JP2007198558A - 電磁ブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静音効果が高く組立が容易で摩耗時にもブレーキ性能が変わらない電磁ブレーキ装置を提供する。
【解決手段】回転自在に支持される制動軸４と、磁性体から成るアーマチュア３２を有し制動軸４に同調して回転するブレーキロータ３と、制動軸４の軸方向でブレーキロータ３に対向してアーマチュア３２を吸引するための磁力を発生するステータ１とを備える。ブレーキロータ３は、制動軸４の軸方向に摺動自在にして該制動軸の外周に嵌合されるロータ本体３１を備え、そのロータ本体３１にアーマチュア３２がステータ１と対向する状態に保持される。ステータ１には、アーマチュア３２を吸引したとき該アーマチュア３２を密着せしめてブレーキロータ３に制動力を与えるブレーキライニング１４が設けられる。又、制動軸４とブレーキロータ３は、平行ピン４１と切欠溝３１Ｄによって相対的な回転が規制される。
【選択図】図３

Description

本発明は、励磁作動式の電磁ブレーキ装置に係わり、特にブレーキ動作時における衝撃音の発生を抑制しながらブレーキ力の断続を確実に行えるようにした電磁ブレーキ装置に関する。

従来、励磁作動式の電磁ブレーキ装置として、例えば特許文献１に開示されるようなものが知られる。

その構成を図４に示して概説すれば、Ａは電磁ブレーキ装置を構成するブレーキ本体であり、このブレーキ本体Ａは、ステータ部Ｂ（ステータ）とアーマチュア部Ｃ（ブレーキロータ）とで構成される。

このうち、ステータ部Ｂは、ステータＢ１（固定子枠）の一端面側にライニングＢ２を埋設すると共に、上記ステータＢ１の内部に励磁コイルＢ３を収容して構成され、そのステータＢ１がバネ部材から成る可動連結部Ｄを介して静止部材Ｅ（静止体）に保持されるようになっている。

一方、アーマチュア部Ｃは、静止部材Ｅにより回転自在に支持される回転部材Ｆ（制動軸）に固着されるハブＣ１（ロータ本体）と、ステータ部のライニングＢ２に対向するアーマチュアＣ２とを有し、そのハブＣ１とアーマチュアＣ２が板バネＣ３を介して連結される構成としてある。特に、係るアーマチュア部Ｃは、ステータ部Ｂに対し一定の空隙Ｇを隔てた状態で回転部材Ｆ上に固着される。

そして、係る電磁ブレーキ装置によれば、励磁コイルＢ３への通電によりステータＢ１を着磁すると、これによる磁力により、アーマチュアＣ２が板バネＣ３の弾力に抗してステータ部Ｂ側に吸着され、これによってアーマチュアＣ２にこれを停止させるようなブレーキ力が作用するために、そのアーマチュアＣ２を介して回転部材Ｆが停止状態に保持されるようになっている。

特開２００３−２４７５７２号公報

ここに、特許文献１の電磁ブレーキ装置によれば、ステータＢ１とアーマチュアＣ２との間における空隙Ｇを正確に設定することで所定のブレーキ性能が得られるようになっているが、係る電磁ブレーキ装置の組み立てに際してステータＢ１とアーマチュアＣ２との間における空隙Ｇを設計どおりに設定することは至極困難で、大変手間のかかる作業であった。

つまり、ハブＣ１の加工精度などに起因して該ハブが回転部材Ｆに対して傾いたり、板バネＣ３の加工精度によりアーマチュアＣ２が回転部材Ｆに対して傾いたりするため、ステータＢ１とアーマチュアＣ２との間における空隙Ｇが周方向で均一にならず、何れのポイントで空隙Ｇを設定すればよいかの判断ができなくなることがあった。

そして、係る空隙Ｇが不適切な状態のままアーマチュア部のハブＣ１が回転部材Ｆに固着されることにより、所期のブレーキ力が得られなかったり、ブレーキ動作が所定のタイミングで行われなくなったりする現象を発生するという問題があった。

