JP2005344801A

JP2005344801A - 制動装置

Info

Publication number: JP2005344801A
Application number: JP2004164247A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Kawai; 知彦河合; Hiroshi Minami; 弘志見波
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2005-12-15
Also published as: CN1704618A; US20050269868A1; EP1602843A2; CN100386535C

Abstract

【課題】流体軸受を用いた回転軸や直動スライド等の移動部材において、低コストで、スペースが少なくてすむ制動装置を提供する。
【解決手段】流体軸受により支持される回転軸（移動部材）１を、軸受部材２で流体軸受する。回転軸１に設けられたディスク１ａの周端部を囲むようにして、上下のスラスト軸受面と周面のラジアル軸受面を形成する。各軸受面には流体通路３ａ〜３ｃよりノズル部４を介して加圧された流体を供給し、流体軸受面を形成する。回転軸１を回転させるときには、全ての通路３ａ〜３ｂに加圧流体を供給し、図１（ａ）のように回転軸１、ディスク１ａと軸受部材２を非接触状態とする。制動するときは、図１（ｂ）に示すように、通路３ｂへの流体の供給を遮断する。通路３ａ側の軸受面の圧力により回転軸１は下降し、制動部材１ｂが静止部５と接触して制動される。特別なブレーキ装置を必要としない。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体軸受で軸受されている移動部材の制動装置に関する。

回転軸、回転テーブル、直動スライド等の回転体や直動体に動作を停止させるためには、通常ブレーキ装置が用いられる。このブレーキ装置は回転体や直動体と一体となった回転、移動するブレーキドラムやブレーキディスク等の部材にブレーキシューやブレーキバンド、ブレーキパッドを押し付けることによって回転体や直動体の移動動作を停止させている。この回転体や直動体の軸受に、圧力をかけた流体によって非接触で可動部を支持する流体軸受を用いたものにおいても、これらの回転体や直動体を制動するために上述したブレーキ装置を設けている。

回転軸や直動スライドの移動部材に対してブレーキ装置を設けることは、その分コスト面、スペース効率の面で不利である。
そこで、本発明の目的は、流体軸受を用いた回転軸や直動スライドにおいて、低コストで、スペースが少なくてすむ制動装置を提供することにある。

本願請求項１にかかわる発明は、流体軸受により支持される回転軸において、流体軸受の対向するスラスト軸受面に供給される流体のうち、片面に供給する流体を遮断し、流体を遮断していないスラスト軸受面の流体の圧力によって、流体が遮断されたスラスト軸受面に向かって回転軸が押し付けられて回転軸に設けられた制動面を静止部に接触させて、回転軸を制動するようにしたものである。
又、請求項２にかかわる発明は、流体軸受により支持される直動スライドにおいて、流体軸受の対向する軸受面に供給される流体のうち、片面に供給する流体を遮断し、流体を遮断していない軸受面の流体の圧力によって、流体が遮断された軸受面に向かって直動スライドが押し付けられて直動スライド部に設けられた制動面を静止部に接触させ、直動スライドを制動するようにしたものである。そして、請求項３にかかわる発明は、前記静止部は流体を遮断した軸受面で構成するようにしたものである。

特別なブレーキ装置を必要とせず、選択した軸受面への加圧された流体の供給を遮断するだけでよいものであり、簡単、低コストで制動装置を構成することができる。

以下、本発明の実施形態について図面と共に説明する。
図１は、本発明を流体軸受で軸受された回転軸に適用した第１の実施形態の制動装置の概要図である。この第１の実施形態では、制動装置として流体軸受の下部に静止部５、及び制動部材１ｂを設けた点が、従来の流体軸受回転軸の回転軸と相違するものである。図１（ａ）はブレーキ装置による制動をかけていない状態を表し、図１（ｂ）は制動をかけている状態を表している。

回転軸１にはフランジ状のディスク１ａが一体的に形成されている。該ディスク１ａの外周面及び上下の端面を囲むように軸受部材２が取り付けられている。該軸受部材２には、圧力のかかった空気等の流体を通す通路３ａ〜３ｃが設けられている。通路３ｃは、ディスク１ａの周面に対してノズル部４より流体を噴射させて、この部位でラジアル軸受を構成している。すなわち、ディスク１ａの周面と対向する軸受部材２の面が流体軸受のラジアル軸受面を構成している。また、通路３ａからは、その先端部に設けられたノズル部４よりディスク１ａの上側端面に、通路３ｂからは、その先端部に設けられたノズル部４よりディスク１ａの下側端面には流体がそれぞれ噴射され、この各部位でスラスト軸受部を構成する。すなわち、ディスク１ａの端面に対向する軸受部材２の面がスラスト軸受面を構成している。

