(57)【要約】【課題】  ロック片と歯車とがそれらの相対的な位相に係わらず回転軸をロックする回転軸ロック機構を提供する。【解決手段】  ロック機構１は、ねじ軸６に固定される歯車１１を備える。歯車１１は、インボリュート歯形を有している。また、ロック機構１は、歯車１１に噛合してねじ軸６の回転を止めるインボリュート歯形の突起部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１４ａを有する複数のロック片１２，１３，１４と、これら複数のロック片１２，１３，１４を歯車１１と噛合するロック位置に向かって個別に付勢するばね部材１５を有する。複数のロック片１２，１３，１４は、歯車１１に噛合する時の噛合位相が夫々異なるように配置されている。【選択図】      図２
2011190914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に固定され、インボリュート歯形を有する歯車と、
前記歯車に噛合して前記回転軸の回転を止めるインボリュート歯形の突起部を有する複数のロック片と、
前記複数のロック片を前記歯車と噛合するロック位置に向かって移動させるロック片移動手段とを備え、
前記複数のロック片は、前記歯車に噛合する時の前記歯車の噛合位相が夫々異なるように配置されている
ことを特徴とする回転軸ロック機構。
【請求項２】
前記複数のロック片は、前記歯車に噛合する時の前記歯車の噛合位相が互いにｔ／（ｒ×ｚ）（ｔ：前記歯車のピッチ、ｒ：前記歯車のピッチ円の半径、ｚ：ロック片の数（ｚ≦２））ずれるように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転軸ロック機構。
【請求項３】
前記複数のロック片は、前記回転軸に平行に積層されており、
前記複数のロック片のうちの少なくとも1つのロック片は、一対の突起部を有し、これら２つの突起部の間に前記歯車の歯が噛合可能な溝を有する谷型のロック片であり、
他のロック片は、前記歯車の歯溝に噛合可能な前記突起部を有する山型のロック片である
ことを特徴とする請求項1又は２に記載の回転軸ロック機構。
【請求項４】
前記ロック片移動手段は、前記複数のロック片を付勢して前記ロック位置に向かって移動させる
ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の回転軸ロック機構。
【請求項５】
前記ロック片移動手段は、前記歯車から引き離されたロック解除位置に前記複数のロック片を移動させるようになっており、前記ロック位置から前記ロック解除位置に前記ロック片を移動させる速度より前記ロック解除位置から前記ロック位置に前記ロック片を移動させる速度の方が遅くなっている
ことを特徴とする請求項１乃至４に記載の回転軸ロック機構。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１つに記載の回転軸ロック機構と、
前記回転軸ロック機構により回転を止めることができる前記回転軸を回転させることで昇降台を昇降可能なボールねじ機構とを備える
ことを特徴とする昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばボールねじ機構のねじ軸のような回転軸の回転を阻止するための回転軸ロック機構、及びそれを備える昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークを載せた昇降台を昇降させる昇降装置が実用に供されている。この昇降装置は、昇降台にねじ軸を螺合させて構成されるボールねじ機構を備えており、ねじ軸をサーボモータ等で回転させることで、前記昇降台が昇降するようになっている。また、昇降装置では、サーボモータの出力を所定のトルクに維持してねじ軸の回転を止めることで、上昇させた昇降台の高さを保てるようになっている。
【０００３】
そのため、サーボモータが故障する等してサーボモータが動作しない場合、ねじ軸に十分なトルクを与えることができない。すると、ワークと昇降台の荷重によりねじ軸が回転して昇降台が下降するという事態が生じる。そのような事態を避けるべく、昇降装置には、ねじ軸の回転を防ぐべくロック機構が設けられている。ロック機構として、例えば、サーボモータの出力軸を制動する電磁ブレーキがある。
【０００４】
しかし、電磁ブレーキの場合、ブレーキパッドを出力軸等に当てて制動するので、ブレーキパッドが磨耗及び損傷し、かなりの頻度で取り替えなければならない。また、電磁ブレーキは、電磁回路の回路構成が複雑である。そこで、昇降装置では、より簡単な構成で確実に昇降台の落下を防ぐことができる機械式のロック機構が用いられる。
【０００５】
