JP2006226522A - ロック装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構造で安価に製作することができ、比較的小さい操作駆動力で容易に動作させることが可能なロック装置を提供する。
【解決手段】ケース1内に第1コイルばね2が、その末端部22をケース1に固定し、先端部21をフリーの状態として配設される。第1コイルばね2の内側に被ロックロッドRが、コイルばねのばね力により締め付けられてロックされる状態で挿通される。第1コイルばね2の他端部を、コイルばねを開く方向に押しまたは引いてロックを解除するロック解除用の第1アクチュエータ4が、ケース1内に配設される。
【選択図】図2
【解決手段】ケース1内に第1コイルばね2が、その末端部22をケース1に固定し、先端部21をフリーの状態として配設される。第1コイルばね2の内側に被ロックロッドRが、コイルばねのばね力により締め付けられてロックされる状態で挿通される。第1コイルばね2の他端部を、コイルばねを開く方向に押しまたは引いてロックを解除するロック解除用の第1アクチュエータ4が、ケース1内に配設される。
【選択図】図2
Description
本発明は、例えばピストンロッドの移動をロックする流体圧シリンダのロック装置、またはシャフト上を直線移動する移動体をシャフトに対しロックするブレーキ装置などに適用される直線移動体のロック装置、或は被ロックロッドの回転をロックするロック装置として好適なロック装置に関する。
従来、例えば流体圧シリンダのピストンロッドをロックする装置として、下記特許文献1に記載されるような流体圧を用いて作動するロック装置が知られている。このロック装置は、流体圧シリンダの末端部に、ロック用シリンダを設け、そのロック用シリンダ内に嵌挿されたロック用ピストンにロック用挿入部を突設し、流体圧シリンダのピストンロッドの末端に鋼球付きスリーブを取り付け、流体圧シリンダのピストンロッドが末端に移動したとき、ロック用ピストンのロック用挿入部に、ピストンロッドの鋼球付きスリーブを嵌入して、ピストンロッドをロックし、ロックを解除する際は、流体圧によりロック用ピストンをアンロック方向に移動させて、ロックを解除する構造である。
特開2002−213410号公報
しかし、従来のこの種のロック装置は、流体圧を使用してロック用ピストンを駆動しロックする構造のために、構造複雑化し、部品点数が増すと共に、部品の加工工数も増大し、製造コストの増加を招くという問題があった。さらに、流体圧を使用してロックまたはアンロックの動作を行うため、作動のための流体用配管を接続する必要があるなど、設置のための付帯的な設備を必要とし、容易にロック装置を設置することが難しいという課題があった。
また、上記ロック装置の他に、偏心ロック部材を回動させてロックするロック機構、楔型のロック部材を使用してロックする機構、斜板を使用してロックする機構、或は内部応力を使用するロック機構などが知られているが、何れのロック装置も、増力機構により或はロック部材の食い込みによりロックする構造のためロックを解除する際のアンロック動作に大きな力が必要となり、このためにロック機構が大型化すると共に複雑化し、部品点数も多くなる課題があった。
本発明は、上述の課題を解決するものであり、簡単な構造で安価に製作することができ、比較的小さい操作駆動力で容易に動作させることが可能なロック装置を提供することを目的とする。
このために、本発明の請求項1のロック装置は、ケース内にコイルばねが、その一端部をケースに固定し、他端部をフリーの状態として配設され、該コイルばねの内側に被ロックロッドが、該コイルばねのばね力により締め付けられてロックされる状態で挿通され、該コイルばねの他端部を、該コイルばねを開く方向に押しまたは引いてロックを解除するロック解除用アクチュエータが、該ケース内に配設されたことを特徴とする。
このロック装置は、被ロックロッドを流体圧シリンダのピストンロッドなどとした直線移動体のロック装置として使用することができ、また、被ロックロッドの一方向(コイルばねの巻き方向)の回転をロックする装置としても使用することができる。何れの場合も、アクチュエータの非作動時に、被ロックロッドはコイルばねの締め付けばね力によりロックされる。アクチュエータを動作させてコイルばねの他端部を、該コイルばねを開く方向に押すまたは引くと、コイルばねの締め付け力が解除され、ロックが解除される。このロック解除動作は、僅かな力でコイルばねの他端部を開く方向に押すまたは引くのみで行なうことできる。したがって、ロック機構としてはコイルばねのみで非常に構造が簡単であり、また、ロック解除用のアクチュエータを小形化及び簡素化することができる。
また、請求項2のロック装置は、ケース内に2個のコイルばねが、その巻き方向を相互に逆方向とし、各コイルばねの一端部をケースに固定し、それらの他端部をフリーの状態として配設され、該2個のコイルばねの内側に被ロックロッドが、該コイルばねのばね力により締め付けられてロックされる状態で挿通され、該各コイルばねには、各々のコイルばねの他端部を、該コイルばねを開く方向に押しまたは引いてロックを解除するロック解除用アクチュエータが、各々該ケース内に配設されたことを特徴とする。
