线性致动器的制造方法

线性致动器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种线性致动器，其目的在于不使该线性致动器用的电动机的工作噪音增大而实现其的小型化，以及实现该线性致动器的静音化、小型化。线性致动器(1)具有：通过电动机(34)经由两条的蜗杆(36)以及蜗轮(41)而正反旋转的轴(26)；与轴(26)螺旋配合安装的螺母(29)；固定于螺母(29)，随着轴(26)的旋转而进退的活塞管(10)。电动机(34)具有：四极的磁铁(85)；以叠绕方式绕装有电枢线圈(91)的电枢(81)；整流子(86)；以大致90゜间隔上下配置的电刷(93a,93b)；连接电枢线圈(91)中应为等电位的线圈间的等压线(94)。
【专利说明】线性致动器

【技术领域】
[0001]本发明涉及具有直线的驱动形态的线性致动器，特别涉及使用四极双电刷结构的电动机的进给丝杠式线性致动器。

【背景技术】
[0002]在医疗、看护的领域中，为减轻患者、被看护者在寝食等方面的负担，广泛使用床的背部底板、膝部底板可倾斜、升降地构成的电动床。在这样的电动床中，由于能够以小型获得大的驱动力，因而使用了电动进给丝杠式的线性致动器。例如，在专利文献I中，记载了使用滚珠丝杠机构使活塞伸缩的线性致动器。在专利文献I的线性致动器中，通过蜗杆和蜗轮对电动机的旋转进行减速，向驱动轴传递。驱动轴的旋转通过滚珠丝杠机构变换为直线运动，使活塞伸缩。专利文献I的线性致动器被使用于床的背部底板的倾斜，与床的连杆机构连接。在致动器的活塞伸展时，连杆机构展开，背部底板抬起而成为倾斜状态(参照图1(b))。另外，在活塞收缩时，连杆机构叠起，背部底板向水平位置放倒倒，床成为平面状态(参照图1(a))。
[0003]先行技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2007-187279号公报
[0006]专利文献2:日本特表2008-517570号公报
[0007]专利文献3:日本特开平7-174204号公报
[0008]专利文献4:日本特开2000-253618号公报
[0009]专利文献5:日本特表2011-509381号公报
[0010]专利文献6:日本特表2009-501503号公报


【发明内容】

[0011]发明所要解决的课题
[0012]一方面，对于线性致动器一直存在小型、轻量化的要求。特别是在使用于电动床的线性致动器中，从利用者的便利性、安全性的观点出发，谋求床的低床板化，寻求配置于底部下方的致动器的小型化、薄型化。然而，如果使电动机小型化，则输出转矩会相应地有所下降，因而为得到和从前相同的驱动力，有必要升高旋转速度而设定大的减速比。然而，为加大减速比，需要增加减速机构部中的蜗轮的齿数。因此，相应于齿数的增加，蜗轮外径会变大，会产生不利于床的低床板化的问题。另外，如果使电动机高旋转化，也会产生使工作噪音增大的问题。
[0013]因此，虽然希望使电动机进一步实现高转矩化且小型化，但为了电动机的高转矩化，就不得不增加磁轭的外径或轴长中的任意一个。然而，如果增大磁轭的外径，则会导致电动机的大型化，从而不利于床的低床板化。另外，如果增加磁轭的轴长，则致动器的全长增大，会产生布局性变差的问题。
[0014]这样，在线性致动器，特别是在使用于电动床的线性致动器中，一直在寻求不增大工作噪音而能够发挥高转矩的小型的电动机。
[0015]用于解决课题的方案
[0016]本发明的线性致动器具备:具有外螺纹部的轴；向该轴减速传递电动机的旋转的蜗杆及蜗轮；与所述外螺纹部螺旋配合并通过所述轴的正反旋转而进退的螺母；固定于该螺母而相对于外壳进退的活塞管，其特征在于，所述电动机具有:固定于磁轭内周面的四极的磁场磁极；以叠绕方式绕装有电枢绕组的电枢；配置于所述电枢，与所述电枢绕组电气连接的整流子；以大致90°间隔配置，与所述整流子的表面接触的两个电刷；与所述整流子连接，形成所述电枢绕组的多个线圈；以及将所述线圈之中应为等电位的线圈间连接的等压线。
[0017]在本发明的使用电动机的进给丝杠式的线性致动器中，作为其驱动源，采用叠绕电枢绕组的具有等压线的四极双电刷结构的电动机。由此，实现了电动机的小型化，在能够发挥与以往的致动器相同的功能的同时实现线性致动器的小型化。
