JPH0595176U - リニアアクチュエーターの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リニアアクチュエーターの生産性、在庫管理
を合理化し、かつストロークの変更も簡単になしうる制
御装置を提供する。 【構成】 モータ２の回転を送りネジ機構からなるアク
チュエーター１の直線運動に変換してなるリニアアクチ
ュエーターを所定ストローク内に制御するための制御装
置として、モータ２の回転軸に減速手段４を介して取り
付けた減速軸12に着脱自在に取り付け、減速軸12を中心
とした円周方向でスイッチオン部とスイッチオフ部とに
区分し、スイッチオン部の周角度をアクチュエーター１
のストロークに対応するように設定してなる制御板10
と、前記制御板10のスイッチオン部とスイッチオフ部を
判別してモータ２をオン、オフする信号を発する検知手
段11とから構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、リニアアクチュエーターの制御装置に関し、更に詳しくは、医療用 、在宅用寝台の床部の起伏機構あるいは昇降機構等において、駆動源としてのモ ータの回転を送りねじ機構等を用いて作動軸の直線運動に変換してなるリニアア クチュエーターの直線運動を所定のストローク内に制御するための制御装置に関 するものである。

【０００２】

【従来の技術】

通常、この種のリニアアクチュエーターとしては、モータの回転を歯車機構等 で減速して、送りねじ機構を用いて作動軸の直線運動にかえるものが一般的であ る。このリニアアクチュエーターにおけるストロークの制御方法としては、送り ねじ機構のねじ部先端にリミットスイッチを取り付けておき、前記スイッチの位 置までねじが送り出されるとねじに設けた切り込み溝にスイッチの機能部が嵌ま り込んでオフとなり、モータの回転を止めることでねじの送り出しを停止し、も ってリニアアクチュエーターの運動を所定のストロークに制御するものであった 。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

即ち、上記のように従来のリニアアクチュエーターの制御方法では、送りねじ 機構のねじ部のピッチとモータ回転数とは直接関係はなく、スイッチの働く送り ねじの切り込み溝の位置で決めていることから、ストロークが異なる場合にはそ の都度、異なる位置に切り込み溝を設ける必要があり、各種ストロークごとに異 なった部品を生産し、また、在庫を常備する必要があることから、生産性が非常 に悪く、また、在庫管理も複雑となるだけでなく、ストロークを変える場合には 、アクチュエーター自体を交換するという、大変面倒な作業が必要であった。

【０００４】 本考案は上記の点に鑑み、リニアアクチュエーターの生産性、在庫管理を合理 化するとともに、ストロークの変更も簡単になしうるリニアアクチュエーターの 制御装置を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記の目的を達成するために、モータの回転を適宜伝動手段を介して 直線運動に変換してなるリニアアクチュエーターの運動を所定ストローク内に制 御するための制御装置として、前記モータの回転軸に適宜減速手段を介して取り 付けてモータの回転に応じて回転する減速軸に着脱自在に取り付けてなり、該減 速軸を中心とした円周方向でスイッチオン部とスイッチオフ部とに区分し、前記 スイッチオン部の周角度をアクチュエーターのストロークに対応するように設定 してなる制御板と、前記制御板のスイッチオン部とスイッチオフ部を判別して前 記モータをオン、オフする信号を発する検知手段と、からなることを要旨とする 。

【０００６】

【作用】

本考案に係るリニアアクチュエーターの制御装置の構成は上記のとおりであり 、例えばモータから減速されて回転する制御板の減速比を、減速軸を中心とする 全周角度３６０°がアクチュエーターの必要最大ストロークに対応するような値 に設定しておき、前記全周角度３６０°のうちで、所望のストロークに対応する だけの周角度部分をスイッチオン部、その余をスイッチオフ部に区分しておくこ とで、アクチュエーターの運動を必要最大ストロークの範囲内の任意のストロー クに制御することができる。そして、前記スイッチオン部の周角度が種々異なる 制御板を用意しておき、必要に応じて適宜取り替えることでアクチュエーターの ストロークを変更することができる。

【０００７】

【実施例】

以下、図面に示した実施例に基づいて本考案を更に詳細に説明する。

【０００８】 図１は、本考案に係る制御装置を採用してなるリニアアクチュエーターの１実 施例を示すものであって、図中符合１が送りねじ機構からなるアクチュエーター 、２は駆動源としての電動モータ、３は前記モータ２に歯車機構等の減速手段４ を介して連結された駆動軸で、この駆動軸３は自在軸継手５を介して前記アクチ ュエーター１の雄ねじ６に連結されており、この雄ねじ６はアクチュエーター１ の作動軸７内に固着した雌ねじ８と螺合しており、モータ２の回転に伴い雄ねじ ６が回転することで雌ねじ８を送り出して作動軸７が直線運動し、もって、モー タ２の回転が送りねじ機構からなるアクチュエーター１の直線運動に変換される ものである。そして、符合10は、前記駆動軸３から更に歯車機構等の減速手段９ を介して連結した減速軸12に着脱自在に取り付けられる制御板であって、符合11 が、前記制御板10の回転角度を検知する検知手段である。このアクチュエーター １は、例えば図16に示すような寝台Ａの床部21を昇降させる昇降機構等に利用さ れるものである。

