JPS59217004A - 流体サ−ボアクチエ−タ - Google Patents

流体サ−ボアクチエ−タ

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JPS59217004A
JPS59217004A JP58089456A JP8945683A JPS59217004A JP S59217004 A JPS59217004 A JP S59217004A JP 58089456 A JP58089456 A JP 58089456A JP 8945683 A JP8945683 A JP 8945683A JP S59217004 A JPS59217004 A JP S59217004A
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JP
Japan
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actuator
guide valve
servo
output shaft
input
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Application number
JP58089456A
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English (en)
Inventor
Teruo Maruyama
照雄 丸山
Takuya Sekiguchi
卓也 関口
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/08Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor
    • F15B9/09Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type controlled by valves affecting the fluid feed or the fluid outlet of the servomotor with electrical control means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Servomotors (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は各種工業用機器、工業用ロボット等に用いられ
る、油圧駆動によるロータリーアクチェータに関するも
のである。
従来例の構成とその問題点 近年の工業用ロボットの普及により、ロボットの利用範
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ットの適用が考えられる様になった
しかし、そのためには、多自由度で高精度表位置決め把
持機能を持つマニュプレータの実現が必須条件であった
電動式アクチェータ(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、例えばロボットの多関節アームの先端で多自由度
のリスト・フィンガーを構成するのは困難である。
サーボパルプを用いた油圧駆動方式も、従来から産業界
で広く用いられているが、各アクチェータにサーボパル
プを一対のセットで設ける必要がある。
また、アクチェータ、サーボパルプに作動油を供給源か
ら独立して供給せねばならず、多自由度のリストを構成
した場冶、油圧配管の構成が繁雑となる。
また、軽量化を計るために、各サーボパルプを口ボット
の本体に設置した場合、リスト部に内蔵した油圧アクチ
ェータとサーボバルブ間の油圧配管が長くなる。その結
果、通常弾性パイプで構成される配管部の膨張により、
サーボ系が不安定となシ、サーボ系の性能を支配するル
ープゲインを大きくとれない等の問題点があった。
アクチェ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
タリーアクチェータが従来から用いられている。
はロータベーン、7はハウジング、8は作動油の給排油
口、9はシール用パツキンである。
図で示す様に、出力軸2の内部に入力軸1が摺動自在に
収納されておシ、入力軸1の外表面に形成された溝と出
力軸2に固着した案内弁スリーブ3の内面に形成された
溝の間で、案内弁を形成している。上記アクチェータの
入力軸1と出力軸2の間に角度偏差が生ずると、案内弁