[0018]在所述线性致动器中，所述两个电刷可以例如以正极在上、负极在下的方式，对不同极的电刷以上下的位置关系配置。由此，即使由于长年的使用而产生磨损粉，也不会使其在两电刷间堆积，能够防止由磨损粉导致的电刷彼此发生的短路。
[0019]另外，作为所述蜗杆，也可以使用条数为两条以上的多条蜗杆(例如，两条蜗杆)。由此，即使蜗杆的转速下降，也能够和以往一样地确保蜗轮的转速。因此，与使用一条的蜗杆的情况相比，能够降低电动机的转速，能够相应地抑制电动机工作时的工作噪音。
[0020]发明的效果
[0021]根据本发明的线性致动器，因为作为其驱动源即电动机使用电枢绕组叠绕的四极双电刷结构，所以同以往的线性致动器相比，实现了电动机的小型化，能够实现线性致动器的小型化。因此，例如通过将该线性致动器使用于电动床中，能够进一步实现床的低床板化。

【专利附图】

【附图说明】
[0022]图1是表示本发明的一实施方式的线性致动器的使用状态的说明图。
[0023]图2是表示图1的线性致动器的整体构造的平面图。
[0024]图3是图1的线性致动器的主视图。
[0025]图4是沿图2的A-A线的放大剖视图。
[0026]图5是表示通过螺母适配器固定螺母与活塞管的结构的说明图。
[0027]图6是表示电动机单元的结构的剖视图。
[0028]图7是表示电动机的结构的说明图。
[0029]图8是表示电动机的结构的说明图。
[0030]图9是表示电枢线圈的绕线状态的说明图。
[0031]图10是表示动力传递机构的结构的分解立体图。

【具体实施方式】
[0032]以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细地说明。该实施方式的目的在于提供一种线性致动器，其具有能够发挥高转矩的小型的电动机。图1是表示本发明的一实施方式的线性致动器I的使用状态的说明图，图2是表示线性致动器I的整体构造的平面图，图3是其主视图，图4是沿图2的A-A线的放大剖视图。本发明的线性致动器I是使用电动机的进给丝杠式的致动器。线性致动器I作为用于使医疗、看护用床2 (以下简称为床2)的背部的床板(背部底板3)抬起、放倒的驱动源而使用。线性致动器I安装于床2的框架4，配置于床下。
[0033]如图2所示，线性致动器I具有主体外壳5、电动机单元6、以及活塞单元7。线性致动器I如图1所示，以主体外壳5为固定侧、活塞单元7为自由端侧的状态安装于床2。主体外壳5经由套环8安装于框架4。套环8以致动器支承轴9 (以下简称为支承轴9)为中心，相对于框架4可自由旋转地安装。在活塞单元7中，可自由进出地安装有活塞管10。活塞管10与用于使背部底板3抬起、放倒的连杆11连接。活塞管10以连杆连接轴12为中心，相对于连杆11可自由旋转地安装。
[0034]如图1 (a)所示，在活塞管10收缩的状态下，床2的背部底板3被水平地放倒。另一方面，在活塞管10伸展时，如图1(b)所示，背部底板3变成抬起的状态。背部底板3的抬起倾斜角度对应活塞管10的伸长量变化。通过对线性致动器I进行适当控制，背部底板3能够以任意的角度停止、保持。通过操作图中未示出的开关，床的使用者、看护者能够将背部底板3调整为其所希望的角度。
[0035]如图2、3所示，在主体外壳5的侧面安装有动力源即电动机单元6。在主体外壳5的图中右端侧，安装有活塞单元7。在主体外壳5的图中左端侧，安装有套环8。在套环8上设有轴孔13。支承轴9插入至轴孔13。主体外壳5通过套环8与支承轴9可自由旋转地安装在框架4上。在活塞管10的前端部，设有轴孔14。连杆连接轴12插入轴孔14。活塞单元7通过连杆连接轴12相对于连杆11可自由旋转地安装。
[0036]主体外壳5形成为长方体状。如图3所不，主体外壳5沿着轴向被分割为上下两部分。主体外壳5的上侧是第一壳15，下侧是第二壳16。主体外壳5为由第一及第二壳15、16组合成的结构。第一及第二壳15、16均由合成树脂形成。第一壳15与第二壳16通过螺钉18紧固。在第一及第二壳15、16的圆筒部上安装固定有金属制的框环37。由于安装固定有框环37，因而第一及第二壳15、16不会分离。套环8以被第一及第二壳15、16夹着的形式安装于套环安装部17。套环8具有形成为正方形状的凸缘部8a。凸缘部8a插入、夹持到套环安装部17中。在线性致动器I中，能够通过改变凸缘部8a的安装方向，将轴孔13设定为垂直方向、水平方向中的任意一个，使安装自由度升高。
