リニアアクチュエータ
【課題】外径を大きくすることなく、ブレーキ力を向上させる。
【解決手段】軸受５４で支持されたシャフト１６と、シャフト１６の正逆回転で進退するナット１９と、ナット１９に固定されハウジング１１に対し進退する移動筒１２と、シャフト１６の一方向回転時に制動力を発揮するブレーキ機構５７とを備えたリニアアクチュエータにおいて、ブレーキ機構５７をクラッチケース５８とブレーキプレート６０Ａおよび６０Ｂと固定プレート６３と摩擦板６６とで構成する。クラッチケース５８はシャフト１６の一方向の回転時に一体的に回転するようにハウジング１１と相対移動可能に設ける。ブレーキプレート６０Ａ、６０Ｂはクラッチケース５８と一体回転可能かつ軸方向移動可能でハウジング１１に対して相対移動する。固定プレート６３はハウジング１１と一体回転可能かつ軸方向移動可能でクラッチケース５８と相対移動する。
【解決手段】軸受５４で支持されたシャフト１６と、シャフト１６の正逆回転で進退するナット１９と、ナット１９に固定されハウジング１１に対し進退する移動筒１２と、シャフト１６の一方向回転時に制動力を発揮するブレーキ機構５７とを備えたリニアアクチュエータにおいて、ブレーキ機構５７をクラッチケース５８とブレーキプレート６０Ａおよび６０Ｂと固定プレート６３と摩擦板６６とで構成する。クラッチケース５８はシャフト１６の一方向の回転時に一体的に回転するようにハウジング１１と相対移動可能に設ける。ブレーキプレート６０Ａ、６０Ｂはクラッチケース５８と一体回転可能かつ軸方向移動可能でハウジング１１に対して相対移動する。固定プレート６３はハウジング１１と一体回転可能かつ軸方向移動可能でクラッチケース５８と相対移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送りねじ式のリニアアクチュエータに関する。
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。
【０００３】
従来のこの種のリニアアクチュエータとして、ハウジングに連結されたモータと、ハウジングに回転自在に支承された送りねじ軸と、モータの出力軸と送りねじ軸との間に介設されてモータの出力軸の回転を減速して送りねじ軸に伝達する減速装置と、送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、ナットに一体的に移動するように連結された移動筒とからなるアクチュエータ本体に、送りねじ軸の回転時のスラスト力を受けて制動力を発揮するブレーキプレートと、送りねじ軸の一方向の回転のみブレーキプレートと一体となるワンウエイクラッチと、を備えたもの、がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１８８５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したリニアアクチュエータにおいては、ブレーキ面（摩擦面）が一面にて構成されているために、大きな荷重が想定される場合には、ブレーキ面の有効面積（直径）を大きくする必要がある。
しかし、ブレーキ面の直径を大きくすると、リニアアクチュエータ自体の外形も大型化することになる。
また、アクチュエータを連続稼働させると、内部の温度上昇により内部の減速装置に塗布されたグリースやブレーキ面に塗布されたブレーキ力安定のためのグリースが軟らかくなり、効率向上による逆転力の増加やグリース自体の粘度低下によってブレーキ面が滑り易くなって来るために、ブレーキ面の面積はある程度余裕を持った設定が必要である。
しかし、ベッド下降時のモータ電流を抑えたいという要求もあって、リニアアクチュエータを大型化せずに、連続稼働にも耐えられるブレーキ力をいかに確保するかという課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、外径を大きくすることなく、ブレーキ力を向上させ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】
本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）ハウジングに連結されたモータと、前記ハウジングに軸受により回転自在に支承された送りねじ軸と、前記モータの出力軸と前記送りねじ軸との間に介設されて前記モータの出力軸の回転を減速して前記送りねじ軸に伝達する減速装置と、前記送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、該ナットに一体的に移動するように連結された移動筒と、前記送りねじ軸の一端側に配されて前記送りねじ軸の一方向の回転時に前記送りねじ軸と前記ハウジングとの間で制動力を発揮するブレーキ機構と、を備えたリニアアクチュエータにおいて、
前記ブレーキ機構は、
前記軸受と前記ハウジングとの間で一端側が前記軸受に当接可能に設けられるとともに、前記ハウジングと相対移動可能に設けられ、前記送りねじ軸の一方向の回転時に一体的に回転するクラッチケースと、
前記クラッチケースと前記ハウジングとの間に設けられるとともに、前記クラッチケースと一体回転可能かつ軸方向移動可能で前記ハウジングに対して相対移動自在に設けられた複数のブレーキプレートと、
該複数のブレーキプレートの間に配され、前記ハウジングと一体回転可能かつ軸方向移動可能で前記クラッチケースと相対移動自在に設けられた少なくとも１つの固定プレートと、
前記複数のブレーキプレートと前記固定プレートとの接触面および前記ブレーキプレートと前記ハウジングとの接触面において摩擦力を発揮するブレーキ面と、
から構成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
（２）前記ハウジングの前記ブレーキ機構と対向する面には、所定の摩擦力を発揮する摩擦板が設けられていることを特徴とする（１）に記載のリニアアクチュエータ。
（３）前記ブレーキプレートは、
リング形状に形成されたベースプレートと、
該ベースプレートの前記クラッチケースとの当接面と、前記ハウジングとの当接面とに一体的にリング形状に設けられ、所定の摩擦力を発揮する摩擦板と、
から構成されることを特徴とする（１）または（２）に記載のリニアアクチュエータ。
（４）前記クラッチケースと前記ハウジングとの間には、所定の摩擦力を発揮する摩擦部材が設けられていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
【発明の効果】
【０００７】
前記したリニアアクチュエータによれば、外径を大きくすることなく、ブレーキ力を向上させることができる。
【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は医療・介護用ベッド（以下、ベッドという。）の背部の寝床を起伏させるためのものとして構成されている。
すなわち、図２および図３に示されているように、リニアアクチュエータ７はハウジング１１と、ハウジング１１に対して進退する移動筒１２とからなるアクチュエータ本体１０を備えており、リニアアクチュエータ７の固定端側であるハウジング１１がベッド１のフレーム２に枢軸３によって回転自在に枢支され、リニアアクチュエータ７の自由端側である移動筒１２の先端が背部の寝床（以下、寝床という。）４を起伏させるためのリンク５に枢軸６によって回転自在に連結されている。
図１（ａ）に示されているように、リニアアクチュエータ７の移動筒１２が短縮した状態で、寝床４は水平に倒伏されており、リニアアクチュエータ７の移動筒１２が伸長すると、寝床４は図１（ｂ）に示されているように起立されるようになっている。
【００１０】
図３に示されているように、リニアアクチュエータ７（アクチュエータ本体１０）のハウジング１１は樹脂が使用されて略円筒形状に形成されており、ハウジング１１の一端部（以下、先端部とする。）には、支持筒１３の一端部が嵌入されて支持されている。支持筒１３は外径がハウジング１１の内径と等しい断面円筒形の丸パイプ形状に形成されている。
支持筒１３の内周面には雌ねじ部材を回り止めするための回り止め部１４が一対、略全長にわたってそれぞれ敷設されており、両回り止め部１４、１４は軸方向に一定幅一定高さに延在する細長いキー形状にそれぞれ形成されている。
図２に示されているように、支持筒１３の先端開口部には外周に鍔部を有する円筒形状に形成されたプラグ部１５が嵌入されている。
【００１１】
支持筒１３の筒心上には送りねじ軸としてのシャフト１６が軸架されている。シャフト１６の支持筒１３に対応する領域の外周には送り用の雄ねじ部１７が形成されており、雄ねじ部１７には雌ねじ部１８が螺合されたナット１９が進退自在に装着されている。
