JPH0560155A - 回転機構用制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 回転機構用制動装置１０を、回転機構の稼動
部４０に連結された回転流体ポンプ１と、この回転流体
ポンプ１により流体が循環する流体回路１０Ａと、この
流体回路を遮断する弁手段４とを備え構成する。 【効果】 回転機構用制動装置に連結された回転機構の
回転を強力に制動し急速に停止せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、回転機構の稼動部を制
動する回転機構用制動装置（ブレーキ）に関し、特にプ
レス機械等のはずみ車を利用した慣性の大きな回転機構
の稼動部や、旋盤、ボール盤、印刷機、ゴム練り機、食
品加工機械等のように稼動部自体が高慣性を有する機械
において、稼動部を強力に急制動して急速に停止させる
ための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種回転機械が産業に利用されている
が、作業者の安全確保や機械の破損防止等のために、回
転機構用制動装置を付加した例も多い。特に作業者の怪
我が多くみられその程度もひどいプレス機械においては
他の安全措置に加え回転機構用制動装置がひろく使用さ
れている。プレス機械では、その稼動部に人体があるこ
とを光学センサや機械的スイッチ等で検知し、危険な場
合には回転機構用制動装置により稼動部に急制動をかけ
て機械を緊急に停止するようになっている。図７はプレ
ス機械に用いられている回転駆動部の一例を示してお
り、回転駆動モータ７とこれにギヤＧ１、Ｇ１′で連結
されたはずみ車８を介してギヤＧ２、Ｇ２′、Ｇ３で負
荷であるプレス機械の所定機構（図示せず）を稼動せし
めている。なお、稼動部の制動時にモータ７にかかる負
担を軽減するため滑りクラッチ（例えばマグネットクラ
ッチ）をモータ７とはずみ車の間に介在させる場合もあ
る。また、旋盤、ボール盤、印刷機、ゴム練り機、食品
加工機械等では、人間が危険を検知した場合は非常停止
ボタンを操作すること等によって回転機構用制動装置を
作動させ、稼動部に急制動をかけて機械を緊急に停止す
るようになっているものが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は次の４点である。第一に、この種装置では制
動は安定かつ確実に生じることが必要であるが、こうし
た機械に適用されている回転機構用制動装置は主に機械
式の摩擦ブレーキによる場合が多く、摩擦板の摩耗や温
度上昇等により経時的に制動力（又は制動トルク）が変
化してしまう。従って、摩擦に依存しない制動装置を発
明する必要がある。第二に、前記プレス機械等の機械で
は、人間の身体の一部が機械の稼動部と接触するおそれ
があるときは、機械の稼動部はきわめて短時間で停止す
ることが要求される。しかし、プレス機械のように回転
機構中にはずみ車を組み込んだ機械の他、旋盤、ボール
盤、印刷機、ゴム練り機、食品加工機等のように稼動部
自体が高慣性を有する機械では、回転機構の有する慣性
が非常に大きいから、これをきわめて短時間で制動する
ためには回転機構用制動装置はきわめて強力な制動効果
を発生する必要がある。第三に、回転機構を有する機械
では、旋盤やボール盤のように稼動部の回転数が可変な
ものがあるが、この場合には回転機構用制動装置の制動
時間が回転数によらず一定であることが望ましい。第四
に、制動装置によって機械を停止させた結果、稼動部が
人間を挟圧したままで停止したような場合には、速やか
に復帰操作をして人間を挟圧から開放する救難用の機能
を持つ装置が必要である。以上の点を勘案し、本発明
は、従来のものに比べてより強力な制動力（又は制動ト
ルク）を発生して回転機構の稼動部を急速に停止せしめ
ることができ、かつ制動力（又は制動トルク）の発生が
摩擦に起因しないため安定しており、さらに制動時間が
稼動部の回転数によらず一定である新規な回転機構用制
動装置を提案することを課題とするものである。併せ
て、人間を挟圧から速やかに開放する機能をも付加した
回転機構用制動装置も提案する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願第一の発明では回転機構用制動装置を、回転機構
の稼動部に連結された回転流体ポンプと、この回転流体
ポンプにより流体が循環する流体回路と、この流体回路
を遮断する弁手段とを備え構成する。

【０００５】また本願第二の発明では、回転駆動源とこ
れに順に連結されたはずみ車と稼動部を含む回転機構に
連結された上述の回転機構用制動装置に、前記はずみ車
と稼動部との間に設けられ、前記流体回路が遮断された
制動時に前記弁手段の上流側に発生する流体の高圧力を
利用して前記稼動部を前記はずみ車より切り離すクラッ
チを具備させる。

