JP2015040576A - Linear actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転運動を直線運動に変換するリニアアクチュエータに関する。 The present invention relates to a linear actuator that converts rotational motion into linear motion.
例えばリクライニング機能を有する電動ベッド等には、回転運動を直線運動に変換する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1参照)。 For example, a linear actuator that converts rotational motion into linear motion is used for an electric bed or the like having a reclining function (see, for example, Patent Document 1).
従来のリニアアクチュエータは、電動モータと、電動モータによって回転駆動されるネジ軸と、ネジ軸のネジ山部に噛み合わされたナットと、ナットと一体に移動可能なロッド部と、を備えている。ロッド部は、例えば電動ベッドの背もたれ部に連結されている。 A conventional linear actuator includes an electric motor, a screw shaft that is rotationally driven by the electric motor, a nut that is engaged with a screw thread portion of the screw shaft, and a rod portion that can move integrally with the nut. The rod part is connected to the backrest part of the electric bed, for example.
ネジ軸が正方向に回転する際には、ナットはネジ軸に対して第1の方向に直線的に移動する。このとき、例えばロッド部が伸長方向に移動することによって、電動ベッドの背もたれ部が起こされる方向に動作する。一方、ネジ軸が逆方向に回転する際には、ナットはネジ軸に対して上記第1の方向とは反対方向の第2の方向に直線的に移動する。このとき、例えばロッド部が収縮方向に移動することによって、電動ベッドの背もたれ部が寝かされる方向に動作する。 When the screw shaft rotates in the positive direction, the nut moves linearly in the first direction with respect to the screw shaft. At this time, for example, when the rod portion moves in the extending direction, the backrest portion of the electric bed moves in the direction to be raised. On the other hand, when the screw shaft rotates in the opposite direction, the nut moves linearly in a second direction opposite to the first direction with respect to the screw shaft. At this time, for example, when the rod portion moves in the contraction direction, the backrest portion of the electric bed operates in the direction in which it is laid down.
従来のリニアアクチュエータは、さらに、ワンウェイクラッチ機構を備えている。ワンウェイクラッチ機構とは、ネジ軸の逆方向への回転を規制するための機構である。例えば、電動ベッドの背もたれ部が寝かされる方向に動作している状態で、ベッド本体と背もたれ部との間に異物が挟まった際には、ネジ軸にスラスト方向(すなわち、軸方向)への過大な荷重が作用するようになる。このとき、ワンウェイクラッチ機構が作動することによって、ネジ軸の逆方向への回転が強制的に停止され、背もたれ部の動作が停止する。 The conventional linear actuator further includes a one-way clutch mechanism. The one-way clutch mechanism is a mechanism for restricting rotation of the screw shaft in the reverse direction. For example, when a foreign object gets caught between the bed body and the backrest while the backrest of the electric bed is operating in the direction to lie down, the screw shaft is excessive in the thrust direction (that is, the axial direction). Load will be applied. At this time, when the one-way clutch mechanism is operated, the rotation of the screw shaft in the reverse direction is forcibly stopped, and the operation of the backrest portion is stopped.
しかしながら、上述した従来のリニアアクチュエータでは、次のような課題が生じる。上述したように、ワンウェイクラッチ機構が作動した際には、ネジ軸の逆方向への回転が強制的に停止されるので、ネジ軸と駆動連結された電動モータに大きな負荷が作用してしまうという課題が生じる。 However, the conventional linear actuator described above has the following problems. As described above, when the one-way clutch mechanism is operated, the rotation of the screw shaft in the reverse direction is forcibly stopped, so that a large load acts on the electric motor that is drivingly connected to the screw shaft. Challenges arise.
