JPH0361728A

JPH0361728A - ブレーキ装置

Info

Publication number: JPH0361728A
Application number: JP1194859A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Akuta; 芥田　友彦
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1989-07-27
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1991-03-18

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】産業上の利用分野本発明は、回転駆動または直線駆動される移動特に、磁
歪素子または圧電素子を用いたブレーキ装置に関する。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点従来のブ
レーキ装置としては、例えば回転テーブルのような回転
駆動されるものにあっては、電磁力によって回転テーブ
ルを挟む電磁ディスクブレーキが、また、流体圧シリン
ダのピストンロッドのように直線駆動されるもの番よ、
空気圧やばね力によってロッドを挟搾する形式の摩擦ブ
レーキが一般に使用されているが、これらは、特に移動
子が大きな駆動力で駆動されてこれに抗した大きな制動
力を要する場合に装置が大型化し１．また、応答性が良
くないことから移動子を高糖度に位置決めして停止させ
ることができない欠点がある。

そこで、装置の小型化が計れ、かつ、応答Ｙ１に優れた
ブレーキ装置として、電圧を印加することに上り伸長変
形する圧電素子を用いたものが提案されたが、これまで
のものは、圧電素子の一端を固定して反対側の伸長喘を
移動子に押し付けて制逆向きの力が作用して剪断力を受
けるが、圧電素子は一般に剪断力に弱く、特に、変位量
を大きく取るために多数枚の圧電素子板を積層して形成
した積層型圧電素子は剪断力にきわめて弱いことから、
大きな制動力を要する場合には使用できず、使用範囲が
大幅に制限される欠点があった。また、圧電素子に代わ
って、磁化により歪を生ずる磁歪素子を用いたものも提
案されたが、磁歪素子も剪断力に弱く、同様に使用範囲
が制限されていた。

問題点を解決するための手段上記の問題点を解決するための手段として、本発明のブ
レーキ装置は、開閉可能に連結された一対のブレーキシ
ューの連結部を基台に固定し、ブレーキシューを、弾性
部材の弾性力で閉脚付勢するとともに、磁化により歪を
生ずる磁歪素子または電圧の印加により歪を生ずる圧電
素子を間に挟んでその伸長変形力で付勢力に抗して開脚
するようにし、ブレーキシューの開閉により、夫々の先
端を、移動子に設けた互いに間隔をおいた一対の摩擦側
面に押し付け、また、その摩擦側面から離間させる構成
とした。

