(57)【要約】【課題】例えば停電等の非常時でコイルが非通電状態となったとしても、安全かつ容易に制動を解除することができる電磁ブレーキおよびロボットを提供すること。【解決手段】電磁ブレーキ１は、ハブ２０２と、アーマチュア２０５と、圧縮コイルバネ２０６と、アーマチュア２０５による制動を解除するコイル３０１と、コイル３０１に通電していない非通電状態で、前記制動を強制的に解除し得る解除機構（第２解除機構４０）とを備える。この解除機構は、アーマチュア２０５との間に磁力としての引力Ｆ３を生じさせる永久磁石２と、永久磁石２を操作することにより、引力Ｆ３の大きさを調整する操作部材３とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に支持されたシャフトを有するモーターに連結される電磁ブレーキであって、
前記シャフトに装着され、該シャフトとともに回転するハブと、
前記ハブに対し前記シャフトの軸方向に沿って移動可能に支持されたアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記ハブ側に向かって付勢して、前記アーマチュアに前記シャフトの回転の制動を行なわせる付勢部材と、
前記アーマチュアを介して前記ハブの反対側に配置され、通電することによって前記アーマチュアとの間に第１の磁力を生じさせ、前記アーマチュアを前記ハブから離間させて、前記制動を解除するコイルと、
前記コイルに通電していない状態で、前記制動を解除する解除機構と、を備え、
前記解除機構は、前記コイルを介して前記アーマチュアの反対側に配置され、該アーマチュアとの間に第２の磁力を生じさせる永久磁石と、
前記第２の磁力の大きさを調整して、前記アーマチュアを前記ハブから離間させる操作部材と、を有することを特徴とする電磁ブレーキ。
【請求項２】
前記解除機構により前記制動を強制的に解除した状態で前記コイルに通電した際、前記永久磁石は、前記コイルとの間の斥力により前記制動を強制的に解除する前の状態に戻る請求項１に記載の電磁ブレーキ。
【請求項３】
前記永久磁石は、前記シャフトの軸方向に沿って移動可能に支持されており、
前記操作部材は、前記永久磁石を移動操作することにより、該永久磁石を前記アーマチュアに対し接近、離間させて、前記第２の磁力の大きさを調整するものである請求項１または２に記載の電磁ブレーキ。
【請求項４】
前記解除機構は、前記永久磁石の移動限界を規制する規制部を有する請求項３に記載の電磁ブレーキ。
【請求項５】
前記解除機構は、前記永久磁石が前記アーマチュアに対し離間する際に、前記永久磁石の移動を補助する補助部を有する請求項２または３に記載の電磁ブレーキ。
【請求項６】
前記補助部は、前記永久磁石との間に引力を生じさせる補助用永久磁石である請求項５に記載の電磁ブレーキ。
【請求項７】
前記永久磁石は、リング状をなし、前記シャフトと同心的に配置されており、
前記補助用永久磁石は、リング状をなし、前記永久磁石の外周側に前記シャフトの軸方向に対して固定して配置されている請求項６に記載の電磁ブレーキ。
【請求項８】
前記永久磁石は、前記シャフトの軸回りにも回動可能に支持されており、
前記補助部は、前記永久磁石の回動角度に応じて、該永久磁石との間に生じる引力と斥力との強さが切り換えられる補助用永久磁石である請求項５に記載の電磁ブレーキ。
【請求項９】
前記補助部は、通電することによって前記永久磁石との間に引力を生じさせる補助用コイルである請求項５に記載の電磁ブレーキ。
【請求項１０】
前記アーマチュアと前記永久磁石とは、リング状をなし、前記シャフトと同心的に配置されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電磁ブレーキ。
【請求項１１】
前記操作部材は、前記永久磁石の外周部から突出して設けられている請求項１０に記載の電磁ブレーキ。
【請求項１２】
前記操作部材は、前記シャフトの軸方向から見たとき、前記アーマチュアの外周部よりも突出している請求項１１に記載の電磁ブレーキ。
【請求項１３】
前記付勢部材は、アーマチュアに対し前記コイル側に配置された圧縮コイルバネで構成されている請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の電磁ブレーキ。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の電磁ブレーキと、
回転可能に支持されたシャフトを有し、前記電磁ブレーキに連結されるモーターと、を備えることを特徴とするロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁ブレーキおよびロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業用ロボットの技術進歩は著しく、そのロボットとして、例えば、２本のアームを有する人間型双腕ロボットが知られている。この人間型双腕ロボットは、各アームをそれぞれ独立して駆動させて、例えば電機部品の組立を行なうことができる。
各アームを駆動する駆動機構は、モーターと、モーターに連結される電磁ブレーキとを有していることが多い。この電磁ブレーキとしては、モーターの回転シャフトにハブを介して装着される摩擦板（制動板）と、摩擦板に対し接近、離間可能に支持されたアーマチュアと、アーマチュアをハブ側に向かって付勢する圧縮コイルバネと、通電することによってアーマチュアとの間に引力（磁力）を生じさせるコイルとを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の電磁ブレーキは、コイルに通電していない非通電状態で、アーマチュアが圧縮コイルバネの付勢力により摩擦板に当接する。これにより、シャフトの回転を規制する制動が行われる。また、この状態からコイルに通電することにより、当該コイルとアーマチュアとの間には、圧縮コイルバネの付勢力を上回る引力が生じる。これにより、アーマチュアが圧縮コイルバネの付勢力に抗して摩擦板から離間して、制動が解除される。
