JP2003301913A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐水性能の良好なアクチュエータを提供す
る。 【解決手段】 アクチュエータは筒形状に形成されたハ
ウジング１１と、ハウジング１１に連結されたモータ２
０と、ハウジング１１に回転自在に支承された送りねじ
軸５０と、モータ２０の出力軸２５と送りねじ軸５０と
の間に介設されて出力軸２５の回転を減速して送りねじ
軸５０に伝達する遊星歯車装置３１と、送りねじ軸５０
に進退自在に螺合されたナット６４と、ナット６４に一
体移動するように連結された移動筒６２と、移動筒６２
のハウジング側の端部の外側に摺動自在に嵌合されハウ
ジング側の端部がハウジング１１に螺入された支持筒６
０とを備えている。 【効果】 支持筒の基端部がハウジングに螺入されてい
るため、支持筒とハウジングとの間のシール状態が良好
になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータに
関し、特に、電動送りねじ式アクチュエータに係り、例
えば、医療用ベッドの寝床を起立させたり倒伏させたり
するのに利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】医療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、ベッドの寝床を電動送りねじ式ア
クチュエータによって起立させたり倒伏させたりするこ
とが実施されている。

【０００３】従来のこの種のアクチュエータとして、例
えば、特開２０００−２９１７６８号公報に示されてい
るように、一対のシェルが最中合わせに当接されてビス
によって締結されたハウジングを備えており、このハウ
ジングには移動筒を摺動自在に支持する支持筒の基端部
が挟み込まれてバンドによって束縛されているものがあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たアクチュエータにおいては、ハウジングを構成する一
対のシェルの合わせ面間にはシール構造が介設されてい
ないため、耐水性能が低く、また、耐水性能を高めるた
めには複雑なシール構造が必要になるという問題点があ
る。

【０００５】本発明の目的は、耐水性能の良好なアクチ
ュエータを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るアクチュエ
ータは、筒形状に形成されたハウジングと、このハウジ
ングに連結されたモータと、前記ハウジングに回転自在
に支承された送りねじ軸と、前記モータの出力軸と前記
送りねじ軸との間に介設されて前記モータの出力軸の回
転を減速して前記送りねじ軸に伝達する減速装置と、前
記送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、このナ
ットに一体移動するように連結された移動筒と、この移
動筒の前記ハウジング側の端部の外側に摺動自在に嵌合
され前記ハウジング側の端部が前記ハウジングに螺入さ
れた支持筒とを備えていることを特徴とする。

【０００７】前記した手段によれば、支持筒の基端部が
ハウジングに螺入されているため、支持筒とハウジング
との間において良好なシール状態が創出される。

【０００８】また、前記支持筒の螺入側の端面にシール
部材が当接されている請求項２に記載のアクチュエータ
によれば、支持筒とハウジングとの間のシール状態はよ
り一層良好なものとなる。

【０００９】さらに、前記支持筒の挿入側の端面が前記
送りねじ軸を支承した軸受を前記ハウジングとの間で挟
持している請求項３に記載のアクチュエータにおいて
は、軸受は送りねじ軸の両方向のスラスト力を支持する
ことができるため、一種類のハウジングによって押し引
き兼用とすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。

【００１１】図１に示されているように、本実施の形態
に係るアクチュエータは、医療用ベッド（以下、ベッド
という。）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、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、アクチュエータ１０
の自由端側になる後記する移動筒６２の先端は寝床４を
起伏させるためのリンク５に後記する連結ピン７２によ
って回転自在に連結されている。アクチュエータ１０が
短縮した状態で、ベッド１の寝床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、アクチュエータ
１０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。

【００１２】図２に示されているように、アクチュエー
タ１０は大略円筒形状に形成されたハウジング１１を備
えており、ハウジング１１の外周面における筒心に直交
する位置には一対の支持穴１２、１２（図１参照）が開
設されている。ハウジング１１の一端（以下、後端とす
る。）にはモータ２０が同心に配置されて連結されてい
る。図３に示されているように、モータ２０のヨーク２
１は外径がハウジング１１の外径と等しく（必ずしも等
しくする必要はない。）、かつ、一端が閉塞した円筒形
状に形成されており、ハウジング１１の後端部に印籠結
合されている。ヨーク２１の内周面には複数個のマグネ
ット２２が環状に配置されて固定されており、ヨーク２
１のハウジング１１側の開口部には一対のブラシホルダ
２３、２３が設置されたブラシホルダステー２４が被せ
付けられている。ヨーク２１の閉塞壁とブラシホルダス
テー２４との間の中心線上には出力軸２５が架設されて
おり、出力軸２５にはアーマチュア２６とコミテータ２
７とが固定されている。出力軸２５はヨーク２１の閉塞
壁に嵌入された軸受メタル２８と、後記する内歯車３３
のホルダ部３５に嵌入された転がり軸受２９およびオイ
ルシール３０とによって回転自在に支承されており、コ
ミテータ２７にはブラシホルダステー２４に保持された
ブラシホルダ２３、２３のブラシが摺接されている。

