JP2004336878A - ブレーキ付きモータ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明によるブレーキ付きモータは、ブレーキに印加する電圧を、初期以後は、低くすることにより、ブレーキの発熱を抑止することを目的とする。
【解決手段】本発明によるブレーキ付きモータは、ブレーキ（２０）の電磁駆動部（９）への駆動信号の電圧を、信号駆動以後、下げることにより、モータ回転時のブレーキ（２０）の発熱を抑え、モータの負荷を高めることができるようにする構成である。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキ付きモータに関し、特に、モータ駆動の電源オン時におけるブレーキ解除の初期励磁時には通常の電圧を印加し、初期励磁後は、これよりも低い電圧による励磁として、ブレーキの電磁駆動部のコイルの発熱を抑制するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種のブレーキ付きモータとしては、モータをオン時は電磁駆動部がオンとなり、ブレーキが電磁的に解除され続け、モータがオフとなった時には、スプリングによってブレーキがオンとなり、ロータの回転がブレーキによって、停止されたままの状態となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−５０５６９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブレーキ付きモータは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、ブレーキ付きモータのブレーキの構造は、モータがオフ時には、ブレーキには電圧が印加されておらず、スプリングの付勢によってブレーキ可動板がブレーキ固定板に当接してブレーキ作用が発生し、モータをオンすると同時にブレーキが励磁されて、ブレーキ可動板がスプリングのばね力に抗して引き付けられ、ブレーキ解除となっているため、モータのオン時は常にブレーキに高い電圧が印加されている。
そのため、長時間、モータを駆動する場合には、同じ時間、ブレーキに最初と同じレベルの電圧が印加され続けることになり、ブレーキが発熱し、ステータ側にもこの熱が伝わり、ブレーキだけでなく、モータ自体にも過負荷をかけることが困難であった。
又、ブレーキ駆動電圧は使用するブレーキによって決められるが、一般的にその電圧はモータ駆動電源の電圧とは異なるため、ブレーキを駆動するためだけに、ブレーキ駆動用電源を用意しなければならなかった。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、モータ駆動の電源オン時におけるブレーキ解除の初期励磁時には通常の電圧を印加し、初期励磁後は、これよりも低い電圧による励磁として、ブレーキの電磁駆動部のコイルの発熱を抑制するようにすると共に、モータ駆動電源をブレーキ駆動にも共用し、ブレーキ用専用電源を不要としたブレーキ付き駆動回路内蔵モータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるブレーキ付きモータは、筒状ケースに設けられステータコイルを有するステータと、前記筒状ケースの両端に設けられた軸受により回転自在に設けられロータを有する回転軸と、前記ロータの回転を止めるためのブレーキ可動板を有する電磁駆動部と、前記ロータ側に固定されたブレーキ固定板と、前記ブレーキ可動板を前記ブレーキ固定板に付勢するためのスプリングとを備え、電源オフ時に前記スプリングにより前記ロータにブレーキを作用させ、駆動時に前記電磁駆動部を励磁して前記ブレーキ可動板を前記ブレーキ固定板から引き離し、前記ロータを回転させるようにしたブレーキ付きモータにおいて、前記電磁駆動部を初期励磁して前記ブレーキ可動板をブレーキ固定板から引き離した後は、前記電磁駆動部へ供給する電圧を前記初期励磁時の初期励磁電圧よりも下げるようにした構成であり、また、前記電磁駆動部を駆動する電圧をＰＷＭパルス信号で制御する構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるブレーキ付きモータの好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものはステータコイル２を巻付けたステータ３を有する筒状ケースであり、この筒状ケース１の両端には前蓋３Ａと後蓋４が取付けられている。
【０００８】
