(57)【要約】【課題】ひとつの積層圧電アクチュエータのみを使用する回転機用ブレーキ装置を提供する。【解決手段】ブレーキ固定部２と、これに対向して配設され、回転機に連結される回転主動部３とからなる回転機用ブレーキ装置１であり、回転主動部３を支持して回転軸方向に移動自在に配設される軸受４と、ブレーキ固定部２から軸受４を介して回転主動部３をブレーキ固定部２のブレーキ面２ａへ押圧するばね部材６と、回転主動部３内又はブレーキ固定部２内に装着される積層圧電アクチュエータ７と、該アクチュエータ７の端部とブレーキ固定部２又は回転主動部３との間に挿設されるピボット球体８とを備えており、積層圧電アクチュエータ７の不動作時は、ブレーキ装置１がブレーキ動作又はブレーキ開放し、積層圧電アクチュエータの動作時は、逆に、ブレーキ開放又はブレーキ動作する。【選択図】　　　　　　図１
2004060746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ固定部と、該ブレーキ固定部に対向して配設され、回転機に連結される回転主動部とからなるブレーキ装置において、
前記回転主動部を支持するとともに、回転軸方向に移動自在に配設される軸受と、
前記ブレーキ固定部に配設され、前記軸受を介して前記回転主動部を前記ブレーキ固定部のブレーキ面への方向に押圧するばね部材と、
前記回転主動部内又は前記ブレーキ固定部内に装着される積層圧電アクチュエータと、
該積層圧電アクチュエータ端部と前記ブレーキ固定部又は前記回転主動部との間に挿設される球体とを備え、
前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記ブレーキ装置がブレーキ動作又はブレーキ開放し、前記積層圧電アクチュエータの動作時は、逆に、前記ブレーキ装置がブレーキ開放又はブレーキ動作することを特徴とする回転機用ブレーキ装置。
【請求項２】
回転機に連結される回転主動部と、該回転主動部に対向して配設され回転従動部とからなり、前記回転主動部の回転を前記回転従動部に伝達するクラッチ装置において、
前記回転主動部を支持するとともに、回転軸方向に移動自在に配設される軸受と、
固定部に配設され、前記軸受を介して前記回転主動部を前記回転従動部の接触面への方向に押圧するばね部材と、
前記回転主動部内の回転中心軸上に装着される積層圧電アクチュエータと、
該積層圧電アクチュエータ端部と前記回転従動部との間に挿設される球体とを備え、
前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記クラッチ装置が接又は断になり、前記積層圧電アクチュエータの動作時は、逆に、前記クラッチ装置が断又は接になることを特徴とする回転機用クラッチ装置。
【請求項３】
内側に配設される円筒部を有するブレーキ固定部と、該ブレーキ固定部の半径方向の外側に間隙を介して同心に配設され、回転機に連結される円筒部を有する回転主動部とからなるブレーキ装置であって、
前記ブレーキ固定部の前記円筒部の外周面上に、等ピッチ角で配設される複数のブレーキシューと、
前記ブレーキ固定部の前記円筒部の内周面に接する、前記ブレーキシューの下側位置と、該ブレーキ固定部の中心固定軸と間に、該中心固定軸を中心に放射状に配設される複数の積層圧電アクチュエータとからなり、
前記それぞれの積層圧電アクチュエータの伸び方向の動作時に、前記それぞれのブレーキシューが、前記回転主動部の前記円筒部の内周面に接触してブレーキ動作することを特徴とする回転機用ブレーキ装置。
【請求項４】
内側に配設される円筒部を有する回転従動部と、該回転従動部の半径方向の外側に間隙を介して同心に配設され、回転機に連結される円筒部を有する回転主動部とからなるクラッチ装置であって、
前記回転従動部の前記円筒部の外周面上に、等ピッチ角で配設される複数のブレーキシューと、
前記回転従動部の前記円筒部の内周面に接する、前記ブレーキシューの下側位置と、該回転従動部の中心回転軸と間に、該中心回転軸を中心に放射状に配設される複数の積層圧電アクチュエータとからなり、
前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記クラッチ装置が断になり、前記積層圧電アクチュエータの伸び方向の動作時は、前記それぞれのブレーキ摩擦シューが、前記回転主動部の前記円筒部の内周面に接触して、前記クラッチ装置が接になることを特徴とする回転機用クラッチ装置。
【請求項５】
内側に配設される円筒部を有するブレーキ固定部と、該ブレーキ固定部の半径方向の外側に間隙を介して同心に配設され、回転機に連結される円筒部を有する回転主動部とからなるブレーキ装置であって、
前記ブレーキ固定部の前記円筒部の外周面上に、等ピッチ角で配設される複数のブレーキシューと、
前記ブレーキ固定部の前記円筒部の内周面に接し、相隣る前記ブレーキシューのほぼ中央位置と、前記ブレーキ固定部の中心固定軸との間に、前記固定軸を中心に放射状に配設される複数の積層圧電アクチュエータとからなり、
前記それぞれの積層圧電アクチュエータの不動作時には、前記それぞれのブレーキシューが、前記回転主動部の円筒部内周面に接触してブレーキ作動し、前記それぞれの積層圧電アクチュエータの伸び方向の動作時に、前記それぞれのブレーキシューが、前記回転主動部の前記円筒部の内周面から離間してブレーキ開放することを特徴とする回転機用ブレーキ装置。
【請求項６】
内側に配設される円筒部を有する回転従動部と、該回転従動部の半径方向の外側に間隙を介して同心に配設され、回転機に連結される円筒部有する回転主動部とからなるクラッチ装置であって、
前記回転従動部の前記円筒部の外周面上に、等ピッチ角で配設される複数のブレーキシューと、
前記回転従動部の前記円筒部の内周面に接し、相隣る前記ブレーキシューのほぼ中央位置と、前記回転従動部の中心回転軸との間に、前記回転軸を中心に放射状に配設される複数の積層圧電アクチュエータとからなり、
前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記クラッチ装置が接になり、前記積層圧電アクチュエータの伸び方向の動作時は、前記それぞれのブレーキシューが、前記回転主動部の前記円筒部の内周面から離間して、前記クラッチ装置が断になることを特徴とする回転機用クラッチ装置。
【請求項７】
回転機に連結される円筒部を有する回転主動部と、該回転主動部の前記円筒部の内側に、その内周面から半径方向の内側に間隙を介して配設される複数のブレーキシューが配設されるブレーキ固定部とからなり、該ブレーキシューが前記回転主動部の前記円筒部の内周面に接触してブレーキ動作するブレーキ装置であって、
前記ブレーキ固定部内に、積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチュエータの両端部にそれぞれ連結され、該積層圧電アクチュエータの両端部の移動変位量を拡大して前記複数のブレーキシューに伝達する変位拡大機構とを備え、前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記ブレーキ装置がブレーキ動作又はブレーキ開放し、前記積層圧電アクチュエータの動作時は、逆に、前記ブレーキ装置がブレーキ開放又はブレーキ動作することを特徴とする回転機用ブレーキ装置。
【請求項８】
回転機に連結される円板（又は円盤）を有する回転主動部と、該回転主動部の前記円板に対し、該円板を挟むように該円板の両盤面から間隙を介して配設される複数のブレーキシューが配設されるブレーキ固定部とからなり、該ブレーキシューが前記回転主動部の前記円板の両側面に接触してブレーキ動作するブレーキ装置であって、
