JP2010065771A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】位置検出機構をシャフトに連動させ、小型化を図る。
【解決手段】雄ねじ部１７を有するシャフト１６と、シャフト１６にモータ４０の回転を伝達する減速装置と、雄ねじ部１７に螺合してシャフト１６の正逆回転で進退するナット１９と、ナット１９に固定されてハウジング１１に対して進退する移動筒１２と、移動筒１２の位置を検出する位置検出機構７１とを備えたリニアアクチュエータ１０において、位置検出機構７１にはシャフト１６の回転が減速されて伝達されシャフト１６よりも全長の短い位置検出シャフト７３を設け、位置検出シャフト７３にはストライカ７５を進退自在に螺合し、位置検出シャフト７３の両端部近傍にストライカ７５の両端部の位置を検出する一対の位置検出スイッチ７６、７７を設ける。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動送りねじ式のリニアアクチュエータに関する。
例えば、医療・介護用ベッドの寝床を上下させたり、背部や膝部の寝床を傾斜させたりするのに利用して有効なものに関する。

医療・介護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、電動送りねじ式リニアアクチュエータによってベッドの寝床を上下させたり、背部や膝部の寝床を傾斜させたりすることが実施されている。

従来のこの種のリニアアクチュエータとして、送りねじ軸と、送りねじ軸にモータの回転を減速して伝達するウオーム歯車減速装置と、送りねじ軸に螺合して送りねじ軸の回転によって進退するナットと、ナットに固定されて固定筒に対して進退する移動筒とからなるアクチュエータ本体に、送りねじ軸と平行に敷設されたロッドと、ナットの外周に突設されてロッドを駆動する突出部と、ロッドに突設された作動片と、作動片に係合して作動するリミットスイッチとからなる位置検出機構を備えており、移動筒をリミットスイッチにより上限位置および下限位置に自動的に停止させるように構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、この種のリニアアクチュエータの位置検出機構として、移動筒の上限位置および下限位置を検出するリミットスイッチに加えて、移動途中の位置を検出するポテンショセンサも用いたものがある（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−３０４１２０号公報 国際公開２００７／０３７２１４号公報

前記した位置検出機構としてリミットスイッチを用いたリニアアクチュエータにおいては、リミットスイッチの一方を他方側に寄せることができるので、位置検出機構を簡素化することができる。
しかしながら、前記したリニアアクチュエータにおいては、送りねじ軸と平行に位置検出機構のロッドが敷設されるために、リニアアクチュエータの送りねじ軸周りのさらなる小型化が困難であった。
また、前記した位置検出機構としてリミットスイッチとポテンショセンサとを用いたリニアアクチュエータにおいても、その位置検出機構自体が大きくなるために、リニアアクチュエータの小型化が困難であった。

本発明の目的は、移動筒を上限位置および下限位置に自動的かつ確実に停止させることができるとともに、小型化が可能なリニアアクチュエータを提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）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第一送りねじ軸と、前記モータの出力軸と前記第一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第一送りねじ軸に伝達する減速装置と、前記第一送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、該ナットと一体的に移動するように連結された移動筒と、該移動筒を検出する位置検出機構とを備えたリニアアクチュエータにおいて、
前記位置検出機構は、前記第一送りねじ軸の回転が減速されて伝達されるとともに、前記第一送りねじ軸よりも全長の短い第二送りねじ軸と、該第二送りねじ軸に進退自在に螺合されたストライカと、該ストライカの移動各端部の位置を検出する一対の位置検出スイッチとから構成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
（２）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第一送りねじ軸と、前記モータの出力軸と前記第一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第一送りねじ軸に伝達する減速装置と、前記第一送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、該ナットと一体的に移動するように連結された移動筒と、該移動筒を検出する位置検出機構とを備えたリニアアクチュエータにおいて、
前記位置検出機構は、前記第一送りねじ軸の回転が伝達されるとともに、前記第一送りねじ軸のねじピッチよりもピッチが小さく前記第一送りねじ軸よりも全長の短い第二送りねじ軸と、該第二送りねじ軸に進退自在に螺合されたストライカと、該ストライカの移動各端部の位置を検出する一対の位置検出スイッチとから構成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
（３）前記位置検出機構には、前記第一送りねじ軸の回転数に基づいて前記移動筒の位置を検出するポテンショセンサが設けられ、
前記ポテンショセンサは前記第一送りねじ軸の回転を減速するための減速機構と、該減速機構の回転を出力する出力軸と、該出力軸の回転に追従して抵抗値を可変させるポテンショメータと、備えていることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のリニアアクチュエータ。
（４）前記ポテンショセンサは、前記第二送りねじ軸と並列的に配されていることを特徴とする前記（３）に記載のリニアアクチュエータ。

