JP7255992B2

JP7255992B2 - ケースの軸受固定構造およびケースへの軸受固定方法

Info

Publication number: JP7255992B2
Application number: JP2018190564A
Authority: JP
Inventors: 和寛林
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2038-10-09
Also published as: JP2020060220A

Description

本発明は、モータを構成するロータシャフトの軸受取付部位の構造に関する。

従来から、医療機関等で使用するベッド等を昇降あるいは起倒させるための駆動装置として電動アクチエータが使用されている。

電動アクチエータによるベッド等の昇降・起倒は、当該アクチエータを構成する駆動ロッドを直線的に往復運動させて、該駆動ロッドに連結したベッド等を可動させる。駆動ロッドの直線往復運動は、電動アクチエータのモータの回転運動を直線運動に変換して実現する。

この種のアクチエータは、下記特許文献１において公開されている。以下、その構造について簡単に説明する。

特許第３４０６１４２号

上記特許文献１記載の電動アクチエータを図３に示す。図３において、１０１は電動アクチュエータＢの駆動源となる電動機、１０２は電動機１０１のロータシャフト１０３側（図１の下方）において、ロータシャフト１０３の回転運動を減速し、かつ、出力方向を変更（図１の縦方向から横方向）する減速手段である。

減速手段１０２は、ロータシャフト１０３に具備するねじ状の歯車である円筒ウォーム（図示せず）と、これと噛み合い回転するウオームホイール１０４から構成される。

１０５は基端部をウォームホイール１０４に連結した回転軸であり、その先端部には台形ねじ１０６が形成されている。この台形ねじ１０６と螺合するナット１０７に駆動ロッド１０８が連結している。駆動ロッド１０８は回止め部材１０９によって、回転が抑止されている。

駆動ロッド１０８を伸縮してこれに取り付けた図示しないベッド等を昇降・起倒する場合は、モータ１０１を起動してロータシャフト１０３を所定方向に回転させる。

ロータシャフト１０３の回転により、これに具備した円筒ウォーム（図示せず）と噛み合うウォームホイール１０４を回転させる。ウォームホイール１０４の回転により、これに軸着した回転軸１０５が回転する。

回転軸１０５の回転は、回転軸１０５の台形ねじ１０６と螺合するナット１０７を介して駆動ロッド１０８に伝達され、駆動ロッド１０８は回止め部材１０９によって回転が抑止されることにより、直線状（図３の左右方向）に伸縮する。図３（ａ）は駆動ロッド１０８が縮んだ状態を示しており、同図（ｂ）は駆動ロッド１０８が伸びた状態を示している。

この駆動ロッド１０８の伸縮により、当該ロッド１０８に連結したベッド等を昇降・起倒させることができる。

図３に示す電動アクチエータＢは、モータ１０１のロータシャフト１０３を回転可能に支持する目的で、これを枢支する軸受１１０がアクチエータケース１１１の数箇所に取り付けられている。例えば、図３に図示する位置、および、ロータシャフト１０３の上下端部の三箇所に軸受１１０を具備することで、ロータシャフト１０３を安定的に枢支できる。

図４はアクチエータケース１１１に軸受１１０を取り付けた状態を示す平面図である。軸受としては玉軸受が一般的だが、自己潤滑性や多孔性に由来する振動吸収性・静粛性を希求する場合は焼結軸受などが利用される。

軸受１１０をアクチエータケース１１１の取付部位１１２に取り付ける場合、軸受１１０を嵌め込む取付部位１１２の内径寸法を軸受１１０の外径寸法と合致させる必要がある。

この点、軸受１１０が玉軸受であれば、軸受１１０内の玉（ボール）の摺動性能を高めるために、波形ワッシャ等によって、取付部位１１２への軸受１１０の嵌込方向に与圧を加えるため、取付部位１１２の寸法が軸受１１０の外形寸法より若干大きくても、軸受１１０が取付部位１１２内で回転してしまうといった問題は発生しないが、軸受１１０に焼結軸受を採用した場合は、このような与圧を加えることがないので、取付部位１１２へ圧入固定する必要がある。そのため、取付部位１１２の寸法はより厳密に軸受１１０の寸法と合致させなければならない。

