JP2009501298A - 起動要素の位置を決定するための手段を具備したアクチュエータ - Google Patents

Abstract

クイックリリースユニットと起動要素の位置を決定するための手段とを備えたアクチュエータ。クイックリリースユニットにより、起動要素をアクチュエータの電気モータおよびトランスミッションまたは少なくともその一部分から解放して、モータおよびトランスミッション無しで起動要素の迅速な調整を行なうことが可能になる。起動要素の位置を決定するために一般的に使用される手段は、間接的にモータによって駆動される電位差計、光学または磁気エンコーダから構成される。位置決定用の機器（３３）をスピンドル（２）またはトランスミッションのクイックリリースとスピンドル（２）との間の部分に接続することによって、起動要素の位置は、それが解放されるか接続されるかあるいは解放されたかに関係なく、既知の状態に維持される。
【選択図】図６

Description

本発明は、請求項１の導入部に記載した性質のアクチュエータに関する。

本発明の記載は、トランスミッションを介してスピンドルを作動させる電気モータを含むリニアアクチュエータから出発する。スピンドル上には、一端に１本の管が取り付けられたスピンドルナットがある。これは起動要素として働く。１本の管の他端はアクチュエータが内蔵される構造物の可動要素に取り付けられる一方、アクチュエータの他の部分は、後部取付具で構造物の静止部に取り付けられる。スピンドルナットが回転しないようにすることによって、ナットは回転の方向に応じてスピンドル上で外側または内側のいずれかに移動し、該１本の管は伸縮シリンダのピストンロッドと同様の仕方で軸方向に外側に移動し、あるいは内に引っ込む。

管の位置の整合は一般的に、スピンドルによって行なわれたその初期位置からの回転の回数を計数することによって実行される。回転の回数にねじのピッチを乗算することによって、管の位置が決定される。位置の絶対的決定は、歯車装置を介してモータによって動作する電位差計を使用して行なうことができる。伝達比が既知である場合、スピンドルの回転数を算出することができる。位置を決定するより一般的な方法は、磁気または光学デコーダの使用による。磁気エンコーダは、極の１つがスイッチを通過するたびに、リードスイッチまたはホール素子を起動させる多数の極付きの磁気リングを含み、それによって電気信号を発生する。スピンドルの４分の１回転毎に、一般的に４つの極により位置が決定される。光学エンコーダは、穿孔および光源を持つ回転ディスクを用いて、同じ方法で働く。穿孔が光源を通過するときに、光は電気信号を生成する光電セルを通過する。信号に基づいて、位置は制御装置のマイクロプロセッサによって計算される。

アクチュエータのクイックリリースは、手動設定のために起動要素を一時的に解放するために使用される。クイックリリースの使用例として、病院のベッド、防火扉、および起動要素を自発的に設定できることが重要もしくは不可欠でさえある他の構造物がある。

クイックリリース機能付きアクチュエータは、とりわけ、全てLinak A/Sの名義である欧州特許EP685662B1、国際公開WO03/033946A1および国際公開WO03/033946A1、ならびに欧州特許EP577541B1から公知である。最初の３つの文書は、起動要素のシリンダ部およびモータ／トランスミッションの出口からの対応するシリンダ要素の周囲の解放可能なクラッチばねに基づく、クイックリリース構造に関係する。最後の欧州特許EP577541は、斜交歯車を使用し、モータ／トランスミッションの出力からのピニオンを変位させて起動要素のピニオンとのグリップを解放することができるようにした、クイックリリース構造に関係する。
欧州特許EP685662B1 国際公開WO03/033946A1 国際公開WO03/033946A1 欧州特許EP577541B1

公知のクイックリリース機能付きアクチュエータの問題は、クイックリリースの解放で位置決定が失われ、システムをリセットする必要があることである。これは、アクチュエータを外側の位置に駆動することによってアクチュエータをリセットするようにシステムがセットアップされ、クイックリリースが解放されると、通常、結果的にアクチュエータが外側の位置に移動されるので、通常は問題ではない。

状況によっては、アクチュエータを端部位置に移動させる必要なく、クイックリリースが起動した後の位置を知ることも望ましいかもしれない。

本発明の目的は、記載した問題の解決策を提供することである。

これは、本発明によると、請求項１に記載のアクチュエータを設計することによって達成される。位置決定手段をスピンドルまたはトランスミッションのクイックリリースとスピンドルとの間の部分に接続することによって、スピンドルが連結されているか否かに関係なく、起動要素の位置が連続的に決定される。

