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巻上機 - 三菱電機株式会社
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発明の名称 巻上機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−8636(P2007−8636A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−189887(P2005−189887)
出願日 平成17年6月29日(2005.6.29)
代理人 【識別番号】100094916
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 啓吾
発明者 太田 斉 / 橋本 昭 / 庄野 一弘 / 魚住 尚功
要約 課題
固定鉄心に発生する渦電流等による損失を低減することにより、ブレーキの制動性能を安定することができる巻上機を提供する。

解決手段
固定部材10と、固定部材10から延設された固定軸11に回転可能に支持された回転部材12と、固定部材10に固定され回転部材12の回転を制動する巻上機ブレーキ部30を備え、巻上機ブレーキ部30は、固定部材10に固定された固定鉄心32と、固定鉄心32の外周面側に設けられた電磁コイル33と、電磁コイル33に対向して配置され外周方向に移動可能な可動鉄心35と、可動鉄心35に連結されたブレーキシュー38と、可動鉄心35を外周方向に弾性付勢してブレーキシュー38を回転部材12の内周面に当接するためのバネ39を有し、固定鉄心32に設けられた電磁コイル33を、複数個に分割して配置している。
特許請求の範囲
【請求項1】
固定部材と、上記固定部材から延設された固定軸と、上記固定軸に回転可能に支持された回転部材と、上記固定部材に固定され上記回転部材の回転を制動する巻上機ブレーキ部を備え、
上記巻上機ブレーキ部は、上記固定部材に固定された固定鉄心と、上記固定鉄心の外周面側に設けられた電磁コイルと、上記固定鉄心の上記電磁コイルに対向して配置され外周方向に移動可能な可動鉄心と、上記可動鉄心に連結されたブレーキシューと、上記可動鉄心を外周方向に弾性付勢して上記ブレーキシューを上記回転部材の内周面に当接するための弾性体を有し、
上記電磁コイルへの電流の遮断により、上記ブレーキシューが上記回転部材の内周面に当接して制動が行われる巻上機であって、
上記固定鉄心に設けられた電磁コイルは、複数個に分割して配置されていることを特徴とする巻上機。
【請求項2】
上記電磁コイルは、上記固定鉄心の上記可動鉄心と対抗する面の周方向の長さ方向に、複数個に分割して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の巻上機。
【請求項3】
上記電磁コイルは、上記固定鉄心の上記可動鉄心と対抗する面の軸方向の長さ方向に、複数個に分割して配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の巻上機。
【請求項4】
上記固定鉄心の上記可動鉄心と対向する面の軸方向の長さ方向の一端側付近に上記可動鉄心の動作をモニタリングするためのスイッチを配設し、上記軸方向の長さ方向に分割して配置されている上記電磁コイルのうち上記一端側の電磁コイルから順次電流を遮断することにより制動を行うことを特徴とする請求項3に記載の巻上機。
【請求項5】
上記固定鉄心の上記可動鉄心と対抗する面に複数のヨークを設け、上記ヨークに上記電磁コイルを巻線処理したボビンを装着したことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の巻上機。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、巻上機のブレーキ構造に関するものであり、特にブレーキの制動性能の安定及び向上を図るものである。
【背景技術】
【0002】
従来、巻上機のブレーキ構造として、巻上機の中心に配された軸を中心として回転できるブレーキドラム及びブレーキドラムに内蔵された電磁ブレーキ部を有し、電磁ブレーキ部は、複数個の可動鉄心と、可動鉄心の外側に配置され、可動鉄心に連結部材で接続され、ブレーキドラムと対向する外周面を有するブレーキシューと、可動鉄心をブレーキドラムの内周面の方向に押し付ける押し付けバネを介して設けられた可動鉄心それぞれに対応する固定鉄心とを備えたものがあった(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2005−16649号公報(請求項1、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来の巻上機では、電磁コイルを内蔵した固定鉄心にバネが配置されて可動鉄心及びブレーキシューをブレーキドラムに押し付ける構造となっており、カゴを移動させるときには、電磁コイルに通電して電磁力により可動鉄心を固定鉄心に吸引することによってブレーキを開放するようになっている。
【0005】
このような巻上機のブレーキ構造では、カゴの移動中に、例えば地震等の非常時に制動が必要となった場合、瞬時に電磁コイルの電流を遮断してブレーキを効かせる必要がある。しかしながら、電磁コイルの電流を遮断しても、電磁コイルを内蔵している固定鉄心に例えば渦電流などに起因して損失が発生し、可動鉄心と固定鉄心間に吸引力が残存している場合は、瞬時に制動することが困難な場合がある。
