JP4633355B2

JP4633355B2 - リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JP4633355B2
Application number: JP2003428069A
Authority: JP
Inventors: 雅紀井上; 宏蛭間
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: EP1701063B1; CN1898484A; EP1701063A4; US20070144281A1; JP2005188571A; EP1701063A1; WO2005061929A1; CN100570176C

Description

本発明は、リニアアクチュエータに関し、特に、電動送りねじ式リニアアクチュエータに係り、例えば、医療・介護用ベッドの寝床を上下させたり、背部や膝部の寝床を傾斜させたりするのに利用して有効なものに関する。

医療・介護用ベッドにおいては患者の寝食の負担を軽減するために、電動送りねじ式リニアアクチュエータによってベッドの寝床を上下させたり、背部や膝部の寝床を傾斜させたりすることが実施されている。

従来のこの種のリニアアクチュエータとして、雄ねじ部を有するシャフトと、このシャフトにモータの回転を減速して伝達するウオーム歯車減速装置と、シャフトの雄ねじ部に螺合してシャフトの回転によって進退する雌ねじ部材（送り用ナット）と、雌ねじ部材に固定されてハウジングに対して進退する移動筒と、シャフトの回転時のスラスト力（推力）を受けて制動するブレーキプレートと、シャフトの正回転を許容し逆回転を阻止するワンウエイクラッチとを備えており、移動筒がベッドの寝床を上下させたり、背部や膝部の寝床を傾斜させるリンクに連結具によって連結されるように構成されているもの、がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１９０２２５号

医療・介護用ベッドに使用されるリニアアクチュエータにおいては、ベッドの寝床を上下したり、背部や膝部の寝床を傾斜する際に使用者によって寝床の位置を任意に設定することができるように位置検出装置が設置されることが、一般的に行われている。シャフトの回転量を電圧値に変換するポテンショセンサが位置検出装置に使用される場合があり、ポテンショセンサはシャフト上に設けられたピニオンに歯車減速装置によってシャフトに連係されている。

リニアアクチュエータの組み立て作業に際して、移動筒とポテンショセンサとの原点合わせ作業は別の工程で実施されており、移動筒およびポテンショセンサそれぞれが所定の位置および電圧値に調整された後に、ポテンショセンサの電圧値がずれないように、ポテンショセンサのドリブンギヤが歯車減速装置のリダクションギヤを介してシャフトのピニオンに噛合される。この際、所定の電圧値に調整されたポテンショセンサを組み付ける場合には、ピニオンに噛合させる際に、ドリブンギヤが回転してしまう危惧があり、組付後に再度、位置精度の検査を行わなければならなく、作業性が悪いという問題点がある。

本発明の目的は、位置検出装置を良好な作業性をもって精度よく組み付けることができるリニアアクチュエータを提供することにある。

本発明に係るリニアアクチュエータは、雄ねじ部を有するシャフトと、このシャフトにモータの回転を減速して伝達するウオーム歯車減速装置と、前記雄ねじ部に螺合して前記シャフトの正逆回転によって進退する雌ねじ部材と、この雌ねじ部材に固定されてハウジングに対して進退する移動筒と、この移動筒の位置を検出する位置検出装置とを備えているリニアアクチュエータであって、
前記位置検出装置はセンサ軸の回転量を電圧値に変換するポテンショセンサによって構成されており、前記センサ軸には前記シャフトと一体回転するピニオンに連動するドリブンギヤが取り付けられており、
前記ポテンショセンサは前記ハウジングに前記シャフトと平行方向に移動可能に設けられて、前記ハウジングに固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、ハウジング内において移動筒と位置検出装置との位置関係を調整することにより、ハウジング内において移動筒と位置検出装置との原点合わせ作業を実施することができるので、位置検出装置をリニアアクチュエータに良好な作業性をもって精度よく組み付けることができる。
位置検出装置をシャフトの回転量を電圧値に変換するポテンショセンサによって構成し、ハウジング上で移動可能に設けることにより、移動筒の原点とポテンショセンサの電圧値の原点とを精度よく合わせることができるので、ポテンショセンサのシャフトの回転量の検出精度を向上させることができる。
このポテンショセンサのセンサ軸にシャフトと一体回転するピニオンに噛合するドリブンギヤを取り付け、このポテンショセンサを移動筒の軸方向または軸心方向への移動が可能なように設けることにより、ドリブンギヤをピニオンに噛合させる際に、各ギヤの不用意な回転を防止することができるので、良好な精度をもって組み付けることができる。
ポテンショセンサを移動筒の軸方向または軸心方向へスライド可能なように設けることにより、ポテンショセンサをスライドさせるだけで、ドリブンギヤをピニオンに噛合させることができるので、ポテンショセンサをリニアアクチュエータへ容易に組み付けることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

