JP3207294B2

JP3207294B2 - 自在油圧装置

Info

Publication number: JP3207294B2
Application number: JP13208893A
Authority: JP
Inventors: 淳之平井; 義二平賀; 義雄青山
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1993-06-02
Filing date: 1993-06-02
Publication date: 2001-09-10
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH06341410A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自在油圧装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、工作機械を取り扱う職場の多く
は、作業環境が厳しいことによる労働者の不足と、多品
種少量生産への生産形態という社会背景のもとで、工作
機械の段取り工程の自動化は着実に進んできている。自
動化治具や産業用ロボットの先端ツールなど大きな力を
発生する必要のあるアクチュエータの駆動源は未だ油圧
が中心である。油圧アクチュエータの駆動は、一般に電
動機で油圧ポンプを加圧して行なっているが、そのため
には必ず油圧配管や電気配線が必要となる。これは、自
動化治具を自律移動させる場合すなわち油圧アクチュエ
ータの駆動手段に対する自律移動を考えた場合や、産業
用ロボットの先端ツールの交換対応を考えた場合、油圧
配管や電気配線の接続の問題が生じることになるが、最
近は自動油圧カップラなどの実用化が進められその解決
が図られようとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、油圧カ
ップラを用いても依然として油圧アクチュエータと駆動
手段との間の油圧配管や電気配線の必要性はあり、油の
リークの問題などが完全に解決されているわけではない
し、油圧カップラ操作自体も自動化が容易でなく、駆動
手段に対する油圧アクチュエータの自律移動や産業用ロ
ボットの先端ツールの交換対応を考えた場合に、信頼性
の不安が残る。また、情報信号の伝送を平行して行なわ
ないと、動作させる治具アクチュエータの数が増えるに
つれてカップラの数も増え、信頼性低下と装置の大型化
につながることになる。そこで本発明は、油圧アクチュ
エータとその駆動手段との間の油圧配管や電気配線の問
題を生じることなく、しかも簡単な構成で油圧アクチュ
エータの自律移動や交換を行なえる自在油圧装置を提供
することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の自在油圧装置は、高周波電圧が印加される一次
側伝送部を有する給電ユニットと、前記給電ユニットか
らの電力が供給され、該電力により油圧力を発生させて
油圧アクチュエータに所定の作業を行なわせるための油
圧シリンダを駆動する油圧発生ユニットとからなり、該
油圧発生ユニットは、前記高周波電圧の印加により生じ
る高周波電磁誘導を利用して前記一次側伝送部と無接触
で前記給電ユニットから電力の供給および情報信号の伝
送が行なわれる二次側伝送部と、該二次側伝送部を経由
して前記給電ユニットから供給される電力により駆動さ
れる油圧ポンプと、該油圧ポンプと前記油圧シリンダと
の間に設けられ、前記二次側伝送部を経由して前記給電
ユニットから伝送される情報信号により制御されるソレ
ノイドバルブと、該ソレノイドバルブと前記油圧シリン
ダとの間に設けられたチェックバルブと、前記油圧シリ
ンダとが一つの密閉された構造体の中に設けられている
ことを特徴とする。

【０００５】この場合、前記給電ユニットに、前記一次
側伝送部へ高周波電圧を印加する手段を駆動するための
バッテリを内蔵したものであってもよい。また、高周波
電圧が印加される一次側伝送部を有する給電ユニット
と、前記給電ユニットからの電力が供給され、該電力に
より油圧力を発生させて油圧アクチュエータに所定の作
業を行なわせるための油圧シリンダを駆動する油圧発生
ユニットからなり、該油圧発生ユニットは、前記高周波
電圧の印加により生じる高周波電磁誘導を利用して前記
一次側伝送部と無接触で前記給電ユニットから電力の供
給および情報信号の伝送が行なわれる二次側伝送部と、
前記給電ユニットからの電力の供給および情報信号の伝
送により制御される油圧回路と、前記油圧シリンダとが
一つの密閉された構造体の中に設けられるとともに、前
記給電ユニットおよび前記油圧発生ユニットには、前記
一次側伝送部と前記二次側伝送部とが互いに対向して配
置されるように、前記給電ユニットと前記油圧発生ユニ
ットとを機械的にかつ着脱自在に結合する結合手段が設
けられていることを特徴とするものとし、前記油圧発生
ユニットは、産業用ロボットのアーム部の先端に、前記
結合手段により結合可能となっているものでもよい。

【０００６】さらに、高周波電圧が印加される、細長い
ループ状の一次側巻線が基台上に固定して配置された一
次側伝送部を有する給電ユニットと、前記給電ユニット
からの電力が供給され、該電力により油圧力を発生させ
て油圧アクチュエータに所定の作業を行なわせるための
油圧シリンダを駆動する油圧発生ユニットからなり、該
油圧発生ユニットは、前記高周波電圧の印加により生じ
る高周波電磁誘導を利用して前記一次側伝送部と無接触
で前記給電ユニットから電力の供給および情報信号の伝
送が行なわれる二次側伝送部と、前記給電ユニットから
の電力の供給および情報信号の伝送により制御される油
圧回路と、前記油圧シリンダとが一体となって設けられ
ているとともに、前記二次側伝送部は、前記一次側巻線
を二つの中空部に遊嵌して、前記基台上を前記一次側巻
線の長手方向に移動自在に設けられた二次側コアと、前
記一次側巻線に対向して前記二次側コアに巻回された二
次側巻線とを有するものであってももよく、この場合に
は、前記一次側巻線を基台上に複数設けるとともに、前
記油圧発生ユニットを前記各一次側巻線毎に設け、前記
一次側巻線へ高周波電圧を印加する手段を、高周波電磁
誘導を利用して電力および情報信号を無接触で伝送す
る、さらにもう１段の一次側伝送部および二次側伝送部
を介して設けたものとしてもよい。

