驱动器及制动器的制作方法

驱动器及制动器
1.本技术主张基于2020年6月24日申请的日本专利申请第2020
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108304号的优先权。该日本技术的全部内容通过参考而援用于本说明书中。
技术领域
2.本发明涉及一种驱动器及制动器。


背景技术：

3.在专利文献1中公开了一种电磁摩擦制动器，其通过用可动盘夹持中间盘而产生制动力，并且通过线圈通电而解除上述夹持从而释放制动力。专利文献1的电磁摩擦制动器在线圈的内侧配置可动盘、固定盘及中间盘，从而减小轴向上的厚度。
4.专利文献1：日本特开平8
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219194号公报
5.在通过线圈的通电而动作的制动器中，通电会使线圈发热。因此，存在需要加大线圈壳体以提高散热作用等线圈壳体变大的倾向。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于，提供一种薄型且能够在正常的温度范围内使用的制动器以及具有这种制动器的驱动器。
7.本发明所涉及的驱动器具备：马达；制动器；马达外壳，容纳所述马达的构成部件；及制动器外壳，容纳所述制动器的构成部件，所述马达外壳与所述制动器外壳连结在一起，其中，
8.所述制动器具有定子和摩擦板，所述定子包括线圈及线圈壳体，
9.所述线圈壳体的最小外径为70mm以下，并且从所述摩擦板上的在轴向上离所述线圈壳体最远的一侧的第1端面至所述线圈壳体上的与所述第1端面相反一侧的第2端面为止的距离除以所述最小外径而获得的值为0.2以下。
10.本发明所涉及的制动器具备定子和摩擦板，所述定子包括线圈及线圈壳体，其中，
11.所述线圈壳体的最小外径为70mm以下，并且从所述摩擦板上的在轴向上离所述线圈壳体最远的一侧的第1端面至所述线圈壳体上的与所述第1端面相反一侧的第2端面为止的距离除以所述最小外径而获得的值为0.2以下。
12.根据本发明，提供一种薄型且能够在正常的温度范围内使用的制动器以及具有该制动器的驱动器。
附图说明
13.图1是表示本发明的实施方式所涉及的驱动器的剖视图。
14.图2中(a)是从固定摩擦板侧观察本发明的实施方式所涉及的制动器时的图，图2中(b)是从线圈壳体侧观察本发明的实施方式所涉及的制动器时的图。
15.图3中(a)是沿图2中(a)的a
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a线剖切的剖视图，图3中(b)是沿图2中(a)的b
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b线剖
切的剖视图。
16.图4是表示搭载有实施方式的驱动器的协作机器人的图。
17.图中：1
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驱动器，11
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外壳，11d
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制动器外壳，11e
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马达外壳，11d3、11e2
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凸片，12
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马达，12a
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定子，12b
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转子，13
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转子轴，14
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制动器，14a
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轮毂部件，14b
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旋转摩擦板，14c
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可动摩擦板，14d
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线圈，14e
