JP6868745B2

JP6868745B2 - ロボット用の油圧駆動関節

Info

Publication number: JP6868745B2
Application number: JP2020504167A
Authority: JP
Inventors: 周小雲
Original assignee: Jiangsu Dreamwell Dynamics Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Dreamwell Dynamics Technology Co ltd
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2019-03-18
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2039-03-18
Also published as: DE212019000101U1; US11434938B2; CN108608459A; CN108608459B; JP2020532435A; WO2020029584A1; US20200206960A1

Description

本発明は、ロボット関節の技術分野に関し、具体的にはロボット用の油圧駆動関節に関する。

関節はロボットの基本的なコンポーネントであり、その性能はロボットの全体性能に直接影響する。サーボ駆動、制御および検知技術などの電気機械技術の発展に従って、ロボット関節は、ロボット技術の発展に適応するために、高トルク、高精度、高応答性、小型化、メカトロニクス、標準化及びモジュール化などの新しい機能と発展的な展望を呈している。現在、既存のロボット関節は一般的にサーボモータに加えて波動減速機またはＲＶ減速機を使用し、このような構造はロボット分野で広く使用されているが、トルク密度比が比較的低く、反応が十分に敏感ではないことは否定できない。油圧駆動は、高い出力密度とバルブ制御サーボシステムの周波数帯域幅の特性を備えているため、世界中の各国がより要求の厳しいロボットアプリケーションでの油圧バルブ制御サーボシステムの使用を精力的に模索している。

上記の問題に鑑み、本発明は、ロボット用の油圧駆動関節を提供し、それは油圧挿入式ロータリー直接駆動弁とブレードスイングシリンダーと統合されたロボット用の関節に基づいて、油圧アクチュエータ、電気油圧サーボバルブ、位置センサー及び圧力センサーの検出要素をモジュール化に統合してその設計をロボット関節に応用することによって、現在のロボットの発展ニーズを満たすだけでなく、ロボットの応用を拡大することもできる。

ねじ挿入式ロータリーダイレクトドライブ電気油圧サーボバルブと、ロボットモーション関節専用のブレードスイング式油圧シリンダーとを備え、ねじ挿入式ロータリーダイレクトドライブ電気油圧サーボバルブは以下油圧挿入式ロータリー直接駆動弁と呼ばれ、ロボットモーション関節専用のブレードスイング式油圧シリンダーは以下ブレードスイングシリンダーと呼ばれ、前記ブレードスイングシリンダーの中心回転軸の中心の一端には、バルブ本体取付キャビティが事前に作られ、前記バルブ本体取付キャビティは前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁の挿入部分の形状に従う形状を有し、前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁は、前記バルブ本体取付キャビティ内に挿入され、前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁の駆動モータが前記中心回転軸に露出し、
前記ブレードスイングシリンダーは、上部カバー、シリンダーブロック、固定片、下部カバー、および側面凸状ブレードをさらに含み、前記中心回転軸は側面凸状リングを介して前記側面凸状ブレードに接続され、前記側面凸状ブレードがゼロ位置の状態で側面凸状リングに対してラジアルの他端に固定片が配置され、前記固定片の内壁と前記側面凸状リングの対応の外壁との間に隙間を持つように配置され、前記固定片は前記側面凸状リングから離れ、且つラジアルの位置が固定になり、前記シリンダーブロック、側面凸状リング、上部カバー、下部カバーによって形成される領域は、側面凸状ブレードおよび固定片によって第１の作業キャビティ、第２の作業キャビティに分割され、前記バルブ本体取付キャビティの内壁上に第１のオイルポートおよび第２のオイルポートが設けられ、前記第１のオイルポートは第１の内部配管を介して前記第１の作業キャビティに接続され、前記第２のオイルポートは第２の内部配管を介して前記第２の作業キャビティと連通し、前記中心回転軸の内部には、Ｐ通路およびＴ通路がさらに設けられ、前記中心回転軸の上端面にＰポートおよびＴポートが配置され、
前記中心回転軸の他端に角度センサーが固定的に配置され、前記下部カバーの底部にシーリングカバーが付けられ、前記シーリングカバーと前記角度センサーの中心穴は、ボルトで角度センサーのベースに接続され、圧力センサーは前記シーリングカバーと中心回転軸によって形成されたキャビティ内に固定され、前記圧力センサーは前記中心回転軸に固定され、前記圧力センサーのセンシングジョイントは前記第１のオイルポートと第２のオイルポートに接続され、
前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁のＰポート、Ｔポート、Ａポート、およびＢポートは、前記ブレードスイングシリンダーの対応のポートに対応して配置され、正常の作動状態で、前記ブレードスイングシリンダーのＰポートの作動油は前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁の内部配管を介して前記第１のオイルポートまたは第２のオイルポートの一方のオイルポートと連通し、前記第１のオイルポートまたは第２のオイルポート中の他方のオイルポートは前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁の内部配管を介してブレードスイングシリンダーのＴポートと連通することを特徴とするロボット用の油圧駆動関節である。

