JP5435598B2 - 荷重センサ内蔵アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は荷重センサ内蔵アクチュエータに関するものである。

ねじシャフトの一端側を基体に回転可能に支持すると共に、ねじシャフトに雌ねじ部材を螺合し、雌ねじ部材に固定した作動棒体をねじシャフトの軸方向に進退可能に構成したアクチュエータは、ベッド等における床の昇降機構等に広く利用されている。

一方、近来、例えば特許文献１に開示されているように、ベッドの脚の全てに荷重センサを設置して床上の荷重を検出可能とし、これにより、患者の体重や、患者の動きを検出して、介護や看護等に利用することが行われている。例えば、老人等のベッドの使用者が床部から降りたことを荷重測定により検出して通報することにより、事故等の発生の防止を図ることができる。

尚、床上の荷重を検出する手段としては、荷重による気のう内の圧力の変化を検出するもの等、種々のものがある。

特開平１１−３４２１６０号公報

特許文献１のように荷重センサがベッドと別体に構成され、また外部に設置されるものでは、次のような課題がある。
１．荷重センサ及びそれからのケーブルが病室の床上に露出しているため、使用環境においては、防水、防塵性、耐衝撃性、耐振動性等のような耐環境性能を確保することが難しい。
２．ベッドを移動する場合には、一々、荷重センサを外さなければならないので非常に面倒である。
３．荷重範囲の異なる多種類のアクチュエータを容易に構成することができない。
そこで本発明ではこのような課題を解決することを目的とするものである。

ねじシャフトの一端側を基体に回転可能に支持すると共に、ねじシャフトに雌ねじ部材を螺合し、雌ねじ部材に固定した作動棒体をねじシャフトの軸方向に進退可能に構成したアクチュエータにおいて、前記ねじシャフトからの荷重が伝達される作動筒体を基体に設けると共に、この基体には、前記ねじシャフト側とは反対側に支持部材を着脱可能に装着する構成とし、この支持部材には、前記基体への装着状態において前記作動筒体に当接させる検出筒体を突設し、この検出筒体の外面に歪みゲージを取り付けた構成とし、前記作動棒体側をベッドの床に対応させて、このベッドと一体に構成することにより、前記床に加わる荷重を測定可能なベッドの昇降機構を構成可能とした荷重センサ内蔵アクチュエータを提案する。

また本発明では、前記構成において、検出筒体及び歪みゲージの荷重範囲を異ならせた複数の支持部材を構成し、これらから選択して基体に装着した支持部材により測定荷重範囲を変更可能とする荷重センサ内蔵アクチュエータを提案する。

本発明のアクチュエータでは、支持部材を基体に装着すると、検出筒体は作動筒体と支持部材間に配置されるので、検出筒体は、ねじシャフトから作動筒体に伝達される荷重により軸方向に圧縮されて、中間部が鼓状に膨出するような弾性変形をする。この弾性変形に対応して歪みゲージが変形するため、この歪みゲージの変形量に対応してねじシャフトから作動筒体に伝達された荷重を測定することができる。

このように本発明に係る荷重センサ内蔵アクチュエータは、基体内に荷重センサを内蔵する他は、外形を含めて、従来のアクチュエータと同様な構成としてベッドの昇降機構等に使用することができ、この場合には、ベッドと一体の構成としてベッド上の荷重を測定することが可能となる。

アクチュエータに内蔵された歪みゲージの検出信号は、増幅器等の検出手段を介して電線によりアクチュエータの外部に導出したり、無線通信によりアクチュエータの外部に導出して荷重測定手段に接続することができる。

こうして本発明を使用してベッドを構成した場合には、荷重センサ及びそれからのケーブルが病室の床上に露出するようなことがないので、防水、防塵性、耐衝撃性、耐振動性等のような耐環境性能を確保することが容易である。

またベッドを移動する場合にも、荷重センサを一々外すという面倒な作業は不要となる。

また本発明に係る荷重センサ内蔵アクチュエータでは、荷重センサとアクチュエータとが一体に構成されているので、荷重センサのシステム的な調整は、荷重センサ内蔵アクチュエータ自体の製造時に行うことができ、ベッド等に設置した際のキャリブレーションは不要となるため、ベッド等の組立工程の削減、そしてコストダウンを図ることが可能である。