かかる機械式のロック機構としては、例えば特許文献１に記載の自動回転及びロック装置（以下、単に「ロック装置」ともいう）がある。このロック装置では、旋回台に歯車が設けられ、ラックを往復運動させることで前記歯車が回まわり、それに伴って旋回台が回転するようになっている。また、ロック装置では、前記歯車に係合可能な係合歯が設けられており、この係合歯をシリンダにより変位させて歯車に係合させることで、旋回台をロックするようになっている。このように構成されるロック装置において歯車が固定される旋回台をボールねじ機構のねじ軸に代えることで、このロック装置を上述の昇降装置に適用することができると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２−４７４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のロック装置は、係合歯を移動させた時に係合歯の歯先が歯車の歯溝に入らずに歯車の歯先に当ることがある。このような場合、歯車をロックすることができない。そのため、旋回台を僅かに回転させて係合歯を歯車の間に入れてからしか旋回台の回転を止めることができない。つまり、係合歯と歯車の歯との相対位相によっては、旋回台をロックすることができない。
【０００８】
このようなロック装置を昇降装置に適用した場合、係合歯が歯車の歯溝に入らないと、ねじ軸が歯車のピッチ分だけ回転して昇降台が下降してしまう。この場合の昇降台の下降量は僅かであるが、昇降台に載せるワークは車両等の重量が大きいものであるため、その下降量が僅かであっても下降によりワークに大きい衝撃を生じてしまう。大きな衝撃がワークに生じることで、前記ワークが損傷したりすることがある。
【０００９】
そこで本発明は、係合歯に相当するロック片と歯車とがそれらの相対的な位相に係わらず回転軸をロックする回転軸ロック機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の回転軸ロック機構は、回転軸に固定され、インボリュート歯形を有する歯車と、前記歯車に噛合して前記回転軸の回転を止めるインボリュート歯形の突起部を有する複数のロック片と、前記複数のロック片を前記歯車と噛合するロック位置に向かって移動させるロック片移動手段とを備え、前記複数のロック片は、前記歯車に噛合する時の前記歯車の噛合位相が夫々異なるように配置されているものである。
【００１１】
本発明に従えば、歯車に噛合する際の前記歯車の噛合位相がロック片毎に異なるので、歯車が回動して何れかの噛合位相にあれば、噛合位置に向かって移動する複数のロック片のうちの少なくとも１つが歯車の歯溝に入り込み歯車をロックさせることができる。また、歯車及び突起部がインボリュート歯形を有するため、歯車が噛合位相になくとも、突起部の一部が歯車の歯溝に入って歯車の歯に当り、歯車をロックさせることができる。それ故、ロック片と歯車とがそれらの相対的な位相に係わらず歯車をロックし、回転軸をロックすることが可能である。
【００１２】
上記発明において、前記複数のロック片は、前記歯車に噛合する時の前記歯車の噛合位相が互いにｔ／（ｒ×ｚ）（ｔ：前記歯車のピッチ、ｒ：前記歯車のピッチ円の半径、ｚ：ロック片の数（ｚ≦２））ずれるように配置されていることが好ましい。
【００１３】
上記構成に従えば、ロック片の噛合位相が等間隔にあるので、ロック片による歯車の拘束力を歯車の位相によらずに平坦化することができる。
【００１４】
上記発明において、前記複数のロック片は、前記回転軸に平行に積層されており、前記複数のロック片のうちの少なくとも1つのロック片は、一対の突起部を有し、これら２つの突起部の間に前記歯車の歯が噛合可能な溝を有する谷型のロック片であり、他のロック片は、前記歯車の歯溝に噛合可能な前記突起部を有する山型のロック片であることが好ましい。
【００１５】
上記構成に従えば、谷型のロック片に歯車の歯の一部が入った時に、その歯車の歯を谷型のロック片の一方の突起部と山型のロック片の突起部とで挟持することができる。これにより、歯車を強固にロックし、回転軸をロックすることができる。
【００１６】
上記発明において、前記ロック片移動手段は、前記複数のロック片を付勢して前記ロック位置に向かって移動させることが好ましい。
【００１７】
上記構成に従えば、複数のロック片が付勢されて前記ロック位置に向かって移動するので、歯車の歯溝に入るロック片を前記歯車の歯に当てることができ、ロック時のガタをなくすことができる。また、歯溝に入らないロック片は、歯車の歯先に当ると止まり、それ以上過度に押されることがないので、前記ロック片が前記歯先に衝突し損傷することを防ぐことができる。
【００１８】
