負作動型電磁ブレーキ装置とその制御方法及び制御装置、駆動装置
【課題】負作動型電磁ブレーキ装置の制動力をより高めること。
【解決手段】制御装置４０は、アーマチュア１０ｃと、アーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を発生する永久磁石２１Ｄ及びアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を変化させるコイル２１Ｅを有するマグネットヨーク２１と、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間隙を広げる方向にアーマチュア１０ｃを付勢する弾性部材である板ばね１０ｂと、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する。制御装置４０は、所定の直流電圧を発生する直流電圧発生部４１と、ブレーキ解放時には、マグネットヨーク２１のアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を弱めるようにマグネットヨーク２１と直流電圧発生部４１とを接続し、ブレーキ作動時には、マグネットヨーク２１のアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を強めるようにマグネットヨーク２１と直流電圧発生部４１とを接続する接続部４２と、を備える。
【解決手段】制御装置４０は、アーマチュア１０ｃと、アーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を発生する永久磁石２１Ｄ及びアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を変化させるコイル２１Ｅを有するマグネットヨーク２１と、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間隙を広げる方向にアーマチュア１０ｃを付勢する弾性部材である板ばね１０ｂと、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する。制御装置４０は、所定の直流電圧を発生する直流電圧発生部４１と、ブレーキ解放時には、マグネットヨーク２１のアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を弱めるようにマグネットヨーク２１と直流電圧発生部４１とを接続し、ブレーキ作動時には、マグネットヨーク２１のアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を強めるようにマグネットヨーク２１と直流電圧発生部４１とを接続する接続部４２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばダイレクトドライブモータ等のモータやアクチュエータ等の種々駆動装置に搭載される負作動型電磁ブレーキ装置に関し、またその制御方法、装置及びその負作動型電磁ブレーキ装置を備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータに搭載されるブレーキとして、永久磁石を内蔵した負作動型電磁ブレーキ装置が用いられている。関連する技術として、特許文献１には、電磁ブレーキのトルク制御装置の技術が記載されている。
【０００３】
図１０及び図１１は、負作動型電磁ブレーキ装置の動作原理を示す模式図である。図１０は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図１１は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。
【０００４】
図１０及び図１１を参照すると、負作動型電磁ブレーキ装置５０は、フランジ６１と、弾性部材である板ばね６２と、アーマチュア６３と、マグネットヨーク６４と、を含む負作動型電磁ブレーキ機構部６０を備えている。板ばね６２は、フランジ６１に固着されており、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４との間隙を広げる方向にアーマチュア６３を付勢している。マグネットヨーク６４は、磁性材料で作られたアーマチュア６３を引き寄せる磁界を発生する永久磁石（不図示）及び永久磁石による磁界を相殺する磁界を発生させるコイル（不図示）を有する。
【０００５】
負作動型電磁ブレーキ装置５０の負作動型電磁ブレーキ機構部６０を制御する制御装置７０は、直流電圧発生部７１と、直流電圧発生部７１とマグネットヨーク６４内のコイルとを接続する接続部（スイッチ）７２と、を含んでいる。
【０００６】
図１０を参照すると、ブレーキ解放時には、接続部７２は、マグネットヨーク６４の永久磁石による磁界を相殺する磁界をマグネットヨーク６４のコイルに発生させるように、マグネットヨーク６４のコイルと電圧発生部７１とを接続する。すると、マグネットヨーク６４の永久磁石がアーマチュア６３を引き寄せる磁力が消失し、アーマチュア６３は弾性部材である板ばね６２によりフランジ６１方向に付勢され、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４との間に間隙が生じる。これにより、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４との間の摩擦が無くなり、ブレーキが解放される。
【０００７】
図１１を参照すると、ブレーキ作動時には、接続部７２は、マグネットヨーク６４のコイルと電圧発生部７１との間を開放する。すると、マグネットヨーク６４のコイルが磁界を発生しないので、マグネットヨーク６４の永久磁石がアーマチュア６３を自身の磁力によって引き寄せ、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４とが接触し、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４との間に摩擦力が発生し、この摩擦力が停止トルクとしてアーマチュア６３に作用し、制動力となる。また、停電などにより突然電力の供給が途絶えた場合も接続部７２を開放した場合と同様に制動力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５―４４７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、負作動型電磁ブレーキ装置はモータ等駆動装置に搭載されるブレーキとして有効であるが、近年、回転アクチュエータの被駆動部までの長軸化に伴い、作用するモーメントが大きくなり、位置決め位置を保持する必要等のため、制動力をより高めることが好ましいことがある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、負作動型電磁ブレーキ装置の制動力をより高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、ブレーキの作動を制御する制御装置と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置であって、前記制御装置には、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続する接続部と、を備えることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
【００１２】
このように、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時に、マグネットヨークのアーマチュアを引き寄せる磁界を強めるようにコイルに直流電圧を印加することで、マグネットヨークのアーマチュアを引き寄せる磁界を強めることができる。これにより、負作動型電磁ブレーキ装置の制動力をより高めることができる。
【００１３】
また、本発明は、ブレーキ作動時には、ブレーキ解放時とは逆方向に、前記コイルへ直流電圧を印加することを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
【００１４】
