JPH0420082B2 - - Google Patents
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- JPH0420082B2 JPH0420082B2 JP60160526A JP16052685A JPH0420082B2 JP H0420082 B2 JPH0420082 B2 JP H0420082B2 JP 60160526 A JP60160526 A JP 60160526A JP 16052685 A JP16052685 A JP 16052685A JP H0420082 B2 JPH0420082 B2 JP H0420082B2
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- JP
- Japan
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- pressure
- actuator
- blade
- fluid
- output shaft
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/02—Gripping heads and other end effectors servo-actuated
- B25J15/0206—Gripping heads and other end effectors servo-actuated comprising articulated grippers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector
- B25J19/0029—Means for supplying energy to the end effector arranged within the different robot elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/14—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
- B25J9/146—Rotary actuators
- B25J9/148—Rotary actuators of the oscillating vane-type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Servomotors (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Actuator (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は各種工業用機器、工業用ロボツト等に
用いられる、流体圧駆動によるサーボ装置に関す
るものである。
用いられる、流体圧駆動によるサーボ装置に関す
るものである。
従来の技術
近年の工業用ロボツトの普及により、ロボツト
の利用範囲は拡大し、従来熟練工の作業領域とな
れた高度、精緻な組立作業にもロボツトの適用が
考えられる様になつた。
の利用範囲は拡大し、従来熟練工の作業領域とな
れた高度、精緻な組立作業にもロボツトの適用が
考えられる様になつた。
しかし、そのためには、多自由度で多様な形状
のワークに対応できる柔軟な位置決め把持機能を
持つマニユプレータの実現が必須条件となつてい
る。電動式アクチエータ（DCサーボ、ACサー
ボ）を用いた場合、減速機を含むモータのパワー
重量比が小さいために、例えばロボツトの多関節
アームの先端で小型・多自由度のリスト・フイン
ガーを構成するのは困難である。
のワークに対応できる柔軟な位置決め把持機能を
持つマニユプレータの実現が必須条件となつてい
る。電動式アクチエータ（DCサーボ、ACサー
ボ）を用いた場合、減速機を含むモータのパワー
重量比が小さいために、例えばロボツトの多関節
アームの先端で小型・多自由度のリスト・フイン
ガーを構成するのは困難である。
油圧アクチエータの出力軸の変位、速度、力を
入力信号に追従して制御するために、メカニカル
サーボを用いたロータリーアクチエータが従来か
ら用いられている。
入力信号に追従して制御するために、メカニカル
サーボを用いたロータリーアクチエータが従来か
ら用いられている。
第５図は、その従来例を示すもので、３０１は
入力軸、３０２は出力軸、３０３は案内弁スリー
ブ、３０５は固定駒、３０６はロータベーン、３
０７はハウジング、３０８は作動油の給排油口で
ある。図で示す様に、出力軸３０２の内部に入力
軸３０１が摺動自在に収納されており、入力軸３
０１の外表面に形成された溝と出力軸３０２に固
着した案内弁スリーブ３０３の内面に形成された
溝の間で、案内弁３０４を形成している。上記ア
クチエータの入力軸３０１と出力軸３０２の間に
角度偏差が生ずると、案内弁３０４は偏差に比例
して開き、偏差を補償する方向にモータ部がトル
クを発生する。