上記発明において、前記ロック片移動手段は、前記歯車から引き離されたロック解除位置に前記複数のロック片を移動させるようになっており、前記ロック位置から前記ロック解除位置に前記ロック片を移動させる速度より前記ロック解除位置から前記ロック位置に前記ロック片を移動させる速度の方が遅くなっていることが好ましい。
【００１９】
上記構成に従えば、ロック片をロック解除位置に素早く移動させることができ、回転軸のロックを素早く解除することができる。これに対して、ロック片をロック位置に移動させる速度を遅くすることで、ロック片が歯車の歯に当って損傷することを防ぐことができる。これにより、回転軸ロック機構の耐久性が向上する。
【００２０】
本発明の昇降装置は、上記の回転軸ロック機構と、前記回転軸ロック機構により回転を止めることができる前記回転軸を回転させることで昇降台を昇降可能なボールねじ機構とを備えるものである。
【００２１】
上記構成に従えば、上述の機能を達成することができる昇降装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ロック片と歯車とがそれらの相対的な位相に係わらず回転軸をロックすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態の回転軸ロック機構を備える昇降装置の概略を示す正面図である。
【図２】ロック機構の断面を拡大して示す拡大断面図である。
【図３】図２に示すロック機構を切断線Ａ−Ａで切断して見た時の断面図である。
【図４】図２に示すロック機構の一部を切断して見た時の部分断面図であり、（ａ）は、切断線Ｂ−Ｂで切断して見た時の部分断面図であり、（ｂ）は、切断線Ｃ−Ｃで切断して見た時の部分断面図である。
【図５】駆動回路の構成の概略を示す回路図である。
【図６Ａ】第１乃至第３ロック片を作動させたときの歯車との噛合状態を示す平面図であり、（ａ）は、歯車が基準位相にある場合の噛合状態を示しており、（ｂ）は、歯車が基準位相から位相θ３回動した場合の噛合状態を示しており、（ｃ）は、歯車が基準位相から噛合位相θ１回動した場合の噛合状態を示している。
【図６Ｂ】第１乃至第３ロック片を作動させたときの歯車との噛合状態を示す平面図であり、（ｄ）は、歯車が基準位相から位相θ４回動した場合の噛合状態を示しており、（ｅ）は、歯車が基準位相から噛合位相θ２回動した場合の噛合状態を示し、（ｆ）は、ている。以下では、図１乃至３及び５も参照しつつ、昇降装置の動作について説明する。
【図７】歯車の位相と歯車の歯先が複数のロック片の歯溝に入り込める位置との関係を模式的に示す図である。（ａ）は、本実施形態のロック機構の第１乃至第３ロック片について示したものであり、（ｂ）は、本実施形態のロック機構において、第２ロック片が設けられない場合について示したものであり、（ｃ）は、他の実施形態のロック機構の第１及び第２ロック片について示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態である回転軸ロック機構１及び昇降装置２を説明する。
【００２５】
図１に示す昇降装置２は、重さのあるワーク３の生産ラインに設けられ、前記生産ラインを流れるワーク３を昇降させることができるようになっている。昇降装置２は、前記ワーク３を載せるための昇降台４を備えている。この昇降台４の基端側には、ナット５が一体的に設けられ、このナット５には、それと共にボールねじ機構１０を構成するねじ軸６が螺合されている。回転軸であるねじ軸６は、上下方向に立設されており、その上端部及び下端部が昇降装置２に備わるケーシング７に回転可能に軸支されている。また、ねじ軸６は、複数のギヤ８ａ、８ｂ、８ｃからなる伝達機構８を介してモータ９に機械的に接続されており、モータ９を駆動することで回転するようになっている。
【００２６】
モータ９を駆動してねじ軸６を回転させることで、ねじ軸６の回転方向に合わせてナット５がねじ軸６に沿って昇降し、昇降台４が昇降する。昇降台４を所定の高さまで昇降させた後も、モータ９を駆動し続けてねじ軸６にトルクを与え続け、ワーク３及び昇降台４の荷重によりねじ軸６が回転して昇降台４が下降しないようにしている。これにより、昇降台４の高さが前記所定の高さに保持される。また、昇降装置２では、モータ９による別の方法で昇降台４の高さを保持すべく回転軸ロック機構１が備わっている。回転軸ロック機構１（以下、単に「ロック機構１」ともいう）は、後述するロック片１２，１３，１４によりねじ軸６の回転を阻止して昇降台４の昇降を防ぎ、昇降台４の高さを保つことができるようになっている。
【００２７】
