KR20040095628A

KR20040095628A - 브레이크 부착 모터

Info

Publication number: KR20040095628A
Application number: KR1020040020085A
Authority: KR
Inventors: 미우라히로마사; 노다도시유끼
Original assignee: 다마가와 세이끼 가부시키가이샤
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2004-11-15
Also published as: CN1274073C; JP3856767B2; CN1551457A; GB2401412A; DE102004014679A1; JP2004336878A; GB2401412B; GB0405035D0; SE0400587L; US20040239196A1; KR100617932B1; SE0400587D0

Abstract

(과제) 본 발명에 의한 브레이크 부착 모터는 브레이크에 인가하는 전압을 초기 이후는 낮게 함으로써, 브레이크의 발열을 억제하는 것을 목적으로 한다.

(해결수단) 본 발명에 의한 브레이크 부착 모터는 브레이크 (20) 의 전자구동부 (9) 로의 구동신호의 전압을 신호구동 이후에 낮춤으로써, 모터 회전시의 브레이크 (20) 의 발열을 억제하여, 모터의 부하를 높일 수 있도록 하는 구성이다.

Description

브레이크 부착 모터{MOTOR WITH A BRAKE}

본 발명은 브레이크 부착 모터에 관한 것으로, 특히 모터 구동의 전원이 온일 때에 있어서의 브레이크 해제의 초기 여자시에는 통상의 전압을 인가하고, 초기 여자후에는 이것보다도 낮은 전압에 의한 여자로 하여, 브레이크의 전자구동부의 코일의 발열을 억제하기 위한 신규 개량에 관한 것이다.

종래 사용되었던 이와 같은 브레이크 부착 모터로서는, 모터를 온으로 한 경우는 전자구동부가 온으로 되어 브레이크가 전자적으로 계속 해제되고, 모터가 오프로 되었을 경우에는 스프링에 의해 브레이크가 온으로 되어 로터의 회전이 브레이크에 의해 정지된 채의 상태로 된다 (예를 들면 특허문헌 1 참조).

[특허문헌 1]

일본 공개특허공보 2000-50569호

종래의 브레이크 부착 모터는 이상과 같이 구성되었기 때문에 다음과 같은 과제가 존재하였다.

즉, 브레이크 부착 모터의 브레이크의 구조는, 모터가 오프인 경우에는 브레이크에는 전압이 인가되어 있지 않아 스프링의 탄성 지지에 의해 브레이크 가동판이 브레이크 고정판에 맞닿아 브레이크 작용이 발생하고, 모터를 온으로 하면 동시에 브레이크가 여자되어 브레이크 가동판이 스프링의 탄성력에 저항하여 당겨져 브레이크 해제로 되기 때문에, 모터가 온일 때에는 항상 브레이크에 높은 전압이 인가되고 있다.

따라서 장시간, 모터를 구동하는 경우에는 동일한 시간, 브레이크에 최초와 동일한 레벨의 전압이 계속 인가되게 되어 브레이크가 발열되고, 스테이터측에도 이 열이 전달되어 브레이크뿐만 아니라 모터 자체에도 과부하가 걸리는 등의 문제가 있었다.

또 브레이크 구동전압은 사용하는 브레이크에 따라 결정되는데, 일반적으로 그 전압은 모터 구동전원의 전압과는 다르기 때문에, 브레이크를 구동하기 위해서는 별도의 브레이크 구동용 전원을 준비해야만 하였다.

본 발명은 이상과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 특히 모터 구동의 전원이 온일 때에 있어서의 브레이크 해제의 초기 여자시에는 통상의 전압을 인가하고, 초기 여자후에는 이것보다도 낮은 전압에 의한 여자로 하여, 브레이크의 전자구동부의 코일의 발열을 억제하도록 함과 동시에, 모터 구동전원을 브레이크 구동에도 공용하고, 브레이크용 전용 전원을 필요없게 한 브레이크 부착 구동회로 내장 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명에 의한 브레이크 부착 모터의 단면도이다.

도 2 는 도 1 의 기능을 나타내는 구성도이다.

도 3 은 도 1 의 브레이크의 구동계를 나타내는 블록도이다.

도 4 는 도 3 의 다른 형태를 나타내는 블록도이다.