ナット１９の基端部の外周部には、キー溝形状に形成された回り止め部２０が一対それぞれ形成されており、両回り止め部２０、２０は支持筒１３の内周面の一対の回り止め部１４、１４に軸方向に摺動自在にそれぞれ嵌合されている。したがって、ナット１９は支持筒１３に回り止め部１４、２０によって回り止めされた状態で、軸方向に摺動するようになっている。
【００１２】
ナット１９の先端部外周には移動筒１２の基端部が嵌入されており、移動筒１２はナット１９に固定部２３によって固定されている。移動筒１２は支持筒１３よりも長い丸パイプ形状に形成されている。
【００１３】
図２に示されているように、移動筒１２の先端部は、支持筒１３に嵌着されたプラグ部１５から先方に突き出されており、移動筒１２の中間部はプラグ部１５によって摺動自在に支承されている。
移動筒１２の先端部には移動筒１２をベッド１のリンク５に連結するための連結具２５の基端部２６が嵌入されており、連結具２５は移動筒１２の先端開口部に固定されている。連結具２５の先端部には取付孔２７が開設されており、枢軸６が取付孔２７に挿入されることにより、移動筒１２がリンク５に連結されるようになっている。
【００１４】
図３に示されているように、ハウジング１１の基端面にはサブハウジング３０が当接されている。サブハウジング３０は外径がハウジング１１の外径と同一でハウジング１１と反対側の端面が開口した筒形状に形成されており、その開口部にはハウジング１１をベッド１のフレーム２に連結するための連結具３２の閉塞部３３が被せられている。サブハウジング３０および連結具３２の閉塞部３３はハウジング１１に、複数本のビスによって一緒に締結されている。
連結具３２の外側端面にはブラケット３４が突設されており、ブラケット３４には取付孔３５が開設されている。枢軸３が取付孔３５に挿入されることにより、リニアアクチュエータ１０の基端部がフレーム２に連結されるようになっている。
【００１５】
図３に示されているように、サブハウジング３０における開口部３１と直角の位置にはモータ装着部３６が開設されており、モータ装着部３６にはモータ４０が、回転軸がサブハウジング３０の中心線方向と直交するように配されて装着されている。
モータ４０の回転軸の一端部はサブハウジング３０の内部に挿入されており、回転軸の中間部はモータ装着部３６に回転自在に支承されている。
【００１６】
回転軸のサブハウジング３０内の挿入部分の外周には、互いに反対向きの捩れを有する一対のウオーム４２、４３がそれぞれ一体的に形成されている。サブハウジング３０の一対のウオーム４２、４３にそれぞれ対向する位置であって回転軸の互いに反対側の位置には、一対の支持軸４４、４５がサブハウジング３０の中心線方向と平行にそれぞれ植設されている。
一対の支持軸４４、４５には一対のウオームホイール４６、４７がそれぞれ嵌合されて回転自在に支承されており、一対のウオームホイール４６、４７は一対のウオーム４２、４３にそれぞれ噛合されている。一対のウオームホイール４６、４７には一対の中間ギヤ４８、４９が軸芯合わせされて一体的にそれぞれ連設されており、一対の中間ギヤ４８、４９は同一の駆動ギヤ５０にそれぞれ噛合されている。
【００１７】
図３に示されているように、駆動ギヤ５０はサブハウジング３０からハウジング１１にわたって軸架されたサブシャフト５２に滑りキー結合されることにより、軸方向に摺動自在で一体的に回転するように結合されている。
このように駆動ギヤ５０をサブシャフト５２に軸方向に摺動自在で一体的に回転するように結合することにより、サブシャフト５２に加わる軸方向（スラスト方向）の荷重（力）が駆動ギヤ５０に伝達されるのを防止することができる。
但し、駆動ギヤ５０はサブシャフト５２に一体成形してもよい。
【００１８】
図３に示されているように、ハウジング１１のサブハウジング３０と反対側の部分には軸受設置部５３が形成されており、軸受設置部５３には深溝玉軸受５４が設置されている。深溝玉軸受５４のインナレースはシャフト１６の基端部の外周にカラー５５を介して嵌合されており、シャフト１６の基端部は深溝玉軸受５４によって回転自在に支承されている。
深溝玉軸受５４はシャフト１６のラジアル荷重だけでなくシャフト１６のスラスト荷重も支承し得るようにサイズが大きめに設定されており、軸受設置部５３は深溝玉軸受５４のアウタレースの外周面を摺動させる構造に構成されている。
このようにシャフト１６を回転自在に支承するラジアル転がり軸受をサイズが大きめの深溝玉軸受５４によって構成し、外周面で摺動し得るように設定することにより、シャフト１６のスラスト荷重を支承するスラスト軸受を省略することができる。
【００１９】
図３および図４に示されているように、ハウジング１１の軸受設置部５３に隣接する部位には、ブレーキ機構設置部５６が軸受設置部５３と連続して形成されており、ブレーキ機構設置部５６には、シャフト１６の一端側に配されてシャフト１６の一方向の回転時にカラー５５すなわちシャフト１６とハウジング１１との間で制動力を発揮するブレーキ機構５７が設置されている。
ブレーキ機構５７はワンウエイクラッチ５８を構成するクラッチケース５９Ａおよびローラ５９Ｂを備えている。
クラッチケース５９Ａは深溝玉軸受５４とハウジング１１との間で、深溝玉軸受５４側端部が深溝玉軸受５４に当接可能に設けられているとともに、ハウジング１１と相対移動可能に設けられており、シャフト１６の一方向の回転時に一体的に回転する。すなわち、クラッチケース５９Ａとカラー５５との間には複数本のローラ５９Ｂが転動自在に挟設されており、複数本のローラ５９Ｂがクラッチケース５９Ａの内周面とカラー５５の外周面とに楔状に噛合することにより、シャフト１６の一方向の回転時にクラッチケース５９Ａとカラー５５とを連結するワンウエイ機構が構成されている。
【００２０】
ブレーキ機構５７は複数枚のブレーキプレートとしての第一ブレーキプレート６０Ａおよび第二ブレーキプレート６０Ｂを備えている。第一ブレーキプレート６０Ａおよび第二ブレーキプレート６０Ｂはクラッチケース５８と一体的に形成されたボス部５９Ｃとハウジング１１との間にそれぞれ設けられているとともに、クラッチケース５９Ａと一体回転可能かつ軸方向移動可能でハウジング１１に対して相対移動自在にそれぞれ設けられている。
図５（ｂ）に示されているように、第一ブレーキプレート６０Ａおよび第二ブレーキプレート６０Ｂは円形リング形状にそれぞれ形成されているとともに、その内周には４条のガイド溝６１が周方向に等間隔に配置されて軸方向に延在するようにそれぞれ没設されており、４条のガイド溝６１にはクラッチケース５９Ａの外周の対向部位にそれぞれ突設されたガイド突起６２が軸方向に摺動自在にそれぞれ係合している。また、第二ブレーキプレート６０Ｂの外周側はハウジング１１のガイド溝６５に係合することなく、互いに軸方向および周方向に相対回転可能とされている。
第一ブレーキプレート６０Ａと第二ブレーキプレート６０Ｂとの間には、固定プレート６３が配置されており、固定プレート６３はハウジング１１と一体回転可能かつ軸方向移動可能でクラッチケース５９Ａと相対移動自在に設けられている。
図５（ａ）に示されているように、固定プレート６３は円形リング形状に形成されているとともに、その外周には４条のガイド突起６４が周方向に等間隔に配置されて軸方向に延在するようにそれぞれ突設されており、４条のガイド突起６４はハウジング１１の内壁の対向部位にそれぞれ没設されたガイド溝６５に軸方向に摺動自在にそれぞれ係合している。また、固定プレート６３の内周側はボス部５９Ｃの各ガイド突起６２に係合することなく、互いに軸方向および周方向に相対回転可能とされている。
ハウジング１１のブレーキ機構５７との対向面すなわちハウジング１１と第二ブレーキプレート６０Ｂとの対向面には、所定の摩擦力を発揮する円形リング形状の摩擦板６６が設けられており、摩擦板６６はハウジング１１に固定されている。
ブレーキ機構５７は、第一ブレーキプレート６０Ａの片側面と固定プレート６３との接触面、固定プレート６３と第二ブレーキプレート６０Ｂとの接触面、第二ブレーキプレート６０Ｂと摩擦板６６との接触面の３箇所において、所定の摩擦力を発揮するブレーキ面を備えていることになる。
図５（ｃ）は第二ブレーキプレート６０Ｂの詳細図を示している。
図５（ｃ）に示されているように、第二ブレーキプレート６０Ｂは、リング形状に形成されたベースプレート６７と、ベースプレート６７の固定プレート６３との当接面と、摩擦板６６との当接面とに一体的にリング形状に設けられ所定の摩擦力を発揮する摩擦板６８と、から構成されている。
なお、第一ブレーキプレート６０Ａにも部品の共通化を図るために、第二ブレーキプレート６０Ｂと同一形状のものが用いられている。第二ブレーキプレート６０Ｂとして用いる場合には、その片側面である固定プレート６３との当接面のみが摩擦作用をなすようになっている。
