(57)【要約】【課題】  回転体を瞬時に正確に位置決めして停止させることができるブレーキシステムを提供する。【解決手段】  ブレーキシステム１は固定基盤３と、固定基盤３上に回転自在に設けられた回転テーブル２と、固定基盤３と回転テーブル２との間に設けられたブレーキ装置１０とを備えている。ブレーキ装置１０は固定基盤３側のブレーキ環１４と、ブレーキ環１４の内側に配置されるとともに回転テーブル２側のブレーキ円板１１とを有している。ブレーキ環１４の内周面には第１突極１５が設けられ、ブレーキ円板１１の外周面には第１突極１５に対応して第２突極１２が設けられている。回転テーブル２の停止時に、電磁コイル２５により第１突極１５と第２突極１２との間に強力な磁路が形成され、回転テーブル２が瞬時に停止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定基盤と、
固定基盤上に回転自在に設けられた回転体と、
固定基盤と回転体との間に設けられたブレーキ装置とを備え、
ブレーキ装置は固定基盤側に設けられたブレーキ環と、ブレーキ環の内側に配置されるとともに回転体側に設けられたブレーキ円板とを有し、
ブレーキ環の内周面に所定間隔をおいて複数の第１突極を設けるとともに、ブレーキ円板の外周面に第１突極に対応する複数の第２突極を設け、
ブレーキ環に隣接して、第１突極と第２突極間に磁路を形成する電磁コイルを設けたことを特徴とするブレーキシステム。
【請求項２】
ブレーキ環の内周面の第１突極間に、非磁性材からなる第１埋設部材を設け、ブレーキ円板の外周面の第２突極間に非磁性材からなる第２埋設部材を設け、これによりブレーキ環の内周面およびブレーキ円板の外周面が円形状であることを特徴とする請求項１記載のブレーキシステム。
【請求項３】
ブレーキ環の内周面とブレーキ円板の外周面との間の隙間に、磁性材からなる補間部材を充填したことを特徴とする請求項１記載のブレーキシステム。
【請求項４】
補間部材は磁性流体からなることを特徴とする請求項３記載のブレーキシステム。
【請求項５】
補間部材は磁性粉体からなることを特徴とする請求項３記載のブレーキシステム。
【請求項６】
ブレーキ環の内周面とブレーキ円板の外周面との間の隙間は外方に開口し、この開口近傍に開口を磁気シールするリング状の第１マグネットを設けたことを特徴とする請求項３記載のブレーキシステム。
【請求項７】
ブレーキ円板に、ブレーキ円板の外周面より内側に補間部材を磁気シールするリング状の第２マグネットを埋設したことを特徴とする請求項３記載のブレーキシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転テーブルを有するブレーキシステムに係り、とりわけインデックステーブルなどのように特定の間隔で高速に起動停止を繰り返す回転テーブルを所望位置に精度良く停止させることができるブレーキシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりブレーキシステムとして、電動機用電磁ブレーキ、あるいはキャプスタンのブレーキ機構が知られている（例えば特許文献１および２参照）。
【０００３】
図５に従来の電動機用電磁ブレーキの例を示す。図５において、モータ１００に取付けられた電磁ブレーキ１０２は、モータ１００の回転軸１０１に固着されたブレーキ可動部材１０５と、第１および第２のヨーク部材１０３、１０４とを有している。ブレーキ可動部材１０５は、第１のヨーク部材１０３と第２のヨーク部材１０４により形成された空隙１０７内を回転する。
【０００４】
また第１のヨーク部材１０３と第２のヨーク部材１０４との間の空隙１０７内には、ブレーキ可動部材１０５を包含するように磁性流体１０８が充填されている。さらに回転軸１０１の外周には、第１のヨーク部材１０３と第２のヨーク部材１０４間に励磁コイル１０６が設けられ、この励磁コイル１０６により磁性流体１０８を介して磁気回路の磁束がブレーキ可動部材１０５を貫通して形成される。
【０００５】
