JP3442293B2 - ブレーキ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸方向に移動可能
なロッドを摩擦力により停止させるためのブレーキ装置
に関し、例えば、流体圧シリンダのピストンロッドの保
持又は位置決めなどのために利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気圧シリンダ又は油圧シリ
ンダなどにおいて、ピストンロッドを任意のストローク
位置又は特定のストローク位置で停止させ、ピストンロ
ッドの保持又は位置決めを行うためのブレーキ装置が用
いられている。

【０００３】図４は従来におけるブレーキ装置８０の正
面断面図である。図４において、ブレーキ装置８０は、
ピストンロッド９１を押圧するためのブレーキシュー８
１、テーパ面を有した楔部材８２、ブレーキシュー８１
と楔部材８２との間に設けられた鋼球８３、楔部材８２
に取り付けられたブレーキピストン８４、ブレーキピス
トン８４を押圧するためのスプリング８５、ブレーキピ
ストン８４を駆動してブレーキを解除するための圧流体
を給排するポート８６、及び流体室８７などから構成さ
れている。

【０００４】ブレーキ装置８０において、流体室８７に
圧流体が供給されていない状態では、ブレーキピストン
８４はスプリング８５によって矢印Ｍ１の方向に付勢さ
れる。ブレーキピストン８４が付勢されると、この付勢
された力の径方向内方へ向かう分力が、楔部材８２及び
鋼球８３を介してブレーキシュー８１に伝えられる。そ
の結果、ブレーキシュー８１はピストンロッド９１を押
圧し、その摩擦力によってピストンロッド９１はその位
置で固定される。

【０００５】これによって、シリンダ９０のポート９２
に圧流体が供給されている場合であっても、ピストンロ
ッド９１はブレーキがかかった状態となり駆動されな
い。ブレーキの解除は、ポート８６に圧流体を供給する
ことによって行われる。すなわち、流体室８７に圧流体
が供給されると、圧流体はスプリング８５の付勢力に抗
して楔部材８２及びブレーキピストン８４を図の矢印Ｍ
２方向に駆動する。楔部材８２が駆動されると、鋼球８
３による押圧力がなくなってブレーキが解除される。

【０００６】したがって、例えば、ピストンロッド９１
を駆動する圧流体の圧力が下がった場合に、流体室８７
内の圧流体がポート８６から排出されるような流体圧回
路を構成しておくことによって、ピストンロッド９１に
大きな負荷がかかっている場合であっても、流体圧が下
がったときにピストンロッド９１が自動的にその位置で
停止するので安全である。

【０００７】また、トグル機構を用いたブレーキ装置
を、本出願人は特願平９−１５９３７９号として提案し
た。図５はトグル機構を用いたブレーキ装置６０の正面
断面図である。

【０００８】図５において、ブレーキ装置６０は、ピス
トンロッド７１を押圧するためのブレーキシュー６１、
ブレーキシュー６１を支持するためのダイヤフラム板６
２、ダイヤフラム板６２を回動可能に且つ脱落しない程
度に保持するためのバックアッププレート６３、ダイヤ
フラム板６２を押圧するためのスプリング６５、ブレー
キを解除するためのピストン６４、及びバックアッププ
レート６３を半径方向にクリアランスを有した状態で移
動可能に保持するためのハウジング６６などから構成さ
れている。

【０００９】ブレーキ装置６０において、ダイヤフラム
板６２は、スプリング６５によって矢印Ｍ１１の方向に
付勢されている。ダイヤフラム板６２は、ピストンロッ
ド７１の軸線に垂直な面に対して０度でない角度θを有
するように配置され、且つ一端はバックアッププレート
６３に回動可能に支持され、他端はブレーキシュー６１
当接している。そのため、ダイヤフラム板６２は付勢さ
れると回動し、この付勢された力の径方向内方へ向かう
分力が、ブレーキシュー６１に伝えられる。その結果、
ブレーキシュー６１はピストンロッド７１を押圧し、そ
の摩擦力によってピストンロッド７１はその位置で固定
される。

