(57)【要約】      （修正有）【課題】高い機能性を備えた電気ブレーキを提供する。【解決手段】電気モータを備えた電気ブレーキ（１）に関する。電気機械的な操作ユニットが設けられていて、該操作ユニットは、電気モータの回転運動を操作エレメント（７）の軸方向運動に変換する遊星ローラ伝動装置（６）を有している。前記操作エレメント（７）にはブレーキエレメントとしてのブレーキシュー（８）が連結されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気モータを備えた電気ブレーキ（１）であって、
電気機械的な操作ユニットが設けられていて、該操作ユニットは、前記電気モータの回転運動を操作エレメント（７）の軸方向運動に変換する遊星ローラ伝動装置（６）を有しており、前記操作エレメント（７）にはブレーキエレメントとしてのブレーキシュー（８）が連結されていることを特徴とする、電気ブレーキ（１）。
【請求項２】
前記遊星ローラ伝動装置（６）は駆動歯車（５）内に組み込まれている、請求項１記載の電気ブレーキ。
【請求項３】
前記駆動歯車（５）は、前記電気モータを介して直接駆動されている、請求項２記載の電気ブレーキ。
【請求項４】
前記駆動歯車（５）は、前記電気モータの下流に配置された伝動装置を介して駆動されている、請求項２記載の電気ブレーキ。
【請求項５】
前記伝動装置は歯車伝動装置である、請求項４記載の電気ブレーキ。
【請求項６】
前記操作エレメント（７）は引張りロッドである、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気ブレーキ。
【請求項７】
前記ブレーキシュー（８）によって対象物を直接制動することができる、請求項１から６までのいずれか１項記載の電気ブレーキ。
【請求項８】
前記ブレーキシュー（８）によって、別のブレーキエレメントとしてのブレーキ体が操作され、該ブレーキ体により対象物を制動することができる、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気ブレーキ。
【請求項９】
前記電気モータのトルクに基づいて、ブレーキ力調節を行うことができる、請求項１から８までのいずれか１項記載の電気ブレーキ。
【請求項１０】
ブレーキ力検出のためのセンサが設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気ブレーキ。
【請求項１１】
前記センサの信号に応じて、ブレーキ力制御を行うことができる、請求項１０記載の電気ブレーキ。
【請求項１２】
前記電気モータまたは前記操作エレメント（７）の位置を検出するための位置検出手段が設けられており、前記位置検出手段の測定値に応じて、ブレーキエレメントの摩耗制御が実行可能である、請求項１から１１までのいずれか１項記載の電気ブレーキ。
【請求項１３】
当該電気ブレーキはディスクブレーキである、請求項１から１２までのいずれか１項記載の電気ブレーキ。
【請求項１４】
前記ブレーキ体はブレーキディスク（９）である、請求項１３記載の電気ブレーキ。
【請求項１５】
当該電気ブレーキは非常停止ユニットを有しており、該非常停止ユニットにより前記ブレーキエレメントは、前記電気モータの無給電状態で機械的に位置固定されている、請求項１３または１４記載の電気ブレーキ。
【請求項１６】
当該電気ブレーキはドラムブレーキまたはロッドブレーキである、請求項１から１２までのいずれか１項記載の電気ブレーキ。
【請求項１７】
前記ブレーキ体はセグメント緊締装置（１５）である、請求項１６記載の電気ブレーキ。
【請求項１８】
前記操作エレメント（７）および前記ブレーキシュー（８）の軸方向運動は、円錐体（１６）によって、前記ブレーキ体の半径方向運動に変換される、請求項１７記載の電気ブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念の形式の電気ブレーキに関する。
【０００２】
このような電気ブレーキは、機械または装置において、そこで回転運動または直線運動を行うエレメントを制動するために、クランプするために、または停止させるために、使用される。例えばこのような電気ブレーキは、回転するスピンドル、回転搬送テーブル、フライホイール、旋回ユニット等を制動するために用いられる。
【０００３】
本発明の課題は、高い機能性を備えた電気ブレーキを提供することである。
【０００４】
この課題を解決するために、請求項１の特徴が設けられている。本発明の好適な構成および有利な別の構成は、従属請求項に記載されている。
【０００５】
本発明は、電気モータを備えた電気ブレーキに関する。電気機械的な操作ユニットが設けられていて、該操作ユニットは、電気モータの回転運動を操作エレメントの軸方向運動に変換する遊星ローラ伝動装置を有している。操作エレメントには、ブレーキエレメントとしてのブレーキシューが連結されている。
