JP2017096929A - センサ、駆動機構、およびロボット - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トルクセンサの弾性体501は、バネ部506、第1締結部504、第2締結部505を有する。バネ部506は、第1、第2の締結部の間に放射状に配置され、両者を結合する。バネ部506は、放射状配置の方向の寸法よりも、回転軸を中心とする円の接線方向の寸法が小さい。また、放射状配置の方向の寸法よりも、第1締結部および第2締結部間の寸法が小さく構成される。光学式エンコーダ502a、502bは、弾性体501の回転変位の回転軸503を中心とする同心円の円周上の、例えば同じ直径上の対向位置に配置する。例えば、複数の光学式エンコーダの出力信号を平均化することにより、他軸力などの外乱の影響を低減できる。
【選択図】図3
Description
(ロボット装置の概略構成)
本実施例によるロボット装置の概略構成について説明する。図1は、本実施例のロボット装置の概略構成を示している。図1において、ロボット装置100は、多関節ロボットとして構成されたロボットアーム200と、ロボットアーム200を制御するロボット制御装置300と、ティーチングペンダント400を備えている。
トルクセンサ221〜226は、図3のように、弾性体501と、光学式エンコーダ502a、502bの各ユニットにより構成されている。光学式エンコーダ502a、502bは、例えば弾性体501に対してトルクが作用する回転軸503を中心とする同心円の同じ直径上の位置を占める対向位置に配置する。
d ≦ x …(1)
である。
W ≧ 2S (2)
の関係を満たすように設定する。
弾性体501は、好ましくは、第1締結部504、第2締結部505およびバネ部506を一体構成するのが望ましい。例えば弾性体501の第1締結部504、第2締結部505およびバネ部506を一体構成する手法としては、樹脂や金属などの所定材料の注型や削り出し加工が考えられる。
弾性体501にトルクTが作用すると弾性体が変形し、図6に示すように弾性体の変形に応じてスケール固定部512も変形する。スケール固定部512に生じる変形は、スケール固定部512に固定されたスケール508の移動に繋がるため、トルク検出誤差が発生する。
前述のように、スケール固定部512の全体は、第1締結部504に設けられた凹部512aの形状を有する。そして、この凹部512aの外周側は、検出ヘッド509とスケール508を対向させるための切り欠き部512b(開口部)となっている。このため、スケール固定部512の部位は、第1締結部504の他の部分よりZ方向の厚みが薄く、図6、図7などに示すように弾性体501全体にトルクTが作用した際に不規則に変形する可能性がある。
図3のように、光学式エンコーダ502a、502bは、トルクが作用する回転軸503を基準として、弾性体501に対して対向方向に2個取り付けられている。この構成を利用して、弾性体501に他軸力が作用したときに生じるトルク検出誤差、即ち他軸干渉により生じたトルク検出誤差を補正することができる。
=T+(δTA−δTB)/2 =T+δTr …(3)
(トルク検出誤差の補正方法)
実施例1では、2個の光学式エンコーダ502a、502bを、トルクが作用する回転軸503を基準として弾性体501に対して対向方向に取り付け、他軸干渉によるトルク検出誤差を抑制する構成を示した。
={(T+δTr)+T}/2
=T+0.5δTr …(5)
トルクセンサ221〜226の弾性体501のバネ部506の本数は、本実施例で示した本数に限定されるものではない。実施例では、光学式エンコーダ(502a〜502d)に隣接する2個のバネ部506は、他の箇所よりも配置の間隔を広く図示しているが、バネ部の配置間隔は本実施例で示した配置間隔に限定されるものではない。また、スケール508および検出ヘッド509の設置数についても、本実施例で示した設置個数に限定されるものではなく、例えば4個以上設置しても良い。
Claims (16)
- 相対変位する測定対象にそれぞれ締結可能な第1締結部、および第2締結部と、
前記第1締結部および前記第2締結部が回転変位する回転軸を中心に放射状に配置され前記第1締結部および前記第2締結部を連結するバネ部と、
前記第1締結部および前記第2締結部のいずれかにそれぞれ対向して配置されたスケール部および光学検出部を備えた光学式エンコーダと、
を備えることを特徴とするセンサ。 - 前記バネ部は、前記放射状の配置の方向の寸法よりも、前記回転軸を中心とする円の接線方向の寸法が小さく、かつ、前記放射状の配置の方向の寸法よりも、前記第1締結部および前記第2締結部の間の寸法が小さく構成されている請求項1記載のセンサ。
- 前記光学式エンコーダが、前記第1締結部、および前記第2締結部の前記回転変位の回転軸を中心とする同心円の円周上に複数、配置されていることを特徴とする請求項1または2記載のセンサ。
- 複数の前記光学式エンコーダのうち2つが前記同心円の1つの直径上の位置にそれぞれ配置されたことを特徴とする請求項3記載のセンサ。
- 複数の前記光学式エンコーダが前記同心円の円周上において均等に配置された請求項3記載のセンサ。
- 複数の前記光学式エンコーダの前記光学検出部からそれぞれ得られる検出値の平均値を出力することを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項記載のセンサ。
- 前記第1締結部、前記第2締結部および前記バネ部は一体に構成された弾性体であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項記載のセンサ。
- 前記第1締結部または前記第2締結部には、当該の締結部を前記測定対象に締結するための締結部位が設けられ、前記締結部位が、前記第1締結部または前記第2締結部に配置される前記スケール部または前記光学検出部と、前記スケール部または前記光学検出部に直近の前記バネ部との間に配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項記載のセンサ。
- 前記スケール部は、前記光学検出部によって検出されるパターン面を有し、前記スケール部がその配置平面に対して回転変位する場合、その回転変位の回転中心が、前記スケール部のスケール面に一致するよう、前記スケール部が前記第1締結部または前記第2締結部に装着されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項記載のセンサ。
- 前記第1締結部、前記第2締結部および前記バネ部は、3Dプリンタによって製造されていることを特徴とする請求項7記載のセンサ。
- 請求項10記載のセンサを製造するための3Dプリンタ用データ。
- 第1のリンクと第2のリンクとを相対的に駆動させる駆動機構であって、
固定部および駆動部を有し、前記固定部に対して前記駆動部を駆動させる駆動装置を備え、
前記固定部および前記駆動部の一方は前記の第1のリンクに固定され、前記固定部および前記駆動部の他方と前記第2のリンクの間を結合するように、前記固定部および前記駆動部の他方と前記第2のリンクに作用する力を求めるためのセンサが取り付けられ、
前記センサは、前記第1のリンクと締結された第1締結部、および前記第2のリンクと締結された第2締結部と、を備えた駆動機構。 - 請求項1記載のセンサを有するロボット。
- 請求項13に記載のロボットを用いて物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
- 請求項13に記載のロボットを駆動させるためのプログラム。
- 請求項15に記載のプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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