JP2009041654A - ブレーキの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ばね力で制動付加し、永久磁石と電磁石の併用で制動解除動作するものにおいて小型化できるブレーキの制御装置を提供することにある。
【解決手段】被制動体１に制動片２を押圧し制動を付加するための制動ばね４と、この制動ばね４の付勢力に抗して作動し制動を解除する磁気駆動手段５ａ，５ｂとで構成し、この磁気駆動手段５ａ，５ｂは第１継鉄８ａ，８ｂと第２継鉄９ａ，９ｂと電磁コイル７ａ，７ｂ及び永久磁石６ａ，６ｂとからなり、この第１継鉄８ａ，８ｂ又は第２継鉄９ａ，９ｂを固定体とし他方を可動体として構成し、前記電磁コイル７ａ，７ｂを励磁付勢して制動解除動作、励磁消勢して制動付加動作を行うコイル電流励磁回路１２を備えたブレーキ装置において、前記コイル電流励磁回路１２は、前記電磁コイル７ａ，７ｂを直流電源で前記制動解除動作時には一方向の極性励磁とし、前記制動付加動作時には制動解除動作時と逆方向の極性励磁とするようにした構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、被制動体に対してばね力で制動片を押圧して制動力を付加し、電磁コイルと永久磁石及び継鉄で構成される磁気駆動手段の電磁コイルで制動力の解除動作及び付加動作をするブレーキの制御に関するものである。

従来、ブレーキ装置として、継鉄、電磁コイル及び永久磁石からなる前記磁気吸引手段が提案されており、いずれも永久磁石で可動体を吸着して制動付加状態とし、電磁コイルによって永久磁石の磁束とは逆方向に励磁して永久磁石の吸引力を打ち消すようにして制動を解除するものである（例えば特許文献１乃至５参照）。

また、前記磁気吸引手段の電磁コイルの励磁回路が提案されている（例えば特許文献２、３）。
実公昭５２−６７７９号公報 実公昭６２−３３２９号公報 特公昭６２−４２６４号公報 実公平２−４２５８号公報 特開２０００−１８６７２４号公報

エレベーター用ブレーキ装置などによく見られるように、一般にブレーキ装置として負動作の電磁ブレーキが用いられている。すなわち、直流電流の通電、遮断でブレーキの解除、付加が比較的簡単に行われるためである。励磁電源を通電時、電磁石の磁気力で被制動体への押圧を解除して制動解除し、励磁電流遮断時、被制動体にばね力で押圧して制動付加するものであり、ばね力に十分対抗できる磁気力の電磁石が必要である。

近年、エレベーターでは昇降路頂部の機械室を不要とする機械室レスエレベーターが主流となってきた。この場合、昇降路内の限られた空間に巻上機を設置する必要がある。すなわち、巻上機の小型化、とくにブレーキ装置の小型化が重要となってきた。そこで、電磁石に永久磁石を併用して小型化することが考えられている。

電磁石と永久磁石を併用したブレーキ装置は、上記特許文献１乃至５に提案され、電磁石の継鉄内に永久磁石を埋設し、永久磁石の磁気力で被制動体を圧接して制動を付加し、電磁石の磁気力で永久磁石の磁気力を反発させて被制動体の圧接を解除して制動解除するものである。しかし、ばね力で制動付加し、永久磁石と電磁石の併用で制動解除動作するものは提案されていなかった。

本発明の目的は、ばね力で制動付加し、永久磁石と電磁石の併用で制動解除動作するものにおいて小型化できるブレーキの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１では、被制動体に制動片を押圧し制動を付加するための制動ばねと、この制動ばねの付勢力に抗して作動し制動を解除する磁気駆動手段とで構成し、この磁気駆動手段は第１継鉄と第２継鉄と電磁コイル及び永久磁石とからなり、この第１継鉄又は第２継鉄を固定体とし他方を可動体として構成し、前記電磁コイルを励磁付勢して制動解除動作、励磁消勢して制動付加動作を行うコイル電流励磁回路を備えたブレーキ装置において、前記コイル電流励磁回路は、前記電磁コイルを直流電源で前記制動解除動作時には一方向の極性励磁とし、前記制動付加動作時には制動解除動作時と逆方向の極性励磁とするようにしたことを特徴とする。

この構成により、制動解除保持時に永久磁石の磁気力により、電磁コイルの磁気力を低減、すなわち電磁コイルの励磁電流を低減できるので電磁コイルを小型化でき、全体として磁気吸引手段、ブレーキ装置を小型化できる。

また、請求項２では、請求項１において、前記コイル電流励磁回路は、直流電源と、この直流電源からの電流を制御するコイル電流供給手段と、前記電磁コイルに流す電流を指令するためのコイル電流指令手段と、前記電磁コイルの電流を検出するための電流検出手段と、前記コイル電流指令手段の指令値と前記電流検出手段の検出値を入力して前記コイル電流供給手段を制御して電磁コイルの電流を制御するコイル電流制御手段とからなり、前記コイル電流指令手段の指令により前記制動解除動作時には電磁コイルを一方向に励磁し、前記制動付加動作時には電磁コイルを制動解除動作時と逆方向に励磁するようにしたことを特徴とする。

この構成により、電磁コイルによる磁束を連続的にできるとともに、請求項１と同様に電磁コイルを小型化でき、全体として磁気吸引手段、ブレーキ装置を小型化できる。

また、請求項３では、請求項１において、前記コイル電流励磁回路は、二組の直流電源と電流制限抵抗及び接点からなり、前記接点で、前記制動解除動作時には電磁コイルを一方の直流電源で一方向に励磁し、前記制動付加動作時には電磁コイルを他方の直流電源で制動解除動作時と逆方向に励磁するようにしたことを特徴とする。