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固定摩擦板，14f
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衬片(lining)，14g
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线圈壳体，14h
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弹簧材料，s1
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第1端面，s2
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第2端面，r1
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最小外半径，d1
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主要部分的厚度，15
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减速机，15d
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第1内齿轮(减速机外壳)，16
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输出部件，17
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电路部，201
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支承部件，202
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对象部件。
具体实施方式
18.以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。
19.图1是表示本发明的实施方式所涉及的驱动器的剖视图。以下，将沿中心轴o1的方向称为轴向，将与中心轴o1垂直的方向称为径向，将以中心轴o1为中心的旋转方向称为周向。中心轴o1为输出部件16的轴部16c及转子轴13的旋转中心轴。而且，将轴向上的输出部件16所在的一侧(图1的左方)称为输出侧，将其相反的一侧(图1的右方)称为输出相反侧或输入侧。
20.本实施方式的驱动器1为输出旋转动力的装置，所述驱动器1具备：连结于装置外的支承部件201上的外壳11；产生旋转动力的马达(电动马达)12；从马达12接收转矩的转子轴13；能够对转子轴13施加制动力的制动器14；对转子轴13的旋转运动进行减速的减速机15；向装置的外部(对象部件202)输出被减速机15减速后的旋转运动的输出部件16；搭载有电气电路的电路部17；检测转子轴13及输出部件16的旋转的检测部18。电路部17包括搭载有马达12的驱动电路的马达驱动基板和搭载有检测部18的检测电路的编码器基板。检测部18包括检测转子轴13的旋转的输入侧旋转检测器18a和检测输出部件16的旋转的输出侧旋转检测器18b。从输出侧朝向输出相反侧依次排列配置有减速机15、马达12、制动器14、检测部18以及电路部17。
21.在外壳11与旋转轴部(转子轴13、起振体15a或轴部16c)之间设置有容纳检测部18的构成部件的检测部容纳空间w1、容纳制动器14的构成部件的制动器容纳空间w2及容纳马达12的构成部件的马达容纳空间w3。而且，在驱动器1的检测部容纳空间w1与制动器容纳空间w2之间具备阻挡夹杂物流通的第1阻挡壁31，在制动器容纳空间w2与马达容纳空间w3之间具备阻挡夹杂物流通的第2阻挡壁32。
22.外壳11为彼此连结在一起的中空筒状或环状的部件。外壳11包括输出相反侧外壳11a、基板外壳11b、中继外壳11c、制动器外壳11d、马达外壳11e、中继外壳11f、减速机外壳(第1内齿轮15d的外周部)以及输出侧外壳11g。以下，对外壳11的具体结构例进行说明，但是本发明所涉及的外壳并不只限于该具体例。
23.输出相反侧外壳11a在输出相反侧覆盖轴部16c的一端部的周边。输出相反侧外壳11a具有沿轴向贯穿的贯穿孔，并且输出相反侧外壳11a的贯穿孔与轴部16c的贯穿孔连通。输出相反侧外壳11a从轴向抵接于轴承21的外圈。输出相反侧外壳11a经由螺栓(连结部件)连结于基板外壳11b。
24.基板外壳11b从径向及轴向上的输出相反侧覆盖电路部17，并且内嵌有轴承21的外圈，并且经由螺栓连结于中继外壳11c。
25.中继外壳11c位于检测部18的径向外侧，从径向覆盖检测部18。中继外壳11c经由螺栓连结于基板外壳11b及制动器外壳11d。在中继外壳11c的周向上的一部分上具有用于引出马达12及制动器14的配线的配线引出孔11c1。
