(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について説明する。
本実施形態に係る鉄筋結束機10は、結束機本体11に回転可能に配置されたワイヤリール13からワイヤWを所定長さ送り出して複数本のワイヤWが鉄筋の周囲に巻き付けた後に前記ワイヤWの複数本の束を捩って結束するものである。
ワイヤリール13は、回転自在に結束機本体11に支持されており、図示しないレバーを操作するのみで結束機本体11に着脱し得るように構成されている。ワイヤリール13には結束用のワイヤWが巻き付けられており、結束機本体11にワイヤリール13を装着したのちに、ワイヤリール13に巻き付けられたワイヤWが引き出されてセットされる。
このワイヤリール13は、図2に示すように、側部にフランジ13aを備えており、このフランジ13aには、略鋸刃状に係合部13bと突出部13cとが交互に複数形成されている。係合部13bは、後述するブレーキ手段36に臨むようになっており、係合部13bにブレーキ手段36が係合することでワイヤリール13の回転が停止するようになっている。
上記したワイヤリール13から引き出されてセットされたワイヤWは送りモータ(図示せず)によってカール形成部12の方向へと送り出される。カール形成部12は、機械の先端へ送り出されたワイヤWをループ状に曲げるように案内するものであり、カール形成部12へと送り出されたワイヤWがカール形成部12に沿って案内されることで複数本のワイヤWが鉄筋の周囲を囲むようにカールされる。
また、結束機本体11にはワイヤWを捩って結束するための捩り機構20が設けられている。本実施形態に係る捩り機構20は、図4に示すように、捩り用モータ21と、螺軸部23と、進退筒部24と、捩り用フック25と、を備えている。
捩り用モータ21は、捩り用フック25を駆動するためのものであり、ワイヤWの送り動作が終了する前の段階から、所定のタイミングに合わせて回転を開始するように制御される。本実施形態においては、この捩り用モータ21は、後述するブレーキ手段36を作動させるための動力源としても利用される。この捩り用モータ21の回転力は、捩り用モータ21の出力軸21aに接続された歯車機構40(後述)を介して螺軸部23へと伝達される。
螺軸部23は、歯車機構40を介して伝達された捩り用モータ21の回転力によって回転する軸部材である。この螺軸部23は、結束機本体11に対して回転可能に支持されている。この螺軸部23の外周面はねじ加工されており、後述する進退筒部24の内周面に螺合している。
進退筒部24は、内部に螺軸部23を挿通させた筒状部材である。この進退筒部24は、結束機本体11に対して前後に移動可能に支持されるとともに、回転できないように支持されている。この進退筒部24の内周面はねじ加工されており、螺軸部23の外周面と螺合している。このように進退筒部24の内周面と螺軸部23の外周面とが螺合することで、捩り用モータ21が回転したときに進退筒部24が前後に移動するように構成されている。
捩り用フック25は、進退筒部24の先端に取り付けられた一対の爪状部材である。この捩り用フック25は、公知の構造により進退筒部24の進退動作に合わせて開閉するようになっている。
上記した捩り機構20は以下のように作動する。まず、鉄筋結束機10のトリガが操作されると、ワイヤWが所定量だけ送り出され、カール形成部12によってループ状に巻き回される。その後、捩り用モータ21が正転し、その回転は歯車機構40を介して螺軸部23に伝達される。螺軸部23は回転するが、進退筒部24は回転することができないため、螺合したねじの作用によって進退筒部24は前方に送られる。このように進退筒部24が前方に送られることで捩り用フック25はワイヤWに接触する位置まで前進する。このとき、進退筒部24の前進に連動して捩り用フック25は閉じ方向に作動するため、捩り用フック25はワイヤループの一部を把持する。進退筒部24は、前進した位置で回転方向の支持が解除されて、螺軸部23とともに回転する。このとき、ワイヤWを保持した捩り用フック25も回転することでワイヤが捩じられる。なお、進退筒部24が前進する途中で、図示しないカッタが作動してワイヤWを切断する。
上記のように捩り動作が終了すると、捩り用モータ21は逆転し、螺軸部23は逆方向に回転する。これにより、進退筒部24及び捩り用フック25も後方に移動する。このとき、捩り用フック25が開いてワイヤWを離す。進退筒部24及び捩り用フック25が待機位置に移動するまで捩り用モータ21は逆転する。進退筒部24及び捩り用フック25が待機位置まで移動したら、捩り用モータ21が停止して一連の動作が完了する。
次に、本実施形態に係る歯車機構40について説明する。
本実施形態に係る歯車機構40は、捩り用モータ21の回転力を捩り機構20及びブレーキ機構30に伝達するためのものであり、図3及び図4に示すように、モータ歯車41と、捩り用歯車42と、クラッチギア53と、中間歯車44と、第1傘歯車45と、第2傘歯車46と、を備えている。
モータ歯車41は、捩り用モータ21の出力軸21aに固定され、捩り用モータ21の回転方向に回転する歯車である。
捩り用歯車42は、モータ歯車41に噛合する歯車である。この捩り用歯車42は、螺軸部23に連続するシャフト51に固定されており、螺軸部23とともに回転する。