【００２１】
図３に示されているように、ハウジング１１のシャフト１６基端部脇には位置検出機構設置部７０が構成されており、位置検出機構設置部７０内には位置検出機構７１が設置されている。
位置検出機構７１はハウジング１１の内側に固定された一対のブラケット７２Ａ、７２Ａとブラケット７２Ａ、７２Ａ間に固定された基板７２Ｂとを備えており、基板７２Ｂは位置検出機構設置部７０内にシャフト１６と平行に固定されている。ブラケット７２Ａ、７２Ａの間には位置検出シャフト７３が、シャフト１６と平行に軸架された状態でその両端が回転自在に支持されている。位置検出シャフト７３は全長がシャフト１６よりも短く、雄ねじ部７４が略全長にわたって形成されており、雄ねじ部７４にはストライカ７５が進退自在に螺合されている。すなわち、ストライカ７５はハウジング１１またはブラケット７２に回り止めされた状態で摺動自在に案内されるようになっている。
なお、本実施の形態においては、雄ねじ部７４のピッチはシャフト１６の雄ネジ部１７のピッチと同じに設定されている。
基板７２Ｂのブラケット７２Ａ、７２Ａ寄りのそれぞれの位置の両端部には一対の位置検出スイッチ７６、７７が、位置検出シャフト７３に対向するように固定されており、図６に示されているように、一対の位置検出スイッチ７６、７７はストライカ７５の移動両端部の位置をそれぞれ検出するようになっている。すなわち、位置検出シャフト７３の基端側端部に配置された位置検出スイッチ（以下、下限スイッチという）７６は、位置検出シャフト７３の基端側端部に位置するストライカ７５を検出し、位置検出シャフト７３の先端側端部に配置された位置検出スイッチ（以下、上限スイッチという）７７は、位置検出シャフト７３の先端側端部に位置するストライカ７５を検出するようになっている。
なお、図示しないが、基板７２Ｂ上にはストライカ７５の位置検出に必要なその他の電気素子が配されている。
【００２２】
図３および図６に示されているように、位置検出機構７１は歯車減速装置８０を備えており、歯車減速装置８０の原動ギヤ８１はシャフト１６の基端部に固定されている。原動ギヤ８１には原動ギヤ８１よりも大径すなわち歯数の大きい従動ギヤ８２が噛合されており、従動ギヤ８２はハウジング１１に回転自在に支持されている。従動ギヤ８２には第二段原動ギヤ８３が一体回転するように固定されており、第二段原動ギヤ８３には第二段原動ギヤ８３よりも大径すなわち歯数の大きい第二段従動ギヤ８４が噛合されている。第二段従動ギヤ８４は位置検出シャフト７３の基端側端部に固定されている。
シャフト１６の回転は、原動ギヤ８１→従動ギヤ８２→第二段原動ギヤ８３→第二段従動ギヤ８４を経由して減速され、位置検出シャフト７３に伝達される。
【００２３】
次に、作用および効果を説明する。
【００２４】
予め、リニアアクチュエータ７（アクチュエータ本体１０）はベッド１に、図１に示されているように組み付けられる。すなわち、枢軸３がベッド１のフレーム２に挿通されてリニアアクチュエータ７の連結具３２に挿通されることにより、リニアアクチュエータ７は枢軸３によってベッド１のフレーム２に回転自在に枢支され、寝床４側の枢軸６がリニアアクチュエータ７の移動筒１２側の連結具２５に挿通されることにより、リニアアクチュエータ７は寝床４に枢軸６によって回転自在に連結される。
【００２５】
リニアアクチュエータ７がベッド１に組み付けられた後に、操作者が寝床４を起立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４０が正方向に回転運転されると、回転軸の駆動力が一対のウオーム４２、４３、一対のウオームホイール４６、４７、一対の中間ギヤ４８、４９および駆動ギヤ５０を介してサブシャフト５２に伝達される。サブシャフト５２の正回転はカラー５５を介してシャフト１６に伝達される。
このシャフト１６の正回転時にはワンウエイ機構が働かず、クラッチケース５９Ａとカラー５５すなわちシャフト１６との連結が解除されるために、ブレーキ機構５７の制動力は起こらない。
【００２６】
シャフト１６がモータ４０によって正回転されると、ナット１９は支持筒１３に沿って前進される状態になるために、ナット１９に連結された移動筒１２は支持筒１３から押し出されて行く。この際、ナット１９は支持筒１３の回り止め部１４に沿って摺動する。
なお、回り止め機構はリニアアクチュエータ７がベッド１に取り付けられていない時に移動筒１２が回ってしまい、位置検出機構７１と移動筒１２との位置関係に狂いが出てしまうのを防止するためのものであり、リニアアクチュエータ７がベッド１に取り付いてしまうと、移動筒１２がベッド１に固定された状態になるので、不要になる。
【００２７】
移動筒１２の前進によって移動筒１２の連結具２５に連結されたベッド１の寝床４が、図１（ｂ）に示されているように起立されて行く。
【００２８】
他方、シャフト１６の正回転は、原動ギヤ８１→従動ギヤ８２→第二段原動ギヤ８３→第二段従動ギヤ８４を経由して、位置検出シャフト７３に減速されて伝達される。位置検出シャフト７３の正回転に伴って、ストライカ７５は先端側に向かって前進する。
ストライカ７５が上限位置まで前進すると、上限スイッチ７７がストライカ７５を検出するので、モータ４０は自動的に停止される。
【００２９】
モータ４０の運転が停止されると、ベッド１の寝床４の荷重（患者の体重等）がナット１９へ、ナット１９を後退させる方向の力として移動筒１２を介して作用する状態になるために、シャフト１６には移動筒１２すなわち負荷側から逆回転させようとする負荷側逆回転作用力が、ナット１９の雌ねじ部１８およびシャフト１６の送り用雄ねじ部１７の作用によって加わる。
この負荷側逆回転作用力はブレーキ機構５７とクラッチケース５８とを連結させるように作用するために、第一ブレーキプレート６０Ａと固定プレート６３とのブレーキ面、固定プレート６３と第二ブレーキプレート６０Ｂとのブレーキ面および第二ブレーキプレート６０Ｂと摩擦板６６とのブレーキ面において、所定の摩擦力がそれぞれ発揮され、シャフト１６は逆回転を阻止される。したがって、リニアアクチュエータ７は寝床４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。
【００３０】
その後に、操作者が寝床４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４０が逆方向に回転運転されると、回転軸の逆回転駆動力は一対のウオーム４２、４３、一対のウオームホイール４６、４７、一対の中間ギヤ４８、４９および駆動ギヤ５０を介してサブシャフト５２に伝達される。サブシャフト５２の逆回転はカラー５５を介してシャフト１６に伝達される。
シャフト１６がモータ４０によって逆回転されると、ナット１９は支持筒１３に沿って後退される状態になるために、ナット１９に連結された移動筒１２は支持筒１３に引き込まれて行く。移動筒１２の後退によって移動筒１２の連結具２５に連結されたベッド１の寝床４が倒されて行く。
この際にはシャフト１６が逆回転するために、クラッチケース５９Ａとカラー５５とはワンウエイ機構により連結した状態になるが、第一ブレーキプレート６０Ａと固定プレート６３とのブレーキ面、固定プレート６３と第二ブレーキプレート６０Ｂとのブレーキ面、第二ブレーキプレート６０Ｂと摩擦板６６とのブレーキ面の制動力は、シャフト１６の逆回転力よりも僅かに大きく設定されているため、モータ４０はこの制動力と逆回転力の差の分だけ駆動すればよく、クラッチケース５８はカラー５５に対してワンウエイ機構で連結されていても、モータ４０は小さな駆動力でシャフト１６の逆回転を許容する。
つまり、シャフト１６がハウジング１１に対して逆回転することにより、ナット１９を支持筒１３に沿って後退させるので、ナット１９に連結された移動筒１２を支持筒１３に引き込み、移動筒１２の連結具２５に連結されたベッド１の寝床４を倒して行く。
【００３１】
他方、シャフト１６の逆回転は、原動ギヤ８１→従動ギヤ８２→第二段原動ギヤ８３→第二段従動ギヤ８４を経由して、位置検出シャフト７３に減速されて伝達される。位置検出シャフト７３の逆回転に伴って、ストライカ７５は基端側に向かって後退する。
ストライカ７５が下限位置まで前進すると、下限スイッチ７６がストライカ７５を検出するので、モータ４０は自動的に停止される。
【００３２】
モータ４０の運転が停止されると、寝床４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ことにより、移動筒１２にはナット１９に後退させる方向の力が作用する状態にならないために、負荷側逆回転作用力がシャフト１６に作用することはない。