前記ブレーキ固定部内に、積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチュエータの両端部にそれぞれ連結され、該積層圧電アクチュエータの両端部の移動変位量を拡大して前記複数のブレーキシューに伝達する変位拡大機構とを備え、前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記ブレーキ装置がブレーキ動作又はブレーキ開放し、前記積層圧電アクチュエータの動作時は、逆に、前記ブレーキ装置がブレーキ開放又はブレーキ動作することを特徴とする回転機用ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータなどの回転機に用いるブレーキ装置とクラッチ装置とに関し、特に、ブレーキ動作及びクラッチ動作に高応答性が要求される用途に好適な前記ブレーキ装置とクラッチ装置に関する。
ここで、前記モータとは、電気モータに限らず、流体圧、例えば油圧又は空気圧などにより駆動される回転軸を有するモータ等を含むものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転機用ブレーキ装置とクラッチ装置としては、電磁石による吸引効果を利用した構造のものがあった。
この電磁石による吸引効果を利用したブレーキ装置やクラッチ装置には、次のような問題点がある。すなわち、電磁石を用いているため、磁気回路を形成する電磁コイルに流れる電流に時間遅れが生じ、その結果応答性が悪くなるということである。
また、構造上、小型化が困難で、ブレーキ装置やクラッチ装置が大きくなってしまうという問題点もある。
【０００３】
こうした間題点を解決するために、複数の圧電素子の集合体をアクチュエータとして備える制動装置が既に提案されている。（特公平５−５３９６７号公報）
この制動装置には、強誘電体などの前記圧電素子の逆圧電効果又は電歪（電わい）効果を利用して、得られる力が大きく、かつ応答性が速い圧電素子の集合体をアクチュエータとして使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許公報に記載されている技術には、次のような問題点がある。すなわち、同公報の第２図及び第８図に示されているとおり、前記圧電素子の集合体が２つ以上必要である。
また、同公報の第２図では２個、第８図では４個の圧電素子集合体を用いた例が示すように、前記２個以上の圧電素子集合体が回転軸方向に伸縮するように配設されてしているため、前記制動装置（ブレーキやクラッチ）の軸方向の長さが長くなるという問題点もあった。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的は前記問題点を解消し、単数の積層圧電アクチュエータのみを使用する回転機用ブレーキ装置とクラッチ装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、複数の積層圧電アクチュエータしても、軸方向の長さが短い回転機用ブレーキ装置とクラッチ装置を提供することにある。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、ブレーキ動作やクラッチ動作の応答性が速く、小型かつ簡素な構造で、動作時の電力消費が少なく、製造し易い回転機用ブレーキ装置とクラッチ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の構成は、ブレーキ固定部と、該ブレーキ固定部に対向して配設され、回転機に連結される回転主動部とからなるブレーキ装置において、前記回転主動部を支持するとともに、回転軸方向に移動自在に配設される軸受と、前記ブレーキ固定部に配設され、前記軸受を介して前記回転主動部を前記ブレーキ固定部のブレーキ面への方向に押圧するばね部材と、前記回転主動部内又は前記ブレーキ固定部内に装着される積層圧電アクチュエータと、該積層圧電アクチュエータ端部と前記ブレーキ固定部又は前記回転主動部との間に挿設される球体とを備え、前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記ブレーキ装置がブレーキ動作又はブレーキ開放し、前記積層圧電アクチュエータの動作時は、逆に、前記ブレーキ装置がブレーキ開放又はブレーキ動作する回転機用ブレーキ装置である。
【０００９】
回転機に連結される回転主動部と、該回転主動部に対向して配設され回転従動部とからなり、前記回転主動部の回転を前記回転従動部に伝達するクラッチ装置において、前記回転主動部を支持するとともに、回転軸方向に移動自在に配設される軸受と、固定部に配設され、前記軸受を介して前記回転主動部を前記回転従動部の接触面への方向に押圧するばね部材と、前記回転主動部内の回転中心軸上に装着される積層圧電アクチュエータと、該積層圧電アクチュエータ端部と前記回転従動部との間に挿設される球体とを備え、前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記クラッチ装置が接又は断になり、前記積層圧電アクチュエータの動作時は、逆に、前記クラッチ装置が断又は接になる回転機用クラッチ装置である。
【００１０】
内側に配設される円筒部を有するブレーキ固定部と、該ブレーキ固定部の半径方向の外側に間隙を介して同心に配設され、回転機に連結される円筒部を有する回転主動部とからなるブレーキ装置であって、前記ブレーキ固定部の前記円筒部の外周面上に、等ピッチ角で配設される複数のブレーキシューと、前記ブレーキ固定部の前記円筒部の内周面に接する、前記ブレーキシューの下側位置と、該ブレーキ固定部の中心固定軸と間に、該中心固定軸を中心に放射状に配設される複数の積層圧電アクチュエータとからなり、前記それぞれの積層圧電アクチュエータの伸び方向の動作時に、前記それぞれのブレーキシューが、前記回転主動部の前記円筒部の内周面に接触してブレーキ動作する回転機用ブレーキ装置である。
【００１１】
内側に配設される円筒部を有する回転従動部と、該回転従動部の半径方向の外側に間隙を介して同心に配設され、回転機に連結される円筒部を有する回転主動部とからなるクラッチ装置であって、前記回転従動部の前記円筒部の外周面上に、等ピッチ角で配設される複数のブレーキシューと、前記回転従動部の前記円筒部の内周面に接する、前記ブレーキシューの下側位置と、該回転従動部の中心回転軸と間に、該中心回転軸を中心に放射状に配設される複数の積層圧電アクチュエータとからなり、前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記クラッチ装置が断になり、前記積層圧電アクチュエータの伸び方向の動作時は、前記それぞれのブレーキ摩擦シューが、前記回転主動部の前記円筒部の内周面に接触して、前記クラッチ装置が接になる回転機用クラッチ装置である。
【００１２】
内側に配設される円筒部を有するブレーキ固定部と、該ブレーキ固定部の半径方向の外側に間隙を介して同心に配設され、回転機に連結される円筒部を有する回転主動部とからなるブレーキ装置であって、前記ブレーキ固定部の前記円筒部の外周面上に、等ピッチ角で配設される複数のブレーキシューと、前記ブレーキ固定部の前記円筒部の内周面に接し、相隣る前記ブレーキシューのほぼ中央位置と、前記ブレーキ固定部の中心固定軸との間に、前記固定軸を中心に放射状に配設される複数の積層圧電アクチュエータとからなり、前記それぞれの積層圧電アクチュエータの不動作時には、前記それぞれのブレーキシューが、前記回転主動部の円筒部内周面に接触してブレーキ作動し、前記それぞれの積層圧電アクチュエータの伸び方向の動作時に、前記それぞれのブレーキシューが、前記回転主動部の前記円筒部の内周面から離間してブレーキ開放する回転機用ブレーキ装置である。
【００１３】
