WO2013176189A1 - リニアアクチュエータ - Google Patents

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WO2013176189A1
WO2013176189A1 PCT/JP2013/064271 JP2013064271W WO2013176189A1 WO 2013176189 A1 WO2013176189 A1 WO 2013176189A1 JP 2013064271 W JP2013064271 W JP 2013064271W WO 2013176189 A1 WO2013176189 A1 WO 2013176189A1
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linear actuator
brake
brake plate
way clutch
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PCT/JP2013/064271
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中村 雅人
雅紀 井上
正俊 鈴木
祐資 田嶋
悠太 鈴木
真也 大木
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株式会社ミツバ
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    • F16H25/24Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F16H25/2454Brakes; Rotational locks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60NSEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F16H2025/209Arrangements for driving the actuator using worm gears

Definitions

  • the present invention relates to a linear actuator having a linear drive configuration, and more particularly to a feed screw type linear actuator using an electric motor.
  • Patent Document 1 describes a linear actuator that extends and contracts a piston using a ball screw mechanism.
  • the rotation of the electric motor is decelerated by a worm and a worm wheel and transmitted to the drive shaft.
  • the rotation of the drive shaft is converted into a linear motion by the ball screw mechanism, and the piston expands and contracts.
  • the linear actuator of patent document 1 is used for reclining the back bottom of the bed, and is connected to the link mechanism of the bed.
  • the link mechanism spreads, the back bottom of the bed rises and enters an inclined state (see FIG. 1B).
  • the piston contracts the link mechanism is folded, the back bottom is brought down to the horizontal position, and the bed is in a flat state (see FIG. 1A).
  • a clearance is provided between the worm wheel 102 and the bearing 103.
  • a brake plate 106 that suppresses free rotation of the shaft 105 when the motor is OFF is provided in the apparatus.
  • the brake plate 106 is in contact with a base plate 108 fixed to the housing 107.
  • the brake plate 106 receives a piston load due to contact with the base plate 108.
  • a clearance 111 is provided between the worm wheel 102 and the screw nut 109 in order to avoid interference between the head of the screw nut mounting screw 110 and a member on the worm wheel 102 side.
  • each member and clearance have functional significance and cannot be easily abolished. Accordingly, in order to shorten the entire length of the actuator, it is necessary to select a direction in which the stroke of the actuator (movement distance of the piston) is shortened.
  • the actuator is connected to the link mechanism of the bed, and when the stroke of the piston is shortened, the link mechanism cannot be fully expanded. For this reason, the problem that the bed does not rise completely and the function as an actuator cannot be sufficiently performed arises.
  • the linear actuator according to the present invention includes a shaft having a male screw portion, a worm and a worm wheel that transmit the reduced speed rotation of the motor to the shaft, and a screw that is screwed into the male screw portion to advance and retreat by forward and reverse rotation of the shaft.
  • a linear actuator comprising a nut and a piston tube that is fixed to the screw nut and advances and retreats with respect to the housing, wherein the linear actuator is fixed to the shaft and is radially inward of the worm wheel.
  • a coupling disposed in a state of being prevented from rotating with respect to the worm wheel, a one-way clutch disposed on the radially inner side of the coupling, and transmitting only rotation in one direction between the inner and outer rings to the other; and Before connecting the one-way clutch and extending the piston tube A brake unit that does not apply a braking force to the rotation of the shaft in the forward rotation operation of the shaft, and applies a braking force to the rotation of the shaft in the reverse rotation operation of the shaft that the piston tube contracts.
  • a coupling and a one-way clutch are disposed inwardly in the radial direction of the worm wheel, and the rotational force of the worm wheel is transmitted to the shaft through the coupling.
  • the piston tube is pushed out.
  • the one-way clutch is in a free state, and the piston tube moves forward without being braked by the brake unit.
  • the piston tube is pulled in. In this case, unlike the case of normal rotation, the one-way clutch is locked and the piston tube moves backward with a braking action.
  • an interposed member may be provided between the inner ring of the one-way clutch and the shaft, and the one-way clutch may be disposed on the shaft via the interposed member.
  • a brake plate holder fixed to the inner ring side of the one-way clutch is provided as the interposition member, and the brake unit is disposed in a state of being prevented from rotating by the brake plate holder and the brake plate holder.
  • the one-way clutch In the forward rotation operation, the one-way clutch is in a free state, Brake plate holder Is rotated forward in the one-way clutch, and the brake plate holder, the brake plate, and the brake washer are rotated together, so that the shaft is not applied with a braking force from the brake unit.
  • the one-way clutch In the forward rotation and the reverse rotation operation, the one-way clutch is locked, the brake plate holder is prevented from rotating while receiving the rotational force in the reverse rotation direction in the one-way clutch, and the brake washer is attached to the brake plate.
  • the shaft may be applied with a braking force from the brake unit by being rotated in the reverse rotation direction while being in contact.
  • the outer ring side of the one-way clutch is fixed to the coupling, and a brake plate holder is attached to the inner ring side as the interposed member, and the brake unit is prevented from rotating on the brake plate holder and the brake plate holder.
  • a brake plate disposed in a state of being arranged, and a brake washer fixed to the housing of the linear actuator and disposed in contact with the brake plate from the axial direction.
  • the one-way clutch is locked, the rotation of the coupling is transmitted to the brake plate holder and the brake plate, and the brake plate is in reverse contact with the brake washer.
  • the shaft By rotating in the rotation direction, the shaft may be given a braking force from the brake unit.
  • a screw nut adapter that is attached to the screw nut in a state of being prevented from rotating is further provided, the screw nut adapter is attached to the piston tube in a state of being prevented from being rotated, and is attached to the housing and accommodates the piston tube.
  • the piston tube may be moved in the axial direction together with the screw nut and the screw nut adapter as the shaft rotates.
  • the screw nut adapter includes a ring portion provided with a concave portion that fits a convex portion that protrudes from the outer periphery of the screw nut, and a claw portion that protrudes along the axial direction from the adapter ring, It is good also as a structure which has a protrusion formed in the said nail
  • the coupling and the one-way clutch are arranged in the diametrically inner side of the worm wheel, and the rotational force of the worm wheel is transmitted to the shaft through the coupling.
  • the strength of the worm wheel can be secured, and the axial length of the worm wheel can be reduced.
  • the length of the entire apparatus can be shortened as compared with the conventional actuator in which the respective parts and members are arranged in series in the axial direction.
  • the length of the coupling portion with the shaft can be made shorter than a conventional synthetic resin worm wheel. Therefore, the length of the entire actuator can be shortened without shortening the stroke of the piston, and the apparatus can be miniaturized while being able to exhibit the same function as a conventional actuator.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a use state of a linear actuator 1 according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing the entire structure of the linear actuator 1
  • FIG. 3 is a front view thereof
  • FIG. It is an expanded sectional view along the AA line.
  • the linear actuator 1 according to the present invention is a feed screw type actuator using an electric motor.
  • the linear actuator 1 is used as a drive source for raising and lowering a bed (back bottom 3) on the back of a medical / care bed 2 (hereinafter abbreviated as bed 2).
  • the linear actuator 1 is attached to the frame 4 of the bed 2 and is disposed under the bed.
  • the linear actuator 1 includes a main body housing 5, a motor unit 6, and a piston unit 7. As shown in FIG. 1, the linear actuator 1 is attached to the bed 2 with the main body housing 5 on the fixed side and the piston unit 7 on the free end side.
  • the main body housing 5 is attached to the frame 4 via a clevis 8.
  • the clevis 8 is rotatably attached to the frame 4 around an actuator support shaft 9 (hereinafter abbreviated as a support shaft 9).
  • a piston tube 10 is attached to the piston unit 7 so as to be able to appear and retract.
  • the piston tube 10 is connected to a link 11 for raising and lowering the back bottom 3.
  • the piston tube 10 is rotatably attached to the link 11 around the link connection shaft 12.
  • the bed 2 has the back bottom 3 lying horizontally when the piston tube 10 is contracted.
  • the back bottom 3 is in an upright state as shown in FIG.
  • the back tilt angle of the back bottom 3 changes according to the extension amount of the piston tube 10.
  • the back bottom 3 can be stopped and held at an arbitrary angle by appropriately controlling the linear actuator 1.
  • the user or caregiver of the bed can adjust the back bottom 3 to a desired angle by operating a switch (not shown).
  • a motor unit 6 as a power source is attached to the side surface of the main body housing 5.
  • a piston unit 7 is attached to the right side of the main body housing 5 in the figure.
  • a clevis 8 is attached to the left end side of the main body housing 5 in the drawing.
  • a shaft hole 13 is provided in the clevis 8.
  • the support shaft 9 is inserted into the shaft hole 13.
  • the main body housing 5 is rotatably attached to the frame 4 by the clevis 8 and the support shaft 9.
  • a shaft hole 14 is provided at the tip of the piston tube 10.
  • the link connection shaft 12 is inserted into the shaft hole 14.
  • the piston unit 7 is rotatably attached to the link 11 by the link connecting shaft 12.
  • the main body housing 5 is formed in a rectangular parallelepiped shape. As shown in FIG. 3, the main body housing 5 is vertically divided into two along the axial direction. The upper side of the main body housing 5 is a first case 15, and the lower side is a second case 16.
  • the main body housing 5 has a structure in which the first and second cases 15 and 16 are combined. Both the first and second cases 15 and 16 are made of synthetic resin. The first case 15 and the second case 16 are fastened by screws 18.
  • a metal frame ring 37 is attached to the cylindrical portions of the first and second cases 15 and 16. Since the frame ring 37 is attached, the first and second cases 15 and 16 are not separated.
  • the clevis 8 is attached to the clevis attachment portion 17 so as to be sandwiched between the first and second cases 15 and 16.
  • the clevis 8 has a flange portion 8a formed in a square shape. A flange portion 8 a is inserted and clamped in the clevis mounting portion 17. In the linear actuator 1, by changing the mounting direction of the flange portion 8a, the shaft hole 13 can be set in either the vertical direction or the horizontal direction, and the degree of freedom in mounting is high.
  • a piston unit housing portion 19 and a mechanism housing portion 20 are provided in the main body housing 5.
  • the piston unit housing part 19 the left end side of the piston unit 7 is housed and fixed.
  • the piston unit 7 includes a metal reinforcement pipe 22, a synthetic resin support pipe 23, and the piston tube 10.
  • a power transmission mechanism 21 for transmitting the rotational power from the motor unit 6 to the piston tube 10 is housed in the mechanism housing portion 20.
