JP4477095B1 - 無励磁作動形電磁ブレーキのばね式手動解放機構 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸と平行でブラケット側から簡単な操作で、ブレーキの手動解放を行うことを可能とし、且つ、手動解放操作時の部材の破損、及び、装置の振動等による誤作動や異音の発生を防止することができる、電磁ブレーキのばね式手動解放機構を提供すること。
【解決手段】本発明の手動解放機構は、主として、解放ボルト１０、解放ピン１２、解放ばね１４、解放ばね用ホルダ１６から構成される。解放ボルト１０は、ブラケット２０の貫通孔２０ａに設けられる。解放ばね用ホルダ１６は、ブラケット２０に固定されたブレーキカバー３６の反ブラケット側内部に取付けられる。解放ばね１４は、解放ばね用ホルダ１６に収納される。解放ボルト１０と解放ピン１２は、同軸上に配置される。このような構成により、解放ボルトをねじ込んだり緩めたりするだけで、ブレーキの作動、手動解放を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁ブレーキに関し、特に、無励磁作動形電磁ブレーキを手動で解放するためのばね式手動解放機構に関する。

減速機や直線作動機等に搭載される無励磁作動形電磁ブレーキは、励磁コイルの励磁（通電）時にブレーキが解放され、無励磁（非通電）時に被制動軸を制動するように動作する。従って、例えば、停電等、運転中に異常が発生した場合や電源のない試運転時等、励磁することができない状態においても、ブレーキを手動で解放できるようにしておくことが要請される。

このような電磁ブレーキの手動解放機構として、特許文献１及び２に示すものがある。

特開２００１−３０４３１４号公報 特許第３３９６０１６号公報

特許文献１の発明は、電磁コイル、アーマチュア、ブレーキディスク、サイドプレート等からなる電磁ブレーキ部分を覆うブレーキカバーを、サイドプレートに設けたねじ孔に螺合させたねじにより、カラーとシール材を介して取付けている。これによれば、複数のブレーキ手動解放用のねじをブレーキカバー側からサイドプレートにねじ込み、制動ばねの力よりも強い力で、アーマチュアをフィールドコアに押し当てることで、ブレーキを手動解放する。
特許文献２の発明は、電磁コイルを装着したブレーキヨークを保持するブラケットに、軸方向に貫通する貫通孔を設けている。貫通孔にはブレーキ解除用ねじと弾性部材を挿通させ、ブレーキ手動解放時は、ブレーキ解除用ねじを締めることで、ねじの一端が磁性板に螺合し、磁性板をブレーキディスクから離間させる。また、ブレーキ解除用ねじの一端が磁性板に螺合していないときは、ねじの他端が弾性部材によって、貫通孔の開口部付近まで押し出される。貫通孔の開口部の一部を覆うストッパーを設けることで、ねじの移動範囲が制限されるため、ブレーキの手動解放の有無を容易に認識することができる、とされている。

しかし、特許文献１の発明は、複数箇所のねじを、ブレーキ解放用のものに取替え、改めてねじ込む必要があり、作業が煩雑である上、ねじの保管中や交換時にねじを紛失する可能性がある。また、ねじを交換しているため、一見してブレーキが手動解放状態か、作動状態かを判別することが困難であり、誤ってねじをねじ込み過ぎた場合は、アーマチュア等に変形、又は破損が生じる恐れがある。さらに、特許文献１の発明の構成では、ギヤモータのボディ端部側からの手動解放操作ができず、ブレーキカバー側しか手動解放操作ができない。よって、ブレーキカバー側以外から手動解放操作を行う場合には、特許文献１の発明を採用することはできない。
特許文献２の発明は、ねじと磁性板のねじ孔が螺合しているか否かを目視確認しながらねじ込むことができないため、ねじのねじ込み過ぎや、無理に螺合させようとした結果、ねじや磁性板の破損及び変形を招く危険性がある。また、ねじは、常に貫通孔の中にあるため、一見して手動解放の有無を判別することは困難である。さらに、ブレーキ手動解放時以外は、ねじや弾性部材は固定されていないため、モータ回転中に、ブラケット内でねじや弾性部材が振動することで、異音や衝突音が発生し各部品を破損する可能性がある上、誤ってねじと磁性板が螺合され、手動解放状態となる恐れがある。

