JPS5915803A - 片持ばり型作業機の撓み量検出装置 - Google Patents
片持ばり型作業機の撓み量検出装置Info
- Publication number
- JPS5915803A JPS5915803A JP12540782A JP12540782A JPS5915803A JP S5915803 A JPS5915803 A JP S5915803A JP 12540782 A JP12540782 A JP 12540782A JP 12540782 A JP12540782 A JP 12540782A JP S5915803 A JPS5915803 A JP S5915803A
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- Japan
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- amount
- arm
- working machine
- deflection
- light
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ロボットアーム等の片持ばシ型作業機の撓み
量を検出する装置に関する。
量を検出する装置に関する。
口がットアーム等の片持ばシ型作業機は、それを大きく
してその剛性を高めればよいが、がくすると作業機の重
量が増加してその制御性が低下するという不都合を生じ
る。
してその剛性を高めればよいが、がくすると作業機の重
量が増加してその制御性が低下するという不都合を生じ
る。
そこで最近は、上記作業機の剛性を増す代ゎシに、以下
に示す方法によって上記撓み量を補正することが実施さ
れている。
に示す方法によって上記撓み量を補正することが実施さ
れている。
すなわち、上記作業機に作用する種々の大きさの負荷に
ついての撓み量を予め測定しておくとともに、歪r−ジ
で上記作業機の作動時における実際の負荷の大きさを検
出し、この負荷の大きさに対応する上記予測定された撓
み量だけ上記作業機の位置を補正することが行なわれて
いる。
ついての撓み量を予め測定しておくとともに、歪r−ジ
で上記作業機の作動時における実際の負荷の大きさを検
出し、この負荷の大きさに対応する上記予測定された撓
み量だけ上記作業機の位置を補正することが行なわれて
いる。
第1図はこの方法の原理を示す。同図において上記作業
機たるロボットアーム1に負荷された物体2の重さをM
1該アームに付設された歪ダージ3によって測定された
応力をf1アーム1先端における撓み量をXとすると、
それらには以下のような関係がある。
機たるロボットアーム1に負荷された物体2の重さをM
1該アームに付設された歪ダージ3によって測定された
応力をf1アーム1先端における撓み量をXとすると、
それらには以下のような関係がある。
x = F(M)
f = G(M)
そして上記各式からx = H(f)という関係が得ら
れ、したがってアーム1に作用する負荷の大きさを示す
上記応力fから撓み量Xを推定することができる。
れ、したがってアーム1に作用する負荷の大きさを示す
上記応力fから撓み量Xを推定することができる。
しかし上記方法には、
■ 直接に撓み量を検出せず、歪r−ノの検出値に基づ
いて負荷の大きさを求め、その負荷の大きさから撓み量
を推定するという間接的な手法であるから正確な撓み量
が得られない。
いて負荷の大きさを求め、その負荷の大きさから撓み量
を推定するという間接的な手法であるから正確な撓み量
が得られない。
■ 作業機の運動方向および該作業機に作用する力の方
向によって歪r−ジの検出値が変化する。
向によって歪r−ジの検出値が変化する。
■ 歪ケ゛−・ゾの検出値と撓み量との関係を個々の作
業機毎に注童深く考察しておく必要があり、したがって
撓み量検出の下基準に手間を要する。
業機毎に注童深く考察しておく必要があり、したがって
撓み量検出の下基準に手間を要する。
本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、上記作業機
の撓み量をきわめて精度よくかつ簡単に検出することが
できる片持ばり型作業機の撓み量検出装置を提供するこ
とにちる。
の撓み量をきわめて精度よくかつ簡単に検出することが
できる片持ばり型作業機の撓み量検出装置を提供するこ
とにちる。
そのため本発明においては、上記作業機の基部からその
先端部側に向って光ビームを投射する一方、上記作業機
の先端部に設けた受光器によって上記光ビームを受光さ
せ、この受光器よ多出力される受光位置信号に基づいて
上記作業機先端部における撓み量を検出するようにして
いる。
先端部側に向って光ビームを投射する一方、上記作業機
の先端部に設けた受光器によって上記光ビームを受光さ
せ、この受光器よ多出力される受光位置信号に基づいて
上記作業機先端部における撓み量を検出するようにして
いる。
以下、図示する実施例を参照しながら本発明の詳細な説
明する。
明する。
本発明に係る撓み量検出装置は第2図にロボットアーム
10に適用した場合の一実施例を概念的に示すように、
管状をなした上記アーム10の基部に投光器20を、ま
た先端部に受光器30を設けた構成をもつ。
10に適用した場合の一実施例を概念的に示すように、