【０００７】そして、上記本発明の各自在油圧装置にお
いて、前記給電ユニットには、前記一次側伝送部に印加
する高周波電圧の周波数を複数種に変換する周波数変換
手段が設けられるとともに、前記油圧発生ユニットに
は、前記高周波電磁誘導により前記二次側伝送部に生じ
た高周波電圧の周波数を測定する周波数測定回路と、該
周波数測定回路で測定された高周波電圧の周波数に対応
して、前記油圧回路の制御を行なうための情報信号を発
生させるデコーダとが設けられているものでもよい。

【０００８】

【作用】上記のとおり構成された請求項１に記載の発明
では、給電ユニットから油圧発生ユニットへは、高周波
電磁誘導を利用して無接触で電力の供給および情報信号
の伝送が行なわれるので、給電ユニットと油圧発生ユニ
ットとの間には油圧配管や電気配線が必要なくなり、油
の漏れや電気回路の接続不良がなくなる。また、ソレノ
イドバルブと油圧シリンダとの間にチェックバルブが設
けられているので、給電ユニットから油圧発生ユニット
への電力の供給およびソレノイドバルブの制御信号の入
出力は、油圧シリンダの動作の開始時と終了時以外は必
要なくなる。よって、それ以外には給電ユニットと油圧
発生ユニットとを分離しても、油圧シリンダはその状態
を維持し続け、油圧アクチュエータの機能を維持した状
態で油圧発生ユニットを自在に移動できる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。（第１実施例）図１は、本発明の自在油圧装置の第１実
施例の概略構成図である。図１に示すように、この自在
油圧装置は密閉構造の油圧発生ユニット１０と、油圧発
生ユニット１０と分離可能な給電ユニット３０とに大別
される。まず、油圧発生ユニット１０について説明す
る。油圧発生ユニット１０は、油圧ポンプ駆動モータ１
４からの駆動力により油タンク２２内の油を汲み上げて
油圧力を発生させ、この油圧力により油圧シリンダ２３
のロッド２３ａを図示矢印方向に前進させたり、その逆
方向に後退させるものであり、ロッド２３ａの移動方向
を切り換えるためのソレノイドバルブ１６を有する。油
タンク２２は、油温の変化による容積変化と、アクチュ
エータの移動に伴う容積変化に追従するために、容積変
化型のものが用いられている。

【００１０】また、ソレノイドバルブ１６と油圧シリン
ダ２３のロッド前進側油室とを連通する配管には、チェ
ックバルブ１８と、ロッド２３ａの前進移動が完了した
ことを検知するための前進用圧力スイッチ１９と、油圧
回路を密閉構造の中に収めた場合の温度変化による油量
の変化を吸収し、油圧発生特性の変化が生じないように
するためのアキュームレータ２１とが設けられている。
一方、ソレノイドバルブ１６と油圧シリンダ２３のロッ
ド後退側油室とを連通する配管には、ロッド２３ａの後
退移動が完了したことを検知するための後退用圧力スイ
ッチ２０が設けられている。さらに、油圧ポンプ１５と
ソレノイドバルブ１６とを連通する配管にはリリーフバ
ルブ１７が設けられている。ここで、前進用圧力スイッ
チ１９と、後退用圧力スイッチ２０は、それぞれマイク
ロスイッチ等を用いた近接スイッチで代用することがで
きる。

【００１１】二次側電力伝送部１１ａおよび二次側情報
信号伝送部１１ｂは、それぞれ後述する給電ユニット３
０から高周波電磁誘導により電力および情報信号を授受
するためのものであり、コアと、それに巻回された巻線
とからなる。二次側情報信号伝送部１１ｂを通じて伝送
された情報信号は制御部１３のＣＰＵに入力され、この
情報信号に基づいて制御部１３では、Ｉ／Ｏインターフ
ェイスを介してソレノイドバルブ１６を制御したり、各
圧力スイッチ１９、２０の確認信号を二次側情報信号伝
送部１１ｂを介して給電ユニットにフィードバックす
る。情報信号伝送の点数が少ないときには、制御部１３
のＣＰＵによるシリアル通信ではなく、信号点数分の高
周波電磁カップリングを備えてＣＰＵを用いない並列通
信を行なうことができる。一方、二次側電力伝送部１１
ａを通じて伝送された高周波電圧は、制御部１３の電源
回路に供給されるとともに、整流平滑回路１２において
整流および平滑されて直流電圧に変換された後油圧ポン
プ駆動モータ１４に供給される。また、整流平滑回路１
２で生成された直流電圧の一部は、必要に応じて制御部
１３の電源回路に供給される。

