JP2002372116A - 電動シリンダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所要のストローク量を有して作動音が極めて
小さくかつ発塵やグリスの漏れなどが防止された構成か
らなる電動シリンダー。 【解決手段】 モーターのローター内に同軸配置される
ねじシャフトが前記ローターに接続又は一体化されたナ
ット部の回転にて螺合進退する基本構成を有し、さらに
ナット部内に固化型グリスを収納する構成、すなわちグ
リスを収納するグリス溜まり部で固化後にねじシャフト
と螺合可能な雌ねじ部を形成する固化型グリスを配置す
ることで、円滑な稼働を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばリクライ
ニングベッドやリクライニングチェアーのアクチュエー
タとして利用可能な、所要のストローク量を有して作動
音が極めて小さくかつ発塵やグリスの漏れなどが防止さ
れた電動シリンダーに関する。

【０００２】

【従来の技術】ベッドや椅子のリクライニング機構に
は、リクライニングさせるための機械機構にギヤ類と電
動モーターを用いた構成やリンク類と油圧アクチュエー
タ又は電動アクチュエータを用いた構成等が知られてい
る。

【０００３】ベッドのヘッドあるいはレッグ側の起立・
傾斜角度や椅子などの背もたれ部の傾斜角度は、予め設
定された所定角度位置で固定保持するほか、所要範囲の
全角度間で任意の角度位置を保持できるようにするな
ど、リクライニング機構には種々の構成が求められてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】また、医療用椅子やベ
ッドでは、前記リクライニング機構のほかに、椅子やベ
ッドが複数の所要パートを形成するように分割されて、
各部が種々のポジションに調整、保持できるようにポジ
ショニング機構が求められている。

【０００５】前記リクライニング機構や医療用ポジショ
ニング機構はともに、採用する機械機構や駆動源の違い
にかかわらず、正確な位置決めが可能なこと、駆動動作
時の静寂性に優れること、機構の信頼性並びにメンテナ
ンスフリーであることなどが求められる。

【０００６】当該機構の駆動源に油圧又は電動の伸縮す
るアクチュエータを用いると、正確な位置決めのために
所定のストロークを確保するのに比較的大型化しやすい
問題があり、また静寂性を得るために潤滑剤等を使用す
るとシール手段を採用する必要が生じ、保守管理に手間
を要するなど、相互に相反する問題があった。

【０００７】この発明は、かかるリクライニング機構や
ポジショニング機構に、複雑になりがちな油圧アクチュ
エータに換えて電動アクチュエータを用いた構成の提案
を目的としている。

【０００８】また、この発明は、所要のストローク量を
有して作動音が極めて小さくかつ発塵やグリスの漏れな
どが防止された構成からなる電動シリンダーの提供を目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者らは、電動シリン
ダーの小型化とストローク量の確保について種々検討
し、モーターのローター内に同軸配置されるねじシャフ
トが前記ローターに接続又は一体化されたナット部の回
転にて螺合進退する電動シリンダーの構成に着目し、さ
らに作動音の低減と潤滑剤の配置について鋭意検討した
結果、ナット部内に固化型グリスを収納する構成、すな
わちグリスを収納するグリス溜まり部で固化後にねじシ
ャフトと螺合可能な雌ねじ部を形成する固化型グリスを
配置すると、作動音が極めて小さくかつ発塵やグリスの
漏れなどが防止されることを知見し、この発明を完成し
た。

【００１０】また、上記発明の構成において、ねじシャ
フトに低摩擦抵抗化手段を施した構成、例えば、低摩擦
抵抗材料でねじシャフト自体または表面を形成した構
成、あるいはねじシャフトに螺刻するねじが台形ねじで
かつ面取り加工を施した形状を有する構成とすること
で、さらに作動音を小さくできる。

【００１１】また、上記発明の構成において、モーター
を収納するハウジングを有し、ねじシャフトが螺合進退
する始端部側あるいはその反対の終端部側に該シャフト
進退を制動するための制動手段、例えばねじシャフトに
当接するシューを有するブレーキやクラッチブレーキ
を、前記ハウジングまたは該シャフトに備えることによ
り、低摩擦抵抗化手段を施しても正確な位置決め制御を
行った後のポジションを保持できる。

