(57)【要約】  クランプ装置（１）の可撓性の筒部（４）の先端側部分（４ｃ）の断面形状は正四角形であり、ここに嵌めた回転軸（２）によって円形に近い形状に変形して当該回転軸（２）に所定のクランプ力を与えている。筒部（４）の先端側部分（４ｃ）を取り囲む状態に配置されている環状部（６）は４個の積層型圧電素子（１１）と４個の円弧状の連結片（１２）が交互に連結された構成であり、各積層型圧電素子（１１）を伸張させると環状部（６）の径が広がり、各連結片（１２）に連結されている先端側部分（４ｃ）が外側に引張られて真円となるように変形させられ、当該先端側部分（４ｃ）が回転軸（２）の円形外周面（２ａ）から離れてクランプ力が解除されたアンクランプ状態に切り替わる。積層型圧電素子を用いて可撓性の筒を半径方向に撓めることにより回転軸に作用しているクランプ力が開放されるクランプ装置を小型でコンパクトに構成できる。
2009095950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層型圧電素子を用いて可撓性の筒部を半径方向に撓めることにより回転軸に作用しているクランプ力あるいはブレーキ力が解除されるクランプ装置であって、
前記可撓性の筒部は、その軸線方向の後端に半径方向の外方に広がっている取付用フランジが形成され、その軸線方向の先端側部分の断面形状が多角形であり、
前記筒部の前記先端側部分を取り囲む状態に環状部が配置されており、
前記環状部が前記積層型圧電素子の伸縮に伴って径が拡大および縮小するように、前記環状部に前記積層型圧電素子が組み付けられており、
前記環状部と前記筒部の前記先端側部分の間は、これらの周方向における少なくとも２ヶ所の部位で連結され、前記積層型圧電素子が伸張することにより外側に広がった前記環状部によって前記筒部の前記先端側部分が外側に引張られて、当該先端側部分の断面形状が多角形から真円あるいは真円に近い形状に変形するようになっており、
前記筒部の前記先端側部分の内周面の周長は、前記回転軸の円形外周面の周長よりも長いことを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクランプ装置において、
前記筒部の前記先端側部分の断面形状は正多角形であり、
前記環状部は、前記正多角形の角数に対応する個数の前記積層型圧電素子と連結片とが交互に周方向に沿って連結され、各積層型圧電素子の伸縮方向が当該環状部の周方向となるように設定されており、
各連結片が前記筒部の前記先端側部分における正多角形の角の間の部分にそれぞれ連結されていることを特徴とするクランプ装置。
【請求項３】
積層型圧電素子を用いて可撓性の筒部を半径方向に撓めることにより回転軸に作用しているクランプ力あるいはブレーキ力が解除されるクランプ装置であって、
前記可撓性の筒部は、その軸線方向の後端に半径方向の外方に広がっている取付用フランジが形成され、その軸線方向の先端側部分の断面形状が多角形であり、
前記先端側部分の内側には、円形断面の可撓性の内筒が嵌め込まれて、多角形状に撓められており、
当該内筒内に前記回転軸が通されており、
前記筒部の前記先端側部分を取り囲む状態に環状部が配置されており、
前記環状部が前記積層型圧電素子の伸縮に伴って径が拡大および縮小するように、前記環状部に前記積層型圧電素子が組み付けられており、
前記環状部と前記筒部の前記先端側部分の間は、これらの周方向における少なくとも２ヶ所の部位で連結され、前記積層型圧電素子が伸張することにより外側に広がった前記環状部によって前記筒部の前記先端側部分が外側に引張られて、当該先端側部分の断面形状が多角形から真円あるいは真円に近い形状に変形するようになっており、
前記内筒の内周面の周長は前記回転軸の円形外周面の周長よりも長いことを特徴とするクランプ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のクランプ装置において、
前記筒部の前記先端側部分の断面形状は正多角形であり、