【００１２】次に、給電ユニット３０について説明す
る。給電ユニット３０は、上位コントローラであるシー
ケンサー３５からの信号が入力される給電側制御部３４
と、給電側制御部３４で生成された情報信号を高周波電
磁誘導により二次側情報信号伝送部１１ｂに無接触で伝
送するための、二次側情報信号伝送部１１ｂに対向して
配置された一次側情報信号伝送部３１ｂと、交流電源３
６からの交流電圧を整流および平滑して直流電圧に変換
する整流平滑回路３３と、給電側制御部３４および整流
平滑回路３３からの直流電圧をそれぞれ高周波電圧に変
換する二つの高周波インバータ３２と、各高周波インバ
ータ３２からの高周波電圧を高周波電磁誘導により二次
側電力伝送部１１ａに無接触で供給するための、二次側
電力伝送部１１ａに対向して配置された一次側電力伝送
部３１ａとを有する。一次側電力伝送部３１ａおよび一
次側情報信号伝送部３１ｂについても、二次側電力伝送
部１１ａおよび二次側情報信号伝送部１１ｂと同様に、
それぞれコアと、それに巻回された巻線とからなる。

【００１３】ここで、給電ユニット３０から油圧発生ユ
ニット１０への電力供給の原理について説明する。高周
波インバータ３２で作られた高周波電圧が一次側電力伝
送部３１ａの巻線に加えられると、二次側電力伝送部１
１ａの巻線との巻線比に従って、電磁結合により二次側
電力伝送部１１ａの巻線に高周波電圧を生じさせる。そ
して、この誘導電圧が整流平滑回路１２で整流、平滑化
され、油圧ポンプ駆動モータ１４に供給される。また、
供給側制御部３４と制御部１３との間での情報信号の伝
送も、電力供給と同様の原理で行なわれる。上述した自
在油圧装置において油圧シリンダ２３のロッド２３ａを
前進させる際には、交流電源３６から供給されて給電ユ
ニット３０で変換された高周波電圧は、一次側電力伝送
部３１ａから二次側電力伝送部１１ａに高周波電磁誘導
により無接触で供給される。二次側電力伝送部１１ａに
供給された高周波電圧は、整流平滑回路１２で直流電圧
に変換されて油圧ポンプ駆動モータ１４を駆動させる。
油圧ポンプ駆動モータ１４の駆動により、油タンク２２
に蓄えられた油が油圧ポンプ１５で汲み上げられ、油圧
が発生する。油圧を発生させた後に、ソレノイドバルブ
１６のロッド前進側バルブをオンするための信号が、給
電側制御部３４から制御部１３へ、一次側情報信号伝送
部３１ｂと二次側情報信号伝送部１１ｂとの間の高周波
電磁誘導により無接触で伝送される。これにより、油圧
シリンダ２３のロッド前進側油室に加圧油が供給され、
ロッド２３ａが前進する。ロッド２３ａの前進端までの
移動完了は前進用圧力スイッチ１９の信号を確認するこ
とによって行なわれるが、この信号は二次側情報信号伝
送部１１ｂと一次側情報信号伝送部３１ｂとの間の高周
波電磁誘導により無接触で給電側制御部３４にフィード
バックされる。

【００１４】ロッド２３ａの前進端までの移動完了の確
認後に、ソレノイドバルブ１６をオフするための信号
を、給電側制御部３４から制御部１３へ、一次側情報信
号伝送部３１ｂと二次側情報信号伝送部１１ｂとの間の
高周波電磁誘導により伝送すると、ソレノイドバルブ１
６がオフされるが、このとき、チェックバルブ１８の働
きにより油圧シリンダ２３内の油圧は保持される。従っ
て、油圧発生ユニット１０と給電ユニット３０とを分離
しても、油圧発生ユニット１０はサポートやジャッキな
どの強度メンバ、あるいはチャックやバイス、クランプ
装置として機能し続けることができるため、油圧配管も
電気配線もない自律した治具が形成される。このような
構成によって、加工物や被支持物と一体となって移動す
ることもできる、自在で有効な支持物が構成される。

【００１５】一方、治具としての機能を解除する場合、
すなわち油圧シリンダ２３のロッド２３ａを後退させる
場合には、再度、油圧ポンプ駆動モータ１４を駆動させ
た後、ソレノイドバルブ１６のロッド後退側バルブをオ
ンし、油圧シリンダ２３のロッド２３ａを後退させる。
ロッド２３ａの後退完了の確認は後退用圧力スイッチ２
０からの信号を二次側情報信号伝送部１１ｂから一次側
情報信号伝送部３１ｂを経た情報信号の伝送によって行
なわれる。この信号が給電側制御部３４に送られた時点
でソレノイドバルブ１６をオフし、その後、油圧ポンプ
駆動モータ１４を停止させる。そして、油圧発生ユニッ
ト１０と給電ユニット３０とを分離し、機能解除動作が
完了する。以上の動作において、油圧ポンプ駆動モータ
１４の駆動と停止、およびソレノイドバルブ１６のオン
とオフの制御は、いずれも給電側制御部３４からの信号
による、一次側電力伝送部３１ａから二次側電力伝送部
１１ａへの高周波電圧の供給、および一次側情報信号伝
送部３１ｂから二次側情報信号伝送部１１ｂへの情報信
号の伝送を経て行なわれる。