クラッチギア53は、シャフト51に固定された歯車であり、捩り用歯車42と同軸上に配置されることで捩り用歯車42に連動して回転可能となっている。このクラッチギア53は、一定以上の負荷がかかったときに動力伝達経路を切断するクラッチ機構50(過剰入力保護手段)を構成している。クラッチ機構50については後ほど詳述するが、このクラッチ機構50が設けられていることにより、クラッチギア53は、一定以下の負荷状態においては捩り用歯車42とともに回転するようになっている。
中間歯車44は、クラッチギア53に噛合する歯車である。この中間歯車44は、中間軸47を軸として回転自在となっている。
第1傘歯車45は、中間軸47に固定された傘歯車であり、中間歯車44や中間軸47とともに回転する。
第2傘歯車46は、第1傘歯車45に噛合する傘歯車である。この第2傘歯車46は、後述するカム回転軸31に固定されており、第2傘歯車46が回転することでカム回転軸31を回転させることができるようになっている。そしてカム回転軸31が回転することで、捩り用モータ21の回転力がブレーキ手段36へと伝達されるようになっている。
次に、本実施形態に係るブレーキ機構30について説明する。
本実施形態に係るブレーキ機構30は、図3及び図4に示すように、カム回転軸31によって回動可能に支持されたカム部材32と、回転軸35によって回動可能に支持されたブレーキ手段36と、ブレーキ手段36を付勢する付勢手段37と、を備えている。
カム部材32は、カム回転軸31を軸として結束機本体11に対して回転可能に設けられた部材である。前述したように、カム回転軸31には捩り用モータ21の回転力を受けて回転する第2傘歯車46が固定されているため、捩り用モータ21が回転するとカム回転軸31が回転し、同時にカム部材32も回転するようになっている。このカム部材32の外周面は、図5に示すように、周方向の一方側に行くにしたがって徐々に半径が大きくなるように外側に膨らんでいく傾斜部32bを備えることでカム面を形成している。また、この傾斜部32bの頂部付近には、傾斜部32bの頂部よりも外周方向に突出した突出部32aが設けられている。この突出部32aの一方側は、傾斜部32bの頂部に連続しており、反対側は、直径方向に切り立った係止部32cを形成している。
ブレーキ手段36は、回転軸35を軸として揺動する部材であり、先端に爪部36aを備えている。爪部36aは、ワイヤリール13の周縁部に臨むように配置されており、ブレーキ手段36がワイヤリール13の方向へ揺動することでワイヤリール13の係合部13bに係合可能となっている。このブレーキ手段36は、付勢手段37によって常にワイヤリール13から離れる方向へと付勢されている。また、このブレーキ手段36は、図5に示すように、回転軸35と爪部36aとの間に、カム部材32に係合するカム受部36bを備えている。ブレーキ手段36は、このカム受部36bがカム部材32に押動されることによって、付勢手段37の付勢力に抗してワイヤリール13の方向へ揺動し、ワイヤリール13の回転を停止させるようになっている。
上記したブレーキ機構30は、以下のように作動する。
まず、図5に示すように、鉄筋結束機10のトリガが操作されて捩り動作が実行される。このとき、捩り用モータ21が正転方向に回転するが、この回転により歯車機構40も所定の方向へと作動する。この歯車機構40の作動を受けて、カム部材32はブレーキ手段36を作動させる方向(図5に示す時計回り方向)へと回動する。このとき、ブレーキ手段36のカム受部36bは、カム部材32の傾斜部32bに沿って徐々に押し込まれ、付勢手段37の付勢力に抗してワイヤリール13の方向へ揺動する。そして、図5(c)に示すように、カム部材32の突出部32aにカム受部36bが突き当たった状態で係合すると、カム部材32はそれ以上は回転できなくなる。カム部材32が回転しないので、ブレーキ手段36の揺動も停止する。すなわち、捩り用モータ21は捩り用フック25が捩じり動作を完了するまで回転を続けるが、この捩り用モータ21の回転力はブレーキ手段36を揺動させる力に変換されることはない。この状態になると、ブレーキ手段36の爪部36aがワイヤリール13の係合部13bに係合し、慣性により回転していたワイヤリール13の回転を停止させる。
そして、ワイヤリール13が停止して捩り動作が完了すると、図6に示すように、捩り用モータ21は逆転し、この回転により歯車機構40も上記した所定の方向とは逆方向へと作動する。この歯車機構40の作動を受けて、カム部材32はブレーキ手段36を戻す方向(図6における反時計回り方向)へと回動する。このとき、カム部材32によるカム受部36bの押し込みが徐々に解放されるため、付勢手段37の付勢力によってブレーキ手段36がワイヤリール13から離れる方向へ揺動する。そして、図6(c)に示すように、カム部材32の係止部32cにカム受部36bが突き当たった状態で係合すると、カム部材32はそれ以上は回転できなくなる。カム部材32が回転しないので、ブレーキ手段36をワイヤリール13の方向へ揺動する力が働かず、ブレーキ手段36が無効化される。すなわち、捩り用モータ21は捩り用フック25が待機状態に戻るまで逆回転を続けるが、この捩り用モータ21の回転力はブレーキ手段36を揺動させる力に変換されることはない。
