JP3802260B2

JP3802260B2 - 電磁ブレーキ付モータ

Info

Publication number: JP3802260B2
Application number: JP03378399A
Authority: JP
Inventors: 真弘村瀬
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: JP2000232754A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁ブレーキを備えたモータより構成される電磁ブレーキ付モータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からコピー機やプリンタ等の事務機器には、動力源としてのＡＣサーボモータと、モータの回転を制動する電磁ブレーキとが備えられている。電磁ブレーキとしては、回転振動を抑えるためには回転部に可動部材のないラジアル制動型が適している。
【０００３】
ラジアル制動型の電磁ブレーキは、モータの回転軸と一体に回転するドラム状のロータと、このロータの内側に配置されてそれぞれラジアル方向に移動可能な複数のアーマチュアと、これらのアーマチュアを外側に付勢するスプリングと、励磁によりアーマチュアをスプリングの付勢力に抗して内側に変位させる励磁コイルとを備えている。無励磁の際には、アーマチュアはスプリングに付勢され、その外周に取り付けられた摩擦シューをロータの内壁に押しつけることによりロータの回転を制動する。コイルが通電により励磁すると、アーマチュアは内側に移動し、制動が解除される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来はＡＣサーボモータと電磁ブレーキとが別部品として独立して取り付けられていたため、配置に必要なスペースが比較的大きく、機器の小型化を妨げる原因となっていた。
【０００５】
また、ラジアル制動型の電磁ブレーキは、ロータが外周に位置するためにその径が大きくなりがちで、ロータを回転軸に対して偏心して取り付ける場合には回転時のロータの振動が大きくなる。また、手動による制動解除も望まれている。
【０００６】
本発明は上記の従来技術の問題点を解決するものであり、モータ及び電磁ブレーキの両機能を有し、配置に要するスペースが小さくとも足り、回転時の振動が小さく、かつ手動による制動解除機構も装備できるようにした電磁ブレーキ付モータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電磁ブレーキ付モータは、上記の課題（問題点）を解決するために、請求項１に記載のように、固定部に対して回転可能に設けられ、円筒部を有するモータのロータと、前記ロータの円筒部外周面及び前記固定部における前記ロータの円筒部外周に対向する部位に配置され、該ロータに回転トルクを発生させる回転駆動部と、前記ロータの前記回転駆動部に対向する円筒部内側に配置され、前記円筒部の内壁面側に移動可能に設けられたアーマチュアと、前記アーマチュアを前記ロータの円筒部の内壁面側に付勢するスプリングと、励磁により前記スプリングの付勢力に抗して前記アーマチュアを前記ロータの円筒部内側に変位させる励磁コイルとを備え、前記スプリング及び励磁コイルは、前記アーマチュアと共に、前記ロータの円筒部内側に配置され、且つ、前記ロータの軸方向と直交する方向から見て、前記アーマチュアと重なって配置されていることを特徴とする。
【０００９】
この場合、請求項２に記載のように、アーマチュアを励磁コイルへの通電によらずに内側へ移動させる手動制動解除機構を装備するのが望ましい。
また、請求項３に記載のように、前記ロータの円筒部の内周面周方向に沿って前記アーマチュアを複数配置し、各アーマチュアに前記スプリングが個別に介装されて構成した電磁ブレーキ付モータとすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電磁ブレーキ付モータの構成を図１乃至図４に示す一実施の形態によって説明する。
図１乃至図４は本発明の一実施の形態である電磁ブレーキ付モータを示し、図１は制動状態を示す回転軸に垂直な面内での断面図、図２は図１の回転軸に平行な面内での断面図、図３は非制動状態を示す回転軸に垂直な面内での断面図、図４は手動による制動解除状態を示す回転軸に垂直な面内での平面図である。
【００１１】
本発明の一実施の形態の電磁ブレーキ付モータ１は、図１に示すように固定部１Ａと、回転部１Ｂとから構成される。