このロック装置は、被ロックロッドを流体圧シリンダのピストンロッドなどとした直線移動体のロック装置として使用することができ、また、被ロックロッドの回転をロックする装置としても使用することができる。何れの場合も、アクチュエータの非作動時に、被ロックロッドは2個のコイルばねの締め付けばね力により、直線移動及び回転がロックされる。直線移動体のロック装置として使用する場合、2個のアクチュエータを動作させて2個のコイルばねの他端部を、該コイルばねを開く方向に押すまたは引くと、コイルばねの締め付け力が解除され、ロックが解除され、直線方向に移動可能となる。
一方、回転体のロック装置として使用する場合、一方のみのアクチュエータを動作させて、一方のみのコイルばねの締め付け力を解除すると、解除したコイルばねの巻き方向にロックが解除され、被ロックロッドはそのコイルばねの巻き方向に回転可能となる。したがって、回転体のロック装置つまり被ロックロッドの回転をロックする装置として使用する場合は、2個のコイルばねの何れかを開く方向に押すまたは引くことにより、回転方向を選択して、ロック解除を行なうことができる。また、このロック装置においても、上記と同様に、僅かな力でコイルばねの他端部を開く方向に押すまたは引くのみでロックを解除することできる。したがって、ロック機構としてはコイルばねのみで非常に構造が簡単であり、また、ロック解除用のアクチュエータを小形化及び簡素化することができる。
請求項3のロック装置は、ケース内に1個のコイルばねが、その両端部をケースに固定して配設され、コイルばねの中間部が円周外にフリーの状態で突設形成され、該コイルばねの内側に被ロックロッドがアンロック状態で挿通され、該コイルばねの中間部を、該コイルばねの内径を縮小する方向に引いてロックするロック用のアクチュエータが、該ケース内に配設されたことを特徴とする。ここで、上記コイルばねは、中間部の両側で同じ方向に巻回して形成することができるが、中間部の両側で巻き方向を相互に逆方向に巻回して形成することもできる。
さらに、請求項4のロック装置は、ケース内に2個のコイルばねが、その巻き方向を相互に逆方向とし、各コイルばねの一端部をケースに固定し、それらの他端部をフリーの状態として配設され、該2個のコイルばねの内側に被ロックロッドがアンロック状態で挿通され、該各コイルばねには、各々のコイルばねの他端部を、該コイルばねを開く方向に押しまたは引いてロックするロック用のアクチュエータが、各々該ケース内に配設されたことを特徴とする。
これら請求項3,4のロック装置は、被ロックロッドを流体圧シリンダのピストンロッドなどとした直線移動体のロック装置として使用することができ、また、被ロックロッドの回転をロックする装置としても使用することができる。何れの場合も、アクチュエータの非作動時に、被ロックロッドはアンロック状態であり、直線移動、回転共に可能である。アクチュエータを動作させてコイルばねの中間部を引き、或は他端部を押しまたは引くと、両端部または一端部を固定されたコイルばねはその内径を縮小するように作用し、これによって、被ロックロッドはコイルばねにより締め付けられ、ロックされる。このロック動作は、僅かな力でコイルばねの中間部または他端部を動かすのみで行なうことできる。
したがって、ロック機構としてはコイルばねとアクチュエータのみで非常に構造が簡単であり、また、ロック用のアクチュエータを小形化及び簡素化することができる。一方、上記ロック装置において、中間部の両側で巻き方向を相互に逆方向に巻回して形成したコイルばねを使用すれば、同一方向にコイルを巻回して形成したコイルばねに比べ、被ロックロッドを一方向に回転させたときのブレーキトルクを2倍に増大させることができる。
上記のように、本ロック装置によれば、被ロックロッドをコイルばねの締め付けばね力によりロックし、コイルばねの他端部を、アクチュエータによってコイルばねを開く方向に押してまたは引いて、コイルばねの締め付け力を緩めてロックを解除する、或はアクチュエータによってコイルばねの中間部を引き、或は他端部を押しまたは引いてコイルばねの内径を縮小させ、被ロックロッドをロックするから、基本的には、コイルばねとアクチュエータのみで構成することができ、装置の構造を極めて簡単化して部品点数も最少とすることができる。
また、請求項1または請求項2のロック装置によれば、ロックを解除する場合、コイルばねの端部を開く方向に押し或は引くのみでアンロックされるから、従来のロック部材の食い込みによりロックする装置に比べ、アンロック動作に大きな力を必要としない。したがって、従来のロック装置より遥かに小さい力で、ロックの解除を行うことができ、これにより、アクチュエータを極めて小型化することができ、装置全体を小型化することも可能となる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は第1実施形態のロック装置の正面図を示し、図2はその断面図を示している。1は矩形形状の箱型に形成されたケースで、ケース1の両側面には、ロックされる被ロックロッドRを挿通させるための挿通孔が穿設されている。そして、それらの挿通孔に挿通される状態で、つまりケース1内を横方向に貫通して、被ロックロッドRが挿入されている。
さらに、ケース1内には第1コイルばね2と第2コイルばね3が、被ロックロッドRの外周部に外嵌される状態で配設される。第1コイルばね2と第2コイルばね3は、ばね性金属線材(例えばピアノ線)をコイル状に巻回して形成され、第1コイルばね2の先端部21は、円周部の外側に突出すると共に軸方向に略直角に曲折され、後述の第1アクチュエータ4によりコイルばねを開く方向に押圧可能な構造としている。また、第1コイルばね2の末端部22は、円周部から外側に略直角に曲折され、ケース1の底壁に設けた孔に挿入されて固着されている。
