特許 5648110 電磁ブレーキ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5648110

(24)【登録日】2014年11月14日

(45)【発行日】2015年1月7日

(54)【発明の名称】電磁ブレーキ装置

(51)【国際特許分類】

   F16D 65/56 20060101AFI20141211BHJP

   F16D 49/16 20060101ALI20141211BHJP

   F16D 65/16 20060101ALI20141211BHJP

   F16D 121/16 20120101ALN20141211BHJP

   F16D 121/22 20120101ALN20141211BHJP

   F16D 125/40 20120101ALN20141211BHJP

   F16D 125/60 20120101ALN20141211BHJP

【ＦＩ】

   F16D65/56 C

   F16D65/56 K

   F16D65/56 J

   F16D49/16 A

   F16D65/56 S

   F16D65/16

   F16D121:16

   F16D121:22

   F16D125:40

   F16D125:60

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-199201(P2013-199201)

(22)【出願日】2013年9月26日

【審査請求日】2014年7月30日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】592200730

【氏名又は名称】サツマ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100140361

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 幸二

(74)【代理人】

【識別番号】100096459

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 剛

(72)【発明者】

【氏名】杉山 義則

【審査官】 城臺 仁美

(56)【参考文献】

【文献】 実公昭５０−０１１８９６（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開昭５５−０５１１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第０２３４６８２８（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ４９／００−７１／０４

Ｆ１６Ｄ４１／００−４７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

左右の可動リンクを付勢してブレーキを制動動作させる弾性体と、
励磁により弾性体に反して両可動リンクを回動させてブレーキを開放させる電磁石と、
ディスクの電磁石に対する接離に応じて動作してブレーキを制動動作・開放動作させる操作軸と、
電磁石−ディスク間の電磁石ストロークが一定値を超えて大きくなれば、自動的に電磁石ストロークを小さく調整するストローク調整機構とを備え、
ストローク調整機構は、操作軸の一端部に螺着したラチェットナットと、ラチェットナットに回転自在に装着されたラチェットと、操作軸の他端部とラチェットとを連結して電磁石ストロークを操作軸の動きに応じてラチェットに伝達するワイヤ部材とを備え、
ラチェットナットの外周には複数の係合歯が形成されている一方、ラチェットは凹部内に収容されて係合歯に係合可能な係合部材を備え、
周方向の所定位置に形成された係合歯のピッチを他の係合歯のピッチよりも大きく形成したことを特徴とする電磁ブレーキ装置。

【請求項2】

左右の可動リンクを付勢してブレーキを制動動作させる弾性体と、
励磁により弾性体に反して両可動リンクを回動させてブレーキを開放させる電磁石と、
ディスクの電磁石に対する接離に応じて動作してブレーキを制動動作・開放動作させる操作軸と、
電磁石−ディスク間の電磁石ストロークが一定値を超えて大きくなれば、自動的に電磁石ストロークを小さく調整するストローク調整機構とを備え、
ストローク調整機構は、操作軸の一端部に螺着したラチェットナットと、ラチェットナットに回転自在に装着されたラチェットと、操作軸の他端部とラチェットとを連結して電磁石ストロークを操作軸の動きに応じてラチェットに伝達するワイヤ部材とを備え、
ラチェットナットの外周には複数の係合歯が形成されている一方、ラチェットは中心よりオフセット配置された凹部と該凹部内に収容されて係合歯に係合可能な係合部材とを備え、
周方向の所定位置に形成された係合歯のピッチを他の係合歯のピッチよりも大きく形成したことを特徴とする電磁ブレーキ装置。

【請求項3】

周方向の所定位置に等間隔に配置された係合歯は矩形状に形成され、上辺の平坦部の長さ分だけ他の係合歯よりもピッチが大きい
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の電磁ブレーキ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クレーンの巻上、走行、各種産業機械の停止用などに使用される電磁ブレーキ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図４に基づき従来の電磁ブレーキ装置を説明する。この電磁ブレーキ装置１は、電源ＯＮでブレーキが開放し、電源ＯＦＦでブレーキが加わる無励磁作動タイプのドラム形電磁ブレーキ装置として構成されている。

【0003】

すなわち、電磁ブレーキ装置１は、連結ピン３で回動自在に連結されたリンク構造からなり、制動ばね６の反発力（スプリング力）によって連結ボルト７が矢印Ｐ方向に拘引されて可動リンク４，５が内方向に付勢され、ドラム８が各可動リンク４，５のライニング９により締め付けられて制動されている。