図１に示されているように、本実施の形態に係るリニアアクチュエータは医療・介護用ベッド（以下、ベッドという。）の背部の寝床を起伏させるためのものとして構成されている。すなわち、リニアアクチュエータ１０の固定端側になるハウジング１１はベッド１のフレーム２に枢軸３によって回転自在に枢支されており、リニアアクチュエータ１０の自由端側になる移動筒３６の先端は背部の寝床（以下、寝床という。）４を起伏させるためのリンク５に枢軸６によって回転自在に連結されている。リニアアクチュエータ１０の移動筒３６が短縮した状態で、寝床４は図１（ａ）に示されているように水平に倒伏されており、リニアアクチュエータ１０の移動筒３６が伸長すると、寝床４は図１（ｂ）に示されているように起立されるようになっている。なお、ベッド１はリニアアクチュエータ１０の移動筒３６の伸長によって寝床４が起立されるように構成するに限らず、リニアアクチュエータ１０の移動筒３６の短縮によって寝床４が起立されるように、リンク機構によって構成してもよい。

図２および図３に示されているように、リニアアクチュエータ１０はハウジング１１を備えており、図２に示されているように、ハウジング１１はハウジング１１自体を軸方向に二分割して成る形状の第一分割体（以下、第一シェルという。）１２と第二分割体（以下、第二シェルという。）１３とが組み合わされて、略円筒形状に形成されている。第一シェル１２および第二シェル１３は樹脂が使用されて大略半円筒形状にそれぞれ成形されており、第一シェル１２と第二シェル１３とは最中合わせに組み付けられた状態で締結具１４（図５参照）によって締結されているとともに、開口部の外周に形成された嵌合部１５には金属製のバンド１６が嵌着されている。第一シェル１２の先端と第二シェル１３の先端との半径方向への開きは、金属製のバンド１６によって確実に防止することができる。ハウジング１１のバンド１６の反対側の端部には、円筒形状に形成された連結具１７が筒心と直交する方向に挿通されて固定されており、連結具１７はリニアアクチュエータ１０をベッド１のフレーム２に回転自在に枢支するための枢軸３を水平に軸架し得るように構成されている。

図４で参照されるように、ハウジング１１の最中合わせされた第一シェル１２と第二シェル１３との合わせ面間には、支持部１８と機構部１９とがそれぞれ形成されている。ハウジング１１の支持部１８には補強筒２０の一端部が、第一シェル１２と第二シェル１３との間に挟み込まれて支持されており、補強筒２０は機械的強度の大きい材料の一例である鉄が使用されて丸パイプ形状に形成されている。補強筒２０の内周には支持筒２１の一端部が挿通されて支持されている。支持筒２１は樹脂が使用されて外径が補強筒２０の内径と等しい丸パイプ形状に形成されており、補強筒２０の内周に外周が嵌入されることにより、補強筒２０に強度を補強された状態で支持されている。支持筒２１が補強筒２０によって補強されているので、従来例では支持筒２１を形成することになるハウジング１１の支持部１８の長さを短縮することができる。支持部１８の長さを短縮することにより、寝床４側からの荷重によるハウジング１１の遍荷重耐力を相対的に向上させることができる。また、ハウジング１１を小型化することにより、第一シェル１２および第二シェル１３の樹脂成形の作業性を向上させることができるとともに、反り等の変形を改善することができ、また、合わせ面間のシール領域を狭く設定することができる。

図４および図５に示されているように、支持筒２１の内周面には雌ねじ部材を回り止めするための回り止め部２２が一対、略全長にわたってそれぞれ敷設されており、両回り止め部２２、２２は軸方向に一定幅一定高さに延在する細長いキー形状にそれぞれ形成されている。両回り止め部２２、２２は支持筒２１の樹脂成形時に同時に成形することができるので、両回り止め部２２、２２の存在がリニアアクチュエータの製造コストの増加を招来することはない。

