專利名稱：液壓致動器及使用該液壓致動器的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動作效率優(yōu)良的液壓致動器及使用該液壓致動器的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元。
背景技術(shù)：
近年來，對醫(yī)療用機器人、家庭用服務(wù)機器人及工廠內(nèi)的作業(yè)輔助機器人等在和 人接近的區(qū)域內(nèi)工作的機器人的期望不斷提高。這樣的機器人和工業(yè)用機器人不同，確保 和人接觸時的安全性非常重要。為此，要求實施作業(yè)的功率和輕量及低慣性并存，對于關(guān)節(jié) 驅(qū)動用致動器，也要求高的功率重量比。作為對應(yīng)這樣的要求的致動器的例子，存在油壓致 動器(例如參照非專利文獻1、專利文獻1、專利文獻2)。油壓致動器由于使用非壓縮性流 體，利用高壓進行驅(qū)動，因此能夠獲得高的功率重量比。專利文獻1 日本特開昭60-164677號公報；專利文獻2 :USP4, 903, 578號公報；非專利文獻1 生物機械論協(xié)會發(fā)行，論文集「生物機械論」(K 4才乂力二 < A學 會発行、論文集「才乂力二 < Λ」)，1975年發(fā)行，Vol. 3的104 114頁。油壓致動器是使用非壓縮性流體的油作為動作流體，因此用于產(chǎn)生壓力的加壓裝 置成為必需。作為加壓裝置，使用油壓泵進行加壓的方法被普遍采用，但是，為了連續(xù)產(chǎn)生 壓力，必須使泵連續(xù)運轉(zhuǎn)。因此，在需要力而不需要位移的保持動作那樣的情況下，即使不 伴隨向外部的能量傳遞，也必須持續(xù)進行泵的能量消耗。為了回避這種狀態(tài)，公認利用蓄能 器等蓄壓裝置較為有效，但是，來自蓄能器的能量消耗依賴于油的消耗量。在工作缸型或者 葉片型油壓致動器中，為了調(diào)節(jié)速度而使用了節(jié)流結(jié)構(gòu)，但是在使用節(jié)流結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，越 是以低速動作，蓄能器內(nèi)的能量越會作為損失白白地被消耗。因此，對于工作缸型或者葉片 型的油壓致動器而言，在家庭用機器人所要求的那樣的低速及高扭矩的條件下，存在油壓 泵及蓄能器變?yōu)榇笮?，且用于抑制因損失產(chǎn)生的放熱的冷卻機構(gòu)也成為必需等問題點，存 在無法將作為系統(tǒng)的功率重量比提高的課題。另一方面，在可變?nèi)萘康妮S向活塞型油壓致動器中，能夠通過使擺動板的角度變 化來調(diào)節(jié)輸出，因此，能夠使油以定壓進行動作，使蓄壓器中的能量消耗和輸出容易聯(lián)動。 但是，因為軸向活塞型油壓致動器為利用有限個活塞的動作，所以為了使擺動板的角度變 化，需要非常大的力，存在控制性方面有問題之類的課題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述的問題點，本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)加壓裝置輕量化，并且 控制性也非常優(yōu)良的液壓致動器及使用該致動器的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明如下構(gòu)成。本發(fā)明的第一實施方式提供一種能夠進行旋轉(zhuǎn)動作的液壓致動器，其特征在于， 具備基座部件；
擺動部件，其相對于所述基座部件由萬向接頭機構(gòu)保持，能夠相對于以所述基座 部件為基準并含有所述萬向接頭機構(gòu)的接頭中心的第一軸擺動；第一旋轉(zhuǎn)部件，其相對于所述擺動部件被保持為能夠繞以所述擺動部件為基準并 含有所述萬向接頭機構(gòu)的接頭中心的第二軸旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)部件，其相對于所述第一旋轉(zhuǎn)部件被保持為能夠繞與所述第二軸垂直且 含有所述萬向接頭機構(gòu)的所述接頭中心的第三軸旋轉(zhuǎn)，并且相對于所述基座部件也被保持 為能夠繞所述第一軸旋轉(zhuǎn)；高壓配管部，其由通過蓄壓機構(gòu)加壓后的非壓縮性流體充滿；低壓配管部，其由所述非壓縮性流體以壓力被保持為比所述高壓配管部內(nèi)的所述 非壓縮性流體低的狀態(tài)充滿；泵機構(gòu)，其向所述高壓配管部移送所述低壓配管部的所述非壓縮性流體；多個擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)，其連接所述基座部件和所述擺動部件，并分別連接所述 高壓配管部、所述低壓配管部以及所述泵機構(gòu)，在所述非壓縮性流體的驅(qū)動下，對所述擺動 部件產(chǎn)生擺動扭矩；控制閥裝置，其控制所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)與所述高壓配管部及所述低壓配管部 之間的所述非壓縮性流體的連接；以及擺動角調(diào)節(jié)裝置，其使所述第一旋轉(zhuǎn)部件和所述第二旋轉(zhuǎn)部件的繞所述第三軸的 相對角度變化，所述控制閥裝置進行控制，使得通過所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)，繞與所述第一軸以 及所述第三軸垂直的第四軸產(chǎn)生相對于所述擺動部件的擺動扭矩。本發(fā)明的第十一方面提供一種關(guān)節(jié)驅(qū)動單元，其通過第一 第十方式中任一方式 所述的液壓致動器進行驅(qū)動。因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得實現(xiàn)了擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)及蓄壓機構(gòu)等加壓裝置的 輕量化，并且控制性也優(yōu)良的液壓致動器及使用該液壓致動器的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元。即，作用于 第二旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)扭矩由作用于擺動部件的繞第四軸的擺動扭矩以及通過擺動角調(diào)節(jié) 裝置調(diào)節(jié)的第一旋轉(zhuǎn)部件和第二旋轉(zhuǎn)部件間的相對角度來決定，因此，即使在使高壓配管 部的非壓縮性流體的壓力直接作用于擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)，且使對于擺動部件的繞第四軸的 擺動扭矩最大限度地持續(xù)產(chǎn)生的狀態(tài)下，也能夠與繞第四軸的擺動扭矩無關(guān)地通過擺動角 調(diào)節(jié)裝置控制作用于第二旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)扭矩。此時，除用于作用于擺動部件的繞第三軸 的擺動扭矩的調(diào)節(jié)的一部分擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)以外，能夠通過高壓配管部的非壓縮性流體 進行直接驅(qū)動，因此，對高壓配管部加壓的蓄壓機構(gòu)損失的能量和對液壓致動器的外部做 功的能量聯(lián)動，蓄壓機構(gòu)不會無效地消耗能量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)泵機構(gòu)及蓄壓機構(gòu)的小型化。 再者，在從外部對本發(fā)明的液壓致動器做功的情況下，其能量伴隨高壓配管部的非壓縮性 流體的移動而相對于蓄壓機構(gòu)再生，因此，蓄壓機構(gòu)消耗的能量進一步減少，能夠?qū)崿F(xiàn)泵機 構(gòu)的小型化。另外，由于通過控制閥裝置以擺動角調(diào)節(jié)裝置的動作負荷降低的方式控制繞 第三軸的擺動扭矩，因此，擺動角調(diào)節(jié)裝置的響應(yīng)性也提高，從而提高了控制性。