又、特許文献１に開示される電磁ブレーキ装置では、ハブＣ１が回転部材Ｆに固着されたままアーマチュアＣ２が板バネＣ３の弾力に抗してステータ部Ｂ側に吸着するようにしてあるので、ステータＢ１とアーマチュアＣ２との間の空隙設定が不適切である場合、ブレーキ動作時において大きな衝撃音が発生するという欠点があり、特にブレーキ動作が頻繁に行われる場合には衝撃音が繰り返し発生して周囲の者に不快感を与えてしまうという問題があった。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は静音効果が高く組立が容易で且つ部材の摩耗によってもブレーキ性能が変わらない電磁ブレーキ装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、回転自在に支持される制動軸と、磁性体から成るアーマチュアを有し前記制動軸と同調して回転するブレーキロータと、前記制動軸の軸方向で前記ブレーキロータに対向して前記アーマチュアを吸引するための磁力を発生するステータと、を具備して構成される電磁ブレーキ装置において、
前記ブレーキロータは、前記制動軸の軸方向に摺動自在にして該制動軸の外周に嵌合されるロータ本体を有し、該ロータ本体に前記アーマチュアが前記ステータと対向する状態に保持され、
前記ステータには、前記ブレーキロータのアーマチュアを吸引したとき該アーマチュアを密着せしめてブレーキロータに制動力を与えるブレーキライニングが設けられると共に、
前記制動軸とブレーキロータには、その両者の相対的回転を規制する結合手段が設けられることを特徴とする。

加えて、ロータ本体とアーマチュアとの間に弾性部材が介在されることを特徴とし、しかもステータが板バネを介して静止体に保持され、制動軸には、ブレーキロータがステータから離間する方向に移動する移動量を制限するためのストッパが設けられることを特徴とする。

本発明に係る電磁ブレーキ装置によれば、ブレーキロータが制動軸に沿って摺動自在とされることから、励磁コイルを備えるステータを励磁したとき、ステータ側にブレーキロータを全体的に移動させてブレーキライニングにアーマチュアを密着させることができ、しかもブレーキロータと制動軸が相対的回転を規制されることから、ブレーキライニングとアーマチュアとの密着によりブレーキロータと制動軸を同調的に停止させることができる。

特に、ステータを励磁状態から無励磁状態に変換するとき、アーマチュアを吸引する磁力が消滅するだけでステータとブレーキロータ（アーマチュア）との間に両者を離間するような反発力は発生せず、ステータを再励磁したときにはステータに対しアーマチュアが勢い良く衝突せずしてブレーキライニングとアーマチュアが強力に密着するので、ブレーキ動作に際して大きな衝撃音を発生せず高い静音効果が得られ、しかもステータの励磁動作と無励磁動作によりブレーキロータとの間に微小な空隙（無空隙状態の場合もある）が自動的に形成されるので、ブレーキライニングやアーマチュアが磨耗しても、これによって両者の間隔が広がらず、ブレーキ動作を所定のタイミングで正確に行え、ひいては従来のようにステータとブレーキロータ（アーマチュア）との間の空隙を意識せずして装置の組立を容易に行うことができる。

又、ロータ本体とアーマチュアとの間に弾性部材が介在されることから、ブレーキロータが制動軸に対して稍傾いた状態に設けられることにより、ステータの無励磁時においてアーマチュアとブレーキライニングが正対しない場合でも、ステータの励磁時（励磁コイルへの通電時）には弾性部材の変形によりアーマチュアとブレーキライニングを全面的に密着せしめてブレーキ力を良好に作用せしめることができ、しかも当該弾性部材によりブレーキ動作時の消音効果を高めることができ、ステータの無励磁時においてアーマチュアがブレーキライニグに摺接する場合でも、両者の擦れ合いによる音を弾性部材により抑制することができる。

更に、ステータが静止体に板バネを介して保持されることにより、ブレーキロータ側の弾性部材との相乗効果でブレーキ動作時における消音効果を更に高めることができる。

又、制動軸にその軸方向に対するブレーキロータの移動量を制限するストッパが設けられることから、ブレーキロータにステータから離間する方向の外力が作用した場合でも、アーマチュアをステータの磁力が作用する範囲内に止めてブレーキ動作を確実に行うことができる。

以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る電磁ブレーキ装置を構成するステータの斜視図を示す。図１において、１はステータ、１１はステータの本体部を成す固定子枠であり、この固定子枠１１は磁性体から成る円筒部１１Ａと該円筒部の一端に形成される鍔部１１Ｂとを備え、鍔部１１Ｂには板バネ２が一体的に固定される構成としてある。

特に、固定子枠１１を構成する円筒部１１Ａには後述する励磁コイル１２が内蔵されており、その励磁コイル１２にリード線１３を通じて外部から励磁電流が流されるようになっている。尚、リード線１３は図示せぬ制御部に接続され、その制御部により励磁電流のオンオフ制御が行われるようになっている。

ここに、円筒部１１Ａの一端内周部と外周部は、励磁コイル１２に励磁電流を流すことによって着磁する磁極１１Ｃとされ、この磁極１１Ｃに発生した磁力により後述するアーマチュア３２がステータ１側に吸引されるようにしてある。

