(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品連結用の軸部材の一端部に設けられた球体と、
前記球体に径方向の一方側から対向する固定部材と、
前記固定部材との相対移動が規制される状態で前記球体より前記径方向の他方側に配置され、前記球体と近接する一端部に磁極面が形成されたフィールドコアと、
前記フィールドコアに設けられた電磁コイルと、
前記磁極面に磁気によって吸着される端面を有し、前記球体と前記径方向の他方側から対向する位置に前記径方向へ移動自在に配設された可動部材と、
前記可動部材を前記固定部材に向けて付勢するばね部材とを備え、
前記固定部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記ばね部材のばね力を受けるプレートと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第１の球体保持部材とを備え、
前記可動部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記端面を構成するアーマチュアと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第２の球体保持部材とを備え、
前記球体は、一部が前記固定部材の中空部内と前記可動部材の中空部内とに挿入されて前記固定部材から前記可動部材とは反対側に突出する状態で前記固定部材と前記可動部材とによって挟まれて保持されていることを特徴とする無励磁作動ボールジョイント。
【請求項２】
部品連結用の軸部材の一端部に設けられた球体と、
前記球体に径方向の一方側から対向する固定部材と、
前記固定部材との相対移動が規制される状態で前記球体より前記径方向の他方側に配置され、前記球体と近接する一端部に磁極面が形成されたフィールドコアと、
前記フィールドコアに設けられた電磁コイルと、
前記磁極面に磁気によって吸着される端面を有し、前記球体と前記径方向の他方側から対向する位置に前記径方向へ移動自在に配設された可動部材と、
前記可動部材を前記固定部材に向けて付勢するばね部材とを備え、
前記固定部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記ばね部材のばね力を受けるプレートと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第１の球体保持部材とを備え、
前記可動部材は、前記端面を構成するアーマチュアと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第２の球体保持部材とを備え、
前記球体は、一部が前記固定部材の中空部内に挿入されて前記固定部材から前記可動部材とは反対側に突出する状態で前記固定部材と前記可動部材とによって挟まれて保持され、
前記フィールドコアは、前記球体の中心を通って前記径方向に延びる仮想線と交差する部位に、前記可動部材に向けて開口する凹部を有し、
前記凹部の中に前記ばね部材が収容されていることを特徴とする無励磁作動ボールジョイント。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の無励磁作動ボールジョイントにおいて、
前記第１の球体保持部材および第２の球体保持部材は、合成樹脂を材料とし、型を使用して所定の形状に成形されたものであることを特徴とする無励磁作動ボールジョイント。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちいずれか一つに記載の無励磁作動ボールジョイントにおいて、
前記第１の球体保持部材および第２の球体保持部材は、前記径方向を軸線方向とする筒体を有し、
前記第１の球体保持部材および第２の球体保持部材における前記球体に接する部位は、前記筒体の内周部に形成され、