この構成により、電磁コイルの励磁回路を簡単化できるとともに、請求項１と同様に電磁コイルを小型化でき、全体として磁気吸引手段、ブレーキ装置を小型化できる。

また、請求項４では、請求項１において、前記コイル電流励磁回路は一組の直流電源と電流制限抵抗及び接点からなり、この接点で、前記制動解除動作時には電磁コイルを一方向に励磁し、前記制動付加動作時には電磁コイルを制動解除動作時と逆方向に励磁するようにしたことを特徴とする。

この構成により、請求項１と同様な効果が得られる。

また、請求項５では、請求項３乃至４において、前記コイル電流励磁回路は、直流電源と、この直流電源からの出力の直流電流に対して一定電流にする定電流ダイオードと、この定電流ダイオードの出力の直流電流を制御する電流制限抵抗と、接点とで構成したことを特徴とする。

この構成により、コイル電流の保持電流一定制御できるとともに、請求項１と同様な効果が得られる。

また、請求項６では、請求項１乃至５において、前記コイル電流励磁回路は、電磁コイルを直流電源で前記制動解除動作時には一方向の励磁とし、制動解除動作完了後、制動解除保持の励磁に切り替え、前記制動付加動作時には制動解除動作時と逆方向に励磁するようにしたことを特徴とする。

この構成により、請求項１と同様な効果が得られる。

また、請求項７では、請求項１乃至６において、前記磁気駆動手段の磁気吸引力は、永久磁石だけでは制動解除保持ができない設定としたことを特徴とする。

この構成により、コイル電流が遮断された時、制動付加状態に復帰できる効果が得られる。

また、請求項８では、請求項１乃至６において、前記磁気駆動手段は、制動解除の保持状態で前記電磁コイルを消勢すると制動付加状態になるようにしたことを特徴とする。

この構成により、請求項７と同様な効果が得られる。

また、請求項９では、請求項１乃至６において、前記磁気駆動手段の磁気吸引力は、制動付加動作時、前記可動体を制動解除保持ができないコイル電流に設定したことを特徴とする。

この構成により、請求項７と同様な効果が得られる。

また、請求項１０では、請求項１乃至９において、前記磁気駆動手段は、制動付加状態で可動体の動きを制限し開放状態を保持する開放保持手段を設けたことを特徴とする記載のブレーキ制御装置。

この構成により、制動付加動作時で制動付加状態に復帰した際、再度、可動体を吸引し制動解除状態となるのを防止できる効果が得られる。

また、請求項１１では、請求項１０において、前記開放保持手段は係合子と押ばねとで構成し、この係合子をばね力で可動側体に押圧するようにしたことを特徴とする。

この構成により、請求項１０と同様な効果が得られる。

また、請求項１２では、請求項１０において、前記開放保持手段は係合子と、押圧ばねと、アクチュエータで構成し、ばね力で前記係合子を可動側体に押圧し、前記アクチュエータでばねの押圧力を解除して前記可動側体の開放保持を解除するようにしたことを特徴とする。

この構成により、請求項１０と同様な効果が得られる。

また、請求項１３では、請求項１０において、前記開放保持手段は永久磁石と継鉄とからなる磁気吸着手段で可動側体の開放を保持するようにしたことを特徴とする。

この構成により、請求項１０と同様な効果が得られる。

本発明によれば、ばね力で制動付加し、永久磁石と電磁石の併用で制動解除動作するものにおいて小型化できるブレーキ制御装置を提供することができる。

以下、本発明のブレーキ制御装置の実施形態を図面に基き説明する。
図１乃至図９は、本発明のブレーキ制御装置の一実施形態で、図１はブレーキ装置の一例としてドラムブレーキの全体構成図、図２は可動体である第２継鉄の非吸着で開放状態を示す図１の磁気駆動手段の拡大図、図３は図２の永久磁石の形状の一例を示す図、図４は図１の電磁コイルの励磁回路、図５は図２の磁気駆動手段の可動体である第２継鉄の吸着状態を示す図、図６は図２の磁気駆動手段の制動解除動作から制動付加動作までの動作タイミング図、図７は磁気駆動手段の磁束と空隙の関係及び制動解除保持時の永久磁石磁束の設定を示す図、図８Ａ、図８Ｂは可動体である第２継鉄の作動検知方法の一例を示す図で、図８Ａは第２継鉄が非吸着状態、図８Ｂは第２継鉄が吸着状態を示す図、図９Ａ、図９Ｂは図８Ａ、図８Ｂの可動体である第２継鉄の作動検知結果による正常、異常判断を示す図である。

図１において、１は被制動体としてのブレーキドラムで、このブレーキドラム１の外周制動面１ａに一対の制動片２が当接するようになっている。３は一対の制動腕で、前記制動片２を中間部３ｃに備え一端部３ａを可回転的に支持されている。４は一対の制動ばねで制動腕３の他端部３ｂに配置され、矢印４ａ、４ｂ方向にばね力が作用し、前記制動片２が制動面１ａに矢印２ａ、２ｂ方向に押圧力を作用するようになっている。

