JP5080993B2 - Electric actuator and electric bed - Google Patents
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Description
この発明は、電動アクチュエータ、およびこれを用いた電動ベッドに関するものである。 The present invention relates to an electric actuator and an electric bed using the same.
例えば、病院や在宅介護用の電動ベッドとしては、使用者の乗降を容易にするためにベッドの寝床が昇降したり、上半身を起こすのを支援するためにベッドの寝床の背部などが起伏したりするものがある。この背部などを起伏動作させる動力源には、アクチュエータが用いられる。 For example, as an electric bed for hospitals and home care, the bed bed is raised and lowered to make it easy for users to get on and off, and the back of the bed bed is raised and lowered to help raise the upper body. There is something to do. An actuator is used as a power source for raising and lowering the back and the like.
この種のアクチュエータは、筒状のハウジング内に電動モータと、この電動モータの回転軸に連結されたウォーム歯車減速装置とを備えている。ウォーム歯車減速装置のウォームホイールには、雄ネジ部を有するシャフトが固定されている。このシャフトの外周には、雄ネジ部に螺合し、かつシャフトの正逆回転により相対的に軸線方向に往復移動するナット部材が設けられている。このナット部材は、電動ベッドに設けられたリンク機構に支持部材を介して連結されている。そして、ナット部材を往復移動させるとリンク機構が駆動し、ベッドの寝床の背部が起伏動作を行う(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述の従来技術にあっては、ベッドの寝床を起伏動作させるために、この寝床の下方にリンク機構を設置するスペースを確保する必要がある。このため、電動ベッドが大型化してしまうという課題がある。
また、ベッドの寝床を駆動させて寝床を所定の位置に停止させるためには、回転軸の逆転を防止する必要がある。これをウォーム歯車減速装置のセルフロック機能を用いて回転軸の逆転を防止しようとするとモータ出力効率が低下してしまい、電動モータが大型化してしまうという課題がある。
However, in the above-described prior art, it is necessary to secure a space for installing the link mechanism below the bed in order to raise and lower the bed of the bed. For this reason, there exists a subject that an electric bed will enlarge.
Further, in order to drive the bed of the bed and stop the bed at a predetermined position, it is necessary to prevent the rotation axis from being reversed. If the self-locking function of the worm gear reduction device is used to prevent the rotation of the rotating shaft from being reversed, the motor output efficiency is lowered, and the electric motor is increased in size.
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型で出力効率を向上させることができる電動アクチュエータ、および電動ベッドを提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an electric actuator and an electric bed that are small and can improve output efficiency.
上記の課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、電動モータと、前記電動モータの回転軸に連結され、2つの遊星歯車機構を同軸上に並設して成る第一減速機構と、前記第一減速機構を介して得られた前記回転軸の回転力を外部機器に伝達するための第二減速機構と、少なくとも第一減速機構を収納するギヤハウジングとを備えた電動アクチュエータであって、前記第一減速機構に設けられた第一出力部と、前記第二減速機構に設けられた第二出力部とを前記電動モータの回転軸と同軸上に配置し、前記ギヤハウジングのうち、前記第一減速機構と前記第二減速機構との間に位置するケーシングの内側に、前記第一出力部、前記第二出力部、および前記回転軸の外力による逆転を防止するためのブレーキ機構を設け、前記ブレーキ機構は、前記第一出力部の回転力が伝達されるカップリングと、前記カップリングに連係され前記第二減速機構に前記第一出力部の回転力を伝達する伝達部と、前記伝達部にブレーキ力を付与するブレーキ部とを備えたものであって、前記伝達部は、前記第二減速機構に連結された伝達軸と、この伝達軸の外周に固定されるカムとを有し、前記ブレーキ部は、前記伝達軸が前記第二減速機構のからの回転を受けて逆転したときに前記カムに当接するように配設された当接部と、前記当接部の前記ケーシング側に設けられたブレーキ部材とを有し、前記伝達軸の逆転に伴って前記カムが前記当接部を径方向外側に向かって押圧し、前記ブレーキ部材が前記ケーシングに押圧されることによって生じる摩擦力を、前記伝達軸の逆転を阻害するブレーキ力としたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in claim 1 is a first reduction mechanism that is connected to an electric motor and a rotating shaft of the electric motor, and two planetary gear mechanisms are coaxially arranged side by side. And an electric actuator comprising: a second reduction mechanism for transmitting the rotational force of the rotary shaft obtained via the first reduction mechanism to an external device; and a gear housing that houses at least the first reduction mechanism. A first output portion provided in the first speed reduction mechanism and a second output portion provided in the second speed reduction mechanism are arranged coaxially with a rotation shaft of the electric motor , Among them, a brake for preventing reverse rotation due to an external force of the first output portion, the second output portion, and the rotating shaft is provided inside a casing located between the first reduction mechanism and the second reduction mechanism. the mechanism is provided, the brake The structure includes a coupling that transmits the rotational force of the first output unit, a transmission unit that is linked to the coupling and transmits the rotational force of the first output unit to the second reduction mechanism, and the transmission unit. A brake portion for applying a braking force, wherein the transmission portion includes a transmission shaft coupled to the second reduction mechanism, and a cam fixed to an outer periphery of the transmission shaft, The brake portion is provided on the casing side of the contact portion, the contact portion being disposed so as to contact the cam when the transmission shaft receives the rotation from the second speed reduction mechanism and reversely rotates. And a friction force generated when the cam presses the abutting portion radially outward with the reverse rotation of the transmission shaft, and the brake member is pressed against the casing. , Blurring that inhibits reversal of the transmission shaft Characterized in that the key force.
