JP2018036230A - たわみ角検出装置 - Google Patents
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Abstract
Description
減速機の入力軸の角度位置を検出する入力軸エンコーダと、前記減速機の出力軸に取り付けられたディスク、及び前記ディスクに対して互いに異なる位置に配置されて前記ディスクの角度位置をそれぞれ検出する第1検出素子,第2検出素子,第3検出素子を有する出力軸エンコーダと、を備えるたわみ角検出装置であって、
前記入力軸エンコーダにより検出された前記入力軸の角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である基本角度位置を算出する基本角度位置算出部と、
前記第1検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第1角度位置を算出する第1角度位置算出部と、
前記第2検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第2角度位置を算出する第2角度位置算出部と、
前記第3検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第3角度位置を算出する第3角度位置算出部と、
前記基本角度位置算出部により算出された前記基本角度位置と、それぞれ前記第1角度位置算出部により算出された前記第1角度位置との差分である第1差分、前記第2角度位置算出部により算出された前記第2角度位置との差分である第2差分、前記第3角度位置算出部により算出された前記第3角度位置との差分である第3差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された前記第1差分、前記第2差分、前記第3差分、及び前記ディスクに対する前記第1検出素子,前記第2検出素子,前記第3検出素子の配置に基づいて、前記出力軸のたわみ角を算出するたわみ角算出部と、
を備える。
減速機の入力軸の角度位置を検出する入力軸エンコーダと、前記減速機の出力軸に取り付けられたディスク、及び前記ディスクに対して互いに異なる位置に配置されて前記ディスクの角度位置をそれぞれ検出する第1検出素子,第2検出素子を有する出力軸エンコーダと、を備えるたわみ角検出装置であって、
前記入力軸エンコーダにより検出された前記入力軸の角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である基本角度位置を算出する基本角度位置算出部と、
前記第1検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第1角度位置を算出する第1角度位置算出部と、
前記第2検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第2角度位置を算出する第2角度位置算出部と、
前記基本角度位置算出部により算出された前記基本角度位置と、それぞれ前記第1角度位置算出部により算出された前記第1角度位置との差分である第1差分、前記第2角度位置算出部により算出された前記第2角度位置との差分である第2差分を算出する差分算出部と、
前記出力軸の弾性変形によるねじれの影響がないと仮定して、前記差分算出部により算出された前記第1差分、前記第2差分、及び前記ディスクに対する前記第1検出素子,前記第2検出素子の配置に基づいて、前記出力軸のたわみ角を算出するたわみ角算出部と、
を備える。
減速機の入力軸の角度位置を検出する入力軸エンコーダと、ディスク及び前記ディスクの角度位置を検出する第1検出素子を有する出力軸エンコーダと、を備えるたわみ角検出装置であって、
前記入力軸エンコーダにより検出された前記入力軸の角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である基本角度位置を算出する基本角度位置算出部と、
前記第1検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第1角度位置を算出する第1角度位置算出部と、
前記基本角度位置算出部により算出された前記基本角度位置と、前記第1角度位置算出部により算出された前記第1角度位置との差分である第1差分を算出する差分算出部と、
前記出力軸の弾性変形によるねじれの影響がないと仮定して、前記差分算出部により算出された前記第1差分、及び前記出力軸に対する前記第1検出素子の配置に基づいて、所定方向に対する前記出力軸のたわみ角成分を算出するたわみ角成分算出部と、
を備える。