【0006】
また、巻上機の容量が大きくなりブレーキのサイズが大きくなると、電磁コイル自体が大きくなり、巻線処理を施すことに手間及び時間を要して、製造コストが高くなる問題がある。
【0007】
この発明は上記のような従来の課題を解消するためになされたものであり、固定鉄心に発生する渦電流等による損失を低減することにより、ブレーキの制動性能を安定することができる巻上機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この発明に係る巻上機は、固定部材と、固定部材から延設された固定軸と、固定軸に回転可能に支持された回転部材と、固定部材に固定され回転部材の回転を制動する巻上機ブレーキ部を備え、巻上機ブレーキ部は、固定部材に固定された固定鉄心と、固定鉄心の外周面側に設けられた電磁コイルと、固定鉄心の電磁コイルに対向して配置され外周方向に移動可能な可動鉄心と、可動鉄心に連結されたブレーキシューと、可動鉄心を外周方向に弾性付勢してブレーキシューを回転部材の内周面に当接するための弾性体を有し、電磁コイルへの電流の遮断によりブレーキシューが回転部材の内周面に当接して制動が行われる巻上機であって、固定鉄心に設けられた電磁コイルは、複数個に分割して配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
この発明によれば、巻上機ブレーキ部の固定鉄心に設けられた電磁コイルを複数個に分割して配置しているので、個々の電磁コイルのインダクタンスを小さくすることによって渦電流損失を低減することが可能となり、残留する磁束を抑制し、ブレーキの制動性能が安定して信頼性が高い巻上機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【0011】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による巻上機を側面から見た断面図、図2は図1の巻上機を正面から見た一部断面図である。
【0012】
本実施の形態による巻上機は、図2に示すように、固定部材(ハウジング)10と、この固定部材10から一方向に延設された固定軸11と、この固定軸11に回転可能に支持された回転部材12と、回転部材12を固定軸11の回りに回転駆動する巻上機駆動部20と、固定部材10に固定され回転部材12の回転を制動する巻上機ブレーキ部30を備えている。
【0013】
固定部材(ハウジング)10は、その外周部において回転部材12側に向けて延設された固定子8を備えている。固定子8は、図1に示すように、固定子鉄心8aと固定子巻線8bを備えている。
【0014】
回転部材12は、固定軸11上に軸受9A,9Bを介して回転可能に支持されている。また、回転部材12は、固定部材10側に向けて延設され上記固定子8と共に磁気回路を形成する回転子15と、上記固定子8に対向し得る位置で回転子15に設けられた永久磁石16を備えている。さらに、回転部材12には、その外周面に巻上機のロープが懸架される綱車部18が一体的に設けられている。
【0015】
上述のように、本実施の形態の巻上機は、固定部材10に設けられた固定子8と、回転部材12に設けられた永久磁石16とにより、回転部材12を固定軸11の回りに回転駆動する巻上機駆動部20を構成している。
【0016】
一方、固定部材10には、巻上機ブレーキ部30が配設されている。巻上機ブレーキ部30は、図1及び図2に示すように、固定部材10にボルト31等により固定された固定鉄心32と、固定鉄心32の外周面側に設けられた電磁コイル33と、電磁コイル33に対向して配置された可動鉄心35と、この可動鉄心35に連結部材36により連結されたブレーキシュー38と、上記可動鉄心35を外周方向に弾性付勢するバネ39を備えている。
【0017】
この巻上機ブレーキ部30のブレーキシュー38が、回転部材12の回転子(ブレーキドラムを兼用)15の内周面に当接又は離間することにより、制動又は非制動の動作が行われる。すなわち、電磁コイル33に通電したときは、可動鉄心35がバネ39に抗して固定鉄心32に吸引され、ブレーキシュー38が回転子15の内周面から離れて、ブレーキの開放が行われて回転部材12が回転可能となる。また、電磁コイル33の電流を遮断することによって、可動鉄心35と固定鉄心32の間の吸引力がなくなり、ブレーキシュー38はバネ39の付勢力により回転子15の内周面に押し付けられて、回転部材12の回転を制動する。
【0018】
また、ブレーキの動作状態をモニタリングするために、固定鉄心32には可動鉄心35の移動量を検出するためのスイッチ42が取り付けられている。
【0019】
図3は、上記特許文献1の巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図(a)と、固定鉄心及び可動鉄心を示す側面断面図(b)である。なお、可動鉄心を付勢するバネは図示省略している。
【0020】
従来の特許文献1の巻上機のブレーキ構造では、図3に示すように、固定鉄心32の可動鉄心35と対抗する面32Aに、1個のヨーク50と電磁コイル33が巻回されたボビン51が配設されて電磁石を構成していた。ここで、上記対抗面32Aの軸方向長さ(厚さ)をL、周方向長さ(幅)をWとすると、L<Wの関係がある。特に、巻上機を軸方向にコンパクトにするためには、巻上機のブレーキ部30も軸方向にコンパクトにする必要があり、固定鉄心32の対抗面32Aの軸方向長さ(厚さ)Lを短くする必要がある。一方、電磁コイル33による可動鉄心35の吸引力を確保するためには、固定鉄心32の対抗面32Aの周方向長さ(幅)Wを所定値以上にする必要がある。この様にして、必然的にLがWに比べて短くなっていった。
