JP2023010011A - electromagnetic brake - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過励磁回路を通じて給電を行う電磁ブレーキに関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic brake that supplies power through an overexcitation circuit.
電磁ブレーキとして、ヨークと、外部から給電経路を介して給電を受けることにより前記ヨークを励磁するコイルと、制動手段とを有するとともに、前記給電経路の途中に、前記ヨークへの励磁を一時的に過励磁状態にする過励磁回路を備え、前記制動手段による制動力と、前記給電経路を通じた励磁力とによって、ブレーキのON/OFF状態を切り替えるように構成されるものが知られている(例えば特許文献1)。 The electromagnetic brake has a yoke, a coil that excites the yoke by receiving power from the outside through a power supply path, and braking means. There is known a brake that is provided with an overexcitation circuit that brings the brake into an overexcitation state, and that is configured to switch the ON/OFF state of the brake by the braking force of the braking means and the excitation force through the power supply path (for example, Patent document 1).
図8は、基本動作に於いて上記特許文献1と略同様の動作を行う電磁ブレーキMBを示している。
FIG. 8 shows an electromagnetic brake MB that performs substantially the same basic operation as that of
この電磁ブレーキMBは、ヨーク1と、ヨーク1に設けたコイル2と、制動手段たるコイルばね3とを備え、コイル2による励磁力と、コイルばね3によるバネ力とによって、アーマチュア4を進退駆動可能とし、非励磁の際にコイルばね3でアーマチュア4を移動させてサイドプレート5との間にディスク6を挟み込むことによってディスク6の制動力をモータ軸10に伝え、励磁した際に電磁力でアーマチュア4をサイドプレート5側から離反させてヨーク1の吸着面1aに吸着すことによって、ディスク6によるモータ軸10へのブレーキ状態を解放するように構成されている。
This electromagnetic brake MB includes a
この際、通電経路Lの途中に図8に示すような過励磁回路7を外付けし、ヨーク1への励磁を一時的に過励磁状態にすることによって、ブレーキ解放時の初動時における励磁力を高めてアーマチュア4の駆動の実効を図り、アーマチュア4のヨーク吸着面1aへの吸着後は通常励磁に切り替えて吸着状態を適切に維持するようにしている。
At this time, an
特許文献1は制動手段として、コイルばねに代えて永久磁石を使用しているが、基本的動作においては図8と同様であり、その他、板ばね等も適宜制動手段として利用することができる。
Although
しかしながら、従来よりこの種の過励磁回路7は、図9及び図10に示すように、過励磁回路部品70としてヨーク1に対して外付けする形で取り付けられている。このため、このヨーク1を利用して図8のような電磁ブレーキを構成しようとする場合、過励磁回路部品70も電磁ブレーキMBに外付けられることとなり、その結果、過励磁回路部品70のためのスペースが別途に必要となって、電磁ブレーキMBのコンパクト化が図れず、モータ等への組付け上も制約の多いものとなっている。
Conventionally, however, this type of
そこで、この過励磁回路7を電磁ブレーキMB内に一体に組み付けることが有効な手段として考えられる。ただしその場合、この種の過励磁回路7は電子部品で構成されるために熱的な影響や電磁的な影響を受け易い点に併せて善処する必要がある。
Therefore, it can be considered as an effective means to integrally assemble the
本発明は、このような着眼に立った、新たな電磁ブレーキを実現することを目的としている。 An object of the present invention is to realize a new electromagnetic brake based on such a point of view.
本発明は、上記の目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。 In order to achieve the above objects, the present invention takes the following measures.
すなわち、本発明の電磁ブレーキは、ヨークと、外部から給電経路を介して給電を受けることにより前記ヨークを励磁するコイルと、制動手段とを有するとともに、前記給電経路の途中に、前記ヨークへの励磁を一時的に過励磁状態にする過励磁回路を備え、前記制動手段による制動力と、前記給電経路を通じた励磁力とによって、ブレーキのON/OFF状態を切り替えるように構成されるものにおいて、前記過励磁回路を搭載した基盤を、前記コイルとともに前記ヨークに樹脂モールドにより一体化したことを特徴とする。 That is, the electromagnetic brake of the present invention has a yoke, a coil that excites the yoke by receiving power from the outside through a power supply path, and braking means. An overexcitation circuit that temporarily overexcites the excitation, and is configured to switch the ON/OFF state of the brake by the braking force of the braking means and the excitation force through the power supply path, A substrate on which the overexcitation circuit is mounted is integrated with the yoke together with the coil by resin molding.