前記固定部材と可動部材とのうち、少なくとも固定部材は、前記筒体が嵌合する補強部材を備えていることを特徴とする無励磁作動ボールジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁コイルの磁気吸引力とばね部材のばね力とによってボールの保持状態が変えられる無励磁作動ボールジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の無励磁作動ボールジョイントとしては、例えば特許文献１に記載されているものがある。この特許文献１に開示された無励磁作動ボールジョイントは、多関節機構の２つの構成部材どうしを連結するものである。この無励磁作動ボールジョイントは、一方の構成部材であるシャフトの一端部に設けられた球体と、他方の構成部材であるハウジングと、このハウジングに球体を選択的に押し付ける電磁式押圧機構とを有している。
【０００３】
球体は、ハウジングの一端側に設けられた受圧部に収容されている。受圧部は、球体の径方向の一方側を覆う形状に形成されている。この受圧部には、球体の一部が嵌合する凹曲面が形成されている。ハウジングの他端側には、電磁式押圧機構が設けられている。
電磁式押圧機構は、球体の径方向の他方側となる一部と対向する可動部材と、この可動部材を球体に向けて付勢する圧縮コイルばねと、この圧縮コイルばねの内方に配置された鉄合金リングおよび電磁コイルなどを備えている。可動部材は、磁気吸引力およびばね部材のばね力を受ける円板状のアーマチュア部と、球体の径方向の他方側となる一部と対向する押圧部とが形成されている。押圧部には、球体の一部が嵌合する凹曲面が形成されている。この可動部材は、ハウジング内に上述した径方向へ移動自在に支持されている。
鉄合金リングおよび電磁コイルは、ハウジングに固定されている。
【０００４】
この電磁式押圧機構においては、電磁コイルが励磁することによって、可動部材のアーマチュア部が圧縮コイルばねのばね力に抗して磁気によって鉄合金リングに吸着され、球体がハウジングに対して回転可能になる。この状態で多関節機構の一方の構成部材に対して他方の構成部材を移動させることが可能になる。
【０００５】
一方、電磁コイルへの給電が絶たれると、可動部材が圧縮コイルばねのばね力によって球体に押し付けられ、球体が可動部材とハウジングの受圧部とによって挾まれる。このように球体に可動部材が押し付けられることによって、球体がハウジングに固定され、多関節機構の一方の構成部材に他方の構成部材が固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，３７１，４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されている無励磁作動ボールジョイントでは、可動部材の移動する方向に大型になるという問題があった。この理由は、ハウジングの受圧部と、球体と、可動部材と、鉄合金リングおよび電磁コイルとが一列に並んで配置されているからである。このような無励磁作動ボールジョイントを、産業用ロボットなどにおけるアームの関節部分の静止保持およびその静止保持を解除できるボールジョイントとして使用すると、関節部分が大型化してしまう。
【０００８】
本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、磁気吸着される可動部材の移動方向にコンパクトな無励磁作動ボールジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明に係る無励磁作動ボールジョイントは、部品連結用の軸部材の一端部に設けられた球体と、前記球体に径方向の一方側から対向する固定部材と、前記固定部材との相対移動が規制される状態で前記球体より前記径方向の他方側に配置され、前記球体と近接する一端部に磁極面が形成されたフィールドコアと、前記フィールドコアに設けられた電磁コイルと、前記磁極面に磁気によって吸着される端面を有し、前記球体と前記径方向の他方側から対向する位置に前記径方向へ移動自在に配設された可動部材と、前記可動部材を前記固定部材に向けて付勢するばね部材とを備え、前記固定部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記ばね部材のばね力を受けるプレートと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第１の球体保持部材とを備え、前記可動部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記端面を構成するアーマチュアと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第２の球体保持部材とを備え、前記球体は、一部が前記固定部材の中空部内と前記可動部材の中空部内とに挿入されて前記固定部材から前記可動部材とは反対側に突出する状態で前記固定部材と前記可動部材とによって挟まれて保持されているものである。
