CN110291003B - 楼梯升降装置 - Google Patents

Abstract

一种楼梯升降装置，包括：可搭载人或物等的搭载部(2)；相对搭载部(2)移动的升降部(3)；引发相对移动的驱动机构(4)。搭载部(2)和升降部(3)通过导向机构(5)的连结支撑，相互可沿着X‑Z面自由地平移移动的同时，驱动机构(4)具备循环移动机构(8)，该循环运动机构(8)具备了由单一的齿轮马达(7)的驱动而沿着所定的封闭轨迹移动的驱动销(移动体)(20)，通过驱动销(移动体)(20)与升降部(3)的连结，搭载部(2)和升降部(3)沿着轨迹相对移动而上下楼。

Description

楼梯升降装置

技术领域

本发明涉及一种帮助或辅助人或物等的上下楼梯的楼梯升降装置。

背景技术

上下楼梯功能有强烈的需求，比如、该需求存在于下肢功能衰退者(如下肢残疾人、老龄人等)的移动帮助、重物搬运、防灾机器人等领域。为了满足这些需求，至今为止，人们提供了很多上下楼梯方案。

比如履带(无限轨道)方式的楼梯升降装置在直线楼梯升降时具有很高的稳定性，已经实用化了。

还有，专利文献1((日本专利)特许第4637962号公报)公告了一种通过偏心转动配置在偏心转臂上的走行轮而进行上下楼梯的楼梯升降装置。该装置具有结构比较简单、重量轻、尺寸小、可安装在轮椅上使用等优点。

还有，专利文献2((日本专利)特表2015-504388号公报)公告了一种至少用2个以上的驱动源、通过交互地独立驱动各脚的上下方向移动和水平方向移动而进行上下楼梯的楼梯升降装置。

还有，专利文献3((中国专利)申请公布号CN 106176075 A)公告了一种使用了2轴共4组的圆形齿轮和非圆形齿轮的传动机构的上下楼梯轮椅。该轮椅的内结构体包括轮椅体、后轮前后移动机构、轮椅爬楼梯动力机构；通过所述2轴共4组的圆形齿轮和非圆形齿轮的传动机构的同时驱动，使内结构体和(轮椅的)外结构体交互地相对移动从而上下楼梯。

但是，使用履带(无限轨道)时，存在履带无法平稳圆滑地顺应楼梯的始点和终点的走行面的问题；以及螺旋楼梯的适应性、对楼梯阶沿部分造成不可避免的损伤(特别是木制楼梯时问题更显著化)等的问题。

还有，专利文献1中记载的技术的场合，在上下楼梯中，由于构造上的原因，其左右方向比较稳定而前后方向处于不稳定状态。同时，由于从上台阶到下台阶的切换或者从下台阶到上台阶的切换是瞬间进行的，使得操作者的负荷在该切换时发生突变，所以装置有从楼梯上翻落的危险。

还有，专利文献3中记载的技术，由于其驱动机构的构造上的原因，无法避免装置整体的肥大化。

如上所述，概况而言，现有的楼梯升降装置中，结构简单的装置则有装置在上下楼梯时前后方向处于不稳定状态而安全性低；另一方面，装置由走行面(包括楼梯的踏板面)的面所支撑，不仅左右方向而且前后方向也稳定从而提高了安全性的装置，则由于需要配置复数个驱动源等原因而驱动***变得复杂，从而造成装置自身变大变重、需要一定的设置空间，同时造价上也处于不利局面。

发明内容

本发明实施例的目的在于：提供一种结构简单与安全性高并存的楼梯升降装置。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的技术方案是：

