JPH01269731A - 無励磁作動型電磁ブレーキの衝撃制御方法と装置 - Google Patents

無励磁作動型電磁ブレーキの衝撃制御方法と装置

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JPH01269731A
JPH01269731A JP63098552A JP9855288A JPH01269731A JP H01269731 A JPH01269731 A JP H01269731A JP 63098552 A JP63098552 A JP 63098552A JP 9855288 A JP9855288 A JP 9855288A JP H01269731 A JPH01269731 A JP H01269731A
Authority
JP
Japan
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coil
excitation
current
brake
electromagnetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP63098552A
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English (en)
Inventor
Hisao Osono
大薗 久男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01269731A publication Critical patent/JPH01269731A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D65/00Parts or details
    • F16D65/14Actuating mechanisms for brakes; Means for initiating operation at a predetermined position
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00Type of actuator operation force
    • F16D2121/18Electric or magnetic
    • F16D2121/20Electric or magnetic using electromagnets
    • F16D2121/22Electric or magnetic using electromagnets for releasing a normally applied brake

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野1 本発明は無励磁作動形電磁ブレーキの励磁電流の制御方
法と装置に関する。
[従来の技術] 従来、第4図に示す多仮式無励磁作動形電磁ブレーキを
、第5図に示す制御装置により、ダイオードブリッジで
構成した整流回路I2を制動指令信号により作動さ仕て
、コイル2の励磁を切り、圧縮バネ6により円盤状ディ
スクよりなるアーマチャー3を介し、駆動軸に固着した
スプラインハブ上を軸方向に摺動するインナーディスク
4に、ライニング11を押圧し摺動・制動させた後保持
し、またブレーキ解放時はコイル2を励磁し圧縮バネ6
に抗して′心磁吸引力によりアーマチャー3を電磁コア
lに吸着して、ブレーキを解放していた。
また図示しないが、単板式の場合は、コイル無励磁時は
バネにより直接ディスクを固定ディスクに貼付したライ
ニングに抑圧・摺動して制動させた後保持し、コイル励
磁時は電磁コアの磁気吸引力によりディスクを吸引しス
プラインハブに設けたストッパーにより電磁コアと空隙
を保持しブレーキを解放していた。
また、励磁電流をコイルとシリーズに接続した放電抵抗
により、ラッシュ・カレントを抑制するようにしたもの
はある。
[発明が解決しようとする課題] しかし、ブレーキ解放時の磁気吸引力を増大しようとす
ると、コイルのターン数を増すか、励磁電流を増すか、
もしくは空隙を小さくする必要があった。
しかし、コイルのターン数を増すとブレーキサイズが大
きくなり重量が増加し、ロボット・アームや可動部への
搭載には不利となり、また励磁電流を増すと起動・停止
の頻度が多かったり保持時間の長い場合は、コイルの温
度上昇が大きくなり絶縁劣化や駆動モータや周囲の温度
を上昇させて、機器の性能に影響を与えていた。
また、第3図(b)に示すごとく、磁気吸引力はギャッ
プが小さくなるに従って急激に増加し、その結果アーマ
チャーに働く力が急激に増加するため、電磁コアとアー
マチャーが激しく衝突し、騒音や振動の原因となってい
た。
本発明は、上記の点に鑑みブレーキ主要部を従来と同様
な構造のままで、小型化やコイルの温度上昇を少なくす
る、励磁電流の制御方法と装置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] 溝内に励磁コイルを収納した円筒電磁コアと、多板式の
場合は強磁性体ディスクよりなヘアーマチャー\、単板
式の場合は内径側を駆動軸に、固貴されたスプラインハ
ブ上を軸方向に摺動するディスクに当接した圧縮バネや
この圧縮バネのバネ力に抗し電磁コアの吸引力によりデ
ィスクをライニングに押圧し摺動・制動した後保持する
無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、 電磁ブレーキの励磁コイルを収容した電磁コアのアーマ
