(57)【要約】【課題】小型、軽量で組み立て、調整、保守が容易なブレーキ付きリニアモータ装置を提供する。【解決手段】可動部を構成するテーブル６の下面にブレーキ機構８を取り付ける。このブレーキ機構８は、シリンダ８１と、ピストンと一体成形されたピストンロッド８５と、ピストンロッド８５を付勢するための圧縮バネ８３と、ブレーキパッド８２で構成されている。  このブレーキ機構８は、気室８４に圧縮エアを印加して、圧縮バネ８３を収縮させて付勢しながらブレーキパッド８２を図示しない基台から引き上げることにより可動部の制動を解除し、  気室８４の圧縮エアを開放して、圧縮バネ８３の反発力によりブレーキパッドを基台に押し当てることにより可動部を制動する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルを備えた可動部が、磁石とレールを備えた固定部の上をリニアモータの駆動力によって自在に走行するリニアモータ装置において、
前記可動部が前記固定部に対向する面に、
前記固定部に押し当てて前記可動部を制動するブレーキパッドと、
このブレーキパッドに接続されたピストンロッドと、
このピストンロッドに接続されたピストンと、
前記ピストンロッドを付勢するためのバネと、
前記ピストンを内蔵するシリンダとを備えたブレーキ機構を備え、
前記シリンダ内に流体を圧入、又は前記シリンダ内から流体を排出することによってバネを付勢しながら前記ピストンロッドを前記シリンダ内に収納して前記可動部の制動を解除し、
前記シリンダ内の流体の正圧または負圧を開放することによって、前記バネの付勢を開放して前記ピストンロッドを突出させて前記可動部を制動することを特徴とするリニアモータ装置。
【請求項２】
前記バネは、前記シリンダ内に設けたことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ装置。
【請求項３】
前記バネは、前記ブレーキパッドと前記シリンダの間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ装置。
【請求項４】
前記バネは、前記可動部を構成するテーブルと前記ブレーキパッドの間に設けたことを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ装置。
【請求項５】
前記バネは圧縮バネである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリニアモータ装置。
【請求項６】
前記バネは皿バネである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のリニアモータ装置。
【請求項７】
前記シリンダ内の圧力の開放は電磁弁によっておこなうことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のリニアモータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スライダを備えた可動部がリニアモータの駆動力でレールに沿って駆動するリニアモータ装置に関し、特に、電力の供給を失って駆動力を喪失した時に、可動部にブレーキをかけて安全に固定できるブレーキ機構を備えたリニアモータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リニアモータ装置とは、装置の固定した側の部材（以後、固定部）に取り付けた固定磁石と、可動する側の部材（以後、可動部）に取り付けた励磁コイルとを、エアギャップを隔てて対向するように配置することで、励磁時に可動方向へ直線的な駆動力を発生するように構成した装置である。
このリニアモータ装置は、高速で高精度な応答性を得やすいなどの特長を生かし、工作機械や搬送設備をはじめ各種の産業分野において利用されている。このようなリニアモータ装置は、ボールネジ駆動やラック&ピニオン駆動とは異なり、固定部と可動部とはレールとスライドで構成されるガイド部でのみボールを介して接触しており、電源断時などの非通電時にリニアモータが駆動力を喪失すると可動部が自由に動いてしまうという問題があるため、非通電時において動作するブレーキ手段を設けることが一般的である。
従来のブレーキ手段としては、通電時はコイルバネの付勢力に抗して電磁石でブレーキパッドを摩擦係合部から引き離すことでブレーキを解除し、非通電時には電磁石の磁力を喪失させることでコイルバネの付勢力によってブレーキパッドを摩擦係合部と摩擦係合させてブレーキ動作を行うものが提案されている。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０１８７２  （段落００１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなリニアモータ装置のブレーキ機構にあっては、電源遮断時に可動部を停止させることを主な目的としているため、大きな制動力を発生させる必要がある。
