JP2008291880A - シャフトブレーキ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化できるシャフトブレーキ装置を提供する。
【解決手段】各ブレーキメタル20,21の端縁28,29外傍に制動用ガイドローラー33と、解除用ガイドローラー34とを配設した。また、ブレーキメタル20,21の下方に制動用進退部材8を配置し、上方に解除用進退部材9を配置した。かかる構成にあって、ブレーキ制動状態αとする場合は、制動用進退部材8及び解除用進退部材9を上昇させて、両制動用ガイドローラー33,33の間に制動ブロック部40を圧入する。一方、非ブレーキ制動状態βとする場合は、制動用進退部材8及び解除用進退部材9を下降させて、両解除用ガイドローラー34,34の間に解除ブロック部41を圧入する。
【選択図】図2

Description

本発明は、シャフトの摺動を停止させるシャフトブレーキ装置に関するものである。
従来、停止駆動を行う流体圧源又は電源がオフした場合、自動的にピストンロッドをロックして安全に使用することができるようにしたシリンダ停止装置は、既に提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
さらに詳述すると、特許文献1の第2図に示すように、前記シリンダ停止装置は、外周部と内周部が偏心した厚肉の円筒を最大肉厚部分と最小肉厚部分で軸方向に2分割して形成された2つの略半円筒形のブレーキ部材を有し、該ブレーキ部材の内周部に流体圧シリンダのピストンロッドを摺動可能に嵌挿した状態で2つのブレーキ部材の外周部を回動可能に支持する支持部材を設け、2つのブレーキ部材を相互に逆方向に回動させてピストンをロックする構成であり、ピストンロッドをロックする方向に2つのブレーキ部材を付勢するバネが配設され、バネの付勢力に抗してブレーキ部材をロック解除方向に回動させるアクチュエータを設けたものである。
特開昭61−233209号公報(第2図)
しかしながら、上記のようなアクチュエータは、ブレーキを制動させるために大きなバネ力を要する。ここで、大きなバネ力を発生させるにはバネを大型化あるいは高性能化する必要があり、これに伴い装置全体も大型化して設置場所が制限されたり、製造コストが高騰したりする問題があった。また、上記公報に開示される態様でバネを配置すると、バネの伸縮方向が効果的にブレーキ部材に伝達されず、所望のブレーキ制動力が得られないという問題もあった。さらに、上記構成にあっては、ピストンロッドとブレーキ部材とのクリアランスが0.03mm程度まで小さくする必要があり、これにより部品の寸法精度が要求されて量産化に向かないという問題があった。また、上記クリアランスにあってはピストンロッドとブレーキ部材との間で不要な摩耗が生じやすくなるため、部材交換のサイクルが短くなってランニングコストが高くなる問題もあった。
そこで、本発明は、上記問題を解決できるシャフトブレーキ装置を提供することを目的とする。
本発明は、互いに対称形であって各々縦断面C字状のほぼ半円筒形状であり、円弧状の案内外面と該案内外面に対して径方向で偏心する円弧状の制動内面とを備えた二つのブレーキ体が、前記制動内面と曲率がほぼ等しい丸棒状の被制動シャフトの両側に配置され、かつ、各ブレーキ体の案内外面に接触するガイド部に案内されて両ブレーキ体が被制動シャフト周りに互いに反対方向へ正逆に回転することにより、中央の被制動シャフトが両ブレーキ体の制動内面で挟圧されてその移動が阻止されるブレーキ制動状態と、両ブレーキ体の制動内面と被制動シャフトの外周面とが離間して当該被制動シャフトの移動が可能となる非ブレーキ制動状態とに選択的に変換されるシャフトブレーキ装置において、各ブレーキ体に、当該ブレーキ体の回転中心に近い方の端縁側外傍でそれぞれ保持された、ブレーキ体の回転軸心と平行であって制動用ガイドローラーが遊転可能に装着された制動用ローラー回転軸と、両制動用ガイドローラーの間に介在し、かつ各制動用ガイドローラーと当接する当接案内面を有する、基端が幅広で先細り形状の制動ブロック部を備えた制動用進退部材と、前記制動用進退部材を制動ブロック部の突成方向へ進出させる制動用進退部材制御機構とを備え、非ブレーキ制動状態にあって前記制動用進退部材制御機構が制動用進退部材を進出させると、両制動用ガイドローラーの案内作用に従って制動ブロック部が当該制動用ガイドローラー間に圧入されると共に、両制動用ガイドローラーが制動ブロック部の当接案内面によって互いに離間する方向へ押圧され、両ブレーキ体がその回転中心に遠い方の端縁が接近する方向へ回転してブレーキ制動状態となるものであることを特徴とするシャフトブレーキ装置である。
ここで、制動ブロック部が両制動用ガイドローラーの間に圧入される過程では、当該制動ブロック部の当接案内面と制動用ガイドローラーとが接触し、かかる制動用ガイドローラーが回転しながら制動ブロック部の進入を補助する。ここで、制動ブロック部は、基端が径大で先細り形状であるため、その圧入深さが増すにつれて両制動用ガイドローラーの間隙を拡開することとなり、制動用ガイドローラーの離間距離を大きくする。そして、このように各制動用ガイドローラーに対して互いに離間する方向の力が作用すると、その力が各制動用ローラー回転軸を介してブレーキ体に伝達されることとなり、ブレーキトルクが発生して当該ブレーキ体が被制動シャフトを挟持する方向へ回転することとなる。これにより、被制動シャフトの外周面が挟圧されて移動(摺動)が阻止されることとなる。換言すれば、本発明に係る前記制動ブロック部、制動用進退部材制御機構、及び制動用ガイドローラーは、いわゆる倍力機構を構成するものであって、比較的小さな力で制動ブロック部を進出させるだけで、大きなブレーキ制動力を発生させる倍力効果が得られる。したがって、ブレーキ体を回転させる駆動装置としては小型化が可能となり、また、被制動シャフトとブレーキ体とのクリアランスを1mm程度としても、本発明に係る倍力効果により、従来構成に比して小さい力で充分にブレーキ制動状態とすることができる。また、1mm程度のクリアランスとすることにより、被制動シャフトとブレーキ体との摩耗が低減されることとなり、装置のライフ寿命が向上する。なお、制動ブロック部の当接案内面の傾斜角度を適宜設計変更することにより、倍力率を増減させることができる。また、ブレーキ体の偏心比率を変更しても、ブレーキ制動力を調整することができる。
