JP5573217B2

JP5573217B2 - 電磁ブレーキ

Info

Publication number: JP5573217B2
Application number: JP2010032890A
Authority: JP
Inventors: 恒 ▲杉▼原
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2030-02-17
Also published as: JP2011169385A

Description

本発明は、少なくとも２つの電磁ブレーキ機構を有する電磁ブレーキに関する。

複数の電磁ブレーキ機構を有する電磁ブレーキとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された電磁ブレーキは、例えばエレベータの乗りかごを駆動する巻上機用のブレーキとして好適なものであって、２つの電磁ブレーキ機構を有する。一方の電磁ブレーキ機構が故障しても、他方の電磁ブレーキ機構によってブレーキをかけることができる。

また、従来、複数の電磁ブレーキ機構を有する電磁ブレーキとして、例えば、図４に示すような電磁ブレーキ７０も知られている。この電磁ブレーキ７０は、被制動装置の回転軸７１の軸方向に沿って並列配置されたほぼ同じ構成の２つの電磁ブレーキ機構８０・９０を有する。

電磁ブレーキ機構８０は、受圧プレート８５と、摩擦ディスク８１と、アーマチュア８２と、フィールドコア８３と、バネ８４とを有し、電磁ブレーキ機構９０は、電磁ブレーキ機構８０の図４中左側に配置され、摩擦ディスク９１と、アーマチュア９２と、フィールドコア９３と、バネ９４とを有する。

摩擦ディスク８１・９１は、回転軸７１の軸方向に移動可能で、且つ回転軸７１と一体的に回転可能に回転軸７１に取り付けられている。
フィールドコア８３・９３は、摩擦ディスク８１・９１の図４中の左側にそれぞれ配置されている。フィールドコア８３・９３は、それぞれ、励磁コイル部８３ｂ・９３ｂと、この励磁コイル部８３ｂ・９３ｂを内蔵するヨーク部８３ａ・９３ａとから構成されている。なお、フィールドコア８３は、摩擦ディスク９１の図４中の右側に位置している。
アーマチュア８２、９２は、回転軸７１の軸方向に移動可能であって、アーマチュア８２は、摩擦ディスク８１とフィールドコア８３との間に配置され、アーマチュア９２は、摩擦ディスク９１とフィールドコア９３との間に配置されている。
受圧プレート８５は、摩擦ディスク８１の図４中の右側に隣接して配置されており、固定部７２に固定されている。

励磁コイル部８３ｂ・９３ｂへの非通電時には、バネ８４・９４の付勢力によって、アーマチュア８２・９２が摩擦ディスク８１・９１側へ移動することにより、摩擦ディスク９１は、ヨーク部８３ａの背面とアーマチュア９２との間で挟み込まれ、摩擦ディスク８１は、受圧プレート８５とアーマチュア８２との間で挟みこまれる。このとき摩擦ディスク８１・９１の両面で生じる摩擦力によって、回転軸７１の回転にブレーキがかかる。

一方、励磁コイル部８３ｂ・９３ｂへの通電時には、図４中に破線で示す磁気回路Ａが形成され、その磁気吸引力（磁気力）によって、バネ８４・９４の付勢力に抗して、アーマチュア８２・９２がヨーク部８３ａ・９３ａに引き寄せられる。これにより、摩擦ディスク８１・９１の両面に作用していた押付力が解放されて、ブレーキが解除される（図４に示す状態）。

特開２００７−１９５３４２号公報

上述した電磁ブレーキ７０を製造する際、安定した高い制動力を得るためには、摩擦ディスク８１・９１の両面と、アーマチュア８２・９２の摩擦面と、受圧プレート８５の摩擦面と、ヨーク部８３ａの背面とを高精度に平坦に加工する必要がある。このように加工する部材の数が多いため、加工コストがかかる。

また、電磁ブレーキ７０を製造する際には、一旦、構成部材を全て組み立てて、摩擦面同士の平行度や摩擦面の回転軸に対する直交度等を測定してから、分解した後、摩擦面を追加工して平行度や直交度を調整している。しかしながら、ヨーク部８３ａに一旦励磁コイル部８３ｂを収容すると取り外せないため、ヨーク部８３ａの背面を追加工する場合、励磁コイル部８３ｂが収容された状態で行う必要があるが、励磁コイル部８３ｂが位置ずれしたり破損したりしないようにヨーク部８３ａの背面を加工することは難しく、加工コストが高くなる。
また、励磁コイル部８３ｂへの水付着を防止する等の目的で、励磁コイル部８３ｂをヨーク部８３ａの収容溝内に収容する際に、励磁コイル部８３ｂと収容溝との隙間に樹脂を充填する場合がある。この場合、ヨーク部８３ａの背面の追加工を行うと、樹脂にひび割れ等の破損が生じやすい。そのため、加工を慎重に行う必要があり、加工コストが高くなる。