根據(jù)與針對附圖的最佳實施方式相關(guān)的以下記述能夠明確本發(fā)明的上述目的和其他目的以及特征。在附圖中，圖IA是表示本發(fā)明第一實施方式的旋轉(zhuǎn)致動器的概略的主視剖面圖；圖IB是表示本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的概略的主視剖面圖的 局部放大圖；圖IC是表示本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的概略的右側(cè)面剖面 圖，圖ID是表示本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的概略的圖IA中的A-A 線剖面圖；圖IE是表示本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器驅(qū)動時的概略的右側(cè)面 剖面圖；圖2是表示本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的閥機構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的 配管圖；圖3是表示本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的上述閥機構(gòu)中的調(diào)節(jié) 控制器和各部分間的連接關(guān)系的圖；圖4A是表示通過本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的上述調(diào)節(jié)控制器 控制的油壓缸30a的發(fā)生力變化的圖；圖4B是表示通過本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的上述調(diào)節(jié)控制器 控制的油壓缸30b的發(fā)生力變化的圖；圖4C是表示通過本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的上述調(diào)節(jié)控制器 控制的油壓缸30c的發(fā)生力變化的圖；圖4D是表示通過本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的上述調(diào)節(jié)控制器 控制的油壓缸30d的發(fā)生力變化的圖；圖4E是表示通過本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的上述調(diào)節(jié)控制器 控制的油壓缸30e的發(fā)生力變化的圖；圖5是表示使用本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元的 概略的立體圖；圖6A是表示使用本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的上述關(guān)節(jié)驅(qū)動單 元的概略的側(cè)視圖；圖6B是表示使用本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器的上述關(guān)節(jié)驅(qū)動單 元的概略的側(cè)視圖；圖7是表示使用多個本發(fā)明上述第一實施方式的上述旋轉(zhuǎn)致動器且共用油壓泵 的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式下面，根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。下面，在參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明之前，對于本發(fā)明的各種方 式進行說明。根據(jù)本發(fā)明的第一方式，提供一種能夠進行旋轉(zhuǎn)動作的液壓致動器，其特征在于， 具備
基座部件；擺動部件，其相對于所述基座部件由萬向接頭機構(gòu)保持，能夠相對于以所述基座 部件為基準并含有所述萬向接頭機構(gòu)的接頭中心的第一軸擺動；第一旋轉(zhuǎn)部件，其相對于所述擺動部件被保持為能夠繞以所述擺動部件為基準并 含有所述萬向接頭機構(gòu)的接頭中心的第二軸旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)部件，其相對于所述第一旋轉(zhuǎn)部件被保持為能夠繞與所述第二軸垂直且 含有所述萬向接頭機構(gòu)的所述接頭中心的第三軸旋轉(zhuǎn)，并且相對于所述基座部件也被保持 為能夠繞所述第一軸旋轉(zhuǎn)；高壓配管部，其由通過蓄壓機構(gòu)加壓后的非壓縮性流體充滿；低壓配管部，其由所述非壓縮性流體以壓力被保持為比所述高壓配管部內(nèi)的所述 非壓縮性流體低的狀態(tài)充滿；泵機構(gòu)，其向所述高壓配管部移送所述低壓配管部的所述非壓縮性流體；多個擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)，其連接所述基座部件和所述擺動部件，并分別連接所述 高壓配管部、所述低壓配管部以及所述泵機構(gòu)，在所述非壓縮性流體的驅(qū)動下，對所述擺動 部件產(chǎn)生擺動扭矩；控制閥裝置，其控制所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)與所述高壓配管部及所述低壓配管部 之間的所述非壓縮性流體的連接；以及擺動角調(diào)節(jié)裝置，其使所述第一旋轉(zhuǎn)部件和所述第二旋轉(zhuǎn)部件的繞所述第三軸的 相對角度變化，所述控制閥裝置進行控制，使得通過所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)，繞與所述第一軸以 及所述第三軸垂直的第四軸產(chǎn)生相對于所述擺動部件的擺動扭矩。根據(jù)這樣的構(gòu)成，作用于第二旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)扭矩由作用于擺動部件的繞第四軸 的擺動扭矩以及通過擺動角調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)的第一旋轉(zhuǎn)部件和第二旋轉(zhuǎn)部件間的相對角度 來決定，因此，即使在使高壓配管部的非壓縮性流體的壓力直接作用于擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)， 且使對于擺動部件的繞第四軸的擺動扭矩最大限度地持續(xù)產(chǎn)生的狀態(tài)下，也能夠與繞第四 軸的擺動扭矩無關(guān)地通過擺動角調(diào)節(jié)裝置控制作用于第二旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)扭矩。