(57)【要約】【課題】制動ブレーキを一体化した電動モーターを提供する。【解決手段】ローター１２１とステーター１２２を有する電動モーター１００であって、  前記ローター１２１の一部は、運動軌跡となる、第１の摩擦部２１２１を有しており、  前記ステーターの少なくも一部には、前記第１の摩擦部２１２１と接触して機械的な摩擦力により前記ローターの回転を制動及び停止させる第２の摩擦部２１１０と、前記電動モーター１００に電力が供給されているときには前記第２の摩擦部２１１０を前記第１の摩擦部２１２１から離間させて制動を実行させず、前記電動モーター１００への電力供給が遮断されたときには前記第２の摩擦部２１１０を前記第１の摩擦部２１２１に押しつけて制動を実行させる制動アクチュエーター部２１００を設けた電動モーター。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターとステーターを有する電動モーターであって、
前記ローターの一部は、運動軌跡となる、第１の摩擦部を有しており、
前記ステーターは、
前記第１の摩擦部と接触して機械的な摩擦力により前記ローターの回転を制動及び停止させる第２の摩擦部と、
前記電動モーターに電力が供給されているときには前記第２の摩擦部を前記第１の摩擦部から離間させて制動を実行させず、前記電動モーターへの電力供給が遮断されたときには前記第２の摩擦部を前記第１の摩擦部に押しつけて制動を実行させる制動アクチュエーター部と、を有する電動モーター。
【請求項２】
請求項１に記載の電動モーターにおいて、
前記ローターは、
一方の底面が開放された中空円筒の形状をしており、
前記第１の摩擦部は前記中空円筒の内面に形成されており、
前記第２の摩擦部及び前記制動アクチュエーター部は、前記ローターの中空円筒の内部または前記開放側端部に設けられている、電動モーター。
【請求項３】
請求項２に記載の電動モーターにおいて、
前記第１の摩擦部は、前記中空円筒の円筒側面の内側に設けられており、
前記制動アクチュエーターは、前記第２の摩擦部を前記第１の摩擦部に対して放射方向に押しつける、電動モーター。
【請求項４】
請求項２に記載の電動モーターにおいて、
前記第１の摩擦部は、前記中空円筒の開放されていない底面に設けられている、電動モーター。
【請求項５】
請求項３または４に記載の電動モーターにおいて、
前記第１の摩擦部は、第２の摩擦部側に凸または凹となる形状を有しており、
前記第２の摩擦部は、前記第１の摩擦部側に凹または凸となる形状を有している、電動モーター。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動モーターにおいて、さらに、
前記制動アクチュエーターの動作を制御するための制動制御部を備え、
前記制動制御部は、
前記電動モーターへの供給電源の遮断後のあらかじめ定められた時間後に前記制動アクチュエーターによる制動を実行させる遅延回路を有しており、
前記電動モーターへの供給電源の供給時には、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させずに前記ローターを回転させ、
前記電動モーターへの供給電源の遮断時に、前記電動モーターから生じる誘起電圧により回生電流を流して回生ブレーキとして前記ローターの制動を実行させ、
前記時間の経過後、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させる、電動モーター。
【請求項７】
ローターとステーターを有する電動モーターであって、
前記ローターの回転を制動するための制動部と、
前記制動部を動作させる制動アクチュエーターと、
前記制動アクチュエーターの動作を制御するための制動制御部と、
を備え、
前記制動制御部は、
前記電動モーターへの電源遮断後、あらかじめ定められた時間の経過後に前記制動アクチュエーターによる制動を実行させる遅延回路を有しており、
前記電動モーターへの供給電源の供給時には、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させずに前記ローターを回転させ、
前記電動モーターへの供給電源の遮断時には、
前記電動モーターから生じる誘起電圧により回生電流を流して回生ブレーキとして制動させ、
前記時間の経過後、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させる、電動モーター。
【請求項８】
ローターとステーターを有する電動モーターであって、
前記ローターの回転を制動するための制動部と、
前記制動部を動作させる制動アクチュエーターと、
前記制動アクチュエーターの動作を制御するための制動制御部と、
を備え、
前記制動制御部は、
前記電動モーターへの電源遮断後、あらかじめ定められた時間の経過後に前記制動アクチュエーターによる制動を実行させるための遅延回路を有しており、
前記電動モーターへの供給電源の供給時には、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させずに前記ローターを回転させ、
前記電動モーターへの供給電源の遮断時には、
前記電動モーターの高速な回転数に応じた誘起電圧により回転数を検出し、前記制動アクチュエーターは制動を実行させずに前記ローターを回転させ、
前記電動モーターから生じる誘起電圧により回生電流を流して回生ブレーキとして制動させ、前記電動モーターの低速な回転数に応じた誘起電圧により回転数を検出し、前記制動アクチュエーターで制動を実行させる、電動モーター。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の電動モーターを備えるロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モーターに関し、特に、電源供給が遮断した時の電動モーターの制動に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接駆動のＤＤモーター（電動モーター）は、電源供給が遮断されるなどの異常が生じると、駆動力が失われる。ここで、電動モーターが例えばロボットに用いられているときは、負荷の落下が起こる場合がある。従来、減速機を外付けにした電動モーターにより、制動を掛けて対応してきた。近年、特許文献１に示すように、減速機と電動モーターとを一体化し、電動モーターを小型化しようとする動きがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８２３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、減速機と電動モーターとを一体化した場合、さらに制動ブレーキを設けようとしても、制動ブレーキの設置スペースに制限があるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも１つを解決し、制動ブレーキを一体化した電動モーターを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
ローターとステーターを有する電動モーターであって、前記ローターの一部は、運動軌跡となる、第１の摩擦部を有しており、前記ステーターは、前記第１の摩擦部と接触して機械的な摩擦力により前記ローターの回転を制動及び停止させる第２の摩擦部と、前記電動モーターに電力が供給されているときには前記第２の摩擦部を前記第１の摩擦部から離間させて制動を実行させず、前記電動モーターへの電力供給が遮断されたときには前記第２の摩擦部を前記第１の摩擦部に押しつけて制動を実行させる制動アクチュエーター部と、を有する電動モーター。
