JP2015048851A - 制動構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】被制動側の回転軸が軸心方向に変位しても、ブレーキシューの引き摺りが発生せず、エアーギャップ寸法を小さく設定でき、電磁コイルの吸引力が大きい領域で使用でき、発生ブレーキ力が大きい制動構造体を提供する。【解決手段】被制動側の回転軸Ｍに外嵌状に固着されるディスク部材１と、ディスク部材１の回転軸取付ボス部11に軸受部材３，３を介して外嵌状に取着されディスク部材１に対して相対的に回転軸Ｍの軸心Ｌａ廻りに回転自在なブラケット部材５と、ブラケット部材５に固着されディスク部材１を挟圧して制動する制動装置６と、を備えたブレーキユニットＹと、固定他部材Ｇに取着される固定部材７と、を具備し、ブラケット部材５と固定部材７の間に、ブラケット部材５を軸心Ｌａに沿ってスライド自在に、かつ、廻り止めを行うスライド廻り止め手段８を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、制動構造体に関する。

従来、モータや減速機等の産業機械に於て、機械本体から突出している回転軸に制動力を付与するための制動構造体は、図４に示すように被制動側の回転軸Ｍに、ディスク部材91を外嵌状に固着し、回転するディスク部材91の被制動盤部91ａを挟圧して制動する制動装置96（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）を、モータケーシングや減速機本体等の固定他部材99に固着していた。

特開平１１−２２３２３１号公報 特開２００４−４４６８１号公報

しかし、被制動側の回転軸Ｍが、熱によって伸びたり、（モータの場合には）モータへの通電に伴ってモータ軸（回転軸Ｍ）が磁気的に釣り合う位置まで移動したり、負荷の変化によって回転軸Ｍの位置が移動したり、機械自体のガタツキによって回転軸Ｍの位置が変位することがある。そのような場合、回転軸Ｍは、図４に示す矢印Ｎ方向（軸心方向Ｎ）に伸縮移動（伸縮変位）を生じ、この回転軸Ｍに固着したディスク部材91も矢印Ｎ方向に移動する。ところが、制動装置96は固定他部材99に固着されているため、移動したディスク部材91がブレーキシュー96ａ，96ｂの一方に接触し、制動解除状態であるにもかかわらず、ブレーキシュー96ａ，96ｂの一方と引き摺りが発生するといった問題があった。
そこで、ブレーキシュー96ａ，96ｂの引き摺りの問題を解決するために、ディスク部材91が軸心方向Ｎに変位する寸法よりも大きくエアーギャップ寸法Ｓを設定すると、ブレーキシューの移動ストロークが大きくなり、作動音が大きくなるといった問題や、衝撃（振動）が大きくなるといった問題があり、特に、制動装置96がスプリング作動電磁開放型の場合は、エアーギャップ寸法Ｓが大きいので、可動鉄心ストロークの基準値を大きくする必要があるが、この場合、電磁コイルの吸引力が弱まった領域で使用することとなり、鉄心の大きさの割にスプリング力（シュー押圧力）が小さくなるという問題があった。

そこで、本発明は、従来の上述のような問題を解決して、被制動側の回転軸が軸心方向に変位しても、ブレーキシューの引き摺りが発生せず、エアーギャップ寸法を小さく設定でき、電磁コイルの吸引力が大きい領域で使用でき、発生ブレーキ力が大きい制動構造体の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の制動構造体は、被制動側の回転軸に外嵌状に固着されるディスク部材と、該ディスク部材の回転軸取付ボス部に軸受部材を介して外嵌状に取着され上記ディスク部材に対して相対的に上記回転軸の軸心廻りに回転自在なブラケット部材と、該ブラケット部材に固着され上記ディスク部材を挟圧して制動する制動装置と、を備えたブレーキユニットと、固定他部材に取着される固定部材と、を具備し、上記ブラケット部材と上記固定部材の間に、上記ブラケット部材を上記軸心に沿ってスライド自在に保持すると共に廻り止めを行うスライド廻り止め手段を設けたものである。
また、上記スライド廻り止め手段は、上記ブラケット部材及び上記固定部材の一方に突設されるガイド軸部と、上記ブラケット部材及び上記固定部材の他方に設けられ上記ガイド軸部が差し込まれるガイド受け孔部と、を備え、上記ガイド軸部の軸心を上記回転軸の軸心と平行に配設したものである。