【００１３】ハウジング１１の後端部には遊星歯車装置
３１を収納するための収納室１３が円柱形の穴形状に同
心円に形成されており、収納室１３には遊星歯車装置３
１が後端の開口部から挿入されて収納されている。図４
に示されているように、遊星歯車装置３１は太陽歯車３
２と内歯車３３と三個の遊星歯車３４とを備えており、
太陽歯車３２は出力軸２５の先端部に一体的に形成され
ている。内歯車３３は収納室１３に嵌入されて回り止め
されており、内歯車３３の後端部に突設されたホルダ部
３５には転がり軸受２９およびオイルシール３０が嵌入
されて保持されている。三個の遊星歯車３４は太陽歯車
３２と内歯車３３との間に周方向に等間隔に配置されて
噛合されており、太陽歯車３２、内歯車３３および各遊
星歯車３４は軸方向の力が作用しないように平歯車にそ
れぞれ形成されている。

【００１４】収納室１３の内歯車３３の奥には転がり軸
受３６が嵌入されており、転がり軸受３６は二段円柱形
状に形成されたキャリア３７を回転自在に支承してい
る。キャリア３７の遊星歯車装置３１側の端面には三本
の支持穴３８が同心円上で周方向に等間隔に配置されて
軸方向に平行に没設されており、各支持穴３８には支持
軸３９の一端部がそれぞれ圧入されている。各支持軸３
９には各遊星歯車３４がそれぞれ回転自在に支承されて
おり、キャリア３７は遊星歯車３４の太陽歯車３２に対
する公転に伴って一緒に回転するようになっている。キ
ャリア３７の中心線上には送りねじ軸５０の後端部が挿
入されており、送りねじ軸５０の挿入端部はセレーショ
ン結合部４０によって軸方向への若干の移動を許容しつ
つ、キャリア３７と一体回転するように連結されてい
る。キャリア３７の外周には突起４１が突設されてい
る。

【００１５】図３に示されているように、ハウジング１
１における遊星歯車装置３１の外側の一部（以下、下部
とする。）には、後記する移動筒６２の現在の位置を検
出するポテンショセンサ４２が設置されている。図５に
示されているように、ポテンショセンサ４２は回転軸４
４の回転に追従して抵抗値を可変させて電気信号に変換
するポテンショメータ（摺動抵抗器）４３を備えてお
り、ポテンショメータ４３はハウジング１１の下部に被
せ付けられたモータコードカバー４７に回転軸４４がキ
ャリア３７の中心線と平行になるように設置されてい
る。ポテンショメータ４３の回転軸４４の先端部にはセ
ンサ歯車４５が直交して固定されており、図４に示され
ているように、センサ歯車４５にはキャリア３７の外周
に突設された突起４１が、キャリア３７の一回転毎に係
合するようになっている。さらに、センサ歯車４５には
モータコードカバー４７に突設された空回り防止爪４６
の先端部が噛合されており、センサ歯車４５は空回り防
止爪４６によって回り止めされるようになっている。ち
なみに、モータコードカバー４７にはモータ２０に電力
を供給するためのモータコード４８が挿通されている。

【００１６】図２および図３に示されているように、送
り用雄ねじ部５１が形成された送りねじ軸５０はハウジ
ング１１の前端部に形成された支持穴１４の開口からキ
ャリア３７に挿入されて、セレーション結合部４０によ
って結合されている。送りねじ軸５０における送り用雄
ねじ部５１の後ろ側の後端部の外周には、鍔付きの円筒
形状に形成されたホルダ５２が嵌合されて、ストッパ５
３によって位置規制されており、ホルダ５２の外周には
ハウジング１１の支持穴１４に嵌入された転がり軸受１
５が嵌合されている。他方、送りねじ軸５０の前端部の
外周にはスライダ５４が嵌合されており、スライダ５４
の外周面は後記する移動筒６２の内周面に摺接されてい
る。

