JP2021085756A - Detection device, drive unit, robotic device, detection method, method of manufacturing articles using robotic device, control program, and recording medium - Google Patents

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Abstract

To provide a compact detection device.SOLUTION: A detection device 221 is provided, comprising a first part, a second part linked with the first part via a linkage part, a first sensor configured to output a signal corresponding to a relative displacement between the first and second parts, and a sensor board 21s having the first sensor mounted thereon, where the sensor board 21s is located between the first and second parts.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、検出装置に関する。 The present invention relates to a detection device.

物品の生産の用途にロボットプログラムに従って動作するロボット装置が用いられている。組立動作において精度が要求される物品の生産に関しては、ロボット装置にトルクといった力の情報を取得できる検出装置を配置し、関節に作用する力を計測してロボットの動作を制御する制御方法が用いられている。この種の検出装置としては、特許文献1に記載のような、検出装置を構成する構造体の変位を検出できる検出器を用い、検出した変位と構造体の剛性に基づいて関節に作用するトルクを検出するトルクセンサが挙げられる。 A robot device that operates according to a robot program is used for the purpose of producing goods. For the production of articles that require accuracy in assembly operations, a control method is used in which a detection device that can acquire force information such as torque is placed in the robot device and the force acting on the joints is measured to control the robot operation. Has been done. As this type of detection device, a detector capable of detecting the displacement of the structure constituting the detection device as described in Patent Document 1 is used, and the torque acting on the joint based on the detected displacement and the rigidity of the structure is used. There is a torque sensor that detects.

特開2017−120243号公報JP-A-2017-120243

しかしながら、特許文献1に記載された検出装置は、検出装置を構成する伝達部材における適度な剛性について述べられているのみであり、検出装置の小型化に関しては述べられていない。検出装置の小型化においては、ロボット装置の制御性の観点から非常に重要であり、エンコーダのような、検出装置に用いられる構造体の変位を検出する検出器の配置も含めた小型化の検討が必要である。 However, the detection device described in Patent Document 1 only describes the appropriate rigidity of the transmission member constituting the detection device, and does not describe the miniaturization of the detection device. In the miniaturization of the detection device, it is very important from the viewpoint of the controllability of the robot device, and consideration of miniaturization including the arrangement of the detector that detects the displacement of the structure used in the detection device such as the encoder is examined. is required.

以上の課題を鑑み、本発明は、小型な検出装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a small detection device.

上記課題を解決するために本発明においては、第1部位と、連結部を介して前記第1部位に連結された第2部位と、前記第1部位と前記第2部位との相対変位に応じた信号を出力する第1センサと、前記第1センサが搭載された基板と、を備え、前記第1部位と前記第2部位との間に前記基板が設けられている、ことを特徴とする検出装置を採用した。 In order to solve the above problems, in the present invention, according to the relative displacement between the first part, the second part connected to the first part via the connecting part, and the first part and the second part. A first sensor for outputting a signal and a substrate on which the first sensor is mounted are provided, and the substrate is provided between the first portion and the second portion. A detection device was adopted.

本発明によれば、検出装置を小型化することができる。 According to the present invention, the detection device can be miniaturized.

実施形態に係るロボット装置100の斜視図である。It is a perspective view of the robot apparatus 100 which concerns on embodiment. 実施形態に係るロボット装置100の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the robot apparatus 100 which concerns on embodiment. 実施形態に係る関節J1の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the joint J1 which concerns on embodiment. 実施形態に係る検出装置221の斜視図である。It is a perspective view of the detection device 221 which concerns on embodiment. 実施形態に係る検出装置221の検出器のブロック図である。It is a block diagram of the detector of the detection device 221 which concerns on embodiment. 実施形態に係る検出装置221をロボットアーム本体200に設けた際の上面図である。It is a top view when the detection device 221 according to the embodiment is provided in the robot arm main body 200. 実施形態に係る検出装置221のブロック図である。It is a block diagram of the detection device 221 which concerns on embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも一例であり、細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更できる。また、本実施形態で取り上げる数値は参考数値であって本発明を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments shown below are merely examples, and the detailed configuration can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Further, the numerical values taken up in the present embodiment are reference numerical values and do not limit the present invention.

(第1の実施形態)
図1は、本実施形態におけるロボット装置100を、XYZ座標系のある方向から見た平面図である。なお以下の図面において、図中の矢印X、Y、Zはロボット装置100全体の座標系を示す。一般に、ロボット装置を用いたロボットシステムでは、XYZ3次元座標系は、設置環境全体のグローバル座標系の他に、制御の都合などによって、ロボットハンド、指部などに関して適宜ローカル座標系を用いる場合がある。本実施形態ではロボット装置100全体の座標系をXYZ、ローカル座標系をxyzで表すものとする。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a plan view of the robot device 100 according to the present embodiment as viewed from a certain direction in the XYZ coordinate system. In the following drawings, the arrows X, Y, and Z in the drawing indicate the coordinate system of the entire robot device 100. Generally, in a robot system using a robot device, the XYZ three-dimensional coordinate system may appropriately use a local coordinate system for the robot hand, fingers, etc., depending on the convenience of control, in addition to the global coordinate system of the entire installation environment. .. In the present embodiment, the coordinate system of the entire robot device 100 is represented by XYZ, and the local coordinate system is represented by xyz.

図1に示すように、ロボット装置100は、多関節のロボットアーム本体200、ロボットハンド本体300、ロボットアーム本体200の動作を制御する制御装置400を備えている。 As shown in FIG. 1, the robot device 100 includes an articulated robot arm main body 200, a robot hand main body 300, and a control device 400 that controls the operation of the robot arm main body 200.

また、制御装置400に教示データを送信する教示装置としての外部入力装置500を備えている。外部入力装置500の一例としてティーチングペンダントが挙げられ、作業者がロボットアーム本体200やロボットハンド本体300の位置を指定するのに用いる。 Further, an external input device 500 is provided as a teaching device for transmitting teaching data to the control device 400. An example of the external input device 500 is a teaching pendant, which is used by an operator to specify the positions of the robot arm main body 200 and the robot hand main body 300.

本実施形態では、エンドエフェクタとしてロボットアーム本体200の先端部に設けられるものが、ロボットハンドである場合について説明するが、これに限定するものではなく、ツール等であってもよい。 In the present embodiment, the case where the end effector provided at the tip of the robot arm main body 200 is a robot hand will be described, but the present invention is not limited to this, and a tool or the like may be used.

ロボットアーム本体200の基端となるリンク201は、基台210に設けられている。ロボットハンド本体300は、部品やツール等の対象物を把持するものである。本実施形態のロボットハンド本体300は詳細不図示の駆動機構により2本の指部301を開閉し、対象物の把持ないし開放を行う。対象物をロボットアーム本体200に対して相対的に変位させないように把持できれば良い。 The link 201, which is the base end of the robot arm main body 200, is provided on the base 210. The robot hand body 300 grips an object such as a part or a tool. The robot hand body 300 of the present embodiment opens and closes two finger portions 301 by a drive mechanism (not shown in detail) to grip or open an object. It suffices if the object can be gripped so as not to be displaced relative to the robot arm main body 200.

ロボットハンド本体300はリンク206に接続され、リンク206が回転することで、ロボットハンド本体300も回転させることができる。 The robot hand body 300 is connected to the link 206, and by rotating the link 206, the robot hand body 300 can also be rotated.

ロボットアーム本体200は、複数の関節、例えば6つ関節(6軸)を有している。ロボットアーム本体200は、各関節J1〜J6を各回転軸A1〜A6まわりにそれぞれ回転駆動させる複数(6つ)のサーボモータ211〜216を有している。 The robot arm body 200 has a plurality of joints, for example, six joints (six axes). The robot arm main body 200 has a plurality of (six) servomotors 211 to 216 that rotationally drive the joints J1 to J6 around the rotation axes A1 to A6, respectively.

