JP2021076237A - Braking device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制動装置に関する。 The present invention relates to a braking device.
近年、人間と同じ空間で共存するヒューマンフレンドリーロボットの開発が行われている。ヒューマンフレンドリーロボットは、人間の近くで作業を行うため、人間に対する安全性の確保は極めて重要である。しかし、ロボットの制御用コンピュータが故障した場合、ロボットが意図せず動く危険性があるため、ロボットは人間にとって危険な存在となる。 In recent years, human-friendly robots that coexist in the same space as humans have been developed. Since human-friendly robots work near humans, ensuring safety for humans is extremely important. However, if the computer for controlling the robot breaks down, there is a risk that the robot will move unintentionally, which makes the robot dangerous to humans.
従来、特許文献1に記載の安全装置が開発されている。特許文献1に記載の安全装置は、ロボットの駆動軸に取り付けて使用するものである。この安全装置は、ロボットの駆動軸の速度が予め設定した角速度以上に至ると、機械的にそれを検知し、ロボットの電源を切るとともに駆動軸の回転を制限する。これにより、例えば安全装置をロボットアームに適用した場合、ロボットアームと人間との衝突リスクを低減できる。 Conventionally, the safety device described in Patent Document 1 has been developed. The safety device described in Patent Document 1 is used by being attached to a drive shaft of a robot. When the speed of the drive shaft of the robot reaches a preset angular velocity or higher, this safety device mechanically detects it, turns off the power of the robot, and limits the rotation of the drive shaft. Thereby, for example, when the safety device is applied to the robot arm, the risk of collision between the robot arm and a human can be reduced.
特許文献1に記載の安全装置(制動装置)は、ロボットアームだけにとどまらずに、回転機構を有する様々な装置に適用できる。例えば、特許文献1に記載の安全装置(制動装置)を車輪移動型ロボットや車椅子などの車輪移動機構に適用できる。その場合、何らかの理由(例えば、制御用コンピュータの故障やバッテリ切れ)によって速度超過になった車輪移動型ロボットや車椅子を緊急停止することができる。しかし、駆動軸の回転を瞬時に制限してしまうと、駆動軸の回転を制限したことに伴う衝撃が大きいという問題があった。 The safety device (braking device) described in Patent Document 1 can be applied not only to a robot arm but also to various devices having a rotation mechanism. For example, the safety device (braking device) described in Patent Document 1 can be applied to a wheel moving mechanism such as a wheel moving robot or a wheelchair. In that case, the wheel-moving robot or wheelchair that has exceeded the speed for some reason (for example, a failure of the control computer or a dead battery) can be stopped in an emergency. However, if the rotation of the drive shaft is restricted instantaneously, there is a problem that the impact due to the restriction of the rotation of the drive shaft is large.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであって、制動時の衝撃を小さくできる制動装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a braking device capable of reducing an impact during braking.
このような課題を解決するための本発明は、車輪を備える車輪移動機構に取り付ける制動装置であって、前記車輪の速度が所定値に達した場合に当該車輪もしくは車輪の回転軸の回転を停止させる回転規制装置と、前記車輪移動機構と前記回転規制装置との間に設置され、前記車輪もしくは車輪の回転軸を停止することによる衝撃を吸収する衝撃吸収機構と、を備えることを特徴とする制動装置である。 The present invention for solving such a problem is a braking device attached to a wheel moving mechanism provided with wheels, and stops the rotation of the wheels or the rotation shaft of the wheels when the speed of the wheels reaches a predetermined value. It is characterized by including a rotation regulating device for causing the wheel to be driven, and a shock absorbing mechanism which is installed between the wheel moving mechanism and the rotation regulating device and absorbs an impact caused by stopping the wheel or the rotation axis of the wheel. It is a braking device.
本発明に係る制動装置によれば、回転規制装置が回転を停止することに伴う衝撃の一部を衝撃吸収機構で吸収できる。そのため、制動時の衝撃を小さくできる。 According to the braking device according to the present invention, a part of the shock caused by the rotation regulating device stopping the rotation can be absorbed by the shock absorbing mechanism. Therefore, the impact during braking can be reduced.
本発明の制動装置においては、前記衝撃吸収機構は、前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設けられたばね部材を備えるのがよい。
また、本発明の制動装置においては、前記衝撃吸収機構は、前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設置されるトルクキーパを備えるのがよい。
また、本発明の制動装置においては、前記衝撃吸収機構は、前記車輪または前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間にローラを備えるのがよい。
In the braking device of the present invention, the shock absorbing mechanism preferably includes a spring member provided between the rotation shaft of the wheel and the rotation regulating device.
Further, in the braking device of the present invention, the shock absorbing mechanism may include a torque keeper installed between the rotation shaft of the wheel and the rotation regulating device.
Further, in the braking device of the present invention, the shock absorbing mechanism may include a roller between the wheel or the rotation shaft of the wheel and the rotation regulating device.
このような構成にすれば、機械要素のみで構成できるので、電力を必要としない。そのため、非常時に作動する緊急用の安全装置として利用できる。
また、部品数が少なく、比較的簡単な構成にすることが可能であり、コストの面で優れている。
また、コンピュータによる制御を必要とせずに独立して動作するので、取り付けが容易である。
With such a configuration, since it can be configured with only mechanical elements, no electric power is required. Therefore, it can be used as an emergency safety device that operates in an emergency.
In addition, the number of parts is small, it is possible to make a relatively simple configuration, and it is excellent in terms of cost.
In addition, since it operates independently without the need for computer control, it is easy to install.
本発明の制動装置においては、前記衝撃吸収機構は、前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設置されるトルクキーパと、ばね部材と、を備えるのがよい。
また、本発明の制動装置においては、前記衝撃吸収機構は、前記車輪または前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間にローラと、トルクキーパと、を備えるのがよい。
また、本発明の制動装置においては、前記衝撃吸収機構は、前記車輪または前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間にローラと、ばね部材と、を備えるのがよい。
また、本発明の制動装置においては、前記衝撃吸収機構は、前記車輪または前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間にローラと、トルクキーパと、ばね部材と、を備えるのがよい。
In the braking device of the present invention, the shock absorbing mechanism may include a torque keeper installed between the rotating shaft of the wheel and the rotation regulating device, and a spring member.
Further, in the braking device of the present invention, the shock absorbing mechanism may include a roller and a torque keeper between the wheel or the rotation shaft of the wheel and the rotation regulating device.
Further, in the braking device of the present invention, the shock absorbing mechanism may include a roller and a spring member between the wheel or the rotation shaft of the wheel and the rotation regulating device.
Further, in the braking device of the present invention, the shock absorbing mechanism may include a roller, a torque keeper, and a spring member between the wheel or the rotation shaft of the wheel and the rotation regulating device.
このような構成にすれば、機械要素のみで構成できるので、電力を必要としない。そのため、非常時に作動する緊急用の安全装置として利用できる。
また、複数の部品で衝撃を吸収できるので、比較的大きな衝撃に対応することが可能であり、様々な装置に搭載することができる。
また、コンピュータによる制御を必要とせずに独立して動作するので、取り付けが容易である。
With such a configuration, since it can be configured with only mechanical elements, no electric power is required. Therefore, it can be used as an emergency safety device that operates in an emergency.
Further, since the impact can be absorbed by a plurality of parts, it is possible to cope with a relatively large impact and it can be mounted on various devices.