【0004】

一方、電磁石１１を励磁するとディスク（吸着板）１２が矢印Ｑ方向に吸引される。このとき連結ボルト７が矢印Ｑ方向に押し出されるため、各ライニング９の閉め付けが開放され、ドラム８が回転を開始する。この電磁ブレーキ装置１と同様な電磁ブレーキ装置が特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】実開平６−３０５３７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ブレーキの開放・制動を繰り返すことにより、左右のライニング９が摩耗していくため、制動時における可動リンク４，５の内方向への傾斜角度が増加し、電磁石１１−ディスク１２間の距離、即ち電磁石ストロークＳ（ｍｍ）が大きくなる。

【0007】

これにより動作音が大きくなったり、ブレーキの開放動作が遅くなるなどの症状が現れるので、電磁ストロークＳを規定値に戻す作業が必要となる。この作業は、ナット１３を人手で締め込んで連結ボルト７の軸部１９に螺入させてストローク調整しなければならず、効率的ではない。

【0008】

そこで、人手で行っていた電磁ブレーキ装置における電磁石ストロークＳの調整作業を自動化するストローク自動調整機構が提案されている。図５に基づき概略を説明すれば、電磁石ストロークＳがラチェット歯３５の寸法（ピッチ）Ａを越えて大きくなれば、制動時にラチェット３３が矢印Ｃ方向に回転してフック３９が次のラチェット歯に係合する。一方、開放動作時にラチェット３３が矢印Ｄ方向に回転したときにラチェットナット３３が同方向に回転し、ラチェットナット３３が軸部１９に螺入して電磁石ストロークＳを調整している。

【0009】

ところが、電磁ブレーキ装置の制動動作・開放動作は速いため、図５のストローク調整機構では、衝撃によってフック３９に亀裂が発生しやすい。これでは部品交換の頻度が高く、コスト抑制が困難なおそれがある。

【0010】

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、電磁石ストローク自動調整機能において部品の耐久性を向上させてコストの抑制を図ることを解決課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

そこで本発明のストローク調整機構の一態様は、操作軸の一端部に螺着したラチェットナットと、ラチェットナットに回転自在に装着されたラチェットと、操作軸の他端部とラチェットとを連結して電磁石ストロークを操作軸の動きに応じてラチェットに伝達するワイヤ部材とを備え、ラチェットナットの外周には複数の係合歯が形成されている一方、ラチェットは中心よりオフセット配置された凹部と該凹部内に収容されて係合歯に係合可能な係合部材とを備える。

【0012】

このストローク調整機構によれば、電磁石ストロークが係合歯の寸法を超えて大きくなれば、制動動作時に操作軸が拘引されてワイヤ部材が押し出されることで係合部材が次の係合部材に係止する。一方、開放動作時に操作軸が押し出されてワイヤ部材が拘引されることでラチェットを一方向に回転させる。このラチェットの一方向の回転に応じてラチェットナットが同方向に回転し、ラチェットナットが操作軸の一端部に螺入することで操作軸を引寄せて電磁石ストロークを調整する。

【0013】

このとき係合部材がラチェットの中心よりオフセットして配置されるため、係合歯による係合部材に対する衝撃を凹部の溝壁で受け止めることができる。これにより係合部材に無理な力がかからず、その磨耗や亀裂の発生を抑えることが可能となる。

【0014】

本発明のストローク調整機構の他の態様は、操作軸の一端部に螺着したラチェットナットと、ラチェットナットに回転自在に装着されたラチェットと、操作軸の他端部とラチェットとを連結して電磁石ストロークを操作軸の動きに応じてラチェットに伝達するワイヤ部材とを備え、ラチェットナットの外周には複数の係合歯が形成されている一方、ラチェットは凹部内に収容されて係合歯に係合可能な係合部材を備え、周方向の所定位置に形成された係合歯のピッチが他の係合歯のピッチよりも大きく形成されている。

【0015】

したがって、制動動作・開放動作時の衝撃による振動でストロークの自動調整が必要以上に行われることがなく、過剰な自動調整を防止することができる。

【0016】

本発明のストローク調整機構のさらに他の態様は、操作軸の一端部に螺着したラチェットナットと、ラチェットナットに回転自在に装着されたラチェットと、操作軸の他端部とラチェットとを連結して電磁石ストロークを操作軸の動きに応じてラチェットに伝達するワイヤ部材とを備え、ラチェットナットの外周には複数の係合歯が形成されている一方、ラチェットは中心よりオフセット配置された凹部と該凹部内に収容されて係合歯に係合可能な係合部材とを備え、周方向の所定位置に形成された係合歯のピッチが他の係合歯のピッチよりも大きく形成されている。

