JP4041813B2

JP4041813B2 - シャフト型リニアモータのブレーキ装置

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Publication number: JP4041813B2
Application number: JP2004226739A
Authority: JP
Inventors: 勝弘大貫; 進冨岡
Original assignee: Miki Pulley Co Ltd
Current assignee: Miki Pulley Co Ltd
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2024-08-03
Also published as: JP2005226824A

Description

本発明は、円筒形の磁極シャフトに永久磁石が内蔵されたシャフト型リニアモータのブレーキ装置に関するものであって、特に磁極シャフトが湾曲したり自重で撓みを生じて変形した場合でも、安定した直線往復移動と確実なブレーキ作動を行うことを可能にするブレーキ装置の提供を主たる目的とし、直動装置に使用されている各種の直線往復移動機構のシャフト型リニアモータに適用することができる。

この種のシャフト型リニアモータは、例えば特許文献１などのように非磁性体で形成した円筒形の磁極シャフトに、Ｎ極とＳ極を交互に配列した多数の永久磁石による界磁マグネットを軸線方向に沿って内蔵した固定子と、ヨーク兼用のケーシング内に収容して、磁極シャフトの外周に環状の電機子コイルを軸線方向に沿って配列した可動子で構成し、永久磁石による界磁マグネットから発生する磁束と電機子コイルの通電電流との相互作用（フレミングの左手の法則）で、磁極シャフトの軸線方向に推力を発生させている。

また、シャフト型リニアモータを用いた直動装置では、磁極シャフトの両端を固定部側の基台上で支持すると共に、電機子コイルを収容したケーシングを可動部側の移動テーブルに取付け、固定部側と可動部側の間にガイドレールとスライダによる案内手段を設けて直線往復移動機構が構成されるが、この直動装置では移動途中の移動テーブルを所望位置へ正確に位置決めしで停止させたり、停電その他の非常時に移動テーブルを直ちに停止させ、復旧時には直ちに再起動できるようにするブレーキ装置が必要である。

従来のブレーキ装置としては、磁性体材料による円柱形又は円筒形のシャフトを二次側可動子として軸心に装着した構造のリニアモータを実施対象とし、例えば特許文献２又は３などに開示されているように、電磁コイルに対する通電の有無によって圧縮コイルばねでブレーキシューを前記シャフトに圧接してブレーキ作動を行う提案はあるが、本発明が実施対象とする円筒形の磁極シャフト内に永久磁石を装着したシャフト型リニアモータに対して、磁極シャフトを直接把持してブレーキ作動を行う構造のものはなかった。

特開平１０−３１３５６６号公報実開平１−１３２４６７号公報実公昭６１−１０４６９号公報

本発明が実施対象とするシャフト型リニアモータの場合には、磁極シャフトの外周側に設けた電機子コイルと、磁極シャフトの内周側に設けた永久磁石との間隔は、磁力の低下を軽減するために小さく設定する必要があり、そのためには電機子コイルと磁極シャフトの間隙をできるだけ小さくすると共に、磁極シャフトにはステンレスなどの非磁性材料による薄肉パイプを使用することが望ましいが、多数の永久磁石を界磁マグネットとして内蔵した磁極シャフトが湾曲したり、重量が嵩んで自重で撓み変形する場合がある。

従って、本発明が実施対象とするシャフト型リニアモータの磁極シャフトに対し、特許文献２又は３などによる従来技術のブレーキ装置を適用すると、電機子コイルと磁極シャフトの間隙を小さく設定したり、磁極シャフトに薄肉パイプを使用した場合に、磁極シャフトの湾曲や撓み変形によって安定した直線往復移動を維持できなくなる恐れがり、これを防止するために間隙を大きく設定したり厚肉パイプを使用した場合には、磁力の低下でリニアモータの性能を低下させると共に、確実なブレーキ作動が得られなくなる。

そこで本発明は、これら従来技術の課題を解決し得るシャフト型リニアモータ用ブレーキを提供するものであって、多数の永久磁石が内蔵された円筒形の磁極シャフトをブレーキシューで把持してブレーキ作動を行う形態を採った場合に、仮に磁極シャフトが湾曲したり自重で撓みを生じて変形しても、これらを許容して安定した直線往復移動と確実なブレーキ作動を可能にすることを主たる目的とする。