又、固定子枠１１の一端には、磁極１１Ｃ，１１Ｃの間でリング状のブレーキライニング１４が固着される。このブレーキライニング１４は、後述のブレーキロータ３に制動力を与えるための摩擦部材であり、その表面は円筒部１１Ａの端面（磁極１１Ｃ）と面一（同一面）に仕上げられている。

次に、図２は本発明に係る電磁ブレーキ装置を構成する上記のブレーキロータを示す。このブレーキロータ３は、ロータ本体３１とアーマチュア３２とを有して構成される可動体であり、これは上記ステータ１に対し同心状にして向かい合わせに設けられる。

本例において、ロータ本体３１は合成樹脂などから一体成型される円形部品であり、その外周部を成すリム３１Ａの中心にはディスク部３１Ｂを介して円筒状のハブ３１Ｃが形成され、そのハブ３１Ｃの外壁部分は部分的に切り欠かれて切欠溝３１Ｄとされている。

一方、アーマチュア３２は、磁性体から形成されるリング状の部材であり、これはステータ１のブレーキライニング１４に対向してロータ本体３１のディスク部３１Ｂに取り付けられる。尚、図２において、３３はロータ本体３１にアーマチュア３２を取り付けるための取付け用ビス、３４はアーマチュア３２と後述する弾性部材とを連結するリベットである。

次に、図３は上記のようなステータ１とブレーキロータ３とを含んで構成される電磁ブレーキ装置の使用態様を示した断面図である。

図３において、４は外周にブレーキロータ３が組み付けられる制動軸であり、この制動軸４は水平状にして静止体５により回転自在に支持される。本例において、静止体５は丁合機のフレームであり、制動軸４には丁合機を構成する図示せぬ複数の給紙ローラが設けられる。そして、本例の電磁ブレーキ装置によれば、制動軸４の回転規制を断続的に行って、用紙を一枚ずつ確実に繰り出すことに役立てられる。

ここで、静止体５には２つのピン５１が固設され、そのピン５１に板バネ２を介してステータ１が保持され、該ステータ１の中心部を制動軸４が貫通するようにしてある。又、図３から明らかなように、固定子枠の円筒部１１Ａには環状溝１１Ｄが形成され、その環状溝１１Ｄ内に上記励磁コイル１２が収容される構成となっている。

一方、ブレーキロータ３は、ステータ１に対向して制動軸４上に設けられる。特に、ブレーキロータ３は、アーマチュア３２がブレーキライニング１４に対向する状態で制動軸４上に設けられ、ロータ本体３１とアーマチュア３２との間には上記弾性部材３５が介在される。本例において、弾性部材３５はリング状の板バネであり、これは取付け用ビス３３によりロータ本体３１に締結され、係る弾性部材３５とアーマチュア３２はリベット３４により結合される。従って、アーマチュア３２は弾性部材３５を介してロータ本体３１に保持されることとなる。尚、弾性部材３５はコイルスプリング、ゴム板、あるいは弾性樹脂などでもよい。

又、ロータ本体３１は、そのハブ３１Ｃが制動軸４の外周に嵌合されて該制動軸の軸方向に摺動自在とされると共に、制動軸４とブレーキロータ３の相対的回転は規制され、その両者が一体として回転するようになっている。

制動軸４とブレーキロータ３の相対的回転を規制する結合手段として、制動軸４にはその軸線に直交する平行ピン４１が貫通状態に固着され、その平行ピン４１がロータ本体３１に形成した切欠溝３１Ｄに係止されるようになっているが、係る結合手段として、制動軸４とロータ本体のハブ３１Ｃとにキー及びキー溝を設けたり、制動軸４をスプライン軸としてロータ本体におけるハブ３１Ｃの中心孔を溝付孔としたりするようにしてもよい。要するに、ブレーキロータ３は、制動軸４の軸方向にのみ摺動自在で回転方向に対して制動軸４に固定される構成であればよい。

又、ロータ本体３１は、制動軸４の軸方向に沿って円滑に摺動するよう摩擦係数の小さい自己潤滑性を有する合成樹脂、黄銅、又含油メタルなどから形成されるが、制動軸４にはブレーキロータ３がステータ１から離間する方向に移動する移動量を制限するためのストッパ４２が設けられる。本例において、ストッパ４２は制動軸４の外周部に嵌着されるスナップリングであり、これによりブレーキライニング１４とアーマチュア３２との間隔が最大で０．５〜２ｍｍ程度に制限されるようになっている。