【０００９】 前記モータ２の回転数は、例えば１３００ｒｐｍとし、このモータ２の回転数 は減速手段４によりその３０分の１程度に減速されて駆動軸３に伝達され、更に この駆動軸３の回転は減速手段９により８０分の１程度に減速されて制御板10に 伝達されるように構成するとともに、この制御板10の全周角度３６０°がアクチ ュエーター１の必要最大ストロークになるように、アクチュエーター１の雄ねじ ６および雌ねじ８のピッチが設定されている。即ち、減速手段４、減速手段９の 減速比、および雄ねじ６、雌ねじ８のピッチは、前記制御板10が１回転する間に アクチュエーター１の作動軸７がその最大ストロークの始点から終点まで直線運 動するように設定されている。

【００１０】 前記制御板10は、その減速軸12を中心として円周方向をスイッチオン部とスイ ッチオフ部とに区分されており、この制御板10のスイッチオン部とスイッチオフ 部とを検知手段11が判別して制御板10の回転角度を検知し、この検知手段11から の信号によりモータ２をオン、オフさせることで、アクチュエーター１の作動軸 ７の直線運動を、制御板10の１回転に相当する最大ストロークの範囲内で制御す るものである。

【００１１】 前記検知手段11としては、透過式フォトセサー、反射式フォトセンサー、ある いは磁気センサー等を用いることができる。この検知手段11として透過式フォト センサーを用いた場合の制御板10としては、例えば図３、図４に示すように、そ の外周部分に切欠部13を設けてスイッチオン部とするとともに切欠しない突部14 部分をスイッチオフ部とし、この突部14の有無を検知手段11としての透過式フォ トセンサーにより判別することで制御板10の回転角度を検知し、このフォトセン サーからの信号によりモータ２をオン、オフすることでアクチュエーター１の直 線運動を所定のストロークに制御するものである。

【００１２】 例えば、この制御板10の全周角度をアクチュエーター１が前後に３６０ミリメ ートルの範囲で直線運動するように設定しておき、図５（Ａ）に示したように、 制御板10の外周を切欠形成したスイッチオン部の周角度を３００°、突部14、即 ちスイッチオフ部の周角度を６０°に設定した場合には、アクチュエーター１の ストロークは３００ミリメートルに制御される。また、図５（Ｂ）のように、ス イッチオン部の周角度を１５０°、スイッチオフ部の周角度を２１０°に設定す れば、アクチュエーター１のストロークは１５０ミリメートルに制御することが できる。尚、上記の例では制御板10の外周部分を切欠形成してスイッチオン部と しているが、図５（Ｃ）のようにスイッチオフ部側を切欠形成するようにしても よい。

【００１３】 また、図６、図７のように、検知手段11として反射式フォトセンサー、あるい は磁気センサーを用いた場合には、制御板10の周縁部を所定の材料にてスイッチ オン部とスイッチオフ部とを区分しておけばよい。即ち、検知手段11として反射 式フォトセンサーを用いた場合には、図８（Ａ）に示すようにスイッチオン部に 黒色等の吸光性を有する塗料を塗布したり、あるいは反対にスイッチオフ部に吸 光性塗料を塗布することでスイッチオン部、スイッチオフ部に区分しておき、こ れにより制御板10の回転角度を検知手段11により検知してモータ２をオン、オフ させることでアクチュエーター１のストロークを制御する。また、検知手段11と して磁気センサーを用いる場合には、例えば図８（Ｂ）に示すようにスイッチオ フ部に磁性材料を塗布しておくことで磁気センサーにより制御板10の回転角度を 検知する。

【００１４】 また、モータ２の回転を減速して駆動軸３、更にこの駆動軸３から制御板10の 減速軸12に伝達する減速手段としては各種機構のものを採用することができる。 図11〜図14にこれらの減速手段の各種の例を示す。即ち、図11に示すものは、モ ータ２の回転を平歯車15・・・を組み合わせることにより減速して駆動軸３、更 には制御板10の減速軸12に伝達するものである。図12はモータ２の回転をハスバ 歯車16により減速して駆動軸３に伝達し、更にこれを平歯車15・・によって制御 板10の減速軸12に伝達するものである。また、図13に示すものは、モータ２の回 転を遊星歯車17により減速して駆動軸３に伝達するとともに、駆動軸３から平歯 車15・・・を用いて減速して制御板10の減速軸12に伝達するものである。そして 、図14に示すものは、モータ２の回転をウォームギア18により駆動軸３に減速し て伝達するとともに、この駆動軸３から更に平歯車15・・を組み合わせて制御板 の減速軸12に減速して伝達するものである。尚、図中符合19で示すものは、安全 用手動回転軸であって、モータ２の故障、その他のトラブル発生時に、クランク ハンドル20を取り付けてこれを回転させることで、手動でアクチュエーター１を 作動させるのである。