請求項2に記載した発明は、前記第二減速機構は、前記第一出力部と連動する連動軸と、前記連動軸に固定された偏芯カムと、前記偏芯カムの外周に設けられ、前記偏芯カムと連動する外歯歯車と、前記外歯歯車の外周に設けられ、前記外歯歯車と噛合う内歯歯車とを有し、前記内歯歯車と前記第二出力部とが一体成形されていることを特徴とする。 In the invention described in claim 2 , the second speed reduction mechanism is provided on an interlocking shaft interlocked with the first output part, an eccentric cam fixed to the interlocking shaft, and an outer periphery of the eccentric cam, An external gear that is linked to the eccentric cam; an internal gear that is provided on an outer periphery of the external gear and meshes with the external gear; and the internal gear and the second output portion are integrated. It is characterized by being molded.
請求項3に記載した発明は、請求項1または請求項2に記載の電動アクチュエータをベッド本体に設け、前記電動アクチュエータを用いて前記ベッド本体を駆動することを特徴とする電動ベッドとした。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric bed characterized in that the electric actuator according to the first or second aspect is provided in a bed main body, and the bed main body is driven using the electric actuator.
本発明によれば、第一減速機構と第二減速機構の2つの減速機構を介して電動モータの駆動力を外部機器に伝達するので、電動アクチュエータのトルクアップを図ることができ、電動モータを小型化することができる。
これに加え、第一減速機構の第一出力部、および第二減速機構の第二出力部とが電動モータの回転軸と同軸上に配置されている。具体的には、第一減速機構を2つの遊星歯車機構で構成し、第二減速機構を偏芯カム、外歯歯車、および第二出力部に一体成形されている内歯歯車で構成している。このため、電動アクチュエータが径方向に大型化することを防止でき、結果的に電動アクチュエータ全体の大きさを小さく抑えることができる。
According to the present invention, since the driving force of the electric motor is transmitted to the external device via the two speed reduction mechanisms of the first speed reduction mechanism and the second speed reduction mechanism, it is possible to increase the torque of the electric actuator, It can be downsized.
In addition, the first output part of the first reduction mechanism and the second output part of the second reduction mechanism are arranged coaxially with the rotating shaft of the electric motor. Specifically, the first speed reduction mechanism is composed of two planetary gear mechanisms, and the second speed reduction mechanism is composed of an eccentric cam, an external gear, and an internal gear integrally formed with the second output portion. Yes. For this reason, it can prevent that an electric actuator enlarges to radial direction, and can suppress the magnitude | size of the whole electric actuator small as a result.
また、第一出力部、第二出力部、および回転軸の外力による逆転を防止するブレーキ機構を設けているので、電動モータ駆動時にはブレーキ力を解放して効率よく電動モータの駆動力を外部機器に伝達できる。一方、電動モータ停止時には、確実に外部機器を停止できる。このため、出力効率の優れた電動アクチュエータを提供することが可能になる。 In addition, since the first output unit, the second output unit, and a brake mechanism that prevents reverse rotation due to external force of the rotating shaft are provided, the braking force is released when the electric motor is driven, and the driving force of the electric motor is efficiently transferred to the external device. Can communicate to. On the other hand, when the electric motor is stopped, the external device can be reliably stopped. For this reason, it becomes possible to provide an electric actuator with excellent output efficiency.
しかも、第一減速機構と第二減速機構との間にブレーキ機構を設けているので、電動モータの回転軸に直接ブレーキ力を付与するのではなく、この回転軸に連結されている第一減速機構の第一出力部にブレーキ力を付与するようになっている。このため、電動モータの回転軸のように高回転している軸とブレーキ機構とが直接接触するのを防止できる。よって、例えば、高回転に伴うブレーキ機構の摩耗を抑制することができ、ブレーキ機構の損傷を防止することができる。 In addition, since the brake mechanism is provided between the first reduction mechanism and the second reduction mechanism, the first reduction gear connected to the rotation shaft is not applied directly to the rotation shaft of the electric motor. A braking force is applied to the first output portion of the mechanism. For this reason, it can prevent that the axis | shaft which rotates rapidly like the rotating shaft of an electric motor, and a brake mechanism contact directly. Therefore, for example, wear of the brake mechanism accompanying high rotation can be suppressed, and damage to the brake mechanism can be prevented.