但し、寝床４が倒伏した状態で、負荷側逆回転力がシャフト１６に常に加わったとしても、シャフト１６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。
【００３３】
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。
【００３４】
1) 第一ブレーキプレートの片側面と第二ブレーキプレートの両端面とをブレーキ面として使用することにより、３倍のブレーキ力を創出することができるので、従来のブレーキ面と同一直径の場合にはブレーキ力を３倍に増強することができ、従来のブレーキ力と同一のブレーキ力の場合には直径を３分の１に抑制することができる。
【００３５】
2) ハウジングのブレーキ機構との対向面に摩擦板を設けることにより、ハウジングのブレーキ機構との間にブレーキ面を構成することができるので、ブレーキ力を増強することができる。
【００３６】
3) ブレーキプレートをリング形状に形成されたベースプレートと、ベースプレートの両端面に設けられた摩擦板とから構成することにより、所望の摩擦力を任意しつ精密に設計することができる。
【００３７】
図７は本発明の第二実施形態であるリニアアクチュエータのブレーキ機構を示す模式図である。
【００３８】
本実施形態が前記実施の形態と異なる点は、３枚のブレーキプレート６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃと、２枚の固定プレート６３Ａ、６３Ｂとが設けられている点である。
【００３９】
本実施形態によれば、ブレーキ面が５箇所になるので、ブレーキ力を５倍増強することができる。
なお、ブレーキプレートおよび固定プレートの枚数を増加することにより、ブレーキ力は７倍や９倍というように増強することができる。
【００４０】
図８は本発明の第三実施形態であるリニアアクチュエータのブレーキ機構を示す模式図である。
【００４１】
本実施形態が前記実施の形態と異なる点は、クラッチケース５９Ａのハウジング１１との対向面に、所定の摩擦力を発揮する摩擦部材６９が設けられるとともに、ハウジング１１のクラッチケース５９Ａとの対向面すなわちハウジング１１と摩擦部材６９との対向面に、所定の摩擦力を発揮するように面加工された受面１１Ａが設けられている点である。
【００４２】
本実施形態によれば、クラッチケース５８とハウジング１１との間の摩擦力を摩擦部材６９によって増強することができる。
【００４３】
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。
【００４４】
前記実施形態では、ベッドの背部の寝床を起伏させる場合について説明したが、本発明に係るリニアアクチュエータは、ベッドの床面を上下させるように構成してもよい。
【００４５】
また、前記実施形態においては、寝床の荷重（患者の体重等）をベッドのフレームによって機械的に支持する構造に適用したものを説明したが、本発明に係るブレーキ機構は、寝床の荷重をリニアアクチュエータ側で支持する構造に適用することもできる。
【００４６】
また、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。
【００４７】
さらに、前記実施の形態においては、ハウジングの摩擦部材との対向面とに、所定の摩擦力を発揮する受面を設けたものを示したが、これに限らず、各対向面として各部材の成形時の面をそのまま使うようにしてもよく、また、受面を別部材にて構成して一体化するようにしてもよい。
【００４８】
さらに、前記実施の形態においては、第一ブレーキプレートと第二ブレーキプレートの内周に４条のガイド溝を設け、クラッチケースの外周に設けたガイド突起が摺動自在に係合する例を示したが、ガイド溝は４条に限らず、また、ブレーキ面の有効面積を確保するために、各ブレーキプレートとクラッチケースとはスプラインやセレーションによる係合としてもよい。同様に、固定プレートの４条のガイド突起とハウジングのガイド溝との係合関係についても適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【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正面図であり、（ａ）は倒伏状態を、（ｂ）は起立状態を示している。
【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一部切断正面図である。
【図３】ブレーキ機構設置部を示す正面断面図である。
【図４】ブレーキ機構を示す模式図である。
【図５】（ａ）は図４のａ−ａ線に断面図、（ｂ）は図４のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は第二ブレーキプレートの詳細図である。
【図６】位置検出機構を示す模式図である。
【図７】本発明の第二実施形態であるリニアアクチュエータのブレーキ機構を示す模式図である。
【図８】本発明の第三実施形態であるリニアアクチュエータのブレーキ機構を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…ベッド（医療・介護用ベッド）、２…フレーム、３…枢軸、４…寝床、５…リンク、６…枢軸、７…リニアアクチュエータ、
１０…アクチュエータ本体、１１…ハウジング、１１Ａ…受面、１２…移動筒、１３…支持筒、１４…回り止め部、１５…プラグ部、１６…シャフト（送りねじ軸）、１７…雄ねじ部、１８…雌ねじ部、１９…ナット、２０…回り止め部、２３…固定部、２５…連結具、２６…基端部、２７…取付孔、
３０…サブハウジング、３１…開口部、３２…連結具、３３…閉塞部、３４…ブラケット、３５…取付孔、３６…モータ装着部、４０…モータ、
４２、４３…ウオーム、４４、４５…支持軸、４６、４７…ウオームホイール、４８、４９…中間ギヤ、５０…駆動ギヤ、
５２…サブシャフト、５３…軸受設置部、５４…深溝玉軸受、５５…カラー、
５７…ブレーキ機構、５８…ワンウエイクラッチ、５９Ａ…クラッチケース、５９Ｂ…ローラ、５９Ｃ…ボス部、
６０Ａ…第一ブレーキプレート、６０Ｂ…第二ブレーキプレート、６１…ガイド溝、６２…ガイド突起、
６３…固定プレート、６４…ガイド突起、６５…ガイド溝、
６６…摩擦板、
６７…ベースプレート、６８…摩擦板、
６９…摩擦部材、
７０…位置検出機構設置部、７１…位置検出機構、７２Ａ…ブラケット、７２Ｂ…基板、７３…位置検出シャフト、７４…雄ねじ部、７５…ストライカ、７６、７７…位置検出スイッチ、
８０…歯車減速装置、８１…原動ギヤ、８２…従動ギヤ、８３…第二段原動ギヤ、８４…第二段従動ギヤ、８５…第三段原動ギヤ、８６…第三段従動ギヤ、
９０…ポテンショセンサ、９１…センサ軸、９２…ポテンショメータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送りねじ式のリニアアクチュエータに関する。
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。
【０００３】
従来のこの種のリニアアクチュエータとして、ハウジングに連結されたモータと、ハウジングに回転自在に支承された送りねじ軸と、モータの出力軸と送りねじ軸との間に介設されてモータの出力軸の回転を減速して送りねじ軸に伝達する減速装置と、送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、ナットに一体的に移動するように連結された移動筒とからなるアクチュエータ本体に、送りねじ軸の回転時のスラスト力を受けて制動力を発揮するブレーキプレートと、送りねじ軸の一方向の回転のみブレーキプレートと一体となるワンウエイクラッチと、を備えたもの、がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１８８５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したリニアアクチュエータにおいては、ブレーキ面（摩擦面）が一面にて構成されているために、大きな荷重が想定される場合には、ブレーキ面の有効面積（直径）を大きくする必要がある。
しかし、ブレーキ面の直径を大きくすると、リニアアクチュエータ自体の外形も大型化することになる。
また、アクチュエータを連続稼働させると、内部の温度上昇により内部の減速装置に塗布されたグリースやブレーキ面に塗布されたブレーキ力安定のためのグリースが軟らかくなり、効率向上による逆転力の増加やグリース自体の粘度低下によってブレーキ面が滑り易くなって来るために、ブレーキ面の面積はある程度余裕を持った設定が必要である。