また、本発明は、前記直流電圧発生部が、一定の直流電圧を発生する単一のものであることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。これにより、単一の直流電圧発生部で負作動型電磁ブレーキ装置の作動及び解放を行うことができるので、制御装置の簡略化、低コスト化を図ることができる。
また、本発明は、前記直流電圧発生部が、複数からなり、ブレーキ解放用のものと、ブレーキ作動用のものと、を独立して有することを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
また、本発明は、前記直流電圧発生部について、ブレーキ作動用のものがブレーキ解放用のものより、発生する電圧が大きいことを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
また、本発明は、前記直流電圧発生部について、ブレーキ作動用のものがブレーキ解放用のものより、発生する電圧が小さいことを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
また、本発明は、前記直流電圧発生部について、ブレーキ作動用のものに可変抵抗器を有し、発生する電圧を変化させることができ、ブレーキトルクの制御を可能としていることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
また、本発明は、アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、ブレーキの作動を制御する制御装置と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する方法であって、ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルに直流電圧を印加し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルに直流電圧を印加することを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置の制御方法を提供する。
また、本発明は、アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する制御装置であって、前記制御装置には、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続する接続部と、を備えることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置を提供する。
また、本発明は、上記の負作動型電磁ブレーキ装置を備えたことを特徴とする駆動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、負作動型電磁ブレーキ装置の制動力をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る負作動型電磁ブレーキ装置を内蔵したダイレクトドライブモータを示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の第４実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を説明するための模式図である。
【図１１】図１１は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００１８】
図１は、負作動型電磁ブレーキ装置を有するダイレクトドライブモータの回転軸を含む平面での断面図である。本実施形態においては、負作動型電磁ブレーキ装置及び本実施形態に係る制御方法をダイレクトドライブモータ１に適用した例を示すが、負作動型電磁ブレーキ装置及び本実施形態に係る制御方法の適用対象は、ダイレクトドライブモータ１に限定されるものではない。直動アクチュエータ等を含む駆動装置全般に適用できる。
【００１９】
ダイレクトドライブモータ１は、モータベース２０を有する。モータベース２０は、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸の円筒状部２０Ｂを有する。また、モータベース２０は、円筒状部２０Ｂの軸方向の第１の方向の端部から外方向に拡がる円環状部２０Ｒを有する。第１の方向とは、回転中心軸Ｚｒと平行な方向かつ後述する回転部１０の方向である。
【００２０】
モータベース２０の円筒状部２０Ｂと円環状部２０Ｒとの境界部分の第１の方向側には、マグネットヨーク２１が、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸にボルトで緊締し固着されている。マグネットヨーク２１は、軟磁性体のヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを有する。ヨーク２１Ａは、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸の円環状の形状を有する。また、マグネットヨーク２１は、ヨーク２１Ａの内周部から第１の方向に沿って延在する円筒状のヨーク２１Ｂを有する。ヨーク２１Ａの外周部の第１の方向側の面には、アーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を発生する、硬磁性体の永久磁石２１Ｄが固着されている。ヨーク２１Ｃは、永久磁石２１Ｄの第１の方向側の面に固着された円環状部２１Ｃａと、円環状部２１Ｃａの第１の方向側の面の外周部から第１の方向に延在する円筒状部２１Ｃｂと、を有する。ヨーク２１Ｂの外周とヨーク２１Ｃの円筒状部２１Ｃｂの内周との間には、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸に、永久磁石２１Ｄによる磁界を変化させる磁界を発生させるコイル２１Ｅが巻回されている。マグネットヨーク２１の外周面には、コイル２１Ｅに電圧を印加するためのリード線２４が設けられている。モータベース２０の円環状部２０Ｒの第１の方向と反対の第２の方向側の面の外周部には、モータコア２６Ａ及び巻線２６Ｂが配置されている。これらの部材がステータ２を構成する。
【００２１】
マグネットヨーク２１及び後述する回転部１０が、負作動型電磁ブレーキ装置のブレーキ機構部２５を構成する。
【００２２】
ダイレクトドライブモータ１は、負作動型電磁ブレーキ装置のブレーキ機構部２５の制動力をロータ３のモータ出力軸１３に伝達するブレーキ連結軸１２を有する。ブレーキ連結軸１２は、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸の円環状部１２Ｒと、円環状部１２Ｒの内周側を含む中央部から第１の方向に向かって延在する円筒状部１２Ｂと、を有する。ブレーキ連結軸１２の円筒状部１２Ｂは、第２の方向側から第１の方向側に向かって、モータベース２０及びマグネットヨーク２１を貫通している。
【００２３】
ブレーキ連結軸１２の円筒状部１２Ｂの第１の方向側の端部には、ブレーキ機構部２５の回転部１０が取付けられている。回転部１０は、フランジ１０ａと、弾性部材である板ばね１０ｂと、アーマチュア１０ｃと、を有する。フランジ１０ａは、円盤状の形状を有しており、ブレーキ連結軸１２の円筒状部１２Ｂの第１の方向側の端部にボルトで緊締し固着されている。板ばね１０ｂ及びアーマチュア１０ｃは、円環状の形状を有している。アーマチュア１０ｃは、板ばね１０ｂを挟んで、フランジ１０ａの第２の方向側の面に固着されている。板ばね１０ｂは、アーマチュア１０ｃを第１の方向（フランジ１０ａ側）に引っ張るように付勢している。板ばね１０ｂはフランジ１０ａとアーマチュア１０ｃとの両方に固定されている。板ばね１０ｂは、面内剛性が低いため、ブレーキ作動時にはアーマチュア１０ｃに作用する磁力によって引っ張られ軸方向に変形してたわむが、周方向への剛性は非常に高いため、周方向への変形は小さい。