前記したリニアアクチュエータによれば、移動筒を上限位置および下限位置に自動的かつ確実に停止させることができるとともに、リニアアクチュエータを小型化することができる。
また、位置検出機構としてリミットスイッチとポテンショセンサとを用いたリニアアクチュエータであっても、位置検出機構を小さく構成することができるので、リニアアクチュエータを小型化することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

図１に示されているように、本実施の形態に係るリニアアクチュエータは医療・介護用ベッド（以下、ベッドという。）の背部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、図２および図３に示されているように、リニアアクチュエータ７はハウジング１１と、ハウジング１１に対して進退する移動筒１２とからなるアクチュエータ本体１０を備えており、リニアアクチュエータ７の固定端側であるハウジング１１がベッド１のフレーム２に枢軸３によって回転自在に枢支され、リニアアクチュエータ７の自由端側である移動筒１２の先端が背部の寝床（以下、寝床という。）４を起伏させるためのリンク５に枢軸６によって回転自在に連結されている。
図１（ａ）に示されているように、リニアアクチュエータ７の移動筒１２が短縮した状態で、寝床４は水平に倒伏されており、リニアアクチュエータ７の移動筒１２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。

図３に示されているように、リニアアクチュエータ７（アクチュエータ本体１０）のハウジング１１は樹脂が使用されて略円筒形状に形成されており、ハウジング１１の一端部（以下、先端部とする。）には、支持筒１３の一端部が嵌入されて支持されている。支持筒１３は外径がハウジング１１の内径と等しい断面円筒形の丸パイプ形状に形成されている。
支持筒１３の内周面には雌ねじ部材を回り止めするための回り止め部１４が一対、略全長にわたってそれぞれ敷設されており、両回り止め部１４、１４は軸方向に一定幅一定高さに延在する細長いキー形状にそれぞれ形成されている。
図２に示されているように、支持筒１３の先端開口部には外周に鍔部を有する円筒形状に形成されたプラグ部１５が嵌入されている。

支持筒１３の筒心上には第一送りねじ軸としてのシャフト１６が軸架されている。シャフト１６の支持筒１３に対応する領域の外周には送り用の雄ねじ部１７が形成されており、雄ねじ部１７には雌ねじ部１８が螺合された雌ねじ部材としてのナット１９が進退自在に装着されている。
ナット１９の基端部の外周部には、キー溝形状に形成された回り止め部２０が一対それぞれ形成されており、両回り止め部２０、２０は支持筒１３の内周面の一対の回り止め部１４、１４に軸方向に摺動自在にそれぞれ嵌合されている。したがって、ナット１９は支持筒１３に回り止め部１４、２０によって回り止めされた状態で、軸方向に摺動するようになっている。

ナット１９の先端部外周には移動筒１２の基端部が嵌入されており、移動筒１２はナット１９に固定部２３によって固定されている。移動筒１２は支持筒１３よりも長い丸パイプ形状に形成されている。

図２に示されているように、移動筒１２の先端部は、支持筒１３に嵌着されたプラグ部１５から先方に突き出されており、移動筒１２の中間部はプラグ部１５によって摺動自在に支承されている。
移動筒１２の先端部には移動筒１２をベッド１のリンク５に連結するための連結具２５の基端部２６が嵌入されており、連結具２５は移動筒１２の先端開口部に固定されている。連結具２５の先端部には取付孔２７が開設されており、枢軸６が取付孔２７に挿入されることにより、移動筒１２がリンク５に連結されるようになっている。