管状をなした上記アーム10の基部に投光器20を、ま
た先端部に受光器30を設けた構成をもつ。
上記投光器20は、その光ビーム20aが上記アーム1
0の中心軸線に沿うように該アーム内に配置されておシ
、その光源としてはたとえば半導体レーザ装置が適用さ
れる。
0の中心軸線に沿うように該アーム内に配置されておシ
、その光源としてはたとえば半導体レーザ装置が適用さ
れる。
上記受光器30は、上記ビーム20aの受光位置に対応
した電気信号を出力するものであシ、この実施例では周
知の光位置検出器(PSD : Po5ition一 5ensitive Detector )を使用して
いる。しかしこの受光器30は、第4図に示すように正
方形状の受光面を有し、その受光面が上記アーム10の
中心軸線に直交するように、かつ該アームが撓んでいな
い場合に上記受光面の中心Oに光ビーム20aが入射さ
れるようにアーム10内に配置されている。
した電気信号を出力するものであシ、この実施例では周
知の光位置検出器(PSD : Po5ition一 5ensitive Detector )を使用して
いる。しかしこの受光器30は、第4図に示すように正
方形状の受光面を有し、その受光面が上記アーム10の
中心軸線に直交するように、かつ該アームが撓んでいな
い場合に上記受光面の中心Oに光ビーム20aが入射さ
れるようにアーム10内に配置されている。
第3図に示すように、上記受光器30め受光面における
pm点に光ビーム20aが入射されたとする面電極30
JL、30bおよびX軸方向電極30c 、 30dに
各々出力される。なお、上記光位置検出器の場合、上記
各電極3’Oa〜30d よ多出力される各電流の値は
、光ビームの入射点・Yそれらの電極間の各距離に反比
例する。
pm点に光ビーム20aが入射されたとする面電極30
JL、30bおよびX軸方向電極30c 、 30dに
各々出力される。なお、上記光位置検出器の場合、上記
各電極3’Oa〜30d よ多出力される各電流の値は
、光ビームの入射点・Yそれらの電極間の各距離に反比
例する。
上記受光器30はかかる作用をなすので、同図に示す如
く差増幅器40で電極30a 、30bより出力される
電流の差を演算させることによシ光ビームの入射点Ps
のY方向座標を、また差増幅器50によって電極30c
、30dよ多出力される電流の差を演算させることに
より上記入射点PsのX方向(5) 座標を各々得ることができる。つ−!′多上記入射点P
8の二次元座標を得ることができる。
く差増幅器40で電極30a 、30bより出力される
電流の差を演算させることによシ光ビームの入射点Ps
のY方向座標を、また差増幅器50によって電極30c
、30dよ多出力される電流の差を演算させることに
より上記入射点PsのX方向(5) 座標を各々得ることができる。つ−!′多上記入射点P
8の二次元座標を得ることができる。
したがって、第2図に示したアーム10の撓みによって
たとえば第4図に実線で示すように上記受光器30の受
光面の位置が変化した場合、受光器30の原点位置のX
方向およびY方向のずれ量に対応した信号が上記増幅器
40.50から出力され、その信号の値からアーム10
の撓み量が検出される。
たとえば第4図に実線で示すように上記受光器30の受
光面の位置が変化した場合、受光器30の原点位置のX
方向およびY方向のずれ量に対応した信号が上記増幅器
40.50から出力され、その信号の値からアーム10
の撓み量が検出される。
本発明は1本のアームからなる作業機だけでなく、たと
えば第5図に示すように第1アーム101と第2アーム
102とで構成された多関接ロゴットの作業機にも当然
適用しうる。なお同図において、↓玉 10t、10gは各々第2図に示した構成をもち、互い
に接手(図示せず)によって連接されている。まゑ た、点線は撓み無しの場合のアーム101,10.+の
位置決状態を、実線は双方のアーム10i 11o2が
撓んださいの位置決め状態を、さらに一点鎖線は第1ア
ーム10Iのみが撓んだ場合における第2アーム10□
の位置決め状態を各々示している。さらにま(6) た、同図は説明を容易にするため、Y方向のみにアーム
101 +102が撓む場合を示している。
えば第5図に示すように第1アーム101と第2アーム
102とで構成された多関接ロゴットの作業機にも当然
適用しうる。なお同図において、↓玉 10t、10gは各々第2図に示した構成をもち、互い
に接手(図示せず)によって連接されている。まゑ た、点線は撓み無しの場合のアーム101,10.+の
位置決状態を、実線は双方のアーム10i 11o2が
撓んださいの位置決め状態を、さらに一点鎖線は第1ア
ーム10Iのみが撓んだ場合における第2アーム10□
の位置決め状態を各々示している。さらにま(6) た、同図は説明を容易にするため、Y方向のみにアーム
101 +102が撓む場合を示している。
いま上記両アームが撓んでいない場合を考えると、かか
る場合には第2アーム10□の先端位置P2(Y2 +
Z2)は、 Y2= L、−邸θ+L2・co!!(θ蒐+02)・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)Z2