ところで、上記したブレーキ機構30においては、捩り用モータ21が回転し続けているにもかかわらずカム部材32が回転しない構造であるため、捩り用モータ21の回転力を吸収する手段が必要となる。本実施形態においては、捩り用モータ21の回転力を吸収する手段として、クラッチ機構50が設けられている。
本実施形態に係るクラッチ機構50は、図7に示すように、入力軸であるシャフト51と、シャフト51と一体的に回転するクラッチ板52と、シャフト51に回動可能に軸支されたクラッチギア53と、クラッチギア53の内部に配置されたボール54及びクラッチバネ55と、を備えている。
シャフト51は、上述したように、螺軸部23に連続するように設けられた回転軸である。
クラッチ板52は、シャフト51に圧入固定された円板部材であり、周方向に複数の係合凹部52aが設けられている。この係合凹部52aは、ボール54の内径よりも小径となっており、ボール54が嵌り込み可能となっている。
クラッチギア53は、シャフト51に軸支された歯車であり、シャフト51の回転力を伝達経路下流へと中継するためのものである。このクラッチギア53の内部には、ボール54の内径とほぼ同径で、ボール54を摺動可能に収容するガイド孔53aが形成されている。このガイド孔53aの内部には、ボール54を外方へと付勢するクラッチバネ55が配置されている。ボール54は、クラッチバネ55によって外方へと付勢されることで、クラッチ板52の係合凹部52aに嵌合している。
このクラッチ機構50は以下のように作用する。まず、捩り用モータ21の駆動力によりシャフト51が回転する。シャフト51が回転すると、シャフト51に圧入固定されたクラッチ板52も一体的に回転する。クラッチ板52の回転力はボール54を介してクラッチギア53に伝達され、クラッチギア53が回転する。
しかしながら、カム部材32の突出部32aや係止部32cにカム受部36bが係合している場合などには、出力側のクラッチギア53が回転できずに一定以上の負荷がかかる。このようにクラッチ機構50の出力側に一定以上の負荷がかかると、ボール54がクラッチバネ55の付勢力に抗してガイド孔53aの内方へと退避する。ボール54が退避することでボール54と係合凹部52aとの係合が解除され、入力側のクラッチ板52から出力側のクラッチギア53へと動力が伝達されない状態となる。このように、クラッチ機構50を設けることで、一定の負荷がかかると動力の伝達経路を遮断することができるので、部材に過剰な負荷がかからないようになっている。
なお、上記説明ではカム部材32の係止部32cにカム受部36bが係合している場合について説明したが、例えば機械内に侵入した異物がブレーキ手段36に干渉するなどの理由によりクラッチ機構50の出力側に一定以上の負荷がかかった場合でも、クラッチ機構50が動力の伝達経路を遮断するので、部材に過剰な負荷がかからないようにすることができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、捩り用モータ21の回転力をブレーキ手段36に伝達する動力伝達経路上に設けられ、一定以上の負荷がかかったときに前記動力伝達経路を切断する過剰入力保護手段を備えている。このような構成によれば、例えば捩り用モータ21をワイヤリール13の停止制御に使用することでブレーキ手段36の作動時・解除時の回転差が生じる構成とした場合であっても、過剰入力保護手段が作用することで部材に過剰な負荷がかかることがない。また、機械内に侵入した異物がブレーキ手段36に干渉するなどの理由によりブレーキ手段36が引っ掛かった場合であっても、過剰入力保護手段が作用することで部材に過剰な負荷がかかることを防止できる。
また、捩り用モータ21を使用してブレーキ手段36を作動させるので、ブレーキ機構30用の動力源を使用しなくてもブレーキ手段36を作動させることができる。
また、カム部材32がどちらに回転した場合でも所定の回転位置でブレーキ手段36に係合して回転を停止する構造であるので、捩り用モータ21の正転時と逆転時とのいずれにおいても、ブレーキ手段36の作動タイミングや、作動ストロークを柔軟に設定することができるので、より適切なブレーキ制御を行うことができる。
なお、上記した実施形態においては、過剰入力保護手段として負荷の伝達を遮断する構造(クラッチ機構)を設けたが、これに限らず、例えば、過剰入力保護手段として弾性的に負荷を吸収する構造を設けてもよい。弾性的に負荷を吸収する構造を使用した場合、構造がシンプルにできるため、ゴミによる作動不良などの突発的に発生する過剰入力に対して簡易な構造で対応することができる。しかしながら、弾性的に負荷を吸収する構造の場合には、構成をシンプルにできる反面、エネルギーのロスが多かったり、極端に大きい負荷は吸収しきれなかったり、大きい負荷が連続すると疲労が蓄積して破損につながるなどの問題がある。このため、本実施形態のように捩り用モータ21の正転時と逆転時との回転差によってブレーキ機構30を作動させる度に過剰入力が発生する場合など、経常的に過剰入力が発生する状況下においては、弾性的に負荷を吸収する構造よりも、負荷の伝達を遮断する構造のほうが適している。