此時，除 用于作用于擺動部件的繞第三軸的擺動扭矩的調(diào)節(jié)的一部分擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)以外，能夠 通過高壓配管部的非壓縮性流體進行直接驅(qū)動，因此，對高壓配管部加壓的蓄壓機構(gòu)損失 的能量和對外部做功的能量聯(lián)動，蓄壓機構(gòu)不會無效地消耗能量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)泵機構(gòu)及 蓄壓機構(gòu)的小型化。再者，在從外部對本發(fā)明的液壓致動器做功的情況下，其能量伴隨高壓 配管部的非壓縮性流體的移動而相對于蓄壓機構(gòu)再生，因此，蓄壓機構(gòu)消耗的能量進一步 減少，能夠?qū)崿F(xiàn)泵機構(gòu)的小型化。另外，由于通過控制閥裝置以擺動角調(diào)節(jié)裝置的動作負荷 降低的方式控制繞第三軸的擺動扭矩，因此，擺動角調(diào)節(jié)裝置的響應(yīng)性也提高，從而提高了 控制性。因而，能夠獲得加壓裝置實現(xiàn)輕量化且控制性也優(yōu)良的液壓致動器。根據(jù)本發(fā)明的第二方式，提供一種如第一方式所述的液壓致動器，其特征在于，所 述萬向接頭機構(gòu)為等速接頭機構(gòu)。根據(jù)這樣的構(gòu)成，第二旋轉(zhuǎn)部件的角度引起的特性偏差變小，擺動角調(diào)節(jié)裝置對 作用于第二旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)扭矩的控制、或者控制閥裝置對繞第三軸的擺動扭矩的調(diào)節(jié)變 得容易，因此，能夠獲得控制性更加出色的液壓致動器。
7
本發(fā)明的第三方式提供一種如第一 第二方式中任一方式所述的液壓致動器，其 特征在于，所述多個擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)分別在繞所述第二軸的圓周上等間隔配置。根據(jù)這樣的構(gòu)成，第二旋轉(zhuǎn)部件的角度引起的特性偏差變小，擺動角調(diào)節(jié)裝置對 作用于第二旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)扭矩的控制、或者控制閥裝置對繞第三軸的擺動扭矩的調(diào)節(jié)變 得容易，因此，能夠獲得控制性更加出色的液壓致動器。本發(fā)明的第四方式提供一種如第一 第三方式中任一方式所述的液壓致動器，其 特征在于，所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)對所述擺動部件給予雙方向的擺動扭矩。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以使用位于下述區(qū)域中的任一區(qū)域的擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)來產(chǎn) 生作用于擺動部件的繞第四軸的扭矩，所述區(qū)域是指通過按壓擺動部件能夠產(chǎn)生作用于擺 動部件的繞第四軸的扭矩的區(qū)域和通過拉伸擺動部件能夠產(chǎn)生作用于擺動部件的繞第四 軸的扭矩的區(qū)域，因此，能夠獲得輸出更高的液壓致動器。本發(fā)明的第五方式提供一種如第四方式所述的液壓致動器，其特征在于，具備3 以上的奇數(shù)個所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)。根據(jù)這樣的構(gòu)成，不增大配置擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)的間隔的偏差，也能夠?qū)⒏鲾[動 扭矩發(fā)生機構(gòu)配置在相對接頭中心非對稱的位置。由此，能夠減小第二旋轉(zhuǎn)部件的角度引 起的擺動扭矩的偏差，從而能夠獲得性能更加穩(wěn)定的液壓致動器。本發(fā)明的第六方式提供一種如第五方式所述的液壓致動器，其特征在于，作用于 所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)的所述非壓縮性流體的壓力，除去與所述第四軸最接近的所述擺動 扭矩發(fā)生機構(gòu)，為所述高壓配管部中的所述非壓縮性流體的壓力或者所述低壓配管部中的 所述非壓縮性流體的壓力。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠?qū)⒏邏号涔懿康姆菈嚎s性流體的壓力直接作用于除一個以 外的擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)，因此，對高壓配管部進行加壓的蓄壓機構(gòu)的能量變化和外部的能 量授受之差變小，能夠獲得動作效率更加出色的液壓致動器。本發(fā)明的第七方式提供一種如第一 第六方式中任一方式所述的液壓致動器，其 特征在于，所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)為活塞筒機構(gòu)。根據(jù)這樣的構(gòu)成，不論位移如何，都能夠使擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)的發(fā)生力固定，因 此，能夠獲得性能更加穩(wěn)定的液壓致動器。本發(fā)明的第八方式提供一種如第七方式所述的液壓致動器，其特征在于，所述活 塞筒機構(gòu)為使用雙桿型活塞的機構(gòu)。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠在通過高壓配管部的非壓縮性流體的壓力使擺動扭矩發(fā)生 機構(gòu)動作的情況下，抑制因活塞動作方向而產(chǎn)生的擺動扭矩的大小差異，因此，能夠獲得性 能更加穩(wěn)定的液壓致動器。本發(fā)明的第九方式提供一種如第一 第八方式中任一方式所述的液壓致動器，其 特征在于，所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)和所述擺動部件通過球接頭機構(gòu)連接，所述球接頭機構(gòu) 的接頭中心位于與所述第二軸垂直且包含所述第三軸的平面上。根據(jù)這樣的構(gòu)成，在改變第一旋轉(zhuǎn)部件和第二旋轉(zhuǎn)部件間的相對角度時，減小了 擺動角調(diào)節(jié)裝置所作的功，因此能夠獲得控制性更加出色的液壓致動器。本發(fā)明的第十方式提供一種多軸液壓致動器，其特征在于，為具備多個第一 第 九方式中任一方式所述的液壓致動器，各液壓致動器的所述泵機構(gòu)相互共有。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，對于多個液壓致動器的高壓配管部，由于通過單一的泵機構(gòu)從 低壓配管部移送非壓縮性流體，因此，所需的非壓縮性流體的移送量的偏差被平均化，各液 壓致動器的動作的聯(lián)動性越低，越能夠減小泵機構(gòu)的做功量的變動。由此，作為整體結(jié)構(gòu)能 實現(xiàn)泵機構(gòu)的小型化，從而能夠獲得加壓裝置更輕量的液壓致動器。本發(fā)明的第十一方式提供一種關(guān)節(jié)驅(qū)動單元，其特征在于，在通過關(guān)節(jié)部連接的 兩個臂部的上述關(guān)節(jié)部，配置有第一 第十方式中任一方式所述的液壓致動器，通過所述 液壓致動器，相對于所述兩個臂部中的一個臂部驅(qū)動另一個臂部。