=L4−5jnθ十L2・sin (θI+02)・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)ただし
、 θに基準線と第4アーム10. とのなす角度02
:第1アーム10.と第2アーム102とのなす角度 と表わされる。
る場合には第2アーム10□の先端位置P2(Y2 +
Z2)は、 Y2= L、−邸θ+L2・co!!(θ蒐+02)・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)Z2
=L4−5jnθ十L2・sin (θI+02)・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)ただし
、 θに基準線と第4アーム10. とのなす角度02
:第1アーム10.と第2アーム102とのなす角度 と表わされる。
つぎに上記両アーム101 r 102 が撓んだ場合
には、アーム10.およびアーム102の撓み量11お
よびt2が同各アームに設けられている受光器(第2図
参照)の出力信号から得られる。しかしてこれらの撓み
量tl + 72が tl < Ll + t2 < L2 ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・パ
(3)であるとすると、以下に示す関係が成立する。
には、アーム10.およびアーム102の撓み量11お
よびt2が同各アームに設けられている受光器(第2図
参照)の出力信号から得られる。しかしてこれらの撓み
量tl + 72が tl < Ll + t2 < L2 ・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・パ
(3)であるとすると、以下に示す関係が成立する。
Δθ1さ11/L1 + Δθ2さt2/ L
2・・・・・・・・・・・・・・・(4)ただし、Δθ
1:アーム101の撓み角Δθ2:アーム102の撓み
角 上式(4)から明らかなように上記撓み量zll z2
は、10x、10gの角度誤差として表わされる。そこ
で、上記撓み量/−1+ 12を用いて上記アーム10
1゜102の角度補正を行なえば、アーム102の現位
置Pを目標位置P2に補正することができる。
2・・・・・・・・・・・・・・・(4)ただし、Δθ
1:アーム101の撓み角Δθ2:アーム102の撓み
角 上式(4)から明らかなように上記撓み量zll z2
は、10x、10gの角度誤差として表わされる。そこ
で、上記撓み量/−1+ 12を用いて上記アーム10
1゜102の角度補正を行なえば、アーム102の現位
置Pを目標位置P2に補正することができる。
すなわち、上記受光器によって得た第1アーム101に
ついての撓み量t1を第6図に示す割算器60に入力し
て1/1.倍すれば、式(4)に示す角度Δθ、が得ら
れるので、この角度Δθlとアーム101に対する角度
指令値θlとを加算点70で加算し、その加算結果つま
シ補正された角度指令値によって上記゛アーム101を
制御すれば該アーム10ぼ洗端爲を正常位置P1に位置
決めすることができる。第2アーム10!に対しても同
様にして角度指令値θ2の補正を行なうことによりその
先端Pをv2点に位置させることができ、両アームto
l l io、の位置補正後において、アーム102の
先端は22点に位置されることになる。
ついての撓み量t1を第6図に示す割算器60に入力し
て1/1.倍すれば、式(4)に示す角度Δθ、が得ら
れるので、この角度Δθlとアーム101に対する角度
指令値θlとを加算点70で加算し、その加算結果つま
シ補正された角度指令値によって上記゛アーム101を
制御すれば該アーム10ぼ洗端爲を正常位置P1に位置
決めすることができる。第2アーム10!に対しても同
様にして角度指令値θ2の補正を行なうことによりその
先端Pをv2点に位置させることができ、両アームto
l l io、の位置補正後において、アーム102の
先端は22点に位置されることになる。
なお、図示していないが、上記アーム101.102の
基部にはもちろんそれらを駆動する格別な駆動源(たと
えば油圧モータ)が配置されている。
基部にはもちろんそれらを駆動する格別な駆動源(たと
えば油圧モータ)が配置されている。
また上記においては、アーム1011102が一方向(
Y方向)のみに撓む場合を説明したが、第4図に実線で
示したように上記受光器30がX方向とY方向の双方に
撓む場合においても本発明が適用しうることは明らかで
ある。
Y方向)のみに撓む場合を説明したが、第4図に実線で
示したように上記受光器30がX方向とY方向の双方に
撓む場合においても本発明が適用しうることは明らかで
ある。
さらに第2図の実施例に示したように管状のアーム10
を使用してこのアーム内に投光器20および受光器30
を内蔵させれば、アーム10内に外光が入射することが
ないので検出データのS/Nが向上し、それだけ精度の
高い撓み量を得ることができる。
を使用してこのアーム内に投光器20および受光器30
を内蔵させれば、アーム10内に外光が入射することが
ないので検出データのS/Nが向上し、それだけ精度の
高い撓み量を得ることができる。
上記するように本発明によれば片持は如型作業機の撓み
量を電気信号として直接とシ出すことができる。したが
って前記歪r−ジを用いた間接的検出法によって得られ