【００１１】
また、本発明に係る前記無励磁作動ボールジョイントは、部品連結用の軸部材の一端部に設けられた球体と、前記球体に径方向の一方側から対向する固定部材と、前記固定部材との相対移動が規制される状態で前記球体より前記径方向の他方側に配置され、前記球体と近接する一端部に磁極面が形成されたフィールドコアと、前記フィールドコアに設けられた電磁コイルと、前記磁極面に磁気によって吸着される端面を有し、前記球体と前記径方向の他方側から対向する位置に前記径方向へ移動自在に配設された可動部材と、前記可動部材を前記固定部材に向けて付勢するばね部材とを備え、前記固定部材は、前記径方向を軸線方向とする円環状に形成されており、前記ばね部材のばね力を受けるプレートと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第１の球体保持部材とを備え、
前記可動部材は、前記端面を構成するアーマチュアと、前記球体の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第２の球体保持部材とを備え、
前記球体は、一部が前記固定部材の中空部内に挿入されて前記固定部材から前記可動部材とは反対側に突出する状態で前記固定部材と前記可動部材とによって挟まれて保持され、前記フィールドコアは、前記球体の中心を通って前記径方向に延びる仮想線と交差する部位に、前記可動部材に向けて開口する凹部を有し、
前記凹部の中に前記ばね部材が収容されていてもよい。
【００１３】
本発明は、前記無励磁作動ボールジョイントにおいて、前記第１の球体保持部材および第２の球体保持部材は、合成樹脂を材料とし、型を使用して所定の形状に成形されたものであってもよい。
【００１４】
本発明は、前記無励磁作動ボールジョイントにおいて、前記第１の球体保持部材および第２の球体保持部材は、前記径方向を軸線方向とする筒体を有し、前記第１の球体保持部材および第２の球体保持部材における前記球体に接する部位は、前記筒体の内周部に形成され、前記固定部材と可動部材とのうち少なくとも固定部材は、前記筒体が嵌合する補強部材を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、可動部材が磁気あるいはばね部材のばね力で移動する方向において、固定部材が球体の端縁より可動部材に近接する位置に配置される。このため、特許文献１記載の無励磁作動ボールジョイントと較べて、可動部材の移動方向においてコンパクトな無励磁作動ボールジョイントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る無励磁作動ボールジョイントの分解斜視図である。
【図２】無励磁作動ボールジョイントの正面図である。
【図３】図２における要部のIII-III線断面図である。
【図４】フィールドコアの正面図である。
【図５】フィールドコアおよび電磁コイルの一部とばね部材の断面図である。図５の破断位置は、図４中にV-V線によって示す位置である。
【図６】フィールドコアおよび電磁コイルの一部とＯリングの断面図である。図６の破断位置は、図４中にVI-VI線によって示す位置である。
【図７】サイドプレートと補強板を示す図で、図７（Ａ）は図７（Ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、図７（Ｂ）はサイドプレートおよび補強板の正面図である。
【図８】第１の球体保持部材を示す図で、図８（Ａ）は図８（Ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、図８（Ｂ）は第１の球体保持部材の正面図である。
【図９】アーマチュアを示す図で、図９（Ａ）は図９（Ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、図９（Ｂ）はアーマチュアの正面図である。
