JPS6039085A - 多軸作業機械 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は関節型ロボット又はマニュプレータなど流体圧
を利用するアクチュエータを備えた多軸ムに備える流体
圧利用のアクチュエータは、各アームとは別の位置に設
置した１個の油用装置から配管を介して供給される圧力
流体によりその動きが制御されるように構成されている
。

しかし、このような集中エネルギー供給方式においては
、各アクチュエータ合計の必要流量を同時に確保する必
要があるため、容量が大きくなると共に、常時平均必要
エネルギー以上のエネルギーは熱として消費してしまう
ので、エネルギー効率がきわめて低下する。

また、本体である多軸作業機械を動作するために、本体
と同じ程度の油圧装置を設置する必要があり、したがっ
てスペースファクタが悪く力る。

さらに、油圧装置から多軸作業機本体への配管が必要で
あるため、機器への配置が複雑となりスムーズな動きを
阻害していた。

しかも多軸作業機械自体が移動する必要がある場合には
、油圧装置が障害となり、はとんどその目的を達成する
ことができないなどの問題点を有している。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、主として圧力流体によるエネルギー効
率の増大を図るようにした多軸作業機械を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、多軸作業機械の各関節アームに小形化した駆
動部をそれぞれ配設した、いわゆる分散形のアクチュエ
ータ制御システムを採用したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面によって説明する。

第１図に示すように、関節型ロボットなどの多軸作業機
械は、架台１に旋回可能に支持される旋回台２と、この
旋回台２に回動可能に連結される第１アーム３と、第１
アーム３に回動可能に連結される第２アーム４と、第２
アーム４の先端側に回動又は旋回可能に連結される作業
部５とを有し、さらに前記旋回台２％第１アーム３．第
２アーム４および作業部５を駆動する駆動部６，７，８
゜９などを備えて構成されている。

前記旋回台２は、軸受１ｏ、ｉｉｖ介して架台１に旋回
可能に支持され、後述する駆動部６により架台１に対し
旋回動作（図示矢印入方向）が行なわれる。

第１アーム３は、旋回台２に対し駆動系を構成するアク
チュエータの直線往復動形の第１シリンダ１２により枢
着点１３を中心に回動動作（図示矢印Ｂ方向）が行なわ
れる。そのため、第１シリンダ１２のロッド側を枢着点
１３でブラケット１４を介して第１アーム３に連結し、
ヘッド側を枢着点１５でブラケット１６を介して旋回台
２に連結する。

第２アーム４は第１アーム３に対し第２シリンダ１７に
より枢着点１８を中心に回動動作（図示矢印方向Ｃ）が
行なわれる。そのため、第２シリンダ１７０ロツド側を
枢着点１９で第２アーム４に連結し、ヘッド側を枢着点
２０で第１アーム３に連結する。

前記作業部５の第３アーム２１および第４アーム２２は
第２アーム４に対し揺動型のシリンダ２３およびシリン
ダ２４を介して回動動作（図示矢印方向Ｄ）又は旋回動
作（図示矢印方向Ｅ）が行なわねる。

第２図は比較的大きなパワーを必要とする例えば旋回台
２、第１アーム３および第２アーム４を駆動する駆動部
６，７．８の駆動系の主要構成を説明するための概略図
で、インノ（−夕２５は商用周波数を受けて２００Ｈ２
又は４００Ｈｚなどの高周波数に変換して高周波モータ
２６を駆動する。

２７は高周波モータ２６に一体的に直結したアキシャル
形の可変容量の油圧ポンプ、２８はサーボ弁、２９は歯
車ポンプなどのブースタポンプで、このブースタポンプ
２９は油圧ポンプ２７の容量制御を行々うサーボ弁２８
に圧油を供給し、ブースト圧力によりタンク３０を加圧
して前記油圧ポンプ２７の吸込性能を向上させる。３１
．３２はタンク３０の加圧部および被加圧部であり、こ
の加圧部３１けブースタポンプ２９の入口側に連結され
、被加圧部３２は油圧ポンプ２７の吸込側に連結されて
いる。そしてサーボ弁２８により制御された油圧ポンプ
２７からの圧油は、ポート３３゜３４を経て往復動型又
は揺動型のシリンダに給排される。

また、比較的大きなパワーを必要とし々い例えば手首に
相当する作業部５の駆動部９は、高周波モータ２６、油
圧ポンプ２７およびタンク３０が一体的に構成されてお
り、この油圧ポンプ２７から供給される圧油によって第
３アーム２１、第４アーム２２にそれぞれ設けられた揺
動型のシリンダ（図示せず）およびサーボ弁２８は作動
する。

次に本発明の多軸作業機械の作動について説明する。

第１図および第２図において、比較的パワーを必要とす
る旋回台２、第１アーム３および第２アーム４を作動さ
せる場合について説明する。

まず、旋回台２を架台１に対して旋回操作を打力わせる
場合には、駆動部６の油圧ポンプ２７から供給される圧
油によって揺動シリンダ（図示せず）？：揺動させれば
、旋回台２は架台１に対して図示矢印方向Ａへ旋回する
。

