(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可逆モータ（６）と、
前記モータに連動連結された伝達部（７，１３）と、
前記伝達部に連動連結された可動調整要素（１２）と、
円筒部材（９，１０）と、
前記円筒部材に設けられたコイルバネ（１１）と、
を備えたアクチュエータであって、
前記コイルバネは、前記調整要素（１２）の一方向の動きに対して制動力をかけるべく前記円筒部材の周囲を締付けるような方向に巻きつけられており、
前記コイルバネ（１１）はその一端部を回転要素（１３）に連結されているため、その回転に連動して、回転不能な前記円筒部材（９，１０）の周囲を前記コイルバネ（１１）が回転することを特徴とする、アクチュエータ。
【請求項２】
前記円筒部材（９，１０）はその全体あるいは一部が金属製であることを特徴とする、請求項１のアクチュエータ。
【請求項３】
前記円筒部材（９、１０）は金属製の芯（９）を設けており、この芯の周囲を覆っているプラスチック製被覆物（１０）は、少なくとも前記コイルバネ（１１）が設けられている部位において、回転不能に取り付けられていることを特徴とする、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記円筒部材（９、１０）は金属製であり、その軸線上に延長するプラスチック製のストリップには、前記コイルバネ（１１）が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記円筒部材（９，１０）は、前記モータ（６）の前部に取り付けられたブラケット（８）の一部を形成していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記伝達部（７、１３）は、ウォーム（７）とウォーム歯車（１３）を含むウォーム駆動機構を備えており、前記コイルバネ（１１）はその一端部において、共に回転すべく前記ウォーム歯車（１３）に連結されていることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記コイルバネ（１１）は、その半径方向に外側に曲げられた端部において、前記ウォーム歯車（１３）に連結されていることを特徴とする、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記コイルバネ（１１）は、その軸方向に曲げられた端部において、前記ウォーム歯車（１３）の孔に連結されていることを特徴とする、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記コイルバネ（１１）は、熱伝導性金属製のシールドにその外部を覆われており、前記コイルバネ（１１）の熱を逃がすことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記コイルバネ（１１）は金属製であり、ワイヤが周囲を囲んで円形あるいは楕円形形成していることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可逆モータと、前記モータに連動連結された伝達部と、前記伝達部に連動連結された可動調整要素と、円筒部と、前記円筒部に設けられたコイルバネとを備えたアクチュエータであって、前記コイルバネは、前記調整要素の一方向の動きに対して制動力をかけるべく前記円筒部の周囲を締付けるような方向に巻きつけられており、前記制動力は前記モータの力で振りきることができるように構成されていることを特徴とする、アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
Linak A/Sのヨーロッパ特許公開第０６６２５７３号（下記特許文献１）のリニアアクチュエータにおいて、可逆電気モータは伝達部を介してスピンドルを駆動させ、そのスピンドルにナットが取り付けられている。このナットに管状の調整要素が取り付けられており、スピンドルの回転方向に従って、軸方向に伸長した位置と後退した位置との間を移動させられる。このアクチュエータは、モータが止まったときに調整要素を所望の位置に止めるための自己ロック機能を必要とする。適切な自己ロック機能を提供するべく、ヨーロッパ特許公開第０６６２５７３号ではコイルバネを使用しており、その一端部を伝達部の回転要素の周囲に取り付けて制動力を働かせることによって、アクチュエータを自己ロックする。コイルバネは、調整要素の内側方向に制動力を働かせて、回転要素とコイルバネとの間に発生する摩擦によってコイルバネが回転要素を締付けるようにしたり、あるいは調整要素の外側方向に開いて、回転要素の周囲をコイルバネが締付ける力を緩めるように構成されている。