(도면의 주요 부호에 대한 설명)

1 : 통형 케이스

2 : 스테이터 코일

3 : 스테이터

5, 6 : 베어링

7 : 회전축

8 : 로터

9 : 전자구동부

12 : 브레이크 고정판

13 : 브레이크 가동판

201 : PWM 펄스 신호

본 발명에 의한 브레이크 부착 모터는, 통형 케이스에 설치되어 스테이터 코일을 갖는 스테이터와, 상기 통형 케이스의 양단에 설치된 베어링에 의해 회전 자유롭게 설치되어 로터를 갖는 회전축과, 상기 로터의 회전을 중단시키기 위한 브레이크 가동판을 갖는 전자구동부와, 상기 로터측에 고정된 브레이크 고정판과, 상기 브레이크 가동판을 상기 브레이크 고정판에 탄성 지지하기 위한 스프링을 구비하고, 전원이 오프일 때에 상기 스프링에 의해 상기 로터에 브레이크를 작용시켜, 구동시에 상기 전자구동부를 여자하여 상기 브레이크 가동판을 상기 브레이크 고정판에서 떼어내, 상기 로터를 회전시키도록 한 브레이크 부착 모터에 있어서, 상기 전자구동부를 초기 여자하여 상기 브레이크 가동판을 브레이크 고정판에서 떼어낸 후에는, 상기 전자구동부로 공급하는 전압을 상기 초기 여자시의 초기 여자전압보다도 낮추도록 한 구성으로, 또 상기 전자구동부를 구동하는 전압을 PWM 펄스신호로 제어하는 구성이다.

발명의 실시형태

이하 도면과 함께 본 발명에 의한 브레이크 부착 모터의 적합한 실시형태에 대해 설명한다.

도 1 에서 부호 1 로 표시되는 것은 스테이터 코일 (2) 을 감은 스테이터 (3) 를 갖는 통형 케이스이고, 이 통형 케이스 (1) 의 양단에는 전측 덮개 (3A) 와 후측 덮개 (4) 가 장착되어 있다.

상기 전측 덮개 (3A) 와 후측 덮개 (4) 에 설치된 각 베어링 (5, 6) 에 회전 자유롭게 설치된 회전축 (7) 에는, 상기 스테이터 (3) 의 내측에 위치하는 로터 (8) 가 회전 자유롭게 설치되어 있고, 상기 후측 덮개 (4) 에는 여자용의 코일 (도시생략) 을 가진 전자구동부 (9) 가 설치되어 있다. 또한 스테이터 (3), 로터 (8) 및 엔코더 (30) 에 의해 서보 모터부 (100) 를 구성하고 있다.

상기 전자구동부 (9) 의 상기 전측 덮개 (3A) 측 위치에는, 이 전자구동부 (9) 에 볼트 (10) 를 통해 간격 (D) 를 유지하여 고정판 (11) 이 고정설치되어 있다.

상기 간격 (D) 내에는 브레이크 고정판 (12) 및 브레이크 가동판 (13) 이 설치되고, 이 브레이크 고정판 (12) 은 상기 로터 (8) 측에 고정되어 있음과 동시에, 상기 브레이크 가동판 (13) 은 상기 전자구동부 (9) 에 대해 도시하지 않은 스프링을 통해 축방향으로 이동가능하게 접속되어 있다.

또한 이 스프링은, 널리 알려진 바와 같이 전자구동부 (9) 의 케이스체 (9a) 내에 압축된 상태로 내설(內設)되고, 이 스프링에 의해 브레이크 가동판 (13) 이 브레이크 고정판 (12) 에 맞닿도록 구성되어 있다.

따라서 전자구동부 (9) 가 여자되지 않을 때는 상기 스프링의 탄성력에 의해 상기 브레이크 가동판 (13) 이 브레이크 고정판 (12) 에 맞닿아 로터 (8) 의 회전이 중단되고, 상기 전자구동부 (9) 가 여자되면 상기 브레이크 가동판 (13) 이 당겨져 브레이크 고정판 (12) 이 자유롭게 되어 로터 (8) 가 회전가능하도록 구성되어 있다.

또한 상기 서술한 브레이크 고정판 (11), 브레이크 가동판 (13) 및 전자구동부 (9) 에 의해 널리 알려진 브레이크 (20) 를 구성하고 있다.

상기 전자구동부 (9) 는, 소정의 전압을 가진 구동신호 (200) 의 인가에 의해 여자되도록 구성되고, 도 3 의 경우에는, 널리 알려진 펄스폭 변조방식에 의한 PWM 펄스신호 (201 ; 예를 들면 일본 공개특허공보 평6-284781호 및 일본 공개특허공보 평6-165573호에 개시되어 있음) 에 의해, 소정 전압의 구동신호 (200) 가 PWM 펄스신호에 의한 선택부 (202) 로 가변적으로 선택되어 전자구동부 (9) 에 인가되도록 구성되어 있다.

