(57)【要約】【課題】圧電素子の押圧力をリリース力として用いることによりブレーキ開放時の発熱および消費電力を抑制でき、小型で軽量、且つ簡易な構成のブレーキ装置を提案すること。【解決手段】ブレーキ装置Ｓ１のブレーキレバー１３、１４は、その側面に取り付けたブレーキライニング１３ｃ、１４ｃをモータ軸１２の外周面に圧接する方向にコイルばね１５、１６によって付勢されている。積層型圧電アクチュエータ１７が備える積層型圧電素子１７ａの左右の端部は圧電レバー１８、１９に当接している。積層型圧電素子１７ａが伸長方向に変位すると、積層型圧電素子１７ａの両端の変位が圧電レバー１８、１９によって増幅されてブレーキレバー１３、１４に伝達され、モータ軸１２が回転可能なブレーキ解除状態が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーキ力付与対象の回転軸、あるいは、当該回転軸に一体回転するように連結された回転部材に形成した摩擦係合面と、
前記摩擦係合面に圧接可能な位置および当該摩擦係合面から離れた位置の間を移動可能な摩擦係合部材と、
当該摩擦係合部材を前記摩擦係合面に圧接した位置に保持する付勢部材と、
当該付勢部材の付勢力に逆らって前記摩擦係合部材を前記摩擦係合面から離れた位置に移動させる圧電アクチュエータとを有することを特徴とするブレーキ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のブレーキ装置であって、
前記圧電アクチュエータは、圧電素子を複数層積層して積層方向の変位量を増幅させた積層型圧電アクチュエータであることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のブレーキ装置であって、
前記圧電アクチュエータの圧電素子の変位を増幅する変位拡大機構を有することを特徴とするブレーキ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかの項に記載のブレーキ装置において、
前記摩擦係合部材は前記回転軸に直交する直交面に沿って移動可能であり、
前記付勢部材の付勢力により、前記摩擦係合部材は前記摩擦係合面に対して前記直交面に沿った方向から圧接されることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のブレーキ装置であって、
前記摩擦係合面は、前記回転軸あるいは前記回転部材の外周面であり、
前記摩擦係合部材は、前記回転軸あるいは前記回転部材を挟んで左右対称な状態に配置され、且つ、前記直交面上を旋回可能な一対のブレーキレバーであり、
前記付勢部材は、各ブレーキレバーを前記外周面に押し付けているコイルばねであり、
前記各ブレーキレバーは、その旋回中心を規定している後端部と、前記外周面に対峙している側面と、前記圧電アクチュエータによる押圧力が作用する先端部と、前記先端部および前記後端部の途中の部位に形成した前記コイルばねのばね力が作用するばね受け部とを備えており、
前記側面にブレーキライニングが取り付けられており、
前記各ブレーキレバーは、前記先端部に作用する押圧力により、前記コイルばねのばね力に逆らって前記外周面から離れる方向に旋回することを特徴とするブレーキ装置。
【請求項６】
請求項５に記載のブレーキ装置において、
前記直交面上において前記一対のブレーキレバーの配置に対応して左右対称な状態で配置され、且つ、当該直交面上を旋回可能な一対の駆動レバーを備えており、
各駆動レバーは、その旋回中心を規定しているレバー後端部と、前記ブレーキレバーの前記先端部に係合しているレバー先端部と、前記レバー後端部および前記レバー先端部の間の位置に形成されたレバー駆動部とを備えており、
前記圧電アクチュエータの圧電素子の伸長方向の両端部に、前記一対の駆動レバーにおける前記レバー駆動部が当接していることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項７】
請求項５に記載のブレーキ装置において、
前記一対のブレーキレバーの先端部が前記直交面上で対峙しており、
前記圧電アクチュエータの圧電素子の伸長方向の両端部に当接している一対の当接部と、当該一対の当接部の間隔が拡がったことに基づいて前記一対のブレーキレバーの先端部の隙間に進入して前記一対のブレーキレバーの先端部を押圧する楔形部とを備えた圧電素子変位変換機構を有していることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項８】
請求項５に記載のブレーキ装置において、
前記一対のブレーキレバーの前記先端部にそれぞれ一端を回転自在に連結され、前記直交面上で旋回可能な一対のリンクレバーと、
前記圧電アクチュエータの圧電素子の伸長方向の両端部に当接している一対の当接部、および、当該一対の当接部の間隔が拡がったことに基づいて前記圧電素子の伸長方向と直交する方向に変位するリンク駆動部とを備えた圧電素子変位変換機構を有しており、
前記一対のリンクレバーの他端同士を回転自在に連結した連結部に前記リンク駆動部が連結されており、当該リンク駆動部の変位に基づいて前記一対のリンクレバーの連結形状が変化して前記ブレーキレバーの前記先端部が押圧されることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項９】
請求項１ないし３のいずれかの項に記載のブレーキ装置において、
前記摩擦係合部材は前記回転軸の軸線方向に移動可能であり、
前記付勢部材の付勢力により、前記摩擦係合部材は前記摩擦係合面に対して前記軸線方向から圧接されることを特徴とするブレーキ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のブレーキ装置において、
前記回転軸が回転自在な状態で貫通している装置ハウジングの端板部分と、
