JP3992793B2 - パルスモータの電磁ブレーキ解除方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子に一方向にかけられた電磁ブレーキを解除する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法として、例えば図１９に示されるタイミングチャートがある。このタイミングチャートによれば、リニアパルスモータを、電磁ブレーキ解除前に励磁して自己保持力を発生させ、その後電磁ブレーキを解除している。
【０００３】
他方、パルスモータの電磁ブレーキ解除方法を採用した機構としては、例えば図２０に示すように電磁ブレーキを使用したロータリパルスモータ駆動の上下方向直線駆動機構がある。この機構は、ボールねじ１０１にカップリング１０２を介して、無励磁作動型の電磁ブレーキ１０３を備えたロータリパルスモータ１０４が連結され、ワーク１０５はボールねじ１０１を介してガイド１０６上を上下に、駆動装置１０７（モータドライバ）により駆動される。
【０００４】
停電時、前記パルスモータ１０４は励磁が解かれフリーな状態となるが、前記電磁ブレーキ１０３によりその回転は停止され、前記ワーク１０５はガイド１０６上を落下することなく、ほぼ停電時の位置に保持されている。
そして、前記同様に図１９のタイミングチャートにより、前記パルスモータ１０４を、電磁ブレーキ１０３解除前に励磁して自己保持力を発生させ、その後電磁ブレーキ１０３を解除している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電磁ブレーキ解除時、前記リニアパルスモータにあっては、移動子がモータ励磁パターンに対して、安定点以外の位置にあった場合、該移動子が前記安定点に移動しようとする力が発生し、その慣性力が励磁最大保持力を上回ったとき、該リニアパルスモータが脱調を起こすという問題点があった。
【０００６】
ここで、移動子の安定点とは、該移動子の小歯と固定子のいずれかの励磁相の小歯とが相対して停止している位置のことであり、この点において、前記移動子は安定しており、負荷を零にすると必ずこの位置で停止する。
これに対して、移動子の不安定点とは、該移動子の小歯と固定子のいずれかの励磁相の小歯とが小歯ピッチの１／２ずれた位置であり、この点において、前記移動子は不安定な状態であり、外力が少しでも加わると前か後の安定点に移動してしまう。
【０００７】
他方、前記ロータリパルスモータ１０４にあっては、電磁ブレーキ解除時において、その回転子が励磁相のどの位置にあるのか分からない状態になっているため、電源を再投入すると、該ロータリパルスモータ駆動用のパルス発生装置１０７は、該モータ１０４の励磁相を初期状態で励磁し、該モータを保持しようとする。このとき、電磁ブレーキにより回転子が拘束されていた位置と、この励磁相ゼロの位置が違っていた場合、ブレーキが解除された瞬間に該回転子が励磁位置まで動くことができずに脱調してしまい、ワーク１０５を落下させてしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子にかけられた電磁ブレーキを解除するとき、該移動子または回転子を脱調させないように、電磁ブレーキを解除する方法を提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、次のとおりである。
（１） パルスモータの軸方向に移動する移動子または軸まわりに回動する回転子に対し、電磁ブレーキにより一方方向にかけられたブレーキを解除するに際し、前記パルスモータを励磁する駆動装置と、該駆動装置と前記電磁ブレーキとを制御する制御装置とからなり、該制御装置により、
（ａ） 前記駆動装置により、前記移動子または回転子が前記一方方向とは逆方向の他方方向に移動または回動するように、前記パルスモータの励磁相を所定回数以上順次切替え、
（ｂ） 次いで、前記電磁ブレーキを解除して、
前記パルスモータの移動子または回転子を脱調させないように、前記電磁ブレーキを解除することを特徴とする。
【００１０】
（２） 前記（１）において、前記一方方向が前記軸方向の下方方向で、前記他方方向が前記軸方向の上方方向であることを特徴とする。
【００１１】
（３） パルスモータの軸方向に移動する移動子または軸まわりに回動する回転子に対し、一方方向にブレーキがかけられる２個の電磁ブレーキを使用して、負荷を上下に駆動させるその上方方向および下方方向にかけられたブレーキを解除するに際し、前記パルスモータを励磁する駆動装置と、該駆動装置と前記電磁ブレーキとを制御する制御装置とからなり、該制御装置により、
（ａ） 先ず、前記上方方向にかけられた前記電磁ブレーキを解除し、
（ｂ） 前記駆動装置により、前記移動子または回転子が前記上方方向に移動または回動するように、前記パルスモータの励磁相を所定回数以上順次切替え、
（ｃ） 次いで、前記下方方向にかけられた前記電磁ブレーキを解除して、
前記パルスモータの移動子または回転子を脱調させないように、前記電磁ブレーキを解除することを特徴とする。
【００１２】
本発明は以上のように構成されているので、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子に、一方向にかけられた電磁ブレーキを解除するとき、駆動装置および制御装置により、図１に示すタイミングチャートにしたがって、該移動子または回転子が他方方向に移動または回動する方向に、該モータの励磁する相を所定回数以上、所定順序で切替える。所定回数は、前記移動子および回転子が固定子小歯１ピッチの長さを移動および回動できる回数である。
これにより、移動子小歯または回転子小歯と固定子小歯とが相対した相、もしくは相対に最も近い相も必ず励磁される。この動作により、前記移動子または回転子を確実に磁気的安定点に引き込むことができる。