26.制动器外壳11d位于制动器14的径向外侧，从径向覆盖制动器14，并且容纳制动器14的构成部件。在制动器外壳11d内嵌并支承有线圈壳体14g。制动器外壳11d具有向输出相反侧突出的环状突出部11dt。环状突出部11dt的直径小于制动器外壳11d的最大外径，其嵌入(锁扣嵌合)于中继外壳11c中。在制动器外壳11d的输出相反侧的周向上的多个部位上具有凸缘部11d1，凸缘部11d1经由螺栓连结于中继外壳11c。而且，在制动器外壳11d的输出侧的周向上的多个部位具有凸缘部11d2，凸缘部11d2经由螺栓连结于马达外壳11e。制动器外壳11d具备配置于外周部的除了凸缘部11d1、11d2以外的部分的多个凸片11d3。每个凸片11d3沿径向及周向延伸。多个凸片11d3的与凸缘部11d1、11d2的螺栓孔相对应的部位(沿轴向延长了螺栓孔时与螺栓孔重叠的部位)设置有使螺栓及工具的前端通过的贯穿孔11d4、11d5。
27.马达外壳11e位于马达12的径向外侧，从径向覆盖马达12，并且支承马达12的固定侧的部件。马达外壳11e具有向输出相反侧突出的环状突出部11et1和向输出侧突出的环状突出部11et2。输出相反侧的环状突出部11et1的直径小于马达外壳11e的最大外径，其嵌入(锁扣嵌合)于制动器外壳11d中。输出侧的环状突出部11et2的直径小于马达外壳11e的最大外径，其嵌入(锁扣嵌合)于中继外壳11f中。马达外壳11e的周向上的多个部位上具有凸缘部11e1，凸缘部11e1经由螺栓连结于制动器外壳11d及中继外壳11f。马达外壳11e具备配置于外周部的除了凸缘部11e1以外的部分的多个凸片11e2。每个凸片11e2沿径向及周向延伸。该凸片11e2与上述制动器外壳11d的凸片11d3相邻，多个凸片11e2的与凸片11d3的贯穿孔11d4连续的位置(延长了贯穿孔11d4时与其重叠的位置)设置有使螺栓及工具通过的贯穿孔11e3。
28.中继外壳11f覆盖马达12的输出侧，配置于减速机15的输出相反侧的轴承23的外圈内嵌于中继外壳11f中。中继外壳11f经由轴承23将起振体15a支承为旋转自如。中继外壳11f的与相邻的马达外壳11e的凸缘部11e1相对应的位置上具有凸缘部11f1，彼此相邻的凸缘部11f1、11e1经由螺栓连结在一起。在凸缘部11f1、11e1上的用于连结中继外壳11f与马达外壳11e的螺栓孔和位于比该螺栓孔更靠输出相反侧的用于连结马达外壳11e与制动器外壳11d的螺栓孔可以同轴配置。而且，中继外壳11f经由螺栓还连结于减速机15的构成部件(第1内齿轮15d)。中继外壳11f具有向输出侧突出的环状突出部11ft。环状突出部11ft的直径小于中继外壳11f的最大外径，其嵌入(锁扣嵌合)于第1内齿轮15d中。
29.第1内齿轮15d的外周部作为减速机外壳而发挥作用，且其容纳减速机15的构成部件。
30.输出侧外壳11g在输出侧的端部从径向覆盖输出部件16，并且内嵌有轴承22的外圈及密封件25。输出侧外壳11g经由轴承22将输出部件16支承为旋转自如。输出侧外壳11g具有沿径向突出的凸缘部11g1，凸缘部11g1经由螺栓连结于减速机15的构成部件(第1内齿轮15d)，而且，输出侧外壳11g在与第1内齿轮15d紧固在一起的状态下经由螺栓连结于支承部件201。第1内齿轮15d具有以覆盖第2内齿轮15e的径向外侧的方式突出至比第2内齿轮15e更靠输出侧的部位，该部位与输出侧外壳11g连结在一起。在第1内齿轮15d的突出至输
出侧的部位上设置有向输出侧突出的环状突出部15dt。环状突出部15dt的直径小于第1内齿轮15d的最大外径，其嵌入(锁扣嵌合)于输出侧外壳11g中。在输出侧外壳11g的凸缘部11g1的周向上的多个互不相同的位置上分别具有与设置于减速机15的构成部件上的螺孔连通的螺栓插通孔11g5及与设置于减速机15的构成部件上的螺栓插通孔连通的螺孔11g4。通过螺栓插通孔11g5的输出侧外壳11g与第1内齿轮15d的直接连结及通过螺孔11g4的与第1内齿轮15d紧固在一起的输出侧外壳11g与支承部件201的连结相结合来实现输出侧外壳11g与第1内齿轮15d之间的规定的连结强度。
31.而且，输出侧外壳11g具有向径向内侧突出并且用于确定轴承22的轴向上的位置及密封件25的轴向上的位置的定位突起(环状部)11g2。而且，输出侧外壳11g具有沿轴向延伸并且容纳密封件25的筒状延伸部11g3。筒状延伸部11g3在轴承22的输出侧比凸缘部11g1更向输出侧延伸。