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、電動ベッド1は、ベッド本体2と、このベッド本体2を動作させる電動アクチュエータ3と備えたものである。
ベッド本体2はベースフレーム4を有しており、このベースフレーム4の下面の4隅に脚部5がそれぞれ設けられている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the electric bed 1 includes a bed main body 2 and an
The bed body 2 has a base frame 4, and
ベースフレーム4の上面には、長手方向両端に一対の台座6a,6bが設けられている。これら台座6a,6bは、それぞれ背部と脚部に対応するように配設されている。背部に対応する一方の台座6aには、長手方向外側端にヘッドボード7が立設されている。また、脚部に対応する他方の台座6bには、長手方向外側端にフットボード8が立設されている。
On the upper surface of the base frame 4, a pair of
各台座6a,6bの上面には、レール9が両者6a,6bに跨るようにして設けられている。レール9上には、ベッドフレーム10が設けられている。
ベッドフレーム10は、背フレーム11と、この背フレーム11に回動可能に連結された第一脚フレーム12と、この第一脚フレーム12に回動可能に連結された第二脚フレーム13とで構成されている。
A rail 9 is provided on the upper surface of each
The
背フレーム11の長手方向略中央には、第一アーム14の一端が回動自在に取付けられている。この第一アーム14の他端は、レール9に沿ってスライド自在に取付けられている。また、背フレーム11の第一脚フレーム12寄りには、第二アーム15の一端が回動自在に取付けられている。この第二アーム15の他端もレール9に沿ってスライド自在に取付けられている。
One end of the
第一脚フレーム12の長手方向略中央には、第三アーム16の一端が回動自在に取付けられている。この第三アーム16の他端は、レール9に沿ってスライド自在に取付けられている。これによって、背フレーム11、第一脚フレーム12、および第二脚フレーム13がレール9に対して傾動可能に連結された状態になる。
One end of a
さらに、一方の台座6aには、ベッドフレーム10の背フレーム11を起伏動作させるための電動アクチュエータ3が取付けられている。
電動アクチュエータ3は、電動モータ18と、電動モータ18に連結されている第一減速機構19と、第一減速機構19に連結されている第二減速機構20と、第一減速機構19と第二減速機構20との間に設けられたブレーキ機構21とを備え、第二減速機構20の出力軸22に作動板23の基端が固定されている。この作動板23の先端がベッドフレーム10の背フレーム11に係合されており、作動板23が駆動することによって背フレーム11が起伏動作するようになっている。
Furthermore, the
The
電動モータ18は、有底筒状のヨーク24内にアーマチュア25を回転自在に配置した構成となっている。
ヨーク24の周壁26には、内面側に複数のセグメント型の永久磁石33が磁極が順番になるように配設されている。
The
A plurality of segment-type
ヨーク24のエンド部(底壁)27には、中央に軸線方向外側に向かって突出するボス28が形成され、ここにアーマチュア25を構成する回転軸29の一端を軸支するための軸受け30が圧入固定されている。
また、ヨーク24の周壁26には、開口部26aに外フランジ部31が一体成形されており、ここに、電動モータ18を第一減速機構19に締結固定するためのボルト孔32が形成されている。
A
In addition, an
アーマチュア25は、回転軸29と、この回転軸29に外嵌固定されたアーマチュアコア34と、アーマチュアコア34に巻装されたアーマチュアコイル35と、回転軸29の他端側に配置されたコンミテータ36とを備えている。アーマチュアコア34は、リング状の金属板37を軸線方向に複数枚積層したものである。
金属板37の外周部にはT字型の複数のティース38が周方向に沿って等間隔に放射状に形成されている。
The
A plurality of T-shaped
複数枚の金属板37を回転軸29に外嵌固定することにより、アーマチュアコア34の外周には、隣接するティース38間に蟻溝状のスロット39が形成されている。スロット39は軸線方向に沿って延びており、周方向に沿って等間隔に複数形成されている。
これらスロット39間にエナメル被覆の巻線40を挿通し、ティース38に巻線40が巻装される。これにより、アーマチュアコア34の外周に、複数のアーマチュアコイル35が形成される。
A plurality of
An enamel-wrapped winding 40 is inserted between the
コンミテータ36は、回転軸29の他端寄りに外嵌固定されている。コンミテータ36の外周面には、導電材で形成されたセグメント41が複数設けられている。
セグメント41は軸線方向に長い板状の金属片からなり、互いに絶縁された状態で周方向に沿って等間隔に並列に固定されている。
The
The
各セグメント41には、アーマチュアコア34側の端部に外径側に折り返す形で折り曲げられたライザ42が一体成形されている。ライザ42には、アーマチュアコイル35の巻き始め端部と巻き終わり端部となる巻線40が掛け回わされ、巻線40はヒュージングによりライザ42に固定されている。これにより、セグメント41とこれに対応するアーマチュアコイル35とが導通される。
Each
このように構成されたコンミテータ36は、第一減速機構19の第一ギヤハウジング43に形成されたブラシ収納部44に臨まされた状態で配設されている。
ブラシ収納部44は、第一ギヤハウジング43の電動モータ18側に凹状に形成されたものである。このブラシ収納部44には、一対のブラシホルダ45が内装されている。
The
The
ブラシホルダ45には、それぞれブラシ46がスプリング(不図示)を介して付勢された状態で出没自在に内装されている。これらブラシ46の先端部は、スプリングによって付勢され、コンミテータ36に摺接した状態になっている。
また、ブラシ46は、この第一減速機構19側に配設された円盤状の配電ユニット47を介して不図示の外部電源に接続されている。
Each
Further, the
ブラシ収納部44の開口縁には、ヨーク24に勘合するインロー部48が突設されている。このインロー部48にヨーク24が外嵌することで電動モータ18の位置決めが行われる。インロー部48の外周側には、外フランジ部31に形成されたボルト孔32に対応する部位に雌ネジ部49が刻設されている。この雌ネジ部49とボルト孔32にボルト50が螺入することによって、電動モータ18が第一減速機構19の第一ギヤハウジング43に締結固定されるようになっている。
