JPH08223861A

JPH08223861A - 電磁制動装置

Info

Publication number: JPH08223861A
Application number: JP2900295A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Okada; 正岡田; Takao Iwasa; 孝夫岩佐; Hirobumi Satomi; 博文里見; Yukio Kuraishi; 幸雄倉石; Toshikane Kaneki; 敏兼金木
Original assignee: Oriental Motor Co Ltd
Current assignee: Oriental Motor Co Ltd
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1996-08-30
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JP3645605B2

Abstract

(57)【要約】【目的】保持力が大きく、小型で安価な電磁制動装置
を提供する。【構成】ケーシング１０に直線運動するシャフト１４
が通るテーパ穴２９を設けてあり、該テーパ穴２９の内
周面とシャフト１４の外周面との間に転動体である制動
球３２を配置し、シャフト１４の軸線に沿って互いに反
対方向へ付勢する励磁手段及び弾撥手段としての励磁コ
イル２４及び圧縮ばね２８によって磁性部材３３をテー
パ穴２９の小径方向及び大径方向へ選択的に移動させ、
テーパ穴２９の小径方向へ移動する磁性部材３３によっ
て該制動球３２をテーパ穴２９の小径方向へ押圧し、制
動球３２の表面をテーパ穴２９の内周面及びシャフト１
４の外周面へ加圧接触させて該シャフト１４に制動力を
付与する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、筒形リニアパルスモー
タ等の直線運動するシャフトの動作を制動するための電
磁制動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電磁制動装置としては、
図８に示すようなものがある。この電磁制動装置２１
は、直線運動するシャフト１４に制動力を付与するもの
であって、ヨーク２３内に励磁コイル２４を配設し、ヨ
ーク２３の壁面に複数のガイドピン２５が圧入されてお
り、ヨーク２３を貫通して軸線上に摺動可能にスプリン
グコレット式のチャック３６を配置し、このチャック３
６の筒部３６ａに止めねじ２６で止めた摺動可能なブレ
ーキハブ２７と、該ブレーキハブ２７をヨーク２３壁面
から離反させる方向に付勢する圧縮ばね２８とを備えて
いる。

【０００３】チャック３６は、筒部３６ａの一端部に分
岐部３６ｂを設け、この分岐部３６ｂの内面にブレーキ
ライニング３７が接着されている。ヨーク２３の挿通孔
２３ａの内面側には傾斜面３８が設けられ、この傾斜面
３８に当接する斜面３９がチャック３６の分岐部３６ｂ
の先端部に設けられている。

【０００４】かかる電磁制動装置２１は、励磁コイル２
４に通電すると、ブレーキハブ２７が吸引されて、ガイ
ドピン２５に沿って摺動し、ヨーク２３側に引き寄せら
れる。これによって、チャック３６は、圧縮ばね２８の
弾撥力に抗して矢印Ａ方向に摺動し、分岐部３６ｂがヨ
ーク２３の壁面２３ｅの挿通孔２３ａの傾斜面３８に当
接し、分岐部３６ｂの内面のブレーキライニング３７が
シャフト１４の外周に加圧接触する。これによって、シ
ャフト１４の直線運動が停止する。

【０００５】一方、励磁コイル２４への通電を遮断する
と、該励磁コイル２４が消勢され、ブレーキハブ２７
は、圧縮ばね２８の弾撥力によって、ヨーク２３から離
れる方向へ移動する。そして、チャック３６は、挿通孔
２３ａの傾斜面３８から分岐部３６ｂの斜面３９が離
れ、シャフト１４はフリー状態になる。ブレーキハブ２
７は、ガイドピン２５の頭部によって係止され、それ以
上の摺動が制限されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電磁制動装置では、軸方向に摺動するチャック３６
の分岐部３６ｂの内面に設けたブレーキライニング３７
をシャフト１４の表面に押し付けて該シャフト１４に制
動力を付与するので、外径が大きくなり、保持力が小さ
く、コストが高くなるという問題点があった。

