(57)【要約】【課題】電力に依らず、所定のタイミングで出力軸側へのブレーキの駆動を行うことにある。【解決手段】軸周りに回転自在な入力軸に接続され、前記入力軸の軸方向に移動可能な入力側クラッチ部材と、前記入力軸の回転によって、前記入力側クラッチ部材を前記軸方向に移動させる駆動機構と、軸周りに回転自在な出力軸に接続され、前記出力軸の軸方向に移動可能な出力側クラッチ部材と、該出力側クラッチ部材の移動に連動して作動し、前記出力軸を回転又は停止させるブレーキ機構とを備え、前記入力側クラッチ部材及び前記出力側クラッチ部材を摩擦係合又は摩擦係合解除可能に設けた。【選択図】  図１
2016109234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸周りに回転自在な入力軸に接続され、前記入力軸の軸方向に移動可能な入力側クラッチ部材と、
前記入力軸の回転によって、前記入力側クラッチ部材を前記軸方向に移動させる駆動機構と、
軸周りに回転自在な出力軸に接続され、前記出力軸の軸方向に移動可能な出力側クラッチ部材と、
該出力側クラッチ部材の移動に連動して作動し、前記出力軸を回転又は停止させるブレーキ機構と、
を備え、
前記入力側クラッチ部材及び前記出力側クラッチ部材を摩擦係合又は摩擦係合解除可能に設けたことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記入力軸の回転に伴って前記入力側クラッチ部材に対する前記軸周り方向における相対位置を変位可能なカム部材を備え、
前記入力側クラッチ部材は、前記カム部材の前記相対位置の変位に伴い、前記軸方向に移動自在とされることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記駆動機構は、
前記入力軸の周りに円板状に設けられた前記カム部材と、
前記入力側クラッチ部材と前記カム部材との間に設けられ、前記カム部材のカム面を転動するカム転動体と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記入力側クラッチ部材と前記出力側クラッチ部材とを互いに離間する方向へ付勢する付勢手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記付勢手段は、
前記出力側クラッチ部材の前記入力側クラッチ部材との対向面を転動する転動体と、
前記入力側クラッチ部材の前記出力側クラッチ部材との対向面に設けられ、前記転動体を前記出力側クラッチ部材側へ向けて付勢する付勢部材と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記カム部材は、前記カム面に複数の山部と複数の谷部とを含む端面カムであり、
前記カム転動体が前記谷部に位置するとき、前記ブレーキ機構が前記出力軸の回転を停止し、
前記端面カムが、前記入力側クラッチ部材に対する前記軸周り方向における相対位置を変位させ、前記カム転動体が前記谷部と前記山部との中途位置から前記山部の位置までの間を移動するとき、前記出力側クラッチ部材が前記軸方向に移動され、前記ブレーキ機構が前記出力軸の回転停止を解除することを特徴とする請求項３に記載の動力伝達装置。
【請求項７】
少なくとも前記出力軸と前記ブレーキ機構とを収容する筐体をさらに備え、
前記ブレーキ機構は、
前記出力軸の周りに円板状に設けられた被ブレーキ部材と、
前記筐体に軸方向で移動可能に接続され、前記被ブレーキ部材と係合するブレーキ押圧部と、
前記被ブレーキ部材と係合するように前記ブレーキ押圧部を付勢するブレーキ付勢手段と、
を備え、
前記出力側クラッチ部材は、前記軸方向に移動されることで前記ブレーキ押圧部を軸方向に移動させ、前記被ブレーキ部材の回転停止を解除することを特徴とする請求項３に記載の動力伝達装置。
【請求項８】
前記筐体は、前記ブレーキ押圧部が前記軸方向に移動された際に当接され、ブレーキ押圧部の移動を停止するストッパ部を備えることを特徴とする請求項７に記載の動力伝達装置。
【請求項９】
前記ブレーキ押圧部は、
前記出力側クラッチ部材に摺接される円板状の第一ブレーキ部材と、
該第一ブレーキ部材に対向させて一体に設けられ、該第一ブレーキ部材との対向する側の面が前記被ブレーキ部材と係合され、反対側の面が前記ブレーキ付勢手段から付勢される円板状の第二ブレーキ部材と、
を備え、
前記出力側クラッチ部材が前記軸方向に移動され、前記第一ブレーキ部材を前記軸方向に移動させる際に、前記第二ブレーキ部材が一体的に軸方向に移動されて、前記被ブレーキ部材との摩擦係合又は摩擦係合解除がされることを特徴とする請求項７に記載の動力伝達装置。
【請求項１０】
前記ブレーキ押圧部は、
前記第一ブレーキ部材と前記被ブレーキ部材との間に設けられ、かつ、被ブレーキ部材を前記第二ブレーキ部材との間に挟みこむ第三ブレーキ部材をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の動力伝達装置。
【請求項１１】
前記入力側クラッチ部材に接続される入力軸と、
前記入力軸を回転駆動する駆動手段と、
前記出力側クラッチ部材に接続される出力軸と、