固定部１Ａは、図２に示すように全体をカバーするケーシング１０と、このケーシング１０に固定された電磁ブレーキ本体２０とを備える。
また、回転部１Ｂは、軸受１１を介してケーシング１０に回転可能に保持される回転軸３０と、回転軸と同軸の円筒部を有するＡＣサーボモータのロータ３１と、回転軸３０とロータ３１とを連結する円板状の回転連結部材３２とを備えている。
なお、図１においては、回転部１Ｂを構成する回転軸３０とロータ３１とは共通の太いハッチングで示している。
【００１２】
本発明の電磁ブレーキ付モータ１は、上記のようにロータ３１を共通要素とするＡＣサーボモータとラジアル制動電磁ブレーキとの組み合わせで構成される。
この場合、図示のようにロータ３１には、周方向に磁極が変化する永久磁石が組み込まれており、ロータ３１に対向するようにケーシング１０の内壁には９０度毎に４個のモータ用コイル１２、１３、１４、１５が取り付けられている。
モータ用コイル１２、１３、１４、１５は、通電をコントロールすることによりロータ３１に回転トルクを発生させる回転駆動手段としての機能を有している。これらのロータ３１とモータ用コイル１２、１３、１４、１５とによりＡＣサーボモータの本体が構成されている。なお、図示しないがＡＣサーボモータのコントローラも別置されているものとする。
【００１３】
電磁ブレーキ本体２０は、中心部に回転軸３０を挿通させるための軸孔２０ａが形成されたリング状の円板形部材である。
この電磁ブレーキ本体２０の外周、ロータ３１の内側には、本体２０に対してラジアル方向に移動可能な４片のアーマチュア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが設けられている。これらのアーマチュアは、周方向に沿った一端が電磁ブレーキ本体２０に対してボルトＢ１、Ｂ２により固定された板ばねＰＳ１、ＰＳ２の周方向の両端にリベットＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４により固定され、他端がラジアル方向に移動可能に自由端となっている。
すなわち、図１中の右側に位置する２片のアーマチュア２１ａ、２１ｂは、まず、アーマチュア２１ａはその右側を板ばねＰＳ１にリベットＲ１で固定され、左側は自由端となっており、一方、アーマチュア２１ｂは、その左側を板ばねＰＳ１にリベットＲ２で固定され、右側は自由端となっている。
また、図１中の左側に位置する２片のアーマチュア２１ｃ、２１ｄは、まず、アーマチュア２１ｃはその左側を板ばねＰＳ２にリベットＲ３で固定され、右側を自由端とするようにし、一方、アーマチュア２１ｄは、その左側を板ばねＰＳ２にリベットＲ４で固定され、右側が自由端となっている。
電磁ブレーキ本体２０には、各アーマチュア２１ａ〜２１ｄを板ばねＰＳ１、ＰＳ２に固定するリベットＲ１〜Ｒ４の内側突起部との接触を避けるため、逃げ穴２０ｃが形成されている。
【００１４】
また、電磁ブレーキ本体２０とアーマチュア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄとの間には、それぞれのアーマチュア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの自由端をロータ３１の内壁面側に付勢するコイルスプリング２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが介装されている。電磁ブレーキ本体２０には、各アーマチュア２１ａ〜２１ｄの自由端側から軸孔２０ａに通じる段付孔２０ｂが形成されている。
段付孔２０ｂは、外周側の径が大きく、内周側の径が小さい２段の孔で、各コイルスプリング２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、これらの段付孔２０ｂの大径部内に収納されている。
なお、上記のコイルスプリング２２ａ〜２２ｄは、図２に示すように、各アーマチュア２１ａ〜２１ｄに対して２本ずつ設けられている。
【００１５】
さらに、電磁ブレーキ本体２０には、励磁によりコイルスプリング２２ａ〜２２ｄの付勢力に抗してアーマチュア２１ａ〜２１ｄを内側に変位させるブレーキ用励磁コイル２３ａ、２３ｂが設けられている。図１中の上側に位置する２片のアーマチュア２１ａ、２１ｄは、第１の励磁コイル２３ａの磁力により、下側に位置する２片のアーマチュア２１ｂ、２１ｃは、第２の励磁コイル２３ｂの磁力により、その自由端をラジアル方向に変位させる。
