電磁ブレーキ付電動機
【課題】小さな吸引力でかみ合い式ブレーキの解除が確実に行なえ、かつ小型で低消費電力、低騒音化を実現できる電磁ブレーキ付電動機を提供する。
【解決手段】電動機１を起動する際に制御部４はブレーキ解除動作を開始したまま回転子軸６に作用する回転力の向きと反対方向へ第２のブレーキディスク１６を所定量回転させてかみ合いブレーキが解除される。
【解決手段】電動機１を起動する際に制御部４はブレーキ解除動作を開始したまま回転子軸６に作用する回転力の向きと反対方向へ第２のブレーキディスク１６を所定量回転させてかみ合いブレーキが解除される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ブレーキ付電動機及びそのブレーキ解除方法に関する。
例えばシャッター、ブラインド、カーテンなどの長尺物が巻き取られた巻取シャフトを回転駆動する電磁ブレーキ付電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
シャッター、ブラインド、カーテンなどの長尺物が巻き取られた巻取シャフトを電動機により回転駆動する電動巻取り装置が提案されている。電動巻取り装置の一例について説明すると、筒状の巻取シャフトの一端側に電動機が設けられており、回転子軸（出力軸）に連繋するクラッチ機構を介して巻取シャフトを回転駆動するようになっている。
【０００３】
電動シャッター装置の場合、電動機が回転停止するとシャッターもその位置で停止させる必要があることから、電動機には電磁ブレーキが設けられる。電磁ブレーキには摺動式ブレーキが用いられる。例えば、電動機の回転子軸と同心状に設けられたブレーキコイルと可動子鉄板を、当該回転子軸端側に固定された支持板に支持されたブレーキライニングへ常時押し当てるように付勢して摩擦により回転子軸の回転が規制されて電動機にブレーキがかけられる。また、ブレーキコイルに通電することにより可動子鉄板がブレーキコイル側へ吸引され、ブレーキライニングから軸方向に離間する向きへ移動するため、支持板が回転子軸とともに回転可能となって電動機のブレーキが解除される（特許文献１参照）。
【０００４】
また、ブレーキ部の他例としてかみ合い式の電磁ブレーキも用いられる。これは電動機の回転子軸の一端に電磁ブレーキが設けられる構成は、摺動式と同様であるが、周方向に所定間隔で第１の歯が設けられた第１のディスクが可動子と一体に設けられ、該第１のディスクの対向面に周方向に所定間隔で第２の歯が設けられた第２のディスクが回転子軸端に固定されている。第１のディスクは第２のディスクに向けて常時付勢されており、第１の歯と第２の歯がかみ合うことで回転子軸の回転が規制されて電動機にブレーキがかけられる。電動機を起動する際には、ブレーキコイルに通電して可動子を吸引すると、第１のディスクが軸方向に第２のディスクより離間してかみ合いが外れることで、ブレーキが解除されるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−５１４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した電動巻取り装置に具備した電磁ブレーキ付電動機において、摺動式ブレーキを用いた場合には、シャッターの巻き上げ位置に応じたアシストばねによる回転トルクの変動（例えばシャッターが上位置では巻き上げられ下位置では停止するように変化する）するなど回転子軸に作用する外力（回転力）が変動するため、シャッターを停止位置で保持するための必要な保持トルクが得られないうえに高価であるという課題があった。
【０００６】
また、かみ合いブレーキを用いる場合には、第１の歯と第２の歯がかみ合って周方向側面どうしが接触した状態で回転が規制されているため、これらの第１，第２の歯どうしの接触摩擦力に打ち勝って可動子を吸引する必要がある。
よって、電磁ブレーキのブレーキ状態を解除するためブレーキコイルに通電する通電量を増やして可動子の吸引力を増大させる必要があるため、ブレーキサイズが大型化し、消費電力も増大するおそれがあった。
また、電動機を起動する際の作動音やブレーキを解除する作動音などを静音化して商品価値を高めたいというニーズもある。
【０００７】
本発明の目的は、小さな吸引力でかみ合いブレーキの解除が確実に行なえ、かつ小型で低消費電力、低騒音化を実現できる電磁ブレーキ付電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
電動機と、電動機本体より回転子軸が延設され、該延設された回転子軸の周囲に可動子とブレーキコイルを同心状に配置された電磁ブレーキと、前記可動子の軸端部に設けられ、周方向に所定間隔で第１の歯が形成された第１のブレーキディスクと、前記第１のブレーキディスクに対向させて回転子軸に一体に組み付けられ、周方向に所定間隔で第２の歯が形成された第２のブレーキディスクと、前記電動機が停止状態において、第１のブレーキディスクは、常時第２のブレーキディスクに向けて押し当てられて当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられており、前記電動機を起動する際に前記かみ合いブレーキを解除してから当該電動機を駆動制御する制御部を具備し、前記制御部は電動機を起動する際にかみ合いブレーキ解除動作と第２のブレーキディスクの所定方向への回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除されることを特徴とする。
ここで、「並行する」とは、動作開始のタイミングの前後を問わず、２以上の動作がならび行なわれることをいう。具体的には、かみ合いブレーキ解除動作と第２ブレーキディスクの所定方向への回転動作を同時に行なってもよいし、かみ合いブレーキ解除動作を行ないながら第２ブレーキディスクの所定方向への回転動作を行なうようにしてもよいし、或いは第２ブレーキディスクの所定方向への回転動作を行ないながらかみ合いブレーキ解除動作を行なうようにしてもよい。
【０００９】
また、前記制御部は電動機を起動する際に、当該電動機を少なくとも時計回り方向（ＣＷ）及び反時計回り方向（ＣＣＷ）、より好ましくはＣＷ−ＣＣＷ−ＣＷ方向若しくはＣＣＷ−ＣＷ−ＣＣＷ方向へ所定量回転させることによりかみ合いブレーキが解除されることを特徴とする。
【００１０】
また前記電動機にはステッピングモータが用いられ、当該電動機を起動する際に制御部はマイクロステップ駆動方式にて第２のブレーキディスクを所定方向に所定量回転させることを特徴とする。
【００１１】
また、他の手段として、電動機と、電動機本体より回転子軸が延設され、該延設された回転子軸の周囲に可動子とブレーキコイルを同心状に配置された電磁ブレーキと、前記可動子の軸端部に設けられ、周方向に所定間隔で第１の歯が形成された第１のブレーキディスクと、前記第１のブレーキディスクに対向させて回転子軸に一体に組み付けられ、周方向に所定間隔で第２の歯が形成された第２のブレーキディスクと、前記回転子軸の回転方向を検出する回転検出部と、前記電動機が停止状態において、第１のブレーキディスクは常時第２のブレーキディスクに押し当てられて当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられており、前記電動機を起動する際に前記かみ合いブレーキを解除して当該電動機を駆動制御する制御部を具備し、前記電動機を起動する際に、前記制御部はかみ合いブレーキ解除動作と前記回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向への第２のブレーキディスクの回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記制御部は電動機を起動する際に、回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスクを所定量回転させながらかみ合いブレーキが解除されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記電動機にはステッピングモータが用いられ、当該電動機を起動する際に制御部はマイクロステップ駆動方式にて第２のブレーキディスクを所定量回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述した電磁ブレーキ付電動機を用いれば、電動機が停止状態において第１のブレーキディスクは常時第２のブレーキディスクに向けて押し当てられて第１、第２の歯どうしがかみ合うことにより当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられるので、回転子軸に作用する外力が変動しても十分な保持トルクを得ることができる。
