JP2020045995A - Friction material for rotary machine brake, rotary machine brake and rotary machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回転機ブレーキ用摩擦材、回転機ブレーキ、および回転機に係り、回転機のトルク低下やロックを防止する技術に関するものである。 The present invention relates to a friction material for a rotating machine brake, a rotating machine brake, and a rotating machine, and relates to a technique for preventing torque reduction and locking of the rotating machine.
回転機に搭載されたブレーキは、回転機軸方向に移動可能に形成された摩擦板が、アマチュア・回転子に対して押し付けられることによって摩擦を生じ、制動する。この時発生する摩擦によってトルクを発生させるが、仕事量が大きい場合には、摩擦熱の発熱によってトルクが一時的に低下するという不具合が生じることがある。また、摩擦による摩擦粉や外部からの異物が回転ギャップに挟まることで制動機能に異常が生じ、最悪の場合にはロックしてしまうこともある。 A brake mounted on the rotating machine generates friction by pressing a friction plate formed movably in the axial direction of the rotating machine against an amateur / rotor to brake. A torque is generated by the friction generated at this time, but when the work amount is large, a problem may occur that the torque is temporarily reduced due to the heat generated by the frictional heat. In addition, when the frictional powder due to friction or foreign matter from the outside is caught in the rotation gap, an abnormality occurs in the braking function, and in the worst case, it may be locked.
回転機のブレーキについては従来、技術的な提案も多くなされている。たとえば後掲特許文献１には、ライニング（摩擦材）とアマチュアおよびライニングとディスクとの接触面積を大きくでき、片当たりを防止して安定な摩擦力を確保できるブレーキ装置として、回転機の軸方向に移動するライニングを配置し、コイルの電流遮断時にはばねによりアマチュアがライニングをディスクに押付け、電流を流した時はその電磁力によりアマチュアが離れるように形成され、またライニングは曲げられる波形状の芯金と、芯金を覆い囲むように形成された摩擦材とからなる構成が開示されている。 Conventionally, many technical proposals have been made regarding the brake of a rotating machine. For example, Patent Literature 1 below discloses a brake device that can increase a contact area between a lining (friction material) and an armature and an lining and a disk, and can prevent one-side contact and secure a stable frictional force. The lining is moved so that the armature presses the lining against the disc by a spring when the coil current is interrupted, and the armature is separated by the electromagnetic force when a current flows, and the lining is a bent core. A configuration composed of gold and a friction material formed so as to surround the core metal is disclosed.
上述の通り回転機のブレーキにおいては、制動時の仕事量が大きい場合には摩擦熱によってトルクが一時的に低下する不具合が生じることがある。また、摩擦による摩擦粉や外部からの異物がギャップに挟まった場合には、制動機能に異常が生じたり、摩擦板の異常摩耗が生じたり、最悪の場合にはロックしてしまうこともある。これらの問題の解決が求められている。 As described above, in the case of the rotating machine brake, when the work amount at the time of braking is large, a problem may occur in which the torque temporarily decreases due to frictional heat. Further, if frictional powder due to friction or foreign matter from the outside is caught in the gap, an abnormality may occur in the braking function, abnormal wear of the friction plate may occur, or in the worst case, locking may occur. There is a need to solve these problems.
そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、制動時の摩擦熱による温度上昇を防いでトルクの低下を抑制することのできる回転機ブレーキを提供することである。また本発明の課題は、これに加えて、摩耗粉および外部異物の挟み込みを防止でき、これにより異常摩耗やロック発生を有効に防止することのできる、回転ブレーキを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a rotating machine brake that eliminates the problems of the related art and prevents a decrease in torque by preventing a temperature increase due to frictional heat during braking. Another object of the present invention is to provide a rotary brake capable of preventing pinching of abrasion powder and external foreign substances, thereby effectively preventing abnormal wear and occurrence of lock.