また、電磁ブレーキ機構８０の摩擦面を有する部材（受圧プレート８５と摩擦ディスク８１とアーマチュア８２）と、電磁ブレーキ機構９０の摩擦面を有する部材（摩擦ディスク９１とアーマチュア９２）とは、回転軸７１の軸方向に離間している。そのため、電磁ブレーキ７０を組み立てる際、電磁ブレーキ機構８０の何れかの部材（例えば受圧プレート８５）の摩擦面を基準面として、電磁ブレーキ機構９０の構成部材の摩擦面の平行度をとるのは難しく、電磁ブレーキ機構８０・９０ごとに特定の部材を基準にして平行度を測定するか、もしくは、部材ごとに直交度を測定して部材の位置を調整している。このように組み立てに手間を要するため、組立コストが高くなる。

また、電磁ブレーキ７０を組み立てる際、ヨーク部８３ａの背面の、回転軸７１に対する直交度を調整する必要がある。また、ヨーク部８３ａは受圧プレート８５に固定される部材であるため、組立て時には直交度の調整に加えて同時に、ヨーク部８３ａの表面と受圧プレート８５との離間距離の微調整も行う必要がある。ヨーク部８３ａは軸方向に長い部材であり、直交度を調整する位置と軸間距離を調整する位置とが離れているため、このような調整作業は難しく、組立コストが高くなる。

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、加工コストおよび組立コストを抑えることのできる電磁ブレーキを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段および発明の効果

本発明の電磁ブレーキは、被制動装置の回転軸に軸方向移動可能且つ当該回転軸と一体的に回転可能に設けられる第１摩擦ディスクおよび第２摩擦ディスクと、前記２つの摩擦ディスクの両外側に配置され、それぞれ励磁コイル部と当該励磁コイル部を内蔵するヨーク部とからなる第１フィールドコアおよび第２フィールドコアと、前記軸方向に移動可能にディスクと前記第１フィールドコアとの間に配置される第１アーマチュアと、前記軸方向に移動可能に設けられ、前記第２摩擦ディスクと前記第２フィールドコアとの間に配置される第２アーマチュアと、前記第１アーマチュアを前記第１摩擦ディスク側に押圧する第１押圧手段と、前記第２アーマチュアを前記第２摩擦ディスク側に押圧する第２押圧手段と、前記２つの摩擦ディスクの間に配置され、前記第１フィールドコアおよび前記第２フィールドコアに固定されるプレートとを備え、
前記プレートは、第１連結ボルトによって前記第１フィールドコアに固定されるとともに、第２連結ボルトによって前記第２フィールドコアに固定されることを特徴とする。

この構成によると、２つの摩擦ディスクのアーマチュアと反対側の面を摺動させる相手として、従来の電磁ブレーキの受圧プレートの片面とヨーク部の背面の代わりに、１つのプレートの両面を用いている。そのため、電磁ブレーキを製造する際、受圧プレートの片面とヨーク部の背面を高精度に平坦に加工する代わりに、プレートの両面を高精度に平坦に加工すればよいため、加工工程が短縮化され、加工コストを低減できる。

また、ヨーク部の背面を摩擦面として利用しないため、従来の電磁ブレーキのように、一旦電磁ブレーキを組立てて分解した後に、ヨーク部の背面を追加工することがない。さらに、プレートは、摩擦ディスクと摩擦させるためだけの部材であって、板状という単純な形状であるため、一旦電磁ブレーキを組立てて分解した後であっても、プレートの表面の追加工を容易に行うことができる。したがって、摩擦面の追加工に要する加工コストを低減できる。

また、本発明の電磁ブレーキでは、摩擦面を有する複数の部材が、プレートを中心に集まって配置されている。そのため、例えばプレートを基準にすることで、他の摩擦面を有する部材の平行度を容易にとることができる。したがって、電磁ブレーキを組み立てる際に、従来の電磁ブレーキのように、複数の部材を基準にして平行度を測定したり、部材ごとに回転軸の直交度を測定したりする必要がなく、組立工程を簡略化できるため、組立コストを低減できる。