５ａ、５ｂは磁気駆動手段で、前記制動ばね４に対抗してブレーキドラム１への押圧力を解除するように、前記制動腕３の他端部３ｂ近辺に設けられる。前記磁気駆動手段５ａ、５ｂは磁石部１０ａ、１０ｂと第２継鉄９ａ、９ｂからなり、この磁石部１０ａ、１０ｂは永久磁石６ａ、６ｂと、電磁コイル７ａ、７ｂと、第１継鉄８ａ、８ｂとで構成される。前記第１継鉄８ａ、８ｂには電磁コイル７ａ、７ｂ及び永久磁石６ａ、６ｂが配置され、磁石部１０ａ、１０ｂは第１継鉄８ａ、８ｂの磁極面１１ａ、１１ｂを有し、この磁極面１１ａ、１１ｂに対向して第２継鉄９ａ、９ｂが配置される。すなわち、磁気駆動手段５ａ、５ｂとして同様形状、構成のものを２組有し、前記ブレーキドラム１の中心線１ｂに対してほぼ左右対称に配置される。また、可動側の第２継鉄９ａ、９ｂの動き(矢印９ｃ、９ｄ)が第１継鉄８ａ、８ｂを貫通して反対側に出るようになっており、前記制動腕３の他端部３ｂを駆動し、制動片２まで一体的に駆動するようになっている。

この実施例では第１継鉄８ａ、８ｂ側が固定で第２継鉄９ａ、９ｂ側が可動であるが、逆に第１継鉄８ａ、８ｂ側が可動で第２継鉄９ａ、９ｂ側が固定であっても良い。そして、前記電磁コイル７ａ、７ｂに通電すると第２継鉄９ａ、９ｂが吸引され、前記制動腕３を押し拡げる方向に作動する。１２は前記電磁コイル７ａ、７ｂに通電するコイル電流励磁回路であり、電磁コイル７ａ、７ｂの励磁電流を制御する。１３はこのコイル電流励磁回路１２に供給する交流電源、１４はこの交流電源１３を接続又は遮断する電磁接触器の接点であり、この接点１４を介して前記コイル電流励磁回路１２に接続される。

図２において、第１継鉄８ａ、８ｂはＥ字状断面で、このＥ字状断面の凹部に永久磁石６ａ、６ｂと電磁コイル７ａ、７ｂとが第２継鉄９ａ、９ｂの可動方向(矢印９ｃ、９ｄ)に対して直列状に配置されて磁石部１０ａ、１０ｂが形成される。永久磁石６ａ、６ｂの磁極面１１ｃ、１１ｄ及び第１継鉄８ａ、８ｂの磁極面１１ａ、１１ｂが並行して、一定の空隙で第２継鉄９ａ、９ｂに対向するようになっている。

この実施例では永久磁石６ａ、６ｂの磁極面１１ｃ、１１ｄが第１継鉄８ａ、８ｂの磁極面１１ａ、１１ｂより突出ているが、同一面であっても良いし窪んでいても良い。第２継鉄９ａ、９ｂはそれぞれ軸１６ａ、１６ｂに支持され、この軸１６ａ、１６ｂは第１継鉄８ａ、８ｂの中心部で軸受１７に可動支持される。

この図は電磁コイル７ａ、７ｂに非通電時で第２継鉄９ａ、９ｂが非吸着、開放状態を示しており、永久磁石６ａ、６ｂによる磁束６ｃが発生しているが第２継鉄９ａ、９ｂとの空隙が大きいのでほとんど吸引力として作用しない。そして、電磁コイル７ａ、７ｂに通電すると第２継鉄９ａ、９ｂが吸引され、矢印９ｃ、９ｄの方向に移動する。１８は空隙保持片で第２継鉄９ａ、９ｂが磁石部１０ａ、１０ｂに吸引、吸着される時、一定空隙を保持する。１５は第１継鉄９ａ、９ｂの開放保持手段で電磁コイル７ａ、７ｂ非通電時に可動体である第１継鉄９ａ、９ｂの開放を保持し、押ばね１５ａと係合子１５ｂからなり、第１継鉄９ａ、９ｂの外周面に形成した窪み９ｅに係合子１５ｂが係合されて拘束されるようになっている。

図３は図１の永久磁石６ａ、６ｂで、断面が横凹状の環状永久磁石６ａ、６ｂであり、凹状の突出部にＮ極、Ｓ極が形成され、この例では外周側がＮ極、内周側がＳ極であるが、逆に形成されても良い。

図４において、１２はコイル電流励磁回路、１９ａ、１９ｂは交流を直流に変換する直流変換素子で二組の直流電源１９を構成する。２０ａ、２０ｂはトランジスタ等のスイッチング素子で周知のコンプリメンタル型を構成している。２１は前記電磁コイル７ａ、７ｂに流す電流を指令するためのコイル電流指令手段、２２は前記電磁コイル７ａ、７ｂの電流を検出するための電流検出手段、２３はコイル電流制御手段であり、前記コイル電流指令手段２１の指令値と前記電流検出手段２２の検出値を入力して、前記コイル電流指令手段２１の指令値と前記電流検出手段２２の検出値とが一致するようにスイッチング素子２０ａ、２０ｂへ駆動信号を出力し、前記電磁コイル７ａ、７ｂの電流を制御する。

なお、２４ａ、２４ｂはダイオード、２５ａ、２５ｂは抵抗で前記スイッチング素子２０ａ、２０ｂのベース、エミッタ間の電圧降下補償を行う。前記コイル電流励磁回路１２は前記直流電源１９と、前記スイッチング素子２０ａ、２０ｂと、前記コイル電流指令手段２１と、前記電流検出手段２２と、コイル電流制御手段２３とで構成される。