図４（ｂ）に示されているように、支持筒２１の先端部の外周には鍔部２３が突設されており、鍔部２３の支持部１８側の端面には補強筒２０の先端面が対向している。支持筒２１の先端開口部には外周に鍔部を有する円筒形状に形成されたプラグ２４が嵌入されており、プラグ２４と鍔部２３との当接面間にはシールリング２５が挟設されている。また、プラグ２４の内周面と移動筒３６の外周面との摺接面間にもシールリング２６が挟設されている。プラグ２４の外側には締結キャップ２７が被せ付けられており、締結キャップ２７は鍔部２３に係合することにより、プラグ２４やシールリング２５、２６を支持筒２１に締結するように構成されている。

支持筒２１の筒心上にはシャフト３０が軸架されている。シャフト３０の支持筒２１に対応する領域の外周には送り用の雄ねじ部３１が形成されており、この雄ねじ部３１には雌ねじ部３２が螺合された雌ねじ部材としてのナット３３が進退自在に装着されている。ナット３３の機構部１９側の端部の外周部には、キー溝形状に形成された回り止め部３４が一対それぞれ没設されており、両回り止め部３４、３４は支持筒２１の内周面の一対の回り止め部２２、２２に軸方向に摺動自在にそれぞれ嵌合されている。したがって、ナット３３は支持筒２１に回り止め部２２、３４によって回り止めされた状態で、軸方向に摺動するようになっている。回り止め部２２、２２が支持筒２１と共に樹脂によって成形されているので、ナット３３が支持筒２１に対して摺動する際に騒音が発生するのを防止することができる。ナット３３の外周面には連結用雄ねじ部３５ａが形成されており、ナット３３の連結用雄ねじ部３５ａには、移動筒３６の一端部の内周面に形成された連結用雌ねじ部３５ｂが螺合されている。移動筒３６は支持筒２１よりも長い丸パイプ形状に形成されており、先端部が支持筒２１に嵌着されたプラグ２４から先方に突き出されている。移動筒３６の中間部はプラグ２４によって摺動自在に支承された状態になっており、移動筒３６の外周面とプラグ２４の内周面との間はシールリング２６によってシールされている。

移動筒３６のナット３３と反対側の端部には、移動筒３６をベッド１のリンク５に連結させるための一対の長孔３７、３７が互いに対向した位置で軸方向に延在するようにそれぞれ開設されており、移動筒３６の先端開口部にはリンク５に連結するための連結具３８が摺動自在に嵌入されている。連結具３８は外径が移動筒３６の内径と略等しい円柱形状に形成されており、突出側の端部には移動筒３６の荷重受け面である先端面に対向するように押圧部としての鍔部３９が、移動筒３６の外径と略等しい外径を有する円柱形の鍔形状に形成されている。連結具３８の嵌入部には長孔４０が軸方向に延在するように径方向に開設されており、長孔４０は移動筒３６の長孔３７、３７に対向するように設定されている。連結具３８の嵌入側端部にはシールリング４１が嵌着されており、シールリング４１は連結具３８の外周面と移動筒３６の内周面との間をシールするように設定されている。連結具３８の突出側端面の中心線上には工具挿入穴４２が没設されており、連結具３８は工具挿入穴４２に挿入された工具によって回転されることにより、長孔４０と移動筒３６の長孔３７、３７とを位置合わせされるようになっている。そして、枢軸６が移動筒３６の長孔３７、３７および連結具３８の長孔４０に移動筒３６の外側から挿入されることにより、移動筒３６はリンク５に連結される。移動筒３６が寝床４を押し上げる際には、連結具３８の鍔部３９の端面が移動筒３６の先端面に押接した状態になるために、連結具３８は移動筒３６に螺着されていなくとも、寝床４に駆動力を伝達することができる。また、移動筒３６が短縮し、寝床４を下げる場合であっても、連結具３８の長孔４０には鍔部３９を移動筒３６の先端面に押接させる力が常に働いているために、連結具３８は抜け出すことはせずに、同様に、寝床４に駆動力を伝達することができる。