本願発明者は上記課題について検討した結果、樹脂製の摩擦板にグリッド（溝）を設けることによって放熱を促し、それにより制動発熱によるトルク低下を抑制できること、また、制動時に摩擦板自身から発生した摩耗粉等を溝を通して排出でき、それにより予期せぬ不具合を予防できるともに耐塵性も向上することを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。 As a result of studying the above problem, the inventors of the present application have found that a grid (groove) is provided on a resin friction plate to promote heat radiation, thereby suppressing a decrease in torque due to braking heat, and also generated from the friction plate itself during braking. It has been found that abrasion powder and the like can be discharged through the groove, thereby preventing unexpected problems and improving dust resistance, and based on this, the present invention has been completed. That is, the invention claimed in the present application as a means for solving the above-mentioned problem, or at least the disclosed invention is as follows.
〔１〕 回転機に搭載されるブレーキにおいて摩擦面となる摩擦材であって、円環状の本体の摩擦面上に所定平面形状の凹部構造が複数設けられ、該凹部構造によるグリッドパターンが形成されていることを特徴とする、回転機ブレーキ用摩擦材。
〔２〕 前記グリッドパターンの重心が回転機の重心と一致することを特徴とする、〔１〕に記載の回転機ブレーキ用摩擦材。
〔３〕 前記グリッドパターンが点対称に形成されていることを特徴とする、〔２〕に記載の回転機ブレーキ用摩擦材。
〔４〕 前記グリッドパターンを構成する凹部構造の一部が前記摩擦面の外径側端部または内径側端部の少なくともいずれかに開放端を有することを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕のいずれかに記載の回転機ブレーキ用摩擦材。
〔５〕 前記グリッドパターンを構成する凹部構造が全て前記摩擦面の内部に形成されており、該摩擦面の外径側端部、内径側端部のいずれにも開放端を有しないことを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕のいずれかに記載の回転機ブレーキ用摩擦材。
[1] A friction material serving as a friction surface in a brake mounted on a rotating machine, wherein a plurality of concave structures having a predetermined planar shape are provided on a friction surface of an annular main body, and a grid pattern is formed by the concave structure. A friction material for rotating machine brakes.
[2] The friction material for a rotating machine brake according to [1], wherein the center of gravity of the grid pattern coincides with the center of gravity of the rotating machine.
[3] The friction material for a rotating machine brake according to [2], wherein the grid pattern is formed point-symmetrically.
[4] A part of the concave structure constituting the grid pattern has an open end at at least one of an outer diameter side end and an inner diameter side end of the friction surface, [1], [2]. ] The friction material for a rotating machine brake according to any one of [3].
[5] The concave structure constituting the grid pattern is entirely formed inside the friction surface, and the friction surface has no open end at either the outer diameter end or the inner diameter end. The friction material for a rotating machine brake according to any one of [1], [2], and [3].
〔６〕 前記グリッドパターンは、所定平面形状の前記凹部構造が設けられた凹部構造領域と、隣接する二の凹部構造領域の間に形成される平坦領域とから構成されていることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕のいずれかに記載の回転機ブレーキ用摩擦材。
〔７〕 樹脂製であることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕のいずれかに記載の回転機ブレーキ用摩擦材。
〔８〕 〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕のいずれかに記載の回転機ブレーキ用摩擦材を備えていることを特徴とする、回転機ブレーキ。
〔９〕 〔８〕に記載の回転機ブレーキを備えていることを特徴とする、回転機。
[6] The grid pattern includes a concave structure region provided with the concave structure having a predetermined planar shape, and a flat region formed between two adjacent concave structure regions. , [1], [2], [3], [4], [5].
[7] The friction material for a rotary machine brake according to any one of [1], [2], [3], [4], [5], and [6], which is made of resin.
[8] The friction material for rotating machine brake according to any one of [1], [2], [3], [4], [5], [6], and [7] is provided. To do, rotating machine brake.