根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠構(gòu)成利用上述第一 第十方式中任一方式所述的液壓致動 器進行驅(qū)動的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元，可獲得能夠起到上述液壓致動器的作用效果的關(guān)節(jié)驅(qū)動單兀。下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的各種實施方式進行詳細說明。(第一實施方式)圖IA是表示作為本發(fā)明第一實施方式的液壓致動器的一例的旋轉(zhuǎn)致動器1的概 略的主視剖面圖，其局部放大圖為圖1B。另外，圖IC表示旋轉(zhuǎn)致動器1的右側(cè)面剖面圖，圖 ID表示圖IA中的A-A線的剖面圖。作為該第一實施方式的旋轉(zhuǎn)致動器中的正交坐標軸，定 義圖IA的向上方向為Z軸、向左方向為X軸、靠紙面前側(cè)為Y軸。在圖IA 圖ID中，在作為基座部件的一例的圓筒狀的框架11的上面中央部，固 定有中心軸作為第一軸(假想軸)的一例起作用的固定軸12。在固定軸12上，通過作為 萬向接頭機構(gòu)的一例的等速接頭13，連接有中心軸作為第二軸(假想軸)的一例起作用的 擺動軸14。作為等速接頭13，可以利用例如在日本特開2002-349593號公報中公開的那樣 的等速接頭。使用這樣的等速接頭，旋轉(zhuǎn)扭矩不會因擺動軸14傾斜的方向而變動，因此優(yōu) 選。在擺動軸14的下端，固定有作為擺動部件的一例且具有五邊形形狀的碗狀部件15的 中央板部15a的開口 15b，以等速接頭13的接頭中心為基準，擺動軸14和碗狀部件15能夠 進行一體的擺動動作。另外，碗狀部件15通過配置在碗狀部件15的中央板部15a的上面 且可保持徑向負荷及軸向負荷的軸承機構(gòu)16，將作為第一旋轉(zhuǎn)部件的一例的圓形的板狀部 件17保持為與中央板部15a平行，板狀部件17能夠與擺動軸14的中心軸同軸地相對于碗 狀部件15相對旋轉(zhuǎn)。作為軸承機構(gòu)16，可以使用例如交叉滾子軸承或者組合角接觸球軸 承等。在板狀部件17上，繞擺動軸14的中心軸隔開180度間隔設(shè)有兩個板狀突起部38a、 38b，在板狀突起部38a、38b上分別固定有軸18a、18b。軸18a、18b同軸配置，并且，軸18a、 18b的中心軸被配置于通過等速接頭13的接頭中心的位置。另一方面，在固定軸12上，通過配置于其中間段部且可保持徑向負荷及軸向負荷 的軸承機構(gòu)21，作為第二旋轉(zhuǎn)部件的一例的旋轉(zhuǎn)體20被保持為繞固定軸12的中心軸可旋 轉(zhuǎn)。軸承機構(gòu)21通過軸承壓蓋22固定于旋轉(zhuǎn)體20。另外，旋轉(zhuǎn)體20也通過向心軸承19a、 19b、19c、19d與軸18a、18b連接，旋轉(zhuǎn)體20能夠繞中心軸作為第三軸(假想軸)的一例起 作用的軸18a、18b的中心軸(繞X軸)相對于碗狀部件15相對旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)， 通過以和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體20的上端的傘齒輪部39正交的方式嚙合的傘齒輪27，傳遞到和傘 齒輪27 —體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸28上。旋轉(zhuǎn)軸28旋轉(zhuǎn)自如地穿過框架11的上端突起部Ila的 通孔11b，并且以繞X軸可旋轉(zhuǎn)地的方式，通過軸承機構(gòu)29a、29b保持在框架11的上面，以 框架11為基準的旋轉(zhuǎn)軸28的旋轉(zhuǎn)角度利用編碼器57進行測量。編碼器57與后述的調(diào)節(jié)
9控制器(控制裝置或者控制部的一例)52連接，在調(diào)節(jié)控制器52中，根據(jù)利用編碼器57測 量的旋轉(zhuǎn)體28的旋轉(zhuǎn)角度，求出和旋轉(zhuǎn)軸28聯(lián)動的旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)角度。另外，在軸18a、18b各自的端面上分別固定有齒輪23a、23b。在一端被固定在旋轉(zhuǎn) 體20的側(cè)面的L字狀的支承部件26a、26b的另一端，分別保持有作為擺動角度調(diào)節(jié)裝置的 一例的伺服電動機25a、25b。分別被固定在伺服電動機25a、25b的旋轉(zhuǎn)軸上的齒輪24a、24b 與齒輪23a、23b分別嚙合。據(jù)此，驅(qū)動伺服電動機25a、25b，使各自的旋轉(zhuǎn)軸及齒輪24a、24b 相對于齒輪23a、23b旋轉(zhuǎn)，由此，能夠使旋轉(zhuǎn)體20和碗狀部件15間的相對角度發(fā)生變化。 當旋轉(zhuǎn)體20和碗狀部件15間的相對角度發(fā)生變化時，圖IC所示的狀態(tài)(旋轉(zhuǎn)體20的旋 轉(zhuǎn)軸心和板狀部件17的旋轉(zhuǎn)軸心平行的狀態(tài)(即，碗狀部件15的中央板部15a沿水平面 布置的水平狀態(tài)))向例如圖IE所示的狀態(tài)(板狀部件17的旋轉(zhuǎn)軸心相對于旋轉(zhuǎn)體20的 旋轉(zhuǎn)軸心傾斜的狀態(tài)(即，碗狀部件15的中央板部15a自沿水平面傾斜了的傾斜狀態(tài))) 變化。伺服電動機25a、25b的旋轉(zhuǎn)信息被輸入調(diào)節(jié)控制器52。另外，在碗狀部件15上，通過在碗狀部件15的側(cè)面以等間隔(每隔72度的位置 上)配置在繞碗狀部件15的旋轉(zhuǎn)軸心的圓周上的球接頭32a、32b、32C、32d、32e，作為擺動 扭矩發(fā)生機構(gòu)的一例的活塞筒機構(gòu)的一例的油壓缸30a、30b、30c、30d、30e的雙桿型的活 塞31a、31b、31C、31d、31e的上側(cè)的桿的上端，分別轉(zhuǎn)動自如地被連接在相對于固定軸12的 中心軸成旋轉(zhuǎn)對稱的位置(具體而言，在繞固定軸12的中心軸的同一圓周上的每隔72度 的位置)。從力相對于位移不發(fā)生變化這一點出發(fā)，優(yōu)選油壓缸。從不會因驅(qū)動方向而產(chǎn)生 發(fā)生力的差異這一點出發(fā)，優(yōu)選使用雙桿型的活塞，并且，由于能夠使旋轉(zhuǎn)體20的角度變 化時的特性偏差最小，因此優(yōu)選配置于旋轉(zhuǎn)對稱的位置。另外，球接頭32a、32b、32c、32d、 32e的接頭中心位于與擺動軸14的中心軸垂直且包含軸18a、18b的中心軸的平面上。如 此構(gòu)成，即使板狀部件17的旋轉(zhuǎn)軸心相對于旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)軸心的傾斜發(fā)生變化，通過球 接頭32a、32b、32C、32d、32e的接頭中心的圓的中心位置也固定，不會在碗狀部件15中產(chǎn)生 多余的不平衡，因此優(yōu)選。