JP5178075B2 - ブレーキ装置及びエレベータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、エレベータの保持用もしくは非常時制動用として使用されるブレーキに関する。特に、ブレーキ機能の信頼性を確保するため、ブレーキ機構を２重化したブレーキ装置、及び、このブレーキ装置を備えたエレベータ装置に関する。

コイルに通電することによって発生する電磁力を利用したクラッチ式ブレーキがある。また、上記クラッチ式ブレーキを２つ繋げることにより、ブレーキ機構を２重化したブレーキがある。
特開平６−７２６７２号公報

上記クラッチ式ブレーキを直列に２つ繋げた場合、ブレーキ装置の長さが倍増してしまう。そのため、エレベータの省スペース性、レイアウト性に課題がある。また、部品点数も多くなるため、信頼性が低下し、コストが増加するという課題がある。
本発明は、例えば、ブレーキ機構を２重化したブレーキ装置を小型化するとともに、部品点数を減らすことを目的とする。

本発明に係るブレーキ装置は、例えば、巻上機の回転軸の回転と連動して回転するように上記回転軸に取付けられる２つの回転部と、
上記２つの回転部の間に上記巻上機に固定して設けられるフィールドと、
上記フィールドに設けられ、上記２つの回転部のそれぞれを押圧して上記回転軸の回転を制動するとともに、所定の場合には上記２つの回転部のそれぞれを押圧することを解除する２つの制動部と
を備えることを特徴とする。

本発明に係るブレーキ装置によれば、１つのフィールド（固定鉄心）の両側に制動部（ブレーキ機構）を備えるため、従来のブレーキ装置に比べ小型化できるとともに、部品点数を減らすことができる。

実施の形態１．
この実施の形態では、ブレーキ機構を２重化したブレーキ装置について説明する。

図１と図２とは、ブレーキ機構を直列に２つ繋げたブレーキ装置の断面図である。図１は、制動状態（非通電時）を示す図である。図２は、非制動状態（通電時）を示す図である。

図１と図２とに示すブレーキ装置は、第１のブレーキ機構と第２のブレーキ機構とを備える。第１のブレーキ機構は、巻上機の筐体１に固定され取付けられている。第２のブレーキ機構は、第１のブレーキ機構に固定され取付けられている。第１のブレーキ機構と第２のブレーキ機構とは、巻上機の回転軸２の軸方向に直列に取付けられている。
第１のブレーキ機構は、第１のスペーサ３、第１のフィールド４、第１の電磁コイル５、第１の弾性体６、第１の押圧部７（第１のアーマチャア）、第１の回転部８（第１のブレーキディスク）、第１の摩擦材９を備える。
第２のブレーキ機構は、第２のスペーサ３’、第２のフィールド４’、第２の電磁コイル５’、第２の弾性体６’、第２の押圧部７’（第２のアーマチャア）、第２の回転部８’（第２のブレーキディスク）、第２の摩擦材９’を備える。
第１のブレーキ機構と第２のブレーキ機構とは同様の動作をする。そのため、ここでは、第１のブレーキ機構について説明する。