また、上記した実施形態においては、捩り用モータ21の出力軸21aから捩り用フック25の回転軸(螺軸部23)へと動力を伝達し、さらに捩り用フック25の回転軸(螺軸部23)からブレーキ機構30へと動力を伝達している。そして、捩り用フック25の回転軸(螺軸部23)からブレーキ機構30へと動力を伝達する経路上に過剰入力保護手段を設けている。このような配置とすれば、ブレーキ機構30で発生した過剰入力を解放するように過剰入力保護手段が作動しても捩り機構20への動力伝達に影響しないため、捩り機構20を正常に作動させることができる。このような構成によれば、本実施形態のように捩り用モータ21の正転時と逆転時との回転差によってブレーキ機構30を作動させる度に過剰入力が発生する場合であっても、過剰入力保護手段の作動が捩り機構20に影響しないので、捩り機構20を正常に作動させることができる。
一方、過剰入力が突発的に発生するような環境下であれば、上記した実施形態とは異なり、あえて捩り用モータ21の出力軸21aから捩り用フック25の回転軸(螺軸部23)へと動力を伝達する経路上に過剰入力保護手段を設けてもよい。このような構成とすれば、過剰入力保護手段が作動したときに捩り機構20を停止させることができるので、突発的なブレーキ機構30の作動不良などが発生した場合であっても、捩り動作を停止させて安全性を高めたり、ワイヤWが絡むことを防止できるなどの効果を得ることができる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について説明する。本実施形態の特徴点は、図8〜12に示すように、第1の実施形態とは異なるブレーキ手段38を使用したことにある。なお、本実施形態の基本的構成は第1の実施形態と相違しないため、重複する記載を避けて、第1の実施形態と相違する箇所のみを説明する。
本実施形態に係る歯車機構40は、図8〜12に示すように、モータ歯車41と、捩り用歯車42と、クラッチギア53と、を備えている。
モータ歯車41は、捩り用モータ21の出力軸21aに固定され、捩り用モータ21の回転方向に回転する歯車である。
捩り用歯車42は、モータ歯車41に噛合する歯車である。この捩り用歯車42は、螺軸部23に連続するシャフト51に固定されており、螺軸部23とともに回転する。
クラッチギア53は、シャフト51に固定された歯車であり、捩り用歯車42と同軸上に配置されることで捩り用歯車42に連動して回転可能となっている。このクラッチギア53は、一定以上の負荷がかかったときに動力伝達経路を切断するクラッチ機構50(過剰入力保護手段)を構成している。このクラッチ機構50が設けられていることにより、クラッチギア53は、一定以下の負荷状態においては捩り用歯車42とともに回転するようになっている。
また、本実施形態に係るブレーキ機構30は、図8〜12に示すように、ワイヤリール13の軸と平行に移動可能に支持されたブレーキ手段38を備えている。
このブレーキ手段38は、長手方向に見て二箇所を摺動可能に支持された軸状部材である。このブレーキ手段38の一方の端部は、歯車機構40に臨むように配置され、U字溝形状の第1支持部38bによって支持されている。また、このブレーキ手段38の他方の端部は、筒状形状の第2支持部38dによって支持されている。第2支持部38dは、半円形に開口する孔を備えており、この孔にブレーキ手段38の他方の端部が挿入されて支持されている。
このブレーキ手段38の歯車機構40に臨む一方の端部には、図10に示すようなラック部38aが設けられている。ラック部38aは、クラッチギア53と噛合する歯形状を備えており、クラッチギア53が回転したときにブレーキ手段38が進退するようになっている。すなわち、このラック部38aとクラッチギア53とにより、捩り用モータ21の回転力をブレーキ手段38の進退運動に変換するラック・アンド・ピニオン機構が構成されている。また、ブレーキ手段38の中間部にはフランジ部38cが形成されており、このフランジ部38cが第1支持部38bに係合することで、ブレーキ手段38の摺動範囲が規制されるようになっている。また、ブレーキ手段38は、ワイヤリール13のフランジ13aに臨む位置が半円筒形状となっており、リール係合部38eを形成している。このリール係合部38eは、半円筒形状の平坦面にワイヤリール13の係合部13bを係合させることでワイヤリール13の回転を停止させるためのものである。このリール係合部38eには、ワイヤリール13の係合部13bを通過させることができる切欠部38fが形成されている。
上記したブレーキ機構30は、以下のように作動する。
まず、鉄筋結束機10のトリガが操作されて捩り動作が実行される。このとき、捩り用モータ21が正転方向に回転するが、この回転により歯車機構40も所定の方向へと作動する。この歯車機構40の作動を受けて、ブレーキ手段38が摺動する。ブレーキ手段38は、図11及び図12に示すように、端部が第2支持部38dの奥に突き当たるまで摺動する。このようにブレーキ手段38が奥まで摺動すると、ブレーキ手段38のリール係合部38eがワイヤリール13の係合部13bに係合し、慣性により回転していたワイヤリール13の回転を停止させる。