以上が本発明の電磁ブレーキ付モータの基本構成である。
【００１６】
本実施の形態の電磁ブレーキ付モータ１は、上記の基本構成のものに、さらに電磁ブレーキの故障時等に制動を手動で解除するため、アーマチュアを励磁コイル２３ａ、２３ｂへの通電によらずに内側へ移動させる手動制動解除機構を備えている。
【００１７】
手動解除機構は、連結部材としての連結ボルト２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄと、軸孔２０ａ内でそれぞれ２本ずつの連結ボルトが固定されたセグメントリング２５ａ、２５ｂと、電磁ブレーキ本体２０に回転ピン２７ａ、２７ｂを介して回動可能に設けられた解除用ハンドル２６ａ、２６ｂとから構成されている。
【００１８】
連結ボルト２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、コイルスプリング２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの中心空間を通り、各段付孔２０ｂを貫通して配置されており、一端が各アーマチュア２１ａ〜２１ｄの自由端に連結され、他端が軸孔２０ａ内に突出している。
連結ボルト２４ａ、２４ｄは、図１中上側のセグメントリング２５ａ、連結ボルト２４ｂ、２４ｃは、下側のセグメントリング２５ｂに取り付けられている。
【００１９】
なお、各セグメントリング２５ａ、２５ｂは、アーマチュアより回転軸に近接した位置に当接面を備える連動部材としての機能を有しており、解除用ハンドル２６ａ、２６ｂは、当接面を回転軸側に変位させて制動を解除する偏心カム部材としての機能を有している。
【００２０】
次に、まず、上記の構成による電磁ブレーキ付モータ１の基本構成の動作から説明する。
励磁コイル２３ａ、２３ｂへ電流が通電されていない制動状態では、図１及び図２に示すように、各アーマチュア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、各コイルスプリング２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの付勢力によりロータ３１の内面に接触し、その摩擦抵抗によりロータ３１、回転軸３０の回転に制動をかける。
【００２１】
励磁コイル２３ａ、２３ｂへ電流を通電した非制動状態では、図３に示すように、各アーマチュア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの自由端は、励磁コイル２３ａ、２３ｂの磁力により各コイルスプリング２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの付勢力に抗して内側に変位する。各アーマチュアは他端をリベットにより板ばねに固定されているため、この固定端を軸として変形しつつ回動し、制動時と比較すると小径の略同心円状となる。
【００２２】
非制動状態では、アーマチュア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄとロータ３１との接触は解除されるため、ロータ３１はフリーとなり、モータ用コイル１２、１３、１４、１５への通電により回転する。
【００２３】
次に、前述した手動制動解除機構の動作について説明する。
励磁コイルの故障等により通常の解除が不可能となった場合には、手動制動解除機構の操作により、次のように制動を解除することができる。
図４に示すように、解除用ハンドル２６ａ、２６ｂの先端部に取り付けられた解除用ロープ４０を図中右側に引くと、解除用ハンドル２６ａ、２６ｂが図中破線で示した通常の待避位置から、実線で示した解除位置まで回動する。
【００２４】
解除用ハンドル２６ａ、２６ｂは、セグメントリング２５ａ、２５ｂに当接する部分が円弧状であり、回転ピン２７ａ、２７ｂはこの円弧の中心から偏心した位置に設けられているため、解除用ハンドル２６ａ、２６ｂの回転によりセグメントリング２５ａ、２５ｂへの接触位置が徐々に回転軸３０側に移動し、これによりセグメントリング２５ａ、２５ｂを回転軸３０側に変位させる。
【００２５】
各セグメントリング２５ａ、２５ｂには、各アーマチュア２１ａ〜２１ｄの自由端に連結された連結ボルト２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが取り付けられているため、上記の各セグメントリング２５ａ、２５ｂの変位に応じて各アーマチュア２１ａ〜２１ｄの自由端がラジアル方向に内側に移動し、ロータ３１との接触が解除され、制動が解除されてモータの回転が可能となる。