入力軸、３０２は出力軸、３０３は案内弁スリー
ブ、３０５は固定駒、３０６はロータベーン、３
０７はハウジング、３０８は作動油の給排油口で
ある。図で示す様に、出力軸３０２の内部に入力
軸３０１が摺動自在に収納されており、入力軸３
０１の外表面に形成された溝と出力軸３０２に固
着した案内弁スリーブ３０３の内面に形成された
溝の間で、案内弁３０４を形成している。上記ア
クチエータの入力軸３０１と出力軸３０２の間に
角度偏差が生ずると、案内弁３０４は偏差に比例
して開き、偏差を補償する方向にモータ部がトル
クを発生する。
その結果、出力軸３０２は入力軸３０１に追従
して回転する。上記ロータリーアクチエータを、
例えば多自由度のリスト・フインガーに適用すべ
く小型化を計つた場合、以下述べる様な問題点が
あつた。
して回転する。上記ロータリーアクチエータを、
例えば多自由度のリスト・フインガーに適用すべ
く小型化を計つた場合、以下述べる様な問題点が
あつた。
発明が解決しようとする問題点
第５図で示すロータリーアクチエータをフイン
ガーの関接部に設置した場合、入力軸３０１を駆
動する電動モータをアクチエータの近傍に設ける
必要がある。さらに電動モータとしてDCモータ
を選んだ場合、入力軸３０１もしくは出力軸３０
２の角度検出を図るエンコーダが必要となる。
ガーの関接部に設置した場合、入力軸３０１を駆
動する電動モータをアクチエータの近傍に設ける
必要がある。さらに電動モータとしてDCモータ
を選んだ場合、入力軸３０１もしくは出力軸３０
２の角度検出を図るエンコーダが必要となる。
それゆえ、アクチエータの小型化を図つたとし
ても、DCモータとエンコーダの小型化には限界
がある。電動モータにパルスモータを用いた場
合、エンコーダは省略することができる。しかし
この場合、油圧アクチエータの出力軸３０２の分
解能は、パルスモータの極数で限定されてしま
う。
ても、DCモータとエンコーダの小型化には限界
がある。電動モータにパルスモータを用いた場
合、エンコーダは省略することができる。しかし
この場合、油圧アクチエータの出力軸３０２の分
解能は、パルスモータの極数で限定されてしま
う。
油圧サーボバルブを用いた油圧駆動方式も、従
来から広く用いられている。しかしこの場合で
も、出力軸の位置検出を図るエンコーダの設置が
必須条件となる。
来から広く用いられている。しかしこの場合で
も、出力軸の位置検出を図るエンコーダの設置が
必須条件となる。
したがつて、電動式、油圧式のいずれの従来方
式を用いた場合でも、人間の指と同等の機能を持
つ多自由度の小型フインガーの実現は極めて難し
い。
式を用いた場合でも、人間の指と同等の機能を持
つ多自由度の小型フインガーの実現は極めて難し
い。
この問題点を解決するため本発明は、力検出の
ためのデバイスなしで、シンプルコンパクトな構
成で任意の力制御ができる流体アクチエータを提
供することを目的とする。
ためのデバイスなしで、シンプルコンパクトな構
成で任意の力制御ができる流体アクチエータを提
供することを目的とする。
問題点を解決するための手段
流体によつて駆動される第１のアクチエータ及
び、第２のアクチエータと、両アクチエータの出
力軸の変位の差に対応した圧力を発生する圧力発
生手段を有し、この圧力発生手段は、その圧力に
よつて、少なくとも前記第１及び第２のアクチエ
ータの内の一方を駆動し、前記アクチエータの出
力軸の変位の差を少なくする方向に駆動を発生す
る構成としたものであり、さらに第２の発明とし
て本発明は流体によつて駆動される第１のアクチ
エータ及び、第２のアクチエータと、両アクチエ
ータの出力軸の変位の差に対応した圧力を発生す
る圧力発生手段を有し、その圧力発生手段は、そ
の圧力によつて、少なくとも前記第１及び第２の
アクチエータの内の一方を駆動し、前記アクチエ
ータの出力軸の変位の差を少なくする方向に動力
を発生する構成としたものに加えて前記圧力発生
手段の発生する圧力を検知して、その圧力が所定
値に達したとき、第１のアクチエータの出力軸の
変位を制御する変位制御手段を備えたものであ
る。
び、第２のアクチエータと、両アクチエータの出
力軸の変位の差に対応した圧力を発生する圧力発
生手段を有し、この圧力発生手段は、その圧力に
よつて、少なくとも前記第１及び第２のアクチエ
ータの内の一方を駆動し、前記アクチエータの出
力軸の変位の差を少なくする方向に駆動を発生す
る構成としたものであり、さらに第２の発明とし
て本発明は流体によつて駆動される第１のアクチ
エータ及び、第２のアクチエータと、両アクチエ
ータの出力軸の変位の差に対応した圧力を発生す
る圧力発生手段を有し、その圧力発生手段は、そ
の圧力によつて、少なくとも前記第１及び第２の
アクチエータの内の一方を駆動し、前記アクチエ
ータの出力軸の変位の差を少なくする方向に動力
を発生する構成としたものに加えて前記圧力発生
手段の発生する圧力を検知して、その圧力が所定
値に達したとき、第１のアクチエータの出力軸の
変位を制御する変位制御手段を備えたものであ
る。
作 用