ロボットアーム本体200は、複数のリンク201〜206が各関節J1〜J6で回転可能に連結されている。ここで、ロボットアーム本体200の基端側から先端側に向かって、リンク201〜206が順に直列に連結されている。 In the robot arm main body 200, a plurality of links 201 to 206 are rotatably connected by joints J1 to J6. Here, the links 201 to 206 are sequentially connected in series from the base end side to the tip end side of the robot arm main body 200.

ロボットアーム本体200は、可動範囲の中であれば、任意の3次元位置で任意の3方向の姿勢に、ロボットアーム本体200のエンドエフェクタ(ロボットハンド本体300)を向けることができる。 The robot arm body 200 can point the end effector (robot hand body 300) of the robot arm body 200 in any three-dimensional posture at any three-dimensional position as long as it is within the movable range.

ここで、ロボットアーム本体200の手先とは、本実施形態では、ロボットハンド本体300のことである。ロボットハンド本体300が物体を把持している場合は、ロボットハンド本体300と把持している物体(例えば部品やツール等)とを含めてロボットアーム本体200の手先という。 Here, the hand of the robot arm main body 200 is the robot hand main body 300 in the present embodiment. When the robot hand main body 300 holds an object, it is referred to as a hand of the robot arm main body 200 including the robot hand main body 300 and the holding object (for example, a part or a tool).

つまり、ロボットハンド本体300が物体を把持している状態であるか物体を把持していない状態であるかにかかわらず、エンドエフェクタであるロボットハンド本体300を手先という。 That is, the robot hand body 300, which is an end effector, is called a hand regardless of whether the robot hand body 300 is holding an object or not.

以上の構成により、ロボットアーム本体200によりロボットハンド本体300を任意の位置に動作させ、所望の作業を行わせることができる。所望の作業とは例えば、対象物同士を組み付け物品の製造を行う等の作業である。 With the above configuration, the robot arm main body 200 can operate the robot hand main body 300 at an arbitrary position to perform a desired work. The desired work is, for example, a work of assembling objects to each other to manufacture an article.

図2は、本実施形態におけるロボット装置100の構成を示すブロック図である。制御装置400は、コンピュータで構成されており、制御装置400は、コンピュータで構成されており、制御部(処理部)としてのCPU(Central Processing Unit)401を備えている。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the robot device 100 according to the present embodiment. The control device 400 is composed of a computer, and the control device 400 is composed of a computer and includes a CPU (Central Processing Unit) 401 as a control unit (processing unit).

また制御装置400は、記憶部として、ROM(Read Only Memory)402、RAM(Random Access Memory)403、HDD(Hard Disk Drive)404を備えている。また、制御装置400は、記録ディスクドライブ405を備え、各種のインタフェース406〜409、411、412とバス410を介して接続されている。 Further, the control device 400 includes a ROM (Read Only Memory) 402, a RAM (Random Access Memory) 403, and an HDD (Hard Disk Drive) 404 as storage units. Further, the control device 400 includes a recording disk drive 405, and is connected to various interfaces 406 to 409, 411, 412 via a bus 410.

CPU401には、ROM402、RAM403、HDD404、記録ディスクドライブ405、各種のインタフェース406〜409、411、412が、バス410を介して接続されている。ROM402には、BIOS等の基本プログラムが格納されている。RAM403は、CPU401の演算処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。 A ROM 402, a RAM 403, an HDD 404, a recording disk drive 405, and various interfaces 406 to 409, 411, and 412 are connected to the CPU 401 via a bus 410. A basic program such as a BIOS is stored in the ROM 402. The RAM 403 is a storage device that temporarily stores various data such as the calculation processing result of the CPU 401.

HDD404は、CPU401の演算処理結果や外部から取得した各種データ等を記憶する記憶装置であると共に、CPU401に、演算処理を実行させるためのプログラム430を記録するものである。CPU401は、HDD404に記録(格納)されたプログラム430に基づいてロボット制御方法の各工程を実行する。 The HDD 404 is a storage device that stores the arithmetic processing results of the CPU 401, various data acquired from the outside, and the like, and also records the program 430 for causing the CPU 401 to execute the arithmetic processing. The CPU 401 executes each step of the robot control method based on the program 430 recorded (stored) in the HDD 404.

記録ディスクドライブ405は、記録ディスク431に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。 The recording disc drive 405 can read various data, programs, and the like recorded on the recording disc 431.

外部入力装置500はインタフェース406に接続されている。CPU401はインタフェース406及びバス410を介して外部入力装置500からの教示データの入力を受ける。 The external input device 500 is connected to interface 406. The CPU 401 receives input of teaching data from the external input device 500 via the interface 406 and the bus 410.

アーム用モータドライバ230は、インタフェース409に接続されている。各モータ211〜216には、モータの回転軸の回転角度を検出するためのエンコーダである入力軸エンコーダ231〜236がそれぞれ設けられている。CPU401は、アーム用モータドライバ230、インタフェース409及びバス410を介して各入力軸エンコーダ231〜236から検出結果を取得する。 The arm motor driver 230 is connected to the interface 409. Each of the motors 211 to 216 is provided with input shaft encoders 231 to 236, which are encoders for detecting the rotation angle of the rotation shaft of the motor. The CPU 401 acquires detection results from the input shaft encoders 231 to 236 via the arm motor driver 230, the interface 409, and the bus 410.

また、CPU401は、各関節の指令値のデータを所定時間間隔でバス410及びインタフェース409を介してアーム用モータドライバ230に出力する。また、各リンク201〜206の出力側の回転角度およびトルクを検出するための検出装置221〜226が、インタフェース411およびバス410を介してCPU401に接続されている。CPU401は、インタフェース411及びバス410を介して各検出装置221〜226から検出結果を取得する。 Further, the CPU 401 outputs the command value data of each joint to the arm motor driver 230 via the bus 410 and the interface 409 at predetermined time intervals. Further, detection devices 221 to 226 for detecting the rotation angle and torque on the output side of each of the links 201 to 206 are connected to the CPU 401 via the interface 411 and the bus 410. The CPU 401 acquires the detection result from each of the detection devices 221 to 226 via the interface 411 and the bus 410.

同様にハンド用モータドライバ330も、インタフェース412に接続され、バス410を介してCPU401と通信可能に設けられている。CPU401は、ロボットハンド本体300の各指部301の指令値のデータを所定時間間隔でバス410及びインタフェース411を介してハンド用モータドライバ330に出力する。不図示ではあるが、ロボットハンド本体300には、指部301を駆動させるためのモータを備え、ハンド用モータドライバ330に接続されているものとする。 Similarly, the hand motor driver 330 is also connected to the interface 412 and is provided so as to be able to communicate with the CPU 401 via the bus 410. The CPU 401 outputs the command value data of each finger portion 301 of the robot hand main body 300 to the hand motor driver 330 via the bus 410 and the interface 411 at predetermined time intervals. Although not shown, it is assumed that the robot hand body 300 is provided with a motor for driving the finger portion 301 and is connected to the hand motor driver 330.

インタフェース407には、モニタ421が接続されており、モニタ421には、CPU401の制御の下、各種画像が表示される。インタフェース408は、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の記憶部である外部記憶装置422が接続可能に構成されている。 A monitor 421 is connected to the interface 407, and various images are displayed on the monitor 421 under the control of the CPU 401. The interface 408 is configured to be connectable to an external storage device 422, which is a storage unit such as a rewritable non-volatile memory or an external HDD.

