JP2014009740A - 電動機用ブレーキ構造及びそのブレーキ作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、励磁コイルを駆動させ、ブレーキディスクを回転軸と共に回転させている時のブレーキディスクに設けた摩擦輪板の摩耗量の抑制を達成することである。
【解決手段】本発明による電動機用ブレーキ構造及びそのブレーキ作動方法は、ブレーキディスク(9)の両側に位置する第１、第２摩擦輪板(11,12)の一方を他方に対して平面積又は厚さ、又は、平面積及び厚さを大とし、モータ回転時の前記一方の摩擦輪板(11又は12)の空転摩耗の抑制を行う構成と方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機用ブレーキ構造及びそのブレーキ作動方法に関し、特に、励磁コイルを駆動させ、ブレーキディスクを回転軸と共に回転させている時のブレーキディスクに設けた摩擦輪板の摩耗量の抑制を達成するための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種の電動機用ブレーキ構造としては、例えば、特許文献１及び２で示される構成を挙げることができる。
すなわち、前述の特許文献１及び２に開示された電動機用ブレーキ構造は、図６から図８で示される通りである。

図６において、符号１で示されるものは、全体形状がカップ型をなし輪状に形成された励磁コイル２を内蔵した本体であり、この本体１の軸心Ｐ位置には回転軸３を回転自在に挿入するための貫通孔４が形成されている。
前記本体１の前面側１ａには、カラー５に貫通した状態の複数の取付ねじ６（図では１本のみ図示）を介して平板状のサイドプレート７が前記カラー５の長さに沿って前記前面側１ａから離間した状態で固定配設され、サイドプレート７とアーマチュア板８との間には間隔Ｄが形成されている。

前記前面側１ａには、前記カラー５を介して前記本体１の軸方向Ａに沿ってわずかに作動自在な平板状のアーマチュア板８が設けられ、前記アーマチュア板８と前記サイドプレート７との間にはブレーキディスク９が回転自在な状態で配設されている。

前記ブレーキディスク９には、軽量化のための複数の抜き孔１０が形成され、この各抜き孔１０は、図示では２個のみ開示されているが、実際には、図４のように、例えば、４個形成され、各抜き孔１０は前記軸心Ｐから半径方向に沿って同一位置に配置されている。

前記ブレーキディスク９の両面には、輪状をなす第１、第２摩擦輪板１１,１２が設けられ、各摩擦輪板１１,１２の外径、内径及び厚さは全く同一である。
前記回転軸３は前記ブレーキディスク９の貫通孔９ａに嵌合することにより、前記回転軸３とブレーキディスク９とは常に一体回転するように構成されている。

図８は、図６とほぼ同様の市販製品の要部のカット部分を示す拡大断面斜視図であり、前述の図６及び図７では図示されていないコイルばね１３を示すために開示している。
すなわち、前記本体１の励磁コイル２の隣接位置には、複数のコイルばね１３（図示は１個のみ）が内設され、この各コイルばね１３の復帰力によって前記アーマチュア板８は常に前記ブレーキディスク９側へ付勢されている。
尚、図８の構成では、ブレーキディスク９にインナドライバ１５が設けられ、このインナドライバ１５に前記回転軸３が結合されて回転軸３とブレーキディスク９とが一体接続されている。

前述の従来構成において、前記励磁コイル２を駆動しない状態では、コイルばね１３によってアーマチュア板８がブレーキディスク９に付勢されているため、ブレーキディスク９は停止されたままで、回転軸３も非回転状態である。
次に、図示しないモータが電源オンとなると、前記励磁コイル２も駆動状態となり、前記アーマチュア板８が励磁コイル２側へ吸引され、ブレーキディスク９はブレーキが解除されて回転軸３は回転状態となる。

特開平６−３１３４５１号公報 特開平９−６０６６５号公報

従来の電動機用ブレーキ構造は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、電動機の回転軸３が上向き、又は、下向きになって回転軸３が回転するような使用環境においては、回転軸３及びブレーキディスク９等の重量が存在するため、例えば、図６及び図８のサイドプレート７を上向きに向けて装置に装着した場合、前述の重量によって、ブレーキが解除されているにも拘わらず、ブレーキディスク９がアーマチュア板８の第２摩擦輪板１２に摺接しつつ回転することになり、第２摩擦輪板１２がブレーキディスク９によって空転摩耗し、ブレーキ機能の低下となっていた。また、前述と逆に、本体１を上向きとして使用すると、第１摩擦輪板１１がブレーキディスクと摺接しつつ回転することになっていた。
従って、ブレーキ付き電動機としての寿命及び信頼性の低下となると共に、結果的には、この電動機を用いている装置全体の寿命及び信頼性の問題となっていた。