尚、ブレーキライニング１４とアーマチュア３２との間隔は最大で０．５〜２ｍｍ程度になるよう設定されることに限らず、要は励磁コイル１２に通電することにより発生する磁力でアーマチュア３２がステータ１側に吸引されるような間隔が保障されるようになっていればよい。但し、ブレーキ動作時における衝撃音の発生を抑制する意味で、ストッパ４２により制限されるブレーキロータ３の移動量は、可及的小さく設定することが望ましい。

ここで、以上のように構成される電磁ブレーキ装置の作用について説明する。先ず、励磁コイル１２に通電すると、これにより発生する磁束により固定子枠の磁極１１Ｃが着磁され、その磁力によりアーマチュア３２がステータ１側に吸引され、その吸引力によってロータ本体３１もステータ１側に引き寄せられ、最終的にアーマチュア３２がブレーキライニング１４に強固に密着する。これにより、ブレーキロータ３を介して制動軸４にブレーキ力が与えられ、ブレーキロータ３と制動軸４が同調的に停止される。

一方、励磁コイル１２への通電を絶つと、ステータ１が無励磁状態となるが、ステータ１とアーマチュア３２との間に両者を離間するような反発力は発生しないので、制動軸４にトルクが与えられると、ブレーキロータ３はブレーキライニング１４とアーマチュア３２との間に微小な空隙が形成された状態で制動軸４と同調的に回転する。尚、このときアーマチュア３２の傾きなどにより該アーマチュア３２の一部がブレーキライニング１４に軽く接触して摩擦音を発生することもあるが、ブレーキライニング１４とアーマチュア３２との間における摩擦音は弾性部材３５により吸収、抑制される。

そして、励磁コイル１２に再度通電を行うと、これによる発生磁力によりブレーキライニング１４に対して近接ないしは微弱接触状態のアーマチュア３２が、ブレーキライニング１４に衝突音を発生することなく瞬時に強く密着し、ブレーキ動作が所定のタイミングで迅速に行われる。

尚、ステータ１の励磁前にブレーキロータ３が何らかの外力を受けてストッパ４２による規制位置まで移動されていた場合でも、ブレーキ動作に際してブレーキライニング１４とアーマチュア３２との間に発生する衝撃は弾性部材３５と板バネ２により緩和されるので、大きな衝撃音が発生することはなく、ブレーキ動作が静音下で良好に行われる。

以上、本発明について説明したが、制動軸４は水平状に支持されることに限らず、傾斜状態でも鉛直状態でもよい。尚、制動軸４が水平でない支持形態では、ブレーキロータ３の荷重を重力に対してほぼ零にする程度のコイルスプリングなどを制動軸４に嵌め、これによってブレーキロータ３を落下方向から支えるようにすることが好ましい。

又、本発明に係る電磁ブレーキ装置は、丁合機用としてだけでなく、種々の機械装置におけるブレーキ装置として利用することができる。

本発明に係る電磁ブレーキ装置を構成するステータの斜視外観図 同装置を構成するブレーキロータの斜視外観図 同装置の使用状態を示す部分断面図 従来装置を示す断面図

符号の説明

１ ステータ
１１ 固定子枠
１１Ｃ 磁極
１２ 励磁コイル
１４ ブレーキライニング
２ 板バネ
３ ブレーキロータ
３１ ロータ本体
３１Ｄ 切欠溝（結合手段）
３２ アーマチュア
３５ 弾性部材
４ 制動軸
４１ 平行ピン（結合手段）
４２ ストッパ
５ 静止体

Claims (4)

1. 回転自在に支持される制動軸と、磁性体から成るアーマチュアを有し前記制動軸と同調して回転するブレーキロータと、前記制動軸の軸方向で前記ブレーキロータに対向して前記アーマチュアを吸引するための磁力を発生するステータと、を具備して構成される電磁ブレーキ装置において、
   前記ブレーキロータは、前記制動軸の軸方向に摺動自在にして該制動軸の外周に嵌合されるロータ本体を有し、該ロータ本体に前記アーマチュアが前記ステータと対向する状態に保持され、
   前記ステータには、前記ブレーキロータのアーマチュアを吸引したとき該アーマチュアを密着せしめてブレーキロータに制動力を与えるブレーキライニングが設けられると共に、
   前記制動軸とブレーキロータには、その両者の相対的回転を規制する結合手段が設けられることを特徴とする電磁ブレーキ装置。
2. ロータ本体とアーマチュアとの間に弾性部材が介在されることを特徴とする請求項１記載の電磁ブレーキ装置。
3. ステータが板バネを介して静止体に保持されることを特徴とする請求項１、又は２記載の電磁ブレーキ装置。
4. 制動軸には、ブレーキロータがステータから離間する方向に移動する移動量を制限するためのストッパが設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置。
   

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