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
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- 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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- arm
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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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