【0017】

したがって、係合歯による係合部材に対する衝撃を凹部の溝壁で受け止めることができる。これにより係合部材に無理な力がかからず、その磨耗や亀裂の発生を抑えることが可能となる。また、制動動作・開放動作時の衝撃による振動でストロークの自動調整が必要以上に行われることがなく、過剰な自動調整を防止することもできる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、電磁石ストロークＳの自動調整機能において部品の耐久性が向上し、部品交換頻度が抑えられ、コストの抑制に貢献することができる。また、電磁ブレーキの衝撃的動作による過剰調整を防止する対策によって、確実に必要なストロークＳが一定に保たれる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態に係る電磁ブレーキ装置の正面図。

【図2】同 ストローク調整機構の拡大図。

【図3】同 電磁ブレーキ装置の他例を示す正面図。

【図4】特許文献１の電磁ブレーキ装置の正面図。

【図5】従来のストローク自動調整装置の拡大図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１および図２に基づき本発明の実施形態に係る電磁ブレーキ装置を説明する。ここでは本発明は背景技術の電磁ブレーキ装置１と同様に無励磁作動タイプのドラム形電磁ブレーキに適用されている。

【0021】

この電磁ブレーキ装置１５は、専用操作箱により直流瞬時強励磁回路として操作する交流操作直流電磁ブレーキに関し、主にクレーンの巻上、走行、各種産業機械の停止用などに使用されている。なお、図中、電磁ブレーキ装置１と同一の構成は同一符号を付している。

【0022】

≪構成例≫
電磁ブレーキ装置１５は、図１に示すように、電磁ブレーキ装置１と同様にベースリンク２の両端部にピン３で回動自在に枢着された左右の可動リンク４，５のリンク構造を基礎とする。ここでは各リンク２，４，５は、それぞれ前後一対のリンクプレートを連結させて構成されている。

【0023】

具体的には電磁ブレーキ装置１５は、各可動リンク４，５にピン１６で枢着された左右のブレーキシュー１７と、各ブレーキシュー１７のブレーキドラム８との接触面に貼り付けられたライニング９と、一方の可動リンク４のリンクプレート間に設置された軸受１８と、軸受１８に軸部１９が挿通された連結ボルト７と、連結ボルト７を付勢するコイルばね２１と、連結ボルト７の軸部外周に螺着してコイルばね２１を規制するナット２２と、連結ボルト７の頭部２０に一端部が連結された駆動軸２３と、他方の可動リンク５の各リンクプレートに溶着された取付板２４と、取付板２４に連結ボルト７の軸部１９と平行に枢着された一対のロッド２５と、各ロッド２５の先端部に支持されたばね規制板２６と、ばね規制板２６と連結ボルト７の頭部２０との間に弾装された制動ばね２７と、駆動軸２３の他端部に取り付けられたディスク（吸着板）１２と、取付板２４に取り付けられた電磁石１１とを備えている。この電磁石１１は、鉄心２８および電磁コイル２９により構成され、鉄心２８は取付板２４に取り付けられている。

【0024】

ただし、電磁ブレーキ装置１５は、連結ボルト７の軸部１９に装着されたストローク調整機構３０と、ナット２２−規制板２６間において連結ボルト７の軸部外周に螺着したワイヤ連結部材３１と、両者３０，３１間を連結するワイヤ３２が追加されている点で電磁ブレーキ装置１と相違している。すなわち、ワイヤ連結部材３１の下端部にワイヤ３２の一端部３２ａが連結されている一方、ワイヤ３２の他端部３２ｂがストローク自動調整機構３０と連結されている。なお、ワイヤ３２の一端部３２ａは、ばね規制板２６の下端部にも連結されている。

【0025】

ストローク調整機構３０は、図２に示すように、連結ボルト７の軸部１９に螺着したラチェットナット３３と、ラチェットナット３３に回転自在に装着されたラチェット３４とを備えている。

【0026】

ラチェットナット３３の外周の周方向の９０度毎に矩形状のラチェット歯３５ｂが４つ形成され、ラチェット歯３５ｂ間に三角形状のラチェット歯３５ａ群がラチェットナット３３の外周の周方向に沿って等間隔に形成されている。このラチェット歯３５ａの上部は鋭角状に形成されている一方、ラチェット歯３５ｂの上部は平坦に形成されている。このラチェット歯３５ｂの上部は約１ｍｍの長さに設定され、ラチェット歯３５ｂのピッチ（寸法）Ｇはラチェット歯３５ａのピッチＡよりも大きくなっている。