なお本実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がHDD404であり、HDD404にプログラム430が格納される場合について説明するが、これに限定するものではない。プログラム430は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。 In the present embodiment, the case where the computer-readable recording medium is the HDD 404 and the program 430 is stored in the HDD 404 will be described, but the present invention is not limited to this. The program 430 may be recorded on any recording medium as long as it can be read by a computer.

例えば、プログラム430を供給するための記録媒体としては、ROM402、記録ディスク431、外部記憶装置422等を用いてもよい。具体例を挙げて説明すると、記録媒体として、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性メモリ、ROM等を用いることができる。 For example, as a recording medium for supplying the program 430, a ROM 402, a recording disk 431, an external storage device 422, or the like may be used. To give a specific example, flexible disks, hard disks, optical disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, CD-Rs, magnetic tapes, non-volatile memories, ROMs, and the like can be used as recording media.

図3は本実施形態におけるロボットアーム本体200の関節J1を示す部分断面図である。以下、関節J1を例に説明し、他の関節J2〜J6については、サイズや性能が異なるものもあるが、同様の構成であるため、説明を省略する。 FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the joint J1 of the robot arm main body 200 in the present embodiment. Hereinafter, the joint J1 will be described as an example, and the other joints J2 to J6 may have different sizes and performances, but since they have the same configuration, the description thereof will be omitted.

関節J1は、図1に示す基台210と、リンク201との間に配置されており、電動のモータ211を有する。モータ211は、サーボモータであり、例えばブラシレスDCサーボモータやACサーボモータである。モータ211は、不図示の固定子が固定されたハウジング14と、不図示の回転子に接続された軸(以下、「モータ回転軸」という)15と、を有する。また関節J1は、モータ211のモータ回転軸15の回転を減速して出力する減速機11を有している。モータ211には、モータ回転軸15の回転角度を検出する入力軸エンコーダ231が設けられている。 The joint J1 is arranged between the base 210 shown in FIG. 1 and the link 201, and has an electric motor 211. The motor 211 is a servomotor, for example, a brushless DC servomotor or an AC servomotor. The motor 211 has a housing 14 to which a stator (not shown) is fixed, and a shaft (hereinafter, referred to as "motor rotation shaft") 15 connected to a rotor (not shown). Further, the joint J1 has a speed reducer 11 that reduces and outputs the rotation of the motor rotation shaft 15 of the motor 211. The motor 211 is provided with an input shaft encoder 231 that detects the rotation angle of the motor rotation shaft 15.

また関節J1において基台210、リンク201には、配線用の穴部59を有する。また、減速機11により基台210に対してリンク201が相対的に回転される。モータ211のモータ回転軸15、及び減速機11の出力側のリンク201、後述する構造体4は、回転軸A1を中心に回転する。即ち、回転軸A1は、リンク201の回転軸線である。 Further, in the joint J1, the base 210 and the link 201 have a hole 59 for wiring. Further, the speed reducer 11 rotates the link 201 relative to the base 210. The motor rotating shaft 15 of the motor 211, the link 201 on the output side of the speed reducer 11, and the structure 4 described later rotate about the rotating shaft A1. That is, the rotation axis A1 is the rotation axis of the link 201.

減速機11は、いかなる減速機であってもよいが波動歯車減速機が好適であり、本実施形態では波動歯車減速機である。減速機11は、モータ211のモータ回転軸15に連結された、減速機の入力側の軸(入力軸)であるウェブジェネレータ16を有する。また、減速機11は、減速機の出力側の軸(出力軸)であるフレクスプライン17を有する。また、減速機11は、固定軸であるサーキュラスプライン18を有する。 The speed reducer 11 may be any speed reducer, but a strain wave gearing speed reducer is preferable, and in the present embodiment, it is a wave gear speed reducer. The speed reducer 11 has a web generator 16 which is a shaft (input shaft) on the input side of the speed reducer, which is connected to the motor rotation shaft 15 of the motor 211. Further, the speed reducer 11 has a flexspline 17 which is a shaft (output shaft) on the output side of the speed reducer. Further, the speed reducer 11 has a circular spline 18 which is a fixed shaft.

基台210には、モータ211のハウジング14がボルトで固定されている。また、基台210には、サーキュラスプライン18と、クロスローラベアリング20の外輪とが固定されている。フレクスプライン17には、出力側回転軸19が固定されている。 The housing 14 of the motor 211 is bolted to the base 210. Further, the circular spline 18 and the outer ring of the cross roller bearing 20 are fixed to the base 210. The output side rotation shaft 19 is fixed to the flexspline 17.

出力側回転軸19は、クロスローラベアリング20の内輪に固定されている。なお、フレクスプライン17と出力側回転軸19とが別体に構成されているが、一体であってもよい。また、出力側回転軸19とリンク201とが別体に構成されているが、一体であってもよい。また、これらフレクスプライン17、出力側回転軸19及びリンク201が一体であってもよい。 The output side rotating shaft 19 is fixed to the inner ring of the cross roller bearing 20. Although the flexspline 17 and the output side rotating shaft 19 are separately configured, they may be integrated. Further, although the output side rotating shaft 19 and the link 201 are configured separately, they may be integrated. Further, the flexspline 17, the output side rotating shaft 19 and the link 201 may be integrated.

ウェブジェネレータ16は、楕円カム161と、楕円カム161の外周に設けられた転がり軸受け162とを有する。モータ211のモータ回転軸15は、ウェブジェネレータ16の楕円カム161に接続されている。 The web generator 16 has an elliptical cam 161 and a rolling bearing 162 provided on the outer circumference of the elliptical cam 161. The motor rotation shaft 15 of the motor 211 is connected to the elliptical cam 161 of the web generator 16.

フレクスプライン17は、カップ形状の薄肉の胴部171と、胴部171に設けられ、出力側回転軸19が取り付けられる取付部172と、を有する。胴部171の外側には、周方向に複数の歯が設けられている。胴部171は、ウェブジェネレータ16によって楕円変形させられる。サーキュラスプライン18は、フレクスプライン17よりも歯数の多い内歯車である。 The flexspline 17 has a cup-shaped thin-walled body portion 171 and a mounting portion 172 provided on the body portion 171 to which the output-side rotating shaft 19 is attached. A plurality of teeth are provided on the outer side of the body portion 171 in the circumferential direction. The body portion 171 is elliptical deformed by the web generator 16. The circular spline 18 is an internal gear having more teeth than the flexspline 17.

ウェブジェネレータ16は、フレクスプライン17を楕円形状に押し広げ、サーキュラスプライン18と楕円カム161の長径方向の2箇所で噛み合わせる。フレクスプライン17は、ウェブジェネレータ16の1回転当たり2周期の割合で、径方向に繰り返し変位することになる。このとき、フレクスプライン17とサーキュラスプライン18の歯数が異なるので、ウェブジェネレータ16が1回転したとき、サーキュラスプライン18に対してフレクスプライン17が歯数の差だけ回転する。 The web generator 16 spreads the flexspline 17 in an elliptical shape and engages the circular spline 18 and the elliptical cam 161 at two locations in the major axis direction. The flexspline 17 is repeatedly displaced in the radial direction at a rate of two cycles per rotation of the web generator 16. At this time, since the number of teeth of the flexspline 17 and the circular spline 18 are different, when the web generator 16 rotates once, the flexspline 17 rotates by the difference in the number of teeth with respect to the circular spline 18.