また、上記構成にあって、前記制動用進退部材制御機構が、制動用進退部材と該制動用進退部材に対して不動であるベース体との間に配設されて、制動ブロック部をその突成方向へ付勢する制動用圧縮バネであると共に、各ブレーキ体に、当該ブレーキ体の回転中心に遠い方の端縁側外傍でそれぞれ保持された、ブレーキ体の回転軸心と平行であって解除用ガイドローラーが遊転可能に装着された解除用ローラー回転軸と、両解除用ガイドローラーの間に介在し、かつ各解除用ガイドローラーと当接する当接案内面を有する、基端が幅広で先細り形状の解除ブロック部を備えた解除用進退部材と、前記解除用進退部材を解除ブロック部の突成方向へ進出させる解除用進退部材制御機構と、解除用進退部材と制動用進退部材とに差し渡された連結杆とを備え、ブレーキ制動状態にあって前記解除用進退部材制御機構が解除用進退部材を進出させると、両解除用ガイドローラーの案内作用に従って解除ブロック部が当該解除用ガイドローラー間に圧入され、かつ、両解除用ガイドローラーが当該解除ブロック部の当接案内面によって互いに離間する方向へ押圧されると共に、解除用進退部材の進出に伴う連結杆の押圧動作により、制動用圧縮バネの付勢力に抗して制動用進退部材が退避して制動ブロック部が両制動用ガイドローラーの間から抜脱し、両ブレーキ体がその回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ回転して非ブレーキ制動状態となるものであることを特徴とする構成が提案される。
かかる構成にあっては、制動用進退部材を制動ブロック部の突成方向へ付勢する制動用圧縮バネを用いたため、当該制動用圧縮バネの弾性力がロスなく制動ブロック部に伝達されて制動用ガイドローラーの間隙が拡開されることとなる。このため、汎用の圧縮バネを用いても所望のブレーキトルクが発生し、充分なブレーキ制動力が得られる。また、非ブレーキ制動状態とする場合には、解除用進退部材に固結された連結杆が制動ブロック部を退避方向に押圧することとなる。かかる構成とすることにより、比較的小さな力で制動ブロック部を制動用ガイドローラーの間から抜脱することが可能となるため、ブレーキ解除時の負荷が軽減されて装置のライフ寿命が向上することとなる。
また、前記制動用進退部材は、制動ブロック部と、該制動ブロック部の基端に連成した当該制動ブロック部より幅広の幅広ピストン部とで構成され、両ブレーキ体に隣接して設けられた制動用進退部材収納室内に、幅広ピストン部が進退可能に配設された状態で収納されてなるものであり、前記制動用進退部材制御機構は、前記制動用進退部材収納室内であって幅広ピストン部によって気密状に区画されてなる気密空部に接続されて、当該気密空部に流動体を流入又は該気密空部から流動体を流出させる流動体給排装置で構成されるものであると共に、両ブレーキ体の、回転中心に遠い方の各端縁外傍にそれぞれ設けられたバネ取付片部間に介装され、両ブレーキ体をその回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ付勢する解除用補助バネを備え、流動体給排装置が駆動して気密空部に流動体が流入又は気密空部から流動体が流出すると、気密空部の内圧が変化して制動用進退部材が進退し、制動ブロック部が制動用ガイドローラー間に圧入されるブレーキ制動状態、又は、制動ブロック部が両制動用ガイドローラーの間から抜脱し、前記解除用補助バネの付勢力に従って両ブレーキ体がその回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ回転する非ブレーキ制動状態とに選択的に変換される構成としても良い。
かかる構成とすることにより、簡易な構成で制動用進退部材を進退させてブレーキ制動状態と非ブレーキ制動状態とに選択的に変換することが可能となり、部品点数を減らして装置を低廉化することができる。ここで、かかる構成にあっては、両ブレーキ体の、回転中心に遠い方の各端縁近傍にそれぞれ設けられたバネ取付片部の間に解除用補助バネが介装されてなり、両ブレーキ体が該解除用補助バネの弾性力によりその回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ付勢される。かかる構成にあって、圧縮バネで構成される解除用補助バネは、比較的弱いバネが採用され、ブレーキ制動状態では両バネ取付片部に挟まれて弾縮し、一方、非ブレーキ制動状態では両ブレーキ体を回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ付勢して、ブレーキ体の回転を補助する。これにより、ブレーキの制動及び解除が円滑に行われることとなる。
なお、制動用進退部材の制動ブロック部は、円弧状先端部と、該円弧状先端部と連成する直線状胴部とで構成されたものであり、円弧状先端部の円弧面を当接案内面とした構成が好適である。
かかる構成とすることにより、制動用進退部材のストローク量に対する倍力率を向上させることできるため、ブレーキ制動力を維持しつつストローク量を小さくすることが可能となり、全体としてシャフトブレーキ装置を小型化することができる。
また、同様に、上述の解除用進退部材の解除ブロック部は、円弧状先端部と、該円弧状先端部と連成する直線状胴部とで構成されたものであり、円弧状先端部の円弧面を当接案内面とした構成が好適である。
かかる構成とすることにより、解除用進退部材のストローク量に対する倍力率を向上させることできるため、ブレーキ解除力を維持しつつストローク量を小さくすることが可能となり、全体としてシャフトブレーキ装置を小型化することができる。
