JP2023086272A - Sensor, control method therefor, position adjustment method, robot, method of manufacturing articles using robot, control program, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサに関する。 The present invention relates to sensors.
近年、関節によって動作するリンクを有するロボットにおいて、リンクに与えられている力の情報を取得するためのセンサをリンクに配置し、力の情報に基づく制御を行うことができるロボットが注目を集めている。特に、力の情報としてトルクの情報を取得できるトルクセンサを配置することにより、ロボットのリンクに生じる力の制御や、ロボットの先端に配置されたエンドエフェクタが部品に与える荷重ないし力を制御する事が容易になった。特許文献1には固定部材に固定された減速機の出力軸が支持部材に接続され、支持部材には弾性体を介して出力部材が結合されており、支持部材固定部材と支持部材の間で回転角度を検出し、支持部材と出力部材の間でトルクを検出する関節装置が開示されている。
In recent years, among robots that have links that operate by joints, robots that can perform control based on force information by arranging sensors on the links to obtain information on the forces applied to the links have attracted attention. there is In particular, by arranging a torque sensor that can acquire torque information as force information, it is possible to control the force generated in the link of the robot and the load or force applied to the part by the end effector arranged at the tip of the robot. has become easier. In
特許文献1に記載の技術は、トルク検出用の検出ユニットを有しており、トルクを精度良く検出するためには、検出ユニットにおける検出部と被検出部との相対的な位置関係における位置合わせをトルクセンサの構造体において正確に行う必要がある。しかしながら、これら検出部と被検出部のトルクセンサの構造体における位置合わせは煩雑な作業であり、時間を要していた。
The technique described in
本発明の目的は、このような課題に着目してなされたものであり、検出ユニットの位置合わせを容易に実行できるようにする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to address such problems, and to facilitate alignment of detection units.
上述の課題を解決するために本願発明は、力の情報を取得するための構造体を有するセンサであって、前記構造体には、前記構造体の変位を検出するための検出ユニットと、前記検出ユニットの前記構造体における位置の基準となる基準部と、が設けられている、ことを特徴とするセンサを採用した。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a sensor having a structure for acquiring force information, wherein the structure includes a detection unit for detecting displacement of the structure; and a reference portion that serves as a reference for the position of the detection unit in the structure.
本発明によれば、検出部と被検出部との位置合わせを容易に実行できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, position alignment with a detection part and a to-be-detected part can be easily performed.
以下、添付図面に示す実施例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、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば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当業者が適宜変更することができる。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。なお以下の図面において、図中の矢印X、Y、Zはロボットシステムの全体の座標系を示す。一般に、XYZ3次元座標系は、設置環境全体のワールド座標系を示す。その他、制御の都合などによって、ロボットハンド、指部、関節などに関して適宜ローカル座標系を用いる場合がある。