JPH11311276A - 永久磁石式無励磁作動形ブレーキの制動特性改善励磁方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の永久磁石式無励磁作動形ブレーキにお
ける２個の励磁用コイルの働きを分離し、制動時の励磁
を１個のコイルに流す電流に専任させることによって、
ブレーキの起動特性向上を可能にすることを目的とす
る。 【解決手段】 ブレーキ作動時は永久磁石７によってブ
レーキ機能を保持し、ブレーキ解放時は第１のコイル３
Ａに電流を供給して永久磁石７によるこのブレーキ機能
を解放し、制動時は、第１のコイル３Ａに前記とは逆方
向に所定時間電流を供給すると共に、第２のコイル３Ｂ
に所定時間電流を供給してブレーキを作動し、以降は、
永久磁石によってブレーキ機能を保持するようにした永
久磁石式無励磁作動形ブレーキにおいて、制動時は、第
１のコイルへ３Ａの電流供給を停止するとともに、第２
のコイル３Ｂに所定時間電流を供給してブレーキを作動
し、以降は、永久磁石７によってブレーキ機能を保持す
るようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速織機等の急速
制動とブレーキ機能の保持機能に最適な永久磁石式無励
磁作動形ブレーキの制動特性改善励磁方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速織機においては、糸切れ等異常動作
を起こした時に緊急停止をさせるために、電磁ブレーキ
が用いられている。近時は、安全が重視されるようにな
り、停電時にも回転部を完全に停止状態に保持させるた
めに、上記のような、通電によって制動し保持するよう
な電磁ブレーキに代わって、通電がきれてもブレーキを
保持して制動状態を維持できる、永久磁石式無励磁作動
形ブレーキが使用されるようになってきている。

【０００３】一般に高速織機はモータに結合されたクラ
ンク軸によって回転され、ブレーキはベルトを介してモ
ータに結合して回転している。高速織機に結合される永
久磁石式無励磁作動形ブレーキ（以下ブレーキと略称す
る）の駆動部は例えば、図１に示すような構造をしてい
る。図１はブレーキの駆動機構の半部縦断側面図でブレ
ーキ機構はプーリ内に内蔵されている。図１において、
１はブレーキ駆動機構のケーシングを兼ねたフィールド
コア、２がプーリで、プーリ２内部にブレーキ機構（図
示せず）が装着されている。フィールドコア１の内部に
は、第１のコイル３Ａと第２のコイル３Ｂが巻き回され
ている。４は、作動によりアーマチュア５と接触するフ
ェーシングである。アーマチュア５は同心円の外部アー
マチュア５Ａと内部アーマチュア５Ｂが半径方向に着磁
された永久磁石７によって所定の空隙を設けて結合され
ている。８は板ばねである。

【０００４】次に、図４、図５によって上記ブレーキ駆
動部の機能を説明する。図４は、ブレーキの基本的な操
作回路を示している。同図において、１０はブレーキの
制御回路であって、上位の例えば、織機の制御回路（図
示せず）からブレーキ操作信号９が入力している。ブレ
ーキ制御回路１０からは、第１のコイル３Ａに対する励
磁電流指令信号１０ａと励磁電流方向指令信号１０ｂが
コイル３Ａのドライバ１１に入力し、ドライバ１１から
は電力供給線１３が、コイル３Ａに接続している。ま
た、ブレーキ制御回路１０からは第２のコイル３Ｂに対
する励磁電流指令信号１０ｃがコイル３Ｂのドライバ１
２に入力し、ドライバ１２からは電力供給線１４が、コ
イル３Ｂに接続している。本回路によって、ブレーキ
（図示せず）が操作される場合は、図５を参照して後述
するように、コイル３Ａには電流値と電流方向を指定し
た励磁電流が供給され、コイル３Ｂには所定方向に指定
した電流値の励磁電流が供給される。