【００１６】図１に示したものでは、ソレノイドバルブ
１６によって、油圧シリンダ２３のロッド２３ａの前進
および後退を制御していたが、ソレノイドバルブ１６に
代えて、図２に示すようにシングルソレノイドバルブ１
６’を設け、ソレノイド操作をばねの反力による単動操
作とすることで、制御を簡略することができるととも
に、アキュームレータ２１（図１参照）をも省略でき
る。なお、給電ユニット３０および油圧発生ユニット１
０のその他の構成は図１に示したものと同様であるの
で、その説明は省略する。本実施例では、油圧ポンプ駆
動モータ１４の回転制御やソレノイドバルブ１６（また
はシングルソレノイドバルブ１６’）の制御のために、
油圧発生ユニット１０と給電ユニット３０との間での情
報信号の伝送を、電力の供給と同様に高周波電磁誘導に
より行なっているが、装置構成の単純簡素化のために
は、供給電力上に情報信号を重畳する方法が有効であ
る。

【００１７】以下に、図３を参照して供給電力上に情報
信号を重畳する方法について説明する。図３は、図１に
示した自在油圧装置において供給電力上に情報信号を重
畳する場合の要部ブロック図であり、油圧回路について
は省略している。図３において、給電ユニット６０は、
シーケンス指令スイッチパネル６５と、シーケンス指令
スイッチパネル６５からの指令に基づいて所定の周波数
の高周波電圧を発生する高周波インバータ６２と、一次
側伝送部６１とを有する。一方、油圧発生ユニット４０
は、二次側伝送部４１と、二次側伝送部４１に生じた高
周波電圧を整流、平滑化し直流電圧に変換する整流平滑
回路４２と、整流平滑回路４２から得た信号用電源で駆
動する周波数測定回路５４と、デコーダ５５とを有す
る。上記構成に基づき、供給電力上への情報信号の重畳
は、電力伝送周波数を伝送特性が変化しない範囲で変化
させることで容易に行なうことができる。すなわち、シ
ーケンス指令スイッチパネル６５によりｎ（ｎ＝０、，
±１，±２，・・・，±ｋ）の値を指定し、このｎの値
に基づき、高周波インバータ６２では周波数がｆ₀＋ｎ
Δｆ（ただし、ｆ₀＝インバータ中心周波数、Δｆは十
分にｆ₀よりも小さい、とする）なるパルス波形が作ら
れる。例えば、本実施例ではシーケンス指令は３ビット
（８通り）程度で十分であるので、整流平滑回路４２で
の直流電圧変換後の供給電力が変化しない範囲で高周波
励磁周波数を８通りに変化させる。そして、周波数測定
回路５４によって、分圧後の高周波励磁電圧の周波数を
測定し、周波数に対応する指令シーケンス信号をデコー
ダ５５で発生させることによって情報信号を供給電力上
に重畳して伝送することができる。

【００１８】一方、電力供給が間違いなくなされている
ことや、油圧ポンプ駆動モータ１４により正常に油圧力
が発生し、油圧シリンダ２３が所定の動作を行なってい
るかなどのシーケンスフィードバック確認は、電力供給
と同様の原理により、しかも別の無接触伝送ユニットに
より行なうこともできるが、人の目視確認で十分な場合
には外部から見えるＬＥＤなどの表示で十分である。本
実施例では、図１に示したようにソレノイドバルブ１６
と油圧シリンダ２３との間にチェックバルブ１８を設け
たものの例を示したが、特に、油圧シリンダ２３をグリ
ッパなど、機能解除動作時に油圧力を保持する必要のな
い用途に用いる場合おいては、チェックバルブ１８のよ
うな圧力保持機能は不要である。（第２実施例）図４は、本発明の自在油圧装置の第２実
施例の概略構成図である。本実施例の自在油圧装置は、
ロボット先端のＡＴＣ（自動工具交換）対応工具やＡＨ
Ｃ（自動ヘッド交換）に適用することを考えた例であ
り、油圧発生ユニット１１０が、二次側電力伝送部１１
１と、整流平滑回路１１２と、油圧ポンプ駆動モータ１
１４と、油圧ポンプ１１５と、ロッド１２３ａを後退さ
せる向き（図示右向き）に付勢するばね１２３ｂを内蔵
した油圧シリンダ１２３と、油圧シリンダ１２３と油圧
ポンプ１１５との間に設けられたリリーフバルブ１１６
と、油量調整のためのリザーバタンク１１７とを有す
る。このため、油は油圧ポンプ１１５と油圧シリンダ１
２３との間で循環して使われ、油タンクを使わない構造
となっている。さらに、第１実施例で述べたようなクラ
ンプ治具やグリッパ用のものとは異なり、圧着や切断な
ど、油圧シリンダ１２３が移動している間のみ油圧が発
生していればよく、油圧シリンダ１２３が定位置におい
て力を保持する必要のないものに用いる構造となってい
る。