【０００６】また、本願第三の発明では、上述の各回転
機構用制動装置いずれかに、前記流体回路の遮断に呼応
して電動回転駆動源への電力の供給を遮断するスイッチ
を具備させる。

【０００７】更に、本願第四の発明では、上述の第一か
ら第三発明の各回転機構用制動装置のいずれかに、前記
流体回路に接続され前記回転流体ポンプに流体を供給し
もって逆回転せしめる補助ポンプを具備させる。

【０００８】

【作用】弁手段により流体回路を遮断することによって
流体の流れを阻止することで流体ポンプを停止せしめ
る。このときのポンプ回転軸に生じる制動力は流体の弾
性に起因する強力なものであり、従って連結された回転
機構の回転を制動し急速に停止せしめる。なお、制動ト
ルクは前記回転機構の稼動部の回転数が大きいときは自
動的に大きな制動トルクを生じ、慣性が小さいときは自
動的に小さな慣性トルクを生じるため、制動時間は前記
稼動部の回転数によらず一定となり、かつ、制動角度は
回転数に一次比例するようになる。また、第二の発明で
は前記はずみ車と稼動部との間に設けられ、両者を切り
離すためのクラッチが、制動時に前記流体回路が遮断さ
れて前記弁手段の上流側に発生する流体の高圧力を利用
して駆動されるため制動時には制動の対象となる稼動部
が大きな慣性力を持つはずみ車と切り離され、稼動部へ
の制動効果が一段と強力なものとなる。また、第三の発
明では制動時に呼応するスイッチにより電動回転駆動源
への電力供給が遮断されるので、稼動部への制動効果が
一段と強力なものとなり、かつ、回転駆動源の過負荷を
防ぐことができる。さらに、第四の発明では補助ポンプ
を操作して回転流体ポンプを逆回転すれば稼動部を逆方
向に動かすことができ、例えば人間を挟圧から開放する
救難措置が容易に行える。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて添附図面に
沿って詳細に説明する。なお、各図において同一符号を
付した部分は同じあるいは同等部分である。図１は、本
発明の回転機構用制動装置の一実施例を示す外観平面
図、図２は対応する流体回路図である。この回転機構用
制動装置１０は、回転機構の稼動部４０である図７に示
したと同じ回転駆動部のはずみ車に連結されている。す
なわち稼動部４０は、回転駆動モータ７とこれにギヤＧ
１、Ｇ１′で連結されたはずみ車８およびギヤＧ２、Ｇ
２′、Ｇ３を介して連結された負荷である例えばプレス
機械の所定機構（図示せず）等である。

【００１０】このはずみ車８、ひいてはこれに連結され
た他の稼動部４０を制動する回転機構用制動装置１０
は、はずみ車８に連結された油圧ポンプ（回転流体ポン
プ）１と、この回転流体ポンプ１に接続され、これによ
り流体が循環する閉じた流体回路１０Ａとこの流体回路
１０Ａを遮断して流体の循環を停止させる弁手段（電磁
弁）４とからなる。なお、６は前記はずみ車８と前記回
転流体ポンプ１との回転軸同士を結合するためのカップ
リングである。前記回転流体ポンプ１は、回転する稼動
部４０より回転軸に回転力を伝達されこれにより油（流
体）を所定方向に送出するもので、回転軸に角度を持っ
て付けた羽で油を一定方向に押し出すものや回転軸の螺
旋溝の作用で油を一定方向に押し出すものがある。要
は、回転力に起因して油を一定方向に送出できるものな
らよい。また、閉じた流体回路１０Ａは、前記回転流体
ポンプ１の送出口から流入口にいたる油の循環路であ
り、本実施例では送出口から順に接続された逆止弁２、
アキュームレータ３、フイルタ５からなりフイルタ５の
下流側は回転流体ポンプ１の流入口に接続されている。
なお、アキュムレータ３とフイルタ５の間には前記電磁
弁４（弁手段）が介在挿入されており、流体回路の油の
循環を電気的な遮断により制御して停止させることがで
きる。