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will now be described with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. It should be noted that the embodiment shown below is merely an example, and, for example, details of the configuration can be changed as appropriate by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Further, the numerical values taken up in this embodiment are reference numerical values and do not limit the present invention. In the drawings below, arrows X, Y, and Z indicate the coordinate system of the entire robot system. In general, the XYZ three-dimensional coordinate system represents the world coordinate system of the entire installation environment. In addition, there are cases where the local coordinate system is appropriately used for robot hands, fingers, joints, etc., depending on convenience of control.
(第1の実施形態)
図1は本実施形態のロボットシステム1000の概略構成を示している。図1において、ロボットシステム1000は、多関節ロボットとして構成されたロボットアーム本体200と、ロボットアーム本体200を制御する制御装置300と、外部入力装置400を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
本実施形態のロボットアーム本体200は6軸多関節で構成されている。ロボットアーム本体200は、基台210と6つのリンク201~206で構成されている。各リンク201~206は各関節軸A1~A6を図示した矢印周りにそれぞれ回転駆動させる6つの駆動装置231~236により回転駆動される。駆動装置231~236にはそれぞれモータとモータの出力を減速する減速機とを備えている。本実施形態では波動歯車減速機を使用している。即ち、駆動装置231~236に設けられているモータは、各関節が各々連結する各リンク201~206を相対変位させる駆動力を発生させる駆動源となる。また各モータにはモータ自体の回転角度を検出する入力軸エンコーダ211~216が内蔵されている。
The robot arm
駆動装置231~236の出力端および出力端と共に回転するリンク201~206との間には力の情報を検出するセンサであるトルクセンサ221~226がそれぞれ設けられている。トルクセンサ221~226は後述する構造体およびその相対移動量を検出する光学式エンコーダを備えている。ロボットアーム本体200の関節駆動時には、ロボットアーム本体200のリンクの相対変位に伴うトルクセンサ221~226の構造体の相対移動量が光学式エンコーダによって検出される。また、駆動装置231~236の出力端および出力端と共に回転するリンク201~206の回転位置を直接検出する出力軸エンコーダ241~246(図2)もそれぞれ設けられている。出力軸エンコーダ241~246は後述する構造体およびその相対移動量を検出する光学式エンコーダを備えている。
同図より、ロボットアーム本体200のリンク201は、基台210に対して、図中の駆動装置231により、トルクセンサ221とも回転できるように不図示の軸受を用いて接続されている。駆動装置231は、初期姿勢から矢印方向に可動範囲を有するものとする。ロボットアーム本体200のリンク202は、リンク201に対して、図中の駆動装置232により、トルクセンサ222とも回転できるように不図示の軸受を用いて接続されている。駆動装置232は、初期姿勢から矢印方向に可動範囲を有するものとする。
As shown in the figure, a
ロボットアーム本体200のリンク203は、リンク202に対して、図中の駆動装置233により、トルクセンサ223とも回転できるように不図示の軸受を用いて接続されている。駆動装置233は、初期姿勢から矢印方向に可動範囲を有するものとする。ロボットアーム本体200のリンク204は、リンク203に対して、図中の駆動装置234により、トルクセンサ224とも回転できるように不図示の軸受を用いて接続されている。駆動装置234は、初期姿勢から矢印方向に可動範囲を有するものとする。
The
ロボットアーム本体200のリンク205は、リンク204に対して、図中の駆動装置235により、トルクセンサ225とも回転できるように不図示の軸受を用いて接続されている。駆動装置235は、初期姿勢から矢印方向に可動範囲を有するものとする。ロボットアーム本体200のリンク206は、リンク205に対して、図中の駆動装置236により、トルクセンサ226とも回転できるように不図示の軸受を用いて接続されている。駆動装置235は、初期姿勢から矢印方向に可動範囲を有するものとする。
The
また、ロボットアーム本体200のリンク206の先端(所定部位)には、生産ラインにおいて組み立て作業や移動作業を行うための(電動)ハンドや(空気圧駆動の)エアハンドなどのエンドエフェクタ本体が接続されるものとする。このエンドエフェクタ本体は、リンク206に対してビス止めなどの(半)固定的な手段(不図示)によって装着されるか、あるいは、ラッチ(ラチェット)止めなどの着脱手段(不図示)によって装着可能であるものとする。特に、エンドエフェクタ本体が着脱可能である場合は、ロボットアーム本体200を制御して、ロボットアーム本体200自身の動作によって供給位置(不図示)に配置されたエンドエフェクタ本体を着脱ないし交換する方式も考えられる。
An end effector body such as an (electric) hand or a (pneumatically driven) air hand for performing assembly work or movement work in a production line is connected to the tip (predetermined portion) of the
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、リンク206およびまたはエンドエフェクタ本体のことである。エンドエフェクタ本体が物体を把持している場合は、エンドエフェクタ本体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。つまり、エンドエフェクタ本体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、リンク206およびまたはエンドエフェクタ本体を手先という。
Here, the tip of the robot arm