その後も続けて、該モータの励磁する相を順次切り替えることで、該移動子または回転子は移動または回動を始める。しかる後、前記電磁ブレーキを解除する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第１実施例を示し、図２（ａ）は、リニアパルスモータの移動子に、下方向に電磁ブレーキがかけられたときの一部縦断面図、図２（ｂ）は、前記モータを励磁して上方のフリー方向に移動子が移動するように、該モータ励磁相を所定回数切り替えたときの一部縦断面図、図２（ｃ）は、前記電磁ブレーキを解除したときの一部縦断面図である。
【００１４】
同図において、リニアパルスモータ１は、その移動子軸２が上下方向になるように配置されるとともに、該移動子軸２の上方向がフリーで、下方向にのみ無励磁作動型の電磁ブレーキ機構３によりブレーキがかけられ、その下端に負荷４が吊り下げられている。そして、５は前記リニアパルスモータ１を励磁、駆動する駆動装置、６は該駆動装置５と前記電磁ブレーキ機構３とを制御する制御装置である。
【００１５】
図３は前記電磁ブレーキ機構３の拡大図で、該電磁ブレーキ機構３は、無励磁のブレーキ作動時、前記移動子軸２の周りに配設された複数の鋼球１０は、可動部材１１に保持されるとともに、ばね１２によって押圧、移動され、前記移動子軸２と固定部材１３のテーパ部１４との間に当接してブレーキ保持力を発生する。また、ブレーキ解除時には、励磁されたコイル１５により可動部材１１が吸着されると同時に、前記鋼球１０を持ち上げて前記ブレーキ保持力を解除する構造になっている。なお、１５は鉄心である。
【００１６】
前記電磁ブレーキ機構３は、ブレーキ作動時、前記移動子軸２の下方向のみブレーキ保持力を発生する構造になっているため、図２（ａ）では、前記鋼球１０が、上方に移動する前記移動子軸２上を転がるので、ブレーキ保持力を発生しない。
【００１７】
前記電磁ブレーキ機構３により、前記移動子軸２にかけられたブレーキを解除するには、この電磁ブレーキ機構３の特性を利用する。すなわち、図１に示すタイミングチャートにしたがって、前記制御装置６により、先ず、前記駆動装置５により前記パルスモータ１を励磁し、図２（ｂ）に示すように前記移動子軸２を矢印に示す上方向に、移動子が移動するように該モータ１の励磁相を所定回数以上切り替える。この動作によって前記移動子を、磁気的な前述の安定点に確実に移動させることができる。
【００１８】
次いで、前記制御装置６により前記電磁ブレーキ機構３のコイル１５を励磁して、図２（ｃ）に示すように、鋼球１０を固定部材１３のテーパ部１４から離間させブレーキ保持力を解放して、電磁ブレーキを解除することができる。この場合、前記移動子は、すでに磁気的な安定点にあるので、負荷４が励磁最大保持力を超えない限り、ブレーキ解除時に脱調することはない。
【００１９】
図４（ａ）、図４（ｂ）ないし図４（ｅ）は、５相リニアパルスモータの各相励磁時の移動子の移動位置を示す図で、各極の軸方向の半断面図である。
図４（ａ）では、固定子のＡ相突極がＮ極に磁化され、移動子は、そのＳ極に引きつけられて停止している。図（ｂ）では、Ｂ相をＳ極に磁化してＡ相の磁化を解くと、該移動子はＢ相と対向するように引きつけられ、軸方向に小歯ピッチの１／１０移動して停止する。このように、次々に磁化する極をＡ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相、Ｅ相と順次切り替えていくことにより、前記移動子を小歯ピッチの１／２分移動させることができる。
【００２０】
図５ないし図８は、本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第２実施例を示し、図５は、リニアパルスモータの移動子軸に、一方向にブレーキがかけられる２個の電磁ブレーキ機構により、負荷を上下に駆動させるその上方向および下方向に電磁ブレーキがかけられたときの一部縦断面図、図６は、上方向にかけられた電磁ブレーキ機構が解除されたときの一部縦断面図、図７は、前記モータを励磁して、下方向にかけられた電磁ブレーキ機構の、上方のフリー方向に移動する方向にモータ励磁相を所定回数以上切り替えたときの一部縦断面図、図８は、前記下方向にかけられた電磁ブレーキ機構を解除したときの一部縦断面図である。
同図において、図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）と同じ機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２１】
図５ないし図８は、一方向にかけられた無励磁作動型の電磁ブレーキ機構３ａ，３ｂを２個組み合わせて、前記リニアパルスモータ１の上側で移動子軸２に使用して、該移動子軸２を下方向だけでなく、上下両方向にブレーキがかけられるようにしたものであり、上方向のみの電磁ブレーキ機構３ａと下方向のみの電磁ブレーキ機構３ｂとが、図のように対向して装着されている。
【００２２】
この場合、制御装置６は、図９のタイミングチャートに示すタイミングで制御を行う。
すなわち、先ず、図６のように、負荷４がかかっていない上方向にかけられた前記電磁ブレーキ機構３ａを励磁してブレーキを解除する。その後、前記駆動装置５により、前記パルスモータ１を励磁して、図７のように、前記負荷４をフリー方向の上方に駆動させるようにモータ励磁相を所定回数以上切り替え、移動子を磁気的な前述の安定点に確実に移動させる。次いで、図８のように、負荷４のある下方向にかけられた前記電磁ブレーキ機構３ｂを励磁してブレーキを解除する。
【００２３】