さらに、以下の特徴を有する。

前記中心回転軸の上端面のＰポート、Ｔポートには、それぞれフレア管ジョイントが挿入され、
前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁は、駆動モータ、上端カバー、バルブコア、バルブスリーブ、下端カバーを備え、前記駆動モータは前記バルブコアに接続され、前記バルブコアの外周に前記バルブスリーブが嵌設され、前記上端カバーおよび下端カバーは前記バルブスリーブのアキレアルの両端にそれぞれ配置され、前記バルブコアに互いと連通しないＰ通路、Ｔ通路、Ａ通路、Ｂ通路が内蔵され、前記バルブ本体取付キャビティ上に第１のオイルポートおよび第２のオイルポートが事前に作られ、前記側面凸状ブレードの両側に前記第１の作業キャビティ、第２の作業キャビティに対応してそれぞれ対応の第３のオイルポートおよび第４のオイルポートが設けられ、前記第３のオイルポートは前記第１の作業キャビティと連通し、前記第４のオイルポートは前記第２の作業キャビティと連通し、前記第３のオイルポートは第１の内部配管を介して前記第１のオイルポートに接続され、前記第４のオイルポートは第２の内部配管を介して前記第２のオイルポートに接続され、前記上端カバーの下面、下端カバーの上面には凹状の作動油溝が設けられ、前記凹状の作動油溝の作動辺は前記バルブコアのＡ通路、Ｂ通路の投影作動辺と合わせて作動し、前記バルブコアの前記Ｐ通路、Ａ通路、Ｂ通路に対応する外周面には、それぞれ対応の第１の油穴が開設され、前記バルブスリーブの外周上に対応の第２の油穴が開設され、サーボバルブが作動状態で正常に機能するように前記第１の油穴、第２の油穴の位置の寸法を設定し、
前記バルブスリーブは前記バルブコアの外周面に嵌設され、前記バルブコアの外周面と前記バルブスリーブの内周面との間にラジアルの隙間を持ち配合され、前記バルブコアは中心軸を有し、前記中心軸の上端と下端はそれぞれ前記バルブスリーブの対応の端面から突出し、前記上端カバーが前記バルブスリーブの上端面に取り付けられ、同時に前記中心軸の上部凸部との間にラジアルの隙間を持ち配合され、中心軸の上部凸部が中心貫通穴を貫通してから前記ＤＣブラシレスサーボモータの出力端に接続され、前記下端カバーが前記バルブスリーブの下端面に取り付けられ、同時に前記下端カバーの中心止まり穴と前記中心軸の底部の下部凸部との間にラジアルの隙間を持ち配合され、前記バルブスリーブの両端面はそれぞれ前記上端カバー、下端カバーに固定的に接続され、前記上端カバーの下面、下端カバーの上面に凹状の作動油溝が設けられ、
前記上端カバーのアキレアル外輪の周面に、バルブ本体取付キャビティの雌ねじに接続される雄ねじが設けられ、
前記上端カバーの中心貫通穴内に環状溝が設けられ、前記環状溝内にガースリングが嵌設され、前記中心軸の上部凸起端に第１の段付き軸が設けられ、前記第１の段付き軸と前記中心貫通穴との間にラジアルの隙間を持ち配合され、前記ガースリングの内壁が前記中心軸の上端の対応の領域に密着し、前記中心軸の下部凸起端に第２の段付き軸が設けられ、前記第２の段付き軸と前記下端カバーの中心止まり穴との間にラジアルの隙間を持つように配置され、
前記バルブスリーブの両端面はそれぞれアキレアルのねじを介して前記上端カバー、下端カバーに固定され、
前記バルブコアのＡ通路、Ｂ通路の投影作動辺の輪郭は扇形の環状構造であり、前記上端カバー、下端カバーの対応の凹状の作動油溝の作動辺は扇形の環状構造であり、ゼロ位置状態での前記バルブコアの作動辺と上端カバー、下端カバーの対応の作動辺とそれぞれ配合してゼロ開口を形成し、且つＰ通路、Ｔ通路、Ａ通路、Ｂ通路を互いに離間させ、且つ扇形の環状構造によって、ＤＣブラシレスサーボモータを駆動する時の回転角度の大きさと流量は線形比例関係を有するので、制御しやすく、
前記上端カバーの雄ねじの下部、バルブスリーブのアキレアル外輪の周面にすべて環状溝が設けられ、それぞれの前記環状溝内に対応の寸法を有するＯリングが取り付けられ、それぞれのＯリングは中心軸に垂直になり、且つ隣接のＯリングは平行に配置され、前記バルブ本体はＯリングを介して前記バルブ本***置決めキャビティに挿入され、バルブスリーブ、上端カバーと中心回転軸の内壁の密閉接続を確保し、
前記駆動モータに高精度のアブソリュート光電エンコーダーが組み込まれ、前記駆動モータの出力軸はバルブコアの第１の段付き軸とフレキシブルカップリングを介して接続され、前記駆動モータはねじを介して上端カバーの上端面に接続され、
バルブ本体全体とバルブ本体取付キャビティのラジアルの位置決めのために、前記下端カバーの底部に取付位置決め切欠が設けられ、
前記上部カバーは前記中心回転軸に嵌設され且つ前記側面凸状リングの上部に位置し、前記下部カバーは前記中心回転軸に嵌設され且つ前記側面凸状リングの下部に位置し、前記側面凸状ブレード、固定片の対応の等価外輪面全体にシリンダーブロックが嵌設され、前記上部カバー、下部カバーのアキレアルの内端の内側溝にそれぞれアンギュラ玉軸受が取り付けられ、前記上部カバー、下部カバーのアキレアル外端の内側溝に第２のガースリングが取り付けられ、対応の位置の前記アンギュラ玉軸受の内輪が前記中心回転軸の対応位置に嵌設され、対応の位置の前記第２のガースリングの内輪が前記中心回転軸の対応位置に嵌設され、前記上部カバーおよび下部カバーはそれぞれねじを介して前記シリンダーブロックの対応位置に固定され、
前記固定片はピンを介して下部カバーに固定的に接続され、前記固定片の下端面と前記下部カバーの対応端面とが密着し、前記固定片の外周面と前記シリンダーブロックの対応内面が密着し、前記固定片の内面と前記側面凸状リングの対応外面との間に隙間を持つように配置され、
前記側面凸状ブレードの厚さは前記側面凸状リングの厚さよりも大きく、前記側面凸状リングと前記側面凸状ブレードの位置が段差面を形成し、前記固定片の厚さは前記側面凸状ブレードの厚さと同じであり、前記上部カバー、下部カバーにそれぞれ対応の内端凸状リングが設けられ、前記内端凸状リングの外側壁が対応位置の固定片に密着し、且つ側面凸状ブレードの対応位置との間に隙間を持つように配置され、容易に取付けることができ、位置決め信頼性が高く、
前記側面凸状ブレードの外面と前記シリンダーブロックの対応領域の内面との間に隙間を持つように配置され、前記側面凸状ブレードの上下端面はそれぞれ前記上部カバー、下部カバーの対応表面との間に隙間を持つように配置され、
前記シリンダーブロックの上端面、下端面の前記上部カバー、下部カバーに対応する表面内側にそれぞれ端面環溝が設けられ、対応の前記端面環溝内にそれぞれ第２のＯリングが装着され、
前記上部カバーの頂部内端は第１のシール突起によって前記中心回転軸の対応の上部の第１のシール溝内に係合され、前記下部カバーの底部内端は第２のシール突起によって前記中心回転軸の対応の下部の第２のシール溝内に係合される。