【０００７】本発明は、上記従来の欠点に鑑みなされた
ものであって、その目的は、保持力が大きく、小型で安
価な電磁制動装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の本発明は、ケーシングを貫通し直
線運動するシャフトへの制動力付与及び制動力解除を選
択的に行う電磁制動装置において、前記ケーシングには
前記シャフトが通るテーパ穴を設け、該テーパ穴の内周
面と前記シャフトの外周面との間に配置した転動体と、
該転動体を前記テーパ穴の小径方向へ押圧するための磁
性部材と、該磁性部材を前記シャフトの軸線に沿って互
いに反対方向へ付勢する励磁手段及び弾撥手段とを備
え、該励磁手段及び弾撥手段によって前記磁性部材を前
記テーパ穴の小径方向及び大径方向へ選択的に移動さ
せ、前記転動体の表面を前記テーパ穴の内周面及びシャ
フトの外周面へ加圧接触させて該シャフトに制動力を付
与することを特徴とする。また、請求項２に記載の本発
明は、請求項１に記載の本発明において、前記ケーシン
グには前記シャフトが通る互いに反対向きの一対のテー
パ穴を設け、該一対のテーパ穴の内周面と前記シャフト
の対応する外周面との間に配置したそれぞれの転動体
と、前記一対のテーパ穴に対応し該転動体に係合するそ
れぞれの磁性部材とを備えたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明は、ケーシングにシャフトが通るテーパ
穴を設けてあり、該テーパ穴の内周面と前記シャフトの
外周面との間に転動体を配置し、シャフトの軸線に沿っ
て互いに反対方向へ付勢する励磁手段及び弾撥手段によ
って磁性部材を前記テーパ穴の小径方向及び大径方向へ
選択的に移動させ、前記テーパ穴の小径方向へ移動する
前記磁性部材によって該転動体を前記テーパ穴の小径方
向へ押圧し、転動体の表面をテーパ穴の内周面及びシャ
フトの外周面へ加圧接触させて該シャフトに制動力を付
与することにより、保持力が大きく、小型で安価な電磁
制動装置の提供を可能にする。

【００１０】

【実施例】本発明の第１の実施例について、図面を参照
しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例に係る
電磁制動装置を適用した円筒形リニアパルスモータを示
す縦断面図、図２はその平断面図である。

【００１１】この円筒形リニアパルスモータは、モータ
ハウジング１の下方ブロック２及び上方ブロック３の間
に図示しないねじ等をもって支持した固定子４と、軸線
方向に移動自在な移動子６とを備え、上方ブロック３側
に装着したカバー８内に、直線運動するシャフト１４へ
の制動力付与及び制動力解除を選択的に行う電磁制動装
置２１Ａを設けてある。

【００１２】モータハウジング１の各ブロック２，３
は、中心に一体形成したボス２ａ，３ａ内にそれぞれの
軸受１２，１３を備え、これらの軸受１２，１３によっ
てシャフト１４を軸線方向に摺動自在に受けており、上
方ブロック３の所定箇所に複数のねじ穴３ｂを設けてあ
る。

【００１３】固定子４は、外周部が２つのブロック２，
３とともにモータハウジング１を構成している固定子コ
ア５と、該固定子コア５の突極Ｐ１〜Ｐ５に巻回して形
成したそれぞれの固定子巻線Ｗ１〜Ｗ５とを備えてい
る。

【００１４】固定子コア５は、内周面に中心方向に向け
て突出した５つの突極Ｐ１〜Ｐ５を周方向に所定間隔を
置いて設けたものであって、これらの突極Ｐ１〜Ｐ５の
内周面に軸方向に複数個の固定子小歯１１を等ピッチに
て設けてある。

【００１５】移動子６は、シャフト１４と、該シャフト
１４に固着した両磁極コア１５，１６と、該両磁極コア
１５，１６相互間に挟持され、かつ軸方向に磁化された
リング状の永久磁石１７とで構成してある。軸受１２，
１３は、シャフト１４を軸方向に移動可能に支持し、通
常、スライドブッシュ、リニアブッシュ又はリニアベア
リングなどと呼ばれているものを使用している。