図４（ａ）、図５および図６に示されているように、第一シェル１２の合わせ面にはシールリング嵌入溝４３が機構部１９を取り囲むように配されて没設されており、シールリング嵌入溝４３にはシールリング４４が嵌入されている。シールリング４４は機構部１９を取り囲むリング形状に形成されているとともに、支持筒２１に対応する部位には支持筒２１の外径と等しい内径を有する円形リング形状の支持筒用シールリング部４５が一体に形成されている。支持筒用シールリング部４５が支持筒２１の外周に嵌着された状態で、シールリング嵌入溝４３に嵌入されたシールリング４４が第一シェル１２と第二シェル１３との間に挟み込まれると、シールリング４４は支持筒用シールリング部４５と共に、ハウジング１１の機構部１９の内側空間を外気からシールした状態になる。このようにして、ハウジング１１のうちシールが最小限必要な機構部１９だけをシールすることにより、シールの精度を向上させることができ、また、シールリング嵌入溝４３やシールリング４４および支持筒用シールリング部４５等のシール構造、並びに、第一シェル１２および第二シェル１３の構成を簡単化することができる。したがって、リニアアクチュエータ１０のシール性能を向上させつつ、リニアアクチュエータ１０全体としての製造コストを低減することができる。

図２および図６に示されているように、第一シェル１２の機構部１９の中間部にはハウジングと一体に形成されたモータ装着部４６が合わせ面と反対方向に突出するように設けられており、モータ装着部４６にはモータ４７がその中心線が第一シェル１２と第二シェル１３との合わせ面と直交するように装着されている。すなわち、モータ４７のハウジング４８はモータ装着部４６に合わせ面と反対側から挿入されてビス等によって第一シェル１２に締結されている。モータハウジング４８の開口部を塞ぐブラシホルダ４９には、ターミナル５０が第一シェル１２と第二シェル１３との合わせ面に直交するように突設されている。ターミナル５０は絶縁性を有する樹脂が使用されて形成されたホルダ５１と、ホルダ５１に保持された複数本のターミナルプレート５２とを備えており、ホルダ５１はブラシホルダ４９に固定されている。他方、第二シェル１３のターミナル５０に対向する部位には、雌カプラ部５３が合わせ面と反対側に突出するように一体的に形成されており、雌カプラ部５３にはターミナル５０が嵌入されて露出した状態になっている。このようにターミナル５０が雌カプラ部５３の内部で露出することにより、ダイレクトカプラ５４がリニアアクチュエータ１０に一体的に構成されている。このダイレクトカプラ５４は第一シェル１２と第二シェル１３とを最中合わせに組み付けることにより組み立てることができるので、リニアアクチュエータ全体としての部品点数や組付工数等を低減することができ、リニアアクチュエータの製造コストを低減することができる。

図６に示されているように、モータ４７の回転軸５５はハウジング１１の機構部１９の内部に挿入されており、第一シェル１２に配置された第一軸受５６と、第二シェル１３に配置された第二軸受５７とによって両持ち支持されている。回転軸５５の外周における第一軸受５６と第二軸受５７との間にはウオーム５８が形成されており、ウオーム５８はシャフト３０に軸架されたウオームホイール５９に噛合されている。図６および図４（ａ）に示されているように、ウオームホイール５９はシャフト３０の雄ねじ部３１に隣接する部位にスプライン結合されることにより、軸方向に摺動自在で一体的に回転するように結合されている。すなわち、ウオームホイール５９の軸孔の内周面には雌スプライン６０ａが刻設され、シャフト３０の外周面における雄ねじ部３１の隣接する部位には雄スプライン６０ｂが刻設されており、雌スプライン６０ａと雄スプライン６０ｂとがスプライン結合されている。このようにウオームホイール５９をシャフト３０に軸方向に摺動自在で一体的に回転するように結合することにより、シャフト３０に加わる軸方向（スラスト方向）の荷重（力）がウオームホイール５９に伝達されるのを防止することができる。

図４（ａ）に示されているように、ハウジング１１の機構部１９におけるシャフト３０のウオームホイール５９よりも連結具１７寄りの部位には、軸受設置部６１が形成されており、軸受設置部６１には深溝玉軸受６２が設置されている。シャフト３０は深溝玉軸受６２によって回転自在に支承されている。深溝玉軸受６２はシャフト３０のラジアル荷重だけでなくシャフト３０のスラスト荷重も支承し得るようにサイズが大きめに設定されており、軸受設置部６１は深溝玉軸受６２のアウタレースの外周面を摺動させる構造に構成されている。このようにシャフト３０を回転自在に支承するラジアル転がり軸受をサイズが大きめの深溝玉軸受６２によって構成し、外周面で摺動し得るように設定することにより、シャフト３０のスラスト荷重を支承するスラスト軸受を省略することができるので、リニアアクチュエータ１０の構造を簡略化することができ、その製造コストを低減することができる。