本発明によれば、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁とブレードスイングシリンダーとが統合されたロボット用動関節であるため、油圧システムは定圧油源を入力し、フレア管ジョイントで接続され、中心回転軸用のねじを固定し、固定片は作動油の作用でシリンダーブロックおよび上部カバー、下部カバーを回転させるように駆動され、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁に電流入力がない場合、オイルがＰポートで流れなくなり、この時点で圧力センサーと角度センサーは信号を出力しなく、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁に正の電流信号が入力された時、バルブコアが特定の角度で下方向回転し、オイルがＰポートから油圧挿入式ロータリー直接駆動弁のＡポート、Ａ通路の作動配管へ流れてから、ロボットモーション関節専用のブレードスイング式油圧シリンダーの第１の作業キャビティに到達し、作動油の作用で固定片はシリンダーブロックおよび上部カバー、下部カバーを回転させ、ロボットモーション関節専用のブレードスイング式油圧シリンダーの第２の作業キャビティのオイルが油圧挿入式ロータリー直接駆動弁のバルブコアのＢポートからながらＴポートを介してタンクに戻り、この時点で圧力センサーと角度センサーはすべて対応の検出信号を油圧挿入式ロータリー直接駆動弁に出力し、差がゼロになるまでその入力信号と比較し、ロボットモーション関節専用のブレードスイング式油圧シリンダーを所定の角度まで回転させて、第１の作業キャビティ及び第２の作業キャビティには所定の圧力を維持することによって、精度よく位置制御やトルク制御を実現する。逆に、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁に負の電流信号が入力された時、オイルが第１の作業キャビティから流出し、第２の作業キャビティへ流入し、その制御方式は同じである.油圧挿入式ロータリー直接駆動弁とブレードスイングシリンダーとが統合されたロボット用の関節に基づいて、油圧アクチュエータ、電気油圧サーボバルブ、位置センサー及び圧力センサーの検出要素をモジュール化に統合する設計をロボット関節に応用することによって、現在のロボットの発展ニーズを満たすだけでなく、ロボットの応用領域を拡大することもできる。