ここで磁性流体１０８は、励磁コイル１０６が励磁されていない状態のときは、多少の粘性を有するオイル状の液体からなり、ブレーキ可動部材１０５は磁性流体１０８中を回動することができる。他方、励磁コイル１０６が励磁されると、この磁束によりブレーキ可動部材１０５を包含する磁性流体１０８が固化して、ブレーキ可動部材１０５の回動を規制しブレーキが掛かるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−３４００５９号公報
【特許文献２】特開平１−２２０２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このようなブレーキシステムにおいては、励磁コイル１０６が励磁されてからブレーキ可動部材１０５が停止するまでに慣性による所謂流れが生じてしまい、精度良く回転位置を位置決めすることはむずかしい。また、サーボモータやパルスモータなどのように、停止の際に振動（ダンピング）が生じる場合において、振幅のどの位置でブレーキが掛かるかが特定できないため、停止の都度、位置決め位置が微妙にずれてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、特定の間隔で高速に起動／停止を繰り返す位置決め装置の駆動手段にサーボモータもしくはパルスモータなどを用いた場合でも、停止時の振動を抑制して精密な位置決めを可能とするとともに、振動を抑制して速やかに停止させることにより高速化に対応することができるブレーキシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、固定基盤と、固定基盤上に回転自在に設けられた回転体と、固定基盤と回転体との間に設けられたブレーキ装置とを備え、ブレーキ装置は固定基盤側に設けられたブレーキ環と、ブレーキ環の内側に配置されるとともに回転体側に設けられたブレーキ円板とを有し、ブレーキ環の内周面に所定間隔をおいて複数の第１突極を設けるとともに、ブレーキ円板の外周面に第１突極に対応する複数の第２突極を設け、ブレーキ環に隣接して、第１突極と第２突極間に磁路を形成する電磁コイルを設けたことを特徴とするブレーキシステムである。
【０００９】
本発明は、ブレーキ環の内周面の第１突極間に、非磁性材からなる第１埋設部材を設け、ブレーキ円板の外周面の第２突極間に非磁性材からなる第２埋設部材を設け、これによりブレーキ環の内周面およびブレーキ円板の外周面が円形状であることを特徴とするブレーキシステムである。
【００１０】
本発明は、ブレーキ環の内周面とブレーキ円板の外周面との間の隙間に、磁性材からなる補間部材を充填したことを特徴とするブレーキシステムである。
【００１１】
本発明は、補間部材は磁性流体からなることを特徴とするブレーキシステムである。
【００１２】
本発明は、補間部材は磁性粉体からなることを特徴とするブレーキシステムである。
【００１３】
本発明は、ブレーキ環の内周面とブレーキ円板の外周面との間の隙間は外方に開口し、この開口近傍に開口を磁気シールするリング状の第１マグネットを設けたことを特徴とするブレーキシステムである。
【００１４】
本発明は、ブレーキ円板に、ブレーキ円板の外周面より内側に補間部材を磁気シールするリング状の第２マグネットを埋設したことを特徴とするブレーキシステムである。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、ブレーキ環の第１突極と、ブレーキ円板の第２突極との間に電磁コイルによって磁路を形成し、電磁コイルの励磁によって磁束を第１突極および第２突極に集中させることができる。このことにより、第１突極および第２突極間に強力な吸引力を発生させ、第１突極および第２突極間の間隙に充填された補間部材を固化させることができる。このため第１突極および第２突極同士を吸引固定することができ、回転体を瞬時に正確に位置決めして停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図４は、本発明によるブレーキシステムの一実施の形態を示す図である。
【００１７】
ここで図１は本発明のブレーキシステムの一実施の形態を示す部分断面側面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図、図３は図１の要部拡大図、図４は図２の要部拡大図である。
【００１８】