【００２６】
本発明は上記の実施の形態に示した構成に限定されない。
たとえば、各図に示した構成は一例であって、同様の機能を有する他の構成で置換できるものであることは勿論である。また、軸受１１は摺動軸受のように示したが、玉軸受で構成するほうが望ましい。
さらに、図１〜図４には電磁ブレーキ付モータの基本構成に手動制動解除機構を装備した構成を示したが、このように手動制動解除機構を備える方がフェイルセイフ機能をもたせるためには望ましいが、手動制動解除機構を装備せず基本構成のみの構成であっても本発明の初期の目的を達成するものであることは、勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されるから、次に示すような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載のように電磁ブレーキ付モータを構成すると、ロータをモータと電磁ブレーキとの共通部材とすることにより、モータとしての機能と電磁ブレーキとしての両機能を併せ持ち、両機能を独立して設ける構成よりも少ない部品点数で、かつ、小さな占有スペースで構成することが可能となる。
特に、制動部を構成するアーマチュア、スプリング、励磁コイルのうち、アーマチュアがロータの回転駆動部に対向する円筒部内側に配置され、スプリングと励磁コイルとが軸方向と直交する方向から見てアーマチュアと重なって配置されているため、これによりモータの軸方向のサイズを小さくすることができる。
（２）また、請求項２に記載のように手動制動解除機構を装備すると、コイルが故障したためコイル励磁によるブレーキ解放が行えない事態が生じた場合にも、手動によるブレーキの解放を適切に行えるというフェイルセーフ機能を発揮できる。
（３）また、請求項３に記載のようにロータの円筒部の内周面周方向に沿ってアーマチュアを複数配置し、各アーマチュアにスプリングが個別に介装されている構成とすると、制動力を円周方向にバランス良く付与することができる。なお、この場合、ラジアル方向での制動方式であるので、軸方向のスペースを増大させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である電磁ブレーキ付モータの制動状態を示す回転軸に垂直な面内での断面図である。
【図２】図１に示す電磁ブレーキ付モータの制動状態を示す回転軸に平行な面内での断面図である。
【図３】図１に示す電磁ブレーキ付モータの非制動状態を示す回転軸に垂直な面内での断面図である。
【図４】図１に示す電磁ブレーキ付モータの手動による制動解除状態を示す回転軸に垂直な面内での平面図である。
【符号の説明】
１：電磁ブレーキ付モータ
１０：ケーシング
１１：軸受
１２〜１５：モータ用コイル
２０：電磁ブレーキ本体
２１ａ〜２１ｄ：アーマチュア
２２ａ〜２２ｄ：コイルスプリング
２３ａ、２３ｂ：励磁コイル
２４ａ〜２４ｄ：連結ボルト
２５ａ、２５ｂ：セグメントリング
２６ａ、２６ｂ：解除用レバー
３０：回転軸
３１：ＡＣサーボモータのロータ

Claims

固定部に対して回転可能に設けられ、円筒部を有するモータのロータと、
前記ロータの円筒部外周面及び前記固定部における前記ロータの円筒部外周に対向する部位に配置され、該ロータに回転トルクを発生させる回転駆動部と、
前記ロータの前記回転駆動部に対向する円筒部内側に配置され、前記円筒部の内壁面側に移動可能に設けられたアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記ロータの円筒部の内壁面側に付勢するスプリングと、
励磁により前記スプリングの付勢力に抗して前記アーマチュアを前記ロータの円筒部内側に変位させる励磁コイルとを備え、
前記スプリング及び励磁コイルは、前記アーマチュアと共に、前記ロータの円筒部内側に配置され、且つ、前記ロータの軸方向と直交する方向から見て、前記アーマチュアと重なって配置されていることを特徴とする電磁ブレーキ付モータ。
前記アーマチュアを前記励磁コイルへの通電によらずに内側へ移動させる手動制動解除機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ付モータ。
前記ロータの円筒部の内周面周方向に沿って前記アーマチュアを複数配置し、各アーマチュアに前記スプリングが個別に介装されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁ブレーキ付モータ。