TWI589099B - Electric bed with a linear actuator - Google Patents

Description

電動床用線性致動器

本發明是關於具有直線性驅動形態的線性致動器，特別是關於使用4極2電刷構成之電動馬達的進給螺桿型線性致動器。

於醫療暨看護的領域，為了減輕患者或需要被看護者的寢食等負擔，廣泛使用能夠使床之背底部或膝蓋底部傾斜暨昇降之構成的電動床。於該構成的電動床，基於小型又要獲得大的驅動力，因此就需使用電動進給螺桿型的線性致動器。例如：專利文獻1中，就記載有使用滾珠螺桿機構使活塞伸縮的線性致動器。就專利文獻1的線性致動器而言，是將電動馬達的旋轉利用蝸桿和蝸輪減速後傳達至驅動軸。該驅動軸的旋轉，由滾珠螺桿機構轉換成直線運動後，就可使活塞伸縮。專利文獻1的線性致動器，是被使用在床之背底部的斜度調整，其連接在床的連桿機構。當致動器的活塞伸長時，連桿機構會張開以致床的背底部豎起成傾斜狀態[參照第1(b)圖]。此外，當活塞收縮時，連桿機構就會收起使背底部平躺以致床成為 平面狀態[參照第1(a)圖]。

[先行技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2007-187279號公報

[專利文獻2]日本特表2008-517570號公報

[專利文獻3]日本特開平7-174204號公報

[專利文獻4]日本特開2000-253618號公報

[專利文獻5]日本特表2011-509381號公報

[專利文獻6]日本特表2009-501503號公報

另一方面，對於線性致動器，經常有小型暨輕型化的需求。特別是使用在電動床的線性致動器，就電動床利用者方便性暨安全性的觀點來看電動床的低矮化為需求趨勢，因此配置在其背底部的線性致動器就需要小型化暨輕型化。然而，當馬達小型化時，其輸出扭矩相對性會降低，因此若要獲得與先前相同的驅動力，則需要提高旋轉速度將減速比設定成較大。不過，若要將減速比設定成較大，則需要增加減速機構部之蝸輪的齒數。因此，增加齒數，則蝸輪外徑就會相對性變大，導致會有不利於床低矮化的問題產生。此外，當馬達高旋轉化時，也會有動 作聲音變大的問題產生。

於是，就會有需要將馬達構成為更高扭矩化並使其小型化的考量，但為了使馬達高扭矩化，勢必增加磁軛的外徑或軸長。然而，磁軛外徑一旦加大，則馬達就會因此而大型化，不利於床低矮化。此外，磁軛軸長的增加，則會使致動器的全長變大，以致會有平面配置變差的問題產生。

基於上述，對於線性致動器，特別是對於使用在電動床的線性致動器，就會需要有動作聲音不加大，能夠發揮高扭矩的小型馬達。

本發明的線性致動器，其構成為具備：配置在電動床的底部下，作為使上述底部豎起暨躺下用的驅動源使用的線性致動器，其特徵為：該線性致動器，具備：安裝於上述電動床的框架的殼；具有外螺紋部可旋轉地收容於上述殼內的傳動軸；可使馬達的旋轉減速後傳達至該傳動軸的蝸桿及蝸輪；螺合於上述外螺紋部，利用上述傳動軸的正轉或反轉而形成為進退的螺母；及固定在該螺母藉此對上述殼形成進退而與使得上述底部豎起暨躺下用的連桿機構連接的活塞管，該線性致動器的特徵為，上述馬達，其構成為具有：固定在磁軛內圍面之4極的勵磁磁極；以重疊捲繞狀態捲有電樞繞組的電樞；配置在上述電樞，電性連接有上述電樞繞組的換向器；接觸於上述換向器 的表面，不致因摩耗粉的堆積發生短路而以上下的位置關係大致90°間隔形成配置的2個電刷；連接於上述換向器，做為上述電樞繞組形成用的複數線圈；及連接上述線圈當中為等電位之線圈間用的均壓線的4極2電刷構成的電動馬達，該電動馬達是作為該線性致動器的動力源而設置在上述底部下，以削減上述底部下的空間。

於本發明，針對使用電動馬達之進給螺桿型的線性致動器，其驅動源，乃採用附帶已重疊捲繞有電樞繞組之均壓線的4極2電刷構成之馬達。如此一來，就可使馬達小型化，使線性致動器能夠發揮與先前致動器相同之功能的同時還能夠小型化。

於上述線性致動器中，上述2個電刷，例如也可構成正極為上，負極為下，配置成不同極的電刷為上下的位置關係。如此一來，即使長年使用造成磨耗粉產生，該磨耗粉也不會堆積在兩電刷間，能夠防止磨耗粉造成電刷彼此短路。

此外，上述蝸桿，也可使用支數2以上的多頭蝸桿(例如2支蝸桿)。如此一來，即使蝸桿的旋轉數降低還是能夠確保蝸輪的旋轉數與先前相同。因此，與使用1支蝸桿的形態相比，能夠降低馬達的旋轉數，相對性能夠抑制馬達動作時的動作聲音。

根據本發明的線性致動器時，由於做為其驅 動源的馬達，乃使用重疊捲繞有電樞繞組之4極2電刷構成的馬達，因此與先前的線性致動器相比能夠使馬達小型化，能夠使線性致動器小型化。基於此，例如：將該線性致動器使用在電動床時，就能夠使電動床更加低矮化。

1‧‧‧線性致動器

2‧‧‧醫療暨看護床

3‧‧‧背底部

4‧‧‧框架

5‧‧‧本體殼

6‧‧‧馬達單元

7‧‧‧活塞單元

8‧‧‧U形環

8a‧‧‧凸緣部

9‧‧‧致動器支撐軸

10‧‧‧活塞管

10a‧‧‧貫通孔

11‧‧‧連桿

12‧‧‧連桿連接軸

13‧‧‧軸孔

14‧‧‧軸孔

15‧‧‧第1殼

16‧‧‧第2殼

17‧‧‧U形環安裝部

18‧‧‧螺絲

19‧‧‧活塞單元收容部

20‧‧‧機構收容部

21‧‧‧動力傳達機構

22‧‧‧補強管

23‧‧‧支撐管

24‧‧‧插塞

25‧‧‧蓋

26‧‧‧傳動軸

26a‧‧‧外螺紋部

26b‧‧‧段部

27‧‧‧軸承轉接器

28‧‧‧軸承

28a‧‧‧內輪

28b‧‧‧外輪

29‧‧‧螺母

29a‧‧‧凸部

30‧‧‧螺母轉接器

31‧‧‧環部

31a‧‧‧凹部

32‧‧‧爪部

32a‧‧‧突起

33‧‧‧內螺紋部

34‧‧‧馬達

35‧‧‧旋轉軸

36‧‧‧蝸桿

37‧‧‧框環

38‧‧‧嵌合槽

39‧‧‧突條部

41‧‧‧蝸輪

41a‧‧‧齒部

42‧‧‧聯軸器

43‧‧‧離合器箱

44‧‧‧單向離合器

45‧‧‧制動單元

46‧‧‧小齒輪

47‧‧‧聯軸器嵌合部

48‧‧‧嵌合凹部

49‧‧‧嵌合凸部

51‧‧‧輪轂部

52‧‧‧傳動軸孔

53‧‧‧細齒

54‧‧‧細齒

55‧‧‧內筒部

56‧‧‧環部

57‧‧‧突起部

61‧‧‧制動盤架

62‧‧‧輪轂部

63‧‧‧制動盤

64a、64b‧‧‧制動墊片

65a、65b‧‧‧軸孔

66‧‧‧細齒

67‧‧‧凸緣部

68‧‧‧凸部

69‧‧‧盤架凹部

70‧‧‧盤凸部

71‧‧‧壓接部

72‧‧‧墊片

73‧‧‧螺母

80a、80b‧‧‧軸承

81‧‧‧電樞

82‧‧‧磁軛

83‧‧‧磁軛內圍面

84‧‧‧軸承

85‧‧‧磁鐵

85n‧‧‧N極磁鐵

85s‧‧‧S極磁鐵

86‧‧‧換向器

87‧‧‧齒

88‧‧‧電樞鐵心

89‧‧‧槽

89a、89b、89c‧‧‧槽

91‧‧‧電樞線圈

91a‧‧‧線圈

92‧‧‧換向片

92a、92b‧‧‧換向片

93a、93b‧‧‧電刷

94‧‧‧均壓線

第1圖為表示本發明一實施形態的線性致動器使用狀態說明圖。

第2圖為表示第1圖之線性致動器的全體構造平面圖。

第3圖為第1圖之線性致動器的正面圖。

第4圖為第2圖之沿著A-A線剖面放大圖。

第5圖為表示在螺母轉接器固定螺母和活塞管時的構成說明圖。

第6圖為表示馬達單元的構成剖面圖。

第7圖為表示馬達的構成說明圖。

第8圖為表示馬達的構成說明圖。

第9圖為表示電樞線圈的繞組狀態說明圖。

第10圖為表示動力傳達機構的構成分解立體圖。

[發明之實施形態]

以下，根據圖面對本發明之實施形態進行詳細說明。該實施形態之目的在於提供一種具備有能夠發揮 高扭矩之小型馬達的線性致動器。第1圖為表示本發明一實施形態之線性致動器1的使用狀態說明圖，第2圖為表示線性致動器1的全體構造平面圖，第3圖為線性致動器1的正面圖，第4圖為第2圖之沿A-A線剖面放大圖。本發明的線性致動器1，其為使用電動馬達之進給螺桿型的致動器。線性致動器1，其做為要使醫療暨看護用床2(以下簡稱床2)之背部寢床(背底部3)豎起暨躺下用的驅動源使用。線性致動器1，其安裝在床2的框架4，且配置在床下。