図１乃至図４に示すように、ブレーキシステム１は固定基盤３と、固定基盤３上に回転自在に設けられた回転テーブル２と、回転テーブル２と固定基盤３との間に設けられたブレーキ装置１０とを備えている。
【００１９】
このうち回転テーブル２は一周を特定間隔に分割して位置決め停止／起動を繰り返す（間欠回転する）インデックステーブルからなり、回転テーブル２には駆動軸５が固着されている。この駆動軸５は基盤３に設けられた軸受６を貫通してサーボモータまたはパルスモータからなる駆動手段４に連結されている。
【００２０】
またブレーキ装置１０は固定基盤３側に設けられた磁性材からなるブレーキ環１４と、ブレーキ環１４の内側に配置されるとともに回転テーブル２側に設けられた磁性材からなるブレーキ円板１１とを有している。
【００２１】
さらにブレーキ環１４の内周面に、所定間隔をおいて複数の第１の突極１５が突出して設けられ、ブレーキ円板１１の外周面に各第１突極１５に対応する位置に複数の第２突極１２が設けられている。
【００２２】
各第１突極１５はいずれもブレーキ環１４と同一材料からなり、かつ各第２突極１２もブレーキ円板１１と同一材料からなっている。また第１突極１５と第２突極１２の配置間隙は、回転テーブル２の停止／起動の間隙に一致している。
【００２３】
ところでブレーキ環１４は固定基盤３に対して、磁性材からなるヨーク１８を介して取付けられている。
【００２４】
固定基盤３に固定されたヨーク１８には、駆動軸５を軸心とするコイル収納溝１９が削設され、コイル収納溝１９にはコア２５ａに巻回された電磁コイル２５が収納されている。電磁コイル２５が収納されたコイル収納溝１９は、非磁性材からなる仕切り板２２により覆われ、仕切り板２２は、いずれも磁性材からなる支え環２１とブレーキ環１４とによりヨーク１８に対して押付けられている。
【００２５】
上述のように、固定基盤３側に設けられたブレーキ環１４の内周側には、回転テーブル２の停止／起動の間隔に分割された位置に対応して第１突極１５が複数設けられ、第１突極１５間には凹部１６が形成されている（図２）。第１突極１５間の凹部１６は非磁性材からなる第１埋設部材１６ａにより穴埋めされ、ブレーキ環１４の内周面は円形状に形成されている。またブレーキ環１４の外周面はヨーク１８の外周面と略同一外径を有し、円形状に形成されている。
【００２６】
さらにブレーキ環１４上部には、ブレーキ環１４の内径および外径と概同一寸法のシール環２０が設けられ、このシール環２０の内周側であってブレーキ環１４と当接する面に、環状のマグネット２７が埋設されている。またシール環２０およびヨーク１８によりブレーキ環１４が挟持するようにボルト２０ａが締付けられる。
【００２７】
図１に示すように回転テーブル２の裏面側には、ブレーキ円板１１が固着され、このブレーキ円板１１はヨーク１８の支え環２１および仕切り板２２とわずかに離間して回転する。
【００２８】
上述のように、回転テーブル２に設けられたブレーキ円板１１の外周面には、ブレーキ環１４の第１突極１５に対応して第２突極１２が設けられ、第２突極１２間の凹部１３は、非磁性材からなる第２埋設部材１３ａにより穴埋めされ、ブレーキ円板１１の外周面は円形状に形成されている。
【００２９】
また図３に示すように、ブレーキ円板１１の外周面とブレーキ環１４の内周面との間には間隙１７が形成されている。この間隙１７はその間隙１７内に補間部材である磁性流体３０を充填するのに必要最小限の寸法をもつことが好ましく、間隙１７は例えば数１０μｍ乃至数１００μｍ程度の寸法をもっている。
【００３０】
また図１に示すように、ブレーキ円板１１の仕切り板２２と対向する面には、環状のマグネット２６が埋設されており、その埋設位置は極力回転テーブル２の軸心に近いことが望ましい。さらにブレーキ円板１１の外周面とブレーキ環１４の内周面との間の間隙１７は上方が開口しており、上述したマグネット２７はこの開口１７ａ近傍に位置している。
【００３１】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００３２】
間隙１７内に充填された磁性流体３０は磁界により固化し、磁界を取り除くと多少の粘性を有するオイル状の液体となる性状を有している。
【００３３】