図３に示されているように、ハウジング１１の基端面にはサブハウジング３０が当接されている。サブハウジング３０は外径がハウジング１１の外径と同一でハウジング１１と反対側の端面が開口した筒形状に形成されており、その開口部にはハウジング１１をベッド１のフレーム２に連結するための連結具３２の閉塞部３３が被せられている。サブハウジング３０および連結具３２の閉塞部３３はハウジング１１に、複数本のビスによって一緒に締結されている。
連結具３２の外側端面にはブラケット３４が突設されており、ブラケット３４には取付孔３５が開設されている。枢軸３が取付孔３５に挿入されることにより、リニアアクチュエータ７の基端部がフレーム２に連結されるようになっている。

図３に示されているように、サブハウジング３０における開口部３１と直角の位置にはモータ装着部３６が開設されており、モータ装着部３６にはモータ４０が、回転軸がサブハウジング３０の中心線方向と直交するように配されて装着されている。
モータ４０の回転軸の一端部はサブハウジング３０の内部に挿入されており、回転軸の中間部はモータ装着部３６に回転自在に支承されている。

回転軸のサブハウジング３０内の挿入部分の外周には、互いに反対向きの捩れを有する一対のウオーム（以下、右捩れウオームおよび左捩れウオームということがある。）４２、４３がそれぞれ一体的に形成されている。サブハウジング３０の両ウオーム４２、４３にそれぞれ対向する位置であって回転軸の互いに反対側の位置には、一対の支持軸４４、４５がサブハウジング３０の中心線方向と平行にそれぞれ植設されている。
両支持軸４４、４５には一対のウオームホイール４６、４７がそれぞれ嵌合されて回転自在に支承されており、両ウオームホイール４６、４７は両ウオーム４２、４３にそれぞれ噛合されている。両ウオームホイール４６、４７には中間ギヤ４８、４９が軸芯合わせされて一体的にそれぞれ連設されており、両中間ギヤ４８、４９は同一の駆動ギヤ５０にそれぞれ噛合されている。

図３に示されているように、駆動ギヤ５０はサブハウジング３０からハウジング１１にわたって軸架されたサブシャフト５２に滑りキー結合されることにより、軸方向に摺動自在で一体的に回転するように結合されている。
このように駆動ギヤ５０をサブシャフト５２に軸方向に摺動自在で一体的に回転するように結合することにより、サブシャフト５２に加わる軸方向（スラスト方向）の荷重（力）が駆動ギヤ５０に伝達されるのを防止することができる。
但し、駆動ギヤ５０はサブシャフト５２に一体成形してもよい。

図３に示されているように、ハウジング１１のサブハウジング３０に隣接する部分には軸受設置部５３が形成されており、軸受設置部５３には深溝玉軸受５４が設置されている。深溝玉軸受５４のインナレースはシャフト１６の基端部の外周にカラー５５を介して嵌合されており、シャフト１６の基端部は深溝玉軸受５４によって回転自在に支承されている。
深溝玉軸受５４はシャフト１６のラジアル荷重だけでなくシャフト１６のスラスト荷重も支承し得るようにサイズが大きめに設定されており、軸受設置部５３は深溝玉軸受５４のアウタレースの外周面を摺動させる構造に構成されている。
このようにシャフト１６を回転自在に支承するラジアル転がり軸受をサイズが大きめの深溝玉軸受５４によって構成し、外周面で摺動し得るように設定することにより、シャフト１６のスラスト荷重を支承するスラスト軸受を省略することができる。