本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、その目的は、ネジ軸に過大な荷重が作用した際に、ネジ軸を回転駆動する力に作用する負荷を低減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である。 The present invention is intended to solve the above-described problem, and its purpose is to reduce the load acting on the force for rotationally driving the screw shaft when an excessive load is applied to the screw shaft. An actuator is provided.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るリニアアクチュエータは、回転運動を直線運動に変換するリニアアクチュエータであって、外周面に螺旋状のネジ山部を有し、且つ、回転駆動されるネジ軸と、前記ネジ軸の前記ネジ山部に噛み合わされ、且つ、前記ネジ軸の回転に伴って前記ネジ軸に対して第1の方向又は前記第1の方向と反対方向の第2の方向に直線的に移動するナット部材と、を備え、前記ネジ山部は、前記第1の方向に向かう側に配置され、且つ、前記ネジ軸の軸方向に対して第1の角度で傾斜する第1の傾斜面と、前記第2の方向に向かう側に配置され、且つ、前記ネジ軸の前記軸方向に対して前記第1の角度よりも小さい第2の角度で傾斜する第2の傾斜面と、を有し、前記ナット部材は、前記ネジ軸の周方向に並んで配置され、且つ、前記ネジ山部に噛み合わされる第1の位置と前記ネジ山部への噛み合わせが解除される第2の位置との間を変位可能な複数のナット部と、前記複数のナット部の各々を前記第2の位置から前記第1の位置に向かう方向に弾性的に偏倚する複数の弾性部材と、を有しており、前記複数のナット部の各々は、前記ネジ軸に前記第2の方向への過大な荷重が作用した際に、前記第2の傾斜面によって押圧されることにより、前記第1の位置から前記第2の位置に変位する。 In order to achieve the above object, a linear actuator according to an aspect of the present invention is a linear actuator that converts rotational motion into linear motion, and has a helical thread portion on an outer peripheral surface, and is rotationally driven. And a second direction in the first direction or the opposite direction to the first direction with respect to the screw shaft as the screw shaft rotates. A nut member that linearly moves in the direction of the screw thread, and the screw thread portion is disposed on the side toward the first direction, and is inclined at a first angle with respect to the axial direction of the screw shaft. A second inclined surface that is disposed on a side toward the second direction and is inclined at a second angle smaller than the first angle with respect to the axial direction of the screw shaft. An inclined surface, and the nut member is in a circumferential direction of the screw shaft. A plurality of nut portions arranged side by side and displaceable between a first position engaged with the screw thread portion and a second position where engagement with the screw thread portion is released; and A plurality of elastic members that elastically bias each of the plurality of nut portions in a direction from the second position toward the first position, and each of the plurality of nut portions includes the screw When an excessive load is applied to the shaft in the second direction, the shaft is pressed by the second inclined surface to be displaced from the first position to the second position.
本態様によれば、ネジ軸に第2の方向への過大な荷重が作用した際には、複数のナット部の各々が第1の位置から第2の位置に変位するので、ネジ軸が空転するようになる。これにより、ネジ軸を回転駆動する力に作用する負荷を低減することができる。 According to this aspect, when an excessive load is applied to the screw shaft in the second direction, each of the plurality of nut portions is displaced from the first position to the second position. To come. Thereby, the load which acts on the force which rotationally drives a screw shaft can be reduced.
例えば、本発明の一態様に係るリニアアクチュエータにおいて、前記ナット部材は、さらに、前記ネジ軸の前記外周面を包囲するように配置され、且つ、前記複数のナット部の各々を前記第1の位置と前記第2の位置との間で変位可能に支持するホルダ部を有するように構成してもよい。 For example, in the linear actuator according to one aspect of the present invention, the nut member is further disposed so as to surround the outer peripheral surface of the screw shaft, and each of the plurality of nut portions is disposed at the first position. It may be configured to have a holder portion that is supported so as to be displaceable between the first position and the second position.
本態様によれば、ナット部材はホルダ部を有しているので、このホルダ部によって、複数のナット部の各々を第1の位置と第2の位置との間で変位可能に支持することができる。 According to this aspect, since the nut member has the holder portion, the holder portion can support each of the plurality of nut portions so as to be displaceable between the first position and the second position. it can.
例えば、本発明の一態様に係るリニアアクチュエータにおいて、前記ホルダ部は、前記複数のナット部の各々に対応して配置され、且つ、前記ホルダ部の径方向に対して傾斜する複数のガイド面を有しており、前記複数のナット部の各々は、前記ネジ軸に前記第2の方向への過大な荷重が作用した際に、対応する前記ガイド面上をスライドしながら前記第1の位置から前記第2の位置に変位するように構成してもよい。 For example, in the linear actuator according to one aspect of the present invention, the holder portion is disposed corresponding to each of the plurality of nut portions, and includes a plurality of guide surfaces that are inclined with respect to the radial direction of the holder portion. Each of the plurality of nut portions from the first position while sliding on the corresponding guide surface when an excessive load is applied to the screw shaft in the second direction. You may comprise so that it may displace to the said 2nd position.