筐体１は、例えば、巻上機のハウジングである。ハウジングとは、巻上機を包み、保護する箱形の部分である。
回転軸２は、巻上機の主軸である。回転軸２は、巻上機の電動機２０（駆動機）が動作すると回転する。ブレーキ装置は、回転軸２に発生するトルクを制動する。回転軸２にはスプラインが形成されている。
第１のスペーサ３は、一端が筐体１に固定して取付けられている。また、第１のスペーサ３は、他端が第１のフィールド４に固定して取付けられている。
第１のフィールド４は、第１のスペーサ３を介して筐体１に固定される。また、第１のフィールド４は、第１の電磁コイル５、第１の弾性体６を内部に備える。
第１の電磁コイル５は、通電された場合、第１のフィールド４を磁化する。その結果、第１のフィールド４は、第１の押圧部７を磁力により引き寄せる。
第１の弾性体６は、例えば、バネである。第１の弾性体６は、弾性力（バネ力）により、第１の押圧部７を筐体１方向へ押圧する。つまり、第１の弾性体６は、第１の押圧部７を第１のフィールド４とは反対の方向へ押圧する。
第１の押圧部７は、第１の回転部８と第１のフィールド４との間に、回転軸２の軸方向に移動可能に設けられている。第１の押圧部７は、第１の弾性体６により押圧された場合、第１の回転部８に設けられた第１の摩擦材９に当接して押圧する。
第１の回転部８は、回転軸２に形成されたスプラインと噛み合って、回転軸２の回転と連動して回転するように回転軸２に取付けられている。つまり、回転軸２が回転する場合、第１の回転部８は同様に回転する。また、第１の回転部８は、回転軸２の軸方向に移動可能に取付けられている。すなわち、第１の回転部８は、回転軸２のトルクが伝達するように取付られるとともに、軸方向に移動可能に回転軸２に取付けられている。
第１の摩擦材９は、第１の回転部８の第１のフィールド４側と、筐体１側とに設けられる。第１の摩擦材９は、例えば、第１の回転部８の外周付近に設けられる。

次に、図１に示す制動状態（非通電時）について説明する。
第１の電磁コイル５が通電されていない場合、第１のフィールド４は磁化されていない。したがって、第１のフィールド４は、第１の押圧部７を引き寄せることはない。そのため、第１の押圧部７は、第１の弾性体６の弾性力により第１のフィールド４とは反対側、すなわち筐体１側へ押圧される。その結果、第１の押圧部７は、第１の回転部８の第１のフィールド４側に設けられた第１の摩擦材９と接触し、さらに第１の回転部８を第１の筐体１側へ押圧する。第１の回転部８は、筐体１側へ移動して、第１の回転部８の筐体１側に設けられた第１の摩擦材９は、筐体１と接触する。つまり、第１の回転部８は、第１の押圧部７と筐体１との間に第１の摩擦材９を介して挟まれる。つまり、第１の回転部８は、第１の弾性体６の弾性力により発生された、第１の押圧部７と第１の摩擦材９との間の摩擦力と、筐体１と第１の摩擦材９との間の摩擦力とにより、その回転が制動される。第１の回転部８の回転が制動される結果、回転軸２の回転が制動される。

次に、図２に示す非制動状態（通電時）について説明する。
第１の電磁コイル５が通電された場合、第１のフィールド４は磁化される。磁化された第１のフィールド４は、第１の弾性体６の弾性力に逆らって、第１の押圧部７を引き寄せる。その結果、第１の押圧部７は、第１の回転部８の第１のフィールド４側に設けられた第１の摩擦材９と非接触となる。さらに、第１の回転部８は、筐体１側へ押圧されないため、第１の回転部８の筐体１側に設けられた第１の摩擦材９は、筐体１と非接触となる。つまり、第１の回転部８には制動トルクが発生しない。第１の回転部８の回転が制動されないので、回転軸２の回転も制動されない。

上述したように、第２のブレーキ機構は、第１のブレーキ機構と同様の動作をする。但し、第１のブレーキ機構は筐体１に取付けられているのに対し、第２のブレーキ機構は第１のフィールド４に取付けられている。そのため、制動状態において、第１の回転部８は、第１の押圧部７と筐体１との間に第１の摩擦材９を介して挟まれるのに対し、第２の回転部８’は、第２の押圧部７’と第１のフィールド４との間に第２の摩擦材９’を介して挟まれる。

図１と図２とに示すブレーキ装置は、ブレーキ機構が２重化されているため、ブレーキの信頼性が高い。しかし、ブレーキ機構が２重化されていないブレーキ装置と比べ、ブレーキ装置の大きさが２倍である。さらに、部品点数も多くなってしまうため、コストが上がってしまうとともに、信頼性も低下してしまう。