  • the power transmission mechanism 21 includes a worm wheel 41, a coupling 42, a clutch case 43, a one-way clutch 44 (hereinafter abbreviated as a clutch 44), and a brake unit 45.
  • the reinforcing pipe 22 of the piston unit 7 is formed in a cylindrical shape. One end of the reinforcing pipe 22 is supported and fixed so as to be sandwiched between the first and second cases 15 and 16.
  • a cylindrical support pipe 23 is inserted into the reinforcement pipe 22.
  • a synthetic resin plug 24 is attached to the tip of the support pipe 23.
  • a metal cap 25 is attached to the outside of the plug 24.
  • a piston tube 10 and a shaft 26 that are formed in a cylindrical shape are accommodated in the support pipe 23.
  • a bearing adapter 27 is attached to the left end portion of the shaft 26.
  • the shaft 26 is attached to the bearing 28 via a bearing adapter 27.
  • the bearing 28 is attached in the main body housing 5.
  • the shaft 26 is rotatably supported in the main body housing 5 by a bearing 28.
  • a washer 72 and a nut 73 are attached to the shaft 26 to prevent the bearing adapter 27 from coming off.
  • the male thread portion 26a is formed on the shaft 26.
  • a screw nut 29 is attached to the male screw portion 26a.
  • the length of the male thread portion 26a is the same as that of the conventional actuator. Therefore, the linear actuator 1 can exhibit the same function as the conventional one (standing up / down of the back bottom 3) as an actuator.
  • the screw nut 29 is screwed to the male thread portion 26a of the shaft 26 so as to be able to advance and retreat.
  • a screw nut adapter 30 (hereinafter abbreviated as “adapter 30”) made of synthetic resin is attached to the screw nut 29 in a state in which it is prevented from rotating.
  • a recess 31 a is formed on the inner periphery of the ring portion 31 of the adapter 30.
  • a convex portion 29 a is formed on the outer periphery of the screw nut 29.
  • a protrusion 32a protrudes radially inward.
  • a through hole 10 a is formed at the end of the piston tube 10.
  • the fitting groove 38 is formed at the base of the claw portion 32.
  • the fitting groove 38 is fitted with a protrusion 39 (not shown) formed on the inner periphery of the support pipe 23 and extending in the axial direction.
  • the adapter 30 is disposed so as to be movable in the axial direction in a state in which the adapter 30 is prevented from rotating in the support pipe 23 by the fitting of the fitting groove 38 and the protrusion 39.
  • the piston tube 10 and the screw nut 29 are connected by the adapter 30.
  • the screws do not protrude from the end face of the screw nut.
  • the distance between the screw nut 29 and the power transmission mechanism 21 (worm wheel 41 or the like) can be shortened, and the overall length of the apparatus can be shortened. Therefore, according to the linear actuator 1 of the present invention, the piston stroke can be maintained equivalent to that of the conventional device while the device is downsized.
  • a motor unit 6 with a built-in motor 34 is attached to the side surface of the main body housing 5.
  • a rotation shaft 35 of the motor 34 is inserted into the main body housing 5 and extends into the mechanism housing portion 20.
  • the rotating shaft 35 is supported in a two-sided state by two bearings (not shown) provided in the first case 15.
  • a worm 36 is formed on the outer periphery of the rotary shaft 35. The worm 36 meshes with the worm wheel 41 of the power transmission mechanism 21.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing the configuration of the power transmission mechanism 21.
  • the power transmission mechanism 21 includes the worm wheel 41, the coupling 42, the clutch case 43, the clutch 44, and the brake unit 45.
  • the rotational input from the worm 36 is transmitted from the worm wheel 41 to the shaft 26 via the coupling 42.
  • the piston tube 10 is pushed out and the back bottom 3 stands up.
  • the clutch 44 in the power transmission mechanism 21 is in a free state (OFF state).
  • the piston tube 10 moves forward without the braking action by the brake unit 45.
  • the worm wheel 41 is formed in a bottomed cylindrical shape. One end side of the worm wheel 41 is opened in a cup shape. A small gear 46 is formed on the other end side of the worm wheel 41. The small gear 46 is connected to a potentiometer (not shown) for detecting rotation through a reduction gear or the like (not shown).
  • the opening end side of the worm wheel 41 is a cylindrical hole-shaped coupling fitting portion 47. On the inner peripheral portion of the coupling fitting portion 47, a plurality of fitting recesses 48 are equally formed along the circumferential direction.
  • a coupling 42 made of metal (for example, an iron-based sintered alloy) is attached to the coupling fitting portion 47 in an inserted state.
  • a clutch case 43 and a clutch 44 are accommodated in the coupling 42.
  • the linear actuator 1 employs a structure in which the shape of the worm wheel 41 is cup-shaped and the clutch 44 and the like are accommodated therein. With this structure, the overall length of the apparatus can be reduced as compared with the conventional actuator shown in FIG. 10 in which the worm wheel 41 and the clutch 44 are arranged in series in the axial direction. Accordingly, as described above, the piston stroke can be ensured while downsizing the apparatus.
  • the coupling 42 is also formed in a bottomed cylindrical shape. On the outer periphery of the coupling 42, a plurality of fitting protrusions 49 are equally formed along the circumferential direction. When the coupling 42 is attached to the coupling fitting portion 47, the fitting convex portion 49 and the fitting concave portion 48 can be inserted and fitted along the axial direction. Will fit.
  • the coupling 42 is attached to the worm wheel 41 in a state in which the coupling 42 is prevented from rotating by the fitting of the convex portion 49 and the concave portion 48.
  • a boss 51 is formed on the inner peripheral side of the coupling 42 so as to protrude.
  • a shaft hole 52 is formed through the boss portion 51 in the axial direction.
  • a serration 53 is formed on the inner peripheral surface of the shaft hole 52.
  • serrations 54 are also formed on the outer periphery of the left end side of the shaft 26.
  • the coupling 42 is attached to the shaft 26 in a state where both the serrations 53 and 54 are engaged with each other. Due to the engagement of the serrations 53 and 54, the coupling 42 is attached to the shaft 26 while being prevented from rotating. As a result, the worm wheel 41 is integrated with the shaft 26 via the coupling 42.
  • a metal coupling 42 is built in between the worm wheel 41 and the shaft 26, and the rotational force of the worm wheel is transmitted to the shaft 26 via the coupling 42. For this reason, the strength of the worm wheel 41 can be secured by the coupling 42, and the thickness (axial length) of the worm wheel 41 can be reduced.
  • the worm wheel made of synthetic resin and the metal shaft are serrated and connected, it is necessary to take a long connecting portion in order to ensure the bonding strength.
  • the metal coupling 42 and the shaft 26 are both serrated and connected, the length of the connecting portion can be shortened as compared with the conventional one. Can be shortened. Therefore, in the linear actuator 1 of the present invention, the piston stroke can be secured while the apparatus is downsized.
  • the coupling 42 in the worm wheel 41, the inside of the tooth portion 41a of the worm wheel 41 is reinforced by the metal member. For this reason, the strength of the tooth portion 41a can be secured without increasing the outer diameter of the worm wheel 41, the worm wheel 41 can be reduced in diameter, and the thickness of the apparatus can be reduced. Since a linear actuator for a bed is usually disposed under the bed, it is required to reduce the thickness of the apparatus in accordance with the lowering of the bed. According to the linear actuator 1 of the present invention, it is possible to meet the demand associated with such a low bed.
  • the conventional actuator uses a worm wheel formed entirely of synthetic resin, reducing the axial length not only reduces the coupling strength with the shaft, but also causes the worm wheel to engage with the gear teeth. May be distorted and the meshing may become shallow. If the meshing is shallow, problems such as abnormal noise during operation and increased wear on the teeth occur.
  • the linear actuator 1 since the metal member is disposed on the inner side, the worm wheel is not easily distorted, and the meshing between the worm 36 and the worm wheel 41 is stabilized. Therefore, abnormal noise and abnormal wear during operation can be suppressed, and the feeling of use of the bed can be improved and the durability of the actuator can be improved.
  • a metal (for example, aluminum die-cast) clutch case 43 is inserted into the inner cylinder portion 55 of the coupling 42.
  • the clutch case 43 has a cylindrical shape with both ends opened.
  • a flange-shaped ring portion 56 is formed with an enlarged diameter.
  • a protruding portion 57 is formed to protrude outward in the radial direction. The protruding portion 57 is engaged with a locking portion (recessed portion) (not shown) provided in the first case 15, and the protruding portion 57 is disposed in a state of being prevented from rotating with respect to the first case 15.
  • the outer periphery (outer ring side) of the clutch 44 is press-fitted and fixed inside the clutch case 43.
  • a one-way clutch provided with a plurality of rollers (not shown) is used.
  • the clutch 44 transmits only rotation in one direction between the inner and outer rings to the other, and is set to be in a free state when the shaft 26 is rotating forward and to a locked state when the shaft 26 is rotating backward. Yes.
  • a cylindrical portion 62 of a brake plate holder 61 provided in the brake unit 45 is inserted on the inner peripheral side (inner ring side) of the clutch 44.
  • the cylindrical portion 62 is an interposition member disposed between the inner ring of the clutch and the shaft 26 together with the boss portion 51 of the coupling 42.
  • the clutch 44 is disposed on the shaft 26 via the boss portion 51 and the cylindrical portion 62.
  • the size of the clutch 44 can be changed by adjusting the diameters of the boss portion 51 and the cylindrical portion 62, and the clutch 44 can be selected according to a desired locking force.
  • the brake unit 45 includes a metal brake plate holder 61, a synthetic resin (for example, polyamide) brake plate 63, and metal brake washers 64a and 64b (two).
  • Serrations 66 are formed in the shaft holes 65a and 65b of the brake washers 64a and 64b.
  • the serration 66 meshes with the serration 54 of the shaft 26.
  • the brake washers 64a and 64b are attached to the shaft 26 while being prevented from rotating by the engagement of the serrations 66 and 54.
  • the brake washers 64a and 64b are arranged on both sides of the brake plate 63 in the axial direction so as to sandwich the brake plate 63.
  • the brake plate holder 61 has a cylindrical shape with both ends opened.
  • a flange portion 67 is formed on one end side of the brake plate holder 61.
  • On the flange portion 67 four convex portions 68 are provided so as to protrude equally along the axial direction.
  • Between the convex portions 68 is a holder concave portion 69.
  • Plate convex portions 70 (four pieces) formed on the outer periphery of the brake plate 63 are fitted into the holder concave portion 69.
  • the brake plate 63 and the brake plate holder 61 rotate together as a result of the fitting of the concave portion 69 and the convex portion 70.