【図１０】第２の球体保持部材を示す図で、図１０（Ａ）は図１０（Ｂ）におけるＡ−Ａ線断面図、図１０（Ｂ）は第２の球体保持部材の正面図である。
【図１１】他の実施の形態による無励磁作動ボールジョイントの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る無励磁作動ボールジョイントの一実施の形態を図１〜図１０によって詳細に説明する。
図１に示す無励磁作動ボールジョイント１は、例えば多関節ロボット（図示せず）の二つのアームどうしを連結するために使用することができるものである。二つのアームのうち一方のアームには、図１において左上部に位置するフィールドコア２が取付けられる。
【００１８】
他方のアームは、図１の中央部に位置する球体３に軸部材４を介して取付けられる。軸部材４は、上述したアームを含む他の部品を連結するためのもので、球体３に、この球体３の径方向に延びる状態で固定されている。この実施の形態による球体３と軸部材４は、それぞれステンレス鋼によって形成されている。
この実施の形態においては、便宜上、フィールドコア２から球体３を指向する方向を前方といい、前方とは反対方向を後方という。
【００１９】
フィールドコア２は、いわゆるクラッパ型電磁石を構成するもので、機械構造用低炭素鋼によって環状に形成されている。このフィールドコア２には、軸線方向の一方（この実施の形態においては前方）に向けて開口する環状溝５（図３および図４参照）が形成されている。この環状溝５内には、環状に形成された電磁コイル６が収容されている。電磁コイル６は、図３に示すように、コイルボビン７に素線（図示せず）を巻くことによって形成されている。
【００２０】
フィールドコア２の環状溝５が開口する一端面は、図４に示すように、環状溝５より径方向の外側に位置する外側の磁極面１１と、環状溝５より径方向の内側に位置する内側の磁極面１２とによって構成されている。これらの磁極面１１，１２は、フィールドコア２における上述した球体３と近接する一端部に形成されている。
外側の磁極面１１には、４種類の複数の穴１３〜１６が形成されている。これらの４種類の穴１３〜１６とは、取付ねじ挿入用の３つの穴１３と、サイドプレート固定用の３つの穴１４と、コイルばね挿入用の３つの穴１５と、Ｏリング嵌合用の３つの穴１６である。これらの穴１３〜１６のうち同一の種類となる３つ穴は、フィールドコア２を周方向に３等分する位置に形成されている。また、これらの１２箇所の穴１３〜１６は、フィールドコア２の周方向に等間隔で並ぶ状態に形成されている。
【００２１】
取付ねじ挿入用の穴１３は、図３に示すように、フィールドコア２を軸線方向に貫通する貫通穴である。この穴１３は、図示してはいないが、フィールドコア２を例えば多関節ロボットのアームに取付けるためのボルトが通される。
サイドプレート固定用の穴１４は、ねじ穴で、図３に示すように、後述する固定部材１７のサイドプレート１８を固定するためのボルト１９がねじ込まれる。このボルト１９は、サイドプレート１８とフィールドコア２との間に挟み込まれたカラー２０と、サイドプレート１８とを貫通してサイドプレート固定用の穴１４に螺着されている。
【００２２】
コイルばね挿入用の穴１５は、図５に示すように、大径穴１５ａと小径穴１５ｂとによって構成されている。大径穴１５ａは、フィールドコア２の前面（外側の磁極面１１）に開口し、環状溝５より深く形成されている。大径穴１５ａの中には、圧縮コイルばね２１が収容されている。この圧縮コイルばね２１は、後述する可動部材２２をフィールドコア２の軸線方向においてフィールドコア２から離間する方向へ付勢している。この実施の形態においては、この圧縮コイルばね２１によって本発明でいう「ばね部材」が構成されている。小径穴１５ｂは、大径穴１５ａ内とフィールドコア２の後方の空間とを連通している。
【００２３】
Ｏリング嵌合用の穴１６は、図６に示すように、非貫通穴で、Ｏリング２３が嵌合している。このＯリング２３は、後述する可動部材２２がフィールドコア２に磁気によって吸着されるときに衝撃を緩和し、吸着音を小さくする。
フィールドコア２の内側の磁極面１２には、図４に示すように、コイルボビン７をフィールドコア２に固定するために複数のかしめ片２４が形成されている。これらのかしめ片２４は、環状溝５の内周側の開口縁を部分的に環状溝５内に向けて塑性変形させることにより形成されている。
