JP2019213286A - ブレーキ付モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 製造時等において、ブレーキディスクの軸方向における位置を適正な位置に容易に調整できるブレーキ付モータを提供する。【解決手段】 モータケース１と回転軸２と第１及び第２のベアリング５，６とブレーキ機構Ｂと調整機構Ｃとを備え、ブレーキ機構Ｂは、回転軸２に取り付けられたブレーキディスク２６と、励磁コイル２２が収容されたフィールドコア２１と、フィールドコア２１の磁極面とブレーキディスク２６との間で軸方向に移動自在に設けられたアーマチュア２４と、フィールドコア２１に取り付けられ、励磁コイル２２への通電が行われていないときにアーマチュア２４をブレーキディスク２６に押付けるための制動ばね２３と、を有し、調整機構Ｃは、第１のベアリング６を、軸方向における位置を調整可能にモータケース１に取付けるための取付装置４０と、第２のベアリング５を第１のベアリング６に向かう方向へ付勢する付勢部材４４と、を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁ブレーキを有するブレーキ付モータに関する。

モータには、電磁ブレーキが用いられているものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の構成では、モータの回転軸に装着されるハブに、ブレーキディスクが嵌合されている。また、ブレーキディスクは、サイドプレートとアーマチュアとの間に設けられている。アーマチュア側には、励磁コイル及び圧縮コイルばねが収容されたフィールドコアが設けられ、このフィールドコアに対してサイドプレートが固定されている。

そして、フィールドコアが無励磁状態において、アーマチュアが圧縮コイルばねにより押圧されてサイドプレート側へ付勢されることにより、ブレーキディスクがアーマチュアとサイドプレートとの間に挟まれて回転軸が制動される。また、フィールドコアが励磁状態においては、圧縮コイルばねの押圧力に抗してアーマチュアがフィールドコアに磁気吸着されるので、ブレーキディスクや回転軸の制動が解放され、モータの駆動が可能になる。

特開２０００−１２０７３４号公報

上記の構成において、ブレーキディスクの軸方向における位置が適正な位置でない場合には、モータ駆動時に、ブレーキディスクと、アーマチュアまたはサイドプレートとの接触度合いが大きくなってブレーキディスクの摩耗が大きくなるという問題が生じる。

このような問題は、ブレーキディスクがモータの回転軸に固定して取り付けられている場合も同様に生じる。また、サイドプレートを備えていない構成の場合にも、ブレーキディスクが適正な位置でない場合には、モータ駆動時に、ブレーキディスクとアーマチュアとの接触度合いが大きくなってブレーキディスクの摩耗が大きくなるという問題が生じる。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、モータ製造時等において、ブレーキディスクの軸方向における位置を適正な位置に容易に調整することができるブレーキ付モータを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある態様に係るブレーキ付モータは、内部にステータを有するモータケースと、ロータが取り付けられた回転軸と、それぞれモータケースに取り付けられ、前記ロータを挟んで前記回転軸の軸方向両側において前記回転軸を回転可能に支持する第１及び第２のベアリングと、前記第１のベアリングと前記ロータとの間に設けられたブレーキ機構と、前記軸方向における前記回転軸の位置を調整する調整機構と、を備え、前記ブレーキ機構は、前記回転軸に取り付けられたブレーキディスクと、前記モータケースの内部に固定され、励磁コイルが収容されたフィールドコアと、前記フィールドコアの磁極面と前記ブレーキディスクとの間で前記軸方向に移動自在に設けられ、前記励磁コイルへの通電が行われることにより前記フィールドコアに磁気吸引されるアーマチュアと、前記フィールドコアに取り付けられ、前記励磁コイルへの通電が行われていないときに前記アーマチュアを前記ブレーキディスクに押付けるための制動ばねと、を有し、前記調整機構は、前記第１のベアリングを、前記軸方向における前記第１のベアリングの位置を調整可能に前記モータケースに取付けるための取付装置と、前記第２のベアリングを前記第１のベアリングに向かう方向へ付勢する付勢部材と、を有している。