  • Concave and convex press-contact portions 71 are formed on both end surfaces of the brake plate 63.
  • the pressure contact portion 71 is pressure contacted with the brake washers 64a and 64b in a slidable state. Grease is applied between the brake washers 64a and 64b and the pressure contact portion 71
  • the brake unit 45 is set so that the clutch 44 is in a free state when the shaft 26 rotates forward.
  • brake washers 64 a and 64 b rotate with the shaft 26.
  • the brake plate 63 is also rotated by the frictional force generated in the pressure contact portion 71.
  • the brake plate 63 and the brake plate holder 61 rotate together by fitting the plate convex portion 70 and the holder concave portion 69.
  • the brake unit 45 is set so that the clutch is free during the forward rotation of the shaft, the brake plate holder 61 is idled in the clutch 44.
  • the shaft 26 and the clutch 44 are not directly coupled, and a brake plate holder 61 is disposed inside the clutch 44.
  • a boss 51 of the coupling 42 is disposed inside the brake plate holder 61.
  • a shaft 26 is disposed inside the boss portion 51 of the coupling 42.
  • the larger the clutch diameter the greater the locking force. Therefore, when the clutch is directly attached to the shaft as in the conventional actuator, the clutch diameter may be reduced and the locking force may be insufficient.
  • the size of the clutch 44 can be adjusted regardless of the shaft diameter. Therefore, the clutch 44 can be selected in accordance with a desired locking force, the degree of freedom of design is increased, and the product reliability is also improved.
  • the linear actuator 1 when the operator presses the operation button to raise the back bottom 3, the motor 34 rotates forward.
  • the rotation of the motor 34 is transmitted from the worm 36 to the worm wheel 41 and the coupling 42, and the shaft 26 rotates in the forward direction.
  • the shaft 26 rotates forward, the screw nut 29 moves forward, and the piston tube 10 connected to the screw nut 29 is pushed out.
  • the clutch 44 is in a free state, so that only the shaft 26 rotates forward and no braking action by the brake unit 45 occurs.
  • the normal rotation of the shaft 26 is transmitted from the small gear 46 to a potentiometer for detecting rotation.
  • the potentiometer outputs a voltage value corresponding to the rotation angle of the shaft 26 and is transmitted to a controller (not shown) that controls the operation of the bed 2.
  • the controller detects a potentio voltage corresponding to the predetermined upper limit position, the controller automatically stops the motor 34.
  • the load (such as the weight of the user) of the back bottom 3 acts on the piston tube 10 and a force is applied to the screw nut 29 in a direction to retract it.
  • the force in the backward direction is a force that reversely rotates the shaft 26, and the shaft 26 is reversely rotated by the load of the back bottom 3.
  • the clutch 44 is locked, and a brake action is generated in the brake unit 45. That is, the brake washers 64 a and 64 b rotate with respect to the brake plate 63 while receiving a load, and a braking force is generated by the frictional force of the press contact portion 71. Thereby, the reverse rotation of the shaft 26 is prevented, and the back bottom 3 is stationary and held in a state where a load is received.
  • the bearing 28 is disposed between the nut 73 and the brake washer 64a. Further, by using the bearing adapter 27, a deep groove ball bearing having a large size capable of receiving the thrust load of the shaft 26 is used for the bearing 28. Therefore, in the linear actuator 1 of the present invention, the axial force applied to the shaft 26 can be received by the inner ring 28 a of the bearing 28. That is, in the linear actuator 1, the axial force applied to the shaft 26 is transferred from the step portion 26b of the shaft 26 to the coupling 42, the brake washer 64b, the brake plate 63, the brake washer 64a, and the inner ring 28a of the bearing 28. Communicated. As a result, in the linear actuator 1, the load receiving base plate used in the conventional actuator can be eliminated, and the overall length of the apparatus can be shortened by the thickness of the base plate.
  • the motor 34 rotates in the reverse direction.
  • the rotation of the motor 34 is transmitted in the same manner as described above, and the shaft 26 rotates in the reverse direction.
  • the screw nut 29 moves backward and the piston tube 10 is drawn.
  • the back bottom 3 is in a lying state as shown in FIG.
  • the reverse rotation of the shaft 26 is also transmitted from the small gear 46 to the rotation detecting potentiometer, and the position of the piston tube 10 is detected.
  • the controller detects a potentio voltage corresponding to a predetermined lower limit position or a potentio voltage corresponding to a predetermined upper limit position, the motor 34 is automatically stopped.
  • the linear actuator 1 has a structure in which the distance between the members (the length of the actuator structure) is shortened, and the overall length of the actuator can be shortened without shortening the piston stroke. Accordingly, as described above, the piston stroke can be ensured while downsizing the apparatus. In addition, since each functional component itself is not small, the component strength does not decrease and the thrust of the actuator does not decrease. Therefore, it is possible to ensure the same function as the conventional actuator while downsizing the apparatus. Further, as the apparatus is downsized, the degree of freedom of the layout for mounting on the bed is improved.
  • the linear actuator 81 is also a feed screw type actuator using an electric motor, and is attached to the frame 4 of the bed 2 so that the back bottom 3 of the bed 2 stands and falls. It is done.
  • the shaft 26 rotates in the forward direction
  • the piston tube 10 is pushed out and the back bottom 3 rises.
  • the piston tube 10 is pulled in and the back bottom 3 falls down.
  • the motor unit 6 and the piston unit 7 other than the power transmission mechanism 82 have the same configuration as the linear actuator 1 of the first embodiment. Accordingly, the same members and portions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of the linear actuator 81 according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the configuration of the power transmission mechanism 82 in the linear actuator 81
  • FIG. 9 is the assembly of the power transmission mechanism 82.
  • It is explanatory drawing which shows the structure of a sub-assembly state.
  • the clutch case 43 in the linear actuator 1 of the first embodiment is omitted, and the coupling 83 is rotatably supported by the bearing 84.
  • the power transmission mechanism 82 can be assembled in a sub-assembly state as shown in FIG.
  • the actuator In the linear actuator 81, the actuator can be completed by assembling the subassembly to the shaft 26. For this reason, the linear actuator 81 is easy to assemble, and the number of assembly steps of the product is reduced.
  • the worm wheel 85 of the linear actuator 81 is also formed in a bottomed cylindrical shape.
  • the worm wheel 85 is formed of a synthetic resin and meshes with the worm 36.
  • One end side of the worm wheel 41 is opened in a cup shape.
  • the inside of the worm wheel 41 is a coupling fitting portion 86.
  • a small gear 46 is formed on the other end side of the worm wheel 41.
  • a metal coupling 83 is inserted in the coupling fitting portion 86 in a state in which it is prevented from rotating.
  • a shaft hole 87 is provided in the coupling 83.
  • a serration 88 is formed in the shaft hole 87.
  • the serration 88 meshes with the serration 54 of the shaft 26. Due to the engagement of the serrations 88 and 54, the coupling 83 is attached to the shaft 26 while being prevented from rotating.
  • a cylindrical boss portion 92 projects from the one end side of the coupling 83 along the axial direction. The outer periphery of the boss portion 92 is fitted into the bearing 84.
  • the bearing 84 is fixed in the main body housing 5.
  • the coupling 83 and the worm wheel 85 are rotatably supported in the main body housing 5 by bearings 84.
  • the outer peripheral side of the clutch 44 is press-fitted and fixed inside the boss portion 92. Also in the second embodiment, the clutch 44 is set to be in a free state when the shaft 26 is rotating forward, and to be in a locked state when the shaft 26 is rotating in reverse.
  • a metal brake plate holder 91 is attached to the clutch 44.
  • the brake plate holder 91 includes a cylindrical boss portion 92 and a flange-shaped plate portion 93.
  • a boss portion 92 is inserted on the inner peripheral side of the clutch 44.
  • the brake plate holder 91 is an interposed member arranged between the clutch inner ring and the shaft 26.
  • the clutch 44 is disposed on the shaft 26 via the brake plate holder 91.
  • the size of the clutch 44 can be changed by adjusting the diameter of the boss portion 92, and the clutch 44 can be selected according to a desired locking force.
  • a brake plate 94 made of synthetic resin is attached to the plate portion 93.
  • the plate portion 93 is provided with a brake plate mounting hole 95.
  • the brake plate 94 is provided with a protrusion 96. By fitting the protrusion 96 into the brake plate mounting hole 95, the brake plate 94 is fixed in a state of being prevented from rotating around the brake plate holder 91.
  • the brake plate 94 is in contact with a metal brake washer 97.
  • the brake washer 97 is fixed in the main body housing 5.
  • the press contact portion 98 is press contacted with the brake washer 97 in a slidable contact state. Grease is applied between the brake washer 97 and the pressure contact portion 98.
  • the linear actuator grease is applied to the brake, screw nut, and worm wheel.
  • the grease applied to the brake and the grease applied to the screw nut are the same grease, but the grease applied to the brake and the grease applied to the worm wheel are different.
  • Grease is also enclosed in bearings and clutches.
  • the grease applied or sealed to each component is made of a material suitable for each. In other words, different grease is usually used at each place.
  • the linear actuator 81 has a structure in which an edge is cut between the bearing, the clutch, and the brake due to the intervention of members. Therefore, it is possible to prevent the grease from being mixed in various places and to improve the product reliability.
  • the motor 34 rotates forward.
  • the rotation of the motor 34 is transmitted from the worm 36 to the worm wheel 85 and the coupling 83, and the shaft 26 rotates in the forward direction.
  • the screw nut 29 moves forward, the piston tube 10 is pushed out, and the back bottom 3 is raised.
  • the clutch 44 is in a free state, and the rotation of the coupling 83 is not transmitted to the brake plate holder 91, and only the shaft 26 rotates forward. Therefore, the brake plate 94 is in a non-rotating state and does not slide against the brake washer 97, so that no braking action occurs.
  • the linear actuator 81 When the motor 34 is stopped, the linear actuator 81 is subjected to a force for rotating the shaft 26 in the reverse direction as described above.
  • the clutch 44 When the shaft 26 rotates in the reverse direction, the clutch 44 is locked, and the brake plate holder 91 and the brake plate 94 rotate.
  • the brake plate 94 rotates while being in pressure contact with the brake washer 97, and braking force is generated by the frictional force between the pressure contact portion 98 and the brake washer 97. Thereby, the reverse rotation of the shaft 26 is prevented, and the back bottom 3 is stationary and held in a state where a load is received. Since the linear actuator 81 uses the brake plate 94 and the brake washer 97 having a larger diameter than the linear actuator 1 of the first embodiment, a larger braking force than that of the first embodiment can be obtained. .
