JPH07245909A - 電磁ブレーキ付モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】軸方向の寸法が長くならない省スペースの薄型
電磁ブレーキ付モータを提供する。 【構成】本発明の電磁ブレーキ４０は、ブレーキライニ
ング材４９をモータハウジング１側又は板ばね５０の一
方に固定し、そのライニング材４９を弾圧してブレーキ
力を発生させる板ばね５０を軸方向に撓み可能にモータ
ハウジング１の軸心に対して直角に配して板ばね５０の
外側部をモータロータ３に固定された出力軸５に内側部
を回転軸からなる連結部材４８に係止し、これにアーマ
チュア４５を回転自在に連結すると共にブレーキコイル
４１をモータハウジング１に埋設してアーマチュア４５
に対向配置した構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば割出テーブル等
を所定角度回転させて電磁ブレーキで位置決めする電磁
ブレーキ付モータに係り、特に電磁ブレーキのコア部分
をモータハウジングに兼用させてハウジング内に電磁ブ
レーキをコンパクトに組み込んだ電磁ブレーキ付モータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電磁ブレーキ付モータとしては、
例えば図２に示すような構造のＤＤ（直接駆動）モータ
Ｍのモータハウジング１の外部に、電磁ブレーキ２０が
付加されたものがある。このものは、ＶＲ形ステッピン
グモータを基本とし、ロータの外側と内側にそれぞれス
テータを配置して高トルク化を図ったものであり、内外
二重円筒式のモータハウジング１の外筒１ａの内周面に
環状の外ステータ２ａが固定配設されると共に、ハウジ
ングの内筒１ｂの外周面に同じく環状の内ステータ２ｂ
が固定配設されており、それら内外の両ステータ２ａ，
２ｂの間の環状空間部に環状のロータ３が配設されてい
る。そのロータ３には、軸方向に延長され軸受４を介し
て軸回転自在にモータハウジング１に支持された出力軸
５が連結されており、この出力軸５に図示しない割出し
テーブルが取り付けられるようになっている。出力軸５
とモータハウジングの外筒１ａとの間には出力軸５の回
転角を検出する回転検出器１０が配設されていて、これ
によりロータ３の回転位置検出を行い、ステータ２ａ，
２ｂの励磁の切り替えを最適化するようにしている。ま
た、モータハウジング１の後面には、出力軸５の回転を
制動する電磁ブレーキ２０が配設されており、電磁ブレ
ーキ２０の作動はハウジング１の軸心の貫通孔１ｄに挿
通した回転連結軸７を介して出力軸５に伝達するように
構成されている。すなわち、その回転連結軸７の先端は
前記の出力軸５の前端面に結合され、後端はモータハウ
ジング１の後面側に突出させてある。一方、電磁ブレー
キ２０の方は、ブレーキコイル２１とコイルバネ２２と
が内設されたブレーキコア２３及びこれに僅かのすき間
Ｃを介して対峙させたアーマチュア２４がハウジンング
底板１ｃにボルト止めで固着されていて、そのブレーキ
コア２３の軸心の孔２３ａを貫通させた前記回転連結軸
７の後端にブレーキライニング材２５を有する摩擦板２
６がボルト止めされている。

【０００３】上記電磁ブレーキ２０は、ブレーキコイル
２１が非励磁の状態でアーマチュア２４がコイルバネ２
２に弾圧されて摩擦板２６のブレーキライニング材２５
に強く押しつけられており、そのため回転連結軸７，出
力軸５，ロータ３にはブレーキがかかり固定されてい
る。ブレーキコイル２１が励磁されると、アーマチュア
２４がコイルバネ２２の弾性力に抗してブレーキコア２
３に吸引され、そのためアーマチュア２４と摩擦板２６
のブレーキライニング材２５との間が離間してブレーキ
が開放される。