発明の作用及び効果本発明は上記構成になり、磁歪素子または圧電素子を用
いたことにより、制動応答性に優れた装置が実現できて
、移動子を高精度に位置決めして停止させることが可能
で、また、装置の小型化が計れるのはもちろんのこと、
弾性部材の弾力で一対のブレーキシューを閉じて移動子
の両摩擦側面に押し付けることにより制動を加えるか、
あるいは、間に挟んだ磁歪素子または圧電素子の伸長変
形力により両ブレーキシューを弾性部材の付勢力に抗し
て開いて両摩擦側面に押し付けることにより制動を加え
るようにしたから、弾性部材の弾力で制動を加える場合
は、磁歪素子または圧電素子には移動子の駆動力に伴う
力は作用せず、また、素子の伸長変形力で制動を加える
場合も、その素子には圧縮力が作用するだけであって剪
断力は作用せず、従って、移動子が大きな駆動力で駆動
されてそれに抗した大きな制動力を要する場合も適用可
能であって、使・用範囲を大幅に拡大し得る効果がある
。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は第１実施例を示し、電気モータ、ロータリソレ
ノイド、空圧／浦圧モータ、超音波モータあるいは圧電
／磁歪モータ等の回転駆動機Ｉによって回転駆動される
回転軸２が、一定間隔を空けて平行に配設された一対の
基板３を貫通して回転自由に支持され、両基板３の間に
おいて、被制動部材となる、外周縁を薄肉として両側面
を摩擦面６とした円板状の移動子５が回転軸２に一体に
嵌着され、この移動子５の外周側に、移動子５に制動を
加えるためのブレーキ８が配設されており、このブレー
キ８は、基部９に一対のブレーキシュー１０が開閉可能
に突成され、上記の基板３間に渡した取付ボルト１３で
基部９を締め付けて固定されており、上記の両ブレーキ
シューＩＯの先端の対応間隔が狭められて、移動子５の
摩擦面６を挟圧する挾圧部１１が形成されているととも
に、ブレーキシューＩＯの付根部分１２が薄肉とむって
弾性支点となっており、この両ブレーキシューＩＯの間
に渡された引張ボルト１５を締め付けることによって、
両ブレーキシュー１０が閉脚されるようになっていると
ともに、両ブレーキシュー１０の間に、外部から磁場を
与えて磁化させることによって伸長変形する丸棒状の磁
歪素子１７が、コイルＩ８の中心孔に挿通されてその両
端をブレーキシュー１０の内面に当てて予圧された状態
で装着されており、磁歪素子１７の伸長変形により引張
ボルト１５の引張力に抗して両ブレーキシュー１０を開
くようになっている。なお、上記の磁歪素子１７として
は、テルビウム・鉄・ジスプロシウム合金等の超磁歪合
金が、高い歪み率を有し、また、エネルギ密度と圧縮強
度がきわめて高いことから特に好適である。

また、引張ボルトＩ５は、ブレーキシューｌＯの閉脚付
勢と磁歪素子１７の予圧とに両用するものとしたが、夫
々別の位置に複数個の引張ボルトを使用して調整しゃ・
すい構造としても良く、また、ブレーキシュー１０の付
根部分１２の肉厚を薄くしないで、ブレーキシュ−１０
自体のばね力を予圧用に利用しても良い。

本第１実施例は上記のような構造になり、ブレーキ８の
コイル１８に通電して磁歪素子１７の回りに磁場を形成
すると、磁歪素子！７が伸長変形して引張ボルト１５の
引張力に抗して両ブレーキシューＩＯを押し開き、先端
の挟圧部１１が移動子５の摩擦面６から離れることによ
り移動子５の制動が解除されて、回転駆動機ｌの駆動力
により回転軸２並びに移動子５が回転し、コイル１８へ
の通電を遮断すると、磁歪素子１７が元形に収縮しつつ
引張ボルト１５の復元弾力で両ブレーキシュー１０が閉
じて、挟圧部ｉｔが摩擦面６を挟むことによって移動子
５に制動が加えられる。

磁歪素子１７は応答Ｐしに優れるため、コイル１８への
通電を遮断して磁場を消滅させると直ちに元形に収縮し
て、ブレーキシューｌＯが閉じるから、移動子５を高精
度に位置決めして停止させることができ、また、上記の
ように、ブレーキ８が、引張ボルト１５でブレーキシュ
ーｌＯを閉じて移動子５に制動を加え、磁歪素子１７の
伸長変形力を制動の解除に利用するようになっていて、
制動時に、磁歪素子１７には回転軸２の駆動力は作用し
ないから、回転駆動力が大きく従って大きな制動力を要
する場合にも適用でき、また、引張ポル）１５の弾力で
挟圧するのであるから、移動子５を停止位置に保持する
力が強い。

なお、ブレーキ８の数は１個に限らず、必要に応じて複
数個配設しても良い。

また、第２図のブレーキ８のコイル１８の駆動回路のよ
うに、コイル１８と並列にフリーホイールダイオード１
９を接続すると、コイル１８への通電を遮断する駆動ト
ランジスタ２０のＯＦＦ時に、コイル１８の電流立下り
特性が高められて、制動応答性をより向上させることが
できる。