内側に配設される円筒部を有する回転従動部と、該回転従動部の半径方向の外側に間隙を介して同心に配設され、回転機に連結される円筒部有する回転主動部とからなるクラッチ装置であって、前記回転従動部の前記円筒部の外周面上に、等ピッチ角で配設される複数のブレーキシューと、前記回転従動部の前記円筒部の内周面に接し、相隣る前記ブレーキシューのほぼ中央位置と、前記回転従動部の中心回転軸との間に、前記回転軸を中心に放射状に配設される複数の積層圧電アクチュエータとからなり、前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記クラッチ装置が接になり、前記積層圧電アクチュエータの伸び方向の動作時は、前記それぞれのブレーキシューが、前記回転主動部の前記円筒部の内周面から離間して、前記クラッチ装置が断になる回転機用クラッチ装置である。
【００１４】
回転機に連結される円筒部を有する回転主動部と、該回転主動部の前記円筒部の内側に、その内周面から半径方向の内側に間隙を介して配設される複数のブレーキシューが配設されるブレーキ固定部とからなり、該ブレーキシューが前記回転主動部の前記円筒部の内周面に接触してブレーキ動作するブレーキ装置であって、前記ブレーキ固定部内に、積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチュエータの両端部にそれぞれ連結され、該積層圧電アクチュエータの両端部の移動変位量を拡大して前記複数のブレーキシューに伝達する変位拡大機構とを備え、前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記ブレーキ装置がブレーキ動作又はブレーキ開放し、前記積層圧電アクチュエータの動作時は、逆に、前記ブレーキ装置がブレーキ開放又はブレーキ動作する回転機用ブレーキ装置である。
【００１５】
回転機に連結される円板（又は円盤）を有する回転主動部と、該回転主動部の前記円板に対し、該円板を挟むように該円板の両盤面から間隙を介して配設される複数のブレーキシューが配設されるブレーキ固定部とからなり、該ブレーキシューが前記回転主動部の前記円板の両側面に接触してブレーキ動作するブレーキ装置であって、前記ブレーキ固定部内に、積層圧電アクチュエータと、前記積層圧電アクチュエータの両端部にそれぞれ連結され、該積層圧電アクチュエータの両端部の移動変位量を拡大して前記複数のブレーキシューに伝達する変位拡大機構とを備え、前記積層圧電アクチュエータの不動作時は、前記ブレーキ装置がブレーキ動作又はブレーキ開放し、前記積層圧電アクチュエータの動作時は、逆に、前記ブレーキ装置がブレーキ開放又はブレーキ動作する回転機用ブレーキ装置である。
【００１６】
本発明には、アクチュエータとしてい高速応答性に優れる積層圧電アクチュエータが使用されているので、動作時及び待機時における保持トルクの発生に電力消費がなく、応答速度が高速な圧電ブレーキ装置と圧電クラッチ装置に最適である。
また、摩擦面の表面粗さ、平坦度、機械的精度の関係上、摩擦力を制御するには大きな変位が必要であるため、前記積層圧電アクチュエータの特性が適している。（この積層圧電アクチュエータは、１０数μｍという大きな変位で、大きな力を発生する）
【００１７】
本発明の回転機用ブレーキ装置とクラッチ装置は、以上のように構成されており、積層圧電アクチュエータと回転用球体（ピボット球体）とを配設する構造としたので、単数又は単独の積層圧電アクチュエータのみで、速い応答速度でブレーキ動作やクラッチ動作をさせることができる。
また、本発明では、前記積層圧電アクチュエータが回転軸に対して直角方向に伸縮するように、複数の積層圧電アクチュエータを配設する構造とするため、大きい操作力で動作するとともに、軸方向の長さが短いブレーキ装置やクラッチ装置を提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
本実施の形態において、作動形式は次による。
電界作動形とは、常時開放状態であり、積層圧電アクチュエータに電界を加えるとブレーキ又はクラッチが作動する。
無電界作動形とは、常時作動し、積層圧電アクチュエータに電界を加えるとブレーキ又はクラッチを開放する。
【００１９】
［第１実施例］　　図１は、本発明の回転機用ブレーキ装置とクラッチ装置の第１実施例を示すピボット方式の無電界作動形ブレーキ装置の断面図で、図１（ａ）は待機時のブレーキ作動、図１（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ開放を示す図、図２は、前記積層圧電アクチュエータの動作原理を示す図である。
【００２０】
図１（ａ）及び図１（ｂ）において、ピボット方式の無電界作動形ブレーキ装置１は、一方が閉塞された円筒形状のブレーキ固定部２と、該ブレーキ固定部２の前記閉塞側のブレーキ面２ａに対向して配設され、図示しない回転機の回転子などに連結され、円盤部分３ａに前記ブレーキ面２ａに接触する接触面３ｂを有する回転主動部３とからなる。
【００２１】
前記回転主動部３を回動自在に支持する軸受（ラジアル玉軸受）４は、前記ブレーキ固定部２側に、回転軸（ａｘｉｓ）方向に移動自在に配設される。前記軸受４の外輪は、前記ブレーキ固定部２の開口側に固着されたばね受け部材５に配置されるばね部材６の押圧力により押圧され、その内輪を介して、前記回転主動部３を前記ブレーキ固定部２の前記ブレーキ面２ａに接触する方向に押圧している。つまり、ブレーキが作動している状態である。
【００２２】
積層圧電アクチュエータ７は、前記回転主動部３の前記接触面３ａに開口するように該回転主動部３の前記回転軸上に設けられたアクチュエータ穴３ｃ内に、前記ブレーキ面２ａ側に配置されるピボット球体８とともに配設される。ここで、前記ピボット球体８は、チッ化珪素等のファインセラミック材から形成されている。
すなわち、前記積層圧電アクチュエータ７の一端は、前記ピボット球体８を介して前記ブレーキ面２ａに当接し、他端は、前記アクチュエータ穴３ｃの底部に当接している。
【００２３】
前記積層圧電アクチュエータ７が動作しない待機時は、前記ブレーキ装置１は、ブレーキ作動状態にある。
前記積層圧電アクチュエータ７が伸びる（矢印方向）ように、直流電源ＥからスイッチＳを投入して電界を加えると、図１（ｂ）に示すように、前記ばね部材６の押圧力に抗して前記回転主動部３と前記ブレーキ固定部２とは矢印方向に離間し、前記ピボット球体８のみで接触するため、ブレーキトルクは発生せず、前記ブレーキ装置１は開放状態になる。前記積層圧電アクチュエータ７への電界を除くと該アクチュエータ７は元の長さに戻り、前記回転主動部３と前記ブレーキ固定部２とは接触し、ブレーキが作動状態になる。
【００２４】
ここで、前記積層圧電アクチュエータ７は、図２に示すように、前記アクチュエータ穴３ｃ内に図示しない絶縁材を介して長さ方向（前記回転軸方向）に伸縮自在に配設される。該積層圧電アクチュエータ７のそれぞれの圧電素子７ａの両面には電極７ｂ，７ｃが設けられ、該圧電素子７ａを多層化している。一方の電極７ｂは直流電源Ｅの＋側に接続され、他方の電極７ｃは前記直流電源Ｅの−側に接続されている。各電極７ｂ，７ｃは、＋，−と交互に接続されており、隣接する圧電素子７ａに加わる電界の方向が、互いに反対方向になるように積層されている。７ｄ，７ｅは当接用絶縁部材である。
次にその動作原理について説明する。前記直流電源ＥからスイッチＳにより、それぞれの圧電素子７ａの両端に直流電圧を印加すると、圧電逆効果によって、その両端の長さが伸び、また該圧電素子７ａの両端に前記直流電圧を逆方向に印加すると、圧電逆効果によって、その両端の長さが縮む。そして前記スイッチＳを切り替えて前記電圧の印加を止めて、前記圧電素子７ａに蓄えられた電荷を抵抗Ｒ（抵抗の値は任意）を通じて開放すると、その両端の長さは元に戻る。
【００２５】
図３は、前記第１実施例の他例を示す無電界作動形ブレーキ装置１１の断面図で、図３（ａ）は待機時のブレーキ作動、図３（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ７の作動時のブレーキ開放を示す図である。図１（ａ）と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