【０００４】これにより、出力軸５（割出しテーブル）
を常時は非通電で所定位置にクランプする一方、割り出
しを行う際は電磁ブレーキ２０のブレーキコイル２１に
通電してクランプを解除し、その後モータステータ２
ａ，２ｂのコイルに通電してモータロータ３を駆動し、
出力軸５（割出しテーブル）を回転させて割り出しを行
う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電磁ブレー
キ付モータにあっては、電磁ブレーキ２０がモータハウ
ジング１の後面外部に軸方向に突出して配設されてお
り、しかもライニング材２５を弾圧してブレーキ力を負
荷するための弾性体として軸方向に長いコイルバネ２２
を使用し、且つライニング材２５が押圧力に十分に対向
できるように厚い摩擦板２６を用いるなどしていること
から、電磁ブレーキ２０の軸方向の飛び出し量が大きく
なって電磁ブレーキ付モータの配置スペースが一層必要
になるという問題点がある。

【０００６】そこで本発明は、上記従来の問題点を解決
することを課題とするものであり、軸方向の寸法が長く
ならない省スペースの薄型電磁ブレーキ付モータを提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸心部を囲ん
で環状に配設されモータハウジングに固定されたモータ
ステータと、該ステータに対向させ軸受を介して回転自
在に前記モータハウジング内に支持されたモータロータ
と、該ロータの回転を制動する電磁ブレーキ手段とを備
えた電磁ブレーキ付モータに係り、前記電磁ブレーキ手
段は、ブレーキライニング材を前記モータハウジング側
又は板ばねの一方に固定し、そのブレーキライニング材
を弾圧してブレーキ力を発生させる板ばねを軸方向に撓
み可能に前記モータハウジングの軸心に対して直角に配
して前記板ばねの外側部を前記モータロータに固定され
た出力軸に内側部を回転軸からなる連結部材に係止し、
該連結部材にアーマチュアを相対回転自在に連結すると
共に該アーマチュアを吸引するブレーキコイルを前記モ
ータハウジングに埋設してアーマチュアに対向配置せし
めた構成としたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】ライニング部材を弾圧してブレーキ力を発生さ
せる弾性部材として平板な板ばねを使用してその軸方向
に弾性変形するばね力をブレーキ力に利用することで、
軸方向のスペースが短縮される。また、ブレーキコイル
をモータハウジングに埋設したことで、ハウジングを電
磁ブレーキのコア部としても機能させて専用のブレーキ
コアを省いたことでも軸方向のスペースが短縮される。

【０００９】前記板ばねは、軸方向（厚さ方向）に撓ん
でライニング部材と離接するが、連結部材を介してアー
マチュアに連動的に結合されており、ブレーキコイルの
非通電時にはライニング部材に当接してこれを強く弾圧
してブレーキ力となる摩擦力を発生してモータロータの
回転を制動する。ブレーキコイルに通電するとアーマチ
ュアが吸引されて軸方向に移動する。同時に連結部材が
連動して板ばねをその弾性力に抗してライニング部材か
ら離開する方向に撓ませる。これにより前記ブレーキ力
となる摩擦力が消失し、モータロータが板ばね及び連結
軸と一体に回転可能な状態に開放される。板ばねは平面
方向には高剛性であり、この板ばねにより連結軸とモー
タロータとを一体的に連結したことで両者の相対回転を
阻止してブレーキ時のモータロータの回転方向のガタツ
キが防止される。

【００１０】ブレーキ開放の状態でモータステータのコ
イルに通電すれば、モータロータを回転駆動させること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１は、直接駆動型の電磁ブレーキ付モータの
一実施例の縦断面図である。なお、従来と同一または相
当部分には同一の符号を付してある。軸心に貫通孔１ｄ
を有するほぼ円筒形状のモータハウジング（以下、単に
ハウジングという）１の底板１ｃの外周縁に円筒状のモ
ータステータ２をボルトＢ₁で固定して取り付け、その
モータステータ２の上部にステータコイル２Ｃを覆うよ
うにしてハウジングキャップ１ｅを通しボルトＢ₂ で固
定して取り付けてある。モータステータ２の外周面は外
部に露出してこの電磁ブレーキ付モータの外周面の大部
分を形成している。