【００１０】ブレーキの解除は、図示しないブレーキ解
除ポートに圧流体を供給することによって行われる。す
なわち、圧流体が供給されると、圧流体はスプリング６
５の付勢力に抗してピストン６４を矢印Ｍ１２の方向に
駆動する。ピストン６４が移動すると、その端面がブレ
ーキシュー６１に当接し、ブレーキシュー６１を矢印Ｍ
１２の方向に移動させる。ブレーキシュー６１は矢印Ｍ
１２の方向に移動し、ピストンロッド７１への押圧力が
なくなってブレーキが解除される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述したブレーキ装置
８０では、ブレーキの解除時において、鋼球８３が楔部
材８２から解放される必要がある。楔部材８２のテーパ
角が小さいほど、鋼球８３がブレーキシュー８１を押圧
する力は大きくなる。しかし、楔部材８２のテーパ角が
あまり小さくなると、鋼球８３が解放されにくくなる。

【００１２】楔部材８２のテーパ角を小さくすることな
く大きな押圧力を得るためには、楔部材８２及び鋼球８
３の個数を増大する方法がある。また、スプリング８５
に弾性力の強いものを使用するという方法もある。

【００１３】しかしながら、上述した前者の方法では、
多数の楔部材及び鋼球を収容しておくスペースが必要と
なり、装置全体が大型化する難点がある。また、上述し
た後者の方法では、ブレーキを解除するときにも大きな
力が必要となり、例えばピストン８４の外径が大きくな
り、やはり、装置全体が大型化する難点がある。

【００１４】上述したブレーキ装置６０では、安定した
ブレーキ能力を得るためにはダイヤフラム板６２及びバ
ックアッププレート６３などに高い部品精度が要求され
る。ダイヤフラム板６２の周方向の長さを長くすれば、
相対的に誤差の許容範囲が広がり部品精度が上がったこ
とになるが、装置全体も大型化してしまう難点がある。

【００１５】また、周方向に複数設けられたダイヤフラ
ム板６２の各々の寸法にバラツキががあればブレーキ能
力は低下してしまう。しかし、これらの部品は板金加工
によって作られるため高い部品精度は実現し難い。その
ため、製品の性能にバラツキが生じる難点がある。

【００１６】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
ので、安定したブレーキ力を容易に得ることのできるコ
ンパクトなブレーキ装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る装
置は、軸方向に移動可能なロッドを摩擦力により停止さ
せるためのブレーキ装置であって、前記ロッドの外周面
を押圧するためのブレーキシューを有し、前記ロッドへ
の押圧部とは逆方向の径方向に延びるブレーキシュー部
材と、前記ロッドに対して半径方向の両側に延びるよう
に且つ前記ロッドの軸線に垂直な面に対して傾き角度を
有するように配置され、その一端部が前記ブレーキシュ
ー部材の前記ロッドへの押圧部とは逆方向の径方向に延
びた端部と回転軸を介して回動可能に連結され、その他
端部が回動可能に支持されて前記ブレーキシューを前記
ロッドに向かって押し付けるための押し付け部材と、前
記押し付け部材が前記ブレーキシューを押し付けてブレ
ーキ力を発生する方向に前記押し付け部材が回動するよ
うに付勢するブレーキ力発生付勢部材と、前記ロッドが
前記ブレーキシューによる押圧から解放される方向に、
前記ブレーキ力発生付勢部材による付勢力に抗して前記
ブレーキシュー又は前記押し付け部材を駆動するブレー
キ力解除駆動部材とを有する。

【００１８】請求項２の発明に係る装置は、前記ブレー
キシュー部材は、前記ロッドが貫通する円環状のブレー
キシューと、前記ブレーキシューの外周面を半周にわた
って覆うＵ字形のブレーキシューハウジングとからな
る。