【００１６】移動子６のシャフト１４は、出力を取り出
す一端部が下方ブロック２の外側に導き出されて突出
し、出力を取り出さない他端部が上方ブロック３の外側
に突出しカバー８内にある。

【００１７】磁極コア１５，１６は、外周面に軸方向に
沿って配列した複数の移動子小歯１８を設け、歯先部１
８ａを形成する外径の大きい移動子鉄板１９ａが２枚、
歯底部１８ｂを形成する外径の小さい移動子鉄板１９ｂ
が３枚の順で、積層されている。

【００１８】図３は固定子コアを構成する固定子鉄板の
一例を示す平面図である。固定子鉄板２０は、５個の突
極Ｐ１〜Ｐ５を構成する突起Ｃ１〜Ｃ５のうち２つの突
起Ｃ１，Ｃ２の内径寸法が小さく設定されていてこれら
の突起が固定子小歯１１の歯先部１１ａになり、残りの
３つの突起Ｃ３〜Ｃ５の内径寸法が大きく設定されてい
てこれらの突起が固定子小歯１１の歯底部１１ｂにな
る。

【００１９】図４は、複数の固定子鉄板を所定角度だけ
位置をずらし積層して形成した固定子小歯部を移動子側
から見た展開図である。ハッチングのある部分が歯先部
１１ａ、ハッチングのない部分が歯底部１１ｂである。
ここで、固定子鉄板２０の厚さをｔ₀、固定子小歯部１
１の１ピッチを構成する固定子鉄板２０の枚数をｍ、１
ピッチの歯先部１１ａに対応する固定子鉄板２０の枚数
をｎとすると、各突極Ｐ１〜Ｐ５には、歯ピッチがｍ×
ｔ₀＝５ｔ₀、歯厚がｎ×ｔ₀＝２ｔ₀の固定子小歯１
１が形成されている。しかも、突極Ｐ１を基準としたと
き、突極Ｐ２の固定子小歯１１のずれは歯ピッチの１／
ｍ＝１／５、突極Ｐ３の固定子小歯１１のずれは歯ピッ
チの２／ｍ＝２／５、突極Ｐ４の固定子小歯１１のずれ
は歯ピッチの３／ｍ＝３／５、突極Ｐ５の固定子小歯１
１のずれは歯ピッチの４／ｍ＝４／５である。

【００２０】一方、移動子６に配設された永久磁石１７
の軸方向の長さは、磁極コア１５に配設された移動子小
歯１８と磁極コア１６に配設された移動子小歯１８とが
互いに歯ピッチの１／２ずれるように設定されている。

【００２１】ここで、巻線Ｗ１を巻回した相がＡ相、巻
線Ｗ２を巻回した相がＢ相、巻線Ｗ３を巻回した相がＣ
相、巻線Ｗ４を巻回した相がＤ相、巻線Ｗ５を巻回した
相がＥ相となるように結線して、５相のハイブリッド型
リニアパルスモータを構成する。このときのステップご
との基本移動量は、歯ピッチの１／（２×ｍ）＝（５×
ｔ₀）／１０となり、固定子鉄板２０の厚さｔ₀の１／
２となる。

【００２２】そして、入力パルスに応じて、各相巻線を
所定の順序で順次励磁することにより、各固定子小歯１
１と移動子小歯１８との間に順次磁束を発生させて移動
子６を軸方向にステプ状に歩進動作させるものである。

【００２３】図５は、図１の磁気制動装置を拡大して示
した縦断面図である。磁気制動装置２１Ａは、ケーシン
グ１０のケーシング本体２２にシャフト１４が通るテー
パ穴２９を設けてあり、該テーパ穴２９の内周面とシャ
フト１４の外周面との間に転動体である複数の制動球３
２を配置し、シャフト１４の軸線に沿って互いに反対方
向へ付勢する励磁手段である励磁コイル２４及び弾撥手
段である圧縮ばね２８によって、後述する磁性部材３３
をテーパ穴２９の小径方向及び大径方向へ選択的に移動
させ、該テーパ穴２９の小径方向へ移動する磁性部材３
３によって該制動球３２をテーパ穴２９の小径方向へ押
圧し、制動球３２の表面をテーパ穴２９の内周面及びシ
ャフト１４の外周面へ加圧接触させて該シャフト１４に
制動力を付与する。

