(57)【要約】【課題】  コストアップを招くことなく、摩耗限界に達する前に摩耗状態を検知することができる電磁ブレーキ及び電磁クラッチを提供すること。【解決手段】  電磁ブレーキ１は、被制動軸に固定されて一体に回転する磁性体からなるハブプレート１０と、ハブプレート１０に対して軸方向に離れて対向する磁極体２０と、ハブプレート１０と磁極体２０との間に配置され、軸方向にスライド可能で回転不能に磁極体２０に取り付けられた磁性体からなるアーマチュア３０と、ハブプレート１０のアーマチュア３０に対向する面に固着された摩擦板１１と、アーマチュア３０とハブプレート１０とを通る磁気回路を形成するための一対のヨーク４０、４１と、一方のヨーク４１に巻かれた検出コイル４２と、検出コイル４２の電圧値に基づいて摩擦板１１の摩耗状態を検知する摩耗検知回路４３とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制動回転軸に固定されて一体に回転する磁性体から成るハブプレートと、
前記ハブプレートに対して軸方向に離れて対向する磁極体と、
前記ハブプレートと前記磁極体との間に配置され、軸方向にスライド可能で回転不能に前記磁極体に取り付けられた磁性体から成るアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記ハブプレートに対して近接する方向、又は離反する方向に付勢する付勢手段と、
前記磁極体内に設けられ、通電により前記付勢手段による付勢力に抗して前記アーマチュアを変位させる励磁コイルと、
前記ハブプレートと前記アーマチュアとの互いに対向する面の一方に固着された摩擦板と、
前記アーマチュアと前記ハブプレートとを通る磁気回路を形成するためのヨーク、及び該ヨークに巻かれた検出コイルを有し、該検出コイルの電圧値に基づいて前記摩擦板の摩耗状態を検知する摩耗検知手段とを備えることを特徴とする摩擦板の摩耗検知手段を備えた電磁ブレーキ。
【請求項２】
被制動回転軸に固定されて一体に回転する磁性体から成るハブプレートと、
前記ハブプレートに対して軸方向に離れて対向する磁極体と、
前記ハブプレートと前記磁極体との間に配置され、軸方向にスライド可能で回転不能に前記磁極体に取り付けられた磁性体から成るアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記ハブプレートに対して近接する方向、又は離反する方向に付勢する付勢手段と、
前記磁極体内に設けられ、通電により前記付勢手段による付勢力に抗して前記アーマチュアを変位させる励磁コイルと、
前記ハブプレートと前記アーマチュアとの互いに対向する面の一方に固着された摩擦板と、
前記アーマチュアと前記ハブプレートとを通る磁気回路を形成するためのヨーク、及び該ヨークに巻かれた検出コイルを有し、該検出コイルの電圧値に基づいて前記摩擦板の摩耗状態を検知する摩耗検知手段とを備えた摩擦板の摩耗検知手段を備えた電磁ブレーキにおいて、
前記ヨークは、前記アーマチュアに前記ハブプレート側に突出して固着され、前記アーマチュアが制動位置にスライドした際の前記検出コイルの電圧値が、前記摩擦板の摩耗量に応じて単調に変化するように設定されていることを特徴とする摩擦板の摩耗検知手段を備えた電磁ブレーキ。
【請求項３】
入力軸又は出力軸の一方に固定されて一体に回転する磁性体から成るハブプレートと、
前記入力軸又は出力軸の他方に固定されて一体に回転するロータと、
該ロータを回転可能に支持する磁極体と、
前記ハブプレートの前記ロータに対向する面に、軸方向にスライド可能で一体に回転するよう取り付けられた磁性体から成るアーマチュアと、
前記アーマチュアと前記ロータとの互いに対向する面の一方に固着された摩擦板と、
前記アーマチュアを前記ハブプレートに対して近接する方向、又は離反する方向に付勢する付勢手段と、
前記磁極体内に設けられ、通電により前記付勢手段による付勢力に抗して前記アーマチュアを変位させる励磁コイルと、