第一方面，提供了一种楼梯升降装置，包括：

可以搭载人或物等的搭载部；

与该搭载部相对移动的升降部；

引发所述相对移动的驱动机构，

所述搭载部和所述升降部，通过独立于所述驱动机构的导向机构相连结支撑，相互间可以沿着X-Z面自由地平移运动的同时，

所述驱动机构具备驱动源和循环移动机构，所述循环移动机构具有移动体，该移动体通过所述驱动源的驱动，可沿着所定的封闭轨迹移动，

通过使所述移动体和所述升降部连结，或者通过使所述移动体和所述搭载部连结，从而使所述搭载部和所述升降部沿着所述轨迹相对移动而上下楼梯。

第二方面，提供了一种楼梯升降装置，包括：

可以搭载人或物等的搭载部；

与该搭载部相对移动的升降部；

引发所述相对移动的驱动机构，

所述搭载部和所述升降部，通过导向机构相连结支撑，相互间可以沿着X-Z面自由地平移运动的同时，

所述驱动机构具备驱动源和循环移动机构，所述循环移动机构具有移动体，该移动体通过所述驱动源的驱动，可沿着所定的封闭轨迹移动，

通过使所述移动体和所述升降部连结，或者通过使所述移动体和所述搭载部连结，从而使所述搭载部和所述升降部沿着所述轨迹相对移动而上下楼梯，

所述循环移动机构包括：

沿着所述轨迹开设的槽部；

轴向的一端***该槽部并可沿着该槽部循环的、一列立式配置的复数个圆柱体或阶梯型圆柱体；

由所述驱动源的驱动力而转动，并且与所述复数个圆柱体或阶梯型圆柱体相啮合的链齿轮，

通过该链齿轮的回转、所述复数个圆柱体或阶梯型圆柱体沿着所述槽部循环移动的同时，

所述复数个圆柱体或阶梯型圆柱体的特定的一个为所述移动体，或者所述复数个圆柱体或阶梯型圆柱体的至少一个与所述移动体相连结。

第三方面，提供了一种楼梯升降装置，包括：

可以搭载人或物等的搭载部；

与该搭载部相对移动的升降部；

为了引发所述相对移动的驱动机构，

所述搭载部和所述升降部，通过导向机构相连结支撑，相互间可以沿着X-Z面自由地平移运动的同时，

所述驱动机构具备驱动源和循环移动机构，所述循环移动机构具有移动体，该移动体通过所述驱动源的驱动，可沿着所定的封闭轨迹移动，

通过使所述移动体和所述升降部连结，或者通过使所述移动体和所述搭载部连结，从而使所述搭载部和所述升降部沿着所述轨迹相对移动而上下楼梯，

所述循环移动机构包括：

由传动链或齿形带构成的环状循环体；

使得该循环体沿着所述轨迹环行的导向用回转体；

由所述驱动源的驱动力而回转，并且与所述循环体相啮合的链齿轮或带轮，

通过该链齿轮或带轮的回转、所述循环体沿着所述轨迹循环回转的同时，

所述循环体的特定的一部分为所述移动体，或者所述循环体的特定的一位置与所述移动体相连结。

第四方面，提供了一种楼梯升降装置，包括：

可以搭载人或物等的搭载部；

与该搭载部相对移动的升降部；

引发所述相对移动的驱动机构，

所述搭载部和所述升降部，通过导向机构相连结支撑，相互间可以沿着X-Z面自由地平移运动的同时，

所述驱动机构具备驱动源和循环移动机构，所述循环移动机构具有移动体，该移动体通过所述驱动源的驱动，可沿着所定的封闭轨迹移动，

通过使所述移动体和所述升降部连结，或者通过使所述移动体和所述搭载部连结，从而使所述搭载部和所述升降部沿着所述轨迹相对移动而上下楼梯，

所述循环移动机构包括：

沿着所述轨迹开设的槽部；

由所述驱动源的驱动力而回转、以所述槽部的宽度方向的中心位置为轴心、描摹所述槽部的宽度方向的中心位置似的、沿着所述槽部一边移动一边转动的小齿轮；

所述小齿轮沿着所述槽部边循环边回转时、与该小齿轮相啮合的外齿构造体或内齿构造体，

所述移动体以一种可与沿着所述槽部循环移动的所述小齿轮一起循环移动的方式连结。

第五方面，提供了一种楼梯升降装置，包括：

可以搭载人或物等的搭载部；

与该搭载部相对移动的升降部；

引发所述相对移动的驱动机构，

所述搭载部和所述升降部，通过导向机构相连结支撑，相互间可以沿着X-Z面自由地平移运动的同时，

所述驱动机构具备驱动源和循环移动机构，所述循环移动机构具有移动体，该移动体通过所述驱动源的驱动，可沿着所定的封闭轨迹移动，

通过使所述移动体和所述升降部连结，或者通过使所述移动体和所述搭载部连结，从而使所述搭载部和所述升降部沿着所述轨迹相对移动而上下楼梯，

所述循环移动机构包括：

端面中心或偏心位置上设有驱动销的小齿轮、与该小齿轮相啮合的齿轮、为了使所述小齿轮和所述齿轮保持啮合而架设于所述小齿轮的轴心和所述大齿轮的轴心上面的转臂，通过所述小齿轮一边自转一边绕着所述齿轮的内测或外侧的周边旋转的方式，使所述驱动销沿着所述轨迹循环移动。

第六方面，提供了一种一种楼梯升降装置，包括：

可以搭载人或物等的搭载部；

与该搭载部相对移动的升降部；

引发所述相对移动的驱动机构，

所述搭载部和所述升降部，通过导向机构相连结支撑，相互间可以沿着X-Z面自由地平移运动的同时，

所述驱动机构具备驱动源和循环移动机构，所述循环移动机构具有移动体，该移动体通过所述驱动源的驱动，可沿着所定的封闭轨迹移动，

通过使所述移动体和所述升降部连结，或者通过使所述移动体和所述搭载部连结，从而使所述搭载部和所述升降部沿着所述轨迹相对移动而上下楼梯，

所述循环移动机构包括：

沿着所述轨迹开设的槽部；

***该槽部并可沿着该槽部在该槽部内循环移动的销；

由配置在所述槽部的大约中心位置的驱动源的驱动力而回转的回转轴所枢轴支撑、并与所述销相连结的转臂；

所述转臂和所述回转轴的枢轴支撑部上，使所述转臂相对于所述回转轴，可沿着该回转轴的半径方向相对移动的滑动机构，

所述销作为所述移动体、或者所述销与所述移动体相连结。

第七方面，提供了一种楼梯升降装置，包括：

搭载部；

升降部；

具备单一驱动源的驱动机构；

使所述搭载部和所述升降部沿着上下方向相对移动的上下方向移动机构；

使所述搭载部和所述升降部沿着前后方向相对移动的前后方向移动机构；

锁定所述上下方向移动机构的第一锁定手段；

锁定所述前后方向移动机构的第二锁定手段，

由所述驱动机构的不同输出运动形态、分别驱动所述上下方向移动机构和所述前后方向移动机构；

所述第一锁定手段和第二锁定手段交互锁定的同时，所述驱动机构依次使所述搭载部和升降部相对地前后方向移动或上下方向移动，使所述升降部和搭载部的姿势不发生变化、相对地沿着封闭的循环运动轨迹进行平移运动而上下楼梯。

第八方面，提供了一种楼梯升降装置，包括：

可以搭载人或物等的搭载部；

与该搭载部相对移动的升降部；

引发所述相对移动的驱动机构，

所述搭载部和所述升降部，通过导向机构相连结支撑，相互间可以沿着X-Z面自由地平移运动的同时，

所述驱动机构具备驱动源和循环移动机构，所述循环移动机构具有移动体，该移动体通过所述驱动源的驱动，可沿着所定的封闭轨迹移动，

通过使所述移动体和所述升降部连结，或者通过使所述移动体和所述搭载部连结，从而使所述搭载部和所述升降部沿着所述轨迹相对移动而上下楼梯，

所述循环移动机构包括：

沿着所述轨迹开设的槽部；

由配置在所述槽部的大约中心位置的驱动源的驱动力而回转的回转轴所枢轴支撑、一端具有长孔的转臂；

同时***所述转臂的长孔和所述槽部并可沿着该槽部在该槽部内循环移动的销；

所述销作为所述移动体、或者所述销与所述移动体相连结。

与现有技术相比，本发明实施例提供的楼梯升降装置的有益效果在于：

这样的组成结构，使提供一种实现结构简单、控制简单、安全性高的意图的楼梯升降装置成为可能。在这里，所述循环移动机构是指在某个平面内，输出沿着所定的封闭曲线轨迹运动的机构。还有，所述平移运动是指，转动自由度被约束了的、直交两方向的平移运动、或者以这样的平移运动为主成分的运动，其运动轨迹如果能覆盖本发明中所采用的循环移动机构的运动轨迹，则具有一定面积的区域性轨迹可以，没有面积的轨迹也可以。