本発明のシャフトブレーキ装置は、非ブレーキ制動状態にあって前記制動用進退部材制御機構が制動用進退部材を進出させると、両制動用ガイドローラーの案内作用に従って制動ブロック部が当該制動用ガイドローラー間に圧入されると共に、両制動用ガイドローラーが制動ブロック部の当接案内面によって互いに離間する方向へ押圧され、両ブレーキ体がその回転中心に遠い方の端縁が接近する方向へ回転してブレーキ制動状態となる構成としたため、比較的小さな力で制動ブロック部を進出させるだけでブレーキ体を回転させて大きなブレーキ制動力を発生させる倍力効果が得られることとなり、全体として装置を小型できると共に、従前に比して被制動シャフトとブレーキ体とのクリアランスを飛躍的に拡大できる効果がある。また、前記クリアランスを拡大できることにより、被制動シャフトとブレーキ体との間で不要な摩耗が抑制され、本装置のライフ寿命が延びる優れた効果が奏する。
また、制動用進退部材制御機構が制動用圧縮バネであると共に、制動用ブレーキ制動状態にあって解除用進退部材を進出させると、解除ブロック部が解除用ガイドローラー間に圧入されると共に、解除用進退部材の進出に伴う連結杆の押圧動作により、制動用進退部材が退避し、両ブレーキ体がその回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ回転して非ブレーキ制動状態となる構成とした場合は、制動用圧縮バネの弾性力がロスなく制動ブロック部に伝達されて制動用ガイドローラーの間隙が拡開されることとなるため、低廉の圧縮バネを用いても所望のブレーキ制動力が充分に得られる効果がある。このため、装置本体のコストが高騰しない。また、比較的小さな力でブレーキ制動状態を非ブレーキ制動状態とすることができるため、ブレーキ解除時の負荷が軽減され、本装置のライフ寿命が向上する効果がある。
また、制動用進退部材を、制動ブロック部の基端に連成した幅広ピストン部を備えたものとし、制動用進退部材制御機構を、制動用進退部材収納室内の気密空部に接続された流動体給排装置で構成し、気密空部に対して流動体を流入出させて制動用進退部材を進退しブレーキ制動状態又は非ブレーキ制動状態とする構成とした場合は、簡易な構成でブレーキ制動状態と非ブレーキ制動状態とを選択的に変換することが可能となり、部品点数を減らして装置を低廉化することができる効果がある。さらに、両ブレーキ体に解除用補助バネを介装し、両ブレーキ体が解除用補助バネの弾性力によりその回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ付勢される構成とした場合は、簡易構造で非ブレーキ制動状態となる際にブレーキ体の回転を補助することが可能となり、ブレーキの制動及び解除を円滑に行うことができる効果がある。
また、制動用進退部材の制動ブロック部を、円弧状先端部と直線状胴部とで構成し、かつ円弧状先端部の円弧面を当接案内面とした場合は、制動ブロック部のストローク量に対する倍力率を可及的に向上させることできるため、ブレーキ制動力を維持しつつストローク量を小さくすることが可能となり、全体としてコンパクトなシャフトブレーキ装置とすることができる利点がある。
また、解除用進退部材の解除ブロック部を、円弧状先端部と直線状胴部とで構成し、かつ円弧状先端部の円弧面を当接案内面とした場合は、解除ブロック部のストローク量に対する倍力率を可及的に向上させることできるため、ブレーキ解除力を維持しつつ解除ブロック部のストローク量を小さくすることが可能となり、全体としてコンパクトなシャフトブレーキ装置とすることができる効果がある。
(第一実施例)
本発明に係るシャフトブレーキ装置1を添付図面に従って説明する。
シャフトブレーキ装置1は、被制動シャフト10の摺動が不能となるブレーキ制動状態αと、被制動シャフト10の摺動が可能とする非ブレーキ制動状態βとに選択的に変換されるものである。
前記シャフトブレーキ装置1は、図1等に示すように、下端に配設される板状のベース体2と、このベース体2と連結する筐体状のボディー3と、このボディー3の側部に取り付けられるメタルカバー4(図1参照)と、前記ボディー3の上端に取り付けられる蓋形状のキャップ5とで構成されている。かかる構成にあって、シャフトブレーキ装置1の中央には、図1に示すように、左右方向の空部Xが形成されており、当該空部Xに被制動シャフト10が挿通され、貫通状に配置されている。なお、シャフトブレーキ装置1を構成する前記のベース体2、ボディー3、メタルカバー4、及びキャップ5は、それぞれ金属材料からなり、各構成物が公知の六角穴付ボルト(図示省略)などにより、全体として一体的に固結されている。
次に、被制動シャフト10を摺動可能に支持する構成について説明する。
ボディー3の一側面(図1では右側面)には、側方(図1で右方)へ突出するフランジ部13が設けられ、その中央に左右方向の貫通孔13aが形成されている。これに対し、ボディー3の他側面(図1では左側面)には、メタルカバー4が所定位置で嵌合状に連結されている。このメタルカバー4は、側方(図1で左方)へ突出するフランジ部14が設けられており、その中央に左右方向の貫通孔14aが形成されている。ここで、かかる両貫通孔13a,14aは、対向状に配置されるように設計されている。
さらに、ボディー3のフランジ部13に形成された貫通孔13aの内周面には、公知材料からなる円筒状のロッドメタル17が装着されていると共に、メタルカバー4のフランジ部14に形成された貫通孔14aの内周面にも、同材料からなる円筒状のロッドメタル18が装着されている。そして、各ロッドメタル17,18が軸受けとして機能して、丸棒状の被制動シャフト10と面接触しながら被制動シャフト10の軸線方向への摺動を可能としている。なお、被制動シャフト10を摺動可能に支持する構成は、他の公知技術を採用しても良い。また、被制動シャフト10は、例えばシリンダーのピストンロッド等であっても良い。
次に、被制動シャフト10の摺動を停止させるブレーキメタル20,21について説明する。
図1,2等に示すように、ブレーキメタル20(図2で左側)とブレーキメタル21(図2で右側)は、それぞれ縦断面C字状のほぼ半円筒形部材で構成されており、外面に円弧状の案内外面22が形成されると共に、内面に円弧状の制動内面23が形成されている。ここで、案内外面22と制動内面23は、それぞれの円弧を規定する中心が径方向で偏心しており、当該ブレーキメタル20,21の肉厚を両端縁で異ならせた異形の外観形状を呈している。なお、ブレーキメタル20,21の制動内面23は、被制動シャフト10の外周面に係る曲率にほぼ等しい曲率に設定されていると共に、潤滑油が満たされる凹溝46(図1参照)が所要位置に複数刻設されている。