【0021】
しかしながら、従来の特許文献1では、1個のヨーク50と電磁コイル33のボビン51により電磁石を構成していたので、図3(a)に示すように、電磁コイル33への通電を遮断しても、固定鉄心32内では、例えば渦電流損失等によって磁束は直ちに消滅しない(渦電流損失はコイルのインダクタンスが大きくなると増加する)。したがって、図3(b)に示すように、可動鉄心35と固定鉄心32との間に吸引力が作用するため、ブレーキが効かない時間が発生する。また、残留磁化などによってもブレーキの制動特性は劣化する。このような損失に起因するブレーキの制動性の低下は、非常時に直ちに乗りカゴを停止する必要が生じる場合等に問題となる。
【0022】
図4はこの発明の実施の形態1による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図(a)及び側面図(b)である。図5は図4の固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着しているところを示す側面図(a)、正面図(b)及び側面断面図(c)である。なお、可動鉄心を付勢するバネは図示省略している。
【0023】
本実施の形態による巻上機のブレーキ構造では、図4及び図5に示すように、固定鉄心32の可動鉄心35と対抗する面32Aにおいて、周方向長さ(幅)W方向に分割されたヨーク50A及び50Bの突起が設けられている。そして、ヨーク50A及び50Bには、それぞれ電磁コイル33を巻線処理したボビン51A及び51Bが挿入されて電磁石を構成している。図5(c)に示すように、ボビン51A及び51Bは、例えばヨーク50A及び50Bとのすき間に接着剤を充填して固定鉄心32に固定している。
【0024】
以上のように、本実施の形態では、電磁コイル33を周方向長さ(幅)W方向に複数個に分割して個々のインダクタンスを小さくすることによって渦電流損失を低減することが可能となり、残留する磁束を抑制し、ブレーキの制動性能が安定して信頼性が高い機器を得ることができる。
【0025】
また、電磁コイル33とヨーク50A及び50Bを分割してあるので、残留する磁束が小さくなって、ブレーキの制動特性を向上させることができる。
【0026】
さらに、電磁コイル33を周方向長さ(幅)に対して複数個に分割したので、図5(b)に示すように、電磁コイル33の縦横比(W1:L1)が1に近づく。そのため、ボビン51A及び51Bへの巻線処理が容易となり、電磁コイル33の占積率を向上させることができるので、安価で性能が高いブレーキを製造することができる。つまり、コイルをボビンに巻回する場合、例えば、ボビンを回転させてスピンドル巻線した時には、ボビンの長辺と短辺の比が大きいと、ボビンの長辺側と短辺側で張力差が発生し、長辺側で張力が小さくなって巻乱れが発生しやすくなり、コイルの占積率が低下して、ブレーキの性能が低下する。また、巻乱れを抑制するために、コイルの張力を大きくすると短辺側で張力が過大となってコイルに損傷を与える。
【0027】
なお、上記実施の形態では、電磁コイル33を2個に分割して配置した構成例を示してあるが、さらに分割する個数を増やしても同様の効果を奏する。
【0028】
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図(a)及び当該固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着したところを示す正面図(b)である。なお、可動鉄心を付勢するバネは図示省略している。
【0029】
実施の形態1では、固定鉄心32の電磁コイル33を周方向長さ(幅)方向に複数個に分割して、電磁コイル33の縦横比が1に近い形状になるようにした。本実施の形態では、図6に示すように、固定鉄心32のヨークを軸方向長さ(厚さ)方向に分割(50C、50D)すると共に、同図(b)に示すように、電磁コイル33を巻回したボビン50C及び50Dを上記分割したヨークに配置するようにした。
【0030】
巻上機では、ブレーキの動作状態をモニタリングするために、図1に示すようにスイッチ42を取付けて可動鉄心5の移動量を検出する。この場合、図7に示すように、当該スイッチ42は、固定鉄心32の可動鉄心35と対向する面32Aの軸方向長さ方向の一端側付近に配設される。そして、図7(a)に示すように、可動鉄心35が固定鉄心対抗面32Aに対して平行に動作する場合は良いが、図7(b)に示すように、図示下部において距離が生じた状態で移動する場合には、可動鉄心35が移動してブレーキが動作しているにもかかわらず、スイッチ42の箇所では、距離が小さいためにブレーキが動作していないことになって、機器の動作エラーが発生し正常な運転が困難になる。このため、通常は、常時図7(c)のように図示上部に距離が生じる状態で可動鉄心35が移動するように、図3(a)、図4(a)及び図5(b)に示すように、調整バネ45を中心位置から図示下方にずらして配置してある。このような調整バネ45により可動鉄心35の動きを規制してモニタリングすると、部品の数が増えると共に、調整バネ45のバネ力の管理にも時間を要することになり、組立に時間を要する問題がある。
