JPH0819213A

JPH0819213A - 直進動作シャフト用制動装置

Info

Publication number: JPH0819213A
Application number: JP14416394A
Authority: JP
Inventors: Takao Iwasa; 孝夫岩佐; Toshikane Kaneki; 敏兼金木; Yukio Kuraishi; 幸雄倉石; Tadashi Okada; 正岡田; Hirobumi Satomi; 博文里見
Original assignee: Oriental Motor Co Ltd
Current assignee: Oriental Motor Co Ltd
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】無励磁状態の下でのシャフトの位置保持を十
分な制動力（保持力）にて確実に行なうことができ、し
かも装置の小型化及び低廉化を図り得るような構成の直
進動作シャフト用制動装置を提供する。【構成】励磁手段（励磁巻線Ｗ₁〜Ｗ₃）の励磁時に
は、回転力付与手段（引張コイルバネ１０）の附勢力に
抗して回転子５が一方向に回転されるのに伴い一方向ク
ラッチ７による保持状態が解除されてシャフト６が直線
運動可能なフリー状態となされる一方、励磁手段の非励
磁時には、回転子５が回転力付与手段の附勢力にて他方
向に回転されるのに伴い一方向クラッチ７を介して回転
子５とシャフト６とが互いに係合状態となされてシャフ
ト６に制動力が付与されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータ等の直線
運動するシャフトに組み込まれる直進動作シャフト用制
動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、直線運動機構の１つとして円
筒形リニアパルスモータがあり、最近、この種のモータ
が急速に普及してきている。しかし、従来では、この円
筒形リニアパルスモータのシャフトを制動する機構（ブ
レーキ機構）としては確立したものがないのが実状であ
る。

【０００３】そこで、本出願人は、直線運動機構の制動
装置として図６に示す装置を提案した。この制動装置を
備えた円筒形リニアパルスモータ４０の構造について簡
単に説明すると、次の通りである。

【０００４】まず、固定子４１は、出力軸側ケース４２
ａと反出力軸側ケース４２ｂとにより図示しないネジ等
にてネジ止めすることにより支持されている。上述の固
定子４１は、図６及び図７に示すように、積層鉄板から
成る固定子コア４３と、この固定子コア４３に対応して
配設された５つの固定子巻線ｗ₁〜ｗ₅とで構成されて
いる。なお、前記出力軸側ケース４２ａと反出力軸側ケ
ース４２ｂは固定子４１の外面と共に１つのケース４２
を構成しており、後述の移動子４４の端部を内蔵するカ
バー４５が前記反出力軸側ケース４２ｂに取付られてい
る。

【０００５】前記固定子コア４３は、その内周面に、中
心方向に向けて突出した５つの突極４６〜５０を円周方
向に沿って所定間隔に形成して成るものであり、これら
の突極４６〜５０の内周面には軸方向に沿って等ピッチ
に形成された複数個の固定子小歯５１が配設されている
（図６参照）。そして、これらの突極４６〜５０に前記
固定子巻線ｗ₁〜ｗ₅がそれぞれ巻回されている。

【０００６】また、前記ケース４２の出力軸側ケース４
２ａと反出力軸側ケース４２ｂには軸受５２，５３がそ
れぞれ設けられ、これらの軸受５２，５３を介して移動
子４４が軸方向に沿って摺動自在に支持されている。こ
の移動子４４は、可動子としてのシャフト５４と、この
シャフト５４に設けられた磁極コア５５，５６と、これ
らの磁極コア５５，５６相互間に挾持され、かつ軸方向
に磁化されたリング状の永久磁石５７とで構成されてい
る。

【０００７】なお、前記軸受５２，５３は、シャフト５
４を軸方向に摺動可能に支持するためのものであり、通
常、スライドブッシュ，リニアブッシュ，リニアベアリ
ング等と呼ばれているものが使用されている。また、前
記磁極コア５５，５６の外周面には、軸方向に複数個の
移動子小歯５８が配設されている。