즉, 모터의 전원이 온일때에만 소정 전압 (예를 들면 10V) 의 구동신호 (200) 가 전자구동부 (9) 에 인가되어 초기 여자되고, 브레이크 가동판 (13) 이 브레이크 고정판 (12) 으로부터 떼어져 브레이크 (20) 가 오프로 된다.

상기 서술한 초기 여자시의 초기 여자전압은 상기 구동신호 (200) 와 동일하지만, 브레이크 (20) 가 한번 오프로 된 후에는 미리 설정된 타이밍으로 상기 PWM 펄스신호 (201) 에 의해 선택부 (202) 에서 구동신호 (200) 의 전압 레벨이 상기 초기 여자시의 전압보다도 저하 (예를 들면 5V 이하) 되어, 브레이크 (20) 를 계속 오프로 할 수 있는 최소 전압 레벨로 전환되고, 모터가 구동중에는 전자구동부 (9) 의 코일 (도시생략) 의 발열이 최소가 되도록 설정되어 있다.

또 상기 서술한 PWM 펄스신호 (201) 를 사용하는 방법에 한정하지 않고, 도 4 와 같이 상기 구동신호 (200) 를 전원 (300) 에 접속된 전환부 (301) 에 입력하고, 상기 초기 여자시에만 구동신호 (200) 의 전압이 그대로 전자구동부 (9) 에 입력되어, 브레이크 (20) 가 오프로 된 후에는, 전환부 (301) 에서 전압 레벨을 낮춘 상태의 구동신호 (200) 가 전자구동부 (9) 에 입력되어 모터 구동시의 발열을 억제하고 있다.

또한 상기 서술한 전자구동부 (9) 로의 구동신호 (200) 의 전압전환수단은, 상기 서술한 도 3, 도 4 의 방법에 한정하지 않고, 타이머 등을 사용하는 다른 수단으로 할 수도 있다.

또 브레이크 구동용의 전원은, 모터 구동용 전원과 동일한 것을 사용하고,모터 구동 전원의 전압이 브레이크 (20) 의 초기 여자용 전압보다 높은 경우에도, 상기 PWM 펄스신호 (201) 를 사용하여, 적절한 브레이크 구동전압을 브레이크 (20) 에 가할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 후측 덮개 (4) 의 개구 (4a) 를 관통하여 돌출되는 회전축 (7) 의 돌출축 (7a) 에는 부호판 (21) 이 설치되고, 이 후측 덮개 (4) 에 설치된 지지판 (22) 에는 발광체 (23) 가 설치되어 있다.

상기 후측 덮개 (4) 에는, 지지체 (24) 를 통해 프린트 기판으로 이루어지는 센서 회로용 기판 (25) 이 설치되고, 이 센서 회로용 기판 (25) 은 상기 부호판 (21) 의 외측 즉 후측에 고정 배치되어 있다.

상기 센서 회로용 기판 (25) 의 일면에는, 수광체 (26) 가 설치되어 있고, 상기 발광체 (23), 부호판 (21) 및 수광체 (26) 에 의해 회전검출기로서의 엔코더 (30) 를 구성하고, 이 엔코더 대신에 널리 알려진 리졸버를 사용할 수도 있다.

상기 센서 회로용 기판 (25) 의 타면에는 IC 로 이루어지는 널리 알려진 센서회로부 (31) 및 구동제어회로부 (32) 가 설치되어 있고, 이 센서회로부 (31) 는 상기 엔코더 (30) 에 대한 전원 및 신호의 처리를 실행하고, 엔코더 신호를 상기 구동제어회로부 (32) 에 공급하도록 구성되어 있다.

상기 후측 덮개 (4) 의 후방측에는, 상기 엔코더 (30) 를 덮도록 알루미늄 (다른 재료도 가능) 등의 가열성이 양호한 재료로 이루어지는 컵형의 센서 커버 (40) 가 장착되어 있다.

상기 센서 커버 (40) 의 내면에 설치된 홀더 (41) 에는 프린트 기판으로 이루어지는 모터 구동 기판 (42) 이 장착되고, 이 모터 구동 기판 (42) 의 파워 트랜지스터 등으로 이루어지는 파워 소자 (43) 는 이 센서 커버 (40) 의 내면 (40a) 에 맞닿아 접합되어, 열전달 및 방열 가능하게 구성되어 있다.

상기 센서 커버 (40) 의 표면에 형성된 냉각팬 (44) 에 의해, 고효율로 방열이 가능하도록 구성되어 있다.

