JPS5936139B2 - ブレ−キ作動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はブレーキ作動装置に関するものである。

さらに詳しくいえば、機構が故障した場合に自動的にブ
レーキがかかる方向に作用し、しかもその作用が急速で
あり、モータの焼損などの好ましくない結果をもたらす
ことのない改良されたブレーキ作動装置に関するもので
ある。

これまで、ばねとばねを抑止するソレノイドあるいは油
圧ラムを備え、停電等の場合はばねの力によって自動的
にブレーキがかかるようにした装置は、例エバ巻揚機の
エマ−ジエンシーブレーキなどで普通である。

しかし、ソレノイドや油圧機構では装置が大型となり、
かつ作動範囲が限られているので電気モータの作動によ
ってブレーキを解放する形式のブレーキ作動装置も知ら
れている（例えば特公昭４３−２７２９２号公報、米国
特許第３１３１７８８号明細書）。

このような形式の、ばねを利用したブレーキは、装置に
故障が生じた場合には自動的にブレーキがかかる方向に
作用する性質、いわゆるフェイル・セーフ特性が得られ
るという利点があり、このようなブレーキ機構を用いれ
ば、緊急時において装置が故障してブレーキが利かなく
なるという危険を少なくすることができる。

ところで、そのようなブレーキにおけるばねは、多数の
レバーやロッドを介してブレーキシューと接続すること
は各部の摩擦やガタッキにより、いちじるしく伝達力が
減殺され、かつブレーキシューの移動量を減少させるか
ら、できるだけブレーキ自体に近接して配設され、ばね
とブレーキの間に介在する部品をなるべく少なくしてフ
ェイル・セーフ作用が得られるようにするのが望ましい
ことはいうまでもない。

しかしながら、実際にはいろいろな理由で必らずしもば
ねをブレーキに近接して配設できるとは限らない。

電気モータによって解放されるようなばね作動型ブレー
キにおけるもう１つの問題点は、そのモータが一般にき
わめて大きい熱容量をもったものでなげればならないこ
とである。

すなわち、ブレーキを解放状態にするためにモータに給
電するばかりでな（、給電されたモータを抑止して解放
されたブレーキをその状態に保持できなげればならない
のである。

つまり、このモータは、ばねを圧縮して回転できな（な
った状態で逆転阻止のためそのまま給電されているので
あるから普通のモータは抑止されたままの状態では焼損
することは避けられない。

しかし、これに耐えるような大きなモータを用いた場合
は、このモータは必然的に大きい慣性をもっているので
、ばねの作用でブレーキをかげるときにはそのような大
きい慣性力に打ち勝たなければならず、ばね力の大部分
がモータの軸の回動用に費消されてしまうから、したが
ってブレーキの利きが鈍くなってしまう。

緊急時には迅速にブレーキを作用させる必要があること
を考えると、このことは１つの大きな欠点となる。

つまり、前記公知の電気モータによる装置はいずれも大
型のモータを要し、上記ブレーキ作用上ならびに配設位
置上に無理がある。

したがって、本発明の目的はモータのもつ大きな慣性力
とばねがブレーキから離れた位置に配設されていること
によってもたらされる上記したような不利益を克服する
ことのできる改良されたブレーキ作動装置を提供するこ
とである。

すなわち、本発明は摩擦制動体、それに押圧力を与える
ためのばね１７、直線的に移動して前記ばねの力を前記
制動体に伝達するためのブレーキ押し棒１１、回転運動
を直進運動に、あるいは直進運動を回転運動に変換しう
る回転−直進変換駆動連結機構２２，２３，１８及びブ
レーキを解放するための動力を与える電動モータ２５を
備えた、ばねの力によってブレーキ押し棒を介して摩擦
制動体が回転体に押圧されてブレーキががかり、電動モ
ータの回転が前記駆動連結機構により直進運動に変換さ
れそれによってブレーキ押し棒がその軸方向に沿ってブ
レーキ解放方向に直線的に駆動されることによりブレー
キが解放されるブレーキ作動装置であって、前記ばね１
７がブレーキ押し棒１１に対しその軸方向に直接に作用
するものであり、前記駆動連結機構が電動モータ２５に
よ・つて回転される親ねじ２３と、親ねじ２３０回転に
伴なって直進運動するナツト部材２２とを有するボール
スクリューと、レバー１８とから構成され、かつ親ねじ
２３０回転に伴なうナツト部材２２の直進運動がレバー
１８を介してばね１７に伝達されてばね１７を圧縮する
ことによりブレーキを解放するとともに、該レバー１８
を介してナツト部材２２から親ねじ２３へ、さらに電動
モータ２５へと逆方向に伝達されるばねの反発力に抗し
てばね１７を圧縮するように電動モータ２５に通電する
ための手段３０，３１を備えたことを特徴とするブレー
キ作動装置を提供するものである。

