JP2009532001A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 生産およびロジスティックに好都合であり、同時に、中間位置を検知することが可能であるリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】 スピンドルナット付き従動スピンドルを含む型のリニアアクチュエータにより、スピンドルナットの外側位置およびおそらく中間位置も特殊設計のスイッチ構造によって決定することができる。このスイッチは細長い導体（８ａ）、およびこれに隣接する少なくとも１つの他の短い導体（８ｂ）を含み、スピンドルナット用の接続要素（１０）は、２つの導体（８ａ、８ｂ）の間に接点を形成するために導電性要素（９）を具備する。細長い導体の端部の２つの短い導体により、ナット用のエンドストップスイッチが達成され、２つの端部導体の間のより短い導体により、スピンドルナットの外側位置の間の位置を決定することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電気モータがスピンドルを駆動する、請求項１の前提部分に記載のリニアアクチュエータに関する。前記スピンドルは、回転を防止するように固定されたスピンドルナットを具備し、それは、例えばDietmar Koch（ＯＫＩＮ）のEP0787267B1に示されるように直接的に、またはLINAK A/SのEP1322876B1に示されるように管状作動ロッドを介して、それを調整するための調整可能要素に接続される。

スピンドルナットの完全延長位置は、種々の方法で決定することができる。一般的には、スピンドルナットの内側および外側位置を決定するエンドストップスイッチを用いる。例えばEP1322876B1に示されるように、これは、エンドストップスイッチを各端に具備した帯状回路基板により達成することができる。スピンドルナットがそれぞれの外側位置でスイッチを作動させるように、該回路基板はスピンドルと平行に、かつスピンドルナットの行路内に配設される。これは、スピンドルの周囲の案内管または保護管（外管としても知られる）の特殊な構造を必要とする。スイッチを具備した回路基板は、ワイヤまたはケーブルによって制御装置に接続される。

別の構造がLINAK A/SのEP0647799B1に示されており、そこでは回路基板上のエンドストップスイッチが外管の端でアクチュエータのハウジング内に配設され、前記外管は、長手方向に移動自在に、２つのばねに押し当ててハウジング内に埋め込まれる。外側位置で、スピンドルナットは案内管のストップと係合し、それによりそれぞれのエンドストップスイッチが作動する。
EP0787267B1 EP1322876B1 EP0647799B1

最初に示した型のアクチュエータでは、中間位置を検知するために、２つのエンドストップスイッチの間にスイッチを配置することができる。明らかに、これは最後に示した型では不可能である。

スピンドルナットを外側位置で停止させる別の方法は、機械的停止子を電流消費の測定と組み合わせて使用するものである。ナットが停止子の１つと係合すると、電流の消費がかなり上昇し、特定の予め定められたレベルで、モータの電流を切断する。該構造は、外側位置で高負荷が掛かるので、明らかな不利点を有する。ここでも中間位置を検出することはできない。

スピンドルナットの位置を連続的に決定するために、スピンドルまたはトランスミッションに接続された回転電位差計または磁気もしくは光学符号器を使用することができる。スピンドルのねじピッチと組み合わせて回転数を計数することにより、スピンドルナットの位置の指示が達成される。これはまた、スピンドルナットの外側位置を決定するためにも使用することができる。言うまでもなく、これは単純なエンドストップスイッチより高価な解決策である。さらに、回転電位差計は過度に回転することがあり、それが位置の間違った決定を引き起こすという不利点を有する。磁気および光学符号器は、スピンドルがひとりでに回転し始めた場合、位置が分からなくなるという不利点を有する。アクチュエータが中間位置で停止したときに、少し逆回転することがあり、あるいは、例えば過負荷または構造の振動により、アクチュエータのセルフロック能力に障害が発生する結果、逆回転することがあり得る。したがって、位置決定は一般的に、エンドストップスイッチと組み合わされる。

本発明の目的は、生産およびロジスティックに好都合であり、同時に、中間位置を検知することが可能である、解決策を提供することである。

これは、本発明に従って、制御エレクトロニクスを持つ回路基板にエンドストップスイッチを実装し、かつスピンドルナットに接続された動作要素によってスイッチを作動させるようにした、請求項１に記載のアクチュエータの構造によって達成される。エンドストップスイッチを回路基板に実装することにより、制御エレクトロニクスのレイアウトおよびその組立に関して明らかな利点が得られる。スピンドルナットからエンドストップスイッチへの接続要素が、言うまでもなく必要であるが、これはまさに、１端が回路基板上で案内される単純なロッド状要素とすることができる。

特別な実施形態では、エンドストップスイッチは、２片の平行な導体として設計され、スピンドルナットのそれぞれの外側位置に対として配置されたこれらの導体の間に接点を形成するために、接続要素は導電性要素を具備する。これは単純、安価、かつ信頼できる解決策である。導体は、回路基板の印刷経路であることが好都合である。

さらなる展開では、他の少なくとも１対の導体がこれらのエンドストップの間に配設され、そこで中間位置を検知することが可能である。中間導体対が多ければ多いほど、多くの中間位置を検知することができる。適切な個数の中間導体により、スピンドルナットの位置の表現を達成することができる。