このような構造により、コイル２１Ｅに印加する電圧でブレーキの解放や作動を制御する。ブレーキ解放時には、永久磁石２１Ｄの磁力を弱める方向に磁界が発生するようコイル２１Ｅに電圧が印加される。これにより、アーマチュア１０ｃは、板ばね１０ｂにより第１の方向（フランジ１０ａ側）に引っ張られ、マグネットヨーク２１とアーマチュア１０ｃとの間に間隙ができブレーキが解放される。一方、ブレーキが作動すると、ブレーキ機構部２５は、ロータ３を制動して所定の位置に固定することができる。マグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに電圧を印加しないと、マグネットヨーク２１のコイル２１Ｅが磁界を発生しないので、マグネットヨーク２１の永久磁石２１Ｄがアーマチュア１０ｃを自身の磁力によって引き寄せ、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１とが接触する。その結果、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間に摩擦力が発生し、この摩擦力が停止トルクとしてアーマチュア１０ｃに作用し、ダイレクトドライブモータ１のロータ３の制動力となる。本発明では、更に制動力を高めるために、永久磁石２１Ｄの磁力に加えて、コイル２１Ｅの磁力も付与できるような電圧を印加する。これについては、実施例を用いて後述する。
【００２４】
ブレーキ連結軸１２の円環状部１２Ｒの第１の方向側の面の外周部には、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸の円筒状のモータ出力軸１３がボルトで緊締され固着されている。モータ出力軸１３の第１の方向側の端部には、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸のロータフランジ１４が固着されている。ロータフランジ１４の外周面には、ステータ２側のモータコア２６Ａ及び巻線２６Ｂと対向するように、永久磁石１５が配置されている。これらの部材がロータ３を構成する。
【００２５】
ロータフランジ１４の内周面と、モータベース２０の円筒状部２０Ｂの外周面と、の間には、クロスローラ軸受２７が配置されている。クロスローラ軸受２７は、アキシアル荷重とモーメント荷重を受けることができる。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
図２及び図３は、本発明の第１実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置とブレーキ機構部とを接続した様子を示す模式図である。図２は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図３は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。
【００２７】
負作動型電磁ブレーキ装置３０を制御する負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置（以下、必要に応じて制御装置という）４０は、リード線２４（図１参照）を介してブレーキ機構部２５と接続されている。制御装置４０は、所定の直流電圧（例えば、２４Ｖ）を発生する直流電圧発生部４１と、直流電圧発生部４１とマグネットヨーク２１内のコイル２１Ｅ（図１参照）とを接続する接続部（スイッチ）４２と、を含んでいる。
【００２８】
図２を参照すると、ブレーキ解放時には、接続部４２は、マグネットヨーク２１内の永久磁石２１Ｄ（図１参照）によるアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を弱めるようにコイル２１Ｅに直流電圧を印加すべく、コイル２１Ｅと直流電圧発生部４１とを接続する。すると、コイル２１Ｅが発生する磁界により、ヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ（図１参照）が磁化する。このときにヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに発生する磁束の方向は、コイル２１Ｅに流れる電流の向きによって変化する。ヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの磁束の方向が永久磁石２１Ｄの磁束の方向と反対である場合、マグネットヨーク２１中に存在する磁束の量が低減する。その結果、マグネットヨーク２１がアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界が弱められ（相殺されることが好ましい）、アーマチュア１０ｃは弾性部材である板ばね１０ｂによりフランジ１０ａ方向に付勢され、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間に間隙が生じる。これにより、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間の摩擦が無くなり、ブレーキが解放される。
【００２９】
図３を参照すると、ブレーキ作動時には、接続部４２は、ブレーキ解放時とは逆方向に、直流電圧がマグネットヨーク２１内のコイル２１Ｅに印加されるように、コイル２１Ｅと直流電圧発生部４１とを接続する。つまり、接続部４２は、マグネットヨーク２１のアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を強めるようにコイル２１Ｅに直流電圧を印加する。すると、コイル２１Ｅが発生する磁界と永久磁石２１Ｄによる磁界とが重ね合わされて、マグネットヨーク２１がアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界が強められ、マグネットヨーク２１がアーマチュア１０ｃを強い磁力によって引き寄せ、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１とが接触し、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間に摩擦力が発生し、この摩擦力が停止トルクとしてアーマチュア１０ｃに作用し、ダイレクトドライブモータ１のロータ３の制動力となる。
【００３０】
このように、ブレーキ作動時に、解放時と逆の電圧をマグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに印加することで、マグネットヨーク２１は、マグネットヨーク２１の永久磁石２１Ｄによる磁界とコイル２１Ｅの磁界とを加えた磁界を発生させることができる。その結果、負作動型電磁ブレーキ装置３０は、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間の制動トルクを従来よりも強くすることができる。これにより、負作動型電磁ブレーキ装置３０は、ダイレクトドライブモータ１のロータ３の制動力をより高めることができる。これは、近年、回転アクチュエータにおいて被駆動部までの長軸化等に伴い、作用するモーメントが大きくなってきており、位置決め位置での確実な停止や保持をする上で有用な効果がある。
【００３１】
なお、コイル２１Ｅによる磁力と永久磁石２１Ｄの磁力とで、マグネットヨーク２１のヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが磁気飽和した後は、コイル２１Ｅによる磁界をそれ以上強くしても負作動型電磁ブレーキ装置３０が発生する磁界は、磁気飽和したとき以上には大きくならない。そのため、コイル２１Ｅに印加する電圧は、コイル２１Ｅによる磁界と永久磁石２１Ｄの磁界とで、ヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが磁気飽和するまでの電圧とすることが好ましい。
【００３２】
また、本実施例においては、ブレーキ作動時に、解放時と逆方向かつ同じ大きさの直流電圧をマグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに印加することとしているが、本発明はこれに限定されない。本発明においては、アーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を強める電圧を、マグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに印加すればよい。つまり、ブレーキ作動時の電圧の絶対値が、解放時の電圧の絶対値より大きくてもよいし、小さくてもよい。マグネットヨーク２１のヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが磁気飽和しない範囲で、ブレーキ作動時の電圧の絶対値を大きくすると、制動力が高くなり好適である。この例として、第２実施例を上げて後述する。