[0037]如图4所示，在主体外壳5内，设置有活塞单元收容部19和机构收容部20。在活塞单元收容部19内收容、固定有活塞单元7的左端侧。活塞单元7具有金属制的加强管22、合成树脂制的支承管23、以及活塞管10。在机构收容部20中，收容有用于将来自电动机单元6的旋转动力向活塞管10传递的动力传递机构21。动力传递机构21具备:蜗轮41、联轴器42、离合器壳43、单向离合器44 (以下简称为离合器44)、以及制动单元45。
[0038]活塞单元7的加强管22以圆筒状形成。加强管22的一端侧以夹在第一及第二壳15、16之间的形式支承、固定。在加强管22内插入有圆筒形的支承管23。在支承管23的顶端部安装有合成树脂制的插塞24。在插塞24的外侧，安装有金属制的盖25。在支承管23内，收容有以圆筒状形成的活塞管10和轴26。在轴26的左端部安装有轴承适配器27。轴26经由轴承适配器27安装于轴承28。轴承28安装在主体外壳5内。轴26由轴承28在主体外壳5内可自由旋转地支承。在轴26上，作为轴承适配器27的防脱机构，安装有垫圈72及螺母73。
[0039]在轴26上形成有外螺纹部26a。在外螺纹部26a上安装有螺母29。外螺纹部26a的长度和以往的致动器的长度相同。因此，作为致动器，线性致动器I能够发挥同以往相同的功能(背部底板3的抬起、放倒)。在螺母29的内侧形成有与外螺纹部26a螺旋配合的内螺纹部33。螺母29与轴26的外螺纹部26a可自由进退地螺旋配合安装。
[0040]如图5所示，合成树脂制的螺母适配器30(以下简称为适配器30)在止转的状态下安装于螺母29。在适配器30的环部31内周形成有凹部31a。与此相对，在螺母29的外周形成有凸部29a。通过使凸部29a与凹部31a相嵌合，适配器30在螺母29的图中左端部被止转固定。在适配器30上，在轴向上突出形成有爪部32。在爪部32的前端上，突起32a朝向径向内侧突出设置。与此相对，在活塞管10的端部形成有贯通孔10a。通过使贯通孔1a与突起32a相嵌合，螺母29经由适配器30在止转的状态下与活塞管10连接。在爪部32的基部形成有嵌合槽38。嵌合槽38与形成于支承管23的内周的在轴向上延伸的图中未示出的突条部39相嵌合。通过嵌合槽38与突条部39的嵌合，适配器30在支承管23内在止转的状态下，在轴向上可自由移动地配置。
[0041]这样，在本发明的线性致动器I中，活塞管10与螺母29通过适配器30连结。因此，与以往的致动器那样使用螺栓和销作为紧固机构不同，螺栓等不会从螺母的端面突出。其结果是，能够缩短螺母29与动力传递机构21 (蜗轮41等)之间的距离，能够缩短装置整体的长度。因此，通过本发明的线性致动器I能够使装置小型化，并且与以往装置同等地维持活塞冲程。
[0042]随着轴26的旋转，螺母29与活塞管10 —体地在轴向上移动。在此，轴26向活塞管10伸展(前进)方向旋转的情况被称为“正旋转”。另外，向活塞管10收缩(后退)方向旋转的情况被称为“反旋转”。因此，在轴26向正旋转方向旋转时活塞管10伸长，在轴26向反旋转方向旋转时活塞管10缩短。
[0043]在主体外壳5的侧面，安装有内藏电动机34的电动机单元6。图6是表示电动机单元6的结构的剖视图，图7、8是表示电动机34的结构的说明图。如图6所示，电动机34的旋转轴35插入到主体外壳5的内部，在机构收容部20内延伸。旋转轴35由设置于第一壳15的轴承80a，80b可自由旋转地支承。在旋转轴35的外周形成有蜗杆36。蜗杆36与动力传递机构21的蜗轮41啮合。在线性致动器I中，蜗杆36使用两条以上的多条蜗杆(在此为两条蜗杆)。通过将多条蜗杆作为蜗杆36使用，在蜗杆36的转速下降时也能够确保蜗轮41的转速。因此，同使用一条蜗杆的情况相比，能够降低电动机的转速，也能够相应地抑制在电动机工作时的工作噪音。