そして、ワイヤリール13が停止して捩り動作が完了すると、捩り用モータ21は逆転し、この回転により歯車機構40も上記した所定の方向とは逆方向へと作動する。この歯車機構40の作動を受けて、ブレーキ手段38は先ほどと逆方向へと摺動する。ブレーキ手段38は、図8及び図9に示すように、フランジ部38cが第1支持部38bに係合するまで摺動する。このようにブレーキ手段38が第1支持部38bに係合するまで摺動すると、ブレーキ手段38の切欠部38fとワイヤリール13のフランジ13aとが重なり合う位置となるので、回転するワイヤリール13のフランジ13aが切欠部38fを通過できる状態となる。言い換えると、ブレーキ手段38のリール係合部38eとワイヤリール13の係合部13bとが干渉しないので、ブレーキ手段36が無効化された状態となる。
ところで、捩り用モータ21は一般的に正転時の回転数の方が逆転時の回転数よりも多く設定されているため、上記のような構造の場合、正転時と逆転時とで異なる捩り用モータ21の回転数の差を吸収する手段が必要となる。回転数の差を吸収する手段がないと、ブレーキ手段38の移動距離が正転時と逆転時とで異なることになるため、第1支持部38bや第2支持部38dに過剰な負荷がかかる可能性がある。本実施形態においては、正転時と逆転時とで異なる捩り用モータ21の回転数の差を吸収する手段として、クラッチ機構50が設けられている。
本実施形態に係るクラッチ機構50は、図7に示すように、入力軸であるシャフト51と、シャフト51と一体的に回転するクラッチ板52と、シャフト51に回動可能に軸支されたクラッチギア53と、クラッチギア53の内部に配置されたボール54及びクラッチバネ55と、を備えている。このクラッチ機構50の構造は第1の実施形態と同様であり、クラッチ機構50の出力側に一定の負荷がかかると動力の伝達経路を遮断することができるようになっている。
以上説明したように、本実施形態によれば、捩り用モータ21の回転力をブレーキ手段36に伝達する動力伝達経路上に設けられ、一定以上の負荷がかかったときに前記動力伝達経路を切断する過剰入力保護手段を備えている。このような構成によれば、例えば捩り用モータ21をワイヤリール13の停止制御に使用した場合であっても、過剰入力保護手段が作用することで部材に過剰な負荷がかかることがない。また、機械内に侵入した異物がブレーキ手段36に干渉するなどの理由によりブレーキ手段36が引っ掛かった場合であっても、過剰入力保護手段が作用することで部材に過剰な負荷がかかることを防止できる。
また、捩り用モータ21を使用してブレーキ手段36を作動させるので、ブレーキ機構30用の動力源を使用しなくてもブレーキ手段36を作動させることができる。
(摩擦ブレーキについて)
また、上記した実施形態においては凹凸を係合させてワイヤリール13にブレーキをかけているが、このような態様に限らず、例えば平面同士を係合させるいわゆる摩擦ブレーキなどを使用してもよい。
(摩擦ブレーキの例1)
例えば、図13及び図14に示す摩擦ブレーキの例1においては、ブレーキ手段36が摩擦面56を押しつけてワイヤリール13の回転を停止させる。
この例1に係るワイヤリール13は、図14に示すように、フランジ13aの周縁が側面視円形となっており、略鋸刃状の係合部13b及び突出部13cを備えていない。すなわち、この例1においてはブレーキ手段36と係合する箇所に凹凸を設けないようにしてある。
本実施形態に係るブレーキ機構30は、図13に示すように、進退固定部71と、直動部材72と、揺動部材74と、ブレーキ手段36と、を備えている。
進退固定部71は、動力源としての捩り用モータ21の動力をブレーキ手段36に伝達するための伝達部材である。この進退固定部71は、捩り機構20の進退筒部24に固定されており、進退筒部24の進退動作に連動して前進または後退するものである。言い換えると、この進退固定部71は、捩り用モータ21が正転したときには進退筒部24と一体的に前方へと移動し、捩り用モータ21が逆転したときには進退筒部24と一体的に後方へと移動するようになっている。この進退固定部71には、後述する直動部材72と係合させるための係合部71aが突出形成されている。
直動部材72は、進退固定部71の進退方向と略平行に移動可能に支持された部材である。この直動部材72の長手方向の一端部には進退固定部71の係合部71aに固定される受部72aが形成されており、他端部は接続ピン72cによって揺動部材74と接続されている。この直動部材72は、結束機本体11に固定されたガイドピン73によって摺動可能にガイドされている。詳しくは、この直動部材72は長手方向にガイド溝72bを備えており、このガイド溝72bにガイドピン73を係合させることで、直動部材72がガイド溝72bに沿って前後に摺動可能となっている。
揺動部材74は、回転軸75を軸として結束機本体11に対して揺動可能に設けられた部材であり、端部が接続ピン72cを介して直動部材72に接続されている。このため、直動部材72が前方に移動すると、これに連動して揺動部材74も前方に揺動し、また、直動部材72が後方に移動すると、これに連動して揺動部材74も後方に揺動するようになっている。なお、揺動部材74は回転軸75に固定されているため、揺動部材74が揺動すると一体的に回転軸75も回転するようになっている。
ブレーキ手段36は、回転軸75を軸として揺動する部材であり、先端に摩擦面56を備えている。この摩擦面56は、ワイヤリール13の周縁部に臨むように配置されており、ブレーキ手段36がワイヤリール13の方向へ揺動することでワイヤリール13の周縁部に摩擦面56が押しつけられるようになっている。