本態様によれば、ホルダ部は複数のガイド面を有しているので、ネジ軸に第2の方向への過大な荷重が作用した際に、複数のナット部の各々が対応するガイド面上をスライドする。これにより、複数のナット部の各々を第1の位置から第2の位置にガイドすることができる。 According to this aspect, since the holder portion has a plurality of guide surfaces, when an excessive load in the second direction acts on the screw shaft, each of the plurality of nut portions corresponds to the corresponding guide surface. Slide Thus, each of the plurality of nut portions can be guided from the first position to the second position.
例えば、本発明の一態様に係るリニアアクチュエータにおいて、前記複数の弾性部材の各々は、対応する前記ナット部と前記ホルダとの間に配置されているように構成してもよい。 For example, in the linear actuator according to an aspect of the present invention, each of the plurality of elastic members may be configured to be disposed between the corresponding nut portion and the holder.
本態様によれば、複数の弾性部材の各々は対応するナット部とホルダ部との間に配置されているので、複数の弾性部材の各々をホルダ部の内側にコンパクトに収納することができる。 According to this aspect, since each of the plurality of elastic members is disposed between the corresponding nut portion and the holder portion, each of the plurality of elastic members can be stored compactly inside the holder portion.
例えば、本発明の一態様に係るリニアアクチュエータにおいて、前記複数のナット部は、前記ネジ軸の周方向に等間隔で配置されているように構成してもよい。 For example, in the linear actuator according to one aspect of the present invention, the plurality of nut portions may be arranged at equal intervals in the circumferential direction of the screw shaft.
本態様によれば、複数のナット部がネジ軸の周方向に等間隔で配置されているので、ナット部材をネジ軸のネジ山部に安定して噛み合わせることができる。 According to this aspect, since the plurality of nut portions are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the screw shaft, the nut member can be stably meshed with the thread portion of the screw shaft.
本発明の一態様に係るリニアアクチュエータによれば、ネジ軸に過大な荷重が作用した際に、ネジ軸を回転駆動する力に作用する負荷を低減することができる。 According to the linear actuator which concerns on 1 aspect of this invention, when an excessive load acts on a screw shaft, the load which acts on the force which rotationally drives a screw shaft can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connecting forms of the constituent elements shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. The invention is specified by the claims. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims are not necessarily required to achieve the object of the present invention, but are described as constituting more preferable embodiments. Is done.
(実施の形態)
[リニアアクチュエータの全体構成]
まず、図1及び図2を参照しながら、実施の形態に係るリニアアクチュエータの全体構成について説明する。図1は、実施の形態に係るリニアアクチュエータの外観を示す斜視図である。図2は、図1におけるA−A線断面図である。
(Embodiment)
[Overall configuration of linear actuator]