In addition, since it operates independently without the need for computer control, it is easy to install.
本発明によれば、制動時の衝撃を小さくできる。 According to the present invention, the impact during braking can be reduced.
以下、本発明の実施するための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、参照する図面において、本発明を構成する部材の寸法は、説明を明確にするために誇張して表現されている場合がある。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
Each figure is only schematically shown to the extent that the present invention can be fully understood. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated examples. Further, in the drawings to be referred to, the dimensions of the members constituting the present invention may be exaggerated for the sake of clarity. In each figure, common components and similar components are designated by the same reference numerals, and duplicate description thereof will be omitted.
[実施形態の概要]
以降で説明する第1実施形態ないし第7実施形態(「各実施形態」と呼ぶ場合がある)に係る制動装置100(図1参照)は、移動手段に搭載され、予め設定した速度を超えた場合に移動手段を緊急停止(完全に停止しない場合も含む)するものである。制動装置100を搭載する移動手段は、用途や種類などを限定するものではなく、回転機構を有する様々な装置であってよい。図1に示すように、各実施形態では、移動手段として動力発生源を有する自律移動型のロボット1を想定して説明する。しかしながら、移動手段は、動力発生源を有する操縦型の移動装置(例えば、無線操縦する自動車や模型自動車)、動力発生源を有しない車椅子や荷車(リヤカー)などであってもよい。
[Outline of Embodiment]
The braking device 100 (see FIG. 1) according to the first to seventh embodiments (sometimes referred to as “each embodiment”) described below is mounted on the moving means and exceeds a preset speed. In some cases, the means of transportation is urgently stopped (including the case where it is not completely stopped). The moving means on which the
図1に示すロボット1は、本体部2と、本体部2の下部に設けられた車輪移動機構3と、車輪移動機構3に取り付けられた制動装置100とを主に備える。本体部2は、頭部2aおよび腕部2bを有している。車輪移動機構3は、駆動輪である車輪4と、従輪である補助輪5とを主に備える。図1では、一対の車輪4の片側のみを図示しているが、反対側にも同様に車輪4が取り付けられている。なお、補助輪5はロボット1の走行を安定させるものであり、車輪4のみでロボット1の走行が安定するのであれば補助輪5はなくてもよい。また、補助輪5があることで姿勢が安定する場合、車輪4は一つであってもよい。その場合、車輪4は、例えば左右方向に対して中央に設置される。
The robot 1 shown in FIG. 1 mainly includes a
次に、図1を参照して、制動装置100の概要について説明する。詳細は後述するが、制動装置100は、電力を必要とせずに機械的に作動する。つまり、制動装置100は、受動的な機械要素のみで構成されている。「受動的な」とは外力を受けて動作する意味である。また、制動装置100は、移動手段であるロボット1の制御用コンピュータによる指示によらずに、ロボット1の制御から独立して作動する。そのため、制動装置100は、ロボット1のバッテリの残量がなくなった場合や、ロボット1の制御用コンピュータが故障した場合のような非常時でも作動する。つまり、ここでの制動装置100は、非常時に作動する緊急用の安全装置としての役割をなすものである。
Next, the outline of the
例えば、図1に示すように、何らかの理由(例えば、制御用コンピュータの故障やバッテリ切れ)によって、坂道を走行中のロボット1がある時点(時刻t0)に制御不能となった場合を想定する。ロボット1は、時刻t0から下降を開始し(図1の符号αを付した矢印参照)、坂道を加速しながら下ることによって時間の経過とともに徐々に速度が増加する。そして、坂道を下降中のある時点(時刻t1)でロボット1の速度が予め設定した設定速度に到達する。制動装置100は、ロボット1の速度が設定速度を超過した時点(時刻t1)で作動し、時刻t1からロボット1の制動を開始する。これにより、ロボット1は時刻t1から減速を開始し(図1の符号βを付した矢印参照)、減速されながら最終的に(時刻t2)で停止する。その結果、例えばロボット1の前方にいる人間や物との衝突を回避できる。
For example, as shown in FIG. 1, it is assumed that the robot 1 traveling on a slope becomes uncontrollable at a certain point (time t 0 ) for some reason (for example, a failure of the control computer or a dead battery). .. The robot 1 starts descending at time t 0 (see the arrow with the symbol α in FIG. 1), and gradually increases in speed with the passage of time by descending while accelerating the slope. Then, at a certain point (time t 1 ) while descending the slope, the speed of the robot 1 reaches a preset speed. The
以降で説明する第1実施形態ないし第7実施形態に係る制動装置100は、車輪(車輪の回転軸でもよい)の回転を制限する回転規制装置101(例えば、図2参照)と、車輪(車輪の回転軸でもよい)の回転を制限したことに伴う衝撃を吸収する衝撃吸収機構102(例えば、図2参照)とを主に備える。各実施形態では、衝撃吸収機構102の構成が異なる(つまり、回転規制装置101は各実施形態で共通の構成である)。なお、各実施形態では、それぞれの実施形態に係る制動装置100や衝撃吸収機構102を区別するために、符号の最後に異なる大文字のアルファベット(A〜G)を付して説明する場合がある。
The
衝撃吸収機構102は、「(1)ばね部材」、「(2)トルクキーパ」若しくは「(3)ローラ」によって、またはこれらの組み合わせによって構成される。
弾性部材としてのばね部材は、変形に対して元の形状に戻る方向に弾性力を発生する部材である。
伝達トルク制限機構としてのトルクキーパは、入力側と出力側との間に上限となるトルク(設定トルク)を設定可能であり、入力側に設定トルク以上のトルクが与えられた場合に、設定トルクを超える分をスリップで逃がしつつ出力側に設定トルクを伝達する。トルクキーパは、入力側と出力側との間に設定トルクが常に発生しているので、回転トルク保持機構などとも呼ばれる。
回転部材としてのローラは、円筒状(円柱状であってもよい)を呈し、外周面を回転する相手側の構成要素に当接してトルクを伝達する。
The
The spring member as an elastic member is a member that generates an elastic force in a direction of returning to the original shape with respect to deformation.
The torque keeper as a transmission torque limiting mechanism can set the upper limit torque (set torque) between the input side and the output side, and when a torque equal to or higher than the set torque is applied to the input side, the set torque is set. The set torque is transmitted to the output side while letting the excess amount escape by slipping. The torque keeper is also called a rotational torque holding mechanism because a set torque is always generated between the input side and the output side.
The roller as a rotating member has a cylindrical shape (may be cylindrical), and abuts on a component on the other side that rotates on the outer peripheral surface to transmit torque.