前記アーマチュアと前記ハブプレートとを通る磁気回路を形成するためのヨーク、及び該ヨークに巻かれた検出コイルを有し、該検出コイルの電圧値に基づいて前記摩擦板の摩耗状態を検知する摩耗検知手段とを備えることを特徴とする摩擦板の摩耗検知手段を備えた電磁クラッチ。
【請求項４】
入力軸又は出力軸の一方に固定されて一体に回転する磁性体から成るハブプレートと、
前記入力軸又は出力軸の他方に固定されて一体に回転するロータと、
該ロータを回転可能に支持する磁極体と、
前記ハブプレートの前記ロータに対向する面に、軸方向にスライド可能で一体に回転するよう取り付けられた磁性体から成るアーマチュアと、
前記アーマチュアと前記ロータとの互いに対向する面の一方に固着された摩擦板と、
前記アーマチュアを前記ハブプレートに対して近接する方向、又は離反する方向に付勢する付勢手段と、
前記磁極体内に設けられ、通電により前記付勢手段による付勢力に抗して前記アーマチュアを変位させる励磁コイルと、
前記アーマチュアと前記ハブプレートとを通る磁気回路を形成するためのヨーク、及び該ヨークに巻かれた検出コイルを有し、該検出コイルの電圧値に基づいて前記摩擦板の摩耗状態を検知する摩耗検知手段とを備えた摩擦板の摩耗検知手段を備えた電磁クラッチにおいて、
前記ヨークは、前記アーマチュアに前記ハブプレート側に突出して固着され、前記アーマチュアが制動位置にスライドした際の前記検出コイルの電圧値が、前記摩擦板の摩耗量に応じて単調に変化するように設定されていることを特徴とする摩擦板の摩耗検知手段を備えた電磁クラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、励磁コイルへの通電、非通電の切換により、被制動回転軸に対する制動、解除を切り換える電磁ブレーキ、及び、入力軸と出力軸との接続、解除を切り換える電磁クラッチに関し、特に、接触部分に固着された摩擦板の摩耗を検知する手段を備えた電磁ブレーキ及び電磁クラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦力を利用した電磁ブレーキ及び電磁クラッチでは、摩擦力を発生させる摩擦板が使用に応じて摩耗する。摩擦板の摩耗が過度に進むと、電磁ブレーキについては制動力が低下し、電磁クラッチについては接続時の伝達効率が低下する。したがって、このような不具合が生じない段階で摩擦板を交換する必要があり、利用者は交換時期を把握する必要がある。
【０００３】
このため、従来から、例えば特許文献１及び２に開示されるような摩擦板の摩耗検知手段が提案されている。特許文献１に開示される摩耗検知手段は、摩擦板の摩耗に伴って摩擦板を押しているピストンの位置が変化することを利用し、摩耗限界に達したときのピストン位置を検出できるように、非接触の近接センサを配置している。
【０００４】
一方、特許文献２に開示される摩耗検知手段は、摩擦板の摩耗に伴ってサポートの位置が変化することを利用し、変位しない部分に設けた変位センサの接触子を、このサポートに当接させて摩耗量を連続的に検出できるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−１８３１２５号公報  第４図
【特許文献２】特開２００２−３７２０８２号公報  図５
【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、特許文献１に開示される摩耗検知手段では、ピストンの位置を非接触で検出するために使用される近接スイッチのコストが高く、また、特許文献２に開示される摩耗検知手段では、サポートの位置を連続的に検出するために使用される変位センサのコストが高く、何れの場合にも、適用される電磁ブレーキや電磁クラッチのコストアップを招くという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、より簡単な構成で、コストアップを招くことなく、摩擦板の摩耗状態を検知することができる電磁ブレーキ及び電磁クラッチ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】