また、上記実施例の磁歪素子Ｉ７に代えて、電圧を印加
することによって伸長変形する圧電素子を両ブレーキシ
ュー１０の間に装着しても、はぼ同様の作用効果が得ら
れ、またこの場合、圧電素子への印加電圧のＯＦＦ時に
、抵抗値が小さく大容量の抵抗器が圧電素子と並列に接
続されるようにスイッチ制御することにより、圧電素子
の電圧立下り特性を高めて、同様に制動応答性を向上さ
せることができる。

また、上記実施例では、移動子５の摩擦面６が移動子５
の半径方向にかなりの長さを持つので、摩擦面５の外周
側と内周側とでは、一定の回転角に対して円弧長が異な
って、ブレーキシュー１０の挟圧部１１と摩擦面６との
間に滑りが生じたときに滑る長さが異なることにより、
ブレーキシュー！０の挟圧部ｉｔと摩擦面６が偏摩耗し
て耐久性が損なわれるおそれがあり、そのため、第３図
に示すよう−に、移動子５ａの外周部を菱形断面として
その両側の面を摩擦面６ａとするとともに、ブレーキシ
ュー１０ａの挟圧部１１ａを三角形状とすると、摩擦面
６ａの、移動子５ａの半径方向の長さを短くでき、上記
の偏摩耗を防止できて耐久性の向上を計ることができ、
また、挟圧面積が増加するとともに、楔効果によって移
動子５ａに大きな制動力を加えることができる。また、
第４図のように、移動子５ｂの摩擦面６ｂを設けた外周
部分を直角に折り曲げて、ブレーキ８を移動子５ｂの回
転軸と平行な姿勢で基板３上に固定するようにすると、
摩擦面６ｂの門弧長の差がさらに減少でき、また、移動
子５ｂの直径を小さくできる。ただし、移動子５ｂの回
転軸方向の長さは増大するので、用途に応じて使い分け
れば良い。

第５図は第２実施例を示し、円板状の移動子５Ｃの外周
面に一定深さの円周溝２２が形成されて、その円周溝２
２の両側面が摩擦面６ｃとなっているとともに、ブレー
キ８ａが、上記第１実施例とは逆に、磁歪素子Ｉ７の伸
長変形力で両ブレーキシュー１０ｃを開いて先端の外面
を摩擦面６ｃに押し付けることによって移動子５ｃに制
動を加え、引張ボルト１５の復元弾力でブレーキシュー
ＩＯＣを閉じて制動を解除するようになっており、本実
施例では、磁歪素子１７が伸長変形した場合に制動を加
えることになるが、このとき、磁歪素子１７には圧縮力
が作用するだけで剪断力は作用しないのであって、同様
に大きな制動力を要する場合に適用できる。

なお、磁歪索子！７を伸長変形させるためにコイル１８
へ通電するに際して、通電開始時に規定の電圧よりも高
い電圧を瞬間的に印加し、その後規定値に戻す等の方式
によって、コイル１８の電流立上り特性を高めることに
より、制動応答性をより向上させることができる。

また、磁歪素子１７に代えて圧電素子を用いて良いこと
は前記第１実施例と同様であって、この場合も、上記の
方式と同様にして圧電素子の印加電圧の立上り特性を高
めて、制動応答性の向上を計ることができる。

また、本第２実施例のブレーキの変形例として、第６．
７図に示すように、両ブレーキシューｌＯｄの先端の幅
を半分ずつに縮めて上下に重ならせるようにすると、先
端の厚みが上記実施例の半分に抑えられて、これを嵌入
する移動子５ｄの円周’７１１１２２　ａの幅を縮める
ことができ、これにより、移動子５ｄ全体の厚みを抑え
ることができて軽量化が計られる。