32.输出部件16包括彼此连结在一起的部件16a、16b及轴部16c，并且经由轴承21、22可旋转地支承于外壳11。输出部件16具有空心结构(中空筒状)。输出部件16的一部分暴露于输出侧，暴露的部分连结于对象部件202。更具体而言，轴部16c贯穿减速机15并延伸至配置有检测部18及电路部17的输出相反侧。在轴部16c固定有输出侧旋转检测器18b的旋转部18ba。轴部16c在输出侧过盈配合于部件16a。部件16b通过螺栓与减速机15的第2内齿轮15e连结在一起，并且内嵌有减速机15的输出侧的轴承24的外圈。部件16b从减速机15导入减速后的旋转运动，并且部件16b经由轴承24将起振体15a支承为旋转自如。
33.部件16a配置于部件16b的输出侧，并且内嵌有轴部16c，且外嵌有轴承22的内圈。部件16a具有使螺栓的轴部穿过且容纳螺栓的头部的螺栓插通孔16a1及使螺栓的轴部穿过的螺栓插通孔16a2。螺栓插通孔16a1、16a2与相邻的部件16b的多个螺孔16b1中的任一螺孔连通。部件16a经由插通于螺栓插通孔16a1中的螺栓直接连结(临时固定)于部件16b。而且，部件16a经由插通于螺栓插通孔16a2中的螺栓以夹在对象部件202与部件16b之间的状态与其紧固在一起。即，对象部件202经由穿过螺栓插通孔16a2后螺合于部件16b的螺孔中的螺栓连结于输出部件16。部件16a通过上述与部件16b的直接连结(基于周向上的位置互不相同的四个螺栓的连结)和夹在部件16b和对象部件202之间的状态下的一同紧固(基于周向上的位置互不相同的八个螺栓的连结)来实现相对于部件16b的规定的连结强度。
34.部件16a具有在径向上与外壳11的筒状延伸部11g3对置的筒状部16a3。筒状部16a3配置于比螺栓插通孔16a1更靠输出侧的位置。在筒状部16a3上外嵌有与密封件25的唇部接触的套管26，在套管26与外壳11的筒状延伸部11g3之间配置有密封件25。
35.马达12具有定子12a和中空筒状的转子12b。转子12b由永久磁铁构成，定子12a由电磁铁构成。转子轴13具有空心结构，并且以与输出部件16的轴部16c之间隔着间隙的方式外嵌于输出部件16的轴部16c。转子轴13与马达12的转子12b连结在一起。马达12及转子轴13配置于减速机15的输出相反侧。在转子轴13的输出相反侧，经由轮毂(hub)部件18c固定有输入侧旋转检测器18a的旋转部18aa。
36.减速机15为筒型的挠曲啮合式齿轮机构，所述减速机15具备：起振体15a；起振体轴承15b；通过起振体15a的旋转而被挠曲变形的外齿轮15c；与外齿轮15c啮合的第1内齿轮15d及第2内齿轮15e。另外，减速机构并不只限定于筒型的挠曲啮合式齿轮机构，也可以采用各种减速机构，例如可以采用杯型或礼帽型的挠曲啮合式齿轮机构、偏心摆动型减速机
构或简单行星型减速机构。并且，驱动器1也可以不具有减速机。起振体15a具有空心结构，并且以与输出部件16的轴部16c之间隔着间隙的方式配置于输出部件16的轴部16c的外侧。起振体15a连结(例如，花键连结)于转子轴13，从而与转子轴13一体地旋转。起振体15a的轴部经由轴承23、24可旋转地支承于外壳11及输出部件16。在起振体15a中，轴部的与轴向垂直的截面的外形为以中心轴o1为中心的圆形，而与起振体轴承15b接触的部分的与轴向垂直的截面的外形则例如为椭圆形。外齿轮15c具有挠性。第1内齿轮15d与外壳11连结在一起，并且与外齿轮15c的轴向上的输出相反侧的范围内啮合。第2内齿轮15e与输出部件16连结在一起，并且与外齿轮15c的轴向上的输出侧的范围内啮合。
37.驱动器1的各部件可以由多种不同的材质制成。例如，中继外壳11c、制动器外壳11d、马达外壳11e、输出侧外壳11g以及输出部件16的部件16a、16b可以由铝等轻金属制成。中继外壳11f以及第1内齿轮15d及第2内齿轮15e可以由碳纤维增强塑料(cfrp：carbon fiber reinforced plastic)等树脂材料制成。作为树脂材料，除此以外还可以使用frp(fiber
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reinforced plastic/纤维增强塑料)等纤维增强树脂。供密封件25滑动的套管26可以由钢等铁系金属制成。
38.检测部18包括检测转子轴13的旋转的输入侧旋转检测器18a和检测输出部件16的旋转的输出侧旋转检测器18b。输入侧旋转检测器18a具有与转子轴13一体地旋转的旋转部18aa和配置于旋转部18aa的附近并且检测旋转部18aa的旋转量的传感器18ab。输出侧旋转检测器18b具有与输出部件16一体地旋转的旋转部18ba和配置于旋转部18ba的附近并且检测旋转部18ba的旋转量的传感器18bb。输入侧旋转检测器18a及输出侧旋转检测器18b例如为将旋转部的旋转的位移作为数字信号输出的回转式编码器，但是也可以使用输出模拟信号的旋转变压器(resolver)，也可以使用除此以外的旋转检测器。回转式编码器可以为具有光学式检测部的结构，也可以为具有磁性检测部的结构。输入侧旋转检测器18a和输出侧旋转检测器18b也可以使用彼此不同种类的检测器。