そのためには電源遮断時に強力なバネでブレーキパッドを摩擦係合部に押し当てればよいのであるが、通電時には常時これを電磁石で引き離しているため、電磁石に常に相当の電力を供給する必要があり、電磁石も大型になって可動部が重くなるという悪循環があった。
またブレーキパッド部に摩擦摺動部品を使用するため部品を高精度に加工する必要があり、またブレーキ機構の組み立てにおいては微調整が必要なため製作が困難で製作費が高額になるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、小型・軽量で製作、保守が容易なブレーキ機構を備えたリニアモータ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるリニアモータ装置は、励磁コイルを備えた可動部が、磁石とレールを備えた固定部の上をリニアモータの駆動力によって自在に走行するリニアモータ装置において、
可動部が固定部に対向する面に、
固定部に押し当てて可動部を制動するブレーキパッドと、
このブレーキパッドに接続されたピストンロッドと、
このピストンロッドに接続されたピストンと、
ピストンロッドを付勢するためのバネと、
ピストンを内蔵するシリンダとを備えたブレーキ機構を備え、
シリンダ内に流体を圧入、又はシリンダ内から流体を排出することによってバネを付勢しながらピストンロッドをシリンダ内に収納して可動部の制動を解除し、
シリンダ内の流体の正圧または負圧を開放することによって、バネの付勢を開放してピストンロッドを突出させて可動部を制動することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によるリニアモータ装置は、
可動部が固定部に対向する面に、
固定部に押し当てて可動部を制動するブレーキパッドと、
このブレーキパッドに接続されたピストンロッドと、
このピストンロッドに接続されたピストンと、
ピストンロッドを付勢するためのバネと、
ピストンを内蔵するシリンダとを備えたブレーキ機構を備え、
シリンダ内に流体を圧入、又はシリンダ内から流体を排出することによってバネを付勢しながらピストンロッドをシリンダ内に収納して可動部の制動を解除し、
シリンダ内の流体の正圧または負圧を開放することによって、バネの付勢を開放してピストンロッドを突出させて可動部を制動することを特徴とするものなので小型軽量で、組み立て、調整及び保守が容易なものである。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１によるリニアモータ装置の斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるリニアモータ装置の正面図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるリニアモータ装置のスライダとレールを、可動部の走行方向に対して垂直に切断した断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるリニアモータ装置のスライダ、レール、ボールの構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるリニアモータ装置の正面図（制動中）である。
【図６】この発明の実施の形態１における、制動状態にあるブレーキ機構の断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１における、ブレーキ機構の制動力の作用を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１におけるブレーキ機構の変形例を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１におけるブレーキ機構の変形例を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１におけるブレーキ機構の配置の変形例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２におけるブレーキ機構の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１によるリニアモータ装置１を図に基づいて説明する。
図１はリニアモータ装置１（以下装置１という）の斜視図であり、図２は、装置１を装置１の走行方向から見た正面図である。
【００１０】
基台２上には固定磁石３を設けており、この固定磁石３の両側にレール４を配置している。