本発明の実施形態に係る電磁ブレーキの軸方向断面図であって、ブレーキが作動している状態を示す図である。本発明の実施形態に係る電磁ブレーキの軸方向断面図であって、ブレーキが作動していない状態を示す図である。図１のIII−III線矢視図である。従来の電磁ブレーキのブレーキが作動していない状態を示す軸方向断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の電磁ブレーキ１は、回転軸２に連結されている２つの摩擦ディスク１２・２２と、２つの摩擦ディスク１２・２２の両外側に配置されている２つのフィールドコア１４・２４と、摩擦ディスク１２とフィールドコア１４との間に配置されているアーマチュア１３と、摩擦ディスク２２とフィールドコア２４との間に配置されているアーマチュア２３と、２つの摩擦ディスク１２・２２の間に配置されているプレート１１とを備えている。

摩擦ディスク１２と、フィールドコア１４と、アーマチュア１３と、プレート１１とによって電磁ブレーキ機構１０が構成されており、摩擦ディスク２２と、フィールドコア２４と、アーマチュア２３と、プレート１１とによって電磁ブレーキ機構２０が構成されている。つまり、電磁ブレーキ１は、１つのプレート１１を共有し、プレート１１を中心にほぼ対称に配置された２つの電磁ブレーキ機構１０・２０を有している。

回転軸２は、被制動装置（図示省略）のモータ（図示省略）に連結されている。回転軸２の外周面には、図３に示すように外周部が四角形状で筒状のハブ３が、固定金具４によって固定されている。

摩擦ディスク１２・２２は、両面が平行な環状の平板であって、非磁性材料で形成されている。摩擦ディスク１２・２２は、内周部の形状がハブ３の四角形状外周部に係合する四角形状に形成されており、ハブ３の外周面に外嵌されている。これにより、摩擦ディスク１２・２２は、回転軸２の軸方向に移動可能で且つ回転軸２と一体的に回転可能となっている。また、摩擦ディスク１２・２２は、互いに平行に配置されている。なお、ハブ３と摩擦ディスク１２・２２との係合部の形状は、摩擦ディスク１２・２２がハブ３に対して回転軸２の軸方向に移動可能で且つ回転軸２と一体的に回転可能であれば四角形状に限らず、たとえば公知のスプライン形状や、その他の多角形状などでもよい。また、摩擦ディスク１２・２２は、１つの材料（たとえば金属材料）のみで構成されていてもよいが、非磁性金属板の両面に、金属繊維や樹脂等からなる摩擦材が固着された構成となっていてもよい。

プレート１１は、両面が平行な環状の平板であって、金属材料で形成されている。プレート１１は、摩擦ディスク１２と摩擦ディスク２２の間に、両ディスク１２・２２と平行に配置されている。プレート１１の内径は、ハブ３の外径より大きく、プレート１１の外径は、少なくとも摩擦ディスク１２・２２との摩擦部と、連結ボルト１９・２９との連結部を有する大きさである。プレート１１は、外周側領域において、複数の連結ボルト１９と複数のスペーサー１８とによって、フィールドコア１４に固定されていると共に、複数の連結ボルト２９と複数のスペーサー２８とによって、フィールドコア２４に固定されている。そのため、フィールドコア１４とフィールドコア２４とは、プレート１１を介して連結されている。フィールドコア１４とプレート１１との間の距離（スペーサー１８の軸方向長さ）は、摩擦ディスク１２の板厚とアーマチュア１３の板厚とを合わせた大きさよりも若干大きい。また、フィールドコア２４とプレート１１との間の距離（スペーサー２８の軸方向長さ）は、摩擦ディスク２２の板厚とアーマチュア２３の板厚とを合わせた大きさよりも若干大きい。

アーマチュア１３・２３は、両面が平行な略環状の平板であって、磁性を有する金属（たとえば鉄）で形成されている。アーマチュア１３は、摩擦ディスク１２のプレート１１と反対側に配置され、アーマチュア２３は、摩擦ディスク２２のプレート１１と反対側に配置されている。アーマチュア１３・２３の内径は、ハブ３の外径よりも大きく、アーマチュア１３・２３は、回転軸２の軸方向に移動可能に配置されている。

フィールドコア１４は、固定部５に固定されており、この固定部５は、モータ（図示省略）のケースの一部またはモータに一体的に固定された別部材である。なお、図３では固定部５を省略している。フィールドコア１４は、励磁コイル部１６と、複数のバネ（押圧手段）１７と、この励磁コイル部１６とバネ１７とを内蔵するヨーク部１５とから構成されている。フィールドコア２４は、プレート１１を介してフィールドコア１４に連結されている。フィールドコア２４は、フィールドコア１４と同様の構成であって、励磁コイル部２６と、複数のバネ（押圧手段）２７と、この励磁コイル部２６とバネ２７とを内蔵するヨーク部２５とを備えている。