各実施形態における衝撃吸収機構102の構成は概ね次の通りである。
第1実施形態(図2参照)は、衝撃吸収機構102Aが、(1)ばね部材を備える構成である。第2実施形態(図3A,図3B参照)は、衝撃吸収機構102Bが、(2)トルクキーパを備える構成である。第3実施形態(図4参照)は、衝撃吸収機構102Cが、(3)ローラを備える構成である。第4実施形態(図5A,図5B参照)は、衝撃吸収機構102Dが、(1)ばね部材と、(2)トルクキーパと、を備える構成である。第5実施形態(図6参照)は、衝撃吸収機構102Eが、(2)トルクキーパと、(3)ローラと、を備える構成である。第6実施形態(図7参照)は、衝撃吸収機構102Fが、(1)ばね部材と、(3)ローラと、を備える構成である。第7実施形態(図8参照)は、衝撃吸収機構102Gが、(1)ばね部材と、(2)トルクキーパと、(3)ローラと、を備える構成である。以下、第1実施形態〜第7実施形態について説明する。
The configuration of the
In the first embodiment (see FIG. 2), the
[第1実施形態]
≪第1実施形態に係る制動装置の構成≫
図2を参照して、第1実施形態に係る制動装置100Aの構成を説明する。以下の説明における「前後」、「上下」、「左右」は、図1の矢印に従う。当該方向は、説明の便宜上定めるものであり、本発明を限定するものではない。なお、他の実施形態についても当該方向は同様である。
[First Embodiment]
<< Configuration of the braking device according to the first embodiment >>
The configuration of the
図2に示すように、制動装置100Aは、車輪移動機構3に取り付けられる。車輪移動機構3は、車輪4と、車輪4を軸支するための図示しない支持手段とを有する。車輪4は、動力伝達手段としてのタイミングベルト7を介して動力発生源としてのモータ6に接続されている。タイミングベルト7は、モータ6の出力軸6aおよび車輪4の車軸(回転軸)4aを周回するように張架されており、モータ6が発生する力を車輪4に伝達する。なお、図2に示す車輪移動機構3を含む制動装置100Aの周辺構成はあくまで例示であり、制動装置100Aを取り付ける車輪移動機構3などは図示するものに限定されない。
As shown in FIG. 2, the
図2に示す制動装置100Aは、回転規制装置101と、衝撃吸収機構102Aとを主に備える。回転規制装置101は、主に、「角速度検知機能」および「回転規制機能」を有する。回転規制装置101は回転軸101bを有する。
角速度検知機能は、予め設定したレベル(以下、「検知速度レベル」と呼ぶ場合がある)以上の回転軸101bにおける角速度を検知する機能である。検知速度レベルは、調整可能である。
回転規制機能は、回転軸101bの回転を瞬時に制限する機構である。以下では、回転規制装置101によって回転軸101bの回転が制限されている状態を「規制状態」と呼び、回転軸101bの回転が制限されていない状態を「非規制状態」と呼ぶ。また、回転規制装置101による回転軸101bの回転の制限を「ロック」と表現する場合がある。
なお、回転規制装置101は、例えば、先行技術文献として挙げた「国際公開第2009/107672号」と同様の構成であってよい。また、回転規制装置101は、回転軸101bの回転を制限(ロック)するのに加えて、駆動軸の動力源の電源を切るようにしてもよい。
The
The angular velocity detection function is a function of detecting the angular velocity on the
The rotation regulation function is a mechanism that instantly limits the rotation of the
The
回転規制装置101は、主に、筐体101aと、筐体101aに対して回転可能な回転軸101bと、回転軸101bの角速度を検知する検知部101dと、回転軸101bの回転を停止させる規制部101cと、を備える。なお、回転規制装置101の構成は、ここで説明するものに限定されない。
筐体101aは、移動手段(図1ではロボット1)の中で不動な部分(例えば、フレーム)に固定される。回転軸101bは、衝撃吸収機構102Aを介して車軸4aに固定されるシャフトである。
The
The
検知部101dは、角速度が検知速度レベル以上の場合に規制部101cが有するプレートに噛み合う速度検知爪、速度検知爪を駆動させるロータリーダンパ、ロータリーダンパに対して回転軸101bの回転を伝達する複数のギアなどを有する機構として構成される。ロータリーダンパが発生するダンピングトルクによって、速度検知爪は、回転軸101bの角速度に応じた移動量となる。
The
規制部101cは、回転軸101bに固定されたラチェットホイール、ラチェットホイールに噛み合うラチェット爪、ベアリングを介して回転軸101bに取り付けられる複数のプレートなどを有する機構として構成される。速度検知爪によって特定のプレートの回転が止められると、他のプレートとの間に角度差が生じ、この角度差によってラチェット爪がラチェットホイールに噛み合う規制位置に移動する。そして、ラチェット爪が回転軸101bを停止させる。
The regulating
衝撃吸収機構102Aは、回転規制装置101によって車輪4(車軸4aであってもよい)の回転を制限したことによる衝撃を吸収する機構である。衝撃吸収機構102Aは、車輪移動機構3と回転規制装置101との間に設置される。衝撃吸収機構102Aは、車輪移動機構3の車軸4aと回転規制装置101の回転軸101bとを繋ぐ軸継手の役割を担う。衝撃吸収機構102Aは、シャフト11と、取付部材12と、ばね部材13とを備える。車軸4a、シャフト11、取付部材12、ばね部材13および回転軸101bは同一軸上に配置されている。
The
シャフト11は、衝撃吸収機構102Aを車輪移動機構3の車軸4aに固定する部材である。シャフト11は、円形断面の軸部11aと、軸部11aの端部に形成されるフランジ11bとを有する。軸部11aにはキー溝11cが形成されており、図示しないキーを用いて軸部11aは車軸4aに固定される。フランジ11bのばね部材13に臨む面側(ここでは左側)には、ばね部材13の一方の端部13aを固定する固定部11dが形成されている。ここでの固定部11dは、ばね部材13の端部13aが嵌合する穴部を有する。
The
取付部材12は、衝撃吸収機構102Aを回転規制装置101の回転軸101bに固定する部材である。取付部材12は、円板状を呈しており、図示しない締結手段(例えば、ボルト)を用いて回転規制装置101の回転軸101bに固定される。取付部材12のばね部材13に臨む面側(ここでは右側)には、ばね部材13の他方の端部13bを固定する固定部12aが形成されている。ここでの固定部12aは、ばね部材13の端部13bが嵌合する穴部を有する。
The mounting
なお、固定部11d,12aは、ばね部材13をシャフト11または取付部材12に固定できるものであればよく、その形状、位置、固定方法などは特に限定されない。固定部11d,12aは、例えば、ばね部材13の形状・寸法に対応させて設計される。
The fixing
ばね部材13は、シャフト11と取付部材12との間に介在して設けられている。ばね部材13は、シャフト11と取付部材12とを連結する役割、および車輪4を停止することによる衝撃を吸収する役割を担うものである。ここでのばね部材13は、トーションばねを想定しているが、他の種類のものであってもよい。ばね部材13の一方の端部13aは、固定部11dを用いてシャフト11に固定される。また、ばね部材13の他方の端部13bは、固定部12aを用いて取付部材12に固定される。
The
≪第1実施形態に係る制動装置の動作≫
図2を参照して、第1実施形態に係る制動装置100Aの動作を説明する。以下では、「移動手段が予め設定された速度の範囲内で移動している通常時における動作」と、「移動手段が予め設定された速度を超えた速度になった緊急時における動作」とに分けて説明する。なお、他の実施形態についても同様である。
<< Operation of the braking device according to the first embodiment >>
The operation of the
<通常時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度の範囲内で移動しているときには、車輪4の車軸4a、シャフト11、取付部材12、ばね部材13および回転規制装置101の回転軸101bが一体となって回転する(非規制状態)。
<Operation during normal operation>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) is moving within a preset speed range, the