本発明の正面図（部分断面）の構造模式図である。本発明の側視図の断面構造模式図（角度センサー、シーリングカバー、圧力センサーを取り外し）である。図２のＡ-Ａ断面の構造模式図（油圧挿入式ロータリー直接駆動弁を取り外し）である。本発明の油圧挿入式ロータリー直接駆動弁の正面図の断面構造模式図である。図３のバルブコアの斜視図構造模式図である。図４のバルブコアの平面図構造模式図である。図３のバルブスリーブの斜視図構造模式図である。図４の上端カバーの斜視図構造模式図である。図４の下端カバーの斜視図構造模式図である。

図１〜図９に示すように、ロボット用の油圧駆動関節は、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁１、ブレードスイングシリンダー２を備え、ブレードスイングシリンダー２の中心回転軸２１の中心の一端にバルブ本体取付キャビティ２２が事前に油圧挿入式ロータリー直接駆動弁１の挿入部分の形状によって作られ、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁１はバルブ本体取付キャビティ２２内に挿入され、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁１の駆動モータ１１は中心回転軸２１に露出する。

ブレードスイングシリンダー２は、上部カバー２３、シリンダーブロック２４、固定片２５、下部カバー２６、および側面凸状ブレード２７をさらに含み、中心回転軸２１は側面凸状リング２８を介して側面凸状ブレード２７に接続され、側面凸状ブレード２７はゼロ位置の状態で側面凸状リング２８に対してラジアルの他端に固定片２５が配置され、固定片２５の内壁と前記側面凸状リング２８の対応の外壁との間に隙間を持ち配合され、固定片２５は側面凸状リング２８から離れ、且つラジアルの位置が固定になり、シリンダーブロック２４、側面凸状リング２８、上部カバー２３、下部カバー２６によって形成される領域は、側面凸状ブレード２７、固定片２５によって第１の作業キャビティ２９、第２の作業キャビティ３０に分割され、バルブ本体取付キャビティ２２の内壁上に第１のオイルポート３１、第２のオイルポート３２が設けられ、第１のオイルポート３１は第１の内部配管３３を介して第１の作業キャビティ２９に接続され、第２のオイルポート３２は第２の内部配管３４を介して第２の作業キャビティ３０と連通し、中心回転軸２１の内部にＰ通路３５、Ｔ通路３６がさらに設けられ、中心回転軸２１の上端面にＰポート、Ｔポートが配置される。

中心回転軸２１の他端に角度センサー３が固定され、下部カバー２６の底部にシーリングカバー４が取り付けられ、シーリングカバー４と前記角度センサーの中心穴はボルトで角度センサー３のベースに接続され、圧力センサー５はシーリングカバー４と中心回転軸２１によって形成されたキャビティ内に固定され、圧力センサー５は中心回転軸２１に固定され、圧力センサー５のセンシングジョイントは第１のオイルポート３１、第２のオイルポート３２に接続される。

油圧挿入式ロータリー直接駆動弁１のＰポート、Ｔポート、Ａポート、およびＢポートは、ブレードスイングシリンダー２の対応のポートに対応して配置され、正常の作動状態で、ブレードスイングシリンダー２のＰポートの作動油は油圧挿入式ロータリー直接駆動弁１の内部配管を介して第１のオイルポート３１または第２のオイルポート３２中の一方のオイルポートと連通し、第１のオイルポート３１または第２のオイルポート３２中の他方のオイルポートは油圧挿入式ロータリー直接駆動弁１の内部配管を介してブレードスイングシリンダー２のＴポートと連通する。

中心回転軸２１上端面のＰポート、Ｔポートには、それぞれフレア管ジョイント６が挿入される。

油圧挿入式ロータリー直接駆動弁１は駆動モータ１１、上端カバー１２、バルブコア１３、バルブスリーブ１４、および下端カバー１５を含み、駆動モータ１１はバルブコア１３に接続され、バルブコア１３の外周にバルブスリーブ１４が嵌設され、上端カバー１２、下端カバー１５はバルブスリーブ１４のアキレアルの両端にそれぞれ配置され、バルブコア１３に互いと連通しないＰ通路、Ｔ通路、Ａ通路、Ｂ通路が内蔵され、バルブ本体取付キャビティ２２上に第１のオイルポート３１、第２のオイルポート３２が事前に作られ、側面凸状ブレード２７の両側には第１の作業キャビティ２９、第２の作業キャビティ３０に対応してそれぞれ対応の第３のオイルポート３７、第４のオイルポート３８が設けられ、第３のオイルポート３７は第１の作業キャビティ２９と連通し、第４のオイルポート３８は第２の作業キャビティ３０と連通し、第３のオイルポート３７は第１の内部配管３３を介して第１のオイルポートに接続され、第４のオイルポート３８は第２の内部配管３４を介して第２のオイルポート３２が接続され、上端カバー１２の下面、下端カバー１５の上面に凹状の作動油溝１６が設けられ、凹状の作動油溝１６の作動辺はバルブコア１３のＡ通路、Ｂ通路の投影作動辺と協力して作動し、バルブコア１３のＰ通路、、Ａ通路、Ｂ通路に対応する外周面上にそれぞれ対応の第１の油穴１８が開設され、バルブスリーブ１４の外周上に対応の第２の油穴１９が設けられ、サーボバルブが作動状態で正常に機能するように第１の油穴１８、第２の油穴１９の位置の寸法を設定する。