焼結軸受１１０を取付部位１１２へ圧入固定する際、取付部位１１２の寸法が小さすぎると圧入時にケース１１１が割れたり、圧入ができなかったりする。また、取付部位１１２の寸法が大きすぎると固定力が弱く、軸受１１０が取付部位１１２内で回転してしまう。

本発明は、焼結軸受を採用した場合であっても、ケースの軸受取付部位の寸法設定が容易となるケースの軸受固定構造および当該取付部位への軸受の固定方法を提供するものである。

請求項１記載の発明は、モータのロータシャフトを支持する焼結軸受を圧入固定するケースの取付部位において、その内周面に、該取付部位の中心方向に向けて張り出し、その先端形状を前記軸受の外周面の一部の形状と合致する形状とした位置調整用のリブを設け、かつ、当該位置調整用のリブが形成されない前記取付部位の内周面位置に、前記焼結軸受の圧入固定前において、当該焼結軸受の外径寸法より小さな径の位置まで突出する凸状の軸受固定用のリブを設けてケースを構成したことに特徴を有する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の焼結軸受の外周面の一部に平面部を形成するとともに、前記取付部位の内周面の一部に、前記焼結軸受の平面部に当接する当接面を備えた回転防止手段を形成したことに特徴を有する。

請求項３記載の発明は、先端形状を軸受の外周面の一部の形状と合致する形状として、焼結軸受を圧入固定するケースの取付部位の内周面からその中心方向に向けて張り出す位置調整用のリブに前記焼結軸受の外周面の一部を当接させつつ、前記取付部位の内周面の、前記位置調整用のリブが形成されない位置において、前記焼結軸受の圧入固定前において、当該焼結軸受の外径寸法より小さな径の位置まで突出する凸状の軸受固定用のリブを削りながら前記取付部位内に前記焼結軸受を圧入固定することで、モータケースの取付部位の中心位置に前記焼結軸受を圧入固定することに特徴を有する。

請求項１記載の発明によれば、焼結軸受を取り付けるケースの取付部位の内周面に複数のリブを設けてケースを構成したので、取付部位の内径寸法を焼結軸受の外径寸法と厳密に合致させる必要がなく寸法設定が容易になる。また、取付部位に焼結軸受を圧入する際、焼結軸受の外周を位置調整用リブによって外側から保持するので、焼結軸受の中心位置を取付部位の中心位置に合わせることができる。

また、請求項１記載の発明によれば、焼結軸受を取付部位に圧入固定する際に、取付部位の寸法が軸受の寸法より小さくてケースに割れが生じたり、圧入固定できないといった不具合が発生することがない。また、取付部位の寸法が焼結軸受の寸法より大きくて、取付部位内で軸受がロータシャフトとともに回転してしまう問題が発生しない。

請求項２記載の発明によれば、焼結軸受を取付部位内に固定した際に、取付部位内でロータシャフトとともに回転しまうことをより確実に防止できる。

請求項３記載の発明によれば、焼結軸受を取付部位の内周面に設けた軸受固定用のリブを削りながら圧入固定できるので、容易に確実な固定が実現できるとともに、位置調整用のリブによってガイドされる格好で、取付部位内の中心位置に焼結軸受を圧入固定することができる。

本発明を採用したアクチエータの内部構造を示す縦断面図である。本発明のケースにおける軸受取付部位の構造を示す平面図である。従来のアクチエータの内部構造を示す縦断面図であり、（ａ）は駆動ロッドが縮んだ状態、（ｂ）は駆動ロッドが伸びた状態を示している。従来のケースにおける軸受取付部位の構造を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１及び図２により説明する。図１は本発明を適用した電動アクチエータＡを駆動ロッドの軸芯方向から示す縦断面図である。

