(57)【要約】【課題】  圧力媒体を必要としない制動装置を具現化する技術を提供する。【解決手段】  制動装置は、シャフトに対して相対運動するユニットに取付けられ、シャフトとユニットとの相対運動を制動する。この制動装置は、弾性変形した状態で前記シャフトの側面に当接する制動部材と、制動部材に対して第１位置と第２位置との間を移動可能に設けられており、第１位置へと移動することによって前記制動部材から離反し、第２位置へと移動することによって前記制動部材を前記シャフトから離反させる方向に弾性変形させる可動部材と、前記可動部材を第１位置と第２位置との間で移動させる電動アクチュエータとを備えている。【選択図】図２
2008075699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに対して相対運動するユニットに取付けられ、シャフトとユニットとの相対運動を制動する制動装置であって、
弾性変形した状態で前記シャフトの側面に当接する制動部材と、
制動部材に対して第１位置と第２位置との間を移動可能に設けられており、第１位置へと移動することによって前記制動部材から離反し、第２位置へと移動することによって前記制動部材を前記シャフトから離反させる方向に弾性変形させる可動部材と、
前記可動部材を第１位置と第２位置との間で移動させる電動アクチュエータと、
を備える制動装置。
【請求項２】
前記可動部材を第１位置に向けて付勢する付勢部材が付加されており、
前記電動アクチュエータは、通電されたときに前記可動部材を第２位置に向けて移動させることを特徴とする請求項１の制動装置。
【請求項３】
前記電動アクチュエータが出力する力を増幅して前記可動部材に加える増幅機構が付加されていることを特徴とする請求項１又は２の制動装置。
【請求項４】
前記電動アクチュエータは、電動モータであることを特徴とする請求項１から３にいずれかの制動装置。
【請求項５】
前記増幅機構は、前記電動モータによって回転させられるスプライン軸と、そのスプライン軸に螺合しているスプラインナットと、一端がそのスプラインナットに接続されているとともに他端が前記可動部材に接続されているリンクとを備えることを特徴とする請求項４の制動装置。
【請求項６】
前記電動アクチュエータは、可動子を有するソレノイドであることを特徴とする請求項１から３のいずれかの制動装置。
【請求項７】
前記増幅機構は、前記ソレノイドが可動子を動かす力を増幅して前記可動部材側へ伝達する梃子部材を備えることを特徴とする請求項６の制動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制動装置に関する。特に、シャフトに対して相対運動するユニットに取付けられ、シャフトとユニットとの相対運動を制動する制動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シャフトに対して相対運動するユニットに取付けられ、シャフトとユニットとの相対運動を制動する制動装置が開発されている。
この種の制動装置は、一般に、弾性変形した状態でシャフトの側面に当接する制動部材と、制動部材に対して第１位置と第２位置との間を移動する可動部材を備えている。可動部材は、第１位置へと移動することによって制動部材から離反し、第２位置へと移動することによって制動部材を前記シャフトから離反させる方向に弾性変形させる。可動部材が第１位置にあるときには、制動部材が弾性変形した状態でシャフトの側面に当接することとなり、制動部材とシャフトとの相対運動が制動される。一方、可動部材が第２位置にあるときには、制動部材がシャフトの側面から離反することとなり、制動部材とシャフトとの相対運動が許容される。
従来の制動装置では、例えば圧縮エアや高圧油等の圧力媒体を用いて、可動部材を移動させている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の制動装置では、圧力媒体を用いて可動部材を移動させている。そのことから、制動装置を利用するためには、圧力媒体を昇圧するためのコンプレッサを用意したり、送圧管を配管したりする必要が生じる。また、圧力媒体の漏出等によって作業環境が汚染されてしまうという問題もある。圧力媒体を必要としない制動装置が必要とされている。