すなわち、この実施例はスイッチング素子２０ａ、２０ｂでコンプリメンタル型を形成しているので、コイル電流制御手段の出力がプラスの時はスイッチング素子２０ａが導通して実線で示すＰ方向のコイル電流が流れ、コイル電流制御手段の出力がマイナスの時はスイッチング素子２０ｂが導通して点線で示すＮ方向のコイル電流が流れる。２６は前記電磁コイル７ａ、７ｂと並列に接続される放電抵抗で、電源が遮断された時に電磁コイル７ａ、７ｂに蓄えられたエネルギを放出消費するもので電磁コイル７ａ、７ｂ自体の合成抵抗の約１０倍程度に設定される。

図５において、前述したように磁気駆動手段５ａ、５ｂはほぼ同じものが左右対称に配置されるので一方側の磁気駆動手段５ａに符号を付し、他方側は省略する。この図は前記図２に対して、永久磁石６ａ、６ｂの磁束６ｃ方向と同方向の磁束７ｃとなるように電磁コイル７ａ、７ｂに通電し第１継鉄９ａ、９ｂを吸引した状態を示し、空隙保持片１８により一定空隙を保っている状態である。

この場合、永久磁石６ａ、６ｂの磁束６ｃと電磁コイル７ａ、７ｂの磁束７ｃが加算されて第１継鉄９ａ、９ｂに作用し吸引される。また、開放保持手段１５は第１継鉄９ａ、９ｂの吸引移動により係合子１５ｂは窪み９ｅからはずれて拘束が解除されるようになっている。

図６に基づいて、この実施例の制動解除から制動付加まで、すなわち、Ｔ１時点からＴ７時点までの動作を説明する。

Ｔ１時点で電源供給の接点１４が接続、Ｔ６時点で遮断となり、Ｔ７でコイル電流が消滅する。磁気駆動手段５ａ、５ｂとしてはＴ１からＴ５の期間が制動ばね４の力に対抗しての制動解除動作であり、このうちＴ１からＴ４が解除動作促進期間で制動解除を速める期間であり、Ｔ４からＴ５が解除保持期間である。Ｔ５からＴ７の期間が制動付加動作で制動ばね４の力を回復させて制動を付加する期間である。この図では誇張して示すが、Ｔ１からＴ７までの一連の動作期間で、制動解除促進期間及び制動付加動作期間は非常に短く、ほとんどが制動解除保持期間である。

すなわち、Ｔ１時点で制動解除指令を受けると、 (g)の接点動作で接点１４が接続し、(a)のコイル電流指令で正極性方向パルス状の指令を発生し、電磁コイル７ａ、７ｂに電流が流れ始め、(b)のコイル電流のように回路の時定数に従って増加し目標電流値ｉ_１の一定値となる。一方、永久磁石６ａ、６ｂによる空隙部通過の磁束は、Ｔ１時点までは空隙部の磁気抵抗が大きく、ほとんど零である。Ｔ１時点でコイル電流が流れると、主に電磁コイル７ａ、７ｂによる磁束で第２継鉄９ａ、９ｂを磁気吸引し、(f)の磁石空隙が小さくなる。この磁石空隙が小さくなるとともに永久磁石６ａ、６ｂによる空隙通過磁束も増大し、(e)合計磁束に示す通り、永久磁石６ａ、６ｂの磁束と電磁コイル７ａ、７ｂの磁束が合計されて流れる。第２継鉄９ａ、９ｂの吸着状態で永久磁石６ａ、６ｂ及び電磁コイル７ａ、７ｂによる空隙通過磁束は一定となる。

第１継鉄８ａ、８ｂと第２継鉄９ａ、９ｂとの間の磁石空隙は、(f)に示すようにＴ１時点からゆっくりと狭くなるが、途中のＴ２から急激に狭くなり、Ｔ３時点で完全に第２継鉄９ａ、９ｂ側に吸引し、Ｔ４時点では吸着保持状態となる。

このＴ１時点からＴ４時点までの制動解除時初期動作では、通電初期のコイル電流が大きくなるようなパルス状の指令を与えて制動解除動作を速くしている。そして、第２継鉄９ａ、９ｂが完全に吸引された後は、磁石空隙が小さくなるので磁気回路の磁気抵抗が減少し、電磁コイル７ａ、７ｂに流れる励磁電流は少なくても、ばね力に打ち勝つ吸引力が発生するので、Ｔ４時点で(a)コイル電流指令を下げて、すなわちコイル電流を下げて、Ｔ４からＴ５までの期間は目標電流値ｉ_２の一定の保持電流にする。この期間、永久磁石６ａ、６ｂの磁束が加わっているので、電磁コイル７ａ、７ｂの磁束分は(b)のコイル電流を零近くまで低減することができる。永久磁石６ａ、６ｂが無い場合は(b)のコイル電流に点線で示すように、従来どおりの大きい電流が必要である。この点線と実線の差が永久磁石６ａ、６ｂの効果である。

そして、Ｔ５時点で制動付加指令により、(a)のコイル電流指令で負極性方向パルス状の指令を発生し、電磁コイル７ａ、７ｂの電流が(b)コイル電流のように回路の時定数に従って減少し零を通過して、目標電流値ｉ_３の負方向に流れる。Ｔ６時点でコイル電流指令が遮断しコイル電流は回路の時定数に従って零となり、磁石空隙部の合計磁束も(d)の磁束のように零に近づく。第２継鉄９ａ、９ｂは制動ばね４の力で押し戻され、磁石空隙も(f)のように戻って大きくなる。永久磁石６ａ、６ｂの磁束も磁石空隙が大きくなるので、空隙部通過磁束がほとんど零になる。