[0044]电动机34具有:具备旋转轴35的电枢81以及有底圆筒状的磁轭82。电枢81被收容于磁轭82内。在磁轭82的端部安装有轴承84。旋转轴35的一端侧被轴承84可自由旋转地支承。如图7所示，在磁轭82的内周面83上作为磁场磁极安装两对四个的磁铁85。磁铁85交错配置有内周侧被N极磁化的磁铁85η和被S极磁化的磁铁85s。磁铁85n，85s由粘接剂等固定于磁轭内周面83。
[0045]电动机34为具有四个磁铁85的四极结构。即使四极的电动机34的磁铁变得比以往的二极结构的电动机薄，也能够确保作为致动器所需的电动机转矩。因此，随着磁铁85的薄型化，磁轭82的外径也能减小，相应地能够使电动机34小型化。如前所述，一直在追求电动床的低床板化。在床2中，由于电动机的小型化使得线性致动器小型化，从而能够减小床底下方的空间。其结果是，能够将床底配置于更低的位置(床的低床板化)。另外，由于电动机34为四极结构，电动机34的顿转减少，也降低了致动器的工作噪音。
[0046]在磁铁85的内侧，配置有电枢81。在旋转轴35上，与电枢81相邻地安装有整流子(转换器)86。电枢81具有电枢铁芯88。如图7所示，电枢铁芯88具有沿着径向呈放射状延伸的18个齿87。在齿87之间形成有槽89。在槽89中，绕装有电枢线圈(电枢绕组)91。电枢线圈91在槽89中隔开规定的间隔而绕装。电枢线圈91的各端部与整流子86的各整流子片(转换器片)92电气连接。电刷93 (93a, 93b)与整流子86滑动接触。
[0047]图9是表示电枢线圈91的绕线状态的说明图。如图9所示，电枢线圈91从整流子片92隔开规定间隔在两个槽89之间以规定匝数绕回后，再一次隔开规定间隔在两个槽89之间绕回规定匝数。而且，此后，与其他的整流子片92连接。例如，图9的线圈91a从14号整流子片92a开始，首先，进入形成于8号与9号齿87之间的槽89a，从那里开始在与(形成于12号与13号齿87之间的)槽89b之间绕回规定匝数(例如，21匝)。接下来，从槽89b开始在与(形成于16号与17号齿87之间的)槽89c之间绕回规定匝数(例如，21匝)。而且，在规定匝数后，从槽89b开始与6号整流子片92b连接。
[0048]通过采用上述的绕线方式，使得以叠绕方式绕装的线圈的粗绕部的匝数变为一半。即，就前述的例子而言，42匝的粗绕部成为21匝X2，使线圈能够绕装到槽的底部。由此，能够抑制线圈末端部分的膨胀，相应地提高绕线的占空系数。
[0049]另外，在电枢线圈91中，等电位点由等压线94连接。即，与电枢线圈91的相对的同电位线圈彼此由等压线94连接。S卩，在18条槽的该电动机34中，跨过9条槽而处于180°相对的位置的线圈彼此由等压线94连接。其结果是，对于相对的同电位线圈经由等压线94进行供电，能够削减与电刷93a，93b相对的位置的同电位电刷(在图8中以虚线表示)。在线性致动器I中，能够通过等压线94使电动机34形成四极双电刷结构，相对于以往的二极双电刷结构的电动机，不会使电刷的滑动噪音变差，能够使电动机四极化，实现电动机34的小型化。
[0050]这样，在本发明的线性致动器I中，由于采用四极结构，能够使电动机34小型化，能够使床进一步低床板化。另外，在电动机34中，由于采用多条蜗杆而实现了工作噪音的降低，由于四极化而实现顿转减少等，从而比以往的电动机更加静音化，所以线性致动器I的静音性也得到了提高。进而，随着线性致动器I的静音性的提高，即使床底比以往降低，在床底也不会响起致动器工作噪音。其结果是，能够更低地配置床底，从这点也能实现床的低床板化。
[0051]另一方面，在本发明的线性致动器I中，如图8所示，两个电刷93a、93b以90°间隔而上下(相对于地板面垂直的方向)配置。上侧(床底侧)的电刷93a是正极(+)电刷，下侧(地板面侧)的电刷93b是负极(-)电刷。即，在线性致动器I中，异极的电刷上下配置。通常在有电刷电动机中，随着电动机的工作，会因电刷与整流子的滑动接触而导致电刷磨损粉的产生。然而，电刷磨损粉有时会因长年的使用而在电动机内积累。在异极的电刷配置在水平方向上时，两电刷之间的磨损粉堆积，恐怕电刷间会发生短路。与此相对，在该电动机34中，由于电刷93a，93b在上下方向上配置，因而即使磨损粉在电动机内积存也不会堆积在两电刷之间。因此，即使随着长年的使用而导致磨损粉的产生，也不会由此而导致电刷彼此间短路的危险。其结果是，提高了电动机34的可靠性，并且也提高了线性致动器1、床2的可靠性。