かかる構成にあって、図2,3に示すように、案内外面22を規定する円弧の中心は点Pであり、被制動シャフト10及び制動内面23を規定する円弧の中心は点Pより上方に変位した点Qとなる。
そして、上記のブレーキメタル20,21は、シャフトブレーキ装置1の内部で被制動シャフト10の周りに回転可能となるように支持されている。さらに詳述すると、ボディー3には、フランジ部13に形成された貫通孔13aに連成して円弧状のガイド内周面27が形成されていると共に、メタルカバー4には、フランジ部14に形成された貫通孔14aに連成して円弧状のガイド内周面32が形成されている。ここで、各ガイド内周面27,32の直径は、隣接する貫通孔13a,14aの直径に比してそれぞれ径大とされている。
さらに、ガイド内周面27に沿って公知のDUブッシュ38aが配設されている。また、ガイド内周面32に沿って同構成のDUブッシュ39aが配設されている。そしてさらに、前記DUブッシュ38aと前記ロッドメタル17との間隙、及び、前記DUブッシュ39aと前記ロッドメタル18との間隙には、それぞれスラストワッシャー38b,39bが縦方向に配設されている。このスラストワッシャー38b,39bは、ブレーキメタル20,21等の回転を円滑化させるためのものである。
そして、被制動シャフト10と、各ガイド内周面27,32との間に両ブレーキメタル20,21が対置されている。すなわち、図2,3に示すように、両ブレーキメタル20,21は被制動シャフト10の両側に配置されると共に、図1に示すように、両ブレーキメタル20,21の案内外面22が各ブッシュ38a,39aを介して前記ガイド内周面27,32に各々面接触する状態となる。そして、当該両ブレーキメタル20,21は、被制動シャフト10周りで前記ガイド内周面27,32に案内されながら点P(図2参照)を回転中心として回転する。なお、前記のガイド内周面27,32により、ブレーキメタル20,21を案内するガイド部が構成される。また、ブレーキメタル20,21により、本発明に係るブレーキ体が構成される。
また、前記のキャップ5の中央には、後述の六角穴付ボルト56が挿通される上下方向の貫通孔52が配設されている。さらに、この貫通孔52の下端には、下方に突出したフランジ部5aが形成されており、このフランジ部5aにピストンバネ(圧縮バネ)59が外嵌されている。なお、前記六角穴付ボルト56は、フランジ部5aに配設された軸受け部材63により、貫通孔52内で昇降可能となっている。
さらにまた、キャップ5には、給排気路51が設けられており、外部に配された給排気装置66からボディー3内に空気を送風する、或いはボディー3内の空気を外界に排気することを可能としている。
ここで、本シャフトブレーキ装置1のブレーキ機構について簡単に説明する。
上述のように、被制動シャフト10の両側にブレーキメタル20,21が配置された状態にあって、ブレーキメタル20,21が互いに反対方向へ回転し、図2に示すような中央の被制動シャフト10を両ブレーキメタル20,21の制動内面23が挟圧する状態となると、当該被制動シャフト10が締め付けられて摺動が不能となり、シャフトブレーキ装置1はブレーキ制動状態αとなる。
これに対し、ブレーキメタル20,21が逆方向へ回転し、図3に示すような両ブレーキメタル20,21の制動内面23と被制動シャフト10の外周面とが離間する状態となると、当該被制動シャフト10の摺動が可能となって、シャフトブレーキ装置1は非ブレーキ制動状態βとなる。
次に、本発明の要部について説明する。
各ブレーキメタル20,21は、その外周面に、斜め下方に突出したアーム部30,30を備えている。具体的に前記アーム部30は、各ブレーキメタル20,21の回転中心(点P)に近い方の端縁28,28近傍から一体的に突成されている。なお、アーム部30は、図1に示すように、各ブレーキメタル20,21の長手方向に沿って前後して一対ずつ設けられている。
また、各アーム部30の先端30aには、軸穴(隠れて見えない)が設けられていると共に、該軸穴に制動用ローラー回転軸35,35が遊転可能に装着されている。なお、制動用ローラー回転軸35は、前後に配された一対の軸穴にそれぞれ取り付けられ、両軸穴間に差し渡された状態で保持されている。なお、かかる制動用ローラー回転軸35の軸心は、ブレーキメタル20,21の回転軸心と平行となる。
さらに、前記制動用ローラー回転軸35の外周には、円筒状のブッシュ72が装着されていると共に、このブッシュ72の周囲に円筒形の制動用ガイドローラー33が遊転可能に装着されている。ここで、制動用ガイドローラー33の装着状態にあっては、当該制動用ガイドローラー33の前後に各アーム部30の先端30aが位置することとなる。そして、図1に示すように、制動用ローラー回転軸35の両端に軸用C形止め輪37,37が取り付けられて制動用ローラー回転軸35の脱離が防止されている。かかる構成により、制動用ローラー回転軸35は、ブレーキメタル20,21の端縁28側であって、当該端縁28の外傍に保持されることとなる。なお、この制動用ガイドローラー33の外周曲面は、後述の制動用進退部材8を案内するガイド面として機能する。
また、各ブレーキメタル20,21の外周面には、斜め上方に突出したアーム部31,31が配設されていると共に、前記した制動用ローラー回転軸35及び制動用ガイドローラー33と同じ構成の解除用ローラー回転軸36及び解除用ガイドローラー34が、アーム部31の先端31aに同様の構成で設けられている。
上記構成をまとめて再度説明すると、各ブレーキメタル20,21には、回転中心(点P)に近い方の端縁28側であって、その外傍位置に制動用ガイドローラー33が配設され、遠い方の端縁29側であって、その外傍位置に解除用ガイドローラー34が配設されている。なお、各ブレーキメタル20,21の長手方向(軸方向)にあっては、両端がガイド内周面27,32によって支持されていると共に、中央寄り位置に上述のアーム部30,31が配置されている。
