JP5505996B2

JP5505996B2 - 電磁ブレーキ装置

Info

Publication number: JP5505996B2
Application number: JP2012153514A
Authority: JP
Inventors: 郁夫浅見
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: JP2014015973A; CN203006827U

Description

本発明の実施形態は、エレベータの巻上機などに用いられる電磁ブレーキ装置に関する。

ロープ式エレベータは昇降路上部に設置した巻上機のメインシーブにロープを巻き掛け、このロープの両端に乗りかごと釣合錘を吊り下げ、巻上機のメインシーブを駆動電動機で回転させることにより、乗りかごを昇降させている。このようなエレベータの巻上機には、その回転軸にディスク形の電磁ブレーキ装置を取付けている（例えば、特許文献１参照）。

ディスク形の電磁ブレーキ装置は、電磁コイルを巻回した固定鉄心を有し、この固定鉄心により駆動される可動鉄心（アーマチュア）と固定部材との間に、回転軸に取付けられたブレーキディスクを配置して構成される。すなわち、固定部材と、アーマチュアとは、ブレーキディスクを介して対向している。ブレーキディスクは、その中心部が回転軸にスプラインを有するボスを介して嵌合しており、スプラインとの噛み合いにより、回転軸と一体的に回転し、かつ、その軸方向には移動可能に構成されている。

このような構成の電磁ブレーキ装置は、エレベータの乗りかごを停止させるときは、電磁力を解除してスプリングにより、アーマチュアをブレーキディスクの一面に押し当て、このブレーキディスクを固定部材との間に挟みつける。このため、ブレーキディスクは摩擦により停止して回転軸にブレーキがかかる。

これに対し、乗りかごが走行するときは、電磁コイルに通電して固定鉄心を励磁し、アーマチュアをスプリングの反発力に打ち勝って固定鉄心側に吸引し、ブレーキディスクを解放して、巻上機の回転軸が自由に回転できる状態にする。

特開平８−７３１４３号公報

このような電磁ブレーキ装置では安全性の観点から二重化が義務付けられている。例えば、乗りかごの停止時は、前述のように、電磁コイルへの通電を断ち、電磁力を解除してスプリングにより、アーマチュアをブレーキディスクの一面に押し当ててブレーキをかけているが、何らかの原因（例えば、通電制御用リレーの溶着等）により電磁コイルへの通電を遮断できない状態になると、電磁力が解除されず、ブレーキが利かないこととなる。

そこで、電磁コイル及びアーマチュアを二重化して、仮に一方の電磁コイルへの通電が解除できなくとも他方の電磁コイルの通電を解除することにより、対応するアーマチュアを動作させ、ブレーキを利かせるように構成している。

このような二重化構成とする場合、小型化の観点から１ディスク、２アーマチュア方式が採用される。これは図６で示すように、ブレーキディスク６１に対して、そのディスク面と対向するように楕円形の電磁コイル６２を２個並列配置する。この２つの電磁コイル６２とブレーキディスク６１のディスク面との間に図示しないアーマチュアをそれぞれ配置して二重化構成としている。そして、電磁コイル６２によって生じる電磁力の有無に応じて対応するアーマチュアをブレーキディスク６１のディスク面に対して当接／開離させている。

この場合、電磁コイル６２は、ブレーキディスク６１のディスク面内に２つの電磁コイルを並列配置するため、図示のように楕円形に形成される。

しかし、電磁コイルを製造する場合、真円形のコイルを製造する場合に比べ、楕円形の電磁コイルは製造工程上はるかに難しく、手間がかかり、製造コストも上昇する。また、ディスク面内に２つの電磁コイルが並列配置されているため、一方の電磁コイル側のアーマチュアのみがディスク面に当接すると、ディスク面に加わる力に偏りが生じ、円滑なブレーキ動作に支障をきたすおそれがある。

本発明が解決しようとする課題は、電磁コイルの製造が容易で、また、一方の電磁コイル側が不具合の場合でも、他方の電磁コイル側により、円滑、かつ確実なブレーキ動作が可能な電磁ブレーキ装置を提供することにある。