[0052]图10是表示动力传递机构21的结构的分解立体图。如前所述，动力传递机构21包括蜗轮41、联轴器42、离合器壳43、离合器44、以及制动单元45。在动力传递机构21中，来自蜗杆36的输入转矩从蜗轮41开始经由联轴器42向轴26传递。在轴26正旋转时，活塞管10被推出，背部底板3抬起。此时，动力传递机构21内的离合器44为释放状态(OFF状态)。其结果是，活塞管10不随着制动单元45的制动作用而前进。
[0053]另一方面，在轴26反旋转时活塞管10被拉入，背部底板3放倒。在反旋转的情况下，与正旋转时不同，离合器44变为锁定状态(ON状态)。即，轴26的旋转向制动单元45内的部件传递，产生制动作用。其结果是，活塞管10随着制动作用而后退。借助该制动作用，能够防止在背部底板3向水平侧放倒时(活塞缩短时)因背部底板3的自重、使用者的体重(以下简称为使用者的体重等)而导致动作增速等情况。另外，能够防止在关闭电动机34且使背部底板3在倾斜状态下停止时，由于使用者的体重等导致的背部底板3倒下的情况。
[0054]如图4及图10所示，蜗轮41形成为有底圆筒形状。蜗轮41的一端侧是杯状开口。在蜗轮41的另一端侧，形成有小齿轮46。小齿轮46经由图中未示出的减速齿轮等与用于检测旋转的电位器式传感器(图中未示出)连接。蜗轮41的开口端侧形成有圆筒孔状的联轴器嵌合部47。嵌合凹部48在联轴器嵌合部47的内周部沿着周方向等分地形成有多个。金属制(例如，铁系烧结合金)的联轴器42以插入状态安装于联轴器嵌合部47。在联轴器42内收容有离合器壳43和离合器44。
[0055]在线性致动器I中，蜗轮41的形状为杯状，采用在其内部收容有离合器44等的构造。通过该构造，同如图10所示的以往的蜗轮41与离合器44在轴向上直列配置的致动器相比，能够缩短装置整体的长度。因此，与前述相同，能够使装置小型化，并且确保活塞冲程。
[0056]联轴器42也以有底圆筒形状形成。嵌合凸部49在联轴器42的外周部沿着周方向等分地形成有多个。嵌合凸部49与嵌合凹部48能够沿着轴向插入嵌合，如果在联轴器嵌合部47上安装联轴器42，则嵌合凸部49与嵌合凹部48嵌合。通过凸部49与凹部48的嵌合，联轴器42在止转的状态下安装于蜗轮41。
[0057]凸台部51突出形成于在联轴器42的内周侧。轴孔52在轴向上贯通形成于凸台部51。细齿53形成于轴孔52的内周面。如图4所示，在轴26的左端侧外周也形成有细齿54。联轴器42在两细齿53、54啮合的状态下安装于轴26。联轴器42通过细齿53、54的啮合在止转的状态下安装于轴26。其结果是，蜗轮41经由联轴器42与轴26 —体化。
[0058]在本发明的线性致动器I中，在蜗轮41与轴26之间内藏配置有金属制的联轴器42，蜗轮的转矩经由联轴器42向轴26传递。因此，能够通过联轴器42确保蜗轮41的强度，使蜗轮41的厚度(轴向长)变薄。在以往的致动器中，由于将合成树脂制的蜗轮与金属制的轴细齿结合，因而需要为了确保结合强度而加长结合部。与此相对，由于在本发明的线性致动器I中，将金属制的联轴器42与轴26细齿结合到一起，因而与以往相比能够缩短结合部的长度，其结果是，能够缩短装置整体的长度。因此，在本发明的线性致动器I中，能够使装置小型化，并且确保活塞冲程。
[0059]另外，通过在蜗轮41内配置联轴器42，能够使蜗轮41的齿部41a的内侧通过金属部件加强。因此，即使不增大蜗轮41的外径也能确保齿部41a的强度，能够实现蜗轮41的小径化，减小装置的厚度。由于床用的线性致动器通常配置在床下，因而一直在寻求与床的低床板化相对应的装置的薄型化。根据本发明的线性致动器1，也能够响应随着这样的床的低床板化而产生的要求。
[0060]进而，在以往的致动器中，由于使用整体由合成树脂形成的蜗轮，因而如果缩短轴向长度，则不仅与轴的结合强度下降，也存在因轮齿的啮合而导致的蜗轮歪斜、啮合变浅等危险。如果啮合变浅，则会在工作时产生异常噪声以及齿部的磨损变大等问题。对于这一点，在线性致动器I中，由于金属部件配置于内侧，因而蜗轮不易歪斜，蜗杆36与蜗轮41之间的啮合也稳定。因此，能够抑制工作时的异常噪声、异常磨损，提高床的使用感以及致动器的耐久性。
