JP5331067B2 - ブレーキ開放センサ支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、軸方向に作動するピストン部材により回転するブレーキロータがパッドを介して押圧されてブレーキ動作を行う産業用ディスクブレーキであって、前記パッドの開放位置を検知するリミットセンサを静止部にて支持するブレーキ開放センサ支持構造に関する。

例えば、風力発電機等の産業用ディスクブレーキにおいては、制御上の必要性から、ブレーキの開放信号に合わせてブレーキが開放されたことを機械的に検知する場合がある。風力発電機では、何らかの異常による緊急停止、または点検整備時の安全性から、ブレーキによって羽根の回転等を停止させてロックし、非発電状態にする必要がある。異常への対処や点検整備が終了した場合には、ブレーキを開放して、羽根の回転等により発電状態に復帰するが、ブレーキが完全に開放されていないと引摺りや焼付きを発生する虞れがあった。

そのようなことから、ブレーキの開放を確実にする技術や、ブレーキの開放を正確に検知するブレーキ開放センサが求められている。前者の技術として下記特許文献１に記載された巻上機用の制動装置が提案され、後者のブレーキ開放センサとして下記特許文献２に記載された旋回構造が提案された。

特許第４００９２８６号公報（特許請求の範囲参照） 特開２００４−３６４３７０号公報（公報要約書参照）

前記特許文献１に開示された第１従来例の巻上機用の制動装置は、図示はしないが、揺動する手動開放レバーを設けた軸動する作動杆の先端の球面によって、球面座を有する求心継手および押圧部を介して、ブレーキシューを回転被制動体の円筒外周面に押圧を行うようにして、ブレーキシューの回転被制動体外周面への片当たりを抑制したり、異常磨耗を抑制して、安定して大きな制動力を発生させることを可能にするとともに、前記手動開放レバーの揺動によって、作動杆を後退・軸動させることで、ブレーキシューを回転被制動体の円筒外周面から開放して安定したブレーキ開放を行うことができるようにしたものである。

また、前記特許文献２に開示された第２従来例の旋回構造を、図６を用いて簡単に説明すると、図示外の駆動ピニオンが大径歯車１１０の内周面を自転しながら回転駆動することによって、可動部１０５は固定部１１１に対して旋回する。図６の図示部分はブレーキ手段Ｂを示すもので、大径歯車１１０の内周面に噛合する制動ピニオン１０１は、シャフト１０２を介して上部に配設されたパッドブレード１０６に連結されている。パッドブレード１０６はその上下に介設された摩擦部材１０８、１０８間に配置され、上方の固定本体部１２７内の円周上に複数個配設された図示外のスプリングによって、下方へ付勢された可動押圧部１２８により制動ロックされる。

固定本体部１２７内における電磁的開放手段１１３を構成するコイル１３２を励磁すると、前記図示外のスプリングの下方への付勢力に抗して、可動押圧部１２８を上方へ吸引する。それによって、パッドブレード１０６が開放されて制動ピニオン１０１が大径歯車１１０の内周面に噛合・自転することになり、可動部１０５は固定部１１１に対して旋回する。符号１３４は、可動押圧部１２８の位置を検知して、ブレーキ状態またはブレーキ開放状態を外部制御部へ信号として発信するリミットスイッチである。本体部１０３の受圧フランジ１２４には、パッドブレード１０６と摩擦部材１０８との隙間を調整するボルト・ナットからなる調整機構１３５が配設される。

このような従来の制動装置にあって、前記第１の従来例のものでは、安定したブレーキ開放が可能となり、作動杆を支持するベース部に開放検知用のリミットスイッチが取り付けられて、ブレーキシューによる回転被制動体の円筒外周面への押圧状態を確認できるように構成されているものの、該リミットスイッチの位置調整は、リミットスイッチの固定螺子のみで行わなくてはならないため、常時の検知精度の確保に問題があった。また、前記第２の従来例のものでは、パッドブレード１０６と摩擦部材１０８との隙間を直接に調整するボルト・ナットからなる調整機構１３５が配設されるものの、固定本体部１２７の上部に設置されるリミットスイッチ１３４については、前記第１の従来例のものと同様に、位置調整をするようには構成されておらず、矢張り、開放位置の常時の検知精度の確保は困難であった。したがって、従来のこれらの制動装置にあっては、完全なブレーキ開放の検知が困難であり、ブレーキの引摺りや焼付きを引き起こす虞れがあった。

