JPS63115923A

JPS63115923A - セルフロツク機構を有するブレ−キ

Info

Publication number: JPS63115923A
Application number: JP26197486A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Ushiyama; 牛山　重幸; Hideyoshi Asaba; 朝場　栄喜; Yoshihito Tanabe; 田辺　由仁
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1986-11-05
Publication date: 1988-05-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は回転シャフトの制動機構に関し、特に工業ロボ
ット等の精密機械に用いられるセルフロック機構を有す
るブレーキに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、回転シャフトの運動を停止させるための制動装置
では、回転運動をしている被制動部材に対して、機械力
、電磁力或は流体圧等を利用して制動部材を圧着させて
、両部材間に発生する摩擦力を利用して回転体を停止さ
せる方法が一般に行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の被制動部材と制動部材とを圧着させて両者の摩擦
力によって運動を停止させる手段は、如何に強力な圧力
をもって前記両部材を圧着しても回転シャフトの駆動力
の方がより強大な場合には必ず両部材の接触面間でスリ
ップを起し、回転シャフトの運動を完全に停止させるこ
とができないという欠点がある。また、制動力の方が強
くて完全に停止ができる場合であうでも、制動動作を起
こしてから停止するまでの間には常に若干のスリップが
伴うのでその分だけ停止に要する時間が長くか−り、ま
たスリップ中の摩擦によって発熱をするという欠点があ
る。

本発明は上記の欠点を改善して、短時間に確実な制動効
果を得られるような手段を得ることを目的としたもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するために、本発明においては回転
シャフトを取巻く外輪と該シャフトとの間に環状の空隙
を設け、該空隙内に複数の鋼球を挿入し、前記外輪の内
壁は、前記環状の空隙の幅が前記鋼球の外径寸法よりも
広い部分と狭い部分とを有するような曲面で形成され、
前記空隙内にスプリング部材を挿入して前記鋼球を前記
空隙内の幅の広狭いづれか一方の方向に付勢して前記鋼
球を前記空隙内で転動自在又は固着停止の状態とするこ
とにより、前記シャフトが回転自在又は制動の状態を保
持するように構成し、かつ前記空隙の上部に押圧部材を
配設し、該押圧部材を前記鋼球に対して圧着して前記ス
プリング部材の付勢力を解除し、前記シャフトの回転自
在の状態を制動の状態に、又は制動の状態を回転自在の
状態にそれぞれ転換させることで前記回転シャフトの制
動のオンオフを行うように構成された回転シャフトのセ
ルフロック機構を有するブレーキを提供する。

〔作　用〕

本機構により制動作動が行われるときには、前記鋼球が
前記環状の空隙内で前記スプリングの付勢力により、又
は前記押圧部材の圧着力により前記空隙の幅の広い部分
から狭い部分へ押し込まれており、このために回転シャ
フトが更に回転を続けようとすると、回転方向側に向っ
て前記空隙の幅は次第に狭（なっているので、前記の押
し込まれた鋼球はシャフトの回転によつて回動してさら
に狭い隙間に喰い込むような運動を起し、このために回
転シャフトの自らの動きで該シャフトに対する制動力が
益々強（なるいわゆるセルフロンクの作動がおこなわれ
る。この制動機構は従来の制動機構のようにスリップす
ることはなく、したがって短時間で制動が働き、発熱も
少い。

〔実施例〕

本発明による一実施例を第１図〜第５図を参照して説明
する。

本実施例によるセルフロック機構２０は、回転シャフト
１０を取り巻く外輪２２と該シャフト１０との間に空隙
２３を形成し、該空隙２３に複数（本実施例では６ケ）
の外径の等しい鋼球２４を挿入し、前記外輪２２の内壁
２２ａは部分的にその曲率半径を異にする円弧より成る
曲面で形成され、前記空隙２３０幅は前記鋼球２４の外
径寸法よりも部分的に狭い部分がある。