このようにすれば、前記パルスモータ１の前記移動子はすでに磁気的な安定点にあるので、負荷４が励磁最大保持力を超えない限り、該移動子を脱調させないで電磁ブレーキを解除することができる。すなわち、上下両方向にブレーキがかけられた電磁ブレーキを、前記移動子の脱調を防止しながら解除することができる。
【００２４】
図１０および、図１１は、本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第３実施例を示し、図１０は、上下方向直線駆動機構に、軸まわり一方向のみにブレーキがかかる電磁ブレーキ機構を備えたロータリパルスモータを連結した説明図、図１１は、図１０の電磁ブレーキ機構の説明断面図である。
【００２５】
図１０において、この上下方向直線駆動機構２０は、ボールねじ２１にカップリング２２を介して、無励磁作動型で回転子軸３２の軸まわり一方向のみにブレーキがかかる電磁ブレーキ機構３３を備えたロータリパルスモータ３１が連結され、該モータ３１の回転を前記ボールねじ２１などで直線動作に変換する機構で、ワーク２３はガイド２４上を上下に駆動される。
そして、３５は前記モータ３１を励磁、駆動するパルス発生装置、３６は該パルス発生装置３５と前記電磁ブレーキ機構３３とを制御する制御装置である。
【００２６】
図１１に示す前記電磁ブレーキ機構３３は、回転板４０の中心部分に一方向クラッチ４１が圧入などにより、前記回転子軸３２に固着されている。固定部４２に配設されたコイル４３が、前記制御装置３６により励磁されている状態では、アーマチュア４４は、ばね４５の押圧力に抗してコイル４３に吸引されて前記回転板４０は自由な状態である。前記コイル４３が消磁されると、アーマチュア４４は、ばね４５の押圧力により前記回転板４０を、固定板４６との間に挟持するようになって、前記回転板４０にブレーキがかけられる。
【００２７】
前記回転板４０が、アーマチュア４４と固定板４６との間に挟持され、ブレーキがかかった状態で、該回転板４０に固着された一方向クラッチ４１のロック方向には、前記ロータリパルスモータ３１の回転子軸３２は動かずブレーキがかかった状態になるが、フリー方向には自由に回転することができる。
【００２８】
そこで、前記パルス発生装置３５および制御装置３６に電源が投入されると、図１のタイミングチャートのタイミングにしたがって、該制御装置３６により、前記上下方向直線駆動機構２０のワーク２３がいったん上昇する方向で、電磁ブレーキ機構３３のフリーな方向に前記ロータリパルスモータ３１が励磁され、その励磁相が一巡する以上に回転される。この回転により、回転子を確実に同期かつ保持させる。しかる後、電磁ブレーキ機構３３の電源が投入されると（無励磁作動型の場合）、前記ワーク２３などを落下させることなく、確実に回転子を保持することができる。
【００２９】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に前記ロータリパルスモータ３１の固定子のひとつの突極５１と回転子５２の状態の一部断面図を示す。図１２（ａ）のように、突極５１の小歯５１ａの位置と回転子５２の小歯５２ａの位置とが、正確に対向している状態で両者が停止しているときに、該突極５１に回転子と逆極の励磁を行えば、該回転子５２はその位置を変えずにそのままの位置を保持することができる。また、図１２（ｂ）のように、突極５１の小歯５１ａの位置と回転子５２の小歯５２ａの位置とが、ずれた状態で両者が停止しているときに、該突極５１に回転子と逆極の励磁を行えば、該回転子５２は小歯５１ａ，５２ａの引き合いにより、正転または逆転のどちらかに動こうとする。
【００３０】
しかし、前記上下方向直線駆動機構２０のような垂直方向に負荷がかかっているため、負荷としてのワーク２３を負ったまま前記小歯５１ａ，５２ａ同士が引き合う位置まで動くことができずに脱調してしまう。従来の電磁ブレーキ機構では、電源投入時の固定子突極５１と回転子５２との相対的な位置が分からないまま、該固定子突極５１を励磁してしまうため、この脱調現象により電源投入時のワーク２３の落下が起こっていた。
【００３１】
ところで、前記固定子の相隣る突極５１，５３の小歯５１ａ，５３ａと回転子５２の小歯５２ａとの位置関係は、図１３に示すように、該突極５３の小歯５３ａがステップ角τR の０．６倍の角度位置に位置しているため、励磁極を順に切り替えることによりステップ角τR の０．１倍の角度ずつ回転する状態になる。
固定子の突極は、例えば図１４に示すように５相からなり、電流の方向を逆にすることにより１０通りの励磁状態ができ、さらにそれらの組み合わせで励磁を行う。
【００３２】
本実施例においては、電源投入時に一方向電磁ブレーキ機構３３のブレーキを解放せずに、一方向にブレーキをかけたまま図１５に示すように励磁相を順に、前記直線駆動機構２０が上昇する方向に励磁する。例えばＡ相からはじめた場合、Ｂ相、Ｃ相、‥‥Ｅ相と一巡以上励磁することにより、確実に回転子を引き合わせることができ、その後にブレーキを解放して落下を防止することができる。
【００３３】
図１６に本実施例の他例を示す。
図１０は、ロータリパルスモータ３１の回転をボールねじ２１などにより上下方向直線動作に変換する機構で、該モータ３１の回転子軸３２に一回転方向のみブレーキがかかる電磁ブレーキ機構３３を取り付けた例を示したが、図１６は、同様な上下方向直線駆動機構に連結され、ダイレクト駆動のものも含めたアクチュエータとしてのロータリパルスモータ６１の出力軸６２に、軸まわり一方向のみブレーキがかかる電磁ブレーキ機構６３を取り付けた例である。
【００３４】
軸まわり一方向のみブレーキがかかる例として、前記出力軸６２が丸軸の場合、図１７に示すような鋼球６４とすり鉢状部材６５とで、また、前記出力軸６２が角軸の場合、図１８（ａ）に示すようなころ６６とテーパ状部材６７との組み合わせなどで実現することができる。さらに、図１８（ｂ）に示すように、出力軸６２が角軸の場合、この出力軸６２に対してのブレーキではなく、スライダなどで動作する側のテーブル部材６８に、ブレーキ部品としてのころ６９とテーパ状部材７０を取り付ける方法がある。