【００２４】
フィールドコア２にボルト１９によって取付けられた固定部材１７は、図２および図３に示すように、３つの部材によって構成されており、球体３に前方側（球体３の径方向の一方側）から対向している。固定部材１７を構成する３つの部材とは、サイドプレート１８と、受圧側となる第１の球体保持部材２５および補強板２６である。
サイドプレート１８は、熱間圧延軟鋼板によって円環板状に形成されている。この実施の形態においては、このサイドプレート１８によって、請求項４に記載した発明でいう「ばね部材のばね力を受けるプレート」が構成されている。
【００２５】
このサイドプレート１８には、図３および図７に示すように、上述したサイドプレート固定用のボルト１９を通すための第１の貫通穴２７と、第１の球体保持部材２５および補強板２６を固定するための複数の第２の貫通穴２８（図３参照）と、フィールドコア取付用のボルトを通すための切り欠き２９とが形成されている。
【００２６】
第１の球体保持部材２５は、後述する可動部材２２と協働して球体３を回転自在に保持する機能と、球体３を静止（ロック）した状態に保持する機能とを有している。この第１の球体保持部材２５は、図８に示すように、フランジ３１と筒体３２とを有する円環状に形成されている。この第１の球体保持部材２５は、非磁性材製によって形成されている。この実施の形態による第１の球体保持部材２５を形成する材料は、ポリアセタール樹脂である。すなわち、この実施の形態による第１の球体保持部材２５は、合成樹脂を材料とし、射出成形によって型を使用して所定の形状に成形されている。
【００２７】
フランジ３１は、サイドプレート１８と重ねることが可能な円環板状に形成されている。このフランジ３１には、図８（Ｂ）に示すように、複数の貫通穴３１ａが形成されている。
筒体３２は、球体２の上述した径方向（前後方向）を軸線方向として形成され、フランジ３１の内周部から軸線方向の一方（前方）に突出している。この筒体３２は、第１の球体保持部材２５および補強板２６がサイドプレート１８に取付けられた固定部材１７の組立状態において、サイドプレート１８の内周部および後述する補強板２６の内周部とに嵌合する。また、この筒体３２は、図３に示すように、サイドプレート１８と補強板２６とを貫通して補強板２６より前方に突出している。
【００２８】
この筒体３２の内周部には、球体３に作用するばね力を受けるための受圧面３３が形成されている。この受圧面３３は、球体３の周面（球面）が嵌合する凹曲面によって構成されている。すなわち、第１の球体保持部材２５における球体３に接する部位は、筒体３２の内周部に形成されている。筒体３２の受圧面３３は、球体３が嵌合した状態で球体３の一部が筒体３２より前方に突出する形状に形成されている。球体３は、このように一部が固定部材１７の中空部内に挿入されて固定部材１７から可動部材２２とは反対側に突出する状態で、固定部材１７と後述する可動部材２２とによって挟まれて保持されている。この実施の形態による球体３は、軸部材４を支持する部位が筒体３２から突出する状態で保持されている。
【００２９】
筒体３２には、球体３に取付けられた軸部材４との干渉を避けるために、凹部３４が形成されている。この凹部３４は、筒体３２を周方向に２等分する２箇所に、それぞれ周方向へ予め定めた長さだけ延びる形状に形成されている。なお、筒体３２の凹部３４以外の部位（主にばね力を受ける部位）は、外側面に補強リブ（図示せず）を設けて補強することができる。
【００３０】
補強板２６は、合成樹脂によって円環板状に形成されている。補強板２６には、図７に示すように、複数のねじ孔３５が形成されている。このねじ孔３５には、図３に示すように、固定用ボルト３６が螺着される。固定用ボルト３６は、フランジ３１の貫通穴３１ａとサイドプレート１８の第２の貫通穴２８とを通って補強板２６のねじ孔３５に螺着している。すなわち、補強板２６は、複数の固定用ボルト３６によって第１の球体保持部材２５のフランジ３１とともにサイドプレート１８に固定されている。
この実施の形態においては、この補強板２６によって、請求項６記載の発明でいう「補強部材」が構成されている。サイドプレート１８は、フランジ３１と補強板２６とによって挟まれている。この実施の形態による補強板２６には、図１および図７に示すように、第１の球体保持部材２５の凹部３４に連なる逃げ溝３７が形成されている。この逃げ溝３７の長さは、図２に示すように、上述した筒体３２の凹部３４の長さと同等である。