前記出力軸の前記軸周りの回転運動を前記軸方向の直線運動に変換する変換機構と、
を備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の動力伝達装置を備えた電動シリンダ。
【請求項１２】
軸周りに回転自在な入力軸に接続され、前記入力軸の軸方向に移動可能な入力側クラッチ部材と、
前記入力軸の回転によって、前記入力側クラッチ部材を前記軸方向に移動させる駆動機構と、
軸周りに回転自在な出力軸に接続され、前記出力軸の軸方向に移動可能な出力側クラッチ部材と、
該出力側クラッチ部材の移動に連動して作動し、前記出力軸を回転又は停止させるブレーキ機構と、
を備え、
前記入力側クラッチ部材及び前記出力側クラッチ部材を摩擦係合又は摩擦係合解除可能に設けた動力伝達装置の駆動方法であって、
前記入力軸における前記軸周り方向の回転力を、前記駆動機構により前記入力側クラッチ部材に前記軸方向への移動力として伝達する第１伝達ステップと、
軸方向に移動した前記入力側クラッチ部材を前記出力側クラッチ部材と摩擦係合させる摩擦係合ステップと、
前記入力側クラッチ部材の前記軸方向への移動力及び前記入力軸による前記軸周り方向の回転力を、摩擦係合された前記出力側クラッチ部材に伝達する第２伝達ステップと、
前記出力側クラッチ部材の移動力を前記ブレーキ機構に伝達させ、前記軸周り方向のブレーキを解除するブレーキ解除ステップと、
ブレーキが解除された出力軸に前記出力側クラッチ部材の回転力を伝達させ、前記出力軸を回転させる第３伝達ステップと、
を備えることを特徴とする駆動方法。
【請求項１３】
前記ブレーキ解除ステップは、
前記出力側クラッチ部材を前記軸方向に移動させることにより、前記出力軸の周りに円板状に設けられた被ブレーキ部材の前記ブレーキ機構による挟持を解除する挟持解除ステップを含むことを特徴とする請求項１２に記載の駆動方法。
【請求項１４】
軸周りに回転自在な入力軸に接続され、前記入力軸の軸方向に移動可能な入力側クラッチ部材と、
前記入力軸の回転によって、前記入力側クラッチ部材を前記軸方向に移動させる駆動機構と、
軸周りに回転自在な出力軸に接続され、前記出力軸の軸方向に移動可能な出力側クラッチ部材と、
該出力側クラッチ部材の移動に連動して作動し、前記出力軸を回転又は停止させるブレーキ機構と、
を備え、
前記入力側クラッチ部材及び前記出力側クラッチ部材を摩擦係合又は摩擦係合解除可能に設けた動力伝達装置の駆動方法であって、
前記入力軸における前記軸周り方向の回転を停止し、前記入力側クラッチ部材を前記軸方向に移動させる第１伝達解除ステップと、
前記第１伝達解除ステップにより前記入力側クラッチ部材と前記出力側クラッチ部材との摩擦係合を解除する摩擦係合解除ステップと、
前記摩擦係合解除ステップに伴い、前記出力側クラッチ部材の前記ブレーキ機構に対する動作を解除する第２伝達解除ステップと、
前記出力軸に対する前記軸周り方向への回転を前記ブレーキ機構により停止するブレーキステップと、
を備えることを特徴とする駆動方法。
【請求項１５】
前記ブレーキステップは、前記出力側クラッチ部材を前記軸方向に移動させることにより、前記出力軸の周りに円板状に設けられた被ブレーキ部材を前記ブレーキ機構により挟持する挟持ステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達装置には、入力軸からの回転駆動力を出力軸へ伝達するものにおいて、出力軸にブレーキをかける機能を備えるものがある。例えば、電動シリンダには、ロッドが進退移動した後に、外力により当該ロッドがその停止位置から移動しないように保持する機能を求められるものがある。このような電動シリンダには、駆動源である電気モータからロッドを進退移動させるねじ機構への動力伝達経路上に、電磁ブレーキを備えた動力伝達装置を採用し、電磁ブレーキでロッドの進退移動を規制するものがある（特許文献１から特許文献３参照）。特に、特許文献１または特許文献２には、ロッドの進退移動後に、電磁ブレーキを作動させ、ロッドの移動を規制した後に電気モータへの給電を停止する制御を行う駆動装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９２３７５号公報
【特許文献２】特開２００７−８９３７４号公報
【特許文献３】特開２００７−３１８８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電磁ブレーキを備えた動力伝達装置では、電磁ブレーキを作動させる電力及び制御回路が必要になるから、装置の構成、例えば回路構成が複雑になり、所定の電力が必要であったり、電磁ブレーキを常時励磁させる為、待機中も常に電力が消費される。仮に、電力に依らないブレーキを採用した場合、上記制御回路に代わって、所定のタイミングでブレーキを作動させる装置が必要である。
【０００５】
