JP2019147212A - 回転軸のブレーキ装置及びそのブレーキ装置を備えたインデックステーブル - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、小さな操作力で大きなブレーキ力を得ることができる回転軸のブレーキ装置を提供することを目的とする。【解決手段】 本発明の回転軸15のブレーキ装置27は、固定部14に回動自在に設けられた回転軸15に、ストレートな周面を有するブレーキ作動面28が設けられ、前記ブレーキ作動面28に対面して配置されるストレートな周面と、該ストレートな周面と同軸状に配置された第1テーパ面29とを有するテーパスリーブ30が、前記固定部14に固定され、前記第1テーパ面29と同じテーパ角度の第2テーパ面34を有するブレーキ作動部材35が、前記両テーパ面29,34が対向して、軸方向移動可能に設けられ、前記第1及び第2テーパ面29,34間に摩擦低減手段42が介在され、前記ブレーキ作動部材35を移動させてブレーキ力付与及び解除を行うブレーキ駆動手段44が設けられている。【選択図】図5

Description

本発明は、回転軸のブレーキ装置及びそのブレーキ装置を備えたインデックステーブルに関する。
この種のブレーキ装置として、特許文献1及び2などに記載のものが提案されている。
特許文献1に記載のものは、回転軸の軸方向一端にテーブル面を備え、駆動機構により回転軸を回転させ、クランプ機構により所定回転角度で回転軸を固定する円テーブル装置に関するものであった。クランプ機構として、回転軸に一体的に設けられたブレーキディスクと、該ブレーキディスクを挟圧するクランプ部材と、該クランプ部材を加圧する流体圧ピストンを備えていた。流体圧ピストンとクランプ部材の間に、軸方向及び径方向に移動可能なボールと、ピストン及び可動側クランプ部材にそれぞれ形成されたテーパーカム面とからなる2段構え式の増力機構を備えていた。
特許文献2に記載のものは、回転可能に支持された軸をクランプするためのクランプ装置であって、軸の周方向に沿って隙間を有して設けられた薄肉スリーブを備え、薄肉スリーブを軸に向けて変形させることにより軸をクランプするものであった。前記薄肉スリーブから見て前記径方向外側に、流体を収容するための流体収容部を有し、該流体収容部に注入される流体の圧力により前記薄肉スリーブを変形させるものであった。
特開2002‐018679号公報 特開2005‐118946号公報
もっとも、前記特許文献1または2に記載のものは、いずれも流体圧により回転軸にブレーキを作動させるものであり、大きなブレーキ力を得るためには、大きな操作力を必要とするものであった。
そこで、本発明は、小さな操作力で大きなブレーキ力を得ることができる回転軸のブレーキ装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。すなわち、本発明の回転軸のブレーキ装置は、固定部に回動自在に設けられた回転軸に、ストレートな周面を有するブレーキ作動面が設けられ、前記ブレーキ作動面に対面して配置されるストレートな周面と、該ストレートな周面と同軸状に配置された第1テーパ面とを有するテーパスリーブが、前記固定部に固定され、前記第1テーパ面と同じテーパ角度の第2テーパ面を有するブレーキ作動部材が、前記両テーパ面が対向して、軸方向移動可能に設けられ、前記第1及び第2テーパ面間に摩擦低減手段が介在され、前記ブレーキ作動部材を移動させてブレーキ力付与及び解除を行うブレーキ駆動手段が設けられている。
前記ブレーキ作動面は、前記回転軸の外周面に形成されているのが好ましい。
前記ブレーキ作動面は、前記回転軸に設けられた内周面に形成することもできる。
前記摩擦低減手段は転がり部材により構成されているのが好ましい。
前記テーパスリーブには、直径を弾性変形容易とさせる容易手段が設けられているのが好ましい。
前記ブレーキ駆動手段のブレーキ力付与は弾性部材で行い、解除は流体圧で行うのが好ましい。
前記ブレーキ駆動手段は、前記ブレーキ作動部材を軸方向直進移動させるものであるのが好ましい。