上記のように、Ｔ５からＴ６の期間は、永久磁石６ａ、６ｂの磁束方向と逆極性方向に電磁コイル７ａ、７ｂの磁束を発生させている。これは制動付加動作を速くするためである。すなわち、電磁コイル７ａ、７ｂを小型化するのに、制動解除保持をできるだけ永久磁石６ａ、６ｂの磁気力で行い、電磁コイル７ａ、７ｂの磁気力を低減、つまりコイル電流を小さくする。したがって、永久磁石６ａ、６ｂの磁気力が強いと、コイル電流を遮断しても制動付加状態への復帰が遅くなるので、永久磁石６ａ、６ｂの磁束を打ち消すように電磁コイル７ａ、７ｂの磁束を逆方向に加える。逆方向磁束を加える時間と大きさは、再び第１継鉄９ａ、９ｂを吸引して制動解除状態とならないように設定される。

図７において、第２継鉄９ａ、９ｂが完全に吸引されるまでの磁石空隙部の合計磁束と磁石空隙の関係は制動解除時(磁束増加時)と制動付加時(磁束減少時)とではヒステリシスがあり、制動付加時に第２継鉄９ａ、９ｂが動作する磁束は制動解除時よりも小さい。すなわち、図６の(ｆ)磁石空隙の特性と対応させると、制動解除時は、制動解除開始点ａ→磁石空隙の狭くなる変化開始点ｂ(第２継鉄９ａ、９ｂの吸引変位開始点)→完全吸引、吸着点ｃ→最大磁束ｄ点へと経過し、制動解除保持の磁束ｇ点となる。制動付加時は、制動解除保持点ｇ→磁石空隙の広くなる変化開始点ｅ(第２継鉄９ａ、９ｂが復帰変位開始点)→ブレーキドラム１への制動片２が接触する点ｆへと経過する。

なお、第２継鉄９ａ、９ｂと制動片２は制動腕３を介して一体的な動きをするので、本説明では第２継鉄９ａ、９ｂの動きは制動片２の動きとすることができる。この際、上記制動解除保持の磁束ｇ点では、永久磁石６ａ、６ｂの磁束分がｅ点以降の例えばｈ点に設定され、電磁コイル７ａ、７ｂの磁束分がｇ点−ｈ点である。このｈ点は電磁コイル７ａ、７ｂの磁束が遮断される時、制動ばね４のばね力で制動付加状態となるようになっている。

すなわち、ｈ点がｅ点を超えｇ点に近いほど永久磁石６ａ、６ｂの磁束分が大きくなり、電磁コイル７ａ、７ｂの磁束分が小さくできるので一層電磁コイル７ａ、７ｂの小型化が可能となるが、電磁コイル７ａ、７ｂの磁束が遮断される時、制動ばね４のばね力で制動付加状態とならないからである。制動付加動作の確実性を考慮すると、上記のように電磁コイル７ａ、７ｂの通電を遮断した時に、永久磁石６ａ、６ｂの磁気吸引力は制動ばね４のばね力未満に設定することが良好である。

したがって、上記のように、図６のＴ１からＴ６までの制動解除及び付加動作時間で制動解除保持時間が圧倒的に長いので、図６の(b)コイル電流で示す点線から実線の電流低減分の効果は大きく、結果として電磁コイル７ａ、７ｂの温度上昇低減になるので電磁コイル７ａ、７ｂの小型化、磁石部１０ａ、１０ｂの小型化、そして磁気駆動手段５ａ、５ｂの小型化、すなわち、ブレーキ装置の小型化となる効果が得られる。

図８Ａ、図８Ｂにおいて、図８Ａは電磁コイル７ａ、７ｂ非通電、可動体である第１継鉄９ａ、９ｂが非吸着状態を示し、図８Ｂは電磁コイル７ａ、７ｂ通電、第１継鉄９ａ、９ｂを吸着状態を示す。２７は第１継鉄９ａ、９ｂに結合されるブラケット、２８はこのブラケット２７すなわち第１継鉄９ａ、９ｂの非吸着状態を検知する検知手段であり、２９は第１継鉄９ａ、９ｂの吸着状態を検知する検知手段ある。この検知手段２８、２９は例えばマイクロスイッチからなり、第１継鉄９ａ、９ｂの非吸着状態では検知手段２８がＯＮ、検知手段２９がＯＦＦ、第１継鉄９ａ、９ｂの吸着状態では検知手段２８がＯＦＦ、検知手段２９がＯＮとなるように構成される。

図９Ａ、図９Ｂにおいて、前記図８Ａ 、図８Ｂでの可動体である第１継鉄９ａ、９ｂの状態検知結果の判断を示す。すなわち、図９Ａの通り、第１継鉄９ａ、９ｂが非吸着時は、３０で検知手段２８がＯＮ、３１で検知手段２９がＯＦＦで正常状態と判断し運転を継続し、３０で検知手段２８がＯＦＦ、３１で検知手段２９がＯＮの場合は異常状態と判断し運転を停止する。また、図９Ｂの通り、第１継鉄９ａ、９ｂが吸着時は、３２で検知手段２８がＯＦＦ、３３で検知手段２９がＯＮで正常状態と判断し運転を継続し、３２で検知手段２８がＯＮ、３３で検知手段２９がＯＦＦの場合は異常状態と判断し運転を停止する。