しかし、ベッド下降時のモータ電流を抑えたいという要求もあって、リニアアクチュエータを大型化せずに、連続稼働にも耐えられるブレーキ力をいかに確保するかという課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、外径を大きくすることなく、ブレーキ力を向上させ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】
本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）ハウジングに連結されたモータと、前記ハウジングに軸受により回転自在に支承された送りねじ軸と、前記モータの出力軸と前記送りねじ軸との間に介設されて前記モータの出力軸の回転を減速して前記送りねじ軸に伝達する減速装置と、前記送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、該ナットに一体的に移動するように連結された移動筒と、前記送りねじ軸の一端側に配されて前記送りねじ軸の一方向の回転時に前記送りねじ軸と前記ハウジングとの間で制動力を発揮するブレーキ機構と、を備えたリニアアクチュエータにおいて、
前記ブレーキ機構は、
前記軸受と前記ハウジングとの間で一端側が前記軸受に当接可能に設けられるとともに、前記ハウジングと相対移動可能に設けられ、前記送りねじ軸の一方向の回転時に一体的に回転するクラッチケースと、
前記クラッチケースと前記ハウジングとの間に設けられるとともに、前記クラッチケースと一体回転可能かつ軸方向移動可能で前記ハウジングに対して相対移動自在に設けられた複数のブレーキプレートと、
該複数のブレーキプレートの間に配され、前記ハウジングと一体回転可能かつ軸方向移動可能で前記クラッチケースと相対移動自在に設けられた少なくとも１つの固定プレートと、
前記複数のブレーキプレートと前記固定プレートとの接触面および前記ブレーキプレートと前記ハウジングとの接触面において摩擦力を発揮するブレーキ面と、
から構成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
（２）前記ハウジングの前記ブレーキ機構と対向する面には、所定の摩擦力を発揮する摩擦板が設けられていることを特徴とする（１）に記載のリニアアクチュエータ。
（３）前記ブレーキプレートは、
リング形状に形成されたベースプレートと、
該ベースプレートの前記クラッチケースとの当接面と、前記ハウジングとの当接面とに一体的にリング形状に設けられ、所定の摩擦力を発揮する摩擦板と、
から構成されることを特徴とする（１）または（２）に記載のリニアアクチュエータ。
（４）前記クラッチケースと前記ハウジングとの間には、所定の摩擦力を発揮する摩擦部材が設けられていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
【発明の効果】
【０００７】
前記したリニアアクチュエータによれば、外径を大きくすることなく、ブレーキ力を向上させることができる。
【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は医療・介護用ベッド（以下、ベッドという。）の背部の寝床を起伏させるためのものとして構成されている。
すなわち、図２および図３に示されているように、リニアアクチュエータ７はハウジング１１と、ハウジング１１に対して進退する移動筒１２とからなるアクチュエータ本体１０を備えており、リニアアクチュエータ７の固定端側であるハウジング１１がベッド１のフレーム２に枢軸３によって回転自在に枢支され、リニアアクチュエータ７の自由端側である移動筒１２の先端が背部の寝床（以下、寝床という。）４を起伏させるためのリンク５に枢軸６によって回転自在に連結されている。
図１（ａ）に示されているように、リニアアクチュエータ７の移動筒１２が短縮した状態で、寝床４は水平に倒伏されており、リニアアクチュエータ７の移動筒１２が伸長すると、寝床４は図１（ｂ）に示されているように起立されるようになっている。
【００１０】
図３に示されているように、リニアアクチュエータ７（アクチュエータ本体１０）のハウジング１１は樹脂が使用されて略円筒形状に形成されており、ハウジング１１の一端部（以下、先端部とする。）には、支持筒１３の一端部が嵌入されて支持されている。支持筒１３は外径がハウジング１１の内径と等しい断面円筒形の丸パイプ形状に形成されている。
支持筒１３の内周面には雌ねじ部材を回り止めするための回り止め部１４が一対、略全長にわたってそれぞれ敷設されており、両回り止め部１４、１４は軸方向に一定幅一定高さに延在する細長いキー形状にそれぞれ形成されている。
図２に示されているように、支持筒１３の先端開口部には外周に鍔部を有する円筒形状に形成されたプラグ部１５が嵌入されている。
【００１１】
支持筒１３の筒心上には送りねじ軸としてのシャフト１６が軸架されている。シャフト１６の支持筒１３に対応する領域の外周には送り用の雄ねじ部１７が形成されており、雄ねじ部１７には雌ねじ部１８が螺合されたナット１９が進退自在に装着されている。
ナット１９の基端部の外周部には、キー溝形状に形成された回り止め部２０が一対それぞれ形成されており、両回り止め部２０、２０は支持筒１３の内周面の一対の回り止め部１４、１４に軸方向に摺動自在にそれぞれ嵌合されている。したがって、ナット１９は支持筒１３に回り止め部１４、２０によって回り止めされた状態で、軸方向に摺動するようになっている。
【００１２】
ナット１９の先端部外周には移動筒１２の基端部が嵌入されており、移動筒１２はナット１９に固定部２３によって固定されている。移動筒１２は支持筒１３よりも長い丸パイプ形状に形成されている。
【００１３】
図２に示されているように、移動筒１２の先端部は、支持筒１３に嵌着されたプラグ部１５から先方に突き出されており、移動筒１２の中間部はプラグ部１５によって摺動自在に支承されている。
移動筒１２の先端部には移動筒１２をベッド１のリンク５に連結するための連結具２５の基端部２６が嵌入されており、連結具２５は移動筒１２の先端開口部に固定されている。連結具２５の先端部には取付孔２７が開設されており、枢軸６が取付孔２７に挿入されることにより、移動筒１２がリンク５に連結されるようになっている。
【００１４】
図３に示されているように、ハウジング１１の基端面にはサブハウジング３０が当接されている。サブハウジング３０は外径がハウジング１１の外径と同一でハウジング１１と反対側の端面が開口した筒形状に形成されており、その開口部にはハウジング１１をベッド１のフレーム２に連結するための連結具３２の閉塞部３３が被せられている。サブハウジング３０および連結具３２の閉塞部３３はハウジング１１に、複数本のビスによって一緒に締結されている。
連結具３２の外側端面にはブラケット３４が突設されており、ブラケット３４には取付孔３５が開設されている。枢軸３が取付孔３５に挿入されることにより、リニアアクチュエータ１０の基端部がフレーム２に連結されるようになっている。
【００１５】
図３に示されているように、サブハウジング３０における開口部３１と直角の位置にはモータ装着部３６が開設されており、モータ装着部３６にはモータ４０が、回転軸がサブハウジング３０の中心線方向と直交するように配されて装着されている。
モータ４０の回転軸の一端部はサブハウジング３０の内部に挿入されており、回転軸の中間部はモータ装着部３６に回転自在に支承されている。
【００１６】
回転軸のサブハウジング３０内の挿入部分の外周には、互いに反対向きの捩れを有する一対のウオーム４２、４３がそれぞれ一体的に形成されている。サブハウジング３０の一対のウオーム４２、４３にそれぞれ対向する位置であって回転軸の互いに反対側の位置には、一対の支持軸４４、４５がサブハウジング３０の中心線方向と平行にそれぞれ植設されている。
一対の支持軸４４、４５には一対のウオームホイール４６、４７がそれぞれ嵌合されて回転自在に支承されており、一対のウオームホイール４６、４７は一対のウオーム４２、４３にそれぞれ噛合されている。一対のウオームホイール４６、４７には一対の中間ギヤ４８、４９が軸芯合わせされて一体的にそれぞれ連設されており、一対の中間ギヤ４８、４９は同一の駆動ギヤ５０にそれぞれ噛合されている。
【００１７】
図３に示されているように、駆動ギヤ５０はサブハウジング３０からハウジング１１にわたって軸架されたサブシャフト５２に滑りキー結合されることにより、軸方向に摺動自在で一体的に回転するように結合されている。