【００３５】
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法によれば、請求項１および２については、前記パルスモータを励磁する駆動装置と、該駆動装置と前記電磁ブレーキとを制御する制御装置とからなり、該制御装置により、（ａ） 前記駆動装置により、前記パルスモータを励磁して、前記移動子または回転子を前記一方方向とは逆方向の他方方向に移動または回動するように、モータ励磁相を所定回数以上切り替え、（ｂ） 次いで、前記電磁ブレーキを解除して、前記パルスモータの移動子または回転子を脱調させないように、前記電磁ブレーキを解除するので、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子にかけられた電磁ブレーキを解除するとき、該移動子または回転子の脱調を防止することができる。
【００３７】
また、請求項３については、同様に、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子にかけられた電磁ブレーキを解除するとき、該移動子または回転子の脱調を防止することができる。
同時に、停電時の落下防止機構に対して、その電源復帰時に前記モータの脱調によるワークなどの落下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法を示すタイミングチャートである。
【図２】本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第１実施例のリニアパルスモータについての手順を示し、図２（ａ）は、リニアパルスモータの移動子に、下方向に電磁ブレーキがかけられたときの一部縦断面図、図２（ｂ）は、前記モータを励磁して上方のフリー方向に移動子が移動するように、モータ励磁相を所定回数以上切り替えたときの一部縦断面図、図２（ｃ）は、前記電磁ブレーキを解除したときの一部縦断面図である。
【図３】図２の電磁ブレーキ機構を示す拡大図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）ないし図４（ｅ）は、５相リニアパルスモータの各相励磁時の移動子の移動位置を示す図で、各極の軸方向の半断面図である。
【図５】図６、図７および図８とともに、本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第２実施例のリニアパルスモータについての手順を示し、図５は、手順（１）の説明図である。
【図６】図５に続いて、手順（２）の説明図である。
【図７】図６に続いて、手順（３）の説明図である。
【図８】図７に続いて、手順（４）の説明図である。
【図９】本第２実施例の図５ないし図８における手順を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第３実施例を示し、上下方向直線駆動機構に電磁ブレーキ機構を備えたロータリパルスモータの駆動説明図である。
【図１１】図１０の電磁ブレーキ機構の構成を示す断面図である。
【図１２】ロータリパルスモータの固定子突極と回転子の状態を示す一部断面図で、図１２（ａ）は、突極の小歯の位置と回転子の小歯の位置とが、正確に対向している状態を示す図、図１２（ｂ）は、突極の小歯の位置と回転子の小歯の位置とが、ずれた状態を示す図である。
【図１３】ロータリパルスモータの固定子の相隣る２個の突極の小歯と回転子の小歯との位置関係を示す図である。
【図１４】５相ロータリパルスモータの固定子と回転子との関係を示す断面説明図である。
【図１５】図１４のロータリパルスモータの電磁ブレーキをかけたまま、固定子の各突極を励磁する順を示す図である。
【図１６】第３実施例の他例を示し、上下方向直線駆動機構に電磁ブレーキ機構を備えたアクチュエータとしてのロータリパルスモータの駆動説明図である。
【図１７】図１６のアクチュエータ出力軸が丸軸の場合の一回転方向のみにかかるブレーキを示す説明図である。
【図１８】図１６のアクチュエータ出力軸が角軸の場合の一回転方向のみにかかるブレーキを示す説明図で、図１８（ａ）は、ころとテーパ状部材との組み合わせを示す図、図１８（ｂ）は、ころとテーパ状部材との組み合わせの他例を示す図である。
【図１９】従来のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法を示すタイミングチャートである。
【図２０】従来の方法によりブレーキ解除する、上下方向直線駆動機構に電磁ブレーキ機構を備えたロータリパルスモータの駆動説明図である。
【符号の説明】
１ リニアパルスモータ
２ 移動子軸
３，３ａ，３ｂ，３３ 電磁ブレーキ機構
４ 負荷
５，３５ 駆動装置
６，３６ 制御装置
３１ ロータリパルスモータ
３２ 回転子軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子に一方向にかけられた電磁ブレーキを解除する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法として、例えば図１９に示されるタイミングチャートがある。このタイミングチャートによれば、リニアパルスモータを、電磁ブレーキ解除前に励磁して自己保持力を発生させ、その後電磁ブレーキを解除している。
【０００３】
他方、パルスモータの電磁ブレーキ解除方法を採用した機構としては、例えば図２０に示すように電磁ブレーキを使用したロータリパルスモータ駆動の上下方向直線駆動機構がある。この機構は、ボールねじ１０１にカップリング１０２を介して、無励磁作動型の電磁ブレーキ１０３を備えたロータリパルスモータ１０４が連結され、ワーク１０５はボールねじ１０１を介してガイド１０６上を上下に、駆動装置１０７（モータドライバ）により駆動される。