しかしながら、特許文献１に記載の電磁ブレーキでは、例えば停電時等のように電力が供給されない状態では、前記引力が生じないため、制動を解除することができない。この制動を解除するには、例えば、停電が解消され、電力の供給が復旧するまで待たねばならなかった。
【０００３】
その他、制動の解除には、アーマチュアに指を掛けて、当該アーマチュアを圧縮コイルバネの付勢力に抗して無理やり（強制的に）摩擦板から離間させる解除操作が考えられる。この場合、アーマチュアに対する操作を誤ってしまうと、指をアーマチュアと摩擦板との間に挟んでしまい、圧縮コイルバネの付勢力の大きさによっては、思わぬケガを負うおそれがある。また、アーマチュアが離間した状態を圧縮コイルバネの付勢力に抗して維持し続けなければならず、この場合も、前記と同様に指をアーマチュアと摩擦板との間に挟んでしまうおそれがある。
また、仮にアーマチュアが離間した状態を維持することができたとしても、その後電力の供給が復旧して、ロボットの電源をＯＦＦとしたときにアーマチュアが円滑に移動することができなくなる問題も生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６０−２３３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、例えば停電等の非常時でコイルが非通電状態となったとしても、安全かつ容易に制動を解除することができる電磁ブレーキおよびロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の電磁ブレーキは、回転可能に支持されたシャフトを有するモーターに連結される電磁ブレーキであって、
前記シャフトに装着され、該シャフトとともに回転するハブと、
前記ハブに対し前記シャフトの軸方向に沿って移動可能に支持されたアーマチュアと、
前記アーマチュアを前記ハブ側に向かって付勢して、前記アーマチュアに前記シャフトの回転の制動を行なわせる付勢部材と、
前記アーマチュアを介して前記ハブの反対側に配置され、通電することによって前記アーマチュアとの間に第１の磁力を生じさせ、前記アーマチュアを前記ハブから離間させて、前記制動を解除するコイルと、
前記コイルに通電していない状態で、前記制動を解除する解除機構と、を備え、
前記解除機構は、前記コイルを介して前記アーマチュアの反対側に配置され、該アーマチュアとの間に第２の磁力を生じさせる永久磁石と、
前記第２の磁力の大きさを調整して、前記アーマチュアを前記ハブから離間させる操作部材と、を有することを特徴とする。
これにより、例えば停電等の非常時でコイルが非通電状態となったとしても、安全かつ容易に制動を解除することができる。
【０００７】
本発明の電磁ブレーキでは、前記解除機構により前記制動を強制的に解除した状態で前記コイルに通電した際、前記永久磁石は、前記コイルとの間の斥力により前記制動を強制的に解除する前の状態に戻るのが好ましい。
これにより、制動を解除した後の電磁ブレーキの誤作動を確実に防止することができる。
【０００８】
本発明の電磁ブレーキでは、前記永久磁石は、前記シャフトの軸方向に沿って移動可能に支持されており、
前記操作部材は、前記永久磁石を移動操作することにより、該永久磁石を前記アーマチュアに対し接近、離間させて、前記第２の磁力の大きさを調整するものであるのが好ましい。
これにより、簡単な操作で第２の磁力の調整を容易かつ確実に行なうことができる。
【０００９】
本発明の電磁ブレーキでは、前記解除機構は、前記永久磁石の移動限界を規制する規制部を有するのが好ましい。
これにより、アーマチュアの制動力を弱めることができ、よって、シャフトの回動を手動で行なうことができる。
本発明の電磁ブレーキでは、前記解除機構は、前記永久磁石が前記アーマチュアに対し離間する際に、前記永久磁石の移動を補助する補助部を有するのが好ましい。
これにより、制動を解除した後の永久磁石の基端方向への移動が迅速に行なわれ、よって、次回制動を行なうときまで待機することができる。
【００１０】
本発明の電磁ブレーキでは、前記補助部は、前記永久磁石との間に引力を生じさせる補助用永久磁石であるのが好ましい。
これにより、「永久磁石（補助用永久磁石）」を用いるという簡単な構成で補助部を構成することができる。
本発明の電磁ブレーキでは、前記永久磁石は、リング状をなし、前記シャフトと同心的に配置されており、
前記補助用永久磁石は、リング状をなし、前記永久磁石の外周側に前記シャフトの軸方向に対して固定して配置されているのが好ましい。
これにより、「永久磁石（補助用永久磁石）」を用いるという簡単な構成で補助部を構成することができる。
【００１１】
本発明の電磁ブレーキでは、前記永久磁石は、前記シャフトの軸回りにも回動可能に支持されており、
前記補助部は、前記永久磁石の回動角度に応じて、該永久磁石との間に生じる引力と斥力との強さが切り換えられる補助用永久磁石であるのが好ましい。
これにより、「永久磁石（補助用永久磁石）」を用いるという簡単な構成で補助部を構成することができる。
【００１２】
本発明の電磁ブレーキでは、前記補助部は、通電することによって前記永久磁石との間に引力を生じさせる補助用コイルであるのが好ましい。
これにより、「通電可能なコイル（補助用コイル）」を用いるという簡単な構成で補助部を構成することができる。
本発明の電磁ブレーキでは、前記アーマチュアと前記永久磁石とは、リング状をなし、前記シャフトと同心的に配置されているのが好ましい。
これにより、例えば永久磁石をシャフトの軸方向に沿って移動可能とした場合、永久磁石とアーマチュアとの距離を同軸上で調整することができ、その結果、第２の磁力の大きさの調整を容易に行なうことができる。
【００１３】
