(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被制動回転機の軸方向に並べて配され、ともに無励磁作動型である第１および第2の電磁ブレーキと、
前記第1および第2の電磁ブレーキを非制動状態とするために給電し、制動状態とするために給電停止する、前記第1および第2の電磁ブレーキに同時に給電および給電停止を行う回路手段とをそなえ、
前記第１の電磁ブレーキは、前記回路手段が電源を遮断したとき、相対的に短い時間後に制動が効き始めて前記被制動回転機に比較的緩やかな制動をかけるものであり、
前記第2の電磁ブレーキは、前記回路手段が電源を遮断したとき、相対的に長い時間後に制動が効き始めて前記被制動回転機に比較的強い制動を付加的にかけるものである、複式制動装置。
【請求項２】
請求項１記載の複式制動装置において、
前記第1の電磁ブレーキは単板型ブレーキであり、前記第2の電磁ブレーキは複板型ブレーキである複式制動装置。
【請求項３】
請求項2記載の複式制動装置において、
前記第1の電磁ブレーキは、太線による少ないターン数で構成された操作コイルを有し、前記第2の電磁ブレーキは、細線による多いターン数で構成された操作コイルを有する複式制動装置。
【請求項４】
請求項１記載の複式制動装置において、
前記第１の電磁ブレーキは前記被制動回転機の駆動源を遮断すると同時に操作コイルの電源が遮断され、前記第２の電磁ブレーキは前記被制動回転機の駆動源を遮断した後も電流を流し続けるために操作コイルに逆並列にフリーホイーリングダイオードが接続されている、複式制動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機能の異なる２種のブレーキを備えた複式制動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転中の回転機を停止させるべく制動をかけたり、停止状態の回転機を停止状態に保持したりするために制動装置が用いられる。ここで回転機というのは、例えばエレベータやエスカレータ等の昇降機における駆動モータであり得るし、また電気モータ以外のモータであってもよい。この種の用途に用いられる従来の制動装置は単式であって、例えば操作コイルを励磁したり、励磁を切ったりすることによって制動をかけたり制動を解除したりする。その場合、操作コイルを励磁したとき制動がかかり、非励磁としたとき制動が解除される励磁ブレーキ方式と、逆に無励磁のとき制動がかかり、励磁したとき制動が解除される無励磁ブレーキ方式とがある。本発明は後者の無励磁ブレーキ方式の制動装置に関するものである。
【０００３】
この種の従来の制動装置は単一機能であって、操作コイルの励磁オン・励磁オフによって制動を解除したり制動をかけたりする。制動装置には、上述の通り、回転中の回転機を停止させようとする時に制動をかけることによって回転機を制動停止させるという機能のほかに、停止状態の回転機を確実に停止状態に保持するという機能をも持っている。本発明は、両者の機能を巧妙に併せ備えた制動装置に関するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の制動装置では、上述の２つの機能を併せ備えていないため、いずれかの機能に重点をおいた設計とするか、両機能を達成するために両機能をフルに考慮した設計とする、等の対策を講じていた。しかし前者ではいずれかの機能を満足しないことが多く、後者では構造的に大型かつ高価なものになってしまう。
【０００５】
したがって本発明の目的は、回転中の回転機に制動をかけて停止させたり、停止状態の回転機を停止状態に確実に保持したりする、簡易な制御回路により制御し得る複式制動装置を提供することである。
【０００６】
上記目的達成のため、本発明では、
被制動回転機の軸方向に並べて配され、ともに無励磁作動型である第１および第2の電磁ブレーキと、
前記第1および第2の電磁ブレーキを非制動状態とするために給電し、制動状態とするために給電停止する、前記第1および第2の電磁ブレーキに同時に給電および給電停止を行う回路手段とをそなえ、
