JPS60204272A - 圧電制動機構 - Google Patents
圧電制動機構Info
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- JPS60204272A JPS60204272A JP59060304A JP6030484A JPS60204272A JP S60204272 A JPS60204272 A JP S60204272A JP 59060304 A JP59060304 A JP 59060304A JP 6030484 A JP6030484 A JP 6030484A JP S60204272 A JPS60204272 A JP S60204272A
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 15
- 230000008602 contraction Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、モーターあるいはりニヤアクチュエータ等の
制動機構の改良に関するものであり、特に、小型・軽量
の回転機等の制動機構の改良に関するものである。
制動機構の改良に関するものであり、特に、小型・軽量
の回転機等の制動機構の改良に関するものである。
機器の小型化、精密化に伴ない、自動機械、省力化機器
、０１１１器などでは小型モーターを連続で運転するだ
けではなく、むしろ頻繁で高精度な起動・停止・逆転が
要求されている。特に、駆動しているものを指定の位置
に止めるための急速な停止が必要とされている。
、０１１１器などでは小型モーターを連続で運転するだ
けではなく、むしろ頻繁で高精度な起動・停止・逆転が
要求されている。特に、駆動しているものを指定の位置
に止めるための急速な停止が必要とされている。
このため、従来は小型モーターに半波整流された直流を
モーターに流し直流発電制動によりブレーキをかける電
気的制動機構や電磁ブレーキ、あるいはブレーキシュー
による摩擦制動−機構等が付加されており、常時あるい
は必要時にのみ制動されるよう工夫されてきた。
モーターに流し直流発電制動によりブレーキをかける電
気的制動機構や電磁ブレーキ、あるいはブレーキシュー
による摩擦制動−機構等が付加されており、常時あるい
は必要時にのみ制動されるよう工夫されてきた。
例えば、第１図に示すような構造のレバーシブルモータ
ーにおいては、ブレーキ板１を有するローター２はバネ
３により押圧されるブレーキシュ−４により常時摩擦制
動されている。しかしながら、このような構成の摩擦制
動では、制動力が常時印加されているだけではなく、急
速な停止が必要な場合でもその制動力は充分でなくモー
ター単体で４〜６回転もオーバーランする傾向にある。
ーにおいては、ブレーキ板１を有するローター２はバネ
３により押圧されるブレーキシュ−４により常時摩擦制
動されている。しかしながら、このような構成の摩擦制
動では、制動力が常時印加されているだけではなく、急
速な停止が必要な場合でもその制動力は充分でなくモー
ター単体で４〜６回転もオーバーランする傾向にある。
また、第２図に示すような電磁ブレーキ付モーターでは
、電磁マグネット６の電源を切ったとぎのみローター７
に連結されたブレーキシュー８にブレーキ板９がバネ１
ｏの押圧力によって接触され、制動力が働くような構造
が一般に採用されている。
、電磁マグネット６の電源を切ったとぎのみローター７
に連結されたブレーキシュー８にブレーキ板９がバネ１
ｏの押圧力によって接触され、制動力が働くような構造
が一般に採用されている。
しかし、このような構成の電磁ブレーキでもオーバーラ
ンはモーター単体で２〜３回転を要し、また電源を切る
時に電気的なノイズが発生する等の欠点がある。
ンはモーター単体で２〜３回転を要し、また電源を切る
時に電気的なノイズが発生する等の欠点がある。
一方、直流発電制動による電気的制動機構では、オーバ
ーランはモーター単体で０．５〜１回転と比較的少なく
、必要な時のみ制動が働く機構になってはいるものの、
モーター停止後の保持力が無いこと、短いサイクルで使
用するとモーター制動時の熱損失によりモーターの濃度
が上昇するため、連続使用時間が制限されること等の欠
点がある。
ーランはモーター単体で０．５〜１回転と比較的少なく