以上の構成により、モータ211のモータ回転軸15が回転軸A1周りに回転すると、減速機11のウェブジェネレータ16が回転軸A1まわりに回転し、基台210に対して、フレクスプライン17が減速されてリンク201が回転軸A1まわりに相対回転する。したがって、フレクスプライン17に固定された出力側回転軸19、及び出力側回転軸19に固定されたリンク201が基台210に対して回転軸A1まわりに相対回転する。減速機11の出力側の回転角度が、基台210に対するリンク201の相対角度、即ち関節J1の回転角度となる。 With the above configuration, when the motor rotating shaft 15 of the motor 211 rotates around the rotating shaft A1, the web generator 16 of the speed reducer 11 rotates around the rotating shaft A1, and the flexspline 17 is decelerated with respect to the base 210. The link 201 rotates relative to the rotation axis A1. Therefore, the output side rotating shaft 19 fixed to the flexspline 17 and the link 201 fixed to the output side rotating shaft 19 rotate relative to the base 210 around the rotating shaft A1. The rotation angle on the output side of the speed reducer 11 is the relative angle of the link 201 with respect to the base 210, that is, the rotation angle of the joint J1.

更に関節J1は、減速機11の出力側に配置される構造体4を有する。構造体4は、トルクを検出するために用いる部材である。構造体4は、第1リング28と、第2リング29と、連結部としての複数の板ばね30と、を有する。 Further, the joint J1 has a structure 4 arranged on the output side of the speed reducer 11. The structure 4 is a member used for detecting torque. The structure 4 has a first ring 28, a second ring 29, and a plurality of leaf springs 30 as connecting portions.

複数の板ばね30は、第1リング28と第2リング29とを連結するように回転軸A1を中心とする周方向に互いに間隔をあけて配置されている。さらに第1リング28と第2リング29との相対変位を検出するための検出ヘッド9と、スケール8が備えられている。検出ヘッド9はセンサ基板21に設けられており、配線を介して検出ヘッド9が取得した情報を制御装置400に送信する。 The plurality of leaf springs 30 are arranged at intervals in the circumferential direction about the rotation axis A1 so as to connect the first ring 28 and the second ring 29. Further, a detection head 9 1 for detecting the relative displacement between the first ring 28 and the second ring 29 and a scale 8 1 are provided. The detection head 9 1 is provided on the sensor board 21, and transmits the information acquired by the detection head 9 1 to the control device 400 via wiring.

また、減速機11の出力側の回転角度を検出するためのスケール6と検出ヘッド7が関節J1に備えられている。スケール6は基台210に設けられており、検出ヘッド7は、センサ基板21に設けられている。さらに第1リング28には開口部40が設けられており、そこから検出ヘッド7はスケール6に対向するように設けられる。そして検出ヘッド7は検出ヘッド9と同様に配線27を介して、取得した情報を制御装置400に送信する。上記で示す構造体、各検出ヘッド、スケール、センサ基板により、減速機11の出力側のトルクおよび回転角度を検出する検出装置221が構成される。 Also, the scale 6 and the detection head 71 for detecting the rotation angle of the output side of the speed reducer 11 is provided in the joint J1. Scale 6 is provided on the base 210, the detection head 71 is provided on the sensor substrate 21. Further the first ring 28 has an opening 40 is provided, the detection head 71 therefrom is provided so as to face the scale 6. Then, the detection head 7 1 transmits the acquired information to the control device 400 via the wiring 27 in the same manner as the detection head 91 1. The structure, each detection head, scale, and sensor substrate shown above constitute a detection device 221 that detects the torque and rotation angle on the output side of the speed reducer 11.

図4(a)、図4(b)は検出装置221の詳細な図である。図4(a)より、複数の板ばね30は、第1リング28の主面及び第2リング29の主面に対して垂直となるように設けられ、回転軸A1を中心に放射状に配置されている。構造体4の各部位は、目的のトルク検出範囲およびその必要分解能などに応じた弾性(バネ)係数を有する所定の材質、例えば樹脂や、金属(鋼材、ステンレスなど)の材質から構成される。 4 (a) and 4 (b) are detailed views of the detection device 221. From FIG. 4A, the plurality of leaf springs 30 are provided so as to be perpendicular to the main surface of the first ring 28 and the main surface of the second ring 29, and are arranged radially around the rotation axis A1. ing. Each part of the structure 4 is made of a predetermined material having an elastic (spring) coefficient according to a target torque detection range and its required resolution, for example, a resin or a metal (steel material, stainless steel, etc.) material.

板ばねは曲げ方向の剛性が他の方向よりも低いという特徴がある。従って、このような板ばね30の配置により、図中の座標系において、Z軸方向の回転軸A1まわりの回転方向θだけが柔らかく、他のX、Y軸まわりの回転方向には硬い構造体を実現できる。トルクを検出するための構造体にとって、このように剛性比を大きくすることは重要である。トルクを検出しない方向の剛性が高いと、それに伴う変形が小さくなり、測定誤差を小さくすることができる。 Leaf springs are characterized by lower rigidity in the bending direction than in other directions. Therefore, due to such an arrangement of the leaf spring 30, in the coordinate system in the drawing, only the rotation direction θ around the rotation axis A1 in the Z-axis direction is soft, and the structure is hard in the rotation directions around the other X and Y axes. Can be realized. It is important to increase the rigidity ratio in this way for the structure for detecting torque. If the rigidity in the direction in which torque is not detected is high, the deformation associated therewith becomes small, and the measurement error can be reduced.

また図4(a)より、検出装置221は、減速機11の出力側の回転角度を検出する検出ヘッド7と、検出ヘッド7と、減速機11の出力側のトルクを検出する検出ヘッド9と、9とを有する。図4(a)には、検出ヘッド7及び7、図4(b)には検出ヘッド9及び9が図示されている。 Also from FIG. 4 (a), the detector 221 includes a detection head 71 that detects the rotation angle of the output side of the reduction gear 11, and the detection head 7 2, the detection head for detecting the output side of the torque of the reduction gear 11 9 with 1, and 9 2. In FIG. 4 (a), the detection head 7 1 and 7 2, the detection head 9 1 and 9 2 are shown in Figure 4 (b).

図4(a)、図4(b)より、検出装置221は、検出ヘッド7及び7に対向するように配置されたスケール6を有する。基台210に対するリンク201の相対角度、即ち関節J1の回転角度は、可動範囲内で変化する。各検出ヘッド7及び7により関節の角度を広い範囲で検出するために、スケール6は、1周分必要であり、リング状に形成されている。スケール6には、周方向にパターンが形成されている。スケール6と検出ヘッド7及び7とにより、回転角度検出用の出力軸エンコーダとして構成される。 FIG. 4 (a), the more FIG. 4 (b), the detection device 221 includes a scale 6 arranged so as to face the detection head 7 1 and 7 2. The relative angle of the link 201 with respect to the base 210, that is, the rotation angle of the joint J1, changes within the movable range. By each detection head 71 and 7 2 in order to detect the angle of the joint in a wide range, the scale 6 is required one turn is formed into a ring shape. A pattern is formed on the scale 6 in the circumferential direction. By the scale 6 and the detection head 7 1 and 7 2, configured as an output shaft encoder for the rotation angle detection.

本実施形態ではロータリーエンコーダであるが、インクリメンタル式及びアブソリュート式のいずれであってもよく、変位の検出方法として光学式、磁気式、及び静電容量式のいずれのものであってもよいが、本実施形態では光学式のものである。即ち、検出ヘッド7及び7の各々は、発光部及び受光部を有し、スケール6に光を照射して、スケール6からの反射光を受光する。各検出ヘッド7及び7は、光電変換して電気信号を出力する。 Although it is a rotary encoder in this embodiment, it may be either an incremental type or an absolute type, and the displacement detection method may be any of an optical type, a magnetic type, and a capacitance type. In this embodiment, it is an optical type. That is, each of the detection head 7 1 and 7 2, a light-emitting portion and a light receiving unit, by irradiating light to the scale 6, for receiving reflected light from the scale 6. Each of the detection heads 7 1 and 7 2 performs photoelectric conversion and outputs an electric signal.