【０００５】図１によって示した構造のブレーキにおい
ては、いずれのコイル３Ａ、３Ｂにも電流が供給されな
い、即ち、フィールドコア１が励磁されない状態におい
ては、アーマチュア５は永久磁石７によってフェーシン
グ４に密着し、よって対象機械のブレーキ（図示せず）
は作動していて、回転は停止状態に保持されている。

【０００６】上記回路によってブレーキ（図示せず）が
操作される場合は、図５を参照して後述するように、コ
イル３Ａには電流値と電流方向を指定した励磁電流が供
給され、コイル３Ｂには所定方向に指定した電流値の励
磁電流が供給される。図５は、横軸に時間経過を示し、
（イ）乃至（ニ）の縦軸には第１及び第２のコイルへの
電流供給状態、（ホ）には、この電流に基づく対象機械
（図示せず）の回転状態を示している。

【０００７】対象機械（図示せず）を作動する場合、図
示しない制御装置の働きによって、図５に示す区間ｔ１
においては、図５（イ）に示すように、第１のコイル３
Ａに永久磁石の吸引力を打ち消す方向に所定値の励磁電
流を流す（図５にはＩ3A＋ＯＮと記す）ことによって、
フィールドコア１とアーマチュア５との間に電磁力を永
久磁石７とは逆極性に発生させて図に示すようにアーマ
チュア５をフェーシング４から解放し、よってブレーキ
（図示せず）は解放されて機械は運転可能になる。な
お、区間ｔ１においては、同図（ロ）に示すように、第
２のコイル３Ｂにも、電流は供給されない。

【０００８】糸切れ等のブレーキを緊急作動する必要が
生じ、図５に示す区間ｔ２に入ると、同図（イ）に示す
ように、第１のコイル３Ａにそれまでとは逆方向に所定
値の励磁電流を流す（図５にはＩ3A−ＯＮと記す）と共
に、同図（ロ）に示すように、第２のコイル３Ｂに、第
１のコイル３Ａと同一方向に電磁力を発生する方向に所
定値の励磁電流を流す（図５にはＩ3BＯＮと記す）。こ
の場合、第１のコイル３Ａと第２のコイル３Ｂの蓄積エ
ネルギーと相互誘導の影響によって、第１のコイル３Ａ
には、同図（ハ）に示すように、第２のコイル３Ｂに
は、同図（ニ）に示すように、電流が流れる。従って、
第１のコイル３Ａに流れる電流と第２のコイル３Ｂに流
す電流とによって発生する電磁力が永久磁石の吸引力に
加算されるので、強い力でアーマチュア５がフィールド
コア１に吸引される。従って、ブレーキ面には強い摩擦
力が働くので、対象機械（図示せず）の回転には強制的
に制動がかかって停止する。

【０００９】アーマチュア５とフィールドコア１が完全
に吸着されるタイミングに、図５（イ）、（ロ）に示す
ように、第１のコイル３Ａと第２のコイル３Ｂの両方へ
の電流供給を停止する。即ち、区間ｔ２から区間ｔ３の
区間に入る。従って、同図（ハ）、（ニ）に示すよう
に、第１のコイル３Ａと第２のコイル３Ｂに流れる電流
は減衰して０になる。以降は、永久磁石７の磁力によっ
てアーマチュア５はフェーシング４に吸着し、よってブ
レーキは機能が保持される。上記の励磁電流の操作によ
って、対象機械の回転速度は同図（ホ）に示すように、
変化して停止する。

【００１０】なお、特開昭５８−第１０９７２８号公報
に示す先行技術では、ブレーキと同様に２枚のフェーシ
ングを接触させ，その摩擦力によって仕事をするクラッ
チに、強い摩擦力が必要な場合には、定常コイルと並列
接続した起動コイルに電流を供給し、弱い摩擦力で良い
場合には、定常コイルのみに電流を供給する技術が開示
されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の励磁電流の供給手段においては、機械を運転
し、モータ回転中は、ブレーキを解放しておくために、
コイル３Ａに励磁電流の供給を継続しておく必要があ
る。従って、ジュール熱の発生を減らすために、最低限
度の電流値にして消費電力を低く押さえている。ブレー
キ作動のためのコイル３Ｂに励磁電流を流すには、上記
した区間ｔ２がリレー機能を起動する短時間の２００ミ
リ秒程度で良いので、発熱はほとんど無視できる。従っ
て、電流値を電流供給回路が可能な範囲で大きくし、コ
イルの巻数を少なくして電流値変化の時定数を短くして
いる。