通常、図１（ａ）に示すように、各通路３ａ〜３ｃには圧力をかけられた空気等の流体が供給され、各通路３ａ〜３ｃの先端に設けられたノズル部４からこの流体が噴射され、軸受部材２とディスク１ａとの間隙に圧力のかかった流体を満たし、回転軸１、ディスク１ａと軸受部材２とを非接触状態に保持して流体軸受を構成する。

一方、回転している回転軸１にブレーキをかけて制動するときには、ディスク１ａの下面側であるスラスト軸受面に設けられた通路３ｂへの流体の供給を遮断する。このときの状態を図１（ｂ）に示す。ディスク１ａの下面側のスラスト軸受面への流体の供給が遮断されることにより、回転軸１及びディスク１ａは、ディスク１ａの上面側のスラスト軸受面側に供給されている圧力がかかった流体により（さらには自重により）、下方に押し付けられて、回転軸１に設けられた制動面が静止部５と接触し制動させられることになる。

以上のように、この第１の実施形態では、回転軸１の制動部材１ｂに対向する静止部５を設け、又、通路３ｂへの流体供給を遮断する弁（図示せず）を設けるだけで制動装置が構成されるものであり、簡単で低コストにかつコンパクトでスペースを格別必要としない制動装置が得られるものである。

なお、上述した第１の実施形態では、この回転軸１の回転を制動させるときに、通路３ｂからの流体の供給を停止し、ディスク１ａの下面側のスラスト軸受面での流体の供給を停止する例を述べたが、逆に、通路３ａからの流体の供給を遮断し、ディスク１ａの上面側のスラスト軸受面での流体の供給を停止し、通路３ｂからの供給される流体の圧力によって回転軸１及びディスク１ａを上方に押圧移動させて、上方に設けた静止部５と回転軸１の設けた制動部材１ｂを接触させて制動をかけるようにしてもよいものである。

又、通路３ｂへの流体供給の遮断、又は通路３ａへの流体供給の遮断により、回転軸１が下方、上方に上述したように移動することになるので、回転軸１が上方に移動したとき接触する静止部５、下方に移動したとき接触する静止部５を設け、各静止部５に対向する制動部材１ｂを回転軸１に設けておき、必要に応じて、通路３ｂ又は通路３ａへの流体供給を遮断して、回転軸１を下方又は上方に移動させて制動をかけるようにしてもよいものである。

又、図１に示した例では、回転軸１の軸方向を垂直方向としたが、水平方向でも又他の方向でもよいものであり、ディスク１ａに対して形成されるスラスト軸受面の、対向する一方の面における流体の供給を遮断し、他方の面に供給される流体の圧力で回転軸１及びディスク１ａを押圧移動させて静止部５と回転軸１に設けられた制動部材１ｂとを接触させて制動させるようにすればよいものである。

図２は本発明の第２の実施形態の概要図である。この第２の実施形態は、直動スライド機構に本発明を適用したものである。
該直動スライド機構のベース１２の両側には、直動スライド部１１が直動する方向に矩形の凹部溝１２ａが設けられている。図２の例では紙面垂直方向に、一対の凹部溝１２ａが設けられている。又、直動スライド部１１には、各凹部溝１２ａに挿入される凸部１１ａが設けられている。そして、凹部溝１２ａの上下の内面は凸部１１ａの上下の外面が対向し、凹部溝１２ａの垂直壁面は凸部１１ａの先端垂直面が対向し、それぞれ軸受面を形成している。

又、この第２の実施形態では直動スライド部の凸部１１ａの上下面及び先端垂直面には圧力がかけられた流体が供給される通路１３ａ〜１３ｃが形成され、該通路１３ａ〜１３ｃには、流体軸受面に流体を噴射するノズル部１４が形成されている。図２で示す例では、通路１３ａに供給される流体は、ノズル部１４を介してベース１２の凹部溝１２ａの上側内面に向けて噴射される。又、通路１３ｂに供給される流体は、ノズル部１４を介して凹部溝１２ａの下側内面に向けて噴射される。さらに、通路１３ｃに供給される流体は、ノズル部１４を介して凹部溝１２ａの垂直面に向けて噴射される。

