JP5073683B2 - クランプおよび／またはブレーキ機構 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求項１のプレアンブルに記載の特徴を有するクランプおよび／またはブレーキ機構に関するものである。

クランプおよび／またはブレーキ機構は、種々の用途のために種々の実施形態で公知である。そして特許文献１ではリニアガイド用の、ガイドレールの長手方向で走行自在のキャリッジを有するブレーキ機構が開示されている。そのキャリッジは、両長手側で機能するブレーキライニングを有している。キャリッジはＨ字形状で構成されていると共に、弾力性があり可撓の薄いステーおよびガイドレールを掴む二つの下側脚部を有している。下側脚部とガイドレールの間に、ブレーキライニングが配設されている。キャリッジには、ステーと一緒で収容部空間を形成する二つの上側脚部を設けており、その空間の中に上側脚部に作用する力発生手段が設けられている。ここで対象となるのは、油圧または空圧で作動できるトグルレバーメカニズムまたはピエゾアクチュエーターである。さらに力変換装置として、油圧または空圧で作動できるクサビスライドを設けていることがあり、それが、キャリッジの上側脚部の間でそのためにブレーキ機構の長手方向で先細りに構成された空間において案内されている。すべての場合において両上側脚部の押力により、弾力性のあるステーの曲げが起きるので、ブレーキライニングの付いた両下側脚部は内方に動く、あるいはガイドレールをより大きな力で押力する。

この公知のブレーキ機構で欠点となることは、メカトロによる変換装置、例えばピエゾ要素の使用と関連して、振動または他の機械的負荷に対して特に敏感なことである。

トグルレバーメカニズムまたはクサビスライドを使用することは、メカトロによる変換装置と同じく多くの製造と組み立ての工数を意味する。

加えて、特にクランプ機構では充分に大きなクランプ力を求める要求があるが、それは公知の装置では構造的に比較的多い手間、それによりコスト的な出費をかけてのみ実現できるものである。

特許文献２では、シャフトに設けられておりそれと例えば回転固定して接続できる油圧クランプブッシュが開示されている。そのブッシュは基本的に固定したブッシュ本体を有しており、それがスキマを有して駆動シャフトに配設されている。このブッシュ本体に接すると共に駆動シャフトに向かって、圧力で力を加えられるチャンバーが設けられている。シャフトに基本的に平行に延伸するチャンバー側壁が、ここでは同時にブレーキ要素として機能し、それがチャンバーに圧力がかかる時にチャンバーの膨張によりシャフトに押し付けられ、それにより摩擦接続をつくり出す。側方で接するチャンバー壁をΣ字形状で構成することにより、チャンバーに力がかかる時にブッシュがシャフトに対して斜めを向くことを防ぐことになっている。チャンバー側壁がΣ字形状をしていることにより、押力時にチャンバー圧力の増加によりシャフトと平行に延伸するチャンバー壁がシャフトに押し付けられる前に既に、この側壁はシャフトに向かうラジアル方向で膨張できる。そして回転固定した接続が行われる前に、ブッシュをシャフト軸に対して直角な方向に整えることができる。

このクランプ機構は、大きな押し付け力を生み出すために好都合な力変換装置を有していない。さらにブッシュ本体に対してチャンバーが、その構造に関して特にそれを配設する可能性で制限される。ここでのブレーキ効果は、過圧を使った押力によってのみ達成され、場合により大きな駆動力を伝達せねばならない本来のブレーキ要素が、ブッシュ本体と固く接続しているのではなく、必然的に比較的不安定となる圧力チャンバーを介して接続している。

特許文献３では、圧力で力をかけるチャンバーを本体に設けているクランプおよび／またはブレーキ機構が開示されており、そのチャンバーは少なくとも一部で、可撓であるが引っ張りおよび／または圧縮強度のある少なくとも一つの壁面で境界を構成されている。その壁面の反対側にあるチャンバー境界も、前述の壁面と同様に実施しているものとできる。しかし、本体の剛体部分とすることもできる。壁面間が比較的小さい間隔であると好ましい。チャンバーの変形で生じる力は、少なくとも部分的に壁面の方向ないしそれに沿って導かれ、本体と壁面が接続する範囲で本体に導かれる。そのような力が本体にかかるポイントを適切に選び、この本体が少なくとも部分的に弾性的に変形自在であると、その力をこの本体を介して本体の別の場所に、例えばクランプまたはブレーキ範囲に伝達できる。そして、この範囲にある当該ブレーキまたはクランプ手段がその力を使って押力位置に移動する、又はここから出ることができ、それによりガイド要素またはクランプまたブレーキをかける要素に、ブレーキをかける又は解除することができる。そのとき引っ張りだけでなく圧縮の力をも本体に導くために、チャンバーでの過圧だけでなく負圧も利用することがある。もちろん力の導入前でも後でもクランプおよび／またはブレーキ範囲を、ガイド要素またはクランプまたブレーキをかける要素と噛み合い状態にすることもできるが、そのときはクランプおよび／またはブレーキ範囲と別の当該要素間において、押力の変化が起きる。

この公知のクランプおよび／またはブレーキ機構は、適切なチャンバーは負圧または過圧を使った押力時に変形しようとする見識を前提にしている。このチャンバーを、大部分でほぼ平坦な少なくとも一つの壁面で形成すると、チャンバー内の過圧または負圧は、基本的にこの壁面に直角に延伸する第一方向でまず変形を起こす。この第一方向での変形（膨張または収縮）に持ちこたえられず対応して逆に、一般的に第一方向に直角（即ち、基本的に壁面に平行）に延伸する第二方向でチャンバーの収縮または膨張が起きる。そのとき、第一方向で小さい力ないし変形が第二方向で大きな力を生み出すという事実を利用して、ブレーキまたはクランプするために、あるいは予圧したクランプないしブレーキ機構を解除するために、その力を利用する。