[9] A rotating machine comprising the rotating machine brake according to [8].
本発明の回転機ブレーキ用摩擦材、回転機ブレーキ、および回転機は上述のように構成されるため、これらによれば、凹部構造（溝）による放熱性向上効果により摩擦面での放熱が促進され、制動時の摩擦熱すなわち制動発熱による温度上昇を防ぐことができ、それによりトルクの低下を抑制することができる。また特に、開放端を有する凹部構造によるグリッドパターンを備えた本発明摩擦材によれば、摩擦材（摩擦板）への摩耗粉や外部異物の挟み込みを防止することができ、これにより異常摩耗や予期せぬロック発生を有効に防止することができる。また、耐塵性も向上させることができる。 Since the friction material for a rotating machine brake, the rotating machine brake, and the rotating machine of the present invention are configured as described above, according to these, the heat dissipation on the friction surface is promoted by the heat dissipation effect of the concave structure (groove). In addition, it is possible to prevent a temperature rise due to frictional heat at the time of braking, that is, braking heat, thereby suppressing a decrease in torque. Further, in particular, according to the friction material of the present invention having the grid pattern of the concave structure having an open end, it is possible to prevent abrasion powder or external foreign matter from being caught in the friction material (friction plate). Unexpected lock generation can be effectively prevented. In addition, dust resistance can be improved.
以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明回転機ブレーキ用摩擦材の基本構成を示す概念図である。また、図２は、本発明に係る回転機例についてその要部構成を示す断面図である。これらに図示するように本回転機ブレーキ用摩擦材２０は、回転機１０に搭載されるブレーキ９において摩擦面３となる摩擦材２０であって、円環状の本体１５の摩擦面上に所定平面形状の凹部構造が複数設けられ、この凹部構造によるグリッドパターンＧが形成されていることを、主たる構成とする。凹部構造の具体的形態は溝とすることができるが、追って図５等に例示するように溝には限定されず、摩擦面３の平坦面よりもくぼんでいる構造であればよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a basic configuration of a friction material for a rotating machine brake according to the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a rotating machine according to the present invention. As shown in these figures, the friction material 20 for the rotary machine brake is a friction material 20 that becomes the friction surface 3 in the brake 9 mounted on the rotary machine 10, The main configuration is that a plurality of concave structures having a shape are provided, and a grid pattern G is formed by the concave structures. The specific form of the concave structure may be a groove, but is not limited to a groove as illustrated in FIG. 5 and the like, and may be any structure that is recessed from the flat surface of the friction surface 3.
図２に示すように本発明摩擦材２０のグリッドパターンＧは、所定平面形状の凹部構造が設けられた凹部構造領域１７と、隣接する二の凹部構造領域１７、１７の間に形成される平坦領域１８とから構成される。これは、摩擦面３の全面を凹部構造とするのではなく、平坦領域１８を設けることで、ブレーキとしての摩擦負荷を確保するためである。なお、図２はあくまでも概念図であり、追って図３等により例示するように、凹部構造領域１７と平坦領域１８の数や面積等の仕様は適宜設計可能である。 As shown in FIG. 2, the grid pattern G of the friction material 20 of the present invention includes a concave structure region 17 provided with a concave structure having a predetermined planar shape and a flat surface formed between two adjacent concave structure regions 17, 17. And an area 18. This is because the entire surface of the friction surface 3 is not provided with the concave structure, but the flat region 18 is provided to secure a friction load as a brake. Note that FIG. 2 is a conceptual diagram to the last, and specifications such as the number and area of the concave structure region 17 and the flat region 18 can be appropriately designed as will be exemplified later with reference to FIG.