また、第１アーム３を旋回台２に対して回動操作させる
場合には、駆動部７の油圧ポンプ２７から供給される圧
油によって第１シリンダ１２のシリンダロッド側を伸縮
してやれば、第１アーム３は枢着点１２を中心に図示矢
印方向Ｂへ回動する。

さらに、第２アーム４１ｒ：第１アーム３に対し回動操
作を行なわせる場合には、駆動部８の油圧ポンプ２７か
ら供給される圧油によって第２シリンダ１７のシリンダ
ロッド側を伸縮してやれば、第２アーム４は枢着点１８
を中心に図示矢印方向Ｃへ回動する。

先端側の作業部５に回動あるいは旋回操作を行なわせる
場合には、駆動部９の油圧ポンプ２７から供給される圧
油によって揺動型のシリンダ２３あるいはシリンダ２４
を駆動すれば、第３アーム２１あるいは第４アーム２２
は図示矢印方向りの回動あるいは図示矢印方向Ｅへの旋
回をする。

このように本発明の多軸作業機械においては、各アーム
を駆動する各アクチュエータの必要エネルギーは、それ
自身に対応した駆動部から供給され、エネルギー効率は
最適な値におちつくので、大幅ガ省エネルギー（従来の
１７３程度）が得られる。

また、高周波モータ（回転数５０００〜１００００ｒ−
程度）は、インバータにより、２００Ｈ２または４００
Ｈ２という高い周波数で駆動せしめるため、きわめて小
形化、軽量化されると共にモータに直結の油圧ポンプも
小形化、軽量化される。

さらに、旋回台、各アームおよび作業部にパワ（ｑ） −の大きさに応じて小型化した駆動部を設けるようにし
たので、スペースファクターが良好になる。

第３図は前記アクチュエータの往復動型シリンダの他の
実施例を示すもので、第３図において第２図と同一符号
のものは同一部分を示す。

第３図において、片ロツド式のシリンダ３５は、シリン
ダ本体３６と、シリンダ本体３６の側壁に固定されるシ
リンダロッド３７と、このシリンダロッド３７に軸方向
に対して摺動可能に嵌挿され、かつ一端側にピストン３
８を有する中空状のシリンダロッド３９などから構成さ
れている。

このようにシリンダ３５を構成すれば、シリンダロッド
３９の内外径差を小さくして薄肉化を図り両シリンダ室
の受圧面積をほぼ等しく形成することにより、アクチュ
エータの作動に対してタンクより補光すべき油量を少な
くすることができるため、タンク容量も必然的に小型化
される。

尚、本発明の一実施例においては、多軸作業機（１０） 移動可能とすることもできる。

このように多軸作業機を移動可能にした場合には、作業
範囲が拡大される。

また、可変容量形油圧ポンプの代りに固定容量型油圧ポ
ンプを使用した場合には、アクチュエータをサーボ弁で
制御することになるが、油圧ポンプ自体の構造は簡単に
なる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、各アームにそれぞれ設けた小形、軽量
化の駆動部により、各アクチュエータへ必要なエネルギ
ーのみを供給することができるので、エネルギー効率が
増大するため、省エネを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多軸作業機械の一実施例を示す正面図
、第２図は本発明の多軸作業機械における駆動部を説明
するための概略図、第３図は本発１　明の多軸作業機械
におけるアクチュエータの他の実施例を説明するための
概略図である。 ２・・・旋回台、３，４・・・アーム、５・・・作業部
、６゜（１１） ７．８．９・・・駆動部。 代理人　弁理士　高橋明夫 （１２） 茅　ＩＩ２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数個のアームと、アームの先端側に連結される作
   業部と、圧力流体で作動するアクチュエータを備える多
   軸作業機械において、前記アクチュエータに圧力流体を
   給排するポンプと、このポンプを駆動するモータと、前
   記ポンプに給排する流体を貯溜するタンクとから成る駆
   動系を少なくとも１個のアームの駆動部に設けたことを
   特徴とする多軸作業機械。 ２、前記モータは高周波モータであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の多軸作業機械。 ３、前記ポンプは可変容量形であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の多軸作業機械。 ４、前記ポンプは固定容量形であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の多軸作業機械。 ５、前記ポンプ、モータ、タンクおよびアクチュエータ
   が一体的に構成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の多軸作業機
   械。 ６、駆動系を構成するポンプ、モータおよびタンクが一
   体的に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項〜第４項のいずれか１項に記載の多軸作業機械。 ７、アーム先端側の作業部に連結されるアクチュエータ
   に対しては１個の駆動系により複数個のアクチュエータ
   を駆動するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の多軸作業機械。 ８、　前記アクチュエータは揺動形であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の多軸作業機械。 ９、前記アクチュエータは往復動形シリンダであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多軸作業機械
   。 １０、前記往復動形シリンダヲ、′シリンダ本体の側壁
   に固定されるシリンダロッドと、このシリンドロッドに
   摺動可能に嵌挿され、かつ一端側にピストンを有する中
   空状のシリンダロッドから構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第４＊＊ｉａ載。多、□業よユ。