如第2圖所示，線性致動器1，具備本體殼5、馬達單元6及活塞單元7。線性致動器1，如第1圖所示，以本體殼5為固定側且以活塞單元7為自由端側的狀態安裝在床2。本體殼5，是透過U形環8安裝在框架4。U形環8，其安裝成以致動器支撐軸9(以下簡稱支撐軸9)為中心對框架4成旋轉自如。於活塞單元7，安裝有出沒自如的活塞管10。活塞管10，其連接在要使背底部3豎起暨躺下用的連桿11。活塞管10，其安裝成以連桿連接軸12為中心對連桿11成旋轉自如。

如第1(a)圖所示，床2，於活塞管10收縮的狀態下，其背底部3為平躺。另一方面，當活塞管10伸長時，背底部3，如第1(b)圖所示，其成為豎起狀態。背底部3，其根據活塞管10的伸長量改變豎起傾斜角度。藉由適當控制線性致動器1，可使背底部3停止暨保持在任意的角度。床之使用者及看護者，藉由操作未圖示的開 關就能夠將背底部3調整成期望的角度。

如第2圖、第3圖所示，於本體殼5的側面安裝有動力源即馬達單元6。於本體殼5的圖中右端側安裝有活塞單元7。於本體殼5的圖中左端側安裝有U形環8。於U形環8設有軸孔13。於軸孔13插入有支撐軸9。利用U形環8和支撐軸9，使本體殼5旋轉自如安裝在框架4。於活塞管10的前端部設有軸孔14。於軸孔14插入有連桿連接軸12。利用連桿連接軸12，使活塞單元7安裝成對連桿11成旋轉自如。

本體殼5形成為長方體形狀。如第3圖所示，本體殼5，其沿著軸方向二分割成上下。本體殼5的上側為第1殼15，本體殼5的下側為第2殼16。本體殼5是由第1殼15及第2殼16組合形成的構造。第1殼15及第2殼16都是由合成樹脂形成。第1殼15及第2殼16由螺絲18鎖緊著。於第1殼15及第2殼16的圓筒部安裝有金屬製的框環37。由於安裝有框環37，因此第1殼15及第2殼16就不會分離。U形環8以夾入在第1殼15及第2殼16的形態安裝在U形環安裝部17。U形環8，其具有形成為正方形狀的凸緣部8a。於U形環安裝部17插入暨夾持有凸緣部8a。就線性致動器1而言，藉由改變凸緣部8a的安裝方向就能夠使軸孔13設定成垂直方向或水平方向，使安裝自由度變高。

如第4圖所示，於本體殼5內，設有活塞單元收容部19和機構收容部20。於活塞單元收容部19內 ，收容暨固定有活塞單元7的左端側。活塞單元7，具有金屬製補強管22、合成樹脂製支撐管23及活塞管10。於機構收容部20，收容有要將來自於馬達單元6的旋轉動力傳達至活塞管10用的動力傳達機構21。動力傳達機構21，具備蝸輪41、聯軸器42、離合器箱43、單向離合器44(以下簡稱離合器44)及制動單元45。

活塞單元7的補強管22形成為圓筒狀。補強管22的一端側以夾入在第1殼15及第2殼16之間的形態被支撐暨固定著。於補強管22內插入有圓筒形的支撐管23。於支撐管23的前端部安裝有合成樹脂製插塞24。於插塞24的外側，安裝有金屬製蓋25。於支撐管23內收容有形成圓筒狀的活塞管10和傳動軸26。於傳動軸26的左端部安裝有軸承轉接器27。傳動軸26，其隔著軸承轉接器27安裝在軸承28。軸承28安裝在本體殼5內。傳動軸26由軸承28以旋轉自如的狀態支撐在本體殼5內。於傳動軸26安裝有墊片72及螺母73以防止軸承轉接器27脫落。

於傳動軸26形成有外螺紋部26a。於外螺紋部26a安裝有螺母29。外螺紋部26a的長度形成為與以往的致動器相同長度。因此，線性致動器1就能夠發揮致動器以往相同的功能(背底部3的豎起暨躺下)。於螺母29的內側形成有要與外螺紋部26a螺合的內螺紋部33。螺母29以進退自如的狀態螺合安裝在傳動軸26的外螺紋部26a。

如第5圖所示，於螺母29以止轉狀態安裝有 合成樹脂製螺母轉接器30(以下簡稱轉接器30)。於轉接器30的環部31內圍形成有凹部31a。相對於此，於螺母29的外圍形成有凸部29a。藉由將凸部29a嵌合在凹部31a就能夠使轉接器30止轉固定在螺母29之圖中左端部。於轉接器30形成有朝軸方向突出的爪部32。於爪部32的前端設有朝徑方向內側突出的突起32a。相對於此，於活塞管10的端部形成有貫通孔10a。藉由將突起32a嵌合在貫通孔10a就能夠使螺母29透過轉接器30以止轉狀態連接於活塞管10。於爪部32的基部形成有嵌合槽38。嵌合槽38，其與形成在支撐管23內圍且朝軸方向延伸之未圖示的突條部39嵌合。藉由嵌合槽38和突條部39的嵌合，可使轉接器30以止轉狀態配置在支撐管23內且配置成朝軸方向移動自如。