減速機の入力軸の角度位置を検出する入力軸エンコーダと、前記減速機の出力軸に取り付けられたディスク、及び前記ディスクに対して互いに異なる位置に配置されて前記ディスクの角度位置をそれぞれ検出する第1検出素子,第2検出素子,第3検出素子を有する出力軸エンコーダと、を備えるたわみ角検出装置であって、
前記入力軸エンコーダにより検出された前記入力軸の角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である基本角度位置を算出する基本角度位置算出部と、
前記第1検出素子により検出された前記ディスクの角度位置と前記ディスクに対する前記第1検出素子の配置とに基づいて、前記出力軸の角度位置である第1角度位置を算出する第1角度位置算出部と、
前記第2検出素子により検出された前記ディスクの角度位置と前記ディスクに対する前記第2検出素子の配置とに基づいて、前記出力軸の角度位置である第2角度位置を算出する第2角度位置算出部と、
前記第3検出素子により検出された前記ディスクの角度位置と前記ディスクに対する前記第3検出素子の配置とに基づいて、前記出力軸の角度位置である第3角度位置を算出する第3角度位置算出部と、
前記基本角度位置算出部により算出された前記基本角度位置と、それぞれ前記第1角度位置算出部により算出された前記第1角度位置との差分である第1差分、前記第2角度位置算出部により算出された前記第2角度位置との差分である第2差分、前記第3角度位置算出部により算出された前記第3角度位置との差分である第3差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された前記第1差分、前記第2差分、前記第3差分に基づいて、前記出力軸のたわみ角を算出するたわみ角算出部と、
を備える。
以下、第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、多関節ロボットの回転軸を接続する関節において、回転軸のたわみ角を検出するたわみ角検出装置に具現化している。
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、検出素子52C(第3検出素子に相当)を省略している。なお、検出素子52Cの代わりに、検出素子52A又は検出素子52Bを省略することもできる。
以下、第3実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態では、さらに検出素子52B(第2検出素子に相当)を省略している。なお、検出素子52B,52Cの代わりに、検出素子52A,52B、又は検出素子52A,52Cを省略することもできる。
Claims (14)
- 減速機の入力軸の角度位置を検出する入力軸エンコーダと、前記減速機の出力軸に取り付けられたディスク、及び前記ディスクに対して互いに異なる位置に配置されて前記ディスクの角度位置をそれぞれ検出する第1検出素子,第2検出素子,第3検出素子を有する出力軸エンコーダと、を備えるたわみ角検出装置であって、
前記入力軸エンコーダにより検出された前記入力軸の角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である基本角度位置を算出する基本角度位置算出部と、
前記第1検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第1角度位置を算出する第1角度位置算出部と、
前記第2検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第2角度位置を算出する第2角度位置算出部と、
前記第3検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第3角度位置を算出する第3角度位置算出部と、
前記基本角度位置算出部により算出された前記基本角度位置と、それぞれ前記第1角度位置算出部により算出された前記第1角度位置との差分である第1差分、前記第2角度位置算出部により算出された前記第2角度位置との差分である第2差分、前記第3角度位置算出部により算出された前記第3角度位置との差分である第3差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された前記第1差分、前記第2差分、前記第3差分、及び前記ディスクに対する前記第1検出素子,前記第2検出素子,前記第3検出素子の配置に基づいて、前記出力軸のたわみ角を算出するたわみ角算出部と、