【００１９】また、油圧発生ユニット１１０と給電ユニ
ット１３０とは、互いにプルスタッド方式のチャックで
着脱自在に結合される構造となっており、二次側電力伝
送部１１１にはスタッド部１２４が一体的に設けられる
一方、給電ユニット１３０の一次側電力伝送部１３１に
はスタッド部１２４が着脱自在に嵌合されるソケット部
１３５が一体的に設けられている。そして、スタッド部
１２４がソケット部１３５に嵌合することにより、二次
側電力伝送部１１１が一次側電力伝送部１３１の内周面
に空隙を介して互いに対向配置される構成となってい
る。この自在油圧装置の動作開始時には、油圧シリンダ
１２３のロッド１２３ａはばね１２３ｂの力によって後
退端（図示右端）に位置しているが、スタッド部１２４
とソケット部１３５との嵌合が確認された時点で、給電
ユニット１３０で生じた高周波電圧が、一次側電力伝送
部１３１と二次側電力伝送部１１１との間で生じる高周
波電磁誘導により油圧発生ユニット１１０に供給され
る。油圧発生ユニット１１０に供給された高周波電圧は
整流平滑回路１１２で直流電圧に変換された後、油圧ポ
ンプ駆動モータ１１４を駆動させる。これにより、油圧
ポンプ１１５内の油が圧縮されて油圧シリンダ１２３内
に送り込まれる。油圧シリンダ１２３内に油が充填され
ると、ロッド１２３ａはばね１２３ｂの力に抗して図示
矢印方向に前進し始め、前進端まで移動する。このロッ
ド１２３ａの前進移動を利用して加工物の圧縮や切断な
どの作業を行なう。

【００２０】また、本実施例では油圧の保持機能を有し
ていないので、油圧シリンダ１２３が圧力を持続して発
生させるためにはリリーフバルブ１１６の開放後も油圧
ポンプ駆動モータ１１４を駆動し続ける必要があるが、
油圧ポンプ駆動モータ１１４が過負荷状態に達するおそ
れがある場合は、給電ユニット１３０側において電流の
大きさと通電時間とを監視することによってその状態を
検出し、一次側電力伝送部１３１への電圧供給を停止す
る。油圧ポンプ駆動モータ１１４の駆動を停止すれば、
油圧ポンプ１１５内部の隙間を通して油圧シリンダ１２
３内の油圧が開放されるので油圧アクチュエータの発生
力はゼロに落ちる。（第３実施例）図５は、本発明の自在油圧装置の第３実
施例の概略斜視図である。本実施例では、給電ユニット
２３０は、高周波インバータ２３２と、高周波インバー
タ２３２に接続され、細長いループ状に巻回された一次
側巻線２３１とを有する。一方、油圧発生ユニット２１
０は、一次側巻線２３１を遊嵌する２つの中空部が形成
され、かつテーブル（不図示）上を一次側巻線２３１の
長手方向に直線移動可能に設けられた二次側コア２１１
ａと、二次側コア２１１ａの２つの中空部間にまたがっ
て巻回され、一次側巻線２３１と対向する二次側巻線２
１１ｂとを有し、これら二次側コア２１１ａと二次側巻
線２１１ｂとによって、二次側伝送部が構成されてい
る。また、油圧発生ユニット２１０の内部には、図１ま
たは図２に示した油圧回路および油圧回路からの油圧力
で動作する油圧シリンダ（不図示）を有し、このシリン
ダのロッド２２３ａの前進および後退移動により駆動さ
れるクランパ２２５が搭載されている。そして、油圧発
生ユニット２１０の油圧回路の制御は、図３に示した回
路によって、給電ユニット２３０から供給される電力上
に油圧回路を制御するための情報信号を重畳して行なわ
れる構成となっている。

【００２１】これにより、油圧発生ユニット２１０の移
動可能な範囲内であれば任意の位置において給電ユニッ
ト２３０からの電力および情報信号を無接触で油圧発生
ユニット２１０に伝送することができ、加工物の大きさ
や形状に応じて加工物のクランプ位置を変えられる自在
治具を構成することができる。また、油圧発生ユニット
２１０をテーブル上に固定するために、油圧発生ユニッ
ト２１０で発生した油圧を使ってくさびを打ち込むこと
による固定アクチュエータ（ロッカ２２７）を必要に応
じて設けてもよい。さらに、油圧発生ユニット２１０
に、ロッド２２３ａの動作に連動して開閉動作を行なう
グリッパ２２６を搭載すれば、加工物を把持しながら搬
送する装置を構成することができる。また、図６に示す
ように、パレット２４０上に、３つの一次側巻線２３１
を電気的に並列に接続して放射状に配置するとともに、
各一次側巻線２３１に沿って移動可能に、クランパ２２
５とロッカ２２７とが搭載された３つの油圧発生ユニッ
ト２１０を設ける。そして、各一次側巻線２３１への高
周波電圧の印加を、図３に示したものと同様の給電ユニ
ット６０により、さらにもう１段の一次側伝送部６１と
二次側伝送部２４１とを介して無接触で行なう。これに
より、パレット２４０に加工物２４５を固定した状態で
パレット２４０を移動させることができ、ＦＭＳ対応の
フレキシブルな治具パレットを構成することができる。

