JP2011144854A - Deenergization-operating brake and geared motor with built-in brake - Google Patents
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Description
本発明は、ブレーキ内蔵型ギヤードモータに関するものである。 The present invention relates to a brake built-in geared motor.
従来のブレーキ内蔵型ギヤードモータについて図2に基づいて説明する。これまで、発明者らは図2に示すブレーキ付サーボモータを開発しており、このようなブレーキ付モータに減速機を取付けたものが用いている(例えば、特許文献1参照)。図2において、ステータコア1はケイ素鋼板を積層したもので、その内周には複数の電機子巻線2が図示しない絶縁層を介して、円周方向に等間隔に配置されている。各電機子巻線を結線基板10に半田づけした後、ステータコア1、電機子巻線2、結線基板10は樹脂モールド9により一体に固着される。モールド後、ステータコア1とフレーム3は焼バメ又は接着により固定される。
電機子巻線2は通電により発熱し、その熱はステータコア1を通してフレーム3に伝達される。従来例ではフレーム3をアルミニウムで構成している。電機子巻線2の内周には空隙を介して永久磁石4が対向配置されている。
永久磁石4は、リング磁石または複数のセグメント磁石により構成され、所定の極数となるよう着磁されており、軟磁性材料で構成されたロータヨーク15の外周に接着固定されている。ロータヨーク15は内径側に窪ませた略カップ形状としている。このロータヨーク15はシャフト14と同心に固定され、シャフト14はL側軸受12、反L側軸受13により回転自在に支持されている。Lブラケット11はフレーム3と一体に形成されており、L側軸受12の外輪がLブラケット11に勘合されている。反L側軸受13の外輪はブレーキのフィールドコア8と一体に形成された反L軸受ハウジング16に勘合されており、フィールドコア8の外周は図示しないボルトによりフレーム3に固定されモータ部を構成している。
次に、ブレーキ部を説明する。フィールドコア8は同心のスロットを有した円筒形状のもので、鉄などの軟磁性材料で構成されている。ブレーキコイル7は、図示しないボビンに円筒形状に巻回し、フィールドコア8の溝に挿入後、樹脂モールド等により固着されている。フィールドコア8の外周にはブレーキディスク5をアーマチェア6とサイドプレート22に押付けるため、図示しないコイルばねが配置されている。
ブレーキディスク5はアーマチェア6とサイドプレート22の間に配置されており、ハブ23を介してシャフト14に取付けられている。アーマチェア6の外周には図示しないカラに合わせた切欠きが設けられており、カラに沿って軸方向に自在に摺動し、円周方向に回転しないよう取付けられている。サイドプレート22は図示しないカラを介してフィールドコア8に固定されている。
次にブレーキの動作について説明する。ブレーキコイルに通電していない状態ではコイルばねの力によりブレーキブレーキディスク5はアーマチェア6とサイドプレート22に押付けられ拘束されている。ブレーキディスク5はハブ23を介してシャフト14に取付けられているため、シャフト14も回転しない。コイル7に通電すると磁気吸引力によってアーマチェア6がフィールド8に吸着するので、ブレーキディスク5は回転自在となり、ブレーキが開放される。
図3は別の従来のブレーキ内蔵型ギヤードモータを示したものである。図3(a)は
側断面図を示し、図3(b)はA−A‘の正断面図である。減速機30には、潤滑のため図示しない規定量のグリースが封入されており、モータ側へグリースが侵入するのを防止するため、オイルシール24が設けられている。本従来例では、Lブラケットが存在せず、減速機のモータ側取付け面と空隙を介して、樹脂モールド9と電機子巻線2が配置されている。また、図示しないL側軸受を減速機30と一体に設け、軸方向の長さを低減している。減速機の高速軸と一体に成形されたシャフト14にはハブ23が固着されており、ハブ23外周とブレーキディスク5の内周に設けられた、スプライン21によりブレーキディスク5はラジアル方向には拘束され、軸方向には移動可能となるよう取付けられている。フィールドコア8は同心のスロットを有した円筒形状のもので、鉄などの軟磁性材料で構成されている。ブレーキコイル7は、図示しないボビンに円筒形状に巻回し、フィールドコア8の溝に挿入後、樹脂モールド等により固着されている。フィールドコア8の外周にはブレーキディスク5をアーマチェア6とサイドプレート22に押付けるため、図示しないコイルばねが配置されている。
ブレーキディスク5はアーマチェア6とサイドプレート22の間に配置されており、ハブ23を介してシャフト14に取付けられている。アーマチェア6の外周にはカラ19に合わせた切欠きが設けられており、カラ19に沿って軸方向に自在に摺動し、円周方向に回転しないよう取付けられている。サイドプレート22はカラ19を介してフィールドコア8に固定されている。
次にブレーキの動作について説明する。ブレーキコイルに通電していない状態ではコイルばねの力によりブレーキディスク5はアーマチェア6とサイドプレート22に押付けられ拘束されている。ブレーキディスク5はハブ23を介してシャフト14に取付けられているため、シャフト14も回転しない。コイル7に通電すると磁気吸引力によってアーマチェア6がフィールド8に吸着するので、ブレーキディスク5は回転自在となり、ブレーキが開放される。
