JPS597594A - Drive for joint of robot - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はロボットの関節部分を駆動するアクチュエータ
の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in actuators that drive joints of robots.

近年、産業用ロボットの開発が盛んに進められているが
、ロボットの腕の一部を構成する関節部分については、
これをサーボ弁で制御される油圧シリンダで駆動する場
合、従来は、第１図のように構成していた。In recent years, the development of industrial robots has been actively progressing, but regarding the joints that make up part of the robot's arms,
When this was driven by a hydraulic cylinder controlled by a servo valve, the conventional structure was as shown in FIG. 1.

１は関節部分を構成する揺動アームで、ブラケット２の
ビン３を支点として、矢印で示すようにアーム先端１Ａ
が揺動する。Reference numeral 1 denotes a swinging arm that constitutes a joint part, and with the pin 3 of the bracket 2 as the fulcrum, the tip of the arm 1A is shown by the arrow.
sways.

アーム基端１Ｂには、復動型の油圧シリンダ４−　　　
１　　　− のピストンロッド５が、ビン６を介して結合し、また油
圧シリンダ４の基部はブラケット７にビン８を介して回
動自由に支持される。At the arm base end 1B, a double-acting hydraulic cylinder 4-
1 - piston rods 5 are connected via a pin 6, and the base of the hydraulic cylinder 4 is rotatably supported by a bracket 7 via a pin 8.

シリンダ内部は、ピストン９によって上下の油室１１．
１２が区画形成され、これら油室１１゜１２は、サーボ
弁（または電磁切換弁）１３がらの制御油圧が供給され
る。Inside the cylinder, upper and lower oil chambers 11.
Control oil pressure from a servo valve (or electromagnetic switching valve) 13 is supplied to these oil chambers 11 and 12.

サーボ弁１３は油圧ユニット（供給源）からの油圧を、
電気的信号ともとづいて制御するもので、この油圧に応
じてピストン９を運動させる。The servo valve 13 receives hydraulic pressure from the hydraulic unit (supply source).
It is controlled based on electrical signals, and the piston 9 is moved in accordance with this oil pressure.

いま、例えば、揺動アーム１をビン３を支点にして揺動
運動させるときは、油圧シリンダ４０両油室１１．１２
を交互に加圧してやれば、ピストン９が上下にストロー
クして、矢印で示すように揺動アーム１のアーム先端１
Ａが円弧運動を行なう。Now, for example, when the swing arm 1 is to swing around the bottle 3, the hydraulic cylinder 40 and both oil chambers 11 and 12
By applying pressure alternately, the piston 9 will stroke up and down, and the arm tip 1 of the swinging arm 1 will move as shown by the arrow.
A performs a circular motion.

ところで、この揺動運動の折り返し点において、ビン３
．６．７による連結部分のガタ分でバックラッシュが発
生するため、その間はサーボ弁１３により制御された油
圧に対し、ピストン９の動き−２− は正確に応動しないことになり、瞬間的に無制御の状態
に近くなる。By the way, at the turning point of this swinging motion, the bottle 3
．． Since backlash occurs due to the play in the connecting part due to 6.7, the movement of the piston 9 -2- will not respond accurately to the hydraulic pressure controlled by the servo valve 13 during that time, and the movement will be momentarily disabled. Closer to a state of control.

これを解消するには、ピン結合部分の加工精度を上げて
ガタを除く他はないが、実用上は難しい問題で、仮にガ
タをすっかり取り除いたとしても、経時的には摩耗によ
りガタを生じるので、信頼性に欠ける。The only way to solve this problem is to improve the machining accuracy of the pin connection part and eliminate the play, but this is a difficult problem in practice because even if the play is completely removed, play will still occur over time due to wear. , unreliable.

また、往復動型の油圧シリンダ４は、押し側と引き側で
、ピストン受圧面積差があるため、とくにサーボ弁１３
の代りに電磁弁を用いたときは、揺動方向によって生じ
る速度差及び出力荷重差を調整することが困難となる。In addition, in the reciprocating hydraulic cylinder 4, there is a difference in piston pressure receiving area between the push side and the pull side, so especially the servo valve 13
When a solenoid valve is used instead, it becomes difficult to adjust the speed difference and output load difference caused by the swing direction.