本発明は、位置決定に使用される機器を磁気もしくは光学エンコーダまたは電位差計に基づく周知のものとすることができるという利点を有する。磁気エンコーダでは、磁気リングをスピンドルに直接または間接的に取り付けることができ、同じことが光学エンコーダでは穿孔付きディスクに当てはまる。回転式電位差計は、直接または間接的にスピンドルによって動作させることができる。記載するセンサも、言うまでもなく、スピンドルに取り付けられたクイックリリースの部分に接続することができる。位置決定には、相互に角度変位した２つのホール素子を使用することが適切である。

本発明に記載するリニアアクチュエータについて、添付の図面に関連して以下で詳述する。

図面の図１は、４個のアクチュエータ１０１〜１０４と、電源および制御装置を収容したコントロールボックス１０５とを備えたアクチュエータシステムを具備した病院のベッドを示し、ベッドの端には手動制御装置１０６および操作パネル（ＡＣＰ）１０７がある。電源は、一般的に変圧器をベースとする低電圧ユニット、および再充電可能なバッテリパックから構成される。アクチュエータのうちの２つ１０１、１０２は、マットレスを担持するベース１０８の調整（プロファイリング）用であり、他の２つ１０３、１０４は、ベースが搭載されている上部フレーム１０９の高さ調整用である。最後に示した２つのアクチュエータは、横軸全体にわたるベースフレームの傾斜をも可能にする（トレンデレンブルグ／アンチトレンデレンブルグ体位）。

図１に示されているのは、WO2006/039931に、さらに詳しくは図１〜７に示されている型のクイックリリース構造を持つアクチュエータである。該アクチュエータの主な要素は、保護管５（外管）によって包囲された作動ロッド４（内管）が取り付けられたスピンドル２とスピンドルナット３を、ウォームギヤを介して駆動する、可逆電気モータを含む２部品１ａ、１ｂのキャビネットである。モータは図面には示されていないが、これはキャビネットの直立部分１ｃに配置されることに留意されたい。モータシャフトはウォームギヤ６内に延入する。スピンドル２はボールベアリング７によりキャビネット内に着座する。

クイックリリース構造は内側および外側連結部８、９から構成され、内側連結部８はスピンドル２の端に取り付けられ、外側連結部９はウォームホイール６に取り付けられる。アクチュエータの前端と対面する側に、このウォームホイールは、スプライン接続によるトルク伝達のために外側連結部９を収容する中空円筒状部を持つように設計される。

ウォームホイールの奥には、ウォームホイールの開口を通して中空円筒状部内に突起してそこに案内される３本脚を持つ、円形ディスクがある。キャビネットの上側部品１ｂ内には、操作ハンドル（図示せず）につながるケーブル（同じく図示せず）用の入口を持つ筐体１４内のリリース機構１３がある。リリース機構は、円形ディスク１１の背後に導かれるアクスルユニット１５から構成される。アクスルユニットの端にはカム１６があり、それは、アクスルユニットを回転することによってディスク１１と接触するようになり、これを前方にウォームホイールに向かって押圧する。アクスルユニットはばね１７によって不作動位置、すなわちカム１６がディスク１１と接触しない位置にばね負荷される。リング１８は、操作ハンドルにつながるケーブルの端が取り付けられた、アクスルの上端に取り付けられる。

ウォームホイールに接続された外側連結部９は、最前部に内部トルク伝達スプライン接続２１ａを有する。ウォームホイールへのスプライン接続の前の連結部９の前端の外側には、フランジ２２がある。

内側連結部８は、外側連結部９に配置されたスプライン接続２１ａの部分の開口を通過することができるように、狭隘部２３を最前部に有する。スプライン接続の他の部分は、狭隘端２３と連結部の外側との間の段部である。狭隘部２３には、フランジを形成するディスク２４のための溝がある。

クイックリリースは、アクスルユニット１５上のカム１６を回転させてディスク１１と接触させ、次いでディスクが前方に押されて成る、リリース機構の動作によって起動される。外側連結部９と内側連結部８との間のスプライン接続２１ａ、２１ｂはこうして遮断され、スプラインは、モータおよびトランスミッションから独立して自由に回転する。次いで、アクチュエータの作動ロッド４およびしたがってそれに取り付けられた要素は手動で調整可能になる。

マイクロスイッチの形の電気接点が回転アクスル１５の隣に配置され、クイックリリースが起動されると同時に、カム１６に対向するカムがマイクロスイッチを起動させる。これにより電気信号がケーブル接続を介して制御ユニットに送られ、制御ユニットはスリープモードから目覚め、制御のための電源、より正確には再充電可能なバッテリパックを含む電源の部分が起動される。必要になるまでバッテリパックのスイッチを切っておくこと、すなわち「必要なときだけ」の使用は、バッテリパックの電力の実質的な節約を意味する。ベッドが主電源に接続されている場合、低電圧ユニットが作動する。スイッチをアクチュエータ自体に配置すると、アクチュエータのためのケーブルだけが必要になるので、さらなるケーブル配線が回避されるという利点がある。