【００３１】
この実施の形態による固定部材１７は、球体３に前方側から対向し、可動部材２２との間に球体３が保持される状態で、ボルト１９によってフィールドコア２に固定されている。言い換えれば、フィールドコア２は、固定部材１７との相対移動が規制される状態で球体３より後方側（球体３の径方向の他方側）に配置されている。
【００３２】
可動部材２２は、図３に示すように、２つの部材によって構成されており、球体３と後方側（球体３の径方向の他方側）から対向する位置に配置されている。この実施の形態による可動部材２２は、上述した径方向（前後方向）を軸線方向とする円環状に形成されている。また、球体３は、一部が可動部材２２の中空部内に挿入された状態で固定部材１７と可動部材２２とによって挟まれて保持されている。
【００３３】
可動部材２２を構成する２つの部材とは、アーマチュア４１と、押圧側となる第２の球体保持部材４２である。
アーマチュア４１は、熱間圧延鋼板によって円環板状に形成されている。フィールドコア２と対向するアーマチュア４１の端面は、電磁コイル６が励磁することによって、フィールドコア２の磁極面１１，１２に磁気によって吸着される。このアーマチュア４１の外周部には、図９に示すように、フィールドコア取付用のボルトを通すための３つの切り欠き４３と、上述したカラー２０を通すための３つのガイド溝４４とが形成されている。
【００３４】
ガイド溝４４は、カラー２０が摺動可能に嵌合する形状に形成されている。すなわち、アーマチュア４１を含む可動部材２２は、複数のガイド溝４４にそれぞれカラー２０が嵌合することによって、フィールドコア２と固定部材１７との間に、上述した径方向（前後方向）にのみ移動自在に配設される。上述した圧縮コイルばね２１とＯリング２３は、アーマチュア４１の３つの切り欠き４３とガイド溝４４との間の部位に接触する。
アーマチュア４１には、後述する第２の球体保持部材４２を取付けるために３つのねじ孔４５が設けられている。このアーマチュア４１の内径は、フィールドコア２の内径と同等の大きさである。
【００３５】
第２の球体保持部材４２は、第１の球体保持部材２５と協働して球体３を回転自在に保持する機能と、球体３を静止した状態に保持する機能とを有している。この第２の球体保持部材４２は、非磁性材製によって形成されている。この実施の形態による第２の球体保持部材４２を形成する材料は、ポリアセタール樹脂である。すなわち、この第２の球体保持部材４２は、合成樹脂を材料とし、射出成形によって型を使用して所定の形状に成形されている。この第２の球体保持部材４２は、図１０に示すように、フランジ４６と筒体４７とを有する円環状に形成されおり、アーマチュア４１の前面に複数の取付用ボルト４８（図３参照）によって取付けられている。この取付用ボルト４８は、アーマチュア４１のねじ孔４５に螺着されている。
【００３６】
フランジ４６は、アーマチュア４１に重ねることが可能な円環板状に形成されている。このフランジ４６には、図１０に示すように、取付用ボルト４８を通すために複数の貫通穴４９が形成されている。
なお、このフランジ４６には、図３中に二点鎖線で示すように補強板５０を取付けることができる。この補強板５０は、後述する筒体４７が嵌合する穴を有する円環板状に形成することができる。この補強板５０は、請求項６記載の発明でいう「補強部材」を構成するものである。
【００３７】
筒体４７は、球体３の上述した径方向（前後方向）を軸線方向として形成されてフランジ４６の内周部から前方に突出している。この筒体４７の内周部には、球体３を押すための押圧面５１が形成されている。この押圧面５１は、球体３の周面（球面）が嵌合する凹曲面によって構成されている。すなわち、第２の球体保持部材４２における球体３に接する部位は、筒体４７の内周部に形成されている。
筒体４７の内周部には、アーマチュア４１の内周部内に嵌合する円筒からなるインロー部５２が形成されている。
【００３８】
この実施の形態による第２の球体保持部材４２は、図３に示すように、球体３の最も後側に位置する端縁がインロー部５２の開口端（後端）に達する形状に形成されている。すなわち、球体３は、アーマチュア４１からフィールドコア２側に突出することがない条件を満たしながら、フィールドコア２に可及的接近する位置に配置されている。