本発明の適用により、小型・シンプルな構成
で、例えば把持力の制御ができるロボツト用フイ
ンガーが実現できる。
で、例えば把持力の制御ができるロボツト用フイ
ンガーが実現できる。
実施例
本発明を第１図〜第２図に示す原理図を用いて
説明する。１は駆動部の油圧アクチエータの羽根
Ａであり、第１のアクチエータの出力軸に対応す
る。２，３は羽根室、４，５はアクチエータの供
給流通路、６は本発明の変位制御手段を構成する
サーボバルブのスプール、７はバルブの供給源側
通路、８，９は排油側通路、１０はスプール６の
入力軸、１１はバネ、１２は入力軸端部、１３，
１４はスプール端部、１５，１６は圧力フイード
バツクの流通路、１７は第２のアクチエータの出
力軸であるフインガー、１８，１９は油室、２０
は羽根A1と一体で構成され、羽根A1と連動して
動く羽根Ｂ、２１はフインガー１７に固定された
中心軸である。さらに第２図を用いて、２０，２
１の近傍を説明すると、２２は高圧側流通路、２
３ａ，２３ｂは中心軸２１の外周部に形成された
溝、２４ａ，２４ｂは流通路２２と２３ａ，２４
ｂを連絡する通路、２５ａ，２５ｂはやはり中心
軸２１の外周部に形成した低圧源に連絡している
溝、２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂは羽根Ｂ２
０の内周側に形成した溝であり、２６Ａと２６Ｂ
及び２７Ａと２７Ｂは羽根Ｂ２０の内部でそれぞ
れ継ながつている（具体図略）。２８は溝２６Ａ
と油室１９を連絡する通路、２９は溝２７Ａと油
室１８を連絡する通路である。２３ａ，２３ｂ，
２５ａ，２５ｂと２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７
Ｂで中心軸２１と羽根Ｂ２０の角度偏差に比例し
て変化する、流体抵抗を有する圧力の発生手段で
あるブリツジ回路を構成している。第２図イの状
態では、流体の高圧源は、２２→２４ａ→２３ａ
→２７Ａ→２９→１８及び、２２→２４ａ→２３
ａ→２６Ａ→２８→１９の流通路を経て、各油室
１８，１９にそれぞれ均等の流体抵抗を介して継
ながつている。低圧源２５ａ，２５ｂと各油室１
８，１９を継なげる流通路の状態も同等であり、
それゆえ、２つの油室１８，１９間に圧力差は生
じない。第２図ロは、中心軸２１と羽根Ｂ２０
が、角度Δθだけ偏差がある状態を示し、この場
合高圧源と連絡している溝２３ａと油室１８を継
なぐ通路は遮断され、２３ａ→２６Ａ→１９を経
て、油室１９のみが高圧源と連絡することにな
る。また油室１８は低圧源と連絡している溝２５
ｂと継ながる。各油室１８，１９と高圧源及び低
圧源の間に介在する４つの流体抵抗は、中心軸２
１の外周部に形成された各溝２３ａ，２３ｂ，２
５ａ，２５ｂと羽根Ｂ２０の内周部に形成された
各溝２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂが重なる状
態で決まり、それゆえ発生する復元力Ｍとなる圧
力差ΔPは偏差Δθに比例する。第３図ハは、Δθ＜
Ｏの場合を示しこの場合は羽根Ｂ２０に逆向きの
復元力が発生する。
説明する。１は駆動部の油圧アクチエータの羽根
Ａであり、第１のアクチエータの出力軸に対応す
る。２，３は羽根室、４，５はアクチエータの供
給流通路、６は本発明の変位制御手段を構成する
サーボバルブのスプール、７はバルブの供給源側
通路、８，９は排油側通路、１０はスプール６の
入力軸、１１はバネ、１２は入力軸端部、１３，
１４はスプール端部、１５，１６は圧力フイード
バツクの流通路、１７は第２のアクチエータの出
力軸であるフインガー、１８，１９は油室、２０
は羽根A1と一体で構成され、羽根A1と連動して
動く羽根Ｂ、２１はフインガー１７に固定された
中心軸である。さらに第２図を用いて、２０，２
１の近傍を説明すると、２２は高圧側流通路、２
３ａ，２３ｂは中心軸２１の外周部に形成された
溝、２４ａ，２４ｂは流通路２２と２３ａ，２４
ｂを連絡する通路、２５ａ，２５ｂはやはり中心
軸２１の外周部に形成した低圧源に連絡している
溝、２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂは羽根Ｂ２
０の内周側に形成した溝であり、２６Ａと２６Ｂ
及び２７Ａと２７Ｂは羽根Ｂ２０の内部でそれぞ
れ継ながつている（具体図略）。２８は溝２６Ａ
と油室１９を連絡する通路、２９は溝２７Ａと油
室１８を連絡する通路である。２３ａ，２３ｂ，
２５ａ，２５ｂと２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７
Ｂで中心軸２１と羽根Ｂ２０の角度偏差に比例し
て変化する、流体抵抗を有する圧力の発生手段で
あるブリツジ回路を構成している。第２図イの状
態では、流体の高圧源は、２２→２４ａ→２３ａ
→２７Ａ→２９→１８及び、２２→２４ａ→２３
ａ→２６Ａ→２８→１９の流通路を経て、各油室
１８，１９にそれぞれ均等の流体抵抗を介して継
ながつている。低圧源２５ａ，２５ｂと各油室１