１９９５年にこの構成が公開されて以来、ヨーロッパ特許公開第０６６２５７３号に示すようなシングルアクチュエータのみでなく、Niko  Gesellschaft fur Antriebstechnik mbHのドイツ特許公開第３８４２０７８号（下記特許文献２）およびOkin Gesellschaft fur Antriebstechnik mbH＆Co. KGのヨーロッパ特許公開第１０１４８３４号（下記特許文献３）に示すようなダブルアクチュエータにも使用され、また、Ｌｉｎａｋ  Ａ／Ｓの国際特許公開第ＷＯ  ０２／３９８４８号（下記特許文献４）に示すように、高さ調節可能なテーブル用の昇降支柱を含む昇降支柱として構成されたアクチュエータにも使用される。その後、競合企業であるOkin Gesellschaft fur Antriebstechnik mbHによって、ドイツ実用新案第２９６０６３６７号（下記特許文献５）で引用されている。
【特許文献１】ヨーロッパ特許公開第０６６２５７３号
【特許文献２】ドイツ特許公開第３８４２０７８号
【特許文献３】ヨーロッパ特許公開第１０１４８３４号
【特許文献４】国際特許公開第ＷＯ  ０２／３９８４８号
【特許文献５】ドイツ実用新案第２９６０６３６７号
【発明の開示】
【０００３】
本発明において、コイルバネはその一端部を回転要素に連結されているため、コイルバネが固定されている円筒部の周囲を回転する。コイルバネがその巻き方向と反対の方向に回転するようにアクチュエータが駆動しているとき、コイルバネは開いて、アクチュエータの動きに対向する力を全く働かせないか、些細な力しか働かせない。一方、コイルバネがその巻き方向と同じ方向に回転するようにアクチュエータが駆動しているとき、コイルバネは円筒部の周囲を締付けて制動力を働かせる。このようにして、非自己ロック式のアクチュエータは自己ロック式となり、自己ロック式アクチュエータにおいてはその制動力がかなり向上する。非自己ロック式のアクチュエータにおいてその制動力は調整可能であり、所定の負荷で自己ロックあるいは非自己ロックに切り替えられ、制動力が働いている間はその動きを調整できる。制動力は、材料選定、材質、潤滑剤、気温、バネの中空部の形状、バネの巻き数、付勢力すなわちバネが円筒部を締付ける力など、様々な要因に影響される。
【０００４】
コイルバネが摩擦による制動力を働かせると、かなりの熱が発生し、制動力に対して悪影響を及ぼすばかりでなく、周囲の構成要素に損傷を与えるおそれがある。この点において、本発明が有する従来技術より有利な構成では、熱が円筒部を介して、通常はハウジングなどの固定要素に直ぐに伝わる。また、この要素あるいは関連する部位が金属製であれば、冷却効果はさらに大きい。制動力に対向するために、コイルバネはプラスチック塗料の上に取り付けられることが望ましい。このため、例えば塗料を成形したり、回転不能なスリーブを取り付けたり、リブを嵌めこんだりする方法で、金属製の円筒部にプラスチック塗料を施す。
【０００５】
本発明は、軸方式のアクチュエータに連結して使用することを想定しているが、国際特許公開第ＷＯ  ０１／１７４０１号に記載の回転式アクチュエータに連結して使用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細に説明する。
【０００７】
以下の説明は、１本の中実軸あるいは１対の中実軸と中空軸によって駆動される２〜３個の入れ子式の要素を備えた高さ調節可能なテーブル用の昇降支柱として使用されるアクチュエータについて行う。図面には、本発明を理解するのに必要な部分のみを示す。
【０００８】
図示されているように、アクチュエータはカバー２と底部３とを備えたハウジング１を含み、底部にはベアリングブロック５用の開口４が形成されている。ハウジングは直流式可逆モータ６を収容しており、モータシャフトの延長部にはウォーム７が形成されている。モータ６の前部には、円筒部９を備えた金属製ブラケット８が取り付けられており、この円筒部にはプラスチック製軸受１０が設けられ、回転不能にスプライン結合されている。プラスチック製軸受１０が内側に入るようにコイルバネ１１が設けられており、このバネの中空部はブラスチック製軸受１０の外径よりも少し小さいため、付勢力を及ぼしている。円筒部９には、ウォーム７と係合するウォーム歯車１３用の支軸１２が固着されている。ウォーム歯車の一端部には中空状の円筒部１４が設けられており、ベアリングブロック５内に玉受軸２０と共に取り付けられているスピンドル１９の端部１８を回転不能に受容する。ウォーム歯車の他端部はブラケット１７に収容されており、コイルバネ１１の半径方向に突出した端部１６を回転方向について連結している。また、完全を期すために、ウォーム７の端部はブラケット８のスライドベアリング１５によって規制できるようにしている。
【０００９】