本発明は、このような問題を解決するために、揺動アー
ムなど関節部分を駆動するのに、２つの単動型シリンダ
を用いて、揺動アーム及びシリンダの各連結部分、に常
に一定方向の荷重をか（）続けることにより、反転作動
時のバックラッシュを無くすとともに、運動方向による
速度差、荷重差などを発生させないようにした、ロボッ
ト関節駆動装置を提供するものである。In order to solve this problem, the present invention uses two single-acting cylinders to drive the joint parts such as the swinging arm, so that each connecting part of the swinging arm and the cylinder is always directed in a fixed direction. To provide a robot joint drive device that eliminates backlash during reversal operation by continuing to apply a load of (), and prevents speed differences, load differences, etc. depending on the direction of movement from occurring.

−３− 以下、本発明の実施例を第２図にもとづいて説明する。-3- Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on FIG. 2.

２０は関節部分を構成する揺動アームで、中央をビン２
１によりブラケット２２に支持され、その両方向に等長
の連結腕２３Ａ、２３Ｂが張り出される。20 is a swinging arm that constitutes a joint part, with a bin 2 in the center.
1 is supported by a bracket 22, and connecting arms 23A and 23B of equal length extend in both directions.

これら、連結腕２３Ａ、２３Ｂには、それぞれビン２４
を介して単動型ラムシリンダ、２５Ａ。These connecting arms 23A and 23B each have a bottle 24
Through single acting ram cylinder, 25A.

２５Ｂのラム２６Ａ、２’６Ｂが回転自由に連結する。Rams 26A and 2'6B of 25B are rotatably connected.

ラムシリンダ２５Ａ、２５Ｂの基端は、ブラケット２８
Ａ、２８Ｂにピン２９を介して回転自由に連結でる。The base ends of the ram cylinders 25A and 25B are connected to the bracket 28.
It is rotatably connected to A and 28B via a pin 29.

ラムシリンダ２５Ａ、２５Ｂの内部の油室３０Ａと３０
Ｂは、それぞれサーボ弁３１に接続し、サーボ弁３１は
第１図と同様に入力される空気的信号にもとづいて油室
ユニット３３からの圧油を制御する。Oil chambers 30A and 30 inside ram cylinders 25A and 25B
B are respectively connected to servo valves 31, and the servo valves 31 control the pressure oil from the oil chamber unit 33 based on the input pneumatic signals as in FIG.

次に作用について説明すると、例えば、揺動アーム２０
を図の中立状態から時計方向に回動させ　　　　− るには、左方のラムシリンダ２５Ａの供給圧を高め、右
方のラムシリンダ２５Ｂの供給圧を低下させるように、
サーボ弁３１で制御する。Next, to explain the operation, for example, the swing arm 20
To rotate clockwise from the neutral state shown in the figure, increase the supply pressure of the left ram cylinder 25A and decrease the supply pressure of the right ram cylinder 25B.
It is controlled by a servo valve 31.

これにより、油室３０Ａと３０Ｂの差圧にもとづいて一
方のラム２６Ａは伸び、他方のラム２６Ｂは縮み、揺動
アーム２０がピン２１を支点にして右方に傾く。As a result, one ram 26A expands and the other ram 26B contracts based on the differential pressure between the oil chambers 30A and 30B, and the swing arm 20 tilts to the right with the pin 21 as a fulcrum.

このようにして、右方に傾いた揺動アーム２０を反転さ
せるには、右方のラムシリンダ２５Ｂの供給圧を高め、
左方のラムシリンダ２５Ａの供給圧を下げればよく、こ
れによりラム２６Ｂが伸びラム２６Ａは縮み出し、揺動
アーム２０は反時計方向に回動を始める。In this way, in order to reverse the swinging arm 20 tilted to the right, the supply pressure of the right ram cylinder 25B is increased, and
It is sufficient to reduce the supply pressure of the left ram cylinder 25A, which causes the ram 26B to extend, the ram 26A to contract, and the swing arm 20 to begin rotating counterclockwise.