本発明によるシャフト型リニアモータのブレーキ装置は、ヨーク兼用のケーシング内にリング状の電機子コイルを装着した可動子と、多数の永久磁石による界磁マグネットを磁極シャフトに内蔵した固定子とを備え、可動子の軸心に磁極シャフトを挿通させたシャフト型リニアモータを実施対象とし、可動子側に装着したブレーキシューを磁極シャフトに対して直接作用させてブレーキ作動とブレーキ解放を行うブレーキ装置である。

ブレーキ装置は、上下に配置したクランプアームの中間を連結軸で枢着させ、連結軸より先端側又は後端側のいずれか一方側を開く方向に可動させると、他方側が閉じる方向に可動するように開閉可能にし、連結軸より先端側の各クランプアームには、磁極シャフトの外周面に適合する円弧状に内面を形成したライニング材を設け、磁極シャフトを狭持するブレーキシューが構成されている。

また、連結軸より後端側には各クランプアームを開く方向又は閉じる方向にブレーキばねで付勢し、磁極シャフトに対してブレーキ作動又はブレーキ解放を行うと共に、励磁コイルの通電時にブレーキばねに抗して各クランプアームを閉じる方向又は開く方向に操作し、磁極シャフトに対するブレーキ解放又はブレーキ作動を行う電磁ブレーキを設けてブレーキ本体が構成され、ブレーキ本体の両側には前記連結軸を介して連結された各支持ブロックを設け、支持ブロックには前記磁極シャフトが摺動可能に挿通されると共に、当該支持ブロックは移動テーブルを介して前記可動子に連結されている。（以上請求項１）

請求項１における前記ブレーキ本体は、前記連結軸を支点に上下方向へ首振りする状態で、前記支持ブロックに対して揺動回転可能に連結されている形態（請求項２）を採ることができ、請求項１における前記ブレーキ本体は、前記連結軸の両端にスライダを設けると共に、このスライダを前後に摺動可能なスライダ案内溝を前記支持ブロックに設け、当該支持ブロックに対して前後に摺動可能とした形態（請求項３）を採ることができる。

請求項２又は３における前記ブレーキ本体は、磁極シャフトが延在する軸方向に対しては強固に拘束された状態で、クランプアームが開閉する回転方向及び軸方向と直角な前後方向に対しては撓み変形が可能な状態で、支持ブロックとの間を連結部材を介して相互に連結させた形態（請求項４）を採ることができる。

請求項１〜４における前記シャフト型リニアモータは、磁極シャフトをステンレス材による薄肉パイプで形成すると共に、前記ブレーキ本体はライニング材を硬質多孔性炭素材料であるＲＢセラミックスで形成した形態（請求項５）を採ることができる。

請求項１〜５における前記電磁ブレーキは、励磁コイルを内蔵して前記クランプアームの一方側に装着されたステータと、前記クランプアームの他方側に装着されたアーマチュアと、ステータとアーマチュア間を離間させて空隙を形成する圧縮コイルばねによる前記ブレーキばねで構成され、ばね力調整ねじでブレーキばねのばね力を可変するばね力調整手段を設けると共に、空隙調整ねじで空隙を可変する空隙調整手段を設けた形態（請求項６）を採ることができる。

請求項１のブレーキ装置では、励磁コイルに対する通電の有無によって、各クランプアームの先端側が連結軸を支点としてハサミのように開閉してブレーキ作動又はブレーキ解放させることができ、また磁極シャフトに面したクランプアームの先端側で磁極シャフトをブレーキシューによって直接狭持し、磁極シャフトから離れたクランプアームの後端側で電磁石によるブレーキ操作を行う形態を採っているので、リニアモータ以外の構造が異なる場合でも、磁極シャフトに適合した一種類のブレーキ装置で兼用することが可能であると共に、ブレーキ装置を小型化することができ、しかも電磁ブレーキによってリニアモータの磁束を乱すこともない。

請求項２のブレーキ装置では、ブレーキ本体は連結軸を中心に上下方向へ首振りする状態で揺動可能に支持されているので、磁極シャフトが湾曲したり自重で撓みを生じて変形している場合でも、クランプアームが揺動しながら変形に追従できるので、円滑な直線往復移動と確実なブレーキ作動又はブレーキ解放が可能である。