本発明のインデックステーブルは、前記回転軸のブレーキ装置を備えたインデックステーブルであって、前記回転軸は、インデックステーブルの入力軸であり、該入力軸は、減速装置を介してインデックステーブルの出力軸に連動されているとともに、回転駆動源に連動されている。
前記減速装置は、前記入力軸の外周に形成されたカム面と、該カム面に係合すべく前記出力軸に設けられカムフォロアにより構成されているのが好ましい。
前記インデックステーブルの出力軸は、ゆりかご冶具に結合されているのが好ましい。
本発明によれば、小さな操作力で大きなブレーキ力を作動させることができる。
本発明のインデックステーブルの実施の形態を示す正面図。 図1の状態のゆりかご冶具を90度回転させた状態における側面図。 図1のインデックステーブルの断面図。 図3のA−A線断面図。 回転軸のブレーキ装置の正面断面図。 回転軸のブレーキ装置の側面の要部図。 他の実施の形態を示す回転軸のブレーキ装置の正面断面図。 他の実施の形態を示す回転軸のブレーキ装置の正面断面図。 回転軸のブレーキ作動面の各種形状を示す説明図。 テーパスリーブの内周面の各種形状を示す説明図。 本発明の回転軸のブレーキ装置の他の実施の形態を示す概略図。 本発明の回転軸のブレーキ装置の他の実施の形態を示す概略図。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1および図2に示すものは、マシニングセンタのテーブル(図示省略)に取り付けられるワーク取付装置である。
このワーク取付装置は、前記テーブルに取り付けられるベース1と、このベース1に設けられたインデックステーブル2とサポートテーブル3と、これら両テーブル2,3間に設けられたゆりかご冶具4とを有する。ゆりかご冶具4にワーク5が固定される。ワーク5は、マシニングセンタの主軸に取り付けられた工具6により加工される。
ゆりかご冶具4は、ワーク5を固定する取付部7と、取付部7の両端のアーム部8,8とを有する。一方のアーム部8がインデックステーブル2の出力軸9の端面に取り付けられ、他方のアーム部8がサポートテーブル3のサポート軸10に取り付けられる。インデックステーブル2の出力軸9とサポートテーブル3のサポート軸10の両軸芯は、一直線上に配置されている。
取付部7には、クランプシリンダ11や着座パッド12が設けられている。クランプシリンダ11は、流体圧によってワーク5を取付部7に固定するものである。着座パッド12は、エアーの吹き出し口13をワーク5が塞ぐことにより、ワーク5が取付部7に確実に取り付けられたことを検出するものである。
ゆりかご冶具4の回転中心と重心位置との距離は、図2に示すようにLとされている。
インデックステーブル3は、ゆりかご冶具4の姿勢を変更するものであり、図1に示す状態から図2に示すように、90度回転させるものである。なお、インデックステーブル2の回転割り出し角度は、90度に限らず任意の角度に設定できる。
図3に示すものは、インデックステーブル2の詳細である。インデックステーブル2は、本体である固定部14に回動自在に設けられた出力軸9と入力軸15を有する。出力軸9の端面がインデックステーブル2の冶具取付面とされ、この冶具取付面にゆりかご冶具4のアーム部8が取り付けられている。
出力軸9の軸心部には、ロータリジョイント16が設けられている。ロータリジョイント16は、固定部14に固定された固定軸17と、出力軸9に設けられた回転スイベル18とを有する。固定軸17には第1油圧回路19が設けられ、回転スイベル18には第2油圧回路20が設けられている。両回路19,20は、出力軸9が回動しても連通可能とされているとともに、外部に圧力媒体が漏洩しないようにシールされている。第2油圧回路20は、アーム部8や取付部7に設けられた第3油圧回路21に連通し、クランプシリンダ11に圧力媒体を供給する。
なお、図示省略するが、着座パッド12に供給されるエアーも、ロータリジョイント16を介して供給されるよう構成されている。
出力軸9と入力軸15は、互いに直行する軸芯を有して配置されており、この両軸9,15間に減速装置22が設けられている。