【００１２】従って、図５に示した区間ｔ１から区間ｔ
２に変化する区間におけるコイル３Ｂの電流値変化の時
定数はコイル３Ａよりも短く、コイル３Ｂの電流はコイ
ル３Ａよりも早く立ち上がる。しかしながら、コイル３
Ｂとコイル３Ａに流れる電流の相互誘導作用によって、
同図に示すように、コイル３Ａの電流は、一度区間ｔ１
と同一方向に増大した後，コイル３Ｂに流れる電流より
も大きく遅れて所定値になる。また、コイル３Ａに流れ
る電流変化がコイル３Ｂに流れる電流変化にも影響す
る。このようなコイル３Ａとコイル３Ｂの過渡状態にお
ける電流の相互作用によって、アーマチュア５の吸引動
作を遅らせる原因になり、そのためにブレーキの起動特
性向上ができないでいた。本発明は、従来のものの上記
課題（問題点）を解決し、コイル３Ａとコイル３Ｂの働
きを分離し、制動時の励磁をコイル３Ｂに流す電流に専
任させることによって、ブレーキの起動特性向上を可能
にしたことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に基づく永久磁石式無励磁作動形ブレーキの
制動特性改善励磁方法においては、ブレーキ作動時は永
久磁石によってブレーキ機能を保持し、ブレーキ解放時
は第１のコイルに電流を供給して永久磁石による当該ブ
レーキ機能を解放し、制動時は、第１のコイルに前記と
は逆方向に所定時間電流を供給すると共に、第２のコイ
ルに所定時間、電流を供給してブレーキを作動し、以降
は、永久磁石によってブレーキ機能を保持するようにし
た永久磁石式無励磁作動形ブレーキにおいて、制動時
は、第１のコイルへの電流供給を停止すると共に、第２
のコイルに所定時間電流を供給してブレーキを作動し、
以降は、永久磁石によってブレーキ機能を保持するよう
にした。

【００１４】上記のように、制動時は、上記第１のコイ
ルへの電流供給を停止すると共に、上記第２のコイルに
所定時間電流を供給してブレーキを作動し、以降は、上
記電磁石によってブレーキ機能を保持するようにした。
従って、ブレーキ起動時に、従来のような第１のコイル
による影響がなくなったので、ブレーキの起動特性の向
上が可能になった。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に基づく永久磁石式無励磁
作動形ブレーキの制動特性改善励磁方法の一実施の形態
を図を参照して詳細に説明する。本発明が対象とする永
久磁石式無励磁作動形ブレーキ（以下ブレーキと称す）
の駆動部は従来例のもののブレーキと構成的には共通な
ので、図示説明を省略する。次に、図２、図３によって
上記ブレーキ駆動部の機能を説明する。図２はブレーキ
の基本的な操作回路を示している。同図において、１０
Ａはブレーキの制御回路で、上位の例えば、織機の制御
回路からブレーキ操作信号９が入力している。ブレーキ
制御回路１０Ａからは第１のコイル３Ａに対する励磁電
流指令信号１０ａがコイル３Ａのドライバ１１Ａに入力
し、ドライバ１１Ａからは電力供給線１３Ａが、コイル
３Ａに接続している。また、ブレーキ制御回路１０Ａか
らは第２のコイル３Ｂに対する励磁電流指令信号１０ｃ
がコイル３Ｂのドライバ１２Ａに入力し、ドライバ１２
Ａからは電力供給線１４が、コイル３Ｂに接続してい
る。即ち、従来の技術で示した図４に対して、第１のコ
イル３Ａに対する電流方向切り換え機能を除いている。
本回路によって、ブレーキ（図示せず）が操作される場
合は、図３を参照して後述するように、ブレーキ解放時
にはコイル３Ａには所定方向に指定した電流値の励磁電
流を供給し、ブレーキ駆動開始時にはコイル３Ｂに所定
方向に指定した電流値の励磁電流を供給する。