【0027】

ラチェット３４は、二枚の金属盤を連結して構成され、各金属盤の各連通孔３６に図示省略のボルト軸部が挿通されてナットを締結して連結されている。この各金属盤のそれぞれの中央部に形成された取付穴３７にラチェットナット３３が挿通されている。

【0028】

このうち一方（軸受１８側）の金属盤の取付穴３７には内周縁に凹部３８が形成され、凹部３８にはキータイプの係合部材４０が遊嵌して収容されている。この係合部材４０はスプリングプランジャー４１に付勢され、係合部材４０の下部（ラチェットナット３３側）には一対の爪部４０ａが形成されている。

【0029】

このとき凹部３８はラチェット３４の中心Ｏから距離Ｌをオフセットして配置されているため、一方の爪部４０ａ（中心Ｏ側の一方の爪部４０ａ）がラチェット歯３５ａ，３５ｂのいずれかに係合可能となっている。ただし、通常状態では一方の爪部４０ａはラチェット歯３５ａと係合しているものとする。

【0030】

したがって、一方の爪部４０ａは、ラチェット３４の矢印Ｃ方向の回転量がピッチＡを超えれば、ラチェット歯３５ａを超えて次のラチェット歯３５ａに係合する一方、ラチェット３４が矢印Ｄ方向に回転すれば、ラチェットナット３３を同方向に連れ回りさせる。

【0031】

また、他方（軸受１８の反対側）の金属盤の外周縁部にはワイヤ３２の他端部３２ｂが連結具４４を介して連結されている。ここでは連結具４４にはワイヤ３２の他端部３２ｂが連結され、先端部４４ａが金属板３４ｂの外周縁部にボルト止めされている。

【0032】

したがって、ラチェット３４は、ワイヤ３２の他端部３２ｂが矢印Ｅ方向に押し出されれば矢印Ｃ方向に回転する一方、ワイヤ３２の他端部３２ｂが矢印Ｆ方向に拘引されれば矢印Ｄ方向に回転する。

【0033】

≪動作例≫
電磁ブレーキ装置１５によれば、制動ばね２７が前記頭部２０−ばね規制板２６間の距離を広げる方向に付勢するため、連結ボルト７の軸部１９が図１中の矢印Ｐ方向に拘引され、可動リンク４がピン３を中心に時計回りの方向に付勢される。これと同時に取付板２４がばね規制板２６およびロッド２５により矢印Ｑ方向に拘引され、可動リンク５が反時計回りに付勢される。したがって、ブレーキシュー１７間の距離が縮まって左右のライニング９によってブレーキドラム８が締め付けられ、ブレーキドラム８の回転が阻止される（制動状態）。

【0034】

一方、電磁石１１が励磁されるとディスク１２は、鉄心２８に吸引されるため、駆動軸２３が矢印Ｑ方向に押し出され、前記両者２０−２６間の距離が縮められる。このとき連結ボルト７は、矢印Ｑ方向に押し出されるため、可動リンク４がピン３を中心に反時計回りの方向に回動する。これと同時に取付板２４がばね規制板２６およびロッド２５により矢印Ｐ方向に押し出され、可動リンク５がピン３を中心に時計回りの方向に回動する。

【0035】

したがって、ブレーキシュー１７間の距離が広がって、左右のライニング９がブレーキドラム８から引き離される。これにより各ライニング９の締付力が低下し、ブレーキが開放されてブレーキドラム８が回転を開始する（開放状態）。このブレーキの開放−制動を繰り返すと、各ライニング９が摩耗するため、電磁石ストロークＳ（電磁石２９−ディスク１２間の距離）が大きくなる。

【0036】

その際、ストローク調整機構３０によれば、制動動作時に連結ボルト７が矢印Ｐ方向に拘引されるとワイヤ３２の一端部３２ａは、電磁石ストロークＳに応じて同方向に押し出される。一方、開放動作時に連結ボルト７が矢印Ｑ方向に押し出されるとワイヤ３２の一端部３２ａは、電磁石ストロークＳに応じて同方向に拘引される。

【0037】

これによりワイヤ３２の他端部３２ｂは、制動動作時に電磁ストロークＳに応じて矢印Ｅ方向に押し出される一方、開放動作時に電磁石ストロークＳに応じて矢印Ｆ方向に拘引される。このとき通常状態では一方の爪部４０ａはラチェット歯３５ａと係合しているため、電磁石ストロークＳがピッチＡを超えていれば、制動動作時にラチェット３４が該電磁ストロークＳに応じて矢印Ｃ方向に回転する。これにより一方の爪部４０ａがラチェット歯３５ａを乗り越えて順次、次のラチェット歯３５ａ，３５ｂに係合する。