また、図1,2に示すように、各ブレーキメタル20,21の下側の端縁28には、後述する制動用進退部材8の先端が進入する切欠部68が設けられている。さらに、上側の端縁29には、後述する解除用進退部材9の先端が進入する切欠部69が設けられている。
また、ブレーキメタル20,21の下方には、上下方向に進退動する制動用進退部材8が配置されている。この制動用進退部材8は、板状の基板47と、この基板47の上面中央に配設された上向きの制動ブロック部40とで構成されて、縦断面逆T字状を呈している。
ここで、制動ブロック部40は、基端が幅広で先細りの外形を呈する縦断面ほぼ台形の単一部材により構成されており、基板47からほぼ垂直状に突成する直線状胴部44と、先端にいく程中央寄りに湾曲した側面を有する先端部43とを具備している。なお、制動ブロック部40は、図2,3に示すように、制動用ガイドローラー33,33の間に介在しており、前記先端部43の湾曲状側面と直線状胴部44の側面とが、前記制動用ガイドローラー33の外周曲面と当接する当接案内面40aを構成する。
なお、基板47と、制動ブロック部40を構成する台形部材とは、六角穴付ボルト55により互いに固結されている。
また、基板47の下面には、縦方向の制動バネ(圧縮バネ)58が複数並設されている。さらに詳述すると、各制動バネ58の下端は前記ベース体2に当接し、上端は基板47にある断面逆L字状(図1参照)の係合部47aに当接している。かかる構成により、制動バネ58は、制動用進退部材8とベース体2との間で当該制動用進退部材8を制動ブロック部40の突成方向(図2で鉛直上方)に付勢することとなる。なお、上記制動バネ58により、本発明に係る制動用圧縮バネが構成され、さらに制動用圧縮バネにより、本発明に係る制動用進退部材制御機構が構成される。
一方、ブレーキメタル20,21の上方には、上下方向に進退動する解除用進退部材9が配置されている。この解除用進退部材9は、板状の基板48と、この基板48の下面中央に配設された下向きの解除ブロック部41とで構成されて、縦断面T字状を呈している。なお、前記解除ブロック部41は、前記制動ブロック部40と同形状であり、その側面は、解除用ガイドローラー34の外周曲面と当接する当接案内面41aとなる。また、基板48と、解除ブロック部41を構成する台形部材とは、六角穴付ボルト56により互いに固結されている。ここで、前記六角穴付ボルト56は、上述のように、その上端部がキャップ5の貫通孔52に挿通されていると共に、軸受け部材63により鉛直方向に移動可能に保持されている。
さらに、前記基板48は、ボディー3に対して上下動可能に嵌合されており、当該基板48とキャップ5との間隙を、気密化されたポンプ室rとしている。かかるポンプ室rは、基板48の上面に所要深さの切欠部64が設けられて適正な容積に設定されている。なお、解除用進退部材9を上下動可能とし、かつポンプ室rを気密化する構成は、公知技術が好適に採用され、本実施例では所要位置にOリング、ピストンパッキン、及びウェアリングなどが配置されて気密の最適化が図られている。
また、上述のように、キャップ5と基板48との間には、縦方向のピストンバネ(圧縮バネ)59が配設されて、当該解除用進退部材9が常時下方に付勢される構成となっている。なお、上述の給排気装置66を具備するピストン機構により、本発明に係る解除用進退部材制御機構が構成される。
また、制動用進退部材8の基板47と、解除用進退部材9の基板48とは、鉛直方向に配された基板ガイドシャフト50が差し渡されることによって互いに連結されている。具体的には、杆状の基板ガイドシャフト50の上下端が、各基板47,48を貫通する六角穴付ボルト78によって当該基板47,48の板面に固定されており、制動用進退部材8、解除用進退部材9、及び基板ガイドシャフト50が一体化されている。なお、基板ガイドシャフト50は、ブッシュ62によって支持されて上下に移動可能となっている。この基板ガイドシャフト50は、本発明に係る連結杆を構成するものである。
次に、シャフトブレーキ装置1のブレーキ機構を詳細に説明する。
<ブレーキ制動状態>
ブレーキ制動状態αとする場合は、各構成を以下のように作動させる。
まず、給排気装置66を駆動し、給排気路51を介してポンプ室r内の空気を排気する。そうすると、負圧効果により解除用進退部材9はピストンバネ59の付勢力に抗して上昇する。
ここで、当該解除用進退部材9の基板48には基板ガイドシャフト50の一端が固結されているため、解除用進退部材9の上昇に伴い、その他端に固結された制動用進退部材8も上昇することとなる。このとき、制動バネ58の付勢力が働き、比較的小さな力で制動用進退部材8が上昇する。
制動用進退部材8が上昇すると、当該制動用進退部材8は制動ブロック部40の突成方向に進出することとなって、まずその先端部43が、次に直線状胴部44が順次両制動用ガイドローラー33,33に当接する。かかる過程にあっては、両制動用ガイドローラー33,33が回転して、当接する先端部43又は直線状胴部44に対して順に案内作用を生じさせる。これにより、並置される両制動用ガイドローラー33,33の間に制動ブロック部40が円滑に割り込むようにして圧入する。
このように、制動ブロック部40が両制動用ガイドローラー33,33間に圧入されると、制動ブロック部40の当接案内面40aが両制動用ガイドローラー33,33を互いに離間する方向へ押圧して、両制動用ガイドローラー33,33の間隙を拡開することとなる。
なお、制動用進退部材8が制動用ガイドローラー33,33に対して進出する過程にあっては、解除用進退部材9は解除用ガイドローラー34,34に対して退避する方向に移動することとなる。
上述のように制動用進退部材8が進出して両制動用ガイドローラー33,33の間隙が拡開される方向の力が作用すると、各制動用ガイドローラー33,33と連結した両ブレーキメタル20,21が、回転中心(点P)を中心にして上側で薄肉状の端縁29,29が接近する方向へ回転することとなる。そうすると、被制動シャフト10の外周面が各ブレーキメタル20,21の制動内面23に挟圧され、当該被制動シャフト10が両ブレーキメタル20,21によって強固に締め付けられることとなる。そうすると、被制動シャフト10の摺動は不能となって、シャフトブレーキ装置1はブレーキ制動状態αとなる。なお、上述のように、解除用進退部材9は解除用ガイドローラー34,34に対して退避することにより、当該解除用ガイドローラー34,34の間隙から抜脱するため、両ブレーキメタル20,21の回転に支障はない。