【００１９】本発明において、押し付け部材は回動可能
に設けられるが、この場合の回動とは、必ずしも特定の
軸を中心として一定角度を回転するものに限らず、一端
部が他端部に比べて移動が少なく、その結果押し付け部
材が全体として回動する状態を言う。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るブレーキ装置
１の断面正面図、図２は本発明に係るブレーキ装置１の
Ａ−Ａ線断面矢視図、図３は本発明に係るブレーキ装置
１のＢ−Ｂ線断面矢視図である。

【００２１】図１に示すように、ブレーキ装置１は、ボ
ディ１６の軸方向に沿って左右対称に設けられた復動側
ブレーキ部ＢＦ１及び往動側ブレーキ部ＢＲ１からな
る。ブレーキ装置１は、往動側ブレーキ部ＢＲ１のカバ
ー１７Ｒの端面が空気圧によって作動する図示しないシ
リンダ装置のロッドカバーの端面に当接した状態で、そ
のシリンダ装置のロッドカバーにボルトによって取り付
けられている。そのため、シリンダ装置のピストンロッ
ド２１がブレーキ装置１を貫通した状態となる。

【００２２】図２をも参照して、復動側ブレーキ部ＢＦ
１は、ブレーキシュー１１、トグルレバー１２、ブレー
キシューハウジング１３、解除ピストン１４、ねじりコ
イルバネ１５、ボディ１６、カバー１７、パッキン１
８，１９、及びダストワイパー２０などから構成されて
いる。

【００２３】ブレーキシュー１１は、ピストンロッド２
１の外周面を押圧することによってピストンロッド２１
との間に摩擦力を発生させ、摩擦力によってピストンロ
ッド２１にブレーキをかけるための部材である。ブレー
キシュー１１は、青銅鋳物などの材料からなり、管材を
その軸線に垂直に切断した円管状のものが用いられる。
ブレーキシュー１１の内周面にはピストンロッド２１が
貫通しており、外周面には略Ｕ字型のブレーキシューハ
ウジング１３の内周面が当接している。

【００２４】トグルレバー１２は、ブレーキシュー１１
をピストンロッド２１の径方向に押し付けるための部材
である。トグルレバー１２は、金属板を長方形に形成し
たものであり、ブレーキシューハウジング１３の両側に
各１枚ずつ配置されている。トグルレバー１２は、その
一端部近傍で回転軸１２ａを介して、ブレーキシューハ
ウジング１３のブレーキシュー１１取付け部とは反対側
の端部近傍と回動可能に接続されている。又、他端部近
傍では回転軸１２ｃを介してボディ１６と回動可能に接
続されている。

【００２５】トグルレバー１２は、ピストンロッド２１
の軸線に垂直な面に対して０度でない角度θを有するよ
うに、配置されている。ブレーキシューハウジング１３
は、上述したように、内周面にブレーキシュー１１を支
持するためのもので略Ｕ字型に形成されており、ブレー
キシュー１１の外周面を半周にわたって覆っている。
又、ブレーキシューハウジング１３の内周面には、ブレ
ーキシュー１１がロッドの軸線方向へずれないように、
ブレーキシュー１１がはまりこむ凹状の溝が設けられて
いる。

【００２６】また上述したように、ブレーキシューハウ
ジング１３は、その外周面のブレーキシュー１１の取付
け部とは反対側の端部近傍で、回転軸１２ａを介してト
グルレバー１２と回動可能に接続されている。

【００２７】ねじりコイルバネ１５は、トグルレバー１
２の各々向かい合っている面に接するように、且つ回転
軸１２ｃの外周に巻き付けられた状態で２個装着されて
いる。ねじりコイルバネ１５の一端はボディ１６に当接
し、他端はトグルレバー１２に取り付けられた軸１２ｂ
に引っかけるように設けられている。