39.在输入侧旋转检测器18a及输出侧旋转检测器18b中，两个传感器18ab、18bb搭载于电路部17的编码器基板上，两个旋转部18aa、18ba配置成从输出侧与电路部17对置。更具体而言，旋转部18ba在输出部件16上的设置位置和旋转部18aa在转子轴13上的设置位置在轴向上位于大致相同的位置，同样地，两个传感器18ab、18bb也在轴向上配置于大致相同的位置。即，从径向观察时，旋转部18aa和旋转部18ba配置于彼此重叠的位置，并且旋转部18aa配置于径向外侧。并且，从径向观察时，传感器18ab和传感器18bb配置于彼此重叠的位置，并且传感器18ab配置于径向外侧。
40.＜制动器的结构＞
41.图2中(a)是从固定摩擦板侧观察本发明的实施方式所涉及的制动器时的图，图2中(b)是从线圈壳体侧观察本发明的实施方式所涉及的制动器时的图。图3中(a)是沿图2中(a)的a
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a线剖切的剖视图，图3中(b)是沿图2中(a)的沿b
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b线剖切的剖视图。
42.制动器14具有以中心轴o1为中心的环状的形状，并且转子轴13穿过中央的贯穿孔。制动器14具备：内嵌有转子轴13的带有键槽的轮毂部件14a；卡合于轮毂部件14a上的旋转摩擦板14b；能够朝向旋转摩擦板14b位移的可动摩擦板(衔铁(armature))14c；在与可动摩擦板14c相反的一侧与旋转摩擦板14b对置的固定摩擦板14e；产生向线圈壳体14g侧拉拽可动摩擦板14c的磁力的线圈14d；使可动摩擦板14c朝向固定摩擦板14e侧施力的弹簧材料
14h(图3中(b))；被制动器外壳11d支承并且保持线圈14d的线圈壳体14g。线圈14d与线圈壳体14g组合而成的结构作为定子而发挥作用。线圈壳体14g与制动器外壳11d接触，热量能够从线圈壳体14g直接传递至制动器外壳11d。轮毂部件14a具有键槽，转子轴13具有嵌入于轮毂部件14a的键槽中的键。转子轴13经由键与轮毂部件14a连接从而使大转矩传递至轮毂部件14a。
43.可动摩擦板14c、旋转摩擦板14b及固定摩擦板14e为中央被贯通的盘状的摩擦板，其彼此接触可产生摩擦力。制动器14通过摩擦板的摩擦力而产生制动转矩。可动摩擦板14c、旋转摩擦板14b、固定摩擦板14e从线圈壳体14g侧沿轴向依次排列。
44.固定摩擦板14e以与线圈壳体14g之间隔着间隔的方式与线圈壳体14g连结在一起。具体而言，固定摩擦板14e与线圈壳体14g之间夹着垫圈并被螺栓紧固一起。旋转摩擦板14b通过花键连接等与轮毂部件14a卡合，由此，旋转摩擦板14b与轮毂部件14a之间的相对旋转得到抑制，并且旋转摩擦板14b能够沿轴向位移。旋转摩擦板14b与轮毂部件14a一起旋转。可动摩擦板14c被支承为沿旋转方向的位移得到抑制且能够沿轴向位移。在固定摩擦板14e及可动摩擦板14c的与旋转摩擦板14b接触的部位设置有衬片(磨损材料)14f。
45.另外，摩擦板的结构并不只限于上述例子，摩擦板的个数并不受特别限定，也可以采用如下结构：旋转摩擦板14b固定于轮毂部件14a上而不具有固定摩擦板14e的结构。而且，可以将衬片14f设置于可动摩擦板14c的接触部位。并且，衬片14f也可以不设置于旋转摩擦板14b的接触部位及/或固定摩擦板14e的接触部位上。
46.线圈壳体14g具有以中心轴o1为中心的环状的凹部14g1。凹部14g1沿轴向凹陷并且朝向可动摩擦板14c侧开口。线圈14d沿着环状的凹部14g1卷绕并保持在凹部14g1内。线圈壳体14g为由铁系材料制成的磁性体，其使线圈14d通电而产生的磁力放大从而使磁力作用于可动摩擦板14c。可动摩擦板14c为由铁系材料制成的磁性体，其被由线圈14d产生的磁力吸引。
47.＜驱动器及制动器的动作＞
48.若马达12驱动转子轴13及起振体15a旋转，则起振体15a的运动传递至外齿轮15c。此时，外齿轮15c的形状被限制为顺应起振体15a的外周面的形状，从轴向观察时，其挠曲成具有长轴部分及短轴部分的椭圆形形状。而且，外齿轮15c的长轴部分与被固定的第1内齿轮15d啮合。因此，外齿轮15c不会以与起振体15a相同的转速进行旋转，而是起振体15a在外齿轮15c的内侧进行相对旋转。而且，伴随该相对旋转，外齿轮15c以其长轴位置及短轴位置沿周向移动的方式挠曲变形。该变形的周期与起振体15a的旋转周期成正比。在外齿轮15c挠曲变形时，其长轴位置移动，从而外齿轮15c与第1内齿轮15d的啮合位置在旋转方向上发生变化。在此，假设将外齿轮15c的齿数设为100且将第1内齿轮15d的齿数设为102。如此一来，啮合位置每转一圈，外齿轮15c与第1内齿轮15d的啮合齿依次错开，由此外齿轮15c进行旋转(自转)。若设为上述齿数，则起振体15a的旋转运动以100:2的减速比减速后传递至外齿轮15c。另一方面，外齿轮15c还与第2内齿轮15e啮合，因此外齿轮15c与第2内齿轮15e的啮合位置也通过起振体15a的旋转而在旋转方向上发生变化。在此，若将第2内齿轮15e的齿数与外齿轮15c的齿数设为相同数量，则外齿轮15c与第2内齿轮15e并不相对旋转，外齿轮15c的旋转运动以1:1的减速比传递至第2内齿轮15e。由此，起振体15a的旋转运动以100:2的减速比减速后传递至第2内齿轮15e，并从第2内齿轮15e经由输出部件16输出至对象部件