【０００４】
停電時、前記パルスモータ１０４は励磁が解かれフリーな状態となるが、前記電磁ブレーキ１０３によりその回転は停止され、前記ワーク１０５はガイド１０６上を落下することなく、ほぼ停電時の位置に保持されている。
そして、前記同様に図１９のタイミングチャートにより、前記パルスモータ１０４を、電磁ブレーキ１０３解除前に励磁して自己保持力を発生させ、その後電磁ブレーキ１０３を解除している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電磁ブレーキ解除時、前記リニアパルスモータにあっては、移動子がモータ励磁パターンに対して、安定点以外の位置にあった場合、該移動子が前記安定点に移動しようとする力が発生し、その慣性力が励磁最大保持力を上回ったとき、該リニアパルスモータが脱調を起こすという問題点があった。
【０００６】
ここで、移動子の安定点とは、該移動子の小歯と固定子のいずれかの励磁相の小歯とが相対して停止している位置のことであり、この点において、前記移動子は安定しており、負荷を零にすると必ずこの位置で停止する。
これに対して、移動子の不安定点とは、該移動子の小歯と固定子のいずれかの励磁相の小歯とが小歯ピッチの１／２ずれた位置であり、この点において、前記移動子は不安定な状態であり、外力が少しでも加わると前か後の安定点に移動してしまう。
【０００７】
他方、前記ロータリパルスモータ１０４にあっては、電磁ブレーキ解除時において、その回転子が励磁相のどの位置にあるのか分からない状態になっているため、電源を再投入すると、該ロータリパルスモータ駆動用のパルス発生装置１０７は、該モータ１０４の励磁相を初期状態で励磁し、該モータを保持しようとする。このとき、電磁ブレーキにより回転子が拘束されていた位置と、この励磁相ゼロの位置が違っていた場合、ブレーキが解除された瞬間に該回転子が励磁位置まで動くことができずに脱調してしまい、ワーク１０５を落下させてしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子にかけられた電磁ブレーキを解除するとき、該移動子または回転子を脱調させないように、電磁ブレーキを解除する方法を提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、次のとおりである。
（１） パルスモータの軸方向に移動する移動子または軸まわりに回動する回転子に対し、電磁ブレーキにより一方方向にかけられたブレーキを解除するに際し、前記パルスモータを励磁する駆動装置と、該駆動装置と前記電磁ブレーキとを制御する制御装置とからなり、該制御装置により、
（ａ） 前記駆動装置により、前記移動子または回転子が前記一方方向とは逆方向の他方方向に移動または回動するように、前記パルスモータの励磁相を所定回数以上順次切替え、
（ｂ） 次いで、前記電磁ブレーキを解除して、
前記パルスモータの移動子または回転子を脱調させないように、前記電磁ブレーキを解除することを特徴とする。
【００１０】
（２） 前記（１）において、前記一方方向が前記軸方向の下方方向で、前記他方方向が前記軸方向の上方方向であることを特徴とする。
【００１１】
（３） パルスモータの軸方向に移動する移動子または軸まわりに回動する回転子に対し、一方方向にブレーキがかけられる２個の電磁ブレーキを使用して、負荷を上下に駆動させるその上方方向および下方方向にかけられたブレーキを解除するに際し、前記パルスモータを励磁する駆動装置と、該駆動装置と前記電磁ブレーキとを制御する制御装置とからなり、該制御装置により、
（ａ） 先ず、前記上方方向にかけられた前記電磁ブレーキを解除し、
（ｂ） 前記駆動装置により、前記移動子または回転子が前記上方方向に移動または回動するように、前記パルスモータの励磁相を所定回数以上順次切替え、
（ｃ） 次いで、前記下方方向にかけられた前記電磁ブレーキを解除して、
前記パルスモータの移動子または回転子を脱調させないように、前記電磁ブレーキを解除することを特徴とする。
【００１２】
本発明は以上のように構成されているので、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子に、一方向にかけられた電磁ブレーキを解除するとき、駆動装置および制御装置により、図１に示すタイミングチャートにしたがって、該移動子または回転子が他方方向に移動または回動する方向に、該モータの励磁する相を所定回数以上、所定順序で切替える。所定回数は、前記移動子および回転子が固定子小歯１ピッチの長さを移動および回動できる回数である。
これにより、移動子小歯または回転子小歯と固定子小歯とが相対した相、もしくは相対に最も近い相も必ず励磁される。この動作により、前記移動子または回転子を確実に磁気的安定点に引き込むことができる。
その後も続けて、該モータの励磁する相を順次切り替えることで、該移動子または回転子は移動または回動を始める。しかる後、前記電磁ブレーキを解除する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第１実施例を示し、図２（ａ）は、リニアパルスモータの移動子に、下方向に電磁ブレーキがかけられたときの一部縦断面図、図２（ｂ）は、前記モータを励磁して上方のフリー方向に移動子が移動するように、該モータ励磁相を所定回数切り替えたときの一部縦断面図、図２（ｃ）は、前記電磁ブレーキを解除したときの一部縦断面図である。
【００１４】
同図において、リニアパルスモータ１は、その移動子軸２が上下方向になるように配置されるとともに、該移動子軸２の上方向がフリーで、下方向にのみ無励磁作動型の電磁ブレーキ機構３によりブレーキがかけられ、その下端に負荷４が吊り下げられている。そして、５は前記リニアパルスモータ１を励磁、駆動する駆動装置、６は該駆動装置５と前記電磁ブレーキ機構３とを制御する制御装置である。