<緊急時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた場合には、回転規制装置101の規制部101cによって回転軸101bの回転が瞬時に停止され、それに伴い、取付部材12も回転を止める(規制状態)。一方、ロボット1は移動しているので、車輪4は引き続き回転しようとする。そのため、ばね部材13が取付部材12の回転の停止によって変形を開始し、変形による弾性力に抗して車輪4は回転する。そして、車輪4は、ばね部材13が変形を許容する変形量の範囲内で徐々に速度を落としながら回転し、最終的に停止する。つまり、ロボット1の運動エネルギーの一部は、ばね部材13の弾性エネルギーに変換されるので、その分の衝撃が緩和される。
<Operation in an emergency>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) exceeds a preset speed, the rotation of the
以上のように、制動装置100Aは、移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた緊急時になった場合に、回転規制装置101の作動とともに車輪4の回転を瞬時にロックせずに、衝撃吸収機構102Aによって運動エネルギーの一部を他のエネルギー(ここでは、弾性エネルギー)に変換しつつ、最終的に車輪4を停止させる。そのため、制動時の衝撃を小さくできるので、移動手段を安定した状態で停止できる。
As described above, the
[第2実施形態]
≪第2実施形態に係る制動装置の構成≫
図3A,図3Bを参照して、第2実施形態に係る制動装置100Bの構成を説明する。制動装置100Bは、回転規制装置101と、衝撃吸収機構102Bとを主に備える。回転規制装置101は、第1実施形態と同様であるので説明を省略し、以下では構成の差異である衝撃吸収機構102Bについて説明する。
[Second Embodiment]
<< Configuration of the braking device according to the second embodiment >>
The configuration of the
衝撃吸収機構102Bは、回転規制装置101によって車輪4(車軸4aであってもよい)の回転を制限したことによる衝撃を吸収する機構である。衝撃吸収機構102Bは、車輪移動機構3と回転規制装置101との間に設置される。衝撃吸収機構102Bは、車輪移動機構3の車軸4aと回転規制装置101の回転軸101bとを繋ぐ軸継手の役割を担う。衝撃吸収機構102Bは、シャフト21と、トルクキーパ22と、ハウジング23とを備える。車軸4a、シャフト21、トルクキーパ22、ハウジング23および回転軸101bは同一軸上に配置されている。
The
シャフト21は、衝撃吸収機構102Bを車輪移動機構3の車軸4aに固定する部材である。シャフト21は、円形断面の軸部21aと、軸部21aの端部に形成されるフランジ21bとを有する。軸部21aは、第一軸部21cと、第一軸部21cよりも細くなっている第二軸部21dとを備える。第一軸部21cの外径はトルクキーパ22に形成されるボス穴22cの内径に対応しており、第二軸部21dの外径は車軸4aのボス穴4bの内径に対応している。軸部21aにはキー溝21eが形成されており、図示しないキーを用いて軸部21aは車軸4aおよびトルクキーパ22に固定される。
The
トルクキーパ22は、シャフト21とハウジング23との間に介在して設けられている。トルクキーパ22は、シャフト21とハウジング23とを連結する役割、および車輪4を停止することによる衝撃を吸収する役割を担うものである。図3A,図3Bに示すように、トルクキーパ22は、シャフト21の軸部21aに固定される入力側のハブ22aと、ハウジング23に固定される出力側のフランジ22bと、設定トルクを調節するための部材であるプレート22d、皿ばね22eおよび調節ナット22fとを有する。ハブ22aは、外径の異なる二つの円筒を軸方向に繋げた形状を呈している。フランジ22b、プレート22d、皿ばね22eおよび調節ナット22fは、円環状を呈しており、ハブ22aの小径側の円筒部分が挿通している(図3B参照)。調節ナット22fの内周面にはねじが形成されており、調節ナット22fを締め付けることによって皿ばね22eが撓み、皿ばね22eの弾性力によってプレート22dをフランジ22bに対して軸方向に押し当てる。これによって、フランジ22bがさらにハブ22aに押し当てられて、ハブ22aとフランジ22bとの間には設定トルクが発生する。設定トルクは、適宜変更可能である。なお、ここでは、ハブ22aを入力側に固定し、フランジ22bを出力側に固定しているが、ハブ22aを出力側に固定し、フランジ22bを入力側に固定してもよい。つまり、シャフト21側にフランジ22bを固定し、ハウジング23側にハブ22aを固定してもよい。
The
ハウジング23は、略短円筒状を呈する円筒部材24と、円板状を呈する取付部材25とを有する。
取付部材25は、衝撃吸収機構102Bを回転規制装置101の回転軸101bに固定する部材である。取付部材25は、図示しない締結手段(例えば、ボルト)を用いて回転規制装置101の回転軸101bに固定される。取付部材25は、円筒部材24に対応したサイズになっており、円筒部材24の一方側(ここでは、左側)を塞いだ状態で、図3Aでは図示しない締結手段(例えば、ボルト)を用いて円筒部材24に固定される。
円筒部材24は、トルクキーパ22の出力側であるフランジ22bを取付部材25に固定する部材である。円筒部材24は、トルクキーパ22(主にハブ22a)に対応した形状を呈している。円筒部材24は、ハブ22aの一部を内部に収容した状態で、図3Aでは図示しない締結手段(例えば、ボルト)を用いてフランジ22bに固定される(図3B参照)。円筒部材24の内径は、ハブ22aの外径よりも大きくなっている(つまり非接触である)。
The
The mounting
The
なお、ハウジング23は、トルクキーパ22のフランジ22bおよび回転規制装置101の回転軸101bに固定できるものであればよく、その形状、サイズなどは特に限定されない。ハウジング23は、例えばトルクキーパ22の形状・寸法に対応させて設計される。なお、円筒部材24と取付部材25とは、一体成形されることで一つの部品として構成されてもよい。
The
≪第2実施形態に係る制動装置の動作≫
<通常時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度の範囲内で移動しているときには、車輪4の車軸4a、シャフト21、トルクキーパ22、ハウジング23および回転規制装置101の回転軸101bが一体となって回転する(非規制状態)。なお、トルクキーパ22の設定トルクは、通常時の移動によって発生するトルクに対して大きく設定してある。そのため、入力側であるハブ22aと出力側であるフランジ22bとは、設定トルクによって一体となって回転しており、スリップしていない状態である。
<< Operation of the braking device according to the second embodiment >>
<Operation during normal operation>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) is moving within a preset speed range, the
<緊急時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた場合には、回転規制装置101の規制部101cによって回転軸101bの回転が瞬時に停止され、それに伴い、ハウジング23およびトルクキーパ22のフランジ22bも回転を止める(規制状態)。一方、ロボット1は移動しているので、車輪4は引き続き回転しようとする。ここで、トルクキーパ22の設定トルクは、回転軸101bの回転を停止する角速度(検知速度レベル)によって発生するトルクに対して小さく設定してある。そのため、トルクキーパ22のハブ22aとフランジ22bとがスリップを開始し、トルクキーパ22の設定トルクに抗して車輪4は回転する。そして、車輪4は、設定トルクによって徐々に速度を落としながら回転し、最終的に停止する。つまり、ロボット1の運動エネルギーの一部は、トルクキーパ22のハブ22aとフランジ22bとが摩擦することにより発生する熱エネルギーに変換されるので、その分の衝撃が緩和される。
<Operation in an emergency>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) exceeds a preset speed, the rotation of the
なお、トルクキーパ22の設定トルクは適宜設定することが可能であり、回転規制装置101によって回転軸101bの回転が瞬時に停止された場合であっても、制動装置100Bは、衝撃吸収機構102Bを駆動させずに移動手段を停止させることも可能である。つまり、制動時において許容できない衝撃(例えば、移動手段が不安定な状態になる衝撃や転倒するおそれがあるような衝撃)が発生しない場合には、衝撃吸収機構102Bを駆動させないように設定トルクを設定してもよい。例えば、移動手段が急な坂道を走行している場合や重い荷物を運んでいる場合を想定する。このような特殊な状況の場合、回転規制装置101によって回転を停止した際に発生するトルクは、平坦な場所を走行している場合や荷物を運んでいない場合のような通常な状況に比べて大きくなる。したがって、移動手段は、制動時に不安定になりやすく転倒する可能性も高まる。そのため、制動時に不安定にならない通常な状況においては衝撃吸収機構102Bを駆動させないが、制動時に不安定になる特殊な状況においては衝撃吸収機構102Bを駆動させるように設定トルクを設定してもよい。これにより、通常な状況では移動手段を即座に停止させ、特殊な状況では移動手段を転倒させることなく安全に停止させることができる。