【００１７】ハウジング１１の前端部には雌ねじ部１７
が形成されており、雌ねじ部１７には細長い円筒形状の
支持筒６０の後端部の外周に形成された雄ねじ部６１が
ねじ込まれている。支持筒６０の後端面と転がり軸受１
５との間にはシール部材１６が挟み込まれている。支持
筒６０には支持筒６０よりも細長い円筒形状に形成され
た移動筒６２の後端部が摺動自在に嵌入されており、移
動筒６２の中空部の後端部に刻設された雌ねじ部６３に
はナット６４の外周に刻設された雄ねじ部６５が螺入さ
れ、ピン６６によって固定されている。ナット６４には
送りねじ軸５０の送り用雄ねじ部５１が相対的に進退自
在に螺入されており、負荷側逆回転作用力を小さく抑制
するために、送りねじ軸５０の送り用雄ねじ部５１のリ
ード角は通常のリード角よりも小さく設定されている。
送りねじ軸５０の外周に嵌合されたスライダ５４が移動
筒６２の内周面に摺接されることにより、送りねじ軸５
０の前端部は移動筒６２に摺動自在かつ回転自在に支承
されている。

【００１８】図２に示されているように、移動筒６２の
中空部の前端部には位置調節用雌ねじ部６７が刻設され
ており、移動筒６２の位置調節用雌ねじ部６７の中央位
置には筒心方向に長い長孔６８が一対、互いに対向され
て筒心方向に延在するようにそれぞれ開設されている。
位置調節用雌ねじ部６７には連結具６９が筒心方向に進
退自在に螺入されており、連結具６９の中央部には連結
ピン７２を挿通するための連結孔７０が軸心と直交する
方向に貫通されて開設されている。連結具６９の前端部
にはスパナ等の工具を係合するための工具係合部７１が
形成されている。連結具６９は工具係合部７１を反対方
向に向けた状態で移動筒６２の位置調節用雌ねじ部６７
に螺入されている。この状態において、連結具６９は移
動筒６２の前端部に軸心方向の位置を調節可能に装着さ
れた状態になっているとともに、その回転位置を調節さ
れることによって連結孔７０が両長孔６８、６８に位置
合わせされる状態になっている。連結孔７０の外径と両
方の長孔６８、６８の短手方向の幅とは等しく設定され
ているとともに、連結ピン７２の外径に略等しく設定さ
れている。連結ピン７２は長孔６８、連結孔７０に挿通
可能に設定されているとともに、ベッドの寝床側のブラ
ケットに開設された連結孔（図示せず）にも挿通可能に
設定されており、挿通された状態でブラケットの外側に
おいて抜け止めされるように構成されている。

【００１９】なお、連結具６９がベッドの寝床側に連結
されることによって、ナット６４および移動筒６２は支
持筒６０に対して回り止めされた状態となるため、移動
筒６２はナット６４の回転運動に対して回転を阻止する
状態になり、ナット６４の進退運動に伴って支持筒６０
に対して直線運動する状態になる。

【００２０】以下、作用を説明する。

【００２１】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。アクチュエータ１０
がベッド１に組み付けられた後に、図１（ａ）の状態か
ら、モータ２０が正方向に回転運転されると、出力軸２
５の回転が遊星歯車装置３１およびキャリア３７を介し
て送りねじ軸５０に減速されて伝達される。送りねじ軸
５０が正方向に回転されると、ナット６４は支持筒６０
に沿って前進される状態になるため、ナット６４に連結
された移動筒６２は支持筒６０から押し出されて行く。
移動筒６２の前進によって移動筒６２の連結具６９に連
結されたベッド１の寝床４が起立されて行く。

【００２２】出力軸２５の回転を減速して伝達するキャ
リア３７の回転数は、ポテンショセンサ４２によって計
数されてベッド１の作動を制御するコントローラに送信
される。すなわち、キャリア３７が回転すると、キャリ
ア３７に突設された突起４１はキャリア３７の一回転毎
にポテンショセンサ４２のセンサ歯車４５を一個の歯ず
つ送り回転させることにより、ポテンショセンサ４２の
回転軸４４を間欠的に回転させるため、ポテンショセン
サ４２はキャリア３７の回転数を間引いた状態で計測す
ることになる。このようにポテンショセンサ４２がキャ
リア３７の回転数を比例的に間引いて計測することによ
り、センサ歯車４５の歯の数を小さく設定することがで
きるため、減速歯車群を廃止したこととあいまって、ア
クチュエータ１０の外径を小さく抑制することができ
る。しかも、移動筒６２の有効ストロークを長く設定す
ることができる。