図３と図４とは、１つのフィールド４の両側（回転軸２の軸方向の両側）にブレーキ機構を備えるブレーキ装置の断面図である。図３は、制動状態（非通電時）を示す図である。図４は、非制動状態（通電時）を示す図である。
図３と図４とに示すブレーキ装置は、第１のフィールド４の両側にブレーキ機構を備える。第１のフィールド４の筐体１側（図３と図４とでは第１のフィールド４の左側）が第１のブレーキ機構であり、第１のフィールド４の筐体１逆側（図３と図４とでは第１のフィールド４の右側）が第２のブレーキ機構である。

つまり、図３と図４とに示すブレーキ装置は、２つの回転部（第１の回転部８と第２の回転部８’）の間に上記巻上機に固定して第１のフィールド４が設けられる。そして、第１のフィールド４に第１の電磁コイル５と第１の弾性体６、及び、第２の電磁コイル５’と第２の弾性体６’の２つの制動部が備えられる。すなわち、外観においてはフィールドは１つであるが、両側に制動部（第１の電磁コイル５と第１の弾性体６、第２の電磁コイル５’と第２の弾性体６’）が備えられている。
そのため、図３と図４とに示すブレーキ装置は、図１と図２とに示すフィールドが２つ必要であったブレーキ装置に比べ、小型化することができる。さらに、部品点数を減らすことができるため、コストを下げることができるとともに、信頼性を向上することが可能である。

図３と図４とに示すブレーキ装置の第１のブレーキ機構は、図１と図２とに示すブレーキ装置の第１のブレーキ機構と同様の動作をする。
図３と図４とに示すブレーキ装置の第２のブレーキ機構も、図１と図２とに示すブレーキ装置の第１のブレーキ機構と同様の動作をする。但し、制動状態において、図１と図２とに示すブレーキ装置の第１のブレーキ機構では第１の回転部８は、第１の押圧部７と筐体１との間に第１の摩擦材９を介して挟まれるのに対し、図３と図４とに示すブレーキ装置の第２のブレーキ機構では第２の回転部８’は、第２の押圧部７’と第１の固定部１０との間に第２の摩擦材９’を介して挟まれる。

図５と図６とは、第１のフィールド４への第１の電磁コイル５、第１の弾性体６、第２の電磁コイル５’、第２の弾性体６’の配置図である。図５と図６とは、第１のフィールド４の軸方向の断面図の一例である。

まず、図５に基づき第１のフィールド４への各部材の配置について説明する。
図５は、第１の電磁コイル５と第２の電磁コイル５’とを回転軸２を中心とする同心円状に配置した例である。
第１の電磁コイル５と第２の電磁コイル５’との同心円は半径が異なり、互いに回転軸２の軸方向に全く重なる部分がない。つまり、図５においては、第１の電磁コイル５の同心円の外円の半径Ｒ_１よりも、第２の電磁コイル５’の同心円の内円の半径Ｒ_２の方が大きい。
第１の弾性体６と第２の弾性体６’とは回転軸２を中心とする半径Ｒ_３の同一円周上に交互に配置され、互いに回転軸２の軸方向に全く重なる部分がない。
また、第１の電磁コイル５及び第２の電磁コイル５’と、第１の弾性体６及び第２の弾性体６’とも互いに回転軸２の軸方向に全く重なる部分がない。つまり、第１の電磁コイル５と第２の電磁コイル５’と第１の弾性体６と第２の弾性体６’とは、互いに回転軸２の軸方向に全く重なる部分がない。
このように配置することで、第１のフィールド４の軸方向の長さを小さくすることができる。