また、第８図に示すように、移動子５ｅの凹溝２２ｂを
菱形断面とし、ブレーキシュー１０ｅの先端を三角形と
すると、前記第１実施例の第３図と同様に、摩擦面６ｅ
の円弧長の差の減少に伴って偏摩耗が防止でき、また、
接触面積の増化と楔効果によって制動力を強力にするこ
とができ、また、第９図のように、移動子５ｆの凹Ｆｆ
＋￥２２ｃを形成した部分を直角に曲げると、第１尖施
例の第４図と同様に、摩擦面６ｆの円弧長の差をさらに
減少させ、また、移動子５ｆの半径方向の長さを短縮す
ることができる。

第１０図は、直線駆動される移動子に制動を加える場合
に適用した第３実施例を示し、細長い平板状の移動子２
５が、基板２６上にブラケット２７で支持した溝付きの
案内ローラ２８で受けられて、リニアモータ、空圧シリ
ンダあるいは油圧シリンダ等の直線駆動機３０の駆動力
で水平方向に直線駆動されるようになっており、この移
動子２５の下面側に、前記第１実施例と同様のブレーキ
８が固定具３２により固定されていて、磁歪素子１７の
伸長変形によりブレーキシュー１０を開いて移動子２５
の直線駆動を可能とし、引張ボルト１５の弾力でブレー
キシュー１０を閉じることにより移動子２５の両面を挟
んで制動を加えるようになっており、制動時に、磁歪素
子１５には直線駆動！ａ３０の駆動力が何ら作用しない
。

なお、本第３実施例の変形例として、第１１図に示すよ
うに、移動子２５ａの上端部を直角に折り曲げてその折
曲部の上下両面を摩擦面３３とし、ブレーキ８を横向き
の姿勢で基板２６上に取り付けると、背の低い装置とす
ることができる。

また、第１２図の第４実施例のように、前記第２実施例
に示したようなブレーキシュー１０ｃを開いたときに制
動を加えるタイプのブレーキ８ａと、円板状の案内ロー
ラ３８を用いることによって、下面に凹ｉ３６を形成し
てその両側面を摩擦面３７とした棒状の移動子３５の制
動とその解除を制御することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の断面図、第２図はそのコ
イル駆動用の部分回路構成図、第３図及び第４図は夫々
制動機構部の変形例の部分断面図であり、第５図は第２
実施例の断面図、第６図はその制動機構部の変形例の平
面図、第７図はその正面図、第８図及び第９図は夫々制
動機構部のさらに別の変形例の部分断面図であり、第１
０図は第３実施例の斜視図、第１１図はその変形例の一
部切欠側面図であり、第１２図は第４実施例の一部切欠
斜視図である。ｌ：回転駆動機　２：回転軸　３．２６：基板５．５ａ
、５ｂ１５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ、２５．２５ａ、３５
：移動子　６．６ａ、６ｂ。６ｃ、６ａ、６ｆ、３３．３７：摩擦面　８．８ａニブ
レーキ　９：基部　１Ｏ１ｌＯａ、１０ｃ、１０ｄ、１
０ｅニブレーキシユー　１１゜１１ａ：挟圧部　１５：
引張ボルト　１７：磁歪素子　１８：コイル　３０：直
線駆動機中１望帛２□ ０２ｊ３コｉ：ら４二檗５ヨ寅６゛ヨ冨７コ零９０梢１１舅

Claims

【特許請求の範囲】

回転駆動または直線駆動される移動子に所定位置で制動
を加えるブレーキ装置であつて、開閉可能に連結された
一対のブレーキシューの連結部を基台に固定し、前記ブ
レーキシューを、弾性部材の弾性力で閉脚付勢するとと
もに、磁化により歪を生ずる磁歪素子または電圧の印加
により歪を生ずる圧電素子を間に挟んでその伸長変形力
で前記付勢力に抗して開脚するようにし、前記ブレーキ
シューの開閉により、夫々の先端を、前記移動子に設け
た互いに間隔をおいた一対の摩擦側面に押し付け、また
、該摩擦側面から離間させる構成としたことを特徴とす
るブレーキ装置