再有，油壓缸30a、30b、30C、30d、30e的下部被固定于在各自的下 端部設(shè)置有球狀部33q的工作缸支承部件33a、33b、33C、33d、33e的上端，工作缸支承部件 33a、33b、33C、33d、33e的下端的球狀部33q分別被固定在框架11的下端底面的球體支架 34a、34b、34C、34d、34e支承且旋轉(zhuǎn)自如，從而構(gòu)成球接頭，其中，所述工作缸支承部件33a、 33b、33c、33d、33e在中心部分別具備用于通過活塞31a、31b、31c、31d、31e的下側(cè)的桿的通 孔 33p。另一方面，在油壓缸30a、30b、30C、30d、30e的上部側(cè)面及下部側(cè)面，分別連接用 于供給作為非壓縮性流體的一例的油的上側(cè)的連接配管36a、36b、36C、36d、36e及下側(cè)的 連接配管37a、37b、37c、37d、37e，用上側(cè)的連接配管36a、36b、36c、36d、36e及下側(cè)的連接 配管37a、37b、37c、37d、37e連接作為控制閥裝置的一例的閥機構(gòu)35和油壓缸30a、30b、 30c、30d、30e。閥機構(gòu)35的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示的配管圖所示那樣的結(jié)構(gòu)。再有，閥機構(gòu) 35上具備調(diào)節(jié)控制器52，調(diào)節(jié)控制器52和圖2中所示的各要素存在圖3所示的連接關(guān)系。圖2中，上側(cè)的連接配管36a、36b、36c、36d、36e及下側(cè)的連接配管37a、37b、37c、 37d、37e 分別連接有五通閥 41a、41b、41c、41d、41e，以切換油壓紅 30a、30b、30c、30d、30e 和 作為高壓配管部的一例的高壓配管50及作為低壓配管部的一例的低壓配管51間的連接。 低壓配管51由壓力被保持為比高壓配管50內(nèi)的非壓縮性流體低的非壓縮性流體充滿。高壓配管50連接有作為蓄壓機構(gòu)的一例的蓄能器40，通過內(nèi)部蓄積的能量對高壓配管50內(nèi) 的油加壓。作為蓄能器40的種類并沒有特別的限定，可采用目前公知的各種形式。具體 而言，例如皮囊式蓄能器、活塞式蓄能器或者隔膜式蓄能器等可用作蓄能器40。另外，上側(cè) 的連接配管36a、36b、36C、36d、36e相對于延伸至油箱48的低壓配管51，分別通過雙位閥 42a、42b、42c、42d、42e連接，并且，相對于高壓配管50，也分別通過雙位閥43a、43b、43c、 43d、43e及止回閥46a、46b、46c、46d、46e連接。同樣，下側(cè)的連接配管37a、37b、37c、37d、 37e相對于延伸至油箱48的低壓配管51，分別通過雙位閥44a、44b、44C、44d、44e連接，并 且，相對于高壓配管50，也分別通過雙位閥45a、45b、45c、45d、45e及止回閥47a、47b、47c、 47d、47e連接。調(diào)節(jié)控制器52分別與五通閥41a、41b、41c、41d、41e，雙位閥42a、42b、42c、 42d、42e，雙位閥 43a、43b、43c、43d、43e，雙位閥 44a、44b、44c、44d、44e，雙位閥 45a、45b、 45c、45d、45e連接，從而能夠利用調(diào)節(jié)控制器52分別控制各個雙位閥的動作。另外，高壓配管50通過減壓閥49與低壓配管51連接，以蓄能器40及高壓配管50 的壓力不會達到一定壓力以上的方式保護蓄能器40及高壓配管50。相反，在低壓配管51 和高壓配管50之間設(shè)置有作為泵機構(gòu)的一例的具備止回閥的油壓泵53，將低壓配管51中 的油通過油壓泵53向高壓配管50輸送。另外，在上側(cè)的連接配管36a、36b、36C、36d、36e 的中途，分別設(shè)置有壓力傳感器54a、54b、54C、54d、54e，從而能夠測量上側(cè)的連接配管內(nèi)的 壓力。同樣地，在下側(cè)的連接配管37a、37b、37C、37d、37e的中途，分別設(shè)置有壓力傳感器 55a、55b、55C、55d、55e，在高壓配管50的中途也設(shè)置有壓力傳感器56，從而能夠分別測量 各個配管內(nèi)的壓力。調(diào)節(jié)控制器52分別與壓力傳感器54a、54b、54C、54d、54e和壓力傳感 器55a、55b、55C、55d、55e以及壓力傳感器56連接，用各個傳感器測量的各個配管內(nèi)的壓力 信息被輸入調(diào)節(jié)控制器52。接著，對在閥機構(gòu)35內(nèi)具備的調(diào)節(jié)控制器52的控制下進行的該旋轉(zhuǎn)致動器1的 作用進行說明。作用于旋轉(zhuǎn)致動器1的旋轉(zhuǎn)軸28的力由油壓缸30a、30b、30C、30d、30e的發(fā)生力 和板狀部件17的旋轉(zhuǎn)軸心相對于旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)軸心的傾斜的大小決定。即，在圖IC中， 當油壓缸30a、30b、30C、30d、30e的發(fā)生力作用于碗狀部件15時，由于碗狀部件15與擺動 軸14連接，并通過等速接頭13與固定軸12連接，所以能夠被限制向X軸、Y軸、Z軸各方向 的位移及繞Z軸的旋轉(zhuǎn)。作用于碗狀部件15的繞X軸的旋轉(zhuǎn)扭矩，被傳遞到軸承機構(gòu)16、 板狀部件17及和板狀部件17 —體旋轉(zhuǎn)的板狀突起部38a、38b、軸18a、18b、齒輪23a、23b， 然后通過齒輪24a、24b傳遞到伺服電動機25a、25b。另外，作用于碗狀部件15的繞Y軸的 旋轉(zhuǎn)扭矩，被傳遞到軸承機構(gòu)16、板狀部件17，并通過軸18a、18b傳遞到旋轉(zhuǎn)體20。在圖 IC的狀態(tài)下，由于碗狀部件15的中央板部15a保持水平狀態(tài)，因此對旋轉(zhuǎn)體20僅作用繞Y 軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。由于旋轉(zhuǎn)體20的繞Y軸的旋轉(zhuǎn)被軸承機構(gòu)21約束，因此，在圖IC的狀態(tài) 下，旋轉(zhuǎn)體20的狀態(tài)不發(fā)生變化。另一方面，在碗狀部件15的中央板部15a從水平狀態(tài)傾斜的圖IE的傾斜狀態(tài)下， 作用于碗狀部件15的繞Y軸的旋轉(zhuǎn)扭矩(作為擺動扭矩的一例的扭矩)被分解為相對于 旋轉(zhuǎn)體20的繞Y軸的旋轉(zhuǎn)扭矩和繞Z軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。碗狀部件15僅能進行以等速接頭13 的接頭中心為擺動中心的擺動動作，如圖IE所示，從碗狀部件15繞X軸傾斜的傾斜狀態(tài)給 出繞Y軸旋轉(zhuǎn)的情況，和使碗狀部件15的傾斜方向繞Z軸旋轉(zhuǎn)的情況是等同的。另一方面，由于旋轉(zhuǎn)體20的約束，軸18a、18b的中心軸僅能在含有等速接頭13的接頭中心的X-Y平 面上存在，因此，當碗狀部件15的傾斜方向變化時，軸18a、18b及旋轉(zhuǎn)體20也隨之繞Z軸 旋轉(zhuǎn)。因此，利用作用于碗狀部件15的繞Y軸的旋轉(zhuǎn)扭矩，能夠獲得相對于旋轉(zhuǎn)體20的繞 Z軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。即，通過伺服電動機25a、25b固定板狀部件17的傾斜，閥機構(gòu)35控制油 壓缸30a、30b、30c、30d、30e各自的發(fā)生力，使得繞在X-Y平面上與軸18a、18b的中心軸垂 直的軸(作為與第三軸垂直的第四軸的一例的假想軸)(下面表示為繞Y’軸)對碗狀部件 15產(chǎn)生固定的扭矩，由此，繞Z軸對旋轉(zhuǎn)體20產(chǎn)生固定的扭矩。