如上述所示，本發明的線性致動器1，乃利用轉接器30來連結活塞管10和螺母29。因此，本發明的線性致動器1就和以往致動器使用螺絲和插銷構成的鎖緊構造有所不同，可使螺絲等不會突出螺母的端面。其結果，能夠縮短螺母29和動力傳達機構21(蝸輪41等)之間的距離，能夠縮短裝置全體的長度。基於此，根據本發明的線性致動器1時就能夠在裝置小型化的同時維持活塞行程與以往裝置相同。

隨著傳動軸26的旋轉，螺母29和活塞管10就會成為一體朝軸方向移動。於此，當傳動軸26朝活塞管10伸長(前進)方向旋轉時稱為「正轉」。此外，當傳 動軸26朝活塞管10收縮(後退)方向旋轉時稱為「反轉」。基於此，當傳動軸26朝正轉方向旋轉時活塞管10就會伸長，當傳動軸26朝反轉方向旋轉時活塞管10就會縮短。

於本體殼5的側面，安裝有內藏馬達34的馬達單元6。第6圖為表示馬達單元6的構成剖面圖，第7圖、第8圖為表示馬達34的構成說明圖。如第6圖所示，馬達34的旋轉軸35插入在本體殼5的內部且延伸在機構收容部20內。旋轉軸35，其由設置在第1殼15的軸承80a、80b支撐成旋轉自如。於旋轉軸35的外圍形成有蝸桿36。蝸桿36，其咬合在動力傳達機構21的蝸輪41。於線性致動器1，其蝸桿36乃使用支數2以上之多頭蝸桿(於此為2支蝸桿)。藉由對於蝸桿36使用多頭蝸桿，即使蝸桿36的旋轉數降低還是能夠確保蝸輪41的旋轉數。因此，與使用1支蝸桿的形態相比，能夠降低馬達的旋轉數，相對性能夠抑制馬達動作時的動作聲音。

馬達34，具有：具備旋轉軸35的電樞81；及有底圓筒形的磁軛82。電樞81，其收容在磁軛82內。於磁軛82的端部安裝有軸承84。旋轉軸35的一端側以旋轉自如狀態由軸承84支撐著。如第7圖所示，於磁軛82的內圍面83安裝有二對4個磁鐵85做為勵磁磁極。磁鐵85，其由內圍側磁化成N極的的磁鐵85n及磁化成S極的磁鐵85s交替配置形成。磁鐵85n、85s由黏著劑固定在磁軛內圍面83。

馬達34形成為具有4個磁鐵85的4極構成 。4極的馬達34，即使其磁鐵比以往2極構成的馬達還薄，還是能夠確保做為致動器時所需的馬達扭矩。因此，隨著磁鐵85的薄型化，連同磁軛82的外徑也可形成為較小，能夠相對性使馬達34小型化。如以上所述，就電動床而言其有低矮化的需求。就床2而言，基於馬達的小型化，可使線性致動器小型化，能夠使床底部下的空間更小。其結果，就能夠使床底部配置在更低的位置(床的低矮化)。此外，藉由將馬達34為4極構成，可使馬達34的齒槽變少，也可降低致動器動作聲音。

於磁鐵85的內側，配置有電樞81。於旋轉軸35，以鄰接電樞81的狀態安裝有換向器(整流子)86。電樞81具有電樞鐵心88。如第7圖所示，電樞鐵心88，具備有沿著徑方向延伸成放射狀的18個齒87。於齒87之間形成有槽89。於槽89捲繞安裝有電樞線圈(電樞繞組)91。電樞線圈91，其隔著指定間隔捲繞安裝在槽89。電樞線圈91的各端部，以電性連接在換向器86的各換向片(整流子片)92。於換向器86滑接有電刷93(93a、93b)。

第9圖為表示電樞線圈91之繞組狀態說明圖。如第9圖所示，電樞線圈91，其從換向片92，隔著指定間隔以指定次數捲繞在2個槽89之間後，又隔著指定間隔以指定次數捲繞在2個槽89之間。接著，在指定次數捲繞之後，就連接在另一換向片92。例如：第9圖的線圈91a，其從編號14的換向片92a，首先，進入編號8和編號9的齒87之間形成的槽89a，從該槽89a以指定次 數(例如21圈)捲繞在該槽89a和形成在編號12和編號13的齒87之間的槽89b之間。其次，從槽89b以指定次數(例如21圈)捲繞在該槽89b和形成在編號16和編號17的齒87之間的槽89c之間。接著，指定次數捲繞之後，就從槽89b連接在編號6的換向片92b。

藉由採用上述所示之繞組方式，就可使以重疊捲繞狀態捲成之線圈的粗卷部份成為一半的圈數。即，以上述例來講，42圈的粗卷部等於21圈×2，能夠使線圈捲繞到達槽的深處。如此一來，就能夠抑制線圈末端部份的膨脹，相對性能夠提高繞組的線圈間隙因數。