A conventional brake built-in geared motor will be described with reference to FIG. So far, the inventors have developed a servo motor with a brake as shown in FIG. 2, and a motor with a speed reducer attached to such a motor with a brake is used (for example, see Patent Document 1). In FIG. 2, the
The armature winding 2 generates heat when energized, and the heat is transmitted to the
The
Next, the brake unit will be described. The
The
Next, the operation of the brake will be described. When the brake coil is not energized, the
FIG. 3 shows another conventional brake built-in geared motor. 3A shows a side sectional view, and FIG. 3B is a front sectional view taken along line AA ′. The
The
Next, the operation of the brake will be described. When the brake coil is not energized, the
このように、従来のブレーキ内蔵型ギヤードモータは、減速機、モータ、無励磁作動ブレーキ、回転検出器等の機器が直列に配置され、さらにそれらの機器の間に軸受、隔壁などが設けてあるため軸方向長さが大きくなり、小形化が困難という問題があった。また、モータ部やギヤ部で発生する熱はブラケットを介して放熱されるため、軸方向長さが長くなると冷却性能が低下してしまうという問題も抱えていた。また、従来例では、Lブラケットの無い構造として、L側軸受も減速機内に設けることで、軸方向長さを短縮しているが、減速機内のグリースのモータ側への流出防止のため、オイルシールが必要であり、オイルシールによる回転損失が発生し、効率が低下してしまうという問題があった。また、オイルシールからのグリース漏れが発生すると、ブレーキディスクにグリースが付着し、ブレーキトルクが低下するという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、小型・高効率のブレーキ内蔵型ギヤードモータを提供することを目的とする。
As described above, in the conventional geared motor with built-in brake, devices such as a speed reducer, a motor, a non-excitation brake, and a rotation detector are arranged in series, and a bearing, a partition wall, etc. are provided between these devices. For this reason, the axial length becomes large, and there is a problem that it is difficult to reduce the size. Further, since the heat generated in the motor part and the gear part is radiated through the bracket, there is also a problem that the cooling performance is lowered when the axial length is increased. In the conventional example, the L-side bearing is also provided in the reducer as a structure without the L bracket, so that the axial length is shortened. However, in order to prevent the grease in the reducer from flowing out to the motor side, There is a problem that a seal is required, rotation loss due to the oil seal occurs, and efficiency is lowered. Further, when grease leakage from the oil seal occurs, there is a problem that the grease adheres to the brake disc and the brake torque decreases.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a small and highly efficient brake built-in type geared motor.
