプロケットBは同じ歯数を持ち、スプロケットCとスプロケットDは同じ歯数を持つ。
【0026】
上記のような構成とすることにより、
図3に示す状態から照明灯駆動装置60を上昇させるために第3部材30を右方向に回動させた場合、第1チェーン91と第2チェーン92が右周りに回転し、第1結合軸24を右回転させて照明灯駆動装置60を右方向に回転させて、第2部材20が左方向に回動することにより生じる照明灯駆動装置60の角度変化を相殺することができる。こうして第3部材30を回動させて照明灯駆動装置60を上下に昇降させた場合でも、照明灯駆動装置60を水平方向に保つことができる。
【0027】
照明灯70及び照明灯駆動装置60には外部から電源が供給される。また、照明強度や照明方向等の制御も外部から行われる。
図2(b)に示すように、照明灯駆動装置60から制御用及び電源用のケーブル61が、右第2部材20aと右第1部材10aを経由して外部へ配設されている。
【0028】
照明灯昇降装置100の第1部材10、第2部材20、第3部材30を折り畳んで照明灯70を最も低い位置まで下降させたときの状態を
図3に示す。この状態は、アクチュエータ40のシャフト42を最も縮めたときの状態である。なお、
図3(a)は右支持側面部81aを除いてわかりやすくするため、
図3(b)のA−A方向の断面部で示し、右支持側面部81aの位置は点線で示している。
【0029】
第1部材10、第2部材20、第3部材30はその回動面をずらして配置しており、これらが収容部80に折り畳まれているときは、
図3(c)に示すように、最も外側に第1部材10(10a、10b)が、その内側に第2部材20(20a、20b)が、最も内側に第3部材30(30a、30b)が、同じ水平面内に配置される。このため、
図3(a)では、右第1部材10aと右第2部材20aが見え、右第3部材30aと各左部材(10b、20b、30b)は右第1部材10aと右第2部材20aの後ろに隠れて見えない。
【0030】
次に各部材の寸法について説明する。
図3(a)に示すように、右第1部材固定回動軸12aの中心から右結合回動軸22aの中心までの長さ(右第1部材10aの実質的な長さ)をX1、右結合回動軸22aの中心から照明灯駆動装置60を配置する部分を除く先端部(
図3(a)で第3部材の右第3部材固定回動軸32aの中心に相当する位置)までの長さ(右第2部材20aの実質的な長さ)をX2、右第3部材固定回動軸32aの中心から右結合回動軸34aの中心までの長さ(右第3部材30aの実質的な長さ)をX3とし、右結合回動軸22aと右結合回動軸34aとの距離をy1、右第1部材固定回動軸12aと右第3部材固定回動軸32aとの距離をy2とする(左部材も同様とする)。このとき、
図3(a)に示すように、
X1+y2=X3+y1
の関係を満たすことが、第1部材10、第2部材20、第3部材30を収容部80内に折り畳んだときに直線状にコンパクトに収まるために必要である。
【0031】
さらに
図2(a)に示すように、X1+y1=X3としている。このような寸法にすることで、右第1部材固定回動軸12aと右第3部材固定回動軸32aと右結合回動軸34aの3点が作る三角形が二等辺三角形となり、最も安定性が高い構成となる。このとき、y1とy2の寸法関係は上の関係式からy2=2y1となる。また第1部材10の長さX1は、X1=X3−y1である。第2部材20の長さX2は自由であるが、この実施形態ではX2=X3+y1としている。これにより各部材が収容部80にコンパクトに収容される。なお、上記の部材長さの説明で「実質的な長さ」と規定したのは、各部材の結合回動軸又は固定回動軸よりも外側にさらに部材が延在していてもかまわないためである。
【0032】
なお、第2部材20は先端部に照明灯駆動装置60を固定する第1結合軸24を有しており、折り畳んだときに第1結合軸24が第3部材30の第3部材固定回動軸(32a、32b)と干渉しないようにするため、X3+y1よりも照明灯駆動装置60を配置する分だけさらに長くしている。
【0033】