【００３３】
また、本実施例のように、ブレーキ作動時に、解放時と逆方向に同じ大きさの直流電圧をマグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに印加することとすれば、単一の直流電圧発生部４１でブレーキの作動及び解放を行うことができるので、制御装置４０の簡略化、低コスト化を図ることができる。
【００３４】
（実施例２）
図４及び図５は、本発明の第２実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置とブレーキ機構部とを接続した様子を示す模式図である。図４は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図５は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。本実施例においては、前述の第１実施例と同様の部位については、共通の符号を用い説明を省略する。
【００３５】
本実施例が第１実施例と異なる点は、ブレーキの解放用直流電圧発生部４１ａと作動用直流電圧発生部４１ｂとを独立させ、互いの電圧の絶対値を変えていることである。互いの電圧の方向は、第１実施例と同様に相反するようになっている。本実施例においては、作動用直流電圧発生部４１ｂの電圧の大きさは、解放用直流電圧発生部４１ａの電圧の大きさより大きい。これにより、ブレーキによる制動力を向上させブレーキの作動時間を短縮することができる。また、ブレーキ作動時の剛性を高めることができる。
【００３６】
（実施例３）
図６及び図７は、本発明の第３実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置とブレーキ機構部とを接続した様子を示す模式図である。図６は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図７は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。本実施例においては、前述の第１実施例と同様の部位については、共通の符号を用い説明を省略する。
【００３７】
本実施例が第１実施例と異なる点は、ブレーキの解放用直流電圧発生部４１ａと作動用直流電圧発生部４１ｂとを独立させ、互いの電圧の絶対値を変えていることである。互いの電圧の方向は、第１実施例と同様に相反するようになっている。本実施例においては、作動用直流電圧発生部４１ｂの電圧の大きさは、解放用直流電圧発生部４１ａの電圧の大きさより小さい。これにより、永久磁石２１Ｄ（図１参照）の磁力を強める磁力は、第１実施例の場合より少なくはなるが、ブレーキの解放にかかる時間を短縮することができる。
【００３８】
（実施例４）
図８及び図９は、本発明の第４実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置とブレーキ機構部とを接続した様子を示す模式図である。図８は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図９は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。本実施例においては、前述の第１実施例と同様の部位については、共通の符号を用い説明を省略する。
【００３９】
本実施例が第１実施例と異なる点は、ブレーキの解放用直流電圧発生部４１ａと作動用直流電圧発生部４１ｂとを独立させ、互いの電圧の絶対値を可変にしていることである。互いの電圧の方向は、第１実施例と同様に相反するようになっている。本実施例においては、作動用直流電圧発生部４１ｂの電圧の大きさは、可変抵抗器４３により可変となっている。これにより、ブレーキによる制動力を変化させることができる。例えば、ブレーキの制動力を高めたいときには可変抵抗器４３により電圧を高くし、ブレーキの解放時間を短縮させたいときには、電圧を低くすることで対応できる。また、ある一定の外部からの印加トルクがかかった場合に内部機器を破損させないために、可変抵抗器４３により、ブレーキが一定のトルクですべり出すように調整することも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１ ダイレクトドライブモータ
２ ステータ
３ ロータ
１０ 回転部
１０ａ、６１ フランジ
１０ｂ、６２ 板ばね（弾性部材）
１０ｃ、６３ アーマチュア
１２ ブレーキ連結軸
１３ モータ出力軸
１４ ロータフランジ
１５ 永久磁石
２０ モータベース
２１、６４ マグネットヨーク
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ ヨーク
２１Ｄ 永久磁石
２１Ｅ コイル
２４ リード線
２５、６０ ブレーキ機構部
２６Ａ モータコア
２６Ｂ 巻線
２７ クロスローラ軸受
３０、５０ 負作動型電磁ブレーキ装置
４０、７０ 制御装置（負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置）
４１、７１ 直流電圧発生部
４１ａ 解放用直流電圧発生部
４１ｂ 作動用直流電圧発生部
４２、７２ 接続部（スイッチ）
４３ 可変抵抗器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばダイレクトドライブモータ等のモータやアクチュエータ等の種々駆動装置に搭載される負作動型電磁ブレーキ装置に関し、またその制御方法、装置及びその負作動型電磁ブレーキ装置を備えた駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータに搭載されるブレーキとして、永久磁石を内蔵した負作動型電磁ブレーキ装置が用いられている。関連する技術として、特許文献１には、電磁ブレーキのトルク制御装置の技術が記載されている。
【０００３】
図１０及び図１１は、負作動型電磁ブレーキ装置の動作原理を示す模式図である。図１０は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図１１は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。
【０００４】
図１０及び図１１を参照すると、負作動型電磁ブレーキ装置５０は、フランジ６１と、弾性部材である板ばね６２と、アーマチュア６３と、マグネットヨーク６４と、を含む負作動型電磁ブレーキ機構部６０を備えている。板ばね６２は、フランジ６１に固着されており、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４との間隙を広げる方向にアーマチュア６３を付勢している。マグネットヨーク６４は、磁性材料で作られたアーマチュア６３を引き寄せる磁界を発生する永久磁石（不図示）及び永久磁石による磁界を相殺する磁界を発生させるコイル（不図示）を有する。
【０００５】
負作動型電磁ブレーキ装置５０の負作動型電磁ブレーキ機構部６０を制御する制御装置７０は、直流電圧発生部７１と、直流電圧発生部７１とマグネットヨーク６４内のコイルとを接続する接続部（スイッチ）７２と、を含んでいる。
【０００６】
図１０を参照すると、ブレーキ解放時には、接続部７２は、マグネットヨーク６４の永久磁石による磁界を相殺する磁界をマグネットヨーク６４のコイルに発生させるように、マグネットヨーク６４のコイルと電圧発生部７１とを接続する。すると、マグネットヨーク６４の永久磁石がアーマチュア６３を引き寄せる磁力が消失し、アーマチュア６３は弾性部材である板ばね６２によりフランジ６１方向に付勢され、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４との間に間隙が生じる。これにより、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４との間の摩擦が無くなり、ブレーキが解放される。