以下では、図２乃至４を参照しつつ、ロック機構１を説明する。ロック機構１は、ねじ軸６の下端部に固定された歯車１１を備える。歯車１１は、下端部が昇降装置２のケーシング７に回動可能に軸支されており、ねじ軸６と共に一体的に回転するようになっている。歯車１１は、インボリュート歯形を有するインボリュート歯車である。歯車１１は、複数の部分に分割可能であり、本実施形態では３つの歯車分割体１１ａ，１１ｂ，１１ｃに分割可能である。３つの歯車分割体１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、外径寸法が略一致しており、上下方向に積層されて互いに固定され、平面視で各々の歯が互いに重なるように配置されている。このように構成される各歯車分割体１１ａ，１１ｂ，１１ｃには、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４が個別に対応付けて設けられている。
【００２８】
第１乃至第３ロック片１２，１３，１４は、平面視で互いに重なるように上下方向に積層されている。第１乃至第３ロック片１２，１３，１４の先端部は、対応する歯車分割体１１ａ，１１ｂ，１１ｃに噛合可能になっており、歯車１１に噛合する際の歯車１１の角変位量、即ち噛合位相が異なっている。そのため、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４の先端部は、互いに外形寸法が異なっている。以下では、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４の先端部について詳細に説明する。
【００２９】
第１ロック片１２の先端部は、その幅方向両側にインボリュート歯形の一対の突起部１２ａ，１２ｂを有する谷型に形成されており、これら一対の突起部１２ａ，１２ｂの間に形成される歯溝１２ｃに歯車分割体１１ａの歯が噛合可能になっている。第１ロック片１２は、歯車分割体１１ａの歯が基準位相（図３参照）θ０＝０［ｒａｄ］にあるときに前記歯溝１２ｃに歯車分割体１１ａの歯が噛合するように配置されている。
【００３０】
第２ロック片１３の先端部は、インボリュート歯形の突起部１３ａを有する山型に形成されている。この突起部１３ａは、平面視で第１ロック片１２の一方の突起部１２ａに対して距離ｄだけ中央側にずらして設けられている。ここで距離ｄは、歯車分割体１１ｂの歯ピッチｔをロック片の数ｚ（本実施形態では、ｚ＝３）で割った値、即ちｄ＝ｔ／ｚである。このように距離ｄだけずらして設けられた第２ロック片１３は、歯車分割体１１ｂの歯が基準位相にあるときに歯車分割体１１ｂと噛合できず（図４（ａ）参照）、歯車分割体１１ｂの歯がピッチ円上で基準位相から距離ｄだけ周方向に移動したときに突起部１３ａが歯車分割体１１ｂの歯溝に噛合する。
【００３１】
即ち、ピッチ円の半径を半径ｒとすると、第２ロック片１３は、
θ１＝ｔ／（ｒ×ｚ）［ｒａｄ］                    …（２）
歯車１１が基準位相から式（２）で求められる噛合位相θ１ずれた位相で歯車１１と噛合するようになっている。本実施形態では、ｎ＝０であり、噛合位相θ１＝ｔ／３ｒである。
【００３２】
第３ロック片１４の先端部は、インボリュート歯形の突起部１４ａを有する山型に形成されている。この突起部１４ａは、平面視で第１ロック片１２の他方の突起部１２ｂに対して距離ｄだけ中央側にずらして設けられている。このように距離ｄだけずらして設けられた第３ロック片１４は、歯車分割体１１ｃの歯が基準位相にあるときに歯車分割体１１ｃと噛合できず（図４（ａ）参照）、歯車分割体１１ｃの歯がピッチ円上で基準位相から距離ｄだけ周方向に移動したときに突起部１４ａが歯車分割体１１ｃの歯溝に噛合する。
【００３３】
即ち、ピッチ円の半径を半径ｒとすると、第２ロック片１３は、
θ２＝ｔ×２／（ｒ×ｚ）［ｒａｄ］                       …（３）
基準位相から式（３）で求められる噛合位相θ２ずれた位置で歯車１１と噛合するようになっている。本実施形態では、ｎ＝０であり、噛合位相θ１＝２ｔ／３ｒである。このように第１乃至第３ロック片１２，１３，１４は、互いに異なる噛合位相θ０，θ１，θ２で歯車１１に噛合できるようになっている。
【００３４】
第１乃至第３ロック片１２，１３，１４は、ばね部材１５により歯車１１と噛合可能なロック位置に向かって付勢されており、歯車１１が噛合位相θ０，θ１，θ２にあるときに第１乃至第３ロックロック片１２，１３，１４が歯車１１に夫々噛合する。歯車１１は、そこにロック片１２，１３，１４が噛合することでロックされるようになっており、ねじ軸６は、歯車１１がロックされることで回転しなくなる。
【００３５】
また、歯車１１が噛合位相θ０，θ１，θ２にないとき、付勢された第１乃至第３ロック片１２，１３，１４のうち少なくとも１つのロック片１２，１３，１４の突起部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１４ａが歯車１１の歯に当接する等して係合して歯車１１がロックされ、ねじ軸６が回転しないようになっている。