従って、本発明の目的は、電力に依らず、所定のタイミングで出力軸側へのブレーキの駆動を行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、軸周りに回転自在な入力軸に接続され、前記入力軸の軸方向に移動可能な入力側クラッチ部材と、前記入力軸の回転によって、前記入力側クラッチ部材を前記軸方向に移動させる駆動機構と、軸周りに回転自在な出力軸に接続され、前記出力軸の軸方向に移動可能な出力側クラッチ部材と、該出力側クラッチ部材の移動に連動して作動し、前記出力軸を回転又は停止させるブレーキ機構とを備え、前記入力側クラッチ部材及び前記出力側クラッチ部材を摩擦係合又は摩擦係合解除可能に設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、軸周りに回転自在な入力軸に接続され、前記入力軸の軸方向に移動可能な入力側クラッチ部材と、前記入力軸の回転によって、前記入力側クラッチ部材を前記軸方向に移動させる駆動機構と、軸周りに回転自在な出力軸に接続され、前記出力軸の軸方向に移動可能な出力側クラッチ部材と、該出力側クラッチ部材の移動に連動して作動し、前記出力軸を回転又は停止させるブレーキ機構とを備え、前記入力側クラッチ部材及び前記出力側クラッチ部材を摩擦係合又は摩擦係合解除可能に設けた動力伝達装置の駆動方法であって、前記入力軸における前記軸周り方向の回転力を、前記駆動機構により前記入力側クラッチ部材に前記軸方向への移動力として伝達する第１伝達ステップと、軸方向に移動した前記入力側クラッチ部材を前記出力側クラッチ部材と摩擦係合させる摩擦係合ステップと、前記入力側クラッチ部材の前記軸方向への移動力及び前記入力軸による前記軸周り方向の回転力を、摩擦係合された前記出力側クラッチ部材に伝達する第２伝達ステップと、前記出力側クラッチ部材の移動力を前記ブレーキ機構に伝達させ、前記軸周り方向のブレーキを解除するブレーキ解除ステップと、ブレーキが解除された出力軸に前記出力側クラッチ部材の回転力を伝達させ、前記出力軸を回転させる第３伝達ステップとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力に依らず、所定のタイミングで出力軸側へのブレーキの駆動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の断面図、（Ｂ）はその部分側面図。
【図２】動力伝達装置の分解斜視図。
【図３】本発明の一実施形態に係る電動シリンダにおいて、（Ａ）はロッドを収容した場合、（Ｂ）はロッドを伸長した場合の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図において、同じ参照符号は、同様の要素を示し、紙面に対する上下左右方向を、本実施形態における装置の上下左右方向として、本文中の説明の際に用いることとする。
【００１１】
＜動力伝達装置１＞
図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る動力伝達装置１の縦断面図、図１（Ｂ）は、後述するカム部材１１とカム転動体１２との配置及び動作を説明する部分側面図である。図２は、動力伝達装置１の分解斜視図である。動力伝達装置１は、駆動シャフトＤＳと、駆動機構１０と、入力側クラッチ部材２０と、出力側クラッチ部材３０と、ブレーキ機構４０と、連結シャフトＣＳと、これらを収容する筐体５０とを備える。駆動シャフトＤＳは、駆動機構１０に隣接して動力伝達装置１の入力側端部（図１（Ａ）中では右側端部）に配置され、図示しない電気モータ等の駆動源の出力軸ＯＳに接続される。この出力軸ＯＳは、駆動シャフトＤＳ内に挿入され、出力軸ＯＳと駆動シャフトＤＳとが固定される。この駆動シャフトＤＳは駆動機構１０に接続されており、動力伝達装置１に対しては軸周りに回転自在な入力軸となる。なお、駆動シャフトＤＳが電気モータ等の出力軸ＯＳと一体となっていてもよい。
【００１２】
駆動機構１０の出力側（図１（Ａ）中では左側）には、順に入力側クラッチ部材２０、出力側クラッチ部材３０、及びブレーキ機構４０が隣接して配置される。
【００１３】
連結シャフトＣＳは、筐体５０の出力側（図１（Ａ）中では左側）から動力伝達装置１内に挿入して設けられ、出力側クラッチ部材３０に接続して設けられ、また、ブレーキ機構４０に係合して設けられる。連結シャフトＣＳは中空となっており、その中空部に後述するボールねじのねじ軸ＴＳが挿通される。ねじ軸ＴＳと連結シャフトＣＳとは、固定される。したがって、連結シャフトＣＳは、上記した駆動シャフトＤＳの回転駆動力を動力伝達装置１から出力し、軸周りに回転自在な出力軸となる。なお、本実施形態において、連結シャフトＣＳがねじ軸ＴＳと一体となっていてもよい。また、本実施形態では、動力伝達装置１が後述する電動シリンダに適用された場合を想定して、連結シャフトＣＳにねじ軸ＴＳが挿通された場合を説明したが、これに限定されるものではない。動力伝達装置１が採用される装置に応じて、連結シャフトＣＳには適宜、機械要素が挿通される。
【００１４】
＜駆動機構１０＞
駆動機構１０は、駆動シャフトＤＳに接続されたカム部材１１とカム転動体１２とを備えている。カム部材１１は、中央部に開口１１ａを備えた平面視外形が円形の板状部材（図２参照）で、開口１１ａに駆動シャフトＤＳの端部が嵌合される。このとき、開口１１ａは、駆動シャフトＤＳの端部の断面に対応した形状を備えている。したがって、駆動シャフトＤＳとカム部材１１とは、回転方向に相対回転不能となっている。カム部材１１の一方の側面（図１（Ａ）中右側側面）には、後述する筐体５０との相対回転を可能とする第一軸受Ｂ１が設けられている。本実施形態では、第一軸受Ｂ１としてスラスト玉軸受を採用しているが、これに限定されず、他の形式の軸受を採用することもできる。