また、制御部は電動機を起動する際にかみ合いブレーキ解除動作と第２のブレーキディスクの所定方向への回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除される。これにより、電動機の起動に際して、回転子軸に作用する外力の影響を受けない第１，第２の歯の回転方向側面どうしの接触摩擦力が作用しない位置まで第２のブレーキディスクを回転させてかみ合いブレーキを解除できる。よって、可動子の小さな吸引力でブレーキ解除を行なうことができ、電磁ブレーキを小型で低消費電力化することができる。
【００１５】
特に、制御部は電動機を起動する際に、当該電動機を少なくとも時計回り方向（ＣＷ）及び反時計回り方向（ＣＣＷ）、より好ましくはＣＷ−ＣＣＷ−ＣＷ方向若しくはＣＣＷ−ＣＷ−ＣＣＷ方向へ所定量回転させることによりかみ合いブレーキが解除される。この電動機の回転動作により、第１，第２のブレーキディスクの第１，第２の歯がいずれのかみ合い状態にあっても、第１，第２の歯の回転方向側面どうしが非接触となる位置まで第２のブレーキディスクを回転させることができる。
【００１６】
また、電動機にはステッピングモータが用いられるので、初期トルクが高く、起動時の低速回転域での制御性が良い。また電動機を起動する際に制御部は通常の１−２相励磁による駆動方式に替えてマイクロステップ駆動にて第２のブレーキディスクを所定方向に所定量回転させるので、通常の１−２相励磁駆動方式に比べて高分解能による高精細な回転制御が行なえ、電動機を起動する際の作動音を抑制することができる。
【００１７】
また、回転子軸の回転方向を検出する回転検出部を備え、制御部はかみ合いブレーキ解除動作と前記回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向への第２のブレーキディスクの回転動作を並行することにより、かみ合いブレーキが解除される。これにより、電磁ブレーキを解除するための電動機の駆動シーケンスを簡略化することができる。
また、制御部は電動機を起動する際に、回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスクを所定量回転させながらかみ合いブレーキが解除されることにより、かみ合いブレーキ解除のための通電時間を短縮して省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る電磁ブレーキ付電動機の最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。以下では、シャッター用の電動巻取り装置に設けられる電磁ブレーキ付電動機を例示して説明する。電動巻取り装置は一例としてチューブラタイプの装置が用いられる。すなわち、図１において、図示しない巻取シャフトと同軸に設けられるハウジング部内に駆動源としての電動機（例えばステッピングモータ）１の側面に電磁ブレーキ２が一体に組み付けられた電磁ブレーキ付電動機が用いられる。また、電動機１の駆動力はクラッチ機構３を通じて巻取シャフトへ伝達されるようになっている、また、電磁ブレーキ付電動機１は制御部（制御回路塔載部）４によって、電動機１の回転動作や電磁ブレーキ２のブレーキ動作が制御される。電磁ブレーキ付電動機の電磁ブレーキ２を解除して電動機１を起動するとクラッチ機構３を通じて巻取シャフトを回転駆動するようになっている。オプションではあるが、電動機１とクラッチ機構３の間には、回転子軸の回転方向を検出する回転検出部（エンコーダ）２１が設けられる。エンコーダ２１により電動機１が停止する直前に検出された回転子軸の回転方向を制御部４が記憶するようになっている。
尚、電動機は特に限定されないが、初期トルク（低速回転域のトルク）が高い位置制御モータ（ステッピングモータ、ハイブリッド型ステッピングモータ等）が好ましい。
【００１９】
先ず、図２を参照して、電磁ブレーキ付電動機の概略構成について説明する。電動機本体５の軸方向側面（ブラケット側面）５ａから回転子軸６が延設され、該延設された回転子軸６と同心状に電磁ブレーキ２が一体に組み付けられている。回転子軸６の周囲には金属磁性体よりなる可動子７が軸方向に移動可能に嵌め込まれ、その周囲に固定子８が同心状に配置されている。
【００２０】
図２において、固定子８の構成について説明する。電動機本体５の軸方向側面５ａには、バックヨーク９が組み付けられている。バックヨーク９には底部に貫通孔１０ａが設けられたカップ状のヨーク１０が一体に組み付けられている。バックヨーク９には樹脂製のコイルボビン１１が回転子軸６と同心状に組み付けられている。コイルボビン１１の凹溝部にはブレーキコイル１２が巻き付けられている。コイルボビン１１はバックヨーク９に一体に組み付けられ、ヨーク１０内に収納されている。
【００２１】
図２において、可動子７の軸方向外側端部には第１のブレーキディスク１３が設けられている。図３（ａ）において、第１のブレーキディスク１３のブレーキ作用面には、周方向に所定間隔で第１の歯１４が放射状に形成されている。本実施例では、歯数Ｎ＝１２枚歯、歯溝幅（歯と歯の隙間）Ｐ＝２０°、歯厚角度Ａ＝１０°の第１のブレーキディスク１３が用いられる。
【００２２】
図３（ｂ）（ｃ）において、可動子７は第１のブレーキディスク１３とこれに連続する小径円筒状の可動子本体１５が設けられている。第１のブレーキディスク１３のブレーキ作用面と反対面には、戻しばね２０が押し当てられる凹部１３ａが設けられている。また、可動子本体１５の外周面には長手方向に突条１５ａが設けられている。この突条１５ａが図２のコイルボビン１１の軸孔１１ａに設けられた凹溝（図示せず）と嵌め合った状態で回り止めがなされている。よって、ブレーキコイル１２へ通電しても可動子７は回転子軸６の周囲で回転することなく軸方向のみ移動するように組み付けられている。
【００２３】
また、図２において、回転子軸６の軸端部には第２のブレーキディスク１６がねじ１７により一体に組み付けられている。第２のブレーキディスク１６は、第１のブレーキディスク１３と対向配置されている。図４（ｃ）において、第２のブレーキディスク１６のブレーキ作用面（対向面）には、周方向に所定間隔で第２の歯１８が放射状に形成されている。本実施例では、歯数Ｎ＝１２枚歯、歯溝幅Ｐ＝２０°、歯厚角度Ｂ＝１０°の第２のブレーキディスク１６が用いられる。
【００２４】
図４（ｃ）において、第２のブレーキディスク１６の軸孔１６ａには面取り部１６ｂが形成されている。図２において、回転子軸６の軸端部にも面取り部６ａが形成されている。第２ブレーキディスク１６の軸孔１６ａに回転子軸６の面取り部６ａを面取り部１６ｂと重ね合わせて嵌め込むことで、第２ブレーキディスク１６が回転子軸６に対して回り止めされて組み付けられる（図２参照）。
【００２５】
図４（ｂ）において、第２ブレーキディスク１６のブレーキ作用面と反対側には小径円筒状の軸固定部１９が連続して形成されている。図４（ａ）において、軸固定部１９の外周面の一部には軸孔１６ａに連通するねじ孔１９ａが設けられている。また、図２において、回転子軸６の面取り部６ａにもねじ孔６ｂが形成されている。ねじ孔１９ａにねじ１７をはめ込んで回転子軸６のねじ孔６ｂとねじ嵌合させることで、第２ブレーキディスク１６が回転子軸６に対してねじ止め固定される。軸固定部１９はヨーク１０の貫通孔１０ａに配置され第２のブレーキディスク１６が回転子軸６と一体になって回転可能に組み付けられている。
【００２６】
以上のように、第１のブレーキディスク１３と第２のブレーキディスク１６は回転方向に回り止めされて各々組み付けられるため、第１の歯１４と第２の歯１８の山部分と谷部がかみ合うように対向配置したまま、第１のブレーキディスク１３を可動子７とともに軸方向のみにスライドさせることができる。
【００２７】
尚、第２のブレーキディスク１６の回転量は、第１の歯１４と第２の歯１８の歯数Ｎや歯厚にもよるが、ブレーキ解除方法を円滑に実現するため、一般に以下のように設定される。図１０において、第１のブレーキディスク１３の歯厚角度をＡ、第２のブレーキディスク１６の歯厚角度をＢ、第１のブレーキディスク１３のピッチ角をＣ（３６０／Ｎ）、第２のブレーキディスク１６の第２の歯１８の最大移動量（回転角度）をＤとする。
【００２８】
第２のブレーキディスク１６の起動時の回転角度は、Ｄ＝Ｃ−（Ａ＋Ｂ）＝（Ｃ−Ａ）−Ｂとなるように制御される。即ち、第１のブレーキディスク１３の歯溝幅Ｐ＝（Ｃ−Ａ）から第２のブレーキディスク１６の歯厚Ｂを引いた値（Ｐ−Ｂ）をブレーキ解除回転角の上限値とする。実際の設定値は、エンコーダ２１を省略した場合（歯どうしのかみ合い位置が不明な場合）を考慮して、ブレーキ解除回転角の上限値の１／２からブレーキ解除回転角の上限値（Ｐ−Ｂ）の間で設定される。
【００２９】
次に、電磁ブレーキ付電動機のブレーキ解除動作について図５及び図６の状態図並びに図７乃至図９のフローチャートを参照して説明する。