202。
49.在上述旋转运动的传递中，转子轴13的旋转位置被输入侧旋转检测器18a检测，输出部件16的旋转位置被输出侧旋转检测器18b检测。
50.想要停止马达12的驱动并停止旋转运动时，为了使制动器14产生制动力，线圈14d从通电状态切换成非通电状态。通过该切换，线圈14d的磁力下降，可动摩擦板14c基于弹簧材料14h的作用力而移动至固定摩擦板14e侧，可动摩擦板14c与固定摩擦板14e夹持旋转摩擦板14b。通过该夹持，在旋转摩擦板14b上产生摩擦力，从而在与旋转摩擦板14b的相对旋转受到限制的轮毂部件14a及转子轴13上产生旋转方向上的制动力。若转子轴13停止旋转，则输出部件16也停止旋转，并且保持该停止旋转的状态。即，输出部件16不会因对象部件202的自重等而进行旋转，制动器14保持停止旋转的状态。制动器14的静摩擦转矩取决于弹簧材料14h的作用力。
51.在驱动马达12时，为了解除制动器14的制动力，首先对线圈14d进行使可动摩擦板14c抵抗弹簧材料14h的作用力而移动至线圈壳体14g侧的第1通电。通过第1通电，线圈14d及线圈壳体14g产生磁力，基于该磁力，可动摩擦板14c移动至线圈壳体14g侧。通过该移动，旋转摩擦板14b的夹持被解除，导致旋转摩擦板14b、轮毂部件14a及转子轴13的制动被解除。制动被解除之后，对线圈14d进行用于保持可动摩擦板14c的位置的第2通电。第1通电起到使可动摩擦板14c位移的作用，而第2通电则维持可动摩擦板14c的静止，因此，第2通电的电压输出低于第1通电的电压输出(更小的电力)。在马达12驱动中，对线圈14d持续进行第2通电从而维持制动力的解除。
52.第2通电电流为产生抵抗弹簧材料14h的作用力的磁力的电流，因此与制动器14的静摩擦转矩相关。若制动器14的结构相同，则制动器14的静摩擦转矩越大，弹簧材料14h的作用力也越大，因此第2通电电流也变大。即，制动器14的静摩擦转矩越大，线圈14d的通电电流就越大，因而线圈14d的发热量就变大。在第2通电持续中，线圈14d产生的热量会传递至线圈壳体14g、制动器外壳11d、凸片11d3以及外壳11的其他部件(马达外壳11e、凸片11e2、中继外壳11c、11f、作为减速机外壳而发挥作用的第1内齿轮15d的外周部等)并向外部释放。
53.＜制动器的热设计＞
54.接着，对制动器14的尺寸的一例进行说明。但是，本发明所涉及的制动器并不只限于以下例子。另外，在图1及图3中，以与实际不同的纵横比来示出了制动器14。以往，在外径大的能够进行有余地的设计的制动器中，也存在薄型化的制动器，但是在外径小的情况下，发热成为问题，因而难以实现薄型化。根据本发明人的调查，在线圈壳体的最小外径为70mm以下的小型制动器中，不存在充分实现了薄型化(后述的厚度d1/最小外径(r1
×
2)为0.2以下)的制动器。确保规定值(0.1nm)以上的静止摩擦转矩的同时实现薄型化尤为困难。在本实施方式中，通过考虑向制动器外壳及马达外壳的散热(并非以制动器单体考虑散热)，在线圈壳体的最小外径为70mm以下的小型制动器中，也实现了所期望的薄型化。
55.线圈壳体14g的最小外径(最小外半径r1
×
2)为70mm以下，在本实施方式中为55mm。如图2中(a)及(b)所示，线圈壳体14g的外周部具有主要作为凹部14g1的外周壁而发挥作用的部分所占的范围h1及螺栓或弹簧材料14h所在的凸缘部所占的范围h2。在线圈壳体14g中，范围h1的外径小，范围h2的外径大。上述的线圈壳体14g的最小外径(r1
×
2)相当
于从轮毂部件14a的旋转中心(中心轴o1)至线圈壳体14g的范围h1的外周面为止的半径r1的两倍的长度。
56.制动器14的主要部分的厚度d1为线圈壳体14g的最小外径的0.2倍以下，在本实施方式中为10mm。如图2及图3所示，主要部分的厚度表示从摩擦板(固定摩擦板14e、旋转摩擦板14b、可动摩擦板14c)上的在轴向上离线圈壳体14g最远的一侧的第1端面s1至线圈壳体14g上的与第1端面s1相反一侧的第2端面s2为止的距离。在本实施方式中，第1端面s1为固定摩擦板14e的与线圈壳体侧相反一侧的端面。
57.通过采用上述最小外径及主要部分的厚度，制动器14变得小型且薄型，有助于驱动器1的紧凑化。