此外，就電樞線圈91而言，其等電位點由均壓線94連接著。即，電樞線圈91之相向的同電位線圈彼此由均壓線94連接著。換句話說，於18個槽之該馬達34中，以9個槽跨距成180°相向位置的線圈彼此由均壓線94連接著。其結果，對於相向之同電位線圈，是透過均壓線94執行供電，因此就能夠削減位於電刷93a、93b之相向位置的同電位電刷(第8圖中以虛線表示)。就線性致動器1而言，利用均壓線94就能夠使馬達34成為4極2電刷構成，相對於先前2極2電刷構成的馬達，本實施形態能夠在電刷滑動聲音不變差的情況下使馬達為4極化，且能夠使馬達34小型化。

如以上所述，就本發明的線性致動器1而言，藉由採用4極構成，就能夠使馬達34小型化，能夠使床更加低矮化。此外，馬達34，其藉由採用多頭蝸桿來 降低其動作聲音或藉由4極化來減少齒槽等，以使其比先前的馬達還更為靜音化，因此也就提昇線性致動器1的肅靜性。再加上，隨著線性致動器1的肅靜性提昇，即使床底部比先前還低但致動器動作聲音也不會響徹底部下。其結果，就能夠將床底部配置在更低的位置，從該觀點來看也就能夠實現床的低矮化。

另一方面，就本發明的線性致動器1而言，如第8圖所示，2個電刷93a、93b以90°間隔配置在上下(對地坪面成垂直方向)。上側(床底部側)的電刷93a為正極(+)的電刷，下側(地坪面側)的電刷93b為負極(-)的電刷。即，就線性致動器1而言，不同極的電刷配置在上下。就一般附電刷的馬達而言，隨著馬達的動作，基於電刷和換向器的滑接會產生電刷磨耗粉。不過，該電刷磨耗粉會因長年使用而積蓄在馬達內。當將不同極的電刷配置在水平方向時，磨耗粉會堆積在兩電刷間，恐怕會造成電刷間短路。相對於此，就該馬達34而言，由於電刷93a、93b配置在上下方向，因此假設磨耗粉即使滯留在馬達內也不會堆積在兩電刷間。基於此，即使因長年使用造成磨耗粉產生，但也不用擔心磨耗粉會造成電刷彼此短路。其結果，能夠提昇馬達34之可靠性的同時，還可提昇線性致動器1以及電動床2的可靠性。

第10圖為表示動力傳達機構21的構成分解立體圖。如以上所述，動力傳達機構21，其由蝸輪41、聯軸器42、離合器箱43、離合器44及制動單元45所構 成。就動力傳達機構21而言，來自於蝸桿36的旋轉輸入是從蝸輪41經由聯軸器42傳達至傳動軸26。當傳動軸26正轉時活塞管10會被推出，使背底部3豎起。此時，動力傳達機構21內的離合器44是成為自由狀態(OFF狀態)。其結果，活塞管10就會在不受制動單元45的制動作用下前進。

另一方面，當傳動軸26反轉時活塞管10會內縮，使背底部3躺下。反轉時，其情況與正轉時有所不同，離合器44會成為上鎖狀態(ON狀態)。即，傳動軸26的旋轉會傳達至制動單元45內的構件，以致產生制動作用。其結果，活塞管10就會受到制動作用的同時後退。利用該制動作用，就能夠在要使背底部3平躺時(活塞縮短時)防止該動作因背底部3的自重或使用者的體重(以下簡稱使用者的體重等)而增速。此外，還能夠在馬達34電源關閉使背底部3停止在傾斜狀態時防止背底部3因使用者的體重等而倒下。

如第4圖及第10圖所示，蝸輪41形成為有底圓筒形狀。蝸輪41的一端側開口成杯狀。於蝸輪41的另一端側形成有小齒輪46。小齒輪46是透過未圖示之減速齒輪等連接在旋轉檢測用的電位計感測器(未圖示)。蝸輪41的開口端側是成為圓筒孔狀的聯軸器嵌合部47。於聯軸器嵌合部47的內圍部形成有沿著圓周方向等分形成為複數個的嵌合凹部48。於聯軸器嵌合部47，以插入狀態安裝有金屬製(例如鐵系燒結合金)聯軸器42。於聯軸器 42內收容有離合器箱43和離合器44。

於線性致動器1，是採用蝸輪41形狀為杯狀於其內部收容有離合器44等的構造。利用該構造，使線性致動器1相較於在軸方向直列配置有蝸輪41和離合器44之如第10圖所示的先前致動器，其裝置全體的長度能夠縮短。基於此，與上述相同，能夠使線性致動器1在裝置小型化的同時確保活塞行程。

聯軸器42也是形成為有底圓筒形狀。於聯軸器42的外圍部形成有沿著圓周方向等分形成為複數個的嵌合凸部49。嵌合凸部49和嵌合凹部48是構成為沿著軸方向能夠插入嵌合。當將聯軸器42安裝在聯軸器嵌合部47時，嵌合凸部49和嵌合凹部48就會嵌合。藉由嵌合凸部49和嵌合凹部48的嵌合，使聯軸器42以止轉狀態安裝在蝸輪41。