具体的に実施する場合の作動状態で、バルブコアが回転すると、バルブスリーブ上の対応位置の第２の油穴Ｐポートがバルブコアの第１の油穴Ｐポートと連通し、Ｐ通路は端カバーの作動辺を介してＡ通路またはＢ通路中のいずれかの通路と連通し、そして対応の第１の油穴、第２の油穴を介して第１のオイルポートに接続され、Ａ通路またはＢ通路中の他方の通路は対応の第１の油穴、第２の油穴を介して第２のオイルポートに接続され、第２のオイルポートはバルブ本体の内部通路を介してバルブ本体のＴポートに接続され、バルブ本体のＴポートは対応してブレードスイングシリンダーのＴ通路に接続され、Ｔポートから作動油を排出させる。

バルブスリーブ１４はバルブコア１３の外周面に嵌設され、バルブコア１３の外周面とバルブスリーブの内周面との間にラジアルの隙間を持ち配合され、バルブコア１３は中心軸１３１を有し、中心軸１３１の上端と下端はそれぞれバルブスリーブ１４の対応の端面から突起し、上端カバー１２がバルブスリーブ１４の上端面に取り付けられ、同時に中心軸１３１の上部凸部との間にラジアルの隙間を持ち配合され、中心軸１３１の上部凸部が中心貫通穴を貫通してから駆動モータ１１の出力端に接続され、下端カバー１５がバルブスリーブ１４の下端面に取り付けられ、下端カバー１５の中心止まり穴と中心軸１３１の底部の下部凸部との間にラジアルの隙間を持ち配合され、バルブスリーブ１４の両端面はそれぞれ上端カバー１２、下端カバー１５に固定的に接続され、上端カバー１２の下面、下端カバー１５の上面に凹状の作動油溝１６が設けられる。

上端カバー１２アキレアル外輪周面に、バルブ本体取付キャビティ２２の雌ねじに接続される雄ねじ１７が設けられる。

上端カバー１２の中心貫通穴内に環状溝が設けられ、環状溝内にガースリング２０が嵌装され、中心軸１３１の上部凸起端に第１の段付き軸が設けられ、第１の段付き軸と中心貫通穴との間にラジアルの隙間を持ち配合され、ガースリング２０の内壁が中心軸の上端の対応の領域に密着し、中心軸１３１の下部凸起端に第２の段付き軸が設けられ、第２の段付き軸と中心止まり穴との間にラジアルの隙間を持ち配合される

バルブスリーブ１４の両端面はそれぞれアキレアルのねじを介して上端カバー１２、下端カバー１５に固定的に接続される。

バルブコア１３のＡ通路、Ｂ通路の投影作動辺輪郭は扇形の環状構造であり、上端カバー１２、下端カバー１５の対応の凹状の作動油溝１６の作動辺は扇形の環状構造であり、ゼロ位置状態でのバルブコア１３の作動辺と上端カバー１２、下端カバー１５の対応の作動辺とそれぞれ配合してゼロ開口を形成し、且つＰ通路、Ｔ通路、Ａ通路、Ｂ通路を互いに離間させ、且つ扇形の環状構造によって、ＤＣブラシレスサーボモータを駆動する時の回転角度の大きさと流量が線形比例関係を有し、制御しやすい。

上端カバー１２の雄ねじ下部、バルブスリーブ１４のアキレアルの外輪周面にすべて環状溝が設けられ、それぞれの環状溝内に対応の寸法のＯリング７が取付けられ、それぞれのＯリング７はそれぞれ中心軸に垂直し、且つ隣接のＯリング７は平行に配置され、バルブ本体はＯリング７を介してバルブ本***置決めキャビティ２２に挿入され、バルブスリーブ１４、上端カバー１２と中心回転軸２１の内壁の密閉接続を確保する。

駆動モータ１１に高精度のアブソリュート光電エンコーダーが組み込まれ、駆動モータ１１の出力軸はバルブコアの第１の段付き軸とフレキシブルカップリングを介して接続され、駆動モータ１１はねじを介して上端カバー１２の上端面に接続される。