この適用例によれば、制動ブレーキを一体化した電動モーターを実現することが可能となる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載の電動モーターにおいて、前記ローターは、一方の底面が開放された中空円筒の形状をしており、前記第１の摩擦部は前記中空円筒の内面に形成されており、前記第２の摩擦部及び前記制動アクチュエーター部は、前記ローターの中空円筒の内部または前記開放側端部に設けられている、電動モーター。
この適用例によれば、第２の摩擦部と制動アクチュエーター部とを有する制動部が一方の底面が開放された中空円筒の形状をしたローターの内部または開放側端部に配置されているので、制動ブレーキの設置スペースを確保することが容易となる。
【０００９】
［適用例３］
適用例２に記載の電動モーターにおいて、前記第１の摩擦部は、前記中空円筒の円筒側面の内側に設けられており、前記制動アクチュエーターは、前記第２の摩擦部を前記第１の摩擦部に対して放射方向に押しつける、電動モーター。
この適用例によれば、制動アクチュエーターと第２の摩擦部をローターの内部に配置できる。
【００１０】
［適用例４］
適用例２に記載の電動モーターにおいて、前記第１の摩擦部は、前記中空円筒の開放されていない底面に設けられている、電動モーター。
この適用例によれば、第２の摩擦部をローターの内部に配置できる。
【００１１】
［適用例５］
適用例３または４に記載の電動モーターにおいて、前記第１の摩擦部は、第２の摩擦部側に凸または凹となる形状を有しており、前記第２の摩擦部は、前記第１の摩擦部側に凹または凸となる形状を有している、電動モーター。
この適用例によれば、第１の摩擦部は、第２の摩擦部の接触面積を大きくできるので、第１，第２の摩擦部が小さくすることができる。
【００１２】
［適用例６］
適用例１〜５のいずれか一つに記載の電動モーターにおいて、さらに、前記制動アクチュエーターの動作を制御するための制動制御部と、前記ステーターに設けられた電磁コイルと、を備え、前記制動制御部は、前記電動モーターへの供給電源の遮断後のあらかじめ定められた時間後に前記制動アクチュエーターによる制動を実行させる遅延回路を有しており、
前記電動モーターへの供給電源の供給時には、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させずに前記ローターを回転させ、
前記電動モーターへの供給電源の遮断時に、前記電動モーターから生じる誘起電圧により回生電流を流して回生ブレーキとして前記ローターの制動を実行させ、
前記時間の経過後、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させる、電動モーター。
この適用例によれば、電源が遮断された後、所謂発電ブレーキにより回転数が落ちてから制動を掛けるので、制動のための部材を小型化できる。
【００１３】
［適用例７］
ローターとステーターを有する電動モーターであって、前記ローターの回転を制動するための制動部と、前記制動部を動作させる制動アクチュエーターと、前記制動アクチュエーターの動作を制御するための制動制御部と、を備え、前記制動制御部は、前記電動モーターへの電源遮断後、あらかじめ定められた時間の経過後に前記制動アクチュエーターによる制動を実行させる遅延回路を有しており、前記電動モーターへの供給電源の供給時には、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させずに前記ローターを回転させ、前記電動モーターへの供給電源の遮断時には、前記電動モーターから生じる誘起電圧により回生電流を流して回生ブレーキとして制動させ、前記時間の経過後、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させる、電動モーター。
【００１４】
［適用例８］
ローターとステーターを有する電動モーターであって、前記ローターの回転を制動するための制動部と、前記制動部を動作させる制動アクチュエーターと、前記制動アクチュエーターの動作を制御するための制動制御部と、を備え、前記制動制御部は、前記電動モーターへの電源遮断後、あらかじめ定められた時間の経過後に前記制動アクチュエーターによる制動を実行させるための遅延回路を有しており、前記電動モーターへの供給電源の供給時には、前記制動アクチュエーターによる制動を実行させずに前記ローターを回転させ、前記電動モーターへの供給電源の遮断時には、前記電動モーターの高速な回転数に応じた誘起電圧により回転数を検出し、前記制動アクチュエーターは制動を実行させずに前記ローターを回転させ、前記電動モーターから生じる誘起電圧により回生電流を流して回生ブレーキとして制動させ、前記電動モーターの低速な回転数に応じた誘起電圧により回転数を検出し、前記制動アクチュエーターで制動を実行させる、電動モーター。
この適用例によれば、制動制御部は、電源が遮断された後、電動モーターの回転数に応じた誘起電圧に基づいて回生ブレーキにより回転数が落ちてから制動を掛けるので、制動のための部材を小型化できる。
【００１５】
［適用例９］
適用例１〜８のいずれか一項に記載の電動モーターを備えるロボット。
【００１６】
本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、電動モーターの他、制動装置、ロボット、電動モーターの制動方法等様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ロボットアーム１０の内部構成を示す概略断面図である。
【図２】ロボットアーム１０の変形態様を示す模式図である。
【図３】動力発生装置１００の内部構成を示す概略断面図である。
【図４】ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１の形状のバリエーションを示す説明図である。
【図５】ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１の形状のバリエーションを示す説明図である。
【図６】ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１の形状のバリエーションを示す説明図である。
【図７】アクチュエーターの構成を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施例としての動力発生装置１００Ｃの構成を示す概略図である。
【図９】第２の実施例の制動ブレーキを模式的に示す説明図である。
【図１０】本発明の第３実施例としての動力発生装置１００Ｅの構成を示す概略図である。
【図１１】サイクロ機構を模式的に示す説明図である。
【図１２】第３の実施例の制動ブレーキを模式的に示す説明図である。
【図１３】本発明の各実施例に係るモーター部の構成を模式的に示す説明図である。
【図１４】制動制御部１１５０の構成を示す説明図である。
【図１５】電磁コイルに生じる電圧を示す説明図である。
【図１６】モーター部１２０の別の構成を模式的に示す説明図である。
【図１７】制動制御部の別の構成を模式的に示す説明図である。
【図１８】制動制御部の別の構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
Ａ．第１実施例：
図１は、ロボットアーム１０の内部構成を示す概略断面図である。ロボットアーム１０は、４つの基体部１１〜１４を備える。４つの基体部１１〜１４はそれぞれ、第１〜第３の関節部Ｊ１〜Ｊ３を介して、ｘ方向に直列に連結されている。なお、図１には、互いに直交する３次元矢印ｘ，ｙ，ｚが図示されている。以後、ロボットアーム１０において、第１の基体部１１側を「後端側」と呼び、第４の基体部１４側を「先端側」と呼ぶ。
【００１９】