【００１２】さらに、ローター内に同軸配置されるねじ
シャフト端部に、固化型グリスを収納するグリス溜まり
部を有してローター内周面と摺動可能なスライダー部と
なした構成、あるいはさらに前記ハウジングの所要部に
ねじシャフトと螺合可能な雌ねじ部を形成する固化型グ
リスを収納するグリス溜まり部を設ける構成となすこと
により、ねじシャフトをより低摩擦抵抗化して保持する
ことができ、円滑な螺合進退を確保できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明において、電動シリンダ
ーの構成は、モーターのローター内に同軸配置されるね
じシャフトが前記ローターに接続されたナット部の回転
にて進退する構成であれば、モーターの形式、これに内
蔵配置するねじシャフト、ローターの形態及びねじシャ
フトとの結合方法、並びにこれらを収納するためのハウ
ジング等にいずれの構成を用いてもよい。

【００１４】この発明において、モーターの形式として
は、いずれの構成も採用できるが、ねじシャフトをモー
ターのローター内に同軸配置できかつ構造が簡単で作動
音が静かなブラシレスタイプが好ましい。

【００１５】電動シリンダーの本体を構成するハウジン
グには、モーターを収納する筒状ハウジングのほか、モ
ーターのアウター側をハウジングとして兼用する構成、
ねじシャフトがハウジングの片方端から進退する構成、
あるいは両端から突き出す構成など種々の構成が採用で
きる。

【００１６】この発明において、ナット部は、例えばロ
ーター端部に接続あるいは一体化されてモーターやハウ
ジングに軸支されてねじシャフトと螺合させるもので、
ローターの回転でねじシャフトを螺合進退させることが
できれば、いずれの構成でもよい。

【００１７】またナット部には、グリスを収納するグリ
ス溜まり部が螺刻内周面に設けられ、同部内に固化型グ
リスを注入して固化できるように外周部又は端部からグ
リス溜まり部への貫通孔を設ける。

【００１８】固化型グリスは、粘液状でグリス溜まり部
に注入されて固化した後は潤滑箇所からの飛散、垂れ落
ちなどを発生させないもので、この発明において、前記
のグリス溜まり部で固化後にねじシャフトと螺合可能、
すなわち接触が可能なように例えば雌ねじ部を形成する
必要があり、公知の金属石けん型グリスを用いたり、こ
れと非金属石けん型グリスの混合タイプのほか、各種硬
化剤やポリマー等を添加した固化型グリスなどを用いる
ことができる。

【００１９】この発明において、低摩擦抵抗化手段とし
ては、ねじシャフトとナット部の材料の一方又は両方に
低摩擦抵抗材料を用いたり、螺合する表面の一方又は両
方にに低摩擦抵抗材料の薄膜を形成する手段が採用でき
る。

【００２０】低摩擦抵抗材料としては、公知のテフロン
（登録商標）、ジュラコンなどの合成樹脂、銅合金など
の軸受用金属材料などがあり、これらの材料より加工し
てねじシャフトとナット部を形成するか、スパッタリン
グやプラズマコーティング、あるいはめっきによって低
摩擦抵抗材料膜を螺刻表面に形成する。

【００２１】また、低摩擦抵抗化手段として、ねじシャ
フトに螺刻するねじを台形ねじで構成し、さらに面取り
加工を施した形状とすることにより、ねじシャフトとナ
ット部間の摩擦を著しく低減することができる。

【００２２】前記の低摩擦抵抗化手段を採用することに
より、ナット部の回転によるねじシャフトの螺合進退が
極めて円滑になって、作動音やモーターの回転トルクの
低減が可能となる。

【００２３】例えばリクライニング機構において、機械
機構側に現在位置を保持するためのストッパーやブレー
キ装置等が備えられていない場合等、必要に応じてシリ
ンダー側に制動手段を設けることができる。

【００２４】この発明において、制動手段としては、電
磁式ブレーキ、エアーブレーキなどのねじシャフトに当
接するシューを有する機械式ブレーキのほか、電磁式ク
ラッチブレーキ、エアークラッチブレーキなどのクラッ
チブレーキなどが採用でき、要求されるシリンダーの構
成等に応じて、ハウジング内に内蔵あるいは付設するな
どの構成が採用できる。