【００２２】ここで、図５および図６に示した油圧発生
ユニット２１０の移動機構について図７を参照して説明
する。図７は、図５および図６に示した油圧発生ユニッ
トの移動機構の概略斜視図である。図７において、サー
ボモータ２５０にはカップリング２５１およびサポート
軸受２５２を順次介してボールねじ２５３が連結されて
いる。一方、油圧発生ユニット２１０は、ボールねじナ
ット２５６が固定された移動クランプ台２５５に搭載さ
れており、ボールねじナット２５６にボールねじ２５３
が螺合している。これにより、サーボモータ２５０を駆
動してボールねじ２５３を回転させることで、油圧発生
ユニット２１０が図示矢印方向に往復移動可能な構成と
なっている。また、図５および図６には示していない
が、油圧発生ユニット２１０にはワーク基準面２１５を
有し、このワーク基準面２１５上に加工物（不図示）を
載置する。

【００２３】なお、図５および図６では、油圧発生ユニ
ット２１０の固定をロッカ２２７により行なうものを示
したが、図７では、位置決め後の固定ボルトの代用とし
てＴナット方式クランプを用いた場合の例を示す。以下
に、これについて説明する。移動クランプ台２５５に
は、油圧発生ユニット２１０で発生した油圧の一部を駆
動源とするＴナットクランプシリンダ２５７が設けられ
ている。Ｔナットクランプシリンダ２５７にはＴナット
方式クランプ片２５８が連結されている。Ｔナット方式
クランプ片２５８は、パレット２４０（図６参照）に、
油圧発生ユニット２１０の移動方向に沿って形成された
溝（不図示）に摺動自在に嵌合するものである。サーボ
モータ２５０で油圧発生ユニット２１０の位置決めを精
密に行なった後に、油圧発生ユニット２１０で発生する
油圧の一部を使ってＴナットクランプシリンダ２５７を
駆動することで、Ｔナット方式クランプ片２５８がパレ
ット２４０の溝に押し付けられて油圧発生ユニット２１
０が固定される。このように、Ｔナット方式クランプを
用いることで、油圧発生ユニット２１０をより確実に固
定することができる。

【００２４】図７において、油圧発生ユニット２１０へ
の給電方法は示していないが、図５および図６に示した
ように直動式の無接触給電を移動ストローク内で連続的
に行なったり、あるいは定位置における無接触給電によ
ってもよい。信号の伝送に関しても同様である。さら
に、油圧発生ユニット２１０を回転テーブル（不図示）
上に搭載し、回転型の給電装置と組み合せて駆動するこ
とで、外部の油圧発生設備および従来から回転体への油
圧供給に用いられてきた回転カップラを用いずに、回転
テーブル上の油圧アクチュエータを制御することも可能
である。（第４実施例）図８は、本発明の自在油圧装置の第４実
施例の概略斜視図であり、ロボット先端ＡＴＣ対応のグ
リッパに適用した例である。図８において、油圧発生ユ
ニット３１０は、図４に示したものと同様の油圧回路が
構成されているとともに、内蔵された油圧シリンダ（不
図示）に連動して加工物３６０を把持するグリッパ３２
０を有する。一方、給電ユニットも図４に示したものと
同様な構成を有し、その一次側伝送部３３１はロボット
アーム３４０の先端に設けられている。

【００２５】また、油圧発生ユニット３１０とロボット
アーム３４０とは、互いにプルスタッド方式のチャック
で着脱自在に結合される構造となっており、二次側伝送
部３１１にはスタッド部３２４が一体的に設けられる一
方、ロボットアーム３４０の一次側伝送部３３１にはス
タッド部３２４が着脱自在に嵌合されるソケット部３３
５が一体的に設けられている。そして、スタッド部３２
４がソケット部３３５に嵌合することにより、二次側伝
送部３１１が一次側伝送部３３１の内周面に空隙を介し
て互いに対向配置される構成となっている。以上説明し
たように構成することにより、グリッパ３２０とロボッ
トアーム３４０との間の油圧配管や電気配線の必要がな
くなるため、自在な交換に対応できるツール（グリッ
パ）を構成することができる。

