(57)【要約】【課題】長いストロークが得られ大荷重に耐えるリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】下側取付板１１と上側取付板２１とを対向させて水平に配置し、下側取付板１１と上側取付板２１に下側ねじ軸１６と上側ねじ軸２６を垂直に配設し、下側取付板１１と上側取付板２１に下側回転軸５１と上側回転軸６１を回転自在に支承し、下側回転軸５１と上側回転軸６１に下側ねじ軸１６と上側ねじ軸２６に螺合した下側ナット５５と上側ナット６６を固定し、下側回転軸５１と上側回転軸６１をウオーム歯車減速装置で正逆回転駆動する。下側取付板１１と上側取付板２１とが下側ねじ軸１６と上側ねじ軸２６に螺合した下側ナット５５と上側ナット６６によって同時に昇降されるので、長いストロークが得られるとともに、大荷重に耐えることができる。したがって、医療・介護用ベッドに好適なリニアアクチュエータを提供できる。【選択図】図３
2007092879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反対向きに移動自在な一対の移動体と、この一対の移動体にそれぞれ回転自在に支承された一対の回転軸と、この両回転軸を回転させる一つの駆動装置と、前記両回転軸の回転によって前記両移動体を互いに反対向きに移動させる一対の送りねじ軸装置と、を備えていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータに関し、特に、電動送りねじ式リニアアクチュエータに係り、例えば、医療・介護用ベッドの寝床を上下させたり、背部や膝部の寝床を傾斜させたりするのに利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療・介護用ベッドにおいては患者の寝食の負担を軽減するために、電動送りねじ式リニアアクチュエータによってベッドの寝床を上下させたり、背部や膝部の寝床を傾斜させたりすることが実施されている。
医療・介護用ベッドにおいては、高さが低い方がベッドから下り易く、また、ベッドから落下した際に負傷する危惧がない。他面、高さが高い方が診察や介護等を施し易い。
したがって、医療・介護用ベッドに使用されるリニアアクチュエータは、ストロークが長い方が有利である。
【０００３】
ストロークを長くした従来のリニアアクチュエータとしては、同じリニアガイドウェイに沿ってそれぞれラックを有する一対のブロックが設けられているとともに、両ブロックのラックはリニアガイドウェイの中間部に軸支された同一のピニオンギアに噛合されており、両ブロックがピニオンギアの回転によって互いに反対向きに直線運動することにより、全体としてのストロークが長くなるように構成されているもの、がある。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−６９３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記したリニアアクチュエータにおいては、ストロークは長くなるが、最短長さと最長長さとの比が思ったより大きくできないという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、短い取り付け長さにもかかわらず、長いストロークを創出することができるリニアアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るリニアアクチュエータは、互いに反対向きに移動自在な一対の移動体と、この一対の移動体にそれぞれ回転自在に支承された一対の回転軸と、この両回転軸を回転させる一つの駆動装置と、前記両回転軸の回転によって前記両移動体を互いに反対向きに移動させる一対の送りねじ軸装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
前記した手段によれば、一対の移動体が送りねじ軸装置によって互いに反対向きに移動されるように構成されているために、長いストロークを創出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