【０００８】一方、前記移動子４４のシャフト５４は、
出力を取り出す一端部５４ａが出力軸側ケース４２ａの
外側に導き出され、出力を取り出さない他端部１４ｂが
反出力軸側ケース４２ｂの外側に導き出されている。な
お、この移動子４４の出力を取り出さない他端部５４ｂ
は前記カバー４５で覆われて保護されている。

【０００９】このカバー４５で覆われた室内６０には、
図６に示すように、直進動作シャフト用制動装置６１が
内蔵されており、この制動装置６１のスプリングコレッ
ト式チャック６２が前記シャフト５４の周囲に摺動可能
に装着されている。

【００１０】上述の直進動作シャフト用制動装置６１
は、図８に明示するように、ヨーク６３と、このヨーク
６３内に配設された励磁コイル６４と、ヨーク６３の壁
面に挿入された所定数のガイドピン６５と、ヨーク６３
を貫通してヨーク６３の軸線上に摺動可能に配置される
と共にシャフト５４に制動力を付与するように構成され
たスプリングコレット式チャック６２と、このスプリン
グコレット式チャック６２の筒部６２ａにチャック固定
用ネジ６６を介して固定されると共に前記ガイドピン６
５に摺動可能に支持されたブレーキハブ６７と、ブレー
キハブ６７をヨーク６３から離れる方向に常時附勢する
ように前記スプリングコレット式チャック６２の筒部６
２ａの外周に装着された圧縮コイルバネ６８とで構成さ
れている。

【００１１】前記ヨーク６３は、外周側のフランジ部６
３ａに形成されたネジ孔６９にネジ７０を利用して反出
力軸側ケース４２ｂの壁面に固定されている（図６参
照）。そして、このヨーク６３内には励磁コイル６４が
収納され、その中心部軸線上にスプリングコレット式チ
ャック６２の挿通孔６３ｂ，６３ｃがヨーク６３の壁面
６３ｄ，６３ｅに形成されている。

【００１２】また、ヨーク６３の挿通孔６３ｃには傾斜
面７２が設けられ、スプリングコレット式チャック６２
の一端の外周部には前記傾斜面７２に対応する傾斜面７
３が設けられている。さらに、この傾斜面７３に対応す
るスプリングコレット式チャック６２の一端部分は、軸
線方向に沿って延びる複数のスリット（図示せず）が形
成されて複数の拡開部６２ｂとなされており、これらの
拡開部６２ｂの内面にはブレーキライニング７４がそれ
ぞれ接着されている。

【００１３】かくして、上述の直進動作シャフト用制動
装置６１は次のように動作する。まず、励磁コイル６４
への通電がなされていない状態の下では、図８に示すよ
うにブレーキハブ６７が圧縮コイルバネ６８の附勢力に
よってヨーク６３から離れた位置に配置される。このた
め、スプリングコレット式チャック６２の傾斜面７３が
ヨーク６３の傾斜面７２から離れた位置に配置され、ス
プリングコレット式チャック６２の拡開部６２ｂのブレ
ーキライニング７４がシャフト５４に外周面から離間し
た状態となる。従って、この状態の下ではシャフト５４
には制動力が何ら作用することなく、シャフト５４は軸
線方向に摺動可能なフリー状態となる。

【００１４】また、励磁コイル６４に通電して励磁状態
にすると、ブレーキハブ６７が圧縮コイルバネ６８の附
勢力に抗して吸引され、ヨーク６３の側に引き寄せられ
る。これに伴って、スプリングコレット式チャック６２
が図８において矢印α方向に移動され、スプリングコレ
ット式チャック６２の傾斜面７３がヨーク６３の傾斜面
７２に当接する。これに応じて、前記傾斜面７２，７３
間の摺接作用（案内作用）にて、スプリングコレット式
チャック６２の拡開部６２ｂがシャフト５４に向けて弾
性変形され、ブレーキライニング７４がシャフト５４の
外周面に圧接された状態になる。その結果、ブレーキラ
イニング７４とシャフト５４との間に生じる摩擦力がシ
ャフト５４の制動力として作用し、シャフト５４の直進
運動が制止される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き直進動作シャフト用制動装置６１では、シャフト５
４の周囲に配置したスプリングコレット式チャック６２
を制動力付与手段の１つとし採用するようにしているた
め、当該装置６１の外形、特にシャフト５４の軸線方向
の長さが長くなってしまう上に、十分な制動力を得るこ
とができないためシャフト５４の保持力が小さく、しか
もコストが高くなるという問題点があるのが実状であ
る。