本発明によれば、ディスク部材が回転軸の軸心方向変位に伴って移動する際、制動装置は同じ軸心方向変位をもって自動的に移動する。従って、ブレーキシューの引き摺りが発生せず、エアーギャップ寸法を小さく設定できる。エアーギャップ寸法を小さくすることによって、電磁コイルの吸引力が大きい領域で使用可能となり、発生ブレーキ力を増大できる。さらに、制動装置のシュー（パッド）の作動音、及び、衝撃（振動）を低減できる。

本発明の実施の一形態を示す要部断面側面図である。 正面図である。 要部の断面側面図である。 従来技術を説明するための要部断面側面図である。

以下、図示の実施形態に基づき本発明を詳説する。
本発明に係る制動構造体は、図１及び図２に示すように、モータや減速機等の産業機械の機械本体Ｋから突出している回転軸Ｍの回転を制動するためのものであって、被制動側の回転軸Ｍに外嵌状に固着される円筒壁状の回転軸取付ボス部11と、そのボス部11に外鍔状に設けた被制動盤部（円盤部）12と、を有するディスク部材１と、ディスク部材１のボス部11に、ボールベアリング等の軸受部材３，３を介して外嵌状に取着され、ディスク部材１に対して相対的に回転軸Ｍの軸心Ｌａ廻りに回転自在かつディスク部材１に対して回転軸Ｍの軸心Ｌａに沿ってスライド不可能なブラケット部材５と、ブラケット部材５に連結ボルト４によって固着されディスク部材１の被制動盤部12を挟圧して制動する制動装置６と、を備えたブレーキユニットＹを具備している。

ディスク部材１は、回転軸Ｍとの間に介装したキー21によって回転軸Ｍと一体化されている。また、ボス部11は、回転軸Ｍの基端側の拡径段差部Ｍｂと、回転軸Ｍの先端面Ｍａに取着された板状の押さえ部材22と、によって、挟持され、回転軸Ｍに対して相対的に回転軸心Ｌａに沿った（回転軸心方向Ｎの）スライド移動が阻止されている。

ブラケット部材５は、軸受部材３，３に外嵌するための中心孔部52が貫設された短円筒部と、短円筒部に外鍔状に設けられた板状の連結部53と、を有している。
連結部53は、正面視Ｘ字状に形成され、制動装置６を連結ボルト４によって片持ち梁状に固着している。

また、ディスク部材１のボス部11の外周面（側）に設けた段差部と、ブラケット部材５の中心孔部52の内周面（側）に設けた段差部と、ブラケット部材５に固着され軸受部材３の外輪部を押さえる外輪押さえ部材23と、ディスク部材１に固着され軸受部材３の内輪部を押さえる内輪押さえ部材24と、によって、ブラケット部材５及び軸受部材３，３がディスク部材１に対して回転軸心Ｌａに沿ってスライドするのを阻止している。

そして、機械本体Ｋの基台（基枠）や建造物等の固定他部材Ｇに取着される固定部材７を具備している。
固定部材７は、平板状のベース部71と、ベース部71を挿通する２本（複数）の取着用ボルト72，72と、ベース部71に螺着する３本（複数）のレベル調整用のアジャスタボルト73，73，73と、アジャスタボルト73に螺着してベース部71にアジャスタボルト73を固定するためのロックナット74と、を備えている。
固定部材７は、各アジャスタボルト73，73，73の先端を固定他部材Ｇに当接させ、取着用ボルト72，72を固定他部材Ｇに螺着して、固定される。

さらに、ブラケット部材５と固定部材７の間に、ブラケット部材５を、固定部材７（固定他部材Ｇ）に対して回転軸心Ｌａと平行な方向にスライド自在に保持すると共に、回転軸心Ｌａ廻りに回転するのを阻止するスライド廻り止め手段８を設けている。

スライド廻り止め手段８は、固定部材７に突設されたガイド軸部81と、ブラケット部材５の連結部53に貫設されたガイド受け孔部82と、を備え、ガイド軸部81の軸心Ｌｂ（以下、ガイド軸軸心Ｌｂと呼ぶ場合もある）及びガイド受け孔部82の軸心Ｌｃ（以下、ガイド受け孔部軸心Ｌｃと呼ぶ場合もある）を、回転軸心Ｌａと平行に配設する。

ガイド軸部81は、固定部材７のベース部71から立設した柱部75に、側面視でアジャスタボルト73の軸心と直交する方向に突設している。
固定他部材Ｇの被取付面Ｇａが回転軸心Ｌａと平行でない場合に、アジャスタボルト73の調整によって、ガイド軸軸心Ｌｂは回転軸心Ｌａと平行に配設可能に構成している。