【００１２】そのモータステータ２は図示しない複数の
歯列が形成されて熊手状に内側に突出した磁極を円周方
向に等間隔に複数個有する電磁石を備えて構成され、隣
接する磁極相互ではその歯列は所定ピッチずらした位相
をもって配設されている。そして、モータステータ２の
内側に、図示しない鉄心の歯を有するモータロータ３が
同軸に配設されている。その鉄心の歯は前記モータステ
ータ２の電磁石の磁極の歯列とは異なるピッチでロータ
外側に均一に突出して形成され、両歯列が僅かのギャッ
プを隔てて対向する構造の直接駆動型のモータを構成し
ている。

【００１３】そのモータロータ３は、内外周面に異形段
部を有する円筒状の出力軸５の外周面に一体的に取り付
けられており、その出力軸５の内周に嵌着されたクロス
ローラ軸受４を介して回転自在にハウジング１に支持さ
れている。すなわち、モータロータ３は出力軸５の外周
段部に圧入されてボルトＢ３で固着されて、モータステ
ータ２の内周側に周面対向に配設され、クロスローラ軸
受４の外輪４ｂは、出力軸５の内周段部に嵌めこまれて
環状の固定部材３１を介し固定ボルトＢ₄ で固定されて
いる。一方、クロスローラ軸受４の内輪４ａはハウジン
グ１の異形段部の中段に嵌めこまれて環状の固定部材３
２を介し固定ボルトＢ₅ で固定されている。

【００１４】クロスローラ軸受４の上方の出力軸内側空
間Ｓには、モータロータ３ひいては出力軸５を高精度に
位置決めするため、高分解能の回転検出器であるレゾル
バ１０が内臓されている。レゾルバコイル１２Ｃを有す
るレゾルバのステータ１２は、ハウジング１の上端面に
固定部材３３を介してボルトＢ₆ で取付けられている。
これに対してレゾルバのロータ１３は、前記ステータ１
２に対向させて出力軸５の内面段部にボルトＢ₇ で取付
けられている。レゾルバのステータ１２は、モータステ
ータ２と同様に複数の歯列が設けてある磁極を複数有
し、各磁極にレゾルバコイル１２Ｃが巻回されている。
レゾルバのロータ１３は、レゾルバのステータ１２の歯
列に対向して所定ピッチの突出歯を有している。そし
て、モータロータ３の回転に伴ってレゾルバのロータ１
３が一体に回転すると、レゾルバのステータ１２との歯
間のリラクタンスが変化し、その変化を図示しないドラ
イブユニットのレゾルバ制御回路によりデジタル化し、
位置信号として利用することでレゾルバのロータ１３の
回転角ひいては出力軸５の回転位置を検出するようにな
っている。なお、出力軸５の上面には、割出テーブルを
ボルト止めして取り付けるためのネジ穴３４が形成して
ある。

【００１５】上記の構成を有する本実施例のモータにお
いて、電磁ブレーキ４０は次のようにモータ内に配設さ
れている。ハウジング１の下面に、モータ軸心と同軸に
比較的浅い円形の凹部４２を形成すると共に、その凹部
４２に凹部外径より幾らか小さい外径とした環状の凹溝
４３を形成して、この凹溝４３内に電磁ブレーキ４０の
ブレーキコイル４１が組み込まれている。この場合、ハ
ウジング１における凹溝４３を囲む近傍部分がブレーキ
コア４４を構成している。

【００１６】更に、前記凹部４２内に凹部外径より幾ら
か大きい外径を有するドーナツ板状のアーマチュア４５
を組み込み、その板面を前記ブレーキコイル４１及びブ
レーキコア４４の端面に対し僅かのすき間を介して対峙
させて外縁部の複数個所をモータハウジング１にネジ止
めした押さえ板４６で支持している。アーマチュア４５
の内縁部はモータハウジング１の貫通穴１ｄより内側に
突き出ており、その突き出した面にスラスト軸受４７が
配設されている。そして、モータハウジング１の貫通穴
１ｄに中空回転軸からなる連結部材４８が挿通され、そ
の連結部材４８の下端は前記スラスト軸受４７を介して
アーマチュア４５に係合させてある。