本発明の特に重要な特徴点はモータとばねとの間にボー
ルスクリュー機構を介在させることによって、ブレーキ
を解放するときにはモータがねじを回転させてこのねじ
に螺合したナツト部材を軸方向に移動させてばねを圧縮
する反面、ブレーキを解放状態に保持するときにはばね
がナツト部材に対して軸方向の力を加え、さらにナツト
部材がねじを回転させようとすることによってモータに
回転力が加えられることである。

ボールスクリューを介してねじをゆるめる方向に伝達さ
れるばねの力による回転に抗してねじを押えつげるのに
必要なモータのトルク出力はブレーキを駆動して解放状
態とするために要するトルクよりもはるかに小さいので
、本発明によればモータに給電してブレーキを解放状態
に保持するときに要する電力やこの際に伴なう熱発生を
、ブレーキを駆動して解放状態にもたらす場合よりもは
るかに小さくすることができる。

したがって、熱容量の小さい、すなわち慣性力の小さい
モータを使用してブレーキの作動を迅速化することがで
きることになる。

モータとばねの結合をボールスクリュー機構を介して行
うのでばねとモータの間が離れることにならざるを得な
いが、このことはまた、ばねをブレーキ自体に近接して
配設する結果になってブレーキのフェイル・セーフ特性
が最大限に発揮されるのである。

本発明のブレーキ作動装置は、前記した構成及び特徴点
を有するものであるが、ボールスクリューのナツト部材
と直線的に運動するブレーキ押し棒どの間で、ナツト部
材からブレーキ押し棒へ、あるいはブレーキ押し棒から
ナツト部材へ運動を回速するように作用するピボットで
支持されたレバーを備えた形式とするのが有利である。

また、本発明の装置において、ばねとしては、ブレーキ
押し棒に沿って作動する太いコイルばねを用いるのが好
ましい。

他方、前記のブレーキ押し棒には、ブレーキ機構中での
摩耗を減じるための公知の摩耗補償装置を備えることも
できる。

さらに、本発明の装置においては、ブレーキ押し棒がば
ねの作用に抗してブレーキを解く位置に保持されている
地点で、回転に抗して駆動モータを動かないようにする
ための装置を設けることかできる。

本発明における駆動モータは、交流同期モータ又は直流
ステップモータのような電動モータでよく、このモータ
には回転に対してモータの動きを止めるために交流／パ
ルス化直流電源又は定常直流電源に連結するための手段
及びブレーキ作動体がブレーキを解く位置にあるときに
、モータの動きを止めるため、交流／パルス化直流電源
から定常直流電源ヘモータを切り換えるためのスイッチ
が備えられている。

前記のスイッチは、モータへの給電中、交流／パルス化
直流電源から定常直流電源へ切り換えるためのリレーか
らなっており、リレーを作動させるためのスイッチは、
ブレーキ押し棒がブレーキを解放位置にある地点へ、前
記連結機構の直線的運動により作動しうるように配置さ
れている。

例えば磁気的に操作される近接スイッチを、連結機構の
直線的運動を行う軌道に隣接して取り付け、ブレーキ押
し棒がそのブレーキの解放位置に移動しながら、連結機
構の一部である直進運動体がスイッチに接近するときに
、近接スイッチが作動するように前記直進運動体に磁石
を取り付けるような構成にすることができる。

次に添付図面に従って、本発明の詳細な説明する。

第１図はブレーキ作動装置の側面図の部分断面図、第２
図は同じ装置の部分詳細図であって、このものは枠体１
０からなり、これからはガイド構成体１２内に配置され
た押し棒１１が突き出してブレーキ（図示せず）に作用
している。

