JPH0640447Y2 - 電動シリンダの電磁ブレーキ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、電動サーボ式シリンダにおける出力ロッドの
位置保持用電磁ブレーキに関する。

（従来の技術） 本出願人は、出力ロッドの伸縮移動を任意の位置で停止
することができる電動サーボ式シリンダ（以下、電動シ
リンダと略称する）を開発し、出願公開中である（実開
平1-86457号公報）。

該シリンダは、第４図に示す如く、一方へ長く延びると
ともにねじを刻設したねじ棒部（１）を有する出力軸
（２）と該出力軸（２）をその軸線を中心に回転駆動す
るモータ（３）とで駆動部（４）を構成し、該駆動部
（４）の外側面には、前記ねじ棒部（１）を包囲すると
ともにこれと同心するシリンダ本体（５）を固着し、該
シリンダ本体（５）内には、前記ねじ棒部（１）と螺合
する特殊ナット（６）を摺動自在に嵌合し、前記シリン
ダ本体（５）の先端に環状の第１支持部材（７）を固着
し、該第１支持部材（７）内に、一端を前記特殊ナット
（６）に固着した円筒状の出力ロッド（８）を摺動自在
に嵌合し、該出力ロッド（８）内には、前記ねじ棒部
（１）の先端に回転自在に装着した第２支持部材（９）
を摺動自在に嵌合し、前記出力軸（２）の基端部分（1
1）に、前記駆動部（４）の外側面に装着した電磁ブレ
ーキ（12）の回転部と、該ブレーキ（12）に装着したエ
ンコーダ（13）の回転部とをそれぞれ嵌着し、該ブレー
キ（12）及びエンコーダ（13）をカバー（14）により覆
った構成になっている。

今、上記電磁ブレーキ（12）の構成を詳細に説明する
と、（15）は、中心部に上記出力軸（２）が遊嵌貫通す
る透孔を穿設した円盤状の電磁石で、上記駆動部（４）
の外側面に固着されている。

（16）は、中心部に上記出力軸（２）が遊嵌貫通する透
孔を穿設した円盤状のアーマチュアで、上記電磁石（1
5）の外側方に配設され、図示しないガイド部材に案内
されて軸線に沿って移動可能にされている。該アーマチ
ュア（16）と上記電磁石（15）との間には複数のコイル
バネ（17）が介在しており、該バネ（17）はアーマチュ
ア（16）に図面の左方への押圧力を付与している。（1
8）は、中心部に上記出力軸（２）が遊嵌貫通する透孔
を穿設した円盤状のストッパで、上記アーマチュア（1
6）の外側方に配設され、図示しないボルトにより上記
電磁石（15）上に固定されている。（19）は、上記マー
マチュア（16）とストッパ（18）との間に配設された円
盤状の制動板で、その厚みは、上記アーマチュア（16）
が上記電磁石（15）に当接した状態における該アーマチ
ュア（16）と上記ストッパ（18）との空隙よりも若干小
さくされている。該制動板（19）はその中心部に貫通さ
れた透孔を介して上記出力軸（２）の基端部分にスプラ
イン嵌合されており、該軸（２）と一体的に回転すると
共に、軸線に沿って摺動自在にされている。

このように構成されたものにおいて、電磁石（15）を励
磁しない場合は、コイルバネ（17）の押圧力によりアー
マチュア（16）が突出して制動板（19）をストッパ（1
8）との間にはさみつける（第４図の状態）。その結果
出力軸（２）がロックされ、出力ロッド（８）に外力が
加わっても該ロッド（８）が伸縮作動することがない。
逆に電磁石（15）を励磁すると、アーマチュア（16）が
コイルバネ（17）の押圧力に抗して電磁石（15）に吸着
され、右方へ移動することにより、制動板（19）に対す
る拘束が解除され、出力軸（２）が回転可能になる。

（考案が解決しようとする問題点） ところで上記のような電動シリンダを出力ロッド（８）
を下方に向けて使用する場合、上記制動板（19）が自重
によりアーマチュア（16）の上面に常時当接する。そし
て出力軸（２）の回転により制動板（19）とアーマチュ
ア（16）との接触面が徐々に摩耗するため、所定時間使
用した後は部品交換しなければならず、シリンダを装置
内部に組込んだり、高所に取付けて使用する場合に不都
合であった。