还有，(上述组成结构中，不管所述导向机构与所述驱动机构是否相互独立)所述循环移动机构采用：沿着所述轨迹开设的槽部；轴向的一端***该槽部并可沿着该槽部循环的、一列立式配置的复数个圆柱体或阶梯型圆柱体；由所述驱动源的驱动力而转动，并且与所述复数个圆柱体或阶梯型圆柱体相啮合的链齿轮，通过该链齿轮的回转、所述复数个圆柱体或阶梯型圆柱体沿着所述槽部循环移动的同时，所述复数个圆柱体或阶梯型圆柱体的特定的一个为所述移动体，或者所述复数个圆柱体或阶梯型圆柱体的至少有一个与所述移动体相连结的组成结构也可以。

象这样的组成结构可以为楼梯升降装置提供一种小容积大负荷的循环移动机构。

还有，(上述组成结构中，不管所述导向机构与所述驱动机构是否相互独立)所述循环移动机构采用：由传动链或齿形带构成的环状循环体；使得该循环体沿着所述轨迹环行的导向用回转体；由所述驱动源的驱动力而回转，并且与所述循环体相啮合的链齿轮或带轮，通过该链齿轮或带轮的回转、所述循环体沿着所述轨迹循环回转的同时，所述循环体的特定的一部分为所述移动体，或者所述循环体的特定的一位置与所述移动体相连结的组成结构也可以。

象这样的组成结构，可以提供一种具备灵活应用了价廉的通用性机械零部件的循环运动机构的楼梯升降装置。

还有，(上述组成结构中，不管所述导向机构与所述驱动机构是否相互独立)所述循环移动机构采用：包括沿着所述轨迹开设的槽部；由所述驱动源的驱动力而回转、以所述槽部的宽度方向的中心位置为轴心、描摹所述槽部的宽度方向的中心位置似的、沿着所述槽部一边移动一边转动的小齿轮；所述小齿轮沿着所述槽部边循环边回转时、与该小齿轮相啮合的外齿构造体或内齿构造体，所述移动体以一种可与沿着所述槽部循环移动的所述小齿轮一起循环移动的方式连结的组成结构也可以。

象这样的组成结构，可以提供一种具备直接驱动所以传动效率高；而且没有经时间变化所造成的结构零部件的一部分被拉伸之类原因而劣化的问题，所以容易维护；还有，简单的齿轮啮合状态的确保手段(槽部)的循环运动机构的楼梯升降装置：

还有，(上述组成结构中，不管所述导向机构与所述驱动机构是否相互独立)所述循环移动机构采用：包括端面中心或偏心位置上设有驱动销的小齿轮、与该小齿轮相啮合的齿轮、为了使所述小齿轮和所述齿轮保持啮合而架设于所述小齿轮的轴心和所述大齿轮的轴心上面的转臂，通过所述小齿轮一边自转一边绕着所述齿轮的内测或外侧的周边旋转的方式，使所述驱动销沿着所述轨迹循环移动的组成结构也可以。

象这样的组成结构，可以提供一种具备直接驱动所以传动效率高；同时没有经时间变化所造成的结构零部件的一部分被拉伸之类原因而劣化的问题，所以容易维护；还有、组装精度容易满足的循环运动机构的上下楼梯升降装置。在这里，所述的齿轮的轴心是一个也包括了当齿轮为非圆齿轮(如椭圆形、圆角四边形等)时其粗略中心的含义。

还有，(上述组成结构中，不管所述导向机构与所述驱动机构是否相互独立)所述循环移动机构采用：包括沿着所述轨迹开设的槽部；***该槽部并可沿着该槽部在该槽部内循环移动的销；由配置在所述槽部的大约中心位置的驱动源的驱动力而回转的回转轴所枢轴支撑、并与所述销相连结的转臂；所述转臂和所述回转轴的枢轴支撑部上，使所述转臂相对于所述回转轴，可沿着该回转轴的半径方向相对移动的滑动机构，所述销作为所述移动体、或者所述销与所述移动体相连结的组成结构也可以。

象这样的组成结构，可以提供一种具备结构布局容易的循环运动机构的楼梯升降装置。

还有，(上述组成结构中，不管所述导向机构与所述驱动机构是否相互独立)所述循环移动机构采用：包括沿着所述轨迹开设的槽部；由配置在所述槽部的大约中心位置的驱动源的驱动力而回转的回转轴所枢轴支撑、一端具有长孔的转臂；同时***所述转臂的长孔和所述槽部并可沿着该槽部在该槽部内循环移动的销；所述销作为所述移动体、或者所述销与所述移动体相连结的组成结构也可以。

象这样的组成结构，虽然转臂的转动所扫过的范围通常会大于所述槽部(封闭轨迹)的范围，可能给装置的结构布局带来不便，但是有利于提供一种结构更为简单的循环运动机构的楼梯升降装置。