各基体部１１〜１４の内部は中空であり、各関節部Ｊ１〜Ｊ３の動力源である動力発生装置１００と、動力発生装置１００からの駆動力が伝達される２つのベベルギア（かさ歯車）２１，２２と、が収容されている。以下では、第１と第２の基体部１１，１２を連結する第１の関節部Ｊ１の構成について説明する。なお、第２と第３の基体部１２，１３を連結する第２の関節部Ｊ２および第３と第４の基体部１３，１４を連結する第３の関節部Ｊ３の構成は、第１の関節部Ｊ１の構成と同様であるため、その説明は省略する。
【００２０】
第１の関節部Ｊ１は、動力発生装置１００と、ベベルギア２１，２２とを有している。動力発生装置１００は、電磁力により回転駆動力を発生するモーターを有している。動力発生装置１００の詳細な内部構成については後述する。動力発生装置１００は、第１の基体部１１の先端側に配置されており、第１のベベルギア２１の回転軸と接続されている。第１のベベルギア２１は、その回転軸が第１と第２の基体部１１，１２の境界を貫通するように配置され、回転軸の先端に設けられた歯車部（ギア部）が第２の基体部１２内に配置されている。
【００２１】
第２のベベルギア２２は、第２の基体部１２の後端側において、そのギア部が第１のベベルギア２１のギア部と連結するように、第２の基体部１２の内壁面に固定的に取り付けられている。動力発生装置１００から伝達された回転駆動力によって、第１のベベルギア２１が回転する。第１のベベルギア２１の回転により、第２のベベルギア２２が回転し、第２の基体部１２が回動する。
【００２２】
ところで、ロボットアーム１０の内部には、各動力発生装置１００に電力や制御信号を送信するための導電線の束である導電線束２５が挿通されている。具体的には、導電線束２５は、後端側から第１の基体部１１の内部に挿通され、その一部の導電線が分岐して第１の基体部１１内の動力発生装置１００の接続部に接続される。そして、残りの導電線束２５は、動力発生装置１００の中央を通る貫通孔（後述）と、第１のベベルギア２１の中心軸を貫通する貫通孔（図示は省略）とを通って、第２の基体部１２へと延びる。
【００２３】
導電線束２５は、第２の基体部１２においても、同様に配設されている。即ち、第２の基体部１２内部に挿通された導電線束２５は、その一部が動力発生装置１００に接続され、残りが、動力発生装置１００および第１のベベルギア２１の内部を通って、第３の基体部１３へと挿通される。そして、第３の基体部１３に挿通された導電線束２５は、動力発生装置１００に接続される。
【００２４】
図２は、ロボットアーム１０の変形態様を示す模式図である。図２では、ロボットアーム１０の、変形前の状態、変形中の状態、及び変形中に電源供給が切れ制動が掛からずに変形が元に戻った状態、の３つの状態が図示されている。なお、図２には、図１と対応するように三次元矢印ｘ，ｙ，ｚが図示されており、図２は、図１を、ｘ軸を中心に９０°回転させた状態である。ロボットアーム１０を駆動すると、例えば、ロボットアーム１０は、各関節部Ｊ１〜Ｊ３における回動により、各基体部１１〜１４の連結角度が変わり、例えば、全体として湾曲状の形態に変形する。なお、図２の中図では、ロボットアーム１０の変形後の一態様として、ロボットアーム１０が紙面上側に向かって湾曲した状態が図示されている。この状態で動力発生装置１００への電源供給が遮断された場合、動力発生装置１００に制動機構がないと、図２の下図に示すように、ロボットアーム１０は、基体部１２〜１４の重みで湾曲した状態から元の状態に戻ってしまう。
【００２５】
図３は、動力発生装置１００の内部構成を示す概略断面図である。なお、図３には、動力発生装置１００に接続される第１のベベルギア２１の回転軸が破線で図示されている。動力発生装置１００は、中心軸１１０と、モーター部１２０と、回転機構部１３０とを備える。
【００２６】
モーター部１２０と回転機構部１３０とは、後述するように、互いに勘合して一体化するように配置され、中心軸１１０は、一体化されたモーター部１２０と回転機構部１３０の中央を貫通するように配置される。中心軸１１０は、軸方向に延びる貫通孔１１１を有しており、貫通孔１１１には、導電線束２５が挿通されている。
【００２７】
モーター部１２０は、ローター１２１と、ケーシング１２２とを備える。モーター部１２０は、以下に説明するように、ラジアルギャップ型の構成を有している。ローター１２１は一方の底面が開放された円筒形状を有しており、その円筒の側面の外周面には、永久磁石１２３が円筒形に配列されている。永久磁石１２３の磁束の方向は、放射方向である。なお、永久磁石１２３の裏側の面（ローター１２１の側壁側の面）には、磁力効率を向上させるための磁石バックヨーク１２５が配置されている。
【００２８】
ローター１２１は、その中央に中心軸１１０を挿通させるための貫通孔１２１１を有している。なお、貫通孔１２１１の内壁面と、中心軸１１０の外周面との間には、ローター１２１が中心軸１１０を中心に回転可能とするための軸受け部１１２が配置されている。軸受け部１１２としては、例えば、ボールベアリング構造を採用することができる。
【００２９】
ローター１２１の回転機構部１３０と対向する側の面には、貫通孔１２１１を中心とする略円環状の溝として形成された凹部１２１２が設けられている。貫通孔１２１１と凹部１２１２とを隔てる略円筒状の隔壁１２１３の外側の壁面には、ギア歯１２１ｔが形成されている。以後、このローター１２１の中央に設けられたギア歯１２１ｔを有する隔壁１２１３を「ローターギア１２１３」と呼ぶ。後述するように、本実施例におけるローターギア１２１３は、遊星ギアのサンギアとして機能する。
【００３０】
ケーシング１２２は、回転機構部１３０と対向する側の面が開放された略円筒形状の中空容体であり、ローター１２１を収容する。ケーシング１２２は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ；carbon fiber reinforced plastics）などの樹脂材料によって構成されるものとしても良い。これによって、動力発生装置１００の軽量化が可能である。
【００３１】
ケーシング１２２の底面の中央には、中心軸１１０を挿通するための貫通孔１２２１が形成されている。中心軸１１０とケーシング１２２とは互いに固定的に取り付けられる。なお、ケーシング１２２の外側には、中心軸１１０の保持性を向上させるための軸受けリング１１３が勘合的に取り付けられている。
【００３２】
ケーシング１２２の内周面には、電磁コイル１２４が、ローター１２１の永久磁石１２３と間隔を有しつつ対向するように円筒形に配列されている。即ち、モーター部１２０では、電磁コイル１２４がステーターとして機能し、中心軸１１０を中心としてローター１２１を回転させる。なお、電磁コイル１２４とケーシング１２２との間には、磁力効率を向上させるためのコイルバックヨーク１２８が配置されている。
【００３３】
ケーシング１２２の底面には、永久磁石１２３の位置を検出する位置検出部１２６と、ローター１２１の回転を制御するための回転制御回路１２７が設けられている。位置検出部１２６は、例えば、ホール素子によって構成され、永久の周回軌道の位置に対応するように配置されている。位置検出部１２６は、回転制御回路１２７と信号線を介して接続されている。
【００３４】
回転制御回路１２７には、導電線束２５から分岐した導電線が接続されている。また、回転制御回路１２７は、電磁コイル１２４と電気的に接続されている。回転制御回路１２７は、位置検出部１２６が出力する検出信号を動力発生装置１００の駆動を制御する制御部（図示せず）に送信する。また、回転制御回路１２７は、制御部からの制御信号に従って、電磁コイル１２４に電力を供給して磁界を発生させ、ローター１２１を回転させる。
【００３５】
回転機構部１３０は、ローター１２１のローターギア１２１３とともに遊星ギアを構成し、減速機として機能する。回転機構部１３０は、ギア固定部１３１と、３個のプラネタリーギア１３２と、負荷接続部１３３とを備える。なお、図３では便宜上、２個のプラネタリーギア１３２のみを図示してある。
【００３６】