【００２８】ねじりコイルバネ１５は、トグルレバー１
２を、回転軸１２ｃを中心にして矢印Ｍ２１の方向に常
時付勢している。トグルレバー１２がねじりコイルバネ
１５によって矢印Ｍ２１の方向に付勢されると、トグル
レバー１２は回転軸１２ｃを中心にして回動し、その結
果、角度θが小さくなる。そうすると、回転軸１２ａの
位置が下方へ移動し、ブレーキシューハウジング１３
は、回転軸１２ａによって下方へ引っ張られる。そのた
め、ブレーキシュー１１がピストンロッド２１の表面に
向かって押し付けられ、ブレーキシュー１１とピストン
ロッド２１の表面との間に強い摩擦力が発生し、これが
ブレーキ力となる。

【００２９】ねじりコイルバネ１５のばね定数又は個数
を変えることによって、付勢力、すなわちブレーキ力を
調節することができる。また、ねじりコイルバネ１５の
代わりに、トグルレバー１２にブレーキ力を付勢する部
材として、圧縮コイルバネ又は板バネなどを用いてもよ
い。

【００３０】解除ピストン１４は、ねじりコイルバネ１
５による付勢力に抗してブレーキシュー１１を移動さ
せ、ブレーキ力を解除するための部材である。解除ピス
トン１４は、略円柱状を呈しており、図３に示す解除ポ
ート２３から供給される圧縮空気によって駆動され、図
１の矢印Ｍ２２の方向に移動する。解除ピストン１４が
移動すると、その端面がブレーキシューハウジング１３
に当接し、ブレーキシュー１１を矢印Ｍ２２の方向に移
動させる。ブレーキシュー１１が矢印Ｍ２２の方向に移
動すると、回転軸１２ａの位置が上方へ移動するためト
グルレバー１２による押し付け力が消滅し、ブレーキ力
は解除される。

【００３１】カバー１７は、ボディ１６の軸線方向両端
面に設けられている。カバー１７の内周面にはダストワ
イパー２０が設けられており、ブレーキ装置１の内部に
ゴミが浸入するのを防いでいる。

【００３２】次に、往動側ブレーキ部ＢＲ１について説
明する。往動側ブレーキ部ＢＲ１は、その構成及び作用
が上述の復動側ブレーキ部ＢＦ１と同様であるので、往
動側ブレーキ部ＢＲ１それ自体については説明を省略し
又は簡略化し、往動側ブレーキ部ＢＲ１と復動側ブレー
キ部ＢＦ１との両方に関連する部分について説明する。

【００３３】往動側ブレーキ部ＢＲ１は、ブレーキシュ
ー１１Ｒ、トグルレバー１２Ｒ、回転軸１２ａＲ、回転
軸１２ｃＲ、ブレーキシューハウジング１３Ｒ、解除ピ
ストン１４Ｒ、ねじりコイルバネ１５Ｒ、及びカバー１
７Ｒなどから構成されている。

【００３４】往動側ブレーキ部ＢＲ１の解除ピストン１
４Ｒは、復動側ブレーキ部ＢＦ１の解除ピストン１４と
背中合わせになるように設けられており、これらの解除
ピストン１４，１４Ｒの間には図示しない流体室が形成
されている。流体室への圧縮空気の給排は図３に示す解
除ポート２３から行われる。

【００３５】流体室に圧縮空気が供給されることによっ
て、これらの解除ピストン１４，１４Ｒが互いに離れる
方向に駆動される。圧縮空気が排気されると、ねじりコ
イルバネ１５，１５Ｒの付勢力によって互いに近づく方
向に戻される。

【００３６】また、ボディ１６には、その中央位置にお
いて、解除ピストン１４，１４Ｒを手動で駆動するため
のマニュアルボタン２２が設けられている。マニュアル
ボタン２２は、その先端（下端）に円錐面が形成されて
おり、円錐面が、ボディ１６に設けられた半径方向の穴
を貫通して流体室に入り込んでいる。マニュアルボタン
２２の頭部をドライバーの先端などで図１の下方へ押す
ことにより、マニュアルボタン２２が図１の下方へ移動
し、これによって、円錐面が２つの解除ピストン１４，
１４Ｒの間に入り込んで解除ピストン１４，１４Ｒを互
いに離す方向に移動させる。