図１において、１はモータケース２内に収納されたモータ本体であり、３はモータケース２に連結され、中央隔壁４によってモータ収納室５を形成し、また、縦断面形状を略円筒状としたアクチエータ本体収納部６を備えたアクチエータケースである。

７はモータ本体１を構成するロータシャフトであり、その一部にねじ切りした円筒ウォーム８を具備している。９は円筒ウォーム８と噛み合い回転するウォームホイールである。ウォームホイール９から駆動ロッド１０への接続状態は図３に示す従来の電動アクチエータＢと同様であるため、説明は割愛する。

前述したモータ１のロータシャフト７は、モータケース２の上下両端部と中央隔壁４に形成された軸受取付部１１ａ～１１ｃに固定される軸受１２ａ～１２ｃによって回転可能に枢支されており、本発明において、軸受１２ｃは焼結金属からなる軸受（焼結軸受）を想定している。

以上のように構成した電動アクチエータにおいて、焼結軸受１２ｃを固定する取付部位１１ｃの構造について説明する。図２は図１に示す軸受取付部位１１ｃの構造を説明する平面図である。

図２に示すように、本発明に係るケース３の軸受１２ｃの取付部位１１ｃは、略円柱状の溝によって構成されるものであり、その内周面に複数個の三角形状のリブ１３が突設している。当該リブ１３は、例えば、ケース３と同素材（例えば、ナイロン）によって、ケース３とともに金型成形すればよい。

１４は取付部位１１ｃの一部を直線状に成形することで、内嵌する焼結軸受１２ｃが取付部位１１ｃ内で回転することを防止するための回転防止手段である。

このように形成した略円筒溝形状の取付部位１１ｃは、その内径寸法が焼結軸受１２ｃの外形寸法より大きく設定されており、また、取付部位１１ｃの内周面より突出する複数のリブ１３は、その先端部を繋げて形成される仮想円の内径が、焼結軸受１２ｃの外形寸法より若干小さく設定される。

１５は焼結軸受１２ｃを取付部位１１ｃに圧入固定する際に使用する位置調節用リブであり、焼結軸受１２ｃを取付部位１１ｃに圧入固定する際に、取付部位１１ｃの上方に配置され、焼結軸受１２ｃの外周面を例えば、四方から保持する。

焼結軸受１２ｃは、外周の一部が回転防止手段１４と合致する回止面１６を有した略円筒形状に形成されている。

次に、前記取付部位１１ｃに焼結軸受１２ｃを圧入固定する方法について説明する。焼結軸受１２ｃを取付部位１１ｃに圧入固定する場合は、焼結軸受１２ｃを取付部位１１ｃの上方に配置した状態で、焼結軸受１２ｃの外周を位置調節用リブ１５によって四方から保持する。これによって、焼結軸受１２ｃの中心位置を取付部位１１ｃの中心位置に合わせる。

この状態で、焼結軸受１２ｃを取付部位１１ｃ内に圧入固定する。その際、焼結軸受１２ｃの外周面は、焼結軸受１２ｃの外径寸法より若干小さな仮想内径寸法を有する複数のリブ１３の先端に接触する。

焼結軸受１２ｃがリブ１３の先端部と接触した状態で、なおも取付部位１１ｃ内に焼結軸受１２ｃを圧入することによって、焼結軸受１２ｃはリブ１３の先端部を削りながら取付部位１１ｃ内に圧入される。

このとき、焼結軸受１２ｃの中心位置は、位置調節用リブ１５によって、リブ１３の先端部を繋げて形成される仮想円の中心位置と一致しているので、焼結軸受１２ｃの外周面によって複数のリブ１３の先端部は凡そ同量だけ削られた状態で、取付部位１１ｃ内に圧入される。

したがって、焼結軸受１２ｃを圧入固定する取付部位１１ｃの内径寸法は、焼結軸受１２ｃの外径寸法より大きく設定しておけば良い。また、取付部位１１ｃから突設する複数のリブ１３は、焼結軸受１２ｃの外径寸法より、その仮想円が小さくなるように設定しておけば良いので、寸法設定に従来のような厳密性が要求されない利点を有する。