【００１５】
また、カム部材１１は、その他方の側面（図１（Ａ）中左側側面）にカム面１１ｂを備え、カム面１１ｂは複数の山部と複数の谷部とが交互に配置され、それらがなだらかに接続された端面カムを１１ｂ形成している（図１（Ｂ）参照）。本実施形態では、例えば、４つの山部及び４つの谷部が交互に形成されている。カム面１１ｂは、駆動シャフトＤＳが軸周りに回転することで、後述する入力側クラッチ部材２０に対する軸周り方向における相対位置が変位可能となる。カム面１１ｂには、球状のカム転動体１２が当接され、カム面１１ｂの一つの谷部に対応して、一つのカム転動体１２が当接するよう４つのカム転動体１２を備えている。
【００１６】
＜入力側クラッチ部材２０＞
入力側クラッチ部材２０は、駆動機構１０に隣接して配置され、駆動シャフトＤＳと同軸に配置されたクラッチディスク２１及びクラッチパッド２２と、クラッチディスク２１内に収容される付勢部材２３とを備える。クラッチディスク２１は、円板状部材（図２参照）で、一方の側面（図１（Ａ）中右側側面）には、駆動機構１０のカム転動体１２を収容する収容開口２１ａが設けられている。収容開口２１ａは、カム転動体１２の数に対応して４か所に設けられている。カム転動体１２は、収容開口２１ａ内で転動自在である。したがって、入力側クラッチ部材２０は、入力軸となる駆動シャフトＤＳの回転に伴い、駆動機構１０を介して接続（クラッチｏｎまたはｏｆｆ）されることになる。また、クラッチディスク２１の他方の側面（図１（Ａ）中左側側面）には、クラッチディスク２１の外周側にクラッチパッド２２を収容する段差部２１ｂが形成され、クラッチディスク２１の内周側に付勢部材２３を収容する収容穴２１ｃが形成されている。クラッチパッド２２は円環状部材であり、クラッチディスク２１の段差部２１ｂに着座して設けられ、摩擦係数の高い材料で形成されている。また、クラッチパッド２２は、後述する出力側クラッチ部材３０と摩擦係合又は摩擦係合解除可能に設けられている。
【００１７】
付勢部材２３は、球状の転動体２３ａと、転動体２３ａを付勢する付勢ばね２３ｂと、転動体２３ａと付勢ばね２３ｂとの間に配置された平面視円形の座板２３ｃとを備える。クラッチディスク２１に設けられ、付勢部材２３を収容する収容穴２１ｃは、動力伝達装置１の軸方向に延びる有底の穴で、クラッチディスク２１の周方向に複数形成されている。本実施形態では、１２か所の収容穴２１ｃに、それぞれ付勢部材２３が収容されている。各収容穴２１ｃの付勢ばね２３ｂに対して、座板２３ｃを介して転動体２３ａがそれぞれ配置される。こうすることで、付勢部材２３の転動体２３ａは、隣接する出力側クラッチ部材側３０へ付勢ばね２３ｂによって付勢される。付勢部材２３が入力側クラッチ部材２０と出力側クラッチ部材３０とを互いに離間するように付勢することで、入力側クラッチ部材２０と出力側クラッチ部材３０とは、互いに軸方向に移動自在である。
【００１８】
＜出力側クラッチ部材３０＞
出力側クラッチ部材３０は、入力側クラッチ部材２０に隣接して配置されたクラッチプレート３１を備える。クラッチプレート３１は、中央部に開口３１ａを備えた平面視外形が円形の板状部材（図２参照）で、その開口３１ａに連結シャフトＣＳの端部が軸方向に移動可能に挿通される。このとき開口３１ａは、連結シャフトＣＳの端部の断面に対応した形状を備えている。したがって、連結シャフトＣＳとクラッチプレート３１とは、回転方向に相対回転不能となっている。なお、連結シャフトＣＳの端部の断面形状は、円形、多角形であれば特に限定するものではないが、例えば六角形とされる。
【００１９】
入力側クラッチ部材２０との対向面となる、クラッチプレート３１の一方の側面（図１（Ａ）中右側側面）には、その外周側に、上記したクラッチパッド２２と摩擦係合する摺接面３１ｂが設けられた円環状の段差部が形成される。また、クラッチプレート３１の一方の側面（図１（Ａ）中右側側面）には、内周側に付勢部材２３の転動体２３ａが転動する転動面３１ｃが形成されている。摺接面３１ｂは、転動面３１ｃと異なる平面上に形成され、転動面３１ｃよりクラッチプレート３１の内部側へ窪んだ平面上に形成されている。こうすることで、クラッチパッド２２がクラッチプレート３１の摺接面３１ｂと転動面３１ｃとの間の段差に係合して、クラッチプレート３１に対するクラッチパッド２２の径方向位置決めがなされる。また、クラッチプレート３１の他方の側面（図１（Ａ）中左側側面）には、後述するブレーキ機構４０と相対回転可能とするための第二軸受Ｂ２が設けられている。なお、本実施形態では、第二軸受Ｂ２としてスラスト玉軸受を採用しているが、これに限定されず、他の形式の軸受を採用することもできる。
【００２０】
＜ブレーキ機構４０＞