そこで本発明では、前記従来のブレーキ開放センサ支持構造の諸課題を解決して、ブレーキ開放センサの位置調整を簡便に行うことを可能にして、常に検知精度を確保し、ブレーキの引摺りや焼付きを未然に防止することを可能にしたブレーキ開放センサ支持構造を提供することを目的とする。

このため本発明が採用した課題解決手段は、
ボディに組み付けられた一対の対向するピストン部材１２、１２の軸方向のブレーキ作動によって、ブレーキロータ１１の両側に配置された一対のパッド１０、１０がブレーキロータ１１の両側を挟持して押圧することによりブレーキ作動を行う産業用ディスクブレーキにおいて、前記パッドの開放位置を検知するリミットセンサを静止部にて支持するブレーキ開放センサ支持構造は、静止部と、この静止部内において前記静止部に対して前記ピストン部材動作方向に位置調整可能に支持・固定されたリミットセンサと、前記静止部内において前記リミットセンサの位置調整を行なう調整螺子と、前記静止部内において前記リミットセンサと静止部との間に配置され、前記リミットセンサをパッドとは反対方向に付勢するばね部材と、前記リミットセンサと前記パッドの背面との間に介設されたロッドとを備え、前記ロッドを介して前記パッド１０のブレーキロータからの解放位置を前記リミットセンサにより検知できるようにしたことを特徴とするブレーキ開放センサ支持構造である。
また、前記位置調整が、静止部に螺合された調整螺子によってなされるように構成したことを特徴とするブレーキ開放センサ支持構造である。
また、前記調整螺子は、ウェッジ部材に結合され、前記調整螺子を進退することにより前記ウェッジ部材を進退し、前記リミットセンサの位置調整を行なうようにしたことを特徴とするブレーキ開放センサ支持構造である。
また、前記調整螺子は、ラック・ピニオンギヤを介して前記リミットセンサを進退し、前記リミットセンサの位置調整を行なうようにしたことを特徴とするブレーキ開放センサ支持構造である。
また、前記位置調整の後のリミットセンサの静止部への固定が、固定螺子によりなされることを特徴とするブレーキ開放センサ支持構造である。
また、前記位置調整の後のリミットセンサの静止部への固定が、リミットセンサの静止部へのワンタッチ式のクランプによりなされることを特徴とするブレーキ開放センサ支持構造である。

本発明によれば、軸方向に作動するピストン部材により回転するブレーキロータがパッドを介して押圧されてブレーキ動作を行う産業用ディスクブレーキであって、前記パッドの開放位置を検出するリミットセンサを静止部にて支持するブレーキ開放センサ支持構造において、前記リミットセンサを静止部に対してピストン部材動作方向に位置調整可能に支持・固定されたことにより、リミットセンサの位置をブレーキ開放位置に対応させて調整できるので、センサのオン・オフや不感帯の調整を含めて常に精度よくブレーキ開放を確実に検知して外部の制御装置に信号を送ることができ、ブレーキ制御が適正に行われて、ブレーキの引摺りや焼付きを防止することができる。

また、前記位置調整が、静止部に螺合された調整螺子によってなされるように構成した場合は、リミットセンサの位置調整が調整螺子の回転数で把握され、作業者の個人差による影響を解消できて位置調整が容易となる。さらに、前記位置調整が、調整螺子とリミットセンサとの間に介在されたウェッジ部材を介してなされるように構成した場合は、ウェッジ部材の斜面を介して、リミットセンサの調整方向と調整螺子の調整方向を異ならせることができるので、リミットセンサの調整ストロークに対する調整螺子の調整ストロークを適宜選定することにより、きめ細かな微調整を可能にするとともに、調整螺子がパッド等からの力を直接に受けないので、調整螺子がブレーキ開放後のパッドの後退に影響を受けにくくなる。