At the opening edge of the
また、ブラシ収納部44の底壁44aには、径方向略中央に回転軸29の他端側を軸支する軸受け51が設けられている。回転軸29の他端は、この軸受け51を介して底壁44aから突出した状態になっている。
第一ギヤハウジング43のブラシ収納部44とは反対側(図3における左側)には、第一減速機構19とブレーキ機構21とを収納するギヤ収納部52が形成されている。すなわち、ブラシ収納部44の底壁44aは、ブラシ収納部44とギヤ収納部52とを区分けする隔壁の役割を有している。ギヤ収納部52は、第一減速機構19を収納する第一収納部52aと、この収納部52aよりも第二減速機構20側に段差によって拡径形成され、ブレーキ機構21を収納する第二収納部52bとで構成されている。この第二収納部52bは、ブレーキ機構21のケーシングの役割を有する。
The
On the opposite side of the
図3、図4に示すように、第一減速機構19は、第一遊星歯車機構53と第二遊星歯車機構54の2つの遊星歯車機構53,54を同軸上に並設して成るものである。
第一遊星歯車機構53は、電動モータ18の回転軸29に外嵌固定され回転軸29と共回りする太陽歯車55と、太陽歯車55に噛合い、太陽歯車55を中心に公転可能に形成された3つの遊星歯車56と、3つの遊星歯車56を連結する遊星キャリア57と、遊星歯車56の外周側に設けられた環状の外輪歯車58とを有している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first
The first
外輪歯車58の外周部は、ギヤ収納部52の第一収納部52aに圧入固定されている。一方、外輪歯車58の内周部には、遊星歯車56と噛合う内歯が形成されている。
遊星キャリア57は、3つの遊星歯車56を挟み込む形で配設された1対の円板59a,59bを有している。これら円板59a,59bによって3つの遊星歯車56の軸線方向の移動が規制されている。
The outer peripheral portion of the
The
一対の円板59a,59bのうち、電動モータ18側に配設された円板59aには、径方向略中央に太陽歯車55と摺動可能な孔60が形成されている。一方、第二遊星歯車機構54側に配設された円板59bには、径方向略中央に回転軸29に摺動可能な孔61が形成されている。また、円板59bには、3つの遊星歯車56に対応する部位に遊星歯車56を軸支する支軸62がそれぞれ一体成形されている。これら支軸62の先端は円板59aを貫通しており、これによって一対の円板59a,59bが一体となって回転するようになっている。
Of the pair of
第二遊星歯車機構54は、電動モータ18の回転軸29に摺動可能に形成された太陽歯車63と、太陽歯車63に噛合い、太陽歯車63を中心に公転可能に形成された3つの遊星歯車64と、3つの遊星歯車64を連結する遊星キャリア65と、遊星歯車64の外周側に設けられた環状の外輪歯車58とを有している。
The second
ここで、外輪歯車58は、第一遊星歯車機構53と共有されている。また、太陽歯車63は、第一遊星歯車機構53を構成する遊星キャリア57の円板59bに一体成形されており、第一遊星歯車機構53の遊星キャリア57が回転することによって、第二遊星歯車機構54の太陽歯車63が回転するようになっている。
Here, the
遊星キャリア65は、3つの遊星歯車64を挟み込む形で配設され遊星歯車64の軸線方向の移動を規制する1対の円板66a,66bを有している。これら一対の円板66a,66bのうち、第一遊星歯車機構53側に配設された円板66aには、径方向略中央に太陽歯車63と摺動可能な孔67が形成されている。一方、ブレーキ機構21側に配設された円板66bは、径方向略中央にフランジブッシュ68が設けられ、このフランジブッシュ68を介して回転軸29の他端に軸支されている。
The
また、円板66bには、3つの遊星歯車64に対応する部位に遊星歯車64を軸支する支軸69がそれぞれ一体成形されている。これら支軸69の先端は円板66aを貫通しており、これによって一対の円板66a,66bが一体となって回転するようになっている。すなわち、第二遊星歯車機構54の遊星キャリア65が第一減速機構19の出力部として機能している。
Further, on the
ここで、図3、図6、図7に示すように、円板66bには、ブレーキ機構21側(図3における左側)に向かって3つの凸部70,71,72が形成されており、ブレーキ機構21のカップリング73として機能している。
ブレーキ機構21は、カップリング73と、このカップリング73に係合して第二減速機構20にカップリング73の回転力を伝達する伝達部74と、伝達部74にブレーキ力を付与するブレーキ部75とで構成されている。
Here, as shown in FIGS. 3, 6, and 7, three
The
カップリング73に設けられた3つの凸部70,71,72、すなわち、第一凸部70、第二凸部71、および第三凸部72は、それぞれ平面視略扇状に形成されており、各々内周壁70a,71a,72aと、これら内周壁70a,71a,72aから径方向外側に向かって徐々に広がるように形成された斜壁70b,71b,72bと、外周壁70c,71c,72cとを有している。
The three
これら凸部70,71,72のうち、第一凸部70と第二凸部71は、回転軸29を中心に対向配置されている。そして、第三凸部72は、2つの凸部70,71よりもやや小さめに形成されており、第二凸部71から周方向に角度θずれて配置されている。
Among these
伝達部74は、電動モータ18の回転軸29と同軸上に配置された伝達軸76と、この伝達軸76に外嵌固定されているカム77とで構成されている。伝達軸76の一端には、段差によって縮径された縮径部76aが形成されており、ここにフランジ付ナット122が締結固定されている。このフランジ付ナット122によって、カム77の軸線方向の移動が規制されるようになっている。
The
カム77は、円盤状に形成されているカム本体78と、カム本体78から径方向に突出する一対のアーム79,79とで構成されている。カム本体78は、周方向の一部に径方向外側に向かって突出する突出部78aが形成されている。また、カム本体78は、伝達軸76の一端からフランジ付ナット122の長さ分だけ軸線方向にずれた位置に外嵌固定されている。一対のアーム79,79は、伝達軸76を中心に対向配置されている。
The
ブレーキ部75は、ブレーキ本体80と、ブレーキ本体80と伝達軸76とを連結するリンク部81とで構成されており、カップリング73に設けられている各凸部70,71,72のうちの第三凸部72上に配設されている。
ブレーキ本体80は、金属板を折り曲げて断面略コの字状に形成すると共に、平面視略長円形状に形成された支持部材82を有している。支持部材82の短手方向外側には、断面略矩形のブレーキ部材85が取付けられている。このブレーキ部材85は、例えば、ゴムなどから成る弾性部材や樹脂部材で形成されている。
