(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアガイドを跨ぐハウジングと、リニアガイドを両側から挟むべくハウジングの両側に回動可能に取り付けられた両側のガイド拘束部材と、ハウジングの裏側に配置されて両側のガイド拘束部材を連結すると共に両側のガイド拘束部材をガイド拘束方向へ回動付勢する板バネと、ハウジングと板バネとの間に配置され両側のガイド拘束部材を板バネによる付勢力に抗してガイド解放方向へ強制回動させるべく板バネを変形させるアクチュエータとを備えたリニアブレーキ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアブレーキにおいて、両側のガイド拘束部材にクランプ力を付与する板バネは、両側のガイド拘束部材に対して脱着可能であるリニアブレーキ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリニアブレーキにおいて、アクチュエータの動作力を板バネに集中して付加する凸状の応力集中部を、前記アクチュエータと板バネとの間に設けたリニアブレーキ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のリニアブレーキにおいて、アクチュエータは、ハウジングの板バネ対向面に形成されたシリンダー穴にピストン部材が進退可能に嵌合し、当該ピストン部材が流体圧により進退駆動されるシリンダー形式であるリニアブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線運動機器におけるリニアガイドのガイドクランプに使用されるリニアブレーキに関し、より詳しくはバネ力によりクランプを行い、バネ力に抗した外力を付加することによりクランプ状態を解除するノーマルクローズタイプのリニアブレーキに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種工作機器、物流機器等には多種多様な直線運動機器が多用されている。そのような直線運動機器に併用されるのがリニアブレーキであり、直線運動機器の制動や位置決め、ストッパなどに広く使用されている。リニアブレーキの構造としては、リニアガイドに沿って移動自在なハウジング内に、ガイド拘束部材としての例えばブレーキシューを組み込み、これを油圧、空気圧などの流体圧にてリニアガイドに押し付けることにより、ハウジングをリニアガイド上の定位置に固定するのが一般的であり（特許文献１，２及び３参照）、これはノーマルオープンタイプと呼ばれている。
【０００３】
ノーマルオープンタイプのリニアブレーキは、外力を付加しない状態でブレーキシューによる拘束から解放されたアンクランプの状態となるため、アンクランプ時間がクランプ時間に比して相対的に長い制動機器などとしては適するが、直線運動機器の位置決め部材やストッパなど、クランプ時間に比してアンクランプ時間が相対的に短い機器には、ノーマルクローズタイプのリニアブレーキの方が適する。ノーマルクローズタイプは、ノーマルオープンタイプが正作動タイプと呼ばれることに対応して、逆作動タイプと呼ばれることもある。
【０００４】
ノーマルクローズタイプのリニアブレーキとは、リニアガイドに沿って移動自在なハウジング内にブレーキシューと共にシュー付勢部材としてのバネを組み込み、外力を付加しない状態でブレーキシューをそのバネにてリニアガイドに押し付けることによりハウジングをリニアガイド上の定位置に固定するものであり、ハウジングを移動させるときには外力を付加してブレーキシューをバネ付勢力に抗して逆方向へ作動させることにより、ブレーキシューによるクランプ状態を解除される。
【０００５】
このようなノーマルクローズタイプのリニアブレーキの欠点の一つは、ブレーキシューを常時クランプ状態に保持するためのバネが必要であるため、ノーマルオープンタイプのものに比して部品点数が増加することである。部品点数の増加を回避するために、ハウジングをバネ付勢部材として利用することも考えられるが、その場合はハウジングの剛性に付勢力が支配されてしまうために、アンクランプ状態へ移行させるための外力も必要以上に大きくなり、その結果としてアクチュエータの大型化を招くなど、設計の自由度が著しく制限され、問題が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３２９１４１号公報