すなわち、外輪２２の内壁２２ａにおいて、その内壁２
２ａを形成する円弧の曲率半径が変化する部分である変
曲部ｆより変曲部ｇまでの間で描く円弧は、該内壁２２
ａから回転シャフトの中心０までの距離よりもよりも遠
い位置Ｃ′１を中心として一定の半径Ｒで描かれた円弧
となっている。この場合核内壁２２ａと、回転シャフト
１０との間の空隙２３の幅は前記変曲部ｆより時計方向
に移動するにつれて次第に狭（なり変曲部ｆとｇとの中
点Ｓで最小となりその後、その幅は次第に広くなり、変
曲部ｇで変曲部ｆとでは等しい幅となり空隙２３の幅は
ここで最大となる。変曲部ｇ以降変曲部りまではその中
心を回転シャフト１０の中心０と一致させた半径ｒ　（
ｒ＜Ｒ）の円弧を形成し、したがってこの間の空隙２３
は等しい幅となっている。変曲部り以降は前記変曲部ｆ
からの状態が繰返され、本実施例に於ては、鋼球２４．
６ケに対応して、この空隙２３の幅の変化が３回繰返さ
れ、空隙２３の幅の最小の位置は、ｓ、ｔ、ｕの３ケ所
となる。

本実施例においては、鋼球２４を付勢するスプリング部
材２６は前記空隙２３の幅の広い方（図示の変曲部ｇ　
””　ｈ＋　ｉ””’　Ｊ　＋　ｋ　”’　ｆの間）に
配設されているので、鋼球２４は常時はスプリング部材
２６により付勢されて前記空隙２３の幅の狭い方に押し
込められた状態にある。この状態から回転シャフトが回
転をしようとすると、正逆いづれの方向の回転であって
も、そのときの回転方向側に付勢されている鋼球２４が
回転シャフト１０により廻されて空隙２，３の幅が狭い
方向にころがり移動しようとする運動を起そうとするが
、その先の間隙は更に狭くなっているために鋼球２４は
これ以上進めないでここで止められてロック（固着）さ
れる。このために、回転シャフト１０も鋼球２４と共に
ここでロックしてこれ以上の回転ができない。すなわち
、回転シャフトの自らの動きで制動作用が益々強められ
、いわゆるセルフロック現象を起こす。このとき回転方
向の反対側に付勢されている鋼球２４については回転シ
ャフト１゜に廻されて、空隙２３０幅が広い方向に移動
しようとするために、この場合にはこの鋼球２４は回転
自在となり、制動作用は行われない。しかし回転シャフ
ト１０の回転方向が逆になると、前記の正回転方面に付
勢されている鋼球に代って逆回転方向に付勢されている
鋼球によ゛リセルフロックが行われる。

以上の構成と作用とにより、本機構に於ては従来の摩擦
力を利用した制動機構のように、駆動力が強大なときに
スリップによって制動が解除されることがなく、駆動力
が強大である程、セルフロック現象が強く起こり、当該
装置の機械的強度が耐える限り制動機能を維持すること
ができるゆまた制動中のスリップがないために制動動作
も迅速に行われ、短時間に確実な制動を行うことができ
、また発熱も少い。また正逆両回転に対して同様の制動
効果を得ることができる。

また、本実施例では、制動解除の手段として、第３図、
第４図に示す押圧部材３０を用いている。

該押圧部材３０は、前記空隙（２３）の上部にその中心
を回転シャフト１０の中心線と一致させて配設し、３ケ
のくさび状の押圧片３２を具備し、この押圧片３２は常
時は鋼球２４と離間しているが、必要に応じ第１図、第
２図及び第５図に示すように押゛圧部材（３０）をシャ
ツｌ−（１０）の軸方面に押し下げ、スプリング部材２
６によって付勢されている一対の鋼球２４の間に押圧片
３２を押し入れることにより鋼球２４を空隙２３の幅の
広い方に移動させ、スプリング部材２６により付勢され
ていた回転シャフトｌＯの制動を解除し、シャフトｌＯ
を回転自在の状態とする。第１図では押圧片３２と鋼球
２４との関係位置を示し、第２図では押圧部材３０が押
し下げられた場合の外輪２２等との関係位置を示し、第
５図では点線で表わす押圧部材３０′、押圧片３２′、
鋼球２４′が押圧部材を作動させた場合のそれぞれの配
置の関係位置を示す。