また図4(b)より、検出装置221は、検出ヘッド9及び9(図4(b)では検出ヘッド9は不図示)それぞれに対向するように配置されたスケール8及び8を有する。各検出ヘッド9及び9により検出するのは、構造体4の板ばね30の変形量(例えば50μm)の分だけである。したがって、スケール8及び8は、円周の一部分だけでよい。スケール8及び8と検出ヘッド9及び9とにより、トルクを検出するための検出器が構成される。トルクを検出するための検出器に関しては上述した出力軸エンコーダと同様である。即ち、検出ヘッド9は、発光部及び受光部を有し、スケール8に光を照射して、スケール8からの反射光を受光する。検出ヘッド9も、発光部及び受光部を有し、スケール8に光を照射して、スケール8からの反射光を受光する。 The 4 from (b), the detection device 221, the detection head 9 1 and 9 2 (see FIG. 4 (b) In the detection head 9 2 is not shown) scale 8 1 and 8 2 disposed so as to face the respective Has. For detecting the respective detection head 9 1 and 9 2 are only minute amount of deformation of the plate spring 30 of the structure 4 (e.g. 50 [mu] m). Therefore, the scale 8 1 and 8 2 need only the circumference of the portion. By the scale 8 1 and 8 2 and the detection head 9 1 and 9 2, constitute a detector for detecting the torque. The detector for detecting torque is the same as the output shaft encoder described above. That is, the detection head 9 1 has a light emitting portion and a light receiving unit, by irradiating light to the scale 81, for receiving reflected light from the scale 81. Detection head 9 2 also has a light emitting portion and a light receiving unit, by irradiating light to the scale 82, for receiving the reflected light from the scale 8 2.

各検出ヘッド9及び9は、光電変換して電気信号を出力する。なお検出ヘッド9及び9は、実際にはスケール8及び8に対して円周方向に相対変位するものであるが、その変位量は微小(例えば50μm)であるため、直線方向の相対変位と見做しても差し支えない。したがって、トルク検出用のエンコーダは、リニアエンコーダであってもよい。リニアエンコーダを用いれば、検出装置221の製造が容易となる。 Each detection head 9 1 and 9 2 outputs an electric signal by photoelectric conversion. Note the detection head 9 1 and 9 2 is actually the one that relative displacement in a circumferential direction relative to the scale 8 1 and 8 2, since the displacement amount is small (e.g. 50 [mu] m), the linear direction It can be regarded as a relative displacement. Therefore, the torque detection encoder may be a linear encoder. If a linear encoder is used, the detection device 221 can be easily manufactured.

図4(a)、図4(b)に示すように、これら検出ヘッド7、7、9及び9はセンサ基板21に表裏一体に(センサ基板21において検出ヘッド7、7が設けられた面の裏面に検出ヘッド9、9が)取り付けられている。またセンサ基板21には各検出ヘッドから受けた信号を処理する機能、及びデータを送受信する機能を有する処理回路25を備えている。処理回路25は、1つの半導体パッケージで構成されており、センサ基板21に配置(実装)されている。 Figure 4 (a), 4 (b), the these detection head 71, 7 2, 9 1 and 9 2 are detection head 71 in (sensor substrate 21 to the two sides of the same coin to the sensor substrate 21, 7 2 is the detection head 9 1, 9 2 on the back surface which is provided) is mounted. Further, the sensor board 21 is provided with a processing circuit 25 having a function of processing a signal received from each detection head and a function of transmitting and receiving data. The processing circuit 25 is composed of one semiconductor package and is arranged (mounted) on the sensor board 21.

センサ基板21には、ロボット制御装置400(図1)に電気的に接続された電源線及び信号線を含む配線27(図3)と電気的に接続する接続部としてのコネクタ26が配置(実装)されている。即ち、各関節に配置された検出装置221〜226は制御装置400に電気的に接続されている。 On the sensor board 21, a connector 26 is arranged (mounted) as a connection portion electrically connected to the wiring 27 (FIG. 3) including the power supply line and the signal line electrically connected to the robot control device 400 (FIG. 1). ) Has been done. That is, the detection devices 221 to 226 arranged at each joint are electrically connected to the control device 400.

ここで図5に検出装置221のセンサ基板21に搭載されている機器をブロックで表したブロック図を示す。図4(a)、図5より、センサ基板21は、センサ基板21m、センサ基板21sに分離されており、センサ基板21m、センサ基板21sを連結するための接続コネクタ80a、80bが設けられている。 Here, FIG. 5 shows a block diagram showing the devices mounted on the sensor board 21 of the detection device 221 in blocks. From FIGS. 4A and 5, the sensor substrate 21 is separated into a sensor substrate 21m and a sensor substrate 21s, and connection connectors 80a and 80b for connecting the sensor substrate 21m and the sensor substrate 21s are provided. ..

これにより、センサ基板21sに設けられた処理回路25で一度処理されたデータを接続コネクタ80a、80bを介して、センサ基板21mに設けられた処理回路25に送ることができる。これによりセンサ基板21mに設けられた処理回路25で全ての検出ヘッドの結果をロボット制御装置400へ送ることができ、ロボットアーム本体200内部に配される配線を増やすことなく通信が可能となる。 As a result, the data once processed by the processing circuit 25 provided on the sensor board 21s can be sent to the processing circuit 25 provided on the sensor board 21m via the connector 80a and 80b. As a result, the processing circuit 25 provided on the sensor board 21m can send the results of all the detection heads to the robot control device 400, and communication is possible without increasing the wiring arranged inside the robot arm main body 200.

センサ基板21sに搭載された検出ヘッド7、9は接続コネクタ80a、80bを介して直接、センサ基板21sに設けられた処理回路25へ接続することも可能である。その場合は、センサ基板21sに搭載された処理回路は不要である。電源回路(不図示)などについてもセンサ基板21m、21sそれぞれで必要な部品を接続コネクタ80a、80bを介して同時に利用でき片方は不要にできる。 Detection head 7 2 mounted on the sensor substrate 21s, 9 2 is also possible to connect to the connector 80a, directly through 80b, the processing circuit 25 provided in the sensor substrate 21s. In that case, the processing circuit mounted on the sensor substrate 21s is unnecessary. As for the power supply circuit (not shown), the necessary parts for the sensor boards 21m and 21s can be used at the same time via the connector 80a and 80b, and one of them can be eliminated.

また図4(a)図4(b)より、構造体4は第1リング28、第2リング29、およびこれら両者を連結する放射状に配置された板ばね30により構成されている。このように複数の板ばね30が配置された構造において、サイズの制約上、第1リング28と第2リング29との間にセンサ基板21を設置することが難しくなるケースが生じる。これに対して、本実施形態のセンサ基板21には、回転軸A1の径方向の外側に突出する突出部が設けられており、突出した部分に処理回路、コネクタが実装され、第1リング28と第2リング29の間に設置されている。 Further, from FIGS. 4 (a) and 4 (b), the structure 4 is composed of a first ring 28, a second ring 29, and leaf springs 30 arranged radially connecting both of them. In such a structure in which a plurality of leaf springs 30 are arranged, it may be difficult to install the sensor substrate 21 between the first ring 28 and the second ring 29 due to size restrictions. On the other hand, the sensor substrate 21 of the present embodiment is provided with a protruding portion protruding outward in the radial direction of the rotating shaft A1, and a processing circuit and a connector are mounted on the protruding portion, and the first ring 28 It is installed between the second ring 29 and the second ring 29.

