10.ギヤードモーターのクラッチ・ブレーキ仕様について設備プロ王国公式通販

10.ギヤードモーターのクラッチ・ブレーキ仕様について

クラッチ・ブレーキ付きギヤードモータの磁クラッチ・電磁ブレーキとは、コイルに通電することにより発生する電磁力を利用して、動力や回転運動を制御する装置の総称です。
クラッチは動力の連結と切り離し、ブレーキは回転運動の制動と保持を行い、その作動方法によって励磁作動形と無励磁作動形に分けられています。

「クラッチ」「ブレーキ」などの機械部品は一般的に自転車や自動車などにも利用されており、日常生活のいたるところで目にすることが出来ます。

そのようなクラッチ・ブレーキですが、実は様々な種類があります。
機械式クラッチ・ブレーキ、油圧式クラッチ・ブレーキ、空圧式クラッチ・ブレーキ、電磁クラッチ・ブレーキなどの種類があります。これらはその名の通り機械や油圧、空圧、電磁力などでクラッチやブレーキを作動させています。

その中で産業用に用いられ、一般的によく利用されているのが、電磁力で作動する電磁クラッチ・ブレーキです。

電磁クラッチと電磁ブレーキとは、電磁力を利用して動力を制御する機械要素のことです。
動作原理が似ているためよく、「クラッチ・ブレーキ」などとひとまとめに言われていますが、役割は全く違います。それぞれの役割は以下の通りです。

電磁ブレーキとは動力を止めるための機械要素です。電磁力によりいろいろな運動を停止・保持したり減速したりすることができます。
実際には搬送物の昇降機構などでよく用いられます。「停止状態を保持する」という役割もあります。
保持とは、機械や装置において、止めた場所から動かないようにするための働きのことです。
例えば、ロボットが搬送物を昇降台に乗せる作業中、昇降台を決められた位置で保持し続けるためにブレーキを使用しています。

電磁クラッチとは電磁作動によって従動側で動力を伝えたり切ったりするための機械要素です。簡単に言うと、動力を止めずに動力の切り離しや連結ができます。

クラッチがどのように使われているのかというと、たとえば、電動機（モータ）とコンベア（負荷）の間に取り付けることによって、モータからコンベアに動力を伝えたり、切ったりという働きを動力を止めずに（モータなどをOFFにせずに）行うことができます。
クラッチを理解する上で一番重要な点は「動力を止めずに動力を制御できる」ということです。
まとめると、ブレーキは動力を停止・保持したり減速をしたりする役割をして、クラッチは動力を伝達、または遮断する役割ということになります。

クラッチ・ブレーキ付きギヤードモータの運転に関しては、次の様な流れになります。
1. 運転
クラッチコイルに電圧を加えると、クラッチ側アーマチュアがクラッチ板に吸着され、モータの回転を出力軸に伝達します。その時モータは常に回転させています。

2. 停止、負荷保持
クラッチコイルの励磁を解除して、タイムラグをとった後、ブレーキコイルに電圧を加えるとブレーキ側アーマチュアがブレーキ板に吸着され、出力軸を停止させます。ブレーキ時には、モータ側とは切り離されますのでモータ部の慣性の影響がなくなります。モータは常に回転させています。

3. 運転
負荷を保持している状態から運転状態にするときは、まずブレーキを解除してから、クラッチに電圧を加えるまでに約20ms以上のタイムラグを設けます。（クラッチとブレーキの両方が引き合う現象を防ぐためです。）

クラッチに電圧を加えてから、クラッチ・ブレーキの出力軸が一定回転速度に達するまでの時間を連結起動時間といい、次のア～ウの時間を加えたものになります。

ア）アーマチュア吸引時間
クラッチに電圧を加えてからアーマチュアがクラッチに吸着するまでの時間。
イ）実連結時間
アーマチュアがクラッチに吸着した後、クラッチ・ブレーキ出力軸側が動摩擦トルクによって加速され、モータ軸側と完全に連結されるまでの時間。
ウ）連結後の加速時間
エ）モータに急激な負荷が加わり回転速度が一時的に下がり、負荷に応じた回転速度まで加速する時間。
運転状態から停止、負荷を保持するときは、まずクラッチを解除してからブレーキに電圧を加えるまでに20ms以上のタイムラグを設けます。
ブレーキに電圧を加えてからクラッチ・ブレーキの出力軸が停止するまでの時間 t7 を制動時間といい、次のような時間を加えたものになります。

4. 制動
ア）アーマチュア吸引時間
ブレーキに電圧を加えてからアーマチュアがブレーキ板に吸着するまでの時間。
イ）実制動時間
アーマチュアがブレーキ板に吸着された後、クラッチ・ブレーキ部の出力軸の回転が停止するまでの時間。