図５において、電動機１が停止状態において、第１のブレーキディスク１３は、第２のブレーキディスク１６に向けて第１、第２の歯１４，１８どうしがかみ合うように押し当てられて当該電動機１にかみ合いブレーキがかけられている。
電動機１を起動する際に回転子軸６に連結する第２のブレーキディスク１６を所定方向へ回転させて対向する第１、第２のブレーキディスク１３，１６に形成された第１，第２の歯１４，１８どうしの周方向側面のかみ合いを解除してからブレーキコイル１２へ通電して可動子７が吸引され、当該電動機１のブレーキが解除される。
【００３０】
以下、図５の第１，第２のブレーキディスク１３，１６どうしのかみ合い部を拡大した図６（ａ）〜（ｄ）に基づいてブレーキ解除動作について詳細に説明する。
図６（ａ）において、第１のブレーキディスク１３と第２のブレーキディスク１６は、第１の歯１４と第２の歯１８が回転方向の側面どうしが非接触でかみ合っていることが望ましい。
【００３１】
しかしながら、現実には回転子軸６にはシャッターの重量やアシストばねによる負荷トルクなど回転方向に常時不安定な外力が作用している。よって、第１のブレーキディスク１３と第２のブレーキディスク１６は相対的に回転停止位置が図６（ｂ）において時計回り方向（ＣＷ方向）へ回転し、第１の歯１４と第２の歯１８の対向する側面１４ａ，１８ａどうしが接触した状態若しくは図６（ｃ）において反時計回り方向（ＣＣＷ方向）へ回転し、第１の歯１４と第２の歯１８の対向する側面１４ｂ，１８ｂどうしが接触した状態で停止している。
【００３２】
この状態で、ブレーキコイル１２へ通電しても、可動子７の吸引力より第１の歯１４と第２の歯１８の対向する側面１４ａ，１８ａどうし若しくは側面１４ｂ，１８ｂどうしの接触摩擦力が大きいため、可動子７は動かず第１ブレーキディスク１３を図６（ｄ）の矢印方向（軸方向）へ移動させてかみ合いブレーキを解除できない。以上のような不具合を解消すべく、以下に述べるブレーキ解除動作が行われる。
【００３３】
ブレーキ解除動作について図７乃至図９のフローチャートを参照して説明する。尚、電動機１として、ハイブリッド型ステッピングモータを用いた場合について説明する。ハイブリッド型ステッピングモータは、例えば１−２相励磁駆動方式で基本ステップ角が１．８°（１周２００ステップ）、起動時にマイクロステップ駆動（４倍分解能）で解除ステップ数１５（回転角；１．８×（１／４）×１５＝６．７５°）として駆動される。
【００３４】
先ず、電動機１にエンコーダ２１が設けられており、制御部４は電動機１が停止する直前にエンコーダ２１で検出された回転子軸６の回転方向を記憶している場合の制御動作について説明する。
図７において、先ず制御部４は電磁ブレーキ２（図２参照）に通電してブレーキ解除動作を開始する（ステップＳ１）。
【００３５】
制御部４は、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力して当該モータをＣＷ（若しくはＣＣＷ）方向（制御部４が記憶した回転方向と反対方向）へ所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ２）、モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ３）。
【００３６】
これにより、たとえ第２の歯１８と第１の歯１４の回転方向側面どうしが接触していても接触位置から非接触位置まで回転させることができる。よって、第２のブレーキディスク１６を通じた第１のブレーキディスク１３へ作用する外力の影響がなくなるため可動子７が吸引され、第１のブレーキディスク１３は第２のブレーキディスク１６より軸方向に離間するように移動してかみ合いブレーキが解除される。ブレーキが解除されると、制御部４（図１参照）は通常の１−２相励磁駆動方式に切り替えて電動機１を所定方向へ回転させて通常のシャッターの巻上げ若しくは引き出し動作を行なう（ステップＳ４）。
【００３７】
尚、制御部４は電動機１が停止する直前にエンコーダ２１で検出された回転子軸６の回転方向を記憶している場合、ステップＳ１において、先ず電動機１を起動する際に、制御部４はエンコーダ２１より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスク１６を所定量回転させながら、ステップＳ２おいて所定のタイミングでブレーキコイル１２へ通電してかみ合いブレーキを解除するようにしてもよい。この場合には、かみ合いブレーキ解除のための通電時間を短縮して省エネルギー化を図ることができる。
【００３８】
また、第１のブレーキディスク１３が戻しばね２０の予圧に代えてブレーキコイル１２への通電により常時第２のブレーキディスク１６に押し当てられている場合には、ステップＳ１において、制御部４は電磁ブレーキ２への通電を遮断してブレーキ解除動作を開始する。次いで、ステップＳ２において、制御部４はハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力して当該モータをＣＷ（若しくはＣＣＷ）方向（制御部４が記憶した回転方向と反対方向）へ所定量（例えば片側１５ステップ）回転させてかみ合いブレーキが解除される（ステップＳ２）。
【００３９】
或いは、ステップＳ１において、制御部４は電動機１を起動する際に、エンコーダ２１より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスク１６を所定量回転させながら、ステップＳ２おいて所定のタイミングでブレーキコイル１２へ通電（若しくは通電を遮断）してかみ合いブレーキを解除するようにしてもよい。第１のブレーキディスク１３がブレーキコイル１２への通電により常時第２のブレーキディスク１６に押し当てられている場合には、かみ合いブレーキをかけるためのブレーキコイル１２への通電時間は長くなるが、災害時等の停電下においても、ブレーキ解除が可能となる。
【００４０】
次に、図８において、電動機１にエンコーダ２１を具備しない場合（歯どうしのかみ合い位置が不明な場合）のブレーキ解除方法について説明する。制御部４は電磁ブレーキ２（図２参照）に通電してブレーキ解除動作を開始する（ステップＳ１１）。
【００４１】
次に、制御部４は、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力してＣＷ（若しくはＣＣＷ）方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ１２）、当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ１３）。
【００４２】
同様にして、制御部４はハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ２）を入力して反対方向即ちＣＣＷ（若しくはＣＷ）方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ１４）、当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ１５）。
【００４３】
尚、モータパルス数Ｋは、Ｋ１＝Ｋ２であってもよいし、パルス数Ｋ１≠Ｋ２であってもよい。以上のブレーキ解除動作は、電動機１が駆動停止してから制御部４が再度電動機１を起動するたびに行なわれる。また、電動機１を起動する際の回転方向については任意であるが、例えばシャッターを開ける（巻き上げる）際にはＣＣＷ⇒ＣＷ方向に回転させ、シャッターを閉める（引き出す）際にはＣＷ⇒ＣＣＷ方向へ回転させるようにするとよい。
【００４４】
これにより、たとえ第２の歯１８の回転方向側面１８ａ、１８ｂのいずれかが第１の歯１４の回転方向側面１４ａ、１４ｂのいずれかと接触していたとしても（図６（ｂ）（ｃ）参照）、非接触位置まで回転させることができる。よって、第２のブレーキディスク１６を通じた第１のブレーキディスク１３へ作用する外力の影響がなくなるため可動子７が吸引され、第１のブレーキディスク１３は第２のブレーキディスク１６より軸方向に離間するように移動してかみ合いブレーキが解除される。ブレーキが解除されると、制御部４（図１参照）は通常の１−２相励磁駆動方式に切り替えて電動機１を所定方向へ回転させて通常のシャッターの巻上げ若しくは引き出し動作を行なう（ステップＳ１６）。
【００４５】
次に、図９において、電動機１にエンコーダ２１を具備しない場合（歯どうしのかみ合い位置が不明な場合）のブレーキ解除方法について説明する。先ず、制御部４は電磁ブレーキ２（図２参照）に通電してブレーキ解除動作を開始する（ステップＳ２１）。
【００４６】
次に、制御部４は、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力してＣＷ方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ２２）、当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ２３）。