本発明にかかる摩擦板の摩耗検知手段を備えた電磁ブレーキは、上記の目的を達成させるため、請求項１に記載のように、被制動回転軸に固定されて一体に回転する磁性体から成るハブプレートと、ハブプレートに対して軸方向に離れて対向する磁極体と、ハブプレートと磁極体との間に配置され、軸方向にスライド可能で回転不能に磁極体に取り付けられた磁性体から成るアーマチュアと、アーマチュアをハブプレートに対して近接する方向、又は離反する方向に付勢する付勢手段と、磁極体内に設けられ、通電により付勢手段による付勢力に抗してアーマチュアを変位させる励磁コイルと、ハブプレートとアーマチュアとの互いに対向する面の一方に固着された摩擦板と、アーマチュアとハブプレートとを通る磁気回路を形成するためのヨーク、及びヨークに巻かれた検出コイルを有し、検出コイルの電圧値に基づいて摩擦板の摩耗状態を検知する摩耗検知手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
一方、本発明にかかる摩擦板の摩耗検知手段を備えた電磁クラッチは、上記の目的を達成させるため、請求項３に記載のように、入力軸又は出力軸の一方に固定されて一体に回転する磁性体から成るハブプレートと、入力軸又は出力軸の他方に固定されて一体に回転するロータと、このロータを回転可能に支持する磁極体と、ハブプレートのロータに対向する面に、軸方向にスライド可能で一体に回転するよう取り付けられた磁性体から成るアーマチュアと、アーマチュアとロータとの互いに対向する面の一方に固着された摩擦板と、アーマチュアをハブプレートに対して近接する方向、又は離反する方向に付勢する付勢手段と、磁極体内に設けられ、通電により付勢手段による付勢力に抗してアーマチュアを変位させる励磁コイルと、アーマチュアとハブプレートとを通る磁気回路を形成するためのヨーク、及びヨークに巻かれた検出コイルを有し、検出コイルの電圧値に基づいて摩擦板の摩耗状態を検知する摩耗検知手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、電磁ブレーキ又は電磁クラッチの使用に伴って摩擦板が摩耗して厚さが減少すると、アーマチュアの制動位置（電磁ブレーキの場合）又は接続位置（電磁クラッチの場合）での磁気回路のパーミアンスが変化し、これにより検出コイルの電圧値も変化する。
したがって、検出コイルの電圧値に基づいて摩擦板の摩耗状態を検知することができる。また、摩擦板が所定の摩耗状態になったときの電圧値を予め閾値として設定しておき、実際に検出された電圧値と逐次比較すれば、電圧値が閾値を越えたときに摩擦板が所定の摩耗状態になったことを検知することができる。
【００１１】
なお、本発明の電磁ブレーキ及び電磁クラッチに用いるヨークは、請求項２及び４に記載のようにアーマチュアにハブプレート側に突出して固着され、アーマチュアが制動位置にスライドした際の検出コイルの電圧値が、摩擦板の摩耗量に応じて単調に変化するように設定されていることが望ましい。
このような構成とすれば、摩擦板の摩耗量と検出コイルの電圧値とを１対１で対応させることができ、摩耗量を正確に検出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電磁ブレーキ及び電磁クラッチによれば、次のような優れた効果を有する。
（１） 請求項１及び３に記載の電磁ブレーキ及び電磁クラッチによれば、ヨーク
と検出コイルを設けるのみの簡単な構成で、検出コイルの電圧値に基づいて摩擦板の摩耗状態を検知することができ、コストアップを招くことなく摩耗状態を的確に検知することができる。
この場合、摩擦板の磨耗状態の検知をアーマチュアとハブプレートの相対位置を測定して、摩擦板の磨耗限界を検知するようにしたので、摩擦板が動作しなくなる前の磨耗限界を高精度に検知することができる。