本発明は、以上のような課題を解消するためになされたもので、特に、前述の空転摩耗が発生する側の摩擦輪板の平面積又は厚さ又は両方を他方の摩擦輪板よりも大として、摩擦輪板の摩耗量を抑制するようにしたことである。

本発明による電動機用ブレーキ構造は、励磁コイルを内蔵する本体と、前記本体の一面に作動自在に設けられ前記励磁コイルにより磁気吸引されるアーマチュア板と、前記本体に設けられ前記アーマチュア板を前記本体側とは逆方向へ付勢するためのコイルばねと、前記本体に取付ねじを介して固定され前記アーマチュア板に対して軸方向に沿う間隔を有して配設されたサイドプレートと、前記アーマチュア板と前記サイドプレートとの間に回転自在に設けられ複数の抜き孔を有するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの両側に配設され前記サイドプレート又はアーマチュア板に設けられた第１摩擦輪板又は第２摩擦輪板と、前記本体、アーマチュア板及び各摩擦輪板を回転自在に貫通すると共に前記ブレーキディスクに結合された回転軸とを備え、前記各抜き孔は、前記ブレーキディスクの軸心位置から同一半径位置に形成され、前記第１摩擦輪板と前記第２摩擦輪板の何れか一方は、他方よりも平面積又は厚さ、又は、平面積及び厚さを大とし、前記励磁コイルを駆動させ前記ブレーキディスクが前記回転軸と一体回転している時の前記第１摩擦輪板又は第２摩擦輪板が前記ブレーキディスクと摺接して摩耗する摩耗量を抑制する構成であり、また、前記第１摩擦輪板又は第２摩擦輪板の軸心に位置する貫通孔の孔径壁は、前記ブレーキディスクの前記抜き孔よりも前記軸心側に位置している構成であり、また、前記ブレーキディスクは、チタンよりなる構成であり、また、本発明による電動機用ブレーキ構造のブレーキ作動方法は、励磁コイルを内蔵する本体と、前記本体の一面に作動自在に設けられ前記励磁コイルにより磁気吸引されるアーマチュア板と、前記本体に設けられ前記アーマチュア板を前記本体側とは逆方向へ付勢するためのコイルばねと、前記本体に取付ねじを介して固定され前記アーマチュア板に対して軸方向に沿う間隔を有して配設されたサイドプレートと、前記アーマチュア板と前記サイドプレートとの間に回転自在に設けられ複数の抜き孔を有するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの両側に配設され前記サイドプレート又はアーマチュア板に設けられた第１摩擦輪板又は第２摩擦輪板と、前記本体、アーマチュア板及び各摩擦輪板を回転自在に貫通すると共に前記ブレーキディスクに結合された回転軸とを備え、前記各抜き孔は、前記ブレーキディスクの軸心位置から同一半径位置に形成され、前記第１摩擦輪板と前記第２摩擦輪板の何れか一方は、他方よりも平面積又は厚さ、又は、平面積及び厚さを大とし、前記励磁コイルを駆動させ前記ブレーキディスクが前記回転軸と一体回転している時の前記第１摩擦輪板又は第２摩擦輪板が前記ブレーキディスクと摺接して摩耗する摩耗量を抑制する方法であり、また、前記第１摩擦輪板又は第２摩擦輪板の軸心に位置する貫通孔の孔径壁は、前記ブレーキディスクの前記抜き孔よりも前記軸心側に位置している方法であり、前記ブレーキディスクは、チタンよりなる方法である。