【００４７】
同様に、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ２）を入力して、反対方向即ちＣＣＷ方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ２４）、当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ２５）。
【００４８】
次に、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ３）を入力して当該モータ１を再度ＣＷ方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させる（ステップＳ２６）。尚、モータパルス数Ｋ１＝Ｋ２＝Ｋ３であってもよいし、パルス数Ｋ１≠Ｋ２≠Ｋ３であってもよい。
以上のブレーキ解除動作は、電動機１が停止してから制御部４が再度電動機１を起動するたびに行なわれる。
【００４９】
これにより、たとえ第２の歯１８の回転方向側面１８ａ、１８ｂのいずれかが第１の歯１４の回転方向側面１４ａ、１４ｂのいずれかと接触していたとしても、非接触位置まで確実に回転させることができる。したがって、よって、第２のブレーキディスク１６を通じた第１のブレーキディスク１３へ作用する外力の影響がなくなるため可動子７が吸引され、第１のブレーキディスク１３は第２のブレーキディスク１６より軸方向に離間するように移動してブレーキが解除される。
【００５０】
ブレーキが解除されると、制御部４（図１参照）は通常の１−２相励磁駆動方式に切り替えて電動機１を所定方向へ回転させて通常のシャッターの巻上げ若しくは引き出し動作を行なう（ステップＳ２７）。よって、回転子軸６に作用する外力の変動にかかわらず電動機１のブレーキ解除動作が確実に行なえるので、シャッターの引き出し、巻き上げ動作をスムーズに行なえる。
【００５１】
尚、第１のブレーキディスク１３が戻しばね２０の予圧に代えてブレーキコイル１２への通電により常時第２のブレーキディスク１６に押し当てられている場合には、ステップＳ１１，ステップＳ２１において、制御部４は電磁ブレーキ２への通電を遮断してブレーキ解除動作を開始する。次いで、ステップＳ１２，ステップＳ２２において、制御部４はハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力して当該モータをＣＷ（若しくはＣＣＷ）方向（制御部４が記憶した回転方向と反対方向）へ所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ、ステップＳ１３，ステップＳ２３において当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする。以上の動作をＣＣＷ（若しくはＣＷ）方向へも同様に繰り返すことでかみ合いブレーキが解除される。
或いは、ステップＳ１１，ステップ２１において、制御部４は電動機１を起動する際に、第２のブレーキディスク１６を所定方向に所定量回転させる（ステップＳ１２〜Ｓ１５、ステップＳ２２〜Ｓ２６）回転動作を開始してから所定のタイミングでブレーキコイル１２へ通電（若しくは通電を遮断）してかみ合いブレーキを解除するようにしてもよい。
【００５２】
上記実施例はシャッター用の電動巻取り装置について説明したが、カーテン、ブラインド、オーニングなどの他の長尺物の巻取り装置に適用しても良い。
また、電動巻取り装置は、チューブラタイプ以外の装置構成であってもよい。即ち、電磁ブレーキ付電動機は、クラッチ機構などとともに巻取シャフトの外部に設けられる駆動ユニット内に収納されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】電動巻取り装置の駆動部のブロック構成図である。
【図２】電磁ブレーキ付電動機の部分断面図である。
【図３】第１のブレーキディスクの左側面図、軸方向部分断面図及び右側面図である。
【図４】第２のブレーキディスクの左側面図、軸方向断面図及び右側面図である。
【図５】第１，第２のブレーキディスクの軸方向部分断面図である。
【図６】第１，第２のブレーキディスクの第１、第２の歯どうしのかみ合い状態を示す模式図である。
【図７】電磁ブレーキの解除動作を示すフローチャートである。
【図８】他例に係る電磁ブレーキの解除動作を示すフローチャートである。
【図９】他例に係る電磁ブレーキの解除動作を示すフローチャートである。
【図１０】第２のブレーキディスクの第２の歯の最大移動量（回転角度）を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電動機（ステッピングモータ）
２ 電磁ブレーキ
３ クラッチ機構
４ 制御部
５ 電動機本体
５ａ 軸方向側面
６ 回転子軸
６ａ，１６ｂ 面取り部
６ｂ，１９ａ ねじ孔
７ 可動子
８ 固定子
９ バックヨーク
１０ ヨーク
１０ａ 貫通孔
１１ コイルボビン
１１ａ，１６ａ 軸孔
１２ ブレーキコイル
１３ 第１のブレーキディスク
１３ａ 凹部
１４ 第１の歯
１５ 可動子本体
１５ａ 突条
１６ 第２のブレーキディスク
１７ ねじ
１８ 第２の歯
１９ 軸固定部
２０ 戻しばね
２１ 回転検出部（エンコーダ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ブレーキ付電動機及びそのブレーキ解除方法に関する。
例えばシャッター、ブラインド、カーテンなどの長尺物が巻き取られた巻取シャフトを回転駆動する電磁ブレーキ付電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
シャッター、ブラインド、カーテンなどの長尺物が巻き取られた巻取シャフトを電動機により回転駆動する電動巻取り装置が提案されている。電動巻取り装置の一例について説明すると、筒状の巻取シャフトの一端側に電動機が設けられており、回転子軸（出力軸）に連繋するクラッチ機構を介して巻取シャフトを回転駆動するようになっている。
【０００３】
電動シャッター装置の場合、電動機が回転停止するとシャッターもその位置で停止させる必要があることから、電動機には電磁ブレーキが設けられる。電磁ブレーキには摺動式ブレーキが用いられる。例えば、電動機の回転子軸と同心状に設けられたブレーキコイルと可動子鉄板を、当該回転子軸端側に固定された支持板に支持されたブレーキライニングへ常時押し当てるように付勢して摩擦により回転子軸の回転が規制されて電動機にブレーキがかけられる。また、ブレーキコイルに通電することにより可動子鉄板がブレーキコイル側へ吸引され、ブレーキライニングから軸方向に離間する向きへ移動するため、支持板が回転子軸とともに回転可能となって電動機のブレーキが解除される（特許文献１参照）。
【０００４】
また、ブレーキ部の他例としてかみ合い式の電磁ブレーキも用いられる。これは電動機の回転子軸の一端に電磁ブレーキが設けられる構成は、摺動式と同様であるが、周方向に所定間隔で第１の歯が設けられた第１のディスクが可動子と一体に設けられ、該第１のディスクの対向面に周方向に所定間隔で第２の歯が設けられた第２のディスクが回転子軸端に固定されている。第１のディスクは第２のディスクに向けて常時付勢されており、第１の歯と第２の歯がかみ合うことで回転子軸の回転が規制されて電動機にブレーキがかけられる。電動機を起動する際には、ブレーキコイルに通電して可動子を吸引すると、第１のディスクが軸方向に第２のディスクより離間してかみ合いが外れることで、ブレーキが解除されるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−５１４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した電動巻取り装置に具備した電磁ブレーキ付電動機において、摺動式ブレーキを用いた場合には、シャッターの巻き上げ位置に応じたアシストばねによる回転トルクの変動（例えばシャッターが上位置では巻き上げられ下位置では停止するように変化する）するなど回転子軸に作用する外力（回転力）が変動するため、シャッターを停止位置で保持するための必要な保持トルクが得られないうえに高価であるという課題があった。
【０００６】
また、かみ合いブレーキを用いる場合には、第１の歯と第２の歯がかみ合って周方向側面どうしが接触した状態で回転が規制されているため、これらの第１，第２の歯どうしの接触摩擦力に打ち勝って可動子を吸引する必要がある。
よって、電磁ブレーキのブレーキ状態を解除するためブレーキコイルに通電する通電量を増やして可動子の吸引力を増大させる必要があるため、ブレーキサイズが大型化し、消費電力も増大するおそれがあった。