4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2は入力軸1に追従して回転する。上
記ロータリーアクチェータを、例えば多自由度のリスト
−フィンガーに適用すべく小型化を削った場合、以下述
べる様な問題点があった。
アクチェータの小型化にともない、入力軸1と案内弁ス
リーブ3で構成される案内弁4の形状9寸法も縮小せね
ばならないが、その結果、サーボ系の特性に大きな影響
を与える案内弁4の溝加工が困難となる。
また、出力軸2内部に入力軸1が収納され、それゆえ入
力軸1の一方の端部がアクチェータの外部に露出する従
来構成(第1図)では、オイル漏れ防止のだめのシール
用パツキン9の摺動トルクが大きく、入力軸1を駆動す
るモータ(図示せず)の小型化を計れないという問題点
があった。
また、前述したサーボパルプによる油圧駆動方式同様、
各アクチェータに供給する作動油の配管の露出は、多自
由度リストの小型化・シンプル化を計る上で大きな問題
点となる。
発明の目的 本発明は従来油圧アクチェータの有していた欠点を解消
した小型、高精度なサーボアクチェータを提供するもの
である。
発明の構成 本発明は、入力部材と出力部材の相対移動面に形成され
た案内弁と、前記出力部材及び前記入力部材を収納する
外部ケースと、この外部ケースと前記出力部材で形成さ
れる作動室の空間と外部の圧力源を連絡する給排油孔よ
り構成され、前記入力部材を駆動する駆動手段が前記外
部ケース内に収納することによシアクチエータ本体の小
型化。
油圧配管の簡素化を計ることが出来るものである。
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例の説明 第2図は、本発明の一実施例を示す油圧アクチェータで
、20は出力軸、21はフロントプレート、22はリア
ープレート、23はシリンダ、24はパルスモータのス
テ〜り、26はロータ、26は円筒形状のスリーブ、2
7は26に形成された内側太陽歯車、28は遊星歯車、
29は前記シリンダ29の内面に形成された固定側太陽
歯車、3゜は前記出力軸2Qは回転自在にかん合された
入力部材である入力側案内弁スリーブ、31は前記遊星
歯車28を案内弁スリーブ3oに回転自在に固定するた
めのボルト、32は前記ロータ25を前記スリーブ26
に固着するためのナツト、33はシリンダ23と一体で
形成された固定羽根、34は出力軸20と一体で形成さ
れた回転羽根、36゜36はンaット及びリアプレート
2M、22と出力軸20間に設けられたOリング、36
.37は出力軸20の左右端部に形成されたネジ部、3
8は各プレート21.22とシリンダ23を固定するホ
ルト、39a、  39bは各プV −) 21 、2
2とシリンダ23間に設けられたオイルシール、4゜は
出力軸2oと一体で形成された出方部材である出力側案
内弁グレート、41.42は出力軸2゜とフロントプレ
ート21内部に貫通して形成された作動油の供給側主流
通路、43は供給側軸流通路、44は入力側案内弁スリ
ーブ30の内部に形成された供給側案内弁流通路、46
は出力側案内弁プレート40の内部に形成された出力側
案内弁流通路、46.47は出力側案内弁プレート40
の外周側と内周側に形成された隙間部、48.49は出
力軸20内部とリアプレート22内部に貫通して形成さ
れた作動油の排油側主流通路、60は排油側軸流通路、
鎖、線で示す61は入力側案内弁スリーブ30の内部に
形成された排油側案内弁流通路、鎖線で示ず62は隙間
部46.47と排油側軸流通路50を連絡している低圧
流通路である。
また、21,22.23で外部ケースを構成している。
ロータ26とスリーブ26はナツト32によって固着さ
れておシ、パルスモータの入力パルス数に比例してスリ
ーブ26が回転する。
スリーブ26に形成された内側太陽歯車27の回転によ
って、遊星歯車28の軸芯は入力側案内弁スリーブ3o
と共に回転する。
作動油は、41−”43−=44−”45の通路を経て
作動室である羽根室へ供給され、61−50→48の流
通路を経て排油側へ帰還でる。
部材30.40で面対向型の案内弁を構成しているが、
第3図、第4図にそのAA矢示図、BB矢示図を示す。
53a、b、c、dは入力側案内弁スリーブ3oの円周
方向に形成された浅い溝部、54a、b、c。
dは上記53a、b、c、dの中心部に形成された流路
44a、44bとsla、61bの開口部であり、上記
開口部、溝部は軸対称に4個所形成されている。
55.56は低圧側流通路62の開口部である。