図３（ａ）において、前記積層圧電アクチュエータ７と前記ピボット球体８とは、前記ブレーキ固定部２の前記ブレーキ面２ａ側の、前記中心軸線上に設けられたアクチュエータ穴２ｃ内に配設され、該アクチュエータ７の一端は、前記ピボット球体８を介して前記回転主動部３の接触面３ｂに接触している。つまり、ブレーキが作動状態にある。
前記積層圧電アクチュエータ７の矢印方向の動作による前記ブレーキ装置１１の状態は、図１に示す前記ブレーキ装置１と同様である。
【００２６】
図４，図５は、前記第１実施例のピボット方式の電界作動形ブレーキ装置１２，１３の断面図で、図４（ａ），図５（ａ）は待機時のブレーキ開放、図４（ｂ），図５（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ７の矢印方向の動作時のブレーキ作動を示す図である。図１（ａ），図３（ａ）と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２７】
図４及び図５において、構造は前記無電界作動形を示す図１（ａ）及び図３（ａ）と同様であるが、初期状態が異なる。図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、前記回転主動部３の接触面３ｂと前記ブレーキ固定部２のブレーキ面２ａとの間に僅かな隙間が存在するように前記積層圧電アクチュエータ７を配置し、前記ピボット球体８のみで接触するようにする。この場合、ブレーキトルクは発生していないブレーキ開放の状態である。
【００２８】
前記積層圧電アクチュエータ７が縮む（矢印方向）ように、図示しない前記直流電源Ｅから電界を加えると、図４（ｂ）及び図５（ｂ）のように前記回転主動部３の接触面３ｂと前記ブレーキ固定部２のブレーキ面２ａとが摩擦接触し、ブレーキトルクを発生して、ブレーキが作動する。前記積層圧電アクチュエータ７への電界を除くと該アクチュエータ７は元の長さに戻り、前記回転主動部３と前記ブレーキ固定部２とが離間し、ブレーキは開放される。
【００２９】
本実施例の回転機用ブレーキ装置によれば、構造的に細身構成ができるとともに、低慣性により高速動作をさせることができるという効果がある。
【００３０】
［第２実施例］　図６は、本発明の第２実施例を示すピボット方式の無電界作動形クラッチ装置２１の断面図で、図６（ａ）は待機時のクラッチ接状態、図６（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のクラッチ断（開放）状態を示す図である。図１（ａ）と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図６（ａ）において、前記無電界作動形クラッチ装置２１は、円筒形状のハウジング２３と、該ハウジング２３内に、回転機に連結される前記回転主動部３と、該回転主動部３の接触面３ｂに対向して配設され、円盤部分２４ａに前記ブレーキ面２ｂに接触する接触面２４ｂを有する回転従動部２４とからなり、前記回転主動部３の回転トルクを前記回転従動部２４に伝達するときのものである。
【００３２】
前記回転従動部２４を回動自在に支持する軸受（ラジアル玉軸受）４は、前記ハウジング２３側に、回転軸（ａｘｉｓ）方向に移動自在に配設される。前記軸受４の外輪は前記ハウジング２３に固着されたばね受け部材５に配置されるばね部材６の押圧力により押圧され、その内輪を介して、前記回転従動部２４を前記回転主動部３の前記接触面３ｂに接触する方向に押圧している。なお、前記回転主動部３の前記ばね受け部材５も前記ハウジング２３に固着されている。
【００３３】
前記積層圧電アクチュエータ７が動作しない待機時は、前記クラッチ装置２１は、クラッチ接状態にある。
図示しない直流電源Ｅにより、前記積層圧電アクチュエータ７が伸びる（矢印方向）ように電界を加えると、図６（ｂ）に示すように、前記ばね部材６，６の押圧力に抗して前記回転主動部３と前記回転従動部２４は矢印方向のように離間し、前記ピボット球体８のみで接触するため、回転トルクは発生せず、前記クラッチ装置２１は断（開放）状態になる。前記積層圧電アクチュエータ７への電界を除くと該アクチュエータ７は元の長さに戻り、前記回転主動部３と前記回転従動部２４とは接触し、クラッチが接状態になる。
【００３４】
図７は、前記第２実施例のピボット方式の電界作動形クラッチ装置２２の断面図で、図７（ａ）は待機時のクラッチ断（開放）状態、図７（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のクラッチ接状態を示す図である。図１（ａ），図６（ａ）と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
図７において、構造は前記無電界作動形クラッチ装置２１を示す図６と同様であるが、初期状態が異なる。図７に示すように、前記回転主動部３の接触面３ｂと前記回転従動部２４の接触面２４ｂとの間に僅かな隙間が存在するように前記積層圧電アクチュエータ７を配置し、前記ピボット球体８のみで接触するようにする。この場合、前記回転従動部２４への回転トルクは発生していない状態である。
【００３６】
図示しない直流電源Ｅにより、前記積層圧電アクチュエータ６が縮む（矢印方向）ように電界を加えると、図７（ｂ）のように前記回転主動部３の接触面３ｂと前記回転従動部２４の接触面２４ｂとが矢印方向に移動して摩擦接触し、回転トルクを発生し、クラッチが接状態になる。前記積層圧電アクチュエータ７への電界を除くと該アクチュエータ７は元の長さに戻り、前記回転主動部３と前記回転従動部２４とが離間し、クラッチは断（開放）状態になる。
【００３７】
本実施例の回転機用クラッチ装置によれば、構造的に細身構成ができるとともに、低慣性により高速動作をさせることができるという効果がある。
【００３８】
［第３実施例］　図８は、本発明の第３実施例のドラムＡ方式の電界作動形ブレーキ装置３１の断面図で、図９（ａ）は待機時のブレーキ開放を示す図８のＩＸ−ＩＸ線による断面図、図９（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ作動を示す図である。
【００３９】
図８，図９（ａ）及び図９（ｂ）において、前記電界作動形ブレーキ装置３１は、固定板３４にその円形側面が固定される円筒形状の内側ドラム３５を有するブレーキ固定部３２と、前記内側ドラム３５の半径方向の外側にある間隙を介して同心的に配設され、回転機に連結される円筒形状の外側ドラム３７を有する回転主動部３３とからなる。
前記回転主動部３３は、その回転軸３８の軸線上に沿って配設される前記ブレーキ固定部３２側の中心固定軸３６に、その片端又は片側が、前記外側ドラム３７の中心に配設される軸受３９により、回動自在に支持されている。
【００４０】
前記ブレーキ固定部３２の前記内側ドラム３５の外周面には、複数（本実施例では、２個）のブレーキシュー４０が、放射状に等ピッチ角に配設され、前記内側ドラム３５に接する前記ブレーキシュー４０のそれぞれの下側位置（直接、又は前記内側ドラム３５を介して）と、前記中心固定軸３６との間には、前記ブレーキシュー４０の数と同数の複数（本実施例では、２個）の積層圧電アクチュエータ７，７が、前記中心固定軸３６を中心に、図示しない支持部材により放射状に等ピッチ角に配設されている。この場合、前記ブレーキシュー４０，４０と前記回転主動部３３の外側ドラム３７の内周面との間には、僅かな隙間が形成されている。したがって、前記積層圧電アクチュエータ７，７が動作しない待機時は、前記ブレーキ装置３１は、ブレーキ開放状態にある。
【００４１】
前記積層圧電アクチュエータ７，７のそれぞれの動作時は、図示しない直流電源Ｅにより、印加される電界により伸び方向は半径方向外方に統一されている。したがって、前記積層圧電アクチュエータ７，７それぞれの動作時は、前記それぞれのブレーキシュー４０，４０が、前記回転主動部３３の外側ドラム３７の内周面に摩擦接触し、ブレーキトルクを発生し、ブレーキが作動する。