なお、特に図示しないが、互いに係合するワイヤリール13の周縁部とブレーキ手段36の摩擦面56とには、摩擦力を増大させるための部材を取り付けたり、摩擦力を増大させるための加工を施したりしてもよい。この点は摩擦ブレーキを使用した他の実施形態においても同様である。
上記したブレーキ機構30は、以下のように作動する(図14参照)。
まず、鉄筋結束機10のトリガが操作されて捩り動作が実行される。このとき、捩り用モータ21が正転方向に回転するが、この回転により進退固定部71が進退筒部24とともに前進方向へと移動する。この動きによって、ブレーキ手段36がワイヤリール13と係合する方向へ揺動する。このように、捩り用モータ21が進退固定部71を前進方向に駆動することで、ブレーキ手段36をワイヤリール13に押し付けて係合させる。ブレーキ手段36がワイヤリール13に係合することで、慣性により回転していたワイヤリール13の回転を停止させることができる。
上記のような動作によりワイヤリール13が停止し、捩り動作が終了すると、捩り用モータ21は逆転し、この回転により進退固定部71が進退筒部24とともに後退方向へと移動する。この動きによって、進退固定部71の係合部71aが直動部材72の受部72aを押し込むので、ワイヤリール13との係合が解除される方向へとブレーキ手段36が揺動する。このように、動力源である捩り用モータ21は、伝達部材である進退固定部71を後退方向に駆動することで、ブレーキ手段36をワイヤリール13から係合解除させる。そして、図14(a)に示すような待機状態となるまで捩り用モータ21が回転して動作が終了する。
このような構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、ブレーキ手段36が摩擦面56を押しつけてワイヤリール13の回転を停止させる摩擦ブレーキであるので、ワイヤリール13とブレーキ手段36とが凹凸で噛み合うような構造と比較してブレーキ手段36の作動ストロークを小さくすることができる。ブレーキ手段36の作動ストロークを小さくすることで、例えばてこによってブレーキ手段36の発生力を増大させることができるので、ゴミやさびなどの影響を受けにくくすることができる。
また、このような摩擦ブレーキを使用すれば、凹凸で噛み合う構造において噛み合いがうまくいかずにブレーキ手段36とワイヤリール13とがロックしてしまうといった問題も発生しない。たとえば凹凸で噛み合うような構造においては、ブレーキ手段36の爪部36aがワイヤリール13の係合部13bにうまく入り込めず、爪部36aがワイヤリール13の突出部13cに押し付けられてブレーキ手段36やワイヤリール13に無理な負荷がかかり、動作不良となる可能性がある。しかしながら、摩擦ブレーキであればどのタイミングでブレーキ手段36とワイヤリール13とが係合してもが無理な負荷が発生しない。
(摩擦ブレーキの例1の変形例)
上記した摩擦ブレーキの例1においては、進退固定部71と直動部材72と揺動部材74とで、進退筒部24とブレーキ手段36とを連結しているが、これに限らない。例えば、図15に示すようなリンク機構を含んだ連結部材としてもよい。
この図15に示す例では、摩擦ブレーキの例1の直動部材72の代わりに第1リンク部材76及び第2リンク部材77を設けるようにしている。
第1リンク部材76は、回動支点76bを中心に回動可能に取り付けられた部材である。この第1リンク部材76は、進退固定部71の係合部71aに回動可能に接続された受部76aと、第2リンク部材77に回動可能に接続されたジョイント部76cと、を備えている。
第1リンク部材76は、進退固定部71が移動したときに係合部71aが受部76aに作用することで揺動するようになっている。詳しくは、この第1リンク部材76は、捩り用モータ21が正転して進退筒部24と進退固定部71とが前方へと送られたときには受部76aが前方へと揺動し、捩り用モータ21が逆転して進退筒部24と進退固定部71とが後方へと送られたときには受部76aが後方へと揺動するようになっている。このように、第1リンク部材76は、進退筒部24の進退動作に連動して前方または後方へと揺動するようになっている。
第2リンク部材77は、ジョイント部76cにおいて第1リンク部材76と回動可能に接続された部材であり、第1リンク部材76の回動動作に連動して前後に揺動するように構成されている。この第2リンク部材77は、ジョイント部76cの反対側の端部が接続ピン77aによって揺動部材74と接続されており、第2リンク部材77が前方に揺動すると、これに連動して揺動部材74も前方に揺動し、また、第2リンク部材77が後方に揺動すると、これに連動して揺動部材74も後方に揺動するようになっている。
このように、直動部材72の代わりに第1リンク部材76及び第2リンク部材77でリンク機構を構成した場合でも、摩擦ブレーキの例1と同様の効果を得ることができる。
(摩擦ブレーキの例2)
摩擦ブレーキの例2について説明する。この例2の特徴点は、上記した構造とは異なる摩擦ブレーキを備えた点にある。
この例2に係るブレーキ機構30は、図16に示すように、進退固定部71と、ブレーキ手段57と、を備えている。なお、この例2においては、進退固定部71が、進退筒部24とブレーキ手段57とを連結している。