【００２６】（第５実施例）図９は、本発明の自在油圧
装置の第５実施例の給電ユニットの概略構成図である。
この給電ユニット４３０は、シーケンス指令スイッチ４
３５からの指令で所定の周波数の高周波を発振する高周
波発振回路４３６と、高周波インバータ４３２と、高周
波磁性材料製の一次側コア４３１ａおよび一次側巻線４
３１ｂからなる一次側伝送部４３１とを有する。しか
も、高周波発振回路４３６および高周波インバータ４３
２に電力を供給するためのバッテリ４３７も内蔵されて
おり、持ち運び自由となっている。これにより、図１０
に示すような油圧発生ユニット４１０を用い、油圧発生
ユニット４１０によって基台４５０の所定の位置に加工
物４６０、４６０’を保持させることができる。保持の
際には、給電ユニット４３０の一次側伝送部４３１と油
圧発生ユニット４１０の二次側伝送部４１１を対向させ
て、油圧配管や電気配線を行なわずに油圧発生ユニット
４１０に電力の供給および情報信号の伝送を行ない、油
圧シリンダアクチュエータ４２０を動作させることによ
って行なう。なお、油圧発生ユニット４１０は図３に示
したような周波数測定回路およびデコーダを有し、情報
信号は供給電力上に重畳して行なわれる。また、給電ユ
ニット４３０は持ち運び自由なので、油圧発生ユニット
４１０の位置や向きに関わらず、油圧発生ユニット４１
０へ電力の供給や情報信号の伝送を行なうことができ
る。従って、工作機械加工の段取り工程、あるいは車両
や船舶をはじめとする重量物の組立や、建設現場におい
て、油圧配管も電気配線もない状況のもとで大トルクを
発生させ、短時間に強度メンバを作り上げる必要のある
場合には、非常に有効である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。請求項１に記
載の発明では、給電ユニットから油圧発生ユニットへ
は、高周波電磁誘導を利用して無接触で電力の供給およ
び情報信号の伝送が行なわれるので、給電ユニットと油
圧は性ユニットとの間には油圧配管や電気回路をなくす
ることができる。また、ソレノイドバルブと油圧シリン
ダとの間にはチェックバルブが設けられているので、油
圧シリンダの動作開始時と終了時以外には給電ユニット
と油圧発生ユニットとを分離しても、油圧シリンダはそ
の状態を維持することができ、さらに、油圧発生回路に
は二次側伝送部、油圧回路、および油圧シリンダが一つ
の構造体の中に設けられているので、給電ユニットと油
圧発生ユニットとを分離しても外部には油圧配管や電気
配線がない状態となる。その結果、油圧シリンダにより
油圧アクチュエータの機能を維持した状態で、油圧発生
ユニットを自在に移動させることができる。

【００２８】請求項２に記載の発明では、給電ユニット
に、一次側伝送部へ高周波電圧を印加する手段を駆動す
るためのバッテリを内蔵することで、給電ユニットをポ
ータブルなものとすることができ、重量物組立や建設の
現場において、油圧配管や電気配線も状況のもとで重量
物を支持する必要がある場合にも使用することができ
る。請求項３および４に記載の発明では、結合手段によ
り給電ユニットと油圧発生ユニットとを着脱自在に結合
することで、特に油圧発生ユニットを産業用ロボットの
先端ツールとして使用した場合、先端ツール交換時の油
圧配管や電気配線の問題がなくなり、自在な交換に対応
できる。請求項５および６に記載の発明では、給電ユニ
ットの一次側伝送部の巻線を細長いループ状とし、この
巻線の長手方向に沿って油圧発生ユニットを移動可能に
設けることで、加工物の大きさや形状に応じて油圧アク
チュエータの作用点の位置を自由に変えられる自在治具
を構成することができる。

【００２９】請求項７に記載の発明では、給電ユニット
に周波数変換手段を設けるとともに、ゆあつ発生ユニッ
トに周波数測定回路とデコーダとを設けることにより、
油圧発生ユニットの油圧回路を制御する情報信号を、一
次側伝送部から二次側伝送部への電力の供給に重畳して
伝送することができるので、装置構成を簡略化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自在油圧装置の第１実施例の概略構成
図である。