このように駆動ギヤ５０をサブシャフト５２に軸方向に摺動自在で一体的に回転するように結合することにより、サブシャフト５２に加わる軸方向（スラスト方向）の荷重（力）が駆動ギヤ５０に伝達されるのを防止することができる。
但し、駆動ギヤ５０はサブシャフト５２に一体成形してもよい。
【００１８】
図３に示されているように、ハウジング１１のサブハウジング３０と反対側の部分には軸受設置部５３が形成されており、軸受設置部５３には深溝玉軸受５４が設置されている。深溝玉軸受５４のインナレースはシャフト１６の基端部の外周にカラー５５を介して嵌合されており、シャフト１６の基端部は深溝玉軸受５４によって回転自在に支承されている。
深溝玉軸受５４はシャフト１６のラジアル荷重だけでなくシャフト１６のスラスト荷重も支承し得るようにサイズが大きめに設定されており、軸受設置部５３は深溝玉軸受５４のアウタレースの外周面を摺動させる構造に構成されている。
このようにシャフト１６を回転自在に支承するラジアル転がり軸受をサイズが大きめの深溝玉軸受５４によって構成し、外周面で摺動し得るように設定することにより、シャフト１６のスラスト荷重を支承するスラスト軸受を省略することができる。
【００１９】
図３および図４に示されているように、ハウジング１１の軸受設置部５３に隣接する部位には、ブレーキ機構設置部５６が軸受設置部５３と連続して形成されており、ブレーキ機構設置部５６には、シャフト１６の一端側に配されてシャフト１６の一方向の回転時にカラー５５すなわちシャフト１６とハウジング１１との間で制動力を発揮するブレーキ機構５７が設置されている。
ブレーキ機構５７はワンウエイクラッチ５８を構成するクラッチケース５９Ａおよびローラ５９Ｂを備えている。
クラッチケース５９Ａは深溝玉軸受５４とハウジング１１との間で、深溝玉軸受５４側端部が深溝玉軸受５４に当接可能に設けられているとともに、ハウジング１１と相対移動可能に設けられており、シャフト１６の一方向の回転時に一体的に回転する。すなわち、クラッチケース５９Ａとカラー５５との間には複数本のローラ５９Ｂが転動自在に挟設されており、複数本のローラ５９Ｂがクラッチケース５９Ａの内周面とカラー５５の外周面とに楔状に噛合することにより、シャフト１６の一方向の回転時にクラッチケース５９Ａとカラー５５とを連結するワンウエイ機構が構成されている。
【００２０】
ブレーキ機構５７は複数枚のブレーキプレートとしての第一ブレーキプレート６０Ａおよび第二ブレーキプレート６０Ｂを備えている。第一ブレーキプレート６０Ａおよび第二ブレーキプレート６０Ｂはクラッチケース５８と一体的に形成されたボス部５９Ｃとハウジング１１との間にそれぞれ設けられているとともに、クラッチケース５９Ａと一体回転可能かつ軸方向移動可能でハウジング１１に対して相対移動自在にそれぞれ設けられている。
図５（ｂ）に示されているように、第一ブレーキプレート６０Ａおよび第二ブレーキプレート６０Ｂは円形リング形状にそれぞれ形成されているとともに、その内周には４条のガイド溝６１が周方向に等間隔に配置されて軸方向に延在するようにそれぞれ没設されており、４条のガイド溝６１にはクラッチケース５９Ａの外周の対向部位にそれぞれ突設されたガイド突起６２が軸方向に摺動自在にそれぞれ係合している。また、第二ブレーキプレート６０Ｂの外周側はハウジング１１のガイド溝６５に係合することなく、互いに軸方向および周方向に相対回転可能とされている。
第一ブレーキプレート６０Ａと第二ブレーキプレート６０Ｂとの間には、固定プレート６３が配置されており、固定プレート６３はハウジング１１と一体回転可能かつ軸方向移動可能でクラッチケース５９Ａと相対移動自在に設けられている。
図５（ａ）に示されているように、固定プレート６３は円形リング形状に形成されているとともに、その外周には４条のガイド突起６４が周方向に等間隔に配置されて軸方向に延在するようにそれぞれ突設されており、４条のガイド突起６４はハウジング１１の内壁の対向部位にそれぞれ没設されたガイド溝６５に軸方向に摺動自在にそれぞれ係合している。また、固定プレート６３の内周側はボス部５９Ｃの各ガイド突起６２に係合することなく、互いに軸方向および周方向に相対回転可能とされている。
ハウジング１１のブレーキ機構５７との対向面すなわちハウジング１１と第二ブレーキプレート６０Ｂとの対向面には、所定の摩擦力を発揮する円形リング形状の摩擦板６６が設けられており、摩擦板６６はハウジング１１に固定されている。
ブレーキ機構５７は、第一ブレーキプレート６０Ａの片側面と固定プレート６３との接触面、固定プレート６３と第二ブレーキプレート６０Ｂとの接触面、第二ブレーキプレート６０Ｂと摩擦板６６との接触面の３箇所において、所定の摩擦力を発揮するブレーキ面を備えていることになる。
図５（ｃ）は第二ブレーキプレート６０Ｂの詳細図を示している。
図５（ｃ）に示されているように、第二ブレーキプレート６０Ｂは、リング形状に形成されたベースプレート６７と、ベースプレート６７の固定プレート６３との当接面と、摩擦板６６との当接面とに一体的にリング形状に設けられ所定の摩擦力を発揮する摩擦板６８と、から構成されている。
なお、第一ブレーキプレート６０Ａにも部品の共通化を図るために、第二ブレーキプレート６０Ｂと同一形状のものが用いられている。第二ブレーキプレート６０Ｂとして用いる場合には、その片側面である固定プレート６３との当接面のみが摩擦作用をなすようになっている。
【００２１】
図３に示されているように、ハウジング１１のシャフト１６基端部脇には位置検出機構設置部７０が構成されており、位置検出機構設置部７０内には位置検出機構７１が設置されている。
位置検出機構７１はハウジング１１の内側に固定された一対のブラケット７２Ａ、７２Ａとブラケット７２Ａ、７２Ａ間に固定された基板７２Ｂとを備えており、基板７２Ｂは位置検出機構設置部７０内にシャフト１６と平行に固定されている。ブラケット７２Ａ、７２Ａの間には位置検出シャフト７３が、シャフト１６と平行に軸架された状態でその両端が回転自在に支持されている。位置検出シャフト７３は全長がシャフト１６よりも短く、雄ねじ部７４が略全長にわたって形成されており、雄ねじ部７４にはストライカ７５が進退自在に螺合されている。すなわち、ストライカ７５はハウジング１１またはブラケット７２に回り止めされた状態で摺動自在に案内されるようになっている。
なお、本実施の形態においては、雄ねじ部７４のピッチはシャフト１６の雄ネジ部１７のピッチと同じに設定されている。
基板７２Ｂのブラケット７２Ａ、７２Ａ寄りのそれぞれの位置の両端部には一対の位置検出スイッチ７６、７７が、位置検出シャフト７３に対向するように固定されており、図６に示されているように、一対の位置検出スイッチ７６、７７はストライカ７５の移動両端部の位置をそれぞれ検出するようになっている。すなわち、位置検出シャフト７３の基端側端部に配置された位置検出スイッチ（以下、下限スイッチという）７６は、位置検出シャフト７３の基端側端部に位置するストライカ７５を検出し、位置検出シャフト７３の先端側端部に配置された位置検出スイッチ（以下、上限スイッチという）７７は、位置検出シャフト７３の先端側端部に位置するストライカ７５を検出するようになっている。
なお、図示しないが、基板７２Ｂ上にはストライカ７５の位置検出に必要なその他の電気素子が配されている。
【００２２】
図３および図６に示されているように、位置検出機構７１は歯車減速装置８０を備えており、歯車減速装置８０の原動ギヤ８１はシャフト１６の基端部に固定されている。原動ギヤ８１には原動ギヤ８１よりも大径すなわち歯数の大きい従動ギヤ８２が噛合されており、従動ギヤ８２はハウジング１１に回転自在に支持されている。従動ギヤ８２には第二段原動ギヤ８３が一体回転するように固定されており、第二段原動ギヤ８３には第二段原動ギヤ８３よりも大径すなわち歯数の大きい第二段従動ギヤ８４が噛合されている。第二段従動ギヤ８４は位置検出シャフト７３の基端側端部に固定されている。
シャフト１６の回転は、原動ギヤ８１→従動ギヤ８２→第二段原動ギヤ８３→第二段従動ギヤ８４を経由して減速され、位置検出シャフト７３に伝達される。
【００２３】
次に、作用および効果を説明する。
【００２４】
予め、リニアアクチュエータ７（アクチュエータ本体１０）はベッド１に、図１に示されているように組み付けられる。すなわち、枢軸３がベッド１のフレーム２に挿通されてリニアアクチュエータ７の連結具３２に挿通されることにより、リニアアクチュエータ７は枢軸３によってベッド１のフレーム２に回転自在に枢支され、寝床４側の枢軸６がリニアアクチュエータ７の移動筒１２側の連結具２５に挿通されることにより、リニアアクチュエータ７は寝床４に枢軸６によって回転自在に連結される。
【００２５】