本発明の電磁ブレーキでは、前記操作部材は、前記永久磁石の外周部から突出して設けられているのが好ましい。
これにより、操作部材を操作する際に、移動するアーマチュアからできる限り遠い位置で、その操作を安全に行なうことができる。
本発明の電磁ブレーキでは、前記操作部材は、前記シャフトの軸方向から見たとき、前記アーマチュアの外周部よりも突出しているのが好ましい。
これにより、操作部材を操作する際に、移動するアーマチュアからできる限り遠い位置で、その操作を安全に行なうことができる。
本発明の電磁ブレーキでは、前記付勢部材は、アーマチュアに対し前記コイル側に配置された圧縮コイルバネで構成されているのが好ましい。
これにより、簡単な構成で、アーマチュアを確実にハブ側に向かって付勢することができる。
【００１４】
本発明のロボットは、本発明の電磁ブレーキと、
回転可能に支持されたシャフトを有し、前記電磁ブレーキに連結されるモーターと、を備えることを特徴とする。
これにより、例えば停電等の非常時でコイルが非通電状態となったとしても、安全かつ容易に制動を解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のロボットを人間型双腕ロボットに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示すロボットが備える本発明の電磁ブレーキ（第１実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。
【図３】図１に示すロボットが備える本発明の電磁ブレーキ（第１実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。
【図４】図１に示すロボットが備える本発明の電磁ブレーキ（第１実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。
【図５】本発明の電磁ブレーキ（第２実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。
【図６】本発明の電磁ブレーキ（第２実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。
【図７】本発明の電磁ブレーキ（第３実施形態）の作動状態を示す概略部分縦断面図である。
【図８】本発明の電磁ブレーキ（第４実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。
【図９】本発明の電磁ブレーキ（第４実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。
【図１０】本発明の電磁ブレーキ（第４実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。
【図１１】第４実施形態の電磁ブレーキが備える永久磁石と補助用永久磁石とを示す分解斜視図である。
【図１２】図８中の矢印Ａ方向から見た図である。
【図１３】図９中の矢印Ｂ方向から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の電磁ブレーキおよびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明のロボットを人間型双腕ロボットに適用した場合の実施形態を示す斜視図、図２〜図４は、それぞれ、図１に示すロボットが備える本発明の電磁ブレーキ（第１実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言い、図２〜図４中（図５〜図１１についても同様）の右側を「基端」、左側を「先端」と言う。
【００１８】
図１に示すロボット１００は、胴部１０１と、胴部１０１の上方に設けられた２本のアーム（腕部）１０２と、胴部１０１の下方に設けられた脚部１０３とを備える人間型双腕ロボットである。このロボット１００は、例えば腕時計のような精密機器等を製造する製造工程で用いることができるものである。なお、この製造作業は、通常、作業用テーブル（図示せず）上で行なわれる。
【００１９】
胴部１０１の正面側には、バンパー１０１ａが配置されている。このバンパー１０１ａを作業用テーブルに当接して、ロボット１００と作業テーブルとの水平方向の距離を一定に保つことができる。これにより、製造作業を正確に行なうことができる。
胴部１０１の背面側には、後方に向かって臨む液晶モニターを有する画像表示装置１０１ｂが配置されている。液晶モニターは、例えばロボット１００の現在の状態を表示することができる。また、液晶モニターは、タッチパネル機能を有しており、ロボット１００に対する動作の設定を行う操作部としても用いられる。
【００２０】
各アーム１０２は、それぞれ、胴部１０１側から順にアーム本体（エレメント）１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅを連結してなるアーム連続体である。また、アーム本体１０２ｅには、エンドエフェクター（図示せず）を着脱自在に装着することができる。そして、この装着状態でアーム本体１０２ａ〜１０２ｅとエンドエフェクターとは、回動軸Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７回りに独立して回動することができる。
【００２１】
なお、アーム本体１０２ａ〜１０２ｅ、エンドエフェクターをそれぞれ回動するための駆動機構１０は、当該アーム本体１０２ａ〜１０２ｅや胴部１０１に内蔵されている。この駆動機構１０については、後述する。
脚部１０３には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有し、ロボット１００自身を制御する制御装置１０４等が内蔵されている。また、脚部１０３の最下部には、複数のキャスター１０３ａが水平方向に間隔をおいて設置されている。これにより、ロボット１００を移動搬送することができる。