58.制动器14的静摩擦转矩为0.1nm以上，在本实施方式中为0.16nm。静摩擦转矩取决于摩擦板的产生摩擦的部位的半径及静止摩擦力，而静止摩擦力取决于弹簧材料14h的作用力。线圈14d的匝数、配线粗细及通电电流设定成能够产生抵抗弹簧材料14h的作用力的磁力。
59.＜制动器的温度上升试验＞
60.通常，关于通过线圈的通电而进行动作的制动器，根据规定的温度上升试验(例如，日本工业规格jis b 1404
‑
2)来测定线圈通电时的线圈的温度上升值(从通电前的初始温度至达到热平衡状态时的饱和温度为止的上升值)。在规定的温度上升试验中，采用如下测定条件：在将制动器单体放置在隔热材料上的状态下，对线圈施加额定电压来进行连续通电。接着，对制动器进行热设计，以便即使产生了所测定的温度上升，在制动器的规定的性能试验中也能够获得正常结果。例如，在线圈的温度上升过高的情况下，进行加大线圈壳体来加大散热作用等的热设计。
61.另一方面，在本实施方式的制动器14的温度上升试验中，在符合制动器14的实际使用状态的测定条件下测定对线圈通电时的线圈的温度上升值(从通电前的初始温度至达到热平衡状态时的饱和温度为止的上升值)。接着，对制动器14进行热设计，以便即使产生了该温度上升试验中测定的线圈14d的温度上升值，在制动器14的规定的性能试验中也能够获得正常结果。关于符合制动器14的实际使用状态的测定条件，在已确定将制动器14安装于驱动器1上时，采用安装于驱动器1上的状态作为测定条件。而且，在已确定将驱动器1安装于机器人等上位装置上时，可以采用驱动器1安装于上位装置上的状态作为测定条件。而且，在上述测定条件中，作为连续通电时输出至线圈14d的电压，可以采用额定电压，也可以采用用于维持抵抗弹簧材料14h而位移的可动摩擦板14c的位置的电压(上述的第2通电电压)。
62.以下示出以jis的规定条件和实施方式的测定条件对本实施方式的制动器14进行了温度上升试验的例子。
63.[表1]
[0064]
[试验结果表]
[0065]
测定条件主要部分厚度[mm]线圈壳体最小外径[mm]温度上升值[℃]实际方式条件105511jis规定条件105532
[0066]
如该试验结果表所示，若以jis的规定条件对本实施方式的制动器14进行试验，则
在常温25℃下制动器14的饱和温度成为57℃，达到了制动器的性能试验的结果有可能会出现异常的温度。在这种情况下，例如，需要进行加大线圈壳体14g的最小外径以及加大制动器14的主要部分厚度等的提高三热性的重新设计。
[0067]
另一方面，若以实施方式的测定条件对本实施方式的制动器14进行温度上升试验，则在常温25℃下制动器14的饱和温度成为36℃，保持在制动器14的性能试验中可以获得正常结果的温度。低的温度上升值是通过将实际使用状态设为测定条件由线圈14d产生的热量从线圈壳体14g传递至驱动器1的制动器外壳11d及马达外壳11e并向外部有效地散热所致。根据这样的试验结果，验证了即使采用上述试验结果表中示出的制动器14的主要部分厚度及线圈壳体14g的最小外径，在实际使用中制动器14的性能也不会出现异常。通过采用本实施方式的温度上升试验，能够实现制动器14的小型化及薄型化，，并且以通过试验证实的高可靠性能够在制动器14的正常的温度范围内使用。另外，上述试验结果中的饱和温度57℃、36℃的数值本身并不特别重要(并不用于限定本发明的技术范围)，重要的是证实了在向制动器外壳11d及马达外壳11e进行散热的状态下进行试验时的发热小于制动器单体试验中的发热。即，重要的是证实了本发明的如下构思：若考虑向制动器外壳11d及马达外壳11e的散热，则即使在外径小的制动器中也能够实现薄型化。
[0068]
＜驱动器的规格＞
[0069]
图4是表示搭载有实施方式的驱动器的协作机器人的图。在此，对驱动器1的用途及规格的一例进行说明。另外，本发明所涉及的驱动器的用途及规格并不只限于下述例子。
[0070]
驱动器1用作与人协作以进行作业的协作机器人100的关节部101的驱动装置。在这种情况下，支承部件201成为关节部101的基端侧臂，对象部件202成为前端侧臂。协作机器人100具有检测与人的接触的检测部。驱动器1具有如下规格：作为协作机器人100的关节部101的驱动装置而被安装时的运转率为20％e d以下。运转率表示驱动器1的运转时间tj与安装有驱动器1的协作机器人的运转时间tr的比例，表示为(tj/tr)
×
100[％ed]。另外，协作机器人本身的运转时间tr可以定义为，协作机器人的电源被打开的期间的时间或驱动各关节的驱动源(伺服马达)的电源被打开的期间的时间。因此，协作机器人对某一工件进行作业后等待设置下一个工件的待机时间也包含在协作机器人本身的运转时间tr中。并且，驱动器1的运转时间tj可以定义为，驱动驱动器1的马达12旋转(被旋转控制)的期间的时间。
[0071]
如上所述，根据本实施方式的驱动器1，具备马达12及制动器14，制动器14的线圈壳体14g的最小外径“r1
×