ガイド受け孔部82は、連結部53に（ディスク部材１の回転軸取付孔11ａの軸心と平行状に）貫設した貫孔51に、無給油ブッシュ等のスライド用滑り軸受部材88を内嵌して（滑り軸受部材88の内周面によって）形成している。

制動装置６は、公知の構造であって、図例は、スプリング作動（制動）電磁開放型であって、電磁石用コイルを有する円盤型の固定鉄心63と、円板状の可動鉄心65と、を有する電磁石部61を備え、さらに、電磁石部61に対面状に（可動鉄心65の端面と側面視平行状に）所定の間隔をもって配設される板状の取付部62ａを有する保持部材62と、電磁石部61と保持部材62を連結一体化する複数のガイド杆64と、電磁石部61と保持部材62を連結一体化する補強杆70と、電磁石部61と取付部62ａの間に配設される一対のブレーキシュー（パッド）66，67及び制動力受持部材68と、可動鉄心65と固定鉄心63を離間する方向に常時弾発付勢する制動（作動）用スプリング60と、を備えている。

また、一方のブレーキパッド67を、可動鉄心65に連動するように取着し、被制動盤部12の一方平面（端面）に対面状に配設している。
他方のブレーキパッド66を、取付部62ａに取着し、被制動盤部12の他方平面（端面）に対面状に配設している。他方のブレーキシュー66は、調整ネジ69を介して取付部62ａに取着している。
制動力受持部材68は、相互に接近離間方向に往復動する一対のブレーキシュー66，67のタンジェントフォース（ブレーキシュー66，67に作用する被制動盤部12の接線方向の力）を受けるものであり、一対のブレーキシュー66，67を、包囲状とし、かつ、制動押圧作動方向へスライド可能、かつ、タンジェントフォースの方向へは不動状に保持し、ガイド杆64，64が相対的に摺動可能に挿通すると共にブラケット部材５に固着される。
つまり、制動力受持部材68は、電磁石部61と保持部材62とをガイド杆64及び補強杆70等で連結一体化した挟圧ユニットＵを微小寸法浮遊可能に取着している。
また、保持部材62の取付部62ａと制動力受持部材68とが相互に離間するように弾発付勢するバネ部材59と、所定の離間寸法を越えて離間するのを防止する規制部材と、によって、挟圧ユニットＵのセンタリングを図って制動解除状態でエアーギャップ寸法Ｓを調整可能としている。

制動装置６は、電磁石部61に通電されると、電磁力によって可動鉄心65と固定鉄心63が接近乃至当接し、被制動盤部12と、各ブレーキシュー66，67と、が離間した制動解除となる。
また、電磁石部61への通電を停止すると、制動用スプリング60の弾発力によって可動鉄心65が固定鉄心63から離間して、一対のブレーキシュー66，67が相対的に相互に接近して、一対のブレーキシュー66，67で被制動盤部12の外周縁部12ａを挟圧して制動するように構成している。

次に、本発明の制動構造体の使用方法（作用）について説明する。
予め機械本体Ｋが配設されている施工現場に行く前に、ディスク部材１と、軸受部材３，３と、ガイド受け孔部82を設けたブラケット部材５と、制動装置６と、外輪押さえ部材23と、内輪押さえ部材24と、を組立ててブレーキユニットＹを製作する。また、ガイド軸部81を設けた固定部材７と、押さえ部材22と、を製作する。

そして、施工現場に、ブレーキユニットＹ及び固定部材７と押さえ部材22を運んで、被制動側の回転軸Ｍに、ディスク部材１を外嵌させ、押さえ部材22を回転軸Ｍに取着して、ブレーキユニットＹを回転軸Ｍに固着する。
次に、ブレーキユニットＹ側のガイド受け孔部82に、固定部材７側のガイド軸部81を挿通させ、３本のアジャスタボルト73，73，73を螺進退させて、ガイド軸軸心Ｌｂが、回転軸心Ｌａと平行（状）となるように配設する。その後、取着用ボルト72を固定他部材Ｇに螺着して、固定部材７が固着され、施工が完了する。