【００２２】
また、ロボット１００は、その頭部に当たる部分に、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を有する電子カメラ１０５と、信号灯１０６とを備えている。電子カメラ１０５は、例えば、作業用テーブル上の組立部品等を撮像することができる。信号灯１０６は、例えば、赤色の光、黄色の光、青色の光をそれぞれ発するＬＥＤを有し、これらのＬＥＤがロボット１００の現在の状態に応じて適宜選択されて発光する。
【００２３】
前述したように、ロボット１００は、アーム本体１０２ａ〜１０２ｅ、エンドエフェクターをそれぞれ回動するための駆動機構１０を備えている。各駆動機構１０は、配置箇所が異なること以外はほぼ同じ構成であるため、以下、１つの駆動機構１０について代表的に説明する。
図２に示すように、駆動機構１０は、ロボット１００の外装部を構成する筐体１０７に収納されており、モーター１１と、モーター１１の先端側に連結された減速機１２と、モーター１１の基端側に連結された電磁ブレーキ１とを備えている。
【００２４】
モーター１１は、シャフト１１１とローター１１２とステーター１１３とを有し、これらが内側からこの順に同心的に配置されたサーボモーターである。
ステーター１１３は、円筒状をなし、モーターハウジング１１４に対して固定されている。この固定方法としては、特に限定されず、例えば、ステーター１１３の外周部がモーターハウジング１１４の内周部に嵌合する方法が採られている。
【００２５】
シャフト１１１は、円柱状をなし、その長手方向の途中の複数の箇所がステーター１１３に対して軸受け（図示せず）を介して回転可能に支持されている。
ローター１１２は、円筒状をなし、シャフト１１１の外周部に固定されている。これにより、ローター１１２は、電力が供給されることにより、シャフト１１１とともに回転することができる。
【００２６】
なお、駆動機構１０は、エンコーダーをさらに備えるのが好ましい。これにより、シャフト１１１の回転角度を検出することができる。この検出結果に基づいて、アーム１０２の姿勢を制御することができる。
減速機１２は、互いに噛み合った複数の歯車１２１を有し、モーター１１の動力の回転数（回転速度）を減じて出力する装置である。この出力として、減速比に比例したトルクを得ることができる。例えば、減速比を１／２にすると、得られるトルクは２倍となる。
電磁ブレーキ１は、回転が停止しているシャフト１１１に対して、その停止状態を維持する装置である。これにより、アーム１０２の姿勢が例えば重力の影響によって不本意に変化してしまうのを防止することができる。
【００２７】
図２〜図４に示すように、電磁ブレーキ１は、モーター１１に対する制動を行なう制動機構２０と、制動を解除する第１解除機構３０および第２解除機構（解除機構）４０と、これらの機構を支持、収納するハウジング５０とを有している。第１解除機構３０と第２解除機構４０とは、制動解除を行なう目的に応じて、すなわち、通常時の制動解除なのか、非常時の制動解除なのかに応じて使い分けられる。第１解除機構３０は、通常時の制動解除を行なう通常解除機構として用いられ、第２解除機構４０は、非常時（例えば停電時）の制動解除に用いられる強制解除機構として用いられる。以下、各部の構成について説明する。
【００２８】
ハウジング５０は、筒状をなす側壁部５０１と、側壁部５０１の基端側を塞ぐ基端壁部５０２と有している。側壁部５０１と基端壁部５０２とは、互いに別体で構成され、当該別体同士を連結、固定したものであってもよいし、一体的に形成されたものであってもよい。
なお、ハウジング５０は、例えばステンレス鋼等のような軟質磁性体で構成されるのが好ましい。
【００２９】
図２（図３、図４も同様）に示すように、制動機構２０は、管体２０１と、ハブ２０２と、固定板（プレート）２０３と、制動板（摩擦プレート）２０４と、アーマチュア２０５と、圧縮コイルバネ２０６と、ガイド２０７とを有している。これらの部材は、ステンレス鋼で構成されている。
管体２０１は、その横断面形状が円形の部材であり、基端部がハウジング５０の基端壁部５０２の中心部に支持されている。この管体２０１には、モーター１１のシャフト１１１が遊嵌状態で挿通する。これにより、シャフト１１１は、管体２０１内で回転することができる。
【００３０】
ハブ２０２は、リング状をなす部材であり、管体２０１の先端側に配置され、当該管体２０１を挿通したシャフト１１１の長手方向の途中に装着される。この装着構成としては、特に限定されず、例えば、ハブ２０２の内周部、シャフト１１１の外周部にそれぞれ形成されたキー溝と、これらキー溝同士が対向した状態でキー溝に一括挿入されるキーとを有する構成を用いることができる。そして、この装着構成により、ハブ２０２は、シャフト１１１とともに回転することができる。また、ハブ２０２は、その外周部に、外径が異なる大径部２０２ａと小径部２０２ｂとを有している。大径部２０２ａが先端側に形成され、小径部２０２ｂが基端側に形成されている。
【００３１】
固定板２０３は、中央部に貫通孔２０３ａが形成された円板状をなす部材であり、ハウジング５０の先端側に配置され、当該ハウジング５０に対し例えばネジ止め等の固定方法により固定されている。また、固定板２０３は、貫通孔２０３ａにハブ２０２の大径部２０２ａが位置しており、ハブ２０２を回動可能に支持している。
制動板２０４は、中央部に貫通孔２０４ａが形成された円板状をなす部材であり、貫通孔２０４ａがハブ２０２の小径部２０２ｂに嵌合している（しまりばめ）。これにより、制動板２０４は、ハブ２０２とともに回転することができる。
【００３２】
