JP2006226522A - ロック装置 - Google Patents

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

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。

本発明の一実施形態を示すロック装置の正面図である。 図１のII−II断面図である。 図２のIII-III断面図である。 図２のIV-IV断面図である。 第１コイルばね２の断面図である。 第２コイルばね３の断面図である。 第２実施形態を示すロック装置の正面図である。 図７のVIII-VIII断面図である。 図８のIX-IX断面図である。 図８のX-X断面図である。 本発明の第３実施形態のロック装置を示す図１２のＡ−Ａ断面図である。 図１１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第４実施形態のロック装置を示す正面図である。 図１３のＡ−Ａ断面図である。 同ロック装置の断面図である。 図１５のＡ−Ａ断面図である。 本発明のロック装置を適用したハンドクランプの右側面図である。 図１７のＡ−Ａ断面図である。 使用状態を示すハンドクランプの右側面図である。

符号の説明

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

Claims (6)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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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