【０００６】
本発明による電気機械的なブレーキは、公知の液圧式または空気圧式のシステムに比べて、僅かな構成スペースのもとでの高いブレーキ力により優れている。本発明の別の利点は、ブレーキの電気モータによる操作により、所定のブレーキ力の導入とブレーキ力制御が可能である点である。さらに本発明による電気機械的なブレーキは高効率で、比較可能な液圧システムよりも著しくエネルギ効率よく働く。さらに、本発明によるブレーキで使用される遊星ローラ伝動装置は、このブレーキが、別の公知の機械的な伝動装置を備えたシステムと比較して著しく長い耐用期間を有することに寄与する。
【０００７】
本発明による電気ブレーキは、高いブレーキ力を特徴とする。さらに、本発明による電気ブレーキでは、電気機械的な操作によりトルクの遊びのない受容が行われる。これにより、本発明による電気ブレーキは様々な用途で、特に、高い精度が求められる用途で使用することができる。この例としては、重工業的な機械製作または精密加工装置での使用があげられる。
【０００８】
構造的に有利な構成によれば、遊星ローラ伝動装置が駆動歯車に組み込まれている。
【０００９】
この場合、電気モータのロータの回転運動が駆動歯車に伝達される。駆動歯車内の遊星ローラ伝動装置により、次いで駆動歯車の回転運動が、引張りロッドまたは押圧ロッドによって形成されてよい操作エレメントの直線運動へと変換される。
【００１０】
このような装置は、コンパクトかつ簡単な構成を特徴とする。
【００１１】
第１の変化態様によれば、駆動歯車は電気モータを介して直接駆動されている。
【００１２】
この場合、電気モータは好適にはサーボモータとして形成されている。この変化態様は、必要な機械的に移動する部品がごく僅かであることを特徴とする。
【００１３】
第２の変化態様によれば、駆動歯車は、電気モータの下流に配置された伝動装置を介して駆動されていて、この伝動装置は好適には歯車伝動装置として形成されている。
【００１４】
最も簡単な場合、ブレーキシューにより対象物を直接制動することができる。
【００１５】
これにより、ブレーキシューの他には別のブレーキエレメントは不要であり、これにより、本発明による電気ブレーキの構造はさらに簡単になる。
【００１６】
好適な構成によれば、ブレーキシューにより、別のブレーキエレメントとしてのブレーキ体が操作される。このブレーキ体により、対象物を制動することができる。
【００１７】
ブレーキシューにブレーキ体を配属させることにより高いブレーキ力を得ることができる。さらに、ブレーキ体を適切に構成することにより、様々なタイプのブレーキを実現することができる。
【００１８】
１つの好適な構成によれば、電気モータのトルクを介して、ブレーキ力調節を行うことができる。
【００１９】
電気モータによるブレーキ力の調節は極めて正確かつ精密に実行可能である。このようなブレーキ力の調節により、様々なブレーキ過程への柔軟な適合が可能である。
【００２０】
本発明による電気ブレーキの機能性は、ブレーキ力検出のためのセンサを設けることによりさらに拡張できる。センサの信号に応じて、ブレーキ力の制御が実施可能である。
【００２１】
このような形式のセンサは例えば、引張りロッドまたは押圧ロッドに取り付けられたロードセルにより形成されてよい。選択的に、制動すべき回転する機械要素に速度センサを設けることができる。各センサの信号に応じたブレーキ力の制御により、時間に依存したブレーキ過程を目的に合わせて予め規定することができ、最適化することができる。
【００２２】
本発明の別の好適な構成によれば、ロータ、電気モータ、または操作エレメントの回転角度位置を検出するためのセンサ的な位置検出手段が設けられており、この位置検出手段の測定値に応じて、ブレーキエレメントの摩耗制御が実施可能である。
【００２３】
このような監視機能により、本発明によるブレーキの機能安全性が向上する。
【００２４】
本発明による電気ブレーキは、様々な形式でブレーキ過程が実施される様々な構成で形成されてよい。
【００２５】
第１の構成によれば、この電気ブレーキはディスクブレーキである。
【００２６】
この場合、ブレーキ体はブレーキディスクである。
【００２７】
ブレーキディスクは、制動させたい対象物に堅固に接続されているので、ブレーキが操作されていないとき、ブレーキディスクは対象物と一緒に回転する。ブレーキ過程を実施する際には、ブレーキディスクはブレーキシューの移動により、定置のエレメントに接触して緊締される。
【００２８】
好適にはディスクブレーキは非常停止ユニットを有しており、該非常停止ユニットによりブレーキエレメントは、電気モータの無給電状態で機械的に位置固定されている。
【００２９】