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、圧力媒体を必要としない制動装置を具現化する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の技術は、シャフトに対して相対運動するユニットに取付けられ、シャフトとユニットとの相対運動を制動する制動装置に具現化することができる。この制動装置は、弾性変形した状態で前記シャフトの側面に当接する制動部材と、制動部材に対して第１位置と第２位置との間を移動可能に設けられており、第１位置へと移動することによって前記制動部材から離反し、第２位置へと移動することによって前記制動部材を前記シャフトから離反させる方向に弾性変形させる可動部材と、前記可動部材を第１位置と第２位置との間で移動させる電動アクチュエータを備えている。
この制動装置では、電動アクチュエータを用いて可動部材を移動させ、シャフトとユニットとの相対運動を制動することができる。この制動装置は、圧力媒体を必要としない。
【０００５】
上記の制動装置では、可動部材を第１位置に向けて付勢する付勢部材が付加されていることが好ましい。そして、電動アクチュエータは、通電されたときに可動部材を第２位置に向けて移動させることが好ましい。
この制動装置では、電動アクチェータに通電されている間だけ、シャフトとユニットとの相対運動が許容される。一方、電動アクチェータへの通電が中止されると、シャフトとユニットとの相対運動が制限される。それにより、例えば停電等によって電動アクチェータへの通電が意図せず中止された場合には、シャフトとユニットとの相対運動が制限されることとなり、シャフトとユニットが意図せず相対運動することを禁止することができる。
【０００６】
上記した制動装置では、電動アクチュエータが出力する力を増幅して前記可動部材に加える増幅機構が付加されていることが好ましい。
それにより、比較的に出力の小さい電動アクチュエータを用いて、制動部材に大きな弾性変形力を加えることができる。
【０００７】
上記した制動装置では、電動アクチュエータが、電動モータであることが好ましい。この場合、増幅機構は、電動モータによって回転させられるスプライン軸と、そのスプライン軸に螺合しているスプラインナットと、一端がそのスプラインナットに接続されているとともに他端が前記可動部材に接続されているリンクとを備えることがさらに好ましい。
この制動装置では、電動モータを駆動することによって、シャフトとユニットとの相対運動を制動することができる。そして、電動モータの回転力を、効率よく増幅して可動部材へと伝えることができる。
【０００８】
あるいは、電動アクチュエータが、可動子を有するソレノイドであることも好ましい。この場合、増幅機構は、ソレノイドが可動子を動かす力を増幅して可動部材側へ伝達する梃子部材を備えることが好ましい。
この制動装置では、ソレノイドを駆動することによって、シャフトとユニットとの相対運動を制動することができる。そして、ソレノイドが可動子を動かす力を、効率よく増幅して可動部材へと伝えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、圧力媒体を必要としない制動装置を具現化することができる。圧力媒体を必要としないことから、コンプレッサや送圧官等を必要とすることがなく、制動装置の適用範囲を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
（形態１）  制動装置は、ガイドシャフトに沿って昇降する昇降テーブルに取付けられている。
（形態２）  可動部材は、ローラを介して制動部材に当接する。
（形態３）  制動装置は、ソレノイドが可動子を動かす力を増幅する第１の梃子部材と、第１の梃子部材によって増幅された力をさらに増幅する第２の梃子部材を備えている。
【実施例】
【００１１】
（実施例１）
本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の技術を実施した制動装置１０を備える昇降装置１００を模式的に示している。図１に示すように、昇降装置１００は、フレーム１０２と、フレーム１０２に固定されているガイドシャフト１０４と、フレーム１０２に回転可能に支持されているスプライン軸１０６と、スプライン軸１０６を回転させるモータ１１２と、ワークＴ等を載置する昇降テーブル１１０を備えている。昇降テーブル１１０には、スプライン軸１０６に螺合しているスプラインナット１０８が設けられている。また、昇降テーブル１１０には、ガイドシャフト１０４が挿貫している制動装置１０が設けられている。詳しくは後述するが、制動装置１０は、通電されることによってガイドシャフト１０４と昇降テーブル１１０との相対運動を許容し、通電が中止されることによってガイドシャフト１０４と昇降テーブル１１０との相対運動を制動する。