【００３９】
この実施の形態による可動部材２２は、アーマチュア４１とフィールドコア２との間に予め定めた幅のエアギャップＧ（図３、図５および図６参照）が形成される状態でフィールドコア２と固定部材１７との間に挿入されている。エアギャップＧは、電磁コイル６が励磁していない状態で、アーマチュア４１が圧縮コイルばね２１のばね力により押されて球体３を固定部材１７に押し付けることによって生じる。エアギャップＧは、通常は0.3mm〜0.5mm程度である。
【００４０】
このように構成された無励磁作動ボールジョイント１において、電磁コイル６が無励磁状態であるときは、球体３が固定部材１７の第１の球体保持部材２５と可動部材２２の第２の球体保持部材４２とに圧縮コイルばね２１のばね力によって挟持されて静止状態に保持される。この状態では、フィールドコア２に対して軸部材４を移動させることはできない。
【００４１】
電磁コイル６が励磁され、図３中に二点鎖線で示すように、磁束Φがフィールドコア２とアーマチュア４１とを通ると、圧縮コイルばね２１のばね力に抗してアーマチュア４１がフィールドコア２に磁気吸着される。このようにアーマチュア４１がフィールドコア２に磁気吸着されることにより、可動部材２２がフィールドコア２に向けて移動し、球体３が静止状態から解放される。このとき、電磁コイル６の励磁電圧の大きさを変えることにより、球体３を保持する保持力の強さを調節することができる。すなわち、軸部材４の角度を変えるときの抵抗の大きさを変えることができる。
【００４２】
この実施の形態による無励磁作動ボールジョイント１の球体３は、一部が固定部材１７の中空部内に挿入されて固定部材１７から可動部材２２とは反対側に突出する状態で、固定部材１７と可動部材２２とによって挟まれて保持されている。固定部材１７は、可動部材２２が磁気あるいは圧縮コイルばね２１のばね力で移動する方向において、球体３の端縁（前端縁）より可動部材２２に近接する位置に配置されている。したがって、この実施の形態によれば、特許文献１記載の無励磁作動ボールジョイントと較べて、可動部材２２の上記移動方向においてコンパクトな無励磁作動ボールジョイントを提供することができる。
【００４３】
この実施の形態による可動部材２２は、固定部材１７および可動部材２２が球体３と対向する方向である球体３の径方向（前後方向）を軸線方向とする円環状に形成されている。球体３の一部は、可動部材２２の中空部内に挿入されている。
このため、この実施の形態においては、可動部材２２と固定部材１７との間隔をさらに狭くすることが可能になるから、より一層コンパクトな無励磁作動ボールジョイントを提供することができる。
【００４４】
この実施の形態による固定部材１７は、圧縮コイルばね２１のばね力を受けるサイドプレート１８と、球体３の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第１の球体保持部材２５とを備えている。可動部材２２は、フィールドコア２の磁極面１１，１２と対向する端面を構成するアーマチュア４１と、球体３の周面に接する凹曲面を有する非磁性材製の第２の球体保持部材４２とを備えている。
この実施の形態によれば、固定部材１７と可動部材２２とを、高い剛性が必要になるサイドプレート１８およびアーマチュア４１と、剛性が相対的に低くてよい第１および第２の球体保持部材２５，４２とに分けて形成することができる。サイドプレート１８およびアーマチュア４１は、形状を簡素化できるから、剛性が高くなる材料であっても容易に製造することができる。また、第１および第２の球体保持部材２５，４２は、球体３に適合する形状に容易に形成できるから、球体３と接触する部分の面積を広くとることができる。この面積が広くなることにより、球体３を保持する力が強くなる。
【００４５】
さらに、第２の球体保持部材４２が非磁性材であるから、電磁コイル６の磁束Φがアーマチュア４１から第２の球体保持部材４２と球体３とを通ることにより漏洩磁気回路が形成されることを防ぐことができる。このため、アーマチュア４１を吸引する吸引力の低下を防止できる。
【００４６】
この実施の形態による第１および第２の球体保持部材２５，４２は、合成樹脂を材料とし、型を使用して所定の形状に成形されている。