【００２４】磁気制動装置２１Ａのケーシング１０は、
ケーシング本体２２とヨーク２３Ａとを備えている。ケ
ーシング本体２２は、下部にシャフト１４が通る下細り
のテーパ穴２９を設け、該テーパ穴２９に底面３０ａを
介して上方に続く平行穴３０の内周にヨーク２３Ａのコ
イル収納部４３が嵌合し、下端フランジ３１を一体に有
し、該下端フランジ３１に開けた複数の透孔３１ａにボ
ルト３５を挿通し、該ボルト３５をねじ穴３ｂにねじ込
んで上方ブロック３に固着してある。

【００２５】ヨーク２３Ａは、一体形成した上端フラン
ジ４１と下端の下向き開口４２とを有し、該開口４２の
上方に形成したコイル収納室４３ａに励磁手段である励
磁コイル２４を収納し、該励磁コイル２４の内側の複数
箇所にガイドピン２５を下向きに突出させて固着してあ
り、シャフト１４が通る中心孔４４に弾撥手段である圧
縮ばね２８を配置し、上端フランジ４１に開けた複数の
透孔４５にボルト４６を挿通し、該ボルト４６をねじ穴
２２ａにねじ込んでケーシング本体２２に固着してあ
る。

【００２６】励磁コイル２４及び圧縮ばね２８は、上述
のようにケーシング１０に内蔵し、磁性部材３３をシャ
フト１４の軸線に沿って互いに反対方向へ付勢し磁性部
材３３をテーパ穴２９の小径方向及び大径方向へ選択的
に移動させる。即ち、励磁コイル２４が励磁により磁性
部材３３を上方へ吸引して大径方向へ移動させ、励磁コ
イル２４の消磁の時に、圧縮ばね２８が弾撥力によって
磁性部材３３をテーパ穴２９の小径方向に移動させ、こ
れによって、制動球３２の表面をテーパ穴２９の内周面
及びシャフト１４の外周面へ加圧接触させて該シャフト
１４に制動力を付与する。

【００２７】制動球３２は、硬い材質の複数の硬球をテ
ーパ穴２９の内周面とシャフト１４の外周面との間で、
テーパ穴２９の下端寄り位置に嵌入したリング状の含油
軸受４０の近傍に配置してある。

【００２８】磁性部材３３は、鉄やニッケル等の磁性材
料からなり、テーパ穴２９に適合したテーパ部５０とそ
の上方の磁性フランジ５１とを一体に有し、ガイドピン
２５に対応した箇所に上端が開口した複数の小穴５２を
開けて該小穴５２にガイドピン２５の下部を遊嵌入して
あり、磁性フランジ５１が開口４２を覆い、ケーシング
本体２２の平行穴３０の底面とヨーク２３Ａの下面との
間に間隙を残した状態にて磁性フランジ５１を配置して
ある。

【００２９】そして、磁性部材３３は、圧縮ばね２８に
よって下方への弾撥力を受けており、励磁コイル２４の
消磁の時に圧縮ばね２８の弾撥力により制動球３２をテ
ーパ穴２９の小径方向へ押圧しシャフト１４へ制動力を
付与し、励磁コイル２４の励磁によって該制動力を解除
するためのものである。

【００３０】上記第１の実施例に係る電磁制動装置２１
Ａは、制動時に、圧縮ばね２８の弾撥力により磁性部材
３３が押し下げられ、シャフト１４の外周面と制動球３
２の表面、制動球３２の表面とケーシング１０のテーパ
穴２９の内周面がそれぞれ接触することによって、摩擦
力が作用し、直線運動するシャフト１４を制動する。ま
た、シャフト１４に下方力が加わると、制動球３２も下
方向へ動こうとし、テーパ穴２９により、制動球３２が
さらに強くシャフト１４に接触し、より大きな制動力を
得ることができる。制動力解除時は、励磁コイル２４に
通電することにより、磁性部材３３が励磁コイル２４側
へ吸引され、制動球３２がシャフト１４から離れる。