次に、図６に基づき第１のフィールド４への各部材の配置について説明する。
図６は、小径の第１の電磁コイル５と小径の第２の電磁コイル５’とを同一円周上に配置した例である。
第１の電磁コイル５と第２の電磁コイル５’とは、回転軸２を中心とする半径Ｒ_４の同一円周上に交互に配置され、互いに回転軸２の軸方向に全く重なる部分がない。
第１の弾性体６と第２の弾性体６’とは回転軸２を中心とする半径Ｒ_５の同一円周上に交互に配置され、互いに回転軸２の軸方向に全く重なる部分がない。
また、第１の電磁コイル５及び第２の電磁コイル５’と、第１の弾性体６及び第２の弾性体６’とも互いに回転軸２の軸方向に全く重なる部分がない。つまり、第１の電磁コイル５と第２の電磁コイル５’と第１の弾性体６と第２の弾性体６’とは、互いに回転軸２の軸方向に全く重なる部分がない。
そのため、図５に示す例と同様に、第１のフィールド４の軸方向の幅を小さくすることができる。さらに、図５に示す例に比べ、第１の電磁コイル５と第２の電磁コイル５’と第１の弾性体６と第２の弾性体６’とを回転軸２付近にまとめて配置することができ、第１のフィールド４の軸方向の断面積を小さくすることができる。つまり、第１のフィールド４を小型化できる。

この実施の形態に係るブレーキ装置によれば、ブレーキ機構の２重化により制動機能の信頼性を高めつつ、ブレーキ装置のサイズを小さくすることができる。また、ブレーキ装置の部品点数を減らすことができる。

実施の形態２．
この実施の形態では、実施の形態１で説明したブレーキ装置を備えた巻上機について説明する。この実施の形態では、ブレーキ装置は１つのフィールド４の両側にブレーキ機構を備えるブレーキ装置であるとして説明する。

図７は、実施の形態１で説明したブレーキ装置を備えた巻上機を示す図である。
巻上機は、ブレーキ装置、電動機２０、駆動網車２１を備える。
電動機２０は、回転軸２を駆動する駆動装置である。電動機２０は、図１から図４までにおいて、筐体１として示していた部分である。
駆動網車２１は、ブレーキ装置とは反対側に電動機２０から突出した回転軸２に取付けられる。駆動網車２１は、回転軸２の回転と連動して回転する。つまり、駆動網車２１は、電動機２０に通電され回転軸２が回転すると、回転軸２と同様に回転する。

巻上機を動作させる場合、電動機２０を通電状態とする。電動機２０に通電すると、上述したように回転軸２が回転し、駆動網車２１が回転する。ことのき、ブレーキ装置の第１の電磁コイル５と第２の電磁コイル５’とにも通電される。つまり、電動機２０に通電する場合、第１の押圧部７と第２の押圧部７’とが、第１のフィールド４側へ引き寄せられ、第１の回転部８と第２の回転部８’とが解放され制動されていない状態となる。そのため、回転軸２の回転は制動されることがない。
一方、巻上機を停止する場合、電動機２０を非通電状態とする。電動機２０の通電を遮断すると、回転軸２の回転が停止し、駆動網車２１の回転が停止する。さらに、このとき、ブレーキ装置の第１の電磁コイル５と第２の電磁コイル５’との通電も遮断される。つまり、電動機２０の通電を遮断する場合、第１の押圧部７と第２の押圧部７’とがそれぞれ第１の回転部８と第２の回転部８’とを第１の弾性体６と第２の弾性体６’との弾性力により押圧して制動している状態となる。そのため、回転軸２の回転が制動される。つまり、回転軸２の回転は停止する。