導電性要素はロールであることが好都合であり、それにより導体の摩耗が低下する。

本発明のおかげで、逆戻りして、スイッチを摺動型電位差計によって構成することができ、それにより中間位置の検知の可能性をも提供されることが認識される。摺動型電位差計の例として、ALPS Electric CO.,Ltd.（アルプス電気）のRSAON11シリーズを挙げることができる。さらに、スイッチはタクトスイッチによって構成することができることが認識される。

潜在的衝撃等を吸収したり、その他の方法で接続要素および回路基板を保護するために、接続要素に衝撃吸収部を構成することができる。接続要素はプラスチックで作ることが好都合であり、ここでは、衝撃吸収部は蛇行形状部として設計することができる。

接続要素は一般的に回路基板より長く、そのため、回路基板の端から突出しないように、折り畳むことができるように、蝶着構造とすることが好都合である。そのような仕方で、取扱い中および輸送中に接続要素が損傷しないことが確実になる。接続要素は、スピンドルナットに取り付けられる瞬間まで折畳みを広げる必要がない。

各端に駆動装置を持つ特殊型のリニアアクチュエータは、例えばDietmar KochのDE3842078C2、Eckhart DewertのEP0372032B2、およびLinak A/SのWO2005/122840A1から公知である。この型のリニアアクチュエータ（デュアルアクチュエータ）は、ベッドおよびひじ掛け椅子で、バックレストおよびレッグレスト部、背、および座をそれぞれ調整するために使用される。この型のアクチュエータでは、制御エレクトロニクスおよびスイッチを持つ回路基板が、２つの駆動装置の間に配置される。２つの部分が相互に依存して作動するように構成される場合、例えばレッグレスト部が背もたれ部と比例して強制的に制御される場合、１つのシングルスイッチが必要なだけであり、例えばベッドでバックレスト部用の駆動装置のために１つのシングルスイッチが必要なだけである。折りよく、スイッチは各駆動スイッチに関連して配設することが適切であり、それにより、制御の単純化のための基礎がもたらされ、該部分は個別に制御することができるようになる。また、該部分がその運動経路を越えないので、安全性も向上する。

本発明の実施形態について、以下で、添付の図面に関連して、さらに詳細に説明する。

図１に示すリニアデュアルアクチュエータは、調整可能なベッド用に意図されており、均一な駆動ユニットがアクチュエータの各端に設けられている。これらの駆動ユニットは、ウォーム駆動装置３を介して低電圧ＤＣモータ２によって駆動されるスピンドル１を含む。方形状摺動要素として形成されるスピンドルナット４は、スピンドル１上に取り付けられ、アクチュエータ５のハウジング内で、ナットの回転を防止するように案内され、それにより、前記スピンドルの回転方向に応じてナットがスピンドル１上を前後に摺動する。アクチュエータのハウジングの真ん中に、トロイダルトランス６に基づく電源、および制御回路基板７が取り付けられる。

スピンドルナットの走行用のエンドストップは、印刷導体８の性質を帯びる２つの平行な経路を有する回路基板７に組み込まれる。接続ロッド１０の端に取り付けられた金属ローラ９を介して、対を成す接点がこれらの導体８の間に形成される。金属ローラ９はアームに取り付けられ、それは、コイルばね１９によって導体８と接触した状態で押圧される。このロッドは、スピンドルナットのアパーチャまたはスリット内で、ロッド１０の端部の枢軸１１のスナップ係止部でスピンドルナット４に接続される。接続ロッドは２つのフィン１２、１３を具備し、それは回路基板の長手溝１４に延びる。フィン１２、１３は回路基板の反対側に突出し、そこでそれらに、ロッドが外れるのを防止するように回路基板に対して摺動する２つの横リブ１２ａ、１３ａが設けられる。溝１４の端に、回路基板は溝１４のフィン１２，１３に挿通するためのより大きい開口１５を有する。ロッド１０は、衝撃および打撃を吸収するカーブ（蛇行）１６を有し、そのようにして衝撃および打撃が回路基板に伝達されることを防止する。さらに、ロッドは、輸送中および取扱い中に折り畳むことができるように、ヒンジ１７を有する。組立工程中に、ロッド１０は折畳みを広げ、ハウジングの側方壁１８のアパーチャに通され、スピンドルナット４に接続される。

図示するように、モータ２は２つのリレーＫ１Ａ、Ｋ１Ｂ；Ｋ２Ａ、Ｋ２Ｂによって制御され、リレーコイルＫ１Ｂ；Ｋ２Ｂは２つの平行な導電経路８に接続される。図示するように、経路の１つ８ａは途切れないが、もう１つの経路８ｂは、長い介在片８ｂ３の各端に２つの短い片８ｂ１、８ｂ２を有する。スピンドルナット４が移動すると、ローラ９が導電経路８ａ、８ｂ上をそれと同期して移動する。スピンドルナット４が図１の左の外側位置に到達するときに、ローラ９は同時に経路８ａ、８ｂの端に到達し、短い端部片８ｂ１と経路８との間の接点が閉じ、それにより、モータ２への電流を切断するようにリレー作動スイッチＫ１Ａの位置が変化する。スピンドルナット４が他端すなわち図の右側に到達したときにも、同様のことが発生する。それにより、ローラは経路８ａと短い端部片８ｂ２との間の電気接点を閉路し、それは、モータ２への電流を切断するようにリレー作動スイッチＫ２Ａの位置を変化させる。エンドストップについてここでは、アクチュエータの左側の駆動装置に関連して記載したが、アクチュエータの右端のエンドストップも相応して作成される。

