JPS597594A - ロボツトの関節駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はロボットの関節部分を駆動するアクチュエータ
の改良に関する。

近年、産業用ロボットの開発が盛んに進められているが
、ロボットの腕の一部を構成する関節部分については、
これをサーボ弁で制御される油圧シリンダで駆動する場
合、従来は、第１図のように構成していた。

１は関節部分を構成する揺動アームで、ブラケット２の
ビン３を支点として、矢印で示すようにアーム先端１Ａ
が揺動する。

アーム基端１Ｂには、復動型の油圧シリンダ４−　　　
１　　　− のピストンロッド５が、ビン６を介して結合し、また油
圧シリンダ４の基部はブラケット７にビン８を介して回
動自由に支持される。

シリンダ内部は、ピストン９によって上下の油室１１．
１２が区画形成され、これら油室１１゜１２は、サーボ
弁（または電磁切換弁）１３がらの制御油圧が供給され
る。

サーボ弁１３は油圧ユニット（供給源）からの油圧を、
電気的信号ともとづいて制御するもので、この油圧に応
じてピストン９を運動させる。

いま、例えば、揺動アーム１をビン３を支点にして揺動
運動させるときは、油圧シリンダ４０両油室１１．１２
を交互に加圧してやれば、ピストン９が上下にストロー
クして、矢印で示すように揺動アーム１のアーム先端１
Ａが円弧運動を行なう。

ところで、この揺動運動の折り返し点において、ビン３
．６．７による連結部分のガタ分でバックラッシュが発
生するため、その間はサーボ弁１３により制御された油
圧に対し、ピストン９の動き−２− は正確に応動しないことになり、瞬間的に無制御の状態
に近くなる。

これを解消するには、ピン結合部分の加工精度を上げて
ガタを除く他はないが、実用上は難しい問題で、仮にガ
タをすっかり取り除いたとしても、経時的には摩耗によ
りガタを生じるので、信頼性に欠ける。

また、往復動型の油圧シリンダ４は、押し側と引き側で
、ピストン受圧面積差があるため、とくにサーボ弁１３
の代りに電磁弁を用いたときは、揺動方向によって生じ
る速度差及び出力荷重差を調整することが困難となる。

本発明は、このような問題を解決するために、揺動アー
ムなど関節部分を駆動するのに、２つの単動型シリンダ
を用いて、揺動アーム及びシリンダの各連結部分、に常
に一定方向の荷重をか（）続けることにより、反転作動
時のバックラッシュを無くすとともに、運動方向による
速度差、荷重差などを発生させないようにした、ロボッ
ト関節駆動装置を提供するものである。

−３− 以下、本発明の実施例を第２図にもとづいて説明する。

２０は関節部分を構成する揺動アームで、中央をビン２
１によりブラケット２２に支持され、その両方向に等長
の連結腕２３Ａ、２３Ｂが張り出される。

これら、連結腕２３Ａ、２３Ｂには、それぞれビン２４
を介して単動型ラムシリンダ、２５Ａ。

２５Ｂのラム２６Ａ、２’６Ｂが回転自由に連結する。

ラムシリンダ２５Ａ、２５Ｂの基端は、ブラケット２８
Ａ、２８Ｂにピン２９を介して回転自由に連結でる。

ラムシリンダ２５Ａ、２５Ｂの内部の油室３０Ａと３０
Ｂは、それぞれサーボ弁３１に接続し、サーボ弁３１は
第１図と同様に入力される空気的信号にもとづいて油室
ユニット３３からの圧油を制御する。

次に作用について説明すると、例えば、揺動アーム２０
を図の中立状態から時計方向に回動させ　　　　− るには、左方のラムシリンダ２５Ａの供給圧を高め、右
方のラムシリンダ２５Ｂの供給圧を低下させるように、
サーボ弁３１で制御する。

これにより、油室３０Ａと３０Ｂの差圧にもとづいて一
方のラム２６Ａは伸び、他方のラム２６Ｂは縮み、揺動
アーム２０がピン２１を支点にして右方に傾く。

このようにして、右方に傾いた揺動アーム２０を反転さ
せるには、右方のラムシリンダ２５Ｂの供給圧を高め、
左方のラムシリンダ２５Ａの供給圧を下げればよく、こ
れによりラム２６Ｂが伸びラム２６Ａは縮み出し、揺動
アーム２０は反時計方向に回動を始める。

ところで、この場合、油圧回路内には、常に大気圧以上
の圧力を有しているため、各ラムシリンダ２５Ａ、２５
Ｂはこの油圧により常に上向きの力、つまり押出側の力
を発生している。この結果、ラムシリンダ２５Ａ、２５
Ｂ及び揺動アーム２０の各連結点であるピン２１．２４
．２９の結合部は、常に一方向に押され状態に保持され
ており、−５− この関係は揺動アーム２０の運動方向が変っても変化し
ないのであり、このため、ビン２１，２４゜２９の連結
部分にガタがあったとしても、一方向に押し付けられた
まま動きが反転するのみで、この間バックラッシュは生
じないのである。

したがって運動方向の変換時点における無制御の状態が
解消され、揺動アーム２０は常に制御油圧に正しく追従
して作動することになる。

また、ラムシリンダ２５Δ、２５Ｂのラム２６Ａ、２６
Ｂの受圧面積を等しく設定することにより、運動方向に
よって速度差や出力荷重差を生じることがなくなるので
ある。

なお、この実施例では、ラムシリンダを用いたが、ピス
トン型の単動シリンダであっても勿論よい。

以上のように本発明は、関節部分を構成する揺動アーム
に、その回動支点を挾んで両側に単動シリンダを連結し
、このシリンダの油室にサーボ弁または電磁弁からの制
御油を供給するようにしたので、揺動アームやシリンダ
の連結ジヨイント部−６− 分を常に一方向に押圧保持することができ、ジヨイント
部分にガタがあっても運動方向の変換時のバックラッシ
ュの発生を防止でき、常に正確な位置制御が行なえる一
方、運動方向に対するシリンダの有効受圧面積差がなく
、速度、出力荷重の正確な制御が行なえるという効果を
生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の断面図、第２図は本発明の実施例の
断面図である。 ２０・・・揺動アーム、２１・・・ビン、２２・・・ブ
ラケット、２４・・・ビン、２５Ａ、２５Ｂ・・・ラム
シリンダ（単動シリンダ）、２６Ａ、２６Ｂ・・・ラム
、２９・・・ビン、３０Ａ、３０Ｂ・・・油室、３１・
・・サーボ弁、３３・・・油圧ユニット、 特許出願人　　　オートマックス株式会社−７− 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 関節部分を構成する揺動アームに、その回動支点を挾ん
   で両側に単動シリンダをビン結合し、両シリンダの油室
   に制御油を給排する制御弁を接続したことを特徴とする
   ロボットの関節駆動装置。