The set torque of the
以上のように、制動装置100Bにおいても、第1実施形態と同様の効果を奏する。つまり、制動装置100Bは、移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた緊急時になった場合に、回転規制装置101の作動とともに車輪4の回転を瞬時にロックせずに、衝撃吸収機構102Bによって運動エネルギーの一部を他のエネルギー(ここでは、熱エネルギー)に変換しつつ、最終的に車輪4を停止させる。そのため、制動時の衝撃を小さくできるので、移動手段を安定した状態で停止できる。
As described above, the
[第3実施形態]
≪第3実施形態に係る制動装置の構成≫
図4を参照して、第3実施形態に係る制動装置100Cの構成を説明する。制動装置100Cは、回転規制装置101と、衝撃吸収機構102Cとを主に備える。回転規制装置101は、第1実施形態と同様であるので説明を省略し、以下では構成の差異である衝撃吸収機構102Cについて説明する。
[Third Embodiment]
<< Configuration of the braking device according to the third embodiment >>
The configuration of the
衝撃吸収機構102Cは、回転規制装置101によって車輪4(車軸4aであってもよい)の回転を制限したことによる衝撃を吸収する機構である。衝撃吸収機構102Cは、車輪移動機構3と回転規制装置101との間に設置される。衝撃吸収機構102Cは、車輪移動機構3の車軸4aと回転規制装置101の回転軸101bとを繋ぐ軸継手の役割を担う。衝撃吸収機構102Cは、ローラ31と、軸部材32と、取付部材33とを備える。ローラ31、軸部材32、取付部材33および回転軸101bは、車軸4aと平行な平行線上に配置されている。
The
ローラ31は、車輪4と取付部材33との間に介在して設けられている。ローラ31は、車輪4と取付部材33とを連結する役割、および車輪4を停止することによる衝撃を吸収する役割を担うものである。ローラ31は、ローラ31の軸と車輪4の軸とが平行の状態であって、ローラ31の外周面と車輪4の外周面とが当接して配置されている。
The
軸部材32は、円形断面の軸部32aと、軸部32aの端部に形成されるフランジ32bとを有する。軸部32aにはキー溝32cが形成されており、図示しないキーを用いて軸部32aはローラ31のボス穴31aに固定される。
The
取付部材33は、衝撃吸収機構102Cを回転規制装置101の回転軸101bに固定する部材である。取付部材33は、円板状を呈しており、図示しない締結手段(例えば、ボルト)を用いて回転規制装置101の回転軸101bに固定される。なお、取付部材33を介さずに、軸部材32を回転規制装置101の回転軸101bに固定してもよい。
The mounting
≪第3実施形態に係る制動装置の動作≫
<通常時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度の範囲内で移動しているときには、車輪4から受ける力によって、ローラ31、軸部材32、取付部材33および回転規制装置101の回転軸101bが一体となって回転する(非規制状態)。
<< Operation of the braking device according to the third embodiment >>
<Operation during normal operation>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) is moving within a preset speed range, the rotating shaft of the
<緊急時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた場合には、回転規制装置101の規制部101cによって回転軸101bの回転が瞬時に停止され、それに伴い、ローラ31も回転を止める(規制状態)。一方、ロボット1は移動しているので、車輪4は引き続き回転しようとする。ここで、車輪4とローラ31との摩擦力は、回転軸101bの回転を停止する角速度(検知速度レベル)によって発生するトルクに対して小さく設定してある。そのため、ローラ31の外周面の摩擦力に抗して車輪4は回転する。そして、車輪4は、ローラ31の外周面の摩擦力によって徐々に速度を落としながら回転し、最終的に停止する。つまり、ロボット1の運動エネルギーの一部は、車輪4とローラ31とが摩擦することにより発生する熱エネルギーに変換されるので、その分の衝撃が緩和される。
<Operation in an emergency>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) exceeds a preset speed, the rotation of the
以上のように、制動装置100Cにおいても、第1実施形態と同様の効果を奏する。つまり、制動装置100Cは、移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた緊急時になった場合に、回転規制装置101の作動とともに車輪4の回転を瞬時にロックせずに、衝撃吸収機構102Cによって運動エネルギーの一部を他のエネルギー(ここでは、熱エネルギー)に変換しつつ、最終的に車輪4を停止させる。そのため、制動時の衝撃を小さくできるので、移動手段を安定した状態で停止できる。
As described above, the
[第4実施形態]
≪第4実施形態に係る制動装置の構成≫
図5A,図5Bを参照して、第4実施形態に係る制動装置100Dの構成を説明する。制動装置100Dは、回転規制装置101と、衝撃吸収機構102Dとを主に備える。回転規制装置101は、第1実施形態と同様であるので説明を省略し、以下では構成の差異である衝撃吸収機構102Dについて説明する。
[Fourth Embodiment]
<< Configuration of the braking device according to the fourth embodiment >>
The configuration of the
衝撃吸収機構102Dは、図3Aに示す第2実施形態に係る衝撃吸収機構102Bに、ばね部材46をさらに加えた構成である。衝撃吸収機構102Dは、回転規制装置101によって車輪4(車軸4aであってもよい)の回転を制限したことによる衝撃を吸収する機構である。衝撃吸収機構102Dは、車輪移動機構3と回転規制装置101との間に設置される。衝撃吸収機構102Dは、車輪移動機構3の車軸4aと回転規制装置101の回転軸101bとを繋ぐ軸継手の役割を担う。
衝撃吸収機構102Dは、シャフト41と、トルクキーパ42と、ハウジング43と、ばね部材46とを備える。車軸4a、シャフト41、トルクキーパ42、ハウジング43、ばね部材46および回転軸101bは同一軸上に配置されている。
The
The
シャフト41は、衝撃吸収機構102Dを車輪移動機構3の車軸4aに固定する部材である。シャフト41は、第2実施形態のシャフト21(図3A参照)と比較して、フランジ41bのばね部材46に臨む面側(ここでは左側)に、ばね部材46の一方の端部46aを固定する固定部41cが形成されている。ここでの固定部41cは、ばね部材46の端部46aが嵌合する穴部を有する。
The
トルクキーパ42は、シャフト41とハウジング43との間に介在して設けられている。トルクキーパ42は、シャフト41とハウジング43とを連結する役割、および車輪4を停止することによる衝撃を吸収する役割を担うものである。トルクキーパ42の構成は、第2実施形態のトルクキーパ22(図3A参照)と同じ構成である。
The
ハウジング43は、略短円筒状を呈する円筒部材44と、円板状を呈する取付部材45とを有する。取付部材45の構成は、第2実施形態の取付部材25(図3A参照)と同じ構成である。円筒部材44は、第2実施形態の円筒部材24(図3A参照)と比較して、取付部材45に臨む面側(ここでは左側)に、ばね部材46の他方の端部46bを固定するばね固定用溝44aが形成されている。円筒部材44は、トルクキーパ42(主にハブ42a)に対応した形状を呈しており、ハブ42aの一部およびばね部材46を内部に収容した状態で、締結手段(例えば、ボルト)を用いてフランジ42bに固定される(図5B参照)。円筒部材44の内径は、ハブ42aの外径よりも大きくなっている(つまり非接触である)。
The
ばね部材46は、シャフト41とハウジング43との間に介在して設けられている。ばね部材46は、車輪4を停止することによる衝撃を吸収する役割を担うものである。ここでのばね部材46の構成は、第1実施形態のばね部材13(図2参照)と同じ構成であり、トーションばねである。なお、ばね部材46は、他の種類のものであってもよい。ばね部材46の一方の端部46aは、固定部41cを用いてシャフト41に固定される。また、ばね部材46の他方の端部46bは、ばね固定用溝44aを用いてハウジング43に固定される。
The