ギア固定部１３１は、内壁面にギア歯１３１ｔが設けられた略円環状のギアであるアウターギア１３１１と、アウターギア１３１１の外周に突出した鍔部１３１２とを有している。ギア固定部１３１は、鍔部１３１２と、モーター部１２０のケーシング１２２の側壁端面とを固定用ボルト１１４によって締結することにより、モーター部１２０に固定的に取り付けられる。
【００３７】
ギア固定部１３１のアウターギア１３１１は、ローター１２１の凹部１２１２に収容される。また、アウターギア１３１１の内周面と、ローターギア１２１３の外周面との間には、３個のプラネタリーギア１３２が、ローターギア１２１３の外周に沿って、ほぼ等間隔で配置される。なお、プラネタリーギア１３２のギア歯１３２ｔと、アウターギア１３１１のギア歯１３１ｔおよびローターギア１２１３のギア歯１２１ｔとが互いに噛み合うことにより、これら３種のギア１２１３，１３２，１３１１は連結される。
【００３８】
負荷接続部１３３は、プラネタリーキャリアとして機能する略円筒形状の部材である。負荷接続部１３３の底面の中央には、中心軸１１０を挿通する貫通孔１３３１が設けられている。貫通孔１３３１の内壁面と、中心軸１１０の外周面との間には、負荷接続部１３３が中心軸１１０を中心に回転可能とするための軸受け部１１２が配置されている。なお、負荷接続部１３３に取り付けられた軸受け部１１２と、ローター１２１に取り付けられた軸受け部１１２との間には、スペーサー１１５が配置される。
【００３９】
ここで、ギア固定部１３１の中央部には、アウターギア１３１１の内周空間に連通する略円形形状の開口部１３１３が形成されており、負荷接続部１３３は、その開口部１３１３に配置される。負荷接続部１３３のモーター部１２０側（図３の紙面右側）の底面には、ローター１２１の凹部１２１２に収容されたプラネタリーギア１３２の回転軸１３２ｓを回転可能に保持するための軸孔１３３２が形成されている。
【００４０】
負荷接続部１３３の外側（図３の紙面左側）の底面には、中心軸１１０の保持性を向上させるための軸受けリング１１３が勘合的に取り付けられている。負荷接続部１３３の外側の底面には、さらに、第１のベベルギア２１の回転軸が、固定用ボルト１１４によって固定されている。
【００４１】
第１の実施例において、動力発生装置１００は、制動ブレーキを備えている。制動ブレーキは、第１の摩擦部２１２１と、制動アクチュエーター２１００と、ブレーキパッド２１１０と、を有しており、それらは、以下に説明するように配置されている。ローター１２１は、上述したように、一方の面が開放された中空円筒形状をしており、開放されていない方の底面の内面に第１の摩擦部２１２１が配置されている。また、ステーターは、上述のように、ケーシング１２２と、ギア固定部１３１とを有している。ギア固定部１３１の鍔部１３１２はローター１２１の円筒形状の内部に挿入されており、鍔部１３１２の先端部に制動アクチュエーター２１００と、ブレーキパッド２１１０とが配置されている。すなわち、制動アクチュエーター２１００と、ブレーキパッド２１１０とは、ローター１２１の円筒形状の内部に収納されている。
【００４２】
制動時には、制動アクチュエーター２１００によりブレーキパッド２１１０がローター１２１の第１の摩擦部２１２１に押しつけられ、ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１と、の間の摩擦力により、ローター１２１の回転を抑制する。第１の摩擦部２１２１は、ローター１２１と同一の材料で構成されていてもよく、異なる材料で構成されていてもよい。第１の摩擦部２１２１とローター１２１とが同一の材料で構成されている場合には、第１の摩擦部２１２１は、ローター１２１の他の部分と明確に区別されていなくてもよい。すなわち、ローター１２１のうち、ブレーキパッド２１１０が当たる部分が第１の摩擦部２１２１として機能する。また、制動アクチュエーター２１００と、ブレーキパッド２１１０は、それぞれｎ個（ｎは２以上の整数）あってもよく、ｎ個有る場合には、中心軸１１０を中心としたｎ回対称となる位置に配置されていることが好ましい。
【００４３】
図４〜６は、ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１の形状のバリエーションを示す説明図である。ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１の形状としては、様々な形状を採用可能である。図４に示す例では、ブレーキパッド２１１０のローター１２１側は平坦であり、第１の摩擦部２１２１も平坦である。この構成例では、ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１とを平坦にすることによりブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１との接触面積を大きくできるので、制動力を大きくすることができる。
【００４４】
図５に示す例では、ブレーキパッド２１１０の第１の摩擦部２１２１は円形の凸部２１２２を有しており、第１の摩擦部２１２１のブレーキパッド２１１０は凹部２１１２を有している。このように第１の摩擦部２１２１に凸部２１２２を設け、ブレーキパッド２１１０に凹部２１１２を設けることにより、ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１との接触面積をより大きくし、より制動力を上げることができる。なお、ブレーキパッド２１１０の第１の摩擦部２１２１に円形の凹部を設け、第１の摩擦部２１２１のブレーキパッド２１１０に凸部を設けてもよい。
【００４５】
図６に示す例では、ブレーキパッド２１１０のローター１２１側を平坦とし、第１の摩擦部２１２１を、ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１との間隔Ｄ１が狭い部分２１２３と、ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１との間隔Ｄ２が広い部分２１２４とを備えるようにうねらせている。なお、この間隔Ｄ１が狭い部分２１２３と間隔Ｄ２が広い部分２１２４は、制動アクチュエーター２１００と、ブレーキパッド２１１０の数と同数有ることが好ましく、間隔Ｄ１が狭い部分２１２３どうし、間隔Ｄ２が広い部分２１２４どうしは、中心軸１１０に対してｎ回対称であることが好ましい。このような構成の場合、ブレーキパッド２１１０が第１の摩擦部２１２１の間隔Ｄ２が広い部分２１２４に押しつけられるとブレーキパッド２１１０とローター１２１の間隔Ｄ１が狭い部分２１２３とが接触するようにローター１２１が回転するためには、ローター１２１が、ブレーキパッド２１１０をローター１２１と反対側に押し戻す必要がある。ブレーキパッド２１１０とローター１２１との間の摩擦力に加えて、この押し戻す力が加わるので、ローター１２１の回転を抑制することができ、制動力を高めることができる。
【００４６】
図７は、アクチュエーターの構成を示す説明図である。なお、図７では、ブレーキパッド２１１０の形状が上述した図５である場合を示しているが、ブレーキパッド２１１０と第１の摩擦部２１２１の形状が図４〜図６のいずれに示す形状であっても、同様の構成を採用することができる。制動アクチュエーター２１００は、固定部２１０１と可動部２１０６とを備える。固定部２１０１は、コイル２１０２と、コイルバックヨーク２１０３と、バネ２１０４と、緩衝部２１０５と、を備える。可動部２１０６は、第１の摩擦部２１２１側の端部にブレーキパッド２１１０を備えており、ブレーキパッド２１１０が設けられた端部と反対側の端部に外周をＮ極、内周をＳ極に着磁された磁石２１０７を備えている。
【００４７】