本発明の実施の形態による電磁ブレーキ装置は、制動対象の回転軸に、この回転軸と一体的に回転し、かつその軸方向に移動可能に取り付けられたブレーキディスクと、このブレーキディスクの一面と当接可能に対向し、かつ前記回転軸の軸方向に沿って移動可能に設けられたアーマチュアと、このアーマチュアに、前記ブレーキディスクの一面と当接して、このブレーキディスクの他面を固定部材に押し付ける作用力を常時加えるスプリングと、前記アーマチュアと対向し、前記スプリングによる作用力に抗する電磁力を与える電磁コイルとを備え、前記アーマチュアは、２つのアーマチュア片の中央部分を互いに交差させ、この交差部に前記回転軸が貫通し、この回転軸の軸方向に沿って移動可能であり、この移動により２つのアーマチュア片が前記ブレーキディスクの一面にそれぞれ当接するように構成されており、前記電磁コイル及びスプリングはそれぞれ２組設けられ、各組別に前記２つのアーマチュア片を個別に駆動するように構成されていることを特徴とする。

本発明の一実施の形態に係る電磁ブレーキ装置を示す分解斜視図である。本発明の一実施の形態に用いるアーマチュア部分を示す正面図である。本発明の一実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の基本構造を概略説明する側面図である。本発明の一実施の形態に用いるアーマチュア片の交差部を説明する部分図である。本発明の一実施の形態に用いるアーマチュア片の他の構成例を示す図である。従来の二重化されたブレーキ装置を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。先ず、図３により、この実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の基本構成を説明する。

図３は電動機によって駆動される巻上機１１の回転軸１２の外端部側に構成された電磁ブレーキ装置１３の概略構成を示している。この回転軸１２には、ブレーキディスク１４が取り付けられている。ブレーキディスク１４は、その回転中心が、スプラインを介して回転軸１２の外周に連結しており、このスプラインとの噛み合いにより、回転軸１２とは一体的に回転し、かつ、その軸方向に移動可能な状態で連結している。

このブレーキディスク１４の一面（図示右面）との対向位置には板状のアーマチュア１５が設けられている。このアーマチュア１５は、その長さ方向中間部が回転軸１２の外周に、その軸方向に沿って移動可能に連結している。またこのアーマチュア１５の長さ方向端部は、回転軸１２と平行に設けられたガイド軸１６により、その軸方向に沿って移動可能に案内支持されている。そして、この軸方向に沿う移動によりブレーキディスク１４の一面と当接することができる。また、このブレーキディスク１４の他面（図示左面）は、巻上機１１の端面に設けられた固定部材１７と対向している。さらに、ブレーキディスク１４の左右両面には、対向するアーマチュア１５及び固定部材１７とのあたり面１４ａが環状に形成されている。

アーマチュア１５の反ブレークディスク１４側（図示右方）には、電磁コイル１９が巻回された固定鉄心２０が対向配置されている。この固定鉄心２０は、電磁コイル１９への通電により励磁され、アーマチュア１５を図示右方に吸引する。また、この固定鉄心２０とアーマチュア１５との間には、スプリング２２が設けられている。このスプリング２２は、アーマチュア１５をブレーキディスク１４の一面へ当接させ、このブレーキディスク１４の他面を固定部材１７に押し付ける図示左方への作用力を常時加える。

電磁コイル１９を含む固定鉄心２０は、実際には、図１で示すようにケース２３内に収容されている。図３で示すように、ガイド軸１６の一端（図示左端）は巻上機１１側に固定されているが、他端（図示右端）は、図１で示すように、このケース２３により保持されている。

なお、図３では、理解し易いように、固定部材１７とブレーキディスク１４の他面との対向間隔、及びブレーキディスク１４の一面とアーマチュア１５との対向間隔を大きく描いているが、実際にはこれらの間隔は０．５ｍｍ程度の微小間隔である。

ここで、この実施の形態におけるアーマチュア１５は、図１及び図２で示すように、２つのアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの長さ方向中央部分を互いに交差させたものである。この交差部には、回転軸１２が貫通する開口２５Ａ，２５Ｂが形成されており、回転軸１２に、その軸方向に沿って移動可能な状態で取り付けられている。また、各アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの長さ方向両端部には、ガイド軸１６とその軸方向に移動可能な状態で嵌合する貫通孔２６Ａ，２６Ｂがそれぞれ設けられている。さらに、２つのアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの交差部には、互いに噛み合う凹部２７Ａ，２７Ｂが形成されている。