【0031】
そこで、本実施の形態では、図6に示すように、電磁コイル33を軸方向長さ(厚さ)方向に分割して配置するとともに、上部ボビン50Cと下部ボビン50Dの電磁コイル33に通電する時間に差を設けるようにした。すなわち、上部ボビン50Cの電磁コイル33の電流を遮断した後、下部ボビン12の電磁コイル33の電流を遮断する。このような時間差を設けることによって、可動鉄心35の図示上部に距離を発生させた状態で移動させることができ、スイッチ42によるブレーキ動作のモニタリングが正常に行える。その結果、部品及び組立工程の削減を行うことができ、コストを低減できる効果がある。
【0032】
以上のように、本実施の形態によれば、電磁コイル33を軸方向長さ(厚さ)L方向に複数個に分割したので、電磁コイルの個々のインダクタンスを小さくすることができ、渦電流損失を低減することが可能となり、残留する磁束を抑制することができる。そのため、ブレーキの制動性能が安定して信頼性が高い巻上機を得ることができる。
【0033】
また、固定鉄心32の可動鉄心35と対向する面32Aの軸方向の長さ方向の一端側付近に可動鉄心35の動作をモニタリングするためのスイッチ42を配設し、軸方向の長さ方向に分割して配置されている電磁コイル33のうち上記一端側の電磁コイル33から順次電流を遮断することにより制動を行うようにしたので、調整バネ等を不要として部品及び組立工数を削減して、ブレーキ動作のモニタリングが正常に行える。
【0034】
さらに、電磁コイル33とヨーク50C及び50Dを分割してあるので、残留する磁束が小さくなって、ブレーキの制動特性を向上させることができる。
【0035】
なお、本実施の形態では、電磁コイルが2個に分割された例を示してあるが、さらに分割数が増えても同様の効果を奏する。
【0036】
実施の形態3.
図8はこの発明の実施の形態3による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図(a)及び当該固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着したところを示す正面図(b)である。なお、可動鉄心を付勢するバネは図示省略している。
【0037】
実施の形態2では、電磁コイル33の縦横比が大きくなるために、大形のブレーキ構造では電磁コイル33の占積率が低下する可能性があり、大形の巻上機ではコストが高くなる可能性がある。そこで、本実施の形態では、図8に示すように、電磁コイル33を軸方向長さ(厚さ)に対して複数個に分割すると共に、周方向長さ(幅)に対して複数個に分割することによって、電磁コイル33の縦横比を1に近づけて電磁コイルの占積率を向上するようにした。また、実施の形態2で説明したように、上部ボビン51E及び51Fと下部ボビン51G及び51Hに巻回されている電磁コイル33の電流遮断タイミングをずらすことによって、調整バネが不要で、低コスト及び高性能のブレーキ構造を得ることができる。また、個々の電磁コイル33のインダクタンスを小さくできるので、損失が少なく信頼性の高いブレーキを得ることができる。
【0038】
なお、本実施の形態では、電磁コイルが4個に分割された例を示してあるが、さらに分割数が増えても同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】この発明の実施の形態1による巻上機を側面から見た断面図である。
【図2】この発明の実施の形態1による巻上機を正面から見た一部断面図である。
【図3】特許文献1の巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図(a)及び固定鉄心及び可動鉄心を示す側面断面図(b)である。
【図4】この発明の実施の形態1による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図(a)及び側面図(b)である。
【図5】図4の固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着しているところを示す側面図(a)、正面図(b)及び側面断面図(c)である。
【図6】この発明の実施の形態2による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図及び当該固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着したところを示す正面図である。
【図7】巻上機のブレーキの動作状態をモニタリングするためのスイッチの動作を説明するための一部断面図である。
【図8】この発明の実施の形態3による巻上機のブレーキ構造における固定鉄心を示す正面図及び当該固定鉄心に電磁コイルを巻回したボビンを装着したところを示す正面図である。
【符号の説明】
【0040】
10 固定部材、11 固定軸、12 回転部材、20 巻上機駆動部、
30 巻上機ブレーキ部、32 固定鉄心、33 電磁コイル、35 可動鉄心、
38 ブレーキシュー、39 バネ、42 スイッチ、
50A,B,C,D,E,F,G,H ヨーク、
50A,B,C,D,E,F,G,H ボビン。




 

 


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