【００３１】図６は本発明の第２の実施例に係る電磁制
動装置を示す縦断面図であって、図５と同一部分に同一
符号を付けてある。この電磁制動装置２１Ｂの場合、ケ
ーシング１０は、下方のケーシング本体２２Ａと上方の
ケーシング本体２２Ｂとをその接続フランジ５５，５６
で接続して構成し、上下一対のブレーキを組み込んであ
る。

【００３２】即ち、各ケーシング本体２２Ａ，２２Ｂに
は、それぞれのヨーク２３Ｂ、励磁コイル２４、圧縮ば
ね２８、共通のシャフト１４が通る互いに反対向きの一
対のテーパ穴２９、該一対のテーパ穴２９の内周面とシ
ャフト１４の対応する外周面との間に配置したそれぞれ
の制動球３２と、一対のテーパ穴２９に対応し該制動球
３２に係合するそれぞれの磁性部材３３とが設けられ、
これら及びガイドピン２５等その他がいずれも上下対称
に配設されている。

【００３３】第２の実施例に係る電磁制動装置２１Ｂ
は、一対のブレーキを設けてあるので、シャフト１４が
上方へ直線運動しているときには、上方の励磁コイル２
４を消磁し、対応する磁性部材３３を圧縮ばね２８の弾
撥力によって上方へ移動させ、上方の制動球３２を押し
あげ、シャフト１４の外周面と制動球３２の表面、制動
球３２の表面と上方のテーパ穴２９の内周面が接触する
ことで、摩擦力が作用し、直線運動するシャフト１４に
制動力を付与する。

【００３４】そして、シャフト１４が下方へ直線運動し
ているときには、下方の励磁コイル２４を消磁し、対応
する磁性部材３３を圧縮ばね２８の弾撥力によって下方
へ移動させ、下方の制動球３２を押し下げ、シャフト１
４の外周面と制動球３２の表面、制動球３２の表面と下
方のテーパ穴２９の内周面が接触することで、摩擦力が
作用し、直線運動するシャフト１４に制動力を付与す
る。したがって、シャフト１４の上・下どちら方向への
直線運動に対しても確実に制動力を付与し保持できると
いう利点がある。

【００３５】また、上記第１及び第２の実施例に係る電
磁制動装置２１Ａ，２１Ｂは、いずれも励磁コイル２４
を消磁したときにブレーキが作動する消磁作動型であ
り、これを円筒形リニアモータに組付けることにより、
軸方向に直線運動するシャフト１４の無励磁状態での位
置保持が可能となり、停電時の安全性を確保できるとい
う利点がある。

【００３６】図７は本発明の第３に実施例に係る電磁制
動装置を示す縦断面図である。この電磁制動装置２１Ｃ
は、前述の第１及び第２の実施例の如き消磁作動型でな
く、励磁作動型である点が異なる。ケーシング１０は、
ケーシング本体２２とこれにボルト４６をねじ込んで固
定した蓋板９とからなっている。ヨーク２３Ｃは開口４
２を上向きに開けてある。磁性部材３３は、テーパ部５
０と一体に筒部５３及び磁性フランジ５１とを有し該磁
性フランジ５１がケーシング本体２２の平行穴３０内に
固定したヨーク２３Ｃの上方にあり、シャフト１４の外
周の含油軸受４０の外周に遊嵌合して軸線方向に案内さ
れるので、図５及び図６に示すガイドピン２５が不要で
ある。

【００３７】そして、該ヨーク２３Ｃに設けた励磁コイ
ル２４に通電したときに該磁性フランジ５１が下方へ吸
引されてシャフト１４に制動力が付与され、消磁したと
きに圧縮ばね２８によって押し上げられて制動力が解除
される。