於聯軸器42的內圍側形成有突出的輪轂部51。於輪轂部51形成有貫通軸方向的傳動軸孔52。於傳動軸孔52的內圍面形成有細齒53。如第4圖所示，於傳動軸26的左端側外圍也形成有細齒54。聯軸器42，其以該兩細齒53、54為咬合的狀態下安裝在傳動軸26。利用細齒53、54的咬合使聯軸器42以止轉狀態安裝在傳動軸26。其結果，可使蝸輪41經由聯軸器42形成為與傳動軸26一體化。

就本發明的線性致動器1而言，金屬製聯軸器42內藏配置在蝸輪41和傳動軸26之間，經由聯軸器 42使蝸輪的旋轉力傳達至傳動軸26。因此，利用聯軸器42就能夠確保蝸輪41的強度，使蝸輪41的厚度(軸方向長)能夠形成為較薄。就先前的致動器而言，合成樹脂製蝸輪和金屬製傳動軸是以細齒結合著，因此為了確保結合強度，結合部需要形成為較長。相對於此，本發明的線性致動器1中，是將都為金屬製的聯軸器42和傳動軸26以細齒結合，因此與先前相比能夠使結合部的長度縮短，其結果就能夠縮短裝置全體的長度。基於此，本發明的線性致動器1，就能夠在裝置小型化的同時還能夠確保活塞行程。

此外，藉由將聯軸器42配置在蝸輪41內，可使蝸輪41之齒部41a的內側由金屬構件加以補強。因此，蝸輪41的外徑即使不大還是能夠確保齒部41a的強度，以致蝸輪41就能夠小徑化，能夠使裝置的厚度形成為較薄。床用的線性致動器，通常是配置在床下，因此對應床的低矮化需求該裝置也需要薄型化。根據本發明的線性致動器1時也就能夠應對上述床低矮化的需求。

再加上，先前的致動器，其使用全體由合成樹脂形成的蝸輪，因此當軸方向長縮短時除了蝸輪和傳動軸的結合強度會降低外，齒輪齒的彼此咬合也會造成蝸輪歪斜，恐怕會導致彼此咬合變淺。當彼此咬合變淺時，於動作時就會有產生怪異聲音或造成齒部磨損變大等問題產生。該問題，就線性致動器1而言，由於金屬構件配置在內側，因此蝸輪就不易歪斜，蝸桿36和蝸輪41之間的咬 合也穩定。基於此，根據本發明的線性致動器1時，能夠抑制動作時的怪異聲音及異常磨損，能夠提昇床的使用感及提昇致動器的耐久性。

於聯軸器42的內筒部55，插入有金屬製(例如壓鑄鋁製)的離合器箱43。離合器箱43，其形成為兩端開口的圓筒形狀。於離合器箱43的一端側，形成有擴徑成凸緣狀的環部56。於環部56的外圍，朝徑方向外側突出形成有突起部57。突起部57，其與設置在第1殼15之未圖示的卡止部(凹部)卡合，該突起部57，其以止轉狀態配置在第1殼15。於離合器箱43的內側，壓入固定有離合器44的外圍(外輪側)。對於離合器44，是使用具備有複數支輥(未圖示)的單向離合器。離合器44，其被設定成於內外輪間只傳達一方向的旋轉至另一方，當傳動軸26正轉時其為自由狀態，當傳動軸26反轉時其為上鎖狀態。

於離合器44的內圍側(內輪側)，插入有設置在制動單元45之制動盤架61的圓筒部62。圓筒部62，其與聯軸器42的輪轂部51一起成為配置在離合器內輪和傳動軸26之間的中介構件。離合器44，其隔著輪轂部51和圓筒部61配置在傳動軸26上。就線性致動器1而言，藉由調整輪轂部51或圓筒部61的直徑就能夠變更離合器44的尺寸，能夠根據期望的上鎖力選擇離合器44。

制動單元45，其由金屬製制動盤架61和合成樹脂製(例如聚醯胺)制動盤63及金屬製制動墊片64a、64b(2片)所構成。於制動墊片64a、64b的軸孔65a、65b 形成有細齒66。細齒66咬合於傳動軸26的細齒54。利用細齒66、54的咬合，使制動墊片64a、64b以止轉狀態安裝在傳動軸26。制動墊片64a、64b，其以夾著制動盤63的狀態配置在制動盤63的軸方向兩側。

制動盤架61形成為兩端開口的圓筒形狀。於制動盤架61的一端側形成有凸緣部67。於凸緣部67，沿著軸方向突設有等分成4個的凸部68。凸部68之間就成為盤架凹部69。於盤架凹部69嵌合有形成在制動盤63外圍的盤凸部70(4個)。利用凹部69和凸部70的嵌合，使制動盤63和制動盤架61成為一體旋轉。於制動盤63的兩端面形成有凹凸形狀的壓接部71。壓接部71以可滑接的狀態和制動墊片64a、64b壓接。於制動墊片64a、64b和壓接部71之間，塗敷有潤滑劑藉此兼顧防止不同種類材料滑接時怪異聲音的產生。