【００１１】この様に構成された、本実施例の回転機構
用制動装置１０は、常態にあっては前記電磁弁４が作動
して開いており、従って流体回路１０Ａは閉じていて油
は回路内を循環可能で、稼動部の回転に応じて回転流体
ポンプ１が回転動作をし油が流体回路１０′内を循環し
ている。この状態では回転機構用制動装置１０は、さし
たる抵抗もなく稼動部４０の負担となることはない。一
方、異常事態（人間の身体の一部と稼動部との接触のお
それや機械の破損のおそれなど）が生じて稼動部４０を
急停止させたい場合は、人間が非常停止ボタンを操作す
るか、あるいは光学センサや機械的スイッチ等で異常事
態を自動的に検知して電磁弁４を無励磁状態にする。す
ると電磁弁４が流体回路を閉じるため、前記流体回路１
０′は閉路状態となり油の流れは電磁弁４により妨げら
れ移動が阻止されるが、弁手段により流体回路が遮断さ
れた後も回転流体ポンプ１は稼動部が停止に至らない間
は回転を継続するから、この回転により回転流体ポンプ
の出口から電磁弁管の一定容積部分内に油が送り込まれ
て圧力が発生し、この圧力に起因して回転流体ポンプの
軸の回転方向と反対に急激な制動トルクが発生する。こ
の制動トルクは、流体（油）の弾性に起因するものであ
るため強力であり、かつ安定している。このような機構
によれば、制動トルクは回転数が大きいときは自動的に
大きな制動トルクを生じ、回転数が小さいときは自動的
に小さいトルクを生じるから、制動時の制動時間が回転
数によらず一定で、かつ、制動角度が回転数に一次比例
するという特徴を持つ回転機構用制動装置が構成でき
る。

【００１２】ところで、上述したように回転駆動源とこ
れに順に連結された高慣性のはずみ車や稼動部を含む回
転機構では、慣性の大きいはずみ車と稼動部とを機械的
に切り離すことが可能であれば、制動対象となる負荷を
大きく減じることができる。更に、回転駆動源が電動式
のもの（モータ）の場合には、制動時に駆動回転駆動源
への電力供給を遮断できれば、過負荷による駆動回転駆
動源（モータ）の焼損、破損等を防止できる。この点に
鑑みて成された本願他の発明について以下説明する。図
３は、本願第二の発明の回転機構用制動装置の一実施例
を示す流体回路図、図４は対応する外観平面図である。
この回転機構用制動装置２０は、前実施例と同等の構成
を含み、更に前述流体回路１０Ａが遮断された制動時に
おいて前述弁手段４の上流側に発生する流体の高圧力を
利用して作動し稼動部４０Ａから慣性の大きなはずみ車
８を切り離すためのクラッチ９をはずみ車８と稼動部４
０Ａの間に介在させた構成としたものである。すなわ
ち、回転駆動部が、回転駆動モータ７とこれにギヤＧ
１、Ｇ１′で連結されたはずみ車８、及びクラッチ９、
更にギヤＧ２、Ｇ２′、Ｇ３を介して負荷である他の稼
動部を駆動する構成となっている。

【００１３】常態では、前記はずみ車８がクラッチ９を
介して連結されている稼動部４０Ａを制動する回転機構
用制動装置２０は、稼動部４０Ａに連結された前述実施
例同様の油圧ポンプ（回転流体ポンプ）１と、この回転
流体ポンプ１に接続され、これにより流体が循環する流
体回路１０Ａと、この流体回路を遮断して流体の循環を
停止させる弁手段（電磁弁）４とを含み、更に弁手段４
の上流側すなわち本実施例では逆止弁２と弁手段４との
間にクラッチ用配管９′が接続されこれを介して流体の
圧力が取り出され、前述したクラッチ９に接続されてい
る。なお、６は稼動部４０Ａと前記回転流体ポンプ１と
の回転軸同士を結合するためのカップリングである。

【００１４】この様に構成された、本実施例の回転機構
用制動装置２０の常態における作用は前実施例と全く同
様である。異常事態（人間の身体の一部と稼動部との接
触のおそれや機械の破損のおそれなど）が生じて稼動部
４０を急停止させたい場合は、人間が非常停止ボタンを
操作するか、あるいは光学センサや機械的スイッチ等で
異常事態を自動的に検知して電磁弁４を無励磁状態にす
る。すると電磁弁４が流体回路を閉じるため、前記流体
回路１０Ａは閉路状態となり油の流れは電磁弁４により
妨げられ移動が阻止されるが、弁手段により流体回路１
０Ａが遮断された後も回転流体ポンプ１は稼動部が停止
に至らない間は回転を継続するから、この回転により回
転流体ポンプの出口から電磁弁間の一定容積内に油が送
り込まれて圧力が発生し、この圧力に起因して回転流体
ポンプの軸の回転方向と反対に急激な制動トルクが発生
する。この制動トルクにより回転流体ポンプ１の回転が
制動を受けて停止し、これに応じて回転流体ポンプ１に
直結された稼動部の回転も停止する。本実施例ではこの
時同時に弁手段４の上流側に発生する流体の高圧力が前
記クラッチ用配管９′を介してクラッチ９に伝達される
ためクラッチ９が作動してはずみ車８を含む駆動源側
（図４では一点鎖線の左側）を稼動部４０Ａより機械的
に切り離すので制動対象となる負荷が大きく減じる。こ
のため、前実施例の場合に比べて稼動部４０Ａへの制動
効果が更に強力なものとなる。また、駆動源側ではクラ
ッチ９の切り離しにより回転流体ポンプからの制動トル
クを受けなくなり、駆動源が電動モータの場合であれば
過負荷による焼損、破損等を防ぐことができる。なお、
クラッチ９として例えば電磁クラッチを用いて制動に呼
応した電気信号によりクラッチの切り離しを行うことも
考えられる。

