JP2019041542A

JP2019041542A - モータのブレーキ機構

Info

Publication number: JP2019041542A
Application number: JP2017163676A
Authority: JP
Inventors: 駿佐藤; Shun Sato
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2019-03-14

Abstract

【課題】モータのブレーキ機構の小型化を実現する。
【解決手段】本発明の一形態に係るモータのブレーキ機構１は、モータの回転軸４に連結されたブレーキディスク２と、アクチュエータ１０によりブレーキディスク２に押し付けられる可動ディスク３と、を備えるモータのブレーキ機構である。ブレーキディスク２には、受け穴２ｂが形成されている。可動ディスク３には、弾性部材によってブレーキディスク２の側に付勢された状態で可動ディスク３からブレーキディスク２の側に突出可能なロックピン６が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータのブレーキ機構に関する。

特許文献１には、モータのブレーキ機構が開示されている。特許文献１のブレーキ機構は、ロックピンがリニアソレノイドによって進退可能であり、モータと接続された減速ギヤ列の中間ギヤの係止孔にロックピンを挿入することで、モータの回転をロックする構成とされている。

特開２０１４−２２６００５号公報

特許文献１のブレーキ機構は、ロックピン専用のリニアソレノイドや中間ギヤが必要であり、大型化を伴う。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、モータのブレーキ機構の小型化を実現する。

本発明の一態様に係るモータのブレーキ機構は、モータの回転軸に連結されたブレーキディスクと、アクチュエータにより前記ブレーキディスクに押し付けられる可動ディスクと、を備えるモータのブレーキ機構であって、
前記ブレーキディスクには、受け穴が形成され、
前記可動ディスクには、弾性部材によって前記ブレーキディスクの側に付勢された状態で前記可動ディスクから前記ブレーキディスクの側に突出可能なロックピンが設けられ、
回転する前記ブレーキディスクに前記可動ディスクが押し付けられた場合、前記ロックピンは、前記ブレーキディスクの受け穴が形成されていない領域では、前記ブレーキディスクに接触して前記弾性部材が収縮するように当該ブレーキディスクとは逆側に押し込まれ、前記ブレーキディスクの受け穴が形成された領域では、前記弾性部材の弾性力によって前記可動ディスクから前記ブレーキディスクの側に突出して前記受け穴に挿入される。
上述のブレーキ機構によれば、従来のブレーキ機構のようなロックピンを動作させるための専用のリニアソレノイドや中間ギヤが必要なく、従来のモータのブレーキ機構に比べて小型化することができる。

本発明によれば、モータのブレーキ機構の小型化を実現できる。

実施の形態のモータのブレーキ機構を模式的に示す断面図である。実施の形態のモータのブレーキ機構におけるブレーキディスクをＸ軸−側から見た図である。実施の形態のモータのブレーキ機構における可動ディスクをＸ軸＋側から見た図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

先ず、本実施の形態のモータのブレーキ機構の構成を説明する。図１は、本実施の形態のモータのブレーキ機構を模式的に示す断面図である。図２は、本実施の形態のモータのブレーキ機構におけるブレーキディスクをＸ軸−側から見た図である。図３は、本実施の形態のモータのブレーキ機構における可動ディスクをＸ軸＋側から見た図である。なお、以下の説明では、説明を明確にするために、図１に示すＸＹＺ直交座標系を基準に説明する。

ブレーキ機構１は、例えば、所定の角度でアームなどを停止させるためにロボットの関節部に好適に用いられる。ブレーキ機構１は、図１に示すように、ブレーキディスク２及び可動ディスク３を備えている。ブレーキディスク２は、図１及び図２に示すように、円盤状であり、中央に形成された貫通孔２ａにモータの回転軸４が通されて固定されている。

ブレーキディスク２のＸ軸−側の面における周縁部には、摩擦板５が固定されている。摩擦板５は、所謂ブレーキバッドとして機能する。摩擦板５は、リング状であり、Ｘ軸−側の面が略平坦面である。

ブレーキディスク２のＸ軸−側の面には、さらに複数の受け穴２ｂが形成されている。受け穴２ｂは、例えば、ブレーキディスク２の回転軸を中心とする円周上に略等間隔で配置されている。

可動ディスク３は、ブレーキディスク２に対して大径の円盤状であり、中央に形成された貫通孔３ａにモータの回転軸４が通されている。可動ディスク３は、ブレーキディスク２に対してＸ軸−側に配置されており、ブレーキディスク２と対向している。