これら２つのアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂに対しては、電磁コイル１９及びスプリング２２が２組設けられ、各組別に２つのアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂを個別に駆動する。すなわち、図１で示すように、アーマチュア片１５Ａに対しては電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２とスプリング２２Ａ１，２２Ａ２とを設け、アーマチュア片１５Ｂに対しては電磁コイル１９Ｂ１，１９Ｂ２とスプリング２２Ｂ１，２２Ｂ２とを設けている。これらの構成により、２つのアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂを、ブレーキディスク１４の一面に、それぞれ個別に当接させ、或いは開離させることができる
上記構成において、エレベータの乗りかごが走行するときは、電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２及び１９Ｂ１，１９Ｂ２に通電して固定鉄心２０を励磁し、２つのアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂを、対応するスプリング２２Ａ１，２２Ａ２及び２２Ｂ１，２２Ｂ２の反発力に打ち勝って固定鉄心２０側に吸引する。このため２つのアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂはブレーキディスク１４から離間し、このブレーキディスク１４を解放して巻上機１１の回転軸１２が自由に回転できる状態にする。

乗りかごを停止させるときは、電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２及び１９Ｂ１，１９Ｂ２への通電を断ち、電磁力を解除してスプリング２２Ａ１，２２Ａ２及び２２Ｂ１，２２Ｂ２の反発力により、２つのアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂを図示左方に移動させ、ブレーキディスク１４の一面に押し当て、このブレーキディスク１４を固定部材１７との間に挟みつける。このため、ブレーキディスク１４は摩擦により停止して回転軸１２にブレーキがかかる。

このときアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの長さ方向両端部は、貫通孔２６Ａ，２６Ｂを介してガイド軸１６によりその軸方向に移動可能に係合しているので、アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの図示左方への移動は滑らかに行われる。また、アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂは、ブレーキディスク１４との当接時、ブレーキディスク１４から回転方向のトルクを受けるが、上述したガイド軸１６との係合により回転は阻止され、ブレーキディスク１４を確実に制動保持することができる。

このブレーキ動作時において、前述したように何らかの原因（例えば、通電制御用リレーの溶着等）により、アーマチュア片１５Ｂに対応する電磁コイル１９Ｂ１，１９Ｂ２への通電を遮断できない状態になったものとする。この場合、アーマチュア片１５Ｂに対する電磁力が解除されず、アーマチュア片１５Ｂはブレーキディスク１４の一面に押し当てることができない。このような場合であっても、二重化された他のアーマチュア片１５Ａに対応する電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２への通電を遮断されれば、このアーマチュア片１５Ａへの電磁力は解除される。このため、アーマチュア片１５Ａは対応するスプリング２２Ａ１，２２Ａ２の反発力により図示左方に移動し、ブレーキディスク１４の一面に押し当てられ、このブレーキディスク１４を固定部材１７と共に挟圧するので、ブレーキディスク１４は摩擦力により制動され、回転軸１２の回転を停止状態に保持する。

このとき、ブレーキディスク１４に押し当てられるアーマチュア１５Ａは、その長さ方向中央部分を回転軸１２が貫通しているので、ブレーキディスク１４への当接時、その回転中心を介した対称関係で押し当てられることとなる。図６で示した従来の二重化の場合、一つの電磁コイル６２に対応する図示しないアーマチュアのみがブレーキディスク６１に押し当てられる場合、その回転中心に対して偏った範囲の部分が当接圧力を受けることになるが、この実施の形態では、ブレーキディスク１４に対して均等な圧力で当接することとなり、確実なブレーキ動作が可能となる。

また、アーマチュア片１５Ａに対応する電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２への通電を遮断できない場合は、アーマチュア片１５Ａに対する電磁力が解除されず、アーマチュア片１５Ａをブレーキディスク１４の一面に押し当てることができない。この場合、二重化された他のアーマチュア片１５Ｂに対応する電磁コイル１９Ｂ１，１９Ｂ２への通電を遮断されれば、このアーマチュア片１５Ｂへの電磁力は解除されるので、対応するスプリング２２Ｂ１，２２Ｂ２の反発力により図示左方に移動しようとする。