ヨーク部１５・２５は、略円筒状であって、磁性を有する金属で形成されている。ヨーク部１５・２５の一方の端面には、環状溝１５ａ・２５ａと、周方向に並んだ複数の凹部１５ｂ・２５ｂが形成されている。環状溝１５ａ・２５ａ内には、励磁コイル部１６・２６が収容され、凹部１５ｂ・２５ｂ内には、バネ１７・２７が収容されている。

ヨーク部１５・２５の外周面からは、励磁コイル部１６・２６に電流を供給するためのリード線８がそれぞれ引き出されている。励磁コイル部１６・２６に電流が供給されることにより、ヨーク部１５にアーマチュア１３が引き寄せられ、ヨーク部２５にアーマチュア２３が引き寄せられる。

凹部１５ｂ・２５ｂに収容されているバネ１７・２７は、力を受けていない無負荷状態では、その先端が、ヨーク部１５・２５の端面から突出している。バネ１７の先端には、摩擦ディスク１２とフィールドコア１４との間に配置されたアーマチュア１３が連結されており、バネ１７は、アーマチュア１３を摩擦ディスク１２側に付勢（押圧）している。また、バネ２７の先端には、摩擦ディスク２２とフィールドコア２４との間に配置されたアーマチュア２３が連結されており、バネ２７は、アーマチュア２３を摩擦ディスク２２側に付勢（押圧）している。

以下、電磁ブレーキ１の製造手順について説明する。
予め、摩擦ディスク１２・２２の両面（摩擦面）、プレート１１の両面（摩擦面）、アーマチュア１３・２３の摩擦ディスク１２・２２側の面（摩擦面）を、平坦且つ摩擦面同士が平行となるように研磨しておく。

次に、電磁ブレーキ機構１０を以下の手順で組み立てる。フィールドコア１４と、アーマチュア１３と、摩擦ディスク１２と、複数のスペーサ１８と、プレート１１とを配置して、複数の連結ボルト１９によってフィールドコア１４とプレート１１とを連結する。なお、摩擦ディスク１２は、複数の連結ボルト１９によって外周を包囲されているため、径方向に脱落しない程度に規制されている。

続いて、電磁ブレーキ機構２０の構成部材を仮組みして、連結ボルト２９によって、電磁ブレーキ機構１０と電磁ブレーキ機構２０とを連結する。仮組みの方法は、たとえば電磁ブレーキ機構１０をプレート１１が上になるように作業台の上に置き、プレート１１の上に摩擦ディスク２２、アーマチュア２３、複数のスペーサ２８、フィールドコア２４を配置して、連結ボルト２９でプレート１１とフィールドコア２４とを連結する

その後、組み立てられた電磁ブレーキ１を、以下の手順で被制動装置のモータに設置する。モータの回転軸２にハブ３を設置して、固定金具４で回転軸２に固定する。そして、ハブ３の四角形外周部に摩擦ディスク１２・２２の四角形状内周部を係合させつつ、電磁ブレーキ１を軸方向に移動させてフィールドコア１４を固定部５に当接させた後、フィールドコア１４を固定部５にボルトで固定する。

次に、電磁ブレーキ１の動作について説明する。
励磁コイル部１６・２６に電流が供給されていないときは、図１に示すように、アーマチュア１３・２３は、バネ１７・２７の付勢力によって、摩擦ディスク１２・２２側へ押圧されている。これにより、摩擦ディスク１２は、アーマチュア１３とプレート１１とで挟み込まれ、摩擦ディスク１２とアーマチュア１３との摩擦力、および、摩擦ディスク１２とプレート１１との間の摩擦力によって回転が拘束されている。摩擦ディスク２２についても、摩擦ディスク１２と同様に、回転が拘束されている。そのため、回転軸２の回転にブレーキがかかる。

一方、励磁コイル部１６・２６に電流が供給されると、図２に示すように、ヨーク部１５・２５が磁化されて図２中に破線で示す磁気回路Ａが形成され、アーマチュア１３・２３は磁気吸引力によって、バネ１７・２７の付勢力に抗してヨーク部１５・２５に引き寄せられて吸着される。このとき、アーマチュア１３・２３と摩擦ディスク１２・２２の間、および、摩擦ディスク１２・２２とプレート１１との間には、僅かな空隙が生じており、摩擦ディスク１２・２２は回転軸２と一体的に回転するため、ブレーキが解除される。

本実施形態の電磁ブレーキ１は、２つの電磁ブレーキ機構１０・２０を有しているため、たとえ一方のブレーキ機構が故障した場合であっても、他方のブレーキ機構によって回転軸２にブレーキをかけることができる。