アーマチュア２０５は、中央部に貫通孔２０５ａが形成された円板状（リング状）をなす軟質磁性体であり、ハウジング５０と制動板２０４との間に配置されている。貫通孔２０５ａには、管体２０１が挿通しており、アーマチュア２０５は、管体２０１（シャフト１１１）と同心的に配置された状態となる。そして、このアーマチュア２０５は、制動板２０４（ハブ２０２）に対し管体２０１の軸２０１ａ方向に沿って制動位置（図２参照）と解除位置（図３、図４参照）との間を移動することができる。制動位置は、アーマチュア２０５が制動板２０４にその基端側から当接して（密着して）シャフト１１１の回転を規制する位置である。解除位置は、アーマチュア２０５が制動板２０４から離間して、シャフト１１１に対する回転規制を解除する位置である。
【００３３】
圧縮コイルバネ２０６は、アーマチュア２０５を制動板２０４側に向かって付勢する付勢部材である。この付勢力Ｆ１により、アーマチュア２０５が制動位置に移動することができ、よって、アーマチュア２０５にシャフト１１１の回転を規制する制動を行なわせることができる。
圧縮コイルバネ２０６は、アーマチュア２０５に対しその基端側、すなわち、後述する第１解除機構３０のコイル３０１側に配置されており、先端部２０６ａがアーマチュア２０５に当接し、基端部２０６ｂがハウジング５０に支持されている。これにより、アーマチュア２０５を確実に制動板２０４側に向かって付勢することができる。
【００３４】
なお、圧縮コイルバネ２０６は、管体２０１回りに等間隔に複数（例えば３つまたは４つ）配置されているのが好ましい。これにより、アーマチュア２０５を安定して付勢することができる。
ガイド２０７は、ハウジング５０の側壁部５０１と固定板２０３との間に架設された棒状をなす部材である。アーマチュア２０５は、制動位置と解除位置との間を移動する際に、ガイド２０７に案内され、よって、その移動が円滑行なわれる。
【００３５】
図２に示すように、第１解除機構３０は、コイル３０１と、コイル３０１をハウジング５０に対して支持する支持部３０２とを有し、一般的に「フィールドコア」と言われる。
コイル３０１は、アーマチュア２０５を介して制動板２０４と反対側、すなわち、アーマチュア２０５の基端側に配置されている。また、コイル３０１は、全体として管体２０１の外周に沿った円環状をなしている。
【００３６】
このコイル３０１は、電源（図示せず）に電気的に接続され、当該電源から電力Ｐが供給されて、すなわち、通電することによってアーマチュア２０５との間に第１の磁力である引力Ｆ２を生じさせるものである（図４参照）。引力Ｆ２は、圧縮コイルバネ２０６の付勢力Ｆ１よりも大きい（Ｆ２＞Ｆ１）。そして、ロボット１００の通常の使用状態では、引力Ｆ２により、アーマチュア２０５を圧縮コイルバネ２０６の付勢力Ｆ１に抗して、制動位置から解除位置に移動させる、すなわち、制動板２０４から離間させることができる。これにより、モーター１１に対する制動を解除することができる。
【００３７】
なお、電力Ｐの供給を停止することにより、すなわち、コイル３０１に通電していない状態（以下「非通電状態」と言う）では、引力Ｆ２が消失する。これにより、アーマチュア２０５は、付勢力Ｆ１によって制動位置に移動する（図２参照）。
支持部３０２は、ハウジング５０の軸方向の途中に設けられた中間壁部５０３に固定され、コイル３０１をその基端側から支持している。この支持部３０２は、樹脂材料等のような絶縁体で構成されている。
【００３８】
第２解除機構４０は、例えば停電等の非常時でコイル３０１が非通電状態となった場合でも、制動位置にあるアーマチュア２０５を強制的に解除位置に移動させて、制動を解除することができる。図２に示すように、この第２解除機構４０は、永久磁石２と、操作部材３と、金属製のリング部材４とを有している。
永久磁石２は、円板状（リング状）をなす、いわゆる「丸磁石」で構成され、その両面のうち、先端側に臨む方が「Ｎ極」であり、基端側に臨む方が「Ｓ極」である。この永久磁石２は、コイル３０１を介してアーマチュア２０５と反対側、すなわち、コイル３０１の基端側に配置されている。そして、永久磁石２とアーマチュア２０５との間には、第２の磁力である引力Ｆ３が生じる（図３参照）。
【００３９】
また、永久磁石２の中央部には、貫通孔２１が形成されている。貫通孔２１には、管体２０１が挿通しており、永久磁石２は、管体２０１と同心的に配置された状態となる。そして、この永久磁石２は、アーマチュア２０５に対し管体２０１の軸２０１ａ方向に沿って待機位置（図２、図４参照）と作用位置（図３参照）との間を移動することができる。
待機位置は、永久磁石２が待機する位置である。この待機位置では、アーマチュア２０５との間に引力Ｆ３が生じているが、この引力Ｆ３は、付勢力Ｆ１に抗してアーマチュア２０５を制動位置から解除位置に移動させる程度の大きさとなっていない。
【００４０】
作用位置は、待機位置よりも、先端側に寄った位置、すなわち、アーマチュア２０５に近い位置である。この作用位置でもアーマチュア２０５との間に引力Ｆ３が生じているが、この引力Ｆ３は、永久磁石２がアーマチュア２０５に接近した分だけ増大しており、付勢力Ｆ１に抗してアーマチュア２０５を制動位置から解除位置に移動させる程度の大きさとなっている、すなわち、アーマチュア２０５が移動可能な程度に作用している。
【００４１】
永久磁石２としては、特に限定されず、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等を用いることができる。
前述したように、永久磁石２は、待機位置と作用位置との間を移動することができる。図３に示すように、操作部材３は、永久磁石２を主に待機位置から作用位置に向かって移動操作するものである。なお、操作部材３は、永久磁石２を作用位置から待機位置に向かって移動操作することもできる。
【００４２】
そして、この移動操作により、永久磁石２をアーマチュア２０５に対し接近、離間させることができ、永久磁石２とアーマチュア２０５との距離が変化することとなる。これにより、引力Ｆ３の大きさを調整することができ、よって、前述したようにアーマチュア２０５を付勢力Ｆ１に抗して制動位置から解除位置に強制的に確実に移動させることができる。そして、例えば停電等の非常時でコイル３０１が非通電状態となって、アーマチュア２０５が制動板２０４を制動したままだったとしても、その制動を解除したい場合には、操作部材３を操作することにより、当該制動を安全かつ容易に解除することができる。