  • the motor 34 rotates in the reverse direction.
  • the shaft 26 rotates in the reverse direction due to the reverse rotation of the motor 34, the screw nut 29 retracts, the piston tube 10 is pulled in, and the back bottom 3 is in a lying state.
  • the clutch 44 is locked, and a braking force is generated between the brake plate 94 and the brake washer 97.
  • the shaft 26 rotates in reverse while receiving this braking force, the piston tube 10 is reduced, and the back bottom 3 is tilted. Also in this case, since the above-described braking force is applied to the shaft 26, an increase in speed due to the weight of the user is suppressed.
  • the bed 2 is not limited to a so-called push-up configuration in which the back bottom 3 stands by the extension of the piston tube 10 of the linear actuators 1 and 81, and the back bottom 3 stands by the shortening of the piston tube 10.
  • a so-called puller configuration may be used.
  • the linear actuators 1 and 81 are used for driving the back bottom 3 has been described in the above embodiment, the linear actuators 1 and 81 can also be used for driving the knee bottom. Further, the linear actuators 1 and 81 can be used for adjusting the height of the bed bottom.
  • the linear actuator of the present invention is used for the operating part of the medical / nursing bed.
  • the application target is not limited to the bed, and other medical devices, automobiles, and home appliances. It can be widely applied to various machines and devices having working parts such as products.

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Abstract

 リニアアクチュエータ1は、ウオーム36及びウオームホイール41を介してモータによって正逆回転されるシャフト26と、シャフト26に螺合装着されたスクリューナット29と、スクリューナット29に固定されシャフト26の回転に伴って進退するピストンチューブ10とを有する。ウオームホイール41の径方向内側には金属製のカップリング42が取り付けられる。カップリング42の径方向内側にはワンウエイクラッチ44が取り付けられる。ワンウエイクラッチ44には、ピストンチューブ10が伸びる正回転動作では制動力を付与せず、ピストンチューブ10が逆回転動作では制動力を付与するブレーキユニット45が接続されている。

Description

リニアアクチュエータ
 本発明は、直線的な駆動形態を有するリニアアクチュエータに関し、特に、電動モータを用いた送りねじ式のリニアアクチュエータに関する。
 医療・介護の分野では、患者や要介護者の寝食等の負担を軽減するため、ベッドの背ボトムや膝ボトムを傾斜・昇降可能に構成した電動式ベッドが広く使用されている。このような電動式ベッドでは、小型で大きな駆動力が得られることから、電動送りねじ式のリニアアクチュエータが用いられている。例えば、特許文献1には、ボールねじ機構を用いてピストンを伸縮させるリニアアクチュエータが記載されている。特許文献1のリニアアクチュエータでは、電動モータの回転をウオームとウオームホイールにて減速し、駆動シャフトに伝達する。駆動シャフトの回転は、ボールねじ機構によって直線運動に変換され、ピストンが伸縮する。特許文献1のリニアアクチュエータは、ベッドの背ボトムのリクライニングに使用され、ベッドのリンク機構に接続される。アクチュエータのピストンが伸びると、リンク機構が広がり、ベッドの背ボトムが起き上がって傾斜状態となる(図1(b)参照)。また、ピストンが縮むと、リンク機構が畳まれ、背ボトムが水平位置に倒されてベッドが平面状態となる(図1(a)参照)。
特開2007-187279号公報 特表2008-517570号公報 特開平7-174204号公報 特開2000-253618号公報 特表2011-509381号公報 特表2009-501503号公報
 一方、リニアアクチュエータには、小型・軽量化の要請が常に存在する。特に、電動式ベッドに用いられるリニアアクチュエータでは、利用者の利便性・安全性の観点からベッドの低床化が図られており、アクチュエータの小型化・薄型化が求められている。しかしながら、特許文献1のようなリニアアクチュエータでは、装置内に、ピストンに加わる荷重を受けるための部材や、部品間の干渉を避けるためのクリアランスが設けられているため、アクチュエータ全体を短くするのは容易ではない。
 例えば、図10のような従来のリニアアクチュエータ101では、ウオームホイール102とベアリング103との間にクリアランスを設けている。また、装置内には、モータOFF時におけるシャフト105の自由回転を抑えるブレーキプレート106が設けられている。ブレーキプレート106は、ハウジング107に固定したベースプレート108と当接している。ブレーキプレート106は、ベースプレート108との当接によりピストン荷重を受けている。さらに、ウオームホイール102とスクリューナット109の間には、スクリューナット取付用ネジ110の頭とウオームホイール102側の部材との干渉を避けるため、クリアランス111が設けられている。
 ところが、各部材やクリアランスにはそれぞれ機能的な意義があり、それらを簡単には廃止することはできない。従って、アクチュエータ全体の長さを短くするには、アクチュエータのストローク(ピストンの移動距離)を短くする、という方向を選択せざるを得なくなる。しかしながら、前述のように、アクチュエータはベッドのリンク機構に接続されており、ピストンのストロークが短くなると、リンク機構が広がりきらなくなる。このため、ベッドが完全に起き上がらず、アクチュエータとしての機能を十分に果たせない、という問題が生じる。
 本発明のリニアアクチュエータは、雄ねじ部を有するシャフトと、該シャフトにモータの回転を減速して伝達するウオーム及びウオームホイールと、前記雄ねじ部に螺合して前記シャフトの正逆回転によって進退するスクリューナットと、該スクリューナットに固定されてハウジングに対して進退するピストンチューブと、を備えてなるリニアアクチュエータであって、前記リニアアクチュエータは、前記シャフトに固定され、前記ウオームホイールの径方向内側に該ウオームホイールに対し回り止めされた状態で配置されるカップリングと、前記カップリングの径方向内側に配置され、内外輪間にて一方の一方向の回転のみを他方に伝達するワンウエイクラッチと、前記ワンウエイクラッチに接続され、前記ピストンチューブが伸びる前記シャフトの正回転動作では前記シャフトの回転に対し制動力を付与せず、前記ピストンチューブが縮む前記シャフトの逆回転動作では前記シャフトの回転に対し制動力を付与するブレーキユニットと、を有することを特徴とする。
 本発明にあっては、ウオームホイールの径方向内側にカップリングやワンウエイクラッチを内蔵配置し、カップリングを介して、ウオームホイールの回転力をシャフトに伝達する。シャフトが正回転するとピストンチューブが押し出され、このとき、ワンウエイクラッチはフリー状態となっており、ピストンチューブは、ブレーキユニットによるブレーキ作用を伴うことなく前進する。一方、シャフトが逆回転するとピストンチューブが引き込まれ、この場合は、正回転時と異なり、ワンウエイクラッチがロック状態となり、ピストンチューブは、ブレーキ作用を伴いつつ後退する。
 前記リニアアクチュエータにおいて、前記ワンウエイクラッチの内輪と前記シャフトとの間に介在部材を設け、前記ワンウエイクラッチを前記介在部材を介して前記シャフト上に配置しても良い。これにより、シャフト径に関係なく、所望のロック力に合わせてクラッチを選択でき、設計の自由度が増大し、製品信頼性が向上する。
 また、前記リニアアクチュエータに、前記カップリングの径方向内側に配置され、前記リニアアクチュエータのハウジングに回り止めされた状態で固定されると共に、その径方向内側に前記ワンウエイクラッチの外輪側が固定されるクラッチケースを設けると共に、前記介在部材として、前記ワンウエイクラッチの内輪側に固定されたブレーキプレートホルダを設け、前記ブレーキユニットを、前記ブレーキプレートホルダと、前記ブレーキプレートホルダに回り止めされた状態で配置されるブレーキプレートと、前記シャフトに固定され、前記ブレーキプレートに軸方向から接触する形で配置されるブレーキワッシャと、を備えた構成とし、前記正回転動作では、前記ワンウエイクラッチがフリー状態となり、前記ブレーキプレートホルダが前記ワンウエイクラッチ内にて正回転すると共に、前記ブレーキプレートホルダと前記ブレーキプレート及び前記ブレーキワッシャが一体となって回転することにより、前記シャフトは、前記ブレーキユニットから制動力を付与されることなく正回転し、前記逆回転動作では、前記ワンウエイクラッチがロック状態となり、前記ブレーキプレートホルダが前記ワンウエイクラッチ内にて逆回転方向の回転力を受けつつ回り止めされ、前記ブレーキワッシャが前記ブレーキプレートに接触しつつ逆回転方向に回転されることにより、前記シャフトは、前記ブレーキユニットから制動力を付与されるようにしても良い。