可動ディスク３には、ロックピン６が設けられている。ロックピン６は、第１の弾性部材７によってＸ軸＋方向に付勢されており、通常状態（ブレーキディスク２に接触していない状態）で、ロックピン６のＸ軸＋側の端部が可動ディスク３のＸ軸＋側の面から突出している。そして、ロックピン６は、ブレーキディスク２の受け穴２ｂと対応するように配置されている。

詳細には、ロックピン６は、ピン本体６ａ及びピン本体６ａのＸ軸−側の端部から径方向に突出するフランジ６ｂを備えており、ロックピン６のＸ軸−側の端部が可動ディスク３に形成された収容穴３ｂに収容されている。第１の弾性部材７は、収容穴３ｂに収容されており、ロックピン６のＸ軸−側の面と収容穴３ｂの底面との間で圧縮した状態で配置されている。第１の弾性部材７は、例えば、コイルバネで構成することができる。

このとき、収容穴３ｂの開口部は、ロックピン６が収容穴３ｂから飛び出さないように絞られている。例えば、ロックピン６のピン本体６ａの径より大きく、且つロックピン６のフランジ６ｂの径より小さい貫通孔８ａを有する押さえプレート８を可動ディスク３のＸ軸＋側の面に固定し、貫通孔８ａからロックピン６のピン本体６ａを突出させるとよい。

これにより、ロックピン６がＸ軸＋側に移動した際に、フランジ６ｂが押さえプレート８に引っ掛かるので、ロックピン６が可動ディスク３の収容穴３ｂから飛び出すことがない。また、押さえプレート８から反力をとって、ロックピン６のＸ軸−側の面と可動ディスク３の収容穴３ｂの底面との間で第１の弾性部材７を圧縮した状態に維持することができる。

このような可動ディスク３は、アクチュエータ１０によってＸ軸方向に移動する。アクチュエータ１０は、例えば、フレーム１０ａ、電磁コイル１０ｂ及び第２の弾性部材１０ｃを備えている。

フレーム１０ａは、カバー１０ｄ、支持プレート１０ｅ及びカラー１０ｆを備えている。カバー１０ｄは、可動ディスク３に対してＸ軸−側に配置されており、当該カバー１０ｄの内部に電磁コイル１０ｂが収容されている。

支持プレート１０ｅは、ブレーキディスク２に対してＸ軸＋側に配置されており、カバー１０ｄと対向している。そして、支持プレート１０ｅの中央には、貫通孔１０ｇが形成されており、当該貫通孔１０ｇにモータの回転軸４が通されている。

カラー１０ｆは、Ｘ軸方向に延在するガイドバーであり、ブレーキディスク２及び可動ディスク３を囲むように配置されている。そして、カラー１０ｆのＸ軸−側の端部がカバー１０ｄに固定され、カラー１０ｆのＸ軸＋側の端部が支持プレート１０ｅに固定されている。

このようなカラー１０ｆは、例えば、図１及び図３に示すように、可動ディスク３の周縁部に形成されたガイド溝３ｃに通されている。ガイド溝３ｃは、例えば、可動ディスク３の周縁部から径方向に切り欠かれた切り欠き溝である。これにより、可動ディスク３のＸ軸回りの回転を抑制しつつ当該可動ディスク３を良好にＸ軸方向に案内することができる。

電磁コイル１０ｂは、磁気吸引力により可動ディスク３をＸ軸−方向に引き寄せる。そのため、可動ディスク３は、電磁コイル１０ｂの磁気によって吸引可能な材質（例えば、鉄）で構成するとよい。

第２の弾性部材１０ｃは、可動ディスク３をＸ軸＋方向に付勢する。第２の弾性部材１０ｃは、例えば、コイルバネであり、可動ディスク３とカバー１０ｄとの間に配置されている。このとき、第２の弾性部材１０ｃの内部には、カラー１０ｆが通されているとよい。これにより、第２の弾性部材１０ｃが変形した際に、第２の弾性部材１０ｃの座屈を抑制することができる。

次に、本実施の形態のブレーキ機構１を作動させてモータの回転をロックさせる際の動作を説明する。モータの回転軸４の回転に伴ってブレーキディスク２も回転している。そして、ブレーキ機構１を作動させていない状態では、電磁コイル１０ｂの磁気吸引力によって可動ディスク３はＸ軸−側に引き寄せられている。このとき、第２の弾性部材１０ｃは、可動ディスク３とカバー１０ｄとの間で圧縮している。