さらにまた、前記位置調整が、調整螺子とリミットセンサとの間に介在されたラック・ピニオンギヤを介してなされるように構成した場合は、リミットセンサの側方にて調整螺子によるラック・ピニオンギヤを介した微調整ができ、ラックからピニオンギヤへの力が及びにくいこととも相俟って、調整螺子がパッド等からの力の影響を受けにくい。また、前記位置調整の後のリミットスイッチの静止部への固定が、固定螺子によりなされる場合は、調整後のリミットスイッチの正規位置を確実に保持できる。

さらに、前記位置調整の後のリミットスイッチの静止部への固定が、リミットスイッチの静止部へのワンタッチ式のクランプによりなされる場合は、固定螺子を用いたもののような螺子込み作業を伴わず、リミットスイッチの静止部への固定作業がより簡素化される。さらにまた、前記リミットセンサが、静止部内において前記調整螺子側にばね付勢された場合は、調整螺子のバックラッシュによる誤差を吸収できて検知精度も向上する。

本発明のブレーキ開放センサ支持構造の第１実施例の要部拡大斜視図およびその裏面の一部分解斜視図である。 同、ブレーキロータに対するパッドの開放検知状態を示す検知部の一部断面斜視図である。 本発明のブレーキ開放センサ支持構造の第２実施例の要部拡大断面図である。 本発明のブレーキ開放センサ支持構造の第３実施例の要部拡大断面図である。 本発明のブレーキ開放センサ支持構造の第４実施例の要部拡大断面図である。 従来の旋回構造におけるブレーキ手段の断面図である。

以下、本発明のブレーキ開放センサ支持構造を実施するための好適な形態を図面に基づいて説明する。本発明のブレーキ開放センサ支持構造は、図２に示すように、軸方向に作動するピストン部材１２により回転するブレーキロータ１１がパッド１０、１０を介して押圧されてブレーキ動作を行う産業用ディスクブレーキであって、前記パッド１０の開放位置を検出するリミットセンサ２を静止部（フレーム）１にて支持するブレーキ開放センサ支持構造において、前記リミットセンサ２を静止部１に対してピストン部材１２の動作方向に位置調整可能に支持・固定されたことを特徴とする。

以下、本発明のブレーキ開放センサ支持構造の第１実施例について説明する。図２に示すように、適宜のボディ２０に組み付けられた一対の対向するピストン部材１２、１２の軸方向のブレーキ作動によって、ブレーキロータ１１の両側に配置された一対のパッド１０、１０がブレーキロータ１１の両側を挟持して押圧することで、ブレーキ作動がなされる。ブレーキロータ１１は、例えば、図示外の風力発電機の羽根回転機構における羽根軸等と一体にて回転する。点検等任意の必要性、あるいは何らかの異常を検知した場合には、図示外の適宜の制御手段からの停止信号を得て、電気的なあるいは液圧によるアクチュエータとしてのピストン部材１２が進出し、パッド１０、１０が回転するブレーキロータ１１の両側を挟持して押圧することで、ブレーキ作動がなされる。また、パッド１０は図示外のリターンスプリングによってボディ２０の方向に付勢されており、開放状態ではブレーキロータ１１から強制的に離される。

ピストン部材１２の背面側のボディ２０には、静止部材としてのフレーム１が植設され、該フレーム１にリミットセンサ２がピストン部材１２の動作方向に調整螺子５により位置調整可能に支持・固定される。リミットセンサ２と前記パッド１０の背面との間にはロッド９が介設され、パッド１０のブレーキロータ１１からの開放位置をロッド９を通じてリミットセンサ２により検知する。ロッド９はフレーム１の底部１Ｂ（図１参照）を貫通している。そして、フレーム１内において底部１Ｂとの間にばね３が介設されて、ミットセンサ２が調整螺子５側にばね付勢される。好適には、図示のようにブレーキロータ１１の両側にリミットセンサ２が配設される。