≪第4実施形態に係る制動装置の動作≫
<通常時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度の範囲内で移動しているときには、車輪4の車軸4a、シャフト41、トルクキーパ42、ハウジング43、ばね部材46および回転規制装置101の回転軸101bが一体となって回転する(非規制状態)。
<< Operation of the braking device according to the fourth embodiment >>
<Operation during normal operation>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) is moving within a preset speed range, the rotation of the
<緊急時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた場合には、回転規制装置101の規制部101cによって回転軸101bの回転が瞬時に停止され、それに伴い、ハウジング43およびトルクキーパ42のフランジ42bも回転を止める(規制状態)。一方、ロボット1は移動しているので、車輪4は引き続き回転しようとする。これにより、トルクキーパ42のハブ42aとフランジ42bとがスリップを開始し、また、ばね部材46が変形を開始する。車輪4は、トルクキーパ42の設定トルクおよびばね部材46の変形による弾性力によって徐々に速度を落としながら回転し、最終的に停止する。つまり、ロボット1の運動エネルギーの一部は、トルクキーパ42のハブ42aとフランジ42bとが摩擦することにより発生する熱エネルギー、およびばね部材46の弾性エネルギーに変換されるので、その分の衝撃が緩和される。なお、トルクキーパ42の設定トルクは、第2実施形態で説明したトルクキーパ22と同様であり、適宜設定することが可能である。
<Operation in an emergency>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) exceeds a preset speed, the rotation of the
以上のように、制動装置100Dにおいても、第1実施形態と同様の効果を奏する。つまり、制動装置100Dは、移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた緊急時になった場合に、回転規制装置101の作動とともに車輪4の回転を瞬時にロックせずに、衝撃吸収機構102Dによって運動エネルギーの一部を他のエネルギー(ここでは、熱エネルギーおよび弾性エネルギー)に変換しつつ、最終的に車輪4を停止させる。そのため、制動時の衝撃を小さくできるので、移動手段を安定した状態で停止できる。
As described above, the
[第5実施形態]
≪第5実施形態に係る制動装置の構成≫
図6を参照して、第5実施形態に係る制動装置100Eの構成を説明する。制動装置100Eは、回転規制装置101と、衝撃吸収機構102Eとを主に備える。回転規制装置101は、第1実施形態と同様であるので説明を省略し、以下では構成の差異である衝撃吸収機構102Eについて説明する。
[Fifth Embodiment]
<< Configuration of the braking device according to the fifth embodiment >>
The configuration of the
衝撃吸収機構102Eは、図3Aに示す第2実施形態に係る衝撃吸収機構102Bに、ローラ56をさらに加えた構成である。衝撃吸収機構102Eは、回転規制装置101によって車輪4(車軸4aであってもよい)の回転を制限したことによる衝撃を吸収する機構である。衝撃吸収機構102Eは、車輪移動機構3と回転規制装置101との間に設置される。衝撃吸収機構102Eは、車輪移動機構3の車軸4aと回転規制装置101の回転軸101bとを繋ぐ軸継手の役割を担う。
衝撃吸収機構102Eは、シャフト51と、トルクキーパ52と、ハウジング53と、ローラ56とを備える。シャフト51、トルクキーパ52、ハウジング53、ローラ56および回転軸101bは、車軸4aと平行な平行線上に配置されている。
The
The
トルクキーパ52およびハウジング53の構成は、第2実施形態のトルクキーパ22およびハウジング23(ともに図3A参照)と同じ構成である。
また、ローラ56の構成は、第3実施形態のローラ31(図4参照)と同じ構成である。ローラ56は、ローラ56の軸と車輪4の軸とが平行の状態であって、ローラ56の外周面と車輪4の外周面とが当接して配置されている。
The configuration of the
The structure of the
シャフト51は、円形断面の軸部51aと、軸部51aの端部に形成されるフランジ51bとを有する。軸部51aは、第一軸部51cと、第一軸部51cよりも細くなっている第二軸部51dとを備える。第一軸部51cの外径はトルクキーパ52に形成されるボス穴52cの内径に対応しており、第二軸部51dの外径はローラ56のボス穴56aの内径に対応している。軸部51aにはキー溝51e,51fが形成されており、図示しないキーを用いて軸部51aはローラ56およびトルクキーパ52に固定される。
The
≪第5実施形態に係る制動装置の動作≫
<通常時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度の範囲内で移動しているときには、車輪4から受ける力によって、ローラ56、シャフト51、トルクキーパ52、ハウジング53および回転規制装置101の回転軸101bが一体となって回転する(非規制状態)。
<< Operation of the braking device according to the fifth embodiment >>
<Operation during normal operation>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) is moving within a preset speed range, the force received from the
<緊急時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた場合には、回転規制装置101の規制部101cによって回転軸101bの回転が瞬時に停止され、それに伴い、ハウジング53およびトルクキーパ52のフランジ52bも回転を止める(規制状態)。一方、ロボット1は移動しているので、車輪4は引き続き回転しようとする。これにより、トルクキーパ52のハブ52aとフランジ52bとがスリップを開始し、それに合わせてローラ56も回転する。車輪4は、トルクキーパ52の設定トルクおよびローラ56の外周面の摩擦力によって徐々に速度を落としながら回転し、最終的に停止する。つまり、ロボット1の運動エネルギーの一部は、トルクキーパ52のハブ52aとフランジ52bとが摩擦することにより発生する熱エネルギー、および車輪4とローラ56とが摩擦することにより発生する熱エネルギーに変換されるので、その分の衝撃が緩和される。なお、トルクキーパ52の設定トルクは、第2実施形態で説明したトルクキーパ22と同様であり、適宜設定することが可能である。
<Operation in an emergency>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) exceeds a preset speed, the rotation of the
以上のように、制動装置100Eにおいても、第1実施形態と同様の効果を奏する。つまり、制動装置100Eは、移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた緊急時になった場合に、回転規制装置101の作動とともに車輪4の回転を瞬時にロックせずに、衝撃吸収機構102Eによって運動エネルギーの一部を他のエネルギー(ここでは、熱エネルギー)に変換しつつ、最終的に車輪4を停止させる。そのため、制動時の衝撃を小さくできるので、移動手段を安定した状態で停止できる。
As described above, the
[第6実施形態]
≪第6実施形態に係る制動装置の構成≫
図7を参照して、第6実施形態に係る制動装置100Fの構成を説明する。制動装置100Fは、回転規制装置101と、衝撃吸収機構102Fとを主に備える。回転規制装置101は、第1実施形態と同様であるので説明を省略し、以下では構成の差異である衝撃吸収機構102Fについて説明する。
[Sixth Embodiment]
<< Configuration of the braking device according to the sixth embodiment >>
The configuration of the
衝撃吸収機構102Fは、図2に示す第1実施形態に係る衝撃吸収機構102Aに、ローラ64をさらに加えた構成である。衝撃吸収機構102Fは、回転規制装置101によって車輪4(車軸4aであってもよい)の回転を制限したことによる衝撃を吸収する機構である。衝撃吸収機構102Fは、車輪移動機構3と回転規制装置101との間に設置される。衝撃吸収機構102Fは、車輪移動機構3の車軸4aと回転規制装置101の回転軸101bとを繋ぐ軸継手の役割を担う。