そこで、本発明は、従来技術のような上記問題点に鑑み、回転軸と平行でブラケット側又はブレーキカバー側から簡単な操作で、ブレーキの手動解放を行うことを可能とし、且つ、手動解放操作時の部材の破損、及び、装置の振動等による誤作動や異音の発生を防止することができる、電磁ブレーキのばね式手動解放機構の提供をその目的とする。

本発明は、ブラケットに固定されたブレーキカバー内に収納された制動ばね、摩擦板、制動板、アーマチュア及びヨークを具えた無励磁作動形電磁ブレーキにおいて、
前記無励磁作動形電磁ブレーキは、前記ブラケット又は前記ブレーキカバーの貫通雌ねじ孔に螺合された解放ボルト、根元部、鍔部、及び先端部からなる解放ピン、解放ばね、及び前記ブレーキカバー又は前記ブラケットに取付けられた解放ばね用ホルダを有し、
前記解放ばねは、解放ばね用ホルダに収納され、
前記アーマチュアには、前記解放ピンの前記先端部を挿通させる孔又は凹部が設けられ、
前記解放ばねは無励磁作動時に締め込まれた前記解放ボルト及び解放ピンにより圧縮されており、前記解放ボルトが緩められることにより、前記制動ばねの弾性反発力よりも大きく設定された弾性反発力により前記解放ピンが押し出され、前記解放ピンの前記鍔部が前記アーマチュアを押圧してブレーキが手動解放されることを特徴とする無励磁作動形電磁ブレーキのばね式手動解放機構により前記課題を解決した。
なお、請求項２のように、ブラケットに座繰りを設け、ブレーキを作動させるために解放ボルトをねじ込んだ時に、解放ボルトの頭部が当該座繰りに収納されるようにすれば、ブレーキ作動状態か手動解放状態であるかの判別がよりし易くなる。

本発明によると、ブラケット又はブレーキカバーに取付けた解放ボルトを緩めることで、ブレーキの手動解放を行なうようにしたため、ブラケット側か反ブラケット側のいずれかにしか手動解放スペースがない場合においても、有効に機能するブレーキの手動解放機構を提供することができる。また、ブレーキを手動で作動させる時は、ブラケット又はブレーキカバーに当接するまで解放ボルトを締め込めばよく、逆に手動解放したいときは、解放ボルトを緩めるだけでよいことから、下記６つの効果を有する。
１．ブレーキの作動、手動解放によってボルトを使い分けなくてよい。
２．手動解放時は、解放ボルトがブラケット又はブレーキカバーから離間しているため、ブレーキが手動解放状態か否かの判別が容易である。
３．解放ボルトは、常にブラケット又はブレーキカバーの貫通雌ねじ孔にあるため、ブラケット又はブレーキカバーと解放ボルトが螺合しているか否かを確認しながら作業をする必要がない。従って、解放ボルトと貫通雌ねじ孔の螺合不良により、解放ボルトを無理にねじ込んだ結果生じる、解放ボルト、ブラケットやブレーキカバーの破損を防ぐことができる。
４．解放ボルトはアーマチュアと接しておらず、剛性が高いブラケット又はブレーキカバーにねじ込まれているためねじ込み過ぎによりアーマチュアを変形させることがない。
５．ブレーキ作動中は、解放ボルトがブラケット又はブレーキカバーの貫通雌ねじ孔にねじ込まれ、固定されているため、装置の振動により、解放ボルトが緩むことはなく、誤ってブレーキが手動解放される恐れがない。
６．ブレーキの作動時には解放ボルトがブラケット又はブレーキカバーに完全にねじ込まれているため、装置の密封度が向上し、屋外使用も可能となる。