First, the overall configuration of the linear actuator according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a perspective view illustrating an appearance of a linear actuator according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
図1及び図2に示すように、リニアアクチュエータ2は、回転運動を直線運動に変換するためのアクチュエータである。リニアアクチュエータ2は、ハウジング4及びロッド部6を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ハウジング4は、略円筒形状に構成されている。ハウジング4の内部には、電動モータ8が配置されている。電動モータ8は、出力軸10を有している。電動モータ8が駆動することによって、出力軸10が正方向又は逆方向に回転する。ハウジング4の内部には、さらに、軸受け部12が設けられている。ハウジング4の側面には、リニアアクチュエータ2を例えば電動ベッド50(後述する図12参照)等に取り付けるための一対のブラケット部14が設けられている。一対のブラケット部14の各々には、ボルト等(図示せず)を挿通するための挿通孔16が設けられている。
The
ロッド部6は、固定ロッド部18及び可動ロッド部20を有しており、電動モータ8の出力軸10に対して略垂直に延びている。ロッド部6は、後述するように、全体として伸縮可能に構成されている。
The
固定ロッド部18は、略円筒形状に構成されている。固定ロッド部18は、ハウジング4の側面に固定されており、ハウジング4の側面から側方に向けて延びている。固定ロッド部18の内周面には、固定ロッド部18の軸方向に延びるガイド用凹部(図示せず)が設けられている。
The fixed
可動ロッド部20は、略円筒形状に構成されている。可動ロッド部20は、固定ロッド部18の内部に配置されており、固定ロッド部18に対してスライド移動可能である。可動ロッド部20は、固定ロッド部18の内部に収納される収納位置と、固定ロッド部18から突出される突出位置との間をスライド移動可能である。可動ロッド部20の内周面には、ナット部材22が取り付けられている。なお、本実施の形態のリニアアクチュエータ2では、ナット部材22の構成に特徴がある。ナット部材22の構成については後述する。可動ロッド部20の外周面には、可動ロッド部20の径方向に突出するガイド用突部(図示せず)が設けられている。可動ロッド部20のガイド用突部が固定ロッド部18のガイド用凹部に沿ってガイドされることにより、可動ロッド部20は、固定ロッド部18に対する回転が阻止されながら、収納位置と突出位置との間をスライド移動される。
The
ハウジング4の内部及びロッド部6の内部には、ネジ軸24が配置されている。ネジ軸24は、ロッド部6の軸方向に沿って直線状に延びている。ネジ軸24の一端部は、ハウジング4の内部に設けられた軸受け部12に回転可能に支持されている。ネジ軸24は、減速機構(図示せず)を介して電動モータ8の出力軸10に駆動連結されている。電動モータ8の出力軸10の回転は、減速機構によって減速された後にネジ軸24に伝達される。これにより、ネジ軸24は、正方向(すなわち、図2中の矢印Xで示す方向)又は逆方向(すなわち、図2中の矢印Yで示す方向)に回転される。ネジ軸24の外周面には、ネジ軸24の軸方向に沿って螺旋状に延びるネジ山部26が設けられている。ネジ軸24のネジ山部26には、上述したナット部材22が噛み合わされている。なお、本実施の形態のリニアアクチュエータ2では、ネジ山部26の構成に特徴がある。ネジ山部26の構成については後述する。
A
ナット部材22は、ネジ軸24が正方向に回転する際には、ネジ軸24に対して第1の方向(すなわち、図2中の矢印Sで示す方向)に直線的に移動する。このナット部材22の移動に伴って、図1及び図2中の矢印Pで示すように、可動ロッド部20が収納位置から突出位置に向かう方向にスライド移動する。このとき、ロッド部6は全体として伸長するようになる。
When the
一方、ナット部材22は、ネジ軸24が逆方向に回転する際には、ネジ軸24に対して上記第1の方向とは反対方向の第2の方向(すなわち、図2中の矢印Tで示す方向)に直線的に移動する。このナット部材22の移動に伴って、図1中の矢印Qで示すように、可動ロッド部20が突出位置から収納位置に向かう方向にスライド移動する。このとき、ロッド部6は全体として収縮するようになる。
On the other hand, when the
[ネジ山部の構成]
次に、図3等を参照しながら、上述したネジ山部26の構成について説明する。図3は、図2のナット部材及びその周辺の構成を拡大して示す要部断面図である。
[Configuration of threaded part]
Next, the configuration of the
図3及び後述する図9に示すように、ネジ山部26は、第1の傾斜面26a及び第2の傾斜面26bを有している。
As shown in FIG. 3 and FIG. 9, which will be described later, the
第1の傾斜面26aは、上記第1の方向に向かう側に配置されている。第1の傾斜面26aは、ネジ軸24の軸方向に対して(すなわち、ネジ軸24の中心軸線C0に対して)第1の角度θ1で傾斜している。例えば、ネジ軸24のリードをL、ネジ軸24の中心径をdとしたとき、第1の角度θ1は、θ1=tan−1(L/πd)で表される。通常のアクチュエータ(例えば、L=100〜250、d=20〜40)においては、第1の角度θ1は、例えば40°〜70°である。