リニアアクチュエータ７がベッド１に組み付けられた後に、操作者が寝床４を起立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４０が正方向に回転運転されると、回転軸の駆動力が一対のウオーム４２、４３、一対のウオームホイール４６、４７、一対の中間ギヤ４８、４９および駆動ギヤ５０を介してサブシャフト５２に伝達される。サブシャフト５２の正回転はカラー５５を介してシャフト１６に伝達される。
このシャフト１６の正回転時にはワンウエイ機構が働かず、クラッチケース５９Ａとカラー５５すなわちシャフト１６との連結が解除されるために、ブレーキ機構５７の制動力は起こらない。
【００２６】
シャフト１６がモータ４０によって正回転されると、ナット１９は支持筒１３に沿って前進される状態になるために、ナット１９に連結された移動筒１２は支持筒１３から押し出されて行く。この際、ナット１９は支持筒１３の回り止め部１４に沿って摺動する。
なお、回り止め機構はリニアアクチュエータ７がベッド１に取り付けられていない時に移動筒１２が回ってしまい、位置検出機構７１と移動筒１２との位置関係に狂いが出てしまうのを防止するためのものであり、リニアアクチュエータ７がベッド１に取り付いてしまうと、移動筒１２がベッド１に固定された状態になるので、不要になる。
【００２７】
移動筒１２の前進によって移動筒１２の連結具２５に連結されたベッド１の寝床４が、図１（ｂ）に示されているように起立されて行く。
【００２８】
他方、シャフト１６の正回転は、原動ギヤ８１→従動ギヤ８２→第二段原動ギヤ８３→第二段従動ギヤ８４を経由して、位置検出シャフト７３に減速されて伝達される。位置検出シャフト７３の正回転に伴って、ストライカ７５は先端側に向かって前進する。
ストライカ７５が上限位置まで前進すると、上限スイッチ７７がストライカ７５を検出するので、モータ４０は自動的に停止される。
【００２９】
モータ４０の運転が停止されると、ベッド１の寝床４の荷重（患者の体重等）がナット１９へ、ナット１９を後退させる方向の力として移動筒１２を介して作用する状態になるために、シャフト１６には移動筒１２すなわち負荷側から逆回転させようとする負荷側逆回転作用力が、ナット１９の雌ねじ部１８およびシャフト１６の送り用雄ねじ部１７の作用によって加わる。
この負荷側逆回転作用力はブレーキ機構５７とクラッチケース５８とを連結させるように作用するために、第一ブレーキプレート６０Ａと固定プレート６３とのブレーキ面、固定プレート６３と第二ブレーキプレート６０Ｂとのブレーキ面および第二ブレーキプレート６０Ｂと摩擦板６６とのブレーキ面において、所定の摩擦力がそれぞれ発揮され、シャフト１６は逆回転を阻止される。したがって、リニアアクチュエータ７は寝床４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。
【００３０】
その後に、操作者が寝床４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４０が逆方向に回転運転されると、回転軸の逆回転駆動力は一対のウオーム４２、４３、一対のウオームホイール４６、４７、一対の中間ギヤ４８、４９および駆動ギヤ５０を介してサブシャフト５２に伝達される。サブシャフト５２の逆回転はカラー５５を介してシャフト１６に伝達される。
シャフト１６がモータ４０によって逆回転されると、ナット１９は支持筒１３に沿って後退される状態になるために、ナット１９に連結された移動筒１２は支持筒１３に引き込まれて行く。移動筒１２の後退によって移動筒１２の連結具２５に連結されたベッド１の寝床４が倒されて行く。
この際にはシャフト１６が逆回転するために、クラッチケース５９Ａとカラー５５とはワンウエイ機構により連結した状態になるが、第一ブレーキプレート６０Ａと固定プレート６３とのブレーキ面、固定プレート６３と第二ブレーキプレート６０Ｂとのブレーキ面、第二ブレーキプレート６０Ｂと摩擦板６６とのブレーキ面の制動力は、シャフト１６の逆回転力よりも僅かに大きく設定されているため、モータ４０はこの制動力と逆回転力の差の分だけ駆動すればよく、クラッチケース５８はカラー５５に対してワンウエイ機構で連結されていても、モータ４０は小さな駆動力でシャフト１６の逆回転を許容する。
つまり、シャフト１６がハウジング１１に対して逆回転することにより、ナット１９を支持筒１３に沿って後退させるので、ナット１９に連結された移動筒１２を支持筒１３に引き込み、移動筒１２の連結具２５に連結されたベッド１の寝床４を倒して行く。
【００３１】
他方、シャフト１６の逆回転は、原動ギヤ８１→従動ギヤ８２→第二段原動ギヤ８３→第二段従動ギヤ８４を経由して、位置検出シャフト７３に減速されて伝達される。位置検出シャフト７３の逆回転に伴って、ストライカ７５は基端側に向かって後退する。
ストライカ７５が下限位置まで前進すると、下限スイッチ７６がストライカ７５を検出するので、モータ４０は自動的に停止される。
【００３２】
モータ４０の運転が停止されると、寝床４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ことにより、移動筒１２にはナット１９に後退させる方向の力が作用する状態にならないために、負荷側逆回転作用力がシャフト１６に作用することはない。
但し、寝床４が倒伏した状態で、負荷側逆回転力がシャフト１６に常に加わったとしても、シャフト１６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。
【００３３】
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。
【００３４】
1) 第一ブレーキプレートの片側面と第二ブレーキプレートの両端面とをブレーキ面として使用することにより、３倍のブレーキ力を創出することができるので、従来のブレーキ面と同一直径の場合にはブレーキ力を３倍に増強することができ、従来のブレーキ力と同一のブレーキ力の場合には直径を３分の１に抑制することができる。
【００３５】
2) ハウジングのブレーキ機構との対向面に摩擦板を設けることにより、ハウジングのブレーキ機構との間にブレーキ面を構成することができるので、ブレーキ力を増強することができる。
【００３６】
3) ブレーキプレートをリング形状に形成されたベースプレートと、ベースプレートの両端面に設けられた摩擦板とから構成することにより、所望の摩擦力を任意しつ精密に設計することができる。
【００３７】
図７は本発明の第二実施形態であるリニアアクチュエータのブレーキ機構を示す模式図である。
【００３８】
本実施形態が前記実施の形態と異なる点は、３枚のブレーキプレート６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃと、２枚の固定プレート６３Ａ、６３Ｂとが設けられている点である。
【００３９】
本実施形態によれば、ブレーキ面が５箇所になるので、ブレーキ力を５倍増強することができる。
なお、ブレーキプレートおよび固定プレートの枚数を増加することにより、ブレーキ力は７倍や９倍というように増強することができる。
【００４０】
図８は本発明の第三実施形態であるリニアアクチュエータのブレーキ機構を示す模式図である。
【００４１】
本実施形態が前記実施の形態と異なる点は、クラッチケース５９Ａのハウジング１１との対向面に、所定の摩擦力を発揮する摩擦部材６９が設けられるとともに、ハウジング１１のクラッチケース５９Ａとの対向面すなわちハウジング１１と摩擦部材６９との対向面に、所定の摩擦力を発揮するように面加工された受面１１Ａが設けられている点である。
【００４２】
本実施形態によれば、クラッチケース５８とハウジング１１との間の摩擦力を摩擦部材６９によって増強することができる。
【００４３】
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。
【００４４】
前記実施形態では、ベッドの背部の寝床を起伏させる場合について説明したが、本発明に係るリニアアクチュエータは、ベッドの床面を上下させるように構成してもよい。
【００４５】
また、前記実施形態においては、寝床の荷重（患者の体重等）をベッドのフレームによって機械的に支持する構造に適用したものを説明したが、本発明に係るブレーキ機構は、寝床の荷重をリニアアクチュエータ側で支持する構造に適用することもできる。
【００４６】
また、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。
【００４７】
さらに、前記実施の形態においては、ハウジングの摩擦部材との対向面とに、所定の摩擦力を発揮する受面を設けたものを示したが、これに限らず、各対向面として各部材の成形時の面をそのまま使うようにしてもよく、また、受面を別部材にて構成して一体化するようにしてもよい。