【００１２】
昇降装置１００は、制動装置１０に通電するとともにモータ１１２を回転させることによって、ワークＴ等を載置した昇降テーブル１１０を昇降させる。一方、モータ１１２の動作を停止するとともに制動装置１０への通電を中止することによって、昇降テーブル１１０を静止させる。制動装置１０への通電が中止されることによって、制動装置１０はガイドシャフト１０４と昇降テーブル１１０との相対運動を制動する。それにより、昇降装置１００は、ワークＴ等を載置した昇降テーブル１１０を静止位置に維持することができる。
【００１３】
次に、制動装置１０について説明する。図２は、制動装置１０の構成を模式的に示している。図２に示すように、制動装置１０は、ハウジング１１を備えている。ハウジング１１には、制動装置１０の制動を手動で解除するための操作孔１１ａや、後述する可動部材２２を案内する案内面１１ｂや、給排気孔１１ｃ等が形成されている。
ハウジング１１内には、ハウジング１１に固定されている制動部材１２と、ハウジング１１の案内面１１ｂに沿って移動可能に設けられている可動部材２２と、制動部材１２と可動部材２２の間に配置されている一対のローラ１６が設けられている。一対のローラ１６は、ローラガイド１８によって支持されている。
【００１４】
制動部材１２には、昇降装置１００のガイドシャフト１０４が嵌合している嵌合孔１２ａと、嵌合孔１２ａから伸びているスリット１２ｂと、互いに対向している一対の対向面１２ｃとが形成されている。嵌合孔１２ａはガイドシャフト１０４の径よりも小さく形成されており、制動部材１２が弾性変形した状態で嵌合孔１２ａにガイドシャフト１０４は嵌合している。従って、図２に示す状態では、嵌合孔１２ａとガイドシャフト１０４との間に、制動部材１２の弾性力によって強い当接力が作用している。それにより、制動部材１２とガイドシャフト１０４との相対運動は、実質的に禁止される状態となっている。また、図２に示すように、ハウジング１１内には、可動部材２２を第１位置に向けて付勢しているばね部材１４、２０が設けられている。
可動部材２２は、ハウジング１１の案内面１１ｂに沿って、図２に示す位置（第１位値）と図３に示す位置（第２位置）との間を移動可能に設けられている。また、可動部材２２には、テーパ部２２ａが形成されている。図２に示すように、可動部材２２が第１位置ある場合、テーパ部２２ａは制動部材１２から離反している。一方、図３に示すように、可動部材２２が第２位置へと移動すると、テーパ部２２ａがローラ１６を介して制動部材１２の一対の対向面１２ｃに当接し、制動部材１２を押し広げるように弾性変形させる。制動部材１２が弾性変形することによって、制動部材１２の嵌合孔１２ａはガイドシャフト１０４の側面から離反する。それにより、制動部材１２とガイドシャフト１０４との相対運動は、実質的に許容される状態となる。
【００１５】
図２に示すように、制動装置１０は、電動モータ２４と、電動モータ２４によって回転させられるスプライン軸３２と、スプライン軸３２に螺合している第１スプラインナット２６と第２スプラインナット３８を備えている。スプライン軸３２では、略中央を境界に巻き方向が反転している。また、制動装置１０は、一端が第１スプラインナット２６に接続されているとともに他端がハウジング１１に固定されている第１リンク２８と、一端が第１スプラインナット２６に接続されているとともに他端が可動部材２２に接続されている第２リンク３０と、一端が第２スプラインナット３８に接続されているとともに他端がハウジング１１に接続されている第３リンク３６と、一端が第２スプラインナット３８に接続されているとともに他端が可動部材２２に接続されている第４リンク３４とを備えている。スプライン軸３２の電動モータ２４と反対側の端部には、スクリュウドライバ等の工具が嵌合可能なヘッド部３２ａが形成されている。ヘッド部３２ａは、ハウジング１１の操作孔１１ａに臨んでおり、作業者が工具を用いてスプライン軸３２を手動で回転させることができるようになっている。
【００１６】