テーブル６の下面の四隅には断面コ字型のスライダ５を設けている。
このスライダ５がレール４に案内されることにより、テーブル６はレール４に沿って移動可能となる。
【００１１】
図３は、スライダ５とレール４を可動部の走行方向に対して垂直に切断した断面図である。
図４は図３のスライダ５とレール４をＡ方向から見た図であり、説明のためスライダ５の下部（破線で示す部分）は表示していない。
レール４とスライダ５にはそれぞれ、相対するＶ字状の溝を設けている。
ボール１１はレール４側、スライダ５側でそれぞれ上下２点、合計４点で支持されていて、スライダ５の溝部両端にはボールがスライダ５の外部へ飛び出さないように規制を設けている。ボール１１が転がることにより、スライダ５はレール４に沿ってスムーズに移動できる。
【００１２】
図２に戻って説明する。
テーブル６の下面、固定磁石３と対向する位置には、励磁コイル７を配置している。
固定磁石３と励磁コイル７との間にはエアギャップを設けており、固定磁石３と励磁コイル７とが接触する事は無い。
また、図に示すように、励磁コイル７の左右両端部とスライダ５との間のテーブル６の下面には、ブレーキ機構８が取り付けられている。
図のブレーキ機構８は、制動を解除した状態を示している。
【００１３】
基台２の上には、テーブル６の移動方向に平行に位置表示器９を配置し、テーブル６には、現在の位置情報を位置表示器９から読み取るセンサヘッド１０を取り付けている。
ここで、基台２とこの基台２に固定した固定磁石３、レール４と位置表示器９は固定した側の部材であり、以後、固定部と呼ぶ。
一方、テーブル６と、テーブル６に取り付けた励磁コイル７、ブレーキ機構８とスライダ５、センサヘッド１０は可動する側の部材であり、以後、可動部と呼ぶ。
【００１４】
次に、装置１が駆動する仕組みについて説明する。
図２に示すコントローラはセンサヘッド１０より、可動部の現在位置情報を得ている。
図示しない制御装置から可動部を移動すべき目的位置情報を受けたコントローラは、励磁コイル７の磁極を制御し励磁コイル７と固定磁石３との間に可動方向へ直線的な駆動力を発生させる。この駆動力により可動部はレール４に沿って移動する。
コントローラはセンサヘッド１０からの位置情報を元に励磁コイル７に出力する電力量を調整することで、可動部を任意の位置に任意の速度で駆動できる。
【００１５】
ブレーキ機構８の構造について説明する。
図５は、装置１のブレーキ機構８が制動状態にある時の正面図である。また、図６は制動状態にあるブレーキ機構８の断面図である。
ブレーキ機構８はシリンダ８１とブレーキパッド８２、圧縮バネ８３、ピストンロッド８５により構成されている。
シリンダ８１内から外部、下方に突出したピストンロッド８５に圧縮バネ８３を通し、その下端にブレーキパッド８２を取り付けてある。本実施の形態ではピストンロッド８５はシリンダ内を摺動するピストンと一体となっている。
【００１６】
次にブレーキ機構８の動作について説明する。
ピストンロッド８５の動力源としては、一般的に使用されている圧縮エア源１５を用いても良いし、励磁コイル７の冷却水（図示せず）を用いても良い。
通電時においては、電磁弁１４の動作により圧縮エア源１５から圧縮エアをシリンダ８１の気室８４に印加することで、圧縮バネ８３を付勢した状態でブレーキパッド８２を引き上げることができる。
電磁弁１４を非通電状態にすることで、シリンダ８１の内部に印加された圧縮エアが開放され、圧縮バネ８３の復元力によってピストンロッド８５が押し下げられる。
【００１７】
図７はブレーキ機構８が制動状態にあるときの制動力の作用を示す図である。
圧縮バネ８３の反発力によって、ブレーキパッド８２は基台２に強く押し付けられる。この時のブレーキパッド８２と基台２との間に働く摩擦力３３が、ブレーキ機構８の主な制動力になる。
【００１８】
ブレーキパッド８２が基台２に押し付けられると、可動部全体に対して反力３２がかかる。
スライダ５とレール４との関係は、図３を用いて先述したような構造なので、この反力３２はボール１１を介してレール４とスライダ５との間の摩擦力３４となる。
これにより、本実施の形態で言うと、２カ所のブレーキパッド８２と４カ所のスライダ５に制動力を分散することができる。
【００１９】
ブレーキを解除するには、先述のように通電して電磁弁１４を動作させ、気室８４に再度圧縮エアを印加してピストンロッド８５を上昇させ、ブレーキパッド８２を基台２から引き離す。
【００２０】
以上のように構成すると、装置１が動作中である通電時には制動が解除されるので可動部が移動可能となり、電源断などによりリニアモータが駆動力を喪失すると、ブレーキが作動して可動部を固定することができる。