を備えるたわみ角検出装置。 - 前記差分算出部により算出された前記第1差分、前記第2差分、前記第3差分、及び前記ディスクに対する前記第1検出素子,前記第2検出素子,前記第3検出素子の配置に基づいて、前記出力軸のたわみ方向を算出するたわみ方向算出部を備える請求項1に記載のたわみ角検出装置。
- 前記差分算出部により算出された前記第1差分、前記第2差分、前記第3差分、及び前記ディスクに対する前記第1検出素子,前記第2検出素子,前記第3検出素子の配置に基づいて、前記出力軸の弾性変形によるねじれ角を算出するねじれ角算出部を備える請求項1又は2に記載のたわみ角検出装置。
- 前記第1検出素子,前記第2検出素子,前記第3検出素子は、前記ディスクの周方向に沿って等間隔で配置されている請求項1〜3のいずれか1項に記載のたわみ角検出装置。
- 前記たわみ角算出部は、前記第1検出素子,前記第2検出素子,前記第3検出素子の配置された所定平面への投影において、前記出力軸の中心線を回転中心とした、前記第1検出素子の配置角度α1,前記第2検出素子の配置角度α2,前記第3検出素子の配置角度α3,前記出力軸のたわみ方向を示すたわみ方向角度θd,前記出力軸の弾性変形によるねじれ角Δθz、及び前記たわみ角βに対応するたわみ量d、前記回転中心から各検出素子までの距離R、前記第1差分Δθ12、前記第2差分Δθ22、前記第3差分Δθ32に関して、tan(α1+Δθ12+Δθz)=(Rsinα1−dsinθd)/(Rcosα1−dcosθd)、tan(α2+Δθ22+Δθz)=(Rsinα2−dsinθd)/(Rcosα2−dcosθd)、及びtan(α3+Δθ32+Δθz)=(Rsinα3−dsinθd)/(Rcosα3−dcosθd)が成立するとして、前記たわみ方向角度θd、前記たわみ量d、及び前記ねじれ角Δθzを算出し、前記たわみ量dに基づいて前記たわみ角βを算出する請求項1〜4のいずれか1項に記載のたわみ角検出装置。
- 減速機の入力軸の角度位置を検出する入力軸エンコーダと、前記減速機の出力軸に取り付けられたディスク、及び前記ディスクに対して互いに異なる位置に配置されて前記ディスクの角度位置をそれぞれ検出する第1検出素子,第2検出素子を有する出力軸エンコーダと、を備えるたわみ角検出装置であって、
前記入力軸エンコーダにより検出された前記入力軸の角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である基本角度位置を算出する基本角度位置算出部と、
前記第1検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第1角度位置を算出する第1角度位置算出部と、
前記第2検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第2角度位置を算出する第2角度位置算出部と、
前記基本角度位置算出部により算出された前記基本角度位置と、それぞれ前記第1角度位置算出部により算出された前記第1角度位置との差分である第1差分、前記第2角度位置算出部により算出された前記第2角度位置との差分である第2差分を算出する差分算出部と、
前記出力軸の弾性変形によるねじれの影響がないと仮定して、前記差分算出部により算出された前記第1差分、前記第2差分、及び前記ディスクに対する前記第1検出素子,前記第2検出素子の配置に基づいて、前記出力軸のたわみ角を算出するたわみ角算出部と、
を備えるたわみ角検出装置。 - 前記差分算出部により算出された前記第1差分、前記第2差分、及び前記ディスクに対する前記第1検出素子,前記第2検出素子の配置に基づいて、前記出力軸のたわみ方向を算出するたわみ方向算出部を備える請求項6に記載のたわみ角検出装置。
- 前記たわみ角算出部は、前記第1検出素子,前記第2検出素子の配置された所定平面への投影において、前記出力軸の中心線を回転中心とした、前記第1検出素子の配置角度α1,前記第2検出素子の配置角度α2,前記出力軸のたわみ方向を示すたわみ方向角度θd、及び前記たわみ角βに対応するたわみ量d、前記回転中心から各検出素子までの距離R、前記第1差分Δθ11、前記第2差分Δθ21に関して、tan(α1+Δθ11)=(Rsinα1−dsinθd)/(Rcosα1−dcosθd)、及びtan(α2+Δθ21)=(Rsinα2−dsinθd)/(Rcosα2−dcosθd)が成立するとして、前記たわみ方向角度θd、及び前記たわみ量dを算出し、前記たわみ量dに基づいて前記たわみ角βを算出する請求項6又は7に記載のたわみ角検出装置。
- 減速機の入力軸の角度位置を検出する入力軸エンコーダと、ディスク及び前記ディスクの角度位置を検出する第1検出素子を有する出力軸エンコーダと、を備えるたわみ角検出装置であって、