この実施の形態に係る巻上機は、ブレーキ装置が小さいため、省スペース化を図ることができるとともに、レイアウト性の向上を図ることができる。

実施の形態３．
この実施の形態では、実施の形態２に係る巻上機を備えたエレベータ装置について説明する。

図８は、実施の形態２で説明した巻上機を備えたエレベータ装置を示す図である。
エレベータ装置は、巻上機、かご２２、釣合重り２３、ロープ２４、そらせ車２５、機械台２６を備える。
かご２２は、例えば、人や荷物等を乗せるためのものである。
釣合重り２３は、かご２２との釣合を取るためのものである。
ロープ２４は、一端にかご２２が取付けられ、他端に釣合重り２３が取り付けられる。
そらせ車２５は、釣合重り２３の昇降路をかご２２の昇降路から離すための滑車である。
機械台２６は、巻上機とそらせ車２５とを取付けるものである。巻上機とそらせ車２５とは、かご２２の昇降路と釣合重り２３の昇降路とを離すため、離して配置されている。

巻上機を動作させ、駆動網車２１を回転させることで、かご２２と釣合重り２３とが釣瓶式に昇降する。

この実施の形態に係るエレベータ装置によれば、ブレーキ装置が小さいため、省スペース化を図ることができるとともに、レイアウト性の向上を図ることができる。

以上の実施の形態で説明した内容をまとめると以下のようになる。

ブレーキ装置は、電動機２０の軸方向に取り付けられたフィールド（第１のフィールド４）と、
軸方向において前記フィールドの第一側面と前記電動機２０との間に設けられ、前記電動機２０の回転軸と一体に回転する第一のディスク（第１の回転部８）と、
一部が前記フィールド内の前記第一側面側に設けられ、前記第一のディスクを前記電動機２０の停止時には制動し駆動時には解放する第一の電磁石機構（第１の電磁コイル５、第１の弾性体６、第１の押圧部７）と、
軸方向において前記フィールドの前記電動機２０とは反対側の第二側面側に設けられ、前記電動機２０の回転軸と一体に回転する第二のディスク（第２の回転部８’）と、
一部が前記フィールド内の前記第二側面側に設けられ、前記第二のディスクを前記電動機２０の停止時には制動し駆動時には解放する第二の電磁石機構（第２の電磁コイル５’、第２の弾性体６’、第２の押圧部７’）と
を備えたことを特徴とする。

前記第一の電磁石機構は、
前記フィールド内の前記第一側面側に設けられた第１の電磁コイル５と、
前記フィールド内の前記第一側面側に設けられた第１の弾性体６と、
前記フィールドの第一側面と前記第一のディスクとの間に軸方向に変位自在に設けられ、第１の弾性体６によって前記第一のディスクを押圧し、前記第１の電磁コイル５の励磁時には前記フィールドに当接する第１の押圧部７と、
前記第一のディスクと前記電動機２０との間に設けられ、前記第１の押圧部７とによって前記第一のディスクを狭圧する第一の固定体（筐体１の側面部）とを備え、
前記第二の電磁石機構は、
前記フィールド内の前記第二側面側に設けられた第２の電磁コイル５’と、
前記フィールド内の前記第二側面側に設けられた第２の弾性体６’と、
前記フィールドの前記第二側面と前記第二のディスクとの間に軸方向に変位自在に設けられ、前記第２の弾性体６’によって前記第二のディスクを押圧し、前記第２の電磁コイル５’の励磁時には前記フィールドに当接する第２の押圧部７’と、
前記第二のディスクの前記電動機２０の反対側に設けられ、前記第２の押圧部７’とによって前記第二のディスクを狭圧する第二の固定体（第１のフィールド４）と
を備えたことを特徴とする。

さらに、前記第１の電磁コイル５と前記第２の電磁コイル５’は、それぞれ複数個の電磁コイルを有するとともに、軸方向から視て互いに離れ、軸方向の直角方向から視て互いに重なって配置されており、
前記第１の弾性体６と前記第２の弾性体６’は、それぞれ複数個の弾性体を有するとともに、軸方向の直角方向から視て前記第１の電磁コイル５と前記第２の電磁コイル５’と重なり、軸方向から視て互いに離れて配置されたことを特徴とする。