本回転機ブレーキ用摩擦材２０の材質は限定されないが、樹脂を用いることが望ましい。摩擦面Ｍ３に凹部構造によるグリッドパターンＧを設けることが本発明の特徴であり、かかる形態の形成には金型を用いた樹脂成型が有効だからである。なお、金型によるグリッドパターンＧの成型が可能であるため、本発明のグリッドパターンＧを有する回転機ブレーキ用摩擦材２０とすることによる製造コストへの影響は限定的であり、実用性が高い。 The material of the friction material 20 for the rotary machine brake is not limited, but it is preferable to use a resin. It is a feature of the present invention that a grid pattern G having a concave structure is provided on the friction surface M3, and resin molding using a mold is effective in forming such a form. In addition, since the grid pattern G can be molded by a mold, the influence on the manufacturing cost due to the use of the friction material 20 for a rotating machine brake having the grid pattern G of the present invention is limited, and the practicability is high. .
かかる構成の本発明回転機ブレーキ用摩擦材２０によれば、グリッドパターンＧを構成する凹部構造を有することで、従来の全面が平坦な摩擦材と比較して放熱性が高い。つまり、発生した摩擦熱の少なくとも一部は摩擦面３、４に留まらずに凹部構造へと伝熱され、さらに外部へと放熱されやすくなる。摩擦材２０自身の回転も、放熱を促す。したがって制動摩擦による摩擦熱を放熱しやすく、摩擦面３、４における温度上昇が抑制され、熱によるトルク低下が抑制される。 According to the friction material 20 for a rotating machine brake of the present invention having such a configuration, by having the concave portion structure forming the grid pattern G, heat radiation is higher than that of a conventional friction material having an entirely flat surface. That is, at least a part of the generated frictional heat is transferred to the concave structure without staying at the frictional surfaces 3 and 4, and the heat is easily radiated to the outside. The rotation of the friction material 20 itself also promotes heat dissipation. Therefore, the frictional heat due to the braking friction is easily dissipated, the temperature rise on the friction surfaces 3 and 4 is suppressed, and the decrease in the torque due to the heat is suppressed.
また、摩擦面３、４の間において発生する摩擦材２０からの摩耗粉の少なくとも一部は凹部構造へと移動し、摩擦材２０自身の回転によってそこから外部へと排出されやすくなるため、摩耗粉が回転ギャップに挟まることで発生するブレーキ性能低下、ロック、さらに異常摩耗が防止、軽減される。摩耗粉のみならず、外部からの混入異物に対しても同様の効果が得られる。このように、本発明の摩耗材２０によれば、耐異物性および放熱性を向上した回転機用ブレーキを実現することができる。 Further, at least a part of the abrasion powder generated from the friction material 20 generated between the friction surfaces 3 and 4 moves to the concave structure, and is easily discharged to the outside by the rotation of the friction material 20 itself. Prevention and reduction of brake performance deterioration, locking and abnormal wear caused by powder being caught in the rotation gap are prevented. The same effect can be obtained not only for wear powder but also for foreign contaminants. As described above, according to the wear material 20 of the present invention, it is possible to realize a rotating machine brake with improved foreign matter resistance and heat dissipation.
図３は、本発明回転機ブレーキ用摩擦材の実施例（その１）の構成を示す要部平面図である。図に例示するように本摩擦材３２０は、グリッドパターンＧ３の重心が回転機の重心と一致する構成とする。これにより、摩擦材３２０を備えたブレーキでは、回転機の回転と一致した円滑な回転がなされる。なお、重心を一致させる構造として、図示するグリッドパターンＧ３のように、グリッドパターンは点対称に形成されたものとすることが望ましい。これにより、良好な回転バランスとすることができる。 FIG. 3 is a plan view of a main part showing a configuration of an embodiment (part 1) of the friction material for a rotating machine brake according to the present invention. As illustrated in the drawing, the present friction material 320 has a configuration in which the center of gravity of the grid pattern G3 matches the center of gravity of the rotating machine. As a result, in the brake provided with the friction material 320, smooth rotation matching the rotation of the rotating machine is performed. In addition, as a structure for matching the centers of gravity, it is desirable that the grid pattern is formed to be point-symmetrical, such as the illustrated grid pattern G3. Thereby, good rotation balance can be achieved.