このように実現された非常停止機能により、電気モータの無給電状態でもブレーキ作用が保証されているので、ディスクブレーキの機能安全性は著しく向上する。非常停止ユニットのブレーキ作用は、電磁石のような適切な作動エレメントにより再び解消することができる。さらに、電気モータに再び給電され、電気ブレーキが再び通常運転を行えるようになると、非常停止機能は解消される。
【００３０】
別の構成によれば、この電気ブレーキはドラムブレーキとして形成されている。
【００３１】
この場合、ブレーキ体は、制動させたい対象物としてのドラムの周面に向かって半径方向外側に向かう制動運動を行う。
【００３２】
別の構成によれば、この電気ブレーキはロッドブレーキとして形成されている。
【００３３】
この場合、ブレーキ体は、制動させたい対象物としてのロッドの外周面に向かって半径方向内側に向かう制動運動を行う。
【００３４】
この両方の場合、ブレーキ体は好適には、弾性的に互いに接続された、回転対称的に配置された複数のセグメントから成るセグメント緊締装置として形成されている。
【００３５】
好適にはこの場合、操作エレメントおよびブレーキシューの軸方向運動は、円錐体によって、ブレーキ体の半径方向運動に変換される。
【００３６】
これにより構造的に簡単な手段により、ブレーキ体の、特にセグメント緊締装置の、ブレーキ過程に必要な半径方向の動きを形成することができる。
【００３７】
以下に本発明を図面につき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ディスクブレーキの形態の本発明による電気ブレーキの第１実施例を示す図である。
【図２】ドラムブレーキの形態の本発明による電気ブレーキの第２実施例を示す図である。
【図３】ロッドブレーキの形態の本発明による電気ブレーキの第３実施例を示す図である。
【００３９】
図１には、ディスクブレーキの形態の本発明による電気ブレーキ１の実施形態が示されている。この場合、電気ブレーキ１の構成要素はハウジング２内に組み込まれている。この場合、ハウジング２の前端部に接続された機械テーブル３が電気ブレーキ１によって制動される。ハウジング２の後端部には駆動軸４が取り付けられていて、この駆動軸４は、外部の電気モータ（図示せず）用の接続個所を成している。電気モータは駆動軸４に直接接続されていてよい。この場合、電気モータはサーボモータとして形成されている。選択的に電気モータは伝動装置、特に歯車伝動装置を介して駆動軸４に接続されてもよい。
【００４０】
駆動歯車５には、遊星ローラ伝動装置６が組み込まれていて、この遊星ローラ伝動装置は、電気ブレーキ１の周方向で分配された複数の遊星を成す転がり軸受を含む。遊星ローラ伝動装置６により、電気モータによって生成された駆動軸４の回転運動が、引張りロッドまたは押圧ロッドによって形成されている操作エレメント７の直線運動に変換される。遊星ローラ伝動装置６により操作エレメント７は電気ブレーキ１の軸方向で摺動される。
【００４１】
操作エレメント７は、第１のブレーキエレメントとしてのブレーキシュー８に接続されている。原則的にブレーキシュー８は唯１つのブレーキエレメントを形成することができ、対象物を制動するためのブレーキ力を単独で形成する。この場合、ブレーキシュー８には、第２のブレーキエレメントとしてのブレーキディスク９の形のブレーキ体が配設されている。ブレーキディスク９の両端面にはブレーキライニングが設けられている。
【００４２】
ブレーキディスク９は接続エレメント１０を介して機械テーブル３に堅固に接続されているので、電気ブレーキ１が操作されていないとき、ブレーキディスク９は機械テーブル３と一緒に回転する。
【００４３】
電気ブレーキ１を操作するために、ブレーキシュー８がブレーキディスク９に押し付けられるように、操作エレメント７によってブレーキシュー８が摺動される。これによりブレーキディスク９はブレーキシュー８とハウジング２との間で緊締され、これにより機械テーブル３は制動される。このために行われる個々の構成要素の動きは図１に矢印で示されている。
【００４４】
ブレーキ力の大きさは、電気モータのトルクの大きさによって予め規定することができる。
【００４５】
操作エレメント７におけるロードセルまたは機械テーブル３における速度センサのようなセンサにより、センサの信号に応じて、機械テーブル３の制御された制動も行うことができる。
【００４６】
さらに、電気モータの角度位置を検出するセンサ的な位置検出手段により、または操作エレメント７の距離測定により、ブレーキディスク９のブレーキ個所との接触部の摩耗を検出することができる。
【００４７】