ハウジング１１における軸受設置部５３に隣接する部位には、ワンウエイクラッチ設置部５６が軸受設置部５３と連続して形成されており、ワンウエイクラッチ設置部５６にはワンウエイ機構としてのワンウエイクラッチ５７が設置されている。
ワンウエイクラッチ５７は、互いに対になるアウタレース５８およびインナレース５９と、アウタレース５８とカラー５５の一端部に形成されたインナレース５９との間に転動自在に挟設された複数本のローラ６０とを備えており、ローラ６０がアウタレース５８の内周面とインナレース５９の外周面とに楔状に噛合することにより、シャフト１６の一方向の回転時にアウタレース５８とシャフト１６とを連結するように構成されている。
ワンウエイクラッチ５７のアウタレース５８は深溝玉軸受５４のアウタレースのみに接している。

ハウジング１１におけるサブハウジング３０と隣接する部位には、ブレーキプレート設置部６１が形成されており、ブレーキプレート設置部６１にはベースプレート６２が設置されている。
ベースプレート６２は略円形リング形状に形成されており、サブシャフト５２の外周に嵌合されている。ベースプレート６２はサブハウジング３０側の端面に突設された一対の係合部がサブハウジング３０の対向面の係合穴にそれぞれ係合されることにより、回り止めされている。
ブレーキプレート６３はベースプレート６２よりも小径の略円形リング形状に形成されている。ブレーキプレート６３はワンウエイクラッチ５７のアウタレース５８に回り止めされて嵌合されており、ブレーキプレート６３とベースプレート６２との合わせ面によって制動面が構成されている。

図３に示されているように、ハウジング１１のシャフト１６基端部脇には位置検出機構設置部７０が構成されており、位置検出機構設置部７０内には位置検出機構７１が設置されている。
位置検出機構７１はハウジング１１の内側に固定された一対のブラケット７２Ａ、７２Ａとブラケット７２Ａ、７２Ａ間に固定された基板７２Ｂとを備えており、基板７２Ｂは位置検出機構設置部７０内に第一送りねじ軸であるシャフト１６と平行に固定されている。ブラケット７２Ａ、７２Ａの間には第二送りねじ軸としての位置検出シャフト７３が、シャフト１６と平行に軸架された状態でその両端が回転自在に支持されている。位置検出シャフト７３は全長がシャフト１６よりも短く、雄ねじ部７４が略全長にわたって形成されており、雄ねじ部７４にはストライカ７５が進退自在に螺合されている。すなわち、ストライカ７５はハウジング１１またはブラケット７２に回り止めされた状態で摺動自在に案内されるようになっている。
なお、本実施の形態においては、雄ねじ部７４のピッチはシャフト１６の雄ネジ部１７のピッチと同じに設定されている。
基板７２Ｂのブラケット７２Ａ、７２Ａ寄りのそれぞれの位置には一対の位置検出スイッチ７６、７７が、位置検出シャフト７３に対向するように固定されており、図４に示されているように、一対の位置検出スイッチ７６、７７はストライカ７５の移動両端部の位置をそれぞれ検出するようになっている。すなわち、位置検出シャフト７３の基端側端部に配置された位置検出スイッチ（以下、下限スイッチという）７６は、位置検出シャフト７３の基端側端部に位置するストライカ７５を検出し、位置検出シャフト７３の先端側端部に配置された位置検出スイッチ（以下、上限スイッチという）７７は、位置検出シャフト７３の先端側端部に位置するストライカ７５を検出するようになっている。
なお、図示しないが、基板７２Ｂ上にはストライカ７５の位置検出に必要なその他の電気素子が配されている。

図３および図４に示されているように、位置検出機構７１は歯車減速装置８０を備えており、歯車減速装置８０の原動ギヤ８１はシャフト１６の基端部に固定されている。原動ギヤ８１には原動ギヤ８１よりも大径すなわち歯数の大きい従動ギヤ８２が噛合されており、従動ギヤ８２はハウジング１１に回転自在に支持されている。従動ギヤ８２には第二段原動ギヤ８３が一体回転するように固定されており、第二段原動ギヤ８３には第二段原動ギヤ８３よりも大径すなわち歯数の大きい第二段従動ギヤ８４が噛合されている。第二段従動ギヤ８４は位置検出シャフト７３の基端側端部に固定されている。
シャフト１６の回転は、原動ギヤ８１→従動ギヤ８２→第二段原動ギヤ８３→第二段従動ギヤ８４を経由して減速され、位置検出シャフト７３に伝達される。

