JPH0749355B2 - ベアリングと帯び板レールのネジ嵌合状設定による昇降装置。 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は云わばボルトおよびナ
ットのネジ嵌合の状態にあるボルトを回転昇降させてエ
レベータ機構とする構想で、それにはネジ嵌合部の摩擦
損失を少なくするのが必須条件となるが、そのため雌雄
ネジ構造をそのまま適寸にまで大径化した形即ち短円筒
に雄ネジ状に円周に湾曲したレール、外殻内面にそれと
合する雌ネジ状配列のベアリングを装着し、短円筒を
回転自在にフレームに軸受けしてこれをフレームに取り
付けたモーター軸に連動回転させてフレームを昇降する
構造でユニット化したエレベータとその応用発展に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からいわゆる最も摩擦抵抗の少ない
円滑直線滑動としてボールネジと称される摺動装置は知
られている。例えば計測機におけるＸＹレコーダー、工
作機械の送り装置等幅広い用途はあるが、これを直ちに
昇降装置に用いることは不可能に等しい。即ち構成が回
動するボールとネジ軸の結合でその潤滑に用いる潤滑油
がネジ軸部摺動全距離に必須で従ってこれを保護し防塵
するためのカバーを、伸縮自在の蛇腹で行なうにしても
また竹の子状の堅固な入れ子状カバーで覆うにしても、
エレベーターのような長尺は到底不可能である。

【０００３】さらにこれを駆動するのに通常は軸を回転
するが、長尺になるとその製作精度に伴う振れが回転数
を上げられない原因となって来るしまた仮にナット側に
モーターを搭載するとしてもその長尺軸側を製作するに
は限界があり、短尺のものを複数個接続する技術も精度
上現在では能力がなく実現されていない。云うまでもな
く引っ張り試験機（アムスラー）等にみるスクリュウ方
式で行えば、長ストローク多頻度のため、大容量のモー
ターを採用せねばならないが、高回転多頻度での摩耗
と、防塵潤滑の保守が試験室環境にないエレベーター環
境では到底実現不可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は適正大径円筒
の外殻を想定し、その内面に沿って適正ネジピッチ、適
正リード角で雌ネジ状に配列したシールドベアリングを
装着し、その内側に入れ子状に短円筒を挿入し、その外
周に同一ピッチ同一リード角の雄ネジ状の帯び板レール
を巻き付けるか切削等して設け、雄雌一対のネジ嵌合状
態とし、その内部短円筒を回転して昇降させるものであ
るが、その際問題となる点は従来のウインチ形式のギヤ
ー減速機構に代えるに円周にまで拡大された変速機構の
ため転動するベアリングの摩擦係数とその防塵潤滑、さ
らに中心回転軸を持たないための、芯振れ及び縦振れ
（踊り）防止策と、ベアリング径とネジピッチ巾とネジ
リード角とによって特定されるモーター回転数に対する
減速比の適正選択が要点となる。

【０００５】更にこの構想を発展して多重ネジ状、即ち
入れ子状に、複数個の大小径順の底板附き短円筒の内外
周にそれぞれレールとベアリングを装着したうえ順次挿
入することによって、初期は多重短円筒であるが、各円
筒の上部ネジ端の止まりまで竹の子状に伸張して移動用
の踏台に使用することの構想も本発明には含めている。
これについても単純には雄ネジ雌ネジ構造に過ぎないが
前記の問題点は解決されていなければ実施は不可能であ
る。エレベーターと同様構成で可能であるが、この場合
エレベーターのように出入り口が必要でないため雌雄ネ
ジの関係を逆転しても可能となり、エレベーターの外殻
が開口し易いカバー程度でベアリング保持を柱で賄った
に対して剛性のある円筒で作られるため芯振れ防止は、
水平状取り付けの小径ベアリングによる突っ張り形式で
行うこともできる。勿論軽量化のため柱方式で行う場合
は同様方式でも可能である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の防塵上の課題はこ
こ拾数年で自動車車輪用に開発された半永久無給油のシ
ールドベアリングによる保護で可能で、コロガリ軸受け
をネジピッチ間に導入したのは従来から他に類例を見な
いもので次いで中心軸を持たないものの芯振れ防止につ
いては、シールドドベアリングの側面を若干の有隙を保
持して両側より短円筒保持フレームに設けた係合鉄板で
挟む構造で行えば、回転時にはベアリングの一方方向が
係合鉄板に密着してＸＹ方向より保持するためほぼ解決
し、同時に係合鉄板を垂直有効長さにまで延長してＺ方
向より回転の踊りを防ぐことができる。その場合エレベ
ーターにおいて、より高速回転で安定度を得る為には、
ベアリングの側面の当たり位置をずらして２個以上に
し、板金調整でベアリングの双方の反対側面に交互に密
着させその反対側面には当然適正有隙を設けるようにす
れば、ベアリングは回転出来且つ回転振れ防止精度を上
げることも出来る。係合鉄板の適正延長は、何れにしろ
エレベーター軸方向の揺れ即ち立面の倒れも含めた踊り
防止をも兼ねさせることになる。また昇降籠はエレベー
ターの場合は短円筒の上部（又は下部）のフレームに結
合して設けているが、短円筒および外殻を小径にして、
フレームよりステーを外部にまで突出してその先端に結
合してもよい。簡易な梯子にもなり、またこれを降下専
用の高層ビル脱出装置としてモーターを持たないで簡易
な多数の回転体を同時に降下させる構想のものも可能で
ある。