【図２】図１に示した自在油圧装置を簡略した一例を示
す概略構成図である。

【図３】図１に示した自在油圧装置において伝送電力上
に情報信号を重畳する場合の要部ブロック図である。

【図４】本発明の自在油圧装置の第２実施例の概略構成
図である。

【図５】本発明の自在油圧装置の第３実施例の概略斜視
図である。

【図６】図５に示した自在油圧装置の応用例の概略平面
図である。

【図７】図５および図６に示した油圧発生ユニットの移
動機構の概略斜視図である。

【図８】本発明の自在油圧装置の第４実施例の概略斜視
図である。

【図９】本発明の自在油圧装置の第５実施例の給電ユニ
ットの概略構成図である。

【図１０】図８に示した給電ユニットの使用状態の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１０、４０、１１０、２１０、３１０、４１０油圧
発生ユニット１１ａ、１１１二次側電力伝送部１１ｂ二次側情報信号伝送部１２、３３、４２、１１２整流平滑回路１３制御部１４、１１４油圧ポンプ駆動モータ１５、１１５油圧ポンプ１６ソレノイドバルブ１６’ シングルソレノイドバルブ１７、１１６リリーフバルブ１８チェックバルブ１９前進用圧力スイッチ２０後退用圧力スイッチ２１アキュームレータ２２油タンク２３、１２３油圧シリンダ２３ａ、１２３ａ、２２３ａロッド３０、６０、１３０、２３０、４３０給電ユニット３１ａ、１３１一次側電力伝送部３１ｂ一次側情報信号伝送部３２、６２、２３２、４３２高周波インバータ３４給電側制御部３５シーケンサー３６交流電源４１、２４１、３１１、４１１二次側伝送部５４周波数測定回路５５デコーダ６１、３３１、４３１一次側伝送部６５シーケンス指令スイッチパネル１１７リザーバタンク１２３ｂばね１２４、３２４スタッド部１３５、３３５ソケット部２１１ａ二次側コア２１１ｂ二次側巻線２１５ワーク基準面２２５クランパ２２６、３２０グリッパ２２７ロッカ２３１、４３１ｂ一次側巻線２４０パレット２４５、３６０、４６０、４６０’ 加工物２５０サーボモータ２５１カップリング２５２サポート軸受２５３ボールねじ２５５移動クランプ台２５６ボールねじナット２５７Ｔナットクランプシリンダ２５８Ｔナット方式クランプ片３４０ロボットアーム４２０油圧シリンダアクチュエータ４３５シーケンス指令スイッチ４３６高周波発振回路４３７バッテリ４３１ａ一次側コア４５０基台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平賀義二福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号株式会社安川電機内 (72)発明者青山義雄愛知県名古屋市昭和区吹上町１丁目65番地２ (56)参考文献特開平５−253776（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−140609（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−54685（ＪＰ，Ａ) 実開平２−133102（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 15/00 - 15/28 F15B 11/00 - 11/22 H02J 17/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波電圧が印加される一次側伝送部を
有する給電ユニットと、前記給電ユニットからの電力が供給され、該電力により
油圧力を発生させて油圧アクチュエータに所定の作業を
行なわせるための油圧シリンダを駆動する油圧発生ユニ
ットとからなり、該油圧発生ユニットは、前記高周波電圧の印加により生
じる高周波電磁誘導を利用して前記一次側伝送部と無接
触で前記給電ユニットから電力の供給および情報信号の
伝送が行なわれる二次側伝送部と、該二次側伝送部を経
由して前記給電ユニットから供給される電力により駆動
される油圧ポンプと、該油圧ポンプと前記油圧シリンダ
との間に設けられ、前記二次側伝送部を経由して前記給
電ユニットから伝送される情報信号により制御されるソ
レノイドバルブと、該ソレノイドバルブと前記油圧シリ
ンダとの間に設けられたチェックバルブと、前記油圧シ
リンダとが一つの密閉された構造体の中に設けられてい
ることを特徴とする自在油圧装置。
【請求項２】前記給電ユニットに、前記一次側伝送部
へ高周波電圧を印加する手段を駆動するためのバッテリ
を内蔵した請求項１に記載の自在油圧装置。
【請求項３】高周波電圧が印加される一次側伝送部を
有する給電ユニットと、前記給電ユニットからの電力が供給され、該電力により
油圧力を発生させて油圧アクチュエータに所定の作業を
行なわせるための油圧シリンダを駆動する油圧発生ユニ
ットからなり、該油圧発生ユニットは、前記高周波電圧の印加により生
じる高周波電磁誘導を利用して前記一次側伝送部と無接
触で前記給電ユニットから電力の供給および情報信号の
伝送が行なわれる二次側伝送部と、前記給電ユニットか
らの電力の供給および情報信号の伝送により制御される
油圧回路と、前記油圧シリンダとが一つの密閉された構
造体の中に設けられるとともに、前記給電ユニットおよび前記油圧発生ユニットには、前
記一次側伝送部と前記二次側伝送部とが互いに対向して
配置されるように、前記給電ユニットと前記油圧発生ユ
ニットとを機械的にかつ着脱自在に結合する結合手段が
設けられていることを特徴とする自在油圧装置。
【請求項４】前記油圧発生ユニットは、産業用ロボッ
トのアーム部の先端に、前記結合手段により結合可能と
なっている請求項３に記載の自在油圧装置。
【請求項５】高周波電圧が印加される、細長いループ
状の一次側巻線が基台上に固定して配置された一次側伝
送部を有する給電ユニットと、前記給電ユニットからの電力が供給され、該電力により
油圧力を発生させて油圧アクチュエータに所定の作業を
行なわせるための油圧シリンダを駆動する油圧発生ユニ
ットからなり、該油圧発生ユニットは、前記高周波電圧の印加により生
じる高周波電磁誘導を利用して前記一次側伝送部と無接
触で前記給電ユニットから電力の供給および情報信号の
伝送が行なわれる二次側伝送部と、前記給電ユニットか
らの電力の供給および情報信号の伝送により制御される
油圧回路と、前記油圧シリンダとが一体となって設けら
れているとともに、前記二次側伝送部は、前記一次側巻線を二つの中空部に
遊嵌して、前記基台上を前記一次側巻線の長手方向に移
動自在に設けられた二次側コアと、前記一次側巻線に対
向して前記二次側コアに巻回された二次側巻線とを有す
ることを特徴とする自在油圧装置。
【請求項６】前記一次側巻線を基台上に複数設けると
ともに、前記油圧発生ユニットを前記各一次側巻線毎に
設け、前記一次側巻線へ高周波電圧を印加する手段を、高周波
電磁誘導を利用して電力および情報信号を無接触で伝送
する、さらにもう１段の一次側伝送部および二次側伝送
部を介して設けた請求項５に記載の自在油圧装置。
【請求項７】前記給電ユニットには、前記一次側伝送
部に印加する高周波電圧の周波数を複数種に変換する周
波数変換手段が設けられるとともに、前記油圧発生ユニットには、前記高周波電磁誘導により
前記二次側伝送部に生じた高周波電圧の周波数を測定す
る周波数測定回路と、該周波数測定回路で測定された高
周波電圧の周波数に対応して、前記油圧回路の制御を行
なうための情報信号を発生させるデコーダとが設けられ
ている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の自在油
圧装置。