請求項３のブレーキ装置では、ブレーキ本体は連結軸を中心に上下方向へ首振りと同時に、スライダによって前後に摺動可能であるから、組立時の寸法誤差や磁極シャフトの湾曲又は撓み変形などによる変動に対し、ブレーキ本体の追随性が首振りのみの場合に比べて一段と向上するので、これらの変動を効果的に吸収して磁極シャフトとライニング材との摩擦を低減させ、運転中に過負荷になったり騒音が発生することを防止できると共に、組立時に高い寸法精度を必要としないので、生産性の向上や製造コストの低減にも寄与できる。

請求項４のブレーキ装置では、ブレーキ本体と両側の支持ブロックとの間を拘束状態で連結することによって、ブレーキ作動時のバックラッシュを防止すると共に、バックラッシュの発生によって損なわれる位置決め精度を向上することが可能であり、またブレーキ本体と両側の支持ブロックとの間に隙間を設けた状態にして連結すると、軸方向の外力は全て連結部材が負担することになるので、両者間にスラストベアリング設けたり、耐摩耗性コーティングを施すことなどが不要になる。

請求項５のブレーキ装置では、磁極シャフトが変形していると磁極シャフトの一部に対してライニング材が接触した状態で直線往復移動される場合であっても、特にステンレス材による磁極シャフトとＲＢセラミックスによるライニング材を組合せた形態を採ることによって、摩擦抵抗を極少の状態で摺動できると共に、摩耗による影響を最小限にして無給油状態で長期使用が可能である。

請求項６のブレーキ装置では、アーマチュアとステータ間の空隙Ｇを可変する空隙調整ねじなどによる空隙調整手段を設けたので、例えば磁極シャフトの長短による変形の大小などに適合させ、変形が小さい場合には空隙を小さくして磁極シャフトとライニング材との隙間を小さく設定し、変形が大きい場合には空隙を大きくして磁極シャフトとライニング材との隙間を大きく設定するように、所望に空隙Ｇを可変して設定することが可能であり、空隙の大小に適合させて励磁コイルに対する通電電流を可変して電磁ブレーキを作動させることができる。

また、磁極シャフトに対するブレーキシューの狭持圧力を可変するばね力調整ねじなどによるばね力調整手段を設けたので、例えば直線往復移動する速度が遅い場合やブレーキ作動が緩やかで良い場合にはばね力を弱め、直線往復移動する速度が早い場合やブレーキ作動を急激に行う場合にはばね力を強めるように、所望にばね力を可変してライニング材によるブレーキの摩擦力を設定することが可能である。

本発明のシャフト型リニアモータのブレーキ装置について、本発明を適用した第１の実施形態である図１〜６の添付図面に基づき詳細に説明するが、図１はブレーキ装置を含むシャフト型リニアモータの要部斜視図を、図２はブレーキ装置のブレーキ本体の斜視図を、図３はブレーキ装置を含むシャフト型リニアモータの要部断面図を、図４は図３のＡ−Ａ線に沿った断面図を、図５はブレーキ装置の空隙調整機構の説明図を、図６はブレーキ装置の動作説明図を、それぞれ示す。

シャフト型リニアモータ１は、ヨーク兼用のケーシング２内にリング状の電機子コイル３を収容した可動子と、多数の永久磁石による界磁マグネット（図示を省略）を磁極シャフト４に内蔵した固定子を用い、電機子コイル３の軸心に磁極シャフト４を挿通させてシャフトモータ本体１Ａが構成されており、磁極シャフト４にはステンレスなどの非磁性材料による薄肉パイプを使用すると共に、電機子コイル３の内周と磁極シャフト４の外周の間には予め設定した所定の空隙が全周に亘って確保させているが、これらの構造は公知のシャフト型リニアモータの場合と同様である。

また、可動子側のケーシング２に移動テーブル５を取付けて基台（図示を省略）上に配置させ、この基台上で固定子側の磁極シャフト４の両端を支持すると共に、固定子側と可動子側の間にはガイドレールとスライダによる案内手段を設けると、直線往復移動機構を構成することができ、さらに移動テーブル５を所望な位置で任意に停止できるようにブレーキ装置１Ｂと、例えばスケール部とセンサー部で構成されたリニアスケールなどによる位置検出手段（図示を省略）を設けると、直動装置を構成することができる。