図１乃至図４に示すように、ブレーキ環１４の内周面とブレーキ円板１１の外周面との間隙１７には、このような性状を有する磁性流体３０が充填されており、シール環２０により保持されたリング状のマグネット（第１マグネット）２７により、間隙１７の開口１７ａから漏出する磁性流体３０が固化され、磁性流体３０の漏出を防止している。マグネット２７はこのような磁気シール効果を有する。また、ブレーキ円板１１の外周面より内側にリング状に埋設されたマグネット（第２マグネット）２６により、仕切り板２２とブレーキ円板１１とのわずかな隙間から漏出する磁性流体３０が磁気シールされる。
【００３４】
なお、上述のようにマグネット２６はブレーキ円板１１の外周面より内側に埋め込まれている。図１、図２および図４において、回転テーブル２の位置決め停止位置に対応してブレーキ円板１１の第２突極１２とブレーキ環１４の第１突極１５とが対峙するように設けられており、回転テーブル２を位置決め停止する際、サーボモータまたはパルスモータからなる駆動手段４だけの場合には回転方向に細かく振動（ダンピング）した後、設定された位置に収束して停止する。この場合、回転テーブル２を高速で間欠回転させるためには、この振動は大きな障害となる。
【００３５】
本発明においては、駆動手段４の回転指令（例えばパルスモータに対するパルス出力など）の出力が完了するのと同時にヨーク１８に設けられた電磁コイル２５を励磁する。電磁コイル２５の励磁に伴なって、ブレーキ環１４の第１突極１５とブレーキ円板１１の第２突極１２の間に磁性流体３０を介して集中的に磁路が形成され、磁路の磁束により第１突極１５および第２突極１２間に強い吸引力が生じる。同時に第１突極１５および第２突極１２間の磁性流体３０が固化してブレーキ円板１１の振動を抑制し、瞬時に、かつ正確にブレーキ円板１１および回転テーブル２の位置決めが完了する。
【００３６】
電磁コイル２５の励磁が切れると、第１突極１５および第２突極１２間の磁束は消磁して、磁性流体３０の固化が解消され、再び磁性流体３０が液化する。このため、電磁コイル２５の励磁が切れた後、回転テーブル２が再び起動する際の起動特性に影響を与えることはない。
【００３７】
なお、本実施の形態において、ブレーキ環１４の内周面とブレーキ円板１１の外周面との間隙１７に、補間部材として磁性流体３０を充填した例を示したが、これに限らず磁性流体３０の代りに磁性粉体を用いてもよい。
【００３８】
また、ブレーキ円板１１の外周面とブレーキ環１４の内周面との間隙１７を、数１０μｍ乃至数１００μｍ程度に設定したが、この間隙１７の大きさは任意に設定できる。
【００３９】
さらに、本実施の形態において位置決め装置として、インデックステーブルなどの回転テーブル２にブレーキ装置１０を設けた例を示したが、回転体であれば、回転テーブル２以外の回転体を用いてもよい。
【００４０】
尚、磁気シール用のマグネット２６及び２７の磁束は、電磁コイル２５によって発生するヨーク１８の磁束より充分小さければ、回転テーブル２の回転に支障は無いが、磁性流体３０の漏出防止に必要な磁束以上となっていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるブレーキシステムの一実施の形態を示す部分断面側面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図。
【図３】図１の要部拡大図。
【図４】図２の要部拡大図。
【図５】従来のブレーキシステムを示す縦断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１  ブレーキシステム
２  回転テーブル
３  固定基盤
４  駆動手段
５  駆動軸
６  軸受
１０  ブレーキ装置
１１  ブレーキ円板
１２  第２突極
１３  凹部
１３ａ  第２埋設部材
１４  ブレーキ環
１５  第１突極
１６  凹部
１６ａ  第１埋設部材
１７  間隙
１８  ヨーク
１９  コイル収納溝
２０  シール環
２１  支え環
２２  仕切り板
２５  電磁コイル
２５ａ  コア
２６  マグネット
２７  マグネット
３０  磁性流体
【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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