<非ブレーキ制動状態>
非ブレーキ制動状態βとする場合は、各構成を以下のように作動させる。
まず、給排気装置66を駆動し、給排気路51を介してポンプ室r内に空気を給気する。そうすると、ポンプ室rの内圧が高まり、解除用進退部材9はピストンバネ59の付勢力に従って下降する。
そうすると、解除用進退部材9は解除ブロック部41の突成方向に進出することとなって、先端部43、直線状胴部44の順に両解除用ガイドローラー34,34に当接する。このとき、解除用進退部材9の進出に伴い両解除用ガイドローラー34,34が回転して、当接する先端部43又は直線状胴部44に対して順に案内作用を生じさせる。これにより、並置される両解除用ガイドローラー34,34の間に解除ブロック部41が円滑に割り込むようにして圧入する。
一方、解除用進退部材9が下降すると、基板ガイドシャフト50に押し出されて制動バネ58の付勢力に抗して制動用進退部材8も下降する。すなわち、制動用進退部材8は制動用ガイドローラー33,33に対して退避することとなって、その制動ブロック部40は両制動用ガイドローラー33,33の間から抜脱することとなる。
上述のように解除用進退部材9の解除ブロック部41が両解除用ガイドローラー34,34間に圧入されると、解除ブロック部41の当接案内面41aが両解除用ガイドローラー34,34を互いに離間する方向へ押圧して、両解除用ガイドローラー34,34の間隙を拡開することとなる。
そうすると、各解除用ガイドローラー34,34と連結した両ブレーキメタル20,21が、回転中心(点P)を中心にして下側で厚肉状の端縁28,28が接近する方向へ回転することとなる。かかる方向にブレーキメタル20,21が回転すると、ブレーキメタル20,21の制動内面23と被制動シャフト10の外周面とが離間し、当該被制動シャフト10は摺動可能となってシャフトブレーキ装置1は非ブレーキ制動状態βとなる。なお、上述のように、制動用進退部材8は制動用ガイドローラー33,33に対して退避することにより、当該制動用ガイドローラー33,33の間隙から抜脱するため、両ブレーキメタル20,21の回転に支障はない。
ここで、制動ブロック部40,41は、基端が幅広で先細り形状であるため、その圧入深さが増すにつれて両ガイドローラー33,34の間隙を広く拡開することができ、比較的小さな力で大きなブレーキ制動力又は解除力を発生させる倍力効果が得られる。
また、高い倍力効果が得られることから、被制動シャフト10とブレーキメタル20,21とのクリアランスは、1mm程度とすることができる。かかる値としても、本発明に係る倍力効果により充分なブレーキ制動力を発生させることができる。
また、上述の実施例に示す構成とすると、制動バネ58の弾性力がロスなく制動用進退部材8に伝達されるため、比較的低廉で汎用の圧縮バネを用いても所望のブレーキ制動力が充分に得られる。
次に、制動用進退部材8、及び解除用進退部材9の変形例を説明する。なお、重複を避けるため、制動用進退部材80を例にして説明する。
図4に示すように、制動用進退部材80の制動ブロック部82は、先端が円弧形状の円弧状先端部83を備えた構成である。さらに詳述すると、前記制動ブロック部82は、円弧状先端部83と、円弧状先端部83に連成する直線状胴部84とを備えている。
そして、荷重Wを作用させて制動用進退部材80を制動用ガイドローラー33,33方向に進出させると、図4aに示すように、まず円弧状先端部83が制動用ガイドローラー33に当接して、両制動用ガイドローラー33,33の間隙を拡開させる力Fを発生させる。
そしてさらに制動用進退部材80を圧入すると、図4bに示すように、両制動用ガイドローラー33,33間に直線状胴部84が割り込み、両制動用ガイドローラー33,33を離間させて、ブレーキメタル20,21を所定方向に回転させる。
なお、制動用進退部材80の制動ブロック部82に係る円弧状先端部83の傾斜(曲率)を適宜設計変更することにより、倍力率を増減させることができる。
また、図5に示すように、他の制動用進退部材81が提案される。
すなわち、制動用進退部材81の制動ブロック部85は、縦断面台形状であり、進退方向に対して内側へ傾斜した平らな側面を当接案内面としている。かかる構成としても、並置された制動用ガイドローラー33,33間に進入し、圧入深さが増すにつれてブレーキメタル20,21を回転させる倍力効果を得る構成とすることができる。なお、かかる場合にあっても、制動ブロック部85に係る当接案内面の傾斜角度を適宜設計変更することにより、倍力率を増減させることができる。
(第二実施例)
また、別構成のシャフトブレーキ装置101が提案される。なお、このシャフトブレーキ装置101を説明するに際し、第一実施例と共通する部分については、同じ符号を付すと共に、説明を簡略又は省略する。
シャフトブレーキ装置101は、図6,7に示すように、ベース体102を備えている。このベース体102は、下端に位置し、外観が器形状であり、内部に空部が形成されている。また、このベース体102の上端には、当該ベース体102の開口を覆うようにして、板状のブロック部支持部材103が配設されている。さらに、ブロック部支持部材103には、ボディー3が乗載されていると共に、該ボディー3の上端にキャップ5が配設されている。なお、各部材3,5,102,103は、公知の手段で一体的に固結されている。
前記のブロック部支持部材103の中央には、上下に貫通する貫通孔107が設けられている。さらに、当該ブロック部支持部材103の側部には、ベース体102内の空部と給気及び排気機能を備えた給排気装置111とを連通する給排気路112が設けられている。
ここで、ブロック部支持部材103とベース体102とで囲繞された前記の空部は、本発明に係る制動用進退部材収納室135を構成するものであり、制動用進退部材104が収納されている。