ブレーキ装置１Ｂは、シャフトモータ本体１Ａの一端側に隣接して配備され、ブレーキ本体６とその両側に段差を持って装着された支持ブロック７，８とで構成されており、支持ブロック７，８は磁極シャフト４が挿通された状態で移動テーブル５に固着されていると共に、ブレーキ本体６は開閉及び揺動の支点軸となる連結軸９を介して支持ブロック７，８に対し、上下方向へ首振りする状態で揺動可能に枢着されている。

ブレーキ本体６は、中間部が連結軸９で枢着された上下のクランプアーム１０（１０Ａ，１０Ｂ）を備え、連結軸９より先端側には磁極シャフト４に対するブレーキシューを設けると共に、連結軸９より後端側にはブレーキシューによるブレーキの作動と解放を操作する電磁ブレーキを設け、ブレーキシューは内面を磁極シャフト４の外径に適合する円弧状面で形成した各クランプアーム１０Ａ，１０Ｂの先端側及び、各円弧状面にそれぞれ固着した円弧状のライニング材１１（１１Ａ，１１Ｂ）で構成される。

電磁ブレーキは、一方のクランプアーム１０Ｂの後端側に取り付けられたステータ１２と、ステータ１２内に装着された励磁コイル１３と、他方のクランプアーム１０Ａの後端側に取り付けられたアーマチュア１４と、ばね受け部材を介して各クランプアーム１０Ａ，１０Ｂの後端間に装着し、常時はブレーキシューがブレーキ作動を行うように付勢されたブレーキばね１５とを主要部として構成され、ステータ１２とアーマチュア１４の間には、予め設定された所定の空隙Ｇが設けられている。

また、ブレーキばね１５に対してばね力を調整するために、ばね受け部材の一方にばね力調整ねじ１６を設け、ばね力調整ねじ１６の締め付けでばね力が増加し、緩めるとばね力が減少するようにしたばね力調整手段が構成され、更に空隙Ｇを所望に設定するために他方のクランプアーム１０Ａの後端側には、ステータ１２に対してアーマチュア１４を進退可能にする空隙調整ねじ１７を設けると共に、調整した設定位置でアーマチュア１４を保持する押さえねじ１８を設けた空隙調整手段が構成されている。

ブレーキ装置１Ｂの各構成部材は、クランプアーム１０及び連結軸９は磁極シャフトからの磁束を乱さないように、例えばステンレスなどの非磁性体材料を用い、同様の理由から支持ブロック７，８にはエンジニアプラスチックなどによる軽量な非磁性体材料を用いることが望ましく、ブレーキばね１５は板ばねを積重した形態も可能であるが、図示の実施形態では圧縮コイルばねを用いている。

またライニング材１１は、フェノール樹脂材その他公知の摺動摩擦材料の使用も可能であるが、特に無給油、低摩擦係数、低摩耗などのを達成し且つ磁極シャフト４に用いているＳＵＳ３０４などのステンレス材との摩耗特性が最良であることなとから、米ぬかを原料とした硬質多孔性炭素材料であるＲＢセラミックスの使用が望ましい。

以上の構成によるブレーキ装置１Ｂは、停電時を含む励磁コイル１３に通電されていない図６（ｂ）の状態の場合には、ブレーキばね１５のばね力によって連結軸９の後端側では各クランプアーム１０Ａ，１０Ｂの間隔が広がると共に、アーマチュア１４とステータ１２の間に空隙Ｇが形成され、連結軸９の前端側では各クランプアーム１０Ａ，１０Ｂの間隔が狭まるので、ライニング材１１Ａ，１１Ｂが磁極シャフト４の外周面に圧接してブレーキシューによるブレーキ作動が行われる。

また、励磁コイル１３に通電されている図６（ａ）の状態の場合には、ブレーキばね１５のばね力に抗してステータ１２にアーマチュア１４が吸着されるので、これによって連結軸９の後端側では各クランプアーム１０Ａ，１０Ｂの間隔が狭まると共に、連結軸９の先端側では各クランプアーム１０Ａ，１０Ｂの間隔が広がり、ライニング材１１Ａ，１１Ｂが磁極シャフト４の外周面から離間してブレーキシューによるブレーキの作動が解放されるので、固定子側の磁極シャフト４に対して移動テーブル５を含む可動子側の直線往復移動が可能となる。