さらに、解放ピンや解放ばね等他の手動解放部品も固定されていることから、部品自体が振動することにより、異常音が発生したり、部品が破損することもない。

（ａ）は、本発明の第１実施形態の無励磁作動形電磁ブレーキの手動解放機構を具えた無励磁作動形電磁ブレーキＢの作動時の状態を示した縦断面図、（ｂ）は、Ｘ−Ｘ線での縦断面図、（ｃ）は、Ｙ−Ｙ線での拡大縦断面図。 本発明の第１実施形態の無励磁作動形電磁ブレーキの手動解放機構を具えた無励磁作動形電磁ブレーキＢの手動解放時の状態を示した縦断面図。 本発明の第１実施形態の無励磁作動形電磁ブレーキの手動解放機構を具えた無励磁作動形電磁ブレーキＢの通電解放時の状態を示した縦断面図。 本発明の第２実施形態を示した図で、（ａ）は、無励磁作動形電磁ブレーキＢ’の作動時の状態を示した拡大縦断面図、（ｂ）は、無励磁作動形電磁ブレーキＢ’の手動解放時の状態を示した拡大縦断面図。 （ａ）、（ｂ）は、アーマチュアに解放ピンの先端部を挿通させる凹部を設けた実施形態の縦断面図。 本発明の無励磁作動形電磁ブレーキの手動解放機構を具えた無励磁作動形電磁ブレーキＢを配置した装置の縦断面図。 無励磁作動形電磁ブレーキの手動解放機構の縦断面図で、解放ピンの根元部が解放ばね用ホルダに接触している状態を示す図。 本発明の第３実施形態を示した図で、（ａ）は、無励磁作動形電磁ブレーキＢ’’の作動時の状態を示した拡大縦断面図、（ｂ）は、本発明の第３実施形態の手動解放機構を具えた無励磁作動形電磁ブレーキＢ’’を配置した装置の縦断面図。

以下、添付図面１〜８を参照して、本発明の実施形態を説明する。但し、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態の無励磁作動形電磁ブレーキの手動解放機構について説明する。
図１の（ａ）は、本発明の第１実施形態の無励磁作動形電磁ブレーキの手動解放機構を具えた無励磁作動形電磁ブレーキＢの作動時の状態を示した縦断面図、（ｂ）は、Ｘ−Ｘ線での縦断面図、（ｃ）は、Ｙ−Ｙ線での縦断面図である。
本発明の手動解放機構は、主として、解放ボルト１０、解放ピン１２、解放ばね１４、解放ばね用ホルダ１６から構成される。
解放ボルト１０は、ブラケット２０の貫通雌ねじ孔２０ａに螺合される。解放ばね用ホルダ１６は、ブラケット２０に固定されたブレーキカバー３６の反ブラケット側内部に取付けられる。解放ばね１４は、解放ばね用ホルダ１６に収納される。解放ピン１２の根元部１２ａは、解放ばね１４に挿入され、鍔部１２ｂ及び先端部１２ｃは、解放ばね１４から突出している。アーマチュア２２には、解放ピン１２の先端部１２ｃを挿通させる孔１８が設けられる（図１（ｂ）参照）。解放ボルト１０と解放ピン１２は、解放ボルト１０をねじ込んだ際、解放ピン１２の先端部１２ｃに解放ボルト１０が接するよう、同軸上に配置される。
なお、本発明の手動解放機構は、図示したブレーキに限定されるものではなく、例えば、摩擦板と制動板は一体化され、回転軸とともに回転するブレーキでも使用可能である。