バルブ本体全体とバルブ本体取付キャビティのラジアルの位置決めのために、下端カバー１５の底部に、取付位置決め切欠８がさらに設けられる。

上部カバー２３は中心回転軸２１に嵌設され側面凸状リング２８の上部に位置し、下部カバー２６は中心回転軸２１に嵌設され側面凸状リング２８の下部に位置し、側面凸状ブレード２７、固定片２５の対応の等価外輪面全体にシリンダーブロック２４が嵌設され、上部カバー２３、下部カバー２６のアキレアルの内端の内側溝内にそれぞれアンギュラ玉軸受３９が取付けられ、上部カバー２３、下部カバー２６の軸方向外端の内側溝に第２のガースリング４０が取付けられ、対応の位置のアンギュラ玉軸受３９の内輪は中心回転軸２１の対応位置に嵌設され、対応の位置の第２のガースリング４０の内輪が中心回転軸２１の対応位置に嵌設され、上部カバー２３、下部カバー２６はそれぞれねじを介してシリンダーブロック２４の対応位置に固定される。

固定片２５はピンを介して下部カバー２６に固定的に接続され、固定片２５の下端面と下部カバー２６の対応端面とが密着し、固定片２５の外周面とシリンダーブロック２４の対応内面が密着し、固定片２５の内面と側面凸状リング２８の対応外面との間に隙間を持ち配合される。

側面凸状ブレード２７の厚さは側面凸状リング２８の厚さよりも大きく、側面凸状リング２８と側面凸状ブレード２７の位置が段差面を形成し、固定片２５の厚さは側面凸状ブレード２７の厚さと同じであり、上部カバー２３、下部カバー２６にそれぞれ対応の内端凸状リング４１が設けられ、内端凸状リング４１の外側壁が対応位置の固定片２５に密着し、且つ側面凸状ブレード２７の対応位置との間に隙間を持ち配合され、容易に取付け、位置決め信頼性が高い。

側面凸状ブレード２７の外面とシリンダーブロック２４の対応領域の内面との間に隙間を持ち配合され、側面凸状ブレード２７の上端と下端面はそれぞれ上部カバー２３、下部カバー２６の対応表面との間に隙間を持ち配合される。

シリンダーブロック２４の上端面、下端面の上部カバー、下部カバーに対応する表面内側にそれぞれ端面環溝が設けられ、対応の端面環溝内にそれぞれ第２のＯリング４２が装着される。

上部カバー２３の頂部内端は第１のシール突起４３によって中心回転軸２１の対応の上部の第１のシール溝４４内に係合され、下部カバー２６の底部内端は第２のシール突起４５によって中心回転軸２１の対応の下部の第２のシール溝４６内に係合される。

その作動原理は以下のとおりである。油圧挿入式ロータリー直接駆動弁とブレードスイングシリンダーとが統合されたロボット用動関節であるため、油圧システムは定圧油源を入力し、フレア管ジョイントで接続され、中心回転軸用のねじを固定し、固定片は作動油の作用でシリンダーブロックおよび上部カバー、下部カバーを回転させるように駆動され、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁に電流入力がない場合、オイルがＰポートで流れなくなり、この時点で圧力センサーと角度センサーは信号を出力しなく、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁に正の電流信号が入力された時、バルブコアが特定の角度で下方向回転し、オイルがＰポートから油圧挿入式ロータリー直接駆動弁のＡポート、Ａ通路の作動配管へ流れてから、ロボットモーション関節専用のブレードスイング式油圧シリンダーの第１の作業キャビティに到達し、作動油の作用で固定片はシリンダーブロックおよび上部カバー、下部カバーを回転させ、ロボットモーション関節専用のブレードスイング式油圧シリンダーの第２の作業キャビティのオイルが油圧挿入式ロータリー直接駆動弁のバルブコアのＢポートからながらＴポートを介してタンクに戻り、この時点で圧力センサーと角度センサーはすべて対応の検出信号を油圧挿入式ロータリー直接駆動弁に出力し、差がゼロになるまでその入力信号と比較し、第１の作業キャビティ及び第２の作業キャビティには所定の圧力に達するまでロボットモーション関節専用のブレードスイング式油圧シリンダーを所定の角度で回転させ、精度よく位置やトルクを制御し、逆に、油圧挿入式ロータリー直接駆動弁に負の電流信号が入力された時、オイルが第１の作業キャビティから流出し、第２の作業キャビティへ流入し、その制御方式は同じである。挿入式ロータリー直接駆動弁とブレードスイングシリンダーとが統合されたロボット用の関節に基づいて、油圧アクチュエータ、電気油圧サーボバルブ、位置センサー及び圧力センサーの検出要素をモジュール化に統合する設計をロボット関節に応用することによって、現在のロボットの発展ニーズを満たすだけでなく、ロボットの応用領域を拡大することもできる。

以上、本発明の具体的な実施例を詳細に説明したが、その内容は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の特許請求の範囲に従ってなされたすべての変更および改善は、本発明の保護範囲に含まれる。