また、電動機を起動する際の作動音やブレーキを解除する作動音などを静音化して商品価値を高めたいというニーズもある。
【０００７】
本発明の目的は、小さな吸引力でかみ合いブレーキの解除が確実に行なえ、かつ小型で低消費電力、低騒音化を実現できる電磁ブレーキ付電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
電動機と、電動機本体より回転子軸が延設され、該延設された回転子軸の周囲に可動子とブレーキコイルを同心状に配置された電磁ブレーキと、前記可動子の軸端部に設けられ、周方向に所定間隔で第１の歯が形成された第１のブレーキディスクと、前記第１のブレーキディスクに対向させて回転子軸に一体に組み付けられ、周方向に所定間隔で第２の歯が形成された第２のブレーキディスクと、前記電動機が停止状態において、第１のブレーキディスクは、常時第２のブレーキディスクに向けて押し当てられて当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられており、前記電動機を起動する際に前記かみ合いブレーキを解除してから当該電動機を駆動制御する制御部を具備し、前記制御部は電動機を起動する際にかみ合いブレーキ解除動作と第２のブレーキディスクの所定方向への回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除されることを特徴とする。
ここで、「並行する」とは、動作開始のタイミングの前後を問わず、２以上の動作がならび行なわれることをいう。具体的には、かみ合いブレーキ解除動作と第２ブレーキディスクの所定方向への回転動作を同時に行なってもよいし、かみ合いブレーキ解除動作を行ないながら第２ブレーキディスクの所定方向への回転動作を行なうようにしてもよいし、或いは第２ブレーキディスクの所定方向への回転動作を行ないながらかみ合いブレーキ解除動作を行なうようにしてもよい。
【０００９】
また、前記制御部は電動機を起動する際に、当該電動機を少なくとも時計回り方向（ＣＷ）及び反時計回り方向（ＣＣＷ）、より好ましくはＣＷ−ＣＣＷ−ＣＷ方向若しくはＣＣＷ−ＣＷ−ＣＣＷ方向へ所定量回転させることによりかみ合いブレーキが解除されることを特徴とする。
【００１０】
また前記電動機にはステッピングモータが用いられ、当該電動機を起動する際に制御部はマイクロステップ駆動方式にて第２のブレーキディスクを所定方向に所定量回転させることを特徴とする。
【００１１】
また、他の手段として、電動機と、電動機本体より回転子軸が延設され、該延設された回転子軸の周囲に可動子とブレーキコイルを同心状に配置された電磁ブレーキと、前記可動子の軸端部に設けられ、周方向に所定間隔で第１の歯が形成された第１のブレーキディスクと、前記第１のブレーキディスクに対向させて回転子軸に一体に組み付けられ、周方向に所定間隔で第２の歯が形成された第２のブレーキディスクと、前記回転子軸の回転方向を検出する回転検出部と、前記電動機が停止状態において、第１のブレーキディスクは常時第２のブレーキディスクに押し当てられて当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられており、前記電動機を起動する際に前記かみ合いブレーキを解除して当該電動機を駆動制御する制御部を具備し、前記電動機を起動する際に、前記制御部はかみ合いブレーキ解除動作と前記回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向への第２のブレーキディスクの回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記制御部は電動機を起動する際に、回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスクを所定量回転させながらかみ合いブレーキが解除されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記電動機にはステッピングモータが用いられ、当該電動機を起動する際に制御部はマイクロステップ駆動方式にて第２のブレーキディスクを所定量回転させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述した電磁ブレーキ付電動機を用いれば、電動機が停止状態において第１のブレーキディスクは常時第２のブレーキディスクに向けて押し当てられて第１、第２の歯どうしがかみ合うことにより当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられるので、回転子軸に作用する外力が変動しても十分な保持トルクを得ることができる。
また、制御部は電動機を起動する際にかみ合いブレーキ解除動作と第２のブレーキディスクの所定方向への回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除される。これにより、電動機の起動に際して、回転子軸に作用する外力の影響を受けない第１，第２の歯の回転方向側面どうしの接触摩擦力が作用しない位置まで第２のブレーキディスクを回転させてかみ合いブレーキを解除できる。よって、可動子の小さな吸引力でブレーキ解除を行なうことができ、電磁ブレーキを小型で低消費電力化することができる。
【００１５】
特に、制御部は電動機を起動する際に、当該電動機を少なくとも時計回り方向（ＣＷ）及び反時計回り方向（ＣＣＷ）、より好ましくはＣＷ−ＣＣＷ−ＣＷ方向若しくはＣＣＷ−ＣＷ−ＣＣＷ方向へ所定量回転させることによりかみ合いブレーキが解除される。この電動機の回転動作により、第１，第２のブレーキディスクの第１，第２の歯がいずれのかみ合い状態にあっても、第１，第２の歯の回転方向側面どうしが非接触となる位置まで第２のブレーキディスクを回転させることができる。
【００１６】
また、電動機にはステッピングモータが用いられるので、初期トルクが高く、起動時の低速回転域での制御性が良い。また電動機を起動する際に制御部は通常の１−２相励磁による駆動方式に替えてマイクロステップ駆動にて第２のブレーキディスクを所定方向に所定量回転させるので、通常の１−２相励磁駆動方式に比べて高分解能による高精細な回転制御が行なえ、電動機を起動する際の作動音を抑制することができる。
【００１７】
また、回転子軸の回転方向を検出する回転検出部を備え、制御部はかみ合いブレーキ解除動作と前記回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向への第２のブレーキディスクの回転動作を並行することにより、かみ合いブレーキが解除される。これにより、電磁ブレーキを解除するための電動機の駆動シーケンスを簡略化することができる。
また、制御部は電動機を起動する際に、回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスクを所定量回転させながらかみ合いブレーキが解除されることにより、かみ合いブレーキ解除のための通電時間を短縮して省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る電磁ブレーキ付電動機の最良の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。以下では、シャッター用の電動巻取り装置に設けられる電磁ブレーキ付電動機を例示して説明する。電動巻取り装置は一例としてチューブラタイプの装置が用いられる。すなわち、図１において、図示しない巻取シャフトと同軸に設けられるハウジング部内に駆動源としての電動機（例えばステッピングモータ）１の側面に電磁ブレーキ２が一体に組み付けられた電磁ブレーキ付電動機が用いられる。また、電動機１の駆動力はクラッチ機構３を通じて巻取シャフトへ伝達されるようになっている、また、電磁ブレーキ付電動機１は制御部（制御回路塔載部）４によって、電動機１の回転動作や電磁ブレーキ２のブレーキ動作が制御される。電磁ブレーキ付電動機の電磁ブレーキ２を解除して電動機１を起動するとクラッチ機構３を通じて巻取シャフトを回転駆動するようになっている。オプションではあるが、電動機１とクラッチ機構３の間には、回転子軸の回転方向を検出する回転検出部（エンコーダ）２１が設けられる。エンコーダ２１により電動機１が停止する直前に検出された回転子軸の回転方向を制御部４が記憶するようになっている。
尚、電動機は特に限定されないが、初期トルク（低速回転域のトルク）が高い位置制御モータ（ステッピングモータ、ハイブリッド型ステッピングモータ等）が好ましい。
【００１９】
先ず、図２を参照して、電磁ブレーキ付電動機の概略構成について説明する。電動機本体５の軸方向側面（ブラケット側面）５ａから回転子軸６が延設され、該延設された回転子軸６と同心状に電磁ブレーキ２が一体に組み付けられている。回転子軸６の周囲には金属磁性体よりなる可動子７が軸方向に移動可能に嵌め込まれ、その周囲に固定子８が同心状に配置されている。