前記環状部は、前記正多角形の角数に対応する個数の前記積層型圧電素子と連結片とが交互に周方向に沿って連結され、各積層型圧電素子の伸縮方向が当該環状部の周方向となるように設定されており、
各連結片が前記筒部の前記先端側部分における正多角形の角の間の部分にそれぞれ連結されていることを特徴とするクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型圧電素子を利用して、モータ出力軸などの回転軸に作用しているクランプ力あるいはブレーキ力を解除するように構成されたクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの出力軸などの回転軸にクランプ力あるいはブレーキ力を加えるクランプ装置あるいはブレーキ装置としては電磁石による磁気吸引力を利用した無励磁動作型電磁ブレーキなどが知られている。また、特許文献１には、磁気吸引力の代わりに積層型圧電素子の伸縮を利用してクランプ力あるいはブレーキ力を回転軸に加えるブレーキ装置が提案されている。当該特許文献１に開示のブレーキ装置では、その図８〜図１６に描かれているように、外側ドラムの内周面に押し付けられている内側ドラムのブレーキシューが、積層型圧電素子を伸張させると内側ドラムの変形により円筒部材の内周面から離れて内側に引き込められ、これにより、ブレーキ力が開放されるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−６０７４６号公報
【発明の開示】
【０００３】
本発明の課題は、回転軸の外側から積層型圧電素子を利用して当該回転軸にクランプ力あるいはブレーキ力を印加および解放することのできる小型でコンパクトなクランプ装置を提案することにある。
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明は、積層型圧電素子を用いて可撓性の筒部を半径方向に撓めることにより回転軸に作用しているクランプ力あるいはブレーキ力が解除されるクランプ装置であって、
前記可撓性の筒部は、その軸線方向の後端に半径方向の外方に広がっている取付用フランジが形成され、その軸線方向の先端側部分の断面形状が多角形であり、
前記筒部の前記先端側部分を取り囲む状態に環状部が配置されており、
前記環状部が前記積層型圧電素子の伸縮に伴って径が拡大および縮小するように、前記環状部に前記積層型圧電素子が組み付けられており、
前記環状部と前記筒部の前記先端側部分の間は、これらの周方向における少なくとも２ヶ所の部位で連結され、前記積層型圧電素子が伸張することにより外側に広がった前記環状部によって前記筒部の前記先端側部分が外側に引張られて、当該先端側部分の断面形状が多角形から真円あるいは真円に近い形状に変形するようになっており、
前記筒部の前記先端側部分の内周面の周長は、前記回転軸の円形外周面の周長よりも長いことを特徴としている。
【０００５】
本発明のクランプ装置では、筒部の多角形断面の先端側部分が回転軸の外周に固定される。すなわち、回転軸が筒部を貫通する状態に配置され、円形断面の回転軸によって多角形断面の先端側部分が略円形となるように撓められる。この結果、筒部の先端側部分の弾性復帰力が回転軸の外周面に対してクランプ力あるいはブレーキ力として作用した状態が形成される。
【０００６】
この状態において、積層型圧電素子に電圧を加えて当該積層型圧電素子を伸張させると、環状部が広がり、当該環状部に連結されている先端側部分の部位も外側に引張られ、当該先端側部分が真円あるいは真円に近い形状に変形する。当該先端側部分の内周面の周長は回転軸の円形外周面の周長よりも長いので、当該先端側部分が真円あるいは真円に近い状態に変形すると、当該先端側部分と回転軸の機械的な係合状態が実質的に解除され、回転軸に加わっていたクランプ力あるいはブレーキ力が解除される。この結果、回転軸が回転自在の状態に切り替わる。
【０００７】
積層型圧電素子に対する電圧印加を解除すると、環状部が内側に縮小して筒部の先端側部分を外側に引張っていた引張り力が解除される。この結果、当該筒部の先端側部分が多角形断面に復帰しようとする弾性復帰力が回転部材の外周面に再び作用したクランプ状態あるいはブレーキ状態に戻る。