同様に、第2コイルばね3の先端部31も、円周部の外側に突出すると共に軸方向に略直角に曲折され、後述の第2アクチュエータ5によりコイルばねを開く方向に押圧可能な構造としている。また、第2コイルばね3の末端部32も、上記と同様に、円周部から外側に略直角に曲折され、ケース1の底壁に設けた孔に挿入されて固着されている。第1アクチュエータ4と第2アクチュエータ5が、ロックを解除するための駆動装置として、ケース1内に取り付けられる。
第1コイルばね2と第2コイルばね3は、上記のように、ばね性金属線材をコイル状に巻回して同様な形状に形成されるが、ケース1内に装着して使用する場合は、図1〜図4に示すように、各々の先端部21,31が向く方向を相互に逆方向として配設する。これにより、第1コイルばね2と第2コイルばね3は、同様に巻回されたコイルばねであるが、一方向(例えば装置の左方向)から見た場合、第1コイルばね2は線材を時計方向に巻回した形状となり、第2コイルばね3は線材を反時計方向に巻回した形状となり、第1コイルばね2と第2コイルばね3の被ロックロッドRを締め付ける方向に作用する締め付け力は相反方向に作用する。
また、第1コイルばね2と第2コイルばね3の内径は、被ロックロッドRの外径より僅かに小さく形成され、被ロックロッドRを第1コイルばね2と第2コイルばね3内に挿通した場合、被ロックロッドRは第1コイルばね2と第2コイルばね3により締め付けられた状態となり、ロック状態となる。第1コイルばね2と第2コイルばね3の内径と被ロックロッドRの外径との差は、例えば、被ロックロッドRの外径が10mmの場合、第1コイルばね2と第2コイルばね3の内径は9.9mmに設定され、被ロックロッドRの外径の約1/100程度に設定される。
図1、図2に示すように、第1コイルばね2と第2コイルばね3は、ケース1内に直列に配置され、各々の先端部21と先端部31はケース1内の上部に相互に逆方向を向いて位置し、第1コイルばね2の先端部21は、背面側から正面側に押すことにより、そのコイルばねの締め付け力が解除され、第2コイルばね3の先端部31は、正面側から背面側に押すことにより、そのコイルばねの締め付け力が解除される。このため、ロック解除用のアクチュエータは、図1〜図4に示すように、その第1アクチュエータ4が、ケース1の上部背面側に、第1コイルばね2の先端部21を、背面側から正面側に押すように取り付けられ、その第2アクチュエータ5は、ケース1の上部正面側に、第2コイルばね3の先端部31を、正面側から背面側に押すように取り付けられる。
第1アクチュエータ4と第2アクチュエータ5には、流体圧シリンダ、電磁ソレノイド、或はモータ式のリニアアクチュエータなどが使用可能であり、往復水平移動するピストンロッドの先端、或はプランジャの先端で、第1コイルばね2、第2コイルばね3の先端部21,31を押すことが可能なものであれば、各種のアクチュエータを使用することができる。また、コイルばねの先端部を開く方向に押す力は、例えば8回程度の巻き数を有するコイルばねの場合、比較的小さい作動力でコイルばねの先端部を開く方向に押すことができる。したがって、第1アクチュエータ4と第2アクチュエータ5としては、比較的小型で低出力のアクチュエータを使用可能である。
次に、上記構成のロック装置の動作を説明する。本ロック装置は、そのケース1が例えば図示しない流体圧シリンダのシリンダ先端部に固定され、そのピストンロッドが被ロックロッドRとなって、ケース1を貫通して挿通される。
通常時、つまり第1アクチュエータ4と第2アクチュエータ5の非作動時には、ブレーキオンの状態つまりロック状態となり、第1コイルばね2と第2コイルばね3の捻りばね力によって、被ロックロッドRに締め付け力が作用し、被ロックロッドRはロックされる。この第1コイルばね2と第2コイルばね3の締め付け力によってロックされる被ロックロッドRは、充分なブレーキ力で直線移動及び回転がロックされる。被ロックロッドRの回転については、コイルばねの反巻き方向にロッドRを無理に回した場合、コイルばねに対しロッドRの外周面が滑ってロッドRが回転する可能性があるが、第1コイルばね2と第2コイルばね3は線材が相互に逆方向に巻回されているため、被ロックロッドRの回転についても充分なブレーキ力でロックすることができる。ブレーキ力は第1コイルばね2及び第2コイルばね3の巻き数に比例して増大する。
ロックを解除する場合は、第1アクチュエータ4と第2アクチュエータ5を押し出し動作させる。このとき、第1アクチュエータ4のプランジャが、図3のように第1コイルばね2の先端部21を、コイルを開く方向に押し、第2アクチュエータ5のプランジャが、図4のように第2コイルばね3の先端部31を、同様にコイルを開く方向に押す。これにより、第1コイルばね2と第2コイルばね3の被ロックロッドRに対する締め付け力が消失し、被ロックロッドRのロックが解除され、被ロックロッドRは直線移動が可能となるとと共に、軸の周りでの回転も両方向に可能となる。
一方、例えば第1アクチュエータ4のみを動作させて、図3のように、第1コイルばね2の先端部21をコイルの開方向に押すと、第1コイルばね2の締め付け力は消失し、第2コイルばね3のみの締め付け力により被ロックロッドRはロックされた状態となる。つまり、被ロックロッドRの直線移動と回転は第2コイルばね3によってロックされた状態となる。