前記回転軸が回転自在な状態で貫通しており、当該回転軸の軸線方向に移動可能なブレーキシューとを有し、
前記摩擦係合部材は、前記ブレーキシューであり、
前記回転部材は、前記回転軸と一体回転し、且つ、前記軸線方向に移動可能な状態で当該回転軸に連結されているブレーキディスクであり、当該ブレーキディスクは前記端板部分と前記ブレーキシューの間に配置されており、
前記端板部分における前記ブレーキディスクに対峙する端面に取り付けた固定側ブレーキライニング、および、前記ブレーキシューにおける前記ブレーキディスクに対峙する端面に取り付けた可動側ブレーキライニングを備えており、
前記摩擦係合面は、前記固定側ブレーキライニングおよび前記可動側ブレーキライニングに対峙している前記ブレーキディスクの両側の端面であり、
前記付勢部材は、前記ブレーキディスクと前記端板部分の間に掛け渡され、前記ブレーキシューを前記ブレーキディスクを挟んで前記端板部分に圧接するコイルばねであり、
前記圧電アクチュエータは、前記端板部分に取り付けられており、前記回転軸に直交する直交面に沿って伸長可能であり、
前記圧電アクチュエータの前記直交面に沿った方向の伸長変位を増幅して前記軸線方向の変位に変換する変位拡大レバーを備えており、
前記ブレーキシューは、前記変位拡大レバーの前記軸線方向の変位に基づいて前記軸線方向に押圧されることにより、前記コイルばねのばね力に逆らって前記端板部分から離れる方向に移動することを特徴とするブレーキ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のブレーキ装置であって、
前記端板部分には、前記回転軸を中心として等角度間隔で同心状に複数の前記圧電アクチュエータおよび前記変位拡大レバーが取り付けられていることを特徴とするブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オフ状態においてはサーボモータのモータ軸などの回転軸が回転しないようにブレーキ力を加え、オン状態に切り替わるとブレーキ力を解除するブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボモータのモータ軸などの回転軸に取り付けるブレーキ装置として、無励磁作動ブレーキが用いられている。無励磁作動ブレーキは、ばね力によってブレーキパッドを回転軸に常時押し付けたブレーキ状態に保持し、ブレーキを開放する場合にのみ電磁石を励磁して電磁力によってブレーキパッドを回転軸から開放するように構成されている。例えば制動ばねによってモータ軸のブレーキディスクの部分に押し付けられているアーマチュアを電磁石によってばね力に逆らって吸引することにより、ブレーキを開放する無励磁作動ブレーキが用いられている。
【０００３】
電磁石の力で作動するブレーキ装置は、コイルおよび磁路となる鉄製部材が必要となるので、ブレーキ装置の重量が大きいという問題点がある。また、電磁石を励磁している間の発熱および消費電力が大きいという問題点がある。そこで、電磁石の代わりに圧電素子を用いたブレーキ装置が提案されている。例えば、特許文献１には、圧電素子の押圧力に基づいてブレーキレバーを回転軸に押し付けてブレーキ力を発生させるブレーキ装置が提案されている。
【特許文献１】実開平６−５８２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、圧電素子の押圧力をブレーキを開放状態に維持するためのリリース力として使用することは提案されていなかった。また、特許文献１の構成は回転軸を１方向からのみ押圧するものであり、回転中心に対してバランス良くブレーキ力あるいはリリース力を働かせることができなかった。また、１つの圧電素子を駆動源として複数のブレーキ部材を同期して駆動させるための簡易な構成は提案されていなかった。
【０００５】
本発明の課題は、この点に鑑みて、圧電素子による押圧力をブレーキを開放状態に維持するためのリリース力として用いることによりブレーキ開放時の発熱および消費電力を抑制でき、小型で軽量、且つ簡易な構成のブレーキ装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明のブレーキ装置は、
ブレーキ力付与対象の回転軸、あるいは、当該回転軸に一体回転するように連結された回転部材に形成した摩擦係合面と、
前記摩擦係合面に圧接可能な位置および当該摩擦係合面から離れた位置の間を移動可能な摩擦係合部材と、
当該摩擦係合部材を前記摩擦係合面に圧接した位置に保持する付勢部材と、
当該付勢部材の付勢力に逆らって前記摩擦係合部材を前記摩擦係合面から離れた位置に移動させる圧電アクチュエータとを有することを特徴としている。
【０００７】
本発明では、このように、付勢部材によってブレーキ力付与対象の回転軸あるいは回転部材の摩擦係合面に摩擦係合部材を圧接し、従来用いていた電磁石よりも小型且つ軽量で部品点数も少なく簡易な構成で大きな力を発生できる圧電アクチュエータにより、摩擦係合部材を摩擦係合面から離す方向に移動させてブレーキを開放する構成にしている。よって、従来よりもブレーキ装置の小型化および軽量化を図ることができる。また、圧電アクチュエータの圧電素子は電気回路要素としてはコンデンサと同等であるので、圧電アクチュエータの出力（変位）を維持するための消費電力および発熱は非常に少ない。よって、ブレーキを開放状態に維持するための発熱および消費電力を抑制できる。
【０００８】
本発明において、前記圧電アクチュエータは、圧電素子を複数層積層して積層方向の変位量を増幅させた積層型圧電アクチュエータであるとよい。また、前記圧電アクチュエータの圧電素子の変位を増幅する変位拡大機構を有しているとよい。このようにすると、圧電素子の微小な変位を増幅することができ、ブレーキの開放に必要な変位量だけ摩擦係合部材を移動させることができる。
【０００９】