【００１６】次に、図３によって、本発明に基づく上記
ブレーキ駆動部の励磁方法を説明する。図３は、横軸に
時間経過を示し、同図（イ）乃至（ニ）の縦軸には第１
及び第２のコイルへの電流供給状態を、（ホ）には、こ
の電流に基づく対象機械（図示せず）の回転状態を夫々
示している。上記構造のブレーキの駆動部構造において
は、このブレーキを装着した機械の停止中においては、
いずれのコイル３Ａ、３Ｂにも電流が供給されない。即
ち、フィールドコア１が励磁されない状態においては、
アーマチュア５は永久磁石７によってフェーシング４に
密着し、よって対象機械のブレーキは作動していて、回
転は停止状態に保持されている。

【００１７】対象機械を作動する場合、図示しない制御
装置の働きによって、図３に示す区間ｔ１においては、
同図（イ）に示すように、第１のコイル３Ａに永久磁石
の吸引力を打ち消す方向に所定値の励磁電流を流す（図
３にはＩ3AＯＮと記す）ことによって、フィールドコア
１とアーマチュア５との間に電磁力を永久磁石７とは逆
極性に発生させてアーマチュア５をフェーシング４から
解放し、よってブレーキは解放されて対象機械は運転可
能になる。区間ｔ１においては、同図（ロ）に示すよう
に、第２のコイル３Ｂには、電流は供給されない。

【００１８】糸切れ等のブレーキを緊急作動する必要が
生じると、即ち、図３に示す区間ｔ２′に入ると、同図
（イ）に示すように、第１のコイル３Ａへの電流供給を
停止し、同図（ロ）に示すように、第２のコイル３Ｂ
に、永久磁石７による吸引力と同一方向に電磁力を発生
する方向に所定値の励磁電流を流す（図３にはＩ3BＯＮ
と記す）。従って、第１のコイル３Ａに流れる電流は、
蓄積したエネルギーと第２のコイル３Ｂに流れる電流に
よる相互誘導の働きによって、同図（ハ）に示すように
変化した後０になる。第２のコイル３Ｂには、同図
（ニ）に示すように、電流が流れる。同図（ハ）と
（ニ）は、第１のコイル３Ａと第２のコイル３Ｂに流れ
る電流変化の概念を示したものであるが、第２のコイル
３Ｂに流れる電流は、従来の技術で図５（ニ）に示した
電流よりも早い時間でΔＩ大なる電流になり、第１のコ
イル３Ａに流れる電流は、図５（ハ）に示した区間より
も短い時間Δｔでゼロになる。従って、永久磁石７の働
きを妨げる時間は短くなり、第２のコイル３Ｂに流す電
流によって発生する電磁力が永久磁石７の吸引力に加算
される。従って、従来よりも早い時間でアーマチュア５
がフィールドコア１に吸引されてブレーキ面には強い摩
擦力が働くので、対象機械の回転には強制的に制動がか
かって急速停止する。

【００１９】アーマチュア５がフェーシング４に完全に
吸着された区間になると、即ち、予め設定された第２の
コイル３Ｂに対する励磁電流指令信号１０ｃの継続時間
が完了すると、同図（イ）、（ロ）に示すように、第２
のコイル３Ｂの両方への電流供給を停止する。即ち、区
間はｔ２′から区間ｔ３に入る。従って、同図（ニ）に
示すように、第２のコイル３Ｂに流れる電流は減衰して
０になる。従って、以降は、ブレーキ面には永久磁石の
吸引力による摩擦力が働くので、対象機械の回転には制
動がかかって停止する。上記の結果、図３に示すように
区間ｔ２′は図５に示したｔ２の区間よりも短く、短時
間で対象機械の回転は停止する。