前記積層圧電アクチュエータ７，７への電界を除くと該アクチュエータ７，７は元の長さに戻り、前記回転主動部３３の外側ドラム３７と前記ブレーキ固定部３２のブレーキシュー４０，４０とが離間し、ブレーキは開放される。
【００４２】
なお、図１０及び図１１は、図９に対応し、前記ブレーキシュー４０と前記積層圧電アクチュエータ７の数が、それぞれ３個及び４個の場合を示す。図１０（ａ），図１１（ａ）は待機時のブレーキ開放、図１０（ｂ），図１１（ａ）は積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ作動を示す図である。
【００４３】
本実施例の回転機用ブレーキ装置によれば、構造的に編平構成（省スペース化）ができるとともに、高速動作をさせることができるという効果がある。
【００４４】
［第４実施例］　図１２は、本発明の第４実施例のドラムＡ方式の電界作動形クラッチ装置４１の断面図で、待機時のクラッチ断（開放）状態を示す図である。そして、積層圧電アクチュエータ動作時にクラッチ接状態になる。図８と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
図１２において、前記電界作動形クラッチ装置４１は、内側に配設される円筒形状の内側ドラム３５を有する回転従動部４２と、前記内側ドラム３５の半径方向の外側に間隙を介して同心的に配設され、回転機に連結される円筒形状の外側ドラム３７を有する回転主動部３３とからなる。
前記回転従動部４２の中心回転軸４３は、前記回転主動部３３の回転軸３８の軸線上に沿って配設され、その片端又は片側は、前記外側ドラム３７の中心に配設される軸受３９を介して、前記回転主動部３３を回動自在に支持している。
【００４６】
前記回転従動部４２の前記内側ドラム３５の外周面には、複数（本実施例では、２個）の摩擦シュー４４，４４が、放射状に等ピッチ角で配設され、前記内側ドラム３５の内周面に接する前記摩擦シュー４４，４４のそれぞれの下側位置（前記内側ドラム３５を介した下側）と、前記中心回転軸４３との間に、前記ブレーキシュー４０の数と同数の複数（本実施例では、２個）の積層圧電アクチュエータ７，７が、前記中心回転軸４３を中心に、図示しない支持部材により放射状に等ピッチ角で配設されている。
【００４７】
この場合、前記摩擦シュー４４，４４と前記回転主動部３３の外側ドラム３７の内周面との間には、僅かな隙間が形成されており、該外側ドラム３７と前記内側ドラム３５は完全に分離されている。したがって、前記回転主動部３３側からの回転トルクは前記回転従動部４２側に伝達されない。前記積層圧電アクチュエータ７，７が動作しない待機時は、前記クラッチ装置４１は、クラッチ断（開放）状態にある。
前記積層圧電アクチュエータ７，７のそれぞれの動作時は、印加される電界に対する伸縮方向は前記同様に統一されている。
【００４８】
図示しない直流電源Ｅにより、前記積層圧電アクチュエータ７，７が伸び方向に電界を印加すると、前記クラッチ装置４１は、前記それぞれの摩擦シュー４４，４４が、前記回転主動部３３の外側ドラム３７の内周面に摩擦接触し、摩擦力により前記内側ドラム３５に回転トルクを伝達し、クラッチ接状態に作動する。前記積層圧電アクチュエータ７，７への電界を除くと、該アクチュエータ７，７は元の長さに戻り、クラッチ断（開放）状態になる。
なお、図１０及び図１１と同様に、前記電界作動形クラッチ装置４１においても、前記摩擦シュー４４と前記積層圧電アクチュエータ７の数を、それぞれ３個及び４個にすることもできる。
【００４９】
本実施例の回転機用クラッチ装置によれば、構造的に編平構成（省スペース化）ができるとともに、高速動作をさせることができるという効果がある。
【００５０】
［第５実施例］　図１３は、本発明の第５実施例のドラムＡ方式の無電界作動形ブレーキ装置５１の断面図で、図１４（ａ）は、待機時のブレーキ作動を示す図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線による断面図、図１４（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ開放を示す図である。図８，図９（ａ）及び図９（ｂ）と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
この無電界作動形ブレーキ装置５１は、前記電界作動形ブレーキ装置３１と同様の構造であるが、内側ドラム３５の外周面に等ピッチ角で配設される複数のブレーキシュー４０，４０と、前記積層圧電アクチュエータ７，７との位置関係が異なる。
【００５１】
図１３，図１４（ａ）及び図１４（ｂ）において、前記無電界作動形ブレーキ装置５１の前記ブレーキ固定部３２には、前記ブレーキ固定部３２の前記内側ドラム３５の外周面に、放射状に複数（本実施例では、２個）のブレーキシュー４０，４０が等ピッチ角で配設され、また、相隣る前記ブレーキシュー４０，４０のほぼ中央位置で、前記内側ドラム３５と前記中心固定軸３６との間に、前記中心固定軸３６を中心に、前記ブレーキシュー４０，４０と同数の複数（本実施例では、２個）の積層圧電アクチュエータ７，７が、放射状に等ピッチ角で、図示しない支持部材により配設、固定されている。
【００５２】
前記無電界作動形ブレーキ装置５１は待機時において、前記外側ドラム３７と前記ブレーキシュー４０，４０とは、前記内側ドラム３５の弾性力により押圧されて、完全に接触している。このため、その接触摩擦により前記回転主動部３３はブレーキ作動されている。
前記積層圧電アクチュエータ７，７のそれぞれの動作時は、印加される電界に対する伸縮方向は統一される。
【００５３】
前記積層圧電アクチュエータ７，７のそれぞれが伸びる方向に、図示しない直流電源Ｅにより電界を加えると、前記アクチュエータ７，７は前記内側ドラム３５を非軸対称に変形させ、該アクチュエータ７，７間の内側ドラム３５の曲率は大きくなる。
その結果、前記ブレーキシュー４０，４０のそれぞれは、矢印方向に前記アクチュエータ７，７の伸び方向（矢印方向）と反対の方向に変位し、前記ブレーキシュー４０，４０のそれぞれと前記外側ドラム３７とが離間し、ブレーキが開放される。電界を除くと前記積層圧電アクチュエータ７，７は元の長さにもどり、前記ブレーキシュー４０，４０のそれぞれは再び外側ドラム３７に接触し、ブレーキ作動をする。
【００５４】
なお、図１５及び図１６は、図１４に対応し、前記ブレーキシュー４０と前記積層圧電アクチュエータ７の数が、それぞれ３個及び４個の場合を示す。図１５（ａ），図１６（ａ）は待機時のブレーキ作動、図１５（ｂ），図１６（ｂ）は積層圧電アクチュエータ作動時のブレーキ開放を示す図である。
【００５５】
本実施例の回転機用ブレーキ装置によれば、構造的に編平構成（省スペース化）ができるとともに、高速動作をさせることができるという効果がある。
【００５６】
［第６実施例］　図１７は、本発明の第６実施例のドラムＡ方式の無電界作動形クラッチ装置６１の断面図で、待機時のクラッチ接状態を示す図である。そして、積層圧電アクチュエータ動作時にクラッチ断（開放）状態になる。図１２と同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。
図１７において、前記無電界作動形クラッチ装置６１内に配置される複数（本実施例では、２個）の摩擦シュー４４，４４と、複数（本実施例では、２個）の積層圧電アクチュエータ７，７は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）と同様である。
【００５７】
前記無電界作動形クラッチ装置６１は待機時において、前記外側ドラム３７と前記摩擦シュー４４，４４とは、前記内側ドラム３５の弾性力により押圧されて、完全に接触している。この場合、その接触摩擦により前記回転主動部３３からの回転トルクは、前記内側ドラム３５を介して前記回転従動部４２の出力軸に伝達され、クラッチは接状態にある。