【０００７】
図１１を参照すると、ブレーキ作動時には、接続部７２は、マグネットヨーク６４のコイルと電圧発生部７１との間を開放する。すると、マグネットヨーク６４のコイルが磁界を発生しないので、マグネットヨーク６４の永久磁石がアーマチュア６３を自身の磁力によって引き寄せ、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４とが接触し、アーマチュア６３とマグネットヨーク６４との間に摩擦力が発生し、この摩擦力が停止トルクとしてアーマチュア６３に作用し、制動力となる。また、停電などにより突然電力の供給が途絶えた場合も接続部７２を開放した場合と同様に制動力が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５―４４７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、負作動型電磁ブレーキ装置はモータ等駆動装置に搭載されるブレーキとして有効であるが、近年、回転アクチュエータの被駆動部までの長軸化に伴い、作用するモーメントが大きくなり、位置決め位置を保持する必要等のため、制動力をより高めることが好ましいことがある。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、負作動型電磁ブレーキ装置の制動力をより高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、ブレーキの作動を制御する制御装置と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置であって、前記制御装置には、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続する接続部と、を備えることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
【００１２】
このように、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時に、マグネットヨークのアーマチュアを引き寄せる磁界を強めるようにコイルに直流電圧を印加することで、マグネットヨークのアーマチュアを引き寄せる磁界を強めることができる。これにより、負作動型電磁ブレーキ装置の制動力をより高めることができる。
【００１３】
また、本発明は、ブレーキ作動時には、ブレーキ解放時とは逆方向に、前記コイルへ直流電圧を印加することを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
【００１４】
また、本発明は、前記直流電圧発生部が、一定の直流電圧を発生する単一のものであることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。これにより、単一の直流電圧発生部で負作動型電磁ブレーキ装置の作動及び解放を行うことができるので、制御装置の簡略化、低コスト化を図ることができる。
また、本発明は、前記直流電圧発生部が、複数からなり、ブレーキ解放用のものと、ブレーキ作動用のものと、を独立して有することを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
また、本発明は、前記直流電圧発生部について、ブレーキ作動用のものがブレーキ解放用のものより、発生する電圧が大きいことを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
また、本発明は、前記直流電圧発生部について、ブレーキ作動用のものがブレーキ解放用のものより、発生する電圧が小さいことを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
また、本発明は、前記直流電圧発生部について、ブレーキ作動用のものに可変抵抗器を有し、発生する電圧を変化させることができ、ブレーキトルクの制御を可能としていることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置を提供する。
また、本発明は、アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、ブレーキの作動を制御する制御装置と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する方法であって、ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルに直流電圧を印加し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルに直流電圧を印加することを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置の制御方法を提供する。
また、本発明は、アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する制御装置であって、前記制御装置には、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続する接続部と、を備えることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置を提供する。
また、本発明は、上記の負作動型電磁ブレーキ装置を備えたことを特徴とする駆動装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、負作動型電磁ブレーキ装置の制動力をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る負作動型電磁ブレーキ装置を内蔵したダイレクトドライブモータを示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の第４実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の第４実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を示す模式図である。
【図１０】図１０は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時における、接続部の接続状態を説明するための模式図である。
【図１１】図１１は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時における、接続部の接続状態を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。
【００１８】
図１は、負作動型電磁ブレーキ装置を有するダイレクトドライブモータの回転軸を含む平面での断面図である。本実施形態においては、負作動型電磁ブレーキ装置及び本実施形態に係る制御方法をダイレクトドライブモータ１に適用した例を示すが、負作動型電磁ブレーキ装置及び本実施形態に係る制御方法の適用対象は、ダイレクトドライブモータ１に限定されるものではない。直動アクチュエータ等を含む駆動装置全般に適用できる。
【００１９】
ダイレクトドライブモータ１は、モータベース２０を有する。モータベース２０は、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸の円筒状部２０Ｂを有する。また、モータベース２０は、円筒状部２０Ｂの軸方向の第１の方向の端部から外方向に拡がる円環状部２０Ｒを有する。第１の方向とは、回転中心軸Ｚｒと平行な方向かつ後述する回転部１０の方向である。
【００２０】