【特許文献２】特許平９−２１７７４３号公報
【特許文献３】特開２００１−９６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ノーマルクローズタイプでありながら、部品点数の増加を可及的に抑制でき、なおかつ必要最小限の外力にてクランプ状態を解除できる小型で経済性に優れたリニアブレーキを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のリニアブレーキは、リニアガイドを跨ぐハウジングと、リニアガイドを両側から挟むべくハウジングの両側に回動可能に取り付けられた両側のガイド拘束部材と、ハウジングの裏側に配置されて両側のガイド拘束部材を連結すると共に両側のガイド拘束部材をガイド拘束方向へ回動付勢する板バネと、ハウジングと板バネとの間に配置され両側のガイド拘束部材を板バネによる付勢力に抗してガイド解放方向へ強制回動させるべく板バネを変形させるアクチュエータとを備えている。
【０００９】
本発明のリニアブレーキにおいては、ハウジングとその裏側の板バネとの間に配置されたアクチュエータが作動しない状態では、その板バネにより両側のガイド拘束部材がリニアガイドに圧接し、ハウジングを固定する。すなわち、板バネに外力が付加されていない状態でクランプ状態となる。そして、この状態からアクチュエータが作動し、板バネに外力が付加されることにより、両側のガイド拘束部材が開き、クランプ状態が解除されてアンクランプ状態へ移行する。これは、ノーマルクローズタイプに他ならない。
【００１０】
このようなノーマルクローズタイプのリニアブレーキにおいては、第１に、両側のガイド拘束部材がハウジングから分離して回動可能に設けられ、板バネによりクランプ方向へ付勢されているので、その板バネによって必要なクランプ力を過不足なく付与することができる。その結果としてアクチュエータの動作力も必要最小限に抑制することができ、その小型化を図ることができる。第２に、両側のガイド拘束部材にクランプ力を付与する板バネは、両側のガイド拘束部材の連結体を兼ねており、しかも、その結果として単一のアクチュエータにて両側のガイド拘束部材を動作させることができるので、部品点数の増加を最小限に抑制することができる。
【００１１】
両側のガイド拘束部材にクランプ力を付与する板バネは、両側のガイド拘束部材に対して脱着可能とするのが好ましい。これにより板バネの変更が可能となり、その変更によりクランプ力の調整が可能となる。板バネの変更によるクランプ力調整法としては、板バネの厚み変更、板バネの枚数変更、板バネの形状変更、板バネの材質変更、これらの組合せなどがある。
【００１２】
ガイド拘束部材についても、ハウジングから独立しているためにその変更が可能であり、その変更によるクランプ力の調整が可能である。ガイド拘束部材の変更によるクランプ力調整法としては、ガイド拘束部材の材質変更、ガイド拘束部材のリニアガイド当接面への摩擦材の取付け又は交換、リニアガイドに対する当接角度の変更などがある。リニアガイドに対する当接角度の変更は、ガイド拘束部材の形状変更だけでなく、板バネとの取付け位置の変更によっても可能である。
【００１３】
板バネを変形させるアクチュエータの種類は問わないが、ハウジングの板バネ対向面に形成されたシリンダー穴にピストン部材が進退可能に嵌合し、当該ピストン部材が流体圧により進退駆動されるシリンダー形式のものが、構造が簡単な上にリニアブレーキの大型化を回避できるので好ましい。ここにおける流体圧としては空圧、油圧などの何れでもよく、特に種類を問わない。また、流体圧に代えて電磁力をピストン部材の進退駆動に用いることもできる。更にはネジの回転によりピストン部材を進退駆動する形式でもよい。
【００１４】