【００１５】
図３は前記電磁ブレーキ機構３の拡大図で、該電磁ブレーキ機構３は、無励磁のブレーキ作動時、前記移動子軸２の周りに配設された複数の鋼球１０は、可動部材１１に保持されるとともに、ばね１２によって押圧、移動され、前記移動子軸２と固定部材１３のテーパ部１４との間に当接してブレーキ保持力を発生する。また、ブレーキ解除時には、励磁されたコイル１５により可動部材１１が吸着されると同時に、前記鋼球１０を持ち上げて前記ブレーキ保持力を解除する構造になっている。なお、１５は鉄心である。
【００１６】
前記電磁ブレーキ機構３は、ブレーキ作動時、前記移動子軸２の下方向のみブレーキ保持力を発生する構造になっているため、図２（ａ）では、前記鋼球１０が、上方に移動する前記移動子軸２上を転がるので、ブレーキ保持力を発生しない。
【００１７】
前記電磁ブレーキ機構３により、前記移動子軸２にかけられたブレーキを解除するには、この電磁ブレーキ機構３の特性を利用する。すなわち、図１に示すタイミングチャートにしたがって、前記制御装置６により、先ず、前記駆動装置５により前記パルスモータ１を励磁し、図２（ｂ）に示すように前記移動子軸２を矢印に示す上方向に、移動子が移動するように該モータ１の励磁相を所定回数以上切り替える。この動作によって前記移動子を、磁気的な前述の安定点に確実に移動させることができる。
【００１８】
次いで、前記制御装置６により前記電磁ブレーキ機構３のコイル１５を励磁して、図２（ｃ）に示すように、鋼球１０を固定部材１３のテーパ部１４から離間させブレーキ保持力を解放して、電磁ブレーキを解除することができる。この場合、前記移動子は、すでに磁気的な安定点にあるので、負荷４が励磁最大保持力を超えない限り、ブレーキ解除時に脱調することはない。
【００１９】
図４（ａ）、図４（ｂ）ないし図４（ｅ）は、５相リニアパルスモータの各相励磁時の移動子の移動位置を示す図で、各極の軸方向の半断面図である。
図４（ａ）では、固定子のＡ相突極がＮ極に磁化され、移動子は、そのＳ極に引きつけられて停止している。図（ｂ）では、Ｂ相をＳ極に磁化してＡ相の磁化を解くと、該移動子はＢ相と対向するように引きつけられ、軸方向に小歯ピッチの１／１０移動して停止する。このように、次々に磁化する極をＡ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相、Ｅ相と順次切り替えていくことにより、前記移動子を小歯ピッチの１／２分移動させることができる。
【００２０】
図５ないし図８は、本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第２実施例を示し、図５は、リニアパルスモータの移動子軸に、一方向にブレーキがかけられる２個の電磁ブレーキ機構により、負荷を上下に駆動させるその上方向および下方向に電磁ブレーキがかけられたときの一部縦断面図、図６は、上方向にかけられた電磁ブレーキ機構が解除されたときの一部縦断面図、図７は、前記モータを励磁して、下方向にかけられた電磁ブレーキ機構の、上方のフリー方向に移動する方向にモータ励磁相を所定回数以上切り替えたときの一部縦断面図、図８は、前記下方向にかけられた電磁ブレーキ機構を解除したときの一部縦断面図である。
同図において、図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）と同じ機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２１】
図５ないし図８は、一方向にかけられた無励磁作動型の電磁ブレーキ機構３ａ，３ｂを２個組み合わせて、前記リニアパルスモータ１の上側で移動子軸２に使用して、該移動子軸２を下方向だけでなく、上下両方向にブレーキがかけられるようにしたものであり、上方向のみの電磁ブレーキ機構３ａと下方向のみの電磁ブレーキ機構３ｂとが、図のように対向して装着されている。
【００２２】
この場合、制御装置６は、図９のタイミングチャートに示すタイミングで制御を行う。
すなわち、先ず、図６のように、負荷４がかかっていない上方向にかけられた前記電磁ブレーキ機構３ａを励磁してブレーキを解除する。その後、前記駆動装置５により、前記パルスモータ１を励磁して、図７のように、前記負荷４をフリー方向の上方に駆動させるようにモータ励磁相を所定回数以上切り替え、移動子を磁気的な前述の安定点に確実に移動させる。次いで、図８のように、負荷４のある下方向にかけられた前記電磁ブレーキ機構３ｂを励磁してブレーキを解除する。
【００２３】
このようにすれば、前記パルスモータ１の前記移動子はすでに磁気的な安定点にあるので、負荷４が励磁最大保持力を超えない限り、該移動子を脱調させないで電磁ブレーキを解除することができる。すなわち、上下両方向にブレーキがかけられた電磁ブレーキを、前記移動子の脱調を防止しながら解除することができる。
【００２４】
図１０および、図１１は、本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第３実施例を示し、図１０は、上下方向直線駆動機構に、軸まわり一方向のみにブレーキがかかる電磁ブレーキ機構を備えたロータリパルスモータを連結した説明図、図１１は、図１０の電磁ブレーキ機構の説明断面図である。
【００２５】
図１０において、この上下方向直線駆動機構２０は、ボールねじ２１にカップリング２２を介して、無励磁作動型で回転子軸３２の軸まわり一方向のみにブレーキがかかる電磁ブレーキ機構３３を備えたロータリパルスモータ３１が連結され、該モータ３１の回転を前記ボールねじ２１などで直線動作に変換する機構で、ワーク２３はガイド２４上を上下に駆動される。