次に照明灯70を折り畳んだ状態から上昇させるときの各部材の動きを、
図3と
図4を用いて説明する。
【0034】
照明灯70を上昇させるときは、
図3(a)の状態からアクチュエータ40のシャフト42を
図4(a)の矢印Aのように右斜め上方へ伸ばすことにより、第2結合軸50を上方に押し上げ、それによって第3部材30(30a、30b)を第3部材固定回動軸32(32a、32b)を中心として
図4(a)の矢印Bの方向に回動させる。
【0035】
第3部材30(30a、30b)が矢印Bの方向に回動すると、結合回動軸34(34a、34b)を介して結合された第2部材20(20a、20b)が上方に持ち上げられる。第2部材20(20a、20b)の一端部には結合回動軸22(22a、22b)を介して第1部材10(10a、10b)が結合されているため、第1部材10(10a、10b)もまた
図4(a)の矢印Cの方向に回動を開始する。このような動きとともに、第2部材20(20a、20b)の他端部に配設された照明灯70が上昇する。
【0036】
このようにしてアクチュエータ40のシャフト42を少し伸ばして照明灯70を最も低い位置から中間の位置へ上昇させた時の状態を
図4に示す。このようにシャフトの長さを調節することにより、中間位置のどこでも停止させることが可能である。なお、見やすくするため
図4では平衡機構やケーブル61は図示していない。
【0037】
図4の状態からさらにアクチュエータ40のシャフト42を伸ばすことにより、第3部材30(30a、30b)と第1部材10(10a、10b)はそれぞれ矢印Bと矢印Cの方向に回動を続け、最終的には
図2に示すように「く」の字状になっていた第1部材10(10a、10b)と第2部材20(20a、20b)が一直線となり、照明灯70を最も高い位置まで上昇させた状態となる。
【0038】
照明灯70を下降させる場合は上昇時と逆の動きをさせる。つまり、
図2に示す状態からアクチュエータ40のシャフト42を縮めることにより、第3部材30(30a、30b)を第3部材固定回動軸32a、32bを中心に
図2(a)から見て左回りに回動させる。するとこれに連動して第1部材10(10a、10b)も第1部材固定回動軸12a、12bを中心に左回りに回動し、第2部材20(20a、20b)は倒れ込むようにその位置を低くする。こうしてアクチュエータ40のシャフト42を最も縮めた位置に戻すと照明灯70は
図3に示す状態に戻る。
【0039】
次に、各部材の寸法の決め方の一例を説明する。
図2(a)に示すように、照明装置を上昇させる高さ(右第3部材固定回動軸32aから第1結合軸24までの高さ)をhとする。ここで第3部材30の実質的な長さをX3とすると、第1部材と第2部材の実質的な長さの合計は2X3であるから、鉛直線と第2部材20とのなす角度をαとするとh=2X3cosαとなる。これから、X3=h/2cosαとなる。またy1=X3sinαであるから、第1部材の実質的な長さX1は、X1=X3(1−sinα)であり、第2部材の実質的な長さX2は、X2=X3(1+sinα)である。
【0040】
したがって例えば必要高さhが2メートルの場合、αを10°とすると、X3は約102cmとなる。また第1部材の長さX1は約84cmとし、第2部材の長さX2は約120cmとすればよい。また右第1部材固定回動軸12aと右第3部材固定回動軸32aとの距離は約35cmとすればよい。なお、Hは各部材が収まる寸法が必要であるが、例えば150mmとすればよい。
【0041】
このように、昇降するものの所要高さに応じて、各部材の長さは適宜選択可能である。また角度αも適宜設計可能である。
【0042】
上記のような構成の昇降装置は、3つの部材と、シャフトを伸縮させる駆動機構を1つ組み合わせた簡単な構成で実施できるため、従来技術に比較して軽量化を実現するとともに製造コストを低減することができる。また駆動機構が1つだけのシンプルな構成であるので、故障頻度が少なくなるというメリットもある。なお、駆動機構が1つである必要はなく、複数設置してもよい。
【0043】