モータベース２０の円筒状部２０Ｂと円環状部２０Ｒとの境界部分の第１の方向側には、マグネットヨーク２１が、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸にボルトで緊締し固着されている。マグネットヨーク２１は、軟磁性体のヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを有する。ヨーク２１Ａは、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸の円環状の形状を有する。また、マグネットヨーク２１は、ヨーク２１Ａの内周部から第１の方向に沿って延在する円筒状のヨーク２１Ｂを有する。ヨーク２１Ａの外周部の第１の方向側の面には、アーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を発生する、硬磁性体の永久磁石２１Ｄが固着されている。ヨーク２１Ｃは、永久磁石２１Ｄの第１の方向側の面に固着された円環状部２１Ｃａと、円環状部２１Ｃａの第１の方向側の面の外周部から第１の方向に延在する円筒状部２１Ｃｂと、を有する。ヨーク２１Ｂの外周とヨーク２１Ｃの円筒状部２１Ｃｂの内周との間には、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸に、永久磁石２１Ｄによる磁界を変化させる磁界を発生させるコイル２１Ｅが巻回されている。マグネットヨーク２１の外周面には、コイル２１Ｅに電圧を印加するためのリード線２４が設けられている。モータベース２０の円環状部２０Ｒの第１の方向と反対の第２の方向側の面の外周部には、モータコア２６Ａ及び巻線２６Ｂが配置されている。これらの部材がステータ２を構成する。
【００２１】
マグネットヨーク２１及び後述する回転部１０が、負作動型電磁ブレーキ装置のブレーキ機構部２５を構成する。
【００２２】
ダイレクトドライブモータ１は、負作動型電磁ブレーキ装置のブレーキ機構部２５の制動力をロータ３のモータ出力軸１３に伝達するブレーキ連結軸１２を有する。ブレーキ連結軸１２は、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸の円環状部１２Ｒと、円環状部１２Ｒの内周側を含む中央部から第１の方向に向かって延在する円筒状部１２Ｂと、を有する。ブレーキ連結軸１２の円筒状部１２Ｂは、第２の方向側から第１の方向側に向かって、モータベース２０及びマグネットヨーク２１を貫通している。
【００２３】
ブレーキ連結軸１２の円筒状部１２Ｂの第１の方向側の端部には、ブレーキ機構部２５の回転部１０が取付けられている。回転部１０は、フランジ１０ａと、弾性部材である板ばね１０ｂと、アーマチュア１０ｃと、を有する。フランジ１０ａは、円盤状の形状を有しており、ブレーキ連結軸１２の円筒状部１２Ｂの第１の方向側の端部にボルトで緊締し固着されている。板ばね１０ｂ及びアーマチュア１０ｃは、円環状の形状を有している。アーマチュア１０ｃは、板ばね１０ｂを挟んで、フランジ１０ａの第２の方向側の面に固着されている。板ばね１０ｂは、アーマチュア１０ｃを第１の方向（フランジ１０ａ側）に引っ張るように付勢している。板ばね１０ｂはフランジ１０ａとアーマチュア１０ｃとの両方に固定されている。板ばね１０ｂは、面内剛性が低いため、ブレーキ作動時にはアーマチュア１０ｃに作用する磁力によって引っ張られ軸方向に変形してたわむが、周方向への剛性は非常に高いため、周方向への変形は小さい。
このような構造により、コイル２１Ｅに印加する電圧でブレーキの解放や作動を制御する。ブレーキ解放時には、永久磁石２１Ｄの磁力を弱める方向に磁界が発生するようコイル２１Ｅに電圧が印加される。これにより、アーマチュア１０ｃは、板ばね１０ｂにより第１の方向（フランジ１０ａ側）に引っ張られ、マグネットヨーク２１とアーマチュア１０ｃとの間に間隙ができブレーキが解放される。一方、ブレーキが作動すると、ブレーキ機構部２５は、ロータ３を制動して所定の位置に固定することができる。マグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに電圧を印加しないと、マグネットヨーク２１のコイル２１Ｅが磁界を発生しないので、マグネットヨーク２１の永久磁石２１Ｄがアーマチュア１０ｃを自身の磁力によって引き寄せ、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１とが接触する。その結果、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間に摩擦力が発生し、この摩擦力が停止トルクとしてアーマチュア１０ｃに作用し、ダイレクトドライブモータ１のロータ３の制動力となる。本発明では、更に制動力を高めるために、永久磁石２１Ｄの磁力に加えて、コイル２１Ｅの磁力も付与できるような電圧を印加する。これについては、実施例を用いて後述する。
【００２４】
ブレーキ連結軸１２の円環状部１２Ｒの第１の方向側の面の外周部には、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸の円筒状のモータ出力軸１３がボルトで緊締され固着されている。モータ出力軸１３の第１の方向側の端部には、ダイレクトドライブモータ１の回転中心軸Ｚｒと同軸のロータフランジ１４が固着されている。ロータフランジ１４の外周面には、ステータ２側のモータコア２６Ａ及び巻線２６Ｂと対向するように、永久磁石１５が配置されている。これらの部材がロータ３を構成する。
【００２５】
ロータフランジ１４の内周面と、モータベース２０の円筒状部２０Ｂの外周面と、の間には、クロスローラ軸受２７が配置されている。クロスローラ軸受２７は、アキシアル荷重とモーメント荷重を受けることができる。
【実施例】
【００２６】
（実施例１）
図２及び図３は、本発明の第１実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置とブレーキ機構部とを接続した様子を示す模式図である。図２は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図３は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。
【００２７】
負作動型電磁ブレーキ装置３０を制御する負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置（以下、必要に応じて制御装置という）４０は、リード線２４（図１参照）を介してブレーキ機構部２５と接続されている。制御装置４０は、所定の直流電圧（例えば、２４Ｖ）を発生する直流電圧発生部４１と、直流電圧発生部４１とマグネットヨーク２１内のコイル２１Ｅ（図１参照）とを接続する接続部（スイッチ）４２と、を含んでいる。
【００２８】
図２を参照すると、ブレーキ解放時には、接続部４２は、マグネットヨーク２１内の永久磁石２１Ｄ（図１参照）によるアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を弱めるようにコイル２１Ｅに直流電圧を印加すべく、コイル２１Ｅと直流電圧発生部４１とを接続する。すると、コイル２１Ｅが発生する磁界により、ヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ（図１参照）が磁化する。このときにヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに発生する磁束の方向は、コイル２１Ｅに流れる電流の向きによって変化する。ヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの磁束の方向が永久磁石２１Ｄの磁束の方向と反対である場合、マグネットヨーク２１中に存在する磁束の量が低減する。その結果、マグネットヨーク２１がアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界が弱められ（相殺されることが好ましい）、アーマチュア１０ｃは弾性部材である板ばね１０ｂによりフランジ１０ａ方向に付勢され、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間に間隙が生じる。これにより、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間の摩擦が無くなり、ブレーキが解放される。
【００２９】