次に、制動用進退部材104について説明する。
制動用進退部材104は、ベース体102に嵌着された板状の幅広ピストン部118と、幅広ピストン部118の中央で上向きに突成された制動ブロック部40とで構成されている。そして、この制動ブロック部40は、ブロック部支持部材103の貫通孔107に挿通されて、該貫通孔107内で上下動可能に保持されている。なお、本実施例の制動ブロック部40は、上下方向の軸部材105と、この軸部材105の先端に取り付けられる先端が円弧のヘッド部106とで構成されており、前記軸部材105の基端が幅広ピストン部118の上面にボルトを介して固定されている。
かかる構成にあって、制動用進退部材104の幅広ピストン部118とブロック部支持部材103とで気密状に区画されてなる気密空部136が、前記給排気路112を介して給排気装置111と接続することとなる。これにより、給排気装置111が駆動すると、前記気密空部136にエアー(流動体)が給入され、又は気密空部136内のエアーが外部に排気されることとなる。なお、前記給排気装置111により、本発明に係る流動体給排装置が構成され、この流動体としては、気体(エアー)又は液体が提案され得る。さらに、前記流動体給排装置により、本発明に係る制動用進退部材制御機構が構成される。
また、制動用進退部材104とベース体102との間には、複数の制動バネ58が上下方向に配設されている。具体的には、制動バネ58の上端が幅広ピストン部118の係合部140に当接し、下端がベース体102の内底面に当接しており、当該制動バネ58の弾性力により、制動用進退部材104がベース体102に対して上方に付勢されている。なお、ベース体102の中央には、制動用進退部材収納室135と外界とを連通する空気抜き孔122が配設されている。
なお、制動用進退部材104を上下動可能とし、かつ気密空部136を気密化する構成は、公知技術が好適に採用され、本実施例では所要位置にOリング、ピストンパッキン、及びウェアリングなどが配置されて気密の最適化が図られている。
また、両ブレーキメタル20,21の、回転中心(点P)に遠い方の各端縁29の外傍であって、案内外面22から上方に延成される連結部115の上端位置には、それぞれL字状のバネ取付片部120が取り付けられている。さらに、左側のブレーキメタル20のバネ取付片部120と右側のブレーキメタル21のバネ取付片部120との間には、解除用補助バネ(圧縮バネ)130が横向きに介装されている。
具体的には、各バネ取付片部120の起立部121に解除用補助バネ130の端部がそれぞれ当接しており、かかる解除用補助バネ130の弾性力により、両バネ取付片部120を互いに離間する方向へ、すなわちブレーキメタル20,21の端縁29を互いに離間する方向へ押圧可能としている。これにより、両ブレーキメタル20,21は、その回転中心(点P)に近い方の端縁28が接近する方向へ付勢されることとなる。
また、各ブレーキメタル20,21の、回転中心(点P)に近い方の端縁28の外傍位置には、制動用ガイドローラー33が配設されている。
次に、ブレーキの制動機構、及び解除機構について説明する。
非ブレーキ制動状態βにあって、給排気装置111を駆動して気密空部136から空気を排気すると、気密空部136の内圧が低下し、負圧効果により制動用進退部材104が上昇する。そうすると、図6に示すように、制動ブロック部40が制動用ガイドローラー33,33間に圧入されてブレーキ制動状態αとなる。なお、このブレーキ制動状態αにあっては、ブレーキメタル20,21が端縁29が接近する方向へ回転するため、前記の解除用補助バネ130は、バネ取付片部120に挟まれて弾縮状態となる。
一方、ブレーキ制動状態αにあって、給排気装置111を駆動して気密空部136へ空気を給気すると、気密空部136の内圧が高まって、制動用進退部材104が下降する。そうすると、制動ブロック部40が制動用ガイドローラー33,33間から抜脱する。これと共に、解除用補助バネ130が、その付勢力により両ブレーキメタル20,21を端縁28が接近する方向へ回転させることとなる。これにより、被制動シャフト10は制動内面23によって挟圧され、図7に示すように、非ブレーキ制動状態βとなる。
なお、圧縮バネで構成される解除用補助バネ130は、比較的弱いバネが採用され、ブレーキ制動状態αでは両バネ取付片部120に挟まれて弾縮する。一方、非ブレーキ制動状態βでは両ブレーキメタル20,21を回転中心(点P)に近い方の端縁28が接近する方向へ付勢して、ブレーキメタル20,21の回転を補助する。これにより、ブレーキの制動及び解除が円滑となる。
上述の第二実施例の構成とすることにより、簡易な構造で制動用進退部材104を進退させてブレーキ制動状態αと非ブレーキ制動状態βとに選択的に変換することが可能となり、部品点数を減らして装置を低廉化することができる。
なお、これまでに述べた第一、第二実施例の構成にあっては、便宜上、上下左右方向を規定して順次説明したが、本発明はその構成や作動方向に限定されるものではない。また、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない限り、適宜変更可能である。例えば、進退部材8,9,104を昇降させる機構としては、上記構成に代えて電源を用いる構成としても良い。
第一実施例のシャフトブレーキ装置1であって、図2のB−B線縦断側面図である。 ブレーキ制動状態αを示す、図1のA−A線縦断側面図である。 非ブレーキ制動状態βを示す、図1のA−A線縦断側面図である。 制動用進退部材80の説明図である。 制動用進退部材81の説明図である。 第二実施例のシャフトブレーキ装置101であって、ブレーキ制動状態αを示す縦断側面図である。 シャフトブレーキ装置101の日ブレーキ制動状態βを示す縦断側面である。
符号の説明
1,101 シャフトブレーキ装置
2,102 ベース体
8,104 制動用進退部材
9 解除用進退部材
10 被制動シャフト
20,21 ブレーキメタル(ブレーキ体)
22 案内外面
23 制動内面
27,32 ガイド内周面(ガイド部)
28,29 端縁
33 制動用ガイドローラー
34 解除用ガイドローラー