この構成によれば、上記の取付装置と付勢部材とを有する調整機構を備えているため、モータ製造時及びモータ修理時において、第１のベアリングの位置を容易に調整することができ、ベアリングの位置が調整されることで回転軸の位置が調整され、回転軸に取り付けられたブレーキディスクの位置も調整されるので、ブレーキディスクの軸方向における位置を適正な位置に容易に調整することができる。この際、人が取付装置を操作して第１のベアリングの位置を調整（変更）するが、第２のベアリングは第１のベアリングの位置の変更に応じて位置が変更され、付勢部材によって第１のベアリングの方向へ付勢されて位置決めされるので、第２のベアリングの位置を調整するための作業を行わなくても済む。

前記取付装置は、前記第１のベアリングの外輪を前記モータケースの内側から支持する支持板と、前記モータケースを外側から貫通して前記支持板に設けられた複数のねじ穴と螺合する複数のボルトと、前記第１のベアリングの外輪を前記モータケースの外側から支持し、外周面におねじ部が形成され、前記おねじ部が前記モータケースに形成されためねじ部と螺合する円環状のねじ部材と、を有していてもよい。

この構成によれば、例えば、人が、ボルトを緩め、ねじ部材を回すことによってねじ部材が軸方向に移動するので、ねじ部材の位置を調整してからボルトを締めることによって、第１のベアリングがねじ部材と当接する位置に固定される。

前記取付装置は、前記第１のベアリングの外輪を前記モータケースの内側から支持する支持板と、前記モータケースを外側から貫通して前記支持板に設けられた複数のねじ穴と螺合する複数のボルトと、前記第１のベアリングの外輪を前記モータケースの外側から支持する円環状の押さえ部材と、前記第１のベアリングの外輪と前記押さえ部材との間に挿入されるスペース部材と、前記押さえ部材を前記モータケースに取外し可能に固定する固定部材と、を有していてもよい。

この構成によれば、例えば、人が、ボルトを緩め、固定部材を操作して押さえ部材を取外し、スペース部材の取出し、追加または交換を行ってスペース部材の厚みを調整した後、固定部材を操作して押さえ部材をモータケースに固定し、ボルトを締めることによって、第１のベアリングがスペース部材と当接する位置に固定される。

本発明は、以上に説明した構成を有し、モータ製造時等において、ブレーキディスクの軸方向における位置を適正な位置に容易に調整することができるブレーキ付モータを提供することができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態のブレーキ付モータの概略断面図である。 図２（Ａ）は、フィールドコアが無励磁状態のときのブレーキ機構の状態を示す概略断面図であり、図２（Ｂ）は、フィールドコアが励磁状態のときのブレーキ機構の状態を示す概略断面図である。 図３は、取付装置の変形例を示す反負荷側のベアリング付近の拡大概略断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態）
図１は、本実施形態のブレーキ付モータの概略断面図である。また、図２（Ａ）は、励磁コイルが通電されていないフィールドコアが無励磁状態のときのブレーキ機構の状態を示す概略断面図であり、図２（Ｂ）は、励磁コイルが通電されているフィールドコアが励磁状態のときのブレーキ機構の状態を示す概略断面図である。

図１に示すように、このブレーキ付モータは、モータ本体部Ａと、ブレーキ機構Ｂと、調整機構Ｃとを備えている。

モータ本体部Ａは、フレーム１ａと前蓋である負荷側ブラケット１ｂと後蓋である反負荷側ブラケット１ｃとで構成されるモータケース１と、モータの回転軸２と、回転軸２に設けられたロータ３と、ロータ３と磁気的空隙を介して半径方向に対向配置されるようにフレーム１ａの内周面に設けられたステータ４とを有している。また、負荷側ブラケット１ｂ及び反負荷側ブラケット１ｃには、回転軸２を回転自在に支持する負荷側のベアリング５及び反負荷側のベアリング６がそれぞれ設けられている。各ベアリング５，６は、内輪と、外輪と、転動体と、転動体を正しい位置で保持する保持器とを備えており、例えばボールベアリングで構成されている。各ベアリング５，６は、回転軸２に圧入され、各々の内輪が回転軸２に固定されている。