【００４３】
このような操作部材３は、永久磁石２の外周部２２から突出して設けられており、当該外周部２２に対して固定される固定部３１と、作業者（オペレーター）の指が掛けられる指掛け部３２とを有している。
固定部３１は、永久磁石２の外周部２２の周方向に沿った円弧状をなし、当該外周部２２に例えばボルトを介して固定される部分である。
【００４４】
指掛け部３２は、固定部３１から突出して形成され、管体２０１の軸２０１ａ方向から見たとき、アーマチュア２０５の外周部２０５ｂよりも突出している。この突出と、操作部材３自体がコイル３０１を介してアーマチュア２０５と反対側に配置されていることとの相乗効果により、操作部材３を操作する際に、移動するアーマチュア２０５からできる限り遠い位置で、その操作を安全に行なうことができる。
【００４５】
なお、操作部材３の操作は、図２に示す構成ではロボット１００の筐体１０７の一部を取り外して行なわれるようになっているが、これ限定されず、操作部材３が筐体１０７から突出しており、筐体１０７の取り外しを省略しても可能となっていてもよい。
また、操作部材３の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等のような各種金属材料や、エポキシ樹脂等のような各種樹脂材料を用いることができる。
【００４６】
図２に示すように、ハウジング５０の基端壁部５０２には、例えばＳＰＣＣ（冷間圧延鋼板）で構成されたリング部材４が固定されている。リング部材４は、管体２０１と同心的に配置されている。また、リング部材の外径は、永久磁石２の外径と同じであるのが好ましい。
このようなリング部材４と、永久磁石２との間には、引力Ｆ４が作用している。そして、永久磁石２が待機位置にあるとき、永久磁石２は、引力Ｆ４によりリング部材４に固定される。これにより、例えばロボット１００がアーム１０２を稼動させたときの振動による永久磁石の不本意な移動を防止することができる。なお、このときの引力Ｆ４は、引力Ｆ３よりも小さい。
【００４７】
次に、電磁ブレーキ１の作動について、図２〜図４を参照しつつ説明する。
［１］  例えば停電等によりロボット１００に対する電力Ｐの供給が停止すると、モーター１１の作動も停止するとともに、コイル３０１も非通電状態となる。このとき、図２に示すように、アーマチュア２０５は、付勢力Ｆ１によって解除位置から制動位置に移動することができ、よって、シャフト１１１に対する制動を行なわせることができる。これにより、アーム１０２の姿勢を維持することができる。
【００４８】
そして、この状態から、アーマチュア２０５のシャフト１１１に対する制動を解除したい場合がある。この解除は、コイル３０１を通電状態として第１解除機構３０を作動させることにより可能であるが、停電により通電状態とすることができない場合、第２解除機構４０の作動により可能である。第２解除機構４０の作動は、次に述べるように操作される。
【００４９】
［２］  図３に示すように、操作部材３の指掛け部３２に指を掛け、そのまま先端方向に向かって引力Ｆ４を超える力で押圧する。これにより、永久磁石２は、待機位置から作用位置まで移動する、すなわち、リング部材４から離間してハウジング５０の中間壁部５０３に当接するまで移動する。これにより、待機位置にある永久磁石２と、制動位置にあるアーマチュア２０５との間に作用する引力Ｆ３は、圧縮コイルバネ２０６の付勢力Ｆ１を超えることとなる。よって、アーマチュア２０５は付勢力Ｆ１に抗して解除位置に移動することができる。このように、電磁ブレーキ１では、操作部材３によって永久磁石２を移動させるという簡単な操作で、アーマチュア２０５のシャフト１１１に対する制動を強制的に確実に解除することができる。
なお、制動位置にある永久磁石２は、ハウジング５０の中間壁部５０３に当接するのに限定されず、離間していてもよい。
【００５０】
［３］  そして、図３に示す状態から、図４に示すように、電力Ｐが復旧した場合、コイル３０１を通電状態とすることができる。この状態のコイル３０１は、基端側に臨む方が「Ｎ極」、先端側に臨む方が「Ｓ極」となり、永久磁石２との間に斥力（反発力）Ｆ５が生じる。これにより、操作部材３を操作しなくとも、永久磁石２は、制動を強制的に解除する前の状態、すなわち、待機位置に戻る（以下、この作動を「自動原点復帰」と言う
）。なお、斥力Ｆ５は、永久磁石２と中間壁部５０３とが当接し合うときにこれらの間に生じる引力よりも大きい。
電磁ブレーキ１では、電力復旧後に作業者が永久磁石２を待機位置に戻す操作を忘れたとしても、自動原点復帰が行われることにより、当該電磁ブレーキ１の誤作動を確実に防止することができる。
【００５１】
＜第２実施形態＞
図５および図６は、それぞれ、本発明の電磁ブレーキ（第２実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図である。
以下、これらの図を参照して本発明の電磁ブレーキおよびロボットの第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、第２解除機構の構成が異なること以外は前記第１実施形態と同様である。
図５、図６に示すように、第２解除機構４０は、永久磁石２の移動限界を規制する規制部５０４と、永久磁石２の移動を補助する補助部５を有している。
【００５２】