そして、３５は前記モータ３１を励磁、駆動するパルス発生装置、３６は該パルス発生装置３５と前記電磁ブレーキ機構３３とを制御する制御装置である。
【００２６】
図１１に示す前記電磁ブレーキ機構３３は、回転板４０の中心部分に一方向クラッチ４１が圧入などにより、前記回転子軸３２に固着されている。固定部４２に配設されたコイル４３が、前記制御装置３６により励磁されている状態では、アーマチュア４４は、ばね４５の押圧力に抗してコイル４３に吸引されて前記回転板４０は自由な状態である。前記コイル４３が消磁されると、アーマチュア４４は、ばね４５の押圧力により前記回転板４０を、固定板４６との間に挟持するようになって、前記回転板４０にブレーキがかけられる。
【００２７】
前記回転板４０が、アーマチュア４４と固定板４６との間に挟持され、ブレーキがかかった状態で、該回転板４０に固着された一方向クラッチ４１のロック方向には、前記ロータリパルスモータ３１の回転子軸３２は動かずブレーキがかかった状態になるが、フリー方向には自由に回転することができる。
【００２８】
そこで、前記パルス発生装置３５および制御装置３６に電源が投入されると、図１のタイミングチャートのタイミングにしたがって、該制御装置３６により、前記上下方向直線駆動機構２０のワーク２３がいったん上昇する方向で、電磁ブレーキ機構３３のフリーな方向に前記ロータリパルスモータ３１が励磁され、その励磁相が一巡する以上に回転される。この回転により、回転子を確実に同期かつ保持させる。しかる後、電磁ブレーキ機構３３の電源が投入されると（無励磁作動型の場合）、前記ワーク２３などを落下させることなく、確実に回転子を保持することができる。
【００２９】
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に前記ロータリパルスモータ３１の固定子のひとつの突極５１と回転子５２の状態の一部断面図を示す。図１２（ａ）のように、突極５１の小歯５１ａの位置と回転子５２の小歯５２ａの位置とが、正確に対向している状態で両者が停止しているときに、該突極５１に回転子と逆極の励磁を行えば、該回転子５２はその位置を変えずにそのままの位置を保持することができる。また、図１２（ｂ）のように、突極５１の小歯５１ａの位置と回転子５２の小歯５２ａの位置とが、ずれた状態で両者が停止しているときに、該突極５１に回転子と逆極の励磁を行えば、該回転子５２は小歯５１ａ，５２ａの引き合いにより、正転または逆転のどちらかに動こうとする。
【００３０】
しかし、前記上下方向直線駆動機構２０のような垂直方向に負荷がかかっているため、負荷としてのワーク２３を負ったまま前記小歯５１ａ，５２ａ同士が引き合う位置まで動くことができずに脱調してしまう。従来の電磁ブレーキ機構では、電源投入時の固定子突極５１と回転子５２との相対的な位置が分からないまま、該固定子突極５１を励磁してしまうため、この脱調現象により電源投入時のワーク２３の落下が起こっていた。
【００３１】
ところで、前記固定子の相隣る突極５１，５３の小歯５１ａ，５３ａと回転子５２の小歯５２ａとの位置関係は、図１３に示すように、該突極５３の小歯５３ａがステップ角τR の０．６倍の角度位置に位置しているため、励磁極を順に切り替えることによりステップ角τR の０．１倍の角度ずつ回転する状態になる。
固定子の突極は、例えば図１４に示すように５相からなり、電流の方向を逆にすることにより１０通りの励磁状態ができ、さらにそれらの組み合わせで励磁を行う。
【００３２】
本実施例においては、電源投入時に一方向電磁ブレーキ機構３３のブレーキを解放せずに、一方向にブレーキをかけたまま図１５に示すように励磁相を順に、前記直線駆動機構２０が上昇する方向に励磁する。例えばＡ相からはじめた場合、Ｂ相、Ｃ相、‥‥Ｅ相と一巡以上励磁することにより、確実に回転子を引き合わせることができ、その後にブレーキを解放して落下を防止することができる。
【００３３】
図１６に本実施例の他例を示す。
図１０は、ロータリパルスモータ３１の回転をボールねじ２１などにより上下方向直線動作に変換する機構で、該モータ３１の回転子軸３２に一回転方向のみブレーキがかかる電磁ブレーキ機構３３を取り付けた例を示したが、図１６は、同様な上下方向直線駆動機構に連結され、ダイレクト駆動のものも含めたアクチュエータとしてのロータリパルスモータ６１の出力軸６２に、軸まわり一方向のみブレーキがかかる電磁ブレーキ機構６３を取り付けた例である。
【００３４】
軸まわり一方向のみブレーキがかかる例として、前記出力軸６２が丸軸の場合、図１７に示すような鋼球６４とすり鉢状部材６５とで、また、前記出力軸６２が角軸の場合、図１８（ａ）に示すようなころ６６とテーパ状部材６７との組み合わせなどで実現することができる。さらに、図１８（ｂ）に示すように、出力軸６２が角軸の場合、この出力軸６２に対してのブレーキではなく、スライダなどで動作する側のテーブル部材６８に、ブレーキ部品としてのころ６９とテーパ状部材７０を取り付ける方法がある。
【００３５】
なお、本発明の技術は前記実施例における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法によれば、請求項１および２については、前記パルスモータを励磁する駆動装置と、該駆動装置と前記電磁ブレーキとを制御する制御装置とからなり、該制御装置により、（ａ） 前記駆動装置により、前記パルスモータを励磁して、前記移動子または回転子を前記一方方向とは逆方向の他方方向に移動または回動するように、モータ励磁相を所定回数以上切り替え、（ｂ） 次いで、前記電磁ブレーキを解除して、前記パルスモータの移動子または回転子を脱調させないように、前記電磁ブレーキを解除するので、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子にかけられた電磁ブレーキを解除するとき、該移動子または回転子の脱調を防止することができる。