本発明において、前記摩擦係合部材は前記回転軸の軸線方向に移動可能であり、前記付勢部材の付勢力により、前記摩擦係合部材は前記摩擦係合面に対して前記軸線方向から圧接される構成にするとよい。
【００１０】
本発明において、前記摩擦係合部材は前記回転軸に直交する直交面に沿って移動可能であり、前記付勢部材の付勢力により、前記摩擦係合部材は前記摩擦係合面に対して前記直交面に沿った方向から圧接される構成にするとよい。より具体的には、前記摩擦係合面は、前記回転軸あるいは前記回転部材の外周面であり、前記摩擦係合部材は、前記回転軸あるいは前記回転部材を挟んで左右対称な状態に配置され、且つ、前記直交面上を旋回可能な一対のブレーキレバーであり、前記付勢部材は、各ブレーキレバーを前記外周面に押し付けているコイルばねであり、前記各ブレーキレバーは、その旋回中心を規定している後端部と、前記外周面に対峙している側面と、前記圧電アクチュエータによる押圧力が作用する先端部と、前記先端部および前記後端部の途中の部位に形成した前記コイルばねのばね力が作用するばね受け部とを備えており、前記側面にブレーキライニングが取り付けられており、前記各ブレーキレバーは、前記先端部に作用する押圧力により、前記コイルばねのばね力に逆らって前記外周面から離れる方向に旋回する構成にするとよい。
【００１１】
このようにすると、圧電アクチュエータによってコイルばね（付勢部材）による付勢方向とは逆方向にブレーキレバー（摩擦係合部材）を旋回させることができ、簡易な構成でブレーキを開放状態にすることができる。
【００１２】
ここで、上記構成において、前記直交面上において前記一対のブレーキレバーの配置に対応して左右対称な状態で配置され、且つ、当該直交面上を旋回可能な一対の駆動レバーを備えており、各駆動レバーは、その旋回中心を規定しているレバー後端部と、前記ブレーキレバーの前記先端部に係合しているレバー先端部と、前記レバー後端部および前記レバー先端部の間の位置に形成されたレバー駆動部とを備えており、前記圧電アクチュエータの圧電素子の伸長方向の両端部に、前記一対の駆動レバーにおける前記レバー駆動部が当接している構成にするとよい。このようにすれば、駆動レバーによって圧電素子の伸長方向の変位を増幅してブレーキレバー（摩擦係合部材）に伝達することができる。また、圧電素子および駆動レバーによって一対のブレーキレバーを同期して逆方向に駆動させることができるので、回転中心に対してバランス良くブレーキ力を働かせることができ、バランスよくリリース力を働かせることができる。
【００１３】
また、上記構成において、前記一対のブレーキレバーの先端部が前記直交面上で対峙しており、前記圧電アクチュエータの圧電素子の伸長方向の両端部に当接している一対の当接部と、当該一対の当接部の間隔が拡がったことに基づいて前記一対のブレーキレバーの先端部の隙間に進入して前記一対のブレーキレバーの先端部を押圧する楔形部とを備えた圧電素子変位変換機構を有しているとよい。このようにすれば、圧電素子変位変換機構によって圧電素子の変位を増幅および変換してブレーキレバー（摩擦係合部材）に伝達することができる。また、圧電素子変位変換機構によって一対のブレーキレバーを同期して逆方向に駆動させることができるので、回転中心に対してバランス良くブレーキ力を働かせることができ、バランスよくリリース力を働かせることができる。
【００１４】
あるいは、上記構成において、前記一対のブレーキレバーの前記先端部にそれぞれ一端を回転自在に連結され、前記直交面上で旋回可能な一対のリンクレバーと、前記圧電アクチュエータの圧電素子の伸長方向の両端部に当接している一対の当接部、および、当該一対の当接部の間隔が拡がったことに基づいて前記圧電素子の伸長方向と直交する方向に変位するリンク駆動部とを備えた圧電素子変位変換機構を有しており、前記一対のリンクレバーの他端同士を回転自在に連結した連結部に前記リンク駆動部が連結されており、当該リンク駆動部の変位に基づいて前記一対のリンクレバーの連結形状が変化して前記ブレーキレバーの前記先端部が押圧される構成にするとよい。このようにすれば、圧電素子変位変換機構によって圧電素子の変位を増幅および変換してブレーキレバー（摩擦係合部材）に伝達することができる。また、圧電素子変位変換機構およびリンクレバーによって一対のブレーキレバーを同期して逆方向に駆動させることができるので、回転中心に対してバランス良くブレーキ力を働かせることができ、バランスよくリリース力を働かせることができる。
【００１５】
また、本発明において、前記回転軸が回転自在な状態で貫通している装置ハウジングの端板部分と、前記回転軸が回転自在な状態で貫通しており、当該回転軸の軸線方向に移動可能なブレーキシューとを有し、前記摩擦係合部材は、前記ブレーキシューであり、前記回転部材は、前記回転軸と一体回転し、且つ、前記軸線方向に移動可能な状態で当該回転軸に連結されているブレーキディスクであり、当該ブレーキディスクは前記端板部分と前記ブレーキシューの間に配置されており、前記端板部分における前記ブレーキディスクに対峙する端面に取り付けた固定側ブレーキライニング、および、前記ブレーキシューにおける前記ブレーキディスクに対峙する端面に取り付けた可動側ブレーキライニングを備えており、前記摩擦係合面は、前記固定側ブレーキライニングおよび前記可動側ブレーキライニングに対峙している前記ブレーキディスクの両側の端面であり、前記付勢部材は、前記ブレーキディスクと前記端板部分の間に掛け渡され、前記ブレーキシューを前記ブレーキディスクを挟んで前記端板部分に圧接するコイルばねであり、前記圧電アクチュエータは、前記端板部分に取り付けられており、前記回転軸に直交する直交面に沿って伸長可能であり、前記圧電アクチュエータの前記直交面に沿った方向の伸長変位を増幅して前記軸線方向の変位に変換する変位拡大レバーを備えており、前記ブレーキシューは、前記変位拡大レバーの前記軸線方向の変位に基づいて前記軸線方向に押圧されることにより、前記コイルばねのばね力に逆らって前記端板部分から離れる方向に移動する構成にするとよい。