상기 모터 구동 기판 (42) 에는 널리 알려진 바와 같이 상기 파워소자 (43) 에 의해 3상의 상기 스테이터 권선 (2) 을 구동하기 위한 모터구동회로 (43A) 가 설치되고, 상기 구동 제어 회로부 (32) 는 상기 모터 구동 회로 (43A) 를 구동 제어하도록 구성되어 있다.

상기 센서 회로용 기판 (25) 및 모터 구동 기판 (42) 은 그 외경이 상기 센서 커버 (40) 의 내경 및 서보 모터부 (100) 의 외경보다도 작음과 동시에, 상기 센서 커버 (40) 내에서 그 축방향을 따라 간격을 두고 병설되어 있다.

상기 서술한 센서회로부 (31), 구동제어회로부 (32) 및 모터구동회로 (43A) 는, 전기적으로는 서로 1개의 회로가 되도록 구성되고, 종래와 같이 전기적인 아이솔레이션 회로 등을 사용하지 않고 구성되어 있다.

또한 상기 서술한 도 1 의 각 기판 (25, 42) 은, 도 2 의 모식도와 같이 구성되고, 그 전기적인 접속관계가 나타나 있다.

다음으로 동작에 대해 서술한다. 먼저 상기 서술한 구성에 있어서 전원 온과 동시에, 전자구동부 (9) 가 작동되어 브레이크 구동판 (13) 이 당겨져 브레이크 (20) 가 오프로 되어, 서보 모터부 (100) 가 엔코더 (30) 로부터의 위치신호 (상 전환신호) 에 의거하여 회전이 시작되고, 그 후는 외부로부터의 지령신호 (도시생략) 와 엔코더 (30) 로부터의 엔코더 신호에 의거하여 서보 모터 (100) 의 서보 구동부가 스타트됨과 동시에, 브레이크 (20) 는 상기 서술한 최소 전압의 인가에 의한 브레이크 오프 상태를 유지하면서 모터 구동이 계속된다.

또한 모터는 서보 모터에 한정하지 않고, 통상의 모터에도 적용할 수 있다.

본 발명에 의한 브레이크 부착 모터는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

즉, 브레이크의 전자구동부에 대해 항상 동일 레벨의 전압을 인가하는 것이 아니라, 초기 여자시 즉 전원투입시에 통상의 전압레벨의 구동신호를 인가하고, 그 후에는 브레이크 구동판을 당겨 브레이크가 오프상태를 간신히 유지할 수 있는 정도의 전압으로 떨어뜨린 구동신호를 사용하기 때문에, 장시간 모터를 구동한 경우에도 전자구동부의 코일의 발열을 억제할 수 있어, 모터의 발열을 억제하여 모터에 큰 부하를 가할 수 있게 되었다.

또 PWM 신호에 의해 브레이크 구동전압을 제어할 수 있기 때문에, 모터구동용 전원을 브레이크 구동용으로 병용할 수 있게 되었다.

Claims

통형 케이스 (1) 에 설치되어 스테이터 코일 (2) 을 갖는 스테이터 (3) 와, 상기 통형 케이스 (1) 의 양단에 설치된 베어링 (5, 6) 에 의해 회전 자유롭게 설치되어 로터 (8) 를 갖는 회전축 (7) 과, 상기 로터 (8) 의 회전을 정지시키기 위한 브레이크 가동판 (13) 을 갖는 전자구동부 (9) 와, 상기 로터 (8) 측에 고정된 브레이크 고정판 (12) 과, 상기 브레이크 가동판 (13) 을 상기 브레이크 고정판 (12) 에 탄성 지지하기 위한 스프링을 구비하고, 전원이 오프일 때에 상기 스프링에 의해 상기 로터 (8) 에 브레이크를 작용시켜, 구동시에 상기 전자구동부 (9) 를 여자하여 상기 브레이크 가동판 (13) 을 상기 브레이크 고정판 (12) 에서 떼어내, 상기 로터 (8) 를 회전시키도록 한 브레이크 부착 모터에 있어서,

상기 전자구동부 (9) 를 초기 여자하여 상기 브레이크 가동판 (13) 을 브레이크 고정판 (12) 에서 떼어낸 후에는, 상기 전자구동부 (9) 로 공급하는 전압을 상기 초기 여자시의 초기 여자전압보다도 낮추도록 구성한 것을 특징으로 하는 브레이크 부착 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 전자구동부 (9) 를 구동하는 전압을 PWM 펄스신호 (201) 로 제어하는 것을 특징으로 하는 브레이크 부착 모터.