この押し棒１１が枠体の外方に移動するとブレーキがか
かり、この押し棒１１が枠体の中へ引き込まれるとブレ
ーキが解ける。

この押し棒１１は摩耗補償装置３３を介して、枠体内の
ガイドスリーブ１５にボルト１３で支持して取り付けら
れていて）プランジャ１４に連結している。

この摩耗補償装置は、プレーギシューの摩耗に応じてブ
レーキ作動始点を前方に移動させていくボルト形式のも
のでもよいし、また周知の自動摩耗補償装置例えばブレ
・−キ作動ごとに、これに連動してポルＩ・が自動的に
回動する形式のもの、いわゆるラチェツ！・方式（例え
ば英国時１１′［第１４６２１８０号明細書参照〕のも
ので゛も」二い。

プランジャ１４ば、その押し棒１１に隣接した端部に押
圧板１６を有し、シランジャを取り巻いている太い圧縮
コイルばね１７が、押圧板１６と枠体１０の反対側の壁
面との間で、押し棒１１を枠体の外方に押し川すように
作用している。

枠体内の一端には、二又状レバー１８がレバー上のビン
１８ａによってピボットで取り付けられ、枠体の底部に
形成されている柄１０ａに対向し−で支架されており、
またレバーの隣接部は抑圧板１６土に支架されている。

レバ・−１８の他端はフック状端２０に形成され、ボー
ルスクリューのナツト部材２２から突出しているピン２
１に受支すれている。

第３図は、前記のボールスクリューの拡大図であり、ナ
ラＩ・部材２２が全屈ボール２２ｂを内包する無端状の
連続溝２２ａを有して形成されていることが示されてい
る。

この連続溝の一部は、親ねじ２３がかみ合っているボー
ルのねじ山になっている。

これらは、親ねじ２３の回転運動がナツト部材２２の軸
方向の直進運動に、あるいは逆にナツト部材２２の直進
運動が、親ねじ２３の回転運動に円滑に変換しうるよう
に、できるだけ低い摩擦抵抗で組み合わされている。

親ねじ２３は、枠体１０の外側に配設された同期モータ
のような、高トルク及び低慣性の交流電動モータ２５の
出力軸２４に対し一端で連結している。

また、この親ねじの他端は、枠体１０内の孔２７に固定
されたベアリング２６に取り付けられている。

この親ねじの端部はベアリングから突出し、ベアリング
内の親ねじを保持しているナツト３２を受支している。

親ねじは、必要に応じナツト３２ヘスパナをかけて手動
的に回転することができる。

前記のモータは、同期モータのように、例えば固定子に
交流、回転子に直流の励磁磁極を有する形式であって、
交流電源及び直流電源の両方と、これらの各電源及び開
放を選択するための制御装置を有している。

そして、交流電源を選択した場合には、モータは一方向
に、駆動され、次いで交流を遮断し、直流電源のみとす
ることにより、モータはただちに回転が止められ、続い
て電源が遮断されてモータ軸がいずれの方向にも自由に
旋回するように回路が開放された状態になる。

ナツト部材２２のための細い返しばねが、枠体１０の内
部、モータ２５に隣接した親ねじの端部の周りに取り付
けられている。

この装置でブレーキがかかった状態では、押し棒１１ば
、ばね１７によって枠体から突出した形になっており、
ナツト部材２２は親ねじ２３のモータ側端部に近接した
位置で、細いばね２８と接触している。

次にブレーキが解けると、モータに対する制御装置が、
交流電源回路を介してモータに動力を与えるように作動
する。

そして、図示したように親ねじ２３のベアリング側端部
に向ってナツト部材２２を１駆動する方向にモータが回
転する。

このナツト部材は、レバー１８を枢軸回転させ、これが
次に押し棒１１を、ばね１７の作用に抗して引き込ませ
、ブレーキを解放する。

ナツト部材２２ば、それが親ねじ２３に沿って移動する
ときに、制限スイッチ（図示せず）と当り、モータ制御
を、レバー１８及び親ねじナツト部材２２を介して作用
するばね１７の力によりボールスクリュー中に生じた反
トルクに抗してモータを動かないようにさせる「停止位
置」に切り換える。