【００１６】
また、上記構成において、前記端板部分には、前記回転軸を中心として等角度間隔で同心状に複数の前記圧電アクチュエータおよび前記変位拡大レバーが取り付けられているとよい。
【００１７】
このようにすると、圧電アクチュエータによって回転軸の軸線方向にブレーキシュー（摩擦係合部材）を動かすことにより、ブレーキを開放状態にすることができる。また、付勢部材および駆動レバーを回転軸を中心として等角度間隔で同心状に配置することにより、ブレーキシュー（摩擦係合部材）を回転中心に対してバランスよく移動させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のブレーキ装置では、付勢部材によってブレーキ力付与対象の回転軸あるいは回転部材の摩擦係合面に摩擦係合部材を圧接し、従来用いていた電磁石よりも小型且つ軽量で部品点数も少なく簡易な構成で大きな力を発生できる圧電アクチュエータにより、摩擦係合部材を摩擦係合面から離す方向に移動させてブレーキを開放する構成にしている。よって、従来よりもブレーキ装置の小型化および軽量化を図ることができる。また、圧電アクチュエータの圧電素子は電気回路要素としてはコンデンサと同等であるので、圧電アクチュエータの出力（変位）を維持するための消費電力および発熱は非常に少ない。よって、ブレーキを開放状態に維持するための発熱および消費電力を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したブレーキ装置の実施の形態を説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１は実施形態１のブレーキ装置の斜視図、図２は図１のブレーキ装置の平面図である。ブレーキ装置Ｓ１は、装置ハウジング１１と、装置ハウジング１１に取り付けられ、サーボモータ（不図示）のモータ軸１２（回転軸）を挟んで左右対称な状態で支持されている左右一対のブレーキレバー１３、１４（摩擦係合部材）と、ブレーキ力発生用の左右一対のコイルばね１５、１６（付勢部材）と、ブレーキ力解除用の積層型圧電アクチュエータ１７とを備えている。
【００２１】
ブレーキレバー１３、１４はモータ軸１２の回転軸線Ｌの方向（軸線方向）に直交する直交面上で旋回可能に支持されており、コイルばね１５、１６のばね力によってモータ軸１２の外周面にブレーキレバー１３、１４が圧接されると、モータ軸１２にブレーキ力が作用したブレーキ状態が形成される。積層型圧電アクチュエータ１７を駆動すると、ばね力に逆らってブレーキレバー１３、１４がモータ軸１２の外周面から離れる方向に旋回し、ブレーキ力が解除されてモータ軸１２が回転可能なブレーキ解除状態が形成される。
【００２２】
各部の構造を詳細に説明する。まず、装置ハウジング１１は端板部分１１ａを備えており、ここには軸貫通穴１１ｂが形成され、ここをサーボモータのモータ軸１２が回転自在な状態で貫通している。端板部分１１ａの軸貫通穴１１ｂを取り囲む部分はモータ軸１２に直交する直交面となっている。
【００２３】
ブレーキレバー１３、１４は、端板部分１１ａ上においてモータ軸１２の左右の側方を通ってほぼ直線状に延びており、モータ軸１２の中心を通る仮想線Ｌ１に対して左右対称な形状である。ブレーキレバー１３、１４の先端部１３ａ、１４ａ側は仮想線Ｌ１上に配置された積層型圧電アクチュエータ１７側に延びている。一方、ブレーキレバー１３、１４の後端部１３ｂ、１４ｂは、端板部分１１ａからモータ軸１２の軸線方向に延びる回転軸に回転自在に連結されており、これにより、ブレーキレバー１３、１４は後端部１３ｂ、１４ｂを旋回中心として端板部分１１ａの表面に沿って旋回可能になっている。ブレーキレバー１３、１４におけるモータ軸１２の外周面に対峙している各側面には、それぞれ、ブレーキライニング１３ｃ、１４ｃが取り付けられている。
【００２４】
ブレーキレバー１３、１４におけるブレーキライニング１３ｃ、１４ｃが取り付けられた側面とは反対側の側面からは、アーム状のばね受け部１３ｄ、１４ｄがそれぞれ左右逆方向に分岐して延びている。コイルばね１５は、一端をばね受け部１３ｄの後端部１３ｂ側の側面に係合させて後端部１３ｂ側に向かって延びており、端板部分１１ａの表面に突出しているばね固定部１５ａに他端側を係合させた状態に取り付けられている。コイルばね１５は、圧縮状態でばね受け部１３ｄとばね固定部１５ａとの間に保持されているので、コイルばね１５のばね力によってばね固定部１５ａを支点としてばね受け部１３ｄが先端部１３ａ側に付勢され、この付勢力によってブレーキレバー１３がモータ軸１２側に旋回する方向に付勢される。ブレーキレバー１４およびコイルばね１６の構成も同様であり、ブレーキレバー１４のばね受け部１４ｄとばね固定部１６ａとの間に圧縮状態で保持されたコイルばね１６により、ブレーキレバー１４がモータ軸１２側に旋回する方向（ブレーキレバー１３とは逆方向）に付勢される。
【００２５】
ブレーキ装置Ｓ１の装置ハウジング１１は、サーボモータの不図示のモータハウジングに固定されている。従って、ブレーキレバー１３、１４がモータ軸１２側に旋回してブレーキライニング１３ｃ、１４ｃがモータ軸１２の外周面に押し付けられると、モータ軸１２には、その回転を拘束するブレーキ力が作用して、ブレーキ状態が形成される。
【００２６】
積層型圧電アクチュエータ１７の積層型圧電素子１７ａは、モータ軸１２の中心を通る仮想線Ｌ１と直交する方向を長手方向とする姿勢で端板部分１１ａ上に支持されている。積層型圧電素子１７ａにおける長手方向の左右の端部は圧電レバー１８、１９（変位拡大機構／駆動レバー）の側面に当接している。積層型圧電素子１７ａは、伸長方向に変位すると左右の端部が左右対称に変位するように支持されている。
【００２７】