【００１６】本発明は、上述の如き問題点を解消するた
めになされたものであって、その目的は、無励磁状態の
下でのシャフトの位置保持を十分な制動力（保持力）に
て確実に行なうことができ、しかも装置の小型化及び低
廉化を図り得るような構成の直進動作シャフト用制動装
置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明では、直線運動するシャフトに軸線方向の
制動力を付与する直進動作シャフト用制動装置におい
て、前記シャフトの周囲に装着された一方向クラッチ
と、前記一方向クラッチに連動するように前記一方向ク
ラッチの輪体の外周に一体に取付けられた回転子と、前
記回転子に対応して配置された固定子と、前記シャフト
を中心とする回転力を前記回転子に付与する回転力付与
手段と、前記回転力付与手段の附勢力に抗して前記回転
子を前記固定子に対して所定の回転位置に配置する励磁
手段とをそれぞれ設け、前記励磁手段の励磁時には、前
記回転力付与手段の附勢力に抗して前記回転子が一方向
に回転されるのに伴い前記一方向クラッチによる保持状
態が解除されて前記シャフトが直線運動可能なフリー状
態となされる一方、前記励磁手段の非励磁時には、前記
回転子が前記回転力付与手段の附勢力にて他方向に回転
されるのに伴い前記一方向クラッチを介して前記回転子
とシャフトとが互いに係合状態となされて前記シャフト
に制動力が付与されるように構成している。

【００１８】また、本発明では、前記シャフトを周面に
スプライン溝を有するプライン軸とし、かつ、前記一方
向クラッチをころ式のアッセンブリにて構成し、前記一
方向クラッチのころが前記シャフトのスプライン溝に対
応する位置に配置された時に前記シャフトの直線運動が
可能なフリー状態とし、前記一方向クラッチのころが前
記シャフトのスプライン溝から外れた時に前記シャフト
ところとが互いにロックされ、これにより前記シャフト
の軸線方向の制動がなされて保持されるように構成して
いる。

【００１９】また、本発明は、前記シャフトがリニアモ
ータの直進動作シャフトであり、前記励磁手段が前記リ
ニアモータのシャフト直進作動用励磁巻線に同期して通
電される励磁巻線であることを特徴としている。

【００２０】

【作用】励磁巻線の非励磁時（非通電時）には、シャフ
トの周囲に装着された一方向クラッチの作用により、シ
ャフトにダイレクトに制動力が付与され、無励磁状態の
下でのシャフトの位置保持が十分な保持力にて確実に行
われ、停電時における安全性を確保される。また、励磁
巻線の励磁時（通電時）には、励磁巻線の励磁開始に伴
って一方向クラッチによる制動（保持）状態が解除さ
れ、シャフトがフリー状態となされて軸線方向に直線作
動される。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図１〜図５を
参照して詳細に説明する。

【００２２】図１〜図３は、本発明の第１実施例を示す
ものであって、直進動作シャフト用制動装置１を内蔵す
る円筒形リニアパルスモータ２の構造及び動作を説明す
るためのものである。同図において、３は円筒形ケー
ス、４は固定子、５は回転子、６は可動子としてのシャ
フト、７は前記回転子５とシャフト６との間に介在され
た一方向クラッチ（ワンウェイクラッチ）、Ｗ₁，Ｗ₂
及びＷ₃は図外のシャフト直進作動用励磁巻線に同期し
て通電される制動装置用の励磁巻線である。