図４は、本発明回転機ブレーキ用摩擦材の実施例（その２）の構成を示す要部平面図である。図３で示した実施例（その１）も同様だが、本回転機ブレーキ用摩擦材のグリッドパターンは、グリッドパターンＧ３、Ｇ４のように、これを構成する複数の凹部構造３１６、・・・、４１６、・・・の一部が、摩擦面の外径側端部または内径側端部の少なくともいずれかに開放端３１９、・・・、４１９、・・・を有する構成とすることができる。 FIG. 4 is a plan view of a main part showing a configuration of an embodiment (part 2) of the friction material for a rotating machine brake according to the present invention. The same applies to the embodiment (No. 1) shown in FIG. 3, but the grid pattern of the friction material for rotating machine brake has a plurality of concave structures 316,. 416,... May have an open end 319,... 419,... At least at either the outer diameter end or the inner diameter end of the friction surface.
グリッドパターン３Ｇ等の凹部構造３１６等が開放端３１９等を有することにより、凹部構造３１６等に入り込んだ摩耗粉等は、摩擦材３２０等の回転によって外部へと排出されやすくなり、耐異物性を一層高めることができる。また、放熱性も一層高まるため、トルク低下防止やロック等の異常駆動防止、異常摩耗防止の各性能も高めることができる。 Since the concave structure 316 of the grid pattern 3G or the like has the open end 319 or the like, abrasion powder or the like that has entered the concave structure 316 or the like is easily discharged to the outside by the rotation of the friction material 320 or the like, and the foreign matter resistance is reduced. Can be further enhanced. In addition, since the heat dissipation is further enhanced, the performances of preventing a decrease in torque, preventing abnormal driving such as locking, and preventing abnormal wear can be improved.
なお、図３、４に示したグリッドパターンＧ３、Ｇ４はいずれも実施例であり、本発明がこれらに限定されるものではない。これらは、凹部構造として特に溝を用いた凹部構造３１６、４１６によるものだが、直線や曲線による適宜の幅を有する溝により形成された適宜の図形を、図３のように複雑なものであれ、図４のように単純なものであれ、グリッドパターンの構成に用いることができる。 The grid patterns G3 and G4 shown in FIGS. 3 and 4 are examples, and the present invention is not limited to these examples. These are formed by the concave structures 316 and 416 using the grooves as the concave structures in particular. However, an appropriate figure formed by grooves having an appropriate width by a straight line or a curved line can be formed as shown in FIG. Even a simple one as shown in FIG. 4 can be used for forming a grid pattern.
また、いずれのグリッドパターンＧ３、Ｇ４も、その開放端３１９、４１９が、摩擦面の外形側端部、内径側端部の両方に設けられた構成だが、いずれか一方のみに設ける構成であってもよい。しかしながら、上述の耐異物性、放熱性等をより高めるには、両方に設けることが望ましい。なお、凹部構造として溝を用いることにより、殊に途中に途切れがなく（塞ぎがなく）開放端まで続く溝を用いることにより、より優れた耐異物性、放熱性等を得ることができる。 Each of the grid patterns G3 and G4 has a configuration in which the open ends 319 and 419 are provided on both the outer side end and the inner side end of the friction surface, but is provided on only one of them. Is also good. However, in order to further enhance the above-described foreign matter resistance, heat dissipation, and the like, it is desirable to provide both. In addition, by using a groove as the concave portion structure, in particular, by using a groove that is continuous without interruption (no blockage) to the open end, more excellent foreign matter resistance, heat dissipation, and the like can be obtained.