なお、上記図８Ａ、図８Ｂでは、検知手段として２個のスイッチ構成で説明したが、可動体である第１継鉄９ａ、９ｂの状態を連続的に検知できる検知手段１個で構成し、検知出力の大きさで状態を検知、判断するようにしても良い。

次に、コイル電流励磁回路１２の他の実施形態を図１０、図１１に基づいて説明する。

図１０は前記図４相当の電磁コイルの励磁回路図で、図４と同様なパターンで電磁コイル７ａ、７ｂに電流を流すが、異なる点は接点と電流制限抵抗でコイル電流をＰ、Ｎ方向に制御させていることである。図４と同一部については同一符号を付して説明を省略する。

１４ａ、１４ｂはこの交流電源１３を接続又は遮断する電磁接触器の接点、１９ａ、１９ｂは交流を直流に変換する直流変換素子で二組の直流電源１９を構成する。３４ａ、３４ｂは電磁コイル７ａ、７ｂに通電、遮断する接点、３６ａ、３６ｂはそれぞれ直流変換素子１９ａ、１９ｂの出力電圧に対し一定の直流電流にする定電流ダイオード、Ｒ０、Ｒ１はＰ方向の電流を制限する電流制限抵抗、Ｒ２はＮ方向の電流を制限する電流制限抵抗でそれぞれ直列に接続される。３５は定電流ダイオードと抵抗Ｒ０との直列接続部に並列接続される常閉接点である。この実施形態でのコイル電流励磁回路１２は直流電源１９、接点３４ａ、３４ｂ、３５、定電流ダイオード３６ａ、３６ｂ及び抵抗Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２とで構成される。

次に、図１１に基づいて、図１０の実施形態の制動解除から制動付加までの動作、すなわち、Ｔ１時点からＴ７時点までの動作を説明する。この図１１は磁気駆動手段の制動解除動作から制動付加動作までの動作タイミング図で、前記図６相当図であり同一部については同一符号を付して説明を省略する。

制動解除動作時のＴ１からＴ５まで交流電源１３供給の接点１４ａ及び接点３４ａが接続、制動解除促進動作時のＴ１からＴ４まで接点３５が接続し、抵抗Ｒ１により目標電流値ｉ_１が流れる。制動解除保持動作時にＴ４からＴ５までは抵抗Ｒ０とＲ１により目標電流値ｉ_２が流れる。制動付加動作時のＴ５からＴ６まで接点１４ｂ及び接点３４ｂが接続し、抵抗Ｒ２により目標電流値ｉ_３が流れる。前記図６で示したコイル電流指令と同じパターンのコイル励磁電圧となっている。

これにより、電磁コイル７ａ、７ｂには、前記図６で示したコイル電流と同様に、(b)のコイル電流が流れる。なお、定電流ダイオード３６ａ、３６ｂは制動解除保持動作時にＰ方向のコイル電流を一定に保つこと、また、制動付加動作時にＮ方向のコイル電流を一定に保つためにある。

これにより、前記図６の実施例と同様な効果が得られるとともに、コイル励磁回路が簡単にできる効果が得られる。

次に、コイル電流励磁回路１２の他の実施形態を図１２、図１３に基づいて説明する。

図１２は前記図４相当の電磁コイルの励磁回路図で、図４と同様なパターンで電磁コイル７ａ、７ｂに電流を流すが、異なる点は一組の直流電源を用い、切替スイッチと電流制限抵抗でコイル電流を正負方向に制御させていることである。 図４と同一部については同一符号を付して説明を省略する。

１９は直流電源としての交流を直流に変換する直流変換素子、３６ａ、３６ｂは直流変換素子１９の出力電圧に対し一定の直流電流にする定電流ダイオード、Ｒ０、Ｒ１はＰ方向の電流を制限する電流制限抵抗、Ｒ２はＮ方向の電流を制限する電流制限抵抗でそれぞれ直列に接続される。３５は定電流ダイオード３６ａと抵抗Ｒ０との直列接続部に並列接続される常閉接点である。３７は切替スイッチで接点３７ａ、３７ｂを有し、この接点３７ａ、３７ｂでコイル電流をＰ、Ｎ方向に切替えて励磁する。電磁コイル７ａ、７ｂと放電抵抗２６の並列接続に対して前記直流変換素子１９の直流出力が常閉接点３８を介して接続される。

この常閉接点３８は電源が遮断される時、電磁コイル７ａ、７ｂ放電電流を速く消滅させるとき開放される。この実施形態でのコイル電流励磁回路１２は直流電源としての直流変換素子１９、定電流ダイオード３６ａ、３６ｂ、抵抗Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２及び切替スイッチ３７とで構成される。

次に、図１３に基づいて、この実施形態の制動解除から制動付加までの動作、すなわち、Ｔ１時点からＴ７時点までの動作を説明する。この図１３は磁気駆動手段の制動解除動作から制動付加動作までの動作タイミング図で、前記図６相当図であり、同一部については同一符号を付して説明を省略する。

制動解除動作時のＴ１からＴ５まで交流電源１３供給の接点１４が接続、制動解除動作時のＴ１からＴ５まで切替スイッチの接点３７ａが接続するとともに制動解除促進動作時のＴ１からＴ４まで抵抗Ｒ０の短絡接点３５が接続、抵抗Ｒ１により目標電流値ｉ_１が流れる。制動解除保持動作時にＴ４からＴ５までは抵抗Ｒ０とＲ１により目標電流値ｉ_２が流れる。制動付加動作時のＴ５からＴ６まで切替スイッチの接点３７ａが接続し抵抗Ｒ２により目標電流値ｉ_３が流れる。前記図６で示したコイル電流指令と同じパターンのコイル励磁電圧となっている。