これにより、第1リング28と第2リング29とを相対変位させるために必要な板ばね30を配置する際に生じる空間を、検出機器の配置場所として有効に活用することができる。これにより検出装置212のZ軸方向の薄型化を図ることができる。 As a result, the space created when the leaf spring 30 required for relative displacement of the first ring 28 and the second ring 29 is arranged can be effectively utilized as the arrangement place of the detection device. As a result, the thickness of the detection device 212 in the Z-axis direction can be reduced.

また図4(a)より、構造体4の第1リング28には開口部40が設けられている。この開口部40に検出ヘッド7、7を配置しスケール6との間に遮蔽物が無い状態で対向させることができる。さらに図4(b)よりセンサ基板の21において、検出ヘッド7、7が設けられた面の裏側に検出ヘッド9、9を配置している。これにより、検出装置212に、角度検出機能とトルク検出機能を持たせることができ、両検出装置として動作させることができる。以上より、検出ヘッドが増えることで、センサ基板の数が増えることを抑制できるので、さらに薄型な検出装置を提供することが可能となる。 Further, from FIG. 4A, an opening 40 is provided in the first ring 28 of the structure 4. The detection heads 7 1 and 7 2 can be arranged in the opening 40 so as to face the scale 6 without a shield. Further in FIG. 4 (b) from the sensor substrate 21, are arranged detection head 9 1, 9 2 on the back side of the detection head 71, 7 2 are provided surface. As a result, the detection device 212 can be provided with an angle detection function and a torque detection function, and can be operated as both detection devices. From the above, since it is possible to suppress an increase in the number of sensor substrates by increasing the number of detection heads, it is possible to provide a thinner detection device.

また図4(a)(b)より、センサ基板21m、21sは、ボルト10m、10s、12m、12sと、取り付け機構22m、22s(図4(a)では取付機構22sは不図示)により構造体4に取り付けられている。取付機構22m、22sは、ボルト10m、10sにより、構造体4の第1リング28に固定されている。また、センサ基板21m、21sは、ボルト12m、12sにより、それぞれ取付機構22m、22sに固定される。さらに、取付機構22m、22sには、検出ヘッド9、9が、スケール8、8に光を照射するための開口部も設けられている。 Further, from FIGS. 4A and 4B, the sensor substrates 21m and 21s are structured by bolts 10m, 10s, 12m and 12s and mounting mechanisms 22m and 22s (the mounting mechanism 22s is not shown in FIG. 4A). It is attached to 4. The mounting mechanisms 22m and 22s are fixed to the first ring 28 of the structure 4 by bolts 10m and 10s. Further, the sensor substrates 21m and 21s are fixed to the mounting mechanisms 22m and 22s by bolts 12m and 12s, respectively. Furthermore, the mounting mechanism 22m, the 22s, the detection head 9 1, 9 2, are also provided openings for irradiating light to the scale 81, 82.

ここで、ボルト12m、12sが挿通するために、センサ基板21m、21sに設けられる孔は、ボルト12m、12sのネジ部よりも大きく、ネジ頭よりも小さい径となるようにしている。取付部22m、22sにはボルト12m、12sのネジ部が噛み合うようにネジ穴がそれぞれ設けられている。 Here, in order for the bolts 12m and 12s to be inserted, the holes provided in the sensor substrates 21m and 21s are made larger than the screw portions of the bolts 12m and 12s and have a diameter smaller than the screw head. The mounting portions 22m and 22s are provided with screw holes so that the screw portions of the bolts 12m and 12s mesh with each other.

これにより、ボルト12m、12sをネジ孔から外れない程度で緩めることで、ボルト12m、12sを基軸として、センサ基板21m、21sが、設けられた孔の大きさ分動かすことができ、構造体4の円周方向θに微小に位置を変化させることが可能となる。上記のような位置調整機構を用いることで、分離したセンサ基板をそれぞれ独立して可動させることができ、検出ヘッド9と9の位置関係、および検出ヘッド7と7の位置関係において、位置調整を容易に行うことが可能となる。 As a result, by loosening the bolts 12m and 12s to the extent that they do not come off from the screw holes, the sensor substrates 21m and 21s can be moved by the size of the provided holes with the bolts 12m and 12s as the base axis, and the structure 4 It is possible to slightly change the position in the circumferential direction θ of. With the position-adjusting mechanism described above, the separated sensor board each independently can be movable, the positional relationship between the detection head 9 1 and 9 2, and the positional relation between the detection head 7 1 and 7 2 , The position can be easily adjusted.

図6は本実施形態における検出装置221をロボットアーム本体200内に配置した際の断面図である。空間Aはロボットアーム本体200の関節の中心部であるためモータ、減速機、配線(動力線、制御線)が配される。そのため、本発明の構造体4が中空構造であることはロボットアームの関節配置に適していることがわかる。 FIG. 6 is a cross-sectional view when the detection device 221 according to the present embodiment is arranged in the robot arm main body 200. Since the space A is the central part of the joint of the robot arm main body 200, a motor, a speed reducer, and wiring (power line, control line) are arranged. Therefore, it can be seen that the hollow structure of the structure 4 of the present invention is suitable for the joint arrangement of the robot arm.

加えて、クラッシュなどが原因で各検出ヘッドの相対的な位置関係がずれる場合がある。このような場合、ロボット装置から検出装置221を外して、各検出ヘッドの相対的な位置の再調整をしなければならなくなることがある。しかしながら、本実施形態では、上述した位置調整機構により、ボルト12m、12sを緩めることで、検出装置221をロボットアーム本体200に取り付けたまま、センサ基板21m、21sの径方向に突出した部分を把持し動かすことができる。 In addition, the relative positional relationship of each detection head may shift due to a crash or the like. In such a case, it may be necessary to remove the detection device 221 from the robot device and readjust the relative positions of the detection heads. However, in the present embodiment, by loosening the bolts 12 m and 12 s by the position adjusting mechanism described above, the sensor substrates 21 m and 21 s that protrude in the radial direction are gripped while the detection device 221 is attached to the robot arm main body 200. Can be moved.

よって人手で各検出センサの位置調整を行うことが可能となる。以上から、検出装置221をロボットアーム本体200に搭載した後においても各検出ヘッドの位置調整を容易に行うことが可能となる。 Therefore, it is possible to manually adjust the position of each detection sensor. From the above, it is possible to easily adjust the position of each detection head even after the detection device 221 is mounted on the robot arm main body 200.

図7は、本実施形態における検出装置221のブロック図である。図7ではセンサ基板21sに搭載された処理回路25を例にしている。図7に示す処理回路25は、例えばマイクロコンピュータで構成されている。処理回路25は、CPU251を有する。また、処理回路25は、記憶部として、ROM251と、RAM253と、を有する。更に、処理回路25は、バス254と、複数のインタフェース255、256、257、258、411を有する。CPU250、ROM251、RAM253、インタフェース255〜258、411は、互いに通信可能にバス254で接続されている。 FIG. 7 is a block diagram of the detection device 221 according to the present embodiment. In FIG. 7, the processing circuit 25 mounted on the sensor substrate 21s is taken as an example. The processing circuit 25 shown in FIG. 7 is composed of, for example, a microcomputer. The processing circuit 25 has a CPU 251. Further, the processing circuit 25 has a ROM 251 and a RAM 253 as a storage unit. Further, the processing circuit 25 has a bus 254 and a plurality of interfaces 255, 256, 257, 258, 411. The CPU 250, ROM 251 and RAM 253, and interfaces 255 to 258 and 411 are connected by a bus 254 so as to be able to communicate with each other.

CPU250は、各種の処理を実行する。ROM251は、CPU250に各種の処理を実行させるためのプログラム252が記録された記録媒体である。RAM253は、CPU250の処理結果等、各種データを一時的に記憶する記憶装置である。 The CPU 250 executes various processes. The ROM 251 is a recording medium in which a program 252 for causing the CPU 250 to execute various processes is recorded. The RAM 253 is a storage device that temporarily stores various data such as the processing result of the CPU 250.