ブレーキ機構Ｂは、励磁コイル２２及び制動ばね２３を収容した円筒状のフィールドコア２１と、フィールドコア２１の負荷側に対向配置された円環状のアーマチュア２４と、円環状のサイドプレート２５と、回転軸２に取り付けられたブレーキディスク２６等を有している。

フィールドコア２１は、反負荷側ブラケット１ｃに、円周方向に適宜の等間隔をおいて配した複数（１つのみ図示）のボルト３２によって固定されている。

また、フィールドコア２１には、環状溝が設けられ、この環状溝に励磁コイル２２が収容されている。励磁コイル２２は通電された状態において、アーマチュア２４に対し反負荷側への磁気吸引力を与える。

また、フィールドコア２１には、円周方向に適宜の等間隔をおいて複数の穴が設けられ、これら複数の各穴に制動ばね２３が収容されている。このようにしてフィールドコア２１に取り付けられた制動ばね２３は、例えば圧縮コイルばねで構成され、アーマチュア２４に対し負荷側へ押圧する付勢力を作用させる。

サイドプレート２５は、カラー２７を介してボルト３３によってフィールドコア２１に固定されている。カラー２７及びボルト３３は、円周方向に適宜の等間隔をおいて複数（１つのみ図示）設けられている。このようにして、サイドプレート２５は、フィールドコア２１に、その磁極面（サイドプレート２５と対向する面）と回転軸２の軸方向に所定間隔を有して固定されている。以下、回転軸２の軸方向を、単に、軸方向と記載する。

アーマチュア２４は、磁性体（鋼板等）で形成されており、フィールドコア２１の磁極面とサイドプレート２５との間で軸方向に移動自在に設けられている。このアーマチュア２４は、制動ばね２３によってブレーキディスク２６側へ付勢されており、制動時にブレーキディスク２６に押し付けられて、ブレーキディスク２６の反負荷側の面に摩擦係合する。

アーマチュア２４の外周には、カラー２７と係合する切欠き部２４ａが複数設けられている。各々の切欠き部２４ａが各々のカラー２７と係合することにより、アーマチュア２４は、その回転が防止される。

本実施形態のブレーキ付モータは、電源ＯＮ時（すなわちモータ駆動時）には、励磁コイル２２に通電が行われてフィールドコア２１が励磁状態となり、ロータ３及び回転軸２が回転する。また、電源ＯＦＦ時（すなわちモータ非駆動時）には、励磁コイル２２に通電が行われずフィールドコア２１は無励磁状態となる。このような電源ＯＮ，ＯＦＦによるモータ駆動制御及び励磁コイル２２への通電制御は、図示しない制御部によってなされる。

ブレーキ機構Ｂは、図２（Ａ）に示すように、励磁コイル２２が通電されていないフィールドコア２１が無励磁状態では、アーマチュア２４が制動ばね２３の押圧力（付勢力）により負荷側（ブレーキディスク２６側）へ押圧されることにより、ブレーキディスク２６はアーマチュア２４とサイドプレート２５とに挟まれて摩擦係合する。この結果、ブレーキディスク２６は制動されて、回転軸２の回転が制動される。このようにして、ブレーキ機構Ｂは、慣性回転している回転軸２を静止させることができるとともに、静止している回転軸２の静止状態を維持することができる。

一方、図２（Ｂ）に示すように、励磁コイル２２が通電されているフィールドコア２１が励磁状態では、アーマチュア２４は制動ばね２３による押圧力に抗しつつ反負荷側へ移動し、フィールドコア２１に磁気吸着される。この結果、ブレーキディスク２６とアーマチュア２４との間、及び、ブレーキディスク２６とサイドプレート２５との間に、隙間が生じた状態となり、ブレーキディスク２６の制動が開放されて、回転軸２が回転可能となり、モータは駆動される。

図２（Ａ），（Ｂ）は、ブレーキディスク２６の軸方向の位置が適正な位置であるときの状態を示したものであり、モータ駆動時には、図２（Ｂ）に示すように、ブレーキディスク２６とサイドプレート２５との間に隙間が生じている。ブレーキディスク２６は合成樹脂等で形成されており、モータ非駆動時（駆動停止時）には、アーマチュア２４の押圧によってブレーキディスク２６が撓んで、図２（Ａ）に示すように、ブレーキディスク２６とサイドプレート２５との間の隙間が無くなり、ブレーキディスク２６はアーマチュア２４とサイドプレート２５とに挟まれた状態となる。