最後に、特許文献４で開示されている膨張固定装置が有する本体には、本体のアキシャル方向の端部範囲に設けられた肉薄の、固定する構成部品のための中心収容部を形成する膨張ブッシュを備えている。さらにテンションリングが設けられており、それが、その間にあるリング形状の圧力チャンバーを形成しながら膨張ブッシュを取り巻き、そして本体にネジ止めされている。その圧力チャンバーは圧力流動媒体で満たされている。収容部に構成部品を固定するために、膨張ブッシュは弾性的に変形自在である。加えてテンションリングは、本体に対して回転することにより圧力チャンバーの体積を縮小してアキシャル方向で調整される。この膨張固定装置では油圧媒体が、弾性を有する固形体として構成されている。弾性を有する固形体とテンションリングの圧力面の間に、滑りリング要素が配設されており、それによりアキシャル方向の圧力をテンションリングから固形体に伝達する。滑りリングを使用することにより純粋のアキシャル方向の圧力が固形体に導かれ、そのアキシャル方向の動きがテンションリングの回転動作から切り離される。

ＥＰ−Ａ−０ ９３６ ３６６号公報 ＵＳ ５，８５５，４４６号公報 ＷＯ ０１／３４９９０ Ａ１号公報 ＷＯ２００５／０４４４９１Ａ１号公報

しかしこの膨張固定装置により可能になるのは、リング形状で構成されており圧力流動媒体として機能する固形体を使った回転対称の本体のクランプのみである。この従来技術を前提に本発明が根拠にする課題は、圧力流動媒体として固形体を、それと関連する利点と共に有するクランプおよび／またはブレーキ機構を得ることであり、その機構は簡単な構造でも、非常に異なるクランプおよび／またはブレーキ課題に柔軟に対応できるものである。

本発明が前提にする見識は、ピンまたはマンドレル状に構成したものであって、固形体として構成した圧力流動媒体を、任意の位置で掴むまたは突き刺すことができる作動要素を使用することにより、広範囲のクランプおよび／またはブレーキ課題を解決できるということである。

特許文献４による膨張固定装置と違って、スライドリングの形態にある作動要素を、固形圧力流動媒体の特別な形状に合わせることを必要としない。よって同一で構成した作動要素を、広範囲のクランプおよび／またはブレーキ機構を実現するために使用できる。よって、適合させるための開発時だけでなく、当該製造のための保管時にもコストメリットが得られる。

本発明の実施形態によれば固形圧力流動媒体を、弾性を有する固形体として構成している。この明細書の範疇では固形体として構成する圧力流動媒体を基本的に、変形時に基本的に非圧縮性の挙動を行い、そして圧力流体と同様に体積内およびその体積に接する面では、基本的に均等な圧力分布を示す固形体を対象にするものと解釈する。

この種の固形体は、必ずしも弾性的な特性を有する必要はない。むしろ純粋な塑性変形でも、均等な圧力分布の時に非圧縮性が得られることがある。しかし弾性的な挙動は、体積の変形に至った力の変化が解除されるとき、固形圧力流動媒体が自動的に再びその体積の原点形状に戻るという利点を有している。この種の弾性的な固形体では、例えば適切なエラストマーが対象になる。

本発明の実施形態によれば、クランプおよび／またはブレーキ力を別の物体に伝達する押力要素を、ハウジングと一体で構成している又は解除自在でこれと接続しており、そのとき押力要素が、固形圧力流動媒体により押力される弾性的な可撓範囲を有している。よって、任意の位置における固形圧力流動媒体の体積形状変化が、押力要素の弾性的な可撓範囲での対応する体積形状変化となる。

本発明の別の実施形態によれば、押力要素をハウジング内で軸方向に移動自在に案内されるピストンとして構成していることがある。

固形圧力流動媒体は、例えば接着または加硫により押力要素と固く接続していることがある。

以上により、ピストンとして構成した押力要素の場合に特に、弾性的な固形圧力流動媒体を使用するときに押力要素が、固形圧力流動媒体と一緒に再び原点位置に戻るという利点が得られる。エラストマーの場合にその接続を、例えば接着または加硫により行うことができる。

本発明の好ましい実施形態によれば圧力流動媒体を、液体あるいはペースト状の、あるいは低ショア硬度の固形体（そのショア硬度は、いずれにしても固形圧力流動媒体のショア硬度より低い）でできた二次圧力流動媒体を取り囲む固形圧力流動媒体で形成していることがある。それにより、作動要素の動作による圧力流動媒体内での材料の押し出し又は移動を、とりわけ二次圧力流動媒体で行えるという利点を達成できる。二次圧力流動媒体が圧力を固形圧力流動媒体および／または押力要素に効かせるが、そこでは単位体積当たりで必要とする材料の押し出しまたは移動は少なくて済む。それにより、全圧力流動媒体の耐用寿命が本質的に改善される。

以上のように構成した固形圧力流動媒体は貫通部を有しており、それを通って作動要素が気密状態で案内されている。圧力流動媒体ないし二次圧力流動媒体に作動要素が入り込んでいるときに、対応する高い圧力でこれが作動要素に押し付けられるので、シール効果が高い圧力でも保証されている。

しかし、固形圧力流動媒体が貫通部の代わりに、充分に薄くフレキシブルで作動要素が押力する壁面の形態でダイアフラム部分を有していることもあり、そこでダイアフラム部分が弾性的に構成されており、それにより規定経路での作動要素の動作を可能にする。それにより、作動要素と関連するシール問題が一般的に回避される。