【００２５】実施例１ 図１に示す電動シリンダーは、いわゆる単動ピストン型
を構成しており、閉頭円筒状のハウジング１内に駆動源
のブラシレスモーター２を内蔵している。モーター２は
そのステータ３がハウジング１内周面に固着され、ステ
ータ３内周面には磁石４が配置されてローター５と対向
している。

【００２６】ローター５は中空構造で一方端にナット部
６が形成されてナット部６外周をベアリング７で軸支
し、他方端側がハウジング１の開放端を閉塞するエンド
キャップ８内に設けたベアリング９で軸支されている。

【００２７】ローター５の一方端に形成されたナット部
６は内部に雌ネジ部が形成されて、外周面に雄ねじ部を
形成したねじシャフト１０と螺合している。ハウジング
１の閉頭部の中心に設けた孔部より、ねじシャフト１０
の一方がモーター２のローター５内に螺合進入し、外方
端には取付けのためのブラケット１１が設けられ、ま
た、エンドキャップ８のブラケット１３にてハウジング
１が所定の箇所に固定されると、ローター５の回転に伴
いねじシャフト１０が螺合進退する。

【００２８】なお、ハウジング１閉頭端とねじシャフト
１０のブラケット１１間にはねじシャフト１０の雄ねじ
表面を保護するためのブーツ１２が配置されている。

【００２９】ナット部６は、図３Ａに示すごとく、内周
の雌ネジ部にグリス溜まり６ａ，６ｂが周設されてお
り、図４Ａに示すごとく、グリス溜まり６ａ，６ｂには
固化型グリス１７が注入・固化され、また固化時に内周
面に雌ネジ部が形成されて、ねじシャフト１０の雄ねじ
表面と接触するように構成してある。

【００３０】さらに、ハウジング１の閉頭部のねじシャ
フト１０が突出する孔部内周面には、ナット部６と同様
なグリス溜まり１４が設けてあり、これも固化型グリス
１７が注入・固化され、また固化時に内周面に雌ネジ部
が形成されて、ねじシャフト１０の雄ねじ表面と接触す
るように構成してある。

【００３１】ローター５内にあるねじシャフト１０の他
方端には、スライダー部１９が形成され、スライダー部
１９はボビン状でその中央に周設される溝部がグリス溜
まり部となり、内部に固化型グリス１７が注入・固化さ
れて、当該グリス１７がローター５内周面と摺動可能で
あり、ねじシャフト１０端がローター５内周面に当接し
た際に円滑に摺動するよう構成される。

【００３２】従って、いずれのグリス溜まり６ａ，６
ｂ，１４もねじシャフト１０の表面に対してグリスを漏
洩、飛散させることなく潤滑を行うことができる。ま
た、ねじシャフト１０の螺合進退時の作動音を低減でき
る。

【００３３】ハウジング１の閉頭部内にはセンサー基板
２０が設けられ、伸び位置検出センサとしてここではリ
ードスイッチ２１と、縮み位置検出センサとしてのリー
ドスイッチ２２がねじシャフト１０の雄ねじ部表面に対
向配置され、該雄ねじ部のねじ谷より低い位置に適宜の
軸方向間隔で配置された位置検出用マグネット１５，１
６を検知する構成からなる。

【００３４】また、エンドキャップ８内にローター５の
端面に対向してホールセンサー２３を配置し、位置検出
用マグネット２４をローター５の端面に設けることで、
ローター５の回転角度や回転数を検出するよう構成して
ある。

【００３５】図１の電動シリンダーを、例えばリクライ
ニングベッドのアクチュエータとして利用した場合、エ
ンドキャップ８のブラケット１３をベッドチェアーの座
面下の固定部に接続し、ねじシャフト１０のブラケット
１１をベッドの背もたれ部側のリクライニング用リンク
機構のアーム等に接続し、進退するねじシャフト１０が
ハウジング１内に収納されている状態が、ベッドが水平
位置にあるように調整する。