【００３７】
また、請求項３については、同様に、リニアパルスモータの移動子またはロータリパルスモータの回転子にかけられた電磁ブレーキを解除するとき、該移動子または回転子の脱調を防止することができる。
同時に、停電時の落下防止機構に対して、その電源復帰時に前記モータの脱調によるワークなどの落下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法を示すタイミングチャートである。
【図２】本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第１実施例のリニアパルスモータについての手順を示し、図２（ａ）は、リニアパルスモータの移動子に、下方向に電磁ブレーキがかけられたときの一部縦断面図、図２（ｂ）は、前記モータを励磁して上方のフリー方向に移動子が移動するように、モータ励磁相を所定回数以上切り替えたときの一部縦断面図、図２（ｃ）は、前記電磁ブレーキを解除したときの一部縦断面図である。
【図３】図２の電磁ブレーキ機構を示す拡大図である。
【図４】図４（ａ）、図４（ｂ）ないし図４（ｅ）は、５相リニアパルスモータの各相励磁時の移動子の移動位置を示す図で、各極の軸方向の半断面図である。
【図５】図６、図７および図８とともに、本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第２実施例のリニアパルスモータについての手順を示し、図５は、手順（１）の説明図である。
【図６】図５に続いて、手順（２）の説明図である。
【図７】図６に続いて、手順（３）の説明図である。
【図８】図７に続いて、手順（４）の説明図である。
【図９】本第２実施例の図５ないし図８における手順を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法の第３実施例を示し、上下方向直線駆動機構に電磁ブレーキ機構を備えたロータリパルスモータの駆動説明図である。
【図１１】図１０の電磁ブレーキ機構の構成を示す断面図である。
【図１２】ロータリパルスモータの固定子突極と回転子の状態を示す一部断面図で、図１２（ａ）は、突極の小歯の位置と回転子の小歯の位置とが、正確に対向している状態を示す図、図１２（ｂ）は、突極の小歯の位置と回転子の小歯の位置とが、ずれた状態を示す図である。
【図１３】ロータリパルスモータの固定子の相隣る２個の突極の小歯と回転子の小歯との位置関係を示す図である。
【図１４】５相ロータリパルスモータの固定子と回転子との関係を示す断面説明図である。
【図１５】図１４のロータリパルスモータの電磁ブレーキをかけたまま、固定子の各突極を励磁する順を示す図である。
【図１６】第３実施例の他例を示し、上下方向直線駆動機構に電磁ブレーキ機構を備えたアクチュエータとしてのロータリパルスモータの駆動説明図である。
【図１７】図１６のアクチュエータ出力軸が丸軸の場合の一回転方向のみにかかるブレーキを示す説明図である。
【図１８】図１６のアクチュエータ出力軸が角軸の場合の一回転方向のみにかかるブレーキを示す説明図で、図１８（ａ）は、ころとテーパ状部材との組み合わせを示す図、図１８（ｂ）は、ころとテーパ状部材との組み合わせの他例を示す図である。
【図１９】従来のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法を示すタイミングチャートである。
【図２０】従来の方法によりブレーキ解除する、上下方向直線駆動機構に電磁ブレーキ機構を備えたロータリパルスモータの駆動説明図である。
【符号の説明】
１ リニアパルスモータ
２ 移動子軸
３，３ａ，３ｂ，３３ 電磁ブレーキ機構
４ 負荷
５，３５ 駆動装置
６，３６ 制御装置
３１ ロータリパルスモータ
３２ 回転子軸
Claims (3)
- パルスモータの軸方向に移動する移動子または軸まわりに回動する回転子に対し、電磁ブレーキにより一方方向にかけられたブレーキを解除するに際し、
前記パルスモータを励磁する駆動装置と、該駆動装置と前記電磁ブレーキとを制御する制御装置とからなり、該制御装置により、
（ａ） 前記駆動装置により、前記移動子または回転子が前記一方方向とは逆方向の他方方向に移動または回動するように、前記パルスモータの励磁相を所定回数以上切替え、
（ｂ） 次いで、前記電磁ブレーキを解除して、
前記パルスモータの移動子または回転子を脱調させないように、前記電磁ブレーキを解除することを特徴とするパルスモータの電磁ブレーキ解除方法。 - 前記一方方向が前記軸方向の下方方向で、前記他方方向が前記軸方向の上方方向であることを特徴とする請求項１に記載のパルスモータの電磁ブレーキ解除方法。
- パルスモータの軸方向に移動する移動子または軸まわりに回動する回転子に対し、一方方向にブレーキがかけられる２個の電磁ブレーキを使用して、負荷を上下に駆動させるその上方方向および下方方向にかけられたブレーキを解除するに際し、
前記パルスモータを励磁する駆動装置と、該駆動装置と前記電磁ブレーキとを制御する制御装置とからなり、該制御装置により、
（ａ） 先ず、前記上方方向にかけられた前記電磁ブレーキを解除し、
（ｂ） 前記駆動装置により、前記移動子または回転子が前記上方方向に移動または回動するように、前記パルスモータの励磁相を所定回数以上切替え、
（ｃ） 次いで、前記下方方向にかけられた前記電磁ブレーキを解除して、
前記パルスモータの移動子または回転子を脱調させないように、前記電磁ブレーキを解除することを特徴とするパルスモータの電磁ブレーキ解除方法。
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