また、さらに、前記電動機２０はかごを昇降する巻上機であって、この巻上機に上記ブレーキ装置を備えたエレベータ装置であることを特徴とする。

ブレーキ機構を直列に２つ繋げたブレーキ装置の制動状態（非通電時）を示す断面図。 ブレーキ機構を直列に２つ繋げたブレーキ装置の非制動状態（通電時）を示す断面図。 １つのフィールド４の両側にブレーキ機構を備えるブレーキ装置の制動状態（非通電時）を示す断面図。 １つのフィールド４の両側にブレーキ機構を備えるブレーキ装置の非制動状態（通電時）を示す断面図。 第１のフィールド４への第１の電磁コイル５、第１の弾性体６、第２の電磁コイル５’、第２の弾性体６’の配置図。 第１のフィールド４への第１の電磁コイル５、第１の弾性体６、第２の電磁コイル５’、第２の弾性体６’の配置図。 実施の形態１で説明したブレーキ装置を備えた巻上機を示す図。 実施の形態２で説明した巻上機を備えたエレベータ装置を示す図。

符号の説明

１ 筐体、２ 回転軸、３ 第１のスペーサ、３’ 第２のスペーサ、４ 第１のフィールド、４’ 第２のフィールド、５ 第１の電磁コイル、５’ 第２の電磁コイル、６ 第１の弾性体、６’ 第２の弾性体、７ 第１の押圧部、７’ 第２の押圧部、８ 第１の回転部、８’ 第２の回転部、９ 第１の摩擦材、９’ 第２の摩擦材、１０ 第１の固定部、１０’ 第２の固定部、２０ 電動機、２１ 駆動網車、２２ かご、２３ 釣合重り、２４ ロープ、２５ そらせ車、２６ 機械台。

Claims (2)

1. 巻上機の回転軸の回転と連動して回転するように上記回転軸に取付けられる２つの回転部と、
   上記２つの回転部の間に上記巻上機に固定して設けられるフィールドと、
   上記２つの回転部それぞれと上記フィールドとの間に、上記回転軸の軸方向に移動可能に設けられた２つの押圧部と、
   上記フィールドに設けられ、上記２つの押圧部を上記２つの回転部のそれぞれに押圧して上記回転軸の回転を制動するとともに、所定の場合には上記２つの押圧部を上記２つの回転部のそれぞれに押圧することを解除する２つの制動部とを備え、
   上記２つの制動部の一方の制動部は、
   一方の押圧部を一方の回転部の方向へ弾性力により押圧することにより、上記一方の押圧部を上記一方の回転部に押圧させる複数の第１の弾性体と、
   上記所定の場合に磁力を発生させて上記第１の弾性体の弾性力に逆らって上記一方の押圧部を上記フィールドの方向へ引き寄せることにより、上記一方の押圧部が上記一方の回転部を押圧することを解除する複数の第１の電磁コイルと
   を備え、
   上記２つの制動部の他方の制動部は、
   他方の押圧部を他方の回転部の方向へ弾性力により押圧することにより、上記他方の押圧部を上記他方の回転部に押圧させる複数の第２の弾性体と、
   上記所定の場合に磁力を発生させて上記第２の弾性体の弾性力に逆らって上記他方の押圧部を上記フィールドの方向へ引き寄せることにより、上記他方の押圧部が上記他方の回転部を押圧することを解除する複数の第２の電磁コイルと
   を備え、
   上記複数の第１の弾性体と上記複数の第２の弾性体とは、同心円上に交互に配置され、上記複数の第１の電磁コイルと複数の上記第２の電磁コイルとは、同心円上に交互に配置され、上記複数の第１の弾性体と上記複数の第２の弾性体と上記複数の第１の電磁コイルと上記複数の第２の電磁コイルとは、軸方向に重なることなく上記フィールドに設けられる
   ことを特徴とするブレーキ装置。
2. 請求項１に記載のブレーキ装置を備えることを特徴とするエレベータ装置。

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