ブレーキ機構４０は、被ブレーキ部材４１と、第一及び第二ブレーキ部材４２、４３を備えるブレーキ押圧部４４と、ブレーキ付勢部材４５と、第三ブレーキ部材４６とを備える。被ブレーキ部材４１は、動力伝達装置１内で、出力側クラッチ部材３０と離間して配置されるように、連結シャフトＣＳに挿通される。また、被ブレーキ部材４１は、中央部に開口４１ａを備えた平面視外形が円形の板状部材（図２参照）で、その開口４１ａに連結シャフトＣＳが軸方向に移動可能に挿通され、摩擦係数の高い材料で形成されている。このとき開口４１ａは、連結シャフトＣＳの断面に対応した形状を備えている。したがって、連結シャフトＣＳと被ブレーキ部材４１とは、回転方向に相対回転不能となっている。被ブレーキ部材４１は、その一側面（図１（Ａ）中左側側面）が後述するブレーキ押圧部４４の第二ブレーキ部材４３と対向して配置され、他側面（図１（Ａ）中右側側面）が後述する第三ブレーキ部材４６と対向して配置される。
【００２１】
第二ブレーキ部材４３及び第一ブレーキ部材４２を備えたブレーキ押圧部４４は、筐体５０に対して軸方向移動可能で、相対回転不能に接続されている。第一ブレーキ部材４２は、第二軸受Ｂ２と隣接して配置され、中央部に連結シャフトＣＳを挿通可能な開口を備えている。また、第一ブレーキ部材４２は、その外周部の３ヶ所に後述する第二ブレーキ部材４３と結合するためのフランジ４２ａを備えた板状部材である（図２参照）。第一ブレーキ部材４２の一方の側面（図１（Ａ）中右側側面）には、第二軸受Ｂ２が設けられている。
【００２２】
第二ブレーキ部材４３は、第一ブレーキ部材４２と同様に、中央に連結シャフトＣＳを挿通可能な開口を備えている。また、第二ブレーキ部材４３は、その外周部の３ヶ所に第一ブレーキ部材４２と結合するためのフランジ４３ａを備えた板状部材である（図２参照）。第二ブレーキ部材４３の一方の側面（図１（Ａ）中右側側面）の内周側には、被ブレーキ部材４１と摺接する円環状の段差部４３ｂが形成されている。段差部４３ｂは、第二ブレーキ部材４３の一方の側面（図１（Ａ）中右側側面）の外周側よりも窪ませて形成されている。こうすることで、被ブレーキ部材４１が段差部４３ｂに係合して、被ブレーキ部材４１が径方向に移動することが抑制される。
【００２３】
また、第二ブレーキ部材４３の他方の側面（図１（Ａ）中左側側面）には、後述するブレーキ付勢部材４５と筐体５０における円環状の突出部５０ｅとが当接する当接面４３ｃが形成されている。さらに、当接面４３ｃに隣接して、フランジ部４３ａの他方の側面（図１（Ａ）中左側側面）には、軸方向に延設されたガイド部４３ｄが形成されている。ガイド部４３ｄは、後述する筐体５０の突出部５０ｅにおける周面５０ｇに嵌め合わされ、第二ブレーキ部材４３の動力伝達装置１の軸方向における移動を案内する。つまり、ブレーキ押圧部４４は、第二ブレーキ部材４３のガイド部４３ｄによって、軸方向の移動が案内される。
【００２４】
第一ブレーキ部材４２と第二ブレーキ部材４３とは、動力伝達装置１の軸方向に互いに所定距離離間して配置されている。このとき、動力伝達装置１の軸方向において、第一ブレーキ部材４２と第二ブレーキ部材４３との間に、上記被ブレーキ部材４１と後述する第三ブレーキ部材４６とが配置される。そして、第一ブレーキ部材４２のフランジ部４２ａと第二ブレーキ部材４３のフランジ部４３ａとの間には、カラーＣが配置されて互いに一体的に接続される。第一ブレーキ部材４２と第二ブレーキ部材４３の離間距離は、カラーＣの長さによって調整される。なお、第一ブレーキ部材４２及び第二ブレーキ部材４３の接続に別体のカラーを用いず、フランジ部４２ａ、４３ａのいずれか一方または両方に、カラーを一体成形しても良い。また第一ブレーキ部材４２及び第二ブレーキ部材４３の互いの接続は、ボルト等の締結部材を用いても良いし、接着剤を使用しても良い。
【００２５】
第三ブレーキ部材４６は、動力伝達装置１の軸方向において、被ブレーキ部材４１に対して、第二ブレーキ部材４３の反対側に配置されている。また、第三ブレーキ部材４６は、第一ブレーキ部材４２と同様に、中央に連結シャフトＣＳを挿通可能な開口を備えている。第三ブレーキ部材４６は、その外周部の３ヶ所に筐体５０と結合するフランジ４６ａを備えた板状部材である（図２参照）。第三ブレーキ部材４６は、フランジ部４６ａと筐体５０との間に配置されたカラーＣによって、筐体５０に軸方向及び回転方向に相対移動不能に固定される。第三ブレーキ部材４６の一方の側面（図１（Ａ）中左側側面）の内周側には、被ブレーキ部材４１と摺接する円環状の段差部４６ｂが形成されている。段差部４６ｂは、第三ブレーキ部材４６の一方の側面の外周側よりも窪ませて形成されている。こうすることで、被ブレーキ部材４１が段差部４６ｂに係合して、被ブレーキ部材４１が径方向へ移動することが抑制される。なお、第二ブレーキ部材４３及び第三ブレーキ部材４６による被ブレーキ部材４１の挟持に伴い、被ブレーキ部材４１は僅かに径方向に膨張するおそれがある。このため、その膨張を許容すべく、段差部４６ｂ及び前述した第二ブレーキ部材４３の段差部４３ｂの径は、被ブレーキ部材４１の径よりも僅かに大きく形成することが好ましい。なお、第三ブレーキ部材４６及び筐体５０の接続に別体のカラーを用いず、第三ブレーキ部材４６のフランジ部４６ａ及び筐体５０のいずれか一方または両方に、カラーを一体成形しても良い。また第三ブレーキ部材４６及び筐体５０の互いの接続は、ボルト等の締結部材を用いても良いし、接着剤を使用しても良い。