前記第１の電磁ブレーキは、前記回路手段が電源を遮断したとき、相対的に短い時間後に制動が効き始めて前記被制動回転機に比較的緩やかな制動をかけるものであり、
前記第2の電磁ブレーキは、前記回路手段が電源を遮断したとき、相対的に長い時間後に制動が効き始めて前記被制動回転機に比較的強い制動を付加的にかけるものである、複式制動装置、
を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は本発明による複式制動装置の一実施の形態を示すものである。この複式制動装置は、被制動回転機、例えば電気モータ８０（図２参照）のシャフト２に制動をかけるために用いられ、図示のように、シャフト２の軸方向に並べて配された第１の電磁ブレーキ１０および第２の電磁ブレーキ５０を備えている。第１の電磁ブレーキ１０は単板型ブレーキであってモータ電源遮断直後の緩やかな制動停止のために用いられ、第２の電磁ブレーキ５０は複板型ブレーキであって大きな制動能力をもっており、モータ停止後の確実な静止保持のために用いられる。シャフト２の自由端は次第に小径になる３段型に構成され、軸端の小径側に第１の電磁ブレーキ１０が配置され、大径側に第２の電磁ブレーキ５０が配置されている。両電磁ブレーキ１０，５０はいずれも可動部が軸方向に動く平板型すなわちディスク型のものである。
【００１３】
シャフト２の中径部および小径部にまたがって、かつ、シャフト２から放射方向に所定の間隔をもって第１の電磁ブレーキ１０の固定鉄心１２が配設されている。電磁ブレーキ１０の可動鉄心１４はシャフト２の自由端側に配置される。固定鉄心１２には操作コイル１６が装着されるとともに、可動鉄心１４を離反方向に押圧して制動作用を呈する制動ばね１８が周方向の複数箇所に分散して配設されている。制動ばね１８は可動鉄心１４を固定鉄心１２から離反する方向に押圧して制動作用を呈するものであって、周方向に等分に複数箇所、例えば１０箇所程度に分散配置される。可動鉄心１４の反吸引側端縁部にはブレーキライニング２０を貼着している。固定鉄心１２を固定するために周上複数箇所で第２の電磁ブレーキ５０の可動鉄心５４に開けた貫通穴を通して固定鉄心５２にねじ込まれた穴付ボルト２２によって固定鉄心５２に対して固定される。ブレーキライニング２０および可動鉄心１４は可動鉄心１４を通して固定鉄心１２にねじ込まれたねじ２４によって回転動作が阻止される。電磁ブレーキ１０の操作コイル１６は励磁を断ったときのブレーキ動作の応答を速くするために、第２の電磁ブレーキ５０の対応部分との比較において、太線により少ないターン数をもって構成され、かつ、固定鉄心１２と吸引時の可動鉄心１４との間に、励磁を断ったときの残留磁気を少なくして応答を速くするために、若干の磁気空隙を形成するように設計される。
【００１４】
シャフト２の自由端の小径部に第１の電磁ブレーキ１０の回転側部材の取付手段としてボス２６がキー溝に係合するキー２８によりシャフト２に対し周方向に固定的に結合されるとともに、止め板３０を有する止めねじ３２をシャフト２にその軸端側からねじ込むことにより固定され、さらに付加的に止め板３２を通して止めねじ３４を周上複数箇所でボス２６にねじ込むことにより、ボス２６とシャフト２とが相互に一体的に結合される。ボス２６にはリブ３６を介してブレーキ板３８がブレーキライニング２０に対向するように取付けられる。電磁ブレーキ１０は図示の制動装置の軸端側に位置して放熱効率がよく、駆動源を断って停止させようとする回転中のモータ８０を制動停止させるまでの間のブレーキ発生熱を良好に放散させることができる。
【００１５】