このようにすれば、過励磁回路をヨークに一体に構成することができるので、電磁ブレーキのコンパクト化を図ることができる。しかも、過励磁回路は電子部品を備えているため熱的影響を受け易いところ、コイルとともにヨークに樹脂モールドすることで、樹脂モールド層を通じた放熱により、過励磁回路が受ける熱負荷を軽減することができる。 With this configuration, the overexcitation circuit can be integrally formed with the yoke, so that the electromagnetic brake can be made compact. Moreover, since the overexcitation circuit is equipped with electronic components, it is easily affected by heat. By resin-molding the yoke together with the coil, heat is released through the resin mold layer, thereby reducing the heat load on the overexcitation circuit. can be done.
前記基盤は、放熱シートを介して前記ヨークに密着させていることが好ましい。 It is preferable that the substrate is brought into close contact with the yoke via a heat dissipation sheet.
ブレーキ解除のための連続通電が行われると樹脂モールド層からの放熱だけでは放熱効果が薄い事が考えられる場合に、基盤を放熱シートを介してヨークに密着させることでヨークへの放熱が可能になり、樹脂モールド層からの放熱に加えてより放熱効果の高い放熱経路がもう1つ確保されるので、基盤をヨークに一体に設けても熱負荷の影響をより有効に低減することができる。 When continuous energization is performed to release the brake, heat dissipation from the resin mold layer alone is considered to be insufficient, so heat dissipation to the yoke is possible by attaching the substrate to the yoke via a heat dissipation sheet. As a result, in addition to the heat radiation from the resin mold layer, another heat radiation path with a higher heat radiation effect is secured, so that even if the substrate is integrated with the yoke, the influence of the heat load can be reduced more effectively.
この場合、前記基盤を、高伝熱性の留め具を介して前記ヨークに固定していることが好ましい。 In this case, it is preferable that the base is fixed to the yoke via a highly heat-conductive fastener.
樹脂モールドは冷却時の樹脂の引けによってヨークへの密着状態が損なわれ易い。これに対して、上記のような高伝熱性の留め具を利用すれば、樹脂モールド後の適切な密着状態を確保するとともに、留め具を通じた放熱ルートも新たに形成することができる。 The resin mold tends to lose its close contact with the yoke due to shrinkage of the resin during cooling. On the other hand, if a fastener with high heat conductivity as described above is used, it is possible to secure an appropriate tight contact state after resin molding and to newly form a heat radiation route through the fastener.
また、前記コイルの外周位において前記ヨークに凹部を設け、前記凹部内に前記基盤を配置していることも好ましい。 It is also preferable that the yoke is provided with a recess at the outer periphery of the coil, and the substrate is arranged in the recess.
過励磁回路は電磁波に晒されると回路がアンテナとなって電磁波を受信することで過励磁回路の機能に悪影響が出易い。これに対して、コイルの外周位に凹部を設けて基盤を配置することで、基盤に電磁波が届きにくい状態を確保することができる。 When the overexcitation circuit is exposed to electromagnetic waves, the circuit functions as an antenna and receives the electromagnetic waves, which tends to adversely affect the function of the overexcitation circuit. On the other hand, by arranging the substrate with a concave portion provided on the outer circumference of the coil, it is possible to ensure a state in which the electromagnetic wave does not easily reach the substrate.
また、前記コイルと前記基盤の間に電磁波遮断壁を配置していることも好ましい。 It is also preferable that an electromagnetic shielding wall is arranged between the coil and the substrate.
このような電磁波遮断壁を配置すれば、ヨークへのコイル巻回部(コア部)から出る電磁波を遮断し、過励磁回路への電磁波の影響をより有効に低減することができる。 By arranging such an electromagnetic shielding wall, electromagnetic waves emitted from the coil winding portion (core portion) of the yoke can be shielded, and the influence of the electromagnetic waves on the overexcitation circuit can be reduced more effectively.
本発明は、過励磁回路が、PWM制御によって通常励磁状態を作りだすように構成されている場合に特に有効である。 The present invention is particularly effective when the overexcitation circuit is configured to produce the normal excitation state by PWM control.
このような過励磁回路にデジタル部品を使用すると、特に電磁波の影響を受け易いので、電磁波対策が特に有効となるものである。 If a digital part is used in such an overexcitation circuit, it is particularly susceptible to electromagnetic waves, so countermeasures against electromagnetic waves are particularly effective.