なお、本実施例では常時は回転シャフト１０が制動され
た状態にあり、必要に応じて、押圧部材３０を用いてそ
の制動を解除する手段について説明したが、本実施例に
おけるスプリング部材２６の配置を空隙２３の幅の狭い
方に移せば、回転シャフト１０は常時は回転自在の状態
にあり、必要に応じて押圧部材３０を空隙２３の幅の広
い方に押し入れることにより制動をかけてセルフロック
作用を行わせることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の制動機構のように被制動部材と
制動部材との間にスリップを起すことなく、短時間に確
実で強力な制動を行うことができ、また、制動作用に伴
う発熱も少い。特に、回転、停止、逆回転等を短時間に
頻度多く行う工業ロボット等の精密機械等に使用すれば
その効果は顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセルフロック機構の一実施例の平
面図、第２図は第１図の■−■断面図、第３図は押圧部
材の正面図、第４図は押圧部材の平面図、第５図は押圧
部材の作動説明図を示す。１０・・・回転シャフト、２０・・・セルフロック機構、２２・・・外輪、　　　　　　２２ａ・・・外輪の内壁
、２３・・・空隙、　　　　　　２４　、２４　’・・
・鋼球、２６・・・スプリング部材、　３０　、３０　
’・・・押圧部材、３２　、３２　’・・・押圧片、０・・・回転シャフト中心、Ｃ＋　、　Ｃｚ　、　Ｃ３・・・外輪内壁円弧中心、Ｒ
，ｒ・・・外輪内壁円弧半径、

Claims

【特許請求の範囲】１、回転シャフト（１０）を取り巻く外輪（２２）と該
シャフト（１０）との間に環状の空隙（２３）を形成し
、該空隙（２３）内に複数の鋼球（２４）を挿入し、前
記外輪（２２）の内壁（２２ａ）は前記空隙（２３）の
幅が前記鋼球（２４）の外径寸法よりも広い部分と狭い
部分とを有するような曲面で形成され、前記空隙（２３
）内にスプリング部材（２６）を挿入して前記鋼球（２
４）を前記空隙（２３）の幅の広狭いづれか一方の方向
に付勢して前記鋼球（２４）をそれぞれ前記空隙（２３
）内で転動自在又は固着停止の状態とすることにより前
記シャフト（１０）が回転自在又は制動の各状態を保持
するように構成し、かつ、前記空隙（２３）の上部に押
圧部材（３０）を配設し、該押圧部材（３０）を前記鋼
球（２４）に対して圧着して前記スプリング部材（２６
）の付勢力を解除し、前記シャフト（１０）の回転自在
の状態を制動の状態に又は制動の状態を回転自在の状態
にそれぞれ転換させて前記回転シャフト（１０）の制動
のオンオフを行うように構成された回転シャフトのセル
フロック機構を有するブレーキ。２、前記複数の鋼球（２４）が総て等しい外径を有する
特許請求の範囲第１項記載のセルフロック機構を有する
ブレーキ。３、前記外輪（２２）の内壁（２２ａ）は、部分的にそ
の中心位置と曲率半径を異にする円弧状に形成されてい
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載のセルフロック
機構を有するブレーキ。４、前記スプリング部材（２６）を一対の前記鋼球（２
４）同志の間に挿入して該一対の鋼球（２４）を付勢し
ている特許請求の範囲第１項又は第２項記載のセルフロ
ック機構を有するブレーキ。５、前記押圧部材（３０）にくさび（３２）を設け、該
くさび（３２）を前記スプリング部材（２６）により付
勢された一対の鋼球（２４）の間に圧入することにより
該スプリング部材（２６）の付勢力を解除するように構
成された特許請求の範囲第１項又は第２項記載のセルフ
ロック機構を有するブレーキ。