固定部２１０１は、中空の円筒形形状をしており、中空部に、バネ２１０４と、可動部２１０６と、を格納している。バネ２１０４は、可動部２１０６のブレーキパッド２１１０と反対の端部側に配置されている。固定部２１０１は、中空側の内壁にコイル２１０２を配置している。コイル２１０２は、ソレノイド状に巻かれており、電流が流されると電磁石として機能する。コイル２１０２の外壁側には、コイルバックヨーク２１０３を備える。コイルバックヨーク２１０３は、コイル２１０２が電磁石として機能するとき、その磁束を制動アクチュエーター２１００の外部に漏れないようにする。固定部２１０１のブレーキパッド２１１０側端部には、緩衝部２１０５が配置されている。ブレーキパッド２１１０は、固定部２１０１中空の大きさよりも大きく形成されており、可動部２１０６及びブレーキパッド２１１０がバネ２１０４方向に移動すると、ブレーキパッド２１１０と固定部２１０１とが衝突する。緩衝部２１０５は、このブレーキパッド２１１０と固定部２１０１との衝突を緩和する。可動部２１０６は、ブレーキパッド２１１０が取り付けられている端部と反対側の端部に磁石２１０７を備える。
【００４８】
以下、アクチュエーターの動作について説明する。本実施例では、動力発生装置１００に電流が供給されている期間は、コイル２１０２にも電流が供給され、動力発生装置への電流供給が遮断すると、コイル２１０２への電流供給が遮断される。コイル２１０２に電流が流れているときは、コイル２１０２は電磁石として機能し、磁石２１０７をバネ２１０４の方に移動させる。これにより、ブレーキパッド２１１０は、ローター１２１（図３）から離れる。一方、動力発生装置１００への電流供給が遮断されると、コイル２１０２への電流供給も遮断される。そうすると、コイル２１０２は電磁石として機能しなくなるため、バネ２１０４により可動部２１０６は、図面右方向に押される。そして、ブレーキパッド２１１０も、図面右方向に押され、ブレーキパッド２１１０は、ローター１２１（図３）に当たり、ローター１２１を止めようと制動をかける。コイル２１０２へ流す励磁電流量は、制動トルクと相関関係があり、励磁電流量を徐々減らすことでバネ２１０４のバネ力が働きだし、弱制動トルクから強制動トルクへと制動トルク制御を行うことができる。また、単に制動をｏｎ／ｏｆｆさせるだけの場合には、磁石２１０７を用いず軟磁性体に置き換えソレノイドとすることでもできる。なお、本実施例では、磁石２１０７の外周をＮ極、内周をＳ極となるように着磁しているが、磁石２１０７の外周をＳ極、内周をＮ極に着磁する構成であってもよい。この場合、コイル２１０２に流す電流の向きを逆向きとすればよい。
【００４９】
以上、第１の実施例によれば、例えば、図２の中図に示すロボットアーム１０が紙面上側に向かって湾曲した状態のときに動力発生装置１００への電流供給が遮断された場合、制動ブレーキが機能し、図２の中図に示す状態を維持する。また、この実施例によれば、ローター１２１の内側に制動アクチュエーター２１００とブレーキパッド２１１０とを収納できるので、制動ブレーキの設置スペースを確保する事が可能となる。
【００５０】
Ｂ．第２実施例：
図８は、本発明の第２実施例としての動力発生装置１００Ｃの構成を示す概略図である。第１の実施例の動力発生装置１００は、回転機構部として遊星ギアを用いていたが、この動力発生装置１００Ｃは、回転機構部としてハーモニックドライブ機構（「ハーモニックドライブ」は登録商標）とモーターとを一体化した構成を有しており、ベベルギア２１に回転駆動力を伝達する。動力発生装置１００Ｃは、以下の点が第１実施例の動力発生装置１００（図３）と異なる。
【００５１】
この動力発生装置１００Ｃでは、ローター１２１の凹部１２１２に、回転機構部１３０Ｃとして、ハーモニックドライブ機構を構成するウェーブジェネレーター１６０と、フレックススプライン１６２と、サーキュラスプライン１６５とが収容される。ウェーブジェネレーター１６０は、底面が略長円形形状を有する略楕円筒形状の部材である。
【００５２】
ウェーブジェネレーター１６０には、その中心軸方向（紙面左右方向）に貫通する貫通孔１６０１が設けられており、貫通孔１６０１の内壁面には、ギア歯１６０ｔが形成されている。ウェーブジェネレーター１６０は、貫通孔１６０１にローターギア１２１３を勘合的に収容した状態で、締結ボルトＦＢによってローター１２１と締結される。これによって、ウェーブジェネレーター１６０は、ローター１２１の回転に伴って回転する。
【００５３】
ところで、ウェーブジェネレーター１６０の両端部には、外周方向に突出した鍔部１６０２が設けられている。この鍔部１６０２は、ウェーブジェネレーター１６０の外周に配置されるフレックススプライン１６２の脱落を防止するためのものである。
【００５４】
フレックススプライン１６２は、ウェーブジェネレーター１６０の回転に合わせて変形可能なたわみを有する環状部材であり、その外周面にはギア歯１６２ｔが形成されている。また、フレックススプライン１６２の内周面には、ウェーブジェネレーター１６０の回転を円滑にするためのベアリング１６１が配置されている。
【００５５】
サーキュラスプライン１６５は、ローター１２１の凹部１２１２に収容されるとともに、内側にフレックススプライン１６２を収容する前段部１６５１と、中心軸１１０が挿通されるとともに、ベベルギア２１の回転軸が接続される後段部１６５２とを有している。前段部１６５１は、内周面にフレックススプライン１６２のギア歯１６２ｔと噛み合うギア歯１６５ｔが形成されている。後段部１６５２には、中心軸１１０との間に、サーキュラスプライン１６５を回動可能とするための軸受け部１１２が配置される。
【００５６】
この第２の実施例の制動ブレーキは、第１の摩擦部２１２１と、制動アクチュエーター２１００と、ブレーキパッド２１１０と、を備えており、それらは、以下の構成を有している。すなわち、ローター１２１は、上述したように、一方の面が開放された中空円筒形状をしている。ローター１２１は、円筒の内面に第１の摩擦部２１２１を備える。また、ステーターは、上述のように、ケーシング１２２と、サーキュラスプライン１６５とを有している。サーキュラスプライン１６５の前段部１６５１はローター１２１の円筒形状の内部に挿入されている。前段部１６５１は略円筒形をしており、前段部１６５１の外縁側に制動アクチュエーター２１００と、ブレーキパッド２１１０を備えている。
【００５７】
図９は、第２の実施例の制動ブレーキを模式的に示す説明図である。制動アクチュエーター２１００とブレーキパッド２１１０とが、中空円筒形のローター１２１の内側に格納されている点は第１、第２の実施例と同じである。第１の実施例では、ブレーキパッド２１１０は、ローター１２１の底面と対抗していたが、第２の実施例では、ブレーキパッド２１１０は、ローター１２１の円筒面と対抗している点が異なっている。また、制動するときのブレーキパッド２１１０の移動方向は、第１の実施例では、中心軸１１０と平行な方向であるが、第２の実施例では、中心軸１１０を中心とした放射方向である。なお、制動アクチュエーター２１００とブレーキパッド２１１０とをｎ個（ｎは２以上の整数）備え、制動アクチュエーター２１００とブレーキパッド２１１０とは、中心軸１１０を中心としたｎ回対称の位置に配置されていることが好ましい。
【００５８】
第２の実施例においても、第１の実施例と同様に制動アクチュエーター２１００とブレーキパッド２１１０とを中空円筒形のローター１２１の内側に格納できるので、制動ブレーキの設置スペースを確保する事が可能となる。また、第２の実施例によれば、ローター１２１が各ブレーキパッド２１１０から受ける力のベクトルの総和がゼロとなる。したがって、ローター１２１が各ブレーキパッド２１１０から受ける力によってぶれることがないので、安定した制動を実行できる。
【００５９】
第２の実施例のブレーキパッド２１１０や第１の摩擦部２１２１の形状については、第１の実施例で示した図４〜６と同様に様々な形状を採用することができる。
【００６０】
Ｃ．第３実施例：