アクチュエータの種類を問わず、その動作力を板バネに集中して付加する凸状の応力集中部を、アクチュエータと板バネとの間に設けるのがよい。このような応力集中部は、板バネの変形に要する外力の軽減、すなわちアクチュエータの動作力軽減に寄与し、これによるアクチュエータの小型化、ひいてはリニアブレーキの小型化に寄与する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のリニアブレーキは、リニアガイドをクランプする両側のガイド拘束部材をハウジングから分離すると共に、両側のガイド拘束部材にクランプ方向の付勢力を付与する板バネにて両者を連結する構成を採用したので、部品点数の増加を余儀なくされるノーマルクローズタイプであるにもかかわらず、その部品点数の増加を抑制することができる。しかも、必要最小限の外力にてクランプ状態を解除できるので、アクチュエータを小型化でき、部品点数の抑制とあいまって装置規模の小型化、装置コストの節減を図ることができる。また、板バネを両側のガイド拘束部材に対して脱着可能とでき、これにより板バネの変更、その変更によるクランプ力の簡単な調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示すリニアブレーキの斜視図である。
【図２】同リニアブレーキの平面図である。
【図３】同リニアブレーキの半断面図で図２中のＡ−Ａ線矢示図である。
【図４】同リニアブレーキの正面図である。
【図５】同リニアブレーキの縦断側面で図４中のＢ−Ｂ線矢示図である。
【図６】同リニアブレーキの縦断側面で図４中のＣ−Ｃ線矢示図である。
【図７】同リニアブレーキの側面図である。
【図８】同リニアブレーキの動作を示す縦断正面図で図７中のＤ−Ｄ線矢示図相当図面であり、（ａ）はクランプ状態、（ｂ）はアンクランプ状態を示す。
【図９】本発明の別の実施形態を示すリニアブレーキの縦断正面図であり、図７中のＤ−Ｄ線矢示図相当図面である。
【図１０】本発明の更に別の実施形態を示すリニアブレーキの縦断正面図であり、図７中のＤ−Ｄ線矢示図相当図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施形態を説明する。本実施形態のリニアブレーキは、図１〜図７に示すように、断面が矩形のレール状のリニアガイド１０に沿って移動する直線運動機器（図示せず）をリニアガイド１０上の定位置に停止、位置決めさせるために、当該直線運動機器に取付けられて、リニアガイド１０に対する拘束（クランプ）、解放（アンクランプ）を行う装置である。
【００１８】
このリニアブレーキは、外力が付加されない常態でリニアガイド１０をクランプするノーマルクローズタイプであり、図１〜図７は外力が付加されない常態、すなわちクランプ状態を示している。これらの図面に示されるように、このリニアブレーキは、リニアガイド１０を跨ぐハウジング２０と、ハウジング２０の両側部に回動可能に取付けられた両側一対のガイド拘束部材３０，３０と、両側のガイド拘束部材３０，３０を連結し且つこれらのガイド拘束部材３０，３０をクランプ状態に付勢する板バネ４０と、両側のガイド拘束部材３０，３０をアンクランプ状態とするために板バネ４０に外力を付加するアクチュエータ５０とを備えている。
【００１９】
ハウジング２０は、正面から見て門形のブロックであり、天板部２１の両側端部から下方へ垂下した側壁部２２，２２を有している。各側壁部２２には、ガイド拘束部材３０を収容するために下方に開放した矩形の切欠き部２３が設けられている。一方、天板部２１の裏面には、アクチュエータ５０を構成する円盤状のピストン部材５１を収容する円形のシリンダー穴２４が設けられており、そのシリンダー穴２４に動作流体を供給、排出するための流体圧配管６０が天板部２１の側面に取付けられ、天板部２１の一側部に設けた貫通孔２５を介してシリンダー穴２４に連通している（図８参照）。
【００２０】
両側のガイド拘束部材３０，３０は、リニアガイド１０に沿ったブレーキ移動方向に長く断面が四角形の金属部材である。各ガイド拘束部材３０は、ハウジング２０の側壁部２２に設けられた切欠き部２３内に遊嵌しており、側壁部２２の切欠き部前後に貫通して取付けられたブレーキ移動方向に平行な前後の連結ピン３１，３１により回動自在に支持されている。前後の連結ピン３１，３１の挿入のために、各ガイド拘束部材３０には長手方向、すなわちブレーキ移動方向に平行な貫通孔３２が設けられている。
【００２１】