図4に示すように、減速装置22は、前記入力軸15の外周に形成されたカム面23と、該カム面23に係合すべく前記出力軸9に周方向等間隔に設けられカムフォロア24により構成されているローラギヤカム機構である。このローラギヤカム機構は、バックラッシュをゼロにすることができるものである。
入力軸15の一端部は、回転駆動源25にギヤ列26を介して連結されている。回転駆動源25はサーボモータとされている。なお、本発明はサーボモータに限定されるものではない。
インデックステーブル2の回転中心からゆりかご冶具4の重心位置が、距離Lだけ離れているため、インデックステーブル2には、位置決めした位置を保持するブレーキ装置27が必要となる。
ブレーキ装置27は、入力軸15の他端部に設けられている。
図5及び図6に示すように、ブレーキ装置27は、固定部14と、該固定部14に対して回動自在である回転軸とを有する。なお、ここでいう回転軸は、前記入力軸15である。
固定部14に回動自在に設けられた回転軸(入力軸)15に、ストレートな周面を有するブレーキ作動面28が設けられている。このブレーキ作動面28は、回転軸15の外周面に形成されている。この実施の形態では、ブレーキ作動面28は、回転軸15の端部に形成されているが、端部に限定されるものではない。
前記ブレーキ作動面28に対面して配置されるストレートな周面と、該ストレートな周面と同軸状に配置された第1テーパ面29とを有するテーパスリーブ30が、前記固定部14に固定されている。
すなわち、回転軸15にテーパスリーブ30が外嵌されている。テーパスリーブ30は、一端部に外径方向に張り出すフランジ31を有し、該フランジ31が前記固定部14にボルト32を介して固定されている。テーパスリーブ30の外周面に第1テーパ面29が形成されている。この雄テーパ面29は、前記フランジ31側から反対側の端部に向かって小径となるよう形成されている。このテーパスリーブ30の小径端部は、回転軸15の端部に位置している。
テーパスリーブ30には、その直径を弾性変形容易とさせる容易手段が設けられている。この容易手段は、軸方向に沿ったスリット33とされている。なお、軸方向とは、軸心と平行なものに限らず、軸心に対して傾斜したものも含む。
テーパスリーブ30の第1テーパ面29には、前記フランジ31とは反対側の端部に達するスリット33が周方向等間隔に4本設けられているが、本数は、これに限定されるものではない。スリット33を設けることにより、テーパスリーブ30の縮径変形を容易にしているが、容易手段としては、スリットに代え、凹溝や薄肉部を軸方向に形成したものであっても良い。
テーパスリーブ30を固定部14に固定する手段としては、ボルト32等の締結手段で固定するものに限らず、固定部14とテーパスリーブ30をスプライン結合等して回動不能とし、かつ、軸方向移動不能に拘束する構成(図示省略)であっても良い。
前記第1テーパ面29と同じテーパ角度の第2テーパ面34を有するブレーキ作動部材35が、前記両テーパ面29,34が対向して、軸方向移動可能に設けられている。
ブレーキ作動部材35は、テーパスリーブ30を変形させて、回転軸15のブレーキ作動面28に圧接させるものである。
ブレーキ作動部材35は、外周部と内周部を有する筒状体に形成されている。内周部に、前記テーパスリーブ30の第1テーパ面29と同じ角度の第2テーパ面34が形成されている。
ブレーキ作動部材35の外周部に受圧部36がフランジ状に形成されている。受圧部36の外周面が、固定部14に設けられたシリンダ室37に軸方向移動自在に嵌合している。受圧部36の一端面は受圧面38とされ、他端面は押圧面39とされている。受圧面38はシリンダ室37内の圧力媒体の圧力を受ける面であり、押圧面39は、弾性部材40により押圧される面とされている。固定部14には、シリンダ室37に流体圧力媒体を供給・排出する供給口41が設けられている。弾性部材40は、押圧面39と固定部14との間に介在されている。
前記第1及び第2テーパ面29,34のテーパ角度は、4度とされている(勾配は2度)。このテーパ角度は、非常に小さい角度に設定され、約1度から10度の範囲に設定するのがよい。