【００２０】
図２において、固定子８の構成について説明する。電動機本体５の軸方向側面５ａには、バックヨーク９が組み付けられている。バックヨーク９には底部に貫通孔１０ａが設けられたカップ状のヨーク１０が一体に組み付けられている。バックヨーク９には樹脂製のコイルボビン１１が回転子軸６と同心状に組み付けられている。コイルボビン１１の凹溝部にはブレーキコイル１２が巻き付けられている。コイルボビン１１はバックヨーク９に一体に組み付けられ、ヨーク１０内に収納されている。
【００２１】
図２において、可動子７の軸方向外側端部には第１のブレーキディスク１３が設けられている。図３（ａ）において、第１のブレーキディスク１３のブレーキ作用面には、周方向に所定間隔で第１の歯１４が放射状に形成されている。本実施例では、歯数Ｎ＝１２枚歯、歯溝幅（歯と歯の隙間）Ｐ＝２０°、歯厚角度Ａ＝１０°の第１のブレーキディスク１３が用いられる。
【００２２】
図３（ｂ）（ｃ）において、可動子７は第１のブレーキディスク１３とこれに連続する小径円筒状の可動子本体１５が設けられている。第１のブレーキディスク１３のブレーキ作用面と反対面には、戻しばね２０が押し当てられる凹部１３ａが設けられている。また、可動子本体１５の外周面には長手方向に突条１５ａが設けられている。この突条１５ａが図２のコイルボビン１１の軸孔１１ａに設けられた凹溝（図示せず）と嵌め合った状態で回り止めがなされている。よって、ブレーキコイル１２へ通電しても可動子７は回転子軸６の周囲で回転することなく軸方向のみ移動するように組み付けられている。
【００２３】
また、図２において、回転子軸６の軸端部には第２のブレーキディスク１６がねじ１７により一体に組み付けられている。第２のブレーキディスク１６は、第１のブレーキディスク１３と対向配置されている。図４（ｃ）において、第２のブレーキディスク１６のブレーキ作用面（対向面）には、周方向に所定間隔で第２の歯１８が放射状に形成されている。本実施例では、歯数Ｎ＝１２枚歯、歯溝幅Ｐ＝２０°、歯厚角度Ｂ＝１０°の第２のブレーキディスク１６が用いられる。
【００２４】
図４（ｃ）において、第２のブレーキディスク１６の軸孔１６ａには面取り部１６ｂが形成されている。図２において、回転子軸６の軸端部にも面取り部６ａが形成されている。第２ブレーキディスク１６の軸孔１６ａに回転子軸６の面取り部６ａを面取り部１６ｂと重ね合わせて嵌め込むことで、第２ブレーキディスク１６が回転子軸６に対して回り止めされて組み付けられる（図２参照）。
【００２５】
図４（ｂ）において、第２ブレーキディスク１６のブレーキ作用面と反対側には小径円筒状の軸固定部１９が連続して形成されている。図４（ａ）において、軸固定部１９の外周面の一部には軸孔１６ａに連通するねじ孔１９ａが設けられている。また、図２において、回転子軸６の面取り部６ａにもねじ孔６ｂが形成されている。ねじ孔１９ａにねじ１７をはめ込んで回転子軸６のねじ孔６ｂとねじ嵌合させることで、第２ブレーキディスク１６が回転子軸６に対してねじ止め固定される。軸固定部１９はヨーク１０の貫通孔１０ａに配置され第２のブレーキディスク１６が回転子軸６と一体になって回転可能に組み付けられている。
【００２６】
以上のように、第１のブレーキディスク１３と第２のブレーキディスク１６は回転方向に回り止めされて各々組み付けられるため、第１の歯１４と第２の歯１８の山部分と谷部がかみ合うように対向配置したまま、第１のブレーキディスク１３を可動子７とともに軸方向のみにスライドさせることができる。
【００２７】
尚、第２のブレーキディスク１６の回転量は、第１の歯１４と第２の歯１８の歯数Ｎや歯厚にもよるが、ブレーキ解除方法を円滑に実現するため、一般に以下のように設定される。図１０において、第１のブレーキディスク１３の歯厚角度をＡ、第２のブレーキディスク１６の歯厚角度をＢ、第１のブレーキディスク１３のピッチ角をＣ（３６０／Ｎ）、第２のブレーキディスク１６の第２の歯１８の最大移動量（回転角度）をＤとする。
【００２８】
第２のブレーキディスク１６の起動時の回転角度は、Ｄ＝Ｃ−（Ａ＋Ｂ）＝（Ｃ−Ａ）−Ｂとなるように制御される。即ち、第１のブレーキディスク１３の歯溝幅Ｐ＝（Ｃ−Ａ）から第２のブレーキディスク１６の歯厚Ｂを引いた値（Ｐ−Ｂ）をブレーキ解除回転角の上限値とする。実際の設定値は、エンコーダ２１を省略した場合（歯どうしのかみ合い位置が不明な場合）を考慮して、ブレーキ解除回転角の上限値の１／２からブレーキ解除回転角の上限値（Ｐ−Ｂ）の間で設定される。
【００２９】
次に、電磁ブレーキ付電動機のブレーキ解除動作について図５及び図６の状態図並びに図７乃至図９のフローチャートを参照して説明する。
図５において、電動機１が停止状態において、第１のブレーキディスク１３は、第２のブレーキディスク１６に向けて第１、第２の歯１４，１８どうしがかみ合うように押し当てられて当該電動機１にかみ合いブレーキがかけられている。
電動機１を起動する際に回転子軸６に連結する第２のブレーキディスク１６を所定方向へ回転させて対向する第１、第２のブレーキディスク１３，１６に形成された第１，第２の歯１４，１８どうしの周方向側面のかみ合いを解除してからブレーキコイル１２へ通電して可動子７が吸引され、当該電動機１のブレーキが解除される。
【００３０】
以下、図５の第１，第２のブレーキディスク１３，１６どうしのかみ合い部を拡大した図６（ａ）〜（ｄ）に基づいてブレーキ解除動作について詳細に説明する。
図６（ａ）において、第１のブレーキディスク１３と第２のブレーキディスク１６は、第１の歯１４と第２の歯１８が回転方向の側面どうしが非接触でかみ合っていることが望ましい。
【００３１】
しかしながら、現実には回転子軸６にはシャッターの重量やアシストばねによる負荷トルクなど回転方向に常時不安定な外力が作用している。よって、第１のブレーキディスク１３と第２のブレーキディスク１６は相対的に回転停止位置が図６（ｂ）において時計回り方向（ＣＷ方向）へ回転し、第１の歯１４と第２の歯１８の対向する側面１４ａ，１８ａどうしが接触した状態若しくは図６（ｃ）において反時計回り方向（ＣＣＷ方向）へ回転し、第１の歯１４と第２の歯１８の対向する側面１４ｂ，１８ｂどうしが接触した状態で停止している。
【００３２】
この状態で、ブレーキコイル１２へ通電しても、可動子７の吸引力より第１の歯１４と第２の歯１８の対向する側面１４ａ，１８ａどうし若しくは側面１４ｂ，１８ｂどうしの接触摩擦力が大きいため、可動子７は動かず第１ブレーキディスク１３を図６（ｄ）の矢印方向（軸方向）へ移動させてかみ合いブレーキを解除できない。以上のような不具合を解消すべく、以下に述べるブレーキ解除動作が行われる。
【００３３】
ブレーキ解除動作について図７乃至図９のフローチャートを参照して説明する。尚、電動機１として、ハイブリッド型ステッピングモータを用いた場合について説明する。ハイブリッド型ステッピングモータは、例えば１−２相励磁駆動方式で基本ステップ角が１．８°（１周２００ステップ）、起動時にマイクロステップ駆動（４倍分解能）で解除ステップ数１５（回転角；１．８×（１／４）×１５＝６．７５°）として駆動される。
【００３４】
先ず、電動機１にエンコーダ２１が設けられており、制御部４は電動機１が停止する直前にエンコーダ２１で検出された回転子軸６の回転方向を記憶している場合の制御動作について説明する。
図７において、先ず制御部４は電磁ブレーキ２（図２参照）に通電してブレーキ解除動作を開始する（ステップＳ１）。
【００３５】
制御部４は、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力して当該モータをＣＷ（若しくはＣＣＷ）方向（制御部４が記憶した回転方向と反対方向）へ所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ２）、モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ３）。
【００３６】
これにより、たとえ第２の歯１８と第１の歯１４の回転方向側面どうしが接触していても接触位置から非接触位置まで回転させることができる。よって、第２のブレーキディスク１６を通じた第１のブレーキディスク１３へ作用する外力の影響がなくなるため可動子７が吸引され、第１のブレーキディスク１３は第２のブレーキディスク１６より軸方向に離間するように移動してかみ合いブレーキが解除される。ブレーキが解除されると、制御部４（図１参照）は通常の１−２相励磁駆動方式に切り替えて電動機１を所定方向へ回転させて通常のシャッターの巻上げ若しくは引き出し動作を行なう（ステップＳ４）。
【００３７】