圧電レバー１８、１９は、ブレーキレバー１３、１４と同様に仮想線Ｌ１に対して左右対称に構成されている。圧電レバー１８、１９のブレーキレバー１３、１４側に延びた先端部１８ａ、１９ａ（レバー先端部）は、ブレーキレバー１３、１４の先端部１３ａ、１４ａとそれぞれ係合している。圧電レバー１８、１９の先端部１８ａ、１９ａとは反対側の端部である後端部１８ｂ、１９ｂ（レバー後端部）は、端板部分１１ａ上に回転自在に連結されている。これにより、圧電レバー１８、１９は、後端部１８ｂ、１９ｂを旋回中心として端板部分１１ａの表面に沿って旋回可能になっている。
【００２８】
圧電レバー１８、１９における積層型圧電素子１７ａとの当接部位１８ｃ、１９ｃ（レバー駆動部）は、先端部１８ａ、１９ａと後端部１８ｂ、１９ｂとの中間位置に設けられている。このような形状により、積層型圧電素子１７ａが伸長方向に変位すると、圧電レバー１８の当接部位１８ｃが積層型圧電素子１７ａの端部によって押圧され、圧電レバー１８の先端部１８ａが左側に旋回する。同様に、圧電レバー１９の当接部位１９ｃが積層型圧電素子１７ａの端部によって押圧され、圧電レバー１９の先端部１９ａが右側に旋回する。その結果、積層型圧電素子１７ａの左右の端部の変位が増幅されて圧電レバー１８、１９の先端部１８ａ、１９ａに伝達され、この先端部１８ａ、１９ａと係合しているブレーキレバー１３、１４の先端部１３ａ、１４ａが、コイルばね１５、１６のばね力に逆らって左右に旋回し、ばね力によってモータ軸１２の外周面にブレーキライニング１３ｃ、１４ｃが押し付けられているブレーキ状態が解除されて、モータ軸１２が回転可能なブレーキ解除状態が形成される。
【００２９】
このように、実施形態１のブレーキ装置Ｓ１は、積層型圧電素子１７ａの両端の変位を圧電レバー１８、１９によって増幅してブレーキレバー１３、１４に伝達し、コイルばね１５、１６のばね力に逆らってブレーキ状態を解除することができる。積層型圧電素子１７ａは電気回路要素としてはコンデンサと同等であるので、積層型圧電アクチュエータ１７の出力（変位）を維持するための消費電力および発熱は非常に少ない。よって、ブレーキ装置Ｓ１を開放状態に維持するための発熱および消費電力を抑制できる。また、従来よりも装置の小型化および軽量化を図ることができる。また、１台の積層型圧電アクチュエータ１７により左右一対のブレーキレバー１３、１４を同期して逆方向に作動させることができるので、モータ軸１２の回転中心に対してバランス良くブレーキ力を働かせることができ、バランスよくリリース力を働かせることができる。
【００３０】
（実施形態２）
図３は実施形態２のブレーキ装置の斜視図、図４は図３のブレーキ装置の平面図である。ブレーキ装置Ｓ２は、実施形態１のブレーキ装置Ｓ１と同様に、装置ハウジング２１と、装置ハウジング２１に取り付けられ、サーボモータ（不図示）のモータ軸２２（回転軸）を挟んで左右対称な状態で支持されている左右一対のブレーキレバー２３、２４（摩擦係合部材）と、ブレーキ力発生用の左右一対のコイルばね２５、２６（付勢部材）と、ブレーキ力解除用の積層型圧電アクチュエータ２７とを備えている。
【００３１】
ブレーキレバー２３、２４はモータ軸２２の回転軸線Ｌの方向（軸線方向）に直交する直交面上で旋回可能に支持されており、コイルばね２５、２６のばね力によってモータ軸２２の外周面にブレーキレバー２３、２４が圧接されると、モータ軸２２にブレーキ力が作用したブレーキ状態が形成される。積層型圧電アクチュエータ２７を駆動すると、ばね力に逆らってブレーキレバー２３、２４がモータ軸２２の外周面から離れる方向に旋回し、ブレーキ力が解除されてモータ軸２２が回転可能なブレーキ解除状態が形成される。
【００３２】
各部の構造を詳細に説明する。まず、装置ハウジング２１は端板部分２１ａを備えており、ここには軸貫通穴２１ｂが形成され、ここをサーボモータのモータ軸２２が回転自在な状態で貫通している。端板部分２１ａの軸貫通穴２１ｂを取り囲む部分はモータ軸２２に直交する直交面となっている。
【００３３】
ブレーキレバー２３、２４は、端板部分２１ａ上においてモータ軸２２の左右に配置されており、モータ軸２２の中心を通る仮想線Ｌ１に対して左右対称な形状である。ブレーキレバー２３、２４の先端部２３ａ、２４ａ側の部分はモータ軸２２の外周面に沿って湾曲して延びており、先端部２３ａ、２４ａが仮想線Ｌ１上の隙間を隔てて対向している。一方、ブレーキレバー２３、２４の後端部２３ｂ、２４ｂ側の部分は、実施形態１のブレーキレバー１３、１４と同様の構成になっている。
【００３４】
すなわち、ブレーキレバー２３、２４は、後端部２３ｂ、２４ｂを旋回中心として端板部分１１ａの表面に沿って旋回可能になっており、ブレーキレバー２３、２４におけるモータ軸２２の外周面に対峙している各側面にはブレーキライニング２３ｃ、２４ｃが取り付けられている。また、ブレーキレバー２３、２４におけるブレーキライニング２３ｃ、２４ｃが取り付けられた側面とは反対側の側面からアーム状のばね受け部２３ｄ、２４ｄが延びており、このばね受け部２３ｄ、２４ｄと端板部分２１ａの表面に突出しているばね固定部２５ａ、２６ａとの間に、コイルばね２５、２６が圧縮状態で保持されている。
【００３５】
ブレーキ装置Ｓ１の装置ハウジング２１は、サーボモータの不図示のモータハウジングに固定されている。従って、ブレーキレバー２３、２４がコイルばね２５、２６のばね力によってモータ軸２２側に旋回してブレーキライニング２３ｃ、２４ｃがモータ軸２２の外周面に押し付けられると、モータ軸２２には、その回転を拘束するブレーキ力が作用し、ブレーキ状態が形成される。
【００３６】
積層型圧電アクチュエータ２７の積層型圧電素子２７ａは、実施形態１の積層型圧電素子１７ａと同様に、モータ軸２２の中心を通る仮想線Ｌ１と直交する方向を長手方向とする姿勢で端板部分２１ａ上に支持されている。積層型圧電素子２７ａにおける長手方向の左右の端部には、圧電素子変位変換機構２８（変位拡大機構）の当接部２８ａ、２８ｂが左右両側から当接している。圧電素子変位変換機構２８は、当接部２８ａ、２８ｂからモータ軸２２側に延びた部分に両端を支持されている湾曲部２８ｃおよび楔形部２８ｄを備えている。
