JPH0135069Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は圧電素子をアクチユエータとして利用
した摩擦ブレーキに関するものである。

〔従来の技術〕

例えば被制動物体（各種モータやローラ等の回
転体）に制動をかける摩擦ブレーキは、通常シヤ
フトに取付けられて連動しているブレーキデイス
ク又はブレーキドラム等（摩擦部材）にブレーキ
シユー（押圧部材）を押しつけて摩擦力（ブレー
キ力）を発生させている。

そして制動力はトーシヨンバーやコイルバネ、
油圧、電磁力によつてブレーキシユーやデイスク
パツド等の押圧部材を上記摩擦部材に押圧して得
ていた。

ブレーキには、常時ブレーキがかかるように力
が働き、回転体が動作する時には上記ブレーキ力
を除去するもの、あるいは逆の動作をするもの、
すなわち、常時はブレーキ力がかからない状態に
なつており、必要に応じてブレーキ操作をした時
にのみ押圧部材が摩擦部材を押圧してブレーキ力
を発生させるものである。

例えば、トーシヨンバーやコイルバネによる押
圧力又は引張力に抗してブレーキ力を解除（ある
いはブレーキ力を付与）するための押圧部材のア
クチユエータとして電磁力や油圧等を用いたもの
が一般に用いられている。

上記アクチユエータとして電磁力を使用したも
の（電磁ブレーキ）や油圧を使用したものでは、
何れも機構が複雑であり、ブレーキ部分を小さく
まとめることができない。

そこで、全体を小さくまとめることができて、
しかも消費電力が少なく、かつ応答が速いブレー
キの提供を目的とした積層型電圧セラミツクを応
用したアクチユエータがある。

圧電セラミツクスとして用いられるものは、チ
タン酸バリウム、ジルコチタン酸鉛系が一般的で
ある。しかし、発生応力は350Kg／cm²程度である
が、その変位量は極めて小さく、この変位量を拡
大するための拡大機構が必要であつた。

以下、第３図に例図する従来例について説明す
る。図において、１は被制動物体である回転体
（例えばモータ）、２は回転体１に取付けられた摩
擦部材（ブレーキドラム、ブレーキデイスク）、
３は積層型圧電セラミツク素子を用いて構成した
積層型圧電セラミツクアクチユエータ（以下アク
チユエータと称する）、４はアクチユエータ３の
圧電印加端子、５はアクチユエータの変位量を拡
大する変位量拡大レバー、６は変位拡大レバー５
の一端を固定支持するヒンジ（支点）、７は変位
量拡大レバー５の先端寄りに取付けられた押圧部
材（ブレーキシユー、ブレーキパツド）、８はブ
レーキ力を発生するコイルバネである。９はＬ字
状の底辺上にアクチユエータ３を支承する支持ベ
ースで、垂直辺頂部にヒンジ６と拡大レバー５と
を一体に形成したものである。１０は支持ベース
９に穿設した貫通孔で、支持枠（フレーム）１１
に支持ベース９を取付けるためのものである。

コイルバネ８は常時変位量拡大レバー５の先端
部分を回転体１側に押圧しており、押圧部材７と
摩擦部材２との間にブレーキ力を発生する。

回転体１を運動するに際しては、電圧印加端子
４に所定の電圧を印加し、アクチユエータ３を伸
びる方向へ動作させて変位量拡大レバー５をコイ
ルバネ８の反発力に抗して押し戻すようにし、押
圧部材７と摩擦部材２との間に間〓を生じさせ、
ブレーキを解除する。

運転中の回転体１にブレーキをかける場合に
は、アクチユエータ３に印加している電圧を少し
づつ下げるか又は切るようにする。

以上の構成において、アクチユエータ３の変位
量を拡大するための変位量拡大機構は、変位量拡
大レバー５とヒンジ６とで成る。

以上の構成は常時変位量拡大レバー５の先端部
分を回転体１側に押圧しているが、逆の動作をす
るブレーキについては、アクチユエータ３に常時
通電し、制動時にのみアクチユエータ３への電圧
を零にしてもよい。