そして、電磁石部61に通電して制動解除（シュー開放）状態にして、所定のエアーギャップ寸法Ｓであることを確認・調整した後、回転軸Ｍを回転させる。
回転軸Ｍが回転すると、ディスク部材１が回転軸心Ｌａ廻りに回転する。ブラケット部材５は、ガイド軸部81によって廻り止めが行われた非回転状態となる。ブラケット部材５に固着している制動装置６も回転軸心Ｌａ廻りに回転（公転）しない非回転状態となる。

回転軸Ｍの回転を停止させる場合、又は、停止した回転軸Ｍをクランプして停止保持させる場合は、電磁石部61への通電をやめ、一対のブレーキシュー66，67が被制動盤部12を挟圧し制動する。

ここで、回転軸Ｍは、熱や負荷、又は、寸法精度によるガタつき、或いは、モータにおいて通電した際の磁力により回転軸Ｍが電気的につり合う位置まで移動する現象等の軸変位要因によって、施工したときの状態よりも、回転軸心方向Ｎに変位（伸縮）することがある。

回転軸Ｍが軸心一方向（被制動装置本体側から遠ざかる方向）に変位すると、回転軸Ｍが軸心一方向へ変位（伸長）した寸法と同じ寸法をもって、ブレーキユニットＹ（ディスク部材１及び制動装置６）が回転軸心Ｌａに沿って移動する。また、回転軸Ｍが軸心他方向（被制動装置本体側へ接近する方向）に変位（短縮）しても、回転軸Ｍが軸心他方向へ変位した寸法と同じ寸法をもって、ブレーキユニットＹ（ディスク部材１及び制動装置６）が回転軸心Ｌａに沿って移動する。

図４に示す従来例の制動構造体は、被制動側の回転軸Ｍに、ディスク部材91を外嵌状に固着し、制動装置96を、機械本体Ｋのケーシングである固定他部材99に固着していた。このような構造体は、例えば、制動解除状態で、回転軸Ｍが軸心一方向に変位すると、回転軸Ｍが軸心一方向へ伸長した寸法と同じ寸法をもって、ディスク部材91も回転軸心Ｌａに沿って移動する。しかし、制動装置96は、回転軸Ｍの変位に影響を受けず、軸心一方向へ移動しない。つまり、被制動盤部91ａの一方平面が、一方のブレーキシュー96ａに接触し、ブレーキシュー96ａの引き摺りが発生していた。

ところが、図１乃至図３に示した本発明では、制動解除状態で回転軸Ｍが変位しても、ディスク部材１と制動装置６とは相対的に接近・離間せず（相対的に固定で）、ディスク部材１がブレーキシュー66，67に接触（干渉）せず、ブレーキシュー66，67の引き摺りが発生しない。
したがって、回転軸Ｍが軸変位要因によって軸心一方向へ変位する可能性がある軸心一方向予測変位寸法（量）や、軸心他方向へ変位する可能性がある軸心他方向予測変位寸法（量）よりも、小さく（狭く）、エアーギャップ寸法Ｓを設定可能となる。
例えば、回転軸Ｍは、軸変位要因によって回転軸一方向又は回転軸心他方向に１〜２ｍｍ変位することがある。そこで、従来の制動構造体では、引き摺りを防止するために、エアーギャップ寸法Ｓを２ｍｍ以上設ける必要がある。しかし、本発明の制動駆動体は、１ｍｍ未満、例えば０．１〜０．３ｍｍに設定しても、引き摺りが発生しない。

また、回転軸Ｍが軸心方向Ｎに変位した際に、ブラケット部材５が、固定部材７に設けたガイド軸部81に沿ってスライド移動し、ブレーキユニットＹの倒れ等が防止され、適切な姿勢に保持されたまま、ブレーキユニットＹが回転軸Ｍと共に変位する。つまり、側面視で、回転軸心Ｌａに対してブレーキユニットＹが平行移動する。

なお、本発明は、設計変更可能であって、ブラケット部材５にガイド軸部81を設け、固定部材７にガイド受け孔部82を設けても良い。ディスク部材１と回転軸Ｍの固定構造は、スプライン結合等でも良い。軸受部材３は、メタルカラー部材や無給油ブッシュ又はころ軸受け等であっても良い。また、ブラケット部材５が、ディスク部材１に相対的に回転軸心Ｌａに沿ってスライド不可能かつ相対的に回転軸心Ｌａ廻りに回転自在であれば、軸受部材３の数や取着構造は自由である。制動装置６は、ディスク部材１の被制動盤部12の一方平面（端面）に接触離間可能なブレーキシュー（シュー）67と、被制動盤部12の他方平面（端面）に接触離間可能なブレーキシュー（シュー）66と、を備え、被制動盤部12を挟圧して制動可能なものであれば図例以外のものでも良い。回転軸Ｍは、産業機械に動力を与えるための出力軸や、出力軸とは別に設けた制動用軸等である。ブラケット部材５にガイド受け孔部82又はガイド軸部81を複数設けて、施工現場に適した配置のものを選択して使用可能としても良い。