シャフト２の大径側に配置される第２の電磁ブレーキ５０の固定鉄心５２と、それに若干の間隙をおいて軸方向に対向する可動鉄心５４とがシャフト２に対し比較的大きな間隙をもって位置している。固定鉄心５２は図示していない被制動回転機（図２：モータ８０）の固定部に周上複数箇所で穴付ボルト５６によって固定される。それに対し可動鉄心５４は第１の電磁ブレーキ１０を固定するための穴付ボルト２２を貫通させており、周方向には回転不能であるが軸方向にはわずかに移動可能に構成されている。固定鉄心５２には制動ばね５８および操作コイル６０が装着されている。制動ばね５８は可動鉄心５４を固定鉄心５２から離反する方向に押圧して制動作用を呈するものであって、第１の電磁ブレーキ１０と同様に、周方向に等分に複数箇所に分散して配設される。電磁ブレーキ５０は複板型であって強力ではあるが、励磁を断ったときのブレーキ動作の応答を敢えて遅くするために、電磁ブレーキ１０の対応部分との比較において、操作コイル６０が細線により多くのターン数をもって構成され、かつ、固定鉄心５２と吸引時の可動鉄心５４との間の磁気空隙を、励磁を断ったときの残留磁気を大きくするようにほぼゼロに設計する。なお、ボルト２２とボルト５６を通すための貫通穴ないしねじ穴は、固定鉄心５２に周方向に交互に位置するように設けられ、したがって、両者は同一個数ずつ設けられる。可動鉄心５４は貫通させているボルト２２により回転動作が阻止される。
【００１６】
シャフト２の自由端の中径部にはキー溝に係合するキー４によりシャフト２と一体に回転し、かつ制動動作に関連して軸方向にわずかに滑動し得るように制動ハブ６２が配設されている。制動ハブ６２のシャフト大径側はフランジ部６４として構成され、その外周面部にブレーキ板６６が、制動ハブ６２に対し周方向には相対回転が不能であるが、軸方向にはわずかに滑動し得るように歯車６８を介して配設されている。ブレーキ板６６の端縁部両面にブレーキライニング７０，７２を貼着し複板型ブレーキを構成している。ブレーキライニング７０は可動鉄心５４に対向し、ブレーキライニング７２は第１の電磁ブレーキ１０の固定鉄心１２に対向している。制動ハブ６２とボス２６との間に皿ばね６およびばねワッシャ８が介挿され、そのばね力により制動ハブ６２をシャフト２の大径側に押圧している。
【００１７】
図１に示す制動装置における個々の電磁ブレーキ１０，５０の動作について説明する。
【００１８】
電磁ブレーキ１０，５０は無励磁ブレーキ型であって、操作コイル１６，６０を励磁していないときにシャフト２に制動ばね１８，５８による制動をかけ、操作コイル１６，６０を励磁することにより制動ばね１８，５８による制動を解除し、シャフト２を自由にする。以下、この動作態様についてさらに詳細に説明する。
【００１９】
まず第１の電磁ブレーキ１０について説明する。第１の電磁ブレーキ１０は、操作コイル１６を非励磁とすることにより、可動鉄心１４が制動ばね１８のばね力により固定鉄心１２から離反する方向に押圧され、その結果、ブレーキライニング２０とブレーキ板３８との間に制動作用が生ずる。操作コイル１６を励磁すると可動鉄心１４が制動ばね１８のばね力に抗して固定鉄心１２に吸引され、その結果、可動鉄心１４に貼着されたブレーキライニング２０とブレーキ板３８との間に押圧力すなわち制動力が作用しなくなる。
【００２０】
第２の電磁ブレーキ５０は、操作コイル６０を非励磁とすることにより、可動鉄心５４が制動ばね５８のばね力により固定鉄心５２から離反する方向に押圧され、その結果、ブレーキライニング７０と可動鉄心５４との間、およびブレーキライニング７２と第１の電磁ブレーキ１０の固定鉄心１２との間に制動作用が生ずる。操作コイル６０を励磁することにより、可動鉄心５４が制動ばね５８のばね力に抗して固定鉄心５２側に吸引され、その結果、ブレーキライニング７０，７２と各対向固定部との間の制動作用が解除される。
【００２１】
本発明による制動装置は、後述のように、電磁ブレーキ１０，５０の操作コイル１６，６０を励磁している状態から励磁電源を切ったときに制動作用が有効に作用し始めるタイミングが異なるところに大きな特徴がある。
【００２２】