外部入力装置400には、例えば、ロボットアーム本体200の関節の姿勢(位置や角度)、あるいはロボットアーム本体200の手先を移動させるための操作キーを含む操作部が配置される。外部入力装置400の操作部で何らかの操作が行われると、外部入力装置400の操作に応じて、制御装置300は各関節の駆動装置231~236に信号を送信し、ロボットアーム本体200の動作を制御する。その際、制御装置300が後述の制御プログラムを含むロボット制御プログラムを実行することにより、ロボットアーム本体200の各部が制御される。
The
以上の構成により、ロボットアーム本体200によりリンク206およびまたはエンドエフェクタ本体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。例えば、材料として所定ワークと他のワークとを用い、所定ワークと他のワークとを組み付ける処理を行うことで、成果物として組付けワークを製造することができる。以上によりロボットアーム本体200によって物品の製造を行うことができる。なお本実施形態ではロボットアーム本体200によるワークの組付けによる物品の製造を例に取り説明したがこれに限られない。例えば、ロボットアーム本体200に切削工具や研磨工具などのツールを設け、ワークを加工することで物品の製造を行っても構わない。
With the above configuration, the
図2は図1のロボットシステム1000の制御系の詳細な構成を示したブロック図である。制御装置300は、コンピュータで構成されており、プロセッサであるCPU(Central Processing Unit)301を備える。また、記憶部として、ROM(Read Only Memory)302、RAM(Random Access Memory)303、HDD(Hard Disc Drive)304、記録ディスクドライブ305を備えている。また、各機器と通信を行うためのインタフェース306、307、308、309、310、311を備える。CPU301、ROM302、RAM303、インタフェース306~309は、互いに通信可能にバス311で接続されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the control system of the
このうち、RAM303は外部入力装置400の操作による教示点や制御指令などのデータの一時記憶に用いられる。ROM302には、CPU301に、各種演算処理を実行させるためのBIOS等の基本プログラム330が格納されている。CPU301は、HDD304に記録(格納)された制御プログラムに基づいて各種演算処理を実行する。HDD304は、CPU301の演算処理結果である各種のデータ等を記憶する記憶部である。記録ディスクドライブ305は、記録ディスク331に記録された各種データや制御プログラム等を読み出すことができる。更に、インタフェース307、308には、各種画像が表示されるモニタ411や書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の外部記憶装置412が接続されている。
Among them, the
外部入力装置400は、例えばティーチングペンダント(TP)のような操作装置が考えられるが、ロボットプログラムを編集可能な他のコンピュータ装置(PCやサーバ)であってもよい。外部入力装置400は、制御装置300に対して有線ないし無線の通信接続手段を介して接続することができ、ロボット操作および状態表示などのユーザインターフェース機能を有する。外部入力装置400により入力された各関節の目標関節角度をインタフェース306及びバス311を介してCPU301に出力する。
The
CPU301は、例えば外部入力装置400で入力された教示点データをインタフェース306から受信する。また、外部入力装置400から入力された教示点データに基づきロボットアーム本体200の各軸の軌道を生成し、インタフェース309を介し、アームモータドライバ230を用いて駆動装置231~236に送信することができる。CPU301は、各駆動装置231~236のモータの回転角度の制御量を示す駆動指令のデータを所定間隔でバス311及びインタフェース309を介してアームモータドライバ230に出力する。
The
アームモータドライバ230は、CPU301から入力を受けた駆動指令に基づき、各駆動装置231~236のモータへの電流の出力量を演算し、各モータへ電流を供給して、各関節の関節角度制御を行う。また、入力軸エンコーダ211~216、トルクセンサ221~226、出力軸エンコーダ241~246からの検出信号をインタフェース309及びバス311を介してCPU301に出力する。CPU301は、アームモータドライバ230を介して入力軸エンコーダ211~216およびまたは出力軸エンコーダ241~246により検出される角度現在値が目標角度となるように各駆動装置231~236のモータのフィードバック制御を実行する。同様に各トルクセンサ221~226により検出される関節のトルク現在値が目標トルクとなるように、各モータのフィードバック制御を実行する。なお、本実施形態ではアームモータドライバ230を1つとしたが、各駆動装置231~236それぞれにアームモータドライバを設けても構わない。
The
また上述したトルクセンサ221~226の出力を制御装置300に返し、各駆動装置231~236の駆動にフィードバックする事で、駆動時に各リンク201~206でかかるトルクを制御できる。さらに各トルクセンサ221~226の値からロボットアーム本体200のリンク206で発生する力を計算で取得する事ができ、組立対象の部品に印加する荷重をフィードバック制御する事が可能となる。
Further, by returning the outputs of the
なお制御装置300は不図示のエンドエフェクタ本体としてロボットハンド本体を用いた際に、不図示のハンドモータともインタフェースおよびハンドモータドライバを介して接続されていてもよい。ハンドモータドライバは、CPU301から入力を受けた駆動指令に基づき、ハンドモータへの電流の出力量を演算し、ハンドモータへ電流を供給して、ハンドモータの速度制御を行う。また、ハンドモータのエンコーダからのパルス信号をインタフェース及びバスを介してCPU301に出力する。即ち、CPU301は、ハンドモータドライバを介して、エンコーダにより検出されるハンドモータの速度の現在値が目標速度となるように、ハンドモータのフィードバック制御を実行する。
The