进一步地，申请的本发明所提供了一种包括：搭载部；升降部；具备单一驱动源的驱动机构；使所述搭载部和所述升降部沿着上下方向相对移动的上下方向移动机构；使所述搭载部和所述升降部沿着前后方向相对移动的前后方向移动机构；锁定所述上下方向移动机构的第一锁定手段；锁定所述前后方向移动机构的第二锁定手段，其特征在于，由所述驱动机构的不同输出运动形态、分别驱动所述上下方向移动机构和所述前后方向移动机构；所述第一锁定手段和第二锁定手段交互锁定的同时，所述驱动机构依次使所述搭载部和升降部相对地前后方向移动或上下方向移动，所述升降部和搭载部的姿势不发生变化、相对地沿着封闭的循环运动轨迹进行平移运动而上下楼梯的楼梯升降装置，可以达到同样的目的和效果。

象这样的组成结构，只需要一个驱动源的驱动机构的不同输出运动形态来驱动装置，所以可以提供一种结构紧凑的装置；上下不同的踏步宽尺寸的楼梯时，装置的搭载部和升降部两者的前后可移动距离范围内，可以按照楼梯踏步宽尺寸来移动两者的距离，所以可以提供一种上下大的踏步宽尺寸的楼梯时更加安全的楼梯升降装置。

本发明的课题解决手段如上所述，概括地说，避免了履带式的问题；装置的姿势始终几乎不变；还有，楼梯升降装置具备搭载部和升降部，采用了两者进行相对平移运动而上下楼梯方式的结果，使得有利于提高安全性的面支撑结构容易实现。进一步地，通过将装置的支撑面限定在包括走行方向的邻接踏板面的两个走行面(包括楼梯面)上，所以一个驱动源就可以满足。

同时，本说明书还有权利要求书中的平移运动是指两个部件(本发明中指的是搭载部和升降部)相互姿势不变，也就是说没有相对转动，只是沿着所定的(X-Z面上的)轨迹进行平移移动的相对运动；或者像这样的平移运动为主的相对运动往返进行的意思。

还有，本说明书还有权利要求书中，楼梯升降装置的前方或前侧是指上楼时的行进方向的一侧；楼梯升降装置的后方或后侧是指下楼时的行进方向的一侧；同时，楼梯升降装置的左右是以所述前方或前侧为基准的左右的意思。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例中楼梯升降装置的左前轴测图；

图2是本发明实施例中楼梯升降装置的右前轴测图；

图3是本发明实施例中循环移动机构的分解图；

图4是本发明实施例中楼梯升降装置上楼动作时的，楼梯升降装置的准备状态的侧面概要图；

图5是本发明实施例中楼梯升降装置的升降部位于目前的踏步面，辅助升降部接触到下一个楼梯踏步面状态时的侧面概要图；

图6是本发明实施例中搭载部移动到下一个楼梯踏步面的高度位置状态时的侧面概要图；

图7是本发明实施例中脚轮接触到下一个楼梯踏步面状态时的侧面概要图；

图8是本发明实施例中升降部上升并移向下一个楼梯踏步的中途移动状态的侧面概要图；

图9是本发明实施例中楼梯升降装置回位到准备爬升下一个楼梯踏步状态的侧面概要图；

图10是本发明实施例中循环移动机构的第2实施例(传动链方式)的概略构成图；

图11是本发明实施例中循环移动机构的第3实施例(齿形带方式)的概略构成图；

图12是本发明实施例中循环移动机构的第4实施例(圆角四边形外齿体方式)的概略构成图；

图13是本发明实施例中循环移动机构的第5实施例(圆柱销齿轮外齿体方式)的概略构成图；

图14是本发明实施例中循环移动机构的第6实施例(圆角四边形外齿轮体+转臂方式)的概略构成图；

图15是本发明实施例中循环移动机构的第7实施例(行星齿轮方式)的概略构成图；

图16是本发明实施例中循环移动机构的第8实施例(回转驱动转臂方式)的概略构成图；

图17是本发明实施例中循环移动机构的第9实施例(平行曲柄机构方式)的概略构成图；

图18是本发明实施例中图示了近似直线导向机构的一个例子，(A)图示了配置该近似直线导向机构的楼梯升降装置的准备状态(未摆动状态)的侧面概略构成图；(B)图示了搭载部移动到下一个楼梯踏步面的高度位置状态(摆动状态)；

图19是本发明实施例中循环驱动机构的平移运动轨迹为圆形时的、楼梯升降装置的准备状态的侧面概要图；

图20是本发明实施例中循环驱动机构的平移运动轨迹为圆形时的、脚轮接触到下一个楼梯踏步面状态时的侧面概要图；

图21是本发明实施例中循环驱动机构的平移运动轨迹为近似三角形时的、楼梯升降装置的准备状态的侧面概要图；

图22是本发明实施例中循环驱动机构的平移运动轨迹为三角形时的、脚轮接触到下一个楼梯踏步面状态时的侧面概要图；

图23是本发明实施例中图示了作为楼梯升降装置第2实施例的右前轴测图；

图24是本发明实施例中图示了第2实施例中的楼梯升降装置上楼动作时的侧面概要图；

图25是本发明实施例中循环移动机构的第10实施例(带长孔回转驱动转臂方式)的概略构成图；

其中，附图中的标号如下：

1-楼梯升降装置；2-搭载部；3-升降部；3a-底板；3b-支柱；3c-升降辅助臂；4-驱动机构；5-导向机构；5a-纵向导轨；5b-纵向滑块；5c-横向导轨；5d-横向滑块；5f-滑块连结部件；6-主板；7-齿轮马达(驱动源)；8-循环移动机构；12-制动转臂；13-制动轮；14-脚轮；15-棘轮；16-转动轴；19-固定把手；22-滚柱；23、24-挡板；30-传动链；40-齿形带(带齿的皮带)；91-楼梯。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。

还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下通过参照附图来说明作为本发明实施方式的一个例子的楼梯升降装置1。在此，需要说明的是，为了图面理解容易，部分图中的大小、尺寸等有夸张表现，未必与实际的装置相符。还有，各附图图示了符号指向的看到的部分；还有，一部分的附图中的细线表示封闭的循环运动轨迹，该细线上的黑点表示驱动销(详细后述)的位置，而不是表示具体的构成要素或零部件；还有，点划线表示运动部件的不同运动位置。