このように、ブレーキ装置１Ｂのブレーキ本体６では、励磁コイル１３に対する通電の有無によって、各クランプアーム１０Ａ，１０Ｂの先端側が連結軸９を支点としてハサミのように開閉してブレーキ作動又はブレーキ解放させることができるが、特にブレーキ本体６は支持ブロック７，８に対して、連結軸９を中心に上下方向へ首振りする状態で揺動可能に支持されているので、磁極シャフト４が湾曲したり自重で撓みを生じて変形している場合でも、クランプアーム１０が揺動しながら変形に追従できるので、円滑な直線往復移動と確実なブレーキ作動又はブレーキ解放が可能である。

また、磁極シャフト４が変形していると磁極シャフト４の一部に対してライニング材１１が接触した状態で直線往復移動される場合もあるが、特にステンレス材による磁極シャフト４とＲＢセラミックスによるライニング材１１を組合せた形態を採ると、摩擦抵抗を極少の状態で摺動できると共に、摩耗による影響を最小限にして無給油状態で長期使用が可能である。

また、磁極シャフト４に面したクランプアーム１０の先端側で磁極シャフト４をブレーキシューにより直接狭持し、磁極シャフト４から離れたクランプアーム１０の後端側で電磁石によるブレーキ操作を行う形態を採っているので、リニアモータ１以外の構造が異なる場合でも、磁極シャフト４に適合した一種類のブレーキ装置１Ｂで兼用することが可能であると共に、ブレーキ装置１Ｂを小型化することができ、しかも電磁ブレーキによってリニアモータの磁束を乱すこともない。

また、アーマチュア１４とステータ１２間の空隙Ｇを可変する空隙調整ねじ１７などによる空隙調整手段を設けたので、例えば磁極シャフト４の長短による変形の大小などに適合させ、変形が小さい場合には空隙Ｇを小さくして磁極シャフト４とライニング材１１との隙間を小さく設定し、変形が大きい場合には空隙Ｇを大きくして磁極シャフト４とライニング材１１との隙間を大きく設定するように、所望に空隙Ｇを可変して設定することが可能であり、空隙Ｇの大小に適合させて励磁コイル１３に対する通電電流を可変して電磁ブレーキを作動させる。

また、磁極シャフト４に対するブレーキシューの狭持圧力を可変するばね力調整ねじ１６などによるばね力調整手段を設けたので、例えば直線往復移動する速度が遅い場合やブレーキ作動が緩やかで良い場合にはばね力を弱め、直線往復移動する速度が早い場合やブレーキ作動を急激に行う場合にはばね力を強めるように、所望にばね力を可変してライニング材１１によるブレーキの摩擦力を設定することが可能である。

次に、図７〜１０は本発明を適用した第２の実施形態によるシャフト型リニアモータのブレーキ装置であって、図７はブレーキ装置を含むシャフト型リニアモータの要部斜視図を、図８はブレーキ装置の分解斜視図を、図９はブレーキ本体の要部断面図を、図１０は図４の場合と同様にＡ−Ａ線に沿った断面図をそれぞれ示すが、この第２の実施形態によるブレーキ装置では、第１の実施形態における次の点を更に改良するようにしている。

すなわち、第１の実施形態によるブレーキ装置の場合には、組立時の寸法誤差や磁極シャフト４が湾曲又は自重で撓み変形している場合でも、円滑な直線往復移動と確実なブレーキ作動又はブレーキ解放を可能にするために、ブレーキ本体６が支持ブロック７，８に対して、連結軸９を中心に上下方向へ首振り状態で揺動可能に支持させることにより、クランプアーム１０が揺動しながら変形に追従できるようにしている。

しかしながら、第１の実施形態のように首振り機構のみで変形や誤差を吸収するのには限度があって、特に首振り状態で揺動する上下方向と直交する前後方向の変形や誤差を吸収することが困難であり、これらを十分に吸収できない場合には、磁極シャフト４とライニング材１１との間で摩擦を生じ、運転中に過負荷になったり騒音を発生すると共に、組立時に高い寸法精度を要求されることになるので、これらの点に対して第２の実施形態では改良を加えている。

シャフト型リニアモータ２１は、可動子側であるケーシング２内を固定子側である磁極シャフト４が摺動可能に挿通し、シャフトモータ本体２１Ａが構成されると共に、シャフトモータ本体１Ａの一端側にはブレーキ装置２１Ｂが隣接して配備され、このブレーキ装置２１Ｂは図８〜１０で詳細を示すように、両側に支持ブロック２３，２４が装着されたブレーキ本体２２で構成されているが、以下の説明では第１の実施形態と共通する部分は同一の符号を付して詳細な説明は省略し、相違する部分を重点に説明する。