８，１９を継なげる流通路の状態も同等であり、
それゆえ、２つの油室１８，１９間に圧力差は生
じない。第２図ロは、中心軸２１と羽根Ｂ２０
が、角度Δθだけ偏差がある状態を示し、この場
合高圧源と連絡している溝２３ａと油室１８を継
なぐ通路は遮断され、２３ａ→２６Ａ→１９を経
て、油室１９のみが高圧源と連絡することにな
る。また油室１８は低圧源と連絡している溝２５
ｂと継ながる。各油室１８，１９と高圧源及び低
圧源の間に介在する４つの流体抵抗は、中心軸２
１の外周部に形成された各溝２３ａ，２３ｂ，２
５ａ，２５ｂと羽根Ｂ２０の内周部に形成された
各溝２６Ａ，２６Ｂ，２７Ａ，２７Ｂが重なる状
態で決まり、それゆえ発生する復元力Ｍとなる圧
力差ΔPは偏差Δθに比例する。第３図ハは、Δθ＜
Ｏの場合を示しこの場合は羽根Ｂ２０に逆向きの
復元力が発生する。
以下本発明の作動原理を再度図１イ，ロを用い
て順を追つて説明する。
て順を追つて説明する。
入力軸端部１２に第１図イで示すように、設定
力ｆ＝f0を与えるとバルブのスプール６は右方向
へ移動する。その結果バルブのポートが開き、高
圧流体により羽根A1は第１図イ中の矢印Ｅの方
向へ旋回する。羽根A1と羽根B20は一体で構成さ
れているため、羽根B20も同時に旋回する。羽根
B20だけが旋回し、フインガー１７との間で角度
偏差Δθが発生すると、Δθ→０になる様な復元力
が発生するため、フインガー１７も、Δθ≒０の
状態を保ちながら、羽根B20と同一方向（図中E′）
へ旋回する。旋回中のフインガー１７が第１図ロ
のごとくワーク２８に接触すると、フインガー１
７の旋回運動が規制される。しかし、羽根Ｂ２０
は同一方向へ回り続けようとするために、油室１
９の圧力P1は上昇し、油室１８の圧力は降下す
る。その結果ワークからの反力Ｆと均合う大きな
復元力モーメントＭが発生する。さて、油圧１
８，１９の圧力P1及びP2は、フイードバツク流
通路１６，１５を経て、バルブのスプールの両端
部１４，１３へフイードバツクされる。スプール
６の端部の断面積をＳとすれば、フイードバツク
圧力によつて、スプール６を左方向へ移動させよ
うとする力f′＝Ｓ・ΔPが発生する図１ロ参照）。
偏差Δθの増加とともに、圧力差ΔP＝P1−P2が増
し、f′が最初の設定入力f0と等しくなつたとき、
スプールの移動は停止し、バルブの各ポートは遮
断される。その結果供給路４，５からの流体の流
入はなくなりアクチエータの羽根室２，３内部の
流体は、完全な密閉状態となるために、羽根A1
及び羽根Ｂ２０はロツクされた状態となる。した
がつて、フインガー１７は、モーメントＭ＝M0
を保持したままでワークと接触した状態で停止す
る。
力ｆ＝f0を与えるとバルブのスプール６は右方向
へ移動する。その結果バルブのポートが開き、高
圧流体により羽根A1は第１図イ中の矢印Ｅの方
向へ旋回する。羽根A1と羽根B20は一体で構成さ
れているため、羽根B20も同時に旋回する。羽根
B20だけが旋回し、フインガー１７との間で角度
偏差Δθが発生すると、Δθ→０になる様な復元力
が発生するため、フインガー１７も、Δθ≒０の
状態を保ちながら、羽根B20と同一方向（図中E′）
へ旋回する。旋回中のフインガー１７が第１図ロ
のごとくワーク２８に接触すると、フインガー１
７の旋回運動が規制される。しかし、羽根Ｂ２０
は同一方向へ回り続けようとするために、油室１
９の圧力P1は上昇し、油室１８の圧力は降下す
る。その結果ワークからの反力Ｆと均合う大きな
復元力モーメントＭが発生する。さて、油圧１
８，１９の圧力P1及びP2は、フイードバツク流
通路１６，１５を経て、バルブのスプールの両端
部１４，１３へフイードバツクされる。スプール
６の端部の断面積をＳとすれば、フイードバツク
圧力によつて、スプール６を左方向へ移動させよ
うとする力f′＝Ｓ・ΔPが発生する図１ロ参照）。
偏差Δθの増加とともに、圧力差ΔP＝P1−P2が増
し、f′が最初の設定入力f0と等しくなつたとき、
スプールの移動は停止し、バルブの各ポートは遮
断される。その結果供給路４，５からの流体の流
入はなくなりアクチエータの羽根室２，３内部の
流体は、完全な密閉状態となるために、羽根A1
及び羽根Ｂ２０はロツクされた状態となる。した
がつて、フインガー１７は、モーメントＭ＝M0
を保持したままでワークと接触した状態で停止す
る。
本発明によれば、フインガーの最終保持モーメ
ントM0は、スプールに加える入力ｆ＝f0と対応
しているため設定力f0の調節により任意のM0を
設定できる。
ントM0は、スプールに加える入力ｆ＝f0と対応
しているため設定力f0の調節により任意のM0を
設定できる。
アクチエータに内部リークがある場合でも、本
構造では、常に設定値の最終保持モーメントM0
を維持できる。なぜならば、羽根室２，３の圧力
降下により、羽根A1か僅かに旋回した場合、偏
差Δθと圧力差ΔPの変化をもたらし、その結果、
入力ｆと均合う圧力差ΔPが得られるまで、再度
スプール６が移動し、バルブのポートを開閉させ