図3は本実施形態における駆動装置231の模式図である。今回は説明の簡略化のため、基台210とリンク201とを繋ぐ関節に設けられる駆動装置231を例に取り説明するが、他の関節も同様な接続関係となっているものとする。図3に示すように、駆動装置231は、固定部材10に、モータ20、減速機30及びカバー50が設けられている。固定部材10を介して駆動装置231は基台210に設けられものとする。モータ20の回転軸20aは減速機30の構成部品であるウェーブジェネレーター31に接続されており、モータ20が回転するとウェーブジェネレーター31も回転する。そして減速機30の構成部品であるフレクススプライン32、サーキュラスプライン33による減速機構の働きにより減速機30の減速比分だけ減速されて減速機30の出力軸34が回転する。減速機の出力軸34の回転はトルクセンサ221を介して駆動フランジ40を回転させる。駆動フランジ40にはリンク201が設けられており、駆動フランジ40の回転によってリンク201が回転する。
FIG. 3 is a schematic diagram of the
駆動フランジ40およびリンク201が回転すると、トルクセンサ221にトルク(知力)が加わり、トルクセンサ221の構造体が変形する。この変形を後述する光学式エンコーダによって検出することで、変形をトルクに変換する式を用い、リンク201にかかるトルクを取得する。また、出力軸エンコーダ241は、カバー50と、駆動フランジ40およびリンク201と共に回転するトルクセンサ221との相対変位を検出する。カバー50は基台210に固定されているため、出力軸エンコーダ241により、基台210とリンク201との相対的な変位を直接検出することが可能となる。また、カバー50は、固定部材10に対して位置調整可能なように設けられているものとする。
As
図4は本実施形態におけるトルクセンサ221の構造体102の外観図である。図4に示すように、構造体102は2枚の円盤部102a、102bを、柱状の複数の弾性体102cで繋いだ形状をしている。弾性体102cは、円盤部102a、102bに対して90°間隔で4つ設けられている。円盤部102aには、180°間隔で2つの取付部103が設けられており、取付部103には基板104がそれぞれ固定されている。取付部103と基板104との固定は、2つで一組のボルト109aで固定されており固定用のボルト穴(不図示)には基板104の位置を調整できる程度の余裕が設けられている。取付部103は円盤部102aに固定されている。取付部103と円盤部102aとの固定は、2つで一組のボルト109bで固定されており、固定用のボルト穴(不図示)には取付部103の位置を調整できる程度の余裕が設けられている。なお本実施形態では、円盤部102aを第1部位、円盤部102bを第2部位、弾性体102cを第3部位と呼称する場合がある。
FIG. 4 is an external view of the
基板104の表面には、第1検出部105が配置されており、第1検出部105は、カバー50に設けられた第1被検出部101(図5)に対向しており、第1検出部105と第1被検出部101とは、出力軸エンコーダ241として用いられる。また、基板104それぞれの付近には、円盤部102aに直線部110が設けられており、各検出部の位置決めを行う際の基準部として用いられる。
A
図5は本実施形態における構造体102の断面図である。図4における鎖線AAを矢印方向に切断した際の断面図である。また、説明の都合上、カバー50および第1被検出部101の断面も併せて示している。図5に示すように、円盤部102bには取付台106が設けられており、取付台106上には第2被検出部107が固定されている。取付台106の固定には接着剤を用い、接着剤が硬化する前に取付台106の位置調整を行うことで、第2被検出部107の位置決めを行う。基板104の裏面には第2検出部108が配置されており、第2被検出部107と第2検出部108とにより、円盤部102aと円盤部102bと相対変位を検出し、構造体102における変形量を取得し、トルクセンサ221として用いる。なお本実施形態では、取付台106を第1部材、取付部103を第2部材と呼称する場合がある。第1検出部105と第1被検出部101とをセットで1つの検出ユニット、第2検出部108と第2被検出部107とをセットで1つの検出ユニットとなる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
また、第2被検出部107は、基板104に対して、第1検出部105と表裏の関係となる位置に配置されている。基板104の表面には第1検出部105が配置され、裏面には第2検出部108が配置されることで、基板104への電源や配線の共通化が可能となり、構造体102小型化が実現できる。本実施形態では、第1検出部105、第2検出部108は検出ヘッドであり、第1被検出部101、第2被検出部107はスケールである。第1被検出部101は、リンク201の角度を検出するため、関節の全周に渡って配置される円環状のスケールである。第2被検出部107は、変位量が微小な構造体102の変位を検出するためリニアスケールを用いている。
The second detected
各スケールは、反射型のスケールであり、格子配列の光学パターンを有する。光学パターンは、例えばAl、Crで形成されている。各検出ヘッドは、反射型の検出ヘッドであり、発光素子及び受光素子を有する。各検出ヘッドは、発光素子から光を各スケールに対して照射し、各スケールの光学パターンから反射した光を受光素子が受光する。なお、検出ヘッドとスケールとの位置関係は、逆の位置関係であってもかまわない。 Each scale is a reflective scale and has a grid array optical pattern. The optical pattern is made of Al, Cr, for example. Each detection head is a reflective detection head and has a light emitting element and a light receiving element. Each detection head irradiates each scale with light from the light emitting element, and the light receiving element receives the light reflected from the optical pattern of each scale. Note that the positional relationship between the detection head and the scale may be reversed.