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、フィールドコアに設けられたコイルの電磁力により、アーマチェアを吸引することで、コイル通電状態ではブレーキを開放状態とし、無通電時には、ばね等の機械力によりブレーキディスクを前記アーマチェアおよびサイドプレートに押付け、所定のブレーキトルクを発生する無励磁作動ブレーキにおいて、サイドプレートとフィールドコア間に円周等分割になるように設けられた複数の軸受と、前記軸受の外輪の形状に合わせた切り欠きにより接して配置されたアーマチェアと、前記軸受の外輪に接するように外周面が配置され、内周面に磁性体を備えたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの前記磁性体に対向して磁気的に結合するようにシャフトの周方向に複数個配置された永久磁石と、前記磁性体と前記永久磁石の間をキャンにより機械的に絶縁したものである。
また、請求項2に記載の発明は、前記ブレーキディスクの内周側に磁性体が、偶数の歯で形成されるか偶数の永久磁石で形成されるかの何れかで構成されたものである。
また、請求項3に記載の発明は、非磁性材料で構成されたキャンをフィールドコアとサイドプレートの内周面に固着したものである。
また、請求項4に記載の発明は、キャンが樹脂で構成されたものである。
また、請求項5に記載の発明は、フィールドコアに設けられたコイルの電磁力により、アーマチェアを吸引することで、コイル通電状態ではブレーキを開放状態とし、無通電時には、ばね等の機械力によりブレーキディスクを前記アーマチェアおよびサイドプレートに押付け、所定のブレーキトルクを発生する無励磁作動ブレーキを備え、モータ部と、減速機部とを備えたたブレーキ内蔵形ギヤードモータにおいて、サイドプレートとフィールドコア間に円周等分割になるように設けられた複数の軸受と、前記軸受の外輪の形状に合わせた切り欠きにより接して配置されたアーマチェアと、前記軸受の外輪に接するように外周面が配置され、内周面に磁性体を備えたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの前記磁性体に対向して磁気的に結合するようにシャフトの周方向に複数個配置された永久磁石と、前記磁性体と前記永久磁石の間をキャンにより機械的に絶縁したものである。
また、請求項6に記載の発明は、減速機とモータ部の間にVリングを設けたものである。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, the armature is attracted by the electromagnetic force of the coil provided in the field core so that the brake is released in the energized state of the coil, and the brake disk is activated by the mechanical force of a spring or the like when not energized. In the non-excited operation brake that presses against the armchair and the side plate and generates a predetermined brake torque, a plurality of bearings provided so as to be equally divided between the side plate and the field core, and an outer ring of the bearing An armchair arranged in contact with a notch that matches the shape, an outer peripheral surface arranged to contact the outer ring of the bearing, a magnetic disc on the inner peripheral surface, and the magnetic body of the brake disc A plurality of permanent magnets arranged in the circumferential direction of the shaft so as to be opposed and magnetically coupled, and the magnetic body; The scanning between the serial permanent magnet is obtained by mechanically isolated.
According to a second aspect of the present invention, the magnetic body is formed of an even number of teeth or an even number of permanent magnets on the inner peripheral side of the brake disc. .
According to a third aspect of the present invention, a can made of a non-magnetic material is fixed to the inner peripheral surfaces of the field core and the side plate.
According to a fourth aspect of the present invention, the can is made of a resin.
Further, the invention according to
According to a sixth aspect of the present invention, a V-ring is provided between the speed reducer and the motor unit.
本発明によれば、シャフトとブレーキディスクが機械的に絶縁されるため、シャフト側からブレーキディスクへの異物進入を防止できる。また、ブレーキ部の磁気的結合部は過大なトルクが加わった場合、脱調するのでトルクリミッタとしても使用できる。磁気結合力をブレーキディスクの摩擦力より低めに設定すれば、ブレーキ力は磁気吸引力で決定される。磁気結合部は非接触であるため、経年変化が無くブレーキ力のばらつきを従来に比べ極めて小さくできる。また、ブレーキディスク外周を軸受で保持することで、ディスクの倒れを低減できるので、空転磨耗の極めて少ないブレーキが実現できる。
また、減速機のグリースがブレーキに浸入しないため、従来必要であった、オイルシール等の減速機グリース封止手段が不要、またはVリング等の簡易的なものにできるため、封止手段により発生する摩擦抵抗を大幅に軽減でき、モータ効率が向上するとともに、発熱も軽減できる。
According to the present invention, since the shaft and the brake disc are mechanically insulated, it is possible to prevent foreign matter from entering the brake disc from the shaft side. Further, since the magnetic coupling portion of the brake portion will step out when an excessive torque is applied, it can be used as a torque limiter. If the magnetic coupling force is set lower than the friction force of the brake disc, the braking force is determined by the magnetic attractive force. Since the magnetic coupling part is non-contact, there is no secular change, and the variation in braking force can be made extremely small compared to the prior art. In addition, by holding the outer periphery of the brake disc with a bearing, it is possible to reduce the falling of the disc, so that a brake with extremely low idling wear can be realized.