The first
第2の傾斜面26bは、上記第2の方向に向かう側、すなわち、上述した第1の傾斜面26aと反対側に配置されている。第2の傾斜面26bは、ネジ軸24の軸方向に対して上記第1の角度θ1よりも小さい第2の角度θ2で傾斜している。第2の角度θ2は、例えば、第1の角度θ1に対して5°〜10°の差を有する角度である。
The second
[ナット部材の構成]
次に、図4〜図8を参照しながら、上述したナット部材22の構成について説明する。図4は、ナット部材を示す斜視図である。図5は、ナット部材がネジ軸のネジ山部に噛み合わされた状態を示す要部斜視図である。図6は、複数のナット部の各々が第1の位置に変位した状態を示す、図5におけるB−B線断面図である。図7は、図6のガイド面を拡大して示す図である。図8は、複数のナット部の各々が第2の位置に変位した状態を示す、図5におけるB−B線断面図である。
[Configuration of nut member]
Next, the configuration of the
図4及び図5に示すように、ナット部材22は、ホルダ部28、複数のナット部30及び複数のバネ32(複数のバネ32の各々は弾性部材を構成する)を有している。なお、本実施の形態では、ナット部30及びバネ32はそれぞれ3個ずつ設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
ホルダ部28は、略円筒形状に構成されており、ネジ軸24の外周面を包囲するように配置されている。ホルダ部28の外周面には、ホルダ部28の径方向に突出する複数の突起34が設けられている。複数の突起34は、ホルダ部28の周方向に等間隔で配置されている。これら複数の突起34に対応して、可動ロッド部20の内周面には複数の固定用凹部(図示せず)が設けられている。複数の突起34の各々が対応する固定用凹部に挿入されることにより、ホルダ部28が可動ロッド部20の内周面に固定されている。
The
ホルダ部28の内周面は、複数のナット部30の各々の外周面の形状に対応した形状を有している。ホルダ部28の内周面には、複数のナット部30に対応して複数のガイド面36が設けられている。図6及び図7に示すように、複数のガイド面36の各々は、ホルダ部28の径方向に対して(すなわち、ホルダ部28の中心Cを通る直線Lに対して)傾斜する平面である。ホルダ部28の内周面には、さらに、複数のバネ32に対応して複数の取付用凹部38が設けられている。
The inner peripheral surface of the
複数のナット部30は、ホルダ部28とネジ軸24との間に配置されており、ネジ軸24の周方向に等間隔で配置されている。複数のナット部30の各々は、第1の位置と第2の位置との間を変位可能なように、ホルダ部28の内側に支持されている。
The plurality of
第1の位置とは、図6に示すように、複数のナット部30の各々がネジ軸24のネジ山部26に噛み合わされる位置である。複数のナット部30の各々が第1の位置に変位した状態では、ネジ軸24の回転が複数のナット部30の各々に伝達される。一方、第2の位置とは、図8に示すように、複数のナット部30の各々のネジ山部26への噛み合わせが解除される位置である。複数のナット部30の各々が第2の位置に変位した状態では、ネジ軸24の回転は複数のナット部30の各々に伝達されない。なお、複数のナット部30の各々が第2の位置に変位した状態では、複数のナット部30の各々の外周面はホルダ部28の内周面に接触される。複数のナット部30の各々が第1の位置から第2の位置に変位する動作については、後述する。
As shown in FIG. 6, the first position is a position where each of the plurality of
図4に示すように、複数のナット部30の各々の内周面は、ネジ軸24の外周面に対応して凹面状に構成されている。複数のナット部30の各々の内周面には、ネジ軸24のネジ山部26に噛み合わされる複数のネジ溝部40が設けられている。複数のネジ溝部40の各々は、ネジ山部26に対応した形状を有している。図6及び図7に示すように、複数のナット部30の各々の外周面には、被ガイド面42が設けられている。被ガイド面42は、対応するホルダ部28のガイド面36にスライド可能に接触する平面である。複数のナット部30の各々は、対応するガイド面36上をスライドしながら、第1の位置と第2の位置との間を変位する。これにより、複数のナット部30の各々は、ホルダ部28の径方向に対して傾斜した方向に、第1の位置と第2の位置との間をガイドされるようになる。
As shown in FIG. 4, the inner peripheral surface of each of the plurality of
複数のバネ32の各々は、例えばコイルバネで構成されている。複数のバネ32の各々は、対応するナット部30とホルダ部28との間に配置されている。バネ32の一方の端部は、対応するナット部30の外周面に取り付けられており、バネ32の他方の端部は、ホルダ部28の取付用凹部38に取り付けられている。複数のバネ32の各々は、対応するナット部30を第2の位置から第1の位置に向かう方向に弾性的に偏倚する。これにより、複数のナット部30の各々は、対応するバネ32の弾性復元力によって、ネジ軸24のネジ山部26に押し当てられる。
Each of the plurality of
[ナット部材の動作]