作用于該旋轉(zhuǎn)體20的繞Z 軸的扭矩因板狀部件17的傾斜而變化，在圖IC所示的沒有傾斜的水平狀態(tài)下為0，在圖IE 所示的傾斜狀態(tài)下，隨著板狀部件17的傾斜的增大而增加。順帶說一下，作用于旋轉(zhuǎn)體20 的繞Z軸的扭矩被傳遞到旋轉(zhuǎn)體20的傘齒輪部39，并通過傘齒輪27傳遞到旋轉(zhuǎn)軸28，該 扭矩成為旋轉(zhuǎn)致動器1的發(fā)生扭矩。 接著，對閥機構(gòu)35的動作進行說明。如圖3所示，閥機構(gòu)35是根據(jù)多個傳感器的 信息對閥門進行控制，調(diào)節(jié)油壓缸30a、30b、30C、30d、30e各自的發(fā)生力的機構(gòu)。在調(diào)節(jié)控 制器52中，根據(jù)用編碼器57測量的旋轉(zhuǎn)軸28的旋轉(zhuǎn)角度，求出和旋轉(zhuǎn)軸28聯(lián)動的旋轉(zhuǎn)體 20的旋轉(zhuǎn)角度，同時，根據(jù)伺服電動機25a、25b的旋轉(zhuǎn)信息得到有關(guān)板材部件17及碗狀部 件15的傾斜的信息。圖4A 圖4E分別示出由調(diào)節(jié)控制器52控制的旋轉(zhuǎn)體20的角度和油 壓缸30a、30b、30C、30d、30e之間的關(guān)系的一例。在圖4A 圖4E中，橫軸的角度θ以度數(shù) )單位來表示旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)角，設(shè)圖IE狀態(tài)為θ =0度，向Z軸方向右螺旋為正。 縱軸表示油壓缸30a、30b、30C、30d、30e各自的發(fā)生力，設(shè)Z軸方向為正。另外，所謂縱軸上 的“+F”表示對下側(cè)的連接配管37a、37b、37C、37d、37e分別施加高壓配管50的壓力的狀態(tài)， 即，圖2中五通閥41a、41b、41C、41d、41e分別向左方移動的狀態(tài)。同樣，所謂縱軸上的“-F” 表示對上側(cè)的連接配管36a、36b、36C、36d、36e分別施加高壓配管50的壓力的狀態(tài)，即，圖 2中五通閥41a、41b、41c、41d、41e分別向右方移動的狀態(tài)。另外，當油壓缸30a、30b、30c、 30d、30e各自的發(fā)生力處于“+F”和“-F”中間時，成為五通閥41a、41b、41C、41d、41e分別 處于圖2的位置，進行基于各雙位閥42a、42b、42c、42d、42e和各雙位閥43a、43b、43c、43d、 43e的壓力控制的狀態(tài)。在圖IE的狀態(tài)下，如圖4A 圖4E所示，當油壓缸30a、30b、30c、 30d、30e各自的發(fā)生力產(chǎn)生變化時，對旋轉(zhuǎn)體20作用繞Z軸方向左旋的旋轉(zhuǎn)扭矩。當碗狀 部件15的傾斜固定時，雖然作用于碗狀部件15的繞Y’軸的扭矩產(chǎn)生5%左右的變動，但無 論旋轉(zhuǎn)體20的角度如何，都為大致固定。另一方面，作用于碗狀部件15的繞軸18a、18b的 中心軸的扭矩大致為0，對伺服電動機25a、25b不產(chǎn)生負荷。關(guān)于繞軸18a、18b的中心軸的 扭矩，也可以如圖4A 圖4E所示以直線狀變化，但是，若以士 FXtan(A e)/tan(180° / (nX2))的方式變化，則能夠使繞軸18a、18b的中心軸的扭矩更接近于0，因此優(yōu)選。其中， Δ θ是在圖4Α 圖4Ε中與發(fā)生力為0的角度的差，η為工作缸的個數(shù)，第一實施方式中η =5。對于符號，在圖4Α 圖4Ε中，發(fā)生力向右上變化的情況下，符號為+，發(fā)生力向右下 變化的情況下，符號為_。順便說一下，在圖4Α的油壓缸30a的情況下優(yōu)選的是，在θ = 72° 108° 的范圍為-FXtan( θ-90° )/tan(18° )，在 θ = 252° 288° 的范圍為 FXtan(e-270° )/tan(18° )度。在該第一實施方式中，使η = 5的奇數(shù)個油壓缸雙方向 動作，這在相對于碗狀部件15可產(chǎn)生五個方向的雙方向扭矩(雙方向的擺動扭矩)方面優(yōu) 選。例如，在均等地配置了 6個油壓缸的情況下，即使進行雙方向動作也只能產(chǎn)生來自三個
12方向的雙方向扭矩。另外，在第一實施方式中，設(shè)η = 5，但是通過增大n，能夠進一步減小 繞Y’軸的扭矩的變動。但是，當η的數(shù)值過大時，結(jié)構(gòu)變得復雜，因此優(yōu)選3以上的奇數(shù)， η = 5、7、9、11左右的奇數(shù)更加理想。如上所述，在閥機構(gòu)35控制了油壓缸30a、30b、30c、30d、30e各自的發(fā)生力的狀 態(tài)，使伺服電動機25a、25b動作，使板狀部件17的傾斜發(fā)生變化，由此，能夠使旋轉(zhuǎn)致動器 1的發(fā)生扭矩、包括方向變化自由地變化。伺服電動機25a、25b的動作所需的扭矩，受到通 過油壓缸30a、30b、30c、30d、30e的發(fā)生力而產(chǎn)生的繞軸18a、18b的中心軸的扭矩的影響， 但是，通過利用閥機構(gòu)35的控制對繞18a、18b的中心軸的扭矩進行抑制，能夠減小伺服電 動機25a、25b的必要扭矩(即，減少作為擺動角調(diào)節(jié)裝置的一例的伺服電動機25a、25b的 動作負荷)。另外，當旋轉(zhuǎn)體20的角度為如圖4A 圖4E中的36°、72°、108°等那樣沒 有實行閥機構(gòu)35的壓力控制的角度時，即使伺服電動機25a、25b動作，也不需要伴隨壓力 控制的能量消耗，因此，從旋轉(zhuǎn)致動器1的動作效率方面出發(fā)，優(yōu)選盡可能地在處于這樣的 角度時使伺服電動機25a、25b動作。另一方面，旋轉(zhuǎn)致動器1的發(fā)生扭矩依存于作用在碗狀部件15的繞Y’軸的扭矩， 而繞Y’軸的扭矩的大部分通過直接加壓了高壓配管50的壓力的油壓缸產(chǎn)生。S卩，當如圖 4A 圖4E所示油壓缸30a、30b、30C、30d、30e各自的發(fā)生力產(chǎn)生變化時，處于壓力控制狀態(tài) 的僅為與Y’軸最接近的油壓缸(例如，θ =0° 36°的情況下，為油壓缸30e)，該油壓 缸的發(fā)生力給予繞Y’軸的扭矩的影響也因為與Y’軸最接近而變得很小。因此，當旋轉(zhuǎn)致 動器1向扭矩發(fā)生方向(旋轉(zhuǎn)軸28向X軸方向左螺旋)旋轉(zhuǎn)而向旋轉(zhuǎn)致動器1的外部做 功時，與輸出到外部的能量相等的能量隨著高壓配管50內(nèi)的油的移動，被直接從蓄能器40 內(nèi)包含的能量中消耗。與之相反，當旋轉(zhuǎn)致動器1向扭矩發(fā)生方向的相反方向(旋轉(zhuǎn)軸28 向X軸方向右螺旋)旋轉(zhuǎn)而被從旋轉(zhuǎn)致動器1的外部做功時，與從外部輸入的能量相等的 能量隨著高壓配管50內(nèi)的油的移動，直接對蓄能器40內(nèi)包含的能量進行補充。這樣，旋轉(zhuǎn) 致動器1能夠按照其旋轉(zhuǎn)方向自動地切換驅(qū)動和再生，因此，能夠進一步減少蓄能器40消 耗的能量。另外，對于因旋轉(zhuǎn)致動器1的動作而自蓄能器40失去的能量，能夠從油壓泵53 進行補充。