ここで、構造体102にトルクが作用し、円盤部102aと円盤部102bとが相対変位すると、第2検出部108と第2被検出部107の相対位置が変化する。そして第2被検出部107に照射されている光の照射位置がスケール上を移動する。このとき、スケールに照射されている光がスケールに設けられたパターンを通過すると、第2検出部108の受光素子で検出される光の光量が変化する。この光量の変化から、円盤部102aと円盤部102bとの相対移動量を検出する。検出ヘッドが検出した相対移動量を、基板104の演算回路または制御装置300が、トルクセンサ221に作用したトルクに変換する感度係数を用いることでトルク検出値を算出(取得)する。同様に、第1検出部105と第1被検出部101とにより、リンク201の相対変位を検出し、基板104を介して制御装置300に送信される。
Here, when torque acts on the
なお、このスケールパターンは、算出の方式によっては1条のみならず、(例えば配置位相の異なる)複数条の濃淡パターンを複数条配置することもできる。スケールパターンのピッチは、位置検出に必要とされる分解能などに応じて決定するが、近年ではエンコーダの高精度化/高分解能化に伴い、μmオーダのピッチの物も利用可能である。以上のようにして、トルクセンサ221~226は、エンコーダの検出結果に基づき、それぞれが設置された関節において軸まわりのトルクを検出することができる。
Depending on the method of calculation, this scale pattern can be arranged not only with one line but also with a plurality of shading patterns (for example, with different arrangement phases). The pitch of the scale pattern is determined according to the resolution required for position detection.In recent years, with the increasing precision and resolution of encoders, pitches on the order of μm are also available. As described above, the
図6は本実施形態における第2被検出部107の位置調整方法を説明するための概略図である。図6に示すように、第2被検出部107の構造体102に対する位置決めは第2被検出部107に存在する基準線112と、円盤部102aに設けられた直線部110を用いて行う。第2被検出部107を取付台106に固定した状態で、取付台106と円盤部102aとの相対位置を変える事で第2被検出部107の位置調整を行う。位置調整を行う際には第2被検出部107の基準線112と直線部110とが略平行かつ所定の空隙を有するようにする。この際、第2被検出部107の基準線112は第2被検出部107に成形された検出パターンを用いてもよい。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method for adjusting the position of the second detected
図7は本実施形態における第2被検出部107の位置調整手段を説明するための概略図である。図7に示すように、第2被検出部107の位置調整をする際には、構造体102を直動およびまたは回転を行うことができるステージ211に固定する。このステージ211は保持治具207に対して相対的に、直動およびまたは回転を伴う移動が可能となっている。保持治具207で、第2被検出部107を固定した取付台106を保持させ、ステージ211を移動させる事で構造体102と第2被検出部107との位置調整が可能となる。位置調整を行う際には光学顕微鏡209を用いて直線部110と第2被検出部107の基準線112を拡大して確認する。これにより正確な位置決めが可能となる。取付台106を固定する接着剤が硬化する前に、直線部110と第2被検出部107の基準線112の相対的な位置関係を、ステージ211により調整することで、第2被検出部107の位置決めを行う。これにより、第2被検出部107を、構造体102に対して所定位置かつ所定姿勢で位置決めして設けることが可能となる。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the position adjusting means of the second detected
図8は本実施形態における基板104に対する第1検出部105および第2検出部108の位置決め方法を説明するための概略図である。図8に示すように、基板104には、基板104における各検出部の相対位置の基準部として所定の直線部114が表裏に設けられている。第1検出部105を基板104に固定する際には、第1検出部105の基準線111と基板104の紙面上側の直線部114が略平行かつ所定の空隙を有するように位置決めする。同様に、第2検出部108を基板104に固定する際には第2検出部108の基準線115(図8では不図示)と基板104の紙面上側の直線部114が略平行かつ所定の空隙を有するように位置決めする。これにより、第1検出部105と第2検出部108とが、基板104に対して位置調整がなされた上で表裏の関係となるように配置できる。この際、第2検出部108の基準線115は第2検出部108に成形された配線パターンを用いてもよい。以上により、第1検出部105および第2検出部108を、基板104に対して所定位置かつ所定姿勢で位置決めして設けることが可能となる。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a positioning method of the
図9は本実施形態における第1検出部105および第2検出部108の位置調整方法を説明するための概略図である。図8に示すように、第1検出部105の位置決めは第1検出部105の基準線111と、構造体102に設けられた直線部110を用いて行う。第2検出部108は第1検出部105に対して基板104を表裏の関係となるように予め位置調整されて基板104に設けられている。そのため、第1検出部105の位置を調整することで、第2検出部108も位置調整して設けることができる。基板104が固定されている取付部103を円盤部102aに固定する際に、第1検出部105の基準線111と直線部110が略平行かつ所定の空隙を有するように位置決めする。この際、第1検出部105の基準線111は第1検出部105に成形された配線パターンを用いてもよい。また、位置決めをする際、動かす対象を取付部103ではなく基板104であってもよい。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a method of adjusting the positions of the