次に、図9〜図11を参照しながら、上述したナット部材22の動作について説明する。図9は、ナット部材がネジ軸に対して第1の方向に移動する状態を示す、図6におけるC−C線断面図である。図10は、ナット部材がネジ軸に対して第2の方向に移動する状態を示す、図6におけるC−C線断面図である。図11は、複数のナット部の各々が第2の位置に変位した状態を示す、図8におけるD−D線断面図である。
[Operation of nut member]
Next, the operation of the
ネジ軸24が正方向に回転している際には、図9に示すように、複数のナット部30の各々は第1の位置に変位している。これにより、ネジ軸24の回転が複数のナット部30の各々に伝達され、ナット部材22がネジ軸24に対して第1の方向(すなわち、図9中の矢印Sで示す方向)に移動する。このとき、ネジ山部26の第1の傾斜面26aは、力F1でナット部30を押圧する。なお、力F1の水平成分(すなわち、ネジ軸24の軸方向の成分)をFx1、垂直成分(すなわち、ネジ軸24の径方向の成分)をFy1とする。水平成分Fx1は、ナット部30を第1の方向に押圧する力であり、垂直成分Fy1は、ナット部30を第1の位置から第2の位置に向かう方向に押圧する力である。
When the
ネジ軸24が逆方向に回転している際には、図10に示すように、複数のナット部30の各々は第1の位置に変位している。これにより、ネジ軸24の回転が複数のナット部30の各々に伝達され、ナット部材22がネジ軸24に対して第2の方向(すなわち、図10中の矢印Tで示す方向)に移動する。このとき、ネジ山部26の第2の傾斜面26bは、力F2でナット部30を押圧する。なお、力F2の水平成分をFx2、垂直成分をFy2とする。水平成分Fx2は、ナット部30を第2の方向に押圧する力であり、垂直成分Fy2は、ナット部30を第1の位置から第2の位置に向かう方向に押圧する力である。このとき、垂直成分Fy2の大きさは、バネ32の弾性復元力の大きさよりも小さいので、ナット部30が第1の位置から第2の位置に変位することはない。
When the
なお、上述したように第2の角度θ2は第1の角度θ1よりも小さいので、力F1の大きさと力F2の大きさとが等しい場合には、水平成分Fx2の大きさは水平成分Fx1の大きさよりも小さく、且つ、垂直成分Fy2の大きさは垂直成分Fy1の大きさよりも大きい。 Since the second angle θ2 is smaller than the first angle θ1 as described above, when the magnitude of the force F1 is equal to the magnitude of the force F2, the magnitude of the horizontal component Fx2 is the magnitude of the horizontal component Fx1. The vertical component Fy2 is smaller than the vertical component Fy1.
ネジ軸24が逆方向に回転している状態で、ネジ軸24に第2の方向への過大な荷重が作用した際には、力F2の大きさが増大することに伴って垂直成分Fy2の大きさがΔFy2だけ増大する。このとき、増大した垂直成分(Fy2+ΔFy2)の大きさは、バネ32の弾性復元力の大きさよりも大きくなる。そのため、図11に示すように、複数のナット部30の各々は、増大した垂直成分(Fy2+ΔFy2)によって第1の位置から第2の位置に向かう方向に押圧されることにより、ナット部30の内周面がネジ山部26に乗り上げるようになる。その結果、複数のナット部30の各々は、第1の位置から第2の位置に変位する。
When an excessive load is applied to the
その後、ネジ軸24がさらに逆方向に回転した際には、複数のネジ溝部40に対するネジ山部26の位置が変位する。これにより、図10に示すように、複数のナット部30の各々は、対応するバネ32の弾性復元力によって第2の位置から第1の位置に変位する。これ以降、ナット部材22はネジ軸24に対して第2の方向に移動せず、複数のナット部30の各々は、第1の位置と第2の位置との間を繰り返し変位するようになる。その結果、ネジ軸24の回転が複数のナット部30の各々に伝達されず、ネジ軸24が空転する。
Thereafter, when the
なお、ネジ軸24が正方向に回転している状態で、ネジ軸24に第1の方向への過大な荷重が作用した際には、力F1の大きさが増大することに伴って垂直成分Fy1の大きさがΔFy1だけ増大する。これにより、複数のナット部30の各々は、増大した垂直成分(Fy1+ΔFy1)によって第1の位置から第2の位置に向かう方向に押圧される。このとき、上述したように垂直成分Fy1の大きさは垂直成分Fy2の大きさよりも小さいので、増大した垂直成分(Fy1+ΔFy1)の大きさは、バネ32の弾性復元力の大きさよりも小さくなる。その結果、複数のナット部30の各々は、第1の位置から第2の位置に変位しない。
When an excessive load is applied to the
[リニアアクチュエータの適用例]
次に、図12〜図14を参照しながら、上述したリニアアクチュエータ2の適用例について説明する。図12は、実施の形態のリニアアクチュエータが搭載された電動ベッドを示す斜視図である。図13は、図12の電動ベッドの内部機構を示す要部断面斜視図である。図14は、図12の電動ベッドの背もたれ部とベッド本体との間に異物が挟まった状態を示す要部斜視図である。
[Application example of linear actuator]
Next, application examples of the