【００３７】
積層型圧電素子２７ａは、伸長方向に変位すると左右の端部が仮想線Ｌ１を中心として左右対称に変位するように支持されている。積層型圧電素子２７ａに電圧が印加されて端部が左右方向に変位すると、当接部２８ａ、２８ｂの間隔が広がり、これに起因して湾曲部２８ｃがモータ軸２２側に湾曲し、楔形部２８ｄをモータ軸２２側に押し出す。つまり、圧電素子変位変換機構２８は、積層型圧電素子２７ａの変位方向を当該変位方向に直交する方向に変換すると共に、その変位量を増幅している。楔形部２８ｄは、モータ軸２２側に押し出されると、ブレーキレバー２３、２４の先端部２３ａ、２４ａの隙間に押し込まれて先端部２３ａ、２４ａを左右方向に押圧する。これにより、ブレーキレバー２３、２４の先端部２３ａ、２４ａが、コイルばね２５、２６のばね力に逆らって左右に旋回し、ばね力によってモータ軸２２の外周面にブレーキライニング２３ｃ、２４ｃが押し付けられているブレーキ状態が解除されて、モータ軸２２が回転可能なブレーキ解除状態が形成される。
【００３８】
このように、実施形態２のブレーキ装置Ｓ２は、積層型圧電素子２７ａの変位を圧電素子変位変換機構２８によって変換すると共に増幅してされてブレーキレバー２３、２４に伝達し、コイルばね２５、２６のばね力に逆らってブレーキ状態を解除することができる。また、１台の積層型圧電アクチュエータ２７により左右一対のブレーキレバー２３、２４を同期して作動させることができる。このような構成により、ブレーキ装置Ｓ２は、従来よりも装置の小型化および軽量化が図られている。また、圧電素子を駆動源として用いたことにより、ブレーキ装置Ｓ２を開放状態に維持するための発熱および消費電力を抑制することができる。また、モータ軸２２の回転中心に対してバランス良くブレーキ力を働かせることができ、バランスよくリリース力を働かせることができる。
【００３９】
（実施形態３）
図５は実施形態３のブレーキ装置の斜視図、図６は図５のブレーキ装置の平面図である。ブレーキ装置Ｓ３は、実施形態１、２のブレーキ装置Ｓ１、Ｓ２と同様に、装置ハウジング３１と、装置ハウジング３１に取り付けられ、サーボモータ（不図示）のモータ軸３２（回転軸）を挟んで左右対称な状態で支持されている左右一対のブレーキレバー３３、３４（摩擦係合部材）と、ブレーキ力発生用の左右一対のコイルばね３５、３６（付勢部材）と、ブレーキ力解除用の積層型圧電アクチュエータ３７とを備えている。
【００４０】
ブレーキレバー３３、３４はモータ軸３２の回転軸線Ｌの方向（軸線方向）に直交する直交面上で旋回可能に支持されており、コイルばね３５、３６のばね力によってモータ軸３２の外周面にブレーキレバー３３、３４が圧接されると、モータ軸３２にブレーキ力が作用したブレーキ状態が形成される。積層型圧電アクチュエータ３７を駆動すると、ばね力に逆らってブレーキレバー３３、３４がモータ軸３２の外周面から離れる方向に旋回し、ブレーキ力が解除されてモータ軸３２が回転可能なブレーキ解除状態が形成される。
【００４１】
各部の構造を詳細に説明する。まず、装置ハウジング３１は端板部分３１ａを備えており、ここには軸貫通穴３１ｂが形成され、ここをサーボモータのモータ軸３２が回転自在な状態で貫通している。端板部分３１ａの軸貫通穴３１ｂを取り囲む部分はモータ軸３２に直交する直交面となっている。
【００４２】
ブレーキレバー３３、３４は、端板部分３１ａ上においてモータ軸３２の左右に配置されており、モータ軸３２の中心を通る仮想線Ｌ１に対して左右対称な形状である。ブレーキレバー３３、３４の先端部３３ａ、３４ａ側の部位は、仮想線Ｌ１上に配置された積層型圧電アクチュエータ３７側に向かって直線状に延びている。一方、ブレーキレバー３３、３４の後端部３３ｂ、３４ｂ側の部位は、モータ軸３２を囲むように仮想線Ｌ１側に屈曲した後、仮想線Ｌ１から離れる方向に屈曲している。ブレーキレバー３３、３４におけるモータ軸３２の外周面に対峙している各側面にはブレーキライニング３３ｃ、３４ｃが取り付けられている。
【００４３】
ブレーキレバー３３、３４の後端部３３ｂ、３４ｂには、ばね受け部３３ｄ、３４ｄが設けられており、このばね受け部３３ｄ、３４ｄと端板部分３１ａの表面に突出しているばね固定部３５ａ、３６ａとの間に、コイルばね３５、３６が圧縮状態で保持されている。ブレーキレバー３３、３４の旋回中心は、先端部３３ａ、３４ａとブレーキライニング３３ｃ、３４ｃとの間に設けられている。また、ブレーキ装置Ｓ３の装置ハウジング３１は、サーボモータの不図示のモータハウジングに固定されている。従って、ブレーキレバー３３、３４がコイルばね３５、３６のばね力によってモータ軸３２側に旋回してブレーキライニング３３ｃ、３４ｃがモータ軸３２の外周面に押し付けられると、モータ軸３２には、その回転を拘束するブレーキ力が作用して、ブレーキ状態が形成される。
【００４４】
積層型圧電アクチュエータ３７の積層型圧電素子３７ａは、実施形態１、２の積層型圧電素子１７ａ、２７ａと同様に、モータ軸３２の中心を通る仮想線Ｌ１と直交する方向を長手方向とする姿勢で端板部分３１ａ上に支持されている。積層型圧電素子３７ａにおける長手方向の左右の端部には、圧電素子変位変換機構３８（変位拡大機構）の当接部３８ａ、３８ｂが左右両側から当接している。圧電素子変位変換機構３８は、当接部３８ａ、３８ｂに両端が連結され、積層型圧電素子３７ａのモータ軸３２側の位置にモータ側に湾曲した形状で配置されている湾曲部３８ｃ（リンク駆動部）と、同様の構成で積層型圧電素子３７ａを挟んで反対側に配置されている湾曲部３８ｄを備えている。
【００４５】