進退固定部71は、動力源としての捩り用モータ21の動力をブレーキ手段57に伝達するための伝達部材である。この進退固定部71は、捩り機構20の進退筒部24に固定されており、進退筒部24の進退動作に連動して前進または後退するものである。言い換えると、この進退固定部71は、捩り用モータ21が正転したときには進退筒部24と一体的に前方へと移動し、捩り用モータ21が逆転したときには進退筒部24と一体的に後方へと移動するようになっている。この進退固定部71には、後述するブレーキ手段57に係合させるためのピン形状の係合部71aが突出形成されている。
この例2に係るブレーキ手段57は、図16に示すように、ワイヤリール13の側面(ワイヤリール13の回転軸に対して垂直な面)に臨むように配設されている。このブレーキ手段57は、結束機本体11に対して揺動可能に固定されており、揺動軸57bを挟んだ一方の側には長孔57aが設けられ、他方の側には摩擦面57cが設けられている。
長孔57aは、進退固定部71に係合させるためのものである。具体的には、この長孔57aは、進退固定部71に設けられたピン形状の係合部71aに係合している。この長孔57aは、ブレーキ手段57の長手方向に対してやや斜めに形成されている。このため、係合部71aが長孔57aに係合する位置によってブレーキ手段57の傾きが変化するようになっている。このように長孔57aを斜めに設けることで、進退固定部71が前進または後退すると、係合部71aが長孔57aに沿って移動し、ブレーキ手段57が揺動するように形成されている。
摩擦面57cは、ワイヤリール13の側面に臨むように配置されており、ブレーキ手段57がワイヤリール13の方向へ揺動することでワイヤリール13の側面に摩擦面57cが押しつけられるようになっている。
このブレーキ手段57は、進退固定部71が前進または後退する動作に連動して揺動するように構成されている。
具体的には、進退固定部71が前進すると、係合部71aが長孔57aに沿って摺動する。これにより、ブレーキ手段57の傾きが変化し、ブレーキ手段57は揺動軸57bを中心に揺動する。このようにブレーキ手段57が揺動すると、先端の摩擦面57cがワイヤリール13の側面に押し付けられてブレーキがかかるようになっている。
また、進退固定部71が後退すると、係合部71aが長孔57aに沿って逆方向に摺動する。これにより、ブレーキ手段57の傾きが変化し、ブレーキ手段57は揺動軸57bを中心に逆方向に揺動する。このようにブレーキ手段57が逆方向に揺動すると、先端の摩擦面57cがワイヤリール13の側面から離れるので、ブレーキが解除されるようになっている。
このような構成によっても、摩擦ブレーキの例1と同様の効果を得ることができる。
(摩擦ブレーキの例3)
摩擦ブレーキの例3について説明する。この例3の特徴点は、上記した構造とは異なる摩擦ブレーキを備えた点にある。
この例3に係るブレーキ機構30は、図17に示すように、進退固定部71と、ブレーキ手段58と、を備えている。なお、この例3においては、進退固定部71が、進退筒部24とブレーキ手段58とを連結している。
進退固定部71は、動力源としての捩り用モータ21の動力をブレーキ手段58に伝達するための伝達部材である。この進退固定部71は、捩り機構20の進退筒部24に固定されており、進退筒部24の進退動作に連動して前進または後退するものである。言い換えると、この進退固定部71は、捩り用モータ21が正転したときには進退筒部24と一体的に前方へと移動し、捩り用モータ21が逆転したときには進退筒部24と一体的に後方へと移動するようになっている。この進退固定部71には、後述するブレーキ手段58に係合させるためのピン形状の係合部71aが突出形成されている。
この例3に係るブレーキ手段58は、図17に示すように、ワイヤリール13のフランジ13aを挟み込むように配設されている。このブレーキ手段58は、一対のリンク部材58aと、一対の挟持部材58cと、を備えて構成されている。
一対のリンク部材58aは、一端部が進退固定部71に回動自在に固定され、他端部がそれぞれ対応する挟持部材58cの端部に固定されている。具体的には、リンク部材58aの一端部は、進退固定部71に設けられたピン形状の係合部71aに回動自在に固定されている。また、リンク部材58aの他端部は、連結軸58bによって挟持部材58cの端部に回動自在に固定されている。
一対の挟持部材58cは、固定軸58dを軸として結束機本体11に対して回動自在に固定されている。この挟持部材58cは、固定軸58dを挟んだ一方の端部は連結軸58bによってリンク部材58aと連結されており、他方の端部には摩擦面58eが設けられている。
この一対の挟持部材58cは、進退固定部71が前進または後退する動作に連動して回動するように構成されている。
具体的には、進退固定部71が前進すると、係合部71aに引っ張られて一対のリンク部材58aが閉じ方向に回動し、一対のリンク部材58aが閉じ方向に回動することで連結軸58bに引っ張られて一対の挟持部材58cも閉じ方向に回動する。このように一対の挟持部材58cが閉じ方向に回動すると、先端の摩擦面58eでワイヤリール13のフランジ13aを挟み込んでブレーキがかかるようになっている。