しかし、図示左方にはアーマチュア片１５Ａが対応する電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２の電磁力により拘束されているので、アーマチュア片１５Ｂは拘束されたアーマチュア片１５Ａに衝突することになる。このアーマチュア片１５Ｂの衝突により拘束されたアーマチュア片１５Ａには、自己に対応するスプリング２２Ａ１，２２Ａ２の反発力に加えてアーマチュア片１５Ｂの対応するスプリング２２Ｂ１，２２Ｂ２の反発力が加わることになる。このため、アーマチュア片１５Ａが対応する電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２の電磁力をスプリング２２Ａ１，２２Ａ２，２２Ｂ１，２２Ｂ２による反発力の合計値より低く設定しておけば、電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２による拘束力に打ち勝ってアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂは共に図示左方に移動してブレーキディスク１４の一面に押し当てられ、このブレーキディスク１４及び回転軸１２を制動する。

このように、電磁コイル及びアーマチュアを二重化して、仮に一方の電磁コイルへの通電が解除できなくとも他方の電磁コイルの通電を解除することにより、スプリングの反発力により、対応するアーマチュア片を動作させ、ブレーキを利かせることが可能となる。しかも、２つのアーマチュア片を、それらの長さ方向中央部分で交差させたので。一つのアーマチュア片がブレーキディスクに当接する場合でも、ブレーキディスクの回転中心を介した対称関係で当接圧力が加わるため、均等な当接圧力による確実なブレーキ動作が可能となる。さらに、上述した交差配置をすることにより、電磁コイルを楕円形に形成する必要がなく、真円形の電磁コイルを用いることができ、電磁コイルの製造が容易になると共に製造コストを低く抑えることができる。

上記実施の形態では、電磁コイルへの通電が解除できずに拘束されたアーマチュア片１５Ａによる他方のアーマチュア片１５Ｂの不動作を防止するため、電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２の電磁力をスプリング２２Ａ１，２２Ａ２，２２Ｂ１，２２Ｂ２による反発力の合計値より低く設定していた。しかし、本発明はこのような構成に限定されることなく、各アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの交差部における凹部２７Ａ，２７Ｂの深さ、すなわち、交差部における噛み合い深さを、図４で示すように設定することにより、一方のアーマチュア片１５Ａの拘束時においても他方のアーマチュア片１５Ｂをブレーキディスク１４の一面に当接できることができる。

図４（ａ）は両アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂが対応する電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２及び１９Ｂ１，１９Ｂ２に吸引されている状態を示している。また、同図（ｂ）は、アーマチュア片１５Ｂの図示左面が、ブレーキディスク１４の一面に当接した状態を示している。

両アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの交差部に形成された凹部２７Ａ，２７Ｂの深さαは、図４（ａ）で示す状態において、互いに対向する底面間に間隔βが生じ入るように設定しておく。上記間隔βは、同図（ｂ）で示すように、アーマチュア片１５Ｂの図示左面が、ブレーキディスク１４の一面に当接した状態においても微小間隔β１が生じるように設定する。

このように設定すると、アーマチュア片１５Ａに対応する電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２への通電を遮断できずに、アーマチュア片１５Ａに対する電磁力が解除されず、アーマチュア片１５Ａが電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２による吸着位置に拘束された場合でも、二重化された他のアーマチュア片１５Ｂをブレーキディスク１４の一面に当接させることができる。

すなわち、二重化された他のアーマチュア片１５Ｂは、対応する電磁コイル１９Ｂ１，１９Ｂ２への通電が遮断されることにより、スプリング２２Ｂ１，２２Ｂ２の反発力により図示左方に移動する。このとき、図示左方には拘束されたアーマチュア片１５Ａが存在するが、両アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの交差部における凹部２７Ａ，２７Ｂは、図４（ａ）で示すようにそれぞれ深さαに設定され、それらの互いに対向する底面間には間隔βが生じているので、アーマチュア片１５Ｂは拘束されたアーマチュア片１５Ａとの対向間隔β分、図示左方への移動が可能となる。

前述したように、実際のブレーキディスク１４の一面とアーマチュア１５との対向間隔及び固定部材１７とブレーキディスク１４の他面との対向間隔は０．５ｍｍ程度の微小間隔であるから、間隔βを数ｍｍ程度に設定しておけば、アーマチュア片１５Ｂは、拘束されたアーマチュア片１５Ａに当ることなく、同図（ｂ）で示すようにブレーキディスク１４の一面に当接する。そして、このブレーキディスク１４を反対側に位置する固定部材１７へ押し付けて挟圧し、摩擦力により制動保持する。この当接状態においても、同図（ｂ）で示すように、微小間隔β１が生じるように設定しておけば、スプリング２２Ｂ１，２２Ｂ２の反発力がブレーキディスク１４の一面に継続して加わるので、確実なブレーキ動作状態を維持することができる。