【００２３】所定の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２０を止める。モータ
２０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６４に後退させる方向の力と
して移動筒６２を介して作用する状態になる。このた
め、送りねじ軸５０には移動筒６２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、送りねじ
軸５０の送り用雄ねじ部５１の作用によって加わる状態
になる。送りねじ軸５０に加わった負荷側逆回転作用力
は遊星歯車装置３１を介してモータ２０の出力軸２５に
伝達されようとするが、本実施の形態においては、送り
ねじ軸５０の送り用雄ねじ部５１のリード角が小さく設
定されていることにより、負荷側逆回転作用力自体が小
さく抑制されるため、負荷側逆回転作用力によってはモ
ータ２０の出力軸２５を確実に回転させることができな
い。したがって、アクチュエータ１０はベッド１の寝床
４の荷重を常時確実に支持することができる。

【００２４】次に、モータ２０が逆方向に回転運転され
ると、出力軸２５の逆回転駆動力は遊星歯車装置３１を
介して送りねじ軸５０に伝達される。送りねじ軸５０が
逆回転駆動されると、送りねじ軸５０の送り用雄ねじ部
５１に進退自在に螺合されて支持筒６０に対して回り止
めされたナット６４は支持筒６０に沿って後退される状
態になるため、ナット６４に連結された移動筒６２は支
持筒６０に引き込まれて行く。この移動筒６２の後退に
よって、移動筒６２の連結具６９に連結されたベッド１
の寝床４が倒伏されて行く。

【００２５】寝床４が図１（ｂ）に示されているように
元の位置に倒伏されると、ポテンショセンサ４２の計測
に基づいてモータ２０が自動的に停止される。そして、
ナット６４が元の後退位置に戻った状態において、通
常、寝床４はベッド１のフレーム２によって機械的に支
持されるため、ベッド１の寝床４すなわち負荷側からの
逆回転力が送りねじ軸５０に加わることは無い。但し、
ベッド１の寝床４が倒伏した状態で、負荷側逆回転作用
力が送りねじ軸５０に常に加わったとしても、前述した
作用によって送りねじ軸５０の逆回転は確実に防止され
る。

【００２６】ところで、図１に示されている如く、アク
チュエータ１０が伸長作動する時に寝床４を起こして行
くように使用される場合においては、図６（ａ）に実線
矢印で示されているスラスト力Ｓ₁ が送りねじ軸５０を
回転自在に支承する転がり軸受１５からハウジング１１
の支持穴１４の底面へモータ方向に押すように作用す
る。このスラスト力Ｓ₁ はハウジング１１の支持穴１４
の底面を経由してハウジング１１の支持穴１２に嵌入さ
れた枢軸３によって受けられる。

【００２７】逆に、アクチュエータ１０が短縮作動する
時に寝床４を起こして行くように使用される場合におい
ては、図６（ｂ）に破線矢印で示されているスラスト力
Ｓ₂ が送りねじ軸５０の転がり軸受１５から支持筒６０
の端面へ作用するが、この支持筒６０はハウジング１１
に螺入されているため、スラスト力Ｓ₂ を支えることが
できる。すなわち、この逆向きのスラスト力Ｓ₂ は支持
筒６０の雄ねじ部６１、ハウジング１１の雌ねじ部１７
を経由して枢軸３によって受けられる。つまり、本実施
の形態によれば、転がり軸受１５は送りねじ軸５０の両
方向のスラスト力Ｓ₁ およびスラスト力Ｓ₂ を支持する
ことができるため、一種類のハウジング１１によって押
し引きを兼用することができる。

【００２８】本実施の形態によれば、次の効果が得られ
る。

【００２９】1) 移動筒を摺動自在に支持する支持筒の
基端部をハウジングに螺入することにより、支持筒とハ
ウジングとの間について良好なシール状態を創出するこ
とができるため、アクチュエータの耐水性能を高めるこ
とができる。

【００３０】2) 支持筒の螺入側の端面にシール部材を
当接することにより、支持筒とハウジングとの間のシー
ル状態をより一層高めることができる。

【００３１】3) さらに、支持筒の挿入側の端面とハウ
ジングとの間で送りねじ軸を支承した転がり軸受を挟持
することにより、転がり軸受は送りねじ軸の両方向のス
ラスト力を支持することができるため、一種類のハウジ
ングによって押し引き兼用とすることができる。