また、電磁ブレーキ１は、２つの摩擦ディスク１２・２２のアーマチュア１３・２３と反対側の面を摺動させる相手として、従来の電磁ブレーキの受圧プレートの片面とヨーク部の背面の代わりに、１つのプレート１１の両面を用いている。そのため、電磁ブレーキ１を製造する際、受圧プレートの片面とヨーク部の背面を高精度に平坦に加工する代わりに、プレート１１の両面を高精度に平坦に加工すればよいため、加工工程が短縮化され、加工コストを低減できる。

また、ヨーク部１５・２５の背面を摩擦面として利用しないため、従来の電磁ブレーキのように、一旦電磁ブレーキを組立てて分解した後に、ヨーク部１５・２５の背面を追加工することがない。さらに、プレート１１は、摩擦ディスク１２・２２と摩擦させるためだけの部材であって、板状という単純な形状であるため、一旦電磁ブレーキ１を組立てて分解した後であっても、プレート１１の表面の加工を容易に行うことができる。したがって、摩擦面の追加工に要する加工コストを低減できる。

また、電磁ブレーキ１は、摩擦面を有する複数の部材が、プレート１１を中心に集まって配置されている。そのため、たとえばプレート１１を基準にすることで、他の残りの摩擦面を有する部材の平行度を容易にとることができる。したがって、電磁ブレーキ１を組み立てる際に、従来の電磁ブレーキのように、複数の部材を基準にして平行度を測定したり、部材ごとに回転軸の直交度を測定したりする必要がなく、組立工程を簡略化できるため、組立コストを低減できる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。なお、上記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を用いて適宜その説明を省略する。

１］上記実施形態では、電磁ブレーキ１を組み立ててから、電磁ブレーキ１をモータの回転軸２に設置しているが、電磁ブレーキ１の製造手順はこれに限定されるものではない。

たとえば、モータの回転軸２にハブ３を固定金具４で固定した状態で、まずブレーキ機構１０のみを固定部５に固定する。すなわち、ハブ３の四角形外周部に摩擦ディスク１２の四角形内周部を係合させつつ、電磁ブレーキ機構１０を軸方向に移動させて固定部５に組み付ける。その後、電磁ブレーキ機構２０の摩擦ディスク２２のみをハブ３に係合させ、アーマチュア２３とスペーサ２８を介してフィールドコア２４を連結ボルト２９でプレート１１に固定する。この手順で製造することにより、電磁ブレーキ１の組立とモータの回転軸２への設置とを同時に行うことができるので、組立時間の短縮化を図ることができる。

２］上記実施形態では、アーマチュア１３・２３を摩擦ディスク１２・２２側に押圧する手段として、コイル状のバネ１７・２７が用いられているが、これに限定されるものではない。たとえば、板バネや、ゴム等の弾性体であってもよい。

３］上記実施形態の電磁ブレーキ１は、２つの電磁ブレーキ機構１０・２０を有しているが、３つ以上の電磁ブレーキ機構を有していてもよい。電磁ブレーキ機構の数が偶数の場合には、上記実施形態の２つの電磁ブレーキ機構１０・２０を、軸方向に並べた構成とすることが好ましい。

１電磁ブレーキ
２回転軸
３ハブ
１０、２０電磁ブレーキ機構
１１プレート
１２、２２摩擦ディスク
１３、２３アーマチュア
１４、２４フィールドコア
１５、２５ヨーク部
１６、２６励磁コイル部
１７、２８バネ（押圧手段）

Claims

被制動装置の回転軸に軸方向移動可能且つ当該回転軸と一体的に回転可能に設けられる第１摩擦ディスクおよび第２摩擦ディスクと、
前記２つの摩擦ディスクの両外側に配置され、それぞれ励磁コイル部と当該励磁コイル部を内蔵するヨーク部とからなる第１フィールドコアおよび第２フィールドコアと、
前記軸方向に移動可能に設けられ、前記第１摩擦ディスクと前記第１フィールドコアとの間に配置される第１アーマチュアと、
前記軸方向に移動可能に設けられ、前記第２摩擦ディスクと前記第２フィールドコアとの間に配置される第２アーマチュアと、
前記第１アーマチュアを前記第１摩擦ディスク側に押圧する第１押圧手段と、
前記第２アーマチュアを前記第２摩擦ディスク側に押圧する第２押圧手段と、
前記２つの摩擦ディスクの間に配置され、前記第１フィールドコアおよび前記第２フィールドコアに固定されるプレートとを備え、
前記プレートは、第１連結ボルトによって前記第１フィールドコアに固定されるとともに、第２連結ボルトによって前記第２フィールドコアに固定されることを特徴とする電磁ブレーキ。