ブレーキ本体２２は、クランプアーム２５（２５Ａ，２５Ｂ）の中間部がすべり軸受２６を巻装した連結軸９で枢着されており、連結軸９の両端をそれぞれ支持ブロック２３，２４側に突出させ、そこに方形状をしたスライダ２７，２８を取り付けると共に、支持ブロック２３，２４の内側面には磁極シャフト４の挿通孔２９，３０と連通する状態で、スライダ案内溝３１，３２を設け、このスライダ案内溝３１，３２内にスライダ２７，２８を、前後方向へ摺動可能に嵌合させている。

このブレーキ本体２２は支持ブロック２３，２４に対して、第１の実施形態の場合と同様に連結軸９を中心に上下方向へ首振り状態で揺動可能であると同時に、連結軸９に取り付けられたスライダ２７，２８が、支持ブロック２３，２４に設けたスライダ案内溝３１，３２内を摺動しながら、磁極シャフト４が延在する左右方向と直交する前後方向に対して、摺動できるようにしている。

これにより、組立時の寸法誤差や磁極シャフト４の湾曲又は撓み変形などによる変動に対し、ブレーキ本体２２の追随性が第１の実施形態の場合に比べて一段と向上するので、これらの変動を効果的に吸収して磁極シャフト４とライニング材１１との摩擦を低減させ、運転中に過負荷になったり騒音が発生することを防止できると共に、組立時に高い寸法精度を必要としないので、生産性の向上や製造コストの低減にも寄与できる。

なお、スライダ２７，２８は使用中に殆ど外力を受けることがないので、余り高強度である必要はないが、摺動性が良いことが必要条件であって、できれば無給油でも長期の使用が可能な自己潤滑性のある材質を用いることが望ましく、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）やナイロン６６などによるエンジニアリングプラスチックなどが好適である。

また、支持ブロック２３，２４には取付け孔３３，３４を介して移動テーブル５が装着され、支持ブロック２３，２４の側面は制動時の荷重支持面となるので、摩擦係数の小さい例えばフッ素樹脂系などによる樹脂コーティングを支持ブロック２３，２４の側面に施し、ブレーキ本体２２との摺動性を良くすることが望ましい。

このように、クランプアーム２５（２５Ａ，２５Ｂ）のライニング材１１を含む各摺動部分を、自己潤滑性にして潤滑油を用いない構造にすることによって、メンテナンスフリーの状態で長期の使用に耐えることが可能であると共に。ライニング材１１に潤滑油が付着することがないので、ライニング材１１を介して行われるクランプアーム２５（２５Ａ，２５Ｂ）によるブレーキ作動を阻害することがない。

また、ブレーキばね１５のばね力を可変させるばね力調整ねじ１６は、第１の実施形態の場合には図４で示すように、ブレーキ本体６の下側に位置するクランプアーム１０Ｂ側に設けているが、第２の実施形態の場合には図１０で示すように、ブレーキ本体２２の上側に位置するクランプアーム２５Ａ側に設けている。

次に、図１１は本発明を適用した第３の実施形態によるシャフト型リニアモータのブレーキ装置であって、ブレーキ装置４０は磁極シャフト４が延在する軸方向に沿ってブレーキ本体４１と両側の支持ブロック４２，４３が一体になって摺動するが、ブレーキ作動させて移動テーブル５を磁極シャフト４上の定位置で停止させた際に、ブレーキ本体４１と両側の支持ブロック４２，４３との間にバックラッシュが発生する恐れがあるので、このバックラッシュを防止するようにした実施形態である。

このブレーキ装置４０を含むシャフト型リニアモータは、基本的な構成並びに作用は第１又は第２の実施形態の場合と同様であるが、特にブレーキ装置４０ではブレーキ本体４１と両側の支持ブロック４２，４３との間を連結部材を介して相互に連結させることによって、磁極シャフト４が延在する軸方向に対しては強固に拘束された状態にすると共に、クランプアーム４５が開閉する回転方向及び軸方向と直角な前後方向に対しては、撓み変形が可能な状態にしている。