[0061]在联轴器42的内筒部55中插入有金属制(例如，铸铝制)的离合器壳43。离合器壳43形成为两端开口的圆筒形状。在离合器壳43的一端侧，扩径形成凸缘状的环部56。突起部57朝向径向外侧突出形成于环部56的外周。突起部57与设置于第一壳15的图中未示出的卡定部(凹部)卡合，突起部57在与第一壳15相对止转的状态下配置。离合器44的外周(外圈侧)压入固定于离合器壳43的内侧。在离合器44使用具有多根辊(图中未示出)的单向离合器。离合器44在内外圈之间只将一方向的旋转向另一方传递，将轴26正旋转的情况设定为释放状态，轴26反旋转的情况设定为锁定状态。
[0062]设置于制动单元45的制动板保持器61的圆筒部62插入到离合器44的内周侧(内圈侧)。圆筒部62和联轴器42的凸台部51共同形成配置于离合器内圈与轴26之间的夹装部件。离合器44经由凸台部51和圆筒部62而配置在轴26上。在线性致动器I中，能够通过调整凸台部51、圆筒部62的直径，改变离合器44的尺寸，根据所希望的锁定力而选择离合器44。
[0063]制动单元45具有:金属制的制动板保持器61、合成树脂制(例如，聚酰胺)的制动板63、金属制的制动垫圈64a, 64b (两枚)。在制动垫圈64a, 64b的轴孔65a, 65b中，形成有细齿66。细齿66与轴26的细齿54啮合。制动垫圈64a，64b通过细齿66，54的啮合在轴26止转的状态下安装。制动垫圈64a，64b以夹着制动板63的方式配置在制动板63的轴向两侧。
[0064]制动板保持器61形成两端开口的圆筒形状。在制动板保持器61的一端侧形成有凸缘部67。在凸缘部67上，沿着轴向等分地突出设置四个凸部68。在凸部68之间形成保持器凹部69。在制动板63的外周形成的板凸部70 (四个)与保持器凹部69嵌合。通过凹部69与凸部70的嵌合，制动板63与制动板保持器61 —体地旋转。凹凸形状的压接部71形成于制动板63的两端面。压接部71以能够与制动垫圈64a，64b滑动接触的状态压接。在制动垫圈64a，64b与压接部71之间，为了兼顾防止因不同种材料滑动接触导致的异常噪声而涂敷润滑脂。
[0065]在制动单元45中，在轴26正旋转时，将离合器44设定为释放状态。在制动单元45中，制动垫圈64a，64b与轴26共同旋转。如果制动垫圈64a，64b旋转，通过产生于压接部71的摩擦力也使制动板63牵连转动。制动板63与制动板保持器61通过板凸部70与保持器凹部69的嵌合而一体地旋转。此时，由于在制动单元45中，在轴正旋转时离合器设定为释放，因而制动板保持器61在离合器44内成为空转状态。即，制动板保持器61的旋转不向离合器壳43侧传递，制动单元45整体在离合器壳43内空转。因此，在轴26正旋转时，制动板保持器61与制动板63正旋转，由于制动垫圈64a，64b、轴承内圈28a也共同正旋转，因而制动单元45不产生制动作用。
[0066]与此相对，在轴26反旋转时，将离合器44设定为锁定状态。即，向离合器壳43侧传递制动板保持器61的旋转，欲使离合器壳43旋转。然而，如前所述，由于离合器壳43在止转的状态下配置于第一壳15内，离合器壳43自身不旋转。S卩，与轴26的旋转相对，经由离合器44传递转矩的离合器壳43成为非旋转状态。因此，在通过摩擦力结合的制动板63与制动垫圈64a，64b之间产生滑动，由于压接部71的摩擦力而产生旋转阻力。即，在轴26反旋转时，制动板保持器61与制动板63成为非旋转状态，而制动垫圈64a，64b、轴承内圈28a反旋转。因此，在反旋转时，通过压接部71的摩擦力对于制动单元45产生制动作用(制动力)。
[0067]此外，在线性致动器I中，轴26不与离合器44直接结合，在离合器44的内侧配置有制动板保持器61。在制动板保持器61的内侧配置有联轴器42的凸台部51。在联轴器42的凸台部51的内侧配置有轴26。通常，在单向离合器中，离合器直径越大则锁定力越大。因此，如果像以往的致动器一样，将离合器直接安装在轴上，则恐怕有离合器直径变小而锁定力不足的可能。与此相对，在本发明的线性致动器I中，由于在轴26与离合器44之间存在其他的夹装部件，因而无论轴径大小都能够调整离合器44的尺寸。因此，能够选择与希望的锁定力对应的离合器44，能够增大设计的自由度，并且提高制品的可靠性。