図３を参照すると、ブレーキ作動時には、接続部４２は、ブレーキ解放時とは逆方向に、直流電圧がマグネットヨーク２１内のコイル２１Ｅに印加されるように、コイル２１Ｅと直流電圧発生部４１とを接続する。つまり、接続部４２は、マグネットヨーク２１のアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を強めるようにコイル２１Ｅに直流電圧を印加する。すると、コイル２１Ｅが発生する磁界と永久磁石２１Ｄによる磁界とが重ね合わされて、マグネットヨーク２１がアーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界が強められ、マグネットヨーク２１がアーマチュア１０ｃを強い磁力によって引き寄せ、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１とが接触し、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間に摩擦力が発生し、この摩擦力が停止トルクとしてアーマチュア１０ｃに作用し、ダイレクトドライブモータ１のロータ３の制動力となる。
【００３０】
このように、ブレーキ作動時に、解放時と逆の電圧をマグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに印加することで、マグネットヨーク２１は、マグネットヨーク２１の永久磁石２１Ｄによる磁界とコイル２１Ｅの磁界とを加えた磁界を発生させることができる。その結果、負作動型電磁ブレーキ装置３０は、アーマチュア１０ｃとマグネットヨーク２１との間の制動トルクを従来よりも強くすることができる。これにより、負作動型電磁ブレーキ装置３０は、ダイレクトドライブモータ１のロータ３の制動力をより高めることができる。これは、近年、回転アクチュエータにおいて被駆動部までの長軸化等に伴い、作用するモーメントが大きくなってきており、位置決め位置での確実な停止や保持をする上で有用な効果がある。
【００３１】
なお、コイル２１Ｅによる磁力と永久磁石２１Ｄの磁力とで、マグネットヨーク２１のヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが磁気飽和した後は、コイル２１Ｅによる磁界をそれ以上強くしても負作動型電磁ブレーキ装置３０が発生する磁界は、磁気飽和したとき以上には大きくならない。そのため、コイル２１Ｅに印加する電圧は、コイル２１Ｅによる磁界と永久磁石２１Ｄの磁界とで、ヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが磁気飽和するまでの電圧とすることが好ましい。
【００３２】
また、本実施例においては、ブレーキ作動時に、解放時と逆方向かつ同じ大きさの直流電圧をマグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに印加することとしているが、本発明はこれに限定されない。本発明においては、アーマチュア１０ｃを引き寄せる磁界を強める電圧を、マグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに印加すればよい。つまり、ブレーキ作動時の電圧の絶対値が、解放時の電圧の絶対値より大きくてもよいし、小さくてもよい。マグネットヨーク２１のヨーク２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが磁気飽和しない範囲で、ブレーキ作動時の電圧の絶対値を大きくすると、制動力が高くなり好適である。この例として、第２実施例を上げて後述する。
【００３３】
また、本実施例のように、ブレーキ作動時に、解放時と逆方向に同じ大きさの直流電圧をマグネットヨーク２１のコイル２１Ｅに印加することとすれば、単一の直流電圧発生部４１でブレーキの作動及び解放を行うことができるので、制御装置４０の簡略化、低コスト化を図ることができる。
【００３４】
（実施例２）
図４及び図５は、本発明の第２実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置とブレーキ機構部とを接続した様子を示す模式図である。図４は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図５は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。本実施例においては、前述の第１実施例と同様の部位については、共通の符号を用い説明を省略する。
【００３５】
本実施例が第１実施例と異なる点は、ブレーキの解放用直流電圧発生部４１ａと作動用直流電圧発生部４１ｂとを独立させ、互いの電圧の絶対値を変えていることである。互いの電圧の方向は、第１実施例と同様に相反するようになっている。本実施例においては、作動用直流電圧発生部４１ｂの電圧の大きさは、解放用直流電圧発生部４１ａの電圧の大きさより大きい。これにより、ブレーキによる制動力を向上させブレーキの作動時間を短縮することができる。また、ブレーキ作動時の剛性を高めることができる。
【００３６】
（実施例３）
図６及び図７は、本発明の第３実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置とブレーキ機構部とを接続した様子を示す模式図である。図６は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図７は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。本実施例においては、前述の第１実施例と同様の部位については、共通の符号を用い説明を省略する。
【００３７】
本実施例が第１実施例と異なる点は、ブレーキの解放用直流電圧発生部４１ａと作動用直流電圧発生部４１ｂとを独立させ、互いの電圧の絶対値を変えていることである。互いの電圧の方向は、第１実施例と同様に相反するようになっている。本実施例においては、作動用直流電圧発生部４１ｂの電圧の大きさは、解放用直流電圧発生部４１ａの電圧の大きさより小さい。これにより、永久磁石２１Ｄ（図１参照）の磁力を強める磁力は、第１実施例の場合より少なくはなるが、ブレーキの解放にかかる時間を短縮することができる。
【００３８】
（実施例４）
図８及び図９は、本発明の第４実施例に係る負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置とブレーキ機構部とを接続した様子を示す模式図である。図８は、負作動型電磁ブレーキ装置の解放時を示す模式図であり、図９は、負作動型電磁ブレーキ装置の作動時を示す模式図である。本実施例においては、前述の第１実施例と同様の部位については、共通の符号を用い説明を省略する。
【００３９】
本実施例が第１実施例と異なる点は、ブレーキの解放用直流電圧発生部４１ａと作動用直流電圧発生部４１ｂとを独立させ、互いの電圧の絶対値を可変にしていることである。互いの電圧の方向は、第１実施例と同様に相反するようになっている。本実施例においては、作動用直流電圧発生部４１ｂの電圧の大きさは、可変抵抗器４３により可変となっている。これにより、ブレーキによる制動力を変化させることができる。例えば、ブレーキの制動力を高めたいときには可変抵抗器４３により電圧を高くし、ブレーキの解放時間を短縮させたいときには、電圧を低くすることで対応できる。また、ある一定の外部からの印加トルクがかかった場合に内部機器を破損させないために、可変抵抗器４３により、ブレーキが一定のトルクですべり出すように調整することも可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１ ダイレクトドライブモータ
２ ステータ
３ ロータ
１０ 回転部
１０ａ、６１ フランジ
１０ｂ、６２ 板ばね（弾性部材）
１０ｃ、６３ アーマチュア
１２ ブレーキ連結軸
１３ モータ出力軸
１４ ロータフランジ
１５ 永久磁石
２０ モータベース
２１、６４ マグネットヨーク
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ ヨーク
２１Ｄ 永久磁石
２１Ｅ コイル
２４ リード線
２５、６０ ブレーキ機構部
２６Ａ モータコア
２６Ｂ 巻線
２７ クロスローラ軸受
３０、５０ 負作動型電磁ブレーキ装置
４０、７０ 制御装置（負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置）
４１、７１ 直流電圧発生部
４１ａ 解放用直流電圧発生部
４１ｂ 作動用直流電圧発生部