ハウジング１１における軸受設置部６１に隣接する部位には、ワンウエイクラッチ設置部６３が軸受設置部６１と連続して形成されており、ワンウエイクラッチ設置部６３にはワンウエイクラッチ６４が設置されている。ワンウエイクラッチ６４は有底円筒形状のクラッチケース６５と、クラッチケース６５にシャフト３０の外周面に転動自在に当接するように収納された複数本のローラ６６とを備えており、ローラ６６がクラッチケース６５の内周面とシャフト３０の外周面とに楔状に噛合することにより、シャフト３０の一方向の回転時にクラッチケース６５とシャフト３０とを連結するように構成されている。ワンウエイクラッチ６４のクラッチケース６５は深溝玉軸受６２のアウタレースのみに接している。ハウジング１１におけるワンウエイクラッチ設置部６３と隣接する部位には、ブレーキプレート設置部６７が形成されており、ブレーキプレート設置部６７にはベースプレート６８Ａ、ブレーキプレート６８Ｂおよびブレーキワッシャ６８Ｃが連結具１７側から順に設置されている。ベースプレート６８Ａは略円形リング形状に形成されており、外周に突設された一対の係合部がブレーキプレート設置部６７にそれぞれ係合されることにより、ブレーキプレート設置部６７に回り止めされている。ブレーキプレート６８Ｂはベースプレート６８Ａよりも小径の略円形リング形状に形成されており、ベースプレート側主面に突設された複数の係合凸部がベースプレート６８Ａの各係合凹部にそれぞれ係合されることにより、ベースプレート６８Ａすなわちブレーキプレート設置部６７に回り止めされている。ブレーキワッシャ６８Ｃは外形が略八角形で中心にシャフト挿通孔を有する平板形状に形成されており、ワンウエイクラッチ６４のクラッチケース６５のブレーキプレート側主面に没設された収容穴に嵌入されることにより、クラッチケース６５に回り止めされている。したがって、ブレーキプレート６８Ｂとブレーキワッシャ６８Ｃとの合わせ面によって制動面が構成されている。

図４（ａ）および図７に示されているように、ハウジング１１の機構部１９におけるウオーム５８の軸受設置部６１と反対側の片脇には、ポテンショセンサ設置部６９が形成されており、ポテンショセンサ設置部６９にはポテンショセンサ７０がシャフト３０と平行方向に設置されている。ポテンショセンサ７０のセンサ軸７１はウオーム５８に対向されており、センサ軸７１にはドリブンギヤ７２が一体回転するように固定されている。ハウジング１１の機構部１９におけるポテンショセンサ７０のシャフト３０側の部位には、リダクションギヤ軸７３が平行に軸架されており、リダクションギヤ軸７３には互いに一体的に回転する大径リダクションギヤ７４および小径リダクションギヤ７５が回転自在に支承されている。小径リダクションギヤ７５にはドリブンギヤ７２が噛合されており、大径リダクションギヤ７４にはシャフト３０と一体回転するピニオン７６が噛合されている。ピニオン７６はウオームホイール５９に同軸に配置されて一体成形されており、シャフト３０にスプライン結合されている。したがって、シャフト３０の回転はピニオン７６、大径リダクションギヤ７４、小径リダクションギヤ７５、ドリブンギヤ７２を経由してセンサ軸７１に伝達される。ポテンショセンサ７０はセンサ軸７１の回転量を直線運動に変換して、電圧の大きさに変換するように構成されている。

次に、作用および効果を説明する。

予め、リニアアクチュエータ１０はベッド１に図１に示されているように組み付けられる。すなわち、枢軸３がベッド１のフレーム２に挿通されてリニアアクチュエータ１０の連結具１７に挿通されることにより、リニアアクチュエータ１０は枢軸３によってベッド１のフレーム２に回転自在に枢支され、寝床４側の枢軸６がリニアアクチュエータ１０の移動筒３６側の連結具３８に挿通されることにより、リニアアクチュエータ１０は寝床４に枢軸６によって回転自在に連結される。この際、フレーム２とリンク５との間隔の誤差は移動筒３６に開設された長孔３７、３７および連結具３８に開設された長孔４０によって吸収することができるので、枢軸３および枢軸６は連結具１７および連結具３８に容易に挿通することができる。