チャーらしくはディスク対向面に磁束検出用のホール素
子を設け、ディスク吸引時のギャップ磁束量の変化に対
応させてコイルの励磁電流を制御し、ディスクに作用す
る力が一定になるようにする。
このとき、コイルの励磁電流の制御を、ブレーキ解放指
令時のみ瞬時、最低吸引電流*安全係数に相当する励磁
電流をコイルに供給し大きな初期吸引力を与え、一方ブ
レーキ解放動作中および解放中は、ホール素子で検出し
た磁束量に相当する電圧(Eb)をV/I変換器で変換
した電流信号を関数発生器によりI/7に比例する信号
に変換した電流信号(It)により、ギャップの変化に
よるアーマチャーらしくはディスク吸引時の磁束の変化
に対応させて磁気吸引力を線形化し、バネ反力との差が
一定となるようにし、ブレーキ解放指令時とブレーキ解
放動作中および解放中の制御電流信号をフリップ・フロ
ップにより切り替え、アンプを介しコイルに通電する励
磁電流を制御する。
[作用] アーマチャーもしくはディスクに作用する力を一定に制
御することにより、多板式の場合は電磁コアとアーマチ
ャー、単板式の場合はディスクとストッパーか当接した
時の衝撃を緩和出来ろ。
また、ギャップが大きい吸引開始時に比べ、ギャップの
小さいブレーキ解放動作中およびアーマヂャーらしくは
ディスクと電磁コアか吸引保持している解放中の励磁電
流が減少するため、省エネが図れるとともに、コイルの
温度」二昇によるマシン・サイズの増大やブレーキ保持
時間の制限か緩和されブレーキが小型化できるので、ロ
ホットや駆動機構搭載形の搬送装置等の可動部組g’H
を削減出来、ワーク重Mと実作業時間が増加する。
1実施例1 第1図から第3図をらとに、本発明の実施例を多板式の
無励磁作動型電磁ブレーキを例にとり説明する。
1M内にリング状のコイル2を収納し、モータ・フレー
ム等の固定部に固着されギャップ面の外周部にポール素
子7を埋設した電磁コアIは、内径側に圧縮バネ6を当
接した強磁性体円盤よりなろアーマチャー3と、ブレー
キ保持時、ギャップ(17g)を保つように配設しであ
る。
アーマチャー3には、7I¥磁コア1のホール素子7取
付部よりら内径側でコイル2の外径より大きいピッチ円
上の全周の数箇所にガイトビ/13により摺動案内され
るガイド孔を設けてあり、また内径側には圧縮バネ6に
当接し、アーマチャー3を軸方向へ押圧している。
アーマチャー3の圧縮バネ6の裏側には、リング状ライ
ニング!1を貼付してあり、無励磁時インナーディスク
4と当接するようにしである。
インナーディスク4の内径ボス部には、駆動軸9に焼固
ばめ等により固着されたスプラインハブ8とかみ合うス
プラインが歯切りされ、ブレーキ動作および解放動作中
、軸方向に摺動する。
アウターディスク5のアーマチャー3と軸方向側にはリ
ング状ライニング11を貼付し、ブレーキ動作中インナ
ーディスク4に当接するようにしである。
なお、図示しない単板式の場合は、前記多板式における
アーマチャー3を省略し、溝内にリング状のコイル2を
収納しモータ・フレー11等の固定部に固着されギャッ
プ面の外周部にホール素子7を埋設した電磁コアlにイ
ンナーディスク4を対向させ、スプラインハブ8の?[
![!コア側に軸方向ストッパーを設け、ストッパーと
インナーディスク4の間に圧縮バネ6を配設し、コイル
2を励磁して電磁コアで直接インナーディスクを吸引さ
けバネを介しストッパーに当接させ、電磁コアとディス
クの間に空隙を保持してブレーキを解放し、コイル無励
磁時は圧縮バネ力によりインナーディスクをスプライン
ハブ上を軸方向に摺動させ、ガイドピン13により電磁
コア1に固定されfこアウターディスクに貼付したライ
ニングに当接さ仕摺動・制動し保持ずろ。
ここで、ポール素子7が検出した磁束φgとコイル2の
励磁電流lの関係を説明1ろ。
φgをギャップの磁束、Lgをブレーキ拘束時の空隙長
、Foをバネ反力の初期値、K sをバネ定数、XをL
gを起点とするコア方向のアーマチャーの移動距離、N
をコイルの巻数、Iを励磁電流、μ。を空気の透磁率、
Sを対向面積とずろと、磁束φg−μ。*N* r/(
Lg−x)磁気吸引力 F m = l / 2 * 
u o * S ’k N ’ *1’/ (Lg−x
)”   (2) バネ反力 Fs−−Fo+Ks* (Lg−x)(2)
、(3)式から、アーマチャーに働く力Fa=Ftn+
Fs=I/2*S*μo*N”*I”/(Lg−x)’
−Fo+Ks* (Lg−x)ここで、S、N、μ、、
、Ksはマシンサイズによる定数、F、はバネ反力の初
期値であるから、(4)式のF aを一定にするために
は、コイル2に供給する励磁電流1を(Lg−x)”に
比例するようにすれば良い。
そのためには、ホール素子7で検出した磁束φgに相当
する電圧Ebの平方根に反比例する励磁電流■をコイル
2に供給するように、電流制御回路15により制御す゛
れば良い。
第2図(、)は、そのための回路を示し、交流電源を整
流回路!2により直流に変換した電流を電流制御回路1
5に人力し、その出力をコイル2へ供給する。
ここで、電流制御回路15内では、ブレーキ解放動作中
および解放中は、ギャップの磁束 φgをホール素子7
により検出し電圧(Eb)として出力し、V/I変換器
14に人力し電流信号に変換する、この電流信号は関数
発生器 16により1/7″に比例する信号に変換され
た指令電流(1g)となる、一方、ブレーキ解放指令時
のみ瞬時、基檗設定器から最低吸引電流*安全係数に相