別の実施形態によれば固形圧力流動媒体が、二次圧力流動媒体を封じ込んでいる範囲と接すると共にこの範囲とは反対側にある面を使って押力要素に力をかける壁面範囲を有していることがある。このようにすることで、圧力流動媒体を分離した構成部品として、特に押力要素から切り離して構成することが可能である。

別の実施形態によれば固形圧力流動媒体が、二次圧力流動媒体を封じ込めている範囲の境界を決めるリング状でクローズの壁面範囲を有していることがあり、そのときその正面のリング状でクローズの壁面範囲が押力要素と接続している。

本発明の実施形態によれば、固形圧力流動媒体が円筒形状を有している、またはリング形状に構成されていることがある。それにより簡単な形状とすることができ、少なくとも一つのピンまたはマンドレル状に構成した作動要素と一緒で、簡単な構造が可能になる。

本発明の別の実施形態によれば、少なくとも一つの作動要素をピンとして構成していることがあり、固形圧力流動媒体で圧力上昇を発生するためのピンの動作方向で見て、そのピンは前方範囲と較べて後方範囲で大きな断面を有しており、そこでピンが固形圧力流動媒体を完全に貫通している。それにより得られる利点は、前後範囲における断面の差異として得られる断面差異により体積変化をつくり出すことである。そのとき（前後の範囲で断面が一定であることを前提に）体積変化が、それぞれ規定の動作経路を乗じた差異断面に等しい。

それにより、固形圧力流動媒体にマンドレルを純粋に突き刺す場合に較べると、その時々の固形圧力流動媒体における材料の動きは比較的少なく、それが材料の耐久性（繰り返しサイクル数）にポジティブに働くという利点が達成される。

このように構成したピンの前方端部は、ハウジングの切り取り部に嵌り込むものとすることができるが、その切り取り部は、（ピンが純粋に直線的に動くことを前提に）必要な体積変化を起こすような深さを有していなければならない。

別の実施形態によれば、以上のように構成されたピンがその前方端部で該当するハウジング壁面を貫通していることがある。それによりピンの動作経路が見えるようにすることができる。このようにすることにより同時に、例えばクランプおよび／またはブレーキ機構の作動数の増加に伴い、ピン端部が（原点位置または終了位置で）ますますハウジングから突出する時に、固形圧力流動媒体の摩耗が見て分かるようにできる。

以上のようにすることで固形圧力流動媒体の摩耗現象だけでなく、押力要素の摩耗現象も見て分かるようにできる。

本発明の別の実施形態によれば、少なくとも一つ作動要素をスリーブ部材として構成して、加えてグリップ部材を設けていることがあり、そのグリップ部材が固形圧力流動媒体を部分的または完全に貫通すると共に、基本的にスリーブ部材内側空間の断面を補完するように構成されている断面を有している。このようにすることで、スリーブ部材は基本的にガタなしでグリップ部材上を軸方向移動し、スリーブ部材は可能性ある全動作経路でグリップ部材と噛み合い状態にあることになる。

この実施形態でも体積変化は、スリーブ部材のリング状壁面の断面を乗じたスリーブ部材のアキシャル方向移動経路に相当して得られる。

この実施形態でグリップ部材が、固定してまたは解除自在で押力部材またはハウジング壁面と接続していることがある。そのとき押力部材と接続していることにより、押力要素が動くことになる同じ方向で作動要素を動かすことができる。押力要素の動作を別の方向で、例えば作動要素の動作方向に直角に行う場合には、グリップ部材をハウジング壁面と接続していることがある。

本発明の実施形態によれば、グリップ部材を含むスリーブ部材の前側端部の外側壁面が先細りで構成されており、例えば面取りした範囲を有していることがある。

少なくとも一つの作動要素を作動して固形圧力流動媒体の体積変化（正確に言えば、体積形状の変化）を起こすために、例えばエアシリンダーまたは作動ワイヤーを設けていることがある。

固形体を使って圧力流動原理を実現することにより、固形圧力流動媒体を押力する小さな有効断面の作動要素の場合に、小さい力で大きな圧力を固形圧力流動媒体につくることができる、という圧力流動原理の利点が維持されたまま残る。固形圧力流動媒体内部におけるこの高い圧力を、固形圧力流動媒体が押力要素を押力する比較的大きな面を使用することにより、大きなクランプおよび／またはブレーキ力に変換することができる。

本発明の別の実施形態は、従属請求項から得られる。以下において本発明を、図面で図示している実施例を使って詳細に説明する。

〔実施例１〕

図１において長手断面概略図で図示するクランプおよび／またはブレーキ機構１は、レール５上で軸方向に移動自在に案内されているキャリッジ状の部材３を示している。移動のために一般的に設けられている転がり軸受は、簡単化する意味から図示していない。

元となるクランプおよび／またはブレーキ機構１は、キャリッジ状の部材３に設けられている。これにはハウジング７を含み、その中にエアシリンダー９が設けられている。エアシリンダー９にはピストン１１があり、その周囲にはシール要素１３が嵌っている切り込みが形成されている。エアシリンダー９の圧力空間１５に供給可能な圧縮空気を使ってピストンの後方側を押力する時、圧力のない空間１７に対してシール要素１３が圧力空間１５を密封するので、ピストン１１には図１で右方に向いた押力が働く。押力の大きさは、ピストン１３の後方側の押力面に、圧力空間１５に供給される圧縮空気の圧力を乗じて得られる。圧力空間１５ないし全体のエアシリンダー９は、ネジを設けたハウジング７の該当孔に密封してねじ込めるカバー１９を使って、その後方側（図１で左側）で封止されている。良く分かるようにするために、圧縮空気用の該当配管は図示していない。