【００１５】 図15に、上記したリニアアクチュエーター制御のための配線図の１例を示す。 この配線図をもとにアクチュエーター１の作動を説明すると、先ず、手元スイッ チ部のプッシュボタンＰＢ_F を押すとこれと連動するスイッチＳ_F が開くととと もに、リレーＲ_F が作動してモータＭ側のスイッチＬＳ_F が閉じ、３相モータＭ の３つの端子１、２、３のうちの端子２、３に電源が接続されてモータＭが正転 し、アクチュエーター１が前方に押し出される。そして、手元スイッチＰＢ_F を 押し続けている間はモータＭは正転し続けるが、検知手段11が制御板10がスイッ チオフ部まで回転したことを検知すると、該検知手段11からの信号によりスイッ チＰＨＳ_F が開き、モータＭの回転は停止してアクチュエーター１の前方への動 きが制御される。また、手元スイッチのプッシュボタンＰＢ_R を押すとこれと連 動するスイッチＳ_R が開くととともに、リレーＲ_R が作動してモータＭ側のスイ ッチＬＳ_R が閉じてモータＭの端子１、２に電源が接続されてモータＭが逆転し 、アクチュエーター１が後方に後退する。そして、手元スイッチＰＢ_F を押し続 けるている間はモータＭは逆転し続けるが、検知手段11が制御板10がスイッチオ フ部まで回転したことを検知すると、該検知手段11からの信号によりスイッチＰ ＨＳ_R が、モータＭの回転は停止し、アクチュエーター１の後方への動きが制御 される。このように、手元スイッチのプッシュボタンを押し続けることでモータ Ｍが正転あるいは逆転し、アクチュエーター１は前進、あるいは後退するが、こ のモータＭの回転とともに制御板10がスイッチオフ部まで回転したことを検知手 段11が検知し、該検知手段11からの信号によりスイッチＰＨＳ_F またはＰＨＳ_R が開くことでモータＭは停止し、もってアクチュエーター１の動きは、制御板10 の回転角度に基づき一定のストローク内に制御されるのである。

【００１６】

【考案の効果】

以上のように、本考案に係るリニアアクチュエーターの制御装置においては、 モータの回転に応じて回転する制御板に設けたスイッチオン部の回転角度範囲内 でアクチュエーターの直線運動のストロークを制御するようにしたことにより、 前記スイッチオン部を予め各種角度に設定した制御板を用意しておき、必要に応 じて取り替えることで、アクチュエーターのストロークを変更することができ、 従来のようにアクチュエーター自体を交換する場合に比べてストロークの変更を 極めて簡単に行うことができ、またメンテナンスも容易であるうえに、前記制御 板以外の部材は全て画一化することができることから、リニアアクチュエーター の生産性、在庫管理等を合理化しうるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る制御装置を用いたリニアアクチ
ュエーターの１実施例の分解斜視図。

【図２】 同じく要部の簡略平断面図。

【図３】 前記制御装置における検知手段と制御板の１
実施例を示す斜視図。

【図４】 制御板の実施例説明図。

【図５】 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、ともに前記制御
板の各種実施例の説明図。

【図６】 制御装置の他実施例を示す要部の斜視図。

【図７】 前記制御装置における検知手段と制御板の関
係を示す斜視図。

【図８】 （Ａ）、（Ｂ）ともに前記制御装置における
制御板の実施例説明図。

【図９】 図３に示す制御装置の簡略側断面図。

【図10】 図７に示す制御装置の簡略側断面図。

【図11】 平歯車を利用した減速手段の斜視図。

【図12】 ハスバ歯車を利用した減速手段の斜視図。

【図13】 遊星歯車を利用した減速手段の斜視図。

【図14】 ウォーム歯車を利用した減速手段の斜視図。

【図15】 本考案に係るリニアアクチュエーターの制御
装置の１例を示す配線図。

【図16】 リニアアクチュエーターを用いた床部昇降式
寝台の１例を示す分解斜視図。

【符号の説明】

１ アクチュエーター ２ モータ ３ 駆動軸 ４ 減速手段 ５ 自在軸継手 ６ 雄ねじ ７ 作動軸 ８ 雌ねじ ９ 減速手段 10 制御板 11 検知手段 12 減速軸 13 切欠部 14 突部 15 平歯車 16 ハスバ歯車 17 遊星歯車 18 ウォーム歯車 19 手動回転軸 20 クランクハンドル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの回転を適宜伝動手段を介して直
   線運動に変換してなるリニアアクチュエーターの運動を
   所定ストローク内に制御するための制御装置として、 前記モータの回転軸に適宜減速手段を介して取り付けて
   モータの回転に応じて回転する減速軸に着脱自在に取り
   付けてなり、該減速軸を中心とした円周方向でスイッチ
   オン部とスイッチオフ部とに区分し、前記スイッチオン
   部の周角度をアクチュエーターのストロークに対応する
   ように設定してなる制御板と、 前記制御板のスイッチオン部とスイッチオフ部を判別
   し、前記モータをオン、オフする信号を発する検知手段
   と、 からなることを特徴とするリニアアクチュエーターの制
   御装置。