【００２６】
ブレーキ付勢部材４５は、一方側（図１（Ａ）中では左側）の端部が筐体５０内部に形成された有底の穴である収容部５０ｄに着座され、他方側（図１（Ａ）中では右側）の端部が第二ブレーキ部材４３に当接させて配置される。ブレーキ付勢部材４５の内部を連結シャフトＣＳが挿通される。収容部５０ｄに収容されたブレーキ付勢部材４５の一端は、収容部５０ｄの底にリング４５ａを介して載置され、他端は、第二ブレーキ部材４３の当接面４３ｃ（図１（Ａ）中左側面）と当接する。したがって、ブレーキ付勢部材４５は、第二ブレーキ部材４３を駆動シャフトＤＳ側（図１（Ａ）中右側）へ付勢している。こうすることで、連結シャフトＣＳと一体に回転可能な被ブレーキ部材４１は、ブレーキ付勢部材４５によって付勢されたブレーキ押圧部４４と、筐体５０に固定された第三ブレーキ部材４６とによって挟まれる。したがって、被ブレーキ部材４１が筐体５０に対して相対回転不能に固定されることで、ブレーキ機構４０は、連結シャフトＣＳの回転を停止している。なお、本実施形態において、ブレーキ付勢部材４５として、コイルスプリングを採用しているが、これに限定されるものではなく、第二ブレーキ部材４３を付勢可能なゴム等の弾性部材等も採用可能である。
【００２７】
＜筐体５０＞
筐体５０は、第一筐体部５０ａと、第二筐体部５０ｂと、第三筐体部５０ｃとを備えている。第一筐体部５０ａは、中央部分に駆動シャフトＤＳを挿通する開口を備えた平面視円形の板状部材である。また、第一筐体部５０ａは、上記第一軸受Ｂ１の転動体と摺動可能に、動力伝達装置１の駆動源側の端部（図１（Ａ）中右側端部）に配置される。第二筐体部５０ｂは、一部を切り欠いた円筒形状の部材で、第一筐体部５０ａに隣接して配置され、第一筐体部５０ａと接続される。第二筐体部５０ｂの内部には、第一軸受Ｂ１、駆動シャフトＤＳ、駆動機構１０、入力側クラッチ部材２０、出力側クラッチ部材３０、第二軸受Ｂ２、ブレーキ押圧部４０、連結シャフトＣＳの一部が収容されている。第三筐体部５０ｃは、第二筐体部５０ｂに隣接して配置された円筒状部材である。第三筐体部５０ｃは、その内部に連結シャフトＣＳ及びブレーキ付勢部材４５を収容し、第二筐体部５０ｂに接続されている（図２参照）。第三筐体部５０ｃは、その内側に上記ブレーキ付勢部材４５を収容する収容部５０ｄが形成される。また、第三筐体部５０ｃは、収容部５０ｄに隣接して、ブレーキ押圧部４４が軸方向に移動された際に当接し、ブレーキ押圧部４４の移動を停止する突出部５０ｅ及びそれをガイドする周面５０ｇを備える。
【００２８】
＜動力伝達装置１の動作＞
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、動力伝達装置１の動作について説明する。図１（Ａ）に示す状態は、被ブレーキ部材４１が第一ブレーキ部材４２及び第三ブレーキ部材４６と摩擦係合しており、連結シャフトＣＳが筐体５０に対して回転停止となっている状態である。この状態から、図示しない駆動源により、駆動シャフトＤＳが回転駆動される。駆動シャフトＤＳにおける軸周り方向の回転力は、駆動機構１０により入力側クラッチ部材２０に軸方向への移動力として伝達される（第１伝達ステップ）。つまり、例えば、図１（Ｂ）を参照して、駆動シャフトＤＳの回転によって矢印Ａ方向へ回転したカム部材１１が、入力側クラッチ部材２０のクラッチディスク２１と相対回転することで、カム転動体１２が、カム部材１１の谷部から山部へ（例えば、矢印Ｂで示す谷部から山部へ）と移動する。カム転動体１２が、谷部と山部との中途位置から山部の位置までの間を移動するとき、入力側クラッチ部材２０は、カム部材１１に対して矢印Ｃで示す軸方向へ移動することになる。
【００２９】
次いで、軸方向に移動した入力側クラッチ部材２０は、出力側クラッチ部材３０と摩擦係合する（摩擦係合ステップ）。つまり、入力側クラッチ部材２０のクラッチパッド２２は、出力側クラッチ部材３０の方向へ移動する際に、出力側クラッチ部材３０のクラッチプレート３１の摩擦摺動面上を摺動する。このときクラッチパッド２２は、クラッチプレート３１とスリップしながら、出力側クラッチ部材３０を軸方向（図１（Ａ）中矢印Ｄ方向）へ移動させるように、押圧する。つまり、クラッチプレート３１とクラッチパッド２２とは互いに相対回転して摺動し、摩擦締結を行っていない状態である。
【００３０】
さらに、入力側クラッチ部材２０の軸方向への移動力及び駆動シャフトＤＳによる軸周り方向の回転力を、摩擦係合された出力側クラッチ部材３０に伝達する（第２伝達ステップ）。この動作と同時に、出力側クラッチ部材３０の移動力をブレーキ機構４０に伝達させ、軸周り方向のブレーキを解除する（ブレーキ解除ステップ）。具体的には、軸方向（図１（Ａ）中矢印Ｄ方向）へ移動された出力側クラッチ部材３０が、第二軸受Ｂ２を介してブレーキ押圧部４４の第一ブレーキ部材４２を軸方向（図１（Ａ）矢印Ｄ方向）へ押圧する。なお、出力側クラッチ部材３０の回転は、第二軸受Ｂ２が軸周りに回転することで、第一ブレーキ部材４２に伝達されていない。
【００３１】