【００２０】上記の実施の形態は本発明の基本的技術思
想を述べたものであって、第２のコイルと第１のコイル
の相互配置位置、巻数比、第２のコイルに供給する電流
値と供給時間等は、対応するブレーキの機能とこのブレ
ーキを適用する機械の条件に対応して適切に設定すれば
良く、制御回路もその条件に対応して適切に設定すれば
良いことは当然である。また、上記では、励磁電流指令
信号１０ｃの継続時間を予め設定するように説明した
が、アーマチュア５がフェーシング４に完全に吸着され
たことを検知するか、機械が停止したことを検知して第
２のコイルへの電流供給を停止するようにしても良いこ
とも当然である。

【００２１】

【発明の効果】本発明は 上記のように、制動時は、上
記第１のコイルへの電流供給を停止すると共に、上記第
２のコイルに所定時間、電流を供給してブレーキを作動
し、以降は、上記電磁石によってブレーキ機能を保持す
るようにしたので、従来のような相互誘導に基づく、第
１のコイルに流れる電流による影響がなくなったので、
ブレーキの起動特性向上が可能になるという優れた効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明と従来の技術に適用される永久磁石式無
励磁作動形ブレーキのブレーキ駆動機構の半部縦断側面
図である。

【図２】本発明に基づく永久磁石式無励磁作動形ブレー
キの制動特性改善励磁方法を実現するための駆動回路を
説明する概要ブロック図である。

【図３】本発明に基づく永久磁石式無励磁作動形ブレー
キの制動特性改善励磁方法を実現するための駆動方法を
説明する概要特性図であって、同図（イ）は第１のコイ
ルへの電流供給状態を、同図（ロ）は第２のコイルへの
電流供給状態を、同図（ハ）は第１のコイルに流す電流
経過を、同図（ニ）は第２のコイルに流す電流経過を、
同図（ホ）は機械回転の経過を夫々示している。

【図４】従来の永久磁石式無励磁作動形ブレーキのブレ
ーキ駆動部用駆動回路を説明する概要ブロック図であ
る。

【図５】従来の永久磁石式無励磁作動形ブレーキのブレ
ーキ駆動方法を説明する概要特性図であって、同図
（イ）は第１のコイルへの電流供給状態を、同図（ロ）
は第２のコイルへの電流供給状態を、同図（ハ）は第１
のコイルに流す電流経過を、同図（ニ）は第２のコイル
に流す電流経過を、同図（ホ）は機械回転の経過を夫々
示している。

【符号の説明】

１：フィールドコア ２：プーリ ３Ａ、３Ｂ、：コイル ４：フェーシング ５：アーマチュア ６：空隙 ７：永久磁石 ８：板ばね ９：ブレーキ操作信号 １０、１０Ａ：ブレーキの制御回路 １０ａ、１０ｃ：励磁電流指令信号 １１Ａ、１２Ａ：ドライバ １３Ａ、１４：電力供給線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレーキ作動時は永久磁石によって当該
   ブレーキ機能を保持し、ブレーキ解放時は第１のコイル
   に電流を供給して永久磁石による当該ブレーキの機能を
   解放し、制動時は、第１のコイルに前記とは逆方向に所
   定時間電流を供給すると共に、第２のコイルに所定時間
   電流を供給して当該ブレーキを作動し、以降は、上記永
   久磁石によってブレーキ機能を保持するようにした永久
   磁石式無励磁作動形ブレーキにおいて、 制動時は、上記第１のコイルへの電流供給を停止すると
   共に、上記第２のコイルに所定時間電流を供給してブレ
   ーキを作動し、以降は、上記永久磁石によってブレーキ
   機能を保持するようにしたことを特徴とする永久磁石式
   無励磁作動形ブレーキの制動特性改善励磁方法。