インタフェース411には、制御装置400が接続されている。CPU250は、インタフェース411を介して制御装置400に各検出ヘッド7、7、9、9の検出結果となる信号を送信する。 A control device 400 is connected to the interface 411. CPU250, each detection head 7 to the controller 400 via the interface 411 1, 7 2, 9 1, 9 transmits a second detection result signal that becomes.

インタフェース255には、関節の角度を検出するための検出ヘッド7が接続されている。インタフェース256には、関節の角度を検出するための検出ヘッド7が接続されている。各インタフェース255及び256は、各検出ヘッド7及び7の発光部に光を点滅させる信号を送信するとともに、各検出ヘッド7及び7の受光部からの信号を受信して、CPU250に出力する。 The interface 255, the detection head 71 for detecting the angle of the joint is connected. The interface 256, the detection head 7 2 for detecting the angle of the joint is connected. Each interface 255 and 256, transmits a signal for blinking the light in the light emitting portion of the detection head 71 and 7 2 receives a signal from the light receiving portion of the detection head 71 and 7 2, the CPU250 Output.

インタフェース257には、関節のトルクを検出するための検出ヘッド9が接続されている。インタフェース258には、関節のトルクを検出するための検出ヘッド9が接続されている。各インタフェース257及び258は、各検出ヘッド9及び9の発光部に光を点滅させる信号を送信するとともに、各検出ヘッド9及び9の受光部からの信号を受信して、CPU250に出力する。このようにしてCPU250は、位置情報を、所定の時間間隔で各検出ヘッド7、7、9、9から取得する。 The interface 257, the detection head 9 1 for detecting the torque of the joint is connected. The interface 258, the detection head 9 2 for detecting the torque of the joint is connected. Each interface 257 and 258, transmits a signal for blinking the light in the light emitting portion of the detector head 9 1 and 9 2, receives the signal from the light receiving portion of the detection head 9 1 and 9 2, the CPU250 Output. In this way CPU250 acquires position information, the detection head 71 at a predetermined time interval, 7 2, 9 1, 9 2 from.

CPU250は、プログラム252を実行することにより、角度信号処理部、トルク信号処理部として機能する。角度信号処理部としてのCPU250は、関節Jの角度、即ち固定部材1に対するベース部材3の相対角度の値を求める処理をする。トルク信号処理部としてのCPU250は、関節Jにかかるトルク、即ち構造体4の第1リング28と、構造体4の第2リング29との間にかかるトルクの値を求める処理をする。CPU250は、これらの演算結果を、制御装置400に出力する。 The CPU 250 functions as an angle signal processing unit and a torque signal processing unit by executing the program 252. The CPU 250 as an angle signal processing unit performs a process of obtaining the value of the angle of the joint J 1 , that is, the relative angle of the base member 3 with respect to the fixing member 1. The CPU 250 as a torque signal processing unit performs a process of obtaining the value of the torque applied to the joint J 1, that is, the value of the torque applied between the first ring 28 of the structure 4 and the second ring 29 of the structure 4. The CPU 250 outputs these calculation results to the control device 400.

ここで、検出ヘッド7及び7、即ちセンサ基板21は、関節J1の回転中心である回転軸A1に対して偏心することがある。即ち、検出ヘッド7及び7における角度の測定中心が回転軸A1に対してずれることがある。このずれを偏心誤差という。偏心誤差があると、関節J1の回転に伴い検出ヘッド7及び7の位置が変動する。 Here, the detection head 7 1 and 7 2, i.e. the sensor substrate 21 may be eccentric to the rotation axis A1, which is the rotation center of the joint J1. That is, that the measurement center of the angle of the detection head 71 and 7 2 are shifted with respect to the rotation axis A1. This deviation is called eccentric error. If there is eccentricity error, the position of the detection head 7 1 and 7 2 in accordance with rotation of the joint J1 is varied.

この偏心誤差の方向をφとし、大きさをδとする。さらに、検出ヘッド7及び7の取付け半径をR、関節の回転角度をθとすると、2つの検出ヘッドの検出値s及びs180は以下の式となる。 Let φ be the direction of this eccentric error and δ be the magnitude. Furthermore, the mounting radius of the detection head 71 and 7 2 R, when the rotation angle of the joint and theta, the detection value s 0 and s 180 of the two detection heads is the following formula.

Figure 2021085756
Figure 2021085756

上式の第2項が偏心誤差である。この2式を変形すると回転角度θは、以下の式となる。 The second term of the above equation is the eccentric error. When these two equations are transformed, the rotation angle θ becomes the following equation.

Figure 2021085756
Figure 2021085756

この式のようにsとs180とを平均することで、回転角度θにおいて偏心誤差を除去できる。つまり、検出ヘッド7及び7を対向配置することにより、偏心誤差を低減した角度検出が可能である。検出ヘッド9及び9についても同様の演算処理を行う。そして求めた角度から構造体4の剛性値を使用することでトルクを演算する。 By averaging s 0 and s 180 as in this equation, the eccentric error can be removed at the rotation angle θ. That is, by facing the detection head 7 1 and 7 2, it is possible to reduce the angle detection eccentricity error. It performs the same calculation processing for the detection head 9 1 and 9 2. Then, the torque is calculated by using the rigidity value of the structure 4 from the obtained angle.

以上本実施形態によれば、構造体4の変位量を検出する検出器となる検出ヘッド9、9、処理回路25をセンサ基板21に設け、構造体4の第1リング28と第2リング29との間に配置されるように構成している。これにより、板ばね30を配置するための空間を検出器配置に活用することができる。さらにセンサ基板21は、構造体4における回転軸A1の径方向に突出する部分を有しており、センサ基板21は構造体4の円周方向において微小に位置を変化させることができる。これによりセンサ基板21の位置調整を容易に行うことができる。 According to the present embodiment above, the detection head 9 1 as the detector for detecting the displacement of the structure 4, 9 2, the processing circuit 25 provided in the sensor substrate 21, a first ring 28 of the structure 4 second It is configured to be arranged between the ring 29 and the ring 29. As a result, the space for arranging the leaf spring 30 can be utilized for arranging the detector. Further, the sensor substrate 21 has a portion of the structure 4 that projects in the radial direction of the rotation axis A1, and the sensor substrate 21 can slightly change its position in the circumferential direction of the structure 4. As a result, the position of the sensor board 21 can be easily adjusted.

上述した実施形態における回転角度検出、トルク検出の処理手順は具体的にはCPU250により実行されるものとして説明した。しかし、上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体を制御装置400または外部入力装置500に搭載させて実施しても良い。 The processing procedure of rotation angle detection and torque detection in the above-described embodiment has been described as being specifically executed by the CPU 250. However, a software control program capable of executing the above-mentioned functions and a recording medium on which the program is recorded may be mounted on the control device 400 or the external input device 500.

従って上述した機能を実行可能なソフトウェアの制御プログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体、通信装置は本発明を構成することになる。 Therefore, a software control program capable of executing the above-mentioned functions, a recording medium on which the program is recorded, and a communication device constitute the present invention.

また、上記実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体がROM或いはRAMであり、ROM或いはRAMに制御プログラムが格納される場合について説明したが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。 Further, in the above embodiment, the case where the computer-readable recording medium is ROM or RAM and the control program is stored in the ROM or RAM has been described, but the present invention is not limited to such a mode. Absent.

本発明を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、制御プログラムを供給するための記録媒体としては、HDD、外部記憶装置、記録ディスク等を用いてもよい。 The control program for carrying out the present invention may be recorded on any recording medium as long as it is a computer-readable recording medium. For example, as a recording medium for supplying a control program, an HDD, an external storage device, a recording disk, or the like may be used.