ベッドに主電源が無く、心停止の患者の場合のように、背中部１１０を迅速に水平位置に移動しなければならない場合、これはクイックリリースを起動させることによって達成される。同時に、制御がスリープモードから目覚め、ベッドは完全に作動し始める。脚部１１１を水平位置に移動することができ、必要ならば、ベッドをトレンデレンブルグ体位にすることができる。

図４〜５に図示するアクチュエータは、Linak A/SのWO2006/039931、特に図８〜１５に記載されたものと同型であり、これを本願の一部として援用する。クイックリリース構造が図４に示されている。リリース機構は、傾斜静止位置を取る傾動要素２７を含む。端部にフックを持つ軸方向褶動要素２８は傾動要素を把持し、ケーブルにより操作ハンドルに接続される。ハンドルを操作することによって、要素２８は上方に引き上げられて傾動要素２７を垂直位置にし、前述の通りクイックリリースを解放する。

傾動要素２７に接続されているのは、回転することによって起動されるマイクロスイッチ３０である。これはケーブルおよび端子２９を介して制御ユニットに電気信号を供給し、その結果、制御がスリープモードから目覚める。傾動要素２７はアクスル２７ａを中心に回転し、アクスル上にはマイクロスイッチ３０を起動させるアーム２７ｂがある。

内側連結部８には、作動ロッド４の位置決定のための４つの極を持つ磁気リング３１が具備される。小型プリント３２上の２つのホール素子またはセンサ３３ａ、３３ｂは、これと連動して動作する。ホール素子は磁気リングの回転時に極がこれらを通過するときに起動され、それによって信号が制御ユニットに送られ、制御ユニットはマイクロプロセッサを用いて、スピンドルの回転、その方向、およびねじピッチに基づいて作動ロッド４の位置を計算する。２つのホール素子は磁気リング３１に対して角度変位しているので、スピンドルの回転方向を検出することができ（直交検出）、作動ロッド４が伸長しているか収縮しているかによって、信号を加算しなければならないか、それとも減算しなければならないかが決定される。磁気リング３１は内側連結部８に取り付けられているので、リング３１は常にスピンドルと一緒に回転する。これはスピンドルがモータ／トランスミッションから解放されるときにも当てはまる。したがって作動ロッドの位置は、クイックリリースの解放後を含め、常に分かる。制御装置の厳密な設計は、状況によって異なる。例えば、スピンドルが１方向に回転し、１つのホール素子を使用して反対方向の動きを登録し、第２ホール素子を使用して回転数を登録することを想像することができる。言うまでもなく、両方のホール素子を、回転方向および回転数を登録するために使用することができる。

図２に示されたアクチュエータは同様に内側連結部上の磁気リングおよびホール素子を具備しているので、クイックリリースが起動したか否かに関係なく、作動ロッドの位置が分かる。

クイックリリース後であっても、アクチュエータの位置を介してベッドの位置が分かる。位置は、ベッドの動きを制御し、かつ様々な動きのパターンを設定するために使用される。

ベッドを示す図である。 アクチュエータの分解組立図である。 クイックリリースユニットの詳細図である。 別のアクチュエータの縦断面図である。 図５のアクチュエータの側面図である。 クイックリリースユニットの分解組立図である。

Claims (6)

1. ａ）電気モータおよび電気モータとクイックリリースとの間に配置されたトランスミッションの部分から起動要素を解放するために、前記トランスミッションの起動要素と可逆電気モータとの間に配置されるとともに、リリース機構により起動することのできるクイックリリースユニットと、
   ｂ）前記起動要素の位置を決定するための位置決定手段と、を備えるアクチュエータにおいて、
   前記位置決定手段がスピンドル、または前記トランスミッションのクイックリリースとスピンドルとの間の部分に接続されることを特徴とする、アクチュエータ。
2. 前記位置決定手段が磁気エンコーダ（３１、３３ａ、３３ｂ）を含み、磁気リング（３１）が前記スピンドル（２）に直接または間接的に接続され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. 前記位置が角度変位した２つのホール素子の使用によって決定され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。
4. 前記位置決定手段が光学エンコーダを含み、ディスクがスピンドルに直接または間接的に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
5. 前記位置決定手段がスピンドルによって直接または間接的に操作される回転式電位差計を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
6. 前記位置決定手段がスピンドルに取り付けられたクイックリリースの部分に取り付けられることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載のアクチュエータ。

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