【００２３】上述の固定子４は積層鉄板から成るもので
あって、図１及び図３に示すように、この固定子４の内
周面側には３つの固定子突極４ａ，４ｂ，４ｃが設けら
れ、円筒形ケース３の内周面に当接された状態で固定配
置されている。。なお、固定子４の周方向における固定
子突極４ａ，４ｂ間の間隔と、固定子突極４ｂ，４ｃ間
の間隔とは等しく設定されており、固定子突極４ａ，４
ｃ間の間隔は前記の間隔より広く構成されている。そし
て、これらの固定子突極４ａ，４ｂ，４ｃの周囲に励磁
巻線Ｗ₁，Ｗ₂，Ｗ₃がそれぞれ対応配置されている。

【００２４】一方、本例におけるシャフト６は、その外
周面に軸線方向に沿って延びる断面ほぼ半球状の複数の
スプライン溝８を有するスプライン軸から成り、図２に
示す如くケース３に配設されたスプライン軸受９にて軸
線方向に沿って摺動可能に軸受けされている。

【００２５】上述のシャフト６の周囲には、一方向クラ
ッチ７を介して回転子５が同軸状に配設されている。そ
して、これらの一方向クラッチ７及び回転子５と、回転
子５を所定方向に常時回動附勢する引張コイルバネ１０
と、前記励磁巻Ｗ₁，Ｗ₂，Ｗ₃とにより、直進動作シ
ャフト用制動装置１が構成されている。

【００２６】更に詳述すると、一方向クラッチ７は、内
周面の所定箇所に複数のカム面１１を有する輪体１２
と、この輪体１２の内周側に一体成形された複数の突片
１３と、これらの突片１３に一端がそれぞれ取付られた
スプリング１４と、これらのスプリング１４の他端にそ
れぞれ取付られたころ１５とから成り、この一方向クラ
ッチ７は図１及び図３に示す如くシャフト６の外周を取
り囲むように同軸状に装着されている。

【００２７】また、輪体１２の外周面には、前記固定子
４の固定子突極４ａ，４ｂ，４ｃにそれぞれ対応する回
転子突極５ａ，５ｂ，５ｃを外周部に有する回転子５が
一体に取付られており、この回転子５と前記固定子４と
の間に架設された引張コイルバネ１０の附勢力にて回転
子５及び輪体１２がシャフト６を中心に図１及び図３に
おいて矢印β方向（時計方向）に常時回動附勢されてい
る。

【００２８】なお、図１〜図３において、１７はケース
３のカバー、１８，１９，２０は支柱、２１は押さえ
板、２２，２３はワッシャ、２４，２５はネジ、２６は
スプライン軸受９の止め輪、２７，２８はシャフト６の
含油軸受である。

【００２９】次に、このような構成の直進動作シャフト
用制動装置１の機能について説明すると、以下の通りで
ある。

【００３０】まず、円筒形リニアパルスモータ２を作動
すべく図外のシャフト直進作動用励磁巻線に通電する
と、これに同期して直進動作シャフト用制動装置１の励
磁巻線励磁巻線Ｗ₁〜Ｗ₃が通電状態となされる。これ
に応じて、固定子突極４ａ，４ｂ，４ｃと回転子突極５
ａ，５ｂ，５ｃとの間に吸引力が発生するため、回転子
５及び一方向クラッチ７の輪体１２が引張コイルバネ１
０の引張力に抗してシャフト６を中心に図３に示す位置
から矢印γ方向（反時計方向）に回動移動され、これら
の突極は図１に示すように互いに対向配置された状態で
保持される。これに伴って、一方向クラッチ７のころ１
５は、シャフト６のスプライン軸８に対応する位置に配
置される。

【００３１】これにより、ころ１５はスプライン軸８内
に相対的に摺動自在に嵌合することとなるため、シャフ
ト６は一方向クラッチ７にて制動されることなく、自由
に直進運動可能な状態となる。従って、このような状態
の下では、図外のシャフト直進作動用励磁巻線による適
宜な励磁作用にて、シャフト６が軸心方向に沿って直線
移動される。