図５〜８は、本発明回転機ブレーキ用摩擦材の実施例（その３〜その６）の構成を示す要部平面図である。これらに示すように本回転機ブレーキ用摩擦材５２０等は、グリッドパターンＧ５等を構成する凹部構造５１６が全て、摩擦面の内部に形成されており、摩擦面の外径側端部、内径側端部のいずれにも開放端を有しない構成とすることもできる。凹部構造は、実施例（その３）、実施例（その４）の凹部構造５１６、６１６のように溝ではない形態とすることも、実施例（その５）、実施例（その６）の凹部構造７１６、８１６のように溝を用いた形態とすることもできる。また、図示する各例に本発明が限定されるものではない。 5 to 8 are plan views of a main part showing a configuration of an embodiment (parts 3 to 6) of the friction material for a rotating machine brake according to the present invention. As shown in these figures, in the friction material 520 for a rotary machine brake and the like, all the concave structures 516 constituting the grid pattern G5 and the like are formed inside the friction surface. A configuration having no open end at any of the ends is also possible. The concave structure may be a form that is not a groove like the concave structures 516 and 616 of the embodiment (part 3) and the embodiment (part 4), or the concave part of the embodiment (part 5) and the embodiment (part 6). A configuration using a groove as in the structures 716 and 816 can also be used. Further, the present invention is not limited to the illustrated examples.
これらの構成では、図３、４に示した開放端を有する実施例（その１）、実施例（その２）のような効果はないが、それでも一定の耐異物性、放熱性等の効果を得ることができる。また、開放端を有しないことにより、制動性能の低下防止にも効果がある。 These configurations do not have the effects of the first embodiment and the second embodiment having the open ends shown in FIGS. 3 and 4, but still have a certain effect such as foreign matter resistance and heat radiation. Obtainable. In addition, the absence of the open end is effective in preventing the braking performance from lowering.
なお、以上説明した回転機ブレーキ用摩擦材を備えている回転機ブレーキや、かかる回転機ブレーキを備えている回転機もまた、本発明の範囲内である。 It is to be noted that a rotating machine brake provided with the above-described frictional material for a rotating machine brake and a rotating machine provided with such a rotating machine brake are also within the scope of the present invention.
本発明の回転機ブレーキ用摩擦材、回転機ブレーキによれば、制動発熱による温度上昇を防止し、それによりトルク低下も抑制できる。さらに、摩耗粉や外部異物の挟み込みを防止でき、それによって予期せぬ不具合も防止することができる。したがって、回転機製造、使用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the friction material for rotating machine brakes and the rotating machine brake of the present invention, it is possible to prevent a rise in temperature due to braking heat and thereby suppress a decrease in torque. Furthermore, it is possible to prevent pinching of abrasion powder and external foreign substances, thereby preventing unexpected troubles. Therefore, the present invention is industrially highly applicable in the field of rotary machine manufacturing, fields of use, and all related fields.
１…サイドプレート
２…アマチュア
３…摩擦面（ブレーキ側）
４…摩擦面（アマチュア側）
５…ブレーキ駆動手段（インナドライバ）
７…コイル
８…リード線
９…ブレーキ
１０…回転機
１５、３１５、４１５、５１５、６１５、７１５、８１５…本体
１７…凹部構造領域
１８…平坦領域
２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０、８２０…回転機ブレーキ用摩擦材
３１６、４１６、５１６、６１６、７１６、８１６…凹部構造
３１９、４１９…開放端
Ｇ、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８…グリッドパターン
1 ... side plate 2 ... amateur 3 ... friction surface (brake side)
4: Friction surface (amateur side)
5. Brake driving means (inner driver)
7 ... Coil 8 ... Lead wire 9 ... Brake 10 ... Rotating machine 15,315,415,515,615,715,815 ... Main body 17 ... Concave structure area 18 ... Flat area 20,320,420,520,620,720, 820: friction material for rotating machine brake 316, 416, 516, 616, 716, 816: concave structure 319, 419: open end G, G3, G4, G5, G6, G7, G8: grid pattern
Claims (9)
A rotating machine comprising the rotating machine brake according to claim 8.
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