図１により、リミットセンサ２のフレーム１への支持・固定について説明する。図１（Ａ）に示すように、コの字状のフレーム１は、上部１Ａと底部１Ｂとを有してこれらの間にリミットセンサ２が配設されて支持・固定される。リミットセンサ２は、上部に形成された斜面２Ａにフレーム上部１Ａの螺子孔に螺合された調整螺子５の下端部が当接される。調整螺子５は調整の後にロックナット５Ａにより回止めされる。リミットセンサ２とフレーム底部１Ｂとの間にはばね３が介設されて、リミットセンサ２を調整螺子５側へ付勢して所定のテンションを付与している。これにより、調整螺子５の螺子部にバックラッシュによる誤差を生じさせないので、調整時の微調整に悪影響を及ぼすことがない。

前記リミットセンサ２とフレーム底部１Ｂとの間に介設されるばね３内に、リミットセンサ２の底部のセンサ検知部７から延設される開放伝達部材４が配設され、該開放伝達部材４に、前記パッド１０の背面に一端部が当接するロッド９の他端部が当接して組み付けられる。したがって、ロッド９の他端部は、図１（Ｂ）に示すように、フレーム底部１Ｂに穿設されたロッド孔１Ｃを貫通している。ロッド９は、そのリング溝１７に係止されるスナップリング１８とフレーム底部１Ｂとの間に介設されるリターンスプリング１９によって、パッド１０およびブレーキロータ１１の方向に付勢されている。

リミットセンサ２の裏面側に固定された固定板２Ｂには、フレーム１の軸方向（ピストン部材動作方向）に形成されたスライドガイド溝８に適合して摺動するガイド部材２１が取り付けられており、リミットセンサ２の調整螺子５による軸方向の位置調整移動を円滑に行えるようにされている。前記スライドガイド溝８の両側の長孔を通じて、固定板２Ｂに穿設された螺子孔に螺合される固定螺子６、６の締結および前記調整螺子５におけるロックナット５Ａの締結によって、静止部材であるフレーム１に対するリミットセンサ２のブレーキ開放位置に対応させた適宜位置への固定を行い、センサのオン・オフや不感帯の調整を含めた適正位置が決定される。

このように構成されていることによって、パッド１０がブレーキロータ１１から充分に離れた位置（例えば２ｍｍ）を、パッド１０の背面に当接するロッド９および開放伝達部材４を介したセンサ検知部７にて検知し、図示外の制御手段の出力等を監視しつつ、センサのオン・オフや不感帯の調整を含めた適正位置として調整螺子５の調整をすればよい。

図３は本発明のブレーキ開放センサ支持構造の第２実施例の要部拡大断面図である。本第２実施例では、前記リミットセンサ２のパッド背面に対する位置調整が、調整螺子５Ａとリミットセンサ２との間に介在されたウェッジ部材１３を介してなされるように構成したものである。リミットセンサ２は、ボディ２０に植設されたフレーム１内の軸方向（ピストン部材動作方向）に併設された一対のガイドレール１Ｄ、１Ｄの間にばね３によりウェッジ部材１３側に付勢されて摺動自在に配設される。ガイドレール１Ｄの一方側に横方向に螺合された調整螺子５Ａの進退によってウェッジ部材１３を進退させ、ウェッジ部材１３とリミットセンサ２の対向面に互いに形成された斜面１３Ａ、２Ａとの間の摺接によって、ロッド９および開放伝達部材４を介したリミットセンサ２のパッド１０の背面に対する軸方向位置を適正に調整する。調整後には、センサ固定螺子６の締結により固定される。

かくして、ウェッジ部材１３の斜面１３Ａを介して、リミットセンサ２の調整方向と調整螺子５Ａの調整方向を異ならせることができるので、リミットセンサ２の調整ストロークに対する調整螺子５Ａの調整ストロークを適宜選定することにより、きめ細かな微調整を可能にするとともに、調整螺子５Ａがパッド１０等からの力を直接に受けないので、前記第１実施例のものと同様に、ばね３による調整螺子５Ａにおけるバックラッシュのキャンセル機能を発揮しつつ、調整螺子５Ａがブレーキ開放後のパッド１０の後退に直接の影響を受けにくいので、調整螺子５Ａの調整機能が長期間にわたり維持される。