しかし、上記拡大機構は、圧電素子の伸縮応力
が大きい特性を利用してテコ構造になつている反
面、圧電セラミツク素子の伸縮変位量は微小であ
ることから、次のような問題点がある。

〔解決しようとする問題点〕

すなわち、拡大機構に用いるテコの作用点に使
用する圧電セラミツク素子アクチユエータは、例
えば縦10×横10×高さ18（単位：mm）の角柱の場
合、その変位量は16μｍ／100VDCで、圧縮応力
は350Kg／cm²程度である。このことは、小形のも
のでも摩擦ブレーキのアクチユエータとして充分
に使用できる。

ところで、叙述した従来例において、変位量拡
大レバー５の左右方向をｘ軸、支持ベース９の上
下方向をｙ軸、回転体１の前後方向をｚ軸とす
る。一般に圧電素子の変位応力による変位量はミ
クロン単位であるから、押圧部材７と摩擦部材２
とのクリアランスの調整のためにｘ，ｙ，ｚ軸方
向への各部材の移動調整量は極めて微小である。

すなわち、拡大レバー５とヒンジ６と支持ベー
ス９とからなる拡大機構はｘ，ｙ，ｚの各軸方向
へ微妙に移動させて回転体１と押圧部材７との相
対位置を確定してから貫通孔１０にボルトを通
し、このボルトによつて支持枠１１に固定してい
た。

そのために、上記ボルトを取付中に位置ずれが
生じることもあるほか、ｘ，ｙ，ｚの各軸方向へ
の調整自体が容易ではなく、組立などの作業性が
悪かつた。

本考案はこのような点に鑑みてなされたもので
あつて、圧電素子の変位量が微小であることから
生じるブレーキ製造時の作業性の低下を排除した
圧電型摩擦ブレーキを提供する。

〔問題点を解決するための手段〕

圧電効果をもつ物体の変位量は極めて小さく、
これらを本考案に係る摩擦ブレーキ等に使用する
場合には、悉く機械的加工精度と相俟つて各部品
の寸法公差から受ける影響を原因とする変位量の
利用効率が減殺される点について注意せねばなら
ない。

したがつて本考案はアクチユエータを保持する
ための支持ベース、変位量拡大レバー、該拡大レ
バーのヒンジ、摩擦部材、該摩擦部材に対する所
定の位置に配した押圧部材を支持枠上に夫々着脱
自在な位置調整用部材で所要相互位置に一体的に
調整固定し、このままの状態で前記被制動物体に
上記摩擦部材を取り付けてから上記支持枠を本体
フレームに固定するようにした。

〔作用〕

本考案の摩擦ブレーキは、圧電素子に電圧を印
加するのみで操作ができる。印加電圧の大きさに
よつて圧電素子の変位量が略々リニヤーに変化す
るので、印加電圧の調整で任意に可変なブレーキ
力が得られる。

アクチユエータの電圧印加時変位量は、テコに
なつている変位量拡大レバーに伝達される。この
拡大レバーは支点を中心に上記アクチユエータの
変位量を作用点に受け、該レバーの運動端部が駆
動される。

圧電素子の変位量が微小であることから、押圧
部材と摩擦部材とのクリアランスは厳密に所定の
離隔位置に保持されなければならない点について
も予め各部材の相互位置を位置調整用部材で確定
的に支持枠へ固定しているので、組立は被制動物
体に嵌装してから本体フレームに固定すればよ
い。

〔実施例〕

次に、本考案の実施例について図面を参照して
説明する。第１図、第２図は本考案に係る圧電型
摩擦ブレーキの構造説明図である。図において、
第３図に示す従来例と同じもの又は均等部分は第
３図と同一符号にして説明を省略した。