【００３２】一方、図外のシャフト直進作動用励磁巻線
及び制動用励磁巻線Ｗ₁〜Ｗ₃への通電を遮断すると、
固定子突極４ａ，４ｂ，４ｃと回転子突極５ａ，５ｂ，
５ｃとの間に生じていた吸引力が無くなるため、回転子
５及び一方向クラッチ７の輪体１２が引張コイルバネ１
０の引張力によってシャフト６を中心に図１において矢
印β方向（時計方向）に回動移動され、これらの突極は
図３に示すように対向位置から外れて相対的に位置ずれ
した状態となる。

【００３３】これに伴い、一方向クラッチ７の輪体１２
のカム面１１がころ１５に当接し、この際の当接作用に
てころ１５がシャフト６のスプライン溝８内から外れて
シャフト６の外周面６ａ上に乗り上げた位置に配置され
る。そして、ころ１５とカム面１１とのカム作用にて、
ころ１５は前記カム面１１と外周面６ａとの間に挾持さ
れた状態で互いに係合される。

【００３４】これにより、シャフト６にはころ１５から
の圧着力が制動力として作用されることとなるため、シ
ャフト６の軸線方向の移動は阻止され、シャフト６は停
止状態に保持（ロック）される。

【００３５】以上の如き構成の直進動作シャフト用制動
装置１によれば、この装置１を円筒形リニアパルスモー
タ２に組み込むことにより、無励磁状態でのシャフトの
位置保持が可能となり、停電時等における安全性を確保
することができる。しかも、本例の構成によれば、直進
シャフト用無励磁作動型電磁ブレーキシステムを小型か
つ安価に提供することができる。

【００３６】また、図４及び図５は本発明の第２実施例
を示すものであて、本例は、ケース３と回転子２９との
軸線方向の接続（連結）をころがり軸受３０を介して行
なうようにしたものである。なお、その他の構成は、既
述の第１実施例の場合と同様である。

【００３７】上述のころがり軸受３０は、図５に示すよ
うに、外輪３１と内輪３２との間に複数のボール３３を
転動可能に介在せしめて成るものであって、前記外輪３
１の外周面がケース３の内周面に接着固定されると共
に、前記内輪３２の内周面に回転子２９の突出部２９ａ
が接着固定されている。そして、前記回転子２９の内周
面とシャフト６の外周面との間には一方向クラッチ３４
が介在されている。

【００３８】このような本例の構成の場合にも、既述の
第１実施例の場合と同様に、励磁時にはシャフト６をフ
リー状態の下で直進運動可能にすることができる一方、
無励磁状態ではシャフト６に制動力を付与してシャフト
６の位置保持を確実に行なうことが可能である。

【００３９】以上、本発明の実施例につき述べたが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能で
ある。例えば、図面に示したような一方向クラッチ７，
３４の構造には限定されず、各種の構成の一方向クラッ
チを採用可能である。また、回転力付与手段としては引
張コイルバネ１０に限定されず、圧縮コイルばね，板バ
ネ等を利用するようにしてもよい。さらに、励磁巻線Ｗ
₁〜Ｗ₃はシャフト直進作動用励磁巻線に連設した一連
の巻線として構成してもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上の如く、本発明は、シャフトの周囲
に装着された一方向クラッチと、前記一方向クラッチに
連動するように前記一方向クラッチの輪体の外周に一体
に取付けられた回転子と、前記回転子に対応して配置さ
れた固定子と、前記シャフトを中心とする回転力を前記
回転子に付与する回転力付与手段と、前記回転力付与手
段の附勢力に抗して前記回転子を前記固定子に対して所
定の回転位置に配置する励磁手段とをそれぞれ設け、前
記励磁手段の励磁時にはシャフトに制動力を作用させる
ことなくフリー状態とし、前記励磁手段の非励磁時（無
励磁状態時）にはシャフトに制動力を作用させるように
構成したものであるから、シャフトの直進運動時にはシ
ャフトを非制動状態の下で円滑に直線作動させることが
できる一方、無励磁状態時には一方向クラッチの働きに
よりシャフトに十分な制動力をダイレクトに付与し得て
シャフトの位置保持を確実に行なうことができ、停電時
の安全性を確保することができる。