１油圧挿入式ロータリー直接駆動弁
２ブレードスイングシリンダー
３角度センサー
４シーリングカバー
５圧力センサー
６フレア管ジョイント
７Ｏリング
８取付位置決め切欠
１１駆動モータ
１２上端カバー
１３バルブコア
１３１中心軸
１４バルブスリーブ
１５バルブスリーブ
１６凹状の作動油溝
１７雄ねじ
１８第１の油穴
１９第２の油穴
２０ガースリング
２１中心回転軸
２２バルブ本体取付キャビティ
２３上部カバー
２４シリンダーブロック
２５固定片
２６下部カバー
２７側面凸状ブレード
２８側面凸状リング
２９第１の作業キャビティ
３０第２の作業キャビティ
３１第１のオイルポート
３２第２のオイルポート
３３第１の内部配管
３４第２の内部配管
３５Ｐ通路
３６Ｔ通路
３７第３のオイルポート
３８第４のオイルポート
３９アンギュラ玉軸受
４０第２のガースリング
４１内端凸状リング
４２第２のＯリング
４３第１のシール突起
４４第１のシール溝
４５第２のシール突起
４６第２のシール溝

Claims

油圧挿入式ロータリー直接駆動弁と、ブレードスイングシリンダーとを備え、前記ブレードスイングシリンダーの中心回転軸の中心の一端には、バルブ本体取付キャビティが事前に作られ、前記バルブ本体取付キャビティは、前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁の挿入部分の形状に従う形状を有し、前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁が前記バルブ本体取付キャビティ内に挿入され、前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁の駆動モータが前記中心回転軸に露出し、
前記ブレードスイングシリンダーは、上部カバー、シリンダーブロック、固定片、下部カバー、および側面凸状ブレードをさらに含み、前記中心回転軸は側面凸状リングを介して前記側面凸状ブレードに接続され、前記側面凸状ブレードがゼロ位置の状態で側面凸状リングに対してラジアルの他端に固定片が配置され、前記固定片の内壁と前記側面凸状リングの対応の外壁との間に隙間を持ち配合され、前記固定片は前記側面凸状リングから離れ、且つラジアルの位置が固定になり、前記シリンダーブロック、側面凸状リング、上部カバー、下部カバーによって形成される領域は、側面凸状ブレードおよび固定片によって第１の作業キャビティ、第２の作業キャビティに分割され、前記バルブ本体取付キャビティの内壁上に第１のオイルポートおよび第２のオイルポートが設けられ、前記第１のオイルポートは第１の内部配管を介して前記第１の作業キャビティに接続され、前記第２のオイルポートは第２の内部配管を介して前記第２の作業キャビティと連通し、前記中心回転軸の内部には、Ｐ通路およびＴ通路がさらに設けられ、前記中心回転軸の上端面にＰポートおよびＴポートが配置され、
前記中心回転軸の他端に角度センサーが固定的に配置され、前記下部カバーの底部にシーリングカバーが付けられ、前記シーリングカバーは、ボルトで角度センサーのベースに接続され、圧力センサーは前記シーリングカバーと中心回転軸によって形成されたキャビティ内に固定され、前記圧力センサーは前記中心回転軸に固定され、前記圧力センサーのセンシングジョイントは前記第１のオイルポートと第２のオイルポートに接続され、
前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁のＰポート、Ｔポート、Ａポート、およびＢポートは、前記ブレードスイングシリンダーの対応のポートに対応して配置され、正常の作動状態で、前記ブレードスイングシリンダーのＰポートの作動油は前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁の内部配管を介して前記第１のオイルポートまたは第２のオイルポートの一方のオイルポートと連通し、前記第１のオイルポートまたは第２のオイルポート中の他方のオイルポートは前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁の内部配管を介してブレードスイングシリンダーのＴポートと連通することを特徴とするロボット用の油圧駆動関節。
前記中心回転軸の上端面のＰポート、Ｔポートには、それぞれフレア管ジョイントが挿入されることを特徴とする請求項１に記載のロボット用の油圧駆動関節。