(その他の実施形態)
また上述した実施形態では、ロボットアーム本体200が複数の関節を有する多関節ロボットアームを用いた場合を説明したが、関節の数はこれに限定されるものではない。ロボット装置の形式として、垂直多軸構成を示したが、パラレルリンク型など異なる形式の関節においても上記と同等の構成を実施することができる。
(Other embodiments)
Further, in the above-described embodiment, the case where the robot arm main body 200 uses an articulated robot arm having a plurality of joints has been described, but the number of joints is not limited to this. Although the vertical multi-axis configuration is shown as the type of robot device, the same configuration as above can be implemented for joints of different types such as parallel link type.

また上述した実施形態では、構造体4において相対変位する部材として円環のリング形状を例に取り説明したが、これに限られない。例えば矩形や三角形などの形状で中空の構造を有していれば本発明を実施することが可能である。 Further, in the above-described embodiment, the ring shape of the annulus has been described as an example of the member that is relatively displaced in the structure 4, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be carried out as long as it has a hollow structure in the shape of a rectangle or a triangle.

また上述した種々の実施形態は、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械に適用可能である。 Further, the various embodiments described above are applied to a machine capable of automatically performing expansion / contraction, bending / stretching, vertical movement, horizontal movement or turning operation, or a combined operation thereof based on information of a storage device provided in the control device. It is possible.

なお本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and many modifications can be made within the technical idea of the present invention. Moreover, the effects described in the embodiments of the present invention merely list the most preferable effects arising from the present invention, and the effects according to the present invention are not limited to those described in the embodiments of the present invention.

4 構造体
、7、9、9 検出ヘッド
6、8、8 スケール
10m、10s、12m、12s ボルト
21、21m、21s センサ基板
22m、22s 取付部
25 処理回路
26、80a、80b コネクタ
28 第1リング
29 第2リング
30 板ばね
40 開口部
100 ロボット装置
210 基台
201〜206 リンク
221〜226 検出装置
4 Structure 7 1 , 7 2 , 9 1 , 9 2 Detection head 6 , 8 1 , 8 2 Scale 10m, 10s, 12m, 12s Bolt 21, 21m, 21s Sensor board 22m, 22s Mounting part 25 Processing circuit 26, 80a , 80b Connector 28 1st ring 29 2nd ring 30 Leaf spring 40 Opening 100 Robot device 210 Base 201-206 Link 221-226 Detection device

Claims (15)

第1部位と、
連結部を介して前記第1部位に連結された第2部位と、
前記第1部位と前記第2部位との相対変位に応じた信号を出力する第1センサと、
前記第1センサが搭載された基板と、を備え、
前記第1部位と前記第2部位との間に前記基板が設けられている、
ことを特徴とする検出装置。
The first part and
A second part connected to the first part via a connecting part, and
A first sensor that outputs a signal according to the relative displacement between the first part and the second part,
A substrate on which the first sensor is mounted is provided.
The substrate is provided between the first portion and the second portion.
A detection device characterized by that.
請求項1に記載の検出装置において、
前記基板には、前記第1部位および前記第2部位の外側に突出する突出部が設けられている、
ことを特徴とする検出装置。
In the detection device according to claim 1,
The substrate is provided with protrusions that project outward from the first portion and the second portion.
A detection device characterized by that.
請求項2に記載の検出装置において、
前記第1センサの信号を処理する処理回路が前記突出部に設けられている、
ことを特徴とする検出装置。
In the detection device according to claim 2,
A processing circuit for processing the signal of the first sensor is provided in the protrusion.
A detection device characterized by that.
請求項1から3のいずれか1項に記載の検出装置において、
前記基板は第1基板と第2基板とを備えており、前記第1基板と前記第2基板とのそれぞれに前記第1センサが設けられている、
ことを特徴とする検出装置。
In the detection device according to any one of claims 1 to 3.
The substrate includes a first substrate and a second substrate, and the first sensor is provided on each of the first substrate and the second substrate.
A detection device characterized by that.
請求項4に記載の検出装置において、
前記第1基板と前記第2基板には、独立して位置の調整を可能な位置調整機構がそれぞれ設けられている、
ことを特徴とする検出装置。
In the detection device according to claim 4,
The first substrate and the second substrate are each provided with a position adjusting mechanism capable of independently adjusting the position.
A detection device characterized by that.
請求項5に記載の検出装置において、
前記位置調整機構は前記第1部位に接続されており、前記位置調整機構を介して前記第1部位に前記第1基板と前記第2基板が設けられている、
ことを特徴とする検出装置。
In the detection device according to claim 5,
The position adjusting mechanism is connected to the first portion, and the first substrate and the second substrate are provided at the first portion via the position adjusting mechanism.
A detection device characterized by that.
請求項1から6のいずれか1項に記載の検出装置において、
前記基板には、前記第1部位または前記第2部位が、所定の装置に対して相対変位した際に信号を出力する第2センサを備え、
前記第1部位は、開口部を備えており、前記第2センサが前記開口部に設けられている、
ことを特徴とする検出装置。
In the detection device according to any one of claims 1 to 6.
The substrate includes a second sensor that outputs a signal when the first portion or the second portion is displaced relative to a predetermined device.
The first portion includes an opening, and the second sensor is provided in the opening.
A detection device characterized by that.
請求項7に記載の検出装置において、
前記第1センサが設けられた前記基板の面の裏面に前記第2センサが設けられている、
ことを特徴とする検出装置。
In the detection device according to claim 7,
The second sensor is provided on the back surface of the surface of the substrate on which the first sensor is provided.
A detection device characterized by that.
請求項4から8のいずれか1項に記載の検出装置において、
前記第1基板と前記第2基板にはそれぞれ接続部が設けられており、前記接続部により配線されることで、前記第1基板と前記第2基板が電気的に接続されている、
ことを特徴とする検出装置。
In the detection device according to any one of claims 4 to 8.
A connection portion is provided for each of the first substrate and the second substrate, and the first substrate and the second substrate are electrically connected by being wired by the connection portion.
A detection device characterized by that.
請求項1から9のいずれか1項に記載の検出装置を備えた駆動装置。 A drive device including the detection device according to any one of claims 1 to 9. 請求項1から9のいずれか1項に記載の検出装置を備えたロボット装置。 A robot device including the detection device according to any one of claims 1 to 9. 第1部位と、
連結部を介して前記第1部位に連結された第2部位と、
前記第1部位と前記第2部位との相対変位に応じた信号を出力する第1センサと、
前記第1センサの信号を処理する処理部と、
前記第1センサが搭載された基板と、を備え、
前記第1部位と前記第2部位との間に前記基板が設けられており、
前記処理部が、
前記第1センサから出力された信号に基づき、前記第1部位、前記連結部、前記第2部位にかかる力を求める、
ことを特徴とする検出方法。
The first part and
A second part connected to the first part via a connecting part, and
A first sensor that outputs a signal according to the relative displacement between the first part and the second part,
A processing unit that processes the signal of the first sensor and
A substrate on which the first sensor is mounted is provided.
The substrate is provided between the first portion and the second portion.
The processing unit
Based on the signal output from the first sensor, the force applied to the first portion, the connecting portion, and the second portion is obtained.
A detection method characterized by that.
請求項11に記載のロボット装置を用いて物品の製造を行うことを特徴とする物品の製造方法。 A method for manufacturing an article, which comprises manufacturing the article using the robot device according to claim 11. 請求項12に記載の検出方法を実行可能な制御プログラム。 A control program capable of executing the detection method according to claim 12. 請求項14に記載の制御プログラムを格納した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium containing the control program according to claim 14.
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