【００３２】4) 移動筒を進退させる送りねじ軸と、送
りねじ軸を回転駆動するモータの出力軸とを一直線上に
配置し、送りねじ軸と出力軸と間にはモータの出力軸の
回転を減速して送りねじ軸に伝達する遊星歯車装置を介
設することにより、アクチュエータを全体的に一直線形
状に構成することができるため、アクチュエータのサイ
ズや重量を小さく抑制することができる。

【００３３】5) 送りねじ軸のリード角を小さく設定す
ることにより、ブレーキ装置やワンウエイクラッチ等を
介設しなくとも、負荷側逆回転作用力によって送りねじ
軸が回転されてしまうのを防止することができる。

【００３４】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。

【００３５】例えば、前記実施の形態においては、アク
チュエータが医療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。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アクチュエータの耐水性能を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるアクチュエータが
使用された医療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。

【図２】本発明の一実施の形態であるアクチュエータを
示す一部切断側面図である。

【図３】主要部を示す一部切断側面図である。

【図４】遊星歯車装置を示しており、（ａ）は側面断面
図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は
（ａ）のｃ−ｃ線に沿う断面図である。

【図５】ポテンショセンサを示す斜視図である。

【図６】押し引き兼用の作用を説明するための各断面図
であり、（ａ）は押し用の場合を示し、（ｂ）は引き用
の場合を示している。

【符号の説明】

１…ベッド（医療用ベッド）、２…フレーム、３…枢
軸、４…寝床、５…リンク、１０…アクチュエータ、１
１…ハウジング、１２…支持穴、１３…収納室、１４…
支持穴、１５…転がり軸受、１６…シール部材、１７…
雌ねじ部、２０…モータ、２１…ヨーク、２２…マグネ
ット、２３…ブラシホルダ、２４…ブラシホルダステ
ー、２５…出力軸、２６…アーマチュア、２７…コミテ
ータ、２８…軸受メタル、２９…転がり軸受、３０…オ
イルシール、３１…遊星歯車装置、３２…太陽歯車、３
３…内歯車、３４…遊星歯車、３５…ホルダ部、３６…
転がり軸受、３７…キャリア、３８…支持穴、３９…支
持軸、４０…セレーション結合部、４１…突起、４２…
ポテンショセンサ、４３…ポテンショメータ、４４…回
転軸、４５…センサ歯車、４６…空回り防止爪、４７…
モータコードカバー、４８…モータコード、５０…送り
ねじ軸、５１…送り用雄ねじ部、５２…ホルダ、５３…
ストッパ、５４…スライダ、６０…支持筒、６１…雄ね
じ部、６２…移動筒、６３…雌ねじ部、６４…ナット、
６５…雄ねじ部、６６…ピン、６７…位置調節用雌ねじ
部、６８…長孔、６９…連結具、７０…連結孔、７１…
工具係合部、７２…連結ピン。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０２Ｋ 7/116 Ｈ０２Ｋ 7/116 // Ａ６１Ｇ 7/00 Ａ６１Ｇ 7/00 Ｆターム(参考） 3J062 AA27 AA38 AB21 AC07 BA40 CD02 CD22 CD67 4C040 AA05 BB06 DD03 EE05 5H605 AA02 BB05 BB09 CC08 DD09 EB02 EB06 EB10 EB31 5H607 AA05 BB01 BB04 BB14 BB26 CC03 CC09 DD08 DD19 EE33 EE52 GG01 GG02 GG07 GG08 GG09 JJ10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒形状に形成されたハウジングと、この
   ハウジングに連結されたモータと、前記ハウジングに回
   転自在に支承された送りねじ軸と、前記モータの出力軸
   と前記送りねじ軸との間に介設されて前記モータの出力
   軸の回転を減速して前記送りねじ軸に伝達する減速装置
   と、前記送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、
   このナットに一体移動するように連結された移動筒と、
   この移動筒の前記ハウジング側の端部の外側に摺動自在
   に嵌合され前記ハウジング側の端部が前記ハウジングに
   螺入された支持筒とを備えていることを特徴とするアク
   チュエータ。
2. 【請求項２】 前記支持筒の螺入側の端面にシール部材
   が当接されていることを特徴とする請求項１に記載のア
   クチュエータ。
3. 【請求項３】 前記支持筒の挿入側の端面が前記送りね
   じ軸を支承した軸受を前記ハウジングとの間で挟持して
   いることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチ
   ュエータ。