[0068]接下来，对本发明的线性致动器I的动作进行说明。在线性致动器I中，如果操作者按下用于使背部底板3抬起的操作键，则电动机34正旋转。电动机34的旋转从蜗杆36传递至蜗轮41、联轴器42，使轴26向正方向旋转。在轴26正旋转时，螺母29前进，与螺母29连结的活塞管10被压出。随着活塞管10的前进，背部底板3成为如图1(b)所示的抬起状态。此外，由于在正旋转时离合器44为释放状态，因而只有轴26正旋转，不产生制动单元45的制动作用。
[0069]另外，轴26的正旋转从小齿轮46传递至旋转检测用的电位器式传感器。电位器式传感器输出对应于轴26的旋转角度的电压值，向控制该床2的动作的控制器(图中未示出)发送。控制器若检测出对应于规定的上限位置的电位电压，则使电动机34自动地停止。
[0070]如果电动机34停止，则背部底板3的负荷(使用者的体重等)作用于活塞管10，也向螺母29施加了使其后退的方向的力。该后退方向的力是使轴26反旋转的力，轴26由于背部底板3的负荷而反旋转。另一方面，在轴26反旋转时，离合器44成为锁定状态，在制动单元45产生制动作用。S卩，制动垫圈64a，64b承受着负荷相对于制动板63旋转，由压接部71的摩擦力产生制动力。由此，轴26的反旋转被阻止，背部底板3在承受负荷的状态下静止、保持。
[0071 ] 在线性致动器I中，如图4、5所示，将轴承28配置于螺母73与制动垫圈64a之间。另外，通过使用轴承适配器27，在轴承28中使用能够承受轴26的推力负荷的大尺寸的深沟球轴承。因此，在本发明的线性致动器I中，能够由轴承28的内圈28a承受施加在轴26上的轴向的力。即，在线性致动器I中，施加在轴26上的轴向的力从轴26的台阶部26b向联轴器42、制动垫圈64b、制动板63、制动垫圈64a、轴承28的内圈28a传递。其结果是，在线性致动器I中能够不安装以往的致动器中所使用的用于承受负载的支承板，能够以该支承板的厚度的程度缩短装置整体的长度。
[0072]另外，在线性致动器I中，在结构上，与轴26共同旋转的是轴承28的内圈28a，外圈28b不旋转。因此，也能够防止由第一壳15与轴承外圈28b的滑动产生的异常噪声。在以往的致动器中，为了防止随着轴承外圈的旋转发生的异常噪声，在轴承外圈与主体外壳之间涂敷有润滑脂。然而，在本方案的致动器中，由于轴承28的外圈28b不旋转，因而无需在轴承外圈28b与主体外壳5之间涂敷润滑脂，也能够抑制异常噪声的发生。
[0073]另一方面，如果操作者按下用于使背部底板3放倒的操作键，则电动机34反旋转。电动机34的旋转如前述一样传递，轴26反旋转。如果轴26反旋转，则螺母29后退，活塞管10被拉入。随着活塞管10的后退，背部底板3成为如图1(a)所示的放倒状态。轴26的反旋转还从小齿轮46向旋转检测用的电位器式传感器传递，由其检测出活塞管10的位置。如果控制器检测出与规定的下限位置对应的电位电压或与规定的上限位置对应的电位电压，则使电动机34自动地停止。
[0074]在进行反旋转动作时，离合器44为锁定状态，轴26的旋转向离合器壳43侧传递。如前所述，在反旋转动作时，制动单元45中的压接部71产生滑动，根据其摩擦力产生制动力。但该制动力设定得比由电动机34产生的轴26的驱动力小。轴26在接受制动单元45的制动力的同时反旋转。而且，活塞管10缩短，并且背部底板3放倒。在背部底板3放倒时，由于前述的制动力作用于轴26，能够防止因使用者的体重等导致的放倒动作增速等情况，也能确保操作的安全性。
[0075]这样，线性致动器I为缩短了各部件间的距离(致动器的构造部的长度)的构造，能够不缩短活塞冲程而缩短了致动器整体的长度。因此，与前述相同，能够在实现装置的小型化的同时确保活塞冲程。另外，由于各功能零件本身没有变小，因而也不会使零件强度下降，致动器的推力也不会下降。因此，能够在实现装置的小型化的同时确保与以往的致动器相同的功能。进而，随着装置的小型化，也提高了其相对于床的安装布局的自由度。
[0076]本发明不限于所述实施方式，而且当然能够在未脱离其主旨的范围内进行各种变更。