ピストン１１において圧縮空気により押力される側とは反対の側に、マンドレル状の作動要素２１が設けられており、それがピストン１１と一緒に移動できる、又はピストン１１により生じた押力を受ける。作動要素２１の前方端部は、エアシリンダーの境界を決める壁面２３を通って、固形体で形成した圧力流動媒体２５の中に突出している。その固形圧力流動媒体は円筒形状を有していると共に、ハウジング７にある当該円筒状空間２７の中に保持されている。ハウジング７の円筒状空間２７の中には、ピストン２９の形態をした押力要素が軸方向移動自在で保持されている。そのピストン２９は原点状態で既に、その前側をレール５に当接させることができる。しかし原点状態で、ピストン２９の前側とレール５の間に僅かなスキマがあることもある。ピストン２９の後方側は、例えば接着または加硫により固形圧力流動媒体２５と接続していることがある。

円筒状空間２７は、円筒状空間２７の上部範囲でねじ込み自在である封止部材３１を使って封止されている。その封止部材が、内方に向いたその正面で固形圧力流動媒体２５を押力する。

エアシリンダー９に圧力がかかっていない状態から、その圧力空間１５に圧縮空気を使って押力すると、マンドレル状の作動要素２１はその先端で、（さらに）固形圧力流動媒体２５に押し込まれる。それにより、固形圧力流動媒体２５の体積形状の変化が生じる。固形圧力流動媒体２５は、ピストン２９の動作方向にのみ膨張できるので、ピストンが原点状態で既にレール５に当接していない限り、ピストン２９はまずレール５の方向に向かって動く。作動要素が圧力流動要素に押し込まれることにより、ピストン前側とレール間に間隔がある時に、ピストン２９がレール５に当接する位置までピストン２９を動かすために必要な体積変化より大きい体積押し出しが起きると、固形圧力流動媒体２５の内部で圧力上昇が起きる。そのとき到達圧力は、ピストン１３が作動要素２１を固形圧力流動媒体２５の中に押し込む力により決まる。このための基準となるのは、作動方向における作動要素の断面である。

流体静力学原理に従ってピストン２９は、固形圧力流動媒体２５内で発生した圧力とピストン２９の断面から得られる押力によりレール５に押し付けられる。ここでも、固形圧力流動媒体２５が押力する動作方向に直角なピストンの有効断面が基準となる。

作動要素２１の断面がピストン２９の断面と較べて小さいので、ピストン２９に抗する押力が得られ、それは作動要素２１に対する押力と、作動要素２１の断面に対するピストン２９の断面の割合の積になる。

以上のようにして、図１で図示しているように両側でそれぞれ同一のクランプおよび／またはブレーキ機構１を有するキャリッジ状部材３が、レール５上でクランプされ又は解除され、ないしはその動きにブレーキをかけることができる。
〔実施例２〕

図２は、クランプおよび／またはブレーキ機構１０の別の実施形態における概略的な断面を示しており、回転対称な部材、例えばシャフトをクランプするために適している。このケースではハウジング７が収容貫通部３３を有しており、クランプする要素、例えばシャフトをその中に収容していることがある。ハウジング７には更に、リング状の切り取り部３５が設けられており、その中にリング状に構成された圧力流動要素２５が収容されている。そのリング状の切り取り部３５は、フランジ状部材３７を使って封止されており、そのとき部材３７でアキシャル方向に走る壁面が収容貫通穴３３との境界になっている。ハウジング７の中には更に、リング形状に構成したエアシリンダー９を設けている。これにはリング形状のピストン１１が含まれ、その後方側に圧力空間１５が構成されている。図２では空圧媒体用の供給配管と供給開口部を、簡略化のために図示していない。ピストン１１には多数のマンドレル状の作動要素２１が接続しており、それがそれぞれ適切な孔を通って、機構全体の軸に直角に走る壁面に突出しており、そしてその前側端部が固形圧力流動媒体２５を押力する、ないしはこの中に突入している。

図２で図示しているクランプおよび／またはブレーキ機構１０の実施形態では、固形圧力流動媒体２５を収容するリング形状の切り取り部３５との境界になるハウジング７の内壁３９が、図示していないが収容貫通部３３に挿入可能である回転対称な要素をクランプおよび／またはブレーキする押力要素を形成する。

図２で図示しているクランプおよび／またはブレーキ機構１０において圧力空間１５に圧縮空気で力をかけると、原点状態で内壁３９がクランプすべき要素に当接していない限り、リング形状のピストン１１はマンドレル状の作動要素２１と一緒に、固形圧力流動媒体２５に向かう方向に動く。クランプする要素と内壁３９の間に原点状態でスキマがある場合には、作動要素２１が固形圧力流動媒体２５の中に押し込まれ、それに起因する固形圧力流動媒体２５の体積形状が変化することにより、クランプする要素の外面に内壁３９が当接する。それに続いて、エアシリンダー９により発生し個々の作動要素２１に配分された圧力に相当して、固形圧力流動媒体２５内で圧力上昇が起きる。それにより、クランプする要素に当接する壁面３９と固形圧力流動媒体２５で作用する圧力の積で得られる押力がその円周面に作用して、クランプする要素が保持される。
〔実施例３〕