前記第1及び第2テーパ面29,34間に摩擦低減手段42が介在されている。この摩擦低減手段42として転がり部材が設けられている。転がり部材として鋼球が設けられているがこれに限定されない。
鋼球42は、ほぼ隙間なく配置されているが、転動可能な隙間を有して配置することができる。またスペーサを介して鋼球42を保持することもできる。第1及び第2テーパ面29,34間には、鋼球42の飛び出しを防止する部材43が設けられている。
なお、弾性変形容易手段としてスリット33を設けた場合、スリット33の溝幅は、鋼球42の直径よりも小さく設定し、鋼球42がスリット33から脱落することを防止している。
ブレーキ作動部材35のブレーキ力付与及び解除を行うブレーキ駆動手段44が設けられている。
ブレーキ駆動手段44は、前記ブレーキ作動部材35を軸方向直進移動させるものである。ブレーキ駆動手段44は、前記ブレーキ作動部材35を一方に移動させることにより、テーパスリーブ30を変形させて、回転軸15のブレーキ作動面28に圧接して、ブレーキを掛ける作動部45と、それとは反対側の他方にブレーキ作動部材35を移動させることにより、前記ブレーキを解除する解除部46とを有する。
作動部45は、前記ブレーキ作動部材35の受圧部36を押圧する弾性部材40により構成されている。弾性部材40は圧縮コイルスプリングとされている。弾性部材40はコイルスプリングに限定されるものではなく、皿ばね等であっても良い。
解除部46は、前記ブレーキ作動部材35の受圧部36を押圧すべく、シリンダ室37に供給される流体圧力媒体により構成されている。圧力媒体は、空気圧とされているが、これに限定されるものではない。
この実施の形態では、前記ブレーキ駆動手段44のブレーキ力付与は弾性部材40で行い、解除は流体圧で行うものとされている。
したがって、流体圧遮断時にもブレーキ保持ができ、不慮にブレーキが解除されることがなくなる。
ブレーキ装置27は、インデックステーブル2の位置決めを行った後に、作動させるものであるが、回転駆動源25がサーボモータの場合、サーボロック作用によりブレーキ装置27を作動させなくとも、位置決め位置を保持することができる。したがって、通常はサーボモータで位置を保持し、インデックステーブル2に大きな負荷がかかった時や、電源が不慮に切断されたときに、ブレーキ装置27を作動させるようにすることができる。また、減速装置22の減速比が大きいので、ブレーキ装置27のブレーキ力は小さなもので足りる。
図7に示すものは、ブレーキ装置27の他の実施の形態であり、作動部45において、弾性部材40の他に、ブレーキ作動部材35を押圧する流体圧シリンダ室47を付加したものである。
図8に示すものは、ブレーキ装置27の他の実施の形態であり、図7に示す作動部45において、弾性部材40を削除し、ブレーキ作動部材35を押圧する流体圧シリンダ室47のみとしたものである。
図9に示すものは、回転軸15のブレーキ作動面28の表面形状を示すものである。
同図(a)は、ブレーキ作動面28にディンプル48が形成されているものである。
同図(b)〜(g)は、ブレーキ作動面28に各種の溝49が形成されているものである。
このような表面形状にすることにより、摩擦力を高めてブレーキ力を高めることができる。
図10に示すものは、前記回転軸15のブレーキ作動面28に対面するテーパスリーブ30の内面形状を示すものである。
同図(a)は、テーパスリーブ30の内面にディンプル50が形成されている。
同図(b)、(c)は、テーパスリーブ30の内面に各種の溝51が形成されている。
このような表面形状にすることにより、摩擦力を高めてブレーキ力を高めることができる。
図11に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、第1テーパ面29と第2テーパ面34のテーパ角度の向きが、図7に示すものとは逆向きとされたものであり、その他の構成は同じである。
図12に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、回転軸15のブレーキ作動面28が回転軸15の端部に設けられた筒部の内面に形成されたものである。