前記前蓋３Ａと後蓋４に設けられた各軸受５、６に回転自在に設けられた回転軸７には、前記ステータ３の内側に位置するロータ８が回転自在に設けられており、前記後蓋４には励磁用のコイル（図示せず）を有する電磁駆動部９が設けられている。尚、ステータ３、ロータ８及びエンコーダ３０によりサーボモータ部１００を構成している。
【０００９】
前記電磁駆動部９の前記前蓋３Ａ側位置には、この電磁駆動部９にボルト１０を介して間隔Ｄを保って固定板１１が固定配設されている。
前記間隔Ｄ内には、ブレーキ固定板１２及びブレーキ可動板１３が配設され、このブレーキ固定板１２は前記ロータ８側に固定されていると共に、前記ブレーキ可動板１３は前記電磁駆動部９に対して図示しないスプリングを介して軸方向に移動可能に接続されている。
尚、このスプリングは、周知のように、電磁駆動部９の筐体９ａ内に圧縮した状態で内設され、このスプリングによってブレーキ可動板１３がブレーキ固定板１２に当接するように構成されている。
従って、電磁駆動部９が励磁されない時は前記ばねのばね力によって前記ブレーキ可動板１３がブレーキ固定板１２に当接してロータ８の回転が止められ、前記電磁駆動部９が励磁されると、前記ブレーキ可動板１３が引き付けられてブレーキ固定板１２がフリーとなり、ロータ８が回転できるように構成されている。
尚、前述のブレーキ固定板１１、ブレーキ可動板１３及び電磁駆動部９によって周知のブレーキ２０を構成している。
【００１０】
前記電磁駆動部９は、所定の電圧を有する駆動信号２００の印加によって励磁されるように構成され、図３の場合には、周知のパルス幅変調方式によるＰＷＭパルス信号２０１（例えば、特開平６−２８４７８１号公報及び特開平６−１６５５７３号公報に開示されている）により、所定電圧の駆動信号２００がＰＷＭパルス信号による選択部２０２で可変的に選択されて電磁駆動部９に印加されるように構成されている。
【００１１】
すなわち、モータの電源オン時のみ、所定電圧（例えば、１０Ｖ）の駆動信号２００が電磁駆動部９に印加されて初期励磁され、ブレーキ可動板１３がブレーキ固定板１２から引き離されてブレーキ２０がオフとなる。
【００１２】
前述の初期励磁時の初期励磁電圧は前記駆動信号２００と同じであるが、ブレーキ２０が一度オフとなった後は、予め設定されたタイミングで前記ＰＷＭパルス信号２０１によって選択部２０２で駆動信号２００の電圧レベルが前記初期励磁時の電圧よりも低下（例えば、５Ｖ以下）され、ブレーキ２０をオフし続けることができる最小電圧レベルに切換えられ、モータが駆動中は電磁駆動部９のコイル（図示せず）の発熱が最小となるように設定されている。
【００１３】
また、前述のＰＷＭパルス信号２０１を用いる方法に限らず、図４のように、前記駆動信号２００を電源３００に接続された切換部３０１に入力し、前記初期励磁時のみ駆動信号２００の電圧がそのまま電磁駆動部９に入力され、ブレーキ２０がオフとなった後は、切換部３０１にて電圧レベルを下げた状態の駆動信号２００が電磁駆動部９に入力されてモータ駆動時の発熱を抑制している。
尚、前述の電磁駆動部９への駆動信号２００の電圧切換手段は、前述の図３、図４の方法に限らず、タイマ等を用いる他の手段とすることもできる。
又、ブレーキ駆動用の電源は、モータ駆動用電源と同じものを用い、モータ駆動電源の電圧がブレーキ２０の初期励磁用電圧より高い場合にも、前記ＰＷＭパルス信号２０１を用いて、適切なブレーキ駆動電圧をブレーキ２０にかけることができるように構成されている。
【００１４】
前記後蓋４の開口４ａを貫通して突出する回転軸７の突出軸７ａには、符号板２１が設けられ、この後蓋４に設けられた保持板２２には発光体２３が設けられている。
前記後蓋４には、支持体２４を介してプリント基板からなるセンサ回路用基板２５が設けられ、このセンサ回路用基板２５は前記符号板２１の外側すなわち後側に固定配設されている。
前記センサ回路用基板２５の一面には、受光体２６が設けられており、前記発光体２３、符号板２１及び受光体２６によって回転検出器としてのエンコーダ３０を構成し、このエンコーダの代わりに周知のレゾルバを用いることもできる。
【００１５】
前記センサ回路用基板２５の他面にはＩＣからなる周知のセンサ回路部３１及び駆動制御回路部３２が設けられており、このセンサ回路部３１は前記エンコーダ３０に対する電源及び信号の処理を行い、エンコーダ信号を前記駆動制御回路部３２に供給するように構成されている。
【００１６】
前記後蓋４の後方側には、前記エンコーダ３０を覆うようにアルミニウム（他の材料も可）等の放熱性の良好な材料からなるカップ型のセンサカバー４０が取付けられている。