本発明による電動機用ブレーキ構造及びそのブレーキ作動方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、励磁コイルを内蔵する本体と、前記本体の一面に作動自在に設けられ前記励磁コイルにより磁気吸引されるアーマチュア板と、前記本体に設けられ前記アーマチュア板を前記本体側とは逆方向へ付勢するためのコイルばねと、前記本体に取付ねじを介して固定され前記アーマチュア板に対して軸方向に沿う間隔を有して配設されたサイドプレートと、前記アーマチュア板と前記サイドプレートとの間に回転自在に設けられ複数の抜き孔を有するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの両側に配設され前記サイドプレート又はアーマチュア板に設けられた第１摩擦輪板又は第２摩擦輪板と、前記本体、アーマチュア板及び各摩擦輪板を回転自在に貫通すると共に前記ブレーキディスクに結合された回転軸とを備え、前記各抜き孔は、前記ブレーキディスクの軸心位置から同一半径位置に形成され、前記第１摩擦輪板と前記第２摩擦輪板の何れか一方は、他方よりも平面積又は厚さ、又は、平面積及び厚さを大とし、前記励磁コイルを駆動させ前記ブレーキディスクが前記回転軸と一体回転している時の前記第１摩擦輪板又は第２摩擦輪板が前記ブレーキディスクと摺接して摩耗する摩耗量を抑制することにより、サイドプレートが上向き又は下向きの場合に拘わらず、摺動する側の摩擦輪板の摩耗すなわち空転摩耗の抑制すなわち低減を得ることができる。
また、前述の効果により、ブレーキの長寿命化を得ることができる。
また、前記第１摩擦輪板又は第２摩擦輪板の軸心に位置する貫通孔の孔径壁は、前記ブレーキディスクの前記抜き孔よりも前記軸心側に位置していることにより、摩擦輪板の大径化を実現でき、摩耗寿命を延ばすことができる。
また、前記ブレーキディスクは、チタンよりなることにより、従来の鋼板製よりも大幅な軽量化を達成し、自重の軽量化によって摩擦輪板にかかる荷重の軽減及び摩耗の軽減及び抑制を実現することができる。

本発明による電動機用ブレーキ構造を示す断面図である。 図１のＢ部の拡大断面図である。 図１の構成を簡略化しコイルばねを示すための拡大断面図である。 図３のブレーキディスクを示す平面図である。 図２の他の形態を示す断面図である。 従来の電動機用ブレーキ構造を示す断面図である。 図６のＣ部を示す拡大断面図である。 従来の他例を示す切欠状態を示す斜視図である。

本発明は、励磁コイルをオンとさせ、ブレーキディスクを回転軸と共に回転させている時のブレーキディスクに設けた摩擦輪板の摩耗量の抑制を達成するようにした電動機用ブレーキ構造及びそのブレーキ作動方法を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による電動機用ブレーキ構造及びそのブレーキ作動方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１において、符号１で示されるものは、全体形状がカップ型をなし輪状に形成された励磁コイル２を内蔵した本体であり、この本体１の軸心Ｐ位置には回転軸３を回転自在に挿入するための貫通孔４が形成されている。
前記本体１の前面側１ａには、カラー５に貫通した状態の複数の取付ねじ６（図では１本のみ図示）を介して平板状のサイドプレート７が前記カラー５の長さに沿って前記前面側１ａから離間した状態で固定配設され、サイドプレート７とアーマチュア板８との間には間隔Ｄが形成されている。

前記前面側１ａには、前記カラー５を介して前記本体１の軸方向Ａに沿ってわずかに作動自在な平板状のアーマチュア板８が設けられ、前記アーマチュア板８と前記サイドプレート７との間にはブレーキディスク９が回転自在な状態で配設されている。

前記ブレーキディスク９には、軽量化のための複数の抜き孔１０が形成され、この各抜き孔１０は、図１では２個のみ開示されているが、実際には、例えば、図４のように、回転バランスが取れるように４個形成されていると共に、各抜き孔１０は前記軸心Ｐから半径方向に沿って同一位置に配置されている。

前記ブレーキディスク９の両側には、前記サイドプレート７に設けられた第１摩擦輪板１１及び前記アーマチュア板８に設けられた第２摩擦輪板１２が配設されていることにより、ブレーキディスク９に各摩擦輪板１１,１２を貼るよりもイナーシャが低減できる。また、各摩擦輪板１１,１２の何れか一方は、他方よりも平面積又は厚さ又は平面積及び厚さを大としている。尚、第１、第２摩擦輪板１１,１２は、サイドプレート７及びアーマチュア板８の何れにも取付け可能である。
すなわち、図１から図３で示されるように、一例として、図３のように、前記サイドプレート７を上向きとして回転軸３に接続されたモータ(図示せず)を下向きとした場合、すなわち、前記モータの回転軸３の出力軸方向が出力軸側Ｄ１として用いる場合には、前記ブレーキディスク９に摺接する第２摩擦輪板１２の平面積又は厚さ又は平面積及び厚さを大としている。