その結果、図２（ａ）に示すように、各流体通路１３ａ〜１３ｃに圧力がかけられた流体が供給され、各ノズル部１４より該流体が噴射され、ベース１２の凹部溝１２ａと直動スライド部１１の凸部１１ａとの間のギャップに圧力流体が満たされて直動スライド部１１はベース１２と非接触状態に保持される流体軸受が形成される。

又、直動スライド部１１の下部には、制動部材１１ｂが設けられ、該制動部材１１ｂに対向する位置に静止部１５がベース１２に固定されている。

そこで、各流体通路１３ａ〜１３ｃに圧力がかけられた流体を供給し、直動スライド部１１をベース１２に対して図２（ａ）に示すように、非接触状態とし、直動スライド部１１を紙面垂直方向に駆動すれば、該直動スライド部１１は、ベース１２の凹部溝１２ａで流体軸受されると共に、該凹部溝１２ａで該直動スライド部１１の凸部１１ａがガイドされて紙面垂直方向に移動する。

そして、該移動している直動スライド部１１にブレーキをかけて停止させるには、通路１３ｂへの流体の供給を遮断し、少なくとも、通路１３ａへの流体の供給は継続させる。すなわち、ベース１２の凹部溝１２ａにおける下側内面の流体軸受面への流体の供給を遮断し、ベース１２の凹部溝１２ａにおける上側流体軸受面への流体の供給は継続する。その結果、直動スライド部１１は、その凸部１１ａ上側面に作用する圧力流体により下方に押圧されると共に、自重により下降し、図２（ｂ）に示すように、直動スライド部１１の下面に設けられた制動部材１１ｂとベース１２に固定されている静止部１５とか接触し、直動スライド部１１は制動されてその移動が停止することになる。

なお、この第２の実施形態においても、制動部材１１ｂを直動スライド部１１の上面等に設け該制動部材１１ｂに対向して、静止部１５を設けておき、制動するときには、通路１３ｂへの流体の供給は継続させると共に、通路１３ａへの流体の供給を遮断することにより、ベース１２の凹部溝１２ａの上側内面の流体軸受面の流体の供給を遮断し、直動スライド部１１をその凸部１１ａの下側面に作用する圧力流体により上方に押圧し、直動スライド部１１の上面等に設けられた制動部材１１ｂと静止部１５とを接触させて直動スライド部１１に制動をかけて、その移動を停止させるようにしてもよいものである。

又、静止部１５を直動スライド部１１の側方に設け、該静止部１５と対向して直動スライド部１１に設けられる制動部材１１ｂを直動スライド部１１の側部に設けて、左右の凹部溝１２ａの垂直面部に流体を供給する通路１３ｃの、図２における左右いずれか一方への流体供給を遮断して、供給される側の流体の圧力によって、直動スライド部１１を押圧して、静止部１５に制動部材１１ｂを押圧して直動スライド部１１の移動を制動するようにしてもよいものである。

そして、この第２の実施形態において、上述したように、直動スライド部１１を流体軸受部に流体を供給する通路１３ａ〜１３ｃを選択的に遮断によって、直動スライド部１１を上方向、下方向、左方向、右方向と移動させて、制動がかけられるものである。よって、静止部１５を上下又は／及び左右に設け、かつこの静止部１５と対向させて制動部材１ｂを直動スライド部１１に設けることにより、必要に応じて、軸受面に流体を供給する通路１３ａ〜１３ｃを選択して遮断することにより、直動スライド部１１を上方向、下方向、左方向、右方向のいずれかに移動させて制動をかけることができるものである。

さらに上述した第２の実施形態では、流体軸受を形成するための流体を流体軸受面に供給する通路１３ａ〜１３ｃ及びノズル部４を直動スライド部１１側に設けたが、ベース１２側に設けてもよいものである。

図３は、本発明の第３の実施形態の概要図である。この第３の実施形態は、流体軸受により支持された回転軸１に対する制動装置の実施形態であり、静止部５、該静止部５に対向する制動部材１ｂが特別に設けられておらず、軸受面を制動面としている点で、第１の実施形態と相違するものである。他は第１の実施形態と同一であり、共通部分は同一符号を付している。

この第３の実施形態は、図３（ａ）に示すように、各通路３ａ〜３ｃに圧力がかけられた流体を供給し、回転軸１及びディスク１ａと軸受部材２を非接触状態で支持し、流体軸受を構成する。そして、ディスク１ａの一方の端面側における流体の供給を遮断し、他方の端面側の流体圧力によって、図３（ｂ）に示すようにディスク１ａ及び回転軸１を押圧し、流体が供給されないスラスト軸受面にディスク１ａの端面を押圧させることによって、回転する回転軸１を制動し停止させるものである。この図３に示す例では、通路３ｂへの流体の供給を遮断し、通路３ａから供給される流体の圧力でディスク１ａを図面中下方に押圧することによって、ディスク１ａの下側面を軸受部材２の凹部溝１２ａ下側のスラスト軸受面に押し付けて回転軸１を制動する例を示している。