このように構成しても、一方の電磁コイルへの通電が解除できなくとも他方の電磁コイルの通電を解除することにより、スプリングの反発力により、対応するアーマチュア片を確実に動作させ、ブレーキを利かせることが可能となる。

また、上述した実施の形態では、各アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの長さ方向両端部に貫通孔２６Ａ，２６Ｂを設け、ガイド軸１６と軸方向に移動可能に係合させているが、この構成に限定されるものではない。例えば、図５で示すように、２つのアーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの交差部中心に対する半径方向先端部分の両側部に円弧状のガイド溝５１を形成し、回転軸１２と平行に設けられた一対のガイド軸５２により、その軸方向に沿ってそれぞれ移動可能に係合させてもよい。

このように構成しても、アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの軸方向に沿う移動を滑らかにガイドすると共に、回転動作を防止できる。また、アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂの板面方向の捩れ動作を確実に防止することもできる。

また、ブレーキディスク１４のディスク面には、前述のように、アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂとの当接のために、回転軸１２を中心とした環状のあたり面１４ａが形成されている。アーマチュア片１５Ａ，１５Ｂを制動動作させるスプリング２２Ａ１，２２Ａ２，２２Ｂ１，２２Ｂ２は対応する電磁コイル１９Ａ１，１９Ａ２，１９Ｂ１，１９Ｂ２と共に、図５で示すように（図５ではアーマチュア片１５Ｂに対するスプリング２２Ｂ１，２２Ｂ２及び電磁コイル１９Ｂ１，１９Ｂ２を示している）、上述したブレーキディスク１４のあたり面１４ａと対向する範囲内に設置する。このときスプリング２２Ａ１，２２Ａは、図示のように、同範囲内に複数個設置してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１・・・巻上機
１２・・・回転軸
１３・・・電磁ブレーキ装置
１４・・・ブレーキディスク
１４ａ・・・あたり面
１５・・・アーマチュア
１５Ａ，１５Ｂ・・・アーマチュア片
１６，５２・・・ガイド軸
１７・・・固定部材
１９・・・電磁コイル
２０・・・固定鉄心
２２・・・スプリング
２７・・・交差部における凹部

Claims

制動対象の回転軸に、この回転軸と一体的に回転し、かつその軸方向に移動可能に取り付けられたブレーキディスクと、
このブレーキディスクの一面と当接可能に対向し、かつ前記回転軸の軸方向に沿って移動可能に設けられたアーマチュアと、
このアーマチュアに、前記ブレーキディスクの一面と当接して、このブレーキディスクの他面を固定部材に押し付ける作用力を常時加えるスプリングと、
前記アーマチュアと対向し、前記スプリングによる作用力に抗する電磁力を与える電磁コイルとを備え、
前記アーマチュアは、２つのアーマチュア片の中央部分を互いに交差させ、この交差部に前記回転軸が貫通し、この回転軸の軸方向に沿って移動可能であり、この移動により２つのアーマチュア片が前記ブレーキディスクの一面にそれぞれ当接するように構成されており、前記電磁コイル及びスプリングはそれぞれ２組設けられ、各組別に前記２つのアーマチュア片を個別に駆動するように構成されている
ことを特徴とする電磁ブレーキ装置。
前記アーマチュアは、２つのアーマチュア片の交差部における噛み合い深さを、一方のアーマチュア片の拘束時においても他方のアーマチュア片が、前記ブレーキディスクの一面に当接できる深さに設定したことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ装置。
前記２つのアーマチュア片の交差部中心に対する半径方向先端部分は、前記回転軸と平行に設けられたガイド軸と、その軸方向に沿ってそれぞれ移動可能に係合していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁ブレーキ装置。
前記ブレーキディスクの一面には、前記アーマチュアとの当接のために前記回転軸を中心とした環状のあたり面が形成されており、前記スプリングは、各アーマチュア片の、前記あたり面との対向部分を押圧するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電磁ブレーキ装置。