【００３７】次にブレーキ装置１の動作について説明す
る。まず、図１において、解除ピストン１４，１４Ｒの
間の図示しない流体室内には圧縮空気が供給されていな
い状態であるとする。

【００３８】ねじりコイルバネ１５，１５Ｒは、それぞ
れトグルレバー１２，１２Ｒを回転軸１２ｃ，１２ｃＲ
を中心にして矢印Ｍ２１，Ｍ２２の方向に付勢するの
で、ブレーキシューハウジング１３，１３Ｒは、それぞ
れ全体として解除ピストン１４，１４Ｒに向かう方向に
移動するように、それぞれの回転軸１２ａ，１２ａＲを
中心として回動する。トグルレバー１２，１２Ｒは、ブ
レーキシューハウジング１３，１３Ｒを下方へ引張るこ
ととなる。これによって、各ブレーキシュー１１，１１
Ｒはピストンロッド２１の外周面を押圧する。これによ
って、ピストンロッド２１にはブレーキがかかり、ピス
トンロッド２１はその位置で停止する。

【００３９】解除ポート２３に圧縮空気を供給し、流体
室に圧縮空気を作用させると、ピストン１４，１４Ｒは
それぞれ矢印Ｍ２２，Ｍ２１の方向に駆動され、ブレー
キシュー１１，１１Ｒは、ピストン１４，１４Ｒによっ
てそれぞれ矢印Ｍ２２，Ｍ２１の方向に駆動される。こ
れによって、ブレーキ力が解除される。

【００４０】ところで、往動側ブレーキ部ＢＲ１は、ピ
ストンロッド２１が矢印Ｍ２２の方向に駆動されている
場合にブレーキとして作用し、その逆に、復動側ブレー
キ部ＢＦ１はピストンロッド２１が矢印Ｍ２１の方向に
駆動されている場合にブレーキとして作用する。

【００４１】すなわち、ピストンロッド２１が矢印Ｍ２
２の方向に駆動されている場合には、復動側ブレーキ部
ＢＦ１のブレーキシュー１１はピストンロッド２１の移
動とともに矢印Ｍ２２の方向、つまりブレーキ力が解除
される方向へと駆動されるため、ブレーキ力は零となる
か極めて小さい。

【００４２】このとき、往動側ブレーキ部ＢＲ１のブレ
ーキシュー１１Ｒもピストンロッド２１の移動とともに
矢印Ｍ２２の方向に駆動される。ブレーキシュー１１Ｒ
が矢印Ｍ２２の方向に駆動されるとブレーキシュー１１
Ｒのブレーキ力が強化されるため、往動側ブレーキ部Ｂ
Ｒ１においては大きなブレーキ力が得られる。

【００４３】これとは逆に、ピストンロッド２１が矢印
Ｍ２１の方向に駆動されている場合には、往動側ブレー
キ部ＢＲ１のブレーキ力は零となるか極めて小さくな
り、復動側ブレーキ部ＢＦ１においては大きなブレーキ
力が得られる。

【００４４】また、マニュアルボタン２２を押すことに
より、解除ピストン１４，１４Ｒを手動で駆動すること
ができる。すなわち、マニュアルボタン２２を押すと、
解除ピストン１４，１４Ｒはそれぞれ矢印Ｍ２２，Ｍ２
１の方向に移動し、これによってブレーキシュー１１，
１１Ｒを同じ方向に移動させる。これによってブレーキ
力が解除される。