【００３８】なお、本発明は、上記実施例によって限定
されるものではなく、その要旨から逸脱しない範囲で種
々の変形が可能である。例えば、モータ以外の直線運動
するシャフトにも適用でき、上下方向に直線運動するシ
ャフトに代えて横方向又は任意の角度で傾斜して直線運
動するシャフトに適用してもよく、転動体としての制動
球に代えて球面ころを用いることもできる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に記載の本発明は、シャフトが
通るテーパ穴の内周面と該シャフトの外周面との間に配
置した転動体と、該転動体をテーパ穴の小径方向へ押圧
するための磁性部材と、該磁性部材をシャフトの軸線に
沿って互いに反対方向へ付勢する励磁手段及び弾撥手段
とを備え、この励磁手段及び弾撥手段によって磁性部材
をテーパ穴の小径方向及び大径方向へ選択的に移動さ
せ、転動体の表面をテーパ穴の内周面及びシャフトの外
周面へ加圧接触させて該シャフトに制動力を付与するこ
とにより、直線運動するシャフトに直接的に制動力を付
与し保持することができ、小型で安価な電磁制動装置を
提供できるという効果を奏する。また、請求項２に記載
の本発明では、ケーシングにシャフトが通る互いに反対
向きの一対のテーパ穴を設け、該一対のテーパ穴の内周
面と該シャフトの対応する外周面との間に配置したそれ
ぞれの転動体と、一対のテーパ穴に対応し転動体に係合
するそれぞれの磁性部材とを備えたことにより、シャフ
トが軸線に沿っていずれの方向へ直線運動する場合に対
しても確実にシャフトに制動力を付与し保持できるとい
う利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る電磁制動装置を適
用した円筒形リニアパルスモータを示す縦断面図であ
る。

【図２】図１の平断面図である。

【図３】図１のモータの固定子コアを構成する固定子鉄
板の一例を示す平面図である。

【図４】図１のモータにおいて複数の固定子鉄板を所定
角度だけ位置をずらし積層して形成した固定子小歯部を
移動子側から見た展開図である。

【図５】本発明の第１の実施例に係る図１の磁気制動装
置を拡大して示した縦断面図である。

【図６】本発明の第２の実施例に係る電磁制動装置を示
す縦断面図である。

【図７】本発明の第３の実施例に係る電磁制動装置を示
す縦断面図である。

【図８】従来の電磁制動装置を示す縦断面図である。

【符号の説明】

Ｐ１〜Ｐ５突極Ｗ１〜Ｗ５固定子巻線４固定子６移動子１０ケーシング１４シャフト２１Ａ電磁制動装置（第１の実施例）２１Ｂ電磁制動装置（第２の実施例）２２ケーシング本体（第１の実施例）２２Ａ，２２Ｂケーシング本体（第２の実施例）２３Ａヨーク２４励磁コイル（励磁手段）２８圧縮ばね（弾撥手段）２９テーパ穴３０平行穴３２制動球（転動体）３３磁性部材５０テーパ部５１磁性フランジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉石幸雄千葉県柏市篠籠田1400 オリエンタルモーター株式会社内 (72)発明者金木敏兼千葉県柏市篠籠田1400 オリエンタルモーター株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシングを貫通し直線運動するシャフ
トへの制動力付与及び制動力解除を選択的に行う電磁制
動装置において、前記ケーシングには前記シャフトが通
るテーパ穴を設け、該テーパ穴の内周面と前記シャフト
の外周面との間に配置した転動体と、該転動体を前記テ
ーパ穴の小径方向へ押圧するための磁性部材と、該磁性
部材を前記シャフトの軸線に沿って互いに反対方向へ付
勢する励磁手段及び弾撥手段とを備え、該励磁手段及び
弾撥手段によって前記磁性部材を前記テーパ穴の小径方
向及び大径方向へ選択的に移動させ、前記転動体の表面
を前記テーパ穴の内周面及びシャフトの外周面へ加圧接
触させて該シャフトに制動力を付与することを特徴とす
る電磁制動装置。
【請求項２】前記ケーシングには前記シャフトが通る
互いに反対向きの一対のテーパ穴を設け、該一対のテー
パ穴の内周面と前記シャフトの対応する外周面との間に
配置したそれぞれの転動体と、前記一対のテーパ穴に対
応し該転動体に係合するそれぞれの磁性部材とを備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁制動装置。