このようにすると、押し棒は、ブレーキが解けるのに十
分な地点まで引き込まれ、その後このブレーキは、解放
状態を保つことになる。

ブレーキを再度かけた状態にするには、モータ制御装置
を、モータ及び親ねじが自由に旋回しうるように回路が
開放される位置に動かす。

このようにすると、ばね１７によりレバー１８を介して
伝達されたナツト部利上の軸方向力が働いて、ナツト部
材は親ねじ２３に沿ってモータ側端部の方へ動かされ、
この際に親ねじ及びモータが旋回する。

このようにして生じたレバー１８の運動により、押し棒
１１は枠体から伸び出してブレーキがかかるようになる
。

親ねし及びモータの回転子の慣性は、比較的低いので、
モータの電源を切ったときからブレーキがかかるまでの
時間的ずれは、わずがなものである。

回転体の運動エネルギーは、ボールスクリューを有する
ナツト部材を介し゛（返しばね２８に回連され、装置中
の全てのバツクラツシが除去さればね１７の抵抗を受け
るまで最終的にレバー１８をピボット支持している親ね
じ２３に沿ってナツト部材が元の位置に戻される。

このバックラツシの除去により、モータに動力が入った
とき、急速にブレーキがかかるようになる。

次に、第２図を例として、モータ２５の出力を封止する
制御機構を説明する。

前述したように、モータは、慣用されている交流電源モ
ータであり、直流電源により回転を封止される形式のも
のである。

このモータは、既に述べたように、交流電源及び直流電
源の両方を有し、一方の電源から他方の電源あるいは開
放状態に切り換える制御装置を備えている。

この制御装置は、スイッチを入れたときに、直流電源が
モータに接続するように配設されているリレーを有して
いる。

このリレーは、ナツト部材２２がモータにより、ブレー
キ押し棒１１がばね１７０作用に抗してブレーキの解放
方向に移動するとき、ナツト部材の移動路中の所定の位
置において、ブレーキ作動装置のアルミニウム製枠体上
に配設された磁気的に操作されるリードスイッチ３０に
より始動される。

ナツト部材２２には永久磁石３１が備えられ、それがス
イッチ３０に近接すると、スイッチがリレーを作動する
ように作用し、それによって直流電源がモータに接続さ
れ、モータは封止される。

次いでブレーキは、ばね１７の作用に抗してモータによ
り、解放位置に保持される。

ブレーキを解く必要がある場合は、モータ制御装置を解
放の位置に合わせ、モータをフリーの状態に戻す。

このようにするとブレーキはかかったままで、前記した
ごとく、モータはばね１７の力により逆方向に旋回する
。

ブレーキを再度解くには、モータ制御装置を動かし、交
流電源回路によりモータに入力させるようにする。

このようにすると、モータがボールスクリュー−の親ね
じを回転し、ばね１７の作用に抗してブレーキ作動体を
引っ込める。

そして、ナツト部材２２がスイッチ３０に接近すると、
スイッチは磁石３１によって動作を起し、電源回路制御
スイッチに対し、リレーが入力し、モータに直流電源が
入り、したがってモータは再び封１トされる。

以上、実施例により本発明を説明したが、本発明の要旨
を逸脱しない限り、この実施例について多（の変形、改
良を施こしてもよいことはいうまでもない。

例えば交流モータの代りにパルス化交流電源をもつブラ
ツシ直流モータ又は直流ステッパーモータを用いてもよ
いし、電動モータの代りに油圧モータのような液圧回転
型出力作動装置を用（・てもよい。

さらに、本発明装置では、ばね１７は、その伸長時つま
りブレーキ作動時でも常に若干圧縮されて℃・て押送力
を保持していることが必要であるが、この押送力を増や
すため、さらにあらかじめ圧縮しておく手段を備えるこ
ともできる。