【０００８】
ここで、前記筒部の先端側部分の断面形状を正多角形として、回転軸の外周面に対して外側から均等にクランプ力あるいはブレーキ力を加えることが望ましい。この場合、前記環状部を、前記正多角形の角数に対応する個数の前記積層型圧電素子と連結片とを交互に周方向に連結し、各積層型圧電素子の伸縮方向が当該環状部の周方向となるようにしておけばよい。また、各連結片を前記筒部の先端側部分における正多角形の角の間の部位にそれぞれ連結しておけばよい。
【０００９】
また、前記筒部の前記先端側部分の内側に、円形断面の内筒を多角形断面に撓めた状態で嵌め込み、この内側に回転軸を通していても良い。この場合には、前記内筒の内周面の周長を前記回転軸の円形外周面の周長よりも長くなるようにしておけばよい。
【００１０】
本発明のクランプ装置では、予め多角形断面に形成された筒部の先端側部分に回転軸を通すことにより、あるいは、筒部の先端側部分の内側の嵌め込んだ内筒に回転軸を通すことにより、当該先端側部分を半径方向の外側に円形となるように強制的に撓め、これにより、回転軸に対するクランプ力あるいはブレーキ力を発生させている。また、積層型圧電素子を伸張させると、先端側部分を取り囲む状態に配置されている環状部が外側に広がり、先端側部分が外方に引張られて、回転軸に対するクランプ力あるいはブレーキ力が開放あるいは低減される。
【００１１】
本発明のクランプ装置では、回転軸の外周側に、回転軸に嵌めた筒部（あるいは、筒部および内筒）と、この筒部を取り囲む状態に配置した積層型圧電素子が組み込まれた環状部のみを配置すればよい。また、環状部は、筒部を固定部材の側に固定するための取付用フランジの外径寸法内の部位に配置すればよいので、回転軸の径方向の占有スペースも少なくて済む。よって、小型でコンパクトな構成のクランプ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用したクランプ装置の主要部分を示す概略斜視図であり、そのクランプ状態を示してある。
【図２】図１のクランプ装置の概略平面図である。
【図３】図１のクランプ装置の概略断面図である。
【図４】図１のクランプ装置のアンクランプ状態を示す概略平面図である。
【図５】図１のクランプ装置のブレーキリングの初期形状を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したクランプ装置の実施の形態を説明する。【００１４】
図１は本実施の形態に係るクランプ装置の主要部分を示す概略斜視図であり、そのクランプ状態を示してある。図２はその概略平面図であり、図３はその概略断面図である。これらの図を参照して説明すると、クランプ装置１は、クランプ対象の回転軸２の円形外周面２ａに固定したシルクハット状の金属製のブレーキリング３を有している。ブレーキリング３は、半径方向に撓み可能な筒部４と、この筒部４の後端開口縁４ａから半径方向の外方に広がっている円盤状の取付用フランジ部５と、筒部４の先端開口縁４ｂの側の外周を取り囲む状態に配置されている環状部６とを備えている。【００１５】
ここで、図５は回転軸２に取り付ける前のブレーキリング３を示す概略平面図である。この図に示すように、筒部４は、後端開口縁４ａの側が円形断面とされ、先端側部分４ｃは全体として正四角形断面とされ、その四つの各角部分４ｄにはアールが付いている。また、筒部４における円形断面の後端開口縁４ａから正四角断面の先端側部分４ｃの間の部位は、断面形状が徐々に円形から正四角形に移行している。筒部４の内周面の周長は、回転軸２の円形外周面２ａの周長に対してわずかに長くなるように設定されている。【００１６】
したがって、筒部４に回転軸２を嵌めた状態では、図２に示すように、筒部４の先端側部分４ｃが回転軸２の円形外周面２ａによって真円に近い状態に弾性変形させられ、当該先端側部分４ｃの４つの角部分４ｄにおいて僅かに隙間が残った状態で、当該先端側部分４ｃが回転軸２の円形外周面２ａに押し付けられている。この結果、回転軸２には、当該先端側部分４ｃによって所定のクランプ力あるいはブレーキ力が加えられたクランプ状態が形成される。【００１７】