前記回転軸３は前記ブレーキディスク９の貫通孔９ａに嵌合することにより、前記回転軸３とブレーキディスク９は常に一体回転するように構成されている。

図３の構成においては、前述の図１及び図２では図示されていないコイルばね１３が開示されている。
すなわち、前記本体１の励磁コイル２の隣接位置には、複数のコイルばね１３（図示は１個のみ）が内設され、この各コイルばね１３の復帰力によって前記アーマチュア板８は常に前記ブレーキディスク９側へ付勢されている。

前記第２摩擦輪板１２の平面積又は平面積と厚さは、前記第１摩擦輪板１１の平面積又は平面積と厚さよりも大となるように構成されているため、前記第２摩擦輪板１２の軸心Ｐに位置する貫通孔１２ａの孔径壁１２ｂは、前記ブレーキディスク９の抜き孔１０の内壁１０ａよりも前記軸心Ｐ側に位置し、前記第２摩擦輪板１２の板厚は前記第１摩擦輪板１１の板厚よりも大となるように構成されている。
尚、前述のブレーキディスク９は、軽量化及び耐久性を向上させるためにチタン材で構成されている。

前述の本発明による電動機用ブレーキ構造において、前記励磁コイル２を駆動しない状態では、前記コイルばね１３によってアーマチュア板８がブレーキディスク９に付勢されているため、ブレーキディスク９は停止されたままで、回転軸３も非回転状態である。

次に、前記回転軸３に接続された図示しないモータが電源オンとなると、前記励磁コイル２も駆動状態となり、前記アーマチュア板８が励磁コイル２側へ吸引され、ブレーキディスク９はブレーキが解除されて回転軸３は回転状態となる。
前述のモータの回転軸３が回転している状態では、前記回転軸３及びブレーキディスク９が自重によって図３の反出力軸側Ｄ２へわずかに下がった状態となり、前記第２摩擦輪板１２はブレーキディスク９に対して摺接しつつ空転摩耗状態が継続される。

しかしながら、前記第２摩擦輪板１２は、前述のように、平面積又は板厚又は平面積及び板厚が第１摩擦輪板１１よりも大であるため、前述の空転摩耗状態における第２摩擦輪板１２の空転摩耗を従来構成よりも大幅に抑制させることができる。

前述の構成では、図３のように、前記サイドプレート７が最上部に位置し、前記モータが下方に位置する使用方法の場合について述べたが、前記サイドプレート７が最下部に位置し、前記モータが最上部に位置する構成、すなわち、図３とは全く逆の図５に示す構成の場合、第１摩擦輪板１１が図２の第２摩擦輪板１２と同一構成で、第２摩擦輪板１２が図２の第１摩擦輪板１１と同一構成となり、前記回転軸３及びブレーキディスク９がその自重により下方にわずかに下がるため、前述とは逆に、第１摩擦輪板１１が前記ブレーキディスク９に強く摺接するが、前述の空転摩耗状態における第１摩擦輪板１１の空転摩耗を前述の図２の構成と同様に大幅に抑制することができる。

本発明による電動機用ブレーキ構造及びそのブレーキ作動方法は、各摩擦輪板の何れか一方は他方よりも平面積又は厚さ、又は、平面積及び厚さを大とし、モータ回転時の摩擦輪板の空転時の摩耗を抑制し、ブレーキの長寿命化を達成することである。

１ 本体
１ａ 前面側
２ 励磁コイル
Ａ 軸方向
３ 回転軸
４ 貫通孔
５ カラー
６ 取付ねじ
７ サイドプレート
８ アーマチュア板
９ ブレーキディスク
９ａ 貫通孔
１０ 抜き孔
１０ａ 内壁
１１ 第１摩擦輪板
１２ 第２摩擦輪板
１２ａ 貫通孔
１２ｂ 孔径壁
１３ コイルばね
Ｄ１ 出力軸側
Ｄ２ 反出力軸側

Claims (6)