リニアアクチュエータ１０がベッド１に組み付けられた後に、操作者が寝床４を起立させるべく正回転側の操作ボタンを押すことにより、図１（ａ）の状態から、モータ４７が正方向に回転運転されると、回転軸５５の駆動力がウオーム５８およびウオームホイール５９を介してシャフト３０に伝達される。この正回転時にはワンウエイクラッチ６４とシャフト３０との連結が解除されるために、シャフト３０のみが正回転する。この際には、ワンウエイクラッチ６４に固定されたブレーキワッシャ６８Ｃとブレーキプレート６８Ｂとの間の制動力は、起こらない。シャフト３０がモータ４７によって正回転されると、ナット３３は支持筒２１に沿って前進される状態になるために、ナット３３に連結された移動筒３６は支持筒２１から押し出されて行く。この際、ナット３３は樹脂製の支持筒２１の回り止め部２２に沿って摺動する。その際、回り止め部２２が樹脂で形成されているので、騒音の発生を防止することができる。なお、回り止め機構はリニアアクチュエータ１０がベッド１に取り付けられていない時に移動筒３６が回ってしまい、ポテンショセンサと移動筒３６との位置関係に狂いが出てしまうのを防止するためのものであり、リニアアクチュエータ１０がベッド１に取り付いてしまうと、移動筒３６がベッド１に固定された状態になるので、不要になる。

移動筒３６の前進によって移動筒３６の連結具３７に連結されたベッド１の寝床４が、図１（ｂ）に示されているように起立されて行く。この際、移動筒３６に開設された長孔３７、３７および連結具３８に開設された長孔４０と枢軸６との間に適度な空走期間が存在するために、寝床４の下限位置においてモータ４７の始動時に寝床４が直ちに上昇し始めるという違和感が発生するのを防止することができる。

シャフト３０の正回転はピニオン７６、大径リダクションギヤ７４、小径リダクションギヤ７５、ドリブンギヤ７２を経由してセンサ軸７１に減速されて伝達される。センサ軸７１の回転数はポテンショセンサ７０によって電圧値に変換されて、ベッド１の作動を制御するコントローラ（図示せず）に送信される。所定の上限位置に対応するポテンショ電圧を検出すると、コントローラはモータ４７を自動的に止める。ここで、ピニオン７６、大径リダクションギヤ７４、小径リダクションギヤ７５、ドリブンギヤ７２およびポテンショセンサ７０が、ウオームホイール５９および深溝玉軸受６２の近傍に配置されているとともに、ピニオン７６がシャフト３０にスプライン結合されていることにより、ポテンショセンサ７０がシャフト３０の首振り運動の影響を受けるのを抑制することができるので、噛合精度を確保した状態で、ポテンショセンサ７０はシャフト３０の回転量すなわち移動筒３６のストローク量を正確に検出することができる。

モータ４７の運転が停止されると、ベッド１の寝床４の荷重（患者の体重等）がナット３３へ、ナット３３を後退させる方向の力として移動筒３６を介して作用する状態になるために、シャフト３０には移動筒３６すなわち負荷側から逆回転させようとする負荷側逆回転作用力が、ナット３３の雌ねじ部３２およびシャフト３０の送り用雄ねじ部３１の作用によって加わる。この負荷側逆回転作用力はクラッチケース６５とシャフト３０とを連結させるように作用するために、ワンウエイクラッチ６４のクラッチケース６５の底面に回り止めされたブレーキワッシャ６８Ｃとハウジング１１に固定のベースプレート６８Ａに回り止めされたブレーキプレート６８Ｂとの合わせ面によって制動面が形成され、シャフト３０は逆回転を阻止されている。したがって、リニアアクチュエータ１０は寝床４の荷重を持ち上げたままの状態で支持することができる。

その後、操作者が寝床４を倒伏させるべく逆回転側の操作ボタンを押すことにより、モータ４７が逆方向に回転運転されると、回転軸５５の逆回転駆動力はウオーム５８およびウオームホイール５９を介してシャフト３０に伝達される。シャフト３０がモータ４７によって逆回転されると、ナット３３は支持筒２１に沿って後退される状態になるために、ナット３３に連結された移動筒３６は支持筒２１に引き込まれて行く。移動筒３６の後退によって移動筒３６の連結具３７に連結されたベッド１の寝床４が倒されて行く。