次に、この形状の筒部４の後端開口縁４ａに連続している取付用フランジ部５は、その外周縁部分に沿って一定の角度間隔でねじ穴５ａが形成されている。図３に示すように、固定ねじ７によって、当該取付用フランジ部５は固定側の部材８に固定されている。【００１８】
環状部６は、筒部４における正四角断面の先端側部分４ｃを同軸状態に取り囲むように配置されている。環状部６は、細長い直方体形状をした４個の積層型圧電素子１１と、これら４個の積層型圧電素子１１を挟み、周方向に連結されている４個の金属製の連結片１２とを備えている。各連結片１２は同一形状のものであり、略９０度に湾曲した一定厚さの円弧部分１２ａと、この円弧部分１２ａの内周面の中央から円弧中心に向けて延びている腕部分１２ｂとを備えている。この腕部分１２ｂの先端（内端）が筒部４の先端側部分４ｃにおける４つの角部分４ｄの中間の位置に連結あるいは連続している。【００１９】
ここで、積層型圧電素子１１は環状部６の周方向に伸縮する。各積層型圧電素子１１に電圧を印加すると、各積層型圧電素子１１が伸張して環状部６が全体として外側に広がる。すなわち、各積層型圧電素子１１を挟み各連結片１２が連結されているので、積層型圧電素子１１が伸びると、伸び量の合計に対応する分だけ環状部６の径が広がる。【００２０】
図４は、各積層型圧電素子１１に電圧を印加して伸張させた状態を示してある。積層型圧電素子１１が伸びると、環状部６が全体として外側に広がり、その構成部品である各連結片１２が半径方向の外方に僅かに移動する。この結果、各連結片１２に連結あるいは一体化されている筒部４の正四角形の先端側部分４ｃにおける各角部分４ｄの間の部位が外側に引張られて弾性変形する。これにより、正四角形の先端側部分４ｃは全体として略真円の状態に撓められる。先端側部分４ｃの内周面の周長は、回転軸２の円形外周面２ａの周長よりも僅かに大きい。したがって、円形に撓められた先端側部分４ｃと回転軸２の円形外周面２ａの間の機械的係合が実質的に解除され、先端側部分４ｃから回転軸２に作用していたクランプ力あるいはブレーキ力が実質的に零のアンクランプ状態になる。【００２１】
このように、クランプ装置１では、各積層型圧電素子１１に電圧が印加されていない状態では、回転軸２によって撓められている筒部４の先端側部分４ｃによって回転軸２にクランプ力あるいはブレーキ力が作用したクランプ状態にある。各積層型圧電素子１１に電圧を印加して、これらを伸張させると、環状部６が全体として広がり、これに連結されている先端側部分４ｃが外側に引張られて略真円に弾性変形させられる。この結果、先端側部分４ｃと回転軸２の機械的係合が解除され、回転軸２に作用していたクランプ力あるいはブレーキ力が解除されたアンクランプ状態に切り替わる。【００２２】
（その他の実施の形態）
上記の例では、筒部４の先端側部分４ｃを正四角形に形成してあるが、正六角形、正八角形などの正多角形にしてもよいことは勿論である。この場合には、角の数に対応した個数の積層型圧電素子を挟み環状部６を構成すれば、積層型圧電素子を伸張させた場合に正多角形の先端側部分４ｃを真円に変形させることが容易である。【００２３】
また、ブレーキリング３の筒部４の先端側部分４ｃを直接に回転軸２の円形外周面２ａに当接させる代わりに、当該先端側部分４ｃの内側に、円形断面の可撓性の内筒を嵌め込み、この内筒を回転軸２に当接させてもよい。この場合には、内筒がブレーキリングとして機能し、円形断面の内筒が正四角形断面の筒部４の先端側部分４ｃ内に嵌め込まれて正四角形状に撓められ、この状態の内筒内に回転軸２を通せばよい。
【図１】
2009095950.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年10月20日(2010.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009095950.tif 000008
【国際調査報告】
2009095950.tif 000009
2009095950.tif 000010