制動單元45，其被設定成當傳動軸26正轉時離合器44為自由狀態。於制動單元45，其制動墊片64a、64b會與傳動軸26一起旋轉。當制動墊片64a、64b旋轉時，於壓接部71產生的摩擦力會使制動盤63也連帶轉動。制動盤63和制動盤架61，乃利用盤凸部70和盤架凹部69的嵌合成為一體旋轉。此時，由於制動單元45被設定成當傳動軸正轉時離合器為自由狀態，因此制動盤架61就會於離合器44內成為空轉狀態。即，制動盤架61的旋轉並不會傳達至離合器箱43側，制動單元45全體會在離合器箱43內空轉。基於此，當傳動軸26正轉時，制 動盤架61和制動盤63會正轉，與此同時制動墊片64a、64b及軸承內輪28a也會正轉，因此制動單元45就不產生制動作用。

相對於此，當傳動軸26反轉時，離合器44會成為上鎖狀態。即，制動盤架61的旋轉會傳達至離合器箱43側，以致離合器箱43想要旋轉。不過，如上述所示，離合器箱43乃以止轉狀態配置在第1殼15內，因此離合器箱43本身並不會旋轉。即，相對於傳動軸26的旋轉，經由離合器44傳達有旋轉力的離合器箱43為非旋轉狀態。因此，利用摩擦力形成為結合的制動盤63和制動墊片64a、64b之間就會產生滑動，由壓接部71的摩擦力產生旋轉阻力。即，當傳動軸26反轉時，制動盤架61和制動盤63會成為非旋轉狀態的另一方面，制動墊片64a、64b及軸承內輪28a會反轉。基於此，於反轉時，乃利用壓接部71的摩擦力，使制動單元45產生制動作用(制動力)。

另，於線性致動器1中，傳動軸26和離合器44並非直接結合，於離合器44的內側配置有制動盤架61。於制動盤架61的內側配置有聯軸器42的輪轂部51。於聯軸器42的輪轂部51的內側配置有傳動軸26。一般而言，單向離合器其離合器直徑愈大則上鎖力愈大。基於此，如先前的致動器所示，若要將離合器直接安裝在傳動軸時，離合器直徑就需要為較小，如此一來恐怕會造成上鎖力不足。相對於此，根據本發明的線性致動器1時，由 於在傳動軸26和離合器44之間存在有其他的中介構件，因此就與離合器直徑無關，使離合器44的尺寸能夠有所調整。基於此，就能夠配合期望的上鎖力選擇離合器44，使設計自由度加大的同時還能夠提昇製品可靠性。

其次，針對本發明之線性致動器1的動作進行說明。就線性致動器1而言，當操作者按壓要讓背底部3豎起的操作鈕時，馬達34會正轉。馬達34的旋轉會從蝸桿36傳達至蝸輪41、聯軸器42，使傳動軸26朝正方向旋轉。當傳動軸26正轉時螺母29會前進，使連結在螺母29的活塞管10逐漸被推出。隨著活塞管10的前進，背底部3就會如第1(b)圖所示成為豎起狀態。另，於正轉時，由於離合器44會成為自由狀態，因此就只有傳動軸26正轉，並不產生制動單元45的制動作用。

此外，傳動軸26的正轉會從小齒輪46傳達至旋轉檢測用的電位計感測器。電位計感測器，其輸出與傳動軸26旋轉角度對應的電壓值，將電壓值傳送至該床2之動作控制用的控制器(未圖示)。當控制器檢測出對應指定上限位置的電位計電壓時，就會使馬達34自動停止。

當馬達34停止時，背底部3的載重(使用者的體重等)會作用在活塞管10，同時也對螺母29施加有使其後退之方向的力。該後退方向的力，就是要讓傳動軸26反轉的力，傳動軸26乃由背底部3的載重使其反轉。另一方面，當傳動軸26反轉時，離合器44會成為上鎖狀態，制動單元45會產生制動作用。即，相對於制動盤63 ，制動墊片64a、64b會在承受載重的狀態下旋轉，由壓接部71的摩擦力產生制動力。如此一來，傳動軸26的反轉就會被阻止，背底部3就會在承受有載重的狀態下靜止暨保持姿勢。

就線性致動器1而言，如第4圖、第5圖所示，軸承28配置在螺母73和制動墊片64a之間。此外，由於使用軸承轉接器27，因此對於軸承28也就使用還可承受傳動軸26之軸向力的大尺寸深溝槽球軸承。基於此，於本發明的線性致動器1中，施加在傳動軸26之軸方向的力就能夠由軸承28的內輪28a承接。即，就線性致動器1而言，施加在傳動軸26之軸方向的力會從傳動軸26的段部26b傳達至聯軸器42、制動墊片64b、制動盤63、制動墊片64a，接著，傳達至軸承28的內輪28a。其結果，就線性致動器1而言，可廢除先前致動器所使用的載重承接用底盤，能夠以該底盤厚度的相對量縮短裝置全體的長度。

此外，就線性致動器1而言，構造上，與傳動軸26一起旋轉的是軸承28的內輪28a，外輪28b並不旋轉。基於此，也就能夠防止第1殼15和軸承外輪28b滑動所產生的怪異聲音。就先前致動器而言，為了防止軸承外輪旋轉造成的怪異聲音產生，乃在軸承外輪和本體殼之間塗敷有潤滑劑。然而，本提案的致動器，由於軸承28的外輪28a並不旋轉，因此在軸承外輪28a和本體殼5之間就不需要塗敷潤滑劑，還可抑制怪異聲音產生。