The
The
支持部材82の長手方向一端には、ベアリング83が設けられている。このベアリング83は、支持部材82を厚さ方向に貫通する支軸84aによって軸支されている。支持部材82の長手方向他端には、リンク部81に連結するための支軸84bが設けられている。この支軸84bは、支持部材82を厚さ方向に貫通するように設けられている。
A
リンク部81は、金属板からプレス加工などによって平面視長円形に形成したものである。リンク部81の長手方向一端には、バーリング加工などによって伝達軸76を挿通可能に形成した伝達軸挿通孔86が設けられている。リンク部81の長手方向他端には、バーリング加工などによってブレーキ部75の支軸84bを挿通可能に形成した支軸挿通孔87が設けられている。
The
ここで、カップリング73に設けられている各凸部70,71,72は、内周壁70a,71a,72aがカム本体78との干渉を避けるように形成されている。
また、各凸部70,71,72のうちの第一凸部70、および第二凸部71の高さH1,H2は、カム77に形成されているアーム79,79に当接可能な高さに設定されている。一方、第三凸部72の高さH3は、ブレーキ本体80の支持部材82との干渉を避けるように設定されている。
Here, the
The heights H1 and H2 of the first
すなわち、第三凸部72の高さH3は、伝達軸76の一端に設けられたフランジ付ナット122の長さと略一致する程度に設定されている。これに対し、第一凸部70、および第二凸部71の高さH1,H2は、第三凸部72の高さH3とブレーキ本体80の支持部材82の厚さ方向の高さとを合わせた高さよりもやや大きくなる程度に設定されている。
したがって、ブレーキ機構21は、各パーツを組立てた状態であっても、ブレーキ部75のリンク部81が伝達軸76を中心にして回動可能になっていると共に、ブレーキ本体80が支軸84bを中心にして回動可能になっている。
That is, the height H <b> 3 of the third
Therefore, in the
図3に示すように、第一ギヤハウジング43には、第二減速機構20側の開口部52cにギヤ収納部52を閉塞する隔壁88が嵌め込まれている。この隔壁88は、略円盤状に形成されたものであって、径方向略中央にブレーキ機構21の伝達軸76を挿通可能な挿通孔89が形成されている。この挿通孔89には、フランジブッシュ90が設けられている。すなわち、隔壁88はフランジブッシュ90を介して伝達軸76を回転自在に支持している。隔壁88に回転自在に支持されている伝達軸76の他端は隔壁88から突出し、第二減速機構20に介在するように形成されている。この他に、第一ギヤハウジング43には、電動アクチュエータ3をベッド本体2に取付けるための取付けブラケット100,100が2箇所設けられている。
As shown in FIG. 3, the
図3、図8に示すように、第一減速機構19の隔壁88よりも外側には、第二減速機構20が設けられている。第二減速機構20は、有底筒状の第二ギヤハウジング101の内側に収納されている。第二ギヤハウジング101は、エンド部(底壁)101aが外側を向くように配置され、ボルト102によって第一ギヤハウジング43に締結固定されている。
As shown in FIGS. 3 and 8, the
第二減速機構20は、ブレーキ機構21の伝達軸76の他端側に外嵌固定されている偏芯カム103と、偏芯カム103の外周に設けられた外歯歯車104と、外歯歯車104の外周に設けられ外歯歯車104と噛合う内歯歯車105とを備えている。
偏芯カム103の基端側には、ボールベアリング106,106が2つ外嵌固定されている一方、偏芯カム103の先端側には、滑り軸受け107が固定されている。
The
Two
外歯歯車104は略円筒状に形成されており、この内周面は、偏芯カム103に設けられたボールベアリング106,106、および滑り軸受け107に外嵌可能な段付形状を有している。また、外歯歯車104の内周面には、基端側にC型止め輪108が設けられている。すなわち、外歯歯車104は、内周面に設けられた段差部104aとC型止め輪108とによって、2つのボールベアリング106,106の外輪(アウターレース)106aを挟持した状態になっている。
The
これによって、外歯歯車104の軸線方向の移動が規制されるようになっている。また、外歯歯車104は、偏芯カム103にボールベアリング106,106、および滑り軸受け107を介して外嵌されている、つまり、偏芯カム103に対して回転自在に固定されている。このため、伝達軸76の軸心に対する偏芯カム103の偏芯量の分だけ旋回運動することになる。
As a result, the movement of the
外歯歯車104の外周面には、内周面の段差に対応するように、大径外歯109aと小径外歯109bの2段の外歯109a,109bが形成されている。内歯歯車105は、外歯歯車104の2段の外歯109a,109bにそれぞれ対応するように第一内歯歯車110と第二内歯歯車111の2つの内歯歯車で構成されている。
On the outer peripheral surface of the
第一内歯歯車110は略円筒状に形成されたものであって、この内歯112は、外歯歯車104の大径外歯109aの旋回運動を許容可能に形成されている。また、内歯112の歯数は、外歯歯車104の大径外歯109aの歯数よりも多く設定されている。すなわち、第一内歯歯車110の内歯112と外歯歯車104の大径外歯109aは、偏芯方向では噛合った状態になっている一方、偏芯方向以外の部分では内歯112と大径外歯109aとが互いに離反した状態になっている。
The first
第一内歯歯車110の外周面と、第二ギヤハウジング101の第一内歯歯車110に対応する部位には、それぞれスプラインが形成されており、互いにスプライン嵌合されている。また、第一内歯歯車110の外周面には基端側に外フランジ部110aが形成されていると共に、第二ギヤハウジング101の開口縁に、外フランジ部110aを受け入れる段差部114が形成されている。これによって、第一内歯歯車110が第二ギヤハウジング101に対して軸線方向に位置決め固定されるようになっている。
Splines are formed on the outer peripheral surface of the first
第二内歯歯車111は有底筒状に形成されたものであって、このエンド部(底部)111aが先端側(図3における左側)に向くように配置されている。第二内歯歯車111の内歯115は、外歯歯車104の小径外歯109bの旋回運動を許容可能に形成されている。また、内歯115の歯数は、外歯歯車104の小径外歯109bの歯数よりも多く設定されている。すなわち、第二内歯歯車111の内歯115と外歯歯車104の小径外歯109bは、偏芯方向では噛合った状態になっている一方、偏芯方向以外の部分では内歯115と小径外歯109bとが互いに離反した状態になっている。