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、第1部材10を最も外側に、第3部材30を最も内側に、第2部材20をその間に配置した。これに対して、第2の実施形態では、
図5(b)に示すように第1部材10を最も外側に、第3部材30をその内側に、第2部材20を最も内側に配置する。そして第2部材20を2つの左右部材から構成するのではなく、1つの長板材から構成する。そして第2部材20の先端部に支持軸26を介して照明灯駆動装置60を取り付ける。
【0044】
第1部材10と第2部材20は、左右の結合回動軸を共通とした結合軸22を介して結合されている。また第2部材20と第3部材30は、左右の結合回動軸を共通とした結合軸34を介して結合されている。
【0045】
また、第3部材30の第3部材固定回動軸32a、32bは、支持側面部81a、81bにそれぞれ固定されている。
【0046】
第2の実施形態では、第2部材20が1つの部材であり、そのため結合回動軸22と結合回動軸34もそれぞれ1本の軸部材で構成している。また左右の第2固定部(36a、36b)も不要となるので、構造がより簡略化できる。その他の構成は第1の実施形態と同様であり、上昇・下降の態様も第1の実施形態と同じである。
【0047】
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、第1部材10、第2部材20及び第3部材30の構成は第2の実施形態と同様であり、第3部材30を駆動させる機構がアクチュエータ40ではなく、
図6に示すように電動モータ45の回転力をギア機構47により第3部材30に直接回転力として伝達する。ギア機構47は
図6(a)に示すように右第3部材30aに固定されたギアと、電動モータ45に設けられたギアとを直接かみあわせて構成されている。なお
図6(a)では、ギア機構47をわかりやすく図示するため、右支持側面部81aを一部省略している。
【0048】
このような構成により、折り畳んだときに第2部材20と干渉する可能性のある第2結合軸50をなくすことができ、部材構成の自由度が高くなる。なお、電動モータ45を右第3部材30aと左第3部材30bの両方に2つ設置してもよい。
【0049】
また上記の各実施形態における昇降制御や照明装置の投光方向や照度調節などのための制御装置については、昇降装置に固定してもよいし、制御装置を持ち運び可能に構成して制御ケーブルを配設し、昇降装置外から制御するように構成してもよい。また無線による遠隔制御方式を用いてもよい。
【0050】
上記の実施形態のそれぞれの特徴は、個別に組み合わせることが可能である。また上記の照明灯昇降装置100、200、300は、例えば消防車等の自走式の車両の上部に設置できるように収容部80を含めて構成することが好ましい。また非自走式の台車に設置してもよい。
【0051】
(変形例)
上記各実施形態では、各部材は断面が中空で矩形のアルミニウム長板材を用いている。しかしこれに限らず、必要な長さと強度を有する棒状の部材であれば形状は問わない。棒状とは、断面が円形、楕円形、矩形等の形状を有する、細長い形状の部材であり棒材、角材、板材等である。軽量化のため、中空としてもよい。材質もアルミニウムに限らず、鋼材等のアルミニウム以外の金属材料、強化樹脂、複合材料、木材等、所要の強度を有するものであれば材質は問わない。
【0052】
また上記各実施形態では、第1部材10、第2部材20及び第3部材30の少なくとも1つは、二つの同じ長さの長板状部材を組み合わせて1つの部材を構成した。これは2つの左右部材を組み合わせることで、幅を持たせて強度と安定性を高めることを目的とした構成であるが、強度や安定性を満たせば各部材を1つの棒状体で構成してもよい。このとき、第1部材10、第2部材20及び第3部材30を1つの回動面上に配置すると、折り畳むときに干渉(衝突)するので、各部材を異なる回動面上にずらせて配置することが好ましい。
【0053】