 また、前記ワンウエイクラッチの外輪側を前記カップリングに固定すると共に、その内輪側に、前記介在部材としてブレーキプレートホルダを取り付け、前記ブレーキユニットを、前記ブレーキプレートホルダと、前記ブレーキプレートホルダに回り止めされた状態で配置されるブレーキプレートと、前記リニアアクチュエータのハウジングに固定され、前記ブレーキプレートに軸方向から接触する形で配置されるブレーキワッシャと、を備えた構成とし、前記正回転動作では、前記ワンウエイクラッチがフリー状態となり、前記カップリングの回転が前記ブレーキプレートホルダに伝わらず、前記ブレーキプレートホルダが回転せず前記シャフトのみが正回転することにより、前記シャフトは、前記ブレーキユニットから制動力を付与されることなく正回転し、前記逆回転動作では、前記ワンウエイクラッチがロック状態となり、前記カップリングの回転が前記ブレーキプレートホルダ及び前記ブレーキプレートに伝わり、前記ブレーキプレートが前記ブレーキワッシャに接触しつつ逆回転方向に回転されることにより、前記シャフトは、前記ブレーキユニットから制動力を付与されるようにしても良い。
 一方、前記スクリューナットに回り止めされた状態で取り付けられるスクリューナットアダプタをさらに設け、該スクリューナットアダプタを前記ピストンチューブに回り止めした状態で取り付けると共に、前記ハウジングに取り付けられ前記ピストンチューブが収容される支持パイプに回り止めし、前記ピストンチューブが、前記シャフトの回転に伴い、前記スクリューナット及び前記スクリューナットアダプタと共に軸方向に移動するようにしても良い。この場合、前記スクリューナットアダプタは、前記スクリューナットの外周に突設された凸部と嵌合する凹部を備えたリング部と、前記アダプタリングから軸方向に沿って突設された爪部と、前記爪部に形成され、前記ピストンチューブに形成された貫通孔と嵌合する突起、とを有する構成としても良い。
 本発明のリニアアクチュエータによれば、ウオームホイールの径方向内側にカップリングやワンウエイクラッチを内蔵配置し、カップリングを介して、ウオームホイールの回転力をシャフトに伝達するようにしたので、カップリングによってウオームホイールの強度を確保でき、ウオームホイールの軸方向長を小さくできる。また、各部品・部材を軸方向に直列配置した従来のアクチュエータに比して、装置全体の長さを短縮できる。さらに、例えば、カップリングを金属製とすることにより、シャフトとの結合部の長さを従来の合成樹脂製ウオームホイールよりも短くできる。従って、ピストンのストロークを短くすることなくアクチュエータ全体の長さを短くでき、従来のアクチュエータと同様の機能を発揮可能でありながら、装置の小型化が可能となる。
本発明の実施の形態1であるリニアアクチュエータ1の使用状態を示す説明図である。 図1のリニアアクチュエータの全体構造を示す平面図である。 図1のリニアアクチュエータの正面図である。 図2のA-A線に沿った拡大断面図である。 スクリューナットアダプタにて、スクリューナットとピストンチューブを固定する構成を示す説明図である。 動力伝達機構の構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態2であるリニアアクチュエータの要部断面図である。 図7のリニアアクチュエータにおける動力伝達機構の構成を示す分解斜視図である。 動力伝達機構を組み付けたサブアッセンブリ状態の構成示す説明図である。 従来のリニアアクチュエータの構成を示す説明図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。当該実施の形態の目的は、アクチュエータとしての機能を維持しつつ(ピストンストロークを短くせず)、アクチュエータの全体の長さを短くし、装置を小型化することにある。
実施の形態1
 図1は本発明の実施の形態1であるリニアアクチュエータ1の使用状態を示す説明図、図2はリニアアクチュエータ1の全体構造を示す平面図、図3は同正面図、図4は図2のA-A線に沿った拡大断面図である。本発明によるリニアアクチュエータ1は、電動モータを用いた送りねじ式のアクチュエータである。リニアアクチュエータ1は、医療・介護用ベッド2(以下、ベッド2と略記する)の背部の寝床(背ボトム3)を起立・倒伏させるための駆動源として使用される。リニアアクチュエータ1は、ベッド2のフレーム4に取り付けられ、ベッド下に配置される。
 図2に示すように、リニアアクチュエータ1は、本体ハウジング5と、モータユニット6、及び、ピストンユニット7を備えている。リニアアクチュエータ1は、図1に示すように、本体ハウジング5が固定側、ピストンユニット7が自由端側となった状態でベッド2に取り付けられる。本体ハウジング5は、クレビス8を介してフレーム4に取り付けられる。クレビス8は、アクチュエータ支持軸9(以下、支持軸9と略記する)を中心として、フレーム4に対し回転自在に取り付けられている。ピストンユニット7には、ピストンチューブ10が出没自在に取り付けられている。ピストンチューブ10は、背ボトム3を起立・倒伏させるためのリンク11に接続されている。ピストンチューブ10は、リンク接続軸12を中心として、リンク11に対し回転自在に取り付けられている。
 図1(a)に示すように、ベッド2は、ピストンチューブ10が縮んだ状態では、背ボトム3が水平に倒伏されている。一方、ピストンチューブ10が伸びると、背ボトム3は、図1(b)に示すように、背ボトム3は起立した状態となる。背ボトム3は、ピストンチューブ10の伸長量に応じて起立傾斜角度が変化する。リニアアクチュエータ1を適宜制御することにより、背ボトム3は任意の角度にて停止・保持可能となっている。ベッドの使用者や介護者は、図示しないスイッチを操作することにより、背ボトム3を所望の角度に調整できる。
 図2,3に示すように、本体ハウジング5の側面には、動力源であるモータユニット6が取り付けられている。本体ハウジング5の図中右端側には、ピストンユニット7が取り付けられている。本体ハウジング5の図中左端側には、クレビス8が取り付けられている。クレビス8には、軸孔13が設けられている。軸孔13には、支持軸9が挿入される。クレビス8と支持軸9により、本体ハウジング5は、フレーム4に回転自在に取り付けられる。ピストンチューブ10の先端部には、軸孔14が設けられている。軸孔14には、リンク接続軸12が挿入される。リンク接続軸12により、ピストンユニット7は、リンク11に対し回転自在に取り付けられる。
 本体ハウジング5は直方体状に形成されている。図3に示すように、本体ハウジング5は、軸方向に沿って上下に二分割されている。本体ハウジング5の上側は第1ケース15、下側は第2ケース16となっている。本体ハウジング5は、第1及び第2ケース15,16を組み合わせた構造となっている。第1及び第2ケース15,16は共に合成樹脂にて形成されている。第1ケース15と第2ケース16は、ねじ18によって締結されている。第1及び第2ケース15,16の円筒部には、金属製のフレームリング37が装着されている。フレームリング37が装着されているため、第1及び第2ケース15,16が分離することがない。クレビス8は、第1及び第2ケース15,16に挟み込まれる形でクレビス取付部17に取り付けられている。クレビス8は、正方形状に形成されたフランジ部8aを有している。クレビス取付部17には、フランジ部8aが挿入・挟持される。リニアアクチュエータ1では、フランジ部8aの取付方向を変えることにより、軸孔13を垂直方向・水平方向の何れにも設定でき、取付自由度が高くなっている。
 図4に示すように、本体ハウジング5内には、ピストンユニット収容部19と機構収容部20が設けられている。ピストンユニット収容部19内には、ピストンユニット7の左端側が収容・固定されている。ピストンユニット7は、金属製の補強パイプ22と、合成樹脂製の支持パイプ23、及び、ピストンチューブ10を有している。機構収容部20には、モータユニット6からの回転動力をピストンチューブ10に伝達するための動力伝達機構21が収容されている。動力伝達機構21は、ウオームホイール41と、カップリング42、クラッチケース43、ワンウエイクラッチ44(以下、クラッチ44と略記する)、及び、ブレーキユニット45を備えている。
 ピストンユニット7の補強パイプ22は円筒状に形成されている。補強パイプ22の一端側は、第1及び第2ケース15,16の間に挟み込まれる形で支持・固定されている。補強パイプ22内には、円筒形の支持パイプ23が挿入されている。支持パイプ23の先端部には、合成樹脂製のプラグ24が装着されている。プラグ24の外側には、金属製のキャップ25が取り付けられている。支持パイプ23内には、円筒状に形成されたピストンチューブ10とシャフト26が収容されている。シャフト26の左端部には、ベアリングアダプタ27が取り付けられている。シャフト26は、ベアリングアダプタ27を介して、ベアリング28に取り付けられる。ベアリング28は、本体ハウジング5内に取り付けられている。シャフト26は、ベアリング28によって、本体ハウジング5内に回転自在に支持される。シャフト26には、ベアリングアダプタ27の抜け止めとして、ワッシャ72及びナット73が取り付けられている。
 シャフト26には雄ねじ部26aが形成されている。雄ねじ部26aにはスクリューナット29が取り付けられている。雄ねじ部26aの長さは、従来のアクチュエータと同様の長さになっている。従って、リニアアクチュエータ1は、アクチュエータとしては、従来と同様の機能(背ボトム3の起立・倒伏)を発揮し得る。スクリューナット29の内側には、雄ねじ部26aと螺合する雌ねじ部33が形成されている。スクリューナット29は、シャフト26の雄ねじ部26aに、進退自在に螺合装着される。
 図5に示すように、スクリューナット29には、合成樹脂製のスクリューナットアダプタ30(以下、アダプタ30と略記する)が回り止めされた状態で取り付けられている。アダプタ30のリング部31内周には、凹部31aが形成されている。これに対し、スクリューナット29の外周には凸部29aが形成されている。凸部29aを凹部31aに嵌合させることにより、スクリューナット29の図中左端部にアダプタ30が回り止め固定される。アダプタ30には、爪部32が軸方向に突出形成されている。爪部32の先端には、突起32aが径方向内側に向けて突設されている。これに対し、ピストンチューブ10の端部には貫通孔10aが形成されている。貫通孔10aに突起32aを嵌合させることにより、スクリューナット29は、アダプタ30を介して、ピストンチューブ10に回り止めされた状態で接続される。爪部32の基部には、嵌合溝38が形成されている。嵌合溝38は、支持パイプ23の内周に形成され軸方向に延びる図示しない突条部39と嵌合している。嵌合溝38と突条部39の嵌合により、アダプタ30は、支持パイプ23内に回り止めされた状態で、軸方向に移動自在に配置される。
 このように、本発明のリニアアクチュエータ1では、アダプタ30によってピストンチューブ10とスクリューナット29を連結している。このため、従来のアクチュエータのようなネジとピンを用いた締結構造と異なり、スクリューナットの端面からネジ等が飛び出ない。この結果、スクリューナット29と動力伝達機構21(ウオームホイール41等)との間の距離を短くでき、装置全体の長さを短縮できる。従って、本発明によるリニアアクチュエータ1によれば、装置を小型化しつつ、ピストンストロークを従来装置と同等に維持できる。
 シャフト26の回転に伴って、スクリューナット29とピストンチューブ10は一体となって軸方向に移動する。ここでは、ピストンチューブ10が伸びる(前進する)方向にシャフト26が回転する場合を「正回転」と称する。また、ピストンチューブ10が縮む(後退する)方向に回転する場合を「逆回転」と称する。従って、シャフト26が正回転方向に回転するとピストンチューブ10が伸長し、シャフト26が逆回転方向に回転するとピストンチューブ10が縮小する。