本考案はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
電動シリンダを出力ロッドを下方に向けて使用しても制
動板とアーマチュアとが接触することがなく、従って摩
耗による部品交換の必要がない電磁ブレーキを提供する
ことを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本考案は上記の目的を達成するため、出力軸のロック機
構として非接触電磁ブレーキを使用することを要旨とし
ている。

すなわち本考案は、出力軸の基端部分に固着されて該出
力軸と一体的に回転可能な円盤状の第１回転ヨークと、
該第１回転ヨークの外側面にこれと同心に固着された中
空円盤状の永久磁石と、該永久磁石の外側面にこれと同
心に固着された中空円盤状の第２回転ヨークと、 上記第１回転ヨーク、永久磁石及び第２回転ヨークから
成る回転体の回転外方にこれを包囲して固定配置された
環状の固定ヨークと、 該固定ヨークの内周面に上記回転体と同心して取付けら
れたリング状の励磁コイルとから成り、上記第１回転ヨ
ーク及び第２回転ヨークの各々の外周部に該ヨークの回
転方向に沿って複数の凸部をほぼ等間隔で形成し、 上記永久磁石の一側にＳ極を着磁すると共に他側にＮ極
を着磁し、 上記固定ヨークの内周面に上記第１回転ヨークの凸部及
び第２回転ヨークの凸部に対応しかつ該各凸部との間に
微少の空隙を設けて複数の凸部を形成したことを特徴と
している。

（構成） 以下、本考案の構成を実施例に基ずき詳細に説明する。

第１図は本考案に係る電磁ブレーキを組込んだ電動シリ
ンダの縦断面図、第２図（イ）、（ロ）は第１図におけ
る電磁ブレーキ部分の拡大図で、第２図（イ）は出力軸
をロックした状態を示す原理説明図、第２図（ロ）は出
力軸のロックを解除した状態を示す原理説明図、第３図
は第２図（イ）をA-A線方向から見た外形図、第４図は
従来の電動シリンダの縦断面図である。

なお、第１図における電磁ブレーキ部（12）以外の部分
は従来の電動シリンダと同じ構成なので、第４図と同じ
部品番号を付けると共に構成説明を省略する。第１図及
び第３図において、（21）は円盤状の第１回転ヨークで
ある。該ヨーク（21）は、その回転中心部の貫通孔（2
2）を介して出力軸（２）の基端部分（11）に嵌合固着
され、該軸（２）と一体的に回転するようにされてい
る。該ヨーク（21）の外周部には、複数の凸部（23）が
回転方向に沿い、所定の間隔を置いて形成されている。
該ヨーク（21）の外周面には、中空円盤状で、半径が該
ヨークの外周凹部における半径とほぼ等しくされた永久
磁石（24）が該ヨーク（21）と同心に固着されている。
なお、該永久磁石（24）は、第１図の向って左側がＳ
極、右側がＮ極に着磁されている。該永久磁石（24）の
更に外側面には、中空円盤状で外周部に上記第１回転ヨ
ーク（21）の凸部（23）と対を成す凸部（25）を形成し
た第２回転ヨーク（26）が同心に固着されている。なお
該ヨーク（26）の外側面にはエンコーダ（13）が固着さ
れ、上記出力軸（２）の回転数をカウントするようにさ
れている。上記第１回転ヨーク（21）、永久磁石（24）
及び第２回転ヨーク（26）から成る回転体の回転外方に
は、該回転体を包囲する環状の固定ヨーク（27）がカバ
ー（14）の内壁に固定されて配設されている。該固定ヨ
ーク（27）の内壁面には、上記回転体の回転方向に沿
い、かつ上記永久磁石（24）に対向して１本の溝（28）
が刻設されており、該溝（28）にはリング状の励磁コイ
ル（29）がはめ込まれている。また該固定ヨーク（27）
の内壁面には、上記第１回転ヨーク（21）の凸部（23）
及び第２回転ヨーク（26）の凸部（25）とそれぞれ対向
する凸部（31）（32）が複数個形成されており、対向す
る各凸部（23）（31）及び（25）（32）間には微少の空
隙が設けられている。