第4図において、57は出力側案内弁プレート40の外
周側窪部、58は内周側窪部、69は中央凸部、60 
a 、 60 b 、 60 c 、 60 dは中央
凸部59の円周上4個所軸対称に形成された溝部、61
a、61bは前記溝部60a、sob内に形成され、か
つ回転羽根34(鎖線で示す。)の端部に形成された、
羽根室へ連絡する流通穴の開口部である。
第6図は、本装置における面対向案内弁の作動原理を示
すもので、イは入力(30に相当)と出力(40に相当
)間に角度偏差が生じた場合、口は角度偏差がゼロとな
った場合(位置決め終了時)を示す。
62aは高圧側羽根室、62bは低圧側羽根室(作動室
)である。イにおいて、入出力間に偏差が生じると、作
動油の供給側に連結した流通路から、44a→6i4a
→53a→60 a→61a→4E5−62aの順路を
経て、高圧側羽根室62aへ作動油が供給される。
逆に低圧側では、62b→61b→60b→63b−+
54b−+61 aの経゛路を経て、排油側へ帰還する
その結果、出力軸20は角度偏差を解消する方向(第6
図イの矢印)に回転する。第6図Oで示す様に入力側と
出力側の溝部(例えば6sb、 6ob)の重なり部が
なくなると、作動油の供給、排油の流通路が遮断され、
出力軸20は停止する。
なお、本明細文における案内弁とは、2つの相対移動す
る部材によって、作動油の供給源から羽根室及び羽根室
から排油側へ連絡する流路の切りかえと遮断が可能なご
とく形成された弁全体を示す。第2図で示す実施例では
、久方側案内弁スリーブ30と出力側案内弁プレート4
0の2つの組み合せを言う。
第6図は、本油圧アクチェータを多段に連結し、多関節
のロボット用リストを構成した場合を示す。
63はハウジング、64は供給側主流通路、66は排油
側主流通路である。
ハウジング63と出力軸2oは出力軸2oの端部に形成
されたネジ部36,37とナツト66で固定される。
ハウジング63の内部に給油と排油のための流通路(6
3と64に相当)が形成されており、出力軸20内部に
形成された流通路(41,43,50゜48に相当)と
連絡している。
本発明は、従来の油圧アクチェータと比べて、極゛めて
コンパクトな構成で、高い位置決め分解能を有する油圧
アクチェータを構成することができる。
実施例では、入力(30に相当)を駆動するモータと減
速機をアクチェータ内部に内蔵した。
第1図で示す様に従来アクチェータでは入力軸1が油圧
アクチェ〜り外部に露出しており、それゆえ、入力軸1
と出力軸2間の作動油の漏れを防止するシール用ハソキ
ン9の摺動トルクのために、小型モータでは駆動トルク
が不足するという問題点があった。本装置では、入力側
の部材26,30゜28等がアクチェータの内部に収納
されているため、前述した摺動トルクの増大をともなう
パツキン等が不要である。それゆえ低トルク入力であり
、モータの超小型化を計ることが出来る。
また、本装置では面対向の案内弁を構成することにより
、アクチェータ本体を一層小型化し、サーボ特性を向上
を計ることができた。
但し、本発明の実現を計る初期の段階において、第7図
で示す様な問題点があった。
スラスト面を用いて案内弁を構成したとき、案内弁スリ
ーブ30には、第7図で示す様な圧カニP1.P2がス
ラスト荷重として加わる。
例えば、供給圧: P 8: 70Kf/讐、案内弁ス
リーブ30の外径を20mmψとすれば、最大:  −
200に7程度がスラスト荷重として、案内弁スリーブ
30に加わることになる。
また、P とP に圧力差があれば、捩りモータ1  
  2 ント:Mが第7図のごとく案内弁スリーブ30に加わる
ことになり、超小型低トルクモータを用いて、案内弁ス
リーブ30を駆動する際の大きな支障となる。
第4図で示す様に、案内弁の対向面には67.68の外
周側窪部、内周側窪部を形成し、かつ、これらの窪部と
低圧側流通路62を連絡することによυスラスト荷重:
fの軽減を計った。
さらに、溝部53a、ssb、53c、53dを軸方向
対称に形成し、高圧側を53a、53cで一対、低圧側
を63b、  63dで一対とすることにより、モーメ
ント荷重二Mの軽減を計った。
第6図及び第4図で示す様に60d、60cの溝部は作
動油の供給と流出には寄与しておらず、上記モーメント
荷重の解消を計るために形成している。
また、第2図で示す様に、モータ室67には流通路68
を介して低圧である排油側主流通路48と連絡しており
案内弁スリーブ30の右側面(第2図)からのスラスト
荷重は小さい。
第1図で示す様に、入力軸1の外周部と出力軸2の内周