【００３６】すなわち、ねじシャフト１０がハウジング
１内に収納されてその先端側に配置した位置検出用マグ
ネット１５が縮み位置検出センサとしてのリードスイッ
チ２２に対向している。ここで、モーター２が駆動され
てローター５が回転し、ねじシャフト１０がハウジング
１外へ伸び出て伸び方向へのストローク限界に達する
と、ねじシャフト１０の後端側に設けた位置検出用マグ
ネット１６を伸び位置検出センサとしてのリードスイッ
チ２１が検出して、モーター２が停止する。

【００３７】この時、ねじシャフト１０が伸出してお
り、ベッドの背もたれ部側を所要角度だけ起立させるこ
とができる。

【００３８】実施例２ 図２に示す電動シリンダーは、図１の構成と同等である
が、エンドキャップ１８を閉頭部側と同様構成として、
エンドキャップ１８の中心に設けた孔部よりねじシャフ
ト１０の他方端が進退するもので、ねじシャフト１０の
両側が同じ構造のいわゆる複動ピストン型を構成するも
のである。

【００３９】図２においても、ナット部６に固化型グリ
ス１７を配置するためのグリス溜まりの構成に図３Ａ及
び図４Ａの構成、すなわち雌ねじ部の全内周面に溝を設
けた構成を採用している。

【００４０】この全周溝型の他に、図３Ｂ，Ｃ及び図４
Ｂ，Ｃに示す部分溝型の構成を採用することができる。
これは、ナット部６の雌ねじ部のうち図の上側と下側に
のみ、独立した溝のグリス溜まり６ｃ，６ｄを設けたも
ので、この部分溝に固化型グリス１７が注入・固化さ
れ、また固化時に内周面に雌ネジ部が形成される。この
グリス溜まり６ｃ，６ｄもねじシャフト１０の表面に対
してグリスを漏洩、飛散させることなく潤滑を行うこと
ができる。

【００４１】また、ねじシャフト１０の雄ねじ部のねじ
断面形状を台形ねじ形状とすること、さらに台形ねじ形
状として面取りを行うことにより、固化型グリスとの相
互作用で螺合時の低抵抗化が著しく向上し、ねじシャフ
ト１０の螺合進退が極めて円滑になる。

【００４２】実施例３ 図５に示す電動シリンダーは、図１の構成と同等である
が、エンドキャップ８内に電磁クラッチブレーキ３０を
内蔵配置することができる。

【００４３】まず、エンドキャップ８の内周面側に固着
する電磁石３１とローター５外周面に固着するシュー部
材３３とを所定の隙間を介して対向配置して、当該隙間
に磁性材クラッチ板３２を軸方向に移動可能に配置す
る。

【００４４】すなわち、磁性材クラッチ板３２を、ホー
ルセンサー２３側のエンドキャップ８の内周面側に固着
した支持リング３４に軸方向に移動可能に支持してあ
り、電磁石３１が非励磁時に電磁石３１側から軸方向に
ばねで付勢してシュー部材３３に当接させて制動を行
い、電磁石３１の励磁にて磁性材クラッチ板３２が吸引
されて前記制動が解除される構成を採用してある。さら
に前記電磁石に換えて圧空を用いたエアークラッチブレ
ーキの構成を採用することも可能である。

【００４５】実施例４ 図６に示す電動シリンダーは、図１の構成と同等である
が、ハウジング１の閉頭部側にエアーブレーキ４０を設
けてある。エアーブレーキ４０は筒部４１内に圧空で膨
らむシュー４２が設けられ、圧空の導入でねじシャフト
１０の外周面を押圧して制動することができる。

【００４６】

【発明の効果】この発明による電動シリンダーは、実施
例のごとく中空構造ローターの一部をナット化して軸芯
部に雌ねじ部を形成し、当該ナット部にねじシャフトを
螺合進退させ、ねじシャフトを内蔵する構成により、構
造の簡素化及び小型化を図ることができ、部品点数を大
幅に削減することできる。

【００４７】また、モーター以外の構成材料をエンジニ
アリングプラスチック等の樹脂にて形成することで、製
造が容易でかつ軽量な電動シリンダーを構成できる。

【００４８】さらには、グリス溜まり部内で固化後にね
じシャフトと螺合可能な雌ねじ部を形成した固化型グリ
スをナット部内に配置したことにより、ねじシャフトの
螺合の低抵抗化が実現でき、円滑かつ作動音が静かな電
動シリンダーが得られる。