なお、アーマチュア２２の孔１８の替わりに、アーマチュア２２に凹部１９を設け、凹部１９に解放ピン１２の先端部１２ｃを設置してもよい（図５（ａ）（ｂ）参照）。
また、手動解放機構を複数設ける場合、等間隔に配置しなくてもよいが、等間隔に配置すると（図１（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）参照）、ブレーキＢの手動解放時に、アーマチュア２２とヨーク３２の間に隙間が生じることなく、アーマチュア２２がヨーク３２に当接されるため、手動解放を確実に行うことができる。

図１（ａ）に示すように、ヨーク３２内部のコイル３０に通電されていない場合に、無励磁作動形電磁ブレーキＢ（以下、「ブレーキＢ」と略称する。）を作動状態にするには、解放ボルト１０の頭部がブラケット２０に当接するまで、解放ボルト１０をねじ込む（Ｇ１＝０）。この際、回転軸４０の回転等で発生する装置の振動により、解放ボルト１０が緩まないよう、しっかりとねじ込む。これにより、解放ピン１２の先端部１２ｃが解放ボルト１０により押圧されるため（Ｇ２＝０）、解放ピン１２及び解放ばね１４は固定される。

解放ボルト１０がブラケット２０に当接するまでねじ込まれても、解放ピン１２の根元部１２ａの先端は、解放ばね用ホルダ１６の底面に接触せず、解放ピン１２の根元部１２ａと解放ばね用ホルダ１６の底面には隙間がある（Ｇ４＞０）ように設定する。その理由は、図７に示すように、解放ばね用ホルダ１６の底面に接触する大きさの解放ピン１２’を用いた場合（図７において、Ｇ４＝０。）、解放ボルト１０をブラケット２０に当接するまでねじ込むことができなくなるからである（図７において、Ｇ１＞０。）。また、解放ピン１２の根元部１２ａが解放ばね用ホルダ１６に接触していると、ブラケット２０に当接するまで解放ボルト１０を確実にねじ込むことができず、振動等で解放ボルト１０が緩みやすくなるため、誤って手動解放状態になる可能性がある。また、無理なねじ込みにより、解放ボルトや貫通雌ねじ孔等を破損させる危険性もある。従って、解放ボルト１０がブラケット２０に当接するまでねじ込まれても（Ｇ１＝０）、解放ピン１２の根元部１２ａが、解放ばね用ホルダ１６に接触しないようにしておくことが必要である。

さらに、解放ボルト１０がブラケット２０に当接していないにも拘らず、コイル状の解放ばね１４の隣接する一巻き分のコイル同士が互いに密着してそれ以上縮まないようになった場合も、前述した場合と同じ問題が生じる。従って、解放ボルト１０をねじ込んでブラケット２０に当接させたときでも、解放ばね１４が完全に縮んだ状態にはならず、若干伸びた状態になるように、解放ばね１４の長さや線径等を設定することも必要である。

解放ピン１２の先端部１２ｃが押圧されると、解放ピン１２の鍔部１２ｂがアーマチュア２２から離間し、解放ばね１４を押圧する。そうすると、制動ばね３４の弾性反発力により、アーマチュア２２がヨーク３２から離間する。
これにより、摩擦板２４がアーマチュア２２と制動板２６に挟まれ、ブレーキＢは作動状態となる（図１（ｃ）参照）。
なお、制動ばね３４の弾性反発力は、解放ばね１４の弾性反発力よりも小さく設定されるが、ブレーキ作動状態においては、解放ばね１４の弾性反発力は、解放ピン１２の鍔部１２ｂ、ひいては、解放ボルト１０により受け止められているので、解放ばね１４の弾性反発力により、ブレーキＢが誤って解放されることはない。

ブレーキ作動状態において、アーマチュア２２とヨーク３２の隙間Ｇ５が増大しても、常にＧ３＞０であることも必要である。
このＧ５の値が増大し、Ｇ３＝０となると、ブレーキ作動時にも拘らず、解放ピン１２がアーマチュア２２をヨーク３２側に押し込み手動解放状態になってしまう危険がある。従って、常に、Ｇ３＞０であることが必要である。