The second
第二ギヤハウジング101には、第二内歯歯車111に対応する部位に滑り軸受け116が圧入固定されている。これによって、第二内歯歯車111は、第二ギヤハウジング101に摺動可能に支持された状態になっている。
第二内歯歯車111のエンド部(底部)111aには、出力軸22が一体成形されている。この出力軸22は、第二ギヤハウジング101のエンド部(底部)101aに形成された挿通孔117にフランジブッシュ118を介して軸支され、電動モータ18の回転軸29と同軸上に配置された状態になっている。
In the
An
出力軸22の基端には、ブレーキ機構21から延出している伝達軸76の他端を受け入れる凹部119が形成されている。この凹部119には、フランジブッシュ120が設けられている。これによって、伝達軸76の他端が回転自在に支持されている。また、フランジブッシュ120と第二ギヤハウジング101のエンド部(底部)101aに設けられたフランジブッシュ118によって、第二内歯歯車111、および出力軸22の軸線方向の移動が規制されるようになっている。
A
出力軸22の軸線方向略中央には、作動板23がスプライン嵌合されている。また、出力軸22の先端には、作動板23を軸線方向で固定するファインナット121が螺合されている。これによって、第二内歯歯車111、および出力軸22の回動に伴って作動板23が周方向に移動し(例えば、図2の矢印参照)、ベッドフレーム10の背フレーム11が起伏動作する(図1参照)。ここで、作動板23が図2に示す矢印方向に移動すると、背フレーム11は起上する方向に向かって移動することになる。
この他に、第二ギヤハウジング101には、電動アクチュエータ3をベッド本体2に取付けるための取付けブラケット123,123が2箇所設けられている。
An
In addition, the
次に、図3〜図5、図8、図9に基づいて電動アクチュエータ3の動作について説明する。
まず、電動モータ18を駆動し、回転軸29を回転させると、回転軸29に外嵌固定されている第一遊星歯車機構53の太陽歯車55が回転する。すると、この太陽歯車55に噛合う3つの遊星歯車56が太陽歯車55を中心に公転する。
このとき、遊星歯車56の外周側に設けられ遊星歯車56に噛合う外輪歯車58が第一ギヤハウジング43に固定されているので、遊星歯車56の公転に伴って遊星キャリア57が回転する。この遊星キャリア57の回転速度は、回転軸29よりも減速されている。
Next, the operation of the
First, when the
At this time, since the
第一遊星歯車機構53の遊星キャリア57が回転することによって、これに一体成形されている第二遊星歯車機構54の太陽歯車63が回転する。なお、第二遊星歯車機構54の機構と、第一遊星歯車機構53の基本的構成は同じなので、ここでは、第二遊星歯車機構54の動作についての説明を省略する。
第二遊星歯車機構54の太陽歯車63が回転すると、第二遊星歯車機構54の遊星キャリア65が回転する。
As the
When the
ここで、図9(a)に示すように、第二遊星歯車機構54の遊星キャリア65、つまり、ブレーキ機構21のカップリング73が反時計回り方向(図9(a)における矢印E方向)に向かって回転する場合、カップリング73に設けられている第一凸部70の斜壁70bと第二凸部71の斜壁71bとがカム77のアーム79に当接する。また、第三凸部72の斜壁72bがブレーキ部75の支軸84bに当接する。
Here, as shown in FIG. 9A, the
すると、カップリング73の回転に同期して、それぞれカム77とブレーキ部75とが共回りする。これによって、カップリング73の回転力にブレーキ力が付与されることなく、カム77に内嵌固定されている伝達軸76が回転する。なお、カップリング73の反時計回り方向への回転は、ベッドフレーム10の背フレーム11を起上する方向に向かって移動させる(図1、図2参照)。
Then, in synchronization with the rotation of the
一方、図9(b)に示すように、ブレーキ機構21のカップリング73が時計回り方向(図9(b)における矢印F方向)に向かって回転、つまり、背フレーム11を倒伏する方向に向かって移動させる場合、カップリング73に設けられた第二凸部71の斜壁71bがブレーキ部75の支軸84bに当接する。そして、その他第一凸部70、および第三凸部72は、他の部品に当接しない状態になる。
On the other hand, as shown in FIG. 9B, the
すると、ブレーキ部75とカップリング73とが時計回り方向に向かって回転する。このとき、ブレーキ部75は、この支軸84bが第二凸部71に押されている状態であるため、ブレーキ部75のブレーキ部材85を僅かに第一ギヤハウジング43に押し付けながら、カム77と共回りすることになる。したがって、背フレーム11を倒伏する方向に向かって電動モータ18を駆動させる場合にあっては、カップリング73の回転力に僅かにブレーキ力を付与した状態で伝達軸76が回転する。
なお、伝達軸76には、背フレーム11の自重や使用者の体重などの外力が作動板23、および第二減速機構20を介して作用することにより、時計回り方向への回転力が付与される。このため、ブレーキ部75のベアリング83とカム77のアーム79が接触することなく、カップリング73やブレーキ部75とカム77は、恰も互いに同期している状態で時計回り方向に回転することになる。
Then, the
The
これに対して、図9(c)に示すように、外力によって背フレーム11を倒伏させる方向に向かって荷重がかかる場合、つまり、例えば、背フレーム11を所定の場所に移動させた状態で使用者がベッド本体2に横たわった場合、伝達軸76は、作動板23、および第二減速機構20を介して時計回り方向(図9(c)における矢印G方向)に向かって逆転しようとする。このとき、カップリング73は停止状態にあるので、カム77のアーム79,79がカップリング73の第一凸部70の斜壁70b、および第二凸部71の斜壁71bに当接する。また、これと同時にカム本体78の突出部78aがブレーキ部75のベアリング83に当接する。
On the other hand, as shown in FIG. 9C, when a load is applied in the direction in which the
すると、ベアリング83に径方向外側に向かう力が作用し、ブレーキ部75のブレーキ本体80が支軸84bを中心にして外側に向かって回動しようとする。ブレーキ本体80が外側に向かって回動すると、ブレーキ部材85が第一ギヤハウジング43(第二収納部52b)側に向かって押圧され、摩擦力が生じる。このため、伝達軸76にブレーキ力が付与され、背フレーム11が倒伏する方向に移動することがない。