〈楼梯升降装置的组成结构〉

如图1～图3所示，作为本发明实施方式的一个例子的楼梯升降装置1包括：可搭载人或物等的搭载部2；相对该搭载部2相对移动的升降部3；引发该相对移动的驱动机构4。

搭载部为前面(正面)和底面为开放型的框体(箱型)结构。同时，图1及图2中，为了容易把握搭载部2的构造，只图示了框体的框架部分(也就是说，图示的是框体平面的中间的部分基本上切除状态的样子)。同时，搭载部2的上面可安装座椅等，所安装的座椅等可作为让使用者坐在上面，或者把搬运物放在上面的用途。

搭载部2的下方靠近4个角落的位置上，配置有可全方向移动的脚轮14。其结果是、该楼梯升降装置1在非直线楼梯的踏步面上走行时，根据需要可简单地改变方向。还有，一部分的脚轮14的上面，棘轮15被固定连结在脚轮内测。进一步地，配置可与该棘轮啮合的棘爪28、呈粗略L字型的制动转臂12由转动轴16所枢轴支撑的同时，另一端配置有制动轮13。其制动机制是，当走行面或楼梯91的踏步面的支撑不够充分时(如提升脚轮14时)，由此引起制动轮13往下移动、制动转臂12随之下移、棘爪28与棘轮15相啮合从而锁定脚轮14。不过，即使处于制动状态，装置往前方向(也就是说上楼时的前进方向，或者下楼时的后退方向)行进的脚轮转动没有被锁定。此机构防止楼梯升降装置发生非意图的滚动行进；同时可以确定下楼的时机。

同时，搭载部2内，沿着X-Z面的刚好搭载部的左右方向的中部附近位置上，固定配置着主板6。而且，该主板6是固定在搭载部2的两侧，而不是固定在后述的底板3a上。

升降部3是以其大部分都可以容纳在搭载部2内的结构形式配置着。包括：比搭载部的底面开口略小的矩形状底板3a；该矩形状底板3a上竖立设置的支柱3b；该支柱3b上安装的可沿着该支柱3b的上下方向滑移的升降辅助臂3c；将该升降辅助臂3c的上下滑移固定在指定位置的固定把手19。

搭载部2和升降部3是一种通过导向机构5的支撑连结而互相之间可沿着X-Z面自由地平移运动的组成结构。更具体地说，主板6的一侧面上沿着上下方向配置着纵向导轨5a；该导轨5a上配置着可沿着该导轨5a滑动的纵向滑块5b。另一方面，底板3a上沿着前后方向配置着横向导轨5c；该导轨5c上配置着可沿着该导轨5c滑动的横向滑块5d。纵向滑块5b和横向滑块5d由滑块连结部件5f连结。其结果是，通过导向机构5，使得固定在搭载部2的两侧上的主板6、和作为升降部3的组成部分的底板3a两者沿着上下方向以及前后方向(也就是沿着X-Z面)自由地平移运动成为可能。换言之，通过导向机构5，搭载部2和升降部3可以以一种相互姿势不变，即没有相对的转动，只进行相对平移运动的方式进行安装在一起。

驱动机构4是为了引发上述平移运动的机构，包括齿轮马达(驱动源)7、循环移动机构8。在本实施方式中，齿轮马达紧挨着主板6的一侧面安装。

循环移动机构8嵌入在主板6内。为了容易理解循环移动机构8的组成结构，将包括主板6在内的部分组成要素抽出来图示在图3中。主板6的另一侧面上开着角部呈圆角状的四边形(圆角四边形)导向槽(槽部)26。同时，组成结构还包括：轴向本身的一端***该导向槽并可沿着该导向槽循环的、无间隙地一列立式配置的复数个滚柱(圆柱体或阶梯型圆柱体)22；从齿轮马达7获得驱动力而转动且与滚柱22的外周面相啮合的2个链轮21、27。并且，本实施方式中，主板6的两侧面分别安装着同步转动的链轮21、27，但是在某些情况下单个链轮也可以。还有，滚柱22处于嵌入到导向槽26中的状态，通过安装2个挡板23、24，防止滚柱22脱落。

这样的组成结构其结果是，链轮21、27一转动，与其啮合的滚柱22以沿着导向槽(所定的封闭轨迹)26按顺序被推送出去的方式循环移动。此时，将复数个的滚柱22中的特定一个与驱动销(移动体)20同轴连结，该驱动销20在升降部3的组成部分的支柱3b的上端附近与支柱3b相连结。其结果是，驱动销20一循环，伴随着这一循环，升降部整体沿着导向槽26的轨迹相对搭载部2做相对运动，即平移运动。

〈楼梯升降装置的升降楼动作〉

接下来，通过参照图4～图9，说明已经在上述中说明了其组成结构的楼梯升降装置1的上楼动作。同时，图4～图9所图示的是从右侧面看到的楼梯升降装置1的状态。

图4表示楼梯升降装置1的准备状态。在这个准备状态中，将负荷的重心调整到前后脚轮14的中间附近的位置。楼梯升降装置1的自身的重心位置也一样，不过这是通过装置的结构布局来保证。也可配备检测负荷的重心位置是否合适的检测手段。还有，准备状态时，升降部3位于最高且靠前侧的位置。同时，根据将要升降的楼梯踏步的高度，调整好升降辅助臂3c的上下位置并通过把手19固定位置。

还有，图4图示楼梯升降装置1的前面(正面)靠着下一个踏步板的阶沿的位置状态。这个位置为上楼开始位置。如果需要自动判断这个时机从而使上楼动作自动进行，则在楼梯升降装置1的前方安装检测阶沿的接触感应器是个好的选择。

接着，如图5所示，齿轮马达7的驱动使驱动销20按顺时针转动方向一移动，包括升降辅助臂3c在内的升降部3整体往下方移动。其结果是，升降部3的底板3a与目前的楼梯踏步面接触，升降辅助臂3c与下一个踏步面接触。