図12に示すように、上述したリニアアクチュエータ2は、例えば、リクライニング機能を有する電動ベッド50に搭載される。電動ベッド50は、ベッド本体52と、ベッド本体52の上面に配置されたマット状の寝床54と、を備えている。寝床54は、背もたれ部56及び座部58を有している。背もたれ部56は、座部58の端部に回転可能に接続されている。
As shown in FIG. 12, the
図13に示すように、ベッド本体52の内部には、略水平方向に延びるフレーム部60が配置されている。上述したリニアアクチュエータ2は、フレーム部60に取り付けられている。ロッド部6は略水平方向に延びており、可動ロッド部20の先端部は、ベッド本体52の内部に配置されたスライダ部62に連結されている。スライダ部62は略水平方向に延びており、その両端部はそれぞれベッド本体52の内側面に取り付けられた一対のレール部64にスライド移動可能に装着されている。スライダ部62は、さらに、ポール部66を介して背もたれ部56の裏面に連結されている。
As shown in FIG. 13, a
図13に示すように、ロッド部6が伸長している際には、スライダ部62がロッド部6によって図13中の矢印Pで示す方向にスライド移動される。これにより、背もたれ部56が起こされる方向(すなわち、図13中の矢印Uで示す方向)に動作する。一方、ロッド部6が収縮している際には、スライダ部62がロッド部6によって図13中の矢印Qで示す方向にスライド移動される。これにより、背もたれ部56が寝かされる方向(すなわち、図13中の矢印Vで示す方向)に動作する。
As shown in FIG. 13, when the
図14に示すように、背もたれ部56が寝かされる方向に動作している状態(すなわち、ネジ軸24が逆方向に回転している状態)で、ベッド本体52と背もたれ部56との間に異物68(例えば、ユーザの腕等)が挟まった際には、ネジ軸24に第2の方向への過大な荷重が作用するようになる。このとき、上述したように、複数のナット部30の各々は、第1の位置と第2の位置との間を繰り返し変位するようになるので、ネジ軸24の回転は複数のナット部30の各々に伝達されない。その結果、ネジ軸24が空転した状態で、背もたれ部56の寝かされる方向への動作が停止する。
As shown in FIG. 14, in a state where the
[効果]
次に、本実施の形態のリニアアクチュエータ2により得られる効果について説明する。上述したように、ネジ軸24に第2の方向への過大な荷重が作用した際には、複数のナット部30の各々が第1の位置と第2の位置との間を繰り返し変位するので、ネジ軸24が空転するようになる。これにより、ネジ軸24に駆動連結された電動モータ8に作用する負荷を低減することができる。
[effect]
Next, the effect obtained by the
以上、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータについて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。 The linear actuators according to the embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments.
上記実施の形態では、ネジ軸を電動モータにより回転駆動したが、ネジ軸を手動で回転駆動することもできる。この場合には、ネジ軸の端部に取り付けられたハンドルを手動で回転させることにより、ネジ軸を回転駆動することができる。 In the above embodiment, the screw shaft is driven to rotate by the electric motor, but the screw shaft can also be manually driven to rotate. In this case, the screw shaft can be rotationally driven by manually rotating a handle attached to the end of the screw shaft.
上記実施の形態では、リニアアクチュエータを電動ベッドに搭載する例について説明したが、これに限定されず、例えばリニアアクチュエータを電動テーブル等に搭載することもできる。 In the above-described embodiment, the example in which the linear actuator is mounted on the electric bed has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the linear actuator can be mounted on an electric table or the like.
上記実施の形態では、ナット部材にナット部を3個設けたが、これに限定されず、例えばナット部を2個又は4個以上設けることもできる。 In the above-described embodiment, three nut portions are provided on the nut member. However, the present invention is not limited to this. For example, two nut portions or four or more nut portions may be provided.
本発明のリニアアクチュエータは、例えば電動ベッド等に搭載することができる。 The linear actuator of the present invention can be mounted on, for example, an electric bed.