【００３６】
このようにばね部材１５の付勢により第１乃至第３ロック片１２，１３，１４をロック位置に向かって移動させることで、歯車１１の歯溝に入るロック片１２，１３，１４を歯車１１の歯にしっかりと当てることができ、ロック時のガタをなくすことができる。また、歯溝に入らないロック片１２，１３，１４は、歯車１１の歯先に当ると止まり、それ以上過度に押されることがない。それ故、前記ロック片１２，１３，１４が前記歯先に衝突し損傷することを防ぐことができる。これにより、耐久性が向上する。
【００３７】
また、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４には、各々に設けられるばね部材１５の付勢力に抗してロック片１２，１３，１４を歯車１１から離すべくアクチュエータ１６が夫々設けられている。アクチュエータ１６は、所謂ピストンシリンダであり、シリンダケース１６ａとピストン１６ｂとを備える。ピストン１６ｂは、シリンダケース１６ａ内に歯車１１の径方向に進退可能に設けられて、先端部には、各ロック片１２，１３，１４が設けられている。
【００３８】
アクチュエータ１６は、シリンダケース１６ａに空気等の流体を送ることでピストン１６ｂをシリンダケース１６ａ内へと縮退させ、各ロック片１２，１３，１４を歯車１１から離れた縮退位置へと戻すようになっている。また、シリンダケース１６ａ内の流体を排出することで、ばね部材１５のロック片１２，１３，１４への付勢力によりピストン１６ｂが伸張し、ロック片１２，１３，１４をロック位置に向かって移動させる。なお、ロック片移動手段２８は、ばね部材１５とアクチュエータ１６とによって構成される。
【００３９】
このような動作をする、３つのアクチュエータ１６には、駆動回路１７が個別に接続されている。駆動回路１７は、対応するアクチュエータ１６に流体を供給し、またアクチュエータ１６に供給された流体を排出できるようになっている。なお、本実施形態では、供給される流体は空気である。但し、流体は空気に限られず、作動油等であってもよい。
【００４０】
以下では、図５を参照しつつ駆動回路１７の詳細について説明する。駆動回路１７の構成の概略を示す回路図である。駆動回路１７は、ポンプ１８を備えており、このポンプ１８から空気を供給するようになっている。ポンプ１８は、第１切換弁１９に接続されている。第１切換弁１９は、電磁及び手動で切替え可能な選択式の３ポートの流量方向切換弁であり、ポンプ１８の他に、大気に開放された消音器２０とアクチュエータ１６とに接続されている。第１切換弁１９は、消音器２０を介してアクチュエータ１６内を大気に開放しており、スプールの位置を切換えることでアクチュエータ１６をポンプ１８に接続できるようになっている。
【００４１】
第１切換弁１９とアクチュエータ１６との間には、可変絞り２１が介在し、この可変絞り２１の上流側と下流側を繋ぐように並列的に逆止弁２２が設けられている。逆止弁２２は、第１切換弁１９からアクチュエータ１６への空気の流れを許容し、逆方向の流れを遮断するようになっている。また、第１切換弁１９とアクチュエータ１６との間には、可変絞り２１及び逆止弁２２と並列するようにバイパス通路２４が形成され、そのバイパス通路２４に第２切換弁２３が介在している。
【００４２】
第２切換弁２３は、電磁及び手動で切替え可能な選択式の３ポートの流量方向切換弁である。第２切換弁２３の２つのポートは、バイパス通路２４に接続され、３つ目のポートは、封止されている。第２切換弁２３は、バイパス通路２４を遮断するように配置されており、スプールの位置を切換えることによりバイパス通路２４を繋げて第１切換弁１９とアクチュエータ１６とを接続するようになっている。
【００４３】
このように構成される駆動回路１７では、第１切換弁１９のスプールの位置を切換えることにより、ポンプ１８からアクチュエータ１６に空気が供給される。この際、ポンプ１８からの空気は、逆止弁２２を介してアクチュエータ１６に供給されるため、アクチュエータ１６に大量の空気が供給される。これにより、アクチュエータ１６を素早く縮退させることができ、噛合するロック片１２，１３，１４を歯車１１から素早く離して、ロックを解除させることができる。
【００４４】
第１切換弁１９のスプールの位置を元に戻すと、アクチュエータ１６が消音器２０を介して大気に開放される。この際、逆止弁２２では、アクチュエータ１６から大気に放出される空気の流れを遮断するため、アクチュエータ１６内の空気は可変絞り２１を介して大気へと放出される。そのため、アクチュエータ１６から大気へと放出される空気の流量が供給される場合に比べて少なくなり、アクチュエータ１６をゆっくりと伸張する。これによりロック片１２，１３，１４を歯車１１にゆっくりと噛合させることができ、ロック片１２，１３，１４が歯車１１に衝突して損傷することを防ぐことができる。それ故、ロック機構１の耐久性が向上する。