驱动销20继续按顺时针转动方向移动时，如图6所示，在升降部3的底板3a和升降辅助臂3c横跨楼梯的前后两踏步面支撑着的状态下，搭载部2沿着导向槽26的轨迹上升到下一个踏步面高度上。图6中图示的是搭载部上升到最高位置的状态。

接着，如图7所示，搭载部2沿着轨迹的下方部分移动到最前侧的位置。也就是说，该图表示搭载部2与下一个踏步面相接触的状态。此时，在制动轮13处于悬空状态的过程中，制动转臂12上安装的棘爪28与棘轮15相啮合，搭载部2后方的脚轮14的后退方向的转动被锁定，从而防止楼梯升降装置1非意图地滚落到下一个踏步面。

接着，如图8所示，驱动销20继续沿着轨迹按顺时针转动方向移动，从而使升降部3上升。

最后，如图9所示，由于驱动销20接着继续沿轨迹按顺时针转动方向移动，从而使升降部3回到收容在搭载部2之中的状态、即准备状态。上述一系列动作的结果，完成了一个楼梯踏步面的爬升。

接着转移到下一个踏步面的上楼动作，不过，当楼梯的踏步面宽度尺寸比轨迹(导向槽26)的前后方向(图4～图9附图上的左右方向)的移动量大时，楼梯升降装置1从图9所示位置状态向前方移动直到与下一个踏步面板接触，进入下一个踏步的上楼准备状态。接下来重复同样的动作。

还有，下楼(下降)动作是前述的上楼动作的逆序，楼梯升降装置通过前后脚轮14向前方移动，制动轮13越过阶沿下落之时为下楼的时机。这个下楼时机要自动检测时，安装检测制动轮13下落的感应器是个好的选择。

以上说明了的实施例对应着权利请求书的1和2，该实施例包括：可搭载人或物等的搭载部2；相对该搭载部2相对移动的升降部3；为了引发该相对移动的驱动机构4，搭载部2和升降部3通过导向机构5的连结支撑，相互可沿着X-Z面自由地平移移动的同时，驱动机构4具备单一的齿轮马达(驱动源)7和循环驱动机构8，该循环驱动机构8具备通过该齿轮马达(驱动源)7的驱动沿着所定的封闭轨迹(导向槽26)移动的驱动销(移动体)20；通过驱动销20与升降部3的连结，搭载部2和升降部3沿着轨迹相对移动而上下楼。

在此，循环移动机构8包括：沿着轨迹设置的导向槽26；轴向本身的一端***该导向槽26并可沿着该导向槽26循环的一列立式配置的复数个滚柱(圆柱体或阶梯型圆柱体)22；从齿轮马达7获得驱动力而转动且与滚柱22的外周面相啮合的2个链轮21、27。通过链轮21、27的转动，复数个的滚柱22沿着导向槽26循环移动的同时，该滚柱22的特定的一个与作为移动体的驱动销20相连结。

通过这样的组成结构，搭载部2和升降部3可姿势不变地，相对地沿着轨迹循环，进行平移运动而上下楼。还有，由于包含循环移动机构8的驱动机构4中，作为驱动源的齿轮马达只需要一个，驱动轴也只有1轴，其控制可简单地进行，可实现简单结构的楼梯升降装置。

还有，上述实施例中，楼梯升降中的搭载部2移动中，通过升降部3的底板3a和升降辅助臂3c，横跨2个踏步面支撑着楼梯升降装置1，所以无需特别的措施就可以保持通常的状态(水平状态)进行上下楼梯，因此可以实现高安全性的意图。

还有，上述实施例不仅适用于直线楼梯，也可适用于非直线楼梯，由于不是阶沿而是踏步面作为装置的支撑基面，可达到楼梯升降时避免损伤楼梯等优越的性能效果。

还有，循环移动机构8不局限于以上说明了的组成结构例，例如以下说明的，可以有很多的结构版本。在此，在以下的循环移动机构8的其他结构版本的说明中，只抽出该循环移动机构8进行图示；同时，与已经说明了的实施例1中的组成结构上以及功能上类似的部分将标注同一的符号，并省略部分重复的说明。

图10所示的循环移动机构8称作传动链方式。在主板6上，其轴心连接呈矩形状的位置上配置4个链轮。其中1个是驱动用链轮32a。其他3个是惰性链轮32b。这4个链轮上卷挠着传动链30，该传动链30上的特定的一个位置上设置着作为移动体的驱动销20。通过驱动用链轮32a的回转驱动，传动链30循环回转，驱动销20随之在圆角四边形的封闭轨迹(传动链30的轨迹)上循环移动。同时，该机构可在主板6上增设驱动销20的移动导向用的导向槽(图中未表示)

图11所示的循环移动机构8称作齿形带方式。在主板6上，其轴心连接呈矩形状的位置上配置4个带轮。其中1个是驱动用带轮41a。其他3个是惰性带轮41b。这4个带轮上卷挠着齿形带(带有齿的皮带)40，该齿形带40上的特定的一个位置上设置着作为移动体的驱动销20。通过驱动用链轮的回转驱动，齿形带40循环回转，驱动销20随之在圆角四边形的封闭轨迹(齿形带40的轨迹)上循环移动。同时，该机构可在主板6上增设驱动销20的移动导向用的导向槽(图中未表示)

图12所示的循环移动机构8称作圆角四边形外齿轮体方式。包括：小齿轮50；固定在主板6上的非圆形的圆角四边形齿轮(圆角四边形外齿轮体)51；设置在小齿轮50上的驱动销20；主板6上开设的驱动销移动导向用的导向槽52。小齿轮50在与圆角四边形齿轮51相啮合的状态下一边自转驱动，一边由导向槽52导向而沿着圆角四边形齿轮51的周围公转，由此使得驱动销20沿着呈圆角四边形的封闭轨迹循环移动。