テーパスリーブ30の第1テーパ面29は、テーパスリーブ30の内周面に形成されている。この第1テーパ面29は、回転軸15の軸端から奥に行くに従い小径となる、雌テーパ面に形成されている。
ブレーキ作動部材35は、テーパスリーブ30に内嵌されるものであり、その外周面に第2テーパ面34が形成されている。第1テーパ面29と第2テーパ面34は同じテーパ角度に形成され、両テーパ面29,34間に摩擦低減手段である鋼球42が介在されている。
ブレーキ駆動手段44は、単動シリンダ56から構成されている。その他の構成は、上記実施の形態のものと同じである。
今回開示された実施例の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。例えば、減速装置は、前記入力軸の外周に形成されたウオームと、該ウオームと噛合すべく前記出力軸に設けられウオームホイールにより構成されているものであってもよく、また、遊星歯車機構や波動歯車機構を有するものであっても良い。
摩擦低減手段として、両テーパ面間に油膜を形成するようにしたものであっても良い。
本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
2 インデックステーブル
4 ゆりかご冶具
9 出力軸
14 固定部
15 入力軸(回転軸)
22 減速装置
23 カム面
24 カムフォロア
25 回転駆動源
27 ブレーキ装置
28 ブレーキ作動面
29 第1テーパ面
30 テーパスリーブ
33 スリット(容易手段)
34 第2テーパ面
35 ブレーキ作動部材
40 弾性部材
42 摩擦低減手段
44 ブレーキ駆動手段

Claims (10)

  1. 固定部に回動自在に設けられた回転軸に、ストレートな周面を有するブレーキ作動面が設けられ、
    前記ブレーキ作動面に対面して配置されるストレートな周面と、該ストレートな周面と同軸状に配置された第1テーパ面とを有するテーパスリーブが、前記固定部に固定され、
    前記第1テーパ面と同じテーパ角度の第2テーパ面を有するブレーキ作動部材が、前記両テーパ面が対向して、軸方向移動可能に設けられ、
    前記第1及び第2テーパ面間に摩擦低減手段が介在され、
    前記ブレーキ作動部材を移動させてブレーキ力付与及び解除を行うブレーキ駆動手段が設けられた回転軸のブレーキ装置。
  2. 前記ブレーキ作動面は、前記回転軸の外周面に形成されている請求項1記載の回転軸のブレーキ装置。
  3. 前記ブレーキ作動面は、前記回転軸に設けられた内周面に形成されている請求項1記載の回転軸のブレーキ装置。
  4. 前記摩擦低減手段は転がり部材により構成されている請求項1〜3のいずれか一つに記載の回転軸のブレーキ装置。
  5. 前記テーパスリーブには、直径を弾性変形容易とさせる容易手段が設けられている請求項1〜4のいずれか一つに記載の回転軸のブレーキ装置。
  6. 前記ブレーキ駆動手段のブレーキ力付与は弾性部材で行い、解除は流体圧で行う請求項1〜5のいずれか一つに記載の回転軸のブレーキ装置。
  7. 前記ブレーキ駆動手段は、前記ブレーキ作動部材を軸方向直進移動させるものである請求項1〜6のいずれか一つに記載の回転軸のブレーキ装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか一つに記載の回転軸のブレーキ装置を備えたインデックステーブルであって、
    前記回転軸は、インデックステーブルの入力軸であり、該入力軸は、減速装置を介してインデックステーブルの出力軸に連動されているとともに、回転駆動源に連動されているインデックステーブル。
  9. 前記減速装置は、前記入力軸の外周に形成されたカム面と、該カム面に係合すべく前記出力軸に設けられカムフォロアにより構成されている請求項8記載のインデックステーブル。
  10. 前記インデックステーブルの出力軸は、ゆりかご冶具に結合されている請求項8または9記載のインデックステーブル。
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