【００５８】
前記積層圧電アクチュエータ７，７が伸びる方向に、図示しない直流電源Ｅにより電界を印加すると、前記ブレーキ装置５１と同様な動作により、クラッチ断（開放）状態に作動する。
前記積層圧電アクチュエータ７，７への電界を除くと、クラッチ接状態に戻る。
なお、図１５及び図１６と同様に、前記無電界作動形クラッチ装置６１においても、前記摩擦シュー４４と前記積層圧電アクチュエータ７の数を、それぞれ３個及び４個にすることもできる。
【００５９】
本実施例の回転機用ブレーキ装置によれば、構造的に編平構成（省スペース化）ができるとともに、高速動作をさせることができるという効果がある。
【００６０】
［第７実施例］　図１８は、本発明の第７実施例のドラムＢ方式の無電界作動形ブレーキ装置７１の断面図で、図１９（ａ）は、待機時のブレーキ作動を示す図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線による断面図、図１９（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ開放を示す図である。図８と同一部材には同一符号を付する。
【００６１】
図１８，図１９（ａ）及び図１９（ｂ）において、前記無電界作動形ブレーキ装置７１は、回転機に連結される円筒形状の外側ドラム３７を有する回転主動部３３と、該回転主動部３３の該外側ドラム３７内に、その内周面から半径方向の内側に接触して配設される複数（本実施例では、２個）のブレーキシュー４０，４０が配設されるブレーキ固定部７２とからなり、待機時、該ブレーキシュー４０，４０が前記回転主動部３３の前記外側ドラム３７の内周面に接触してブレーキ動作している。
【００６２】
前記回転主動部３３は、その回転軸３８の軸線上に沿って配設される前記ブレーキ固定部７２側の中心固定軸３６に、その片端又は片側が、前記外側ドラム３７の中心に配設される軸受３９により、回動自在に支持されている。
前記ブレーキ固定部７２内に、図示しない支持部材により支持される１個（又は２個、２個目は一点鎖線にて示す）の積層圧電アクチュエータ７と、前記積層圧電アクチュエータ７の両端部にそれぞれ連結され、電界を印加したときの該積層圧電アクチュエータ７の両端部の伸び方向の移動変位量を拡大する１個（又は２個、２個目は一点鎖線にて示す）の変位拡大機構７３とが配設されている。
【００６３】
前記変位拡大機構７３は、前記アクチュエータ７の移動変位量を拡大して、前記２個のブレーキシュー４０，４０を前記外側ドラム３７の内周面から離間する方向に、該２個のブレーキシュー４０，４０にそれぞれ伝達する。
また、前記変位拡大機構７３は、前記ブレーキ固定部７２に支持部材７４を介して揺動自在に配設されている。そして、該変位拡大機構７３は、図１９（ａ）に示すような前記積層圧電アクチュエータ７の両端に一対のリンク７５，７５をを取り付け、前記アクチュエータ７とは反対の端部にブレーキシュー４０，４０を１対取り付けている。
【００６４】
前記リンク７５，７５は、前記アクチュエータ７と前記ブレーキシュー４０，４０の間の該アクチュエータ７に近い位置において、前記支持部材７４に揺動自在に連結される。前記変位拡大機構７３により、前記アクチュエータ７の変位量はてこの原理により拡大され、前記ブレーキシュー４０，４０は前記アクチュエータ７の伸び方向と反対方向に大きく変位する。前記２個のブレーキシュー４０，４０は、待機時には同じ大きさの押圧力で前記外側ドラム３７の内周面側に接触している。
【００６５】
前記積層圧電アクチュエータ７に電界を印加しない、前記ブレーキ装置７１の待機時には、前記ブレーキ装置７１がブレーキ動作し、図示しない直流電源Ｅから前記積層圧電アクチュエータ７を伸び方向に電界を印加する作動時は、前記変位拡大機構７３により、前記積層圧電アクチュエータ７の両端部の伸び（移動）変位量を拡大して、前記２個のブレーキシュー４０，４０を前記外側ドラム３７の内周面から離間する方向に、該２個のブレーキシュー４０，４０にそれぞれ伝達する。そのため、前記２個のブレーキシュー４０，４０と前記回転主動部３３の外側ドラム３７とが離間して、前記ブレーキ装置７１がブレーキ開放する。前記アクチュエータ７への電界を除くと前記ブレーキシュー４０，４０は再び外側ドラム３７に接触し、ブレーキが作動する。
【００６６】
さらに、前記変位拡大機構７３は、図中に一点鎖線で示すように複数（図では、２個）組合せることができ、外側ドラム３７へのブレーキシュー４０，４０の押圧力を増大させることが可能である。
【００６７】
図２０は、本発明の第７実施例のドラムＢ方式の電界作動形ブレーキ装置８１の断面図で、図２１（ａ）は、待機時のブレーキ開放を示す図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線による断面図、図２１（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ作動を示す図である。図において、図１８，図１９（ａ）及び図１９（ｂ）と同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
図２０，図２１（ａ）及び図２１（ｂ）において、前記電界作動形ブレーキ装置８１は、待機時、前記ブレーキシュー４０，４０が前記回転主動部３３の前記外側ドラム３７の内周面から離間してブレーキは開放している。
【００６８】
前記ブレーキ固定部内８２に、図示しない支持部材により支持される１個（又は２個、２個目は一点鎖線にて示す）の積層圧電アクチュエータ７と、前記積層圧電アクチュエータ７の両端部にそれぞれ連結され、電界を印加したときの該積層圧電アクチュエータの両端部の伸び方向の移動変位量を拡大する１個（又は２個、２個目は一点鎖線にて示す）の変位拡大機構８３とが配設されている。
【００６９】
前記変位拡大機構８３は、前記アクチュエータ７の移動変位量を拡大して、前記２個のブレーキシュー４０，４０を前記外側ドラム３７の内周面に接触する方向に、該２個のブレーキシュー４０，４０にそれぞれ伝達する。
また、前記変位拡大機構８３は、前記ブレーキ固定部８３に支持部材８４を介して揺動自在に配設されている。そして、該変位拡大機構８３は、図２１（ａ）に示すように、無電界作動形の変位拡大機構７３の支持部材７４とアクチュエータ７の位置を入れ替えた構造の変位拡大機構である。
【００７０】
前記変位拡大機構８３は、前記積層圧電アクチュエータ７の両端に一対のリンク８５，８５を取り付けるとともに、該リンク８５，８５のそれぞれの端部にそれぞれブレーキシュー４０，４０を取り付け、前記外側ドラム３７との間が、同一の僅かな隙間になるように配置する。前記変位拡大機構８３により、前記アクチュエータ７の変位量はてこの原理により拡大され、前記ブレーキシュー４０，４０は前記アクチュエータ７の伸び方向と同方向に大きく変位することができる。前記２個のブレーキシュー４０，４０は、作動時には同じ大きさの押圧力で前記外側ドラム３７の内周面側に接触する。
【００７１】
前記積層圧電アクチュエータ７に電界を印加しない、前記ブレーキ装置８１の待機時には、前記ブレーキ装置８１はブレーキ開放し、図示しない直流電源Ｅにより、前記積層圧電アクチュエータ７を伸び方向に電界を印加する作動時は、前記変位拡大機構８３により、前記積層圧電アクチュエータ７の両端部の伸び（移動）変位量を拡大して、前記２個のブレーキシュー４０，４０を前記外側ドラム３７の内周面に接触する方向に、該２個のブレーキシュー４０，４０にそれぞれ伝達する。そのため、前記２個のブレーキシュー４０，４０と前記回転主動部３３の外側ドラム３７とが接触して、前記ブレーキ装置８１がブレーキ作動する。
【００７２】
さらに、前記変位拡大機構８３は、図中に一点鎖線で示すように複数（図では２個）組合せることができ、前記外側ドラム３７へのブレーキシュー４０，４０の押圧力を増大させることが可能である。
【００７３】