４２、７２ 接続部（スイッチ）
４３ 可変抵抗器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、ブレーキの作動を制御する制御装置と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置であって、
前記制御装置には、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、
ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続する接続部と、
を備えることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項２】
ブレーキ作動時には、ブレーキ解放時とは逆方向に、前記コイルへ直流電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項３】
前記直流電圧発生部は、一定の直流電圧を発生する単一のものであることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項４】
前記直流電圧発生部は、複数からなり、ブレーキ解放用のものと、ブレーキ作動用のものと、を独立して有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項５】
前記直流電圧発生部は、ブレーキ作動用のものがブレーキ解放用のものより、発生する電圧が大きいことを特徴とする請求項４に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項６】
前記直流電圧発生部は、ブレーキ作動用のものがブレーキ解放用のものより、発生する電圧が小さいことを特徴とする請求項４に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項７】
前記直流電圧発生部は、ブレーキ作動用のものに可変抵抗器を有し、発生する電圧を変化させることができ、ブレーキトルクの制御を可能としていることを特徴とする請求項４に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項８】
アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、ブレーキの作動を制御する制御装置と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する方法であって、
ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルに直流電圧を印加し、
ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルに直流電圧を印加することを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置の制御方法。
【請求項９】
アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置には、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、
ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続する接続部と、
を備えることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れか１項に記載の負作動型電磁ブレーキ装置を備えたことを特徴とする駆動装置。
【請求項１】
アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、ブレーキの作動を制御する制御装置と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置であって、
前記制御装置には、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、
ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続する接続部と、
を備えることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項２】
ブレーキ作動時には、ブレーキ解放時とは逆方向に、前記コイルへ直流電圧を印加することを特徴とする請求項１記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項３】
前記直流電圧発生部は、一定の直流電圧を発生する単一のものであることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項４】
前記直流電圧発生部は、複数からなり、ブレーキ解放用のものと、ブレーキ作動用のものと、を独立して有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項５】
前記直流電圧発生部は、ブレーキ作動用のものがブレーキ解放用のものより、発生する電圧が大きいことを特徴とする請求項４に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項６】
前記直流電圧発生部は、ブレーキ作動用のものがブレーキ解放用のものより、発生する電圧が小さいことを特徴とする請求項４に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項７】
前記直流電圧発生部は、ブレーキ作動用のものに可変抵抗器を有し、発生する電圧を変化させることができ、ブレーキトルクの制御を可能としていることを特徴とする請求項４に記載の負作動型電磁ブレーキ装置。
【請求項８】
アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、ブレーキの作動を制御する制御装置と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する方法であって、
ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルに直流電圧を印加し、
ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルに直流電圧を印加することを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置の制御方法。
【請求項９】
アーマチュアと、前記アーマチュアを引き寄せる磁界を発生する永久磁石及び前記アーマチュアを引き寄せる磁界を変化させるコイルを有するマグネットヨークと、前記アーマチュアと前記マグネットヨークとの間隙を広げる方向に前記アーマチュアを付勢する弾性部材と、を含む負作動型電磁ブレーキ装置を制御する制御装置であって、
前記制御装置には、直流電圧を発生する直流電圧発生部と、
ブレーキ解放時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を弱めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続し、ブレーキ作動時には、前記マグネットヨークの前記アーマチュアを引き寄せる磁界を強めるように前記コイルと前記直流電圧発生部とを接続する接続部と、
を備えることを特徴とする負作動型電磁ブレーキ装置の制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜７の何れか１項に記載の負作動型電磁ブレーキ装置を備えたことを特徴とする駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１８９２１０（Ｐ２０１２−１８９２１０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−３７５５５（Ｐ２０１２−３７５５５）
【出願日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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