Also, since the grease of the reducer does not enter the brake, the reducer grease sealing means such as oil seal, which was necessary in the past, is unnecessary, or it can be made simple such as a V-ring, so it is generated by the sealing means Friction resistance can be greatly reduced, motor efficiency is improved, and heat generation can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、ブレーキ内蔵型ギヤードモータの側断面図(a)とA−A断面図(b)である。図において、1はステータコア、2は電機子巻線、3はフレーム、4は永久磁石、5はブレーキディスク、6はアーマチェア、7はブレーキコイル、8はフィールドコア、9はモールド樹脂、10は結線基板、13は反L側軸受、14はシャフト、15はロータヨーク、16は反L軸受ハウジング、17はブレーキカバ、18はエンコーダ、20はエンコーダカバ、22はサイドプレート、25は軸受、26は磁性歯、27はキャン、28は永久磁石、29はVリング、30は減速機である。 FIG. 1 is a sectional side view (a) and a sectional view A-A (b) of a built-in brake geared motor. In the figure, 1 is a stator core, 2 is an armature winding, 3 is a frame, 4 is a permanent magnet, 5 is a brake disk, 6 is an armor chair, 7 is a brake coil, 8 is a field core, 9 is a mold resin, and 10 is a connection. Substrate, 13 is anti-L-side bearing, 14 is shaft, 15 is rotor yoke, 16 is anti-L bearing housing, 17 is brake cover, 18 is encoder, 20 is encoder cover, 22 is side plate, 25 is bearing, and 26 is magnetic Teeth, 27 can, 28 is a permanent magnet, 29 is a V-ring, and 30 is a speed reducer.
本発明が従来技術と異なる部分について説明する。ブレーキディスク5は外周を軸受25の外輪で回転自在に保持され、内周に磁性歯26を設けられている。ブレーキディスク5は非磁性材料で構成されるが、内周の磁性歯26は磁性体で構成された偶数の歯が設けられており、外周の非磁性部と焼きバメ等により一体に固着する。偶数の歯は磁気的変化を発生させるために形成されているが、歯の代わりに偶数個の永久磁石をN極、S極の順に周方向に配置しても良い。磁性歯26と対向するシャフト14の外周に磁性歯26と同数のN極、S極の順に周方向に永久磁石28が設置され、磁性歯26と永久磁石28は磁気的に結合するとともに、前記磁性歯と永久磁石の間にはキャン27が設けられ、機械的に絶縁して形成している。キャン27は非磁性材料または、樹脂により構成されるが、永久磁石28の磁束により、発生する粘性抵抗を低減するため、高抵抗率材が望ましい。キャン27はサイドプレート22の内周とフィールドコア8の内周に接着等により固定されている。
アーマチェア6は、外周面にサイドプレート22とフィールドコア8間に設けられた同心上等分割になるように設けられた複数の軸受25に合わせた切欠きが設けられ、軸受25の外輪に接するようにして円周方向には回転せず、軸方向には可動自在に取付けられている。
Vリング29は減速機30に給脂されたグリースがモータ側に流出するのを防止するために設けられている。従来はオイルシールを用いていたが、本発明のブレーキによれば、ブレーキディスクに異物が浸入しない構造となっており、潤滑に支障をきたさない程度のグリースの流出は許容できる。Vリング29はオイルシールに比べるとグリースの封止能力は低いが、摺動抵抗が小さいため、モータの無負荷トルクを低減できるので、従来に比べ効率が向上する。ブレーキのリード穴32には、図示しないゴムブッシュまたはシール材を塗布しブレーキへの異物浸入を防止している。また、フレーム3、ブレーキカバ17とフィールドコア8の当り面には図示しないシール材を塗布し、外部からの異物浸入を防止している。
The differences between the present invention and the prior art will be described. The outer periphery of the
The
The
次にブレーキの動作について説明する。ブレーキコイル7に通電していない状態ではコイルばねの力によりブレーキディスク5はアーマチェア6とサイドプレート22に押付けられ拘束されている。ブレーキディスク5の内周に設けた磁性歯26は空隙とキャンを介して対向配置された永久磁石28と磁気的に結合しており、永久磁石28はシャフト14に取付けられているため、シャフト14も回転しない。コイル7に通電すると磁気吸引力によってアーマチェア6がフィールド8に吸着するので、ブレーキディスク5は回転自在となり、ブレーキが開放される。ブレーキディスク5は内周側に設けた磁性歯26以外は非磁性であり、フィールドコア8からの漏れ磁束によりアーマチェア6に吸引されない構造となっている。
Next, the operation of the brake will be described. When the
1 ・・・・ステータコア
2 ・・・・電機子巻線
3 ・・・・フレーム
4 ・・・・永久磁石
5 ・・・・ブレーキディスク
6 ・・・・アーマチェア
7 ・・・・ブレーキコイル
8 ・・・・フィールドコア
9 ・・・・モールド樹脂
10・・・・結線基板
11・・・・Lブラケット
12・・・・L側軸受
13・・・・反L側軸受
14・・・・シャフト
15・・・・ロータヨーク
16・・・・反L側軸受ハウジング
17・・・・ブレーキカバ
18・・・・エンコーダ
19・・・・カラ
20・・・・エンコーダカバ
21・・・・スプライン
22・・・・サイドプレート
23・・・・ハブ
24・・・・オイルシール
25・・・・軸受
26・・・・磁性歯
27・・・・キャン
28・・・・永久磁石
29・・・・Vリング