これにより、電磁コイル７ａ、７ｂには、前記図６で示したコイル電流と同様に、(b)のコイル電流が流れる。なお、定電流ダイオード３６ａ、３６ｂは制動解除保持動作時にＰ方向のコイル電流を一定に保つこと、また、制動付加動作時にＮ方向のコイル電流を一定に保つためにある。

これにより、前記図６の実施例と同様な効果が得られるとともに、コイル励磁回路が簡単にできる効果が得られる。

次に、第１継鉄９ａ、９ｂの開放保持手段１５の他の実施形態を図１４Ａ、図１４Ｂに基づいて説明する。

図１４Ａは前記図２相当図で可動体である第１継鉄９ａ、９ｂの非吸着で開放状態を示し、図１４Ｂは前記図５相当図で可動体である第１継鉄９ａ、９ｂの吸着状態を示す。図２、図５と異なるのは、非吸着時にの係合子１５ｂと窪み９ｅとの係合解除をアクチュエータで行うことである。なお、図２、図５と同一部については同一符号を付して説明を省略する。

すなわち、図１４Ａにおいて、開放保持手段１５は押しばね１５ａ、係合子１５ｂ及びアクチュエータ１５ｃとで構成され、係合子１５ｂが押しばね１５ａで第１継鉄９ａ、９ｂの窪み９ｅに係合されて第１継鉄９ａ、９ｂの動きが拘束されている。

また、図１４Ｂにおいて、電磁コイル７ａ、７ｂに通電されると同時に前記アクチュエータ１５ｃが係合子１５ｂを駆動し、窪み９ｅから係合子１５ｂの係合解除する。そして、電磁コイル７ａ、７ｂが通電遮断されると同時に前記アクチュエータ１５ｃが駆動解除され、第１継鉄９ａ、９ｂが元の位置に復帰し、係合子１５ｂが窪み９ｅに係合して動きを拘束する。

これにより、前記図２、図５の実施例と同様な効果が得られるとともに、第１継鉄９ａ、９ｂの溝９ｅとの係合解除時の抵抗を減少させる効果が得られる。

次に、第１継鉄９ａ、９ｂの開放保持手段１５の他の実施形態を図１５Ａ、図１５Ｂに基づいて説明する。

図１５Ａは前記図２相当図で可動体である第１継鉄９ａ、９ｂの非吸着で開放状態を示し、図１５Ｂは前記図５相当図で可動体である第１継鉄９ａ、９ｂの吸着状態を示し、図１５Ｃはこの実施例の磁気吸着手段を示す。図２、図５と異なるのは、第１継鉄９ａ、９ｂの動きの拘束を永久磁石等の磁気力で行ったことである。なお、図２、図５と同一部については同一符号を付して説明を省略する。

すなわち、図１５Ａにおいて、開放保持手段１５は基台３９と磁気吸着手段４０とで構成され、磁気吸着手段４０が第１継鉄９ａ、９ｂと対向して磁気吸引するように基台３９に設けられ、この第１継鉄９ａ、９ｂが基台側に吸引されて動きが拘束される。第１継鉄９ａ、９ｂが吸引される際、基台との衝突衝撃を緩和するためにゴム等の緩衝体４１が基台に設けられる。

また、図１５Ｂにおいて、電磁コイル７ａ、７ｂに通電されると、磁石部１０ａ、１０ｂの吸引力により第１継鉄９ａ、９ｂが吸引され第１継鉄９ａ、９ｂの拘束が解除状態となる。そして、電磁コイル７ａ、７ｂが通電遮断されると、第１継鉄９ａ、９ｂが元の位置に復帰し、基台３９の磁気吸着手段４０の磁気吸引で第１継鉄９ａ、９ｂの動きを拘束する。なお、前記磁気吸着手段４０は、例えば図１５Ｃに示すように、ボタン状の永久磁石４０ａと継鉄４０ｂとで構成される。

これにより、前記図２、図５の実施例と同様な効果が得られるとともに、第１継鉄９ａ、９ｂの係合構造が簡単になる効果が得られる。

本発明の一実施形態になるブレーキ制御装置の全体構成図である。 可動体である第２継鉄の非吸着で開放状態を示す図１の磁気駆動手段の拡大図である。 図２の永久磁石の形状の一例を示す図である。 図１の電磁コイルの励磁回路である。 図２の磁気駆動手段の可動体である第２継鉄の吸着状態を示す図である。 図２の磁気駆動手段の制動解除動作から制動付加動作までの動作タイミング図である。 磁気駆動手段の磁束と空隙の関係及び制動解除保持時の永久磁石磁束の設定を示す図である。 可動体である第２継鉄の作動検知方法の一例を示す図で第２継鉄が非吸着状態を示す図である。 可動体である第２継鉄の作動検知方法の一例を示す図で、第２継鉄が吸着状態を示す図である。 図８Ａの可動体である第２継鉄の作動検知結果による正常、異常判断を示す図である。 図８Ｂの可動体である第２継鉄の作動検知結果による正常、異常判断を示す図である。 本発明の他の実施形態になる電磁コイルの励磁回路図で図４相当図である。 図１０の制動解除動作から制動付加動作までの動作タイミング図で図６相当図である。 本発明のさらに他の実施形態になる電磁コイルの励磁回路図で図４相当図である。 図１２の制動解除動作から制動付加動作までの動作タイミング図で図６相当図である。 本発明の他の実施形態になる開放保持手段を示す図で図２相当図である。 本発明の他の実施形態になる開放保持手段を示す図で、図５相当図である。 本発明のさらに他の実施形態になる開放保持手段を示す図で、図２相当図である。 本発明のさらに他の実施形態になる開放保持手段を示す図で、図５相当図である。 図１５Ａ，図１５Ｂの磁気吸着手段を示す斜視図である。