したがって、被ロックロッドRはその直線移動が実用上問題なくロックされると共に、その回転については、第2コイルばね3の巻き方向つまり図4の時計方向にはロックされた状態にあり、第2コイルばね3の反巻き方向つまり図4の反時計方向にはアンロックされた状態(無理に回せば回転可能な状態)となる。
同様に、第2アクチュエータ5のみを動作させて、図4のように、第2コイルばね3の先端部31をコイルの開方向に押すと、第2コイルばね3の締め付け力は消失し、被ロックロッドRは第1コイルばね2のみの締め付け力によりロックされた状態となる。つまり、被ロックロッドRの直線移動と回転は第1コイルばね2によってロックされた状態となる。
したがって、被ロックロッドRはその直線移動が実用上問題なくロックされると共に、その回転については、第1コイルばね2の巻き方向つまり図3の反時計方向にはロックされた状態にあり、第1コイルばね2の反巻き方向つまり図3の時計方向にはアンロックされた状態(無理に回せば回転可能な状態)となる。
このように、被ロックロッドRを第1・第2コイルばね2,3の締め付け力によりロックし、第1・第2コイルばね2,3の先端部21,31を、コイルばねを開く方向に押して、コイルばねの締め付け力を緩めてロックを解除するから、基本的には、第1・第2コイルばね2,3と第1・第2アクチュエータ4,5のみで構成することができ、装置の構造を極めて簡単化して部品点数も最少とすることができる。
また、ロックを解除する場合はコイルばね2,3の先端部を開く方向に押すのみでアンロックされるから、従来のロック部材の食い込みによりロックする装置に比べ、遥かに小さい力で、ロックの解除を行うことができ、これにより、第1・第2アクチュエータ4,5を極めて小型化することができる。
なお、上記実施形態では、第1・第2コイルばね2,3と第1・第2アクチュエータ4,5を使用したが、3個以上のコイルばねと3個以上のアクチュエータを使用してロック装置を構成することもできる。
また、上述のように、1個のコイルばねとアクチュエータのみでロック装置を構成することもできる。この場合は、2個のコイルばねとアクチュエータを用いた場合に比べ、直線移動のブレーキ力は1/2となり、回転方向のブレーキ力は、コイルばねの巻き方向にのみロックされることになるが、必要とするブレーキ力が小さく、一方向のみの回転にブレーキ力が作用すればよい場合には、問題なく使用することができる。
さらに、上記実施形態では、第1・第2アクチュエータ4,5により第1・第2コイルばね2,3の先端部21,31を押してロックを解除したが、その先端部を逆方向から引いてロックを解除するように、第1・第2アクチュエータ4,5を設置することもできる。
図7〜図10は第2実施形態のロック装置を示している。このロック装置では、ケース6内に、中間部71を有する1個のコイルばね7が配設され、その中間部71をアクチュエータ8により外方に引くことにより、コイルばね7の内径を縮小させ、その締め付け力によって、被ロックロッドRはロックされる構造である。
すなわち、図8に示すように、ケース6内には、1個のコイルばね7がその両端部をケース6の側壁の孔に挿入固着されて配設されている。コイルばね7の中間部71は、コイルを形成せずに水平に延設され、円周外にフリーの状態で突設形成されている。そして、その中間部71には、ロック用のアクチュエータ8のプランジャが連結されている。
ケース6の両側部には上記と同様に、ロッドRの挿通孔が形成され、その挿通孔に被ロックロッドRが貫通するように挿通される。また、被ロックロッドRは、コイルばね7の内側に挿通され、通常時、コイルばね7と被ロックロッドRとの間には隙間があり、アンロック状態である。
一方、コイルばね7は、ケース6内で、その両端部72をケース6の側壁の孔に挿入固着して、定位置に固定されている。したがって、この状態のコイルばね7の中間部71を、図9、図10のようにアクチュエータ8が引くと、コイルばね7はその内径を縮小するに作用し、被ロックロッドRは、コイルばね7によって締め付けられ、ロックされる。
このロック装置も上記と同様に、被ロックロッドRを流体圧シリンダのピストンロッドなどとした直線移動体のロック装置として使用することができ、また、被ロックロッドRの回転をロックする装置としても使用することができる。何れの場合も、アクチュエータ8の非作動時、被ロックロッドRとコイルばね7との間には隙間があり、アンロック状態となる。
アクチュエータ8を動作させてコイルばね7の中間部71を、図9、図10のように外方に引くと、コイルばね7はその内径を縮小する方向に作用し、それにより、被ロックロッドRがコイルばね7によって締め付けら、ロックされる。このロック動作は、僅かな力でコイルばね7の中間部71を引くのみで行なうことできる。したがって、ロック機構としてはコイルばね7とアクチュエータ8のみで非常に構造が簡単であり、また、ロック用のアクチュエータ8を小形化及び簡素化することができる。
なお、上記コイルばね7は、図8のように、中間部71の両側で同じ方向に巻回したが、中間部の両側で相互に逆方向に巻回することもでき、その場合には、中間部の両側で同じ方向に巻回した場合に比べ、一方向の回転ブレーキ力を2倍に増大させることができる。
図11、図12は第3実施形態のロック装置を示している。このロック装置は、DDモータ(ダイレクトドライブモータ)の回転部R1を被ロックロッドとしてロックする装置であり、DDモータの回転部R1の外周部を囲うようにそのケース11は形成されている。DDモータは、アウターローター型の精密回転モータで、大径の回転部R1をその外周部に備えている。また、このDDモータは、アブソリュートレゾルバを内蔵し、回転部R1の絶対位置(角度)を検出して出力する機能を有し、例えば製造ラインなどにおけるロータリテーブル等を、360°以内の角度範囲で正確に繰り返し回転駆動するものである。