前記入力軸エンコーダにより検出された前記入力軸の角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である基本角度位置を算出する基本角度位置算出部と、
前記第1検出素子により検出された前記ディスクの角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である第1角度位置を算出する第1角度位置算出部と、
前記基本角度位置算出部により算出された前記基本角度位置と、前記第1角度位置算出部により算出された前記第1角度位置との差分である第1差分を算出する差分算出部と、
前記出力軸の弾性変形によるねじれの影響がないと仮定して、前記差分算出部により算出された前記第1差分、及び前記出力軸に対する前記第1検出素子の配置に基づいて、所定方向に対する前記出力軸のたわみ角成分を算出するたわみ角成分算出部と、
を備えるたわみ角検出装置。 - 前記ディスクは、前記減速機を固定する第1所定部材に取り付けられており、
前記第1検出素子は、前記出力軸と一体で回転する第2所定部材に取り付けられており、
前記第2所定部材の長手方向と前記出力軸の軸線方向とを含む平面に沿った方向と、前記出力軸から前記第1検出素子への方向とが垂直になっている請求項9に記載のたわみ角検出装置。 - 前記たわみ角算出部は、前記第1検出素子の配置された所定平面への投影において、前記出力軸の中心線を回転中心とした、前記第1検出素子の配置角度α1,前記所定方向を示すたわみ方向角度θd、及び前記たわみ角成分βmに対応するたわみ量d、前記回転中心から各検出素子までの距離R、前記第1差分Δθ11に関して、tan(α1+Δθ11)=(Rsinα1−dsinθd)/(Rcosα1−dcosθd)が成立するとして、前記たわみ量dを算出し、前記たわみ量dに基づいて前記たわみ角成分βmを算出する請求項9又は10に記載のたわみ角検出装置。
- 前記入力軸エンコーダにより検出された前記入力軸の角度位置に基づいて、前記所定方向を算出し、算出された前記所定方向と算出された前記たわみ角成分とに基づいて、前記入力軸の角度位置の制御を補正する請求項11に記載のたわみ角検出装置。
- 減速機の入力軸の角度位置を検出する入力軸エンコーダと、前記減速機の出力軸に取り付けられたディスク、及び前記ディスクに対して互いに異なる位置に配置されて前記ディスクの角度位置をそれぞれ検出する第1検出素子,第2検出素子,第3検出素子を有する出力軸エンコーダと、を備えるたわみ角検出装置であって、
前記入力軸エンコーダにより検出された前記入力軸の角度位置に基づいて、前記出力軸の角度位置である基本角度位置を算出する基本角度位置算出部と、
前記第1検出素子により検出された前記ディスクの角度位置と前記ディスクに対する前記第1検出素子の配置とに基づいて、前記出力軸の角度位置である第1角度位置を算出する第1角度位置算出部と、
前記第2検出素子により検出された前記ディスクの角度位置と前記ディスクに対する前記第2検出素子の配置とに基づいて、前記出力軸の角度位置である第2角度位置を算出する第2角度位置算出部と、
前記第3検出素子により検出された前記ディスクの角度位置と前記ディスクに対する前記第3検出素子の配置とに基づいて、前記出力軸の角度位置である第3角度位置を算出する第3角度位置算出部と、
前記基本角度位置算出部により算出された前記基本角度位置と、それぞれ前記第1角度位置算出部により算出された前記第1角度位置との差分である第1差分、前記第2角度位置算出部により算出された前記第2角度位置との差分である第2差分、前記第3角度位置算出部により算出された前記第3角度位置との差分である第3差分を算出する差分算出部と、
前記差分算出部により算出された前記第1差分、前記第2差分、前記第3差分に基づいて、前記出力軸のたわみ角を算出するたわみ角算出部と、
を備えるたわみ角検出装置。 - 前記減速機は、ロボットの回転軸を接続する関節に設けられており、
前記ロボットのキャリブレーションにおいて前記ロボットを所定姿勢に制御して、前記たわみ角算出部により前記出力軸のたわみ角を算出させる第1制御部と、
前記ロボットの動作中に前記ロボットを前記所定姿勢に制御して、前記たわみ角算出部により前記出力軸のたわみ角を算出させる第2制御部と、
前記第1制御部が算出させた前記出力軸のたわみ角と、前記第2制御部が算出させた前記出力軸のたわみ角との偏差が所定偏差よりも大きい場合に、前記ロボットに異常な外力が作用していると判定する判定部と、
を備える請求項1〜8,13のいずれか1項に記載のたわみ角検出装置。
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