これは、ばね１７と枠体との間に座金な挿入するか、ば
ねが支架されている枠体の端部に調整プラグを備えるか
のいずれかによって行うことができる。

また、細いばね２８は、ゴム緩衝体と置きかえてもよし
・０本発明の装置は、ブレーキを解放状態に保持するた
めに要する出力及びこれを元に戻すように１駆動するた
めの出力のいずれにおいても、従来の装置よりも著しく
低く、例えば代表的な交流ソレノイド型ブレーキがブレ
ーキを解放状態に保持するのに１９０ワツト、これを元
に戻すのに１２００ワツトを必要とするのに対し、わず
かに３０ワット及び１５０ワットですむという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置の例の側面部分断面図で
あり、第３図は、第１図の部分拡大断面図である。 図中符号１１は押し棒、１６は押圧板、１７は圧縮コイ
ルばね、１８はレバー、２２はナツト部材、２３は親ね
じ、２５はモータ、３１は磁石を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 摩擦制動体、それに押圧力を与えるためのばね１７
   、直線的に移動して前記ばねの力を前記制動体に伝達す
   るためのブレーキ押し棒１１、回転運動を直進運動に、
   あるいは直進運動を回転運動に変換しうる回転−直進変
   換駆動連結機構２２，２３゜１８及びブレーキを解放す
   るための動力を与える電動モータ２５を備えた、ばねの
   力によってブレーキ押し棒を介して摩擦制動体が回転体
   に押圧されてブレーキがかかり、電動モータの回転が前
   記駆動連結機構により直進運動に変換されそれによって
   ブレーキ押し棒がその軸方向に沿ってブレーキ解放方向
   に直線的に駆動されることによりブレーキが解放される
   ブレーキ作動装置であって、前記ばね１７がブレーキ押
   し棒１１に対しその軸方向に直接に作用するものであり
   、前記駆動連結機構が電動モータ２５によって回転され
   る親ねじ２３と、親ねじ２３０回転に伴なって直進運動
   するナツト部材２２とを有するボールスクリューと、レ
   バー１８とから構成され、かつ親ねじ２３の回転に伴な
   うナツト部材２２の直進運動がレバー１８を介してばね
   １７に伝達されてばね１７を圧縮することによりブレー
   キを解放するとともに、該レバー１８を介してナツト部
   材２２から親ねじ２３へ、さらに電動モータ２５へと逆
   方向に回速されるばねの反発力に抗してばね１７を圧縮
   するように電動モータ２５に通電するための手段３０゜
   ３１を備えたことを特徴とするブレーキ作動装置。 ２ 前記レバー１８がその一端において軸支されるとと
   もに前記ボールスクリューのナツト部材２２及びばね１
   ７にそれぞれ当接しており、ナツト部材２２の一方向へ
   の移動によってばね１７がレバー１８を介して圧縮され
   、逆にばね１７の反発力がレバー１８を介してナツト部
   材２２に伝達されるように構成されてなる特許請求の範
   囲第１項記載のブレーキ作動装置。 ３ 前記電動モータ２５が交流同期モータ又は直流ステ
   ップモータであって交流電源またはパルス化直流電源の
   いずれか、もしくは外部からの回転力に抗してモータを
   ロックするだめの定常直流電源に接続することができ、
   ブレーキ押し棒１１がブレーキ解放位置にあるときに、
   モータ電源を交流電源又はパルス化直流電源から定常直
   流電源に切り換えるための切り換え手段を備えた特許請
   求の範囲第１項記載のブレーキ作動装置。 ４ 前記切り換え手段が電動モータの電源を交流電源又
   はパルス化直流電源から定常直流電源へ切り換えるため
   のリレーを有し、そのリレーを作動させるためのスイッ
   チが、前記駆動連結機構であるボールスクリューのナツ
   ト部材２２が直線的に移動してブレーキ作動体のンｌ／
   −ギ解放位置に対応する位置に達したときに作動するよ
   うに配設されている特許請求の範囲第３項記載のブレー
   キ作動装置。 ５ 前記ナツト部材２２に磁石３１が取り付けられてい
   てナツト部材２２とともに移動するとともにナツト部材
   ２２あ移動径路に隣接して磁気作動近接スイッチ３０が
   配設されており、ブレーキ作動体がブレーキ解放位置へ
   移動するのに伴なって該ナツト部材２２が接近すること
   により磁気作動近接スイッチ３０が作動する特許請求の
   範囲第４項記載のブレーキ作動装置。