図１に示されているように、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０は、医療・介護用ベッド（以下、ベッドという。）の寝床を水平に昇降させるためのものとして構成されている。
すなわち、図１に示されているように、リニアアクチュエータ１０は互いに反対向きに移動自在な一対の移動体としての下側取付板１１と上側取付板２１とを備えており、図１に示されているように、リニアアクチュエータ１０の固定端側である下側取付板１１がベッド１のフレーム２に固定され、リニアアクチュエータ１０の自由端側である上側取付板２１が寝床（以下、寝床という。）３に連結されている。
図１（ａ）に示されているように、リニアアクチュエータ１０が短縮した状態で、寝床３は下限位置に水平に下降されており、図１（ｂ）に示されているように、リニアアクチュエータ１０が伸長すると、寝床３は水平に上昇されるようになっている。
また、一対のリニアアクチュエータ１０、１０を個々に動かすことにより、寝床３を斜めにすることもできる。
【００１０】
図２〜図４に示されているように、リニアアクチュエータ１０の下側取付板１１と上側取付板２１とはいずれも、長方形の略平板形状に形成されており、互いに対向して水平に配置されている。
下側取付板１１には丸パイプ形状に形成された左右で一対の下側ガイド１２、１２がそれぞれ垂直に立脚されて、各固定ピン１３、１３によってそれぞれ固定されている。
上側取付板２１には丸パイプ形状に形成された左右で一対の上側ガイド２２、２２がそれぞれ垂直に垂下されて、各固定ピン２３、２３によってそれぞれ固定されている。
下側取付板１１の上側ガイド２２、２２に対向する位置には、各逃げ穴１４、１４がそれぞれ没設されており、上側取付板２１の下側ガイド１２、１２に対向する位置には、各逃げ穴２４、２４がそれぞれ没設されている。
下側取付板１１の周縁には下側カバー１５が固定されている。下側カバー１５は下側取付板１１よりも大きめの長方形の略枠体に形成されており、下端開口が下側取付板１１に固定されている。
上側取付板２１の周縁には上側カバー２５が固定されている。上側カバー２５は下側カバー１５よりも大きめの長方形の略枠体に形成されており、上端開口が上側取付板２１に固定されている。上側カバー２５は下側カバー１５の外側に同心に配置されている。
下側カバー１５と上側カバー２５と間には中間カバー１５Ａが同心に介設されている。中間カバー１５Ａは上側カバー２５に係合されており、上側カバー２５に追従して昇降することにより、上側カバー２５が上昇した時に下側カバー１５と上側カバー２５との間に形成される隙間を埋めるように構成されている。
【００１１】
下側取付板１１の略中央部には、外周に雄ねじ部１６ａを有する下側ねじ軸１６が垂直に立脚されて、支持具１７によって固定されている。上側取付板２１の略中央部には、外周に雄ねじ部２６ａを有する上側ねじ軸２６が垂直に垂下されて、支持具２７によって固定されている。
【００１２】
下側取付板１１と上側取付板２１との間には昇降ボックス３０が配設されている。昇降ボックス３０は上下対称形に形成された下側シェル３１と上側シェル３２とが最中合わせに配置されて、ボルト３３によって締結されて、直方体の箱形状に形成されている。
下側シェル３１の左右の下側ガイド１２、１２に対応する位置には、ガイド孔３４とガイド筒３５とがそれぞれ設けられており、ガイド孔３４とガイド筒３５とには左右の下側ガイド１２、１２が上下方向に摺動自在に挿通されている。
下側シェル３１の左右の上側ガイド２２、２２に対向する位置には、一対の挿通孔３６、３６がそれぞれ開設されており、両挿通孔３６、３６には左右の上側ガイド２２、２２がそれぞれ挿通するようになっている。
また、下側シェル３１の上側ねじ軸２６に対向する位置には、上側ねじ軸２６が挿通する挿通孔３７が開設されている。
上側シェル３２の右左の上側ガイド２２、２２に対応する位置には、ガイド孔４４とガイド筒４５とがそれぞれ設けられており、ガイド孔４４とガイド筒４５とには右左の上側ガイド２２、２２が上下方向に摺動自在に挿通されている。
上側シェル３２の右左の下側ガイド１２、１２に対向する位置には、一対の挿通孔４６、４６がそれぞれ開設されており、両挿通孔４６、４６には右左の下側ガイド１２、１２がそれぞれ挿通するようになっている。
また、上側シェル３２の下側ねじ軸１６に対向する位置には、下側ねじ軸１６が挿通する挿通孔４７が開設されている。