、必要な時のみ制動が働く機構になってはいるものの、
モーター停止後の保持力が無いこと、短いサイクルで使
用するとモーター制動時の熱損失によりモーターの濃度
が上昇するため、連続使用時間が制限されること等の欠
点がある。
このため、制動力が大きいこと、連応性に優れているこ
と、小型であること、電気的ノイズの発生が極めて少な
いこと、および連続的に使用可能であること等の要件を
満足する新規な構成の制動機構の出現が望まれている。
と、小型であること、電気的ノイズの発生が極めて少な
いこと、および連続的に使用可能であること等の要件を
満足する新規な構成の制動機構の出現が望まれている。
本発明は、上記要望に対処すべくなされたものであり、
特に小型で連応性に優れた制動機構を提供することを目
的とするものである。
特に小型で連応性に優れた制動機構を提供することを目
的とするものである。
運動体と、該運動体に機械的に接触することにより、前
記運動体を制動せしめるための制御部材と、前記制動部
材を前記運動体に対し接触又は非接触状態に微動せしめ
るための変位素子とからなる制動機構において、上記変
位素子が圧電素子から構成されていることを特徴とする
圧電制動機構である。
記運動体を制動せしめるための制御部材と、前記制動部
材を前記運動体に対し接触又は非接触状態に微動せしめ
るための変位素子とからなる制動機構において、上記変
位素子が圧電素子から構成されていることを特徴とする
圧電制動機構である。
すなわち、本発明は変位素子として圧電素子を用い、こ
れに印加する電圧を変化させることにより、圧電素子の
変位量を制御し、モーターのシャフト等の運動体と制動
部材との機械的接触を調整し、運動体を制動するように
構成したものである。
れに印加する電圧を変化させることにより、圧電素子の
変位量を制御し、モーターのシャフト等の運動体と制動
部材との機械的接触を調整し、運動体を制動するように
構成したものである。
本発明において、上記圧電素子の変位量を直接制動部材
に伝達しても良いが、テコ、油圧等によりその変位量を
制動部材に伝達すると、より好ましい効果を得ることが
できる。
に伝達しても良いが、テコ、油圧等によりその変位量を
制動部材に伝達すると、より好ましい効果を得ることが
できる。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
第３図は、本発明による制動機構の１実施例を示す斜視
図である。図において、圧電素子１１は、０．３ｍｍ厚
の圧電材料を３０枚積み重ね、該圧電材料の間に電極を
形成した、いわゆる積層圧電素子を用いている。モータ
ー（図示せず）のシャフト部１２と直接接触する制動部
材１３にはＳｉ３Ｎｇ系セラミック材料を用いた。圧電
素子１１に電圧を印加しない状態では制動部材１３がシ
ャフト部１２に接触し、シ１１フト１２を固定している
。かかる構成のものにおいて、例えば、圧電素子１１に
直流電圧３００ｖを印加するこ−とにより圧電素子１１
呼８μｌ収縮し、その結果、制動部材１３はシャフト１
２より離れ、シャフト１２は自由に回転した。また、圧
電素子１１に印加する電圧を０から３００■へと連続的
に変化させることにより、シャフト１２への制動力を連
続的に変化させることができた。本構造の制動機構にお
いては、圧電素子１１の長さは９ＩＩＩＩＩｌで幅１０
＋ｎｍであり、電源を除く制動機構部全体の大きさは、
幅４ｏｍｍ、高さ４０１ｍ 。
図である。図において、圧電素子１１は、０．３ｍｍ厚
の圧電材料を３０枚積み重ね、該圧電材料の間に電極を
形成した、いわゆる積層圧電素子を用いている。モータ
ー（図示せず）のシャフト部１２と直接接触する制動部
材１３にはＳｉ３Ｎｇ系セラミック材料を用いた。圧電
素子１１に電圧を印加しない状態では制動部材１３がシ
ャフト部１２に接触し、シ１１フト１２を固定している
。かかる構成のものにおいて、例えば、圧電素子１１に
直流電圧３００ｖを印加するこ−とにより圧電素子１１
呼８μｌ収縮し、その結果、制動部材１３はシャフト１
２より離れ、シャフト１２は自由に回転した。また、圧
電素子１１に印加する電圧を０から３００■へと連続的
に変化させることにより、シャフト１２への制動力を連
続的に変化させることができた。本構造の制動機構にお
いては、圧電素子１１の長さは９ＩＩＩＩＩｌで幅１０
＋ｎｍであり、電源を除く制動機構部全体の大きさは、