35 制動用ローラー回転軸
36 解除用ローラー回転軸
40,82,85 制動ブロック部
40a,41a 当接案内面
41 解除ブロック部
47,48 基板
50 基板ガイドシャフト(連結杆)
58 制動バネ(制動用圧縮バネ、制動用進退部材制御機構)
66 給排気装置(解除用進退部材制御機構)
83 円弧状先端部
84 直線状胴部
111 給排気装置(流動体給排装置)
118 幅広ピストン部
120 バネ取付片部
130 解除用補助バネ
135 制動用進退部材収納室
136 気密空部
α ブレーキ制動状態
β 非ブレーキ制動状態
P ブレーキメタル(ブレーキ体)の回転中心

Claims (5)

  1. 互いに対称形であって各々縦断面C字状のほぼ半円筒形状であり、円弧状の案内外面と該案内外面に対して径方向で偏心する円弧状の制動内面とを備えた二つのブレーキ体が、前記制動内面と曲率がほぼ等しい丸棒状の被制動シャフトの両側に配置され、かつ、各ブレーキ体の案内外面に接触するガイド部に案内されて両ブレーキ体が被制動シャフト周りに互いに反対方向へ正逆に回転することにより、中央の被制動シャフトが両ブレーキ体の制動内面で挟圧されてその移動が阻止されるブレーキ制動状態と、両ブレーキ体の制動内面と被制動シャフトの外周面とが離間して当該被制動シャフトの移動が可能となる非ブレーキ制動状態とに選択的に変換されるシャフトブレーキ装置において、
    各ブレーキ体に、当該ブレーキ体の回転中心に近い方の端縁側外傍でそれぞれ保持された、ブレーキ体の回転軸心と平行であって制動用ガイドローラーが遊転可能に装着された制動用ローラー回転軸と、
    両制動用ガイドローラーの間に介在し、かつ各制動用ガイドローラーと当接する当接案内面を有する、基端が幅広で先細り形状の制動ブロック部を備えた制動用進退部材と、
    前記制動用進退部材を制動ブロック部の突成方向へ進出させる制動用進退部材制御機構と
    を備え、
    非ブレーキ制動状態にあって前記制動用進退部材制御機構が制動用進退部材を進出させると、両制動用ガイドローラーの案内作用に従って制動ブロック部が当該制動用ガイドローラー間に圧入されると共に、両制動用ガイドローラーが制動ブロック部の当接案内面によって互いに離間する方向へ押圧され、両ブレーキ体がその回転中心に遠い方の端縁が接近する方向へ回転してブレーキ制動状態となるものであることを特徴とするシャフトブレーキ装置。
  2. 前記制動用進退部材制御機構が、
    制動用進退部材と該制動用進退部材に対して不動であるベース体との間に配設されて、制動ブロック部をその突成方向へ付勢する制動用圧縮バネであると共に、
    各ブレーキ体に、当該ブレーキ体の回転中心に遠い方の端縁側外傍でそれぞれ保持された、ブレーキ体の回転軸心と平行であって解除用ガイドローラーが遊転可能に装着された解除用ローラー回転軸と、
    両解除用ガイドローラーの間に介在し、かつ各解除用ガイドローラーと当接する当接案内面を有する、基端が幅広で先細り形状の解除ブロック部を備えた解除用進退部材と、
    前記解除用進退部材を解除ブロック部の突成方向へ進出させる解除用進退部材制御機構と、
    解除用進退部材と制動用進退部材とに差し渡された連結杆と
    を備え、
    ブレーキ制動状態にあって前記解除用進退部材制御機構が解除用進退部材を進出させると、両解除用ガイドローラーの案内作用に従って解除ブロック部が当該解除用ガイドローラー間に圧入され、かつ、両解除用ガイドローラーが当該解除ブロック部の当接案内面によって互いに離間する方向へ押圧されると共に、解除用進退部材の進出に伴う連結杆の押圧動作により、制動用圧縮バネの付勢力に抗して制動用進退部材が退避して制動ブロック部が両制動用ガイドローラーの間から抜脱し、両ブレーキ体がその回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ回転して非ブレーキ制動状態となるものであることを特徴とする請求項1記載のシャフトブレーキ装置。
  3. 前記制動用進退部材は、制動ブロック部と、該制動ブロック部の基端に連成した当該制動ブロック部より幅広の幅広ピストン部とで構成され、両ブレーキ体に隣接して設けられた制動用進退部材収納室内に、幅広ピストン部が進退可能に配設された状態で収納されてなるものであり、
    前記制動用進退部材制御機構は、
    前記制動用進退部材収納室内であって幅広ピストン部によって気密状に区画されてなる気密空部に接続されて、当該気密空部に流動体を流入又は該気密空部から流動体を流出させる流動体給排装置で構成されるものであると共に、
    両ブレーキ体の、回転中心に遠い方の各端縁外傍にそれぞれ設けられたバネ取付片部間に介装され、両ブレーキ体をその回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ付勢する解除用補助バネを備え、
    流動体給排装置が駆動して気密空部に流動体が流入又は気密空部から流動体が流出すると、気密空部の内圧が変化して制動用進退部材が進退し、制動ブロック部が制動用ガイドローラー間に圧入されるブレーキ制動状態、又は、制動ブロック部が両制動用ガイドローラーの間から抜脱し、前記解除用補助バネの付勢力に従って両ブレーキ体がその回転中心に近い方の端縁が接近する方向へ回転する非ブレーキ制動状態とに選択的に変換されるものであることを特徴とする請求項1記載のシャフトブレーキ装置。
  4. 制動用進退部材の制動ブロック部は、円弧状先端部と、該円弧状先端部と連成する直線状胴部とで構成されたものであり、円弧状先端部の円弧面を当接案内面としたことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のシャフトブレーキ装置。
  5. 解除用進退部材の解除ブロック部は、円弧状先端部と、該円弧状先端部と連成する直線状胴部とで構成されたものであり、円弧状先端部の円弧面を当接案内面としたことを特徴とする請求項2記載のシャフトブレーキ装置。
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