此時，在旋轉(zhuǎn)致動器1的動作中，再生有效地發(fā)揮作用，在與輸出的峰值功率相 比平均功率大幅減小的情況下，花費時間就能夠進行短期放出的蓄能器40內(nèi)的能量的補 充，因此，油壓泵53所要求的能力較小也可以，從而能夠?qū)崿F(xiàn)油壓泵的小型化。因此，根據(jù)上述第一實施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)作為擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)的一例的油壓缸 30a、30b、30C、30d、30e及作為蓄壓機構(gòu)的一例的蓄能器40等加壓裝置的輕量化，同時，能 夠獲得控制性也優(yōu)良的液壓致動器1及使用該液壓致動器的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元71。S卩，作用于 作為第二旋轉(zhuǎn)部件的一例的旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)扭矩，由作用于作為擺動部件的一例的碗狀 部件15的繞第四軸的擺動扭矩、以及通過作為擺動角調(diào)節(jié)裝置的一例的伺服電動機25a、 25b調(diào)節(jié)的第一旋轉(zhuǎn)部件的一例即板狀部件17與旋轉(zhuǎn)體20間的相對角度來決定，因此，在 使高壓配管部的一例即高壓配管50的作為非壓縮性流體的一例的油的壓力直接作用在油 壓缸30a、30b、30C、30d、30e，最大限度地持續(xù)產(chǎn)生相對于碗狀部件15的繞第四軸的擺動扭 矩的狀態(tài)下，也可以與繞第四軸的擺動扭矩無關(guān)地通過伺服電動機25a、25b來控制作用于 旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)扭矩。此時，用于作用于碗狀部件15的繞第三軸(作為一例如軸18a、18b 的中心軸)的擺動扭矩的調(diào)節(jié)的一部分油壓缸30a、30b、30C、30d、30e以外的油壓缸，能夠通過高壓配管50的油直接驅(qū)動，因此，對高壓配管50加壓的蓄能器40失去的能量和對外 部做功的能量聯(lián)動，蓄能器40不會無效地消耗能量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)作為泵機構(gòu)的一例的油 壓泵53及蓄能器40的小型化。再有，在從外部對第一實施方式的液壓致動器1做功的情 況下，其能量伴隨高壓配管50的油的移動而相對于蓄能器40再生，因此，蓄能器40消耗的 能量進一步減少，從而實現(xiàn)油壓泵53的小型化。另外，通過作為控制閥裝置的一例的閥機 構(gòu)35，以伺服電動機25a、25b的動作負荷降低的方式控制繞第三軸的擺動扭矩，因此，伺服 電動機25a、25b的響應(yīng)性也被提高，從而提高了控制性。另外，在該第一實施方式中，作為擺動角調(diào)節(jié)裝置使用了伺服電動機25a、25b，但 并不僅限于此，也可以利用組合普通的電磁電動機或者超聲波電動機等其它形式的電動機 和編碼器而成的裝置、或者利用通過步進電動機等開環(huán)機構(gòu)而能夠動作的旋轉(zhuǎn)致動器等。 另外，也可以代替編碼器的角度測量，使用作用于旋轉(zhuǎn)體20或者旋轉(zhuǎn)軸28的扭矩的測量 值。這種操作在可降低蓄能器40內(nèi)的壓力變動或者繞Y’軸的扭矩變動帶給旋轉(zhuǎn)致動器1 的輸出扭矩的影響方面優(yōu)選。此外，在該第一實施方式中，由調(diào)節(jié)控制器52根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸28的旋轉(zhuǎn)角度求出旋轉(zhuǎn) 體20的旋轉(zhuǎn)角度，但是直接測量旋轉(zhuǎn)體20的旋轉(zhuǎn)角度亦可。再有，在該第一實施方式中， 將繞軸18a、18b的中心軸的扭矩始終保持為接近于0，但是，在伺服電動機25a、25b的能力 有富余的情況下，也可以使進行壓力控制的角度范圍比圖4A 圖4E的情況更狹小。這樣 一來，能夠抑制伴隨壓力控制的能量消耗，因此優(yōu)選。圖5 圖6B表示使用第一實施方式的旋轉(zhuǎn)致動器1的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元71的構(gòu)成例。 在旋轉(zhuǎn)致動器1的下方配置有第一臂部60，在上方配置有第二臂部61，且旋轉(zhuǎn)致動器1的 框架U固定在第一臂部60上，第二臂部61直接固定在旋轉(zhuǎn)軸28上。(具體而言，旋轉(zhuǎn)軸 28的兩端部被固定在第二臂部61的突出部61a上)。即，作為用于使上側(cè)臂部即第二臂部 61通過旋轉(zhuǎn)致動器1，相對下側(cè)臂部即第一臂部60旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的驅(qū)動單元，使用關(guān)節(jié)驅(qū)動單 元71。根據(jù)這樣的構(gòu)成，自圖6A的狀態(tài)(第一臂部60的中心軸和第二臂部61的中心軸 布置為大致同一直線狀的狀態(tài))使旋轉(zhuǎn)致動器1動作，使旋轉(zhuǎn)軸28逆時針旋轉(zhuǎn)，由此，第二 臂部61相對于第一臂部60進行逆時針方向的旋轉(zhuǎn)動作，變?yōu)閳D6B的狀態(tài)(第二臂部61 的中心軸相對第一臂部60的中心軸傾斜的狀態(tài))。也可以與之相反，通過使旋轉(zhuǎn)軸28向順 時針方向旋轉(zhuǎn)，使第二臂部61相對第一臂部60向上述方向的反方向(即順時針方向)旋 轉(zhuǎn)。因此，根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠得到直接移接了旋轉(zhuǎn)致動器1所具有的特征、即動作 效率優(yōu)良的特征的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元71，能夠?qū)崿F(xiàn)特別適用于家庭用途的機器人臂的關(guān)節(jié)驅(qū)動 單元。即，在上述圖5的例子中，通過關(guān)節(jié)部連接的機器人臂的兩個臂部為第一臂部60和 第二臂部61，在上述關(guān)節(jié)部設(shè)置上述液壓致動器1，通過上述液壓致動器1，相對于上述兩 個臂部中的一個臂部(例如第二臂部60)，另一個臂部(例如第一臂部60)由關(guān)節(jié)驅(qū)動單元 71驅(qū)動。另外，也可以如圖7那樣，利用單一的油壓泵53來共用多個(例如4個)旋轉(zhuǎn)致 動器la、lb、lc、Id各自的油壓泵。通過這樣設(shè)計，對于多個高壓配管50a、50b、50c、50d，通 過單一的油壓泵53從低壓配管51 (即分別連接一個油壓泵53和旋轉(zhuǎn)致動器la、lb、lc、ld