上記各実施形態では、アクチュエータ40又は電動モータ45を用いて、第3部材30を回動させる。しかしこれに限らず、第1部材10を回動させてもよい。その回動方法は、第1の実施形態のように、左右の第1部材を結合する結合軸を設け、その結合軸をアクチュエータで押し引きすることでもよいし、第3の実施形態のように第1部材を直接回動させるように駆動してもよい。
【0054】
図7に、左右の第1部材10(10a、10b)を第2結合軸50で結合し、この第2結合軸50をアクチュエータ40のシャフト42に結合してこれを伸縮することにより第1部材10(10a、10b)を回動させる実施形態を示す。この実施形態では、部材の干渉をできるだけなくすため第1部材10(10a、10b)を最も内側に配置し、第3部材30(30a、30b)を最も外側に配置している。その他の構成は第1の実施形態と同様である。このような形態によっても同様の効果が得られる。
【0055】
上記各実施形態では、駆動機構としてアクチュエータ40又は電動モータ45を用いたが、これに限らず、第3部材30又は第1部材10を回動させる駆動機構であればその種類は問わない。第1部材10又は第3部材30の回動軸を回転させてもよいし、第1部材10又は第3部材30を直接押し引きして回動させてもよい。またアクチュエータ40や電動モータ45の向きや位置又はその数を変えてもよく、それに応じて動力伝達機構を適宜選択して組み合わせればよい。
【0056】
第1の実施形態と第2の実施形態に示したように、第1部材10、第2部材20及び第3部材30の配列は自由に組み合わせることができる。
【0057】
例えば第1部材10と第3部材30をそれぞれ二つの同じ長さの棒状体から構成し、第3部材30を最も外側に配置し、一つの棒状体からなる第2部材20を最も内側に配してもよい。また、第1部材10、第2部材20及び第3部材30をすべてそれぞれ二つの同じ長さの棒状体から構成し、外側から順に第1部材10、第3部材30、第2部材20の順に配置してもよい。また外側から順に第3部材30、第1部材10、第2部材20の順に配置してもよい。このとき、第1の実施形態の第2結合軸50のような部材をアクチュエータ40で押し引きする機構を用いると、各部材を折り畳んだときに各部材が互いに干渉する場合がある。よりコンパクトに収納するために、第3の実施形態のように第1部材10又は第3部材30(の固定回動軸)を直接回動させる駆動機構を用いるなど、駆動機構の種類や配置に配慮することが好ましい。
【0058】
第1の実施形態で示した平衡機構はチェーン方式を用いるが、チェーン方式の代わりに二つの平行四辺形を組み合わせた平行リンク機構でもよい。平衡機構は、第1部材10と第2部材20に組み合わせてもよいし、第3部材30と第2部材20に組み合わせてもよい。上記の実施形態では、平行を保つ照明灯駆動装置60は照明灯70の投光方向を上下左右に変える装置であり、照明灯70にはLED等の照明要素を用いることができる。なお昇降させる装置は照明装置に限らない。
【0059】
上記実施形態と変形例はあくまで実施例であり、本発明をそれに限定するものではない。各実施形態と変形例に記載した特徴は適宜組み合わせて構成することが可能である。また本発明は、上記実施形態と変形例に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の実施例を含むものである。
【解決手段】昇降装置100は、棒材からなる第1部材10と、棒材からなる第2部材20と、棒材からなる第3部材30と、第1固定部材(81a、81b)と、第2固定部材(36a、36b)と、アクチュエータ40と、を含み、第1部材10は、その第1部材固定部が第1固定部材(81a、81b)に回動可能に固定され、第2部材20は、その第2部材結合部が第1部材の第1部材結合部に回動可能に結合され、第3部材30は、その第3部材固定部が第2固定部材(36a、36b)に回動可能に固定され、その第3部材結合部が第2部材20の第2部材結合部から離間した第2部材中間結合部において第2部材20と回動可能に結合され、アクチュエータ40は、第1部材10又は第3部材30を回動させ、第2部材20の端部に昇降されるべき部材が配置される。