Then, a radially outward force acts on the
図3、図8に示すように、ブレーキ機構21の伝達軸76が回転すると、これに伴って第二減速機構20の偏芯カム103が回転する。すなわち、ブレーキ機構21の伝達軸76は、第一減速機構19の出力部である遊星キャリア65と連動する連動軸としての機能を有している。
偏芯カム103が回転すると、これ連動して外歯歯車104が旋回運動する。すると、外歯歯車104の大径外歯109aと第一内歯歯車110の内歯112との噛合い位置が順次移動し、外歯歯車104が伝達軸76よりも減速した状態で回転する。
As shown in FIGS. 3 and 8, when the
When the
外歯歯車104が回転すると、この小径外歯109bと第二内歯歯車111の内歯115との噛合い位置が順次移動する。すると、第二内歯歯車111が回転する。第二内歯歯車111が回転することにより、これと一体成形されている出力軸22が回転する。そして、出力軸22とスプライン嵌合している作動板23が周方向に移動し、これによって、ベッドフレーム10の背フレーム11が起伏動作する。
When the
したがって、上述の実施形態によれば、第一減速機構19と第二減速機構20の2つの減速機構19,20を介して電動モータ18の駆動力をベッド本体2に伝達することができる。このため、電動アクチュエータ3のトルクアップを図ることができ、この結果、電動モータ18を小型化することができる。
これに加え、第一減速機構19を2つの遊星歯車機構53,54を同軸上に並設して構成する一方、第二減速機構20を偏芯カム103と、偏芯カム103の外周に設けられた外歯歯車104と、外歯歯車104の外周に設けられ出力軸22を一体成形した内歯歯車105とで構成している。このため、電動アクチュエータ3が各減速機構19,20によって径方向に大型化することなく、全体の大きさを小さく抑えることができる。
Therefore, according to the above-described embodiment, the driving force of the
In addition to this, the first
また、第一減速機構19と第二減速機構20との間にブレーキ機構21を設け、このブレーキ機構21によって、外力による伝達軸76の逆転を防止している。そして、伝達軸76の逆転を防止することによって、電動モータ18の回転軸29、第一減速機構19の遊星キャリア65、および第二減速機構20の出力軸22の外力による逆転を防止している。すなわち、電動モータ18の回転軸29に直接ブレーキ力を付与するのではなく、第一減速機構19の伝達軸76にブレーキ力を付与するようになっている。このため、電動モータ18の回転軸29のように高回転している軸とブレーキ機構21とが直接接触するのを防止できる。よって、例えば、高回転に伴うブレーキ機構21の摩耗を抑制することができ、ブレーキ機構の損傷を防止することができる。
In addition, a
さらに、ブレーキ機構21は、電動モータ18を駆動させる場合には、ブレーキ力が解放するように構成されている一方、外力によって伝達軸76が逆転する場合には、ブレーキ力が確実に付与されるように構成されている。このため、出力効率の優れた電動アクチュエータ3を提供することが可能になる。
これに加え、ブレーキ機構21は、ベッドフレーム10の背フレーム11を起上する方向に向かって移動させるときは、ブレーキ力を完全に解放するように構成されている一方、背フレーム11を倒伏する方向に向かって移動させるときは、僅かにブレーキ力を付与させるように構成されている。このため、ベッド本体2に使用者が横たわることによってかかる外力に伴い、背フレーム11が所望するスピード以上の速さで倒伏移動することを防止できる。よって、快適な電動ベッド1を提供することが可能になる。
Furthermore, the
In addition to this, when moving the
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
また、上述の実施形態では、電動アクチュエータ3をベッドフレーム10の背フレーム11の起伏動作に用いた場合について説明したが、これに限られるものではなく、第一脚フレーム12、および第二脚フレーム13の起伏動作を行うために別途電動アクチュエータ3を設けてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
In the above-described embodiment, the case where the
1 電動ベッド
2 ベッド本体(外部機器)
3 電動アクチュエータ
18 電動モータ
19 第一減速機構
20 第二減速機構
21 ブレーキ機構
22 出力軸(第二出力部)
29 回転軸
43 第一ギヤハウジング(ギヤハウジング)
52 ギヤ収納部
52a 第一収納部
52b 第二収納部(ケーシング)
53 第一遊星歯車機構
54 第二遊星歯車機構
55,63 太陽歯車
56,64 遊星歯車
57 遊星キャリア
58 外輪歯車
65 遊星キャリア(第一出力部)
70 第一凸部
71 第二凸部
72 第三凸部
73 カップリング
74 伝達部
75 ブレーキ部
76 伝達軸(連動軸)
77 カム
78 カム本体
78a 突出部
79 アーム
80 ブレーキ本体(当接部)
81 リンク部
82 支持部材
83 ベアリング
84a,84b 支軸
85 ブレーキ部材
101 第二ギヤハウジング
103 偏芯カム
104 外歯歯車
105 内歯歯車
109a 大径外歯
109b 小径外歯
110 第一内歯歯車
111 第二内歯歯車
112,115 内歯
1 Electric bed 2 Bed body (external equipment)
3
29 Rotating
52
53 First
70 1st
77
81
Claims (3)
前記電動モータの回転軸に連結され、2つの遊星歯車機構を同軸上に並設して成る第一減速機構と、
前記第一減速機構を介して得られた前記回転軸の回転力を外部機器に伝達するための第二減速機構と、
少なくとも第一減速機構を収納するギヤハウジングとを備えた電動アクチュエータであって、
前記第一減速機構に設けられた第一出力部と、前記第二減速機構に設けられた第二出力部とを前記電動モータの回転軸と同軸上に配置し、
前記ギヤハウジングのうち、前記第一減速機構と前記第二減速機構との間に位置するケーシングの内側に、前記第一出力部、前記第二出力部、および前記回転軸の外力による逆転を防止するためのブレーキ機構を設け、
前記ブレーキ機構は、
前記第一出力部の回転力が伝達されるカップリングと、
前記カップリングに連係され前記第二減速機構に前記第一出力部の回転力を伝達する伝達部と、
前記伝達部にブレーキ力を付与するブレーキ部とを備えたものであって、
前記伝達部は、
前記第二減速機構に連結された伝達軸と、この伝達軸の外周に固定されるカムとを有し、