衝撃吸収機構102Fは、軸部材61と、取付部材62と、ばね部材63と、ローラ64とを備える。軸部材61、取付部材62、ばね部材63、ローラ64および回転軸101bは、車軸4aと平行な平行線上に配置されている。
The
The
軸部材61、取付部材62およびばね部材63の構成は、第1実施形態のシャフト11、取付部材12およびばね部材13(ともに図2参照)と同じ構成である。
また、ローラ64の構成は、第3実施形態のローラ31(図4参照)と同じ構成である。ローラ64は、ローラ64の軸と車輪4の軸とが平行の状態であって、ローラ64の外周面と車輪4の外周面とが当接して配置されている。軸部材61にはキー溝61cが形成されており、図示しないキーを用いて軸部材61はローラ64のボス穴64aに固定される。
The structure of the
The structure of the
≪第6実施形態に係る制動装置の動作≫
<通常時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度の範囲内で移動しているときには、車輪4から受ける力によって、ローラ64、軸部材61、取付部材62、ばね部材63および回転規制装置101の回転軸101bが一体となって回転する(非規制状態)。
<< Operation of the braking device according to the sixth embodiment >>
<Operation during normal operation>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) is moving within a preset speed range, the
<緊急時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた場合には、回転規制装置101の規制部101cによって回転軸101bの回転が瞬時に停止され、それに伴い、取付部材62も回転を止める(規制状態)。一方、ロボット1は移動しているので、車輪4は引き続き回転しようとする。そのため、ばね部材63が取付部材62の回転の停止によって変形を開始し、それに合わせてローラ64も回転する。車輪4は、ばね部材63の変形による弾性力およびローラ64の外周面の摩擦力によって徐々に速度を落としながら回転し、最終的に停止する。つまり、ロボット1の運動エネルギーの一部は、車輪4とローラ64とが摩擦することにより発生する熱エネルギー、およびばね部材63の弾性エネルギーに変換されるので、その分の衝撃が緩和される。
<Operation in an emergency>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) exceeds a preset speed, the rotation of the
以上のように、制動装置100Fにおいても、第1実施形態と同様の効果を奏する。つまり、制動装置100Fは、移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた緊急時になった場合に、回転規制装置101の作動とともに車輪4の回転を瞬時にロックせずに、衝撃吸収機構102Fによって運動エネルギーの一部を他のエネルギー(ここでは、熱エネルギーおよび弾性エネルギー)に変換しつつ、最終的に車輪4を停止させる。そのため、制動時の衝撃を小さくできるので、移動手段を安定した状態で停止できる。
As described above, the
[第7実施形態]
≪第7実施形態に係る制動装置の構成≫
図8を参照して、第7実施形態に係る制動装置100Gの構成を説明する。制動装置100Gは、回転規制装置101と、衝撃吸収機構102Gとを主に備える。回転規制装置101は、第1実施形態と同様であるので説明を省略し、以下では構成の差異である衝撃吸収機構102Gについて説明する。
[7th Embodiment]
<< Configuration of the braking device according to the 7th embodiment >>
The configuration of the
衝撃吸収機構102Gは、図5Aに示す第4実施形態に係る衝撃吸収機構102Dに、ローラ77をさらに加えた構成である。衝撃吸収機構102Gは、回転規制装置101によって車輪4(車軸4aであってもよい)の回転を制限したことによる衝撃を吸収する機構である。衝撃吸収機構102Gは、車輪移動機構3と回転規制装置101との間に設置される。衝撃吸収機構102Gは、車輪移動機構3の車軸4aと回転規制装置101の回転軸101bとを繋ぐ軸継手の役割を担う。
衝撃吸収機構102Gは、軸部材71と、トルクキーパ72と、ハウジング73と、ばね部材76と、ローラ77とを備える。軸部材71、トルクキーパ72、ハウジング73、ばね部材76、ローラ77および回転軸101bは、車軸4aと平行な平行線上に配置されている。
The
The
軸部材71、トルクキーパ72、ハウジング73およびばね部材76の構成は、第4実施形態のシャフト41、トルクキーパ42、ハウジング43およびばね部材46(ともに図5A参照)と同じ構成である。
また、ローラ77の構成は、第3実施形態のローラ31(図4参照)と同じ構成である。ローラ77は、ローラ77の軸と車輪4の軸とが平行の状態であって、ローラ77の外周面と車輪4の外周面とが当接して配置されている。軸部材71にはキー溝71e,71fが形成されており、図示しないキーを用いて軸部材71はローラ77およびトルクキーパ72に固定される。
The configuration of the
The structure of the
≪第7実施形態に係る制動装置の動作≫
<通常時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度の範囲内で移動しているときには、車輪4から受ける力によって、ローラ77、軸部材71、トルクキーパ72、ハウジング73、ばね部材76および回転規制装置101の回転軸101bが一体となって回転する(非規制状態)。
<< Operation of the braking device according to the seventh embodiment >>
<Operation during normal operation>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) is moving within a preset speed range, the force received from the
<緊急時における動作>
移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた場合には、回転規制装置101の規制部101cによって回転軸101bの回転が瞬時に停止され、それに伴い、ハウジング73およびトルクキーパ72のフランジ72bも回転を止める(規制状態)。一方、ロボット1は移動しているので、車輪4は引き続き回転しようとする。これにより、トルクキーパ72のハブ72aとフランジ72bとがスリップを開始し、また、ばね部材76が変形を開始し、また、それに合わせてローラ77が回転する。車輪4は、トルクキーパ72の設定トルク、ばね部材76の変形による弾性力、およびローラ77の外周面の摩擦力によって徐々に速度を落としながら回転し、最終的に停止する。つまり、ロボット1の運動エネルギーの一部は、トルクキーパ72のハブ72aとフランジ72bとが摩擦することにより発生する熱エネルギー、車輪4とローラ77とが摩擦することにより発生する熱エネルギー、およびばね部材76の弾性エネルギーに変換されるので、その分の衝撃が緩和される。
<Operation in an emergency>
When the moving means (robot 1 in FIG. 1) exceeds a preset speed, the rotation of the
以上のように、制動装置100Gにおいても、第1実施形態と同様の効果を奏する。つまり、制動装置100Gは、移動手段(図1ではロボット1)が予め設定された速度を超えた緊急時になった場合に、回転規制装置101の作動とともに車輪4の回転を瞬時にロックせずに、衝撃吸収機構102Gによって運動エネルギーの一部を他のエネルギー(ここでは、熱エネルギーおよび弾性エネルギー)に変換しつつ、最終的に車輪4を停止させる。そのため、制動時の衝撃を小さくできるので、移動手段を安定した状態で停止できる。なお、トルクキーパ72の設定トルクは、第2実施形態で説明したトルクキーパ22と同様であり、適宜設定することが可能である。
As described above, the
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。実施形態の変形例は、例えば以下に示すものである。
[Modification example]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to this, and can be carried out within a range that does not change the gist of the claims. Modifications of the embodiment are shown below, for example.