以上説明した本発明によれば、過励磁回路をヨークに一体に組み付けてコンパクト化を図ることができ、熱負荷にも善処した、新たな電磁ブレーキを提供することが可能となる。 According to the present invention described above, it is possible to provide a new electromagnetic brake which can be made compact by integrally assembling the overexcitation circuit to the yoke, and which is well adapted to the heat load.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1及び図2は、図8に示した電磁ブレーキの構成のうち、ヨーク1の部分を示している。本実施形態の説明にあたり、図8は電磁ブレーキの前提構成となるものであるため、適宜この図8を援用する。
1 and 2 show the
ヨーク1は、有底円筒状のもので、内周壁11と外周壁12の間に円環状の隙間13を有するとともに、内周壁11の内側に軸を挿通するための貫通孔14が設けてある。円環状の隙間13には銅線であるコイル2を巻回したコイルボビン20が収容され、貫通孔14には回転軸が挿通される。コイルボビン20は外周側にコの字形に開口する円環状のもので、樹脂素材によって構成されている。
The
ヨーク1の内周壁11と外周壁12は底壁15を含めて鉄心素材によって構成され、磁束が通過する磁路となるもので、底壁15の反対側の端面(上面)を図8に示したアーマチュア4の吸着面1aとし、アーマチュア4を通じて磁路を結ぶことでアーマチュア4を吸着面1aに吸着する構成となっている。
The inner
コイル2に外部から給電を行うために、ヨーク1の外壁12には給電経路Lの引き込み部12aが設けてあり、ここから給電用の配線2aが引き込まれている。図示の引き込み部12aは他の部品との干渉を避けるために設けられた溝部を利用しているが、このような溝部が複数個所に設けられる場合には適宜の溝部を利用すればよく、また、このような溝部が全く無く外壁12に穴だけを設けて配線引き込み部としてもよい。
In order to supply power to the
給電経路Lの途中には、図3に示す過励磁回路7が設けられている。この過励磁回路7は、ヨーク1への励磁を一時的に過励磁状態にすることでブレーキ解放時のアーマチュア4の初動を適切に行うことを可能にするもので、電圧変換部7aと、電圧切替タイミング制御部7bとを有している。
An
電圧変換部7aは、入力電圧をそれよりも低い出力電圧に変換してコイルに通電するもので、オペアンプ等を使用したPWM制御回路を含んで構成され、ステップ状の入力電圧をパルス幅変換を通じて疑似的に入力電圧よりも低い出力電圧を作り出している。図示例では24Vを5Vに変換しているが、入力電圧は24V以外でもよく、出力電圧は例えば5~12Vでもよい。電圧切替タイミング制御部7bは、電圧が印加されてから所定の過励磁期間の間、入力電圧(例えば24V)を出力し、過励磁期間経過後に電圧変換部7aが変換する電圧(例えば5V)の電圧に切り替えて出力するためのスイッチング動作を行うもので、RC回路の時定数等を利用して構成されている。
The
この過励磁回路7は、従来では図8~図10に示したように電磁ブレーキMBに外付けしていた事により配置スペース的な問題があった事に鑑み、本実施形態では、図1及び図2に示すようにこの過励磁回路7を搭載した基盤7xをヨーク1に一体に組み込むこととした。その際、過励磁回路7が熱的影響や電磁的影響を受け易い点を踏まえて、ヨーク1への組み込みに工夫を凝らしている。
Conventionally, the
具体的には、ヨーク1のうち外周壁12の一部を吸着面1aから底壁15に向かって肉盗みすることにより切欠状の凹部16を形成し、その凹部16の底面16aに、放熱素材として一般的なものを使用した放熱シート17を介して過励磁回路7を搭載した基盤7xを、ヨーク1に密着するように平積みして装着している。
Specifically, a portion of the outer
この状態で、図3に示す過励磁回路7の一対の入力端には、外部電源として例えばこの電磁ブレーキが適用される機器であるモータの駆動電源(例えばロボットの駆動電源)の一部から引き込んだ24∨の配線2aが接続され、一対の出力端子にはコイルボビン20に収容されているコイル2と接続されている。
In this state, the pair of input terminals of the
そして、その状態で円環状の隙間13及び凹部16にモールド用途に用いられる一般的な素材からなる樹脂を流し込み、これにより成形される樹脂モールド層8(図1(b)参照)によって、基盤7xをコイル2とともにヨーク1に一体化している。
Then, in this state, a resin made of a general material used for molding is poured into the
このように構成されるヨーク1を組み付けた電磁ブレーキMBは、励磁されていないときにコイルばね等の制動手段3で図8に示したアーマチュア4をヨーク1から離反する方向に付勢してブレーキを作動させ、ブレーキ解除のためにコイル2に電圧を印加した際に、ブレーキ解放時の初期励磁力を高めてアーマチュア4の初動の実効を図り、アーマチュア4が吸着面1aに吸着した後は通常励磁に切り替えてアーマチュア4の吸着状態を適切に維持するという、無励磁作動形の電磁ブレーキとして動作する。このような動作状態の切替は、24Vのブレーキ解除指令のON/OFFの度に繰り返される。