本ロック装置のケース11は、円筒型のケース本体の端部にフランジ部を設けて形成され、DDモータの端部に設けられたフランジに、そのフランジ部を固定し、回転部R1の外周部を覆うように取り付けられる。
図11、図12に示すように、ケース11の円筒部内には第1コイルばね12と第2コイルばね13が、被ロックロッドとなる回転部R1の外周部に外嵌される状態で配設される。第1コイルばね12と第2コイルばね13は、上記と同様に、ばね性金属線材(例えばピアノ線)をコイル状に巻回して形成され、第1コイルばね12の先端部12aは、円周部の外側に突出すると共に軸方向に略直角に曲折され、後述の第1アクチュエータ14のピストンロッド14cの先端に固定された連結部14dに連結され、第1アクチュエータ14のピストンロッド14cはコイルばねを開く方向に押圧可能な構造となっている。また、第1コイルばね12の末端部12bは、円周部から外側に突出すように略直角に曲折され、ケース11の下部に設けた孔または溝に挿入されて固着されている。
同様に、第2コイルばね13の先端部13aも、円周部の外側に突出すると共に軸方向に略直角に曲折され、後述の第2アクチュエータ15のピストンロッド15cの先端に固定された連結部15dに連結され、第2アクチュエータ15のピストンロッド15cはコイルばねを開く方向に押圧可能な構造としている。また、第2コイルばね13の末端部13bも、上記と同様に、円周部から外側に突出して略直角に曲折され、ケース11の下部に設けた孔または溝に挿入されて固着されている。第1アクチュエータ14と第2アクチュエータ15が、ロックを解除するための駆動装置として、ケース11上に設けたアクチュエータケース16内に取り付けられている。
第1コイルばね12と第2コイルばね13は、上記のように、ばね性金属線材をコイル状に巻回して同様な形状に形成され、ケース1内に装着して使用する場合は、図12に示すように、各々の先端部12a,13aが向く方向を相互に逆方向として配設する。これにより、第1コイルばね12と第2コイルばね13は、同様に巻回されたコイルばねであるが、一方向(例えば装置の左方向)から見た場合、第1コイルばね12は線材を反時計方向に巻回した形状となり、第2コイルばね13は線材を時計方向に巻回した形状となり、第1コイルばね12と第2コイルばね13の回転部R1を締め付ける方向に作用する締め付け力は相反方向に作用する。
また、第1コイルばね12と第2コイルばね13の内径は、回転部R1の外径より僅かに小さく形成され、回転部R1を第1コイルばね12と第2コイルばね13内に挿通した場合、回転部R1は第1コイルばね12と第2コイルばね13により締め付けられ、ロック状態となる。第1コイルばね12と第2コイルばね13の内径と回転部R1の外径との差は、例えば、回転部R1の外径が30mmの場合、第1コイルばね12と第2コイルばね13の内径は29.7mmに設定され、回転部R1の外径の約1/100程度に設定される。
図11、図12に示すように、第1コイルばね12と第2コイルばね13は、ケース11内に直列に配置され、各々の先端部12aと先端部13aはケース11内の上部に相互に逆方向を向いて位置し、第1コイルばね12の先端部12aは、背面側から正面側に押すことにより、そのコイルばねの締め付け力が解除され、第2コイルばね13の先端部13aは、正面側から背面側に押すことにより、そのコイルばねの締め付け力が解除される。このため、ロック解除用のアクチュエータは、図11、図12に示すように、その第1アクチュエータ14が、ケース1の上部背面側に、第1コイルばね12の先端部12aを、背面側から正面側に押すように取り付けられ、その第2アクチュエータ15は、ケース1の上部正面側に、第2コイルばね13の先端部13aを、正面側から背面側に押すように取り付けられる。
ここでは、第1アクチュエータ14と第2アクチュエータ15として、流体圧シリンダが使用される。第1アクチュエータ14はシリンダ14a内にピストン14bを嵌挿し、ピストン14bに連結したピストンロッド14cを背面側か前方に向けてシリンダヘッドから突出させ、ピストンロッド14cの先端に連結部14dを固定して構成される。そして、連結部14dの側部には、上記第1コイルばね12の先端部12aが連結される。
同様に、第2アクチュエータ15はシリンダ15a内にピストン15bを嵌挿し、ピストン15bに連結したピストンロッド15cを背面側か前方に向けてシリンダヘッドから突出させ、ピストンロッド15cの先端に連結部15dを固定して構成される。そして、連結部15dの側部には、上記第2コイルばね13の先端部13aが連結される。このような第1アクチュエータ14と第2アクチュエータ15は、ケース11の上部に連通して固定された長方形箱形のアクチュエータケース16内に取り付けられ、第1コイルばね12と第2コイルばね13の先端部12a,13aは、アクチュエータケース16内に挿入された状態となっている。第1アクチュエータ14と第2アクチュエータ15の各シリンダ14a,15aのポートには流体圧用の管路が接続される。
次に、上記構成のロック装置の動作を説明する。本ロック装置は、そのケース11がDDモータのフランジに固定され、その第1コイルばね12と第2コイルばね13がモータの回転部R1の外周部に外嵌されて取り付けられる。