（作用） 上記のように構成された電磁ブレーキの作動について、
第２図（イ）及び（ロ）に基いて説明する。

まず、出力軸（２）の回転をロックする場合は、励磁コ
イル（29）に前進回転方向に電流を流すと、第２図
（イ）に示す如く、該コイル（29）に矢印Ｂ方向の磁束
が発生する。該磁束は永久磁石（24）から発生する磁束
（矢印Ｃ）と方向が同じなので、両磁束の相乗作用によ
り第１及び第２回転ヨーク（21）（26）の凸部（23）
（25）と固定ヨーク（27）の凸部（31）（32）とが強力
に引き合い、これによって出力軸（２）の回転がロック
される。

次に、出力軸（２）のロック状態を解除する場合は、励
磁コイル（29）の後退回転方向に電流を流すと、第２図
（ロ）に示す如く、該コイル（29）に矢印Ｄ方向の磁束
が発生する。該磁束は永久磁石（24）から発生する磁束
（矢印Ｃ）とは方向が反対なので、両磁束が相殺され、
回転ヨーク（21）（26）の凸部（23）（25）と固定ヨー
ク（27）の凸部（31）（32）との空隙に発生していた引
力がほとんどゼロになる。すなわち出力軸（２）のロッ
ク状態が解除される。

（考案の効果） 上記のような本考案によれば、出力軸のロックは磁石の
吸引力のみによって行なわれ、摩擦力を利用しないた
め、シリンダを下方に向けて使用する場合でも部材の接
触による摩耗が発生せず、部品交換の必要がない。

また出力軸を回転駆動する際は固定ヨークに永久磁石の
磁束を打消す方向の磁束を発生させるため、モータに余
分の負荷がかかることがない。

なお実施例では、出力軸をロックする場合に電磁石の吸
引力（静止トルク）と永久磁石の吸引力（ディテントト
ルク）とを利用したが、出力ロッドに加わる外力が小さ
く、出力軸のロックに大きな力を必要としない時は、励
磁コイルに電流を流さず、永久磁石の磁束による吸引力
（ディテントトルク）だけを利用してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る電磁ブレーキを組込んだ電動シリ
ンダの縦断面図、第２図（イ）（ロ）は第１図における
電磁ブレーキ部の拡大図で、第２図（イ）は出力軸の停
止中の状態を示す原理説明図、第２図（ロ）は出力軸の
回転中の状態を示す原理説明図、第３図は第２図（イ）
をA-A線方向から見た外形図、第４図は従来の電動シリ
ンダの縦断面図である。 （２）：出力軸、（11）：基端部分 （21）：第１回転ヨーク、（24）：永久磁石 （23）（25）：凸部、（26）：第２回転ヨーク （27）：固定ヨーク、（29）：励磁コイル （31）（32）：凸部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】出力軸（２）の基端部分（11）に固着され
   て該出力軸（２）と一体的に回転可能な円盤条の第１回
   転ヨーク（21）と、該第１回転ヨーク（21）の外側面に
   これと同心に固着された中空円盤状の永久磁石（24）
   と、該永久磁石（24）の外側面にこれと同心に固着され
   た中空円盤状の第２回転ヨーク（26）と、上記第１回転
   ヨーク（21）、永久磁石（24）及び第２回転ヨーク（2
   6）から成る回転体の回転外方にこれを包囲して固定配
   置された環状の固定ヨーク（27）と、該固定ヨーク（2
   7）の内周面に上記回転体と同心して取付けられたリン
   グ状の励磁コイル（29）とから成り、上記永久磁石（2
   4）の一側にＳ極を着磁すると共に他側にＮ極を着磁
   し、上記第１回転ヨーク（21）及び第２回転ヨーク（2
   6）の各々の外周部に該ヨーク（21）（26）の回転方向
   に沿って複数の凸部（23）（25）をほぼ等間隔で形成
   し、上記固定ヨーク（27）の内周面に上記第１回転ヨー
   ク（21）の凸部（23）及び第２回転ヨーク（26）の凸部
   （25）に対応しかつ該各凸部（23）（25）との間に微少
   の空隙を設けて複数の凸部（31）（32）を形成したこと
   を特徴とする電動シリンダの電磁ブレーキ。