焼結軸受１２ｃが取付部位１１ｃ内に完全に圧入されると、焼結軸受１２ｃの回止面１６が取付部位１１ｃの回転防止手段１４に当接して嵌め込まれるので、焼結軸受１２ｃが取付部位１１ｃ内に回転不能に固定される。

つまり、図１に示すモータ１のロータシャフト７の回転によっても、これを枢支する焼結軸受１２ｃがロータシャフト７とともに取付部位１１ｃ内で回転することを確実に防止できる。

取付部位１１ｃ内に圧入された焼結軸受１２ｃは、複数のリブ１３と回転防止手段１４によって取付部位１１ｃ内で確実に固定され、モータ本体１のロータシャフト７を回転可能に枢支する。

以上説明したように、本発明によれば、焼結軸受を圧入する取付部位の内径寸法を焼結軸受の外径寸法と厳密に一致させる必要がないので、寸法の設定が容易となる。この結果、取付部位の内径寸法が焼結軸受の外径寸法より小さいことによって、焼結軸受の取付部位への圧入時に取付部位に割れが生じたり、圧入固定が不可能となる問題は発生しない。

また、取付部位の内径寸法が焼結軸受の外径寸法より大きいことによって、取付部位内で焼結軸受がモータのロータシャフトとともに回転してしまう不具合も発生しない。この点は、取付部位の回転防止手段と焼結軸受の回止面の存在によって、より確実に実現することができる。

さらに、焼結軸受を取付部位の内周面に設けた複数のリブを削りながら圧入固定できるので、容易に確実な固定が実現できる。

そのうえ、焼結軸受の外周を位置調節用リブによって保持するので、焼結軸受を取付部位内の中心位置に固定することが可能となり、モータのロータシャフトの回転動作を阻害することがない。

本発明は、軸受を取り付ける各種機器のケースに利用可能である。

１モータ本体
２モータケース
３，１１１アクチエータケース
４中央隔壁
５モータ収納室
６アクチエータ本体収納部
７，１０３ロータシャフト
８円筒ウォーム
９，１０４ウォームホイール
１０，１０８駆動ロッド
１１ａ～１１ｃ，１１２取付部位
１２ａ，１２ｂ，１１０軸受
１２ｃ焼結軸受
１３リブ
１４回転防止手段
１５位置調整用リブ
１６回止面
１０１モータ
１０２減速手段
１０５回転軸
１０６台形ねじ
１０７ナット
１０９回止め部材
Ａ，Ｂ電動アクチエータ

Claims

モータのロータシャフトを支持する焼結軸受を圧入固定するケースの取付部位において、その内周面に、該取付部位の中心方向に向けて張り出し、その先端形状を前記軸受の外周面の一部の形状と合致する形状とした位置調整用のリブを設け、かつ、当該位置調整用のリブが形成されない前記取付部位の内周面位置に、前記焼結軸受の圧入固定前において、当該焼結軸受の外径寸法より小さな径の位置まで突出する凸状の軸受固定用のリブを設けて構成したことを特徴とするケースの軸受固定構造。
前記焼結軸受の外周面の一部に平面部を形成するとともに、前記取付部位の内周面の一部に、前記焼結軸受の平面部に当接する当接面を備えた回転防止手段を形成したことを特徴とする請求項１記載のケースの軸受固定構造。
先端形状を軸受の外周面の一部の形状と合致する形状として、焼結軸受を圧入固定するケースの取付部位の内周面からその中心方向に向けて張り出す位置調整用のリブに前記焼結軸受の外周面の一部を当接させつつ、前記取付部位の内周面の、前記位置調整用のリブが形成されない位置において、前記焼結軸受の圧入固定前において、当該焼結軸受の外径寸法より小さな径の位置まで突出する凸状の軸受固定用のリブを削りながら前記取付部位内に前記焼結軸受を圧入固定することで、モータケースの取付部位の中心位置に前記焼結軸受を圧入固定することを特徴とするケースへの軸受固定方法。