湾曲部３８ｃの中央部分には、積層型圧電アクチュエータ３７とブレーキレバー３３、３４の先端部３３ａ、３４ａとの間に配置され、仮想線Ｌ１に対して左右対称に構成されている一対のリンクレバー３９ａ、３９ｂの一端同士を回転自在に連結した連結部３９ｃが取り付けられている。リンクレバー３９ａ、３９ｂの他端はブレーキレバー３３、３４の先端部３３ａ、３４ａにそれぞれ回転自在に連結されている。
【００４６】
積層型圧電素子３７ａは、伸長方向に変位すると左右の端部が仮想線Ｌ１を中心として左右対称に変位するように支持されている。積層型圧電素子３７ａに電圧が印加されてその端部が左右方向に変位すると、当接部３８ａ、３８ｂの間隔が広がり、これに起因して湾曲部３８ｃの中央部分が積層型圧電素子３７ａ側に後退し、連結部３９ｃを積層型圧電素子３７ａ側に後退させる。つまり、圧電素子変位変換機構３８は、積層型圧電素子３７ａの変位方向を当該変位方向に直交する方向に変換すると共に、その変位量を増幅している。
【００４７】
連結部３９ｃが積層型圧電素子３７ａ側に後退すると、リンクレバー３９ａ、３９ｂの形状が変化して、リンクレバー３９ａ、３９ｂのなす角度が狭くなる。これにより、ブレーキレバー３３、３４の先端部３３ａ、３４ａがモータ軸３２側に傾く方向に押圧され、コイルばね３５、３６のばね力に逆らって左右に旋回し、ばね力によってモータ軸３２の外周面にブレーキライニング３３ｃ、３４ｃが押し付けられているブレーキ状態が解除されて、モータ軸３２が回転可能なブレーキ解除状態が形成される。
【００４８】
このように、本実施形態のブレーキ装置Ｓ３は、積層型圧電素子３７ａの変位を圧電素子変位変換機構３８およびリンクレバー３９ａ、３９ｂによって変換すると共に増幅してブレーキレバー３３、３４に伝達し、コイルばね３５、３６のばね力に逆らってブレーキ状態を解除することができる。また、１台の積層型圧電アクチュエータ３７により左右一対のブレーキレバー３３、３４を同期して作動させることができる。このような構成により、従来よりも装置の小型化および軽量化を図ることができる。また、ブレーキ装置Ｓ３を開放状態に維持するための発熱および消費電力を抑制できる。また、モータ軸３２の回転中心に対してバランス良くブレーキ力を働かせることができ、バランスよくリリース力を働かせることができる。
【００４９】
（実施形態４）
図７は実施形態４のブレーキ装置の平面図、図８は図７のＡ−Ａ断面図である。ブレーキ装置Ｓ４は、装置ハウジング１と、サーボモータ（不図示）のモータ軸２（回転軸）に対して一体回転するように連結したブレーキディスク３（回転部材）と、装置ハウジング１によってモータ軸２の軸線方向（図７のＬ方向）にスライド可能に支持されている可動ディスク４（摩擦係合部材／ブレーキシュー）と、ブレーキ力発生用の３本の引張りコイルばね５（付勢部材）と、ブレーキ力解除用の３台の積層型圧電アクチュエータ６とを備えている。
【００５０】
ブレーキディスク３はモータ軸２に対してその軸方向にスライド可能にスプライン結合されており、引張りコイルばね５のばね力によって、可動ディスク４によって軸方向に装置ハウジング１の側に圧接されており、モータ軸２にブレーキ力が作用したブレーキ状態が形成されている。積層型圧電アクチュエータ６を駆動するとばね力に逆らって可動ディスク４がモータ軸２の回転軸線Ｌに沿った方向（軸線方向）の反対側に押し出され、ブレーキ力が解除されてモータ軸２が回転可能なブレーキ解除状態が形成される。
【００５１】
各部の構造を詳細に説明する。まず、装置ハウジング１は端板部分１ａを備えており、ここには軸貫通穴１ｂが形成され、ここをサーボモータのモータ軸２が回転自在な状態で貫通している。端板部分１ａの内側端面からは、軸貫通穴１ｂを同心状に取り囲む状態で円環状ボス１ｃが突出しており、１ｃの円環状端面には円環状のブレーキライニング７ａ（固定側ブレーキライニング）が取り付けられている。
【００５２】
このブレーキライニング７ａに対しては、モータ軸２に同軸状態に取り付けたブレーキディスク３の端面が対峙している。ブレーキディスク３は円環状ボス１ｃの円環状端面と略同一の外径寸法のものであり、モータ軸２に対して一体回転すると共に、その軸線方向にスライド可能な状態で連結されている。
【００５３】
ブレーキディスク３の軸線方向の反対側の端面には、一回り大きな外径寸法の可動ディスク４が同軸状態で対峙している。可動ディスク４の中心穴４ａにはモータ軸２が回転自在の状態で貫通している。この可動ディスク４におけるブレーキディスク３側の端面にも円環状のブレーキライニング７ｂ（可動側ブレーキライニング）が取り付けられている。可動ディスク４は、図示しない支持機構を介して装置ハウジング１に支持されており、モータ軸２の軸線方向にスライド可能な状態で支持されている。
【００５４】
可動ディスク４と装置ハウジング１の端板部分１ａとの間には、複数本の引張りコイルばね５が引張り状態で掛け渡されている。本例では可動ディスク４の円周方向に沿って１２０度の角度間隔で３本の引張りコイルばね５が掛け渡されている。各引張りコイルばね５はモータ軸２の軸線方向に平行に掛け渡されており、これらの引張り力によって、可動ディスク４は、ブレーキライニング７ｂを挟みブレーキディスク３を端板部分１ａの円環状ボス１ｃの側に押し付けられ、これによって、ブレーキディスク３はブレーキライニング７ａを挟み、円環状ボス１ｃの先端面に押し付けられている。
【００５５】
ブレーキ装置Ｓ４の装置ハウジング１は、サーボモータの不図示のモータハウジングに固定されている。従って、ブレーキライニング７ａ、７ｂを挟み、モータ軸２と一体回転するブレーキディスク３が固定側の装置ハウジング１に押し付けられると、モータ軸２には、その回転を拘束するブレーキ力が作用してブレーキ状態が形成される。
【００５６】