次に、作用および効果を説明する。

予め、リニアアクチュエータ７（アクチュエータ本体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。すなわち、枢軸３がベッド１のフレーム２に挿通されてリニアアクチュエータ７の連結具３２に挿通されることにより、リニアアクチュエータ７は枢軸３によってベッド１のフレーム２に回転自在に枢支され、寝床４側の枢軸６がリニアアクチュエータ７の移動筒１２側の連結具２５に挿通されることにより、リニアアクチュエータ７は寝床４に枢軸６によって回転自在に連結される。

リニアアクチュエータ７がベッド１に組み付けられた後に、操作者が寝床４を起立させるべく正回転側の操作ボタンを押すことにより、図１（ａ）の状態から、モータ４０が正方向に回転運転されると、回転軸の駆動力が一対のウオーム４２、４３、ウオームホイール４６、４７、中間ギヤ４８、４９および駆動ギヤ５０を介してサブシャフト５２に伝達される。サブシャフト５２の正回転はインナレース５９を介してシャフト１６に伝達される。
このシャフト１６の正回転時にはワンウエイ機構が働かず、ワンウエイクラッチ５７とシャフト１６との連結が解除されるために、シャフト１６のみが正回転する。この際には、ワンウエイクラッチ５７のアウタレース５８に嵌合されたブレーキプレート６３とベースプレート６２との間の制動力は、起こらない。

シャフト１６がモータ４０によって正回転されると、ナット１９は支持筒１３に沿って前進される状態になるために、ナット１９に連結された移動筒１２は支持筒１３から押し出されて行く。この際、ナット１９は支持筒１３の回り止め部１４に沿って摺動する。
なお、回り止め機構はリニアアクチュエータ７がベッド１に取り付けられていない時に移動筒１２が回ってしまい、位置検出機構７１と移動筒１２との位置関係に狂いが出てしまうのを防止するためのものであり、リニアアクチュエータ７がベッド１に取り付いてしまうと、移動筒１２がベッド１に固定された状態になるので、不要になる。

移動筒１２の前進によって移動筒１２の連結具２５に連結されたベッド１の寝床４が、図１（ｂ）に示されているように起立されて行く。

他方、シャフト１６の正回転は、原動ギヤ８１→従動ギヤ８２→第二段原動ギヤ８３→第二段従動ギヤ８４を経由して、位置検出シャフト７３に減速されて伝達される。位置検出シャフト７３の正回転に伴って、ストライカ７５は先端側に向かって前進する。
ストライカ７５が上限位置まで前進すると、上限スイッチ７７がストライカ７５を検出するので、モータ４０は自動的に停止される。

モータ４０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１９へ、ナット１９を後退させる方向の力として移動筒１２を介して作用する状態になるために、シャフト１６には移動筒１２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、ナット１９の雌ねじ部１８およびシャフト１６の送り用雄ねじ部１７の作用によって加わる。
この負荷側逆回転作用力はアウタレース５８とシャフト１６とを連結させるように作用するために、ワンウエイクラッチ５７のアウタレース５８に嵌合されたブレーキプレート６３とベースプレート６２との合わせ面によって制動面が形成され、シャフト１６は逆回転を阻止される。したがって、リニアアクチュエータ７は寝床４の荷重を持ち上げたままの状態で支持することができる。