[0077]例如，床2不限定于通过线性致动器I的活塞管10的伸长而使背部底板3抬起的所谓的随意按的结构，也可以为通过活塞管10的缩短使背部底板3抬起的所谓的随意拉的结构。进而，在前述的实施方式中，虽然对线性致动器I使用于背部底板3的驱动的情况进行了说明，但线性致动器I也能使用于膝部底板的驱动中。另外，线性致动器I也能使用于调整床底的高度。
[0078]工业实用性
[0079]在前述的实施方式中，示出的是本发明的线性致动器使用于医疗、看护用床的工作部的例子，但其适用对象并不仅限定于床，也能广泛应用于其他的医疗用机器、汽车、家电制品等具有工作部位的各种机械、装置中。
[0080]附图标记说明
[0081]I线性致动器4框架
[0082]2医疗、看护用床5主体外壳
[0083]3背部底板6电动机单元
[0084]7活塞单元29a凸部
[0085]8套环30螺母适配器
[0086]8a凸缘部31环部
[0087]9致动器支承轴31a凹部
[0088]10活塞管32爪部
[0089]1a贯通孔32a突起
[0090]11连杆33内螺纹部
[0091]12连杆连接轴34电动机
[0092]13轴孔35旋转轴
[0093]14轴孔36蜗杆
[0094]15第一壳37框环
[0095]16第二壳38嵌合槽
[0096]17套环安装部39突条部
[0097]18螺钉41蜗轮
[0098]19活塞单元收容部41a齿部
[0099]20机构收容部42联轴器
[0100]21动力传递机构43离合器壳
[0101]22加强管44单向离合器
[0102]23支承管45制动单元
[0103]24插塞46小齿轮
[0104]25盖47联轴器嵌合部
[0105]26轴48嵌合凹部
[0106]26a外螺纹49嵌合凸部
[0107]26b台阶部51凸台部
[0108]27轴承适配器52轴孔
[0109]28轴承53细齿
[0110]28a内圈54细齿
[0111]28b外圈55内筒部
[0112]29螺母56环部
[0113]57突起部92整流子片
[0114]61制动板保持器92a，92b整流子片
[0115]62凸台部93a, 93b电刷
[0116]63制动板94等压线
[0117]64a, 64b 制动垫圈
[0118]65a, 65b 轴孔
[0119]66 细齿
[0120]67凸缘部
[0121]68 凸部
[0122]69保持器凹部
[0123]70板凸部
[0124]71压接部
[0125]72 垫圈
[0126]73 螺母
[0127]80a, 80b 轴承
[0128]81 电枢
[0129]82 磁轭
[0130]83磁轭内周面
[0131]84 轴承
[0132]85 磁铁
[0133]85η N 极磁铁
[0134]85s S 极磁铁
[0135]86整流子
[0136]87 齿
[0137]88电枢铁芯
[0138]89 槽
[0139]89a, 89b, 89c 槽
[0140]91电枢线圈
[0141]91a 线圈
【权利要求】
1.一种线性致动器，该线性致动器具备:具有外螺纹部的轴；向该轴减速传递电动机的旋转的蜗杆及蜗轮；与所述外螺纹部螺旋配合并通过所述轴的正反旋转而进退的螺母；固定于该螺母而相对于外壳进退的活塞管，其特征在于， 所述电动机具有: 固定于磁轭内周面的四极的磁场磁极； 以叠绕方式绕装有电枢绕组的电枢； 配置于所述电枢，与所述电枢绕组电气连接的整流子； 以大致90°间隔配置，与所述整流子的表面接触的两个电刷； 与所述整流子连接，形成所述电枢绕组的多个线圈；以及 将所述线圈之中应为等电位的线圈间连接的等压线。
2.如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述两个电刷以上下的位置关系配置。
3.如权利要求1或2所述的线性致动器，其特征在于，所述蜗杆是条数为两条以上的多条蜗杆。
【文档编号】H02K23/30GK104471847SQ201380037891
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年7月3日 优先权日:2012年7月18日
【发明者】中村雅人, 井上雅纪, 铃木正俊, 田岛佑资, 铃木悠太, 大木真也 申请人:株式会社美姿把