る撓み量に比して検出された撓み量の信頼性が高く、そ
れだけ実施例に示したような作業機の位置補正を精度よ
〈実施しつる。
量を電気信号として直接とシ出すことができる。したが
って前記歪r−ジを用いた間接的検出法によって得られ
る撓み量に比して検出された撓み量の信頼性が高く、そ
れだけ実施例に示したような作業機の位置補正を精度よ
〈実施しつる。
(9)
第1図は片持はシ型作業機に作用する応力から負荷の大
きさを検出する態様を示した概念図、第2図は本発明に
係る撓み量検出装置の一実施例を示した概念図、第3図
はPSDの作用を示す電気回路図、第4図は作業機の撓
みに伴なう受光器の偏位態様の一例を示した概念図、第
5図は2つのアームからなる作業機の撓みの態様を示し
た概念図、第6図は撓み素を用いて作業機の位置補正を
行なうため電気回路を概念的に示した図である。 10 、101.102・・・口がットアーム、20・
・・投光器、30・・・受光器、60・・・割算器。 (10) 第1図 「] 第2図 第3図 第4図 ビ 第6図 7゜ e、(θ2) +101 (102) −j!1 弓 m、=、 \ (塵さ叙) L2Jf’+ (−1’2) 1 ÷ 1 6oノーニー7、、−1
きさを検出する態様を示した概念図、第2図は本発明に
係る撓み量検出装置の一実施例を示した概念図、第3図
はPSDの作用を示す電気回路図、第4図は作業機の撓
みに伴なう受光器の偏位態様の一例を示した概念図、第
5図は2つのアームからなる作業機の撓みの態様を示し
た概念図、第6図は撓み素を用いて作業機の位置補正を
行なうため電気回路を概念的に示した図である。 10 、101.102・・・口がットアーム、20・
・・投光器、30・・・受光器、60・・・割算器。 (10) 第1図 「] 第2図 第3図 第4図 ビ 第6図 7゜ e、(θ2) +101 (102) −j!1 弓 m、=、 \ (塵さ叙) L2Jf’+ (−1’2) 1 ÷ 1 6oノーニー7、、−1
Claims (2)
- (1)片持ば〕型作業機の基部から先端部側に向って光
ビームを投射する投光器と、上記作業機の先端部におい
て上記光ビームを入射しその入射位置に対応した位置信
号を出力する受光器とを備え、上記位置信号に基づいて
上記作業機先端部における撓み量を得るようにした片持
ばシ型作業機の撓み量検出装置。 - (2)上記光ビームとしてレーザビームを用いたことを
特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の片持ばシ型
作業機の撓み量検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12540782A JPS5915803A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 片持ばり型作業機の撓み量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12540782A JPS5915803A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 片持ばり型作業機の撓み量検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5915803A true JPS5915803A (ja) | 1984-01-26 |
Family
ID=14909345
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12540782A Pending JPS5915803A (ja) | 1982-07-19 | 1982-07-19 | 片持ばり型作業機の撓み量検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5915803A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4798461A (en) * | 1985-07-08 | 1989-01-17 | Bertin & Cie. | System for monitoring the geometry of a mechanical structure |
JP2003521678A (ja) * | 1999-09-06 | 2003-07-15 | フランツ、ロットナー | ひずみ検知装置 |
-
1982
- 1982-07-19 JP JP12540782A patent/JPS5915803A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4798461A (en) * | 1985-07-08 | 1989-01-17 | Bertin & Cie. | System for monitoring the geometry of a mechanical structure |
JP2003521678A (ja) * | 1999-09-06 | 2003-07-15 | フランツ、ロットナー | ひずみ検知装置 |
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