【００１５】ところで、駆動源が電動モータの場合に
は、制動に呼応して例えば制動開始に同期させてモータ
７への電力供給を遮断することによっても過負荷による
焼損、破損等を防ぐ、或いはクラッチ９を付加した場合
には不要な空転を防ぐ等の効果が期待できる。このため
には、制動開始の電気信号と連動したスイッチでモータ
７への電力供給を遮断する構成とすることもできるが、
他に前述した流体の発生する高圧力を利用することもで
きる。すなわち、図４の回転機構用制動装置２０は本願
第三の発明をも示しており破線で示す如く、流体回路１
０Ａが遮断された制動時に前記弁手段４の上流側に発生
する流体の高圧力を利用してスイッチ用配管９′′を介
して回転駆動源７への電力供給を遮断するためのスイッ
チ１１を具備した構成とすることができる。このスイッ
チ１１の作用により異常状態により電磁弁の遮断に対応
して弁手段４の上流側に発生する流体の高圧力がクラッ
チ用配管９′を介してクラッチ９に伝達されクラッチ９
が作動して駆動源側を稼動部３０Ａより切り離すと同
時、すなわち制動動作と呼応してスイッチ用配管９′′
を介してスイッチ１１も作動させて回転駆動源（モー
タ）への電力供給を遮断する。このスイッチ１１による
電力遮断によってモータの焼損、破損等を防ぐことがで
きる。なお、上記スイッチ１１は、クラッチ９を具備し
ない例えば図５に示す様な構成の場合（作用は既述例と
同様であるので省略する）に単独に適用しても相応の効
果が期待でき、制動対象となる負荷の減少及び駆動源側
での過負荷による焼損、破損等を防ぐことができる。

【００１６】次に、図６に本願第四の発明の回転機構用
制動装置の一実施例を流体回路図で示す。この回転機構
用制動装置３０は、前述各実施例と同等の構成を含み、
更に稼動部が人間を挟圧したままで停止した場合等の直
ちに救難を要する場合には前回転流体ポンプ１とフィル
タ５との間に設けられた継手１２ａ、１２ｂの両端に救
難用の補助ポンプ１３を設け、救難時には継手１２ａ、
１２ｂの間に設けられた（第二の）弁手段１４を遮断す
ると共に前補助ポンプ１３から前回転流体ポンプ１に図
６のような経路で流体を供給して前記回転流体ポンプ１
を逆回転させ稼動部を逆方向に動かして救難を行う。こ
の補助ポンプ１３は、要は電力の供給によって流体を一
定方向に送出できるものであればよい。なお、停電等の
異常事態により前記回転流体ポンプ１への電力供給が停
止したときにも確実な救難を行えるように、前記補助ポ
ンプ１３への供給電源系統を前記回転流体ポンプ１の電
源系統とは別系統とすればより好適である。以上説明し
た本願各発明装置は、一般に大きな制動力（又は制動ト
ルク）を必要とする回転機械に制動装置として広く適用
して有効なものである。

【００１７】

【発明の効果】以上詳述したとおり本発明の回転機構用
制動装置は、回転機構の稼動部に連結された回転流体ポ
ンプと、この回転流体ポンプにより流体が循環する流体
回路と、この流体回路を遮断する弁手段とを備え構成し
たので、流体回路を遮断することによってポンプの回転
軸には流体の弾性に起因する強力な制動トルクが生じ、
連結された回転機構の回転を急速に停止させることがで
きる。しかも、上記制動トルクは経時的変化をおこさず
常に安定である。付言すれば、本願制動装置では、弁手
段により流体回路が遮断された後も回転流体ポンプは稼
動部が停止に至らない間は回転を継続するから、この回
転により回転流体ポンプの出口から弁手段間の一定容積
内に流体が送り込まれて圧力が発生し、この圧力に起因
して回転流体ポンプの軸の回転と反対方向に急激な制動
トルクが発生する。この制動トルクは回転数が大きいと
きは自動的に大きな制動トルクを生じ、回転数が小さい
ときは自動的に小さな慣性トルクを生じるから、制動時
間が前記稼動部の回転数によらず一定となり、かつ、制
動角度が回転数に一次比例するような制動装置となって
いる。