【００４５】上述のブレーキ装置１においては、大きな
ブレーキ力を容易に得ることができ、性能の安定性を確
保することができる。トグルレバー１２の長さを長くす
ることができるので、相対的な寸法精度を向上させるこ
とができる。又、回転軸１２ａ、回転軸１２ｃ、トグル
レバー１２、及びそれらの取付けのための穴などを精度
良く加工することにより、ブレーキ力を安定させること
ができる。

【００４６】上述の実施形態において、ブレーキ装置１
のブレーキシュー１１とブレーキシューハウジング１３
とは別部品としたが、ブレーキシューハウジング１３の
材質をブレーキシュー１１と同じ材質とし、ブレーキシ
ュー１１とブレーキシューハウジング１３とを一体化し
てもよい。又、ブレーキシュー１１の材質を青銅鋳物と
したが、青銅鋳物以外の耐磨耗性材料を用いてもよい。

【００４７】上述のブレーキ装置１において、復動側ブ
レーキ部ＢＦ１と往動側ブレーキ部ＢＲ１との２つの部
分を有したものとしたが、いずれか１つだけを有したブ
レーキ装置であってもよい。また、ブレーキシューの形
状は円管形状としたが、それ以外の形状であってもよ
い。

【００４８】上述の実施形態において、マニュアルボタ
ン２２は棒状のものであり、解除ピストン１４，１４Ｒ
の１箇所において当接するが、下端部を２股状に分岐
し、解除ピストン１４，１４Ｒの２箇所において当接し
てこれらを引き離すようにすることによって、解除ピス
トン１４，１４Ｒがねじれるおそれがなく常時円滑な移
動が可能となる。

【００４９】その他ブレーキ装置１の全体又は各部の構
成、構造、寸法、形状、材質、個数などは、本発明の主
旨に沿って種々変更することができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によると、安定したブレーキ力を
容易に得ることのできるコンパクトなブレーキ装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブレーキ装置の断面正面図であ
る。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面矢視図である。

【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面矢視図である。

【図４】従来におけるブレーキ装置の正面断面図であ
る。

【図５】従来における他のブレーキ装置の正面断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ブレーキ装置 １１，１１Ｒ ブレーキシュー １２，１２Ｒ トグルレバー（押し付け部材） １３，１３Ｒ ブレーキシューハウジング １４，１４Ｒ 解除ピストン（ブレーキ力解除駆動部
材） １５，１５Ｒ ねじりコイルバネ（ブレーキ力発生付勢
部材） ２１ ピストンロッド（ロッド）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 15/26 F15B 15/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸方向に移動可能なロッドを摩擦力により
   停止させるためのブレーキ装置であって、 前記ロッドの外周面を押圧するためのブレーキシューを
   有し、前記ロッドへの押圧部とは逆方向の径方向に延び
   るブレーキシュー部材と、 前記ロッドに対して半径方向の両側に延びるように且つ
   前記ロッドの軸線に垂直な面に対して傾き角度を有する
   ように配置され、その一端部が前記ブレーキシュー部材
   の前記ロッドへの押圧部とは逆方向の径方向に延びた端
   部と回転軸を介して回動可能に連結され、その他端部が
   回動可能に支持されて前記ブレーキシューを前記ロッド
   に向かって押し付けるための押し付け部材と、 前記押し付け部材が前記ブレーキシューを押し付けてブ
   レーキ力を発生する方向に前記押し付け部材が回動する
   ように付勢するブレーキ力発生付勢部材と、 前記ロッドが前記ブレーキシューによる押圧から解放さ
   れる方向に、前記ブレーキ力発生付勢部材による付勢力
   に抗して前記ブレーキシュー又は前記押し付け部材を駆
   動するブレーキ力解除駆動部材と、 を有することを特徴とするブレーキ装置。
2. 【請求項２】前記ブレーキシュー部材は、前記ロッドが
   貫通する円環状のブレーキシューと、 前記ブレーキシューの外周面を半周にわたって覆うＵ字
   形のブレーキシューハウジングとからなる請求項１記載
   のブレーキ装置。