【００１３】
昇降ボックス３０の中央部にはハウジング５０が固定されている。
ハウジング５０における下側ねじ軸１６の延長線上には、円筒形状に形成された下側回転軸５１が配置されており、下側回転軸５１は中間部に配置された転がり軸受５２と、上端部および下端部にそれぞれ配置された滑り軸受５３、５４とによって回転自在に支承されている。
下側回転軸５１の下端部内周には下側ナット５５が嵌入されて一体回転するように固定されており、下側ナット５５は下側ねじ軸１６に進退可能に螺合されている。
下側回転軸５１の外周における転がり軸受５２の上側の隣接位置には、下側ウオームホイール５６が嵌合されて、一体回転するように固定されている。
ハウジング５０における上側ねじ軸２６の延長線上には、円筒形状に形成された上側回転軸６１が配置されており、上側回転軸６１は中間部に配置された転がり軸受６２と、上端部および下端部にそれぞれ配置された滑り軸受６３、６４とによって回転自在に支承されている。
上側回転軸６１の上端部内周には上側ナット６５が嵌入されて一体回転するように固定されており、上側ナット６５は上側ねじ軸２６に進退可能に螺合されている。
上側回転軸６１の外周における転がり軸受６２の下側の隣接位置には、上側ウオームホイール６６が嵌合されて、一体回転するように固定されている。
【００１４】
ハウジング５０にはモータ７０が水平に設置されており、モータ７０はウオーム７２が形成されたウオーム軸７１を正逆回転駆動するように構成されている。ウオーム軸７１は下側ウオームホイール５６と上側ウオームホイール６６との間に挿入されており、ウオーム７２には下側ウオームホイール５６と上側ウオームホイール６６とが両側からそれぞれ噛合されている。
すなわち、モータ７０、ウオーム軸７１、下側ウオームホイール５６および上側ウオームホイール６６は、下側回転軸５１と上側回転軸６１とを同時に正逆回転させる一つの駆動装置を構成している。
そして、下側回転軸５１と一体回転する下側ナット５５、上側回転軸６１と一体回転する上側ナット６６、下側ねじ軸１６および上側ねじ軸２６は、両回転軸５１、６１の回転によって下側取付板１１と上側取付板２１とを互いに反対向きに移動させる上下で一対の送りねじ軸装置を構成している。
【００１５】
次に、作用および効果を説明する。
【００１６】
図１に示されているように、２台のリニアアクチュエータ１０、１０がベッド１の頭側と足側とにそれぞれ水平に配置され、両方のリニアアクチュエータ１０、１０の下側取付板１１がベッド１のフレーム２にそれぞれ据え付けられ、上側取付板２１が寝床３側にそれぞれ連結される。
【００１７】
リニアアクチュエータ１０がベッド１に組み付けられた後に、操作者が寝床３を上昇させるべく正回転側の操作ボタンを押すことにより、図１（ａ）の状態から、モータ７０が正方向に回転運転されると、モータ７０の駆動力が同一のウオーム軸７１のウオーム７２によって下側ウオームホイール５６と上側ウオームホイール６６とに同時に伝達され、下側ウオームホイール５６に固定された下側回転軸５１と、上側ウオームホイール６６に固定された上側回転軸６１とがそれぞれ正方向に同時に回転されるために、下側回転軸５１に固定された下側ナット５５と、上側回転軸６１に固定された上側ナット６５がそれぞれ正方向に同時に回転される。
【００１８】
下側ナット５５と上側ナット６５とがそれぞれ正方向に同時に回転すると、下側ナット５５および上側ナット６５は下側ねじ軸１６および上側ねじ軸２６にそれぞれ上下方向に進退自在に螺合されているために、下側ナット５５は下側ねじ軸１６の雄ねじ部１６ａによって上昇し、上側ナット６５は上側ねじ軸２６の雄ねじ部２６ａによって上昇する。
下側ナット５５が下側ねじ軸１６に対して上昇するとともに、上側ナット６５が上側ねじ軸２６に対して上昇すると、下側ナット５５と上側ナット６５とが設置されたハウジング５０は下側ナット５５と上側ナット６５との上昇に追従して上昇することになる。すなわち、下側取付板１１と上側取付板２１との間隔が開いて行く。
この際、下側取付板１１および上側取付板２１は下側ガイド１２および上側ガイド２２等によって案内されているので、横（水平）方向にずれることはない。
そして、下側取付板１１はベッド１のフレーム２に固定され、上側取付板２１はベッド１の寝床３に連結されているために、図１（ｂ）に示されているように、寝床３は上昇して行く。