幅４ｏｍｍ、高さ４０１ｍ 。
厚さ１２ＩＩｌｌｉと極めて小型化できた。また、圧電
素子の収縮は、直流電圧により直接制御されるため、応
答が早く、電気的ノイズの発生も極めて少なかった。ま
た、本構造では、制動部１３どシャフト１２とが直接接
触し制動作用を行っているため小型・軽量であるにもか
かわらず、その制動力は極めて大きい。
素子の収縮は、直流電圧により直接制御されるため、応
答が早く、電気的ノイズの発生も極めて少なかった。ま
た、本構造では、制動部１３どシャフト１２とが直接接
触し制動作用を行っているため小型・軽量であるにもか
かわらず、その制動力は極めて大きい。
一方、圧電素子でのエネルギー損失は数％と極めて小さ
いため、熱損失によるモーターの温度上昇が小さく、こ
のため連続的な使用が可能であった。
いため、熱損失によるモーターの温度上昇が小さく、こ
のため連続的な使用が可能であった。
第４図は、本発明による制動機構の他の実施例を示す斜
視図である。第３図で説明した実施例と同様の方法で積
層型圧電素子１１を伸縮させることにより、バネ１４に
より押えられている変位拡大用部材１５を変位させ、液
槽内１６の液体を通じ制動部材１３をシャツ１〜１２の
方向に変位させ、制動部材１３によるシャフト１２への
制動力を制御する。制動部材１３の変位量は液槽部の変
位拡大用部材１６と制動部材１３に接する各断面積の比
による拡大社率分だけ圧−電素子１１自体の変位量より
大きくなり、シャフト１２の制動に必要な電圧は第３図
に記した実施例の場合の電圧の約１／３になった。
視図である。第３図で説明した実施例と同様の方法で積
層型圧電素子１１を伸縮させることにより、バネ１４に
より押えられている変位拡大用部材１５を変位させ、液
槽内１６の液体を通じ制動部材１３をシャツ１〜１２の
方向に変位させ、制動部材１３によるシャフト１２への
制動力を制御する。制動部材１３の変位量は液槽部の変
位拡大用部材１６と制動部材１３に接する各断面積の比
による拡大社率分だけ圧−電素子１１自体の変位量より
大きくなり、シャフト１２の制動に必要な電圧は第３図
に記した実施例の場合の電圧の約１／３になった。
第５図は、本発明による制動機構のさらに他の実施例を
示す斜視図である。圧電素子１７には厚さ５０μｍ２幅
２０ｍｍ、長さ３０ｍｍの金属板の裏表面に′ 厚さ２
００μｍ 、幅２０ｍｍ、長さ３０ｍｍの圧電板を張り
付けたバイモルフ型圧電素子を長手方向の両端を固定し
て用い、モーターのシャフト部１２に直接接触する制動
部材１３には３ｉ３Ｎ４系セラミツク材料を用いた。
示す斜視図である。圧電素子１７には厚さ５０μｍ２幅
２０ｍｍ、長さ３０ｍｍの金属板の裏表面に′ 厚さ２
００μｍ 、幅２０ｍｍ、長さ３０ｍｍの圧電板を張り
付けたバイモルフ型圧電素子を長手方向の両端を固定し
て用い、モーターのシャフト部１２に直接接触する制動
部材１３には３ｉ３Ｎ４系セラミツク材料を用いた。
圧電素子１７に電圧を印加しない状態では制動部材１３
がシャフト部１２に接触しておらず、シ１！フト１２は
自由に回転できる。圧電素子１７に直流電圧５０Ｖを印
加することにより圧電素子１７は制動部材側に約３０μ
ｍ湾曲し、制動部材１３をシャフト１２に押圧接触し、
シャフト１２の回転を制動した。圧電素子１７に印加す
る電圧を０から５０Ｖへと連続的に変化させることによ
り、シャフト１２への制動力を連続的に変化させること
ができた。本構造の制動機構を用いることにより、電源
を除く、制動機構部全体の大きさは幅４０ｍｍ。
がシャフト部１２に接触しておらず、シ１！フト１２は
自由に回転できる。圧電素子１７に直流電圧５０Ｖを印
加することにより圧電素子１７は制動部材側に約３０μ
ｍ湾曲し、制動部材１３をシャフト１２に押圧接触し、
シャフト１２の回転を制動した。圧電素子１７に印加す
る電圧を０から５０Ｖへと連続的に変化させることによ
り、シャフト１２への制動力を連続的に変化させること
ができた。本構造の制動機構を用いることにより、電源
を除く、制動機構部全体の大きさは幅４０ｍｍ。
高さ３０ｍｍ、厚さ３０ｍ１ｌｌと小型化できた。本実
施例においても、圧電素子の収縮を直流電圧により直接
制御するため、応答が早く、また電気ノイズの発生が極
めて少ないものが実現できた。
施例においても、圧電素子の収縮を直流電圧により直接
制御するため、応答が早く、また電気ノイズの発生が極