図２は両電磁ブレーキ１０，５０を操作する操作回路を示すものである。ここでは被制動回転機としてモータ８０が示されている。モータ８０には交流電源から電磁接触器８２を介して駆動電力が供給される。電磁ブレーキ１０，５０は直流駆動型であって、電磁接触器８２の負荷側から整流回路を介して得られる直流電力により駆動される。図には最も簡単な整流回路の例として１個のダイオード８４からなる単相半波整流回路が示されているが、これは例えば単相両波整流回路や、三相半波整流回路、三相両波整流回路等によって置換できることはもちろんである。ダイオード８４の入力側、電磁ブレーキ１０（の操作コイル１６）の入力側、および電磁ブレーキ５０（の操作コイル６０）の入力側にはそれぞれサージ吸収素子８６，８８，９０が並列に接続されている。さらにダイオード８４とサージ吸収素子８８との間にはフリーホイーリングダイオード９２がダイオード８４の直流出力に対して逆並列となる関係で接続されている。第１の電磁ブレーキ１０はダイオード８４の出力直流により電磁接触器８２の補助接点９４を介して励磁され、第２の電磁ブレーキ５０はダイオード８４の出力直流により直接励磁される。
【００２３】
次に図３を参照し、図２に示す操作回路を用いて操作される図１の制動装置の動作態様について説明する。
【００２４】
時刻ｔ１において電磁接触器８２の主接点および補助接点９４が閉路すると、モータ８０に駆動電力が供給されるとともに、ダイオード８４を介して電磁ブレーキ１０，５０に直流励磁電力が供給され、若干の遅れ時間をもって時刻ｔ２において電磁ブレーキ１０，５０の制動が解除され、モータ８０が起動し、徐々に回転数Ｎが上昇して定常回転数に達する。さて、時刻ｔ３において、モータ８０を停止させるべく停止指令を送り、電磁接触器８２の主接点および補助接点９４を開路させたとする。このとき電磁ブレーキ１０の励磁電流は補助接点９４により直ちにゼロにされ、若干の遅れ時間をもって時刻ｔ４において直ちに作動し始めるが、残留磁気のために制動力の効きは緩やかで低衝撃であり、モータ８０の回転数Ｎは徐々に低下し、時刻ｔ５でゼロに達する。この後も電磁ブレーキ５０のブレーキは効いたままである。電磁接触器８２の開路後、電磁ブレーキ５０に対する電源側からの電力供給は断たれるが、電磁ブレーキ５０には自己の保有エネルギーによりフリーホイーリングダイオード９２を介して暫時、電流が流れ続けるとともに、さらにモータ８０の回転中の残留エネルギーによってもダイオード８４を介して電流が流れ続ける。そのため、電磁ブレーキ５０が制動力を発揮し始めるタイミングは時刻ｔ５よりもさらに遅れることになり、モータ８０の停止後しばらくしてからの時刻ｔ６において始めて制動力を生ずる。この時刻ｔ６以後は両電磁ブレーキ１０，５０の制動力が共に作用し、モータ８０を確実に静止状態に保持し続けることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は上述のように、被制動回転機の軸方向に並べて配された２種の無励磁作動型電磁ブレーキの各特性を活かし、簡易な制御回路を用いて衝撃の少ない緩やかな制動停止を達成し、回転停止後は大きな制動力で確実な静止保持を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複式制動装置の実施の一形態を示す縦断面図。
【図２】図１の複式制動装置における両電磁ブレーキの操作回路を示す結線図。
【図３】図１の複式制動装置における両電磁ブレーキの動作タイミングを説明するためのタイムチャート。
【符号の説明】
２  回転機シャフト
１０  第１の電磁ブレーキ
１２  固定鉄心
１４  可動鉄心
１６  操作コイル
１８  制動ばね
２０  ブレーキライニング
２６  ボス
３６  リブ
３８  ブレーキ板
５０  第２の電磁ブレーキ
５２  固定鉄心
５４  可動鉄心
５８  制動ばね
６０  操作コイル
６２  制動ハブ
６６  ブレーキ板
７０，７２  ブレーキライニング
８０  モータ
８２  電磁接触器
８４，９２  ダイオード
【図１】
0003748947.tif 000002
【図２】
0003748947.tif 000003
【図３】
0003748947.tif 000004