規制部５０４は、ハウジング５０の側壁部５０１の一部が当該ハウジング５０の軸方向に沿って欠損した欠損部で構成されている。そして、規制部５０４からは操作部材３の指掛け部３２が突出している。図５に示すように、この指掛け部３２は、永久磁石２が作用位置にあるときに規制部５０４に当接する。これにより、永久磁石２の移動限界が規制されて、永久磁石２がハウジング５０の中間壁部５０３への当接が阻止される、すなわち、永久磁石２とハウジング５０の中間壁部５０３との間には間隙距離Ｌが一定に維持される。この状態では、制動板２０４とアーマチュア２０５との接触力を弱めることができ、よって、これらの間に摩擦があるものの、シャフトの回動を手動で行なうことができる。
【００５３】
補助部５は、永久磁石２が作用位置から待機位置に移動する、すなわち、アーマチュア２０５に対し離間する際に、永久磁石２の移動を補助する永久磁石（補助用永久磁石）５１である。永久磁石５１は、ハウジング５０の基端壁部５０２に固定されている。また、永久磁石５１は、リング状をなし、管体２０１と同心的に配置されており、内周部５１１が永久磁石２の外周部２２と嵌合している（すきまばめ）。これにより、永久磁石２が移動する際に、永久磁石２の外周部２２が永久磁石５１の内周部５１１を摺動し、よって、永久磁石２の移動が円滑に安定して行なわれる。
このような永久磁石５１と、永久磁石２との間には、当該永久磁石２を基端方向に向かって引張る引力Ｆ６が生じる。
【００５４】
そして、図５に示す状態から、図６に示すように、電力Ｐよりコイル３０１を通電状態とする。これにより、コイル３０１と永久磁石２との間に斥力Ｆ５が生じて、当該永久磁石２は、待機位置に戻ろうとするが、引力Ｆ６も作用しているため、待機位置に迅速に戻ることができる。このように電磁ブレーキ１では、斥力Ｆ５と引力Ｆ６との相乗効果により、自動原点復帰が迅速に行なわれる。
【００５５】
＜第３実施形態＞
図７は、本発明の電磁ブレーキ（第３実施形態）の作動状態を示す概略部分縦断面図である。
以下、この図を参照して本発明の電磁ブレーキおよびロボットの第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、補助部の構成が異なること以外は前記第２実施形態と同様である。
【００５６】
図７に示すように、補助部５は、コイル（補助用コイル）５２である。コイル５２は、コイル３０１と共通の電源に電気的に接続されており、通電することによって永久磁石２との間に引力Ｆ７を生じさせることができる。
このような補助部５を有する電磁ブレーキ１では、アーマチュア２０５による制動が行なわれてから当該制動を永久磁石２によって強制的解除するまでは、コイル５２は、コイル３０１と同様に、通電されていない状態となっている。その後、コイル５２をコイル３０１とともに通電することにより、コイル５２は、先端側に臨む方が「Ｎ極」、基端側に臨む方が「Ｓ極」となり、引力Ｆ７が生じる。これにより、斥力Ｆ５と相まって、永久磁石２を待機位置に迅速に戻すことができる。このように電磁ブレーキ１では、斥力Ｆ５と引力Ｆ７との相乗効果により、自動原点復帰が迅速に行なわれる。
【００５７】
＜第４実施形態＞
図８〜図１０は、それぞれ、本発明の電磁ブレーキ（第４実施形態）の作動状態を順に示す概略部分縦断面図、図１１は、第４実施形態の電磁ブレーキが備える永久磁石と補助用永久磁石とを示す分解斜視図、図１２は、図８中の矢印Ａ方向から見た図、図１３は、図９中の矢印Ｂ方向から見た図である。
【００５８】
以下、これらの図を参照して本発明の電磁ブレーキおよびロボットの第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、永久磁石の構成および支持態様と、補助部の構成とが異なること以外は前記第２実施形態と同様である。
【００５９】
図８〜図１０に示すように、永久磁石２は、管体２０１の軸２０１ａ方向に移動可能に支持されていることの他に、軸２０１ａ回りにも回動可能に支持されている。このような支持態様は、螺合により可能である。この場合、永久磁石２の貫通孔２１を画成する部分、すなわち、内周部には、雌ネジが形成され、管体２０１の外周部には、前記雌ネジと螺合する雄ネジが形成されている。
【００６０】
また、図１１に示すように、永久磁石２は、その平面視で扇形をなす磁石部２３を有している。磁石部２３は、先端側に臨む方が「Ｎ極」、基端側に臨む方が「Ｓ極」である。磁石部２３は、図１１に示す構成では永久磁石２の貫通孔２１を介して一対配置されているが、これに限定されず、例えば、貫通孔２１回りに３つ以上配置されていてもよい。
図１１に示すように、補助部５は、円板状（リング状）をなす、いわゆる「丸磁石」である永久磁石（補助用永久磁石）５３で構成され、その中心部に貫通孔５４が形成されている。永久磁石５３の直径は、永久磁石２の直径よりも大きいのが好ましい。
この永久磁石５３は、その平面視で扇形をなす第１磁石部５３１と第２磁石部５３２とを有している。
【００６１】
第１磁石部５３１は、その中心角度が磁石部２３の中心角度よりも小さく、先端側に臨む方が「Ｎ極」、基端側に臨む方が「Ｓ極」のものである。第１磁石部５３１は、図１１に示す構成では貫通孔５４を介して一対配置されているが、これに限定されず、例えば、貫通孔５４回りに３つ以上配置されていてもよい。
第２磁石部５３２は、図１１中の時計回り方向に第１磁石部５３１に隣接して配置されている。第２磁石部５３２は、その中心角度が第１磁石部５３１の中心角度と同じであり、先端側に臨む方が「Ｓ極」、基端側に臨む方が「Ｎ極」のものである。第２磁石部５３２は、図１１に示す構成では貫通孔５４を介して一対配置されているが、これに限定されず、例えば、貫通孔５４回りに３つ以上配置されていてもよい。この場合、第２磁石部５３２の配置数は、第１磁石部５３１の配置数と同数であるのが好ましい。
【００６２】
そして、図１２に示す状態では、永久磁石２の磁石部２３は、永久磁石５３の第１磁石部５３１と主に対向して（重なって）いる。これにより、永久磁石２と永久磁石５３との間に優先的に引力Ｆ８が生じて（図８、図１０参照）、これら磁石同士が密着した状態が維持され、よって、永久磁石２の不本意な変位が規制される。