このような状態からブレーキ機構１を作動させる場合は、電磁コイル１０ｂへの電圧の印加を制御して磁気吸引力を弱める。これにより、可動ディスク３は、第２の弾性部材１０ｃの弾性力によってＸ軸＋方向に移動する。

そして、可動ディスク３がブレーキディスク２の摩擦板５に接触して、ブレーキディスク２の回転が制動されると共に、ロックピン６のＸ軸＋側の端部がブレーキディスク２のＸ軸−側の面に接触すると、即ち、ロックピン６のＸ軸＋側の端部がブレーキディスク２の受け穴２ｂが形成されていない領域に接触すると、ロックピン６は、ブレーキディスク２によってＸ軸−方向に押し込まれる。このとき、第１の弾性部材７は、圧縮した状態となる。

そして、ブレーキディスク２がさらに回転して、ロックピン６のＸ軸＋側の端部がブレーキディスク２の受け穴２ｂが形成された領域に到達すると、ロックピン６は、第１の弾性部材７の弾性力によってＸ軸＋方向に移動する。その結果、ロックピン６のＸ軸＋側の端部がブレーキディスク２の受け穴２ｂに挿入して、ブレーキディスク２、ひいてはモータの回転がロックする。

なお、モータの回転のロックを解除する場合は、再び、電磁コイル１０ｂに電圧を印加して磁気吸引力を強め、可動ディスク３をＸ軸−方向に移動させる。これにより、ロックピン６がブレーキディスク２の受け穴２ｂから抜去され、モータの回転のロックが解除される。

このようなブレーキ機構１は、アクチュエータによって可動ディスクをブレーキディスクに押し当てて制動力を発揮させるブレーキ機構に、第１の弾性部材７を用いてロックピン６を動作させる機構を加えた簡単な構成で、ブレーキ機構を実現することができる。そのため、本実施の形態のブレーキ機構１は、従来のブレーキ機構のようなロックピンを動作させるための専用のリニアソレノイドや中間ギヤが必要なく、従来のモータのブレーキ機構に比べて小型化することができる。

しかも、アクチュエータによって可動ディスクをブレーキディスクに押し当てて制動力を発揮させるブレーキ機構のような摩擦板の摩擦力のみを用いて、ブレーキディスクの回転を制動する場合は、摩擦板の摩耗によって制動力が低下する。また、摩擦板のダストが可動ディスクとの間に入り込み、制動力が低下する。それに対して、本実施の形態のブレーキ機構１は、ロックピン６によるブレーキディスク２のロックを併用しているため、制動力の低下を抑制することができる。

ここで、本実施の形態のブレーキ機構１は、ロックピン６によってモータの回転をロックさせることができるので、ブレーキ機構１をロボットのアームなどの関節部に用いた場合、ロボットのアームなどを所定の角度に精度良く停止させることができる。また、非常停止時には、ブレーキ機構１を作動させることで、モータが回転していても、ロックピン６によってロボットのアームなどの動作をロックさせることができる。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ブレーキ機構
２ブレーキディスク、２ａ貫通孔、２ｂ受け穴
３可動ディスク、３ａ貫通孔、３ｂ収容穴、３ｃガイド溝
４回転軸
５摩擦板
６ロックピン、６ａピン本体、６ｂフランジ
７第１の弾性部材
８押さえプレート、８ａ貫通孔
１０アクチュエータ、１０ａフレーム、１０ｂ電磁コイル、１０ｃ第２の弾性部材、１０ｄカバー、１０ｅ支持プレート、１０ｆカラー、１０ｇ貫通孔

Claims

モータの回転軸に連結されたブレーキディスクと、アクチュエータにより前記ブレーキディスクに押し付けられる可動ディスクと、を備えるモータのブレーキ機構であって、
前記ブレーキディスクには、受け穴が形成され、
前記可動ディスクには、弾性部材によって前記ブレーキディスクの側に付勢された状態で前記可動ディスクから前記ブレーキディスクの側に突出可能なロックピンが設けられ、
回転する前記ブレーキディスクに前記可動ディスクが押し付けられた場合、前記ロックピンは、前記ブレーキディスクの受け穴が形成されていない領域では、前記ブレーキディスクに接触して前記弾性部材が収縮するように当該ブレーキディスクとは逆側に押し込まれ、前記ブレーキディスクの受け穴が形成された領域では、前記弾性部材の弾性力によって前記可動ディスクから前記ブレーキディスクの側に突出して前記受け穴に挿入される、モータのブレーキ機構。