【００４１】また、本発明に係る直進動作シャフト用制
動装置によれば、スプリングコレット式チャック等を使
用することなく一方向クラッチを使用するようにしてい
るため、装置全体の小型化並びに低廉化を図ることが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る直進動作シャフト用
制動装置の構造を示すものであって、励磁時においてシ
ャフトがフリーになっている状態を示す断面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図３】非励磁時においてシャフトが保持されている状
態を示す前記装置の断面図である。

【図４】本発明の第２実施例に係る直進動作シャフト用
制動装置の構造を示すものであって、非励磁時において
シャフトが保持されている状態を示す断面図である。

【図５】図４におけるＢ−Ｂ線断面図である。

【図６】スプリングコレット式チャックを用いた直進動
作シャフト用制動装置を備えた円筒型リニアパルスモー
タの断面図である。

【図７】図７におけるＣ−Ｃ線断面図である。

【図８】スプリングコレット式チャックを用いた直進動
作シャフト用制動装置の上半分を断面として示し、かつ
下半分を側面図として示した図である。

【符号の説明】

１直進動作シャフト用制動装置２円筒形リニアパルスモータ４固定子４ａ，４ｂ，４ｃ固定子突極５回転子５ａ，５ｂ，５ｃ回転子突極６シャフト７一方向クラッチ８スプライン溝１０回転力付与手段としての引張コイルバネ１１カム面１２輪体１５ころ２９回転子３０ころがり軸受３４一方向クラッチＷ₁，Ｗ₂，Ｗ₃ 励磁手段としての励磁巻線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田正千葉県柏市篠籠田1400 オリエンタルモーター株式会社 (72)発明者里見博文千葉県柏市篠籠田1400 オリエンタルモーター株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線運動するシャフトに軸線方向の制動
力を付与する直進動作シャフト用制動装置において、前
記シャフトの周囲に装着された一方向クラッチと、前記
一方向クラッチに連動するように前記一方向クラッチの
輪体の外周に一体に取付けられた回転子と、前記回転子
に対応して配置された固定子と、前記シャフトを中心と
する回転力を前記回転子に付与する回転力付与手段と、
前記回転力付与手段の附勢力に抗して前記回転子を前記
固定子に対して所定の回転位置に配置する励磁手段とを
それぞれ設け、前記励磁手段の励磁時には、前記回転力
付与手段の附勢力に抗して前記回転子が一方向に回転さ
れるのに伴い前記一方向クラッチによる保持状態が解除
されて前記シャフトが直線運動可能なフリー状態となさ
れる一方、前記励磁手段の非励磁時には、前記回転子が
前記回転力付与手段の附勢力にて他方向に回転されるの
に伴い前記一方向クラッチを介して前記回転子とシャフ
トとが互いに係合状態となされて前記シャフトに制動力
が付与されるように構成したことを特徴とする直進動作
シャフト用制動装置。
【請求項２】前記シャフトを周面にスプライン溝を有
するプライン軸とし、かつ、前記一方向クラッチをころ
式のアッセンブリにて構成し、前記一方向クラッチのこ
ろが前記シャフトのスプライン溝に対応する位置に配置
された時に前記シャフトの直線運動が可能なフリー状態
とし、前記一方向クラッチのころが前記シャフトのスプ
ライン溝から外れた時に前記シャフトところとが互いに
ロックされ、これにより前記シャフトの軸線方向の制動
がなされて保持されるように構成したことを特徴とする
請求項１に記載の直進動作シャフト用制動装置。
【請求項３】前記シャフトがリニアモータの直進動作
シャフトであり、前記励磁手段が前記リニアモータのシ
ャフト直進作動用励磁巻線に同期して通電される励磁巻
線であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
の直進動作シャフト用制動装置。