通常時、つまり第1アクチュエータ14と第2アクチュエータ15の非作動時には、ブレーキオンの状態つまりロック状態となり、第1コイルばね12と第2コイルばね13の捻りばね力によって、回転部R1に締め付け力が作用し、モータの回転部R1はロックされる。この第1コイルばね12と第2コイルばね13の締め付け力によってロックされる回転部R1は、ばねの弾性捻り力によりブレーキ力でその両方向の回転がロックされる。このように、このロック装置は、アクチュエータの非作動時にロックされるため、非常停止時などにおける装置のフェールセーフとして効果的に使用することができる。
ロックを解除する場合は、第1アクチュエータ14と第2アクチュエータ15に流体圧を印加して、各々のピストンロッドを押し出し動作させる。このとき、第1アクチュエータ14のピストンロッド14cが、第1コイルばね12の先端部12aを、コイルを開く方向に押し、第2アクチュエータ15のピストンロッド15cが、第2コイルばね13の先端部13aを、同様にコイルを開く方向に押す。これにより、第1コイルばね12と第2コイルばね13の回転部R1に対する締め付け力が消失し、回転部R1のロックが解除され、モータの回転部R1は左右両方向に回転可能となる。したがって、このようなロックを解除した状態で、このDDモータはその回転部R1を回転駆動することになる。
図13〜図16は第4実施形態のロック装置を示している。このロック装置は、流体圧回転アクチュエータ50の回転軸51を被ロックロッドとしてロックする装置であり、その回転軸51の突出端部にはスリーブ54が嵌着され、そのスリーブ54を囲う形状にそのケース41は形成され、アクチュエータ50の正面に取り付けられる。
流体圧回転アクチュエータ50は、図13、図14に示すように、ケーシング内に正面形状を略扇形として圧力室53が形成され、その扇の略中心位置の圧力室53内に回転軸51が挿通され、圧力室53内の回転軸51には、矩形形状のベーン52が回転軸51を軸に、圧力室53内を約90°の範囲で回動可能に軸着されている。ベーン52により分離される圧力室53の両側壁部にポートが設けられ、各ポートを通して圧力室53内の何れかの側に流体圧力が印加され、それによりベーン52に回動力が作用し、回転軸51が約90°の範囲で往復回転する。
本ロック装置のケース41は、図13、図14に示すように、流体圧回転アクチュエータ50の正面側にその回転軸51の端部(スリーブ54を外嵌した部分)を囲うように、固定される。ケース41の略中央には円形開口部を含む鍵形開口部が形成され、その円形開口部にはコイルばね42が、被ロックロッドとなる回転軸51の端部に嵌着したスリーブ54の外周部に外嵌される状態で配設される。
コイルばね42は、上記と同様に、ばね性金属線材(例えばピアノ線)をコイル状に巻回して形成され、コイルばね42の先端部42aは、円形開口部の外側寄りに突出すると共に軸方向に略直角に曲折され、その先端に押え部42cが嵌着されている。ケース41の上部には、図15に示すように、この押え部42cをコイルばね42の締付方向(図の左方向でアクチュエータ44の戻し方向)に押圧するための戻しばね(コイルばね)45が配設され、さらに、その戻しばね45と対向した位置に、ロック解除用のアクチュエータ44が配設されている。
戻しばね45には円筒状のばねケース45aが被せられ、通常時、戻しばね45は、ばねケース45aを介してロック用のコイルばね42の先端部42aを、アクチュエータ44の戻し方向(ロック方向)に押している。このロック装置のロック動作は、ロック用のコイルばね42の締付力により行なわれるため、戻しばね45は、ロック解除用のアクチュエータ44のピストンロッド44cを非ロック状態に戻すことができる程度の弱いコイルばねでよく、アクチュエータ44のピストンロッド44cに引戻し用の付勢手段があれば、戻しばね45は不要である。
アクチュエータ44はケース41の上部に、上記戻しばね45と対向して配設され、アクチュエータ44のピストンロッド44cの先端で、ロック用のコイルばね42の先端部42aに固着された押え部42cを、そのコイルばね42を開く方向(図15の右方向)に押圧可能な構造としている。また、コイルばね42の末端部42bは、円周部から外側に突出すように略直角に曲折され、ケース41の下部に設けた溝に挿入され、図14に示すように、リングスペーサ46とケース41との間に挟持されている。
コイルばね42の内径は、スリーブ54の外径より僅かに小さく形成され、スリーブ54をコイルばね42内に挿通した場合、回転軸51はコイルばね42により締め付けられた状態となり、回転軸51の一方向(コイルばね42の先端部42a側から見た巻回方向)の回転が完全にロックされる。一方、回転軸51の他方向(コイルばね42の先端部42aから見た反巻回方向)の回転は、コイルばね42とスリーブ54との間に摩擦抵抗が生じるものの、回転可能である。コイルばね42の内径とスリーブ54の外径との差は、例えば、スリーブ54の外径が10mmの場合、コイルばね42の内径は9.9mmに設定され、スリーブ54の外径の約1/100程度に設定される。
図15に示すように、回転軸のスリーブ54を締め付けるコイルばね42は、その先端部42aの押え部42cを、図の右側に押すことにより、そのコイルばねの締め付け力が解除される。このため、ロック解除用のアクチュエータは、図15に示すように、ケース41の上部の左側部に、そのピストンロッドを右方向に突出して、コイルばね42の先端部42aの押え部42cを右側に押すように取り付けられる。