前記ブレーキ部は、
前記伝達軸が前記第二減速機構のからの回転を受けて逆転したときに前記カムに当接するように配設された当接部と、
前記当接部の前記ケーシング側に設けられたブレーキ部材とを有し、
前記伝達軸の逆転に伴って前記カムが前記当接部を径方向外側に向かって押圧し、前記ブレーキ部材が前記ケーシングに押圧されることによって生じる摩擦力を、前記伝達軸の逆転を阻害するブレーキ力としたことを特徴とする電動アクチュエータ。 An electric motor;
A first reduction mechanism coupled to the rotating shaft of the electric motor and having two planetary gear mechanisms arranged coaxially side by side ;
A second reduction mechanism for transmitting the rotational force of the rotary shaft obtained via the first reduction mechanism to an external device ;
An electric actuator comprising at least a gear housing that houses the first reduction mechanism ,
The first output part provided in the first reduction mechanism and the second output part provided in the second reduction mechanism are arranged coaxially with the rotating shaft of the electric motor,
In the gear housing, inside the casing located between the first reduction mechanism and the second reduction mechanism, the reverse rotation due to the external force of the first output part, the second output part, and the rotating shaft is prevented. the brake mechanism for providing,
The brake mechanism is
A coupling to which the rotational force of the first output part is transmitted;
A transmission unit linked to the coupling and transmitting the rotational force of the first output unit to the second reduction mechanism;
A brake part for applying a braking force to the transmission part,
The transmission unit is
A transmission shaft coupled to the second reduction mechanism, and a cam fixed to the outer periphery of the transmission shaft;
The brake part is
A contact portion disposed so as to contact the cam when the transmission shaft is rotated in reverse by receiving rotation from the second reduction mechanism;
A brake member provided on the casing side of the contact portion,
Along with the reverse rotation of the transmission shaft, the cam presses the contact portion radially outward, and the frictional force generated by the brake member being pressed against the casing inhibits the reverse rotation of the transmission shaft. Electric actuator characterized by brake force .
前記第一出力部と連動する連動軸と、
前記連動軸に固定された偏芯カムと、
前記偏芯カムの外周に設けられ、前記偏芯カムと連動する外歯歯車と、
前記外歯歯車の外周に設けられ、前記外歯歯車と噛合う内歯歯車とを有し、
前記内歯歯車と前記第二出力部とが一体成形されていることを特徴とする請求項1に記載の電動アクチュエータ。 The second reduction mechanism is
An interlocking shaft interlocking with the first output unit;
An eccentric cam fixed to the interlocking shaft;
An external gear provided on the outer periphery of the eccentric cam and interlocking with the eccentric cam;
Provided on the outer periphery of the external gear, and having an internal gear meshing with the external gear,
The electric actuator according to claim 1 , wherein the internal gear and the second output portion are integrally formed.
前記電動アクチュエータを用いて前記ベッド本体を駆動することを特徴とする電動ベッド。 The electric actuator according to claim 1 or 2 is provided in a bed body,
An electric bed, wherein the bed main body is driven using the electric actuator.
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