また、図１２に示す状態から操作部材３を回動操作すると図１３に示す状態となる。この、図１３に示す状態では、永久磁石２の磁石部２３は、永久磁石５３の第２磁石部５３２と主に対向している。これにより、永久磁石２と永久磁石５３との間に優先的に斥力Ｆ９が生じて（図９参照）、これら磁石同士が離間した状態が維持される。
【００６３】
このように電磁ブレーキ１では、永久磁石２の回動角度に応じて、永久磁石２と永久磁石５３との間に優先的に生じる引力Ｆ８と斥力Ｆ９との強さが切り換えられる。これにより、永久磁石２に対する待機位置と作用位置と間の移動操作をより確実に行なうことができ、よって、正確な制動とその解除とをより確実に行なうことができる。
前述したように、永久磁石２の磁石部２３の中心角度は、永久磁石５３の第１磁石部５３１および第２磁石部５３２のいずれの中心角度よりも大きい。これは、図９に示す状態からコイル３０１を通電状態とした場合に、永久磁石２がコイル３０１との間に生じる斥力Ｆ５により基端方向へ押し戻され、そのときに、永久磁石５３との磁極の大きさの差異により、永久磁石２が回転し、作用位置から待機位置へ移動するためである。
【００６４】
以上、本発明の電磁ブレーキおよびロボットを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、電磁ブレーキおよびロボットを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明の電磁ブレーキおよびロボットは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００６５】
また、ロボットは、前記各実施形態では２本のアームを備える人間型双腕ロボットであったが、これに限定されず、例えば、アームの本数としては、１本または３本以上であってもよい。
また、ロボットとしては、人間型のロボットの他に、クレーン等のような建設機械や、エレベーター、エスカレーター等のような不動産に設置される装置であってもよい。
【００６６】
また、電磁ブレーキにおけるアーマチュアを付勢する付勢部材としては、前記各実施形態では圧縮コイルバネであったが、これ限定されず、例えば、アーマチュアとの間に磁力を生じさせる磁石であってもよい。磁力が引力である場合には、磁石をアーマチュアに対してハブ側に配置し、磁力が斥力である場合には、磁石をアーマチュアに対してハブと反対側に配置する。
また、電磁ブレーキは、前記各実施形態では第１の磁力が引力となるよう構成されているが、これに限定されず、例えば、第１の磁力が斥力となるよう構成されていてもよい。
また、電磁ブレーキは、前記各実施形態では第２の磁力が引力となるよう構成されているが、これに限定されず、例えば、第２の磁力が斥力となるよう構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１……電磁ブレーキ  ２……永久磁石  ２１……貫通孔  ２２……外周部  ２３……磁石部  ３……操作部材  ３１……固定部  ３２……指掛け部  ４……リング部材  ５……補助部  ５１……永久磁石（補助用永久磁石）  ５１１……内周部  ５２……コイル（補助用コイル）  ５３……永久磁石（補助用永久磁石）  ５３１……第１磁石部  ５３２……第２磁石部  ５４……貫通孔  １０……駆動機構  １１……モーター  １１１……シャフト  １１２……ローター  １１３……ステーター  １１４……モーターハウジング  １２……減速機  １２１……歯車  ２０……制動機構  ２０１……管体  ２０１ａ……軸  ２０２……ハブ  ２０２ａ……大径部  ２０２ｂ……小径部  ２０３……固定板（プレート）  ２０３ａ……貫通孔  ２０４……制動板（摩擦プレート）  ２０４ａ……貫通孔  ２０５……アーマチュア  ２０５ａ……貫通孔  ２０５ｂ……外周部  ２０６……圧縮コイルバネ  ２０６ａ……先端部  ２０６ｂ……基端部  ２０７……ガイド  ３０……第１解除機構  ３０１……コイル  ３０２……支持部  ４０……第２解除機構（解除機構）  ５０……ハウジング  ５０１……側壁部  ５０２……基端壁部  ５０３……中間壁部  ５０４……規制部  １００……ロボット  １０１……胴部  １０１ａ……バンパー  １０１ｂ……画像表示装置  １０２……アーム（腕部）  １０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ……アーム本体（エレメント）  １０３……脚部  １０３ａ……キャスター  １０４……制御装置  １０５……電子カメラ  １０６……信号灯  １０７……筐体  Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４、Ｊ５、Ｊ６、Ｊ７……回動軸  Ｆ１……付勢力  Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ６、Ｆ７、Ｆ８……引力  Ｆ５、Ｆ９……斥力（反発力）  Ｐ……電力  Ｌ……間隙距離
【図１】
2014228040.tif 000003
【図２】
2014228040.tif 000004
【図３】
2014228040.tif 000005
【図４】
2014228040.tif 000006
【図５】
2014228040.tif 000007
【図６】
2014228040.tif 000008
【図７】
2014228040.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014228040.tif 000011
【図１０】
2014228040.tif 000012
【図１１】
2014228040.tif 000013
【図１２】
2014228040.tif 000014
【図１３】
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