装置ハウジング１の端板部分１ａの内側端面には、その円環状ボス１ｃを取り囲む状態に複数の積層型圧電アクチュエータ６が取り付けられている。本例では等角度間隔で３台の積層型圧電アクチュエータ６が取り付けられている。各積層型圧電アクチュエータ６は、円環状ボス１ｃの円形外周面のほぼ接線方向に伸長可能な積層型圧電素子６ａを備えている。積層型圧電素子６ａの後端６ｂは装置ハウジング１の端板部分１ａの内側端面に固定した支持台６ｃによって支持されており、積層型圧電素子６ａの先端６ｄが伸長可能になっている。積層型圧電素子６ａの先端６ｄには、変位拡大レバー８（変位拡大機構）の後端が、モータ軸２の軸線方向に回動可能な状態で連結されている。この回動中心を支点として、変位拡大レバー８の先端８ａは可動ディスク４の側に旋回可能である。
【００５７】
３台の積層型圧電アクチュエータ６の各積層型圧電素子６ａを同期して伸長させると、この伸長方向の変位が各変位拡大レバー８によって増幅されて、各変位拡大レバー８の先端８ａがそれぞれ可動ディスク４の側に大きく旋回する。可動ディスク４は、各変位拡大レバー８の先端８ａを覆う位置まで径方向外側に延びているので、先端８ａは、変位拡大レバー８が可動ディスク４側に旋回したときに可動ディスク４の先端８ａを覆っている部分に当接し、可動ディスク４をばね力に逆らって軸線方向に押し出す。この結果、ばね力によってブレーキディスク３が装置ハウジング１の側に押し付けられているブレーキ状態が解除されて、モータ軸２が回転可能なブレーキ解除状態が形成される。
【００５８】
このように、実施形態４のブレーキ装置Ｓ４は、積層型圧電アクチュエータ６の積層型圧電素子６ａの伸長方向の変位を変位拡大レバー８によって増幅し、引張りコイルばね５に抗する力でブレーキディスク３をブレーキ開放方向に作動させる。積層型圧電素子６ａは小型軽量で大きな力を発生させることができるので、ブレーキ装置Ｓ４は、従来の電磁石でブレーキ開放用のリリース力を発生させる構成に比べて、装置の小型化および軽量化が図られている。また、積層型圧電素子６ａは電気回路要素としてはコンデンサと同等であるので、積層型圧電アクチュエータ６の出力（変位）を維持するための消費電力および発熱は非常に少ない。よって、ブレーキ装置Ｓ４を開放状態に維持するための発熱および消費電力が抑制されている。
【００５９】
（改変例）
上記各実施形態では、ブレーキ力を発生させるための付勢部材としてコイルばねを用いていたが、コイルばね以外の弾性部材により、ブレーキレバーや可動板などのブレーキ部材をブレーキ作動方向に付勢してもよい。また、ブレーキレバーや変位拡大レバー、圧電素子変位変換機構などの変位拡大機構あるいは変位伝達機構の構成は上記したものに限定されない。要は、圧電素子の変位に基づき、ブレーキライニングをモータ軸やブレーキディスクの回転を妨げない位置まで離すことができる構成であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明を適用した実施形態１のブレーキ装置の斜視図である。
【図２】図１のブレーキ装置の平面図である。
【図３】実施形態２のブレーキ装置の斜視図である。
【図４】図３のブレーキ装置の平面図である。
【図５】実施形態３のブレーキ装置の斜視図である。
【図６】図４のブレーキ装置の平面図である。
【図７】実施形態４のブレーキ装置の平面図である。
【図８】図７のブレーキ装置のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１、１１、２１、３１    装置ハウジング
１ａ、１１ａ、２１ａ、３１ａ  端板部分
１ｂ、１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ  軸貫通穴
１ｃ  円環状ボス
２、１２、２２、３２    モータ軸（回転軸）
３    ブレーキディスク（回転部材）
４    可動ディスク（摩擦係合部材／ブレーキシュー）
４ａ  中心穴
５    引張りコイルばね（付勢部材）
６    積層型圧電アクチュエータ
６ａ  積層型圧電素子
６ｂ  後端
６ｃ  支持台
６ｄ  先端
７ａ  ブレーキライニング（固定側ブレーキライニング）
７ｂ  ブレーキライニング（可動側ブレーキライニング）
８    変位拡大レバー
８ａ  先端
１３、１４、２３、２４、３３、３４  ブレーキレバー（摩擦係合部材）
１３ａ、１４ａ、２３ａ、２４ａ、３３ａ、３４ａ  先端部
１３ｂ、１４ｂ、２３ｂ、２４ｂ、３３ｂ、３４ｂ  後端部
１３ｃ、１４ｃ、２３ｃ、２４ｃ、３３ｃ、３４ｃ  ブレーキライニング
１３ｄ、１４ｄ、２３ｄ、２４ｄ、３３ｄ、３４ｄ  ばね受け部
１５、１６、２５、２６、３５、３６  コイルばね（付勢部材）
１５ａ、１６ａ、２５ａ、２６ａ、３５ａ、３６ａ  ばね固定部
１７、２７、３７        積層型圧電アクチュエータ
１７ａ、２７ａ、３７ａ  積層型圧電素子
１８、１９      圧電レバー（変位拡大機構／駆動レバー）
１８ａ、１９ａ  先端部（レバー先端部）
１８ｂ、１９ｂ  後端部（レバー後端部）
１８ｃ、１９ｃ  当接部位（レバー駆動部）
２８、３８      圧電素子変位変換機構
２８ａ、２８ｂ、３８ａ、３８ｂ  当接部
２８ｃ  湾曲部
２８ｄ  楔形部
３８ｃ  湾曲部（リンク駆動部）
３８ｄ  湾曲部
３９ａ、３９ｂ  リンクレバー
３９ｃ  連結部
Ｌ      回転軸線
Ｌ１    仮想線
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４    ブレーキ装置
【図１】
2009264544.tif 000003
【図２】
2009264544.tif 000004
【図３】
2009264544.tif 000005
【図４】
2009264544.tif 000006
【図５】
2009264544.tif 000007
【図６】
2009264544.tif 000008
【図７】
2009264544.tif 000009
【図８】
2009264544.tif 000010