2”为70mm以下，主要部分厚度d1为最小外径的0.2倍以下。通过采用这种尺寸，能够实现小型且薄型的制动器14，有助于驱动器1的紧凑化。而且，根据本实施方式的驱动器1，具备彼此连结在一起的马达外壳11e及制动器外壳11d，制动器14的热量经由外壳11向驱动器1的外部释放。在以往的制动器的热设计的思想中，未考虑制动器14安装于装置上的实际使用时的散热性的情况下进行了热设计，因此无法实现如上所述的小型且薄型的制动器14。但是，在本实施方式的热设计的思想中，在线圈14d的热量传递至线圈壳体14g、制动器外壳11d、马达外壳11e并释放的适于实际使用的测定条件下进行了制动器14的温度上升试验，从而验证了即使产生了所测定的温度上升也能够获得正常的动作的制动器14的性能。因此，能够实现具备如下制动器14的驱动器1，即，基于以往的热设计的思想无法实现的小型且薄型并且能够以高可靠性在正常的温度范围内动作从而实现制动及将该
制动的解除的制动器。而且，在本实施方式的驱动器1中，制动器14的静摩擦转矩为0.1nm以上，因此在驱动器1中能够发挥必要且充分的停止保持力。
[0072]
而且，根据本实施方式的驱动器1，制动器外壳11d与线圈壳体14g的外周面接触。因此，线圈14d的热量能够以高传导率从线圈壳体14g移动至制动器外壳11d，并向驱动器1的外部释放。即，制动器14的散热性得到提高。在以往的制动器的热设计的思想中，并未考虑这种实际使用上的散热性，因此，即使具有上述散热性，也未能实现制动器的小型化及薄型化。但是，在本实施方式的制动器14的热设计的思想中，能够反映实际使用上的散热性来设计制动器14的尺寸，因此通过上述散热性的提高，能够使制动器14更加小型化及薄型化。
[0073]
而且，根据本实施方式的驱动器1，制动器外壳11d及马达外壳11e上具有凸片11d3、11e2，因此制动器14的散热性得到进一步提高，从而能够使制动器14进一步小型化及薄型化。而且，驱动器1具有减速机15和容纳减速机15的构成部件的减速机外壳(第1内齿轮15d的外周部)，并且第1内齿轮15d与制动器外壳11d连结在一起。因此，制动器14的散热性得到进一步提高，从而能够使制动器14进一步小型化及薄型化。另外，驱动器1也可以采用具有凸片11d3、11e2中的任意一个凸片的结构，此时，也能够通过散热性的提高来实现制动器14的进一步小型化及进一步薄型化。
[0074]
而且，本实施方式的驱动器1可以用作驱动协作机器人100的关节部101的装置，并且其运转率为20％ed以下。协作机器人100的关节部101的驱动装置通常将低运转率(例如，20％ed以下)作为规格。在本实施方式的制动器14中，运转时对线圈14d持续通电。因此，若具有低运转率的规格，则线圈14d通电时间也短，发热也变小，因此能够实现制动器14的进一步小型化及进一步薄型化。
[0075]
而且，根据本实施方式的制动器14，线圈壳体14g的最小外径“r1
×
2”为70mm以下，并且主要部分厚度d1为最小外径的0.2倍以下。因此，能够实现基于以往的热设计思想无法实现的小型且薄型的结构。而且，即使采用这种小型且薄型的结构，也能够根据在适于实际使用的测定条件下进行的温度上升试验来验证制动器14能够在正常的温度范围内动作并且能够维持制动器14的正常的性能。因此，能够提供如下制动器14，即，基于以往的热设计思想无法实现的小型且薄型并且具有高可靠性且能够发挥正常的性能的制动器14。具体而言，针对已确定要搭载于具有彼此连结在一起的制动器外壳11d及马达外壳11e的驱动器1上的制动器14而言，能够提供如下制动器14，即，根据线圈14d的热量经由制动器外壳11d及马达外壳11e进行释放的适于实际使用的温度上升试验来验证了小型且薄型并且能够在正常的温度范围内动作且能够维持正常的性能的制动器14。
[0076]
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不只限于上述实施方式。例如，在上述实施方式中，示出了制动器外壳11d与马达外壳11e直接连结的例子，但是，本发明所涉及的制动器外壳及马达外壳的也可以经由中继部件连结在一起。此时，也可以经由中继部件而获得高散热性。本发明所涉及的制动器外壳与减速机外壳的连结也相同。并且，在上述实施方式中，说明了线圈壳体14g的外周面与制动器外壳11d接触的情况，但是，关于接触方式，也可以包括线圈壳体14g与制动器外壳11d过盈配合的方式或间隙配合的方式等。并且，也可以使线圈壳体14g与制动器外壳11d在轴向上接触而不是在径向上接触。并且，在上述实施方式中，示出了将制动器14安装于驱动器1上的例子，但是，安装有制动器14的装置也可以为除了驱动器以外的装置。另外，关于驱动器1的用途、驱动器1中的除了马达
12及制动器14以外的构成要件的有无、减速机15的种类等的实施方式中示出的详细部分，在不脱离发明的宗旨的范围内可以进行适当变更。