図10は本実施形態における第1検出部105および第2検出部108の位置調整手段を説明するための図である。図10に示すように、第1検出部105および第2検出部108の位置調整をする際には、構造体102を直動およびまたは回転を行うことができるステージ211に固定する。このステージ211は保持治具208に対して相対的に、直動およびまたは回転を伴う移動が可能となっている。そのため、保持治具208で、第1検出部105および第2検出部108が設けられた基板104および、基板104が設けられた取付部103を保持することで、構造体102と第1検出部105および第2検出部108との位置調整が可能となる。なお本実施形態では、保持治具208により取付部103を保持したが、基板104を保持しても構わない。位置調整を行う際には光学顕微鏡209を用いて直線部110と第1検出部105の基準線115を拡大して確認する。これにより正確な位置決めが可能となる。直線部110と第2被検出部107の基準線112の相対的な位置関係を、付部103の位置をボルト109bとボルト穴により調整しつつ、ステージ211により調整することで、第2被検出部107の位置決めを行う。これにより、第2被検出部107を、構造体102に対して所定位置かつ所定姿勢で位置決めして設けることが可能となる。なお本実施形態では基準線112を用いたが、基板104に設けられた直線部114を用いても構わない。
FIG. 10 is a diagram for explaining the position adjusting means of the
図11は本実施形態における第2被検出部107及び第1検出部105、第2検出部108の位置調整手順を示したフローチャートである。図11に示すように、まずS101において、構造体102をステージ211に固定する。次にS102において、第2被検出部107が設けられた取付台106を弾性体102に硬化する前の接着剤によって仮配置する。次にS103において、取付台106を保持治具207で保持する。次にS104において、第2被検出部107の基準線112と、円盤部102aに設けられた直線部110とが略平行かつ所定の空隙を有するように接着剤が硬化する前に調整し位置決め固定する。以上により第2被検出部107の調整を終了する。
FIG. 11 is a flow chart showing the position adjustment procedure of the second detected
次にS105において、図8で述べたように第1検出部105と第2検出部108を、基板104の直線部114を基準として、基板104に所定位置、所定姿勢かつ表裏となるように位置調整して固定する。
Next, in S105, as described with reference to FIG. 8, the
次にS106において、第1検出部105、第2検出部108が設けられた基板104を取付部103に固定する。次にS107において、基板104と取付部103とを保持治具208で保持する。次にS108において、取付部103を取り付けるボルト109bとボルト穴とを用いて、第1検出部105の基準線111と、円盤部102aに設けられた直線部110とが略平行かつ所定の空隙を有するように位置決めし固定する。S108においては、基板104の直線部114を用いても構わない。以上により第1検出部105と第2検出部108との調整を終了する。
Next, in S<b>106 , the
そしてS109において、構造体102に設けられる検出部、被検出部の位置調整が完了した後に、構造体102をステージ211からとり外し、構造体102に設けられる検出部、被検出部調整作業が完了する。
Then, in S109, after the positional adjustment of the detection section and the detection target section provided in the
そしてS110にて、構造体102を出力軸34に取り付ける際には、第1検出部105が、カバー50の第1被検出部101に略並行な関係で対向するように配置する。第1検出部105はすでに位置調整されて配置されているので、第1検出部105を基準にカバー50を調整することで、第1検出部105と第1被検出部101とを略並行な関係で対向させて配置することができる。
Then, in S110, when the
以上本実施形態によれば、トルクセンサの構造体102に、構造体102に配置される第1検出部105、第2検出部108および第2被検出部107の基準部となる直線部110を設けている。これにより、構造体102に基準部が設けられているので、新たに基準部品等を設けることなく、構造体そのものを基準として位置調整できる。よって、構造体102に配置される第1検出部105、第2検出部108および第2被検出部107を容易に位置調整することが可能となる。また、第1検出部105、第2検出部108を基板104に固定する際には、構造体102の直線部110と同程度の形状の直線部114を基準として位置調整して固定している。これにより、構造体102に設けられる第1検出部105、第2検出部108は、同程度の形状の直線部を基準としているので、両者の相対的な位置関係の精度を向上させることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、基板104および取付部103の位置調整をすることで、第1検出部105、第2検出部108の位置調整を行うことができ、位置調整作業の効率化を図ることも可能となる。さらに、先に第2被検出部107の位置調整を行っているので、第1検出部105によって第2被検出部107が見えなくなってしまい、第2被検出部107の位置調整ができなくなってしまうことを防ぐこともできる。なお本実施形態では、基準部として構造体102に直線部110を用いたが、光学顕微鏡209によりエッジを検出できる形状では直線部に限らない。
Further, by adjusting the positions of the
(第2の実施形態)
次に第2の実施形態について詳述する。以下では、第1の実施形態とは異なるハードウェアや制御系の構成の部分について図示し説明する。また、第1の実施形態と同様の部分については上記と同様の構成ならびに作用が可能であるものとし、その詳細な説明は省略するものとする。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described in detail. In the following, hardware and control system configurations that are different from those of the first embodiment will be illustrated and explained. Also, the same parts as those of the first embodiment can have the same configurations and functions as those described above, and detailed descriptions thereof will be omitted.