 本体ハウジング5の側面には、モータ34が内蔵されたモータユニット6が取り付けられている。モータ34の回転軸35は、本体ハウジング5の内部に挿入されており、機構収容部20内に延びている。回転軸35は、第1ケース15に設けられた2つのベアリング(図示せず)によって両持ち状態で支持されている。回転軸35の外周にはウオーム36が形成されている。ウオーム36は、動力伝達機構21のウオームホイール41に噛合している。
 図6は、動力伝達機構21の構成を示す分解斜視図である。前述のように、動力伝達機構21は、ウオームホイール41と、カップリング42、クラッチケース43、クラッチ44、及び、ブレーキユニット45とから構成されている。動力伝達機構21では、ウオーム36からの回転入力は、ウオームホイール41からカップリング42を介してシャフト26に伝達される。シャフト26が正回転するとピストンチューブ10が押し出され、背ボトム3が起立する。このとき、動力伝達機構21内のクラッチ44はフリー状態(OFF状態)となっている。その結果、ピストンチューブ10は、ブレーキユニット45によるブレーキ作用を伴うことなく前進する。
 一方、シャフト26が逆回転するとピストンチューブ10が引き込まれ、背ボトム3が倒伏する。逆回転の場合は、正回転時と異なり、クラッチ44はロック状態(ON状態)となる。すなわち、シャフト26の回転がブレーキユニット45内の部材に伝達され、ブレーキ作用が生じる。その結果、ピストンチューブ10は、ブレーキ作用を伴いつつ後退する。このブレーキ作用により、背ボトム3を水平側に倒す際(ピストン短縮時)、背ボトム3の自重や使用者の体重(以下、使用者の体重等と略記する)によって動きが増速してしまうのを防止できる。また、モータ34をOFFし、背ボトム3を傾斜状態で停止させたとき、使用者の体重等によって、背ボトム3が倒れてしまうことも防止できる。
 図6に示すように、ウオームホイール41は有底円筒形状に形成されている。ウオームホイール41の一端側は、カップ状に開口している。ウオームホイール41の他端側には、小ギヤ46が形成されている。小ギヤ46は、図示しないリダクションギヤ等を介して、回転検出用のポテンショセンサ(図示せず)に接続されている。ウオームホイール41の開口端側は、円筒孔状のカップリング嵌合部47となっている。カップリング嵌合部47の内周部には、嵌合凹部48が周方向に沿って複数個等分に形成されている。カップリング嵌合部47には、金属製(例えば、鉄系焼結合金)のカップリング42が挿入状態で取り付けられる。カップリング42内には、クラッチケース43とクラッチ44が収容されている。
 リニアアクチュエータ1では、ウオームホイール41の形状をカップ状とし、その内部にクラッチ44等を収容した構造を採用している。この構造により、ウオームホイール41とクラッチ44を軸方向に直列配置した図10のような従来のアクチュエータに比して、装置全体の長さを短縮できる。従って、前述同様、装置を小型化しつつ、ピストンストロークを確保できる。
 カップリング42もまた有底円筒形状に形成されている。カップリング42の外周部には、嵌合凸部49が周方向に沿って複数個等分に形成されている。嵌合凸部49と嵌合凹部48は、軸方向に沿って挿入嵌合可能となっている、カップリング嵌合部47にカップリング42を取り付けると、嵌合凸部49と嵌合凹部48が嵌合する。凸部49と凹部48の嵌合により、カップリング42は回り止めされた状態で、ウオームホイール41に装着される。
 カップリング42の内周側には、ボス部51が突出形成されている。ボス部51には、シャフト孔52が軸方向に貫通形成されている。シャフト孔52の内周面には、セレーション53が形成されている。図4に示すように、シャフト26の左端側外周にもセレーション54が形成されている。カップリング42は、両セレーション53,54が噛合した状態でシャフト26に取り付けられる。セレーション53,54の噛合により、カップリング42は、シャフト26に回り止めされた状態で取り付けられる。その結果、ウオームホイール41は、カップリング42を介してシャフト26と一体化される。
 本発明のリニアアクチュエータ1では、ウオームホイール41とシャフト26との間に金属製のカップリング42を内蔵配置し、カップリング42を介して、ウオームホイールの回転力をシャフト26に伝達する。このため、カップリング42によってウオームホイール41の強度を確保でき、ウオームホイール41の厚さ(軸方向長)を薄くできる。従来のアクチュエータでは、合成樹脂製のウオームホイールと、金属製のシャフトをセレーション結合しているため、結合強度を確保すべく、結合部を長く取る必要がある。これに対し、本発明のリニアアクチュエータ1では、共に金属製のカップリング42とシャフト26をセレーション結合するため、従来に比して結合部の長さを短くでき、その結果、装置全体の長さを短縮できる。従って、本発明のリニアアクチュエータ1では、装置を小型化しつつ、ピストンストロークも確保できる。
 また、ウオームホイール41内にカップリング42を配することにより、ウオームホイール41の歯部41aの内側が金属部材によって補強される。このため、ウオームホイール41の外径を大きくしなくとも歯部41aの強度を確保でき、ウオームホイール41の小径化が可能となり、装置の厚みを小さくできる。ベッド用のリニアアクチュエータは、通常、ベッド下に配置されるため、ベッドの低床化に応じて装置の薄型化も求められている。本発明のリニアアクチュエータ1によれば、このようなベッドの低床化に伴う要求にも応えることが可能となる。
 さらに、従来のアクチュエータでは、全体が合成樹脂にて形成されたウオームホイールを使用しているため、軸方向長を小さくすると、シャフトとの結合強度が落ちるのみならず、ギヤ歯の噛み合いによってウオームホイールが歪み、噛み合いが浅くなってしまうおそれがある。噛み合いが浅くなると、動作時に異音が生じたり、歯部の摩耗が大きくなったりするなどの問題が生じる。この点、リニアアクチュエータ1では、内側に金属部材が配されているため、ウオームホイールが歪みにくく、ウオーム36とウオームホイール41との間の噛み合いも安定する。従って、動作時の異音や異常摩耗が抑えられ、ベッドの使用感向上や、アクチュエータの耐久性向上が可能となる。
 カップリング42の内筒部55には、金属製(例えば、アルミダイカスト製)のクラッチケース43が挿入されている。クラッチケース43は、両端が開口した円筒形状となっている。クラッチケース43の一端側には、フランジ状のリング部56が拡径形成されている。リング部56の外周には、突起部57が径方向外側に向かって突出形成されている。突起部57は、第1ケース15に設けられた図示しない係止部(凹部)と係合しており、突起部57は、第1ケース15に対して回り止めされた状態で配置される。クラッチケース43の内側には、クラッチ44の外周(外輪側)が圧入固定されている。クラッチ44には、複数本のローラ(図示せず)を備えたワンウエイクラッチが使用される。クラッチ44は、内外輪間にて一方向の回転のみ他方に伝達し、シャフト26が正回転している場合はフリー状態、シャフト26が逆回転している場合はロック状態となるよう設定されている。
 クラッチ44の内周側(内輪側)には、ブレーキユニット45に設けられたブレーキプレートホルダ61の円筒部62が挿入されている。円筒部62は、カップリング42のボス部51と共に、クラッチ内輪とシャフト26との間に配された介在部材となっている。クラッチ44は、ボス部51と円筒部62を介してシャフト26上に配置される。リニアアクチュエータ1では、ボス部51や円筒部62の径を調整することにより、クラッチ44のサイズを変更でき、所望のロック力に応じてクラッチ44を選択可能である。
 ブレーキユニット45は、金属製のブレーキプレートホルダ61と、合成樹脂製(例えば、ポリアミド)のブレーキプレート63、金属製のブレーキワッシャ64a,64b(2枚)とから構成されている。ブレーキワッシャ64a,64bの軸孔65a,65bには、セレーション66が形成されている。セレーション66は、シャフト26のセレーション54に噛合する。セレーション66,54の噛合により、ブレーキワッシャ64a,64bは、シャフト26に回り止めされた状態で取り付けられる。ブレーキワッシャ64a,64bは、ブレーキプレート63の軸方向両側に、ブレーキプレート63を挟むように配置される。
 ブレーキプレートホルダ61は、両端が開口した円筒形状となっている。ブレーキプレートホルダ61の一端側には、フランジ部67が形成されている。フランジ部67には、軸方向沿って4個の凸部68が等分に突設されている。凸部68の間はホルダ凹部69となっている。ホルダ凹部69には、ブレーキプレート63の外周に形成されたプレート凸部70(4個)が嵌合する。凹部69と凸部70の嵌合により、ブレーキプレート63とブレーキプレートホルダ61は一体となって回転する。ブレーキプレート63の両端面には、凹凸形状の圧接部71が形成されている。圧接部71は、ブレーキワッシャ64a,64bと摺接可能な状態で圧接される。ブレーキワッシャ64a,64bと圧接部71との間には、異種材摺接による異音防止も兼ね、グリスが塗布される。
 ブレーキユニット45では、シャフト26が正回転するとき、クラッチ44がフリー状態となるように設定されている。ブレーキユニット45では、シャフト26と共にブレーキワッシャ64a,64bが回転する。ブレーキワッシャ64a,64bが回転すると、圧接部71に生じる摩擦力により、ブレーキプレート63も連れ回りする。ブレーキプレート63とブレーキプレートホルダ61は、プレート凸部70とホルダ凹部69の嵌合により一体となって回転する。この際、ブレーキユニット45は、シャフト正回転時にクラッチがフリーとなる設定のため、ブレーキプレートホルダ61は、クラッチ44内にて空転状態となる。すなわち、ブレーキプレートホルダ61の回転はクラッチケース43側には伝わらず、ブレーキユニット45全体がクラッチケース43内にて空転する。従って、シャフト26が正回転するときは、ブレーキプレートホルダ61とブレーキプレート63が正回転し、それと共にブレーキワッシャ64a,64bやベアリング内輪28aも正回転するため、ブレーキユニット45にはブレーキ作用は生じない。
 これに対し、シャフト26が逆回転すると、クラッチ44がロック状態となる。すなわち、ブレーキプレートホルダ61の回転がクラッチケース43側に伝わり、クラッチケース43が回転しようとする。ところが、前述のように、クラッチケース43は回り止めされた状態で第1ケース15内に配置されているため、クラッチケース43自体は回転しない。つまり、シャフト26の回転に対し、クラッチ44を介して回転力が伝わるクラッチケース43が非回転状態となる。このため、摩擦力によって結合しているブレーキプレート63とブレーキワッシャ64a,64bの間にすべりが生じ、圧接部71の摩擦力によって回転抵抗力が生じる。すなわち、シャフト26が逆回転するときは、ブレーキプレートホルダ61とブレーキプレート63が非回転状態となる一方、ブレーキワッシャ64a,64bやベアリング内輪28aは逆回転する。従って、逆回転時には、圧接部71の摩擦力により、ブレーキユニット45にブレーキ作用(制動力)が生じる。
 なお、リニアアクチュエータ1では、シャフト26とクラッチ44は直接結合しておらず、クラッチ44の内側には、ブレーキプレートホルダ61が配されている。ブレーキプレートホルダ61の内側には、カップリング42のボス部51が配されている。カップリング42のボス部51の内側には、シャフト26が配されている。一般に、ワンウエイクラッチでは、クラッチ径が大きいほどロック力が大きい。よって、従来のアクチュエータのように、クラッチをシャフトに直接取り付けると、クラッチ径が小さくなり、ロック力が不足するおそれがある。これに対し、本発明によるリニアアクチュエータ1では、シャフト26とクラッチ44の間に他の介在部材が存在しているため、シャフト径に関係なく、クラッチ44のサイズを調整できる。従って、所望のロック力に合わせてクラッチ44を選択でき、設計の自由度が増大すると共に、製品信頼性も向上する。