るからである。ワーク２８の設置状態が変わり、
例えば、ワーク２８が第１図ロの右方向へ摺動し
た場合を考える。この場合でも、ワーク２８から
の反力Ｆと均合う設定モーメントM0が得られる
までフインガー１７は旋回を続ける。
構造では、常に設定値の最終保持モーメントM0
を維持できる。なぜならば、羽根室２，３の圧力
降下により、羽根A1か僅かに旋回した場合、偏
差Δθと圧力差ΔPの変化をもたらし、その結果、
入力ｆと均合う圧力差ΔPが得られるまで、再度
スプール６が移動し、バルブのポートを開閉させ
るからである。ワーク２８の設置状態が変わり、
例えば、ワーク２８が第１図ロの右方向へ摺動し
た場合を考える。この場合でも、ワーク２８から
の反力Ｆと均合う設定モーメントM0が得られる
までフインガー１７は旋回を続ける。
すなわち、本発明で提案する流体コンプライア
ンスとは、ワークからの「反力の検出」と、ワー
クを把持するたの「力の発生」の両面を兼ね備え
た機構であると考えることができる。
ンスとは、ワークからの「反力の検出」と、ワー
クを把持するたの「力の発生」の両面を兼ね備え
た機構であると考えることができる。
第１図の原理図の説明では、駆動用のアクチエ
ータと流体コンプライアンス機構を分離した構造
で説明したが、実施例（第３図）では、両者を一
体化したアクチエータの構造について説明する。
ータと流体コンプライアンス機構を分離した構造
で説明したが、実施例（第３図）では、両者を一
体化したアクチエータの構造について説明する。
１０１は第１のアクチエータの出力軸である駆
動部の油圧アクチエータの羽根Ａ，１０２，１０
３は羽根室、１０４，１０５はアクチエータの供
給流通路、１０６，１０７は油室、１０８は第２
のアクチエータの出力軸である羽根Ｂ、１０９は
１０８と一体で形成された流体コンプライアンス
の出力軸、１１０はシリンダ、１１１は固定羽
根、１１２，１１３は側板、１１４は高圧側流通
路、１１５は排油側流通路、１１６は高圧側流通
路１１４に連絡した溝、１１８ａ，１１８ｂは排
油側流通路１１５に連絡した溝、１１９ａ，１１
９ｂは羽根Ａ１０１の内面に形成された溝、１２
０ａは羽根Ａ１０１の内部に形成され、溝１１９
ａと油室１０６を連絡する流通路、１２０ｂは溝
１１９ｂと履室１０７を連絡する流通路、１２１
ａ，１２１ｂは油室１０６，１０７の圧力を検出
し、バルブのスプール端部（図示せず）と継なが
つている流通路である羽根Ｂ１０８に形成された
溝１１６，１１８ａ，１１８ｂと羽根Ａ１０１に
形成された溝１１９ａ，１１９ｂで圧力の発生手
段である流体ブリツジ回路を形成している。ま
た、流通路１０４，１０５は図１で説明したバル
ブ（図示せず）に連絡している。本アクチエータ
の動作原理は、第１図、第２図で説明したものと
同様で、以下動作方法を順を追つて説明すると、 (1) バルブによつてその流量が制御される高圧油
によより、羽根Ａ１０１が旋回する。
動部の油圧アクチエータの羽根Ａ，１０２，１０
３は羽根室、１０４，１０５はアクチエータの供
給流通路、１０６，１０７は油室、１０８は第２
のアクチエータの出力軸である羽根Ｂ、１０９は
１０８と一体で形成された流体コンプライアンス
の出力軸、１１０はシリンダ、１１１は固定羽
根、１１２，１１３は側板、１１４は高圧側流通
路、１１５は排油側流通路、１１６は高圧側流通
路１１４に連絡した溝、１１８ａ，１１８ｂは排
油側流通路１１５に連絡した溝、１１９ａ，１１
９ｂは羽根Ａ１０１の内面に形成された溝、１２
０ａは羽根Ａ１０１の内部に形成され、溝１１９
ａと油室１０６を連絡する流通路、１２０ｂは溝
１１９ｂと履室１０７を連絡する流通路、１２１
ａ，１２１ｂは油室１０６，１０７の圧力を検出
し、バルブのスプール端部（図示せず）と継なが
つている流通路である羽根Ｂ１０８に形成された
溝１１６，１１８ａ，１１８ｂと羽根Ａ１０１に
形成された溝１１９ａ，１１９ｂで圧力の発生手
段である流体ブリツジ回路を形成している。ま
た、流通路１０４，１０５は図１で説明したバル
ブ（図示せず）に連絡している。本アクチエータ
の動作原理は、第１図、第２図で説明したものと
同様で、以下動作方法を順を追つて説明すると、 (1) バルブによつてその流量が制御される高圧油
によより、羽根Ａ１０１が旋回する。
(2) 羽根Ａ１０１と羽根Ｂ１０８の間に偏差が生
ずると、偏差をゼロにするような復元力となる
圧力差が油室１０６，１０７に発生する。その
ため、羽根Ｂ１０８は、羽根Ａ１０１に追従し
て旋回する。
ずると、偏差をゼロにするような復元力となる
圧力差が油室１０６，１０７に発生する。その
ため、羽根Ｂ１０８は、羽根Ａ１０１に追従し
て旋回する。
(3) 羽根Ｂ１０８と一体構造である出力軸１０９
が、外部に設置されたワーク（図示せず）に接
触する。しかし、羽根Ａ１０１はそのまま旋回
を続けるため、油室１０６，１０７間の圧力差
が上昇する。
が、外部に設置されたワーク（図示せず）に接
触する。しかし、羽根Ａ１０１はそのまま旋回
を続けるため、油室１０６，１０７間の圧力差