図12は本実施形態における直線部110とその近傍を拡大した図である。図12(a)は斜視図、図12(b)は上面図である。図12(c)は、図12(a)における鎖線BBから矢印方向に切断した際の断面図である。図12(a)は本発明の実施例2に関する検出装置の外観の斜視図である。図12(a)(b)(c)に示すように、本実施形態では、円盤部102aに直線部110を設けると共に、円盤部102bに直線部113を設けている。さらに、光学顕微鏡209で位置合わせを行う際に、直線部110と直線部113とが重ならないように、円盤部102aに凹部を設けること直線部110を形成している。以上により直線部110と直線部113とは、設けられている高さを異ならせると共に、所定方向(Z方向)において重ならないようにしている。なお本実施形態では、直線部110を第1基準部、直線部113を第2基準部と呼称する場合がある。
FIG. 12 is an enlarged view of the
そして図12(c)に示すように、直線部110は、第1検出部105および第2検出部108が設けられた基板104を位置決めする際の、第1検出部105の基準線111と略同一の高さに設けられている。また、直線部113は、第2被検出部107が設けられた取付台106を位置決めする際の、第2被検出部107の基準線112と略同一の高さに設けられている。そして、光学顕微鏡209(図12では不図示)から観察しながら位置決めをする際に第1検出部105および第2検出部108の位置決めをする際は直線部110を使い、第2被検出部107を位置決めする際は直線部113を用いる。
As shown in FIG. 12(c), the
以上本実施形態によれば、光学顕微鏡209(図12では不図示)の被写界深度の差による直線部の観察時の困難が解消され、構造体102に設けられる検出部および被検出部の位置決め作業をさらに容易にすることができる。なお、所定の構造体において、本実施形態および変形例と上述の第1実施形態および変形例とを組み合わせて実施しても構わない。
As described above, according to the present embodiment, the difficulty in observing a straight portion due to the difference in the depth of field of the optical microscope 209 (not shown in FIG. 12) is resolved, and the detection portion and the portion to be detected provided in the
(その他の実施形態)
以上述べた実施形態における位置調整は具体的には作業者により実行されものである。しかしなら、光学顕微鏡209とステージ211との制御を行うことが可能な制御装置により実行されても構わない。従って上述した機能を実行可能なソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体を読み出して実行するように構成することもできる。この場合、記録媒体から読み出されたプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、プログラム自体およびそのプログラムを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。
(Other embodiments)
The position adjustment in the embodiment described above is specifically performed by an operator. However, it may be executed by a control device capable of controlling the
また、各実施形態では、コンピュータで読み取り可能な記録媒体が各ROM或いは各RAM或いは各フラッシュROMであり、ROM或いはRAM或いはフラッシュROMにプログラムが格納される場合について説明した。しかしながら本発明はこのような形態に限定されるものではない。本発明を実施するためのプログラムは、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。 In each embodiment, the computer-readable recording medium is each ROM, each RAM, or each flash ROM, and the case where the program is stored in the ROM, RAM, or flash ROM has been described. However, the present invention is not limited to such a form. A 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, an HDD, an external storage device, a recording disk, or the like may be used as a recording medium for supplying the control program.
また上述した種々の実施形態では、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。ロボットアームの形式として、垂直多軸構成を示したが、水平多関節型、パラレルリンク型、直交ロボット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。また、トルクセンサ等の力を検出するセンサを備えた義手や義足、パワードスーツ(パワーアシストスーツ)に適用しても構わない。
Further, in the various embodiments described above, the robot arm
また上述した種々の実施形態では、ロボットアーム本体200の代わりに、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を適用可能である。
Further, in the various embodiments described above, instead of the robot arm
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 embodiments, and many modifications are possible within the technical concept of the present invention. Moreover, the effects described in the embodiments of the present invention are merely enumerations of the most suitable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the embodiments of the present invention.