【０００７】多重ネジ機構のものについての中心保持機
構は、それぞれの短円筒底部外中心に取り付けた回動自
在の十字フレーム先端に係合鉄板を設けてもよいが、既
述のようにネジリード傾斜に沿って設けた最少ラヂアル
３方向線上の小径ベアリングによる突っ張り方式でも出
来、また順次回転上昇機構は竹の子状に伸縮するカバー
のそれぞれの回り止めの抜け止めピンがその機能を持つ
ことになる。この場合の滑べりの摩擦抵抗は若干考えら
れるが、軸心部に無いためこじれることはない。尤もこ
の場合も最小径の円筒においてはベアリング外径がレー
ルピッチ内に収まって、なおかつ適正なリード角に見合
うまでの大径に設計しなければ上昇トルクが得られない
考慮はもたねばならない。

【０００８】

【作用】シールドベアリングによる保守の不要とネジ構
成の大径化によって従来のワイヤー吊り下げ方式等の減
速機構を簡易に達成するとともに回転体の外周を軽微な
力で摩擦押圧すれば即座に停止出来るに拘らず垂直昇降
力が大きくエレベータとしては安全上も理想のものであ
る。通常のエレベーターはインバーターによる数だん変
速後に停止して位置ずれを防止するが、この機構では殆
停止位置ずれがなく機械的にも電気的にも頗簡易化でき
たものといいうる。なお垂直誘導レールはネジ接触面の
摩擦抵抗に比べると比較的ネグレルものであるが、本発
明は係合鉄板がこれを兼ねておりそれも含めて摩擦抵抗
の要素は極力廃しているために実現できたもので、コロ
ガリ軸受けに代えるにホワイトメタル方式では摩擦係数
が約１０倍で（ホワイトメタルの摩擦係数０．０１−
０．０２に対しコロガリ軸受けは０．００１−０．００
２）、摩耗損耗面から単なるモーターの大容量化だけで
はすましえない。多重円筒の伸張機構の回り止め機構に
は若干の抵抗があるが、他の方法としてこのエレベータ
のガイド方式を採り得るし、同一機構のものを並べて併
置し最小円筒部の回転を円筒上部で歯車連動して２個１
対の踏台としても解決できる。その場合モーターは中間
外部の連動歯車位置のギヤーケースに取り付けそれとと
もに昇降することとなる。

【０００９】またこの機構では本来は１ネジピッチ内に
複列に２個のベアリングを設け上下に張り、揺れを防ぐ
べきものを、製作誤差を吸収する意味もあって、ベアリ
ングは単体としエレベーターにバランサー錘を設ける場
合でも若干下向きの荷重を残して且つ係合鉄板の立面へ
の適正有効長さ（実施例では短円筒を挟んで上下）で賄
っている。勿論多重円筒のそれぞれの底外部に回転自在
の十字形状フレームをもうけてその先端に係合鉄板を取
り付けて、柱方式の外殻にしてエレベーターと同一昇降
機構にすることも可能である。

【００１０】

【実施例】本発明をより詳細に説述するために、添付の
図面によってこれを説明する。第１図は外殻円筒１の内
部にその円周に沿って建てた４本の柱２・２・・・（最
少３本でも可）のそれぞれに内接円周位置に垂直には適
正ピッチでシールドベアリング３・３・・・を円周方向
にはネジ状に配列装着し、これにネジ嵌合するように帯
び板レール４を湾曲して外周に巻き付けた構成の短円筒
５をねじ込む形で設定し、その上下中心位置においてス
ラストベアリングを介して支持する構造のフレーム６を
設定するが、それに４本の柱位置でそれぞれのベアリン
グを両側から若干の有隙をベアリングの片側面に許して
挟み込む適正長さの係合鉄板７・７・・・・を設けるこ
とによってＸＹＺ方向から短円筒５を中央に保つととも
に短円筒５の横揺れ及び踊りをも防止でき且つフレーム
上に設定した昇降籠８に一体として取り付けた回転駆動
用のモーター９による短円筒５の回転の反力によるフレ
ームの摩擦抵抗のない回り止めの役目をも兼ねている。
モーター９軸にはピニオンギヤー１０を、短円筒５には
大ギヤー１１をとりつけてモーター回転を伝動してい
る。昇降籠８に設けた扉１２には対応位置に外扉を外殻
円筒１の柱２・２間に設けて出入口とする。