以上のように本発明の制動構造体は、被制動側の回転軸Ｍに外嵌状に固着されるディスク部材１と、ディスク部材１の回転軸取付ボス部11に軸受部材３，３を介して外嵌状に取着されディスク部材１に対して相対的に回転軸Ｍの軸心Ｌａ廻りに回転自在なブラケット部材５と、ブラケット部材５に固着されディスク部材１を挟圧して制動する制動装置６と、を備えたブレーキユニットＹと、固定他部材Ｇに取着される固定部材７と、を具備し、ブラケット部材５と固定部材７の間に、ブラケット部材５を軸心Ｌａに沿ってスライド自在に保持すると共に廻り止めを行うスライド廻り止め手段８を設けたので、被制動側の回転軸Ｍが回転軸心方向Ｎに変位しても、エアーギャップ寸法Ｓが一定（設定した値）に保たれ、ブレーキシュー66，67の引き摺りが防止され、耐久性を向上できると共に異音（パッドの摺り音）の発生を防止できる。回転軸Ｍの軸心方向予測変位（伸縮）寸法よりもエアーギャップ寸法Ｓを小さく設定でき、作動音を静かにできると共に、作動時の衝撃や振動を小さくできる。また、強い制動力（ブレーキシュー押圧力）を得ることができる。また、施工現場での精密な位置決め作業が不要で容易かつ迅速に施工を行うことができる。

また、スライド廻り止め手段８は、ブラケット部材５及び固定部材７の一方に突設されるガイド軸部81と、ブラケット部材５及び固定部材７の他方に設けられガイド軸部81が差し込まれるガイド受け孔部82と、を備え、ガイド軸部81の軸心Ｌｂを回転軸Ｍの軸心Ｌａと平行に配設したので、回転軸Ｍが軸変位要因によって、回転軸心方向Ｎに伸縮しても、ブレーキユニットＹを正規姿勢に保持しつつ、回転軸心Ｌａに沿った平行移動をスムーズに行うことがでる。ブラケット部材５の回転軸心Ｌａ廻りの回転を確実に阻止しつつ、回転軸Ｍの伸縮に対応するようにブレーキユニットＹをスライド移動させることができる。施工を容易かつ迅速に行うことができる。

１ ディスク部材
３ 軸受部材
５ ブラケット部材
６ 制動装置
７ 固定部材
８ スライド廻り止め部材
11 回転軸取付ボス部
81 ガイド軸部
82 ガイド受け孔部
Ｇ 固定他部材
Ｌａ 軸心
Ｌｂ 軸心
Ｍ 回転軸
Ｙ ブレーキユニット

Claims (2)

1. 被制動側の回転軸（Ｍ）に外嵌状に固着されるディスク部材（１）と、該ディスク部材（１）の回転軸取付ボス部（11）に軸受部材（３）（３）を介して外嵌状に取着され上記ディスク部材（１）に対して相対的に上記回転軸（Ｍ）の軸心（Ｌａ）廻りに回転自在なブラケット部材（５）と、該ブラケット部材（５）に固着され上記ディスク部材（１）を挟圧して制動する制動装置（６）と、を備えたブレーキユニット（Ｙ）と、
   固定他部材（Ｇ）に取着される固定部材（７）と、を具備し、
   上記ブラケット部材（５）と上記固定部材（７）の間に、上記ブラケット部材（５）を上記軸心（Ｌａ）に沿ってスライド自在に保持すると共に廻り止めを行うスライド廻り止め手段（８）を設けたことを特徴とする制動構造体。
2. 上記スライド廻り止め手段（８）は、上記ブラケット部材（５）及び上記固定部材（７）の一方に突設されるガイド軸部（81）と、上記ブラケット部材（５）及び上記固定部材（７）の他方に設けられ上記ガイド軸部（81）が差し込まれるガイド受け孔部（82）と、を備え、
   上記ガイド軸部（81）の軸心（Ｌｂ）を上記回転軸（Ｍ）の軸心（Ｌａ）と平行に配設した請求項１記載の制動構造体。

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