14的低壓配管51a、51b、51c、51d)輸送油，因此，所需油的輸送量的偏差被平均化，各旋轉(zhuǎn)致 動器la、lb、lc、ld的動作的聯(lián)動性越低，越能夠減少油壓泵53的做功量的變動。因此，作 為整體構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)油壓泵53的小型化，并能夠使加壓裝置(例如擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)的 例子的油壓缸30a、30b、30C、30d、30e及蓄壓機構(gòu)的例子的蓄能器40等加壓裝置)更加輕 量化。另外，在圖7中，也通過單一的蓄能器40來共用蓄能器，在共用的蓄能器40的配置 方面沒有問題的情況下，共用化能夠?qū)⒓訅貉b置做得輕量，因此優(yōu)選。另外，通過將上述各種實施方式中的任意實施方式適當組合，能夠發(fā)揮各自具有 的效果。本發(fā)明的液壓致動器及使用該液壓致動器的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元，力控制容易且功率重 量比優(yōu)良，作為機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動用致動器等及使用該致動器的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元等有用。本發(fā)明在參照附圖的同時結(jié)合最佳實施方式充分地進行了記述，但是，對于熟知 該技術(shù)的人們來說，可進行各種變形或者修正。那樣的變形或者修正只要不脫離由附加的 權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍，應(yīng)該理解為被包含在其中。
權(quán)利要求
一種液壓致動器，其能夠進行旋轉(zhuǎn)動作，具備基座部件；擺動部件，其相對于所述基座部件由萬向接頭機構(gòu)保持，能夠相對于以所述基座部件為基準并含有所述萬向接頭機構(gòu)的接頭中心的第一軸擺動；第一旋轉(zhuǎn)部件，其相對于所述擺動部件被保持為能夠繞以所述擺動部件為基準并含有所述萬向接頭機構(gòu)的所述接頭中心的第二軸旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)部件，其相對于所述第一旋轉(zhuǎn)部件被保持為能夠繞與所述第二軸垂直且含有所述萬向接頭機構(gòu)的所述接頭中心的第三軸旋轉(zhuǎn)，并且相對于所述基座部件也被保持為能夠繞所述第一軸旋轉(zhuǎn)；高壓配管部，其由通過蓄壓機構(gòu)加壓后的非壓縮性流體充滿；低壓配管部，其由所述非壓縮性流體以壓力被保持為比所述高壓配管部內(nèi)的所述非壓縮性流體低的狀態(tài)充滿；泵機構(gòu)，其向所述高壓配管部移送所述低壓配管部的所述非壓縮性流體；多個擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)，其連接所述基座部件和所述擺動部件，并分別連接所述高壓配管部、所述低壓配管部以及所述泵機構(gòu)，在所述非壓縮性流體的驅(qū)動下，對所述擺動部件產(chǎn)生擺動扭矩；控制閥裝置，其控制所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)與所述高壓配管部及所述低壓配管部之間的所述非壓縮性流體的連接；以及擺動角調(diào)節(jié)裝置，其使所述第一旋轉(zhuǎn)部件和所述第二旋轉(zhuǎn)部件的繞所述第三軸的相對角度變化，所述控制閥裝置進行控制，使得通過所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)，繞與所述第一軸以及所述第三軸垂直的第四軸產(chǎn)生相對于所述擺動部件的擺動扭矩。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓致動器，其中， 所述萬向接頭機構(gòu)為等速接頭機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的液壓致動器，其中，所述多個擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)分別在繞所述第二軸的圓周上等間隔配置。
4.如權(quán)利要求1所述的液壓致動器，其中，所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)對所述擺動部件給予雙方向的擺動扭矩。
5.如權(quán)利要求4所述的液壓致動器，其中， 具備3以上的奇數(shù)個所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的液壓致動器，其中，作用于所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)的所述非壓縮性流體的壓力，除去與所述第四軸最接近 的所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)，為所述高壓配管部中的所述非壓縮性流體的壓力或者所述低壓 配管部中的所述非壓縮性流體的壓力。
7.如權(quán)利要求1所述的液壓致動器，其中， 所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)為活塞筒機構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的液壓致動器，其中， 所述活塞筒機構(gòu)為使用雙桿型活塞的機構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的液壓致動器，其中，所述擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)和所述擺動部件通過球接頭機構(gòu)連接，所述球接頭機構(gòu)的接頭 中心位于與所述第二軸垂直且包含所述第三軸的平面上。
10.一種多軸液壓致動器，其具備多個權(quán)利要求1所述的液壓致動器，各液壓致動器的 所述泵機構(gòu)相互共有。
11.一種關(guān)節(jié)驅(qū)動單元，在通過關(guān)節(jié)部連接的兩個臂部的所述關(guān)節(jié)部，配置有權(quán)利要求 1 10中任一項所述的液壓致動器，通過所述液壓致動器，相對于所述兩個臂部中的一個 臂部驅(qū)動另一個臂部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種液壓致動器及使用該液壓致動器的關(guān)節(jié)驅(qū)動單元。該液壓致動器具備由萬向接頭機構(gòu)(13)保持在基座部件(11)上，并能夠相對于包含該機構(gòu)的中心的3個正交軸中的兩個軸的每個軸分別擺動的擺動部件(15)和第一及第二旋轉(zhuǎn)部件(17，20)；泵機構(gòu)(53)，其向充滿了被蓄壓機構(gòu)(40)加壓了的高壓非壓縮性流體的高壓配管部(50)輸送低壓配管(51)中的低壓非壓縮性流體；控制閥裝置(35)，其控制多個擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)(30a、30b、30c、30d、30e)與兩配管部的連接，所述多個擺動扭矩發(fā)生機構(gòu)(30a、30b、30c、30d、30e)連接基座部件和擺動部件，并通過上述流體驅(qū)動而對擺動部件產(chǎn)生擺動扭矩；擺動角調(diào)節(jié)裝置(25a、25b)，其使兩個旋轉(zhuǎn)部件的相對角度發(fā)生變化。
文檔編號F15B21/14GK101970904SQ200980108449
公開日2011年2月9日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者淺井勝彥 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社