が上昇する。
(4) 上記油室１０６，１０７は第１図で示したバ
ルブのスプールの端部（第１図の１３，１４）
に継ながつており、油室１０６，１０７の圧力
差の上昇により、バルブのポートは遮断され、
羽根Ａ１０１はロツク状態となる。
ルブのスプールの端部（第１図の１３，１４）
に継ながつており、油室１０６，１０７の圧力
差の上昇により、バルブのポートは遮断され、
羽根Ａ１０１はロツク状態となる。
第１図の実施例は、流体コンプライアンス機構
をアクチエータに内蔵しているため、極めてシン
プルな構成が実現できる。また羽根Ａ１０１の内
部に羽根Ｂ１０８を収納するといる構造により、
羽根Ａ１０１、羽根Ｂ１０８受圧面積も十分大き
く形成できるため、出力軸１０９の駆動力の低下
を招くことはない。
をアクチエータに内蔵しているため、極めてシン
プルな構成が実現できる。また羽根Ａ１０１の内
部に羽根Ｂ１０８を収納するといる構造により、
羽根Ａ１０１、羽根Ｂ１０８受圧面積も十分大き
く形成できるため、出力軸１０９の駆動力の低下
を招くことはない。
第１図〜第４図の実施例では、油室（たとえば
第１図の１８，１９）の圧力を検知してフイード
バツク流通路（第１図の１５，１６）を経て外部
に設けられたサーボバルブで、羽根室（第１図の
３，２）の油の流入、流出量を制御しているが、
フイードバツク流通路を削除すれば、流体クツシ
ヨン付の油圧アクチエータとしての応用もでき
る。また実施例では油圧を用いているが、勿論空
気を用いてもよい。
第１図の１８，１９）の圧力を検知してフイード
バツク流通路（第１図の１５，１６）を経て外部
に設けられたサーボバルブで、羽根室（第１図の
３，２）の油の流入、流出量を制御しているが、
フイードバツク流通路を削除すれば、流体クツシ
ヨン付の油圧アクチエータとしての応用もでき
る。また実施例では油圧を用いているが、勿論空
気を用いてもよい。
第４図は第３図で説明した流体コンプライアン
ス機能付アクチエータを用いた、ロボツト用のフ
インガーの実施例を示すものである。
ス機能付アクチエータを用いた、ロボツト用のフ
インガーの実施例を示すものである。
１５０は固定部、１５１，１５２，１５３はそ
れぞれフインガーの各関接部に設けられコンプラ
イアンス機能を独立して持つアクチエータであ
る。１５４はアクチエータ１５１と１５２の連結
部、１５３，１５４はそれぞれアクチエータ１５
２，１５３の出力軸に連結したフインガー部であ
る。実施例では、それぞれのアクチエータ１５
１，１５２，１５３の内部と連結部１５４に油の
流通路を形成した内部配管構造となつている。た
とえば、アクチエータ１５２の流通路は、側板１
１２，１１３の内部に各３本づつ形成されてお
り、油室の圧力を検出するための流通路１２１
ａ，１２１ｂ、流体ブリツジと連絡する高圧側流
通路１１４及び排油側流通路１１５、アクチエー
タの供給流通路１０４，１０５である。
れぞれフインガーの各関接部に設けられコンプラ
イアンス機能を独立して持つアクチエータであ
る。１５４はアクチエータ１５１と１５２の連結
部、１５３，１５４はそれぞれアクチエータ１５
２，１５３の出力軸に連結したフインガー部であ
る。実施例では、それぞれのアクチエータ１５
１，１５２，１５３の内部と連結部１５４に油の
流通路を形成した内部配管構造となつている。た
とえば、アクチエータ１５２の流通路は、側板１
１２，１１３の内部に各３本づつ形成されてお
り、油室の圧力を検出するための流通路１２１
ａ，１２１ｂ、流体ブリツジと連絡する高圧側流
通路１１４及び排油側流通路１１５、アクチエー
タの供給流通路１０４，１０５である。
６本の流通路のうち、流通路１１４，１１５は
アクチエータ１５１でも共通に使用できるため、
アクチエータ１５１の上部の流通路は、１５６，
１５５が附加されて、アクチエータ１５１の側板
に形成される流通路は左右５本づつとなる。
アクチエータ１５１でも共通に使用できるため、
アクチエータ１５１の上部の流通路は、１５６，
１５５が附加されて、アクチエータ１５１の側板
に形成される流通路は左右５本づつとなる。
第５図のフインガーの各アクチエータ１５１，
１５２，１５３は、それぞれ独立して回転し、各
出力軸１０９，１５７，１５８に加わるワークか
らの反力のモーメントがあらかじめ設定した力に
なるまで回転する。以上のように本発明は、流体
によつて駆動される第１のアクチエータ及び、第
２のアクチエータと、両アクチエータの出力軸の
変位の差に対応した圧力を発生する圧力発生手段
を有し、この圧力発生手段は、その圧力によつ
て、少なくとも前記第１及び第２のアクチエータ
の内の一方を駆動し、前記アクチエータの出力軸
の変位の差を少なくする方向に動力を発生する構
成とした流体サーボ機構を提供するもので、その
応用により、たとえば従来のロボツトではなかつ
た、人間（作業者）の持つ指の高度な機能、すな
わち(1)はさむ、(2)にぎる、(3)つまむができるコン
パクトな多自由度フインガーが実現できるのであ
る。その特徴を要約すれば、 〔1〕 多種多様な形状と重さを持つワークの把持