尚、制御部４は電動機１が停止する直前にエンコーダ２１で検出された回転子軸６の回転方向を記憶している場合、ステップＳ１において、先ず電動機１を起動する際に、制御部４はエンコーダ２１より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスク１６を所定量回転させながら、ステップＳ２おいて所定のタイミングでブレーキコイル１２へ通電してかみ合いブレーキを解除するようにしてもよい。この場合には、かみ合いブレーキ解除のための通電時間を短縮して省エネルギー化を図ることができる。
【００３８】
また、第１のブレーキディスク１３が戻しばね２０の予圧に代えてブレーキコイル１２への通電により常時第２のブレーキディスク１６に押し当てられている場合には、ステップＳ１において、制御部４は電磁ブレーキ２への通電を遮断してブレーキ解除動作を開始する。次いで、ステップＳ２において、制御部４はハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力して当該モータをＣＷ（若しくはＣＣＷ）方向（制御部４が記憶した回転方向と反対方向）へ所定量（例えば片側１５ステップ）回転させてかみ合いブレーキが解除される（ステップＳ２）。
【００３９】
或いは、ステップＳ１において、制御部４は電動機１を起動する際に、エンコーダ２１より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスク１６を所定量回転させながら、ステップＳ２おいて所定のタイミングでブレーキコイル１２へ通電（若しくは通電を遮断）してかみ合いブレーキを解除するようにしてもよい。第１のブレーキディスク１３がブレーキコイル１２への通電により常時第２のブレーキディスク１６に押し当てられている場合には、かみ合いブレーキをかけるためのブレーキコイル１２への通電時間は長くなるが、災害時等の停電下においても、ブレーキ解除が可能となる。
【００４０】
次に、図８において、電動機１にエンコーダ２１を具備しない場合（歯どうしのかみ合い位置が不明な場合）のブレーキ解除方法について説明する。制御部４は電磁ブレーキ２（図２参照）に通電してブレーキ解除動作を開始する（ステップＳ１１）。
【００４１】
次に、制御部４は、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力してＣＷ（若しくはＣＣＷ）方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ１２）、当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ１３）。
【００４２】
同様にして、制御部４はハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ２）を入力して反対方向即ちＣＣＷ（若しくはＣＷ）方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ１４）、当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ１５）。
【００４３】
尚、モータパルス数Ｋは、Ｋ１＝Ｋ２であってもよいし、パルス数Ｋ１≠Ｋ２であってもよい。以上のブレーキ解除動作は、電動機１が駆動停止してから制御部４が再度電動機１を起動するたびに行なわれる。また、電動機１を起動する際の回転方向については任意であるが、例えばシャッターを開ける（巻き上げる）際にはＣＣＷ⇒ＣＷ方向に回転させ、シャッターを閉める（引き出す）際にはＣＷ⇒ＣＣＷ方向へ回転させるようにするとよい。
【００４４】
これにより、たとえ第２の歯１８の回転方向側面１８ａ、１８ｂのいずれかが第１の歯１４の回転方向側面１４ａ、１４ｂのいずれかと接触していたとしても（図６（ｂ）（ｃ）参照）、非接触位置まで回転させることができる。よって、第２のブレーキディスク１６を通じた第１のブレーキディスク１３へ作用する外力の影響がなくなるため可動子７が吸引され、第１のブレーキディスク１３は第２のブレーキディスク１６より軸方向に離間するように移動してかみ合いブレーキが解除される。ブレーキが解除されると、制御部４（図１参照）は通常の１−２相励磁駆動方式に切り替えて電動機１を所定方向へ回転させて通常のシャッターの巻上げ若しくは引き出し動作を行なう（ステップＳ１６）。
【００４５】
次に、図９において、電動機１にエンコーダ２１を具備しない場合（歯どうしのかみ合い位置が不明な場合）のブレーキ解除方法について説明する。先ず、制御部４は電磁ブレーキ２（図２参照）に通電してブレーキ解除動作を開始する（ステップＳ２１）。
【００４６】
次に、制御部４は、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力してＣＷ方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ２２）、当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ２３）。
【００４７】
同様に、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ２）を入力して、反対方向即ちＣＣＷ方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ（ステップＳ２４）、当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする（ステップＳ２５）。
【００４８】
次に、ハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ３）を入力して当該モータ１を再度ＣＷ方向に所定量（例えば片側１５ステップ）回転させる（ステップＳ２６）。尚、モータパルス数Ｋ１＝Ｋ２＝Ｋ３であってもよいし、パルス数Ｋ１≠Ｋ２≠Ｋ３であってもよい。
以上のブレーキ解除動作は、電動機１が停止してから制御部４が再度電動機１を起動するたびに行なわれる。
【００４９】
これにより、たとえ第２の歯１８の回転方向側面１８ａ、１８ｂのいずれかが第１の歯１４の回転方向側面１４ａ、１４ｂのいずれかと接触していたとしても、非接触位置まで確実に回転させることができる。したがって、よって、第２のブレーキディスク１６を通じた第１のブレーキディスク１３へ作用する外力の影響がなくなるため可動子７が吸引され、第１のブレーキディスク１３は第２のブレーキディスク１６より軸方向に離間するように移動してブレーキが解除される。
【００５０】
ブレーキが解除されると、制御部４（図１参照）は通常の１−２相励磁駆動方式に切り替えて電動機１を所定方向へ回転させて通常のシャッターの巻上げ若しくは引き出し動作を行なう（ステップＳ２７）。よって、回転子軸６に作用する外力の変動にかかわらず電動機１のブレーキ解除動作が確実に行なえるので、シャッターの引き出し、巻き上げ動作をスムーズに行なえる。
【００５１】
尚、第１のブレーキディスク１３が戻しばね２０の予圧に代えてブレーキコイル１２への通電により常時第２のブレーキディスク１６に押し当てられている場合には、ステップＳ１１，ステップＳ２１において、制御部４は電磁ブレーキ２への通電を遮断してブレーキ解除動作を開始する。次いで、ステップＳ１２，ステップＳ２２において、制御部４はハイブリッド型ステッピングモータ１にマイクロステップ駆動により所定パルス数（Ｋ１）を入力して当該モータをＣＷ（若しくはＣＣＷ）方向（制御部４が記憶した回転方向と反対方向）へ所定量（例えば片側１５ステップ）回転させ、ステップＳ１３，ステップＳ２３において当該モータ１の駆動状態を一定時間ホールドする。以上の動作をＣＣＷ（若しくはＣＷ）方向へも同様に繰り返すことでかみ合いブレーキが解除される。
或いは、ステップＳ１１，ステップ２１において、制御部４は電動機１を起動する際に、第２のブレーキディスク１６を所定方向に所定量回転させる（ステップＳ１２〜Ｓ１５、ステップＳ２２〜Ｓ２６）回転動作を開始してから所定のタイミングでブレーキコイル１２へ通電（若しくは通電を遮断）してかみ合いブレーキを解除するようにしてもよい。
【００５２】
上記実施例はシャッター用の電動巻取り装置について説明したが、カーテン、ブラインド、オーニングなどの他の長尺物の巻取り装置に適用しても良い。
また、電動巻取り装置は、チューブラタイプ以外の装置構成であってもよい。即ち、電磁ブレーキ付電動機は、クラッチ機構などとともに巻取シャフトの外部に設けられる駆動ユニット内に収納されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】電動巻取り装置の駆動部のブロック構成図である。
【図２】電磁ブレーキ付電動機の部分断面図である。
【図３】第１のブレーキディスクの左側面図、軸方向部分断面図及び右側面図である。
【図４】第２のブレーキディスクの左側面図、軸方向断面図及び右側面図である。
【図５】第１，第２のブレーキディスクの軸方向部分断面図である。