本実施例の回転機用ブレーキ装置によれば、構造的に編平構成（省スペース化）ができるとともに、高速動作をさせることができ、前記ブレーキシュー４０，４０と前記回転主動部３３の外側ドラム３７との隙間調整が容易になる（大変位を発生させる）という効果がある。
【００７４】
［第８実施例］　図２２は、本発明の第８実施例のディスク方式の電界作動形ブレーキ装置１０１の断面図で、図２２（ａ）は、待機時のブレーキ開放を示す断面図、図２２（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ作動を示す断面図である。
図２２（ａ）及び図２２（ｂ）において、前記電界作動形ブレーキ装置１０１は、回転機に連結される円板又は円盤形状の回転主動部１０３と、該回転主動部１０３の前記円板（円盤）１０４に対し、該円板１０４を挟むようにその両盤面から間隙を介して配設される一対のブレーキパッド１０５，１０５が配設されるブレーキ固定部１０２とからなり、該ブレーキパッド１０５，１０５が前記回転主動部１０２の回転円板１０４の両板面に接触してブレーキ動作する。
【００７５】
前記ブレーキ固定部１０２内には、さらに図示しない支持部材により支持される積層圧電アクチュエータ７と、前記積層圧電アクチュエータ７の両端部にそれぞれ連結され、電界を印加したときの該積層圧電アクチュエータ７の両端部の移動変位量を拡大し、前記一対のブレーキパッド１０５，１０５が前記円板１０４を両側から挟む方向に、該一対のブレーキパッド１０５，１０５にそれぞれ伝達する変位拡大機構１０６とが配設されている。なお、前記変位拡大機構１０６は、前記ブレーキ固定部１０２に支持部材１０７を介して揺動自在に配設されている。
【００７６】
前記変位拡大機構１０６は、図１９（ａ）に示す変位拡大機構７３と同様に作動するもので、その内側に前記一対のブレーキパッド１０５，１０５を取り付け、前記回転円板１０４を挟み込むように配置する。該変位拡大機構１０６は、前記ブレーキパッド１０５，１０５が前記円盤１０４と均等に僅かな隙間ができるように調整され、図２４（ａ）又は図２４（ｂ）に示すように配置される。図２４（ｂ）に示す配置は、前記変位拡大機構１０６に対し回転モーメントを低減させ、強固な支持を可能にするものである。
【００７７】
前記積層圧電アクチュエータ７が動作しない待機時は、図２２（ａ）に示すように前記ブレーキ装置１０１がブレーキ開放し、前記積層圧電アクチュエータ７が伸び方向に、図示しない直流電源Ｅにより電界を加える、作動時は、前記ブレーキパッド１０５，１０５は、図２２（ｂ）に示すように回転円板１０４への方向に移動し、前記円板１０４を挟み込み摩擦力を発生することによりブレーキ作動する。前記アクチュエータ７への電界を除くと、前記ブレーキパッド１０５，１０５は元の位置に戻り、ブレーキは開放される。
なお、図２４（ｃ）に示すように前記変位拡大機構１０６を複数個組合せて、ブレーキトルクを増大することができる。
【００７８】
図２３は、本発明の第８実施例のディスク方式の無電界作動形ブレーキ装置１１１の断面図で、図２３（ａ）は、待機時のブレーキ作動を示す断面図、図２３（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ開放を示す断面図である。図２３（ａ）及び図２３（ｂ）において、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）と同一部材には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００７９】
図２３（ａ）及び図２３（ｂ）において、前記ブレーキ固定部内１０２には、図示しない支持部材により支持される積層圧電アクチュエータ７と、前記積層圧電アクチュエータ７の両端部にそれぞれ連結され、電界を印加したときの該積層圧電アクチュエータの両端部の伸び方向の移動変位量を拡大し、前記一対のブレーキパッド１０５，１０５を前記円板１０４を両側から離間する方向に、該一対のブレーキパッド１０５，１０５にそれぞれ伝達する変位拡大機構１１２とが配設されている。なお、前記変位拡大機構１１２は、前記ブレーキ固定部１０２に支持部材１０７を介して揺動自在に配設されている。
【００８０】
前記変位拡大機構１１１は、前記電界作動形ブレーキ装置１０１の前記変位拡大機構１０６と異なり、前記支持部材１０７と前記アクチュエータ７の位置が入れ替わった構造である。
前記積層圧電アクチュエータ７が動作しない待機時には、図２３（ａ）に示すように前記ブレーキ装置１１１の前記一対のブレーキパッド１０５，１０５は前記回転円板１０４にある押圧力で押圧されており、ブレーキが作動している。
【００８１】
前記アクチュエータ７が伸び方向に、図示しない直流電源Ｅにより電界を加える、作動時は、ブレーキパッド１０５，１０５は外側に移動し、前記回転円板１０４から離間するため、ブレーキは開放される。前記アクチュエータ７への電界を除くと前記ブレーキパッド１０５，１０５は元の位置に戻り、再びブレーキが作動する。
なお、図２４（ｃ）に示すように前記変位拡大機構１０６又は１１２を複数個組合せて、ブレーキトルクを増大することができる。
【００８２】
本実施例の回転機用ブレーキ装置によれば、構造的に編平構成（省スペース化）ができるとともに、高速動作をさせることができ、前記ブレーキシュー４０，４０と前記回転主動部３３の外側ドラム３７との隙間調整が容易になる（大変位を発生させる）という効果がある。
【００８３】
なお、前記積層圧電アクチュエータを使用したブレーキ装置は、応答が非常に速く、電磁モータの回転停止、反転及び減速などを高速に行うことができるとともに、保持トルクの発生に電力の消費を伴わない。
また、前記積層圧電アクチュエータを使用したクラッチ装置は、モータへの外力の制御などに使用することができる。さらに、超音波モータとの併用で、ハプティックスデバイスが構成できる。
この場合、クラッチ接（作動）で、前記超音波モータの高速な応答による堅い感触を再現でき、クラッチ断（解除）で、物体と触れていないときのトルクフリーの状態を再現できる。
【００８４】
なお、本発明の技術は前記実施の形態における技術に限定されるものではなく、同様な機能を果たす他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能である。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明の回転機用ブレーキ装置とクラッチ装置によれば、請求項１及び請求項２のような構成であるので、単数の積層圧電アクチュエータのみを使用する回転機用ブレーキ装置とクラッチ装置を提供することができる。
【００８６】
また、本発明によれば、請求項２ないし請求項８のいずれかの構成であるので、複数の積層圧電アクチュエータしても、軸方向の長さが短くすることができる。
【００８７】
さらに、本発明によれば、ブレーキ動作やクラッチ動作の応答性が速く、小型かつ簡素な構造で、動作時の電力消費が少なく、製造し易くすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の回転機用ブレーキ装置とクラッチ装置の第１実施例を示すピボット方式の無電界作動形ブレーキ装置の断面図で、図１（ａ）は待機時のブレーキ作動、図１（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ開放を示す図である。