ところで、この場合、油圧回路内には、常に大気圧以上
の圧力を有しているため、各ラムシリンダ２５Ａ、２５
Ｂはこの油圧により常に上向きの力、つまり押出側の力
を発生している。この結果、ラムシリンダ２５Ａ、２５
Ｂ及び揺動アーム２０の各連結点であるピン２１．２４
．２９の結合部は、常に一方向に押され状態に保持され
ており、−５− この関係は揺動アーム２０の運動方向が変っても変化し
ないのであり、このため、ビン２１，２４゜２９の連結
部分にガタがあったとしても、一方向に押し付けられた
まま動きが反転するのみで、この間バックラッシュは生
じないのである。By the way, in this case, since the hydraulic circuit always has a pressure higher than atmospheric pressure, each ram cylinder 25A, 25
B always generates an upward force, that is, a force on the extrusion side, by this hydraulic pressure. As a result, the ram cylinders 25A, 25
Pins 21 and 24 are connection points of B and the swing arm 20.
．． The joints 29 are always held pressed in one direction, and this relationship does not change even if the direction of movement of the swinging arm 20 changes. Even if there is play in the connecting part, the movement will simply reverse while being pressed in one direction, and no backlash will occur during this time.

したがって運動方向の変換時点における無制御の状態が
解消され、揺動アーム２０は常に制御油圧に正しく追従
して作動することになる。Therefore, the uncontrolled state at the time of changing the movement direction is eliminated, and the swing arm 20 always operates in accordance with the control hydraulic pressure.

また、ラムシリンダ２５Δ、２５Ｂのラム２６Ａ、２６
Ｂの受圧面積を等しく設定することにより、運動方向に
よって速度差や出力荷重差を生じることがなくなるので
ある。In addition, the rams 26A, 26 of the ram cylinders 25Δ, 25B
By setting the pressure-receiving areas of B to be equal, there will be no difference in speed or output load depending on the direction of movement.

なお、この実施例では、ラムシリンダを用いたが、ピス
トン型の単動シリンダであっても勿論よい。In this embodiment, a ram cylinder is used, but a piston-type single-acting cylinder may of course be used.

以上のように本発明は、関節部分を構成する揺動アーム
に、その回動支点を挾んで両側に単動シリンダを連結し
、このシリンダの油室にサーボ弁または電磁弁からの制
御油を供給するようにしたので、揺動アームやシリンダ
の連結ジヨイント部−６− 分を常に一方向に押圧保持することができ、ジヨイント
部分にガタがあっても運動方向の変換時のバックラッシ
ュの発生を防止でき、常に正確な位置制御が行なえる一
方、運動方向に対するシリンダの有効受圧面積差がなく
、速度、出力荷重の正確な制御が行なえるという効果を
生じる。As described above, the present invention connects a single-acting cylinder to both sides of a swinging arm that forms a joint part, sandwiching its pivot point, and supplies control oil from a servo valve or a solenoid valve to the oil chamber of this cylinder. Since the connecting joint part of the swing arm and cylinder can always be pressed and held in one direction, even if there is play in the joint part, backlash will not occur when changing the direction of movement. It is possible to prevent this and always perform accurate position control, while there is no difference in the effective pressure receiving area of the cylinder with respect to the direction of movement, resulting in the effect that accurate control of speed and output load can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来装置の断面図、第２図は本発明の実施例の
断面図である。 ２０・・・揺動アーム、２１・・・ビン、２２・・・ブ
ラケット、２４・・・ビン、２５Ａ、２５Ｂ・・・ラム
シリンダ（単動シリンダ）、２６Ａ、２６Ｂ・・・ラム
、２９・・・ビン、３０Ａ、３０Ｂ・・・油室、３１・
・・サーボ弁、３３・・・油圧ユニット、 特許出願人　　　オートマックス株式会社−７− 第１図 第２図FIG. 1 is a sectional view of a conventional device, and FIG. 2 is a sectional view of an embodiment of the present invention. 20... Swinging arm, 21... Bin, 22... Bracket, 24... Bin, 25A, 25B... Ram cylinder (single acting cylinder), 26A, 26B... Ram, 29... ... Bottle, 30A, 30B... Oil chamber, 31.
...Servo valve, 33...Hydraulic unit, Patent applicant Automax Co., Ltd. -7- Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 関節部分を構成する揺動アームに、その回動支点を挾ん
で両側に単動シリンダをビン結合し、両シリンダの油室
に制御油を給排する制御弁を接続したことを特徴とする
ロボットの関節駆動装置。A robot characterized in that a single-acting cylinder is coupled via a bottle on both sides of the swinging arm constituting the joint, and a control valve for supplying and discharging control oil is connected to the oil chambers of both cylinders. joint drive device.