電動モータ２４は、通電されることによって所定方向に回転する。電動モータ２４が所定方向に回転することによって、スプライン軸３２も所定方向に回転する。スプライン軸３２が所定方向に回転すると、第１スプラインナット２６が図２中の右方に移動するとともに、第２スプラインナット３８が図２中の左方に移動する。即ち、第１スプラインナット２６と第２スプラインナット３８は互いに接近する方向に移動する。両スプラインナット２６、３８が互いに接近する方向に移動すると、各リンク２８、３０、３４、３６はそれぞれ揺動し、可動部材２２を第２位置に向けて移動させる。可動部材２２が第２位置へと移動することによって、制動部材１２は押し広げられるように弾性変形し、嵌合孔１２ａとガイドシャフト１０４は互いに離反する（図３の状態）。それにより、制動部材１２とガイドシャフト１０４は相対運動可能な状態となる。その結果、昇降装置１００において、昇降テーブル１１０が昇降可能な状態となる。
電動モータ２２の回転トルクは、スプライン軸３２や各リンク２８、３０、３４、３６によって増幅され、可動部材２２へと伝達される。
【００１７】
一方、電動モータ２４への通電が中止されると、制動部材１２の弾性力やばね部材２０の弾性力によって、可動部材２２が第１位置に向けて移動する。可動部材２２の移動に連動して各リンク２８、３０、３４、３６やスプライン軸３２は従動し、可動部材２２は第１位置まで移動する。可動部材２２が第１位置まで移動することによって、可動部材２２は制動部材１２から離反し（図２の状態）、制動部材１２とガイドシャフト１０４は相対運動不能な状態となる。その結果、昇降装置１００において、昇降テーブル１１０が昇降不能な状態となり、昇降テーブル１１０の位置が維持される。
【００１８】
この制動装置１０は、電動モータ２４に通電することによって昇降テーブル１１０の昇降動作を許容し、電動モータ２４への通電を中止することによって昇降テーブル１１０の昇降動作を禁止することができる。そのことから、例えば停電等が発生した場合や電気配線が断線した場合には、制動装置１０の昇降テーブル１１０の昇降動作が自動的に禁止される。
この制動装置１０は、動力源に圧縮エアや圧力油等の圧力媒体を必要としない。そのことから、この制動装置１０を採用するにあたって、コンプレッサや送圧官等を用意する必要がない。それにより、この制動装置１０は、従来ではこの種の制動装置が採用できなかった装置等にも採用することができる。
この制動装置１０は、図１に例示した昇降装置１００に限られず、シャフトに対して相対運動するユニットに取付けて、シャフトとユニットとの相対運動を制動させることができる。例えば、例えばガイドシャフトに沿って摺動するスライダに取り付けて、スライダの摺動運動を制動し、スライダの位置決め精度を向上させることができる。あるいは、ピストン装置のシリンダに取付けて、ピストンロッドの進退運動を制動したり禁止したりすることができる。あるいは、モータのハウジングに取付けて、モータ軸の回転運動を制動したり禁止したりすることができる。
【００１９】
（実施例２）
図４は、本発明を実施した実施例２の制動装置５０の構成を示している。実施例２の制動装置５０は、実施例１の制動装置１０の一部を改変したものである。以下の説明では、実施例１と共通する構成には同一の符号を付し、重複説明を避けるように努める。
図４に示すように、実施例２の制動装置５０は、ハウジング５１と、ハウジング５１に設けられているソレノイド５２と、屈曲部Ａを回転軸にしてハウジング５１に揺動可能に接続されている屈曲形状の第１梃子リンク５４と、端部Ｄを回転軸にしてハウジング５１に揺動可能に接続されている第２梃子リンク５８と、第１梃子リンク５４の端部（図中Ｂ）と第２梃子リンク５８の端部（図中Ｃ）とを接続している接続リンク５６とを備えている。また、第２梃子リンク５８の動作を可動部材２２に伝達する伝達部材６０を備えている。
【００２０】
ソレノイド５２は、通電されたときに突出させる可動子５２ａを備えている。ソレノイドに通電がなされ、ソレノイド５２が可動子５２ａを突出させると、第１梃子リンク５８が回転軸Ａを中心にして図中左回りに回動する。第１梃子リンク５４の回動は、接続リンク５６を介して第２梃子リンク５８に伝達され、第２梃子リンク５８は回転軸Ｄを中心にして図中右回りに回動する。第２梃子リンク５８が回転軸Ｄを中心にして図中右回りに回動すると、伝達部材６０を介して可動部材２２が図中下方に移動する。即ち、可動部材２２は、第２位置へと移動する。可動部材２２が第２位置へと移動することによって、制動部材１２とガイドシャフト１０４は相対運動可能な状態となる（図３に相当する状態）。その結果、昇降装置１００において、昇降テーブル１１０が昇降可能な状態となる。