めて少ないものが実現できた。
第６図は、本発明による制動機構のさらに他の実施例を
示す斜視図である。第５図で説明した実施例と同様の方
法でバイモルフ型圧電素子１７をシャフト１２側に湾曲
させることにより、液槽１６内の液体を通じ制動部材１
３をシャフト１２方向に変位させ、制動部材１３による
シャフト１２への制動力を制御した。制動部材１３の変
位量は液槽部１６の変位拡大用部材１８と制動部材１３
に接する各断面積の比による拡大比重分だけ圧電素子１
７自体の変位量より大ぎくなり、シャフト１２の制動に
必要な電圧は第５図の実施例の場合の約１／３になった
。
示す斜視図である。第５図で説明した実施例と同様の方
法でバイモルフ型圧電素子１７をシャフト１２側に湾曲
させることにより、液槽１６内の液体を通じ制動部材１
３をシャフト１２方向に変位させ、制動部材１３による
シャフト１２への制動力を制御した。制動部材１３の変
位量は液槽部１６の変位拡大用部材１８と制動部材１３
に接する各断面積の比による拡大比重分だけ圧電素子１
７自体の変位量より大ぎくなり、シャフト１２の制動に
必要な電圧は第５図の実施例の場合の約１／３になった
。
以上、詳述した如く、本発明は、圧電素子の伸縮を印加
電圧により制御し、制動部材とシャフト部等の運動体と
の機械的接触を調整し、運動体を制動するものであり、
制動部の構造は上記実施例に限定されるものではなく、
運動体の運動も回転運動、直線運動等の任意の運動に適
用できるものである。
電圧により制御し、制動部材とシャフト部等の運動体と
の機械的接触を調整し、運動体を制動するものであり、
制動部の構造は上記実施例に限定されるものではなく、
運動体の運動も回転運動、直線運動等の任意の運動に適
用できるものである。
本発明による制動機構は、従来技術に比べ小型で、制動
力が大きく、連応性に優れ、電気的ノイズの発生が極め
て少なく、かつ連続的に使用可能な優れた特性を示すこ
とは、以上詳述したことから明らかである。
力が大きく、連応性に優れ、電気的ノイズの発生が極め
て少なく、かつ連続的に使用可能な優れた特性を示すこ
とは、以上詳述したことから明らかである。
第１図はレバーシブルモータにおける従来の制動機構の
１例を示す断面図、第２図は従来の制動機構の他の例を
示す断面図、第３図、第４図、第５図、第６図は本発明
による圧電制動機構の具体例を示す要部概略構成斜視図
である。 １ニブレーキ板、２；ローター、３：バネ、４．８ニブ
レーキシユー、６：電磁マグネット、７：ローター、９
ニブレーキ板、１０：バネ、１１：圧電素子、１２：シ
ャフト、１３：制動部材、１５：変位拡大用部材、１６
：変位拡大用液槽、１４：バネ、１７：バイモルフ型圧
電素子。 代理人 弁理士 高 石 橘 馬 第１図 悴２図 第、３ 図 第４図 第５図 第６図 ／７
１例を示す断面図、第２図は従来の制動機構の他の例を
示す断面図、第３図、第４図、第５図、第６図は本発明
による圧電制動機構の具体例を示す要部概略構成斜視図
である。 １ニブレーキ板、２；ローター、３：バネ、４．８ニブ
レーキシユー、６：電磁マグネット、７：ローター、９
ニブレーキ板、１０：バネ、１１：圧電素子、１２：シ
ャフト、１３：制動部材、１５：変位拡大用部材、１６
：変位拡大用液槽、１４：バネ、１７：バイモルフ型圧
電素子。 代理人 弁理士 高 石 橘 馬 第１図 悴２図 第、３ 図 第４図 第５図 第６図 ／７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、運動体と、該運動体に機械的に接触することにより
、前記運動体を制動せしめるための制動部材と、前記制
動部材を前記運動体に対し接触又は非接触状態に微動せ
しめるための変位素子とからなる制動機構において、上
記変位素子が圧電素子から構成されていることを特徴と
する圧電制動機構。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上記圧
電素子がバイモルフ型圧電素子であることを特徴とする
圧電制動機構。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上記圧
電素子が積層型圧電素子であることを特徴とする圧電制
動機構。 ４、特許請求の範囲第１項乃至第３項記載のものにおい
て、上記圧電素子の微動を拡大するための作動量拡大機