その後に、操作者が寝床４を倒伏させるべく逆回転側の操作ボタンを押すことにより、モータ４０が逆方向に回転運転されると、回転軸の逆回転駆動力は一対のウオーム４２、４３、ウオームホイール４６、４７、中間ギヤ４８、４９および駆動ギヤ５０を介してサブシャフト５２に伝達される。サブシャフト５２の逆回転はインナレース５９を介してシャフト１６に伝達される。
シャフト１６がモータ４０によって逆回転されると、ナット１９は支持筒１３に沿って後退される状態になるために、ナット１９に連結された移動筒１２は支持筒１３に引き込まれて行く。移動筒１２の後退によって移動筒１２の連結具２５に連結されたベッド１の寝床４が倒されて行く。
この際にはシャフト１６が逆回転するために、ワンウエイクラッチ５７のアウタレース５８とインナレース５９とはローラ６０によって連結した状態になるが、ブレーキプレート６３とベースプレート６２との間の制動力は、シャフト１６の逆回転力よりも僅かに大きく設定されているため、モータ４０はこの制動力と逆回転力との差の分だけ駆動すればよく、クラッチケース５８はカラー５５に対してワンウエイ機構で連結されていても、モータ４０は小さな駆動力でシャフト１６のハウジング１１に対する逆回転を許容する。
つまり、シャフト１６がハウジング１１に対して逆回転することにより、ナット１９を支持筒１３に沿って後退させるので、ナット１９に連結された移動筒１２を支持筒１３に引き込み、移動筒１２の連結具２５に連結されたベッド１の寝床４を倒して行く。

他方、シャフト１６の逆回転は、原動ギヤ８１→従動ギヤ８２→第二段原動ギヤ８３→第二段従動ギヤ８４を経由して、位置検出シャフト７３に減速されて伝達される。位置検出シャフト７３の逆回転に伴って、ストライカ７５は基端側に向かって後退する。
ストライカ７５が下限位置まで前進すると、下限スイッチ７６がストライカ７５を検出するので、モータ４０は自動的に停止される。

モータ４０の運転が停止されると、寝床４の荷重（患者の体重等）はベッド１のフレーム２によって機械的に支持されることにより、移動筒１２にはナット１９に後退させる方向の力が作用する状態にならないために、負荷側逆回転作用力がシャフト１６に作用することはない。
但し、寝床４が倒伏した状態で、負荷側逆回転力がシャフト１６に常に加わったとしても、シャフト１６の逆回転は前述した作用によって防止されることになる。

本実施の形態によれば、次のような効果を得ることができる。

1) 位置検出機構を、シャフトの回転が減速されて伝達されるとともに、シャフトよりも全長の短い位置検出シャフトと、シャフトに進退自在に螺合されたストライカと、該ストライカの移動各端部の位置を検出する上限スイッチおよび下限スイッチとから構成することにより、位置検出機構を小型化することができるので、アクチュエータ本体（リニアアクチュエータ）を小型化することができる。

2) 支持筒を略円筒形に形成することにより、アクチュエータ本体（リニアアクチュエータ）全体を細くすることができるので、リニアアクチュエータのベッド取り付けの際のレイアウト性を向上させることができる。また、ハウジングや支持筒等の製造を容易化することができる。

3) ストライカの長さを変更することにより、ストロークを変更することができるので、歯車減速装置やプリント配線基板、固定用のブラケット等を共通化することができる。その結果、ストロークのバリエーションを増やす際に、部品点数を最少限に抑えることができ、コストを抑えることができる。

図５は本発明の第二実施形態であるリニアアクチュエータを示す一部切断正面図であり、図６はその位置検出機構を示す模式図である。

本実施形態が前記実施形態と異なる点は、シャフト１６の回転数に基づいて移動筒１２の位置を検出するポテンショセンサ９０が位置検出機構７１に設けられている点である。
位置検出機構７１の位置検出シャフト７３は位置検出機構設置部７０内のモータ４０寄りに配置されているとともに、歯車減速装置８０はモータ４０と反対側に配置されており、ポテンショセンサ９０は歯車減速装置８０の位置検出シャフト７３と反対側において位置検出シャフト７３と並列に配置されている。
ポテンショセンサ９０はシャフト１６の回転を減速するための減速機構としての第三段原動ギヤ８５および第三段従動ギヤ８６を備えており、第三段原動ギヤ８５は従動ギヤ８２に一体回転するように固定されている。第三段従動ギヤ８６には減速機構の回転を出力する出力軸としてのセンサ軸９１が一体回転するように固定されており、センサ軸９１にはセンサ軸９１の回転に追従して抵抗値を可変させるポテンショメータ９２が接続されている。