【００１７】一方、連結部材４８の上端側に位置する前
記レゾルバのステータ１２の固定部材３３の上面に、ブ
レーキライニング材４９が固着してあり、さらにその上
に当該ライニング材４９を弾圧してブレーキ力を発生さ
せるための板ばね５０としてのドーナツ板状のばね鋼製
ダイヤフラムを重ねてある。板ばね５０は内周部が連結
部材４８の上端面にボルトＢ₈ で固定され、外周部は出
力軸５の段面にボルトＢ₉ で固定されており、ブレーキ
力発生の機能の他に、回転検出器であるレゾルバ１０が
収納されている空間Ｓを蓋する保護カバーとしての機能
および連結部材４８と出力軸５との相対回転を阻止する
ことでブレーキ作動時の出力軸５（ひいてはモータロー
タ３）の回転方向のがたつきを防止する機能を兼ね備え
ている。

【００１８】なお図１中、５５はモータステータ２のコ
イル２Ｃ，レゾルバのステータ１２のコイル１２Ｃ，電
磁ブレーキ４０のブレーキコイル４１の配線を外部と接
続するコネクタ、５６はそのコネクタ５５の取り付けカ
バーである。次に作用を説明する。電磁ブレーキ４０の
ブレーキコイル４１への通電がなされない非励磁状態で
は、アーマチュア４５に対する電磁吸引力は作用せず、
アーマチュア４５および連結部材４８は下方に下がり板
ばね５０がその弾性力でブレーキライニング材４９を弾
圧する。これにより、板ばね５０の内周側下面がブレー
キライニング材４９に強く圧接されてブレーキ力が発生
し、出力軸５は回転の動きを阻止されて所定位置に保持
される。

【００１９】割り出し開始の場合は、まずブレーキコイ
ル４１に通電する。これによりモータハウジング１のブ
レーキコイル４１を囲む近傍のブレーキコア４４とアー
マチュア４５との間に磁路が形成され、板ばね５０の弾
性力に抗してアーマチュア４５がブレーキコア４４に吸
引される。するとアーマチュア４５とともに連結部材４
８とその上端に固定した板ばね５０の内周部分もブレー
キコア４４の移動距離と同距離上方に移動し、板ばね５
０が上方に撓んでブレーキライニング材４９から離開す
る。こうしてブレーキ力が開放された後、モータステー
タ２のコイル２Ｃに図外のドライブユニットを介してモ
ータ電流を通電すると、モータステータ２の各歯が所定
の順序に励磁されてモータロータ３が回転する。このモ
ータロータ３の回転角をレゾルバ１０で検出し、図外の
ドライブユニットにフィードバックすることによりモー
タロータ３の回転角度を規制して、出力軸５（ひいては
割出テーブル）の正確な割り出しがなされる。なお、モ
ータロータ３と板ばね５０と連結部材４８とは一体的に
回転するが、連結部材４８の下端はスラスト軸受４７で
支持されており、したがってアーマチュア４５は非回転
である。

【００２０】割り出しが終了した後、電磁ブレーキ４０
への通電を止めてブレーキコイル４１を非励磁とする。
これによりブレーキコア４４とアーマチュア４５との間
の磁路が消失してアーマチュア４５に対するブレーキコ
ア４４の吸引力が無くなる。アーマチュア４５は板ばね
５０の弾性力で下方に下がり、板ばね５０がブレーキラ
イニング材４９に強く圧接されてブレーキ力が発生し、
出力軸５は回転の動きを阻止されて所定位置に保持され
る。

【００２１】この実施例の場合、板ばね５０は上下方向
に撓んでブレーキライニング材４９と離接しブレーキ力
発生源として作用すると同時に、平面方向に高い剛性を
もって出力軸５の不要な回転を阻止するように作用す
る。また、保護カバーとして精巧な回転検出器であるレ
ゾルバ１０を外部から遮断して、位置決め精度が外部の
塵埃等により低下することを防止している。