符号の説明

１ 非制動体
２ 制動片
４ 制動ばね
５ａ、５ｂ 磁気駆動手段
６ａ、６ｂ 永久磁石
７ａ、７ｂ 電磁コイル
８ａ、８ｂ 第１継鉄
９ａ、９ｂ 第２継鉄
１２ コイル電流励磁回路
１５ａ 押ばね
１５ｂ 係合子
１５ｃ アクチュエータ
１９、１９ａ、１９ｂ 直流電源
Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２ 電流制限抵抗
２４ コイル電流供給手段
２５ コイル電流指令手段
２６ 電流検出手段
２７ コイル電流制御手段
３４ａ、３４ｂ、３５、３７ａ、３７ｂ 接点
２８ 定電流ダイオード
４０ 磁気吸着手段
４０ａ 永久磁石
４０ｂ 継鉄

Claims (13)

1. 被制動体に制動片を押圧し制動を付加するための制動ばねと、この制動ばねの付勢力に抗して作動し制動を解除する磁気駆動手段とで構成し、この磁気駆動手段は第１継鉄と第２継鉄と電磁コイル及び永久磁石とからなり、この第１継鉄又は第２継鉄を固定体とし他方を可動体として構成し、前記電磁コイルを励磁付勢して制動解除動作、励磁消勢して制動付加動作を行うコイル電流励磁回路を備えたブレーキ装置において、
   前記コイル電流励磁回路は、前記電磁コイルを直流電源で前記制動解除動作時には一方向の極性励磁とし、前記制動付加動作時には制動解除動作時と逆方向の極性励磁とするようにしたことを特徴とするブレーキ制御装置。
2. 前記コイル電流励磁回路は、直流電源と、この直流電源からの電流を制御するコイル電流供給手段と、前記電磁コイルに流す電流を指令するためのコイル電流指令手段と、前記電磁コイルの電流を検出するための電流検出手段と、前記コイル電流指令手段の指令値と前記電流検出手段の検出値を入力して前記コイル電流供給手段を制御して電磁コイルの電流を制御するコイル電流制御手段とからなり、前記コイル電流指令手段の指令により前記制動解除動作時には電磁コイルを一方向に励磁し、前記制動付加動作時には電磁コイルを制動解除動作時と逆方向に励磁するようにしたことを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
3. 前記コイル電流励磁回路は、二組の直流電源と電流制限抵抗及び接点からなり、前記接点で、前記制動解除動作時には電磁コイルを一方の直流電源で一方向に励磁し、前記制動付加動作時には電磁コイルを他方の直流電源で制動解除動作時と逆方向に励磁するようにしたことを特徴とする請求項１記載のブレーキ制御装置。
4. 前記コイル電流励磁回路は一組の直流電源と電流制限抵抗及び接点からなり、この接点で、前記制動解除動作時には電磁コイルを一方向に励磁し、前記制動付加動作時には電磁コイルを制動解除動作時と逆方向に励磁するようにしたことを特徴とする請求項１記載のブレーキ制御装置。
5. 前記コイル電流励磁回路は、直流電源と、この直流電源からの出力の直流電流に対して一定電流にする定電流ダイオードと、この定電流ダイオードの出力の直流電流を制御する電流制限抵抗と、接点とで構成したことを特徴とする請求項３乃至４記載のブレーキ制御装置。
6. 前記コイル電流励磁回路は、電磁コイルを直流電源で前記制動解除動作時には一方向の励磁とし、制動解除動作完了後、制動解除保持の励磁に切り替え、前記制動付加動作時には制動解除動作時と逆方向に励磁するようにしたことを特徴とする請求項１乃至５記載のブレーキ制御装置。
7. 前記磁気駆動手段の磁気吸引力は、永久磁石だけでは制動解除保持ができない設定としたことを特徴とする請求項１乃至６記載のブレーキ制御装置。
8. 前記磁気駆動手段は、制動解除の保持状態で前記電磁コイルを消勢すると制動付加状態になるようにしたことを特徴とする請求項１乃至６記載のブレーキ制御装置。
9. 前記磁気駆動手段の磁気吸引力は、制動付加動作時、前記可動体を制動解除保持ができないコイル電流に設定したことを特徴とする請求項１乃至６記載のブレーキ制御装置。
10. 前記磁気駆動手段は、制動付加状態で可動体の動きを制限し開放状態を保持する開放保持手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至９記載のブレーキ制御装置。
11. 前記開放保持手段は、係合子と押ばねとで構成し、この係合子をばね力で可動側体に押圧するようにしたことを特徴とする請求項１０記載のブレーキ制御装置。
12. 前記開放保持手段は、係合子と押圧ばねとアクチュエータで構成し、ばね力で前記係合子を可動側体に押圧し、前記アクチュエータでばねの押圧力を解除して前記可動側体の開放保持を解除するようにしたことを特徴とする請求項１０記載のブレーキ制御装置。
13. 前記開放保持手段は、永久磁石と継鉄とからなる磁気吸着手段で可動側体の開放を保持するようにしたことを特徴とする請求項１０記載のブレーキ制御装置。

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