次に、図２を参照して、本発明の第１実施形態の無励磁作動形電磁ブレーキの手動解放機構を具えた無励磁作動形電磁ブレーキＢの手動解放について説明する。
ブレーキＢを手動解放する場合は、解放ボルト１０を緩め、解放ボルト１０の頭部をブラケット２０から離間させる。前述したとおり、解放ばね１４の弾性反発力は、制動ばね３４の弾性反発力よりも大きく設定されている。従って、解放ボルト１０による押圧から解放されると、解放ばね１４の弾性反発力により解放ピン１２が、制動ばね３４の弾性反発力に抗して、ブラケット２０側に押し出される。これにより、鍔部１２ｂがアーマチュア２２をヨーク３２に当接させるまで押し出し、アーマチュア２２と摩擦板２４が離間する。このとき、図２におけるＧ１は、図１（ａ）におけるＧ３よりも大きくなければならない。
仮に、図２におけるＧ１が、図１（ａ）におけるＧ３以下であると、アーマチュア２２をヨーク３２に押し出しても、アーマチュア２２と摩擦板２４を離間させることができないためである。かくして、アーマチュア２２と摩擦板２４が離間すると、アーマチュア２２と制動板２６による摩擦板２４への制動力が発生しなくなるため、ブレーキＢは解放状態となる。
なお、図２におけるＧ１、すなわち、解放ボルト１０の移動距離は、下記の式により求められる。
Ｇ１＝Ｇ２＋図１（ａ）におけるＧ３＋Ｇ６
手動解放時は、Ｇ２＞０であるから、手動解放させるための解放ボルト１０の移動距離の条件は、
Ｇ１＞図１（ａ）におけるＧ３＋Ｇ６
となる。Ｇ２＞０の場合、解放ピン１２による解放ボルト１０への押圧力がなくなるため、解放ボルト１０の緩めトルクが小さくなり、力を入れずに解放ボルト１０を緩めることができる。これにより、手動解放状態であることが解放ボルト１０の緩めトルクの変化から判別できる。
より確実に手動解放状態であることが判別できるようにするためには、解放ボルト１０の移動距離を、オペレータに見えるように表示しておくことが望ましい。

最後に、図３を参照して、本発明の第１実施形態の無励磁作動形電磁ブレーキの手動解放機構を具えた無励磁作動形電磁ブレーキＢの通電解放について説明する。
図３に示すように、解放ボルト１０がブラケット２０に当接されていることから、ブレーキＢは作動状態である。

ブレーキＢが作動状態であっても、ヨーク３２に内蔵されたコイル３０に通電すると、制動ばねの弾性反発力よりも大きく設定されている吸引力がコイルに発生するため、アーマチュア２２がヨーク３２に吸引され、アーマチュア２２は摩擦板２４から離間する。これにより、摩擦板２４は、アーマチュア２２と制動板２６による制動力から解放されるため、ブレーキＢは通電解放状態となる。

さらに、図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態においては、ブラケット２０に座繰り２８を設けることで、ブレーキ作動状態か手動解放状態かをより判別し易くする。

図４（ａ）に示すように、無励磁作動形電磁ブレーキＢ’（以下、「ブレーキＢ’」と略称する。）が作動状態（非通電時）の場合は、解放ボルト１０が座繰り２８の底面に当接するまでねじ込まれ、解放ボルト１０の頭部は座繰り２８に収納される。ブレーキＢ’を手動解放する場合は、解放ボルト１０を緩めることにより、解放ボルト１０の頭部が座繰り２８から突出する（図４（ｂ）参照）。
つまり、作動時に、解放ボルト１０を座繰り２８の底面に当接するまでねじ込み、解放ボルト頭部上面がブラケット２０の上面より低くなるようにし、手動解放時に、解放ボルト１０の頭部の上面がブラケット２０の上面と同じ高さ以上になるようにする。
このようにすることで、ブラケット２０から解放ボルト１０が突出しているか否かでブレーキＢ’の状態が把握できるため、ブラケット２０の座繰り２８付近を見ただけで、ブレーキＢ’が作動状態か手動解放状態かを判別できる。