【００２２】かくして、本実施例によれば、電磁ブレー
キのブレーキ力発生源となる弾性部材として従来の軸方
向に長いコイルバネに替えて厚さの薄い板ばね５０を使
用し、またアーマチュア４５の吸引力を発生させるブレ
ーキコイル４１はモータハウジング１に埋設してブレー
キコア４４はモータハウジング１に兼用せしめたため、
軸方向の長さ（高さ）の小さい薄型のコンパクトな電磁
ブレーキ付モータを提供することができた。

【００２３】なお、上記実施例ではモータ本体はＶＲ形
ステッピングモータとしたものを説明したが、これに限
定されるものではなく、ＰＭ形，ＨＢ形等のステッピン
グモータやブラシレスＤＣモータ，ＡＣサーボモータ等
のその他のモータに本発明の電磁ブレーキを組み込むこ
とも可能である。またなお、この実施例においてはレゾ
ルバのステータ１２をモータハウジング１に取り付ける
スペースが小さいため、レゾルバのステータ１２を固定
部材３３を介してモータハウジング１の上側端面に取り
付けたが、スペースに余裕があれば、レゾルバのステー
タ１２をハウジング１の上側端面より下に固定し（この
場合レゾルバのロータ１３もそれにあわせてずらす）、
ハウジング１の上側端面に直接ブレーキライニング４９
を固定しても良い。

【００２４】本実施例においてレゾルバのステータ１２
の内径面をハウジング１の内径と同程度にし、このステ
ータ１２の内径側に延ばした部分の板ばね側の面にブレ
ーキライニング４９を固定しても良い。要するに、ブレ
ーキハウジングをハウジング側に固定するときに、介在
物があってもなくても良い。さらにまた、この実施例に
おいてはハウジング１側にブレーキライニングを固定し
たが、板ばね５０ 側に固定しても良い。

【００２５】また、本実施例において板ばねの形状をド
ーナツ板状にしたが、その他スター形状，巴形状等必要
に応じて種々の変形が可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁ブレ
ーキ付モータにおける電磁ブレーキは、ブレーキライニ
ング材をモータハウジングに固定し、そのブレーキライ
ニング材を弾圧してブレーキ力を発生させる板ばねを軸
方向に撓み可能にモータハウジング内に配してその一端
をモータロータに他端を回転軸からなる連結部材に係止
し、該連結部材にアーマチュアを相対回転自在に連結す
ると共に該アーマチュアを吸引するブレーキコイルをモ
ータハウジングに埋設してアーマチュアに対向配置せし
めた構成とした。このようにブレーキ力発生源として板
ばねを使用し且つブレーキコイルをモータハウジングに
埋設することで全体の軸方向寸法を従来の電磁ブレーキ
外付けの場合より大幅に短縮することができ、その結
果、省スペースの薄型電磁ブレーキ付モータを提供する
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電磁ブレーキ付モータ
の縦断面図である。

【図２】従来の電磁ブレーキ付モータの縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ モータハウジング ２ モータステータ ３ モータロータ ４０ 電磁ブレーキ ４１ ブレーキコイル ４４ ブレーキコア ４５ アーマチュア ４８ 連結軸 ５０ 板ばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心部を囲んで環状に配設されモータハ
   ウジングに固定されたモータステータと、該ステータに
   対向させ軸受を介して回転自在に前記モータハウジング
   内に支持されたモータロータと、該ロータの回転を制動
   する電磁ブレーキ手段とを備えた電磁ブレーキ付モータ
   において、 前記電磁ブレーキ手段は、ブレーキライニング材を前記
   モータハウジング側又は板ばねの一方に固定し、そのブ
   レーキライニング材を弾圧してブレーキ力を発生させる
   板ばねを軸方向に撓み可能に前記モータハウジングの軸
   心に対して直角に配して前記板ばねの外側部を前記モー
   タロータに固定された出力軸に内側部を回転軸からなる
   連結部材に係止し、該連結部材にアーマチュアを相対回
   転自在に連結すると共に該アーマチュアを吸引するブレ
   ーキコイルを前記モータハウジングに埋設してアーマチ
   ュアに対向配置せしめた構成としたことを特徴とする電
   磁ブレーキ付モータ。