従って、本発明の電磁ブレーキ又は電磁クラッチを適用するロボット、各種製造のラインや各種制御システムにおけるどの機器が不良になるかを迅速に知る手段を提供でき、これら機器のメンテナンス効率を向上させることができる。
（２）請求項２及び４に記載の電磁ブレーキ及び電磁クラッチによれば、上記（１）に述べた基本的な効果に加え、摩擦板の磨耗量と検出コイルの電圧値を１対１で対応させることができ、磨耗量を正確に検出できるという補充的な効果をさらに有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明にかかる摩擦板の摩耗検知手段を備えた電磁ブレーキの一実施の形態を説明する。ここでは、本発明の電磁ブレーキを無励磁作動型の電磁ブレーキに適用した例について説明する。
なお、図１は、本発明の実施の形態にかかる電磁ブレーキの摩擦板が摩耗していない状態における制動時の縦断側面図、図２は、図１の電磁ブレーキの制動解除時の縦断側面図、図３は、図１の電磁ブレーキの摩擦板が摩耗した状態における制動時の縦断側面図である。
【００１４】
図１及び図２に示されるように、実施の形態に係る電磁ブレーキ１は、図示せぬ被制動軸に固定されて一体に回転する磁性体から成るハブプレート１０と、ハブプレート１０に対して軸方向に離れて対向する磁極体２０と、ハブプレート１０と磁極体２０との間に配置され、軸方向にスライド可能で回転不能に磁極体に取り付けられた磁性体から成るアーマチュア３０と、ハブプレート１０のアーマチュア３０に対向する面に固着されたリング状の摩擦板１１とを備えている。
【００１５】
磁極体２０には、アーマチュア３０をハブプレート１０に対して近接する方向に付勢する付勢手段としてコイルスプリング２１が設けられると共に、通電によりコイルスプリング２１による付勢力に抗してアーマチュア３０を変位させる励磁コイル２２が設けられている。これらのコイルスプリング２１及び励磁コイル２２は、アーマチュア３０を軸方向にスライドさせることにより制動、解除を切り換える切換手段として機能する。
【００１６】
すなわち、励磁コイル２２に電流が供給されない状態では、励磁コイル２２は励磁されず、図１に示されるように、アーマチュア３０はコイルスプリング２１の付勢力により、ハブプレート１０側に押し付けられて摩擦板１１に接触し、被制動軸に制動がかけられる。
【００１７】
励磁コイル２２に電流が供給されると、励磁コイル２２が励磁され、図２に示されるように、アーマチュア３０はコイルスプリング２１の付勢力に抗して磁極体２０に吸着され、摩擦板１１がアーマチュア３０から離れて制動が解除される。
【００１８】
また、電磁ブレーキ１は、摩擦板１１の摩耗を検知する摩耗検知手段として、アーマチュア３０とハブプレート１０とを通る磁気回路を形成するための一対のヨーク４０、４１と、図中下側となる一方のヨーク４１に巻かれた検出コイル４２と、検出コイル４２の電圧値に基づいて摩擦板１１の摩耗状態を検知する摩耗検知回路４３とを備えている。
【００１９】
ヨーク４０、４１は、それぞれ断面Ｌ字型に形成され、アーマチュア３０の外周部にハブプレート１０側に突出して固着されている。ヨーク４０、４１の内周側の先端は、ハブプレート１０の外周縁に対して所定のエアギャップを介して対向しており、検出コイル４２に微弱な交流電流を流すと、磁性体で形成されたハブプレート１０及びアーマチュア３０、ヨーク４０、４１を通る磁気回路が形成される。検出コイル４２に流される電流は、励磁コイル２２の励磁、非励磁によるアーマチュア３０のスライドに影響しない程度の微弱な電流である。
【００２０】
形成される磁気回路のパーミアンスは、アーマチュア３０の軸方向のスライドにより変化するヨーク４０、４１とハブプレート１０との対向面積の変化に応じて変化する。この例では、図２に示すようにアーマチュア３０が磁極体２０側に吸着された制動解除位置にあるときに対向面積が最大となり、かつ、アーマチュア３０がハブプレート１０に押し付けられた制動位置では、図１及び図３に示すように、摩擦板１１の厚さが小さくなるほど対向面積が減少するよう設定されている。したがって、制動位置での磁気回路のパーミアンスは、摩擦板１１が摩耗して薄くなるにしたがって単調に減少する。