図１に示したディスクブレーキはさらに、非常停止機能を有している。この機能は、停止プレート１１およびこの停止プレート１１に作用する圧縮ばね１２により実現される。これらのエレメントにより、電気モータの無給電状態で、例えば緊急停止時に、ブレーキディスク９が挟み込まれて固定され、これにより機械部分は無給電状態でも制動、もしくは位置固定される。このような緊急停止クランプは電磁石１３により解除することができる。この場合、電磁石１３は圧力ばねのばね力に抗して停止プレート１１を動かす。
【００４８】
図２には、ドラムブレーキの形態の電気ブレーキ１の実施例が示されている。
【００４９】
ドラムブレーキの構造は、ハウジング２内に、駆動軸４、駆動歯車５に組み込まれた遊星ローラ伝動装置６、操作エレメント７が設けられていて、操作エレメント７にブレーキシュー８が連結されている点で、図１のディスクブレーキと一致している。
【００５０】
図１の構成とさらに一致している点として、電気モータを介してブレーキ力調節を行うことができ、または相応のセンサが設けられている場合、ブレーキ過程の制御を行うことができる。同様に適切な位置検出手段により、ブレーキエレメントの摩耗制御を行うこともできる。
【００５１】
図２のドラムブレーキでは、制動させたい対象物は同じく機械テーブル３から成る。しかしながら図１の構成とは異なり、この場合、機械テーブル３はブレーキ体に堅固に接続されていない。その代わりに、機械テーブル３には、ドラムブレーキのドラム１４を形成する中空円筒部分が接続されている。
【００５２】
ブレーキの機能形式は図２でも、個々の構成要素の動きを示す矢印で略示されている。
【００５３】
操作エレメント７によって、ブレーキシュー８は同じく軸方向で摺動される。この場合、ブレーキシュー８は、ハウジング２の、機械テーブル３に面した前面に位置している。ブレーキシュー８により、この場合、セグメント緊締装置１５から形成されるブレーキ体が操作される。セグメント緊締装置１５は、電気ブレーキ１の周方向で互いに連続していて、弾性エレメントを介して接続された同一に形成された複数のセグメントの配列から成っている。
【００５４】
セグメント緊締装置１５は、傾斜角変換部を形成しさらにブレーキ力増幅のために働く円錐体１６を備えている。電気ブレーキ１を操作するために、操作エレメント７によってブレーキシュー８が摺動される。これにより、セグメント緊締装置１５は円錐体１６の傾斜面に沿ってスライドし、これによりセグメント緊締装置１５は半径方向外側へと移動し、これによりブレーキライニングが設けられているセグメント緊締装置１５の周面は、ドラム１４の内壁へと押し付けられ、これにより機械テーブル３は制動される。
【００５５】
図３には、ロッドブレーキの形態の電気ブレーキ１の実施例が示されている。
【００５６】
ロッドブレーキの構造は、ハウジング２内に、駆動軸４、駆動歯車５に組み込まれた遊星ローラ伝動装置６、操作エレメント７が設けられていて、操作エレメント７にブレーキシュー８が連結されている点で、図１のディスクブレーキと一致している。
【００５７】
図１の構成とさらに一致している点として、電気モータを介してブレーキ力調節を行うことができ、または相応のセンサが設けられている場合、ブレーキ過程の制御を行うことができる。同様に適切な位置検出手段により、ブレーキエレメントの摩耗制御を行うこともできる。
【００５８】
図３のロッドブレーキでは、制動させたい対象物は、電気ブレーキ１の軸方向で延在し、電気ブレーキの構成要素によって取り囲まれているロッド１７から成っている。
【００５９】
図２の構成と一致する点として、操作エレメント７によって軸方向で摺動可能なブレーキシュー８によって、セグメント緊締装置１５の形態のブレーキ体が操作される。セグメント緊締装置１５には同じく円錐体１６が配設されており、この円錐体によって、ブレーキシュー８の軸方向の移動がセグメント緊締装置１５の半径方向の動きに変換される。
【００６０】
図２の構成とは異なり、図３の構成では、セグメント緊締装置１５が、ブレーキシュー８の移動と円錐体１６の傾斜角変換とにより、半径方向内側に向かって動かされ、これによりブレーキライニングが設けられているセグメント緊締装置１５の周面が半径方向内側に向かってロッド１７へと押し付けられ、これによりロッド１７は制動される。
【００６１】
図３の構成でも、ブレーキ１の個々の構成要素の動きは矢印により略示されている。
【符号の説明】
【００６２】
１  電気ブレーキ
２  ハウジング
３  機械テーブル
４  駆動軸
５  駆動歯車
６  遊星ローラ伝動装置
７  操作エレメント
８  ブレーキシュー
９  ブレーキディスク
１０  接続エレメント
１１  停止プレート
１２  圧縮ばね
１３  電磁石
１４  ドラム
１５  セグメント緊締装置
１６  円錐体
１７  ロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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