この図は支持枠１１′を円盤状の板体に形成し、
その四隅に支持枠１１′を本体フレーム１１ａに
固定するための長孔１２を設けた。そして、この
支持枠１１′の略中央左下側に回転体１（モータ
ー１ａのローター軸）の貫通孔１３を穿ち、デイ
スク型摩擦部材２の外周円よりも若干大きめの内
周径を有する半円形ガイド１４を上記貫通孔１３
の中心と同心位置にして支持枠１１′と一体的に
設けている。

それから、上記摩擦部材２はガイド１４の内周
側に略同心となるように位置調整用部材（スペー
サ）１５を介して嵌装する。然る後に拡大レバー
５の自由端部側下部の押圧部材７の摩擦面を摩擦
部材２の摩擦面に当てた位置で貫通孔１０にボル
トを通し、支持ベース９ごと支持枠１１′に拡大
レバー５の位置を確定取着する。

次に、反発型コイルバネ８を拡大レバー５の押
圧部材７側背面と支持枠１１′の係止片１６との
間に圧縮状態で嵌挿装着する。そして、ｚ軸方向
の配置位置は、貫通孔１３と摩擦部材２との間に
位置調整用部材（デイスタンスピース）１５ａを
介設している。

以上の構成により、支持枠１１′上に摩擦部材
２と押圧部材７との相対位置が正確に保持され
る。取付けに際しては、摩擦部材２の中心穴に回
転体１を通して、支持枠１１′ごと回転体１にブ
レーキ全体を取り付けた状態にする。次に本体フ
レーム１１ａに長孔１２を利用して支持枠１１′
を取付け、最後にスペーサ１５、デイスタンスピ
ース１５ａを取り外せばよい。

〔効果〕

以上詳しく述べたように、本考案の摩擦ブレー
キは、圧電素子が発生する変位応力と大きな荷重
とを利用しているので、構造全体を小さくするこ
とができて、しかも消費電力も極めて微少、かつ
発熱も少ない。

また、応答速度も非常に速く、制動系の駆動が
敏速である。圧電素子の変位量が極めて微少であ
るところから生じる押圧部材と摩擦部材との位置
の調整も予め支持枠上に組立ててあるため不用で
ある。前述したように、支持枠上への組立は微妙
な調整作業を伴なわないので、従来のように困難
な調整作業は一切必要がなくなつた。

また、支持枠上に摩擦ブレーキの構成部材が総
て取着されているので、ブレーキを一体物として
扱え、搬送上の点でも便利である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は何れも本考案に係る圧電型摩
擦ブレーキの実施例を示し、第１図は斜視図、第
２図はその−線から縦断した断面図、第３図
は従来例を示す斜視図である。 １……回転体、２……摩擦ブレーキ、３……ア
クチユエータ、５……変位量拡大レバー、６……
ヒンジ、７……押圧部材、９……支持ベース、１
１′……支持枠、１１ａ……本体フレーム、１４
……ガイド、１５，１５ａ……位置調整用部材
（スペーサ、デスタンスピース）。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被制動物体に取付けられて連動する摩擦部材
   と、該摩擦部材を押圧して摩擦力を発生させる押
   圧部材と、該押圧部材を上記摩擦部材に押しつけ
   るための手段と、上記押圧部材を押し戻して摩擦
   力を除去するための手段とを備え、 上記摩擦力を除去するための手段は圧電素子を
   用いて構成したアクチユエータであること、 上記アクチユエータの変位量を拡大するための
   テコ構造変位量拡大レバーを設けたこと、 上記アクチユエータを保持するための支持ベー
   ス、変位量拡大レバー、該拡大レバーのヒンジ、
   摩擦部材、該摩擦部材に対する所定の位置に配し
   た押圧部材を支持枠上に夫々着脱可能な位置調整
   用部材で所要相互位置に維持しながら一体的に取
   着し、このままの状態で前記被制動物体に上記摩
   擦部材を取り付けてから上記支持枠を本体フレー
   ムに固定することを特徴とした圧電型摩擦ブレー
   キ。