この際にはシャフト３０が逆回転するために、ワンウエイクラッチ６４はシャフト３０と噛み合うが、ブレーキプレート６８Ｂとブレーキワッシャ６８Ｃとの間の制動力は、モータ４７のシャフト３０に対する駆動力よりも小さく設定されているので、ワンウエイクラッチ６４はハウジング１１に対して空回りすることにより、シャフト３０のハウジング１１に対する逆回転を許容する。つまり、シャフト３０がハウジング１１に対して逆回転することにより、ナット３３を支持筒２１に沿って後退させるので、ナット３３に連結された移動筒３６を支持筒２１に引き込み、移動筒３６の連結具３７に連結されたベッド１の寝床４を倒させて行く。

シャフト３０の逆回転はピニオン７６、大径リダクションギヤ７４、小径リダクションギヤ７５、ドリブンギヤ７２を経由してセンサ軸７１に減速されて伝達される。センサ軸７１の回転数はポテンショセンサ７０によって電圧値に変換されて、ベッド１の作動を制御するコントローラ（図示せず）に送信される。所定の下限位置に対応するポテンショ電圧を検出すると、コントローラはモータ４７を自動的に止める。

モータ４７の運転が停止されると、寝床４の荷重（患者の体重等）はベッド１のフレーム２によって機械的に支持されることにより、移動筒３６にはナット３３に後退させる方向の力が作用する状態にならないために、負荷側逆回転作用力がシャフト３０に作用することはない。但し、寝床４が倒伏した状態で、負荷側逆回転力がシャフト３０に常に加わったとしても、シャフト３０の逆回転は前述した作用によって防止されることになる。

ところで、前述した通り、モータ４７はポテンショセンサ７０が移動筒３６の上限位置および下限位置にそれぞれ対応するポテンショ電圧値を検出すると、自動的に停止されるために、ポテンショセンサ７０の原点電圧値と移動筒３６の原点位置とは正確に合わせる必要がある。そこで、本実施の形態においては、図８〜図１０に示されている手順によってポテンショセンサ７０と移動筒３６との原点合わせ作業が実施される。なお、図８はポテンショセンサ設置部６９をモータ装着部４６側から見た組み付け前の分解斜視図であり、図９および図１０と左右が入れ替えった状態になっている。

図８で参照されるように、ポテンショセンサ７０のセンサ軸にはドリブンギヤ７２が取り付けられ、ポテンショステー７７のリダクションギヤ軸７３には一体になった大径リダクションギヤ７４および小径リダクションギヤ７５が取り付けられる。また、ポテンショセンサ７０にはポテンショセンサ用信号カプラ（図示せず）が接続される。ポテンショセンサ７０はポテンショステー７７の保持凹部７８に収納される。
図９に示されているように、ドリブンギヤ７２が取り付けられたポテンショセンサ７０とリダクションギヤが取り付けられたポテンショステー７７とが、移動筒３６が予め原点位置に合わせられた第一シェル１２にそれぞれ組み付けられる。この際、ポテンショステー７７のガイドピン７９が第一シェル１２にシャフト３０と平行の方向に形成されたガイド溝８０に摺動自在に嵌合されるとともに、ポテンショステー７７が全体的にウオームホイール５９から離反する位置に寄せられる。この状態では、大径リダクションギヤ７４はピニオン７６に噛合していない。この状態で、ドリブンギヤ７２が回転されることにより、ポテンショセンサ７０が所定の原点電圧値に調整される。
次いで、ポテンショステー７７が移動筒３６の方向からウオームホイール５９の方向にスライドされることにより、図１０に示されているように、大径リダクションギヤ７４がピニオン７６に噛合される。この際、ガイドピン７９がガイド溝８０に案内されるので、大径リダクションギヤ７４はピニオン７６に回転することなく直線的に噛合することができる。この後に、ポテンショステー７７の取付孔８１にビス８２が挿入されて、第一シェル１２に形成されたねじ穴８３にねじ込まれることにより、ポテンショステー７７が第一シェル１２に固定される。

以上のようにして、本実施の形態によれば、移動筒３６の位置決め作業およびポテンショセンサ７０の電圧値調整作業を第一シェル１２の上で連続して施工することができるので、ポテンショセンサ７０のピニオン７６への噛合作業に際してのセンサ軸７１の回転ずれを防止することができ、原点合わせ精度を向上させることができる。その結果、ポテンショセンサのシャフトの回転量すなわち移動筒３６のストローク量の検出精度を向上させることができるので、リニアアクチュエータ１０の寝床４の起伏制御性能を向上させることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

前記実施の形態においては、リニアアクチュエータが医療・介護用ベッドに使用される場合について説明したが、本発明に係るアクチュエータはこれに限らず、自動車電装品等の用途にも適用することができる。