図４は本発明のブレーキ開放センサ支持構造の第３実施例の要部拡大断面図である。本第３実施例では、前記リミットセンサ２のパッド背面に対する位置調整が、調整螺子５Ｂとリミットセンサ２との間に介在されたラック・ピニオンギヤ１４，１５を介してなされるように構成されたものである。リミットセンサ２は、ボディ２０に植設されたフレーム１内の軸方向（ピストン部材動作方向）の前後に併設された一対のガイドレール１Ｅ、１Ｅの間にばね３によりパッド１０と反対側に付勢されて摺動自在に配設される。リミットセンサ２の背面にはラック１４が刻設され、その前面は固定螺子６の締結によってフレーム１に固定可能にされ、前記ラック１４には背面側のガイドレール１Ｅの裏面に設置された調整螺子５Ｂによって回動自在なピニオンギヤ１５が噛合されている。調整螺子５Ｂを回動させてピニオンギヤ１５を介してリミットセンサ２の背面のラック１４を軸方向に調整移動させる。調整後に前面の固定螺子６を締結してリミットセンサ２を固定する。

かくして、リミットセンサ２の側方（後方背面）にて調整螺子５Ｂによるラック・ピニオンギヤ１４、１５を介した微調整ができ、ラック１４からピニオンギヤ１５への力が及びにくいこととも相俟って、調整螺子５Ｂがパッド等からの力の影響を受けにくい。本実施例３のものも、前記第２実施例のものと同様に、ばね３による調整螺子５Ｂのラック１４とピニオンギヤ１５との間におけるバックラッシュのキャンセル機能を発揮しつつ、調整螺子５Ｂがブレーキ開放後のパッド１０の後退に直接の影響を受けにくいので、調整螺子５Ａの調整機能が長期間にわたり維持される。

図５は本発明のブレーキ開放センサ支持構造の第４実施例の要部拡大断面図である。本第４実施例では、調整螺子５によるリミットセンサ２のパッド背面に対する位置調整がなされた後、前記位置調整の後のリミットスイッチ２の静止部であるフレーム１への固定が、リミットスイッチ２のフレーム１へのワンタッチ式のクランプ（皿ばね１６とハンドル６Ａ等から構成される）によりなされるものである。図示の実施例では、ボディ２０に植設されたフレーム１として門型形状のガイド１Ｆ内の軸方向（ピストン部材動作方向）の前後に併設された一対のガイドレール１Ｆ、１Ｆの間にばね３によりパッド１０と反対側の調整螺子５側に付勢されて摺動自在に配設される。

リミットスイッチ２と前面のガイドレール１Ｆの内側との間には摩擦面２２（微細な凹凸面でも、高摩擦係数を有する面でもよい）が形成され、リミットスイッチ２と背面のガイドレール１Ｆの内側との間には、皿ばね１６の復元力により押圧部２３をリミットスイッチ２の背面に押しつけるワンタッチ式のクランプが作用するように構成される。該クランプの外側端部にはハンドル６Ａが設置され、該ハンドル６Ａを摘んで外側に引くことによって皿ばね１６を橈ませ、リミットスイッチ２を前面のガイドレール１Ｆの内側の摩擦面に対する固定から開放させて、調整螺子５の調整を可能にし、調整後にハンドル６Ａを開放することで、皿ばね１６によってリミットスイッチ２が前面のガイドレール１Ｆの内側の摩擦面に付勢されて圧接・固定される。

かくして、本第４実施例のものでは、前述した各実施例のもののような固定螺子を用いた螺子込み作業を伴わず、リミットスイッチ２の静止部であるフレーム１への固定作業がワンタッチで可能となり、固定作業がより簡素化される。