【００１９】
ここで、この際の寝床３の上昇ストロークは下側ナット５５の上昇ストロークと上側ナット６５の上昇ストロークとの和であるので、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０が寝床３を上昇させ得る最大ストロークは、下側ねじ軸１６の有効長さと上側ねじ軸２６の有効長さとの和となる。
すなわち、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０の最大ストロークは、一本のねじ軸を備えた通常のリニアアクチュエータの最大ストロークの二倍になる。
また、駆動部を各ねじ軸の略中央部に置いてあることや、通常のリニアアクチュエータのように駆動部がリニアアクチュエータの全長に含まれないため、同一の最大ストロークに設定した場合には、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０の短縮時の全高は、一本のねじ軸を備えた通常のリニアアクチュエータの全高の半分以下になる。
例えば、通常のリニアアクチュエータと比較すると、１／２、１／４となる。
【００２０】
モータ７０の運転が停止されると、ベッド１の寝床３の荷重（患者の体重等）が下側ねじ軸１６および上側ねじ軸２６に下側ナット５５および上側ナット６５を逆方向に回転させる力として作用する状態になるために、下側ナット５５が固定された下側回転軸５１および上側ナット６５が固定された上側回転軸６１には、所謂負荷側逆回転作用力が作用する状態になる。
本実施の形態においては、下側回転軸５１および上側回転軸６１はウオーム軸７１のウオーム７２に噛合した下側ウオームホイール５６および上側ウオームホイール６６にそれぞれ固定されているために、下側回転軸５１および上側回転軸６１が負荷側逆回転作用力によって逆回転されることはない。なぜならば、回転軸のリードと摩擦係数をバランスよく選定しているからである。
したがって、リニアアクチュエータ１０は寝床３の荷重を持ち上げたままの状態で支持することができる。
【００２１】
その後、操作者が寝床３を倒伏させるべく逆回転側の操作ボタンを押すことにより、モータ７０が逆方向に回転運転されると、モータ７０の駆動力が同一のウオーム軸７１のウオーム７２によって下側ウオームホイール５６と上側ウオームホイール６６とに同時に伝達され、下側ウオームホイール５６に固定された下側回転軸５１と、上側ウオームホイール６６に固定された上側回転軸６１とがそれぞれ逆方向に同時に回転されるために、下側回転軸５１に固定された下側ナット５５と、上側回転軸７１に固定された上側ナット６５がそれぞれ逆方向に同時に回転される。
このことは、モータのアーマチュアシャフトに軸方向の力が発生せず、モータ内のスラスト軸受が不要となり、効率の向上をもたらす。
【００２２】
下側ナット５５は上側ナット６５とがそれぞれ逆方向に同時に回転すると、下側ナット５５および上側ナット６５は下側ねじ軸１６および上側ねじ軸２６にそれぞれ上下方向に進退自在に螺合されているために、下側ナット５５は下側ねじ軸１６の雄ねじ部１６ａによって下降し、上側ナット６５は上側ねじ軸２６の雄ねじ部２６ａによって下降する。
下側ナット５５が下側ねじ軸１６に対して下降するとともに、上側ナット６５が上側ねじ軸２６に対して下降すると、下側ナット５５と上側ナット６５とが設置されたハウジング５０は下側ナット５５と上側ナット６５との下降に追従して下降することになる。すなわち、下側取付板１１と上側取付板２１との間隔が閉じて行く。
そして、下側取付板１１はベッド１のフレーム２に固定され、上側取付板２１はベッド１の寝床３に連結されているために、図１（ａ）に示されているように、寝床３は下降して行く。
【００２３】
モータ７０の運転が停止されると、寝床３の荷重（患者の体重等）はベッド１のフレーム２によって機械的に支持される。
なお、寝床３が下降した状態で、前述した負荷側逆回転力が下側回転軸５１および上側回転軸６１に加わったとしても、下側回転軸５１および上側回転軸６１の逆回転は前述した作用によって防止されることになる。
【００２４】
本実施の形態によれば、次のような効果を得ることができる。
【００２５】