【００１８】また、本願第二発明の回転機構用制動装置
は、上述回転機構用制動装置の前記はずみ車と稼動部と
の間に、前記流体回路が遮断された制動時に前記弁手段
の上流側に発生する流体の高圧力を利用して前記稼動部
を前記はずみ車より切り離すクラッチを設けたので、制
動時には制動対象となる稼動部がはずみ車と切り離され
るので、稼動部への制動効果がさらに強力なものとな
る。同時に、駆動源側はクラッチによる切り離し作用に
よって回転流体ポンプからの制動トルクを受けなくな
り、過負荷によるよる破損を、また電動駆動源（モー
タ）であればその焼損を防ぐことができる。

【００１９】更に、本願第三発明の回転機構用制動装置
は、流体回路の遮断に呼応して電動回転駆動源への電力
の供給を遮断するスイッチを具備しているので、電動回
転駆動源の焼損、破損等を防ぐことができる。更に、本
願第四発明の回転機構用制動装置は、流体回路に接続さ
れ回転流体ポンプに流体を供給しもって逆回転せしめる
補助ポンプを具備しているので、回転機構用制動装置の
制動時に稼動部に作業者の身体等を挟圧したままで停止
した場合等には直ちに回転流体ポンプに流体を供給して
逆回転させ救難を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の回転機構用制動装置の一実施例を示
す外観平面図である。

【図２】図１の回転機構用制動装置に対応する流体回路
図である。

【図３】本願第二発明の回転機構用制動装置の一実施例
を示す流体回路図である。

【図４】図３の回転機構用制動装置に対応する外観平面
図である。

【図５】本願第三発明の回転機構用制動装置の一実施例
を示す外観平面図である。

【図６】本願第四発明の回転機構用制動装置の一実施例
を示す流体回路図である。

【図７】本願に係る回転機構の一例を示す外観平面図で
ある。

【符号の説明】

１…回転流体ポンプ、 ４…弁手段、 ７…回転駆動源、 ８…はずみ車、 ９…クラッチ、 １０、２０、３０…回転機構用制動装置、 １０Ａ、２０Ａ…流体回路、 １１…スイッチ、 １２ａ、１２ｂ…継手、 １３…補助ポンプ、 １４…弁手段、 ４０、４０Ａ…稼動部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 粂川 壮一 埼玉県所沢市若狭４丁目2508−12 (72)発明者 藤井 稔 埼玉県浦和市上木崎１丁目13番８号 日本 信号株式会社与野事業所内 (72)発明者 飯野 弘四郎 埼玉県浦和市上木崎１丁目13番８号 日本 信号株式会社与野事業所内 (72)発明者 高橋 久夫 埼玉県浦和市上木崎１丁目13番８号 日本 信号株式会社与野事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転機構の稼動部に連結された回転流体
   ポンプと、 この回転流体ポンプにより流体が循環する流体回路と、 この流体回路を遮断する弁手段とを備え、 前記弁手段により前記流体回路を遮断することにより流
   体ポンプを停止せしめもって連結された前記回転機構の
   回転を制動せしめることを特徴とする回転機構用制動装
   置。
2. 【請求項２】 回転駆動源とこれに順に連結されたはず
   み車と稼動部を含む回転機構に連結された請求項１に記
   載の回転機構用制動装置において、 前記はずみ車と稼動部との間に設けられ、前記流体回路
   が遮断された制動時に前記弁手段の上流側に発生する流
   体の高圧力を利用して前記稼動部を前記はずみ車より切
   り離すクラッチを具備したことを特徴とする回転機構用
   制動装置。
3. 【請求項３】 前記流体回路の遮断に呼応して電動回転
   駆動源への電力の供給を遮断するスイッチを具備したこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転機
   構用制動装置。
4. 【請求項４】 前記流体回路に接続され所望時に前記回
   転流体ポンプに流体を供給しもって逆回転せしめる補助
   ポンプを具備したことを特徴とする請求項１から請求項
   ３のいずれか１項に記載の回転機構用制動装置。