このため、第１および第２の球体保持部材２５，４２に高い加工精度を有した凹曲面からなる摩擦面（受圧面３３と押圧面５１からなる球面保持面）を形成することができる。この実施の形態においては、第１および第２の球体保持部材２５，４２がポリアセタール樹脂によって形成されているから、球体３の保持力が高い第１および第２の球体保持部材２５，４２を得ることができる。この理由は、ポリアセタール樹脂は耐衝撃性や耐摩耗性に優れており、第１および第２の球体保持部材２５，４２の変形、歪みが防止されるからである。
【００４７】
この実施の形態による第１の球体保持部材２５は、筒体３２が嵌合する補強部材２６を備えている。このため、筒体３２の変形や歪みを防止できるから、球体３の保持力を高くすることができる。補強部材５０を可動部材２２に設けた場合は、球体３の保持力がさらに高くなる。
【００４８】
（第２の実施の形態）
本発明に係る無励磁作動ボールジョイントの他の実施の形態を図１１によって詳細に説明する。図１１において、図１〜図１０によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図１１に示すフィールドコア２は、軸心部の穴の中に臨む内フランジ６１を有している。内フランジ６１は、フィールドコア２の後面（磁極面１１，１２とは反対側の端面）側に設けられている。このため、フィールドコア２の軸心部には、可動部材２２に向けて開口する凹部６２が形成されている。この凹部６２は、フィールドコア２における球体３の中心を通って球体３の径方向（前後方向）に延びる仮想線Ｌと交差する部位に形成されている。
【００４９】
一方、この実施の形態によるアーマチュア４１は、中心部に穴がない円板状に形成されている。このアーマチュア４１の中心部には、有底円筒状の突出部６３が形成されている。この突出部６３は、フィールドコア２の凹部６２の中に前方から挿入されている。この突出部６３と、フィールドコア２の内フランジ６１との間には、本発明でいう「ばね部材」を構成する圧縮コイルばね６４が圧縮された状態で収容されている。すなわち、内フランジ６１とアーマチュア４１の突出部６３は、実質的にばね座として機能している。
【００５０】
この実施の形態による無励磁作動ボールジョイント１において、アーマチュア４１を付勢するばね部材は、凹部６２内に収容された１個の圧縮コイルばね６４のみである。この実施の形態によるフィールドコア２の外周部には、第１の実施の形態で示した圧縮コイルばね２１を収容するための穴１５は形成されていない。このため、この実施の形態によれば、外側の磁極１１の面積が広くなるから、電磁コイル６の磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。
【００５１】
上述した第１の実施の形態と第２の実施の形態とに示した無励磁作動ボールジョイント１において、圧縮コイルばね２１，６４のばね力による保持力を大きくするためには、球体３と第１および第２の球体保持部材２５，４２との摩擦部分の摩擦係数を高くすることにより実現可能である。この摩擦係数を高くするにあたっては、例えば、球体３の周面と、第１および第２の球体保持部材２５，４２の受圧面３３および押圧面５１とのうち少なくともいずれか一方の面にショットブラスト処理を施してその面に凹凸を形成する。または、球体３の周面と、球受圧面３３および押圧面５１とのうち少なくともいずれか一方の面に摩擦材（図示せず）をコーティングしたり、摩擦板を固着しても実現可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１…無励磁作動ボールジョイント、２…フィールドコア、３…球体、４…軸部材、６…電磁コイル、１１…外側の磁極面、１２…内側の磁極面、１７…固定部材、１８…サイドプレート（プレート）、２１，６４…圧縮コイルばね（ばね部材）、２２…可動部材、２５…第１の球体保持部材、２６，５０…補強板（補強部材）、３２…筒体、４１…アーマチュア、４２…第２の球体保持部材、６２…凹部、Ｌ…仮想線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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