図３で図示している別の実施形態は再び、レール５上で案内されるキャリッジ状部材３のブレーキないしクランプに関するものである。図３で図示しているキャリッジ状部材３には、ピストン１１のあるエアシリンダー９を含むクランプおよび／またはブレーキ機構２０が設けられている。エアシリンダー９はカバー１９で封止されており、それがハウジング７にある該当孔を封止している。図３から分かるように、カバー１９はハウジング７にネジ止めしていることがある。カバー１９は、ネジ孔１９ａを有しており、圧縮空気を供給する接続配管を、その中にねじ込むことができる。

ピストン１１で圧力空間１５ないしネジ孔１９ａと反対側に、ピストン１１の動作方向に対して平行な軸を有するスリーブ状作動要素４１を設けている。作動要素４１は、固形圧力流動媒体２５を収容する鍋形状収容要素４３の底部壁面４３ａを貫通している。固形圧力流動媒体２５を収容するための鍋形状収容要素４３の収容空間は、ピストン２９の形状をした押力要素によりその開放側が境界となっている。ピストン２９は、ピン形状をしたグリップ部材４５と接続しており、そのグリップ部材は固形圧力流動媒体２５を貫通すると共にスリーブ状の作動要素４１に嵌り込んでいる。そのとき、グリップ部材４５の形状およびスリーブ状の作動要素の形状はお互いで、作動要素４１が基本的にガタなしでグリップ部材４５上を案内されるように合致している。これにより、一つには軸方向移動時の傾斜を防ぎ、そして他方でスリーブ状作動要素４１の内壁とこれに嵌り込むグリップ部材４５の外壁間での大きすぎるスキマに、固形圧力流動媒体が押し込まれることを防ぐ。

図３ａと３ｂで図示しているクランプおよび／またはブレーキ機構２０において、エアシリンダー９のピストン１１に圧縮空気で力をかけると、グリップ部材４５上で軸方向に移動自在に案内される作動要素４１が、原点位置から（さらに）固形圧力流動媒体２５の中に押し込まれる。

既に図１と２の実施形態との関連で説明しているように、ここでもまず、押力要素として機能するピストン２９の前側とレール５の当該当接面の間で場合により存在するスキマがなくなり、それに続いて固形圧力流動媒体２５内で圧力上昇が起きる。図３で図示している実施例における圧力上昇は、スリーブ形状作動要素４１の断面と、エアシリンダー９により発生しこれに作用する力によって決まる。押力要素によりレール５ないしピストン２９に働く力は同じく、固形圧力流動媒体２５が押力するピストン２９の面および固形圧力流動媒体２５に存在する圧力から得られる。それにより既に前述したように、固形圧力流動媒体２５が押力するピストン２９の面と作動要素４１の有効リング形状断面との割合に相当して、作動要素４１により固形圧力流動媒体２５に働く力の転換が得られる。

図３ｂから分かるように鍋形状の収容要素４３は、ピストン２９とレール５間のスキマを調整する、あるいは原点状態でレール５に対してピストン２９の正確な位置決めを行う役割をする。そのために鍋状要素はネジ孔を使ってハウジング７にねじ込み自在であり、それにより調整自在となっている。その調整を行うためには、鍋形状要素４３の後方面側にある穴４３ｂを使用し、要素４３を回転するための突起を有する対応工具を、それに嵌め込むことができる。

この実施形態でも勿論、他のすべての実施形態と同じように既に原点状態で、すなわちエアシリンダーで圧力なしの状態で、あるいは作動要素４１ないし２１の原点位置で、押力要素とクランプする要素間に予圧を設定することもできる。そのためには、作動要素の原点設定をストッパーにより固定している必要があろう。

図３による実施形態で実現するスリーブ状の作動要素付きクランプおよび／またはブレーキ機構２０が有する利点は、作動要素４１を固形圧力流動媒体２５に押し込む時に、固形圧力流動媒体２５における直径変化が小さいことにより、必要となる材料の軸方向移動が少ない、ないし流動媒体２５の材料体積動作での差異が少ないということである。それにより固形圧力流動媒体２５の材料が受ける負荷がより少なく、それが材料の耐久性と寿命の改善に至る。
〔実施例４〕

図４も、レール５上で軸方向に移動自在に案内されるキャリッジ状部材３を示している。キャリッジ状部材３に一体化されたクランプおよび／またはブレーキ機構３０が、図３で図示している実施形態と異なっていることは、作動要素と押力要素の動作方向がお互いに直角であることである。よって、図４によるクランプおよび／またはブレーキ機構３０の原理は、図１による実施形態に完全に該当している。よって、図１による実施形態との関連する前記の実施例を参照できるものである。

しかし、図１によるクランプおよび／またはブレーキ機構１の実施形態と異なることとして、図４によるクランプおよび／またはブレーキ機構３０は、前方範囲と較べて後方範囲で大きな直径ないし大きな断面を有するピン状の作動要素４７を備えており、そしてピン状の作動要素が固形圧力流動媒体２５を完全に貫通すると共に、その前方端部がハウジング壁面５１にある貫通部に突き出ている。固形圧力流動媒体２５における体積形状変化の作用に基づいたクランプおよび／またはブレーキ機構３０の機能方法は、図３によるクランプおよび／またはブレーキ機構２０の実施形態で対応する機能方法と同様である。ここでも大きな直径ないし大きな断面を有する範囲を押し込むことにより、固形圧力流動媒体２５にある貫通部の拡張を行う。しかし図４による実施形態では、望遠鏡形式でグリップ部材を含む作動要素４１の代わりに、対応する断面変化を有する一部品構成のピン形状作動要素４７を使用する。