The electromagnetic brake MB assembled with the
以上のように本実施形態の電磁ブレーキは、過励磁回路7を通じてコイル2に通電を行いヨーク1を励磁する構成を採用するにあたり、過励磁回路7を搭載した基盤7xを、コイル2とともにヨーク1に樹脂モールドしている。このようにして、過励磁回路7をヨーク1に一体に構成することで、電磁ブレーキMBのコンパクト化を図ることができる。しかも、過励磁回路7は電子部品を備えているため熱的影響を受け易いところ、これを搭載した基盤7xをコイル2とともにヨーク1に樹脂モールドすることで、樹脂モールド層8を通じた放熱により、過励磁回路7が受ける熱負荷を軽減することができる。
As described above, in the electromagnetic brake of this embodiment, in adopting the configuration in which the
しかも本実施形態は、ブレーキ解除のための連続通電が行われると樹脂モールド層8からの放熱だけでは放熱効果が薄い場合がある事を踏まえ、基盤7xを、放熱シート17を介してヨーク1(具体的にはヨーク1に設けた凹部16の底面16a)に密着させることによってヨーク1に放熱するようにしており、樹脂モールド層8からの放熱に加えてより放熱効果の高い放熱経路がもう1つ確保されるので、基盤7xをヨーク1に一体に設けても熱負荷の影響をより有効に低減することができる。
Moreover, in the present embodiment, when continuous energization is performed for releasing the brake, the heat radiation effect may be weak only by the heat radiation from the
また本実施形態では、過励磁回路7は電磁波に晒されると回路がアンテナとなって電磁波を受信することで過励磁回路の機能に悪影響が出易いことに鑑み、コイル2の外周位においてヨーク1の外壁12に凹部16を設け、凹部16内に基盤7xを配置しているので、基盤7xに電磁波が届きにくい状態を確保することができる。
In this embodiment, when the
特に本実施形態の過励磁回路7は、PWM制御によって通常励磁状態を作りだしており、デジタル部品を使用することにより電磁波の影響を受け易いため、上記の電磁波対策が特に有効なものとなる。
In particular, the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。以下、本発明の変形例について説明する。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration of each part is not limited to the above-described embodiment. Modifications of the present invention will be described below.
上記実施形態では、コイル2の外周位に位置するヨーク1の外周壁12に凹部16を設けて基盤7xを平置きしたが、図4(a)に示すようにコイル2の外周位に位置するヨーク1の外周12に縦穴状の凹部116を設け、基盤7xを放熱シート17とともに縦向けに挿入してヨーク1の外周壁12に密着させてもよい。
In the above embodiment, the
或いは、図4(b)に示すようにコイル2(コイルボビン20)の下方においてヨーク1の底壁15に凹部216を設け、この凹部216に基盤7xを放熱シート17とともに平置き状態で底壁15に密着させて取り付けてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 4(b), a
或いは、図4(c)に示すように、コイル2の内周位に位置するヨーク1の内周壁11に縦孔状の凹部316を設け、基盤7xを放熱シート17とともに縦向きに挿入してヨーク1の内周壁11に密着させてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 4(c), a vertical hole-shaped
何れの場合にも、その後に行われる樹脂モールドによる放熱効果に加えて、ヨーク1への密着部分からヨーク1への放熱効果を期待することができる。
In either case, in addition to the effect of heat dissipation by the resin molding performed thereafter, the effect of heat dissipation to the
また、図5(a)に示すように、基盤7xを、金属等で作った高伝熱性の留め具71を介して前記ヨーク1に固定してもよい。具体的には、ヨーク1の上面に凹部16を設けて留め具71をヨーク1に圧入する一方、基盤7xに達磨孔72を設けて達磨孔72の大径部を留め具71の頭部に通過させることにより放熱シート17とともにヨーク1上に平置きし、その後、基盤7xをスライドさせて留め具71を相対的に小径部側に移動せせることによって、基盤7xの抜け止めを図っている。