【００４８】
さらに、前記実施の形態においては、第一ブレーキプレートと第二ブレーキプレートの内周に４条のガイド溝を設け、クラッチケースの外周に設けたガイド突起が摺動自在に係合する例を示したが、ガイド溝は４条に限らず、また、ブレーキ面の有効面積を確保するために、各ブレーキプレートとクラッチケースとはスプラインやセレーションによる係合としてもよい。同様に、固定プレートの４条のガイド突起とハウジングのガイド溝との係合関係についても適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【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正面図であり、（ａ）は倒伏状態を、（ｂ）は起立状態を示している。
【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一部切断正面図である。
【図３】ブレーキ機構設置部を示す正面断面図である。
【図４】ブレーキ機構を示す模式図である。
【図５】（ａ）は図４のａ−ａ線に断面図、（ｂ）は図４のｂ−ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は第二ブレーキプレートの詳細図である。
【図６】位置検出機構を示す模式図である。
【図７】本発明の第二実施形態であるリニアアクチュエータのブレーキ機構を示す模式図である。
【図８】本発明の第三実施形態であるリニアアクチュエータのブレーキ機構を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…ベッド（医療・介護用ベッド）、２…フレーム、３…枢軸、４…寝床、５…リンク、６…枢軸、７…リニアアクチュエータ、
１０…アクチュエータ本体、１１…ハウジング、１１Ａ…受面、１２…移動筒、１３…支持筒、１４…回り止め部、１５…プラグ部、１６…シャフト（送りねじ軸）、１７…雄ねじ部、１８…雌ねじ部、１９…ナット、２０…回り止め部、２３…固定部、２５…連結具、２６…基端部、２７…取付孔、
３０…サブハウジング、３１…開口部、３２…連結具、３３…閉塞部、３４…ブラケット、３５…取付孔、３６…モータ装着部、４０…モータ、
４２、４３…ウオーム、４４、４５…支持軸、４６、４７…ウオームホイール、４８、４９…中間ギヤ、５０…駆動ギヤ、
５２…サブシャフト、５３…軸受設置部、５４…深溝玉軸受、５５…カラー、
５７…ブレーキ機構、５８…ワンウエイクラッチ、５９Ａ…クラッチケース、５９Ｂ…ローラ、５９Ｃ…ボス部、
６０Ａ…第一ブレーキプレート、６０Ｂ…第二ブレーキプレート、６１…ガイド溝、６２…ガイド突起、
６３…固定プレート、６４…ガイド突起、６５…ガイド溝、
６６…摩擦板、
６７…ベースプレート、６８…摩擦板、
６９…摩擦部材、
７０…位置検出機構設置部、７１…位置検出機構、７２Ａ…ブラケット、７２Ｂ…基板、７３…位置検出シャフト、７４…雄ねじ部、７５…ストライカ、７６、７７…位置検出スイッチ、
８０…歯車減速装置、８１…原動ギヤ、８２…従動ギヤ、８３…第二段原動ギヤ、８４…第二段従動ギヤ、８５…第三段原動ギヤ、８６…第三段従動ギヤ、
９０…ポテンショセンサ、９１…センサ軸、９２…ポテンショメータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに連結されたモータと、前記ハウジングに軸受により回転自在に支承された送りねじ軸と、前記モータの出力軸と前記送りねじ軸との間に介設されて前記モータの出力軸の回転を減速して前記送りねじ軸に伝達する減速装置と、前記送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、該ナットに一体的に移動するように連結された移動筒と、前記送りねじ軸の一端側に配されて前記送りねじ軸の一方向の回転時に前記送りねじ軸と前記ハウジングとの間で制動力を発揮するブレーキ機構と、を備えたリニアアクチュエータにおいて、
前記ブレーキ機構は、
前記軸受と前記ハウジングとの間で一端側が前記軸受に当接可能に設けられるとともに、前記ハウジングと相対移動可能に設けられ、前記送りねじ軸の一方向の回転時に一体的に回転するクラッチケースと、
前記クラッチケースと前記ハウジングとの間に設けられるとともに、前記クラッチケースと一体回転可能かつ軸方向移動可能で前記ハウジングに対して相対移動自在に設けられた複数のブレーキプレートと、
該複数のブレーキプレートの間に配され、前記ハウジングと一体回転可能かつ軸方向移動可能で前記クラッチケースと相対移動自在に設けられた少なくとも１つの固定プレートと、
前記複数のブレーキプレートと前記固定プレートとの接触面および前記ブレーキプレートと前記ハウジングとの接触面において摩擦力を発揮するブレーキ面と、
から構成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記ハウジングの前記ブレーキ機構と対向する面には、所定の摩擦力を発揮する摩擦板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記ブレーキプレートは、
リング形状に形成されたベースプレートと、
該ベースプレートの前記クラッチケースとの当接面と、前記ハウジングとの当接面とに一体的にリング形状に設けられ、所定の摩擦力を発揮する摩擦板と、
から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記クラッチケースと前記ハウジングとの間には、所定の摩擦力を発揮する摩擦部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
【請求項１】
ハウジングに連結されたモータと、前記ハウジングに軸受により回転自在に支承された送りねじ軸と、前記モータの出力軸と前記送りねじ軸との間に介設されて前記モータの出力軸の回転を減速して前記送りねじ軸に伝達する減速装置と、前記送りねじ軸に進退自在に螺合されたナットと、該ナットに一体的に移動するように連結された移動筒と、前記送りねじ軸の一端側に配されて前記送りねじ軸の一方向の回転時に前記送りねじ軸と前記ハウジングとの間で制動力を発揮するブレーキ機構と、を備えたリニアアクチュエータにおいて、
前記ブレーキ機構は、
前記軸受と前記ハウジングとの間で一端側が前記軸受に当接可能に設けられるとともに、前記ハウジングと相対移動可能に設けられ、前記送りねじ軸の一方向の回転時に一体的に回転するクラッチケースと、
前記クラッチケースと前記ハウジングとの間に設けられるとともに、前記クラッチケースと一体回転可能かつ軸方向移動可能で前記ハウジングに対して相対移動自在に設けられた複数のブレーキプレートと、
該複数のブレーキプレートの間に配され、前記ハウジングと一体回転可能かつ軸方向移動可能で前記クラッチケースと相対移動自在に設けられた少なくとも１つの固定プレートと、
前記複数のブレーキプレートと前記固定プレートとの接触面および前記ブレーキプレートと前記ハウジングとの接触面において摩擦力を発揮するブレーキ面と、
から構成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記ハウジングの前記ブレーキ機構と対向する面には、所定の摩擦力を発揮する摩擦板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記ブレーキプレートは、
リング形状に形成されたベースプレートと、
該ベースプレートの前記クラッチケースとの当接面と、前記ハウジングとの当接面とに一体的にリング形状に設けられ、所定の摩擦力を発揮する摩擦板と、
から構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記クラッチケースと前記ハウジングとの間には、所定の摩擦力を発揮する摩擦部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のリニアアクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−６５７７８（Ｐ２０１０−６５７７８Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３３５０２（Ｐ２００８−２３３５０２）
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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