本実施形態によれば、前記実施形態に係るリニアアクチュエータの効果に加えて、シャフト１６に歯車減速装置８０を介して連動されたポテンショセンサ９０により、シャフト１６の回転数に基づいて移動筒１２の位置を検出することができるという効果が得られる。

図７は本発明の第三実施形態であるリニアアクチュエータの位置検出機構を示す模式図である。

本実施形態が前記第二実施形態と異なる点は、位置検出シャフト７３とポテンショセンサ９０とが同じ側において並列に配置されている点である。

本実施形態によれば、前記第二実施形態と同様に、シャフト１６に歯車減速装置８０を介して連動されたポテンショセンサ９０により、シャフト１６の回転数に基づいて移動筒１２の位置を検出することができるという効果が得られる。

図８は本発明の第四実施形態であるリニアアクチュエータの位置検出機構を示す模式図である。

本実施形態が前記第一実施形態と異なる点は、位置検出機構７１Ａがシャフト１６の雄ねじ部１７のピッチよりもピッチが小さい雄ねじ部７４Ａを有し、かつ、シャフト１６よりも全長の短い位置検出シャフト７３Ａを備えており、歯車減速装置８０Ａが減速比が「１」の原動ギヤ８１Ａおよび従動ギヤ８２Ａを備えており、位置検出シャフト７３Ａが従動ギヤ８２Ａに一体回転するように固定されている点、である。
位置検出シャフト７３Ａにはストライカ７５が進退自在に螺合されており、位置検出シャフト７３Ａの両端部近傍にストライカ７５の移動両端部の位置を検出する一対の位置検出スイッチ７６、７７が配置されている。

本実施形態においては、シャフト１６の回転は、原動ギヤ８１Ａ→従動ギヤ８２Ａ→を経由して、位置検出シャフト７３Ａに減速されずに伝達されるが、位置検出シャフト７３Ａの雄ねじ部７４Ａのピッチがシャフト１６のピッチよりも小さく設けられていることにより、ストライカ７５の移動量は移動筒１２の移動量よりも小さくなるので、前記第一実施形態と同様の作用および効果が得られる。

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。

例えば、位置検出スイッチには、リミットスイッチを使用するに限らず、近接スイッチ（磁気センサ）または光センサ等の非接触式スイッチを使用してもよい。

また、前記実施形態においては、寝床の荷重（患者の体重等）をベッドのフレームによって機械的に支持する構造に適用したものを説明したが、本発明に係るブレーキ機構は、寝床の荷重をリニアアクチュエータ側で支持する構造に適用することもできる。

また、前記第一実施形態では、位置検出シャフトの雄ねじ部のピッチをシャフトの雄ネジ部のピッチと同じに設定したものを示したが、これに限らず、位置検出シャフトの雄ねじ部のピッチは、歯車減速装置の減速比とともに任意に設定することができる。

さらに、ポテンショセンサは位置検出シャフトと並列的に配するに限らず、直列的に配するようにしてもよい。

ストライカにフリクションを与え、動作方向切換え時のギヤバックラッシを防ぎ、停止位置精度向上を図ってもよい。

前記実施形態では、ベッドの背部の寝床を起伏させる場合について説明したが、本発明に係るリニアアクチュエータは、ベッドの床面を上下させるように構成してもよい。

また、前記実施の形態においては、リニアアクチュエータが医療・介護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。

本発明の一実施の形態であるリニアアクチュエータが使用された医療・介護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。 本発明の一実施の形態であるリニアアクチュエータを示す一部切断正面図である。 位置検出機構設置部を示す正面断面図である。 位置検出機構を示す模式図である。 本発明の第二実施形態であるリニアアクチュエータを示す一部切断正面図である。 位置検出機構を示す模式図である。 本発明の第三実施形態であるリニアアクチュエータの位置検出機構を示す模式図である。 本発明の第四実施形態であるリニアアクチュエータの位置検出機構を示す模式図である。