また非通電時に伸張するピストンロッド８５の別の例として、図８に示すように圧縮バネ８３をシリンダ８１の内部に埋め込むブレーキ機構１０８の構成としてもよい。この構成でも、上述のブレーキ機構８の動作とまったく同じ動作が可能である。
また、圧縮バネ８３は、図９に示すように皿バネ８６に置き換えても良い。この構成によれば圧縮バネ８３で構成するものと比較して、同じ大きさでも、より大きなバネ定数のバネを選定できる。
ブレーキパッド８２の基台２への押し付け力を増大することができるので、強いブレーキ力を得ることができる。
【００２１】
ブレーキ機構８を配置する位置に関して、図２においてはブレーキ機構８を励磁コイル７とスライダ５との間に配置したものを示しているが、図１０に示すようにブレーキ機構８をスライダ５の外側に配置しても良い。
また、この実施の形態では気室８４に圧縮エアを印加する例を示したが、図６に示す気室８７側からエアを真空引きし、電源の遮断と同時に弁を開放する構成としても良い。
さらに、ピストンロッド８５を付勢するバネは引っ張りばねを使用する構成としても良い。
【００２２】
ブレーキ機構８は、シリンダ８１、ブレーキパッド８２、圧縮バネ８３、ピストンロッド８５という少数の部品で構成されるため、単純で組み立て保守が容易なリニアモータ装置１を安価に提供できる。
また従来のブレーキ機構で使用している電磁石は、鉄心の回りに何重にも巻いた銅線に電流を流すことで動作するのに対し、この発明で使用しているシリンダ８１は、中空構造のアルミ筐体内部に印加する流体の圧力で動作することから、小型・軽量なリニアモータ装置１用のブレーキ機構８が実現できる。
また、一旦ブレーキ機構８の制動を解除すると、電磁弁１４を開放するだけでブレーキを作動できるので、従来例のように常に電磁石でブレーキを吸着しておく必要がなく、消費電力を大幅に節減できる。
また、ブレーキパッド８２を基台２の上面に押し付けることでブレーキ動作を行うので、ブレーキパッド部に摩擦摺動部品などの高精度を要求される部品を必要とせず、組み立てにおいては微調整を必要としないため、製作が容易である。
さらに、ブレーキパッドを外してバネをバネの種類を容易に変更できるので、テーブルに取り付ける器機の重量に合わせてフレキシブルに制動力を調整できる。
【００２３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るリニアモータ装置について実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図１１はブレーキ機構３０８の側面図である。
大型のブレーキパッド１８２の上面にバネ用ガイドシャフト８８を複数個固定し、それぞれに圧縮バネ１８３を通してある。図示しないがテーブル６にはバネ用ガイドシャフト８８が上下に摺動できる孔を設けている。シリンダ８１内に圧縮エアを印加あるいは、シリンダ８１内からエアを真空引きする方法は実施の形態１と同様である。
この構成によれば実施の形態１と比較し、圧縮バネの数を増やし、より大きなブレーキパッド２８２を装着できる。
これによりブレーキパッド２８２の基台２への押し付け力を容易に増大でき、強いブレーキ力を得ることができる。
【００２４】
また、図１１の左右方向が装置１の可動部の可動方向となるようにブレーキ機構３０８をテーブル６に取り付けることによって、制動時にブレーキパッド１８２が受ける偏荷重を防止できる。
すなわち、移動中にブレーキ動作を行うと、可動部が止まるまでブレーキパッド１８２は基台２を押し付けたまま図の左右方向に滑る。この際、ブレーキパッド１８２は、基台２との間に働く摩擦力によって、移動方向の前部により大きな力を受ける。
つまり、ピストンロッド１８５は、制動時には、図の上下方向のみならず、左右方向に働く力がかかる。
この実施の形態では、この力をシリンダ８１とは別の位置に配置したバネ用ガイドシャフト８８とテーブル６に開けた孔の側面でも受け止めることができるため、ピストンロッド１８５及びシリンダ８１にかかる力を分散することができ、より安定した制動力と剛性を確保できる。
【符号の説明】
【００２５】
１ リニアモータ装置、２  基台、３  固定磁石、４  レール、５  スライダ、
６  テーブル、７  励磁コイル、８，１０８，２０８，３０８  ブレーキ機構、
８１  シリンダ、８２，１８２  ブレーキパッド、８３，１８３  圧縮バネ、
８４，８７  気室、８５，１８５  ピストンロッド、８６  皿バネ、
８８  バネ用ガイドシャフト、９  位置表示器、１０  センサヘッド、１１  ボール、
１４  電磁弁、１５  圧縮エア源、３２  反力、３３，３４  摩擦力。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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