固形圧力流動媒体２５の体積形状変化により、押力要素として使用するピストン２９に働く力の作用は、図１による実施形態で対応する機能方法と同一である。

図４によるクランプおよび／またはブレーキ機構３０の実施形態では、作動要素４７が貫通部４９を通ってハウジング壁面５１に突出しているので、これはシステムが原点位置またはクランプ位置のいずれにあるかの識別目印としての役割をするものとできる。図４ｂで図示している原点位置では、作動要素の前方端部がまだ壁面５１を越えて突出していない。作動要素が更に固形流動媒体２５内に入り込むクランプ位置に、エアシリンダー９のピストン１１を作動要素４７と共に動かすと、作動要素４７の前側端部が壁面５１を通って突出し、それにより機構３０のクランプないしブレーキ位置が視覚的に分かる。
〔実施例５〕

図５は、収容要素５５を正確な決められた位置に固定しクランプするための、ゼロテンションシステム５３を示している。図５ａで部分的に断面化した遠視図から分かるようにゼロテンションシステム５３は、それぞれ１２０°角度間隔でずれている三つのクランプおよび／またはブレーキシステム４０を有している。図５によるクランプおよび／またはブレーキ機構４０は、図４によるクランプおよび／またはブレーキ機構３０に類似して構成されている。ここでも、ピン状のグリップ部材４５を含むスリーブ状作動要素４７の原理を使用している。固形圧力流動媒体２５、スライド自在のピストン２９、および封止カバー３１が、図４による実施形態の場合と同じ方法で、クランプする回転対称な収容要素５５に対してそれぞれラジアル方向に設けられている。ゼロテンションシステム５３の下側には、エアシリンダー９が一体で設けられている。これにはピストン１１が含まれ、原点状態でエアシリンダー９のカバー１９に当接している。圧力空間１５は、ピストン１１の背面側とカバー１９の内壁の間に形成される。同じく簡略化するために、圧縮空気を供給するための供給配管を図示していない。ピストン１１は、三つのクランプおよび／またはブレーキ機構４０用のスリーブ状作動要素４７と接続している。さらにピン状のグリップ部材４５を設けており、それがそれぞれ固形圧力流動媒体２５を貫通していると共に、上側壁面（図５ｂ）とカバー１９の間で固く固定されている。

以上のようにして、圧力空間１５に圧力をかけることによりエアシリンダー９のピストン１１を介して、同時に三つすべての作動要素４７の動作、ないし当該媒体２５に圧力上昇をうみだすための力の作用が得られる。固形圧力流動媒体２５それぞれの体積形状変化により、あるいは当該固形圧力流動媒体２５で起きる押力により、ピストン２９の前側と収容要素５５の外周の間のスキマを閉じる、ないしは収容要素５５にピストン２９が当接した後に、押力の該当上昇が起きることになる。

図６は、ブレーキディスク５９とクランプおよび／またはブレーキ装置５０を含むディスクブレーキ５７を示している。そのブレーキ装置５０はハウジング７を有しており、図４と５による実施形態の場合と同じくハウジングにある円筒状切り取り部２７に、固形圧力流動媒体２５と封止要素３１、およびブレーキディスク５９用の押力要素として働くピストン２９が収容されている。図６で示しているディスクブレーキの場合には、ピストン２９がブレーキライニングとして構成されており、それに適した材料で出来ていることがある。ピストン２９の反対側では、ハウジング７にねじ込み自在の封止要素３１と接続していることがある別のブレーキライニング６１が、ハウジング７にある当該円筒状空間内で保持されている。ピストン２９も固形圧力流動媒体２５と接続していると好ましい。

図６で図示しているクランプおよび／またはブレーキ機構５０の実施形態において、図４による実施形態に類似して構成しているピン状の作動要素４７が、固形圧力流動媒体２５を貫通している。固形圧力流動媒体２５を貫通する作動要素４７において小さい断面を有する端部は、牽引ワイヤー６３と接続している。

牽引ワイヤーは、ハウジング７にある円筒状孔６５を通って案内され、そのハウジング内には作動要素４７で小さい方の断面を有する端部が突出している。円筒状孔６５の底部には、牽引ワイヤー６３が通る円筒状孔を有するディスク６７が設けられている。そのディスク６７は、その下側面が作動要素４７の正面用ストッパーとして、そして上側正面が孔６５に設けたコイルバネ６９用のストッパーとして機能する。コイルバネ６９の上側端部は、円筒状孔６５にねじ込み自在であり牽引ワイヤー６３が通る中心孔を有する封止要素７１を押力する。

以上のように牽引ワイヤー６３を使って牽引力を与えることにより、作動要素４７の大きい方の断面を有する後方範囲を、固形圧力流動媒体２５の中に押し込むことができる。それにより前記の形式と方法で、ブレーキディスク５９の方向へのピストン２９の動作、そしてピストン２９がブレーキディスク５９に当接した後には対応するブレーキ力が得られる。コイルバネ６９によりディスク６７に働く力と較べて、牽引ワイヤー６３に働く牽引力が小さいときには、ディスク６７とコイルバネ６９により作動要素４７が自動的に戻り動作を行う。

勿論、固定したブレーキライニング６１の代わりに、ブレーキディスク５９の側でハウジング７内に第二のクランプおよび／またはブレーキ機構５０を設けていることもある。二つの牽引ワイヤーを互いに接続して、この接続ワイヤーに本来の牽引ワイヤーを接続することもできる。この場合に勿論、接続ワイヤーの代わりに剛体の接続要素を設けていることもある。

従来のディスクブレーキと比較して、このディスクブレーキは特別に簡単でコンパクトな構造という利点を有しており、力の方向転換機構、レバーメカニズム、連結リンク、または同類のものを全く必要としない。純粋の油圧ブレーキと比較してこの種のディスクブレーキは、固形圧力流動媒体を使用することにより、シール問題が全く発生することがないという利点を有している。