このとき第一ブレーキ部材４２と一体の第二ブレーキ部材４３も同様に軸方向（図１（Ａ）矢印Ｄ方向）へ移動される。第二ブレーキ部材４３は、ブレーキ付勢部材４５によって軸方向の図１（Ａ）中矢印Ｅ方向へ押圧されている。しかし、駆動機構１０による入力側クラッチ部材２０及び出力側クラッチ部材３０を移動させる力が、ブレーキ付勢部材４５の付勢力より勝ったとき、第二ブレーキ部材４３は、図１（Ａ）中矢印Ｄ方向へ移動される。したがって、出力側クラッチ部材３０の移動に連動して、ブレーキ機構４０が作動され、被ブレーキ部材４１と第二ブレーキ部材４３及び第三ブレーキ部材４６との摩擦係合が解除される。被ブレーキ部材４１は、筐体５０に対して相対回転可能な状態となり、連結シャフトＣＳも筐体５０に対して相対回転可能な状態となる。つまり、上記ブレーキ解除ステップでは、出力側クラッチ部材３０を軸方向に移動させることにより、出力軸の周りに円板状に設けられた被ブレーキ部材４１のブレーキ機構４０による挟持を解除する（挟持解除ステップ）。
【００３２】
最後に、ブレーキが解除された連結シャフトＣＳに出力側クラッチ部材３０の回転力を伝達させ、連結シャフトＣＳを回転させる（第３伝達ステップ）。つまり、出力側クラッチ部材３０の移動により、被ブレーキ部材４１の第二ブレーキ部材４３との摩擦係合が解除された後、第二ブレーキ部材４３のブレーキ付勢部材４５側の当接面４３ｃは、筐体５０の突出部５０ｅと当接する位置まで移動する。したがって、ブレーキ押圧部４４の移動も停止する。ブレーキ押圧部４４の移動が停止したことにより、ブレーキ押圧部４４を移動させていた出力側クラッチ部材３０の移動も停止する。このとき、入力側クラッチ部材２０とカム部材１１との相対回転は継続しているから、移動を停止された出力側クラッチ部材３０に対して、駆動機構１０は入力側クラッチ部材２０をさらに軸方向へ移動させようとする。そして、カム転動体１２がカム部材１１の山部の頂点方向にさらに移動すると、入力側クラッチ部材２０のクラッチパッド２２が、出力側クラッチ部材３０の摺接面３１ｂに強く押されることにより、これらが互いに摩擦締結する。入力側クラッチ部材２０と出力側クラッチ部材３０とが摩擦締結することで、出力側クラッチ部材３０は入力側クラッチ部材２０と共回りするようになる。その結果、出力側クラッチ部材３０と一体に回転する連結シャフトＣＳが回転し始める。こうして、駆動源から、駆動シャフトＤＳ、駆動機構１０、入力側クラッチ部材２０、出力側クラッチ部材３０を介して、連結シャフトＣＳに回転駆動力が伝達されることになる。
【００３３】
また、逆に駆動源を停止して、連結シャフトＣＳにブレーキをかける際には、駆動シャフトＤＳにおける軸周り方向の回転を停止し、入力側クラッチ部材２０を軸方向に移動させる（第１伝達解除ステップ）。このとき、カム転動体１２が、カム部材１１の山部の頂点近傍の摩擦締結位置から谷部に位置するようカム部材１１を反転させることで、入力側クラッチ部材２０の軸方向への移動が許容される。つまり、駆動源の停止等によって、駆動シャフトＤＳが停止されると、駆動機構１０による入力側クラッチ部材２０及び出力側クラッチ部材３０に作用する押圧力も停止される。すると、上記駆動機構１０による押圧力がなくなり、ブレーキ付勢部材４５による付勢力が、ブレーキ押圧部４４を図１（Ａ）中矢印Ｅ方向へ移動させる。次いで、ブレーキ押圧部４４の移動により、第二軸受Ｂ２を介して出力側クラッチ部材３０及び入力側クラッチ部材２０が、図１（Ａ）中矢印Ｅ方向へ移動される。
【００３４】
第１伝達解除ステップにより入力側クラッチ部材２０と出力側クラッチ部材３０との摩擦係合が解除される（摩擦係合解除ステップ）。このとき、出力側クラッチ部材３０と入力側クラッチ部材２０との間に配置され、互いに離れるように付勢する付勢部材２３により、出力側クラッチ部材３０と入力側クラッチ部材２０との摩擦係合は解除される。付勢部材２３により入力側クラッチ部材２０を軸方向に付勢し、カム部材１１を（図1（Ｂ）の矢印Ａと反対の方向）に回転させ  クラッチディスク２１に収納されたカム転動体１２をカム部材１１の谷部に移動させることで、入力側クラッチ部材２０が軸方向に移動し、出力側クラッチ部材３０と入力側クラッチ部材２０との摩擦係合は解除される。なおこの動作は摩擦係合解除ステップと平行して行われる。
【００３５】
摩擦係合解除ステップに伴い、出力側クラッチ部材３０のブレーキ機構４０に対する動作を解除する（第２伝達解除ステップ）。つまり、出力側クラッチ部材３０は、ブレーキ押圧部４４が被ブレーキ部材４１と摩擦係合する位置まで退避する。これと同時に、ブレーキ機構４０は、連結シャフトＣＳに対する軸周り方向への回転を停止する（ブレーキステップ）。なお、ブレーキステップは、出力側クラッチ部材３０を軸方向（図１（Ａ）中矢印Ｅ方向）に移動させることにより、連結シャフトＣＳの周りに円板状に設けられた被ブレーキ部材４１をブレーキ機構４０により挟持する（挟持ステップ）。
【００３６】
以上の動作は、駆動源が停止したことにより、カム転動体１２のカム面１１ｂ上での谷部から山部の方向へ移動が停止されることによる。したがって、駆動源が停止された後、連結シャフトＣＳはブレーキ機構４０によって停止される。
【００３７】
＜電動シリンダ１００＞