【００２１】
ソレノイド５２が可動子５２ａを突出させる力は、第１梃子リンク５４や第２梃子リンク５８等によって増幅されて、可動部材２２へと伝達される。図５は、ソレノイド５２が可動子５２ａを突出させる力Ｐと、可動部材２２に加えられる力Ｗとの関係を説明する図である。第１梃子リンク５４のＡ点回りのモーメントのつりあいから、Ｐ・ｈ＝Ｑ・ｂとなる。また、第２梃子リンク５８のＤ点回りのモーメントのつりあいから、Ｒ・ｋ＝Ｗ・ｍとなる。ここで、接続リンク５６の長手方向と第２梃子リンク５８に対する垂直方向
との成す角をθとすると、Ｒ＝Ｑ・ｃｏｓθとなる。従って、ソレノイド５２が可動子５２ａを突出させる力Ｐと、可動部材２２に加えられる力Ｗとの間には、Ｗ＝（ｈ・ｋ）・Ｐ／（ｂ・ｍ）の関係が成立する。即ち、ソレノイド５２が可動子５２ａを突出させる
力Ｐは、（ｈ・ｋ）／（ｂ・ｍ）倍に増幅されて、可動部材２２へと加えられる。
【００２２】
一方、ソレノイドへの通電が中止されると、ソレノイド５２は可動子５２ａを引き込み、制動部材１２の弾性力やばね部材２０の弾性力によって、可動部材２２は第１位置に向けて移動する。可動部材２２の移動に連動して各リンク５４、５６、５８等は従動し、可動部材２２は第１位置まで移動する。可動部材２２が第１位置まで移動することによって、可動部材２２は制動部材１２から離反し（図２に相当する状態）、制動部材１２とガイドシャフト１０４は相対運動不能な状態となる。その結果、昇降装置１００において、昇降テーブル１１０が昇降不能な状態となり、昇降テーブル１１０の位置が維持される。
【００２３】
この制動装置５０は、ソレノイド５２を用いて可動部材２２を移動させることから、可動部材２２の移動を速やかに行うことができる。それにより、昇降装置１００において、昇降テーブル１１０が昇降可能な状態と昇降不能な状態とを、瞬時に切り替えることができる。
【００２４】
図６は、実施例２の制動装置５０において、ソレノイド５２の配置位置を変更した変形例を示している。図６に示す変形例では、ソレノイド５２がハウジング５１の側方へと移動されている。また、回転軸Ｇを中心にして揺動可能に設けられている第３梃子リンク７２が付加されている。第３梃子リンク７２の一端Ｈは、ソレノイド５２の可動子５２ａに接続されている。第３梃子リンク７２の他端Ｊは、伝達軸７４を介して第１梃子リンク５４に接続されている。この制動装置においても、ソレノイド５２に通電することによって昇降テーブル１１０の昇降を許容することができ、ソレノイド５２への通電を中止することによって昇降テーブル１１０の昇降を禁止することができる。また、図４に示す実施例２の制動装置５０に比して、この制動装置では、ソレノイド５２が可動子５２ａを突出させる力が、第３梃子リンク７２によっても増幅される。それにより、より出力の小さいソレノイド５２を用いても、制動部材１２を弾性変形させて、制動装置を正しく動作させることができる。
【００２５】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、可動部材を移動させるアクチュエータは、電動モータやソレノイドに限定されない。通電することによって可動部材を移動させることができるアクチュエータである限り、様々なアクチュエータを採用することができる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】昇降装置を示す模式図。
【図２】実施例１の制動装置の構成を示す模式図。
【図３】制動装置が制動解除した状態を示す図。
【図４】実施例２の制動装置の構成を示す模式図。
【図５】梃子リンクの力学モデルを示す図。
【図６】実施例２の制動装置の変形例を示す模式図
【符号の説明】
【００２７】
１０・・制動装置
１２・・制動部材
２２・・可動部材
１４、２０・・ばね部材
２４・・電動モータ
２６、３８・・スプラインナット
３２・・スプライン軸
５２・・ソレノイド
５４、５８、７２・・梃子リンク
１００・・昇降装置
１０２・・ガイドシャフト
【図１】
2008075699.tif 000003
【図２】
2008075699.tif 000004
【図３】
2008075699.tif 000005
【図４】
2008075699.tif 000006
【図５】
2008075699.tif 000007
【図６】
2008075699.tif 000008