すなわち、ブレーキ本体４１に対して両側の支持ブロック４２，４３は、軸方向に対しては強固に拘束された状態で連結することによって、ブレーキ本体４１をブレーキ作動させた際における支持ブロック４２，４３とのバックラッシュを防止すると共に、回転方向及び前後方向に対して撓み変形が可能な状態で連結することによって、第１及び第２の実施形態の場合と同様に、ブレーキ本体４１が支持ブロック４２，４３に対して連結軸９を中心に上下方向へ首振り状態で揺動可能にし、スライダ２７，２８とスライダ案内溝３１，３２を介して前後摺動可能にしている。

図１１で図示する実施形態では、連結部材はブレーキ本体４１と両側の支持ブロック４２，４３との間に縮径部４４ａ，４４ａを形成すると共に、各縮径部４４ａの両側位置に刳り抜き部４４ｂをそれぞれ穿設した板ばね４４で構成されており、この板ばね４４をブレーキ本体４１及び支持ブロック４２，４２の一部に設けた凹陥部に嵌合させ、連結ねじ４６でブレーキ本体４１及び支持ブロック４２，４２にそれぞれ連結することにより、各支持ブロック４２，４３に対してブレーキ本体４１が、軸方向は強固に拘束された状態にし、前後方向及び回転方向は撓み変形が可能な状態にしている。

従って、この第３の実施形態によるブレーキ装置４０ではブレーキ作動時のバックラッシュを防止すると共に、バックラッシュの発生によって損なわれる位置決め精度を向上することが可能であり、またブレーキ本体４１と両側の支持ブロック４２，４３との間に隙間を設けた状態にして板ばね４４で連結すると、軸方向の外力は全て板ばね４４が負担することになるので、両者間にスラストベアリング設けたり、耐摩耗性コーティングを施すことなどが不要になる。

なお、図示した第３の実施形態ではバックラッシュを防止するための連結部材として、ブレーキ本体４１と各支持ブロック４２，４２とを外部で連結する板ばね４４を用いているが、同様に機能する連結部材ならば板ばね以外を用いたり、内部で連結するなど他の実施形態を採ることが可能であること、また第１〜３の実施形態では無励磁作動型電磁ブレーキを例示しているが、無励磁状態ではブレーキを解放して通電による励磁でブレーキ作動を行う励磁作動型電磁ブレーキの形態を採り得ることなど、要旨の範囲内で各種の変形を採ることができる。

励磁作動型電磁ブレーキの場合には、例えば図１２で示す第４の実施形態によるブレーキ本体４７のように、アーマチュア１４の中央から先端にねじ軸４８ａを設けた連結軸４８を突設し、ステータ１２の中央に設けた嵌合孔４９に連結軸４８を挿通させ、ねじ軸４８ａをクランプアーム２５Ａの基端側と螺着してアーマチュア１４と連結させると共に、ステータ１２は４隅に螺着した連結軸５０に螺着する連結ねじ５１を介して、クランプアーム２５Ｂと連結させ、アーマチュア１４とステータ１２の間には、クランプアーム２５の連結軸９より後端側を閉じる方向に付勢する解除ばね５２が設けられている。

ブレーキ本体４７は、解除ばね５２でクランプアーム２５の後端側を閉じる方向に付勢し、無励磁状態ではクランプアーム２５の先端側が開いてブレーキ作動を解放させ、励磁コイル１３に通電して励磁すると、解除ばね５２に抗してクランプアーム２５の後端側は開く方向に操作されるので、クランプアーム２５の先端側が閉じた状態になって、ライニング材１１を介して磁極シャフト４に圧接されてブレーキ作動を行うことができ、また停電その他の非常時には移動テーブル５の走行を停止させるように、励磁コイルに対する電源の供給を非常用電源に切り換えるようにすることができる。

本発明を適用した第１の実施形態によるブレーキ装置を含むシャフト型リニアモータの要部斜視図を示す。図１のリニアモータにおけるブレーキ装置のブレーキ本体を斜視図で示す。本発明を適用した第１の実施形態によるブレーキ装置を含むシャフト型リニアモータの要部断面図を示す。図３のＡ−Ａ線に沿った断面図を示す。第１の実施形態によるブレーキ装置の空隙調整機構の説明図を示す。第１の実施形態によるブレーキ装置の動作説明図を示す。本発明を適用した第２の実施形態によるブレーキ装置を含むシャフト型リニアモータの要部斜視図を示す。本発明を適用した第２の実施形態によるブレーキ装置の分解斜視図を示す。本発明を適用した第２の実施形態によるブレーキ装置の要部断面図を示す。図７のブレーキ装置におけるブレーキ本体の断面図を示す。本発明を適用した第３の実施形態によるブレーキ装置の外観斜視図を示す。本発明を励磁作動型電磁ブレーキに適用した第４の実施形態によるブレーキ本体の断面図を示す。