【００１１】第３図は漸次入れ子状に第１図第２図の思
想にもとずく大小円筒を多重ネジ嵌合させて竹の子状に
突出出来るようにし、各円筒の芯振れ防止はシールドベ
アリングの取り付け位置間適正位置に水平に設けた小径
ベアリングＢ・Ｂ・・・で対応する円筒の内周を突っ張
る形でおこなっている。中心小径円筒内部に回転駆動モ
ータ９’を取り付けてその回り止めは小径円筒上面を入
れ子式カバー円筒Ｚ・Ｚ・Ｚ（この場合３段）の最上部
に固定しスリット溝Ｈ・Ｈ・ＨとロックピンＰ・Ｐ・Ｐ
で伸張して且つ回り止めと抜け止めを果たす機構を例示
している。これにキャスター等取り付けて移動可能の昇
降台としたもので記述の延長思想にもとずいた昇降台で
ある。なおモーター回転による反力の回り止めは、同一
機構の竹の子状のものを並列に設置して、それぞれの最
小円筒を外部にまでギヤー連動して連結しそのギヤーボ
ックスに取り付けた外部モーターで伝動してもよい。ま
たこの機構は最中心円筒を回しても最外部円筒を回して
もよく、円筒の昇降にモーターを追従する例示の図のも
のをそのまま上下反転して置けばモーターを地上にして
円筒のみ昇降することも即座に可能であるし円筒カバー
に代えるに２ないし３個の伸縮入れ子状鋼管を最外円筒
周に固定してもうけてもよい。尤も帯び板レールの右ネ
ジ左ネジを交互にし係合鉄板を円筒高さまで延長すれば
中間円筒を動力源にすることも可能で３段までの伸張踏
台とか進入停止標識とかに活用出来る。

【００１２】

【発明の効果】発明当初はレールを固定側に、ベアリン
グを回動側にする方式も含めてベアリングをネピッチ内
に導入したネジ嵌合状結合を主張していたが、これを補
正削除した。即ちこの場合短円筒回動中に上下に揺動す
ると、その都度ベアリングがピッチ内で上下の雄ネジレ
ールに当たり、正逆回転を繰り返すことになりむしろブ
レーキとなる。更に回動中心を外周より簡易に保持する
方法がなく、モーターフレームの回り止めのも外側がレ
ールのため取り付け困難で、出入り口の自由性もない。
雌雄を逆転して全てが解消し、残された耐摩耗と防塵潤
滑については、シールドベアリングで賄い、ピッチ内の
有隙による踊りは、ベアリングダブル設置等に代えるに
適正長に延長した係合鉄板、この実施例では短円筒を上
下から挟み込んだ長さで、設置時の若干のピッチ誤差に
よる踊りも吸収出来、変速機構を円周に賄った事と保守
不要のシールドベアリングのネジ内の導入によって停止
精度と安全性能と随時継ぎ足し可能な建立簡素化も達成
出来得た。また短ストロークの伸張構造の多重ネジも同
様に問題点が解決でき実施可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】外殻円筒内面に４本の柱を設けこれにネジ状に
ベアリングを装着し、その内部に雄ネジ状に帯び板のレ
ールを巻き付けた短円筒を設けた構造の一部切り欠け平
面図である。

【図２】上記の一部切り欠け側面図である。

【図３】本発明の多重ネジ状にしたものの一部切り欠け
斜視図である。

【符号の説明】

１ 外殻円筒 ２ 柱 ３、シールドベアリング ４、帯び板レール ５ 短円筒 ６ フレーム ７ 係合鉄板 ８、 昇降籠 ９、９’ モーター １０ ピニオンギヤー １１ 大ギヤー １２ 扉 Ｂ 小径ベアリング Ｚ カバー円筒 Ｈ スリツト溝 Ｐ ロックピン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外殻円筒の内周に沿って垂直に建てた４
   本の柱に垂直には同一適正ピッチで且円周には適正リー
   ド角をなす雌ネジ状に、シールドベアリングを装着し、
   これにネジ嵌合する雄ネジ状に湾曲した帯び板レールを
   外周にもつ適正大径の短円筒をネジ込む形で設定し、短
   円筒の正逆回転中心を保持する十字状フレームの回り止
   めに、各々の垂直柱のシールドベアリングに若干有隙を
   保って両側より挟みこむ形で、垂直方向に有効長さの係
   合鉄板を十字先端に取り付けた、ベアリングと帯び板レ
   ールのネジ嵌合状設定による昇降装置。
2. 【請求項２】 請求項１の構成に基ずいて、底板のある
   短円筒の内部に概ね同一長さ同一仕様の適正小径の短円
   筒を、更にその内部に同様仕様の短円筒をと、順次多重
   に入れ子状に設定し、その外・内円筒それぞれの内周・
   外周に、シールドベアリングと右ネジ又は左ネジをなす
   帯び板レールとをネジ嵌合状に設定した上、外部よりの
   回り止めを施したモーターにより適正円筒に回転を連動
   し、円筒を順次回転して竹の子状に伸張昇降するに際し
   て、それぞれの短円筒のベアリング設定円周線上適正位
   置に適正個数適正小径のベアリングを、少なくともラヂ
   アル線上３方向に一段外側円筒の内周面又は一段内側の
   外周面を突っ張る形で回転中心を保持する位置決めのう
   え設定したベアリングと帯び板レールのネジ嵌合状設定
   による昇降装置。