図１０は、本発明の第３実施例としての動力発生装置１００Ｅの構成を示す概略図である。この動力発生装置１００Ｅは、サイクロ機構とモーターとを一体化した構成を有しており、負荷接続部１３３に回転駆動力を伝達する。動力発生装置１００Ｅは、以下の点が第１実施例の動力発生装置１００（図３）と異なる。すなわち、この動力発生装置１００Ｅは、ローター１２１の凹部１２１２に、回転機構部１３０Ｅとして、サイクロ機構を備えている。
【００６１】
図１１は、サイクロ機構を模式的に示す説明図である。サイクロ機構は、偏心体１８０、１８５と、曲線板１８１と、外ピン１８２と、内ピン１８３と、ベアリング１８１４と、を備える。曲線板１８１は、略円盤形状を有しており、中心部に中心孔１８１０を有し、中心孔１８１０の周りに８個の内ピン孔１８１１を有する。内ピン孔１８１１は、円周上に４５度間隔で配置されている。曲線板１８１の外周は、エピトコロイド平行線形状を有している。本実施例では、エピトコロイド平行線形状の山の数は９個であり、４０度回転させるとエピトコロイド平行線形状が重なる。なお、本実施例では、図１０に示すように、サイクロ機構は曲線板１８１を２つ備えており、１８０度ずれている。その結果、一方の曲線板１８１のエピトコロイド平行線形状の凸部が、他方の曲線板１８１のエピトコロイド平行線形状の凹部に位置する。なお、図１１では、図面が見難くなるため、一方の曲線板１８１のみを記載している。
【００６２】
外ピン１８２は、曲線板１８１側が略円形に形成されている部材である。外ピン１８２は、円柱形の棒であってもよい。外ピン１８２は、本実施例では、１０本あり、円周上に３６度間隔で配置されている。また、外ピン１８２は、曲線板１８１の外周に接するように配置されている。ここで、外ピン１８２のうちの外ピン１８２１が曲線板１８１のエピトコロイド平行線形状の凸部の頂点に接しているとき、外ピン１８２１の対称位置にある外ピン１８２２は、曲線板１８１のエピトコロイド平行線形状の凹部の底に接している。図１０、１１では、外ピン１８２２と曲線板１８１をギア歯の凹凸として接触した図として記載している。
【００６３】
内ピン１８３は、円柱形の棒である。内ピン１８３は、内ピン孔１８１１の数と同じ数（８本）あり、円周上に４５度間隔で配置されている。内ピン１８３の太さは内ピン孔１８１１の大きさよりも細く形成されており、内ピン１８３は内ピン孔１８１１の中に挿入されている。なお、内ピン１８３が配置される円周と、内ピン孔１８１１が配置される円周は、同じ大きさである。
【００６４】
偏心体１８０、１８５は、それぞれ円柱形状を有している。偏心体１８０の中心１８０１は、偏心体１８０の回転中心１８０２とずれている。偏心体１８５の中心１８５１は、偏心体１８５の回転中心１８５２とずれている。なお、偏心体１８０の回転中心１８０２と偏心体１８５の回転中心１８５２は同じ点（軸）である。そして、偏心体１８０の中心１８０１と、偏心体１８５の中心１８５１の重心の位置に偏心体１８０の回転中心１８０２（偏心体１８５の回転中心１８５２）が位置している。偏心体１８０、１８５の太さは中心孔１８１０の大きさよりも細く形成されており、中心孔１８１０の中に挿入されている。中心孔１８１０と偏心体１８０、１８５との間には、中心孔１８１０と偏心体１８０、１８５との接触を滑らかにするためのベアリング１８１４が配置されている。偏心体１８０、１８５は、中心１８０１から見て回転中心１８０２、１８５２と反対側において、中心孔１８１０に配置されたベアリング１８１４と接触している。この点を接触点１８０３、１８５３と呼ぶ。
【００６５】
図１０に戻り、第３の実施例におけるサイクロ機構の接続関係について説明する。第３の実施例では、偏心体１８０、１８５は、ローター１２１と一体に形成されている。外ピン１８２は、ステーター（ケーシング１２２）と一体に形成されている。内ピン１８３は、負荷接続部１３３と一体に形成されている。すなわち、偏心体１８０が入力部であり、外ピン１８２が固定部であり、内ピン１８３が出力部である。
【００６６】
図１１を用いて、サイクロ機構が接続されている場合の動作について説明する。ローター１２１（図１０）が回転すると、偏心体１８０も回転する。このとき偏心体１８０は、回転中心１８０２を中心に回転する。例えば、図１１に示すように、偏心体１８０が時計回りに回転したとする。このとき、接触点１８０３の位置も時計回りに回転する。すると、曲線板１８１は、偏心体１８０よりベアリング１８１４を介して力を受けて、外ピン１８２が配置された円周に沿って反時計回りに公転すると共に、自転する。曲線板１８１が自転すると、内ピン孔１８１１の位置が、公転する。内ピン孔１８１１が公転すると、内ピン１８３を押すため、内ピン１８３は内ピン１８３が配置された円周に沿って公転する。本実施例では、偏心体１８０が一回転すると、曲線板１８１が１／９回転する。例えば、曲線板１８１のエピトコロイド平行線形状の凸部の数をｎ個、外ピンの数を（ｎ＋１）本とすると、偏心体１８０が一回転すると、曲線板１８１が１／ｎ回転する。したがって、極めて大きな減速比を得ることが出来る。また、外ピン１８２によって滑り接触が転がり接触に変換されるので、機械的損失が非常に小さく、極めて高いギア効率を得ることが可能となる。
【００６７】
図１０に戻り、第３の実施例の制動ブレーキについて説明する。第３の実施例でも、第１、第２の実施例と同様に、ローター１２１は、一方の面が開放された中空円筒形状をしている。ローター１２１は、円筒部分の開放端の内面に第１の摩擦部２１２１を備える。また、ステーターは、外ピン１８２の根元近傍に制動アクチュエーター２１００と、ブレーキパッド２１１０を備えている。
【００６８】
図１２は、第３の実施例の制動ブレーキを模式的に示す説明図である。第３の実施例では、ブレーキパッド２１１０は、中空円筒形のローター１２１の内側に格納されており、この点は第１、第２の実施例と同じである。第３の実施例では、第１の摩擦部２１２１は、ローターの側面に形成されており、第２の摩擦部２１１０ａ、２１１０ｂは、第１の摩擦部２１２１を挟むように設けられている。ここで、第２の摩擦部２１１０ａは、第１の摩擦部２１２１の内周側に配置されており、非制動時に第１の摩擦部２１２１と離間し、制動時に第１の摩擦部２１２１と接触するように、配置されている。第２の摩擦部２１１０ｂは、第１の摩擦部２１２１の外周側に、第１の摩擦部２１２１と、ギリギリ接しないように配置されている。制動アクチュエーター２１００は、ピン２１０８によりステーター（図１）に接続されている。制動時には、第２の摩擦部２１１０ａは、第１の摩擦部２１２１に押しつけられ、第１の摩擦部２１２１と、第２の摩擦部２１１０ａとの摩擦で制動がかかる。このとき、制動アクチュエーター２１００は、反力により、ローター１２１の中心側に移動し、第２の摩擦部２１１０ｂが第１の摩擦部２１２１と接触する。すなわち、本実施例によれば、第２の摩擦部２１１０ａ、２１１０ｂが第１の摩擦部２１２１を挟み込むようにして制動を掛けるため、ローター１２１の変形により、制動力が落ちることが起こりにくく、制動力を大きくすることができる。
【００６９】
図１３は、本発明の各実施例に係るモーター部の構成を模式的に示す説明図である。モーター部１２０は、駆動制御部１１００と、H型ブリッジ回路１１１０と、電磁コイル１２４と、永久磁石１２３と、ローター１２１と、整流回路１１４０と、制動制御部１１５０を備える。Ｈ型ブリッジ回路１１１０は、直列に接続されたトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２と、直列に接続されたトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４を備える。駆動制御部１１００からは２つの駆動信号ＤＲ１、ＤＲ２が出力されている。駆動信号ＤＲ１はトランジスタＴｒ１、Ｔｒ４を駆動し、駆動信号ＤＲ２はトランジスタＴｒ２、Ｔｒ３を駆動するために用いられる。電磁コイル１２４の両端はそれぞれ、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の中間のノードＮ１１１１と、トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の中間のノードＮ１１１２とに接続されている。永久磁石１２３は、電磁コイル１２４の内側に配置され、ローター１２１と接続されている。整流回路１１４０の入力端は、電磁コイル１２４の両端、すなわちノードＮ１１１１とＮ１１１２に接続されている。制動制御部１１５０は、整流回路１１４０の出力端（ノードＮ１１４１、Ｎ１１４２）と接続されている。