【0038】

また、開放動作時に移行すれば、ラチェット３４が電磁ストロークＳに応じて矢印Ｄ方向に回転する。この回転時にラチェットナット３３は、ラチェット３４と同方向に連れ回りするため、連結ボルト７の軸部１９に螺入し、連結ボルト７を矢印Ｑ方向に引寄せる。

【0039】

この場合、凹部３８がラチェット３４の中心Ｏからオフセットして配置されているため、一方の爪部４０ａに加わる応力を中心から同じ高さＨの溝壁３８ａで受け止めることができる。これにより一方の爪部４０ａに無理な応力がかかることがなく、該爪部４０ａの磨耗や亀裂発生を抑制することができる。この点でストローク調整機構３０の部品の耐久性を向上させ、コストの抑制に貢献できる。

【0040】

この制動時・開放時の動作を繰り返して行うことにより、ディスク１２の位置が矢印Ｑ方向に自動調整され、電磁石ストロークＳが規定のストロークに戻すことが可能となる。この場合にピッチＧはピッチＡよりも長く、特にラチェット歯３５ｂの上部が平坦に形成されていることから、制動・開放動作に一方の爪部４０ａはラチェト歯３４ｂを越え難くなっている。したがって、制動・開放動作時の振動により自動調整が必要以上に行われることがなく、過剰な自動調整を抑制することができる。

【0041】

このようなストローク調整機構３０は、既存の電磁ブレーキ装置のナット１３をラチェットナット３３およびラチェット３４のラチェット機構に交換し、ワイヤ３２を追加すればよく、省スペースで衝撃に強い自動調整装置が提供できる。

【0042】

さらに、ストローク調整機構３０は、構造的にも簡易な自動調整装置なため、電磁ブレーキ装置１５のコストの高騰を抑えることもできる。なお、ピッチＡ，Ｇの具体的値は使用などに応じて定めることができ、電磁石ストロークＳとの相関関係を考慮して定めることが好ましい。

【0043】

≪その他・他例≫
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内において変形して実施することができる。例えばラチェット歯３５ｂの個数は仕様に応じて変更することができる。すなわち、ラチェット歯３５ｂは複数個を等間隔に形成すればよく、ラチェットナット３３の外周の周方向の６０度の位置に６つ形成することもできる。この場合も各ラチェット歯３５ｂ間にラチェット歯３５ａ群が形成される。

【0044】

また、本発明は、ドラム形の電磁ブレーキ装置だけではなく、ディスク形の電磁ブレーキ装置にも適用することができる。図３に基づき説明すれば、前記電磁ブレーキ装置５５は、可動板５８に溶着された取付板２４に電磁石ユニットが取り付けられている。この電磁石ユニット５９内には取付板２４に取り付けられた図示省略の電磁石およびディスクが収容されている。

【0045】

そして、制動ばね２７のスプリング力によって、パッド５６を図示省略のブレーキディスクに押し付けて制動する一方、電磁石の励磁によりディスク（吸着板）が吸引されるため、制動ばね２７のスプリング力に反してパットが離れてブレーキが開放される。このときワイヤ３２の一端部３２ａは一方の可動板５８に連結され、ストローク調整機構３０が電磁ブレーキ装置１５と同様に電磁石−ディスク間の電磁石ストロークＳを自動調整する。

【符号の説明】

【0046】

６…制動ばね（弾性体）
１１…電磁石
１２…ディスク
１５…電磁ブレーキ装置
１９…連結ボルトの軸部（操作軸）
３０…ストローク調整機構
３２…ワイヤ
３３…ラチェットナット（ナット）
３４…ラチェット
３５ａ，３５ｂ…ラチェット歯（係合歯）
３８…凹部
４０…係合部材

【要約】      （修正有）

【課題】ストローク調整機構の部品の耐久性を向上させてコストの抑制を図る。
【解決手段】ストローク調整機構３０は、連結ボルトの軸部１９に螺着したラチェットナット３３とラチェットナット３３に回転自在に装着されたラチェット３４とを有している。このラチェットナット３３の外周には複数のラチェット歯３５ａ，３５ｂが形成されている一方、ラチェット３４は中心線よりオフセットした位置に形成された凹部３８と、凹部３８内に遊嵌されてラチェット歯３５ａ，３５ｂに係合可能な係合部材４０とを備える。このラチェット歯３５ｂのピッチＧはラチェット歯３５ａのピッチＡよりも大きく設定されている。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】