【００４５】
更に、第１切換弁１９のスプールの位置を元に戻した状態で、第２切換弁２３のスプールの位置を切換えると、バイパス通路２４が繋がり、このバイパス通路２４を介してアクチュエータ１６内の空気が大気へと放出される。この際、大気へと放出される空気の流量は、第２切換弁２３のスプールが元の位置にある場合に比べて多くなる。それ故、アクチュエータ１６を素早く伸張させることができ、ロック片１２，１３，１４を歯車１１に素早く噛合させてロックさせることができる。
【００４６】
このようにして動作する第１及び第２切換弁１９，２３並びにモータ９は、制御部２５に電気的に接続されており（図１参照）、制御部２５によってその駆動が制御されている。また、制御部２５には、縮退検出センサ２６と伸張検出センサ２７とが電気的に接続されている。
【００４７】
縮退検出センサ２６及び伸張検出センサ２７の２つの位置検出センサは、アクチュエータ１６に設けられている。縮退検出センサ２６及び伸張検出センサ２７は、リミットスイッチから夫々成り、ピストン１６ｂが縮退位置にあること及び伸張していることを夫々検出し、その旨の信号を制御部２５に送信するようになっている。
【００４８】
以下では、図１，２，３，５及び６を参照しつつ、昇降装置２の動作について説明する。
【００４９】
制御部２５は、昇降台４にワーク３が載り、アクチュエータ１６のピストン１６ｂが縮退位置にあることを縮退位置検出センサ２６からの信号により検出すると、プログラムに基づいてモータ９を駆動して昇降台４を所定の高さまで上昇させる。このとき、駆動回路１７の第１切換弁１９に電流が流されてスプール位置が切換えられており、ピストン１６ｂが縮退位置まで縮退させられている。その後、ねじ軸６が静止すると、制御部２５は、第１切換弁１９に流していた電流を止めてスプールの位置を元に戻し、各アクチュエータ１６内の空気を大気放出させる。これによりピストン１６ｂが伸張し、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４が歯車１１の方へとゆっくりと移動する。やがて、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４のうち少なくとも１つが歯車１１に噛合し、歯車１１をロックしてねじ軸６の回動を規制する。
【００５０】
なお、緊急時に歯車１１をロックさせる場合、第２切換弁２３のスプールの位置を切換えることにより、バイパス通路２４を介してアクチュエータ１６に空気が供給され、素早く歯車１１をロックすることができる。
【００５１】
歯車１１に噛合する第１乃至第３ロック片１２，１３，１４は、歯車１１との相対位相、具体的には歯車１１の歯との相対位相（角変位量）に応じて異なるが、本実施形態のようにインボリュート歯形の突起部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１４ａを有する複数のロック片１２，１３，１４が設けられる場合、歯車１１の歯がどのような位相にあっても、歯車１１の歯溝に突起部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１４ａの少なくとも１つが歯車１１の歯に当り、歯車１１をロックすることができる。以下では、歯車１１の歯の位相に係わらず、突起部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１４ａの少なくとも１つが歯車１１の歯に当り、歯車１１をロックできること説明する。
【００５２】
図６（ａ）に示すように歯車１１の歯が基準位相θ０にある場合、第１ロック片１２の歯溝１２ｃに歯車１１（詳しくは、歯車分割体１１ａ）の歯が嵌まり込んで歯車１１をロックする。これにより、ねじ軸６の正及び逆方向の回転が阻止され、モータ９が駆動しなくなっても昇降台４の高さを保つことができる。
【００５３】
次に、例えば、図６（ｂ）に示すように歯車１１の歯が基準位相θ０から位相θ３（θ０＜θ３＜θ１）だけずれている場合、歯車１１の１つの歯に対して、その周方向一方側に第１ロック片１２の他方の突起部１２ｂが当り、周方向他方側に第２ロック片１３の突起部１３ａが当っている。それ故、これらの突起部１２ｂ，１３ａによって歯車１１がロックされる。これにより、ねじ軸６の正及び逆方向の回転が阻止され、モータ９が駆動しなくなっても昇降台４の高さを保つことができる。
【００５４】
図６（ｃ）に示すように歯車１１の歯が基準位相θ０から位相θ１ずれている場合、歯車１１の歯溝（詳しくは、歯車分割体１１ｂの歯溝）に第２ロック片１３の突起部１３ａが嵌まり込んで歯車１１をロックする。これにより、ねじ軸６の正及び逆方向の回転が阻止され、モータ９が駆動しなくなっても昇降台４の高さを保つことができる。