 次に、本発明によるリニアアクチュエータ1の動作について説明する。リニアアクチュエータ1では、操作者が背ボトム3を起立させるべく操作ボタンを押すと、モータ34が正回転する。モータ34の回転は、ウオーム36から、ウオームホイール41、カップリング42と伝わり、シャフト26が正方向に回転する。シャフト26が正回転すると、スクリューナット29が前進し、スクリューナット29に連結されたピストンチューブ10が押し出されて行く。ピストンチューブ10の前進に伴い、背ボトム3は、図1(b)に示すように起立状態となる。なお、正回転時には、クラッチ44がフリー状態となるため、シャフト26のみが正回転し、ブレーキユニット45によるブレーキ作用は生じない。
 また、シャフト26の正回転は、小ギヤ46から回転検出用のポテンショセンサに伝達される。ポテンショセンサは、シャフト26の回転角度に応じた電圧値を出力し、当該ベッド2の動作を制御するコントローラ(図示せず)に送信される。コントローラは、所定の上限位置に対応するポテンショ電圧を検出すると、モータ34を自動的に停止させる。
 モータ34が停止すると、背ボトム3の荷重(使用者の体重等)がピストンチューブ10に作用し、スクリューナット29にもそれを後退させる方向の力が加わる。この後退方向の力は、シャフト26を逆回転させる力であり、シャフト26は、背ボトム3の荷重によって逆回転される。一方、シャフト26が逆回転すると、クラッチ44がロック状態となり、ブレーキユニット45にブレーキ作用が生じる。すなわち、ブレーキプレート63に対し、ブレーキワッシャ64a,64bが荷重を受けたまま回転し、圧接部71の摩擦力によって制動力が生じる。これにより、シャフト26の逆回転が阻止され、背ボトム3は、荷重を受けた状態にて静止・保持される。
 ここで、リニアアクチュエータ1では、図4,5に示すように、ベアリング28をナット73とブレーキワッシャ64aの間に配置している。また、ベアリングアダプタ27を使用することにより、ベアリング28には、シャフト26のスラスト荷重をも受け得るような大きめのサイズの深溝玉軸受が使用されている。従って、本発明のリニアアクチュエータ1においては、シャフト26に加わる軸方向の力をベアリング28の内輪28aにて受けることができる。つまり、リニアアクチュエータ1では、シャフト26に加わる軸方向の力は、シャフト26の段部26bから、カップリング42、ブレーキワッシャ64b、ブレーキプレート63、ブレーキワッシャ64a、そして、ベアリング28の内輪28aへと伝達される。この結果、リニアアクチュエータ1では、従来のアクチュエータで使用されていた荷重受け用のベースプレートを廃することができ、このベースプレートの厚みの分だけ、装置全体の長さを短縮できる。
 また、構造上、シャフト26と共に回転するのはベアリング28の内輪28aであり、外輪28bは回転しない。従って、第1ケース15とベアリング外輪28bが摺動することによって生じる異音の発生も防止できる。従来のアクチュエータでは、ベアリング外輪の回転に伴う異音発生を防止するため、ベアリング外輪と本体ハウジングの間にグリスを塗布していた。しかしながら、本案のアクチュエータでは、ベアリング28の外輪28bが回転しないため、ベアリング外輪28bと本体ハウジング5の間にグリスを塗布する必要がなく、異音発生も抑えられる。
 一方、操作者が背ボトム3を倒伏させるべく操作ボタンを押すと、モータ34が逆回転する。モータ34の回転は前述同様に伝わり、シャフト26は逆回転する。シャフト26が逆回転すると、スクリューナット29が後退し、ピストンチューブ10が引き込まれて行く。ピストンチューブ10の後退に伴い、背ボトム3は、図1(a)に示すように倒伏状態となる。シャフト26の逆回転もまた、小ギヤ46から回転検出用のポテンショセンサに伝達され、ピストンチューブ10の位置を検出する。コントローラが、所定の下限位置に対応するポテンショ電圧、又は、所定の上限位置に対応するポテンショ電圧を検出すると、モータ34を自動的に停止させる。
 逆回転動作の際は、クラッチ44がロック状態となり、シャフト26の回転はクラッチケース43側に伝達される。前述のように、逆回転動作のときブレーキユニット45では、圧接部71に滑りが生じ、その摩擦力によって制動力が発生する。但し、この制動力は、モータ34によるシャフト26の駆動力よりも小さく設定されている。シャフト26は、ブレーキユニット45による制動力を受けつつ逆回転する。そして、ピストンチューブ10の縮小と共に、背ボトム3が倒されて行く。背ボトム3を倒伏する際、シャフト26には前述の制動力が働くため、使用者の体重等によって倒伏動作が増速してしまうのを防止でき、操作の安全性も確保される。
 このように、リニアアクチュエータ1は、各部材間の距離(アクチュエータの構造部の長さ)を短くする構造となっており、ピストンストロークを短くすることなく、アクチュエータ全体の長さを短くできる。従って、前述同様、装置を小型化しつつ、ピストンストロークを確保できる。また、各機能部品自体は小さくなっていないことから、部品強度も低下せず、アクチュエータの推力の低下もない。従って、装置を小型化しつつ、従来のアクチュエータと同様の機能を確保できる。さらに、装置の小型化に伴い、ベッドへの取り付けレイアウトの自由度も向上する。
実施の形態2
 次に、本発明の実施の形態2であるリニアアクチュエータ81について説明する。リニアアクチュエータ81もまた、実施の形態1のリニアアクチュエータ1と同様に電動モータを用いた送りねじ式のアクチュエータであり、ベッド2の背ボトム3を起立・倒伏させるべく、ベッド2のフレーム4に取り付けられる。シャフト26が正回転すると、ピストンチューブ10が押し出され背ボトム3が起立し、シャフト26が逆回転すると、ピストンチューブ10が引き込まれて背ボトム3が倒伏する。なお、リニアアクチュエータ81では、動力伝達機構82以外のモータユニット6やピストンユニット7は実施の形態1のリニアアクチュエータ1と同様の構成となっている。従って、実施の形態1と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。
 図7は本発明の実施の形態2であるリニアアクチュエータ81の要部断面図、図8はリニアアクチュエータ81における動力伝達機構82の構成を示す分解斜視図、図9は動力伝達機構82を組み付けたサブアッセンブリ状態の構成示す説明図である。リニアアクチュエータ81では、実施の形態1のリニアアクチュエータ1におけるクラッチケース43が省かれており、カップリング83がベアリング84によって回転自在に支持されている。動力伝達機構82は、図9のようなサブアッセンブリ状態に組み付けることができる。リニアアクチュエータ81では、このサブアッセンブリをシャフト26に組み付けることにより、アクチュエータを完成できる。このため、リニアアクチュエータ81は組み付けが容易であり、製品の組み立て工数が削減される。
 図7,8に示すように、リニアアクチュエータ81のウオームホイール85も有底円筒形状に形成されている。ウオームホイール85は合成樹脂にて形成されており、ウオーム36と噛合している。ウオームホイール41の一端側はカップ状に開口している。ウオームホイール41の内部は、カップリング嵌合部86となっている。ウオームホイール41の他端側には、小ギヤ46が形成されている。カップリング嵌合部86には、金属製のカップリング83が回り止めされた状態で挿入されている。
 カップリング83には軸孔87が設けられている。軸孔87にはセレーション88が形成されている。セレーション88は、シャフト26のセレーション54に噛合する。セレーション88,54の噛合により、カップリング83は、シャフト26に回り止めされた状態で取り付けられる。カップリング83の一端側には、円筒状のボス部92が軸方向に沿って突設されている。ボス部92の外周は、ベアリング84内に嵌挿されている。ベアリング84は、本体ハウジング5内に固定されている。カップリング83とウオームホイール85は、ベアリング84によって、本体ハウジング5内に回転自在に支持される。ボス部92の内部には、クラッチ44の外周側が圧入固定されている。実施の形態2の場合も、クラッチ44は、シャフト26が正回転している場合はフリー状態、シャフト26が逆回転している場合はロック状態となるよう設定されている。
 クラッチ44には、金属製のブレーキプレートホルダ91が取り付けられている。ブレーキプレートホルダ91は、円筒状のボス部92と、フランジ状のプレート部93とから構成されている。クラッチ44の内周側には、ボス部92が挿入される。ブレーキプレートホルダ91は、クラッチ内輪とシャフト26との間に配された介在部材となっている。クラッチ44は、ブレーキプレートホルダ91を介してシャフト26上に配置される。リニアアクチュエータ81では、ボス部92の径を調整することにより、クラッチ44のサイズを変更でき、所望のロック力に応じてクラッチ44を選択可能である。
 プレート部93には、合成樹脂製のブレーキプレート94が取り付けられている。プレート部93には、ブレーキプレート取付孔95が設けられている。これに対し、ブレーキプレート94には突起96が設けられている。突起96をブレーキプレート取付孔95に嵌合させることにより、ブレーキプレート94は、ブレーキプレートホルダ91に回り止めされた状態で固定される。
 ブレーキプレート94は、金属製のブレーキワッシャ97と当接している。ブレーキワッシャ97は、本体ハウジング5内に固定されている。ブレーキプレート94の端面には、凹凸形状の圧接部98が形成されている。圧接部98は、ブレーキワッシャ97と摺接可能な状態で圧接される。ブレーキワッシャ97と圧接部98との間にはグリスが塗布される。
 なお、リニアアクチュエータでは、ブレーキ、スクリューナット、ウオームホイールにそれぞれグリスが塗布されている。ブレーキに塗布されるグリスと、スクリューナットに塗布されるグリスは、同一のグリスであるが、ブレーキに塗布されるグリスと、ウオームホイールに塗布されるグリスとは、異なっている。ベアリングや、クラッチにも、グリスが封入されている。各部品に塗布又は封入されるグリスは、それぞれに合った材質のものが使用される。すなわち、通常、各所には異なるグリスが用いられることになる。ところが、従来のアクチュエータでは、各所の縁が切れていないため、これらのグリスがシャフトなどを介して混ざってしまい、グリスの性能低下を招くおそれがあった。これに対し、リニアアクチュエータ81では、ベアリングとクラッチ、ブレーキの間は、部材の介在により縁が切れた構造となっている。従って、各所のグリスが混ざってしまうのを抑えることができ、製品信頼性の向上が可能となる。
 リニアアクチュエータ81もまた、操作者が背ボトム3を起立させるべく操作ボタンを押すと、モータ34が正回転する。モータ34の回転は、ウオーム36から、ウオームホイール85、カップリング83と伝わり、シャフト26が正方向に回転する。シャフト26が正回転すると、スクリューナット29が前進し、ピストンチューブ10が押し出され、背ボトム3が起立状態となる。正回転時は、クラッチ44がフリー状態となり、カップリング83の回転はブレーキプレートホルダ91に伝わらず、シャフト26のみが正回転する。従って、ブレーキプレート94は非回転状態となり、ブレーキワッシャ97とは摺接せずブレーキ作用は生じない。