例えばモータを製造したときに、部品の製造誤差等によって、ブレーキディスク２６の軸方向の位置が適正な位置からずれて、ブレーキディスク２６がアーマチュア２４またはサイドプレート２５と接した位置になっていると、モータが駆動される際に、ブレーキディスク２６が摩耗する。この摩耗が大きくなると、ブレーキが利かなくなる。

そこで、本実施形態では、調整機構Ｃを設けている。この調整機構Ｃは、反負荷側のベアリング６を、その軸方向における位置を調整可能に反負荷側ブラケット１ｃに取付けるための取付装置４０を備えている。この取付装置４０は、ベアリング６の外輪を負荷側から支持する円環状の支持板４１と、支持板４１を反負荷側ブラケット１ｃに取付けるための複数（１つのみ図示）のボルト４２と、反負荷側ブラケット１ｃに取付けられ、ベアリング６の外輪を反負荷側から支持する円環状のねじ部材４３と、を備えている。円環状の支持板４１及びねじ部材４３は、ベアリング６同様、各々の中心が回転軸２の軸線上になるよう配置される。

さらに、調整機構Ｃは、負荷側のベアリング５を反負荷側に向かう方向（ベアリング６に向かう方向）へ付勢する付勢部材４４を備えている。ここでは、付勢部材４４の一例として、２枚のウェーブワッシャを重ねて用いている。負荷側ブラケット１ｂに形成されたベアリング５の嵌合部１１に、付勢部材４４が配されてベアリング５が嵌合されている。この付勢部材４４はベアリング５の外輪と当接しており、付勢部材４４によって、ベアリング５が反負荷側（ベアリング６側）の方向へ常時付勢されている。ここで、負荷側のベアリング５は嵌合部１１内を軸方向に移動可能に構成されており、後述のように取付装置４０を操作して、反負荷側のベアリング６の軸方向における位置が変更（調整）されると、その変更に応じて負荷側のベアリング５は嵌合部１１内を軸方向に移動し、その位置で付勢部材４４による付勢力によってベアリング５が位置決めされる。

前述の取付装置４０についてさらに説明する。反負荷側のベアリング６は、反負荷側ブラケット１ｃに貫通して形成されたベアリング挿入穴１２に挿入されて、支持板４１とねじ部材４３とによってベアリング６の外輪が両側から挟持されて固定される。

ねじ部材４３は、その外周面におねじ部が形成されている。このおねじ部に螺合するめねじ部が、反負荷側ブラケット１ｃのねじ部材４３が取り付けられる穴１３の側壁に形成されている（穴１３はねじ穴である）。ねじ部材４３には、ねじ部材４３を回転操作するための複数の工具係合孔４３ａが形成されている。よって、人が、所定の工具を用いて、ねじ部材４３を一方向へ回転させることにより、ねじ部材４３を負荷側方向へ移動させることができ、逆方向へ回転させることにより反負荷側方向へ移動させることができる。

また、反負荷側ブラケット１ｃには、ボルト４２を挿入するための複数（１つのみ図示）の挿入孔１４が形成されている。そして、支持板４１には、各挿入孔１４に挿入されたボルト４２と螺合するめねじ部が形成されたねじ穴４１ａが複数（１つのみ図示）形成されている。

この調整機構Ｃでは、ブレーキディスク２６の軸方向の位置を調整する際には、例えば、人が、ボルト４２を緩めた状態にして、ねじ部材４３を所望の方向に回転させて軸方向に移動させる。回転軸２は、負荷側のベアリング５を介して付勢部材４４によって反負荷側に向かう方向へ付勢された状態であるので、反負荷側のベアリング６は、ねじ部材４３に当接した状態で、ねじ部材４３の移動に伴って軸方向に移動する。ブレーキディスク２６を適正な位置にした状態で、ボルト４２を締めればベアリング６が固定される。このようにして、モータ駆動時、すなわちブレーキの非制動時において、ブレーキディスク２６が、アーマチュア２４とサイドプレート２５との間で、これら両者と接触しない適正な位置となるように、ブレーキディスク２６の軸方向の位置を調整できる。