ができる。
１５２，１５３は、それぞれ独立して回転し、各
出力軸１０９，１５７，１５８に加わるワークか
らの反力のモーメントがあらかじめ設定した力に
なるまで回転する。以上のように本発明は、流体
によつて駆動される第１のアクチエータ及び、第
２のアクチエータと、両アクチエータの出力軸の
変位の差に対応した圧力を発生する圧力発生手段
を有し、この圧力発生手段は、その圧力によつ
て、少なくとも前記第１及び第２のアクチエータ
の内の一方を駆動し、前記アクチエータの出力軸
の変位の差を少なくする方向に動力を発生する構
成とした流体サーボ機構を提供するもので、その
応用により、たとえば従来のロボツトではなかつ
た、人間（作業者）の持つ指の高度な機能、すな
わち(1)はさむ、(2)にぎる、(3)つまむができるコン
パクトな多自由度フインガーが実現できるのであ
る。その特徴を要約すれば、 〔1〕 多種多様な形状と重さを持つワークの把持
ができる。
〔2〕 任意の力（把持力）の設定が外部からでき
る。
る。
〔3〕 力の制御範囲が広く、かつ油圧の特徴を生
かして大きな力を発生できる。
かして大きな力を発生できる。
〔4〕 ソフトタツチでワークを把持できる（流体
コンプライアンス機構により、ワーク接触する
ｔ＝Ｏでｆ＝Ｏ）。
コンプライアンス機構により、ワーク接触する
ｔ＝Ｏでｆ＝Ｏ）。
〔5〕 スリムでシンプルな構成（モータ、エンコ
ーダ等をフインガー部に設けない）。
ーダ等をフインガー部に設けない）。
〔6〕 高い信頼性（力検出のための歪ゲージ、触
覚センサーが不要）。
覚センサーが不要）。
発明の効果
本発明は、力検出のためのデバイスなしで、シ
ンプル、コンパクトな構成で任意の力制御ができ
る流体アクチエータを提供できる。
ンプル、コンパクトな構成で任意の力制御ができ
る流体アクチエータを提供できる。
第１図イ，ロは本発明の原理を示す説明図、第
２図イ，ロ，ハは第１図の流体コンプライアンス
部の動作原理図、第３図イは本発明の一実施例の
流体コンプライアンス機構付アクチエータの正面
断面図、第５図ロは同側断面図、第４図イは本発
明の応用実施例であるロボツト用フインガーの側
面図、第４図ロは同正面図、第５図イは従来の油
圧アクチエータの正面断面図、第５図ロは同平面
図である。 １……第１のアクチエータの出力軸、１７……
第２のアクチエータの出力軸、２０，２１……圧
力の発生手段。
２図イ，ロ，ハは第１図の流体コンプライアンス
部の動作原理図、第３図イは本発明の一実施例の
流体コンプライアンス機構付アクチエータの正面
断面図、第５図ロは同側断面図、第４図イは本発
明の応用実施例であるロボツト用フインガーの側
面図、第４図ロは同正面図、第５図イは従来の油
圧アクチエータの正面断面図、第５図ロは同平面
図である。 １……第１のアクチエータの出力軸、１７……
第２のアクチエータの出力軸、２０，２１……圧
力の発生手段。
Claims (1)
- １ 流体の流入孔、流出孔を有するとともに、流
体を密閉する第１のハウジングとこのハウジング
内部に収納され圧力差によつて移動可能な第１の
羽根とで構成される第１のアクチエータと、流体
の流入孔、流出孔を有するとともに流体を密閉す
る第２のハウジングとこのハウジング内部に収納
され圧力差によつて移動可能な第２の羽根とで構
成される第２のアクチエータと、両アクチエータ
の出力軸の変位の差に対応した圧力を発生する圧
力発生手段を前記第２のアクチエータ内に有し、
この圧力発生手段は、その圧力によつて、少なく
とも前記第１及び第２のアクチエータの内の一方
を駆動し、前記アクチエータの出力軸の変位の差
を少なくする方向に動力を発生する構成からな
り、かつ前記圧力の発生手段の発生する圧力を検
知して、その圧力が所定値に達したとき、第１の
アクチエータの出力軸の変位を制御するバルブを
備えた流体サーボ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160526A JPS6220904A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 流体サ−ボ装置 |
| US06/886,664 US4781103A (en) | 1985-07-19 | 1986-07-16 | Fluid servomechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60160526A JPS6220904A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 流体サ−ボ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6220904A JPS6220904A (ja) | 1987-01-29 |