【図２】前記積層圧電アクチュエータの動作原理を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例の他例を示す無電界作動形ブレーキ装置１１の断面図で、図３（ａ）は待機時のブレーキ作動、図３（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ７の作動時のブレーキ開放を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例のピボット方式の電界作動形ブレーキ装置１２の断面図で、図４（ａ）は待機時のブレーキ開放、図４（ｂ）は、積層圧電アクチュエータの矢印方向の動作時のブレーキ作動を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例のピボット方式の電界作動形ブレーキ装置１３の断面図で、図５（ａ）は待機時のブレーキ開放、図５（ｂ）は、積層圧電アクチュエータの矢印方向の動作時のブレーキ作動を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例を示すピボット方式の無電界作動形クラッチ装置２１の断面図で、図６（ａ）は待機時のクラッチ接状態、図６（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のクラッチ断（開放）状態を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例のピボット方式の電界作動形クラッチ装置２２の断面図で、図７（ａ）は待機時のクラッチ断（開放）状態、図７（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のクラッチ接状態を示す図である。
【図８】本発明の第３実施例のドラムＡ方式の電界作動形ブレーキ装置３１の断面図である。
【図９】図９（ａ）は待機時のブレーキ開放を示す図８のＩＸ−ＩＸ線による断面図、図９（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ作動を示す図である。
【図１０】図９に対応し、前記ブレーキシュー４０と前記積層圧電アクチュエータ７の数が３個の場合を示す。図１０（ａ）は待機時のブレーキ開放、図１０（ｂ）は積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ作動を示す図である。
【図１１】図９に対応し、前記ブレーキシュー４０と前記積層圧電アクチュエータ７の数が４個の場合を示す。図１１（ａ）は待機時のブレーキ開放、図１１（ａ）は積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ作動を示す図である。
【図１２】本発明の第４実施例のドラムＡ方式の電界作動形クラッチ装置４１の断面図で、待機時のクラッチ断（開放）状態を示す図である。
【図１３】本発明の第５実施例のドラムＡ方式の無電界作動形ブレーキ装置５１の断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、待機時のブレーキ作動を示す図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線による断面図、図１４（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ開放を示す図である。
【図１５】図１４に対応し、前記ブレーキシュー４０と前記積層圧電アクチュエータ７の数３個の場合を示す。図１５（ａ）は待機時のブレーキ作動、図１５（ｂ）は積層圧電アクチュエータ作動時のブレーキ開放を示す図である。
【図１６】図１４に対応し、前記ブレーキシュー４０と前記積層圧電アクチュエータ７の数が４個の場合を示す。図１６（ａ）は待機時のブレーキ作動、図１６（ｂ）は積層圧電アクチュエータ作動時のブレーキ開放を示す図である。
【図１７】本発明の第６実施例のドラムＡ方式の無電界作動形クラッチ装置６１の断面図で、待機時のクラッチ接状態を示す図である。
【図１８】本発明の第７実施例のドラムＢ方式の無電界作動形ブレーキ装置７１の断面図である。
【図１９】図１９（ａ）は、待機時のブレーキ作動を示す図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線による断面図、図１９（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ開放を示す図である。
【図２０】本発明の第７実施例のドラムＢ方式の電界作動形ブレーキ装置８１の断面図である。
【図２１】図２１（ａ）は、待機時のブレーキ開放を示す図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線による断面図、図２１（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ作動を示す図である。
【図２２】本発明の第８実施例のディスク方式の電界作動形ブレーキ装置１０１の断面図で、図２２（ａ）は、待機時のブレーキ開放を示す断面図、図２２（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ作動を示す断面図である。
【図２３】本発明の第８実施例のディスク方式の無電界作動形ブレーキ装置１１１の断面図で、図２３（ａ）は、待機時のブレーキ作動を示す断面図、図２３（ｂ）は、積層圧電アクチュエータ動作時のブレーキ開放を示す断面図である。
【図２４】図２２及び図２３における、回転主動部１０２の回転円板１０４に配設するブレーキパッド１０５の配置図で、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）はブレーキパッド１０５の向きを変えた配置図、図２３（ｃ）は、複数（図では、４個）のブレーキパッドの配置図である。
【符号の説明】
１，１１，５１，７１，１１１　無電界作動形ブレーキ装置
１２，１３，３１，８１，１０１　電界作動形ブレーキ装置
２１，６１　無電界作動形クラッチ装置
２２，４１　電界作動形クラッチ装置
２，３２，７２，８２，１０２　ブレーキ固定部
２ａ　ブレーキ面
２ｃ，３ｃ　アクチュエータ穴
３，３３，１０３　回転主動部
３ａ，２４ａ　円盤部分
３ｂ，２４ｂ　接触面
４，３９　軸受
５　ばね受け部材
６　ばね部材
７　積層圧電アクチュエータ
７ａ　圧電素子
７ｂ，７ｃ　電極
８　ピボット球体
２３　ハウジング
２４，４２　回転主動部
３４　固定板
３５　内側ドラム
３６　中心固定軸
３７　外側ドラム
３８，４３　回転軸
４０　ブレーキシュー
４４　摩擦シュー
７３，８３，１０６，１１２　変位拡大機構
７４，８４，１０７　支持部材
７５，８５　リンク
１０４　円板
１０５　ブレーキパッド
Ｅ　直流電源
【図１】
2004060746.tif 000003
【図２】
2004060746.tif 000004
【図３】
2004060746.tif 000005
【図４】
2004060746.tif 000006
【図５】
2004060746.tif 000007
【図６】
2004060746.tif 000008
【図７】
2004060746.tif 000009
【図８】
2004060746.tif 000010
【図９】
2004060746.tif 000011
【図１０】
2004060746.tif 000012
【図１１】
2004060746.tif 000013
【図１２】
2004060746.tif 000014
【図１３】
2004060746.tif 000015
【図１４】
2004060746.tif 000016
【図１５】
2004060746.tif 000017
【図１６】
2004060746.tif 000018
【図１７】
2004060746.tif 000019
【図１８】
2004060746.tif 000020
【図１９】
2004060746.tif 000021
【図２０】
2004060746.tif 000022
【図２１】
2004060746.tif 000023
【図２２】
2004060746.tif 000024
【図２３】
2004060746.tif 000025
【図２４】
2004060746.tif 000026