アクチュエータ44として流体圧シリンダが使用され、そのシリンダ44a内にピストン44bを嵌挿し、ピストン44bに連結したピストンロッド44cをコイルばね42の先端部42aの押え部42cに向けてシリンダヘッドから突出させるように構成される。アクチュエータ44のシリンダ44aのポートには流体圧用の管路が接続される。
次に、上記構成のロック装置の動作を説明すると、通常時、つまりアクチュエータ44の非作動時には、ブレーキオンの状態つまりロック状態となり、コイルばね42の締め付けばね力によって、回転軸51のスリーブ54に締め付け力が作用し、流体圧回転アクチュエータ50の図15における反時計方向の回転(コイルばね42の先端部42aに向かう回転方向)は完全にロックされる。
この流体圧回転アクチュエータ50は、例えば、アーム、レバーなどの被駆動回動部材を、往復回動駆動する際に使用されるが、その被駆動回動部材が非付勢時にその自重などによって自然に回動する場合、それを阻止するために、本ロック装置は使用される。このとき、ロック装置は、そのロック方向(コイルばね42の先端部42aへの捻り方向)をこの流体圧回転アクチュエータ50の自由回転方向に一致させるように取り付けられる。これにより、本ロック装置は、流体圧回転アクチュエータ50の回転軸51の非付勢時(流体圧の非印加時)に、小型の装置によって、コイルばね42の締め付け力によるブレーキ力で、その一方向の回転をロックすることができる。このように、本ロック装置は、アクチュエータの非作動時にロックされるため、非常停止時などにおける装置のフェールセーフとして効果的に使用することができる。
ロックを解除する場合は、アクチュエータ44に流体圧を印加してピストンロッドを押し出し動作させる。このとき、アクチュエータ44のピストンロッド44cが、コイルばね42の先端部42aの押え部42cを、コイルを開く方向に押す。これにより、コイルばね42の回転軸51のスリーブ54に対する締め付け力が消失し、回転軸51のロックが解除され、流体圧回転アクチュエータ50は回転可能となる。
図17〜図19は、本発明のロック装置を使用したハンドクランプ60を示している。このハンドクランプ60は、本体61上に回転軸63を水平に、回転可能に支持し、その回転軸63の一端にハンドル64を固定し、回転軸63の他端にクランプアーム66を固定し、回転軸63の中間部外周に、その外径より僅かに小さい内径を持ったロック用のコイルばね62を外嵌させて構成される。
本体61は、図17、図18に示すように、その下部に固定ねじ用の固定孔を設け、その上部に設けた水平方向の孔に回転軸63を挿通させ、抜け止め用にCリング65をその回転軸63の両側に嵌着し、回転軸63を回転可能に保持している。回転軸63の中間部に、コイルばね62が締め付け力を持って外嵌される。コイルばね62は、上記と同様に、ばね性金属線材(例えばピアノ線)をコイル状に巻回して形成され、コイルばね62の先端部62aは、円周部から上方に突出すると共に軸方向に略直角に曲折され、その先端に把持部62cが嵌着されている。コイルばね62の末端部62bは、本体61の一部に設けた溝または凹部に嵌着され、固定される。コイルばね62の先端部の把持部62cを手に持って、これを図18の紙面奥に押すと、コイルばね62がその内径を拡大させ開く方向に動き、回転軸63のロックは解除される。
上記のように、コイルばね62の内径は、回転軸63の外径より僅かに小さく形成され、回転軸63をコイルばね62内に挿通した場合、回転軸63はコイルばね42により締め付けられた状態となり、回転軸63の一方向(コイルばね62の先端部62a側から見た巻回方向、つまり図17の時計方向)の回転が完全にロックされる。一方、回転軸63の他方向(コイルばね62の先端部62aから見た反巻回方向つまり図17の反時計方向)の回転は、コイルばね62と回転軸63との間に摩擦抵抗が生じるものの、回転可能である。コイルばね62の内径と回転軸63の外径との差は、例えば、回転軸63の外径が10mmの場合、コイルばね62の内径は9.9mmに設定され、回転軸63の外径の約1/100程度に設定される。
回転軸63の左端部にはその軸と直角に、クランプアーム66の末端が連結され、クランプアーム66は通常時、略上方に向くように取り付けられる。クランプアーム66の先端には、ハンドクランプの前方、つまり把持部62cを押して回転軸63が回転可能な方向(コイルばね62のロックを解除する図17の反時計方向)に向けて、押圧部67がワークWを弾性力をもって押圧クランプするように取り付けられている。すなわち、クランプアーム66の上端部には、支持軸67bが水平に貫通して取り付けられ、その支持軸67bの先端に押圧部67が軸方向に移動可能に装着される。そして、押圧部67とクランプアーム66間に押圧付勢ばね(小コイルばね)67aが支持軸67bに外嵌され、クランプ時、押圧部67は押圧付勢ばね67aの付勢力によりクランプ方向、つまりクランプアーム66の回転方向に付勢されることとなる。
上記構成のハンドクランプ60は、図19に示すように、例えば板状のワークWをクランプする架台69の縁部に固定され、架台69上に載置されたワークWをクランプするために、使用される。このハンドクランプ60は、非クランプ時、図19のような状態にあり、架台69上に載置されたワークWをクランプする際には、ハンドル64を持って前方(図19の左側)に押すように操作し、回転軸63を同方向に回転させ、クランプアーム66を前方に倒すように回転させる。このときの回転軸63の回転方向は、ロック用のコイルばね62の先端部62aから見たばねの反巻回方向、つまりコイルばね62の締め付け力が僅かに緩む方向であるから、コイルばね62が回転軸63の外周部を締め付けている状態であっても、適度な摩擦抵抗をもって同方向に回転することができる。