図５に示すように、エンドストップの原理をさらに、位置検知のために展開することができる。これは、導電経路８の例えば９つの短いサブ距離へのサブ分割を実行することにより行なわれ、さらに分割を変位させることにより、位置決定の二重化を達成することができる。図示するように、ローラ９は、片側のサブ経路の片から離れたときに、依然として反対側のサブ経路と接触している。変化は制御のための信号の変化をも示し、新しい位置が検出される。外側位置で、最後のサブ距離または「アイランド」は依然としてエンドストップとして機能する。

このようにして、本発明により、シングルおよびデュアルアクチュエータのための新しいエンドストップの概念が形成され、それは主として制御回路基板上に配設され、したがって１つの単一回路基板で充分であることから、有利である、このようにして、スピンドルに沿って配設される従来のエンドストップスイッチは回避される。それにより、組立工程はかなり容易になる。第１の展開では、回路基板上の２つの平行な電気経路、およびそれとの摺動接続により、エンドストップスイッチは全部まとめて不要にすることができる。これのさらなる展開では、スピンドルナットの位置検知を比較的単純な方法で成し遂げることができる。さらに、この位置検知は絶対位置検知であり、電源異常または手動調整の場合に位置が分からなくなることがない。同時に、該構造はメモリ機能により制御する可能性をもたらし、１つまたはそれ以上の位置をメモリに保存しておき、予め定められた位置、例えば特定のユーザに適応された特定の着座位置に自動調整するために、押しボタンを通して呼び出すことができる。さらに本発明は、上述した解決策の間で、摺動型電位差計または全体的に同じ基本構造を持つ普通のスイッチを選択するための基礎を提供する。

図１は、デュアルアクチュエータの縦断面図である。 図２は、図１のアクチュエータの回路基板を示す拡大図である。 図３は、回路基板に接続される接続ロッドの端部を示す拡大図である。 図４は、エンドストップの回路図である。 図５は、回路基板上の印刷電気経路の特殊分割を示す図である。

Claims (12)

1. モータシャフト付きモータ（２）と、入口側がモータシャフトに動作可能に接続されたトランスミッション（３）と、１端が前記トランスミッション（３）の出口側に動作可能に接続されたスピンドル（１）と、前記スピンドル（１）に取り付けられかつ回転しないように保持されたスピンドルナット（４）と、制御エレクトロニクスを持つ回路基板（７）と、前記スピンドルナットの位置を決定するための少なくとも１つのスイッチとを収容したハウジング（５）を含むリニアアクチュエータであって、前記スイッチが制御エレクトロニクスを持つ回路基板（７）上に実装されること、および前記スイッチが、接続要素が前記スピンドルナットの移動に永久に従うように前記スピンドルナット（４）に接続された剛性または全体が絶対的に剛性の前記接続要素（１０）によって作動されることを特徴とする、アクチュエータ。
2. 前記スイッチが相互に隣接して配設された導体（８）として構成され、かつ前記接続要素（１）がこれらの導体の間に導電性要素（９）を具備す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. エンドストップスイッチが、前記スピンドルナット（４）の行程に対応する距離で、前記導体（８ｂ）の１対のサブ距離（８ｂ１、８ｂ２）によって構成されることを特徴とする、請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記導体（８ａ、８ｂ）が、エンドストップと共に前記スピンドルナット（４）の中間位置の決定のために複数のサブ距離（図５）に分割されることを特徴とする、請求項２または３に記載のアクチュエータ。
5. 前記導電性要素がローラ（９）であることを特徴とする、請求項２に記載のアクチュエータ。
6. 前記スイッチが摺動型電位差計であることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
7. 前記スイッチがタクトスイッチであることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
8. 前記接続要素（１０）がロッド状要素であり、その１端が前記回路基板（７）上で案内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。
9. 前記接続要素（１０）が衝撃吸収部（１６）を有することを特徴とする、請求項１または８に記載のアクチュエータ。
10. 前記接続要素（１０）が折畳み可能であることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
11. トランスミッション（３）を介して各端に１つのモータ従動型（２）駆動ユニットを含み、前記駆動ユニットがスピンドル（１）およびスピンドルナット（４）により構成され、かつ前記制御エレクトロニクスを持つ回路基板（７）および前記スイッチが前記２つの駆動装置の間に配設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。
12. 各駆動ユニットに関係するスイッチが前記回路基板上に実装されることを特徴とする、請求項１１に記載のアクチュエータ。

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