この第３の実施形態においても、通路３ａへの流体の供給を遮断して、通路３ｂに供給される流体の圧力によりディスク１ａ、回転軸１を図３中上方に押圧して、軸受部材２の凹部上側のスラスト軸受面にディスク１ａの上面を押し付けて回転軸１を制動するようにしてもよいものである。

なお、この第３の実施形態においても、対向する２つのスラスト軸受面を選択的に制動面とすることができる。例えば、２つのスラスト軸受面を交互に制動面とすることができる。

図４は、本発明の第４の実施形態の概要図である。この第４の実施形態は、流体軸受で支持された直動スライド部１１の制動装置の例であり、図２に示した第２の実施形態から静止部１５、該静止部１５に対向する制動部材１１ｂを取り除き、軸受面を制動面としたものである。他は第２の実施形態と同一であり、共通部分は同一符号を付している。

第２の実施形態と同様に通路１３ａ〜１３ｃに加圧された流体を供給すれば、図４（ａ）に示すように、流体軸受形成されて直動スライド部１１はベース１２と非接触状態で支持され、紙面垂直方向に移動可能となる。そして、直動スライド部１１が移動中、通路１３ｂへの流体供給を遮断すれば、図４（ｂ）に示すように、通路１３ａから供給される流体の圧力により直動スライド部１１は下方に移動して、直動スライド部１１のベース１２の凹部溝１２ａに形成された下側の軸受面に接触し、直動スライド部１１の移動に対して制動がかけられることになる。

この第４の実施形態におても、第２の実施形態で説明したように、通路１３ｂへの流体の供給は継続させると共に、通路１３ａへの流体の供給を遮断することにより、直動スライド部１１を上方に押圧し、ベース１２の凹部溝１２ａにおける上側の軸受面に直動スライド部１１の凸部１１ａの上面を接触させて制動をかけることもでき、又、左右の凹部溝１２ａの垂直面部に流体を供給する通路１３ｃの、図４における左右いずれか一方への流体供給を遮断して、供給される側の流体の圧力によって、直動スライド部１１を押圧して、左又は右に移動させて凹部溝１２ａの垂直面と凸部１１ａの垂直面を接触させて直動スライド部１１の移動を制動するようにすることができる。

又、この第４の実施形態においても、第２の実施形態と同様に、直動スライド部１１を上方向、下方向、左方向、右方向と移動させて、制動をかけることができるものであり、制動面を選択することができるものである。

流体軸受で支持された回転軸に対する本発明の第１の実施形態の制動装置の概要図である。流体軸受で支持された直動スライド機構に対して本発明が適用された本発明の第２の実施形態の制動装置の概要図である。流体軸受で支持された回転軸に対する本発明の第３の実施形態の制動装置の概要図である。流体軸受で支持された直動スライド機構に対して本発明が適用された本発明の第４の実施形態の制動装置の概要図である。

符号の説明

１回転軸
１ａディスク
１ｂ制動部材
２軸受部材
３ａ〜３ｃ流体の通路
４ノズル部
５静止部
１１直動スライド部
１１ａ凸部
１１ｂ制動部材
１２ベース
１２ａ凹部溝
１３ａ〜１３ｃ流体の通路
１４ノズル部

Claims

流体軸受により支持される回転軸において、流体軸受の対向するスラスト軸受面に供給される流体のうち、片面に供給する流体を遮断し、流体を遮断していないスラスト軸受面の流体の圧力によって、流体が遮断されたスラスト軸受面に向かって回転軸が押し付けられて回転軸に設けられた制動面を静止部に接触させて、回転軸を制動するようにしたことを特徴とする制動装置。
流体軸受により支持される直動スライドにおいて、流体軸受の対向する軸受面に供給される流体のうち、片面に供給する流体を遮断し、流体を遮断していない軸受面の流体の圧力によって、流体が遮断された軸受面に向かって直動スライドが押し付けられて直動スライド部に設けられた制動面を静止部に接触させ、直動スライドを制動するようにしたことを特徴とする制動装置。
前記静止部は流体を遮断した軸受面である前記請求項１又は請求項２に記載の制動装置。