そして、図19の仮想線で示すように、ハンドル64の回転終了付近で、クランプアーム66の先端の押圧部67がワークWに当接し、さらに、ハンドル64により回転軸63を回転させると、押圧部67とクランプアーム66間の押圧付勢ばね67aが圧縮され、ワークWがその押圧付勢ばね67aのばね力により押圧部67でクランプされた状態となる。このとき、ハンドル64から手を離して、その操作力を解除すると、押圧付勢ばね67aのばね力の反力としてクランプアーム66が図19の時計方向に回転力を受ける。しかし、回転軸63はコイルばね62の締め付けによって図19の時計方向への回転を阻止されるため、殆どバックラッシュのない状態で、回転軸63はロックされ、ハンドクランプ60はワークWをクランプした状態となる。
一方、クランプを解除する場合は、コイルばね62の先端部62aの把持部62cをクランプの前方(図19の左側)に押す。これにより、コイルばね62は、その内径を拡開する方向に動き、回転軸63を締め付けていた締め付け力を解除する。このため、回転軸63は両方向に回転可能な状態となり、ハンドル64を持ってクランプアーム66を立てる方向に回転軸63を回転させれば、最初の非クランプ状態にハンドクランプ60を戻すことができる。
このように、本発明のロック装置を使用したハンドクランプ60は、実質的に1本のコイルばね62のみで、クランプ軸(回転軸63)をロックできるため、部品点数が少なく、構成が非常に簡単となって、この種の簡易型のハンドクランプを、低コストで製造することが可能となる。また、ハンドル64を押すだけの簡単な操作で、クランプすることができ、さらに、コイルばね62の先端部62aの把持部62cを押すだけの簡単な操作で、クランプ解除を行なうことができる。
1-ケース
2-第1コイルばね
3-第2コイルばね
4-第1アクチュエータ
5-第2アクチュエータ
21、31-先端部
22,32-末端部
R−被ロックロッド
2-第1コイルばね
3-第2コイルばね
4-第1アクチュエータ
5-第2アクチュエータ
21、31-先端部
22,32-末端部
R−被ロックロッド
Claims (6)
- ケース内にコイルばねが、その一端部を該ケースに固定し、他端部をフリーの状態として配設され、該コイルばねの内側に被ロックロッドが、該コイルばねのばね力により締め付けられてロックされる状態で挿通され、該コイルばねの他端部を、該コイルばねを開く方向に押しまたは引いてロックを解除するロック解除用のアクチュエータが、該ケース内に配設されたことを特徴とするロック装置。
- ケース内に2個のコイルばねが、その巻き方向を相互に逆方向とし、各コイルばねの一端部をケースに固定し、それらの他端部をフリーの状態として配設され、該2個のコイルばねの内側に被ロックロッドが、該コイルばねのばね力により締め付けられてロックされる状態で挿通され、該各コイルばねには、各々のコイルばねの他端部を、該コイルばねを開く方向に押しまたは引いてロックを解除するロック解除用のアクチュエータが、各々該ケース内に配設されたことを特徴とするロック装置。
- ケース内に1個のコイルばねが、その両端部をケースに固定して配設され、該コイルばねの中間部が円周外にフリーの状態で突設形成され、該コイルばねの内側に被ロックロッドがアンロック状態で挿通され、該コイルばねの中間部を、該コイルばねの内径を縮小する方向に引いてロックするロック用のアクチュエータが、該ケース内に配設されたことを特徴とするロック装置。
- ケース内に2個のコイルばねが、その巻き方向を相互に逆方向とし、各コイルばねの一端部をケースに固定し、それらの他端部をフリーの状態として配設され、該2個のコイルばねの内側に被ロックロッドがアンロック状態で挿通され、該各コイルばねには、各々のコイルばねの他端部を、該コイルばねを開く方向に押しまたは引いてロックするロック用のアクチュエータが、各々該ケース内に配設されたことを特徴とするロック装置。
- 前記ケースが前記被ロックロッドとなるモータの回転部を覆うように取り付けられ、前記2個のコイルばねの内側に該モータの回転部が、該コイルばねのばね力により締め付けられてロックされる状態で挿通され、該ケースの上部に取り付けたアクチュエータケース内に、2台の流体圧シリンダが前記ロック解除用のアクチュエータとして配設され、該各流体圧シリンダのピストンロッドの先端で該各コイルばねの他端部を押してロックを解除することを特徴とする請求項2記載のロック装置。
- ケース内に1個のコイルばねが、その一端部をケースに固定し、その他端部をフリーの状態として配設され、該コイルばねの内側に被ロックロッドとして流体圧回転アクチュエータの回転軸が、該コイルばねのばね力により締め付けられてロックされる状態で挿通され、該コイルばねの他端部を、該コイルばねを開く方向に押してロックを解除する流体圧シリンダがロック解除用のアクチュエータとして該ケース内に配設され、該流体圧回転アクチュエータのケーシングに該ケースが固定されたことを特徴とする請求項1記載のロック装置。
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