当する励磁電流(Is)を指令する基苧値信号N。
)を出力させ、解放動作中および解放中と解放指令時に
応じて、指令電流を切り替えるフリップ・フロップ13
に接続してあり、フリップ・フロップ13の出力により
アンプ+7を介し、電流制御回路I5から励磁電流Iを
コイル2に出力4−る。
この時、第3図(a)に示すごとく、励磁電流lによる
磁気吸引力Fmは線形となり、アーマチャ−3に働く力
Faはアーマチャーの移動距離Xに関し一定になる。
第2図(b)は、他の実施例を示し、励磁電流■を積分
し、アーマチャーの吸引速度を一定にする場合で、前記
関数発生器に後続させて積分回路を介しアンプに接続し
である。
[発明の効果] 上記のごとく構成した制御回路により、コイルの励磁電
流を制御するので、ブレーキ解放動作中および解放中は
励磁電流が減少する、とともに解放完了時電磁コアとア
ーマチャーが衝撃的に当接することがないので騒音が防
止できる。
また、ブレーキ解放時すなわちモータ回転時の励磁電流
が逓減するのでコイルの温度上界による通電時間の制限
が緩和され、マシン・サイズの小型化と省エネか図れる
、とともにブレーキを装着したFa賊の実作業時間を増
大出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例のブレーキを示す断面図、 第2図(a)は、本発明の制御回路の実施例を示すブロ
ック図、第2図(b)は、他の実施例を示すブロック図
、 第3図(a)は、本発明のギャップと力の関係を示すグ
ラフ、第3図(b)は、従来のギャップと力の関係を示
すグラフ、 第4図は、従来のブレーキを示す断面図、第5図は、従
来の制御回路を示すブロック図、である。 なお、同一構成要素には、同一符号を付しである。 lは?lI@コア、2はコイル、3はアーマチャー、4
はインナーディスク、5はアウターディスク、6は圧縮
バネ、7はホール素子、8はスプラインハブ、11はラ
イニング、12は整流回路、13はフリップ・フロップ
、14はV/l変換器、15は電流制御回路、16は関
数発生器、I7はアンプ、18は積分器 である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、溝内に励磁コイルを収納した円筒電磁コアと、強磁
    性体円盤よりなり軸方向に移動するディスクと、ディス
    クに当接した圧縮バネと、ディスクを制動するライニン
    グとよりなる無励磁作動型電磁ブレーキにおいて、 電磁ブレーキの励磁コイルを収容した電磁コアのディス
    ク対向面に磁束検出用のホール素子を設け、ディスク吸
    引時のギャップ磁束量の変化に対応させて、ディスクに
    作用する力が一定になるようにコイルの励磁電流を制御
    することを特徴とする無励磁作動型電磁ブレーキの衝撃
    制御方法。 2、溝内に励磁コイルを収納した円筒電磁コアと、強磁
    性体円盤よりなり軸方向に移動するディスクと、ディス
    クに当接した圧縮バネと、ディスクを制動するライニン
    グとよりなる無励磁作動型電磁ブレーキに、交流電流を
    直流に変換する整流回路でブレーキのコイルに励磁電流
    を供給する無励磁作動型電磁ブレーキの制御装置におい
    て、 ブレーキ解放動作中および解放中は電磁コアのディスク
    対向面に設けたホール素子で検出した磁束量に相当する
    信号を関数発生器により1/√に比例する信号に変換し
    た電流信号(Ig)と、解放指令時のみ最低吸引電流*
    安全係数に相当する励磁電流(Is)を指令する電流信
    号(I_0)を、切り替えるフリップ・フロップをアン
    プに接続しコイルの励磁電流を制御する電流制御回路を
    、整流回路とコイルの間に挿入したことを特徴とする無
    励磁作動型電磁ブレーキの衝撃制御装置。 3、前記電流制御回路に積分器を内装した請求項2記載
    の無励磁作動型電磁ブレーキの衝撃制御装置
JP63098552A 1988-04-20 1988-04-20 無励磁作動型電磁ブレーキの衝撃制御方法と装置 Pending JPH01269731A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0915556A2 (de) * 1997-11-10 1999-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Elektromotor mit Bremse
JP2018128074A (ja) * 2017-02-08 2018-08-16 東芝エレベータ株式会社 電磁ブレーキ装置およびその制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0915556A2 (de) * 1997-11-10 1999-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Elektromotor mit Bremse
EP0915556A3 (de) * 1997-11-10 1999-08-11 Siemens Aktiengesellschaft Elektromotor mit Bremse
JP2018128074A (ja) * 2017-02-08 2018-08-16 東芝エレベータ株式会社 電磁ブレーキ装置およびその制御方法

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