2 リニアアクチュエータ
4 ハウジング
6 ロッド部
8 電動モータ
10 出力軸
12 軸受け部
14 ブラケット部
16 挿通孔
18 固定ロッド部
20 可動ロッド部
22 ナット部材
24 ネジ軸
26 ネジ山部
26a 第1の傾斜面
26b 第2の傾斜面
28 ホルダ部
30 ナット部
32 バネ
34 突起
36 ガイド面
38 取付用凹部
40 ネジ溝部
42 被ガイド面
50 電動ベッド
52 ベッド本体
54 寝床
56 背もたれ部
58 座部
60 フレーム部
62 スライダ部
64 レール部
66 ポール部
68 異物
2
Claims (5)
外周面に螺旋状のネジ山部を有し、且つ、回転駆動されるネジ軸と、
前記ネジ軸の前記ネジ山部に噛み合わされ、且つ、前記ネジ軸の回転に伴って前記ネジ軸に対して第1の方向又は前記第1の方向と反対方向の第2の方向に直線的に移動するナット部材と、を備え、
前記ネジ山部は、
前記第1の方向に向かう側に配置され、且つ、前記ネジ軸の軸方向に対して第1の角度で傾斜する第1の傾斜面と、
前記第2の方向に向かう側に配置され、且つ、前記ネジ軸の前記軸方向に対して前記第1の角度よりも小さい第2の角度で傾斜する第2の傾斜面と、を有し、
前記ナット部材は、
前記ネジ軸の周方向に並んで配置され、且つ、前記ネジ山部に噛み合わされる第1の位置と前記ネジ山部への噛み合わせが解除される第2の位置との間を変位可能な複数のナット部と、
前記複数のナット部の各々を前記第2の位置から前記第1の位置に向かう方向に弾性的に偏倚する複数の弾性部材と、を有しており、
前記複数のナット部の各々は、前記ネジ軸に前記第2の方向への過大な荷重が作用した際に、前記第2の傾斜面によって押圧されることにより、前記第1の位置から前記第2の位置に変位する
リニアアクチュエータ。 A linear actuator that converts rotational motion into linear motion,
A screw shaft having a helical thread portion on the outer peripheral surface and driven to rotate;
Meshed with the threaded portion of the screw shaft and linearly in a first direction or a second direction opposite to the first direction with respect to the screw shaft as the screw shaft rotates. A nut member that moves,
The thread portion is
A first inclined surface that is disposed on a side toward the first direction and is inclined at a first angle with respect to an axial direction of the screw shaft;
A second inclined surface that is disposed on the side toward the second direction and is inclined at a second angle smaller than the first angle with respect to the axial direction of the screw shaft,
The nut member is
The screw shaft is arranged side by side in the circumferential direction, and is displaceable between a first position engaged with the screw thread portion and a second position where the engagement with the screw thread portion is released. A plurality of nut portions;
A plurality of elastic members that elastically bias each of the plurality of nut portions in a direction from the second position toward the first position;
Each of the plurality of nut portions is pressed from the first position by the second inclined surface when an excessive load in the second direction is applied to the screw shaft. Linear actuator that is displaced to position 2.
請求項1に記載のリニアアクチュエータ。 The nut member is further disposed so as to surround the outer peripheral surface of the screw shaft, and each of the plurality of nut portions can be displaced between the first position and the second position. The linear actuator according to claim 1, further comprising a holder portion that supports the linear actuator.
前記複数のナット部の各々は、前記ネジ軸に前記第2の方向への過大な荷重が作用した際に、対応する前記ガイド面上をスライドしながら前記第1の位置から前記第2の位置に変位する
請求項2に記載のリニアアクチュエータ。 The holder part is arranged corresponding to each of the plurality of nut parts, and has a plurality of guide surfaces inclined with respect to the radial direction of the holder part,
Each of the plurality of nut portions slides from the first position to the second position while sliding on the corresponding guide surface when an excessive load is applied to the screw shaft in the second direction. The linear actuator according to claim 2.
請求項2又は3に記載のリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 2, wherein each of the plurality of elastic members is disposed between the corresponding nut portion and the holder.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のリニアアクチュエータ。 The linear actuator according to claim 1, wherein the plurality of nut portions are arranged at equal intervals in a circumferential direction of the screw shaft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013170808A JP2015040576A (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Linear actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013170808A JP2015040576A (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Linear actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015040576A true JP2015040576A (en) | 2015-03-02 |
Family
ID=52694855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013170808A Pending JP2015040576A (en) | 2013-08-20 | 2013-08-20 | Linear actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015040576A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101652665B1 (en) * | 2016-03-23 | 2016-08-30 | 김윤호 | Pedicure whirlpool spa Pipeless Motor Pump |
CN110439979A (en) * | 2019-09-11 | 2019-11-12 | 深圳市兆威机电股份有限公司 | Feed screw nut pair, safe transmission device and elevating mechanism |
-
2013
- 2013-08-20 JP JP2013170808A patent/JP2015040576A/en active Pending
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CN110439979A (en) * | 2019-09-11 | 2019-11-12 | 深圳市兆威机电股份有限公司 | Feed screw nut pair, safe transmission device and elevating mechanism |
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