图13所示的循环移动机构8称作圆柱销齿轮外齿体方式。与刚刚说明的圆角四边形外齿轮体方式为类似的组成结构，作为圆角四边形齿轮51的替代，复数个圆柱销54呈矩形状配置。链轮53与该复数个圆柱销53啮合转动，该链轮53上设置的驱动销20沿着呈圆角四边形的封闭轨迹循环移动。

图14所示的循环移动机构8称作圆角四边形外齿体+转臂方式。包括：转臂55、滑块56、圆角四边形齿轮51的中心位置上设置的转动轴57、弹性部件58。滑块56和转臂55构成一个移动副并与转动轴57固定连结。还有，转臂55的端部配置着小齿轮50并与滑块56之间配置着弹性部件58。该弹性部件58始终产生将小齿轮50推靠到圆角四边形齿轮51的齿面的推力，使两者保持啮合。

图15所示的循环移动机构8称作行星齿轮方式。包括：小齿轮50、转臂60、太阳轮61和内齿轮62。为了使设置在小齿轮50上的驱动销20的运动轨迹呈本发明所期望的近似四边形轨迹，作为一个例子，可将小齿轮50的齿数设定为内齿轮62的齿数的1/4，此时小齿轮50围绕着太阳轮61的四周公转1周时自转4周，还有，将驱动销20突出设置在小齿轮50的转动中心轴的偏心位置上。还有，作为该循环运动机构的驱动输入部件，选择太阳轮61比选择小齿轮50具有驱动源配置简单的好处。如果不利用该好处，则没有太阳轮也可以。还有，驱动销20的异形运动轨迹也可以的楼梯升降装置的话，没有内齿轮62也可以。

图16所示的循环移动机构8称作回转驱动转臂方式。包括：驱动转臂70、驱动滑块71，驱动转臂70上设置的驱动销20由导向槽52导向，驱动滑块71和驱动转臂70构成移动副，通过与驱动滑块71固定连结的齿轮马达的输出轴7a的回转驱动，滑块71转动，驱动转臂70一边与驱动滑块71相对滑动一边转动，从而使驱动销20沿着呈圆角四边形的封闭轨迹循环运动。

图25所示的循环移动机构10称作带长孔回转驱动转臂方式。包括：驱动转臂70、驱动转臂70上的长孔72，***长孔72的驱动销20由导向槽52导向，驱动转臂70与齿轮马达的输出轴7a固定连结，通过齿轮马达的输出轴7a的回转使驱动转臂70转动，从而使驱动销20沿着呈圆角四边形的封闭轨迹循环运动。

图17所示的循环移动机构9称作平行曲柄机构方式。主板6起着机架的作用，与连杆80、主动曲柄81、从动曲柄82构成平行曲柄机构。连杆80作为移动体与升降部3固定连结，通过主动曲柄81的回转驱动，跟主板6固定连结的搭载部2与升降部3沿着圆形的运动轨迹进行平移运动。

还有，作为导向机构5，从归类为移动副的直线导向机构或利用了平行曲柄机构中的连杆的移动轨迹的平移运动机构，或利用了摇动角度范围极小的摇臂上一点几乎是直线移动轨迹的特点的近似直线导向机构(参照图18)中选用2个机构(包括同类机构的组合)，可组成本发明的导向机构。同时，如果将平行曲柄机构当作循环移动机构使用，由于该机构同时也起到导向机构的作用，此时导向机构可由一个平行曲柄机构组成。还有，使用图18所示的近似直线导向机构时，该近似直线对象机构的摇动臂29的摇动角度θ的极限容许范围是，楼梯升降中的搭载部2前后移动时，包括搭载在搭载部2上面的人或物等在内的装置整体的重心(即使发生摇动也)位于搭载部2的前后支撑点的范围内。

上述实施例以及种种的变形实施的楼梯升降装置，为了提高其安全性，不管是搭载部还是升降部处于被支撑状态，都可通过增大支撑面的前后距离来实现的观点来看，循环移动机构的期待的运动轨迹为四边形运动轨迹，但是采用其他的圆形或近似三角形等的封闭轨迹也可以。例如，采用圆形的运动轨迹的话，将可实现构造更简单的楼梯升降装置；还有，采用近似三角形的运动轨迹的话，对于同样尺寸的楼梯，跟四边形的运动轨迹相比，由于运动轨迹的长度变短的原因，高效地进行楼梯升降将成为可能。图19和图20分别表示圆形的运动轨迹时的楼梯升降装置1的准备状态和搭载部2上升到了下一个踏步面时的状态。还有，图21和图22分别表示近似三角形的运动轨迹时的楼梯升降装置1的准备状态和搭载部2上升到了下一个踏步面时的状态。

〈楼梯升降装置其他的组成结构例〉

图23图示了作为本发明的第2实施例的楼梯升降装置201。在此，对于与上述实施例1的楼梯升降装置1相同或类似的部分，数字下2位标注同一的符号，并省略部分重复的说明。

本实施例的驱动机构230包括：属于驱动源的齿轮马达231、第一齿轮232以及第二齿轮233；支撑齿轮马达231的托座234。齿轮马达有本体部和输出轴，本体部由托座234枢轴支撑(本体部自身处于与输出轴同一轴上可进行转动的枢轴支撑)。还有，输出轴上安装着第一齿轮232，本体部上安装着第二齿轮233。

上下方向移动机构240包括：上下齿条241；上下导轨207；上下滑块208；支撑板242；第一锁定机构243。支撑板242与升降部203、上下导轨207、以及上下齿条241固定连结。上下齿条与齿轮232相啮合。还有，上下导轨207和上下滑块208构成移动副。

前后方向移动机构250包括：前后齿条251；前后导轨210；前后滑块211；支撑板252；第二锁定机构253。支撑板252与搭载部202、前后导轨210以及前后齿条251固定连结。前后齿条251与第二齿轮233相啮合。还有，前后导轨210和前后上下滑块211构成移动副。