30・・・・減速機
31・・・・リード穴
1 ...
Claims (6)
サイドプレートとフィールドコア間に円周等分割になるように設けられた複数の軸受と、前記軸受の外輪の形状に合わせた切り欠きにより接して配置されたアーマチェアと、前記軸受の外輪に接するように外周面が配置され、内周面に磁性体を備えたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの前記磁性体に対向して磁気的に結合するようにシャフトの周方向に複数個配置された永久磁石と、前記磁性体と前記永久磁石の間をキャンにより機械的に絶縁したことを特徴とする無励磁作動ブレーキ。 By attracting the armor chair by the electromagnetic force of the coil provided in the field core, the brake is released when the coil is energized, and when not energized, the brake disk is pressed against the armor chair and the side plate by a mechanical force such as a spring. In the non-excited brake that generates a predetermined brake torque,
A plurality of bearings provided so as to be equally divided between the side plate and the field core, an armor chair arranged in contact with a notch that matches the shape of the outer ring of the bearing, and an outer ring of the bearing The outer peripheral surface of the brake disk is provided with a magnetic body on the inner peripheral surface, and a plurality of permanent magnets are disposed in the circumferential direction of the shaft so as to be magnetically coupled to the brake disk facing the magnetic body. And a non-excitation actuating brake characterized in that the magnetic body and the permanent magnet are mechanically insulated by a can.
サイドプレートとフィールドコア間に円周等分割になるように設けられた複数の軸受と、前記軸受の外輪の形状に合わせた切り欠きにより接して配置されたアーマチェアと、前記軸受の外輪に接するように外周面が配置され、内周面に磁性体を備えたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの前記磁性体に対向して磁気的に結合するようにシャフトの周方向に複数個配置された永久磁石と、前記磁性体と前記永久磁石の間をキャンにより機械的に絶縁したことを特徴とするブレーキ内蔵形ギヤードモータ。 By attracting the armor chair by the electromagnetic force of the coil provided in the field core, the brake is released when the coil is energized, and when not energized, the brake disk is pressed against the armor chair and the side plate by a mechanical force such as a spring. In a built-in brake geared motor equipped with a non-excitation actuating brake that generates a predetermined brake torque and having a motor part and a speed reducer part,
A plurality of bearings provided so as to be equally divided between the side plate and the field core, an armor chair arranged in contact with a notch that matches the shape of the outer ring of the bearing, and an outer ring of the bearing The outer peripheral surface of the brake disk is provided with a magnetic body on the inner peripheral surface, and a plurality of permanent magnets are disposed in the circumferential direction of the shaft so as to be magnetically coupled to the brake disk facing the magnetic body. And a built-in brake geared motor, wherein the magnetic body and the permanent magnet are mechanically insulated by a can.
6. The built-in brake geared motor according to claim 5, wherein a V-ring is provided between the speed reducer and the motor unit.
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WO2021100871A1 (en) | 2019-11-22 | 2021-05-27 | ツカサ電工株式会社 | Geared motor drive control mechanism |
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