【図６】第１，第２のブレーキディスクの第１、第２の歯どうしのかみ合い状態を示す模式図である。
【図７】電磁ブレーキの解除動作を示すフローチャートである。
【図８】他例に係る電磁ブレーキの解除動作を示すフローチャートである。
【図９】他例に係る電磁ブレーキの解除動作を示すフローチャートである。
【図１０】第２のブレーキディスクの第２の歯の最大移動量（回転角度）を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 電動機（ステッピングモータ）
２ 電磁ブレーキ
３ クラッチ機構
４ 制御部
５ 電動機本体
５ａ 軸方向側面
６ 回転子軸
６ａ，１６ｂ 面取り部
６ｂ，１９ａ ねじ孔
７ 可動子
８ 固定子
９ バックヨーク
１０ ヨーク
１０ａ 貫通孔
１１ コイルボビン
１１ａ，１６ａ 軸孔
１２ ブレーキコイル
１３ 第１のブレーキディスク
１３ａ 凹部
１４ 第１の歯
１５ 可動子本体
１５ａ 突条
１６ 第２のブレーキディスク
１７ ねじ
１８ 第２の歯
１９ 軸固定部
２０ 戻しばね
２１ 回転検出部（エンコーダ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、
電動機本体より回転子軸が延設され、該延設された回転子軸の周囲に可動子とブレーキコイルを同心状に配置された電磁ブレーキと、
前記可動子の軸端部に設けられ、周方向に所定間隔で第１の歯が形成された第１のブレーキディスクと、
前記第１のブレーキディスクに対向させて回転子軸に一体に組み付けられ、周方向に所定間隔で第２の歯が形成された第２のブレーキディスクと、
前記電動機が停止状態において、第１のブレーキディスクは、常時第２のブレーキディスクに向けて押し当てられて当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられており、前記電動機を起動する際に前記かみ合いブレーキを解除してから当該電動機を駆動制御する制御部を具備し、
前記制御部は電動機を起動する際にかみ合いブレーキ解除動作と第２のブレーキディスクの所定方向への回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除される電磁ブレーキ付電動機。
【請求項２】
前記制御部は電動機を起動する際に、当該電動機を少なくとも時計回り方向（ＣＷ）及び反時計回り方向（ＣＣＷ）、より好ましくはＣＷ−ＣＣＷ−ＣＷ方向若しくはＣＣＷ−ＣＷ−ＣＣＷ方向へ所定量回転させることによりかみ合いブレーキが解除される請求項１記載の電磁ブレーキ付電動機。
【請求項３】
前記電動機にはステッピングモータが用いられ、当該電動機を起動する際に制御部はマイクロステップ駆動方式にて第２のブレーキディスクを所定方向に所定量回転させる請求項１又は２記載の電磁ブレーキ付電動機。
【請求項４】
電動機と、
電動機本体より回転子軸が延設され、該延設された回転子軸の周囲に可動子とブレーキコイルを同心状に配置された電磁ブレーキと、
前記可動子の軸端部に設けられ、周方向に所定間隔で第１の歯が形成された第１のブレーキディスクと、
前記第１のブレーキディスクに対向させて回転子軸に一体に組み付けられ、周方向に所定間隔で第２の歯が形成された第２のブレーキディスクと、
前記回転子軸の回転方向を検出する回転検出部と、
前記電動機が停止状態において、第１のブレーキディスクは常時第２のブレーキディスクに押し当てられて当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられており、前記電動機を起動する際に前記かみ合いブレーキを解除して当該電動機を駆動制御する制御部を具備し、
前記電動機を起動する際に、前記制御部はかみ合いブレーキ解除動作と前記回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向への第２のブレーキディスクの回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除される電磁ブレーキ付電動機。
【請求項５】
前記制御部は電動機を起動する際に、回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスクを所定量回転させながらかみ合いブレーキが解除される請求項４記載の電磁ブレーキ付電動機。
【請求項６】
前記電動機にはステッピングモータが用いられ、当該電動機を起動する際に制御部はマイクロステップ駆動方式にて第２のブレーキディスクを所定量回転させる請求項４又は請求項５記載の電磁ブレーキ付電動機。
【請求項１】
電動機と、
電動機本体より回転子軸が延設され、該延設された回転子軸の周囲に可動子とブレーキコイルを同心状に配置された電磁ブレーキと、
前記可動子の軸端部に設けられ、周方向に所定間隔で第１の歯が形成された第１のブレーキディスクと、
前記第１のブレーキディスクに対向させて回転子軸に一体に組み付けられ、周方向に所定間隔で第２の歯が形成された第２のブレーキディスクと、
前記電動機が停止状態において、第１のブレーキディスクは、常時第２のブレーキディスクに向けて押し当てられて当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられており、前記電動機を起動する際に前記かみ合いブレーキを解除してから当該電動機を駆動制御する制御部を具備し、
前記制御部は電動機を起動する際にかみ合いブレーキ解除動作と第２のブレーキディスクの所定方向への回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除される電磁ブレーキ付電動機。
【請求項２】
前記制御部は電動機を起動する際に、当該電動機を少なくとも時計回り方向（ＣＷ）及び反時計回り方向（ＣＣＷ）、より好ましくはＣＷ−ＣＣＷ−ＣＷ方向若しくはＣＣＷ−ＣＷ−ＣＣＷ方向へ所定量回転させることによりかみ合いブレーキが解除される請求項１記載の電磁ブレーキ付電動機。
【請求項３】
前記電動機にはステッピングモータが用いられ、当該電動機を起動する際に制御部はマイクロステップ駆動方式にて第２のブレーキディスクを所定方向に所定量回転させる請求項１又は２記載の電磁ブレーキ付電動機。
【請求項４】
電動機と、
電動機本体より回転子軸が延設され、該延設された回転子軸の周囲に可動子とブレーキコイルを同心状に配置された電磁ブレーキと、
前記可動子の軸端部に設けられ、周方向に所定間隔で第１の歯が形成された第１のブレーキディスクと、
前記第１のブレーキディスクに対向させて回転子軸に一体に組み付けられ、周方向に所定間隔で第２の歯が形成された第２のブレーキディスクと、
前記回転子軸の回転方向を検出する回転検出部と、
前記電動機が停止状態において、第１のブレーキディスクは常時第２のブレーキディスクに押し当てられて当該電動機の回転にかみ合いブレーキがかけられており、前記電動機を起動する際に前記かみ合いブレーキを解除して当該電動機を駆動制御する制御部を具備し、
前記電動機を起動する際に、前記制御部はかみ合いブレーキ解除動作と前記回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向への第２のブレーキディスクの回転動作を並行することによりかみ合いブレーキが解除される電磁ブレーキ付電動機。
【請求項５】
前記制御部は電動機を起動する際に、回転検出部より停止直前に検出された回転方向と反対方向へ第２のブレーキディスクを所定量回転させながらかみ合いブレーキが解除される請求項４記載の電磁ブレーキ付電動機。
【請求項６】
前記電動機にはステッピングモータが用いられ、当該電動機を起動する際に制御部はマイクロステップ駆動方式にて第２のブレーキディスクを所定量回転させる請求項４又は請求項５記載の電磁ブレーキ付電動機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１７７９０５（Ｐ２００９−１７７９０５Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２５４７（Ｐ２００８−１２５４７）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００１０６９４４）シナノケンシ株式会社 (316)
【出願人】（３０７０３８５４０）三和シヤッター工業株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００１０６９４４）シナノケンシ株式会社 (316)
【出願人】（３０７０３８５４０）三和シヤッター工業株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
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