構を付加したことを特徴とする圧電制動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060304A JPS60204272A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 圧電制動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060304A JPS60204272A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 圧電制動機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60204272A true JPS60204272A (ja) | 1985-10-15 |
Family
ID=13138285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59060304A Pending JPS60204272A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 圧電制動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60204272A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5017820A (en) * | 1990-04-23 | 1991-05-21 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric rotary union system |
| US5039900A (en) * | 1989-02-15 | 1991-08-13 | Kabushiki Kaisha Okuma Tekkosho | Braking device for a rotary motor including a compression spring and piezoelectric element |
| EP1093214A2 (de) * | 1999-10-15 | 2001-04-18 | Dewert Antriebs- und Systemtechnik GmbH & Co. KG | Linearantrieb |
| FR2830895A1 (fr) * | 2001-10-12 | 2003-04-18 | Meritor Light Vehicle Sys Ltd | Motoreducteur, leve-vitre et procede de fonctionnement de leve-vitre |
| US7034439B2 (en) * | 2001-04-06 | 2006-04-25 | Gealan Formteile Gmbh | Piezo-electric drive and its use for driving heavy loads |
| US7719168B2 (en) * | 2005-07-28 | 2010-05-18 | Etel S.A. | Braking device for an electric motor |
| DE102012022449A1 (de) * | 2012-04-21 | 2013-10-24 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg | Verstellantrieb |
-
1984
- 1984-03-28 JP JP59060304A patent/JPS60204272A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039900A (en) * | 1989-02-15 | 1991-08-13 | Kabushiki Kaisha Okuma Tekkosho | Braking device for a rotary motor including a compression spring and piezoelectric element |
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