【００７０】
図１４は、制動制御部１１５０の構成を示す説明図である。制動制御部１１５０は、トランジスタＴｒ５と、光学アイソレータ１１５２を備える。トランジスタＴｒ５は、エミッタとコレクタがそれぞれノードＮ１１４１、Ｎ１１４２に接続されたＰＮＰ型パワートランジスタである。光学アイソレータ１１５２は、フォトダイオードＤ１とフォトトランジスタＴｒ６を備える。フォトトランジスタＴｒ６のエミッタは、抵抗Ｒ１を介してトランジスタＴｒ５のベースと接続され、さらに、抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ５のコレクタと接続されている。また、フォトトランジスタＴｒ６のコレクタは、トランジスタＴｒ５のエミッタと接続されている。
【００７１】
モーター部１２０への電源の供給が遮断されたときの動作について説明する。図１３において、モーター部１２０への電源の供給が遮断されると、駆動制御部１１００から出力される駆動信号ＤＲ１、ＤＲ２の出力はゼロとなる。また、Ｈ型ブリッジ回路１１１０の電源とグランドもゼロとなる。したがって、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はオフとなる。
【００７２】
一方、電源の供給が遮断されても、ローター１２１は、慣性力により回転運動を維持しようとする。その結果、永久磁石１２３の回転が維持され、フレミング右手の法則により電磁コイル１２４に逆誘起電力電流Ｉ１、Ｉ２が発生する。この逆誘起電力電流は、電磁コイル１２４では永久磁石１２３の位相によりＩ１の向きとＩ２の向きに交互に流れるが、整流回路１１４０により整流され、制動制御部１１５０には同じ向きの電流が供給される。
【００７３】
図１４において、電源の供給が遮断されると、フォトダイオードＤ１はオン状態からオフ状態となり、発光しなくなる。その結果、フォトトランジスタＴｒ６はオン状態からオフ状態になる。一方、ノードＮ１１４２からは整流回路１１４０を介して電磁コイル１２４に向かって電流が流れるため、フォトトランジスタＴｒ６のエミッタ（ノードＮ１１５１）の電位が下がり、トランジスタＴｒ５のベース−エミッタ間に電位差が生じる。この電位差がトランジスタＴｒ５の閾値を超えると、ベース−エミッタ間に電流が流れ、トランジスタＴｒ５がオン状態となり、エミッタ−コレクタ間に電流が流れる。この状態では、電磁コイル１２４、整流回路１１４０、トランジスタＴｒ５は、閉回路を形成しており、モーター部１２０は、発電ブレーキとして機能する。すなわち、発生した逆誘起電力は、例えばトランジスタＴｒ５により消費され、モーター部１２０に回転抵抗を生じさせる。この回転抵抗が、モーター部１２０に対する制動力となり、モーター部１２０の回転運動を制動することが可能となる。一般に発電ブレーキは、抵抗が小さい方が、制動力が大きいので、トランジスタＴｒ５は、オン抵抗が小さい方が好ましい。
【００７４】
図１５は、電磁コイルに生じる電圧を示す説明図である。電源の供給が遮断されるまでは、電磁コイル１２４には、駆動制御部１１００からの駆動により、ほぼ正弦波の電圧波形が生じている。その後、電源の供給が遮断されると、電磁コイル１２４には、ほぼ正弦波の誘起電圧波形が生じる。誘起電圧の大きさは、ローター１２１の回転速度に依存する。電源の供給が遮断されると、上述したように発電ブレーキがかかるため、ローター１２１の回転速度が少なくなる。したがって、誘起電圧波形は、段々と減衰していく。また、正弦波の周期も長くなる。
【００７５】
以上、本実施例によれば、電源の供給が遮断されると、制動制御部１１５０のトランジスタＴｒ５が導通して、電磁コイル１２４と整流回路１１４０とともに閉回路を形成する。その結果、モーター部１２０は発電ブレーキとして機能するので、モーター部１２０の制動を行うことが可能となる。
【００７６】
また、本実施例では整流回路１１４０として全波整流回路を用いているため、閉回路を流れる逆誘起電力電流を大きくすることが可能である。その結果、制動力を大きくすることが可能となる。なお、本実施例では、整流回路１１４０として全波整流回路を用いているが、半波整流回路や他の整流回路を用いてもよい。ただし、電源供給が遮断されたときの制動力は、全波整流回路を用いた方が大きいため、全波整流回路を用いた方が好ましい。
【００７７】
また、本実施例では、電源の供給が遮断されたときに導通するスイッチとして、トランジスタＴｒ５を用いている。このように半導体のスイッチを用いることにより、機械的接点が無くなるため、動作の信頼性を向上させることが可能となる。
【００７８】
また、本実施例では、トランジスタＴｒ５のオン・オフの制御に光学アイソレータ１１５２を用いている。これにより、簡単な構成でトランジスタＴｒ５のオン・オフの制御をすることができ、動作の信頼性を向上させることが可能となる。
【００７９】
図１６は、モーター部１２０の別の構成を模式的に示す説明図である。この構成では、モーター部１２０が、３相モーターである点が異なる。このように３相モーターであっても、電源の供給が遮断されたときに、制動制御部１１５０のトランジスタＴｒ５が導通させ、電磁コイル１２４と整流回路１１４０とともに閉回路を形成することができる。そして、同様に、モーター部１２０を発電ブレーキとして機能させて、モーター部１２０を制動させることが可能である。なお、３相モーターの場合、電磁コイル１２４を図１６（ａ）のようにＹ結線（スター結線、星形結線）で結線してもよく、図１６（ｂ）のようにΔ結線（三角結線、デルタ結線）で結線してもよい。
【００８０】
図１７は、制動制御部の別の構成を模式的に示す説明図である。この構成では、電源の供給が遮断されたときに、すぐにブレーキパッド２１１０による制動を掛けず、電磁コイル１２４に生じる逆起電力による発電ブレーキで制動し、一定時間経過後にブレーキパッド２１１０による物理的制動を掛ける。この構成では、図１４に示した構成に加えて、ローター停止部１１６０と、光学アイソレータ１１６２と、遅延回路１１８０とを備える。ローター停止部１１６０は、電流が流れなくなると、ローター１２１を物理的に制動する制動装置であり、図４に示す、第１の摩擦部２１２１と、制動アクチュエーター２１００と、ブレーキパッド２１１０とを含んでいる。光学アイソレータ１１６２は、フォトダイオードＤ２とフォトトランジスタＴｒ７を備える。光学アイソレータ１１６２のフォトダイオードＤ２は、光アイソレータ１１５２のフォトダイオードＤ２と直列に接続されている。フォトトランジスタＴｒ７は、ローター停止部１１６０とグランドとの間に配置されている。ローター停止部１１６０は、図７に示した制動アクチュエーター２１００を含んでおり、このフォトトランジスタＴｒ７は、図７に示した制動アクチュエーター２１００のコイル２１０３と直列に接続されている。遅延回路１１８０は、ダイオードＤ３と、抵抗Ｒ３と、コンデンサＣ１を備える。遅延回路１１８０のダイオードのカソードは、ローター停止部１１６０と接続されている。
【００８１】