部を利用して形成していた従来油圧アクチェータに対し
て、本装置ではスラスト面に案内弁を形成している。
案内弁は、アクチェータのサーボ特性を支配するもっと
も重要な個所で、それゆえ従来構成では、入力軸1.出
力軸2の径小化には、加工精度の点で限界があった。本
アクチェータでは、案内弁スリーブ30及び出力側案内
弁プレ一ト40のスラスト面に案内弁を第3図、第4図
のごとく形成しておシ、相対運動する対向面の面積が大
きく、加工が容易である。
本装置では、第6図の一例で示す様に、例えばロボット
のアーム(第6図の63に相当)内に作動油の流通路を
形成することが出来、従来弾性チューブ等を用いていた
作動油の配管を皆無にすることができる。
また、アクチェータの多段構成が容易であり、多自由度
のハンド、フィンガーを繁雑な配管なく、シンプル、コ
ンパクトに構成することができる。
その理由として、 (1)出力軸20内部に作動油の流通路を形成し、かつ
左右端部にそれぞれ、供給側と排油側の主流通路41.
48を形成した。
(2)出力軸20をアーム(ハウジング20)に相対運
動をともなうことなく、完全固定することにより、オイ
ルシールを介さないで、各流通路を連絡することができ
る。
例えば、64−41及び66と48と連結が容易である
上記(1)、 (2)が可能になったのは、案内弁を駆
動するモータを油圧アクチェータの内部に収納し、かつ
、出力軸2oに対して摺動可能な様に、面対向型の案内
弁を構成することにょシ、出力軸2oの両端部を有効に
利用出来るからである。
発明の効果 本発明によシ、コンパクトで、高い位置決め分解能を有
するメカニカルサーボアクチェータが実現できた。
本アクチェータは、各種工業用ロボット、生産機器等に
幅広く適用することが出来、その効果は顕著なものがあ
る。
実施例であるロータリ油圧サーボアクチェータの案内弁
の動作原理を示す図、第6図は本アクチェータを用いて
多自由度ハンドを構成した場合の全体構成図、第7図は
案内弁に加わる力の状態を示す図である。
30・・・・・・入力部材、40,34・・・・・・出
力部材、21.22,23・・・・・・外部ケース、4
1,43゜48.50・・・・・・給排油孔、24,2
5.28・・・・・・駆動手段。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図  建     b べ 第2図 第3図 第 4 図 第5図 (4) 、′13 Gfの

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力部材と出力部材の相対摺動移動面に形成されたメカ
    ニカルサーボを構成する案内弁と、前記出力部材及び前
    記入力部材を回転自在に収納する外部ケースと、この外
    部ケースと前記出力部材で形成される作動室の空間と外
    部の圧力源を前記案内弁を介して連絡する給排油孔より
    構成され、前記入力部材を駆動する駆動手段が前記外部
    ケース内に収納されていることを特徴とする流体サーボ
    アクチェータ。
JP58089456A 1983-05-20 1983-05-20 流体サ−ボアクチエ−タ Pending JPS59217004A (ja)

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JP58089456A JPS59217004A (ja) 1983-05-20 1983-05-20 流体サ−ボアクチエ−タ
DE8484902056T DE3473495D1 (en) 1983-05-20 1984-05-18 Fluid servo actuator
US06/697,592 US4646621A (en) 1983-05-20 1984-05-18 Hydraulic servo actuator
PCT/JP1984/000249 WO1984004784A1 (en) 1983-05-20 1984-05-18 Fluid servo actuator
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EP (1) EP0144439B1 (ja)
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DE (1) DE3473495D1 (ja)
WO (1) WO1984004784A1 (ja)

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