【００２１】
なお、検出コイル４２は、１つのみでなく、複数設けてもよい。また、ヨーク４０、４１の形状も、上記の形状には限定されず、適用される電磁ブレーキの構成に応じて適宜変形可能である。
【００２２】
検出コイル４２の電圧値は、パーミアンスの変化に応じて変化するため、摩耗検知回路４３は、この電圧値に基づいて摩擦板１１の摩耗状態を検知することができる。
また、摩擦板１１の摩耗量と検出コイル４２の電圧値とが線形になるよう設定することにより、摩耗検知回路４３は、電圧値に基づいて摩擦板１１の摩耗量を連続的に検知することができる。
【００２３】
摩耗検知回路４３は、摩擦板が所定の摩耗状態になったときの電圧値を予め閾値として設定しておき、実際に検出された電圧値と逐次比較し、電圧値が閾値を越えたときに、ランプ、又はブザー等で警告を発する。所定の摩耗状態は、例えば制動時に摩擦板が機能しなくなるか、ギャップが大きくなりすぎてアーマチュアを吸着できなくなる等を条件として決定される。
したがって、ユーザは、警告が発せられた時点で摩擦板が所定の摩耗状態に達したことを知ることができ、摩擦板１１の交換タイミングを適切に知ることができる。
【００２４】
また、摩耗検知回路４３は、閾値電圧が異なる複数の比較回路を備える場合には、検出コイル４２の電圧値に応じて、摩擦板の摩耗状態を、例えば、正常、摩耗量小、摩耗量大、交換時期等、段階的に検知することもできる。
さらに、摩擦板１１の摩耗量、又は残存量を数値表示することもできる。
【００２５】
なお、上記の実施の形態では、本発明を無励磁作動型の電磁ブレーキに適用した例についてのみ説明したが、本発明の範囲はこれに限られず、励磁作動型の電磁ブレーキはもとより、同様の構成を持つ電磁クラッチにも適用可能である。
即ち、この場合は、入力軸又は出力軸の一方に固定されて一体に回転する磁性体から成るハブプレートと、入力軸又は出力軸の他方に固定されて一体に回転するロータと、このロータを回転可能に支持する磁極体と、ハブプレートのロータに対向する面に、軸方向にスライド可能で一体に回転するよう取り付けられた磁性体から成るアーマチュアと、アーマチュアとロータとの互いに対向する面の一方に固着された摩擦板と、アーマチュアをハブプレートに対して近接する方向、又は離反する方向に付勢する付勢手段と、磁極体内に設けられ、通電により付勢手段による付勢力に抗してアーマチュアを変位させる励磁コイルと、アーマチュアとハブプレートとを通る磁気回路を形成するためのヨーク、及びこのヨークに巻かれた検出コイルを有し、この検出コイルの電圧値に基づいて摩擦板の摩耗状態を検知する摩耗検知手段とを備えた電磁クラッチの構成とすればよい。
なお、本発明の電磁ブレーキ及び電磁クラッチにおいて、アーマチュアが回転する場合には、スリップリング等を利用して検出コイル４２と摩耗検知回路４３とを接続すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態にかかる電磁ブレーキの摩擦板が摩耗していない状態における制動時の縦断側面図である。
【図２】図１の電磁ブレーキの制動解除時の縦断側面図である。
【図３】図１の電磁ブレーキの摩擦板が摩耗した状態における制動時の縦断側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  電磁ブレーキ
１０  ハブプレート
１１  摩擦板
２０  磁極体
２１  コイルスプリング
２２  励磁コイル
３０  アーマチュア
４０、４１  ヨーク
４２  検出コイル
４３  摩耗検知回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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