JPH08251904A - リニアモータ用ブレーキ - Google Patents

リニアモータ用ブレーキ

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JPH08251904A
JPH08251904A JP5158495A JP5158495A JPH08251904A JP H08251904 A JPH08251904 A JP H08251904A JP 5158495 A JP5158495 A JP 5158495A JP 5158495 A JP5158495 A JP 5158495A JP H08251904 A JPH08251904 A JP H08251904A
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JP
Japan
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brake
linear motor
movable
fixed
magnetic body
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JP5158495A
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Hiroshi Nakagawa
洋 中川
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Shinko Electric Co Ltd
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Shinko Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 停電時等においてリニアモータを緊急停止す
ることができる構成の簡単なリニアモータ用ブレーキを
提供する。 【構成】 磁性体12と、磁性体12の端面に貼り付け
られた永久磁石14〜16と、磁性体12に巻回された
励磁コイル13とによってブレーキ部10を構成し、こ
のブレーキ部10を板ばね20によってリニアモータの
スライダ3に取り付ける。ブレーキ部10における永久
磁石14〜16の貼り付けられたブレーキ面11は、リ
ニアモータの固定部たるレール台1Aに対向した状態と
される。制動解除時は、励磁コイルへの通電により永久
磁石の磁束を打ち消す磁束が発生され、ブレーキ部はレ
ール台から離間した状態で板ばねにより弾性支持され
る。制動時は、励磁コイルへの通電が断たれ、永久磁石
の吸着力によりブレーキ部がレール台に押し当てられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、リニアモータに適用
されるブレーキに係り、特に停電時におけるリニアモー
タの可動部の制動に用いて好適な無励磁作動型のリニア
モータ用ブレーキに関する。
【0002】
【従来の技術】リニアモータは、可動部たるスライダを
磁気的な作用によって直接的に直進駆動させるものであ
るため、直進駆動のためのアクチュエータとして多様な
分野において使用されている。また、最近ではリニアモ
ータの工作機械等への適用が進められている。すなわ
ち、工作機械等においては大きな駆動力が必要とされる
ため、回転機によって回転駆動力を得て、この回転駆動
力を直進駆動力に変換して使用する構成が一般的に採用
されてきた。しかし、最近になって大きな推進力の得ら
れるリニアモータが開発されたのに伴い、リニアモータ
が工作機械等の直進駆動系への導入が進められている。
工作機械(例えば、マシニングセンタ)にリニアモータ
を適用することで、従来は実現不可能であった高速、高
加減速、高精度化が達成され装置としての作業効率(加
工時間の短縮)が著しく改善される。そして、この種の
リニアモータを採用した工作機械は、回転機も回転運動
を直進運動に変換する機構も不要であるため、機器全体
を小型化することが可能である。また、運動変換機構を
介することなく直接的に直進駆動が行われるため、信頼
性の高い動作が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】さて、工作機械等の大
きな推力を発生する機器においては、例えば停電時等の
緊急時に機器の動作を停止させる機構が必要である。従
来の回転機を使用した機器においては、かかる緊急停止
の手段として、いわゆる無励磁作動型の電磁ブレーキが
使用されていた。この無励磁作動型の電磁ブレーキは、
永久磁石と電磁石とを組み合わせてなるものであり、回
転部分たるアーマチュアに対向した姿勢で回転機の固定
部に取り付けられる。回転機を回転させる際には、電磁
石によって永久磁石の磁束を打ち消す磁束が発生される
ため、ブレーキは作動しないが、停電等により電磁石へ
の給電が途絶えると、電磁石によって磁束が発生されな
くなり、永久磁石が発生する磁束によりアーマチュアの
吸着が行われ、ブレーキが作動することとなる。
【0004】ところが、リニアモータは、回転部分を有
しておらず、ブレーキ機構を構成し難いものであり、上