1)  相対的に昇降自在な下側取付板および上側取付板と、下側取付板および上側取付板にそれぞれ回転自在に支承された一対の回転軸と、この両回転軸を回転させるためのモータと、両回転軸の回転によって下側取付板および上側取付板を相対的に昇降させる上下で一対の送りねじ軸装置を設けることにより、リニアアクチュエータの最大ストロークを一対の回転軸の有効長さの和に設定することができるので、通常のリニアアクチュエータの最大ストロークの二倍に延長することができ、他方、同一の最大ストロークに設定した場合には、リニアアクチュエータの短縮時の全高を通常のリニアアクチュエータの全高の半分以下に縮小することができる。
【００２６】
2)  前記1)により、本実施の形態に係るリニアアクチュエータを医療・介護用ベッドを使用した場合には、医療・介護用ベッドの初期高さを低く設定することができるので、患者がベッドから下り易くなり、また、両方の踵が床に着くので、背の低い人でも立ち上がり易くなる。
【００２７】
3)  他方、本実施の形態に係るリニアアクチュエータの最大ストロークによれば、診療時や介護時の医療・介護用ベッドの高さを充分に確保することができるので、医師や介護者は診察や介護等を施し易くなる。
【００２８】
4)  ウオームおよびウオームホイールによって一対の回転軸をそれぞれ回転させるように構成することにより、モータから回転軸に伝達する回転の減速比を大きく設定することができるので、両回転軸に大きな駆動力を伝達することができるとともに、大きな負荷側逆回転力が加わる場合であっても、両回転軸のリードと摩擦係数をバランスよく選定することにより、逆回転されるのを防止することができる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施の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に変更が可能であることはいうまでもない。
【００３０】
例えば、回転軸側に送りねじ軸装置のナットを配設するに限らず、回転軸側に送りねじ軸装置のねじ軸を配設してもよい。
【００３１】
モータの回転を一対の回転軸に伝達する駆動力伝達装置としては、ウオーム歯車減速装置を使用するに限らず、遊星歯車減速装置等を使用してもよい。
【００３２】
前記実施の形態においては、リニアアクチュエータが医療・介護用ベッドに使用される場合について説明したが、本発明に係るアクチュエータはこれに限らず、自動車電装品等の用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態であるリニアアクチュエータが使用された医療・介護用ベッドの要部を示す側面図であり、（ａ）は下降状態を示しており、（ｂ）は上昇状態を示している。
【図２】本発明の一実施の形態であるリニアアクチュエータを示す下降状態の正面断面図である。
【図３】その上昇状態を示す一部省略正面断面図である。
【図４】図２のVI−VI線に沿う平面断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…ベッド（医療・介護用ベッド）、２…フレーム、３…寝床、１０…リニアアクチュエータ、１１…下側取付板（移動体）、１２…下側ガイド、１３…固定ピン、１４…逃げ穴、１５…下側カバー、１５Ａ…中間カバー、１６…下側ねじ軸、１６ａ…雄ねじ部、１７…支持具、２１…上側取付板（移動体）、２２…上側ガイド、２３…固定ピン、２４…逃げ穴、２５…上側カバー、２６…上側ねじ軸、２６ａ…雄ねじ部、２７…支持具、３０…昇降ボックス、３１…下側シェル、３２…上側シェル、３３…ボルト、３４…ガイド孔、３５…ガイド筒、３６…挿通孔、３７…挿通孔、４４…ガイド孔、４５…ガイド筒、４６…挿通孔、４７…挿通孔、５０…ハウジング、５１…下側回転軸、５２…転がり軸受、５３、５４…滑り軸受、５５…下側ナット、５６…下側ウオームホイール、６１…上側回転軸、６２…転がり軸受、６３、６４…滑り軸受、６５…上側ナット、６６…上側ウオームホイール、７０…モータ、７１…ウオーム軸、７２…ウオーム。
【図１】
2007092879.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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