意味のある限り勿論、それぞれ特定の実施形態との関連で先に説明している個々の特徴を、類似して別の実施形態と組み合わせられることを最後に示唆しておきたい。

作動要素の駆動は基本的にそれぞれ適切な駆動装置により、例えば作動要素またはそれと接続する要素と結合している吊り上げ磁石のような電磁駆動装置により行うことができることを最後に示唆しておきたい。

例えばバネ性要素を使って、作動要素に予圧をかけていることもでき、そのバネ性要素が静止状態で押力して、クランプおよび／またはブレーキ機構が当該要素をクランプまたはブレーキをかけることになる。

そして駆動装置の構成は、その作動時に作動要素が、生じた固形圧力流動媒体の体積形状変化を介して当該要素に働くクランプ力またはブレーキ力を減らす、又は全くなくするように動くものとすることができる。
〔実施例７〕

図７は、図３で図示しているものに類似したクランプおよび／またはブレーキ装置を示している。よって同一または機能的に同一の要素を同一の参照符号で表しているので、これに関しては前述した図３の説明を参照されたい。

図７における基本的な違いは、圧力流動媒体２５が異なった二つの構成要素、すなわち固形圧力流動媒体２５ｂおよび、その中に封じ込まれており液体またはペースト状の圧力流動媒体として又は固形圧力流動媒体２５ａより低ショア硬度の固形圧力流動媒体で構成している二次圧力流動媒体２５ａを有していることであり、そのときショア硬度は、頻繁な作動でも材料の破壊が発生することなく、特にマンドレル状作動要素２１の周囲で媒体が充分な材料の動きまたは移動をするように選ぶ必要があろう。

図示している実施例では、固形圧力流動媒体２５ｂが鍋形状の構造を有しており、そのときリング形状壁面の正面が押力要素と、例えば接着または加硫により接続している。よって二次圧力流動媒体２５ａは、押力要素２９および固形圧力流動媒体２５ｂの内壁により境界を設けられている。

作動要素２１は貫通部で固形圧力流動媒体２５ｂを貫通しており、そして二次圧力流動媒体２５ａの中に入り込んでいる。入り込むことにより発生する圧力ないし対応する圧力上昇は、二次圧力流動媒体２５ａから押力要素および、それにより同じく形状変化を起こす固形圧力流動媒体２５ｂに伝達され、そしてリング形状壁面の正面側を介して、この圧力を同様に押力要素に伝達する。増加した圧力が同時に、固形圧力流動媒体２５ｂにある貫通部の内面を介しても同じく押力要素２９に作用し、よって増加した押力によりシールの改善効果が得られる。

以上のように構成した圧力流動媒体２５では、二次圧力流動媒体２５ａで最大の材料の動きないし移動が起きるので、固形圧力流動媒体にある材料の破壊が避けられ、それにより耐用寿命が改善される。
〔実施例８〕

図８は非常に似た実施形態を示しており、ここでは固形圧力流動媒体２５ｂが、その底部、すなわち押力要素２９に隣接する範囲で同じく封止されている。それにより圧力流動媒体２５を独立した構成要素として実現できる。しかし勿論この場合にも、圧力流動媒体２５が押力要素２９と接続しているものとすることもできる。

図９と１０で図示している実施例は、圧力流動媒体２５が作動要素２１用の貫通部を有していないことで、図７と８で図示している実施例と異なっている。図９と１０で示している変形例の場合には作動要素が、固形圧力流動媒体２５ｂの一部として構成されているダイアフラム部分２５ｃを押力する。それにより、作動要素２１と圧力流動媒体２５間のシール問題が完全になくなる。その他に図９と１０によるクランプおよび／またはブレーキ機構２０は、特に圧力流動媒体２５の構造に関して図７ないし図８による実施形態に相当しているので、これに関する説明を参照されたい。

マンドレル状の作動要素を有するクランプおよび／またはブレーキ機構の第一実施形態における長手方向断面概略図で、作動要素と押力要素の動作方向はお互いで直角である。 リング形状の固形圧力流動媒体を有するクランプおよび／またはブレーキ機構の第二実施形態。 スリーブ状の作動要素を有するクランプおよび／またはブレーキ機構の第三実施形態の概略的遠視外観図。 図３ａにおける実施形態の断面図。 固形圧力流動媒体を完全に貫通するピン状の作動要素を有するクランプおよび／またはブレーキ機構の第四実施形態の概略図。 図４ａにおける実施形態の断面図。 三つのクランプおよび／またはブレーキ機構を有するテンション装置の遠視外観図。 図５ａによる実施形態のアキシャル方向断面図。 固形圧力流動媒体を有するクランプおよび／またはブレーキ機構の別の実施形態を備えたディスクブレーキの遠視外観図。 図３に似たクランプおよび／またはブレーキ機構の実施形態の断面図であるが、固形圧力流動媒体と液状またはペースト状圧力流動媒体の組み合わせでできた圧力流動媒体を備えている。 図７に似たクランプおよび／またはブレーキ機構の実施形態の断面図であり、固形圧力流動媒体が、液体またはペースト状の圧力流動媒体を作動要素用の貫通部分まで包み込んでいる。 図７に似たクランプおよび／またはブレーキ機構の実施形態の断面図であり、作動要素が固形圧力流動媒体のダイアフラム部分を押力する。 図８に似たクランプおよび／またはブレーキ機構の実施形態の断面図であり、作動要素が固形圧力流動媒体のダイアフラム部分を押力する。