前記油圧挿入式ロータリー直接駆動弁は、駆動モータ、上端カバー、バルブコア、バルブスリーブ、下端カバーを備え、前記駆動モータは前記バルブコアに接続され、前記バルブコアの外周に前記バルブスリーブが嵌設され、前記上端カバーおよび下端カバーは前記バルブスリーブのアキシャルの両端にそれぞれ配置され、前記バルブコアに互いと連通しないＰ通路、Ｔ通路、Ａ通路、Ｂ通路が内蔵され、前記バルブ本体取付キャビティ上に第１のオイルポートおよび第２のオイルポートが事前に作られ、前記側面凸状ブレードの両側に前記第１の作業キャビティ、第２の作業キャビティに対応してそれぞれ対応の第３のオイルポートおよび第４のオイルポートが設けられ、前記第３のオイルポートは前記第１の作業キャビティと連通し、前記第４のオイルポートは前記第２の作業キャビティと連通し、前記第３のオイルポートは第１の内部配管を介して前記第１のオイルポートに接続され、前記第４のオイルポートは第２の内部配管を介して前記第２のオイルポートに接続され、前記上端カバーの下面、下端カバーの上面には凹状の作動油溝が設けられ、前記凹状の作動油溝の作動縁は前記バルブコアのＡ通路、Ｂ通路の投影作動縁と合わせて作動し、前記バルブコアの前記Ｐ通路、Ａ通路、Ｂ通路に対応する外周面には、それぞれ対応の第１の油穴が開設され、前記バルブスリーブの外周上に対応の第２の油穴が開設され、サーボバルブが作動状態で正常に機能するように前記第１の油穴、第２の油穴の位置の寸法を設定することを特徴とする請求項１に記載のロボット用の油圧駆動関節。
前記バルブスリーブは前記バルブコアの外周面に嵌設され、前記バルブコアの外周面と前記バルブスリーブの内周面との間にラジアルの隙間を持ち配合され、前記バルブコアは中心軸を有し、前記中心軸の上端と下端はそれぞれ前記バルブスリーブの対応の端面から突出し、前記上端カバーが前記バルブスリーブの上端面に取り付けられ、同時に前記中心軸の上部凸部との間にラジアルの隙間を持ち配合され、中心軸の上部凸部が中心貫通穴を貫通してから前記駆動モータの出力端に接続され、前記下端カバーが前記バルブスリーブの下端面に取り付けられ、同時に前記下端カバーの中心止まり穴と前記中心軸の底部の下部凸部との間にラジアルの隙間を持つように配置され、前記バルブスリーブの両端面はそれぞれ前記上端カバー、下端カバーに固定的に接続され、前記上端カバーの下面、下端カバーの上面に凹状の作動油溝が設けられることを特徴とする請求項３に記載のロボット用の油圧駆動関節。
前記上端カバーの軸方向外輪の周面に、バルブ本体取付キャビティの雌ねじに接続される雄ねじが設けられることを特徴とする請求項３に記載のロボット用の油圧駆動関節。
前記上端カバーの中心貫通穴内に環状溝が設けられ、前記環状溝内にガースリングが嵌設され、前記中心軸の上部凸起端に第１の段付き軸が設けられ、前記第１の段付き軸と前記中心貫通穴との間にラジアルの隙間を持つように配置され、前記ガースリングの内壁が前記中心軸の上端の対応の領域に密着し、前記中心軸の下部凸起端に第２の段付き軸が設けられ、前記第２の段付き軸と前記下端カバーの中心止まり穴との間にラジアルの隙間を持ち配合されることを特徴とする請求項４に記載のロボット用の油圧駆動関節。
前記バルブコアのＡ通路、Ｂ通路の投影作動縁の輪郭は扇形の環状構造であり、前記上端カバー、下端カバーの対応の凹状の作動油溝の作動縁は扇形の環状構造であり、ゼロ位置状態での前記バルブコアの作動縁と上端カバー、下端カバーの対応の作動縁とが対応した位置で隙間なく配置され、且つＰ通路、Ｔ通路、Ａ通路、Ｂ通路を互いに離間させることを特徴とする請求項３に記載のロボット用の油圧駆動関節。
前記上部カバーは前記中心回転軸に嵌設され前記側面凸状リングの上部に位置し、前記下部カバーは前記中心回転軸に嵌設され前記側面凸状リングの下部に位置し、前記側面凸状ブレード、固定片の対応の等価外輪面全体にシリンダーブロックが嵌設され、前記上部カバー、下部カバーの軸方向の内端の内側溝にそれぞれアンギュラ玉軸受が取り付けられ、前記上部カバー、下部カバーのアキシャル外端の内側溝に第２のガースリングが取り付けられ、対応の位置の前記アンギュラ玉軸受の内輪が前記中心回転軸の対応位置に嵌設され、対応の位置の前記第２のガースリングの内輪が前記中心回転軸の対応位置に嵌設され、前記上部カバーおよび下部カバーはそれぞれねじを介して前記シリンダーブロックの対応位置に固定されることを特徴とする請求項１に記載のロボット用の油圧駆動関節。
前記固定片はピンを介して下部カバーに固定的に接続され、前記固定片の下端面と前記下部カバーの対応端面とが密着し、前記固定片の外周面と前記シリンダーブロックの対応内面が密着し、前記固定片の内面と前記側面凸状リングの対応外面との間に隙間を持つように配置されることを特徴とする請求項８前記のロボット用の油圧駆動関節。
前記側面凸状ブレードの厚さは前記側面凸状リングの厚さよりも大きく、前記側面凸状リングと前記側面凸状ブレードの位置が段差面を形成し、前記固定片の厚さは前記側面凸状ブレードの厚さと同じであり、前記上部カバー、下部カバーにそれぞれ対応の内端凸状リングが設けられ、前記内端凸状リングの外側壁が対応位置の固定片に密着し、且つ側面凸状ブレードの対応位置との間に隙間を持つように配置されることを特徴とする請求項８に記載のロボット用の油圧駆動関節。