另一方面，當操作者按壓要讓背底部3躺下的操作鈕時，馬達34會反轉。馬達34旋轉的傳達與上述所示相同，傳動軸26會反轉。當傳動軸26反轉時，螺母29會後退，活塞管10會逐漸內縮。隨著活塞管10的後退，背底部3就會如第1(a)圖所示成為躺下狀態。傳動軸26的反轉也會從小齒輪46傳達至電位計感測器，檢測出活塞管10的位置。當控制器檢測出對應指定下限位置的電位計電壓時，或者，檢測出對應指定上限位置的電位計電壓時，就會使馬達34自動停止。

反轉動作時，離合器44會成為上鎖狀態，傳動軸26的旋轉會傳達至離合器箱43側。如上述所示，反轉動作時於制動單元45，在壓接部71會產生滑動，其摩擦力會產生制動力。不過，該制動力被設定成要比馬達34之傳動軸26的驅動力還小。傳動軸26會在承接有制動單元45之制動力的同時反轉。接著，與活塞管10縮短的同時背底部3會逐漸躺下。背底部3躺下時，由於對傳動軸26作用有上述的制動力，因此就能夠防止使用者之體重等造成背底部3躺下動作增速，也就能夠確保操作的安全性。

如以上所述，線性致動器1，其形成為各構件間之距離(致動器之構造部的長度)縮短的構造，因此不需縮短活塞行程就能夠縮短致動器全體的長度。基於此，與上述相同，裝置能夠小型化的同時，還能夠確保活塞行程。此外，由於各功能零件本身並沒有變小，因此零件強度 也不會降低，致動器的推力亦不會降低。基於此，能夠使裝置小型化的同時，還能夠確保有與先前致動器相同的功能。再加上，隨著裝置小型化，該線性致動器1要安裝在床時的安裝配置自由度也就提昇。

本發明並不限於上述實施形態，只要不脫離本發明主旨範圍理所當然可加以各種變更。

例如：床2，其構成並不限於利用線性致動器1之活塞管10的伸長使背底部3豎起之所謂推起方式的構成，也可以是利用活塞管10的縮短使背底部3豎起之所謂拉起方式的構成。再加上，於上述實施形態中，乃針對線性致動器1使用在背底部3之驅動時的形態進行了說明，但線性致動器1也可使用在膝底部的驅動。此外，線性致動器1可做為床底部之高度調整使用。

[產業上之可利用性]

於上述實施形態中，是以本發明的線性致動器使用在醫療暨看護用床的動作部為例示，但本發明線性致動器的應用對象並不限於床，還可廣泛應用在其他的醫療用機器或汽車、家庭電器製品等具有動作部位的各種機械暨裝置。

5‧‧‧本體殼

26‧‧‧傳動軸

34‧‧‧馬達

35‧‧‧旋轉軸

36‧‧‧蝸桿

41‧‧‧蝸輪

80a‧‧‧軸承

80b‧‧‧軸承

81‧‧‧電樞

82‧‧‧磁軛

83‧‧‧磁軛內圍面

84‧‧‧軸承

85‧‧‧磁鐵

86‧‧‧換向器

92‧‧‧換向片

93‧‧‧電刷

Claims (3)

1. 一種電動床用線性致動器，具備：配置在電動床的底部下，作為使上述底部豎起暨躺下用的驅動源使用的線性致動器，其特徵為：該線性致動器，具備：安裝於上述電動床的框架的殼；具有外螺紋部可旋轉地收容於上述殼內的傳動軸；可使馬達的旋轉減速後傳達至該傳動軸的蝸桿及蝸輪；螺合於上述外螺紋部，利用上述傳動軸的正轉或反轉而進退的螺母；及固定在該螺母藉此對上述殼形成進退而與使得上述底部豎起暨躺下用的連桿機構連接的活塞管，上述馬達，係具有：固定在磁軛內圍面之4極的勵磁磁極；以重疊捲繞狀態捲有電樞繞組的電樞；配置在上述電樞，電性連接有上述電樞繞組的換向器；接觸於上述換向器的表面，不致因摩耗粉的堆積發生短路而以上下的位置關係大致90°間隔形成配置的2個電刷；連接於上述換向器，形成上述電樞繞組的複數線圈；及連接上述線圈當中等電位之線圈間用的均壓線的4極2電刷構成的電動馬達，該電動馬達是作為該線性致動器的動力源而設置在上述底部下，以削減上述底部下的空間。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的電動床用線性致動器，其中，上述活塞管與螺母是藉著在上述螺母止轉的狀態安裝的螺母轉接器連接。
3. 如申請專利範圍第1項所記載的電動床用線性致動器，其中，上述蝸桿為能夠降低上述馬達的旋轉數抑制配置在上述底部下的上述電動馬達的動作聲音的支數2以上之多頭蝸桿。