符号の説明

１ クランプおよび／またはブレーキ機構
３ キャリッジ状部材
５ レール
７ ハウジング
９ エアシリンダー
１０ クランプおよび／またはブレーキ機構
１１ ピストン
１３ シール要素
１５ 圧力空間
１７ 圧力のない空間
１９ カバー
２０ クランプおよび／またはブレーキ機構
２１ 作動要素
２３ 壁面
２５ 圧力流動媒体
２７ 円筒状切り取り部
２９ ピストン
３０ クランプおよび／またはブレーキ機構
３１ 封止部材
３３ 収容貫通部
３５ リング状切り取り部
３７ フランジ状部材
３９ 内壁
４０ クランプおよび／またはブレーキシステム
４１ スリーブ状作動要素
４３ 鍋形状収容要素
４５ グリップ部材
４７ 作動要素
４９ 貫通部
５０ クランプおよび／またはブレーキ装置
５１ ハウジング壁面
５３ ゼロ張力システム
５５ 収容要素
５７ ディスクブレーキ
５９ ブレーキディスク
６１ ブレーキライニング
６３ 牽引ワイヤー
６５ 円筒状孔
６７ ディスク
６９ コイルバネ
７１ 封止要素

Claims (19)

1. クランプおよび／またはブレーキ機構であって、
   （ａ）少なくとも部分的に固形体として構成された圧力流動媒体を、中に収容している空間を有するハウジングを備えており、
   （ｂ）そこで圧力流動媒体を収容する空間は、一方でハウジングの壁面により、そして他方でクランプおよび／またはブレーキ要素により境界が決められており、そして
   （ｃ）クランプおよび／またはブレーキ要素から押力要素に伝達可能なクランプおよび／またはブレーキ力を発生する圧力流動媒体を、押力する少なくとも一つの作動要素を有している
   クランプおよび／またはブレーキ機構において、
   （ｄ）少なくとも一つの作動要素が、ピンまたはマンドレル状に構成されていること、
   （ｅ）作動要素が、規定の空間曲線に沿って可動であるように構成されていること、そして
   （ｆ）作動要素が、圧力流動媒体を収容する空間の境界を決めるハウジング壁面にある貫通部を通って、圧力流動媒体を押力すること
   （g）前記圧力流動媒体を、液体あるいはペースト状の、あるいは低ショア硬度の固形体でできた二次圧力流動媒体を取り囲む弾性的な固形圧力流動媒体で形成していること
   を特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
2. 請求項１に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
   弾性的な固形体がエラストマーであることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
3. 前記請求項１または２に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
   押力要素がハウジングと一体で構成されている、または解除自在でこれと接続していること、および押力要素が、圧力流動媒体により押力される弾性的な可撓範囲を有していることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
4. 前記請求項１から３のいずれか１項に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
   押力要素が、ハウジング内において軸方向移動自在で案内されるピストンとして構成されていることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
5. 請求項４に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
   圧力流動媒体が、例えば接着または加硫により押力要素と固く接続されていることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
6. 請求項５に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
   固形圧力流動媒体が貫通部を有しており、それを通って作動要素が気密状態で案内されていることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
7. 請求項５に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
   固形圧力流動媒体が、作動要素が押力するダイアフラム部分を有しており、そのときダイアフラム部分は、作動要素の規定動作経路が確保されるように、弾性的に構成されていることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
   固形圧力流動媒体が、二次圧力流動媒体を封じ込んでいる範囲と接すると共にこの範囲とは反対側にある面を使って押力要素に力をかける壁面範囲を有していることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
9. 請求項５から７のいずれか１項に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
   固形圧力流動媒体が、二次圧力流動媒体を封じ込めている範囲の境界を決めるリング状でクローズの壁面範囲を有しており、そしてその壁面範囲がそのリング形状正面で押力要素と接続していることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
10. 前記請求項１から９のいずれか１項に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    圧力流動媒体が円筒状の形状を有している、またはリング形状で構成されていることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
11. 前記請求項１から１０のいずれか１項に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    少なくとも一つの作動要素をピンとして構成しており、圧力流動媒体で圧力上昇を発生するためのピンの動作方向で見て、そのピンは前方範囲と較べて後方範囲で大きな断面を有していること、およびピンが固形圧力流動媒体を完全に貫通していることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
12. 請求項１１に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    ピンの前方端部が、ハウジングの切り取り部に嵌り込んでいることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
13. 請求項１２に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    切り取り部の底部がピンのアキシャル方向動作を制限するように、切り取り部を構成していることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
14. 請求項１１に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    ピンの前方端部がハウジングを貫通していることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
15. 前記請求項１から１４のいずれか１項に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    少なくとも一つ作動要素をスリーブ部材として構成していること、そしてグリップ部材を設けており、それが圧力流動媒体を部分的または完全に貫通すると共に、基本的にスリーブ部材内側空間の断面を補完するように構成されている断面を有しており、それにより、スリーブ部材は基本的にガタなしでグリップ部材上を軸方向移動自在であり、そのときスリーブ部材が可能性ある全動作経路でグリップ部材と噛み合い状態にあることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
16. 請求項１５に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    グリップ部材が、固定して又は解除自在で押力部材と接続していることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
17. 請求項１５または１６に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    グリップ部材を取り巻くスリーブ部材の前方端部の外壁が先細りになっている、例えば面取り範囲を有していることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
18. 前記請求項１から１７のいずれか１項に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    ピンまたはマンドレル状の作動要素を押力するエアシリンダーを設けていることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。
19. 前記請求項１から１８のいずれか１項に記載のクランプおよび／またはブレーキ機構において、
    作動ワイヤーがピン状に構成した作動要素と接続しており、それを使って牽引力を作動要素に働かせることができることを特徴とするクランプおよび／またはブレーキ機構。

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