なお、支持板４１と反負荷側ブラケット１ｃとは、当接しても構わないが、通常、両者の間に小さな隙間が生じるよう構成されている（後述の図３の場合も同様）。

上記のように本実施形態では、調整機構Ｃを備えているため、モータ製造時（組立時）及びモータ修理時において、反負荷側のベアリング６の位置を容易に調整することができ、ベアリング６の位置が調整されることで回転軸２の位置が調整され、回転軸２に取り付けられたブレーキディスク２６の位置も調整されるので、ブレーキディスク２６の軸方向における位置を適正な位置に容易に調整することができる。この際、人が取付装置４０を操作して反負荷側のベアリング６の位置を調整（変更）するが、負荷側のベアリング５は反負荷側のベアリング６の位置の変更に応じて位置が変更され、付勢部材４４によって反負荷側のベアリング６の方向へ付勢されて位置決めされるので、負荷側のベアリング５の位置を調整するための作業を行わなくても済む。

〔取付装置の変形例〕
図３は、取付装置の変形例を示す反負荷側のベアリング付近の拡大概略断面図である。この取付装置４０ａは、前述の取付装置４０において、ねじ部材４３に代えて、円環状のスペース部材４５と、反負荷側のベアリング６の外輪を反負荷側ブラケット１ｃの外側から支持する円環状の押さえ板（押さえ部材）４６と、複数（１つのみ図示）のボルト４７とを用いた構成である。支持板４１及びボルト４２は、前述の取付装置４０のものと同様である。

この取付装置４０ａでは、反負荷側のベアリング６の外輪と当接するスペース部材４５を配置し、スペース部材４５に押さえ板４６を当接させ、押さえ板４６を複数のボルト４７で反負荷側ブラケット１ｃに固定している。すなわち、ベアリング６の外輪と押さえ板４６との間にスペース部材４５が挿入されている。

スペース部材４５には、例えばシムリングを用いることができる。押さえ板４６には、複数のボルト４７を挿入するための複数（１つのみ図示）の挿入孔４６ａが形成されている。そして、反負荷側ブラケット１ｃには、各挿入孔４６ａに挿入されたボルト４７と螺合するめねじ部が形成されたねじ穴１５が複数（１つのみ図示）形成されている。ボルト４７は、押さえ板４６を反負荷側ブラケット１ｃに取外し可能に固定する固定部材である。

この取付装置４０ａを用いた調整機構Ｃでは、ブレーキディスク２６の軸方向の位置を調整する際には、例えば、人が、ボルト４２を緩めた状態にして、ボルト４７及び押さえ板４６を取外す。そして、ブレーキディスク２６が適正な位置となるように、スペース部材４５の取出し、追加または交換を行ってベアリング６と押さえ板４６との間のスペース部材４５の厚みを調整した後、押さえ板４６をボルト４７で反負荷側ブラケット１ｃに固定し、ボルト４２を締めればベアリング６が固定される。このようにして、ブレーキディスク２６の軸方向の位置が適正な位置となるように容易に調整することができる。

なお、本実施形態において、サイドプレート２５を設けない構成としてもよい。この場合、アーマチュア２４がブレーキディスク２６に押し付けられることによって、ブレーキが掛けられる。

また、本実施形態では、ブレーキディスク２６が直接回転軸２に取り付けられて回転軸２に固定された構成としたが、ブレーキディスク２６が、回転軸２に固定されるハブ（以下、「ハブ２６ｂ」と記載）と、このハブ２６ｂに取り付けられる円環状のブレーキディスク（以下、「ブレーキディスク２６ａ」と記載）とに分離された構成としてもよい。この場合、ブレーキディスク２６ａは、ハブ２６ｂを介して回転軸２に取り付けられた構成である。また、この場合において、ブレーキディスク２６ａの内周面にスプライン（歯状の溝）が設けられ、このスプラインとハブ２６ｂの外周面に設けられたスプラインとが噛合して、ブレーキディスク２６ａがハブ２６ｂに対して軸方向に移動可能に取り付けられており、モータ駆動時には、ブレーキディスク２６ａの軸方向の位置がハブ２６ｂの所定位置に保持された状態でハブ２６ｂとともに回転するよう構成されていてもよい。