1. 励磁コイル(2)を内蔵する本体(1)と、前記本体(1)の一面に作動自在に設けられ前記励磁コイル(2)により磁気吸引されるアーマチュア板(8)と、前記本体(1)に設けられ前記アーマチュア板(8)を前記本体(1)側とは逆方向へ付勢するためのコイルばね(13)と、前記本体(1)に取付ねじ(6)を介して固定され前記アーマチュア板(8)に対して軸方向(A)に沿う間隔(D)を有して配設されたサイドプレート(7)と、前記アーマチュア板(8)と前記サイドプレート(7)との間に回転自在に設けられ複数の抜き孔(10)を有するブレーキディスク(9)と、前記ブレーキディスク(9)の両側に配設され前記サイドプレート(7)又はアーマチュア板(8)に設けられた第１摩擦輪板(11)又は第２摩擦輪板(12)と、前記本体(1)、アーマチュア板(8)及び各摩擦輪板(11,12)を回転自在に貫通すると共に前記ブレーキディスク(9)に結合された回転軸(3)とを備え、
   前記各抜き孔(10)は、前記ブレーキディスク(9)の軸心(P)位置から同一半径位置に形成され、前記第１摩擦輪板(11)と前記第２摩擦輪板(12)の何れか一方は、他方よりも平面積又は厚さ、又は、平面積及び厚さを大とし、前記励磁コイル(2)を駆動させ前記ブレーキディスク(9)が前記回転軸(3)と一体回転している時の前記第１摩擦輪板(11)又は第２摩擦輪板(12)が前記ブレーキディスク(9)と摺接して摩耗する摩耗量を抑制することを特徴とする電動機用ブレーキ構造。
2. 前記第１摩擦輪板(11)又は第２摩擦輪板(12)の軸心(P)に位置する貫通孔(11a,12a)の孔径壁(11b,12b)は、前記ブレーキディスク(9)の前記抜き孔(10)よりも前記軸心(P)側に位置していることを特徴とする請求項１記載の電動機用のブレーキ構造。
3. 前記ブレーキディスク(9)は、チタンよりなることを特徴とする請求項１又は２記載の電動機用ブレーキ構造。
4. 励磁コイル(2)を内蔵する本体(1)と、前記本体(1)の一面に作動自在に設けられ前記励磁コイル(2)により磁気吸引されるアーマチュア板(8)と、前記本体(1)に設けられ前記アーマチュア板(8)を前記本体(1)側とは逆方向へ付勢するためのコイルばね(13)と、前記本体(1)に取付ねじ(6)を介して固定され前記アーマチュア板(8)に対して軸方向(A)に沿う間隔(D)を有して配設されたサイドプレート(7)と、前記アーマチュア板(8)と前記サイドプレート(7)との間に回転自在に設けられ複数の抜き孔(10)を有するブレーキディスク(9)と、前記ブレーキディスク(9)の両側に配設され前記サイドプレート(7)又はアーマチュア板(8)に設けられた第１摩擦輪板(11)又は第２摩擦輪板(12)と、前記本体(1)、アーマチュア板(8)及び各摩擦輪板(11,12)を回転自在に貫通すると共に前記ブレーキディスク(9)に結合された回転軸(3)とを備え、
   前記各抜き孔(10)は、前記ブレーキディスク(9)の軸心(P)位置から同一半径位置に形成され、前記第１摩擦輪板(11)と前記第２摩擦輪板(12)の何れか一方は、他方よりも平面積又は厚さ、又は、平面積及び厚さを大とし、前記励磁コイル(2)を駆動させ前記ブレーキディスク(9)が前記回転軸(3)と一体回転している時の前記第１摩擦輪板(11)又は第２摩擦輪板(12)が前記ブレーキディスク(9)と摺接して摩耗する摩耗量を抑制することを特徴とする電動機用ブレーキ構造のブレーキ作動方法。
5. 前記第１摩擦輪板(11)又は第２摩擦輪板(12)の軸心(P)に位置する貫通孔(11a,12a)の孔径壁(11b,12b)は、前記ブレーキディスク(9)の前記抜き孔(10)よりも前記軸心(P)側に位置していることを特徴とする請求項４記載の電動機用のブレーキ構造のブレーキ作動方法。
6. 前記ブレーキディスク(9)は、チタンよりなることを特徴とする請求項４又は５記載の電動機用ブレーキ構造のブレーキ作動方法。

Images