本発明のアクチュエータでは、特に、支持部材が基体に対して着脱可能であるので、検出筒体及び歪みゲージの荷重範囲を異ならせた複数の支持部材を構成すれば、これらから選択して基体に装着した支持部材によりアクチュエータの測定荷重範囲を変更することができ、そして支持部材を交換することにより、荷重範囲の異なる多種類のアクチュエータを容易に構成することができる。

また、本発明の荷重センサ内蔵アクチュエータでは、検出筒体に代えて支持用リブを突出させた構成の支持部材を、代わりに基体に装着することにより、同一外形で、荷重センサを内蔵していないアクチュエータを容易に構成することができる。

本発明の荷重センサ内蔵アクチュエータの実施の形態を示す説明的縦断面図である。 図１のアクチュエータにおいて支持部材を外した状態を示す説明的縦断面図である。 図１のアクチュエータにおいて、基体に装着可能な他の支持部材を示す説明的縦断面図である。 図１のアクチュエータにおいて、基体に他の支持部材を装着した状態を示す説明的縦断面図である。

次に本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図１〜図４は本発明の荷重センサ内蔵アクチュエータの実施の形態を示す縦断説明図である。
符号１はねじシャフトであり、このねじシャフト１の一端側を基体２に回転可能に支持すると共に、ねじシャフト１には雌ねじ部材３を螺合しており、この雌ねじ部材３に作動棒体４を固定して、作動棒体４をねじシャフト１の軸方向に進退可能に構成している。尚、基体２は、図においてハッチングを付しているが、このハッチングを付した部分は必ずしも無空部分を示すものではなく、適宜に空間部分を構成できるものである。又、図示は省略しているが、基体２とねじシャフト１間には、ラジアル方向のみ拘束して回転可能とするラジアル軸受けを適所に設けることができる。

次に、符号５はねじシャフト１の一端側に設けた細径部を示すもので、この細径部５にスラスト軸受６を配置し、ねじシャフト１の荷重を、細径部５の上側の段部によりスラスト軸受６の上側部材に伝達する構成としている。そしてスラスト軸受６の下側部材の下側に作動筒体７を設けている。これらのスラスト軸受６と作動筒体７はねじシャフト１の外側に同軸に配置されている。

符号８は支持部材であり、この支持部材８は、図１、図２に示すように基体２の後側に装着可能に構成している。装着機構は、ねじ等の締結部材により結合する構成や、螺合により結合する構成等、適宜である。

次に支持部材８には検出筒体９を突設しており、図１に示す装着時には、検出筒体９はねじシャフト１の外側に同軸に配置され、その先端面が作動筒体７の下面に当接状態となる。

そして検出筒体９の外面には歪みゲージ１０を取り付けている。符号１１は回路基板であり、この回路基板１１には歪みゲージ１０からの信号電線１２が接続されて、歪みゲージ１０の検出信号を増幅する等の検出手段が機能の一つとして構成されており、この回路基板１１からの出力電線１３はコードキャップ１４を有する導出部から、基体１の外部に導出して、荷重測定手段を機能の一部として構成したコントローラ１５に接続している。このコントローラ１５及び回路基板１１は、歪みゲージ１０に関する上述した荷重の検出機能の他、図示を省略しているモータの駆動制御や回転量検出等に関する機能を有するものとすることができる。尚、回路基板１１は、その機能を上記コントローラ１５にもたすことにより省略することも可能である。

このように本発明では、歪みゲージ１０を取り付けた検出筒体９、及びそれに荷重を伝達する作動筒体７及びスラスト軸受６は、ねじシャフト１に対して同軸に構成しているため、基体２内にコンパクトに格納することができる。

従って本発明の荷重センサ内蔵アクチュエータは、基体２内に荷重センサを内蔵する他は、外形を含めて、従来のアクチュエータと同様な構成とすることができ、従って従来のアクチュエータと同様な形態においてベッド等の昇降機構に用いることができる。

即ち、この場合、作動棒体４から雌ねじ部材３を介してねじシャフト１に伝達された荷重は、スラスト軸受６を介して作動筒体７に伝達され、作動筒体７と支持部材８間に配置された検出筒体９をねじシャフト１の軸方向に圧縮する。