本発明の一実施の形態であるリニアアクチュエータが使用された医療・介護用ベッドの要部を示す正面図であり、（ａ）は倒伏状態を、（ｂ）は起立状態を示している。本発明の一実施の形態であるリニアアクチュエータを示す平面図である。正面図である。機構部を示す正面断面図である。支持部を示す正面断面図である。（ａ）は図３のａ−ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図３のｂ−ｂ線に沿う断面図である。図４（ａ）のVI−VI線に沿う側面断面図である。図４（ａ）のＶII−ＶII線に沿う一部省略側面断面図である。ポテンショセンサ設置部をモータ装着部側から見た分解斜視図である。ポテンショセンサの組付作業を示すポテンショセンサ設置部の正面図であり、組付前を示している。同じく組付後を示す正面図である。

符号の説明

１…ベッド（医療・介護用ベッド）、２…フレーム、３…枢軸、４…寝床、５…リンク、６…枢軸、１０…リニアアクチュエータ、１１…ハウジング、１２…第一シェル（第一分割体）、１３…第二シェル（第二分割体）、１４…締結具、１５…嵌合部、１６…バンド、１７…連結具、１８…支持部、１９…機構部、２０…補強筒、２１…支持筒、２２…回り止め部、２３…鍔部、２４…プラグ、２５、２６…シールリング、２７…締結キャップ、３０…シャフト、３１…雄ねじ部、３２…雌ねじ部、３３…ナット（雌ねじ部材）、３４…回り止め部、３５ａ…連結用雄ねじ部、３５ｂ…連結用雌ねじ部、３６…移動筒、３７…長孔、３８…連結具、３９…鍔部（押圧部）、４０…長孔、４１…シールリング、４２…工具挿入穴、４３…シールリング嵌入溝、４４…シールリング、４５…支持筒用シールリング部、４６…モータ装着部、４７…モータ、４８…ハウジング、４９…ブラシホルダ、５０…ターミナル、５１…ホルダ、５２…ターミナルプレート、５３…雌カプラ部、５４…ダイレクトカプラ、５５…回転軸、５６…第一軸受、５７…第二軸受、５８…ウオーム、５９…ウオームホイール、６０ａ…雌スプライン、６０ｂ…雄スプライン、６１…軸受設置部、６２…深溝玉軸受（スラスト軸受兼用ラジアル転がり軸受）、６３…ワンウエイクラッチ設置部、６４…ワンウエイクラッチ、６５…クラッチケース、６６…ローラ、６７…ブレーキプレート設置部、６８Ａ…ベースプレート、６８Ｂ…ブレーキプレート、６８Ｃ…ブレーキワッシャ、６９…ポテンショセンサ設置部、７０…ポテンショセンサ、７１…センサ軸、７２…ドリブンギヤ、７３…リダクションギヤ軸、７４…大径リダクションギヤ、７５…小径リダクションギヤ、７６…ピニオン、７７…ポテンショステー、７８…保持凹部、７９…ガイドピン、８０…ガイド溝、８１…取付孔、８２…ビス、８３…ねじ穴。

Claims

雄ねじ部を有するシャフトと、このシャフトにモータの回転を減速して伝達するウオーム歯車減速装置と、前記雄ねじ部に螺合して前記シャフトの正逆回転によって進退する雌ねじ部材と、この雌ねじ部材に固定されてハウジングに対して進退する移動筒と、この移動筒の位置を検出する位置検出装置とを備えているリニアアクチュエータであって、
前記位置検出装置はセンサ軸の回転量を電圧値に変換するポテンショセンサによって構成されており、前記センサ軸には前記シャフトと一体回転するピニオンに連動するドリブンギヤが取り付けられており、
前記ポテンショセンサは前記ハウジングに前記シャフトと平行方向に移動可能に設けられて、前記ハウジングに固定されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
前記ポテンショセンサは前記ハウジングに摺動自在に設けられたポテンショセンサステーに保持されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
前記ポテンショセンサステーにはリダクションギヤ軸が設けられており、該リダクションギヤ軸には一体回転する大径リダクションギヤおよび小径リダクションギヤが取り付けられており、前記大径リダクションギヤは前記ピニオンに噛合され、前記小径リダクションギヤは前記ドリブンギヤに噛合されていることを特徴とする請求項２に記載のリニアアクチュエータ。