【００５５】
また、図６（ｄ）に示すように歯車１１の歯が基準位相θ０から位相θ４（θ１＜θ４＜θ２）だけずれている場合、歯車１１の歯溝に第２及び第３ロック片１３、１４の突起部１３ａ，１４ａが入り、これら突起部１３ａ，１４ａが歯車１１の互いに隣接する歯に夫々当っている。それ故、突起部１３ａ，１４ａによって歯車１１の周方向一方及び他方への回転が阻止され、歯車１１がロックされる。これにより、ねじ軸６の正及び逆方向の回転が阻止され、モータ９が駆動しなくなっても昇降台４の高さを保つことができる。
【００５６】
図６（ｅ）に示すように歯車１１の歯が基準位相θ０から位相θ２ずれている場合、歯車１１の歯溝（詳しくは、歯車分割体１１ｃの歯溝）に第３ロック片１４の突起部１４ａが嵌まり込んで歯車１１をロックする。これにより、ねじ軸６の正及び逆方向の回転が阻止され、モータ９が駆動しなくなっても昇降台４の高さを保つことができる。
【００５７】
図６（ｆ）に示すように歯車１１の歯が基準位相θ０から位相θ５（θ２＜θ５＜２π／ｚ）だけずれている場合、歯車１１の１つの歯に対して、その周方向一方側に第３ロック片１４の他方の突起部１４ａが当り、周方向他方側に第１ロック片１２の一方の突起部１２ａが当っている。それ故、これらの突起部１２ａ，１３ａによって歯車１１が挟持され、歯車１１がロックされる。これにより、ねじ軸６の正及び逆方向の回転が阻止され、モータ９が駆動しなくなっても昇降台４の高さを保つことができる。
【００５８】
更に、歯車１１の歯が基準位相θ０から２π／ｚずれると、隣接する歯が基準位相θ０に配置される。それ故、隣接する歯が第１ロック片１２の歯溝１２ｃに嵌まり込み、歯車１１をロックする。これにより、ねじ軸６の正及び逆方向の回転が阻止され、モータ９が駆動しなくなっても昇降台４の高さを保つことができる。
【００５９】
このように、ロック機構１１のロック片１２，１３，１４は、歯車１１の歯がどのような位相にあっても、歯車１１をロックすることができる。これにより、昇降台４がどのような高さにあってもねじ軸６の回転を規制することができ、モータ９が作動しなくても昇降台４の高さを保つことが可能である。また、どのような位相でも歯車１１をロックすることができるので、モータ９を停止させた場合の昇降台４の落下量を従来のものより小さくすることができる。これにより、昇降台４の突然の落下に起因するワーク３への衝撃を少なくすることができ、ワーク３の損傷を抑えることができる。
【００６０】
特に、谷型の第１ロック片１２と、山型の第２及び第３ロック片１３，１４を採用いることにより、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４をロック位置に移動させたとき、基準位相θ０及び噛合位相θ１，θ２及びその近辺を除いた位相（例えば、位相θ３，θ４，θ５）で歯車１１を挟持して、歯車１１をロックする。従って、歯車１１が噛合位相θ０，θ１，θ２以外の位相にあっても歯車１１が強固にロックされ、昇降台４の落下を防ぐことができる。これにより昇降台４の落下に起因するワーク３への衝撃を少なくすることができ、ワーク３の損傷を抑えることができる。
【００６１】
制御部２５は、昇降台４を下降させる際、伸張検出センサ２７からの信号によりピストン１６ｂが伸張していることを検出すると、プログラムに基づいて第１切換弁２３に流す電流を止めてスプールの位置を元に戻す。これにより、ポンプ１８から逆止弁２２を通ってアクチュエータ１６に空気が供給され、ピストン１６ｂが縮退位置へと素早く戻される。これにより、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４が歯車１１から離され、歯車１１のロックが解除される。制御部２５は、縮退検出センサ２６からの信号によりピストン１６ｂが縮退位置にあることを検出すると、モータ９の出力を上げてねじ軸６を回転させて昇降台４を所定の位置まで下降させる。
【００６２】
このようにして構成されるロック機構１は、ばね部材１５によりロック片１２，１３，１４がロック位置に付勢されているので、駆動回路１７が作動しない場合、アクチュエータ１６の空気を排出するだけで、ロック片１２，１３，１４を動かして、歯車１１をロックすることができる。即ち、駆動回路１７が作動しない場合にも歯車１１をロックすることができる。
【００６３】
また、ロック片１２，１３，１４が別々のばね部材１５により付勢されているので、ロック片１２，１３，１４の歯車１１への押し付け力を略一致させることができ、歯車１１に噛合しているロック片１２，１３，１４により歯車１１の拘束力が変わることを防ぐことができる。