図３（Ａ）及び（Ｂ）に本実施形態の動力伝達装置１を備えた電動シリンダ１００の断面図を示す。図３（Ａ）は、電動シリンダ１００のロッドＲが電動シリンダ筐体１０１内に収容された状態を示す。図３（Ｂ）は、電動シリンダ１００のロッドＲが電動シリンダ筐体１０１から伸長された状態を示す。電動シリンダ１００は、電動シリンダ筐体１０１内に、電気モータＭ、動力伝達装置１、ボールねじＢＳ、ロッドＲを備えている。電動シリンダ筐体１０１内の図中右側端部には、駆動源となる電気モータＭが配置される。電気モータＭの出力軸ＯＳは、動力伝達装置１の駆動シャフトＤＳに接続されている。動力伝達装置１の図中左側からは、連結シャフトＣＳに接続されたボールねじＢＳのねじ軸ＴＳが伸びている。ねじ軸ＴＳは、一対の軸受Ｂを介して電動シリンダ筐体１０１に支持されている。ねじ軸ＴＳには、ナットＮ及びロッドＲが接続されている。ナットＮは、その両端部にシール部材Ｓを介してねじ軸ＴＳに接続されている。また、ロッドＲは、電動シリンダ筐体１０１の端部開口にシール部材Ｓを介して進退自在に支持されている。なお、動力伝達装置１には、上記した図１及び図２に示す動力伝達装置１を採用している。
【００３８】
本実施形態の電動シリンダ１００においては、電気モータＭにより動力伝達装置１の駆動シャフトＤＳが駆動された後に、上記した動力伝達装置１のブレーキ解除が行われ、次いで入力側クラッチ部材２０及び出力側クラッチ部材３０の摩擦締結が行われる。これにより、連結シャフトＣＳに接続されたねじ軸ＴＳが回転駆動される。そして、ナットＮが、ねじ軸ＴＳの軸周りの回転運動を軸方向の直線運動に変換する変換機構となって、ナットＮに接続されたロッドＲが軸方向に進退可能となる。
【００３９】
本実施形態の電動シリンダ１００は、当て止め停止機能を備える。当て止め停止とは、例えば、電気モータＭが正転することでロッドＲを前進させ、ロッドＲの先端がワークＷ等に当接し、それ以上進まなくなると電気モータＭを停止させ、ロッドＲは停止位置を維持させるものである。図３（Ａ）に、目標とするワークＷがロッドＲから離れた位置に配置された状態を示す。図３（Ｂ）に、ロッドＲの先端がワークＷに当接した状態を示している。本実施形態における電動シリンダ１００では、電気モータＭはエンコーダを搭載しているが、エンコーダによる出力軸ＯＳのカウントは行わず、変位のみ監視しており、電気モータＭが回転していないことを確認すると自動的に電気モータＭへの給電が停止される。そして電動シリンダ１００は、上記した動力伝達装置１により、電気モータＭの停止に伴って、ブレーキ機構４０を作動させ、ロッドＲを停止位置に維持させることができる。なお、電気モータＭが反転することで、動力伝達装置１は、再びブレーキの解除とクラッチの摩擦締結を行い、ロッドＲを停止位置から後退させる。
【００４０】
本実施形態の動力伝達装置１及び電動シリンダ１００によれば、電力に依らず、所定のタイミングで出力軸側へのブレーキの駆動を行うことができ、耐久性が向上し、高速回転、高トルクに対応可能である。カム部材１１によって、回転駆動力を入力側クラッチ部材２０及び出力側クラッチ部材３０の軸方向移動の力に変換することができる。そして、出力側クラッチ部材３０が、ブレーキ押圧部４４を移動させることで、動力伝達の開始に伴って、ブレーキ機構４０を迅速に解除することができる。さらに、筐体５０のストッパ部５０ｅが、ブレーキ押圧部４４の移動を規制することで、入力側クラッチ部材２０と出力側クラッチ部材３０との摩擦締結を迅速に完了することができる。さらに入力側クラッチ部材２０と出力側クラッチ部材３０との締結に、摩擦クラッチを採用したことで、カム部材１１によって軸方向に移動された入力側クラッチ部材２０と出力側クラッチ部材３０との締結ショックが低減される。また、駆動源の停止後、カム転動体１２がカム部材１１上の谷部へと移動する間、入力側クラッチ部材２０の回転を摩擦クラッチが吸収することで、入力側クラッチ部材２０の回転が出力軸側に伝達されることがない。
【００４１】
本実施形態においては、被ブレーキ部材４１を円環状部材としたが、これに限定されず、出力軸から径方向に延びる複数のフランジを備える被ブレーキ部材４１を採用してもよい。また、第一ブレーキ部材４２と第三ブレーキ部材４６との間に、互いに離間するように作用する付勢部材を配置することができる。また、本実施形態の動力伝達装置１は、例えば、搬送装置内でワークを搬送する搬送機構や、加工装置、計測装置等のＸＹステージの駆動に採用することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１  駆動装置、１０  駆動機構、１１  カム部材、１２  カム転動体、２０  入力側クラッチ部材、２１  クラッチプレート、２２、クラッチパッド、２３  付勢部材、２３ａ  転動体、２３ｂ  付勢ばね、３０  出力側クラッチ部材、３１  クラッチディスク、Ｂ２  第二軸受、４０  ブレーキ機構、４１  被ブレーキ部材、４２  第一ブレーキ部材、４３  第二ブレーキ部材、４４  ブレーキ押圧部、４５  ブレーキ付勢部材
【図１】
2016109234.tif 000003
【図２】
2016109234.tif 000004
【図３】
2016109234.tif 000005