【００４９】また、雄ねじ部のねじ断面形状を台形ねじ
形状として面取りを行うことにより、固化型グリスとの
相互作用で螺合時の低抵抗化が著しく向上し、例えば、
ねじシャフトの螺合進退で揺らぎ振動を与えることが可
能なアクチュエータを構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による電動シリンダーの縦断説明図で
ある。

【図２】この発明による他の構成の電動シリンダーの縦
断説明図である。

【図３】Ａ，Ｂはこの発明によるナット部の縦断説明図
であり、ＣはＢの正面説明図である。

【図４】Ａ，Ｂはこの発明による固化型グリスを配置し
たナット部の縦断説明図であり、ＣはＢの正面説明図で
ある。

【図５】この発明による制動装置を有する電動シリンダ
ーの縦断説明図である。

【図６】この発明による他の構成からなる制動装置を有
する電動シリンダーの縦断説明図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ モーター ３ ステータ ４ 磁石 ５ ローター ６ ナット部 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，１４ グリス溜まり ７，９ ベアリング ８，１８ エンドキャップ １０ ねじシャフト １１，１３ ブラケット １２ ブーツ １５，１６，２４ 位置検出用マグネット １７ 固化型グリス １９ スライダー部 ２０ センサー基板 ２１，２２ リードスイッチ ２３ ホールセンサー ３０ 電磁クラッチブレーキ ３１ 電磁石 ３２ クラッチ板 ３３ シュー部材 ３４ 支持リング ４０ エアーブレーキ ４１ 筒部 ４２ シュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 25/24 Ｆ１６Ｈ 25/24 Ｌ Ｈ０２Ｋ 7/06 Ｈ０２Ｋ 7/06 Ａ (72)発明者 伊藤 正夫 大阪府堺市鳳東町６丁570番地の１ 旭精 工株式会社内 Ｆターム(参考） 3J062 AA45 AB21 AC07 BA01 BA11 BA12 BA16 BA26 BA27 BA32 CD02 CD23 CD32 CD45 CD54 CD66 CD75 4C040 DD04 EE05 5H607 AA04 AA12 BB01 BB07 BB14 BB21 BB26 CC03 CC05 DD03 DD16 EE53 FF01 GG08 HH01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モーターのローター内に同軸配置される
   ねじシャフトが前記ローターに接続又は一体化されたナ
   ット部の回転にて螺合進退する電動シリンダー。
2. 【請求項２】 モーターのローター内に同軸配置される
   ねじシャフトが前記ローターに接続又は一体化されたナ
   ット部の回転にて螺合進退する構成を有し、ナット部内
   に固化型グリスを収納するグリス溜まり部を有する電動
   シリンダー。
3. 【請求項３】 固化型グリスは、グリス溜まり部内で固
   化後にねじシャフトと螺合可能な雌ねじ部を形成してい
   る請求項２に記載の電動シリンダー。
4. 【請求項４】 ローター内に同軸配置されるねじシャフ
   ト端部に、固化型グリスを収納するグリス溜まり部を有
   してローター内周面と摺動可能なスライダー部となした
   請求項２に記載の電動シリンダー。
5. 【請求項５】 ねじシャフトに低摩擦抵抗化手段が施さ
   れた請求項１に記載の電動シリンダー。
6. 【請求項６】 低摩擦抵抗化手段が、低摩擦抵抗材料で
   ねじシャフト自体または表面を構成した請求項５に記載
   の電動シリンダー。
7. 【請求項７】 低摩擦抵抗化手段が、ねじシャフトに螺
   刻するねじが台形ねじでかつ面取り加工を施した形状を
   有する請求項５に記載の電動シリンダー。
8. 【請求項８】 モーターを収納するハウジングを有し、
   ねじシャフトが螺合進退する始端部側あるいはその反対
   の終端部側に該シャフト進退を制動するための制動手段
   を、前記ハウジングまたは該シャフトに備えた請求項１
   に記載の電動シリンダー。