【００６４】
以下では、図７を参照しつつ、歯車１１の位相と歯車１１の歯先が複数のロック片の歯溝に入り込める位置との関係を説明する。ロック機構１では、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４の噛合位相がｔ／３ｒずつずれているので、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４の噛合位相が等間隔に配置される。そのため、理論的には、歯車１１の歯先は、その位相に係わらず、各ロック片１２，１３，１４の少なくとも何れか１つに対してそれらの突起部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１４ａの根元及びその近傍まで入って当たるようになっている（図７（ａ）の太線は、歯先が当たる部分）。そのため、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４による歯車１１の拘束力を、歯車１１の位相によらずに平坦化される。
【００６５】
図７（ｂ）に示すように、第２ロック片１３を省いた場合、位相に係わらず歯車１１の歯が第１及び第３ロック片１２，１４に当り（図７（ｂ）の太線は、歯先が当たる部分）、歯車１１をロックできる。しかし、位相θ６において、歯車１１の歯先と突起部１２ｂ，１４ａとの係合が浅い。そのため、歯車が位相θ６にあるとき、歯車１１の拘束力が若干低くなってしまう。
【００６６】
図７（ｃ）に示すように、他の実施形態のロック機構１Ａでは、第１及び第２ロック片１２Ａ，１３Ａの２つのロック片しか備えておらず、２つのロック片１２Ａ，１３Ａの噛合位相を互いにｔ／２ｒずれている。このような場合もまた、位相に係わらず歯車１１の歯が第１及び第２ロック片１２，１３に当り（図７（ｃ）の太線は、歯先が当たる部分）、歯車１１をロックできる。しかし、位相θ７，θ８において、歯車１１の歯先と突起部１２ｂ，１３ａとの係合が浅い。そのため、歯車が位相θ７，θ８にあるとき、歯車１１の拘束力が若干低くなってしまう。
【００６７】
このように、ロック機構１のロック片１２，１３，１４が２つであってもよく、歯車１１をロックしてねじ軸６の回転を止めることができるが、上述のように３つであることが好ましい。ただし、ロック片の数が４つ以上でもよく、４つ以上であれば、３つの場合と同様の作用効果を得ることができる。４つ以上の場合もまた、各ロック片の噛合位相をｔ／（ｒ×ｚ）［ｒａｄ］ずつ互いにずらすことが望ましい。
【００６８】
また、ばね部材１５及びアクチュエータ１６は、から図示も各ロック片１２，１３，１４に個別に設けられる必要はなく、各ロック片１２，１３，１４を１つのばね部材１５及びアクチュエータ１６により動かしてもよい。
【００６９】
本実施形態では、歯車１１は、３つの歯車分割体１１ａ，１１ｂ，１１ｃに分割可能に構成されているけれども、一体成形であってもよい。また、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４は、平面視で歯車１１の周方向において略同じ位置に配置されているけれども、前記周方向の異なる位置に配置してもよい。更に、本実施形態では、３つの歯車分割体１１ａ，１１ｂ，１１ｃの歯が平面視で重なるようになっているけれども、歯の位相が異なるように周方向にずらして設けてもよい。これにより、第１乃至第３ロック片１２，１３，１４の突起部の外形を同じにして、噛合位相を変えることが可能である。これらの場合、本実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００７０】
なお、本発明は、実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明は、回転軸の回転を阻止するための回転軸ロック機構、及びそれを備える昇降装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  ロック機構
２  昇降装置
６  ねじ軸
１０  ボールねじ機構
１１  歯車体
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  歯車
１２  第１ロック片
１２ａ，１２ｂ  突起部
１２ｃ  歯溝
１３  第２ロック片
１３ａ  突起部
１４  第３ロック片
１４ａ  突起部
１５  ばね部材
１６  アクチュエータ
１７  駆動回路
２８  ロック片移動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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