述のような無励磁作動型の電磁ブレーキに関してもリニ
アモータ用のものは開発されていない。しかし、停電時
等における緊急停止手段は、ダイレクトドライブである
がゆえに回転機以上に必要であり、リニアモータを用い
た工作機械等にも必要な手段であり、かかる手段を欠い
たのでは、停電時にそれまで駆動されていた可動部が惰
性で動作し続けるという好ましくない事態が生じてしま
う。しかしながら、従来はリニアモータを対象とした無
励磁作動型ブレーキがなかったため、かかる事態を簡便
な手段によって防止することができなかった。
【0005】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、停電時等においてリニアモータを緊急停止
することができる構成の簡単なリニアモータ用ブレーキ
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
固定部と可動部とからなり、前記可動部を前記固定部に
対して並進運動させるリニアモータに設けられ、前記可
動部の制動を行うリニアモータ用ブレーキにおいて、磁
性体、該磁性体の端面に貼り付けられた永久磁石および
該磁性体に巻回された励磁コイルによって構成されたブ
レーキ部と、前記可動部の移動方向と直交する平面に沿
って曲がる姿勢で前記可動部または固定部の一方に取り
付けられ、前記可動部または固定部の他方に前記ブレー
キ部の端面が対向するように前記ブレーキ部を弾性支持
する板ばねとを具備することを特徴とするリニアモータ
用ブレーキを要旨とする。
【0007】請求項2に係る発明は、固定部と可動部と
からなり、前記可動部を前記固定部に対して並進運動さ
せるリニアモータに設けられ、前記可動部の制動を行う
リニアモータ用ブレーキにおいて、磁性体および該磁性
体に巻回された励磁コイルによって構成されたブレーキ
部と、前記可動部の移動方向と直交する平面に沿って曲
がる姿勢で前記可動部または固定部の一方に取り付けら
れ、前記可動部または固定部の他方に前記ブレーキ部の
端面が対向するように前記ブレーキ部を弾性支持する板
ばねと、前記可動部または固定部の他方における前記ブ
レーキ部の端面と対向する位置に貼り付けられた永久磁
石とを具備することを特徴とするリニアモータ用ブレー
キを要旨とする。
【0008】
【作用】上記請求項1または2に係る発明によれば、励
磁コイルへの通電により永久磁石が発生する磁束を打ち
消す磁束を発生することができる。そして、この状態に
おいては、上記板ばねにより、ブレーキ部の加圧対象、
すなわち、可動部または固定部から離間させた状態でブ
レーキ部が弾性支持される。停電等により励磁コイルへ
の通電が途絶えると、永久磁石が発生する磁束によって
上記加圧対象の吸着が行われ、ブレーキ部が加圧対象に
押し当てられる。ここで、板ばねは、可動部の移動方向
と直交する面に沿ってのみ曲がり得るため、上記加圧対
象にはその移動方向と直角な方向の圧力が加えられ、こ
の圧力により制動が行われる。また、板ばねは可動部の
移動方向には曲がり得ないため、ブレーキ部による制動
が行われた時点で直ちに可動部の移動が停止することと
なる。
【0009】請求項2に係る発明によれば、励磁コイル
への通電によって永久磁石と同一方向の磁束を発生する
ことにより、ブレーキ部と永久磁石との間に反撥力を生
じさせ、板ばねに対抗してブレーキ部を加圧対象から引
き離すことができ、制動の解除を確実に行うことができ
る。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照し、本発明の実施例につい
て説明する。 <第1実施例>図1はこの発明の第1実施例によるブレ
ーキおよびこのブレーキの取り付けられたリニアモータ
を示すものである。この図1に示すリニアモータは、工
作機械の直進駆動用アクチュエータとして使用されてい
るものである。まず、このリニアモータの構成について
説明する。図1には、リニアモータをその駆動方向と直
交する平面によって切断した断面の構造が示されてい
る。同図において、1はリニアモータ全体を支える支持
台である。また、1Aおよび1Bは各々レール台であ
り、所定距離を隔てて平行に支持台1上に固定されてい
る。これらのレール台1Aおよび1Bの上部には、相互
に平行なレール2Aおよび2Bがボルト等の締結具によ
り固定されている。3は並進駆動されるスライダであ
る。4Aおよび4Bはリニアベアリングであり、所定距
離だけ離れて平行にスライダ3の下面に取り付けられて
おり、各々摺動自在にレール2Aおよび2Bに嵌合され
ている。すなわち、スライダ3は、リニアベアリング4
Aおよび4Bを介してレール2Aおよび2B上に載置さ
れており、図1において紙面垂直方向に摺動し得るよう
になっている。
【0011】5Aおよび5Bは各々2次側スケールであ
り、相互に対向したレール台1Aおよび1Bの各側面に
ボルト(図示略)等によって締結されている。これらの
2次側スケール5Aおよび5Bは、複数の板状の鉄心を
積層し、ボルト等によって一体化してなるものであり、
これらの2次側スケールの相互に対向する各側面には紙
面垂直方向に沿って一定ピッチで歯部が形成されてい