両側のガイド拘束部材３０，３０を連結する板バネ４０は、ハウジング２０の天板部２１の下側にその下面に沿って配置されている。板バネ４０の両側端部は、ハウジング２０の側壁部２２，２２に設けられた切欠き部２３，２３内に挿入され、これによりハウジング２０の天板部２１と両側のガイド拘束部材３０，３０との間に配置されている。そして、板バネ４０の各側端部は、ガイド拘束部材３０の長手方向中央部に下から差し込まれた連結ネジ４１により板バネ４０の側端部下面に脱着可能に固定されている。
【００２２】
これにより、両側のガイド拘束部材３０，３０は、リニアガイド１０の両側面に対する対向摩擦面を内側に向けて固定され、当該リニアブレーキをリニアガイド１０から取り外した状態では、板バネ４０はフラットな状態となることにより、両側の対向摩擦面が逆「ハ」の字となるように内側へ回動傾斜する。当該リニアブレーキをリニアガイド１０に装着した状態では、板バネ４０がガイド拘束部材３０，３０の側へ若干凸の状態に反ることにより、両側の対向摩擦面がリニアガイド１０の両側面に圧接し平行状態となる。このときの板バネ４０の反りに伴う反力（復元力）が、リニアガイド１０の両側面に対する両側のガイド拘束部材３０，３０のクランプ力となる。
【００２３】
アクチュエータ５０は、ハウジング２０の天板部２１とその裏面側の板バネ４０との間に配置された円盤状のピストン部材５１を有している。ピストン部材５１は、天板部２１の裏面に設けられた円形のシリンダー穴２４に気密に且つ進退可能に挿入されている。ピストン部材５１の裏面（板バネ側の表面）の中央部には、裏面側へ凸のドーム状の凸部からなる応力集中部５２が設けられている。ピストン部材５１の外径は、板バネ４０の横幅、奥行きのいずれよりも小さい。そして、ハウジング２０の天板部２１の一方の側面に連結された流体圧配管６０を通してシリンダー穴２４内へ高圧流体を供給することにより、ピストン部材５１が進出方向（板バネ４０の側）へ駆動され、その凸部５２で板バネ４０の中央部を押圧することにより、板バネ４０はガイド拘束部材３０，３０の側へ凸の状態に大きく反る。その結果、ガイド拘束部材３０，３０の対向摩擦面は、リニアガイド１０の両側面に圧接する平行状態から外側へ回動傾斜して「ハ」の字となり、リニアガイド１０の両側面から離れることによりアンクランプ状態となる〔図８（b）参照）〕。
【００２４】
クランプ状態からアンクランプ状態へ移行させるための両側のガイド拘束部材３０，３０の回動角度、そのための板バネ４０の変形量及びピストン部材５１の移動ストロークを小さく抑制するために、当該リニアブレーキは直線運動機器に対してリニアガイド１０の上部を拘束するレベルに支持されている。その結果、リニアガイド１０の上面と板バネ４０の下面との間に比較的大きなギャップが形成されている。
【００２５】
次に、本実施形態のリニアブレーキの使用法及び機能について、主に図８（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
【００２６】
ハウジング２０の天板部２１に形成されたシリンダー穴２４に高圧空気等の高圧流体が供給されていない常態（外力無付加）の場合は、図８（ａ）に示すように、ピストン部材４１による板バネ４０の押圧がないため、板バネ４０の反りの反力（復元力）により両側のガイド拘束部材３０，３０が、リニアガイド１０の上部両側面を両側からクランプする。ここにおける板バネ４０は、両側のガイド拘束部材３０，３０にネジ止めされており、着脱可能であるので、寸法、材質などが相違する別の板バネ４０に交換したり、板バネ４０の枚数を変更することにより、クランプ力の広範囲の調整が可能であり、その調整操作も簡単である。
【００２７】
ハウジング２０の天板部２１に形成されたシリンダー穴２４に流体圧配管６０を通して高圧空気等の高圧流体を供給すると、図８（ｂ）に示すように、シリンダー穴２４に嵌合するピストン部材５１が進出方向へ駆動され、裏面中央部の凸部からなる応力集中部５２で板バネ４０の中央部を両側のガイド拘束部材３０，３０の側へ押圧する。両側のガイド拘束部材３０，３０がハウジング２０に連結ピン３１，３１にて軸支されているので、ピストン部材４１による押圧により、板バネ４０はガイド拘束部材３０，３０の側へ凸の状態に反る。その結果、板バネ４０の両側端部に取付けられている両側のガイド拘束部材３０，３０は、連結ピン３１，３１を中心にして外側へ回動し、対向摩擦面が「ハ」の字状に開く。