Alternatively, as shown in FIG. 5(a), the
樹脂モールドは冷却時の樹脂の引けによって基盤7xの放熱シート17を介したヨーク1への密着状態が損なわれ易いが、上記のような高伝熱性の留め具71を利用すれば、樹脂モールド後に基盤7xのヨーク1への密着状態を確保するとともに、留め具71を通じたヨーク1への放熱ルートも新たに形成することができる。
In the case of resin molding, the shrinkage of the resin during cooling tends to impair the close contact of the
この場合、基盤7xの一端を凹部16の側壁16aに接触させて固定し、基盤7xの他端を留め具で1点止めしてもよい。また、図5(b)に示すように、基盤7xの2点以上をねじの形態をなす留め具71でヨーク1に固定しても構わない。或いは、図5(a)の留め具71と図6(a)の留め具71を組み合わせてもよい。
In this case, one end of the
また、図6に示すように、コイル2と基盤7xの間に、電磁波を遮断する素材で作った電磁波遮断壁9を配置することも有効である。
Also, as shown in FIG. 6, it is effective to dispose an
このような電磁波遮断壁9を配置すれば、ヨーク1とコイル2の巻回部(コア部)から出る電磁波を電磁波遮断壁9で遮断し、基盤7xに搭載した過励磁回路7への電磁波の影響を有効に低減することができる。この場合の基盤7xは、図6(a)に示すようにヨーク1の外周壁12に設けた凹部16内に平積み状態にしてもよいし、図6(b)に示すように電磁波遮断壁9を利用してその外周面に取り付けてもよい。何れの場合にも電磁波遮断壁9の上端が基盤7xよりも高い位置にあるように設定しておくことが効果的である。
By arranging such an
或いは、図6(c)に示すようにヨーク1の底壁15に放熱シート17を介して基盤7xを密着させて配置する場合にも、基盤7xを金属等の高伝熱性の留め具71を介してヨーク1の底壁15に固定することで放熱効果を高めることができ、またコイルボビン20の下に基盤7xよりも幅広な電磁波遮断壁9を設けて電磁波を遮断することで電磁波対策を講じることができる。
Alternatively, as shown in FIG. 6(c), when the
或いは、前記実施形態では基盤7xを放熱シート17を介してヨーク1に密着させたが、例えば電磁ブレーキのON/OFF切替が頻繁ではなく、さほど高い放熱性が要求されない場合には、図7(a)、(b)に示すように、コイルボビン20に鍔部20aを設け、この鍔部20aをヨーク1の凹部16内に配置して、この鍔部20aに発泡両面テープ117を介して基盤7xを取り付けてもよい。このようにしても、この後に樹脂モールドすることによって、樹脂モールド層8からの放熱を期待することができる。
Alternatively, in the above-described embodiment, the
ただし、このようにすると、コイルボビン20が異形になるため、成形時の樹脂使用量やこれに伴うコストが増大するため、成形性、ボビンの品質管理のし易さ等からしても、上記実施形態等のようにコイルボビン20の形状を変えずに基盤7xの取付を行うことが好ましい。基盤接着箇所に鍔部20aのような突起があると、コイル2の巻線不具合(傷や断線)の発生要因ともなり得る。
However, if this is done, the
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other configurations can also be modified in various ways without departing from the gist of the present invention.
1…ヨーク
2…コイル
3…制動手段(コイルばね)
7…過励磁回路
8…樹脂モールド層
9…電磁遮断壁
16…凹部
17…放熱シート
71…留め具
L…給電経路
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記過励磁回路を搭載した基盤を、前記コイルとともに前記ヨークに樹脂モールドにより一体化したことを特徴とする、電磁ブレーキ。 a yoke; a coil that excites the yoke by receiving power from the outside through a power supply path; and braking means. and an overexcitation circuit configured to switch the ON/OFF state of the brake by the braking force of the braking means and the excitation force through the power supply path,
An electromagnetic brake, wherein a substrate on which said overexcitation circuit is mounted is integrated with said yoke together with said coil by resin molding.
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