る。6は1次側磁束発生部であり、スライダ3の下面に
ボルト等によって締結されている。この1次側磁束発生
部6は、複数枚の板状の鉄心を積層し、この積層鉄心に
磁束発生のためのコイル6Aおよび6Bを巻回してなる
ものである。また、1次側磁束発生部6は、左右の両側
面に磁極歯が形成されている。1次側磁束発生部6にお
けるこれらの各側面の磁極歯は、図2に示すように、所
定長のギャップを隔てて2次側スケール5Aおよび5B
の各歯部と対向している。そして、このような構成にお
いて、コイル6Aおよび6Bに駆動電流が通電されるこ
とにより、1次側磁束発生部6と2次側スケール5Aと
により構成される磁路および1次側磁束発生部6と2次
側スケール5Bとにより構成される磁路に磁束の流れが
生じる。そして、この結果生じる1次側磁束発生部6と
2次側スケール5Aおよび5Bとの間の磁気的な相互作
用に基づいてスライダ3に紙面垂直方向の推力が付与さ
れる。なお、7Aはスライダ3に取り付けられた長尺状
の位置検出用スケール、7Bはこの位置検出用スケール
7Aを読み取るべくレール台1Bに固定されたセンサヘ
ッドである。これらはスライダ3の紙面垂直方向での位
置を検出するために設けられた手段である。
【0012】次に本実施例によるリニアモータ用ブレー
キについて説明する。本実施例によるブレーキは、ブレ
ーキ部10と板ばね20とにより構成されている。板ば
ね20は、スライダ3の移動方向(すなわち、紙面垂直
方向)に平行な姿勢でボルト等によりスライダ3に固定
されている。ブレーキ部10は、この板ばね20によっ
て弾性支持されている。
【0013】図3は図1におけるブレーキ部10の拡大
図であり、(a)が制動を行わずリニアモータを作動さ
せている状態、(b)が制動を行っている状態を各々示
している。同図に示すように、ブレーキ部10は、略E
字状の断面形状を有する磁性体12と、この磁性体12
に巻回された励磁コイル13と、レール台1Aに面した
磁性体12の三端面に貼り付けられた永久磁石14,1
5および16と、これらの各永久磁石間を埋めるように
取り付けられたフェーシング17および18とにより構
成されている。そして、永久磁石14,15および16
とフェーシング17および18とによりブレーキ面11
(図1参照)が形成されている。
【0014】次に本実施例の動作について説明する。ま
ず、リニアモータを動作させる場合においては、ブレー
キ部10による制動が働かないようにする必要がある。
この場合、本実施例においては、図3(a)に示すよう
に励磁コイル13に対して電流Iを流すことにより、永
久磁石14〜16による磁束φMを丁度打ち消す大きさ
の磁束φCを磁性体12内に発生させる。このように磁
束φCによって磁束φMが相殺される結果、永久磁石14
〜16によるレール台1Aの吸着力は0となる。このた
め、ブレーキ部10は、ブレーキ面11とレール台1A
との間に所定の大きさのギャップを保った状態で板ばね
20によって弾性支持される。そして、ブレーキ部10
は、スライダ3と連動し紙面垂直方向に自由に移動する
(図1参照)。
【0015】そして、例えば停電等が発生することによ
り、励磁コイル13に対する給電が断たれると、図3
(b)に示すように、磁束φCの発生が停止される。こ
の結果、永久磁石14〜16による磁束φMの働きによ
ってレール台1Aの吸着が行われる。この吸着力によ
り、ブレーキ部10はレール台1A側に吸い寄せられ、
板ばね20がレール台1A側に付勢される。そして、ブ
レーキ部10のブレーキ面11がレール台1Aに押し当
てられることとなる。この動作の際、板ばね20は、可
動部たるスライダ3の移動方向と直交する面に沿っての
み曲がり得るため(矢印M)、レール台1Aにはスライ
ダ3の移動方向(すなわち、紙面垂直方向)と直角な方
向の圧力が加えられる。また、板ばね20はスライダ3
の移動方向に平行な向きには曲がり得ないため、ブレー
キ部10による制動が行われた時点で直ちにスライダ3
が停止することとなる。
【0016】以上、停電時にリニアモータのスライダ3
を緊急停止させる動作を例に本実施例の動作を説明した
が、本実施例の用途はこれ以外にもある。例えば図1に
示すリニアモータを使用した工作機械がスライダ3を一
定位置に固定して作業を行う場合があり得る。本実施例
によるブレーキは、このような作業を行う際のスライダ
の固定手段として使用することもできる。すなわち、こ
の場合、図3(a)に示す電流Iとは逆向きの電流を励
磁コイル13に流し、永久磁石14〜16による磁束φ
Mと同じ向きの磁束を励磁コイル13によって発生す
る。このようにすることで、永久磁石14〜16のみを
使用した場合に比べて、レール台1Aを吸着するときの
吸着力を強めることができ、より強い制動力を得ること
ができる。従って、作業中、スライダ3に外部から大き
な力が加わる場合にもこの力によって移動することがな
いようにスライダを固定しておくことができる。
【0017】<第2実施例>図4はこの発明の第2実施
例によるリニアモータ用ブレーキのブレーキ部10Aを
示すものである。このブレーキ部10Aは、図3に示す
ブレーキ部10と異なり、磁性体12の端面から永久磁