符号の説明

１…ベッド（医療・介護用ベッド）、２…フレーム、３…枢軸、４…寝床、５…リンク、６…枢軸、７…リニアアクチュエータ、
１０…アクチュエータ本体、１１…ハウジング、１２…移動筒、１３…支持筒、１４…回り止め部、１５…プラグ部、１６…シャフト、１７…雄ねじ部、１８…雌ねじ部、１９…ナット、２０…回り止め部、２３…固定部、２５…連結具、２６…基端部、２７…取付孔、
３０…サブハウジング、３１…開口部、３２…連結具、３３…閉塞部、３４…ブラケット、３５…取付孔、３６…モータ装着部、４０…モータ、
４２、４３…ウオーム、４４、４５…支持軸、４６、４７…ウオームホイール、４８、４９…中間ギヤ、５０…駆動ギヤ、
５２…サブシャフト、５３…軸受設置部、５４…深溝玉軸受、５５…カラー、５６…ワンウエイクラッチ設置部、５７…ワンウエイクラッチ、５８…アウタレース、５９…インナレース、６０…ローラ、
６１…ブレーキプレート設置部、６２…ベースプレート、６３…ブレーキプレート、
７０…位置検出機構設置部、７１…位置検出機構、７２Ａ…ブラケット、７２Ｂ…基板、７３…位置検出シャフト、７４…雄ねじ部、７５…ストライカ、７６、７７…位置検出スイッチ、
８０…歯車減速装置、８１…原動ギヤ、８２…従動ギヤ、８３…第二段原動ギヤ、８４…第二段従動ギヤ、８５…第三段原動ギヤ、８６…第三段従動ギヤ、
９０…ポテンショセンサ、９１…センサ軸、９２…ポテンショメータ、
７１Ａ…位置検出機構、７３Ａ…位置検出シャフト、７４Ａ…小ピッチの雄ねじ部、８０Ａ…歯車減速装置、８１Ａ…原動ギヤ、８２Ａ…従動ギヤ。

Claims (4)

1. 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第一送りねじ軸と、前記モータの出力軸と前記第一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第一送りねじ軸に伝達する減速装置と、前記第一送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、該ナットと一体的に移動するように連結された移動筒と、該移動筒を検出する位置検出機構とを備えたリニアアクチュエータにおいて、
   前記位置検出機構は、前記第一送りねじ軸の回転が減速されて伝達されるとともに、前記第一送りねじ軸よりも全長の短い第二送りねじ軸と、該第二送りねじ軸に進退自在に螺合されたストライカと、該ストライカの移動各端部の位置を検出する一対の位置検出スイッチとから構成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 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第一送りねじ軸と、前記モータの出力軸と前記第一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第一送りねじ軸に伝達する減速装置と、前記第一送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、該ナットと一体的に移動するように連結された移動筒と、該移動筒を検出する位置検出機構とを備えたリニアアクチュエータにおいて、
   前記位置検出機構は、前記第一送りねじ軸の回転が伝達されるとともに、前記第一送りねじ軸のねじピッチよりもピッチが小さく前記第一送りねじ軸よりも全長の短い第二送りねじ軸と、該第二送りねじ軸に進退自在に螺合されたストライカと、該ストライカの移動各端部の位置を検出する一対の位置検出スイッチとから構成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
3. 前記位置検出機構には、前記第一送りねじ軸の回転数に基づいて前記移動筒の位置を検出するポテンショセンサが設けられ、
   前記ポテンショセンサは前記第一送りねじ軸の回転を減速するための減速機構と、該減速機構の回転を出力する出力軸と、該出力軸の回転に追従して抵抗値を可変させるポテンショメータと、備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記ポテンショセンサは、前記第二送りねじ軸と並列的に配されていることを特徴とする請求項３に記載のリニアアクチュエータ。

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