驱动上下方向移动机构240时，前后方向移动机构250一侧配置的第二锁定机构253运作从而拘束第二齿轮233的转动；另一方面，上下方向移动机构240一侧配置的第一锁定机构243的锁定解除。其结果是，齿轮马达231驱动时，第一齿轮232随之转动而驱动上下方向移动机构240，由于上下方向移动机构240的驱动，搭载部202和升降部203进行相对的上下方向移动。

驱动前后方向移动机构250时，第二锁定机构253的锁定解除的同时，上下方向移动机构240一侧配置的第一锁定机构243运作从而拘束第一齿轮232的转动。其结果是，齿轮马达231驱动时，齿轮马达231的本体部转动，第二齿轮233随之转动。其结果是，前后方向移动机构250被驱动。由于前后方向移动机构250的驱动，搭载部202和升降部203进行相对的前后方向移动。

同时，本实施例中，搭载部202的前上部配置着左右一对的楼梯踏步高度检测手段260。这个楼梯踏步高度检测手段260可使用光学感应器等。并且，升降部203的底板203a的底面左右配置接触感应器203s。

在此，通过参照图24、来说明有关上述组成结构的作用效果。上楼时，楼梯升降装置201往前方移动，搭载部202与阶沿接触时作为开始上楼的时机、驱动上下方向驱动机构240。根据由踏步高度检测手段260检测的接下来爬升的踏步的高度，通过控制装置(未图示)的控制，脚轮214升高到稍微超过(例如：5mm左右)接下来爬升的踏步面高度为止。之后，切换到前后方向移动机构250使搭载部202往前方移动。之后，切换到上下方向移动机构240使搭载部202下降到下一个踏步面上后，继续驱动上下方向移动机构从而使升降部203提升到最高位置。之后，再切换到前后方向移动机构250，使升降部203往前方移动，楼梯升降装置201回到楼梯升降准备状态。接下来依次重复这些动作。

还有，当本实施例2的楼梯升降装置201下楼时，通过升降部203的底板203a的底面左右安装的接触感应器203s检测出与下一个踏步面的接触，来确定楼梯升降装置201从上下移动到前后移动之间切换的时机。这样，依靠配置单一的驱动源的驱动机构的不同的输出形态，实现上下方向和前后方向的移动，从而使提供一种结构紧凑的楼梯升降装置成为可能。

还有，前述实施例2中的第一锁定机构243和第二锁定机构253，即使不是各自分别独立的2个锁定机构也可以。例如，由至少有2个以上锁定动作的一个锁定机构(具体地说，同一个促动器的不同的移动位置上，发生不同的锁定动作的锁定机构；利用电磁石和弹性部件的弹性力，电磁石的ON和OFF的2个状态发生2个锁定动作的锁定机构等)构成也可以。

如上述说明，实施例2的楼梯升降装置201包括：可搭载人或物等的搭载部202、升降部203、配置着作为单一驱动源的齿轮马达231的驱动机构230、使所述搭载部202和升降部203相对地上下方向移动的上下方向移动机构240、使所述搭载部202和升降部203相对地前后方向移动的前后方向移动机构250、用于锁定所述上下方向移动机构240并属于第一锁定手段的第一锁定机构243、用于锁定所述前后方向移动机构250并属于第二锁定手段的第二锁定机构253。由所述驱动机构230的不同输出形态分别驱动所述上下方向移动机构240和前后方向移动机构250，所述属于第一锁定措施的第一锁定机构243和属于第二锁定措施的第二锁定机构253交互锁定的同时，所述驱动机构230依次使所述搭载部202和所述升降部203相对地前后方向移动或上下方向移动，所述升降部203和所述搭载部202姿势不变地，相对地进行封闭循环轨迹的平移运动而上下楼。

在此，上述第2实施例中所说的驱动机构的不同输出形态如下所述。由于上述第2实施例中必要的运动是上下方向和前后方向的2个独立的运动，因此所要求的驱动机构有2种不同输出形态就可以。基于此，这里所说的「驱动机构的不同输出形态」是指，对于包含其中的运动副的自由度增加一个，各构件之间的相对运动变得不确定的驱动机构，当约束不同的一个自由度时，一个确定了的输出运动将各不相同。本发明不限定于上述的实施例2，在包含了这个驱动机构不同输出形态在内的本发明的要旨范围内，可以实施各种变形实施例。例如，除了实施例2中公开了的、利用互为相对驱动关系的齿轮马达本体部和驱动轴中的一方固定另一方输出、从而输出2个不同输出形态的驱动机构之外，利用了太阳轮、内齿轮、行星架3者中的1个作为输入端，剩下2个中的一个的回转运动作为输出端，从而具有2个不同输出形态的行星齿轮机构(或者波动齿轮机构)的驱动机构；利用了具有螺母转动或移动的2个不同输出形态的螺旋机构的驱动机构；利用了具有齿条进行直线移动或者小齿轮进行直线移动、从而具备2个不同输出形态的齿条和小齿轮构成的直线移动机构的驱动机构；同样是利用齿条和小齿轮构成的直线移动机构，但是在齿条上设置双重直线导轨，通过固定该双重直线导轨的中的任意一个直线导轨而获得2个不同输出形态的驱动机构等都可一一列举。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种楼梯升降装置，包括：

搭载部；

升降部；

具备单一驱动源的驱动机构；

使所述搭载部和所述升降部沿着上下方向相对移动的上下方向移动机构；

使所述搭载部和所述升降部沿着前后方向相对移动的前后方向移动机构；

锁定所述上下方向移动机构的第一锁定手段；

锁定所述前后方向移动机构的第二锁定手段，

其特征在于，

由所述驱动机构的不同输出运动形态、分别驱动所述上下方向移动机构和所述前后方向移动机构；

所述第一锁定手段和第二锁定手段交互锁定的同时，所述驱动机构依次使所述搭载部和升降部相对地前后方向移动或上下方向移动，使所述升降部和搭载部的姿势不发生变化、相对地沿着封闭的循环运动轨迹进行平移运动而上下楼梯。

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