また、進退固定部71が後退すると、係合部71aに押し込まれて一対のリンク部材58aが開き方向に回動し、一対のリンク部材58aが開き方向に回動することで連結軸58bに押し込まれて一対の挟持部材58cも開き方向に回動する。このように一対の挟持部材58cが開き方向に回動すると、ワイヤリール13のフランジ13aの挟み込みが解除されるので、ブレーキが解除されるようになっている。
このような構成によっても、摩擦ブレーキの例1と同様の効果を得ることができる。
(摩擦ブレーキの例4)
摩擦ブレーキの例4について説明する。この例4の特徴点は、上記した構造とは異なる摩擦ブレーキを備えた点にある。
この例4に係るブレーキ機構30は、図18及び図19に示すように、進退固定部71と、可動プレート59と、回転プレート60と、ガイドピン62と、ブレーキ手段61と、摺動ガイド部材64と、を備えて構成されている。なお、この例4においては、進退固定部71と、可動プレート59と、回転プレート60とが、進退筒部24とブレーキ手段61とを連結している。
進退固定部71は、動力源としての捩り用モータ21の動力をブレーキ手段61に伝達するための伝達部材である。この進退固定部71は、捩り機構20の進退筒部24に固定されており、進退筒部24の進退動作に連動して前進または後退するものである。言い換えると、この進退固定部71は、捩り用モータ21が正転したときには進退筒部24と一体的に前方へと移動し、捩り用モータ21が逆転したときには進退筒部24と一体的に後方へと移動するようになっている。この進退固定部71には、後述する可動プレート59に係合させるためのピン形状の係合部71aが突出形成されている。
可動プレート59は、一端部が進退固定部71に回動自在に固定され、他端部が回転プレート60に固定されている。具体的には、可動プレート59の一端部は、進退固定部71に設けられたピン形状の係合部71aに回動自在に固定されている。また、可動プレート59の他端部は、連結ピン59aによって回転プレート60に回動自在に固定されている。
回転プレート60は、ワイヤリール13の回転軸と同軸上に回転自在に取り付けられたプレートであり、図20(a)に示すように、偏心位置に設けられたピン連結孔60aと、湾曲した長孔として形成された一対のガイド孔60bと、が設けられている。ピン連結孔60aは、連結ピン59aを貫通させて可動プレート59と連結するための孔である。ガイド孔60bは、後述するガイドピン62を貫通させてガイドピン62の移動をガイドするためのものである。このガイド孔60bは、所定の回転方向(図20(a)においては時計回り方向)に行くに従って中心から離れていくように形成されている。
ガイドピン62は、上記したガイド孔60bに対して摺動自在に係合するピンである。このガイドピン62は、一対のガイド孔60bのそれぞれに対応して2本設けられている。この2本のガイドピン62の先端には、それぞれブレーキ手段61が固定されている。
ブレーキ手段61は、ワイヤリール13の内側に配置されて外側に移動することでワイヤリール13にブレーキをかけるものである。このブレーキ手段61は、図20(b)に示すようなブロック状の部材である。このブレーキ手段61は、図18(c)に示すように、ワイヤリール13の回転軸付近に設けられた係合孔13dの内周面に臨むように配設される。ワイヤリール13の係合孔13dの内周面に臨む面は、摩擦面58eを形成しており、ワイヤリール13と係合してブレーキをかけることができるようになっている。
摺動ガイド部材64は、ブレーキ手段61の摺動をガイドする部材である。この摺動ガイド部材64が設けられることで、ブレーキ手段61は半径方向にのみ移動できるように規制されている。この摺動ガイド部材64は、結束機本体11のボデーハウジング63に固定されている。
上記したブレーキ手段61は、進退固定部71が前進または後退する動作に連動して外周方向または内周方向に移動する。
具体的には、進退固定部71が前進すると、図20(b)に示すように、係合部71aに引っ張られて可動プレート59も前進方向に移動する。可動プレート59が前進方向に移動すると、図20(c)に示すように、回転プレート60が回転する。回転プレート60が回転すると、ガイドピン62がガイド孔60bに沿って移動する。このとき、ガイド孔60bが回転方向に行くに従って中心から離れていくように形成されているため、ガイドピン62は外周方向に移動することになる。ガイドピン62が外周方向に移動すると、ブレーキ手段61も一体的に外周方向に移動するので、図19(b)に示すように、ブレーキ手段61の摩擦面61aがワイヤリール13の係合孔13dの内周面に押し付けられ、ブレーキがかかるようになっている。
また、進退固定部71が後退すると、回転プレート60が先ほどと逆方向に回転し、ガイドピン62が内周方向に移動する。ガイドピン62が内周方向に移動すると、ブレーキ手段61も一体的に内周方向に移動するので、図18(c)に示すように、ブレーキ手段61の摩擦面61aがワイヤリール13の係合孔13dの内周面から離れ、ブレーキが解除されるようになっている。
このような構成によっても、摩擦ブレーキの例1と同様の効果を得ることができる。
なお、上記したような摩擦ブレーキの実施形態において、捩じり用モータ21の回転力を伝達するためのギア22の機構の中にクラッチ機構50を設け、このクラッチ機構50によって過剰入力の保護手段を構成してもよい。