符号の説明

１，２１シャフト型リニアモータ
１Ａ，２１Ａシャフトモータ本体
１Ｂ，２１Ｂ，４０ブレーキ装置
２ケーシング
３電機子コイル
４磁極シャフト
５移動テーブル
６，２２，４１，４７ブレーキ本体
７，８，２３，２４，４２，４３支持ブロック
９連結軸
１０，２５，４５クランプアーム
１１ライニング材（ＲＢセラミックス）
１２ステータ
１３励磁コイル
１４アーマチュア
１５ブレーキばね（圧縮コイルばね）
１６ばね力調整ねじ
１７空隙調整ねじ
１８押さえねじ
２６軸受
２７，２８スライダ
２９，３０挿通孔
３１，３２スライダ案内溝
３３，３４取付け孔
４４板ばね（連結部材）
４６連結ねじ

Claims

ヨーク兼用のケーシング内にリング状の電機子コイルを装着した可動子と、多数の永久磁石による界磁マグネットを磁極シャフトに内蔵した固定子とを備え、可動子の軸心に磁極シャフトを挿通させたシャフト型リニアモータに対するブレーキ装置であって、
上下に配置したクランプアームの中間を連結軸で枢着させ、連結軸より先端側又は後端側のいずれか一方側を開く方向に可動させると、他方側が閉じる方向に可動するように開閉可能にし、連結軸より先端側の各クランプアームには、磁極シャフトの外周面に適合する円弧状に内面を形成したライニング材を設け、磁極シャフトを狭持するブレーキシューが構成され、連結軸より後端側には各クランプアームを開く方向又は閉じる方向にブレーキばねで付勢し、磁極シャフトに対してブレーキ作動又はブレーキ解放を行うと共に、励磁コイルの通電時にブレーキばねに抗して各クランプアームを閉じる方向又は開く方向に操作し、磁極シャフトに対するブレーキ解放又はブレーキ作動を行う電磁ブレーキを設けてブレーキ本体が構成され、ブレーキ本体の両側には前記連結軸を介して連結された各支持ブロックを設け、支持ブロックには前記磁極シャフトが摺動可能に挿通されると共に、当該支持ブロックは移動テーブルを介して前記可動子に連結されていることを特徴としたシャフト型リニアモータのブレーキ装置。
前記ブレーキ本体は、前記連結軸を支点に上下方向へ首振りする状態で、前記支持ブロックに対して揺動回転可能に連結されている請求項１に記載したシャフト型リニアモータのブレーキ装置。
前記ブレーキ本体は、前記連結軸の両端にスライダを設けると共に、このスライダを前後に摺動可能なスライダ案内溝を前記支持ブロックに設け、当該支持ブロックに対して前後に摺動可能とした請求項２に記載したシャフト型リニアモータのブレーキ装置。
前記ブレーキ本体は、磁極シャフトが延在する軸方向に対しては強固に拘束された状態で、クランプアームが開閉する回転方向及び軸方向と直角な前後方向に対しては撓み変形が可能な状態で、支持ブロックとの間を連結部材を介して相互に連結させた請求項２又は３に記載したシャフト型リニアモータのブレーキ装置。
前記シャフト型リニアモータは、磁極シャフトをステンレス材による薄肉パイプで形成すると共に、前記ブレーキ本体はライニング材を硬質多孔性炭素材料であるＲＢセラミックスで形成した請求項１〜４のいずれかに記載したシャフト型リニアモータのブレーキ装置。
前記電磁ブレーキは、励磁コイルを内蔵して前記クランプアームの一方側に装着されたステータと、前記クランプアームの他方側に装着されたアーマチュアと、ステータとアーマチュア間を離間させて空隙を形成する圧縮コイルばねによる前記ブレーキばねで構成され、ばね力調整ねじでブレーキばねのばね力を可変するばね力調整手段を設けると共に、空隙調整ねじで空隙を可変する空隙調整手段を設けた請求項１〜５のいずれかに記載したシャフト型リニアモータのブレーキ装置。