軸方向に圧縮された検出筒体９は中間部が鼓状に膨出するような弾性変形をし、この弾性変形に対応して歪みゲージ１０が変形するため、この歪みゲージ１０の変形量に対応して、作動棒体４を介して加わっている荷重、即ち、この実施の形態の場合にはベッドの床からの荷重を、回路基板１１、出力電線１３を介して、アクチュエータの外部のコントローラ１５において測定することができる。

以上の実施の形態では、アクチュエータに内蔵された歪みゲージ１０による検出信号は、コードキャップ１４を有する導出部を介して出力電線１３によりアクチュエータの外部に導出しているが、この導出部は、図示は省略しているモータや回路基板１１への給電線や信号線の導出部を利用すれば、専用の導出部を設ける必要なない。

また回路基板１１等に無線通信手段を設けて、歪みゲージ１０による検出信号を無線通信によりアクチュエータの外部に送信して上記コントローラ１５等の荷重測定手段により測定を行うことができる。

以上説明したように本発明に係る荷重センサ内蔵アクチュエータを使用してベッドを構成すると、ベッド上の荷重を測定するために荷重センサ及びそれからのケーブルが病室の床上に露出するようなことがないので、防水、防塵性、耐衝撃性、耐振動性等のような耐環境性能を確保することが容易である。

またベッドを移動する場合にも、一々、荷重センサを外すということが不要であるので面倒でない。

また、以上の実施の形態においては、支持部材８を基体２に対して着脱可能に構成しているので、使用する荷重範囲に適合した検出筒体９及び歪みゲージ１０を有する支持部材８と交換することにより、荷重範囲の異なる多種類のアクチュエータを容易に構成することができる。

更に図３、図４に示すように、検出筒体に代えて支持用リブ１６を突出させた構成の支持部材８’を、代わりに基体２に装着することにより、同一外形で、荷重センサを内蔵していないアクチュエータを容易に構成することができる。

本発明は以上の通りであるので、病院や高齢者施設、あるいは一般家庭等におけるベッドの床の昇降機構に使用することにより、ベッド上の使用者の体重の測定や使用者の体動等の情報を検出するための手段をベッドと一体に構成することができ、上述したような利点を有することにより、利用可能性が大である。

また本発明の荷重センサ内蔵アクチュエータは、ベッドへの利用ばかりでなく、荷重を測定可能なアクチュエータとして、医療機器、家具等にも利用可能である。

また本発明の荷重センサ内蔵アクチュエータは、荷重範囲の異なる多種類のアクチュエータを容易に構成することができる。

また本発明の荷重センサ内蔵アクチュエータは、アクチュエータとしての利用でなく、作動棒体が進退可能な荷重測定装置としても利用できるものである。

１ ねじシャフト
２ 基体
３ 雌ねじ部材
４ 駆動棒体
５ 細径部
６ スラスト軸受
７ 作動筒体
８ 支持部材
９ 検出筒体
１０ 歪みゲージ
１１ 回路基板
１２ 信号電線
１３ 出力電線
１４ コードキャップ
１５ コントローラ
１６ 支持用リブ

Claims (2)

1. ねじシャフトの一端側を基体に回転可能に支持すると共に、ねじシャフトに雌ねじ部材を螺合し、雌ねじ部材に固定した作動棒体をねじシャフトの軸方向に進退可能に構成したアクチュエータにおいて、前記ねじシャフトからの荷重が伝達される作動筒体を基体に設けると共に、この基体には、前記ねじシャフト側とは反対側に支持部材を着脱可能に装着する構成とし、この支持部材には、前記基体への装着状態において前記作動筒体に当接させる検出筒体を突設し、この検出筒体の外面に歪みゲージを取り付けた構成とし、前記作動棒体側をベッドの床に対応させて、このベッドと一体に構成することにより、前記床に加わる荷重を測定可能なベッドの昇降機構を構成可能としたことを特徴とする荷重センサ内蔵アクチュエータ。
2. 検出筒体及び歪みゲージの荷重範囲を異ならせた複数の支持部材を構成し、これらから選択して基体に装着した支持部材により測定荷重範囲を変更可能とすることを特徴とする請求項１に記載の荷重センサ内蔵アクチュエータ。

Images