次に、図８を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態においては、反ブラケット側に手動解放機構を設けている。図８（ｂ）に示すように、ブラケット側に手動解放操作をするスペースがなく、反ブラケット側に手動解放操作をするスペースがある場合は、手動解放機構を設ける場所を反ブラケット側にするのが好適である。

図８（ａ）に示すように、解放ボルト１０は、ブレーキカバー３６に設けられた貫通雌ねじ孔２０ｂにねじ込まれる。解放ばね用ホルダ１６は、ブラケット２０の内部に設けられる。
無励磁作動形電磁ブレーキＢ’’（以下、「ブレーキＢ’’」と略称する。）を作動状態にするには、解放ボルト１０の頭部がブレーキカバー３６に当接するまで、解放ボルト１０をねじ込む。
ブレーキＢ’’の作動、手動解放及び通電解放の各状態の詳細については、第１実施形態と同様のため、説明は省略する。
なお、図示はしないが、ブレーキカバー３６に座繰りを設けてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、解放ボルトをねじ込んだり緩めたりするだけで、ブレーキの作動、手動解放を行うことができる上、解放ボルトの頭部がブラケットに当接しているか否か又は座繰りに収納されているか否かでブレーキの状態を把握できる。また、解放ボルトの設置場所はブラケットでもブレーキカバーでもよいため、例えば、図６及び図８（ｂ）に示すように、ブラケット側か反ブラケット側のどちらかにしか手動解放を行うことができるスペースのない装置であっても、採用することができる。

Ｂ、Ｂ’、Ｂ’’ 無励磁作動形電磁ブレーキ
１０ 解放ボルト
１２ 解放ピン
１２ａ 根元部
１２ｂ 鍔部
１２ｃ 先端部
１４ 解放ばね
１６ 解放ばね用ホルダ
１８ 孔
１９ 凹部
２０ ブラケット
２０ａ、２０ｂ 貫通雌ねじ孔
２２ アーマチュア
２４ 摩擦板
２６ 制動板
２８ 座繰り
３２ ヨーク
３４ 制動ばね
３６ ブレーキカバー

Claims (2)

1. ブラケットに固定されたブレーキカバー内に収納された制動ばね、摩擦板、制動板、アーマチュア及びヨークを具えた無励磁作動形電磁ブレーキにおいて、
   前記無励磁作動形電磁ブレーキは、前記ブラケット又は前記ブレーキカバーの貫通雌ねじ孔に螺合された解放ボルト、根元部、鍔部、及び先端部からなる解放ピン、解放ばね、及び前記ブレーキカバー又は前記ブラケットに取付けられた解放ばね用ホルダを有し、
   前記解放ばねは、解放ばね用ホルダに収納され、
   前記アーマチュアには、前記解放ピンの前記先端部を挿通させる孔又は凹部が設けられ、
   前記解放ばねは無励磁作動時に締め込まれた前記解放ボルト及び解放ピンにより圧縮されており、前記解放ボルトが緩められることにより、前記制動ばねの弾性反発力よりも大きく設定された弾性反発力により前記解放ピンが押し出され、前記解放ピンの前記鍔部が前記アーマチュアを押圧してブレーキが手動解放されることを特徴とする、
   無励磁作動形電磁ブレーキのばね式手動解放機構。
2. 前記ブラケットに座繰りが設けられ、ブレーキ作動時は、前記解放ボルトの頭部が前記座繰りに収納される、請求項１の無励磁作動形電磁ブレーキのばね式手動解放機構。

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