また、本実施形態では、ブレーキ機構Ｂをロータ３の反負荷側に配置しているが、ロータ３の負荷側に配置するように構成してもよい。

また、調整機構Ｃには、付勢部材４４を用いた負荷側のベアリング５に対する構成と、取付装置４０，４０ａを用いた反負荷側のベアリング６に対する構成とが存在するが、それぞれの構成を負荷側と反負荷側とで入れ替えるようにしてもよい。すなわち、本実施形態では、第１のベアリングを反負荷側のベアリング６とし、第２のベアリングを負荷側のベアリング５としたが、逆でもよい。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、モータ製造時等において、ブレーキディスクの軸方向における位置を適正な位置に容易に調整することができるブレーキ付モータ等として有用である。

Ｂ ブレーキ機構
Ｃ 調整機構
１ モータケース
２ 回転軸
３ ロータ
４ ステータ
５，６ ベアリング
２１ フィールドコア
２２ 励磁コイル
２３ 制動ばね
２４ アーマチュア
２５ サイドプレート
２６ ブレーキディスク
４０，４０ａ 取付装置
４１ 支持板
４２ ボルト
４３ ねじ部材
４４ 付勢部材
４５ スペース部材
４６ 押さえ板
４７ ボルト

Claims (3)

1. 内部にステータを有するモータケースと、
   ロータが取り付けられた回転軸と、
   それぞれモータケースに取り付けられ、前記ロータを挟んで前記回転軸の軸方向両側において前記回転軸を回転可能に支持する第１及び第２のベアリングと、
   前記第１のベアリングと前記ロータとの間に設けられたブレーキ機構と、
   前記軸方向における前記回転軸の位置を調整する調整機構と、
   を備え、
   前記ブレーキ機構は、
   前記回転軸に取り付けられたブレーキディスクと、
   前記モータケースの内部に固定され、励磁コイルが収容されたフィールドコアと、
   前記フィールドコアの磁極面と前記ブレーキディスクとの間で前記軸方向に移動自在に設けられ、前記励磁コイルへの通電が行われることにより前記フィールドコアに磁気吸引されるアーマチュアと、
   前記フィールドコアに取り付けられ、前記励磁コイルへの通電が行われていないときに前記アーマチュアを前記ブレーキディスクに押付けるための制動ばねと、を有し、
   前記調整機構は、
   前記第１のベアリングを、前記軸方向における前記第１のベアリングの位置を調整可能に前記モータケースに取付けるための取付装置と、
   前記第２のベアリングを前記第１のベアリングに向かう方向へ付勢する付勢部材と、を有した、
   ブレーキ付モータ。
2. 前記取付装置は、
   前記第１のベアリングの外輪を前記モータケースの内側から支持する支持板と、
   前記モータケースを外側から貫通して前記支持板に設けられた複数のねじ穴と螺合する複数のボルトと、
   前記第１のベアリングの外輪を前記モータケースの外側から支持し、外周面におねじ部が形成され、前記おねじ部が前記モータケースに形成されためねじ部と螺合する円環状のねじ部材と、を有した、
   請求項１に記載のブレーキ付モータ。
3. 前記取付装置は、
   前記第１のベアリングの外輪を前記モータケースの内側から支持する支持板と、
   前記モータケースを外側から貫通して前記支持板に設けられた複数のねじ穴と螺合する複数のボルトと、
   前記第１のベアリングの外輪を前記モータケースの外側から支持する円環状の押さえ部材と、
   前記第１のベアリングの外輪と前記押さえ部材との間に挿入されるスペース部材と、
   前記押さえ部材を前記モータケースに取外し可能に固定する固定部材と、を有した、
   請求項１に記載のブレーキ付モータ。
   

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