JP2009209989A - サーボモータのブレーキ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正常動作中におけるブレーキを開放するために、動作速度は低いものの小型で軽量なサーボモータのブレーキ装置を提案すること。
【解決手段】サーボモータのブレーキ装置１は、モータ軸２に連結固定したブレーキディスク４に圧縮コイルバネ７によってスライド板６を押し付けてブレーキング状態が形成される。小型モータ１２によって、カムフォロワ１０がカム面９の谷９ｂから山９ａに乗り上げる方向にカム円盤８を回転すると、スライド板６がバネ力に抗してブレーキディスク４から離れる方向に移動して、ブレーキ力が解除された回転保持状態に切り替わり、カム円盤８を同一方向に更に回転すると、カムフォロワ１０がカム面９の山９ａから谷９ｂに落ち込み、再びスライド板６がバネ力によってブレーキディスク４に押し付けられ、モータ軸２にブレーキ力が作用したブレーキング状態に切り替わる。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーボモータのモータ軸に取り付けられ、当該モータ軸を、回転しないようにブレーキ力を加えたブレーキング状態およびブレーキ力を開放した回転保持状態に切り替えるためのブレーキ装置に関する。

サーボモータのモータ軸に取り付けるブレーキ装置としては一般に電磁式の無励磁作動ブレーキが用いられている。無励磁作動ブレーキは例えば特許文献１に開示されているように、ばね力によってモータ軸の側に押し付けられているアーマチュアを電磁石によってばね力に逆らって吸引することによりブレーキを解除して回転保持状態に切り替えるようにしている。
特開２００３−２５４３５９号公報

ここで、制動状態および回転保持状態にサーボモータを切り替えるためのブレーキ装置は、非常時である電源遮断時に高速動作が求められる。しかし、正常動作中の通電（ブレーキの開放）は装置の起動シーケンスの一部となるので、高速動作の必要がなく時間が掛かっても問題がない。

本発明の課題は、この点に鑑みて、正常動作中におけるブレーキを開放するために用いるのに適した、動作速度は低いものの小型で軽量なサーボモータのブレーキ装置を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のサーボモータのブレーキ装置は、
サーボモータのモータ軸に固定したブレーキディスクと、
前記モータ軸の軸線の方向には移動可能であるが、前記軸線回りには回転不可の状態で、前記ブレーキディスクに対峙しているスライド板と、
前記スライド板を前記ブレーキディスクに付勢しているブレーキ力発生用のばね部材と、
前記軸線の方向には移動不可であるが、前記軸線回りには回転可能な状態で前記スライド板に対峙しているカム円盤と、
前記カム円盤における前記スライド板の側の端面に形成され、当該端面の円周方向に沿って一定のピッチで前記スライド板の側に突出した山形状輪郭のカム面と、
前記スライド板に連結され、前記ばね部材の付勢力によって常に前記カム面に当接した状態に保持されているカムフォロワと、
前記円盤を前記軸線回りに回転駆動する駆動モータとを有していることを特徴としている。

ここで、駆動モータの回転力をカム円盤に伝達するために、前記カム円盤に前記駆動モータからの回転力を当該カム円盤に伝達するための外歯車を形成しておけばよい。例えば、カム円盤として平歯車を用いればよい。

また、前記カム円盤と前記スライド板の間に前記ブレーキディスクが配置されている場合には、前記カムフォロワが前記カム面の山に乗り上げると、当該カムフォロワによって前記スライド板が前記ばね部材の付勢力に逆らって前記ブレーキディスクから離れる方向に移動して、前記モータ軸のブレーキ力が開放される。

本発明のサーボモータのブレーキ装置では、機械的なカム機構を用いてサーボモータのモータ軸に作用しているブレーキ力を解除して回転保持状態に切り替えるようにしている。したがって、電磁式のブレーキ装置を用いる場合に比べて装置の小型化、軽量化に有利である。また、円盤を回転駆動するための駆動モータは低出力の小型モータであればよいので、電磁式のブレーキ装置に比べて消費電力が少なくて済む。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したサーボモータのブレーキ装置の実施の形態を説明する。

図１は本実施の形態に係るサーボモータのブレーキ装置の主要部分を示す説明図であり、図２は当該ブレーキ装置のカム円盤の一部を示す説明図である。サーボモータのブレーキ装置１は、サーボモータのモータ軸２が同軸状態で回転自在に貫通しているに筒状のハウジング３を備えている。このハウジング３の内部に位置しているモータ軸２の部位には、同軸状態でブレーキディスク４が一体回転するように固定されている。ブレーキディスク４における一方の端面には一定厚さの円環状の摩擦パッド５が固定されている。

この摩擦パッド５に対して、モータ軸２の軸線２ａの方向から同軸状態で円盤状のスライド板６が対峙している。スライド板６は、モータ軸２に対してその軸線２ａの方向にはスライド可能であるが、軸線２ａ回りには回転不可の状態でハウジング３に取り付けられている。スライド板６とハウジング３の端面３ａとの間には、圧縮状態でブレーキ力発生用の圧縮コイルバネ７が装着されている。例えば、等角度間隔で複数本の圧縮コイルバネ７が装着されている。スライド板６は軸線２ａの方向のスライドが自由な状態では、圧縮コイルバネ７のバネ力によって摩擦パッド５を介してブレーキディスク４に押し付けられており、これにより、ブレーキディスク４が固定されているモータ軸２にブレーキ力が作用したブレーキング状態に保持される。