以上、本発明の実施例について説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、ブレーキアクチュエータであるピストン部材の形式（液体圧あるいは空気圧等の流体式、電磁あるいはモータ等による電気式、あるいは歯車列を用いた機械式等も採用され得る）、形状およびそのボディへの配設形態、ブレーキロータおよびパッドの形式、形状、産業用ディスクブレーキとしての種類（実施例の、風力発電機の羽根軸ブレーキ等の他、ブレーキの開放を正確に検知する必要のある適宜の産業用ディスクブレーキへの適用が可能である）、リミットセンサの形状、形式（ストロークセンサ、オン・オフセンサ等）およびそのフレームに対するスライド移動形態（実施例の、フレームのスライドガイド溝とガイド部材との組合せ、リミットスイッチの両側あるいは前後のフレームガイドとの間のスライド移動形態の他、適宜のガイドとの組合せを用いたスライド移動形態が採用され得る）、ボディの形状、フレームの形状およびそのボディへの設置形態、ロッドおよび開放伝達部材の形状ならびにそれらの当接形態、リミットセンサの静止部であるフレームに対する位置調整形態（実施例の、静止部に螺合された調整螺子によるもの、ウェッジ部材によるもの、ラック・ピニオンギヤによるもの、リミットセンサ上面の斜面と横方向調整によるものの他、適宜の位置調整形態が採用さ得る）、位置調整の後のリミットスイッチの静止部への固定形態（実施例の、固定螺子によるもの、ワンタッチ式のクランプによるものの他、適宜の固定形態が採用され得る）、リミットセンサのばね付勢形態（実施例の、開放伝達部材の周囲に配設されたコイル状のばねによるものの他、リミットスイッチの上面の斜面の高い方からのばね付勢や場合によっては、リミットスイッチにおけるパッドと反対側からの引っ張りばねによってもよい）等については適宜選定できる。また、実施例に記載の諸元はあらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。

本発明のブレーキ開放センサ支持構造は、実施例の風力発電機の羽根軸ブレーキ等の他、ブレーキの開放を正確に検知する必要のある適宜の産業用ディスクブレーキへの適用が可能である。

１ フレーム
２ リミットスイッチ
３ ばね
５ 調整螺子
９ ロッド
１０ パッド
１１ ブレーキロータ
１２ ピストン部材
２０ ボディ

Claims (6)

1. ボディに組み付けられた一対の対向するピストン部材１２、１２の軸方向のブレーキ作動によって、ブレーキロータ１１の両側に配置された一対のパッド１０、１０がブレーキロータ１１の両側を挟持して押圧することによりブレーキ作動を行う産業用ディスクブレーキにおいて、前記パッドの開放位置を検知するリミットセンサを静止部にて支持するブレーキ開放センサ支持構造は、
   静止部と、
   この静止部内において前記静止部に対して前記ピストン部材動作方向に位置調整可能に支持・固定されたリミットセンサと、
   前記静止部内において前記リミットセンサの位置調整を行なう調整螺子と、
   前記静止部内において前記リミットセンサと静止部との間に配置され、前記リミットセンサを前記パッドとは反対方向に付勢するばね部材と、
   前記リミットセンサと前記パッドの背面との間に介設されたロッドとを備え、
   前記ロッドを介して前記パッド１０のブレーキロータからの解放位置を前記リミットセンサにより検知できるようにしたことを特徴とするブレーキ開放センサ支持構造。
2. 前記位置調整が、静止部に螺合された調整螺子によってなされるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ開放センサ支持構造。
3. 前記調整螺子は、ウェッジ部材に結合され、前記調整螺子を進退することにより前記ウェッジ部材を進退し、前記リミットセンサの位置調整を行なうようにしたことを特徴とする請求項２に記載のブレーキ開放センサ支持構造。
4. 前記調整螺子は、ラック・ピニオンギヤを介して前記リミットセンサを進退し、前記リミットセンサの位置調整を行なうようにしたことを特徴とする請求項２に記載のブレーキ開放センサ支持構造。
5. 前記位置調整の後のリミットセンサの静止部への固定が、固定螺子によりなされることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載のブレーキ開放センサ支持構造。
6. 前記位置調整の後のリミットセンサの静止部への固定が、リミットセンサの静止部へのワンタッチ式のクランプによりなされることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載のブレーキ開放センサ支持構造。

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