 モータ34が停止すると、リニアアクチュエータ81には、前述同様、シャフト26を逆回転させる力が働く。シャフト26が逆回転すると、クラッチ44がロック状態となり、ブレーキプレートホルダ91とブレーキプレート94が回転する。ブレーキプレート94は、ブレーキワッシャ97と圧接された状態で回転し、圧接部98とブレーキワッシャ97の間の摩擦力によって制動力が生じる。これにより、シャフト26の逆回転が阻止され、背ボトム3は、荷重を受けた状態にて静止・保持される。なお、リニアアクチュエータ81では、実施の形態1のリニアアクチュエータ1よりも大径のブレーキプレート94とブレーキワッシャ97を使用しているので、実施の形態1の場合よりも大きな制動力を得ることができる。
 一方、操作者が背ボトム3を倒伏させるべく操作ボタンを押すと、モータ34が逆回転する。モータ34の逆回転によりシャフト26が逆回転すると、スクリューナット29が後退し、ピストンチューブ10が引き込まれ、背ボトム3は倒伏状態となる。逆回転動作の際、クラッチ44はロック状態となり、ブレーキプレート94とブレーキワッシャ97との間で制動力が発生する。シャフト26は、この制動力を受けつつ逆回転し、ピストンチューブ10が縮小し背ボトム3が倒される。この場合も、シャフト26には前述の制動力が働くため、使用者の体重等による増速が抑えられる。
 本発明は前記実施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変更可能であることは言うまでもない。
 例えば、ベッド2は、リニアアクチュエータ1,81のピストンチューブ10の伸長によって背ボトム3が起立するような、いわゆる押し勝手の構成には限られず、ピストンチューブ10の短縮によって背ボトム3が起立するようないわゆる引き勝手の構成のものでも良い。さらに、前述の実施の形態では、リニアアクチュエータ1,81を背ボトム3の駆動に使用した場合について説明したが、リニアアクチュエータ1,81を膝ボトムの駆動に使用することも可能である。また、リニアアクチュエータ1,81を、ベッドボトムの高さを調整するために使用することも可能である。
 前述の実施の形態では、本発明のリニアアクチュエータを医療・介護用ベッドの動作部に使用した例を示したが、その適用対象はベッドには限定されず、他の医療用機器や自動車、家電製品等、作動部位を有する各種機械・装置に広く適用可能である。
 1  リニアアクチュエータ    2  医療・介護用ベッド
 3  背ボトム          4  フレーム
 5  本体ハウジング       6  モータユニット
 7  ピストンユニット      8  クレビス
 8a  フランジ部        9  アクチュエータ支持軸
10  ピストンチューブ     10a 貫通孔
11  リンク          12  リンク接続軸
13  軸孔           14  軸孔
15  第1ケース        16  第2ケース
17  クレビス取付部      18  ねじ
19  ピストンユニット収容部  20  機構収容部
21  動力伝達機構       22  補強パイプ
23  支持パイプ        24  プラグ
25  キャップ         26  シャフト
26a 雄ねじ部         26b 段部
27  ベアリングアダプタ    28  ベアリング
28a 内輪           28b 外輪
29  スクリューナット     29a 凸部
30  スクリューナットアダプタ 31  リング部
31a 凹部           32  爪部
32a 突起           33  雌ねじ部
34  モータ          35  回転軸
36  ウオーム         37  フレームリング
38  嵌合溝          39  突条部
41  ウオームホイール     41a 歯部
42  カップリング       43  クラッチケース
44  ワンウエイクラッチ    45  ブレーキユニット
46  小ギヤ          47  カップリング嵌合部
48  嵌合凹部         49  嵌合凸部
51  ボス部          52  シャフト孔
53  セレーション       54  セレーション
55  内筒部          56  リング部
57  突起部          61  ブレーキプレートホルダ
62  ボス部          63  ブレーキプレート
64a,64b ブレーキワッシャ  65a,65b 軸孔
66  セレーション       67  フランジ部
68  凸部           69  ホルダ凹部
70  プレート凸部       71  圧接部
72  ワッシャ         73  ナット
81  リニアアクチュエータ   82  動力伝達機構
83  カップリング       84  ベアリング
85  ウオームホイール     86  カップリング嵌合部
87  軸孔           88  セレーション
91  ブレーキプレートホルダ  92  ボス部
93  プレート部        94  ブレーキプレート
95  ブレーキプレート取付孔  96  突起
97  ブレーキワッシャ     98  圧接部
101 リニアアクチュエータ  102  ウオームホイール
103 ベアリング       104  フレーム壁
105 シャフト        106  ブレーキプレート
107 ハウジング       108  ベースプレート
109 スクリューナット    110  スクリューナット取付用ネジ
111 クリアランス

Claims (6)

  1.  雄ねじ部を有するシャフトと、該シャフトにモータの回転を減速して伝達するウオーム及びウオームホイールと、前記雄ねじ部に螺合して前記シャフトの正逆回転によって進退するスクリューナットと、該スクリューナットに固定されてハウジングに対して進退するピストンチューブと、を備えてなるリニアアクチュエータであって、
     前記リニアアクチュエータは、
     前記シャフトに固定され、前記ウオームホイールの径方向内側に該ウオームホイールに対し回り止めされた状態で配置されるカップリングと、
     前記カップリングの径方向内側に配置され、内外輪間にて一方の一方向の回転のみを他方に伝達するワンウエイクラッチと、
     前記ワンウエイクラッチに接続され、前記ピストンチューブが伸びる前記シャフトの正回転動作では前記シャフトの回転に対し制動力を付与せず、前記ピストンチューブが縮む前記シャフトの逆回転動作では前記シャフトの回転に対し制動力を付与するブレーキユニットと、を有することを特徴とするリニアアクチュエータ。
  2.  請求項1記載のリニアアクチュエータにおいて、
     前記ワンウエイクラッチの内輪と前記シャフトとの間に介在部材を設け、前記ワンウエイクラッチを前記介在部材を介して前記シャフト上に配置したことを特徴とするリニアアクチュエータ。
  3.  請求項2記載のリニアアクチュエータにおいて、
     前記リニアアクチュエータはさらに、
     前記カップリングの径方向内側に配置され、前記リニアアクチュエータのハウジングに回り止めされた状態で固定されると共に、その径方向内側に前記ワンウエイクラッチの外輪側が固定されるクラッチケースを備えると共に、
     前記介在部材として、前記ワンウエイクラッチの内輪側に固定されたブレーキプレートホルダを備え、
     前記ブレーキユニットは、
     前記ブレーキプレートホルダと、
     前記ブレーキプレートホルダに回り止めされた状態で配置されるブレーキプレートと、
     前記シャフトに固定され、前記ブレーキプレートに軸方向から接触する形で配置されるブレーキワッシャと、を備え、
     前記正回転動作では、前記ワンウエイクラッチがフリー状態となり、前記ブレーキプレートホルダが前記ワンウエイクラッチ内にて正回転すると共に、前記ブレーキプレートホルダと前記ブレーキプレート及び前記ブレーキワッシャが一体となって回転することにより、前記シャフトは、前記ブレーキユニットから制動力を付与されることなく正回転し、
     前記逆回転動作では、前記ワンウエイクラッチがロック状態となり、前記ブレーキプレートホルダが前記ワンウエイクラッチ内にて逆回転方向の回転力を受けつつ回り止めされ、前記ブレーキワッシャが前記ブレーキプレートに接触しつつ逆回転方向に回転されることにより、前記シャフトは、前記ブレーキユニットから制動力を付与されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
  4.  請求項2記載のリニアアクチュエータにおいて、
     前記ワンウエイクラッチは、その外輪側が前記カップリングに固定されると共に、その内輪側には、前記介在部材としてブレーキプレートホルダが取り付けられ、
     前記ブレーキユニットは、
     前記ブレーキプレートホルダと、
     前記ブレーキプレートホルダに回り止めされた状態で配置されるブレーキプレートと、
     前記リニアアクチュエータのハウジングに固定され、前記ブレーキプレートに軸方向から接触する形で配置されるブレーキワッシャと、を備え、
     前記正回転動作では、前記ワンウエイクラッチがフリー状態となり、前記カップリングの回転が前記ブレーキプレートホルダに伝わらず、前記ブレーキプレートホルダが回転せず前記シャフトのみが正回転することにより、前記シャフトは、前記ブレーキユニットから制動力を付与されることなく正回転し、
     前記逆回転動作では、前記ワンウエイクラッチがロック状態となり、前記カップリングの回転が前記ブレーキプレートホルダ及び前記ブレーキプレートに伝わり、前記ブレーキプレートが前記ブレーキワッシャに接触しつつ逆回転方向に回転されることにより、前記シャフトは、前記ブレーキユニットから制動力を付与されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
  5.  請求項1~4の何れか1項に記載のリニアアクチュエータにおいて、
     該リニアアクチュエータはさらに、前記スクリューナットに回り止めされた状態で取り付けられるスクリューナットアダプタを有し、
     該スクリューナットアダプタは、前記ピストンチューブに回り止めされた状態で取り付けられると共に、前記ハウジングに取り付けられ前記ピストンチューブが収容される支持パイプに回り止めされ、
     前記ピストンチューブは、前記シャフトの回転に伴い、前記スクリューナット及び前記スクリューナットアダプタと共に軸方向に移動することを特徴とするリニアアクチュエータ。
  6.  請求項5記載のリニアアクチュエータにおいて、
     前記スクリューナットアダプタは、
     前記スクリューナットの外周に突設された凸部と嵌合する凹部を備えたリング部と、
     前記アダプタリングから軸方向に沿って突設された爪部と、
     前記爪部に形成され、前記ピストンチューブに形成された貫通孔と嵌合する突起、とを有することを特徴とするリニアアクチュエータ。
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