図4に示す第3実施形態に係る制動装置100Cでは、ローラ31の軸と車輪4の軸とが平行の状態であって、ローラ31の外周面と車輪4の外周面とが当接して配置されていた。しかしながら、ローラ31の配置方法は、実施形態で説明したものに限定されず、車輪4のトルクがローラ31に伝達するもので他の配置方法であってもよい。例えば、ローラ31の軸と車輪4の軸とが直行するようにしてローラ31の外周面と車輪4の側面とを当接して配置してもよい。また、ローラ31の外周面を車輪4の車軸4aに当接して配置してもよい。図6に示す第5実施形態に係る制動装置100E、図7に示す第6実施形態に係る制動装置100F、および図8に示す第7実施形態に係る制動装置100Gについても同様である。
In the
また、図3Aに示す第2実施形態に係る制動装置100Bでは、シャフト21を用いてトルクキーパ22の入力側に車輪4の車軸4aを固定していた。しかしながら、トルクキーパ22を車軸4aに固定する方法はこれに限定されず、他の方法でトルクキーパ22を車軸4aに固定することもできる。トルクキーパ22の入力側を車軸4aに直接固定してもよい。同様に、ハウジング23を用いてトルクキーパ22の出力側に回転規制装置101の回転軸101bを固定していた。しかしながら、トルクキーパ22を回転軸101bに固定する方法はこれに限定されず、他の方法でトルクキーパ22を回転軸101bに固定することもできる。トルクキーパ22の出力側を回転軸101bに直接固定してもよい。図5Aに示す第4実施形態に係る制動装置100D、図6に示す第5実施形態に係る制動装置100E、および図8に示す第7実施形態に係る制動装置100Gについても同様である。
Further, in the
また、図2に示す第1実施形態に係る制動装置100Aでは、ばね部材13としてトーションばねを想定していた。しかしながら、ばね部材13の種類はここで説明したものに限定されず、他の種類のばね(例えば、板バネなど)を用いることもできる。また、ばね以外の弾性体(例えば、ゴムなど)を用いることもできる。図5Aに示す第4実施形態に係る制動装置100D、図7に示す第6実施形態に係る制動装置100F、および図8に示す第7実施形態に係る制動装置100Gについても同様である。
Further, in the
また、各実施形態(図2ないし図8参照)では、一つの車輪4に対して一つの制動装置100を取り付けていた。しかしながら、一つの車輪4に対して複数の制動装置100を取り付けることもできる。また、回転規制装置101が車輪4の何れか一方の方向の回転の速度超過の検知および回転規制を行う構成であった場合、一つの車輪4に対して二つの制動装置100を取り付け、一つ目の制動装置100が車輪4の一方の方向(例えば、前進方向)の制動を担当し、二つ目の制動装置100が車輪4の他方の方向(例えば、後進方向)の制動を担当してもよい。
Further, in each embodiment (see FIGS. 2 to 8), one
また、各実施形態(図2ないし図8参照)で説明した制動装置100は、車輪移動機構3に取り外し可能に装着されるものであってもよい。制動装置100は、コンピュータによる制御を必要とせずに独立して動作するので、取り付けが容易である。
Further, the
第4実施形態ないし第7実施形態に係る衝撃吸収機構102D〜102G(図5Aないし図8参照)は、ばね部材、トルクキーパ、ローラの組み合わせによって構成されていた。ここで、ばね部材、トルクキーパ、ローラを配置する順番は、図5A〜図8で図示したものに限定されず、順番を変更してもよい。
The
また、各実施形態(図2ないし図8参照)で説明した衝撃吸収機構102は、衝撃吸収機構102を構成する各部材が同軸上に配置されていた。しかしながら、衝撃吸収機構102を構成する各部材は、必ずしも同軸上に配置しなくてもよく、例えばスペースの都合に応じて中間軸、ギア等を使用して配置してもよい。同様に、衝撃吸収機構102は、車輪移動機構3が有する車輪4の車軸4aだけでなく、車軸4aと連動する軸(例えば、中間軸)に接続してもよい。
Further, in the
1 ロボット(移動手段)
3 車輪移動機構
4 車輪
4a 車軸(回転軸)
100,100A〜100G 制動装置
101 回転規制装置
102,102A〜102G 衝撃吸収機構
1 Robot (means of transportation)
3
100,100
Claims (8)
前記車輪の速度が所定値に達した場合に当該車輪もしくは車輪の回転軸の回転を停止させる回転規制装置と、
前記車輪移動機構と前記回転規制装置との間に設置され、前記車輪もしくは車輪の回転軸を停止することによる衝撃を吸収する衝撃吸収機構と、を備える、
ことを特徴とする制動装置。 A braking device attached to a wheel moving mechanism equipped with wheels.
A rotation control device that stops the rotation of the wheel or the rotation shaft of the wheel when the speed of the wheel reaches a predetermined value.
A shock absorbing mechanism, which is installed between the wheel moving mechanism and the rotation regulating device and absorbs the shock caused by stopping the wheel or the rotation axis of the wheel, is provided.
A braking device characterized by that.
前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設けられたばね部材を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の制動装置。 The shock absorbing mechanism
A spring member provided between the rotation shaft of the wheel and the rotation regulation device is provided.
The braking device according to claim 1.
前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設置されるトルクキーパを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の制動装置。 The shock absorbing mechanism
A torque keeper installed between the rotation shaft of the wheel and the rotation regulation device is provided.
The braking device according to claim 1.
前記車輪または前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設置されるローラを備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の制動装置。 The shock absorbing mechanism
A roller installed between the wheel or the rotation axis of the wheel and the rotation regulation device is provided.
The braking device according to claim 1.
前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設置されるトルクキーパと、ばね部材と、を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の制動装置。 The shock absorbing mechanism
A torque keeper installed between the rotation shaft of the wheel and the rotation regulation device, and a spring member are provided.
The braking device according to claim 1.
前記車輪または前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設置されるローラと、トルクキーパと、を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の制動装置。 The shock absorbing mechanism
A roller installed between the wheel or the rotation axis of the wheel and the rotation regulation device, and a torque keeper.
The braking device according to claim 1.
前記車輪または前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設置されるローラと、ばね部材と、を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の制動装置。 The shock absorbing mechanism
A roller installed between the wheel or the rotation shaft of the wheel and the rotation regulation device, and a spring member.
The braking device according to claim 1.
前記車輪または前記車輪の回転軸と前記回転規制装置との間に設置されるローラと、トルクキーパと、ばね部材と、を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の制動装置。 The shock absorbing mechanism
A roller installed between the wheel or the rotation shaft of the wheel and the rotation regulation device, a torque keeper, and a spring member are provided.
The braking device according to claim 1.
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