電源の供給が遮断されると、フォトダイオードＤ２がオン状態からオフ状態となり、発光しなくなる。その結果、フォトトランジスタＴｒ７はオン状態からオフ状態になる。一方、電源の供給が遮断されても、コンデンサＣ１が充電されている。したがって、時定数（Ｒ３・Ｃ１）で定まる一定時間は、コンデンサＣ１からの放電によりローター停止部１１６０に電流が流れる。図７に示した制動アクチュエーター２１００のコイル２１０３に電流が流れるので、電源の供給が遮断されても、直ぐには制動が開始されない。なお、この間は、電磁コイル１２４と永久磁石１２３（例えば図１）の間に発電ブレーキが働く。しばらくすると、コンデンサＣ１の充電量が少なくなるため、制動アクチュエーター２１００のコイル２１０３に流れる電流が少なくなり、バネ２１０４により、ブレーキパッド２１１０が、第１の摩擦部２１２１に押しつけられる。すなわち、本実施例では、電源の供給が遮断されたのち、一定時間経過してからローター停止部１１６０による制動が開始する。そのため、ローター１２１の回転数が少なくなってから制動を掛けるため、制動アクチュエーター２１００、ブレーキパッド２１１０を小型化することができる。また、減速機である回転機構部１３０を有しているので、制動が開始されるまでのローター１２１が回転しても、負荷の落下にはほとんど影響がない。なお、ダイオードＤ３は、コンデンサＣ１からの放電電流をダイオードＤ１により消費されないようにしている。
【００８２】
図１８は、制動制御部の別の構成を模式的に示す説明図である。図１７の制動制御部と比較すると、光学アイソレータ１１６２のフォトダイオードＤ２は、光アイソレータ１１５２のフォトトランジスタＴｒ６と直列に接続されている。さらに、光アイソレータ１１５２のフォトトランジスタＴｒ６と電源との間にダイオードＤ４が設けられている。
【００８３】
この実施例では、電源供給時には、フォトダイオードＤ１に電流が流れるため、光アイソレータ１１５２のフォトトランジスタＴｒ６がオンする。ダイオードＤ４、フォトトランジスタＴｒ６、フォトダイオードＤ２は電源から直列に接続されているため、フォトダイオードＤ２もオンする。そして、光アイソレータ１１６２のフォトトランジスタＴｒ７がオンする。ローター停止部１１６０に含まれている制動アクチュエーター２１００のコイル２１０３に電流が流れるので、制動がかからない。
【００８４】
一方、電源が遮断されたときには、フォトダイオードＤ１はオフするため、フォトトランジスタＴｒ６もオフする。しかし、電動モーター１００の回転数が高い間では、高い誘起電圧が生じ、この電圧は、トランジスタＴｒ６のエミッタ−ベース間、及びエミッタ−コレクタ間に掛かる。その結果、エミッタからベースへはＰＮ方向であり順方向電流が流れるので、フォトトランジスタＤ２はオンのままである。したがって、フォトトランジスタＴｒ７はオンのままであり、ローター停止部１１６０に電流が流れる。ここで、電源が遮断されていると、ローター停止部１１６０への電流供給源は、コンデンサＣ１のみである。コンデンサＣ１の充電量が少なくなると、ローター停止部１１６０中の制動アクチュエーター２１００のコイル２１０３に流れる電流が少なくなり、バネ２１０４により、ブレーキパッド２１１０が、第１の摩擦部２１２１に押しつけられ、制動が実行される。即ち、図１８で電源が遮断されると、モーター部１２０内で回転しているローター１２１により図１６（ａ）の電磁コイル１２４に生じる誘起電圧は、整流回路１１４０を経由し、トランジスタＴｒ５のＯＮ状態により回生電流（短絡電流）が流れ、回転しているローター１２１の回転数は停止状態へと向かい、停止直前の回転数になると電磁コイル１２４に生じる誘起電圧は低電圧となりフォトダイオードＤ２に流れる順電流がＯＦＦ状態となり、フォトトランジスタＴｒ７をＯＦＦ状態にし、ローター停止部１１６０は、未励磁状態となり制動アクチュエーター２１００でブレーキ状態となる。そのため、ブレーキ機構は、停止付近で動作させるために大掛かりなブレーキ機構を必要としない。尚、フォトダイオードＤ２の順電流特性により動作させたが、フォトダイオードＤ２と直列にゼナーダイオード（定電圧ダイオード）を設けることで、ゼナー電圧で動作電圧を高めることでブレーキ状態を早めたブレーキ状態にすることも出来る。
【００８５】
すなわち、本実施例によれば、モーター部１２０への供給電源の遮断時には、ローター１２１の回転数があらかじめ定められた値よりも高回転の場合には、誘起電圧が大きいためフォトトランジスタＤ２はオンであり、フォトトランジスタＴｒ７がオンのため、制動アクチュエーター２１００に対して制動を実行させずにローター１２１を回転させる。このとき、モーター部１２０に生じる誘起電圧により回生電流が生じ回生ブレーキが掛かるので、ローター１２１の回転数が少なくなっていく。そして、回生ブレーキによりローター１２１の回転数が定められた値よりも低回転（例えば停止直前の回転数）になると、誘起電圧が小さいためフォトトランジスタＤ２がオフとなり、フォトトランジスタＴｒ７もオフする。そうすると、制動アクチュエーター２１００が制動を実行させる。
【００８６】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００８７】
１０…ロボットアーム
１１…第１の基体部
１２…第２の基体部
１３…第３の基体部
１４…第４の基体部
２１…第１のベベルギア
２２…第２のベベルギア
２５…導電線束
１００…動力発生装置
１００Ｃ…動力発生装置
１００Ｅ…動力発生装置
１１０…中心軸
１１１…貫通孔
１１２…部
１１３…リング
１１４…固定用ボルト
１１５…スペーサー
１２０…モーター部
１２１…ローター
１２１ｔ…ギア歯
１２２…ケーシング
１２３…永久磁石
１２４…電磁コイル
１２５…磁石バックヨーク
１２６…位置検出部
１２７…回転制御回路
１２８…コイルバックヨーク
１３０…回転機構部
１３０Ｃ…回転機構部
１３０Ｅ…回転機構部
１３１…ギア固定部
１３１ｔ…ギア歯
１３２…プラネタリーギア
１３２ｓ…回転軸
１３２ｔ…ギア歯
１３３…負荷接続部
１６０…ウェーブジェネレーター
１６０ｔ…ギア歯
１６１…ベアリング
１６２…フレックススプライン
１６２ｔ…ギア歯
１６５…サーキュラスプライン
１６５ｔ…ギア歯
１８０…偏心体
１８１…曲線板
１８２…外ピン
１８３…内ピン
１８５…偏心体
１１００…駆動制御部
１１４０…整流回路
１１５０…制動制御部
１１５２…光学アイソレータ
１１６０…ローター停止部
１１６２…光学アイソレータ
１１８０…遅延回路
１２１１…貫通孔
１２１２…凹部
１２１３…ローターギア
１２２１…貫通孔
１３１１…アウターギア
１３１２…鍔部
１３１３…開口部
１３３１…貫通孔
１３３２…軸孔
１６０１…貫通孔
１６０２…鍔部
１６５１…前段部
１６５２…後段部
１８０１…中心
１８０２…回転中心
１８０３…接触点
１８１０…中心孔
１８１１…内ピン孔
１８１４…ベアリング
１８２１…外ピン
１８２２…外ピン
１８５１…中心
１８５２…回転中心
２１００…制動アクチュエーター
２１０１…固定部
２１０２…コイル
２１０３…コイルバックヨーク
２１０４…バネ
２１０５…緩衝部
２１０６…可動部
２１０７…磁石
２１０８…ピン
２１１０…ブレーキパッド
２１１２…凹部
２１２１…第１の摩擦部
２１２２…凸部
２１２３…部分
２１２４…部分
Ｃ１…コンデンサ
Ｄ１…フォトダイオード
Ｄ２…フォトダイオード
Ｄ３…ダイオード
ＤＲ１…駆動信号
ＤＲ２…駆動信号
ＦＢ…締結ボルト
Ｉ１…逆誘起電力電流
Ｊ１…第１の関節部
Ｊ２…第２の関節部
Ｊ３…第３の関節部
Ｎ１１１１…ノード
Ｎ１１１２…ノード
Ｎ１１４１…ノード
Ｎ１１４２…ノード
Ｎ１１５１…ノード
Ｒ１…抵抗
Ｒ２…抵抗
Ｒ３…抵抗
Ｔｒ１…トランジスタ
Ｔｒ２…トランジスタ
Ｔｒ３…トランジスタ
Ｔｒ５…トランジスタ
Ｔｒ６…フォトトランジスタ
Ｔｒ７…フォトトランジスタ
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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