モータ軸２の軸線２ａの方向において、ブレーキディスク４を挟み、スライド板６とは反対側の部位にはカム円盤８が同軸状に配置されている。カム円盤８は軸線２ａの方向には移動不可であるが、軸線２ａ回りには回転可能な状態でハウジング３によって支持されている。このカム円盤８におけるスライド板６の側の端面には、その外周縁部分に沿って円周方向に一定のピッチで山形輪郭、例えば、鋸歯状あるいはラチェット歯状の輪郭をしたカム面９が形成されている。

このカム面９には、軸線２ａの方向からカムフォロワ１０が当接している。カムフォロワ１０は、カム面９に転動自在の状態で当接しているローラ１０ａと、このローラ１０ａを回転自在の状態で支持している支持腕１０ｂとを備えている。支持腕１０ｂは軸線２ａと平行に延び、ブレーキディスク４の外周側を通ってスライド板６の端面に連結固定されている。

ここで、カムフォロワ１０がカム面９の山９ａに乗り上げた状態においては、スライド板６が軸線２ａの方向に沿ってブレーキディスク４から離れる方向に押されて、当該ブレーキディスク４から離れた状態になる。この状態が、ブレーキ力が解除された回転保持状態である。これに対して、カムフォロワ１０がカム面９の谷９ｂに落ち込んだ状態においては、スライド板６が圧縮コイルバネ７のバネ力によってブレーキディスク４に押し付けられたブレーキング状態になる。

カム円盤８には、例えば平歯車からなる外歯車１１が一体形成されている。この外歯車１１は、その外周側に配置されている小型モータ１２の出力軸１２ａに取り付けたピニオン１３に噛み合っている。したがって、小型モータ１２を駆動してカム円盤８を矢印Ａの方向に回転すると、当該カム円盤８の回転角度位置においてスライド板６の軸線２ａの方向のスライド位置を変えることができ、これによってモータ軸２をブレーキ力が作用しているブレーキング状態と、ブレーキ力が解除された回転保持状態とに切り替えることができる。

すなわち、小型モータ１２によって、カムフォロワ１０がカム面９の谷９ｂから山９ａに乗り上げる方向（矢印Ａ）にカム円盤８を回転すると、スライド板６がバネ力に抗してブレーキディスク４から離れる方向に移動して、ブレーキ力が解除された回転保持状態に切り替わる。カム円盤８を同一方向に更に回転すると、カムフォロワ１０がカム面９の山９ａから谷９ｂに落ち込み、再びスライド板６がバネ力によってブレーキディスク４に押し付けられ、モータ軸２にブレーキ力が作用したブレーキング状態に切り替わる。

本発明を適用したサーボモータのブレーキ装置の主要部分を示す説明図である。 図１のブレーキ装置のカム円盤の一部を示す説明図である。

符号の説明

１ サーボモータのブレーキ装置
２ モータ軸
２ａ 軸線
３ ハウジング
４ ブレーキディスク
５ 摩擦パッド
６ スライド板
７ 圧縮コイルバネ
８ カム円盤
９ カム面
９ａ カム面の山
９ｂ カム面の谷
１０ カムフォロワ
１０ａ ローラ
１０ｂ 支持腕
１１ 外歯車
１２ 小型モータ
１２ａ 出力軸
１３ ピニオン

Claims (3)

1. サーボモータのモータ軸（２）に固定したブレーキディスク（４）と、
   前記モータ軸（２）の軸線（２ａ）の方向には移動可能であるが、前記軸線（２ａ）回りには回転不可の状態で、前記ブレーキディスク（４）に対峙しているスライド板（６）と、
   前記スライド板（６）を前記ブレーキディスク（４）に付勢しているブレーキ力発生用のばね部材（７）と、
   前記軸線（２ａ）の方向には移動不可であるが、前記軸線（２ａ）回りには回転可能な状態で前記スライド板（６）に対峙しているカム円盤（８）と、
   前記カム円盤（８）における前記スライド板（６）の側の端面に形成され、当該端面の円周方向に沿って一定のピッチで前記スライド板（６）の側に突出した山形状輪郭のカム面（９）と、
   前記スライド板（６）に連結され、前記ばね部材（７）の付勢力によって常に前記カム面（９）に当接した状態に保持されているカムフォロワ（１０）と、
   前記カム円盤（８）を前記軸線（２ａ）回りに回転駆動する駆動モータ（１２）とを有していることを特徴とするサーボモータのブレーキ装置（１）。
2. 請求項１に記載のサーボモータのブレーキ装置（１）において、
   前記カム円盤（８）には、前記駆動モータ（１２）からの回転力を当該カム円盤に伝達するための外歯車（１１）が形成されていることを特徴とするサーボモータのブレーキ装置（１）。
3. 請求項１または２に記載のサーボモータのブレーキ装置（１）において、
   前記カム円盤（８）と前記スライド板（６）の間に前記ブレーキディスク（４）が配置されており、
   前記カムフォロワ（１０）が前記カム面（９）の山（９ａ）に乗り上げると、当該カムフォロワ（１０）によって前記スライド板（６）が前記ばね部材（７）の付勢力に逆らって前記ブレーキディスク（４）から離れる方向に移動して、前記モータ軸（２）のブレーキ力が開放されることを特徴とするサーボモータのブレーキ装置（１）。

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