| JPH0420082B2 true JPH0420082B2 (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=15716866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60160526A Granted JPS6220904A (ja) | 1985-07-19 | 1985-07-19 | 流体サ−ボ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4781103A (ja) |
| JP (1) | JPS6220904A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0683980B2 (ja) * | 1989-09-04 | 1994-10-26 | 工業技術院長 | ロボット用ハンド |
| EP0446609A3 (en) * | 1990-02-09 | 1992-04-08 | Tadao Tozuka | Robot finger structure |
| US10029366B2 (en) * | 2014-11-21 | 2018-07-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Control device for motor drive device, control device for multi-axial motor, and control method for motor drive device |
| JP6645062B2 (ja) * | 2015-07-27 | 2020-02-12 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット |
| US10718359B2 (en) * | 2015-08-21 | 2020-07-21 | Quality Manufacturing Inc. | Devices and systems for producing rotational actuation |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2753689A (en) * | 1953-02-16 | 1956-07-10 | United Eng Foundry Co | Hydraulic control circuit |
| US2924201A (en) * | 1957-11-05 | 1960-02-09 | Ibm | Positioning mechanism |
| US3039513A (en) * | 1960-04-13 | 1962-06-19 | Gpe Controls Inc | Roll position control |
| US4095425A (en) * | 1977-03-03 | 1978-06-20 | Continental Oil Company | Control system for rotary air modulator |
| JPS53118678A (en) * | 1977-03-25 | 1978-10-17 | Agency Of Ind Science & Technol | Force-controllable oscillating rotary actuator |
| FI66060C (fi) * | 1977-06-21 | 1984-08-10 | Atlas Copco Ab | Riktningsventilanordning foer inriktning av maskinenheter |
| US4169404A (en) * | 1978-03-30 | 1979-10-02 | Hitachi, Ltd. | Fluid pressure actuator |
| US4267892A (en) * | 1979-04-30 | 1981-05-19 | Cooper Industries, Inc. | Positioning control system for rock drill support apparatus |
| US4567813A (en) * | 1982-05-06 | 1986-02-04 | Moog Inc. | Pressure equalization of multiple valves |
-
1985
- 1985-07-19 JP JP60160526A patent/JPS6220904A/ja active Granted
-
1986
- 1986-07-16 US US06/886,664 patent/US4781103A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4781103A (en) | 1988-11-01 |
| JPS6220904A (ja) | 1987-01-29 |
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