【００２８】
かくして、当該リニアブレーキはクランプ状態からアンクランプ状態へ移行する。
【００２９】
このように、本実施形態のリニアブレーキは、外力を付加されていない状態でリニアガイド１０をクランプするノーマルクローズタイプであるが、リニアガイド１０を両側からクランプする両側のガイド拘束部材３０，３０がハウジング２０から分離し、部材長手方向に平行な連結ピン３１，３１にて回動可能に軸支され、専用の板バネ４０によりクランプ力を決定できるので、過不足のないクランプ力を付与することができる。その結果としてアクチュエータ５０の動作力も必要最小限に抑制することができ、その小型化を図ることができる。
【００３０】
その上、ピストン部材５１の裏面中央部に凸部からなる応力集中部５２が設けられ、これで板バネ４０の中央部を両側のガイド拘束部材３０，３０の側へ集中的に押圧して、板バネ４０を湾曲変形させるので、これも、板バネ４０の変形に要する外力の軽減、すなわちアクチュエータ５０の動作力軽減、これによる小型化に寄与する。
【００３１】
しかも、両側のガイド拘束部材３０，３０にクランプ力を付与する板バネ４０は、両側のガイド拘束部材３０，３０の連結体を兼ねており、しかも、その結果として単一のアクチュエータ５０にて両側のガイド拘束部材３０，３０を動作させることができるので、部品点数の増加を最小限に抑制することができる。
【００３２】
更にまた、ガイド拘束部材３０，３０にクランプ力を付与する板バネ４０の変更、交換が可能であるので、その変更、交換によりクランプ力の調整が可能である。板バネ４０の変更、交換によるクランプ力調整法としては、板バネ４０の厚み変更、板バネ４０の枚数変更、板バネ４０の形状変更、板バネ４０の材質変更、これらの組合せなどがあることは前述したとおりである。
【００３３】
また、アクチュエータ５０の動作力を板バネ４０へ集中的に伝達するために、上記実施形態では、アクチュエータ５０のピストン部材５１の裏面中央部に設けられた裏面側へ凸のドーム状の応力集中部５２が用いられているが、図９に示すように板バネ４０の側へこれを設けてもよいし、図１０に示すようにアクチュエータ５０と板バネ４０の間にこれを設けてもよい。要は、アクチュエータ５０と板バネ４０の間にあって、アクチュエータ５０の動作力を板バネ４０に集中的に伝達できる凸部を形成できるものであればよく、特にその形状を限定するものではない。
【００３４】
すなわち、図９の実施形態では、板バネ４０の中央部にピストン部材５１の側へ凸のドーム状の凸部からなる応力集中部４２が設けられている。また、図１０の実施形態では、ピストン部材５１の裏面中央部と板バネ４０の表面中央部との間に、球体からなる応力集中部７０が介装されている。球体からなる応力集中部７０の位置決めのために、板バネ４０の表面中央部には、球体からなる応力集中部７０の一部が嵌合する半球状の凹部４３が設けられている。ピストン部材５１の裏面中央部に設けられた角形の凹部５３は、ピストン部材５１と板バネ４０との間に球体からなる応力集中部７０を収容するための逃げである。
【００３５】
いずれの実施形態においても、アクチュエータ５０の動作力が、これらの応力集中部を介して板バネ４０に集中的に伝達される。図１０の実施形態で採用された球体からなる応力集中部７０は、ピストン部材５１の裏面中央部と板バネ４０の表面中央部の両方に凸部を形成したのと同じ構成で、同じ効果を奏する。
【符号の説明】
【００３６】
１０  リニアガイド
２０  ハウジング
２１  天板部
２２  側壁部
２３  切欠き部
２４  シリンダー穴
２５  貫通孔
３０  ガイド拘束部材
３１  連結ピン
３２  貫通孔
４０  板バネ
４１  連結ネジ
４２  応力集中部（ドーム状の凸部）
４３  凹部
５０  アクチュエータ
５１  ピストン部材
５２  応力集中部（ドーム状の凸部）
５３  凹部
６０  流体圧配管
７０  応力集中部（球体）
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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