図２は高さ調節可能なテーブルの斜視図であり、透明に示されているその天板は、昇降支柱２１を両端に備えた下枠によって保持されている。昇降支柱は、テーブルの所望の調節可能範囲に合わせて、１〜２個の伸縮可能な要素を備えている。昇降支柱の最下部はテーブルの脚に取り付けられ、ハウジングを備えた最上部は天板の下に取り付けられる。
【００１０】
モータを始動すると、ウォーム７が時計回りに回転すると共に、ウォーム歯車１３が時計回りに回転し、ひいては、スピンドル１９も時計回りに回転する。スピンドルは内筒（図示せず）に固定されたスピンドルナット（図示せず）を送り出し、当該内筒を延出させて天板を持ち上げる。この動作中に、コイルバネ１１は端部１６とブラケット１７との連結を介して、ウォーム歯車１３と共に時計回りに回転する。コイルバネがプラスチック製軸受１０の周囲を回転すると、コイルバネとプラスチック製軸受の間の摩擦によってコイルバネは拡張し、プラスチック製軸受に対する締付けが緩む。この拡張によって、コイルバネとプラスチック製軸受の間の摩擦は小さくなるため、無視できる程度のものである。テーブルが所望の高さに達してモータが止められると、天板とその上の物体の荷重によって内筒が下向きに押される。スピンドル１９はスピンドルナットに対して今度は下向きにねじ込まれて、反時計回りに回転する。このためウォーム歯車１３も反時計回りに回転し、ウォーム歯車に連結されているコイルバネ１１も回転する。コイルバネを反時計回りに回転させることで、バネが収縮してプラスチック製軸受１０の周囲を締付け、下向きの動きが止められる。従って、天板は所望の高さにとどまる。天板を下げるときには、ウォーム７が反時計回りに回転する方向にモータを始動させる。これに伴ってウォーム歯車１３が反時計回りに回転し、バネの端部１６とブラケット１７との連結を介してプラスチック製軸受１０の周囲のコイルバネ１６を回転させる。このようにして、コイルバネのプラスチック製軸受に対する制動力をモータによって振り切り、その際に、無視できない摩擦熱が発生する。この摩擦熱は金属製ブラケット８に円筒部９を介して伝達されるため、コイルバネ１１と比較的薄いプラスチック製軸受１０の熱が逃がされる。熱を消散させる理由は主に、プラスチック製軸受１０が溶けないようにするためと、バネ/軸受の潤滑油を失わないようにするためである。
【００１１】
コイルバネの制動力は、モータの電源を切ったときにその位置を保つために昇降支柱を確実に自己ロックできること、昇降支柱を退避させるときに最低限のモータ力でこの制動力を振り切れること、さらには、昇降支柱を伸長するときにモータの動きにコイルバネが逆らわないようにすることとの微妙なバランスを保たなければならない。
【００１２】
本発明は、圧縮荷重によって駆動される、すなわち伸長したときに圧縮荷重に対抗するリニアアクチュエータとして説明したが、張力によって駆動される、すなわち伸縮したときに荷重を引っ張るものでもよい。回転式アクチュエータにおいても同様である。
【００１３】
上記したように、コイルバネはウォーム歯車に連結されている。ウォームギアはアクチュエータにおいて伝達性に優れており、コンパクトで、騒音が少なく、廉価であるなど、この構成には多くの利点がある。他の実施例としては、ウォーム歯車を貫通したスピンドルの端部が、バネの円筒部として構成された部分に配置されたベアリングに受容されてもよい。ウォームを支持するウォーム歯車と同様のウォーム歯車をアクチュエータにもう一つ設けて、このウォーム歯車にバネを連結させてもよい。
【００１４】
ここでの制動力あるいは制動効果とは、バネが自己ロック能力に寄与する付勢力又はモーメントを及ぼすことを指す。従って、運転手が車のブレーキを踏んだときにかかるような実際の制動力のようにバネが働くわけではない。むしろ、車が止まっているときに働いて、車が動き出したときに解除されるサイドブレーキのようなものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、アクチュエータのモータ部を示す展開図である。
【図２】図２は、高さ調節可能なテーブルの斜視図である。
【符号の説明】
【００１６】
１      ハウジング
２      カバー
３      底部
４      開口
５      ベアリングブロック
６      直流式可逆モータ
７      ウォーム
８      ブラケット
９      円筒部
１０    軸受
１１    コイルバネ
１２    支軸
１３    ウォーム歯車
１４    円筒部
１５    スライドベアリング
１６    端部
１７    ブラケット
１８    端部
１９    スピンドル
２０    玉軸受
２１    昇降支柱
【図１】
0004464828.tif 000002
【図２】
0004464828.tif 000003