前記センサカバー４０の内面に設けられたホルダ４１には、プリント基板からなるモータ駆動基板４２が取付けられ、このモータ駆動基板４２のパワートランジスタ等からなるパワー素子４３はこのセンサカバー４０の内面４０ａに当接して接合し、熱伝達及び放熱可能に構成されている。
【００１７】
前記センサカバー４０の表面に形成された冷却フィン４４によって、高効率に放熱が可能なように構成されている。
前記モータ駆動基板４２には、周知のように、前記パワー素子４３によって３相の前記ステータ巻線２を駆動するためのモータ駆動回路４３Ａが設けられ、前記駆動制御回路部３２は前記モータ駆動回路４３Ａを駆動制御するように構成されている。
【００１８】
前記センサ回路用基板２５及びモータ駆動基板４２は、その外径が前記センサカバー４０の内径及びサーボモータ部１００の外径よりも小であると共に、前記センサカバー４０内でその軸方向に沿って間隔をあけて並設されている。
【００１９】
前述のセンサ回路部３１、駆動制御回路部３２及びモータ駆動回路４３Ａは、電気的には互いに１個の回路となるように構成され、従来のように、電気的なアイソレーション回路等を用いることなく構成されている。
尚、前述の図１の各基板２５、４２は、図２の模式図のように構成され、その電気的な接続関係が示されている。
【００２０】
次に、動作について述べる。まず、前述の構成において、電源オンと同時に、電磁駆動部９が作動してブレーキ可動板１３が引き付けられてブレーキ２０がオフとなり、サーボモータ部１００がエンコーダ３０からの位置信号（相切換信号）に基づいて回転が始まり、その後は、外部からの指令信号（図示せず）とエンコーダ３０からのエンコーダ信号に基づいてサーボモータ部１００のサーボ駆動がスタートすると共に、ブレーキ２０は前述の最小電圧の印加によるブレーキオフ状態を維持しつつモータ駆動が継続される。
尚、モータはサーボモータに限らず、通常のモータにも適用可である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によるブレーキ付きモータは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、ブレーキの電磁駆動部に対して常時同一レベルの電圧を印加するのではなく、初期励磁時すなわち電源投入時に通常の電圧レベルの駆動信号を印加し、その後はブレーキ可動板を引き付けてブレーキがオフ状態をかろうじて維持できる程度の電圧に落とした駆動信号を用いるため、長時間モータを駆動した場合でも電磁駆動部のコイルの発熱を抑制することができ、モータの発熱を抑え、モータに大きい負荷をかけることができるようになった。
又、ＰＷＭ信号によりブレーキ駆動電圧を制御できるため、モータ駆動用電源をブレーキ駆動用に併用することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるブレーキ付きモータの断面図である。
【図２】図１の機能を示す構成図である。
【図３】図１のブレーキの駆動系を示すブロック図である。
【図４】図３の他の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 筒状ケース
２ ステータコイル
３ ステータ
５、６ 軸受
７ 回転軸
８ ロータ
９ 電磁駆動部
１２ ブレーキ固定板
１３ ブレーキ可動板
２０１ ＰＷＭパルス信号

Claims (2)

1. 筒状ケース（１）に設けられステータコイル（２）を有するステータ（３）と、前記筒状ケース（１）の両端に設けられた軸受（５、６）により回転自在に設けられロータ（８）を有する回転軸（７）と、前記ロータ（８）の回転を止めるためのブレーキ可動板（１３）を有する電磁駆動部（９）と、前記ロータ（８）側に固定されたブレーキ固定板（１２）と、前記ブレーキ可動板（１３）を前記ブレーキ固定板（１２）に付勢するためのスプリングとを備え、電源オフ時に前記スプリングにより前記ロータ（８）にブレーキを作用させ、駆動時に前記電磁駆動部（９）を励磁して前記ブレーキ可動板（１３）を前記ブレーキ固定板（１２）から引き離し、前記ロータ（８）を回転させるようにしたブレーキ付きモータにおいて、
   前記電磁駆動部（９）を初期励磁して前記ブレーキ可動板（１３）をブレーキ固定板（１２）から引き離した後は、前記電磁駆動部（９）へ供給する電圧を前記初期励磁時の初期励磁電圧よりも下げるように構成したことを特徴とするブレーキ付きモータ。
2. 前記電磁駆動部（９）を駆動する電圧をＰＷＭパルス信号（２０１）で制御することを特徴とする請求項１記載のブレーキ付きモータ。

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