石が取り除かれている。その代りに、レール台1Aの側
面における磁性体12の三端面に対向した位置に永久磁
石14A、15Aおよび16Aが貼り付けられている。
他の点については上記第1実施例におけるブレーキと構
成上変るところがないので共通の符号を付して説明を省
略する。永久磁石14A、15Aおよび16Aは長尺状
の磁石であり、各々の長手方向は紙面垂直方向に一致し
ている。スライダ3が移動すると、ブレーキ部10Aは
これに連動して紙面垂直方向に移動することになるが、
その際、ブレーキ部10Aの磁性体12の三端面(すな
わち、励磁コイル13および磁性体12からなる電磁石
の磁極面)は、常に永久磁石14A、15Aおよび16
Aと対面した状態となる。
【0018】本実施例においても、励磁コイル13への
通電により制動の解除が行われ、励磁コイル13への通
電が断たれることにより制動が行われる。すなわち、図
4において、制動を解除する場合には、レール台1A側
の永久磁石14A〜16Aによる磁束φMと逆方向の磁
束φCを励磁コイル13によって磁性体12内に発生さ
せる。この結果、図4において磁性体12の三端面は上
から順にS極、N極、S極となり、これらはレール台1
A側の永久磁石14A〜16AのS極、N極、S極と反
撥し合う。この反撥力により、ブレーキ部10Aはレー
ル台1Aから引き離され、所定の大きさのギャップを保
った状態で板ばね20により弾性支持される。そして、
停電等によって励磁コイル13への通電が断たれると、
励磁コイル13による磁束φCがなくなり、磁性体12
が永久磁石14A〜16Aに吸着されることとなる。こ
の吸着力によりブレーキ部10Aがレール台1Aに押し
当てられ、制動が行われる。
【0019】本実施例の場合、励磁コイル13への通電
によって永久磁石14A〜16Aと磁性体12との間に
反撥力を生じさせて制動の解除を行うので、制動解除の
動作を確実に行うことができるという利点がある。
【0020】なお、以上説明した各実施例は、ブレーキ
部をスライダ3に取り付けた場合を例に説明したが、ブ
レーキ部をレール台1A等の固定部に板ばねによって取
り付け、ブレーキ部のブレーキ面をスライダの壁面に対
向させた構成としてもよい。この構成においても上記実
施例と同様な効果が得られる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるリ
ニアモータ用ブレーキによれば、停電時等の緊急時にリ
ニアモータを確実に緊急停止させることができるという
効果が得られる。また、本発明は、磁性体、板ばね、コ
イルおよび永久磁石を用いた簡単な構成のものであるた
め、リニアモータを使用した工作機械等のブレーキとし
て構成する際に大きなスペースを必要とすることなく装
備することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1実施例によるブレーキおよび
このブレーキの取り付けられたリニアモータを示す断面
図である。
【図2】 図1における磁束発生部および2次側スケー
ルの構成を示す斜視図である。
【図3】 同実施例におけるブレーキ部を示す図であ
る。
【図4】 この発明の第2実施例におけるブレーキ部を
示す図である。
【符号の説明】
10……ブレーキ部、 12……磁性体、 13……励磁コイル、 14〜16……永久磁石、 20……板ばね、 3……スライダ(可動部) 1A……レール台(固定部)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固定部と可動部とからなり、前記可動部
    を前記固定部に対して並進運動させるリニアモータに設
    けられ、前記可動部の制動を行うリニアモータ用ブレー
    キにおいて、 磁性体、該磁性体の端面に貼り付けられた永久磁石およ
    び該磁性体に巻回された励磁コイルによって構成された
    ブレーキ部と、 前記可動部の移動方向と直交する平面に沿って曲がる姿
    勢で前記可動部または固定部の一方に取り付けられ、前
    記可動部または固定部の他方に前記ブレーキ部の端面が
    対向するように前記ブレーキ部を弾性支持する板ばねと
    を具備することを特徴とするリニアモータ用ブレーキ。
  2. 【請求項2】 固定部と可動部とからなり、前記可動部
    を前記固定部に対して並進運動させるリニアモータに設
    けられ、前記可動部の制動を行うリニアモータ用ブレー
    キにおいて、 磁性体および該磁性体に巻回された励磁コイルによって
    構成されたブレーキ部と、前記可動部の移動方向と直交
    する平面に沿って曲がる姿勢で前記可動部または固定部
    の一方に取り付けられ、前記可動部または固定部の他方
    に前記ブレーキ部の端面が対向するように前記ブレーキ
    部を弾性支持する板ばねと、 前記可動部または固定部の他方における前記ブレーキ部
    の端面と対向する位置に貼り付けられた永久磁石とを具
    備することを特徴とするリニアモータ用ブレーキ。
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