10 固定部材
20 モータ
20a 回転軸
30 減速機
31 ウェーブジェネレーター
32 フレクススプライン
33 サーキュラスプライン
34 出力軸
40 駆動フランジ
50 カバー
101 第1被検出部
102 構造体
103 取付部
104 基板
105 第1検出部
106 取付台
107 第2被検出部
108 第2検出部
109a、109b ボルト
110、113、114 直線部
102a、102b 円盤部
102c 弾性体
111、112、115 基準線
211 ステージ
200 ロボットアーム本体
201、202、203、204、205、206 リンク
207、208 保持治具
209 光学顕微鏡
210 基台
211、212、213、214、215、216 入力軸エンコーダ
221、222、223、224、225、226 トルクセンサ
230 アームモータドライバ
231、232、233、234、235、236 駆動装置
241、242、243、244、245、246 出力軸エンコーダ
REFERENCE SIGNS
Claims (21)
前記構造体には、
前記構造体の変位を検出するための検出ユニットと、
前記検出ユニットの前記構造体における位置の基準となる基準部と、が設けられている、
ことを特徴とするセンサ。 A sensor having a structure for acquiring force information,
The structure contains
a detection unit for detecting displacement of the structure;
a reference portion that serves as a reference for the position of the detection unit in the structure,
A sensor characterized by:
前記検出ユニットは、検出部と被検出部とを有し、
前記基準部は、前記構造体における前記検出部と前記被検出部との相対的な位置関係の基準となっている、
ことを特徴とするセンサ。 The sensor of claim 1, wherein
The detection unit has a detection section and a detection target section,
The reference portion serves as a reference for a relative positional relationship between the detection portion and the detected portion in the structure,
A sensor characterized by:
前記検出部は前記基準部に対して略平行かつ所定の空隙を有するように前記構造体に設けられ、
前記被検出部は前記基準部に対して略平行かつ所定の空隙を有するように前記構造体に設けられている、
ことを特徴とするセンサ。 3. The sensor of claim 2, wherein
The detection unit is provided in the structure so as to be substantially parallel to the reference unit and have a predetermined gap,
The detected part is provided in the structure so as to be substantially parallel to the reference part and have a predetermined gap,
A sensor characterized by:
前記基準部はエッジを検出できる形状である、
ことを特徴とするセンサ。 A sensor according to any one of claims 1 to 3,
The reference portion has a shape that can detect an edge,
A sensor characterized by:
前記基準部は直線部である、
ことを特徴とするセンサ。 A sensor according to any one of claims 1 to 4,
The reference portion is a straight portion,
A sensor characterized by:
前記構造体は、第1部位と、第2部位と、第1部位と第2部位とを連結する第3部位とを有し、
前記基準部は前記第1部位または前記第2部位のどちらかに配置されている、
ことを特徴とするセンサ。 A sensor according to any one of claims 1 to 5,
The structure has a first part, a second part, and a third part connecting the first part and the second part,
The reference part is arranged in either the first part or the second part,
A sensor characterized by:
前記構造体は、第1部位と、第2部位と、第1部位と第2部位とを連結する第3部位とを有し、
前記基準部は、第1基準部と第2基準部とを有し、
前記第1基準部は前記第1部位に設けられ、前記第2基準部は前記第2部位に設けられ、前記第1基準部と前記第2基準部との高さを異ならせている、
ことを特徴とするセンサ。 3. The sensor of claim 2, wherein
The structure has a first part, a second part, and a third part connecting the first part and the second part,
The reference portion has a first reference portion and a second reference portion,
The first reference portion is provided at the first portion, the second reference portion is provided at the second portion, and heights of the first reference portion and the second reference portion are different,
A sensor characterized by:
前記第1基準部と前記第2基準部とは、所定方向において重ならないように設けられている、
ことを特徴とするセンサ。 A sensor according to claim 7, wherein
The first reference portion and the second reference portion are provided so as not to overlap in a predetermined direction,
A sensor characterized by:
前記第1基準部は前記第2基準部より高く設けられており、凹部により設けられている、
ことを特徴とするセンサ。 A sensor according to claim 7 or 8,
The first reference portion is provided higher than the second reference portion and is provided by a recess,
A sensor characterized by:
前記被検出部は第1部材に設けられており、前記第1部材は接着剤により前記構造体に設けられ、前記接着剤が硬化する前に前記基準部と前記被検出部の所定部位とを用いて、前記第1部材と前記構造体との相対的な位置を調整し、
前記検出部は第2部材に設けられており、前記第2部材はボルトとボルト穴により前記構造体に設けられ、前記基準部と前記検出部の所定部位と前記ボルトと前記ボルト穴とを用いて、前記第2部材と前記構造体との相対的な位置を調整する、
ことをと特徴とするセンサ。 4. The sensor according to claim 2 or 3,
The part to be detected is provided on a first member, the first member is provided on the structure with an adhesive, and the reference part and a predetermined portion of the part to be detected are attached to each other before the adhesive hardens. to adjust the relative position of the first member and the structure,
The detection part is provided on a second member, and the second member is provided on the structure by a bolt and a bolt hole, and the reference part, the predetermined portion of the detection part, the bolt, and the bolt hole are used. to adjust the relative position of the second member and the structure;
A sensor characterized by:
前記第1部材と前記構造体との位置を調整した後に、前記第2部材と前記構造体との位置を調整する、
ことを特徴とするセンサ。 11. The sensor of claim 10, wherein
Adjusting the position of the second member and the structure after adjusting the position of the first member and the structure;
A sensor characterized by:
前記第1部材または前記第2部材を保持により固定し、
前記構造体を、ステージに固定し、
前記構造体を前記ステージで移動させることで、前記第1部材と前記構造体との相対的な位置、または前記第2部材と前記構造体との相対的な位置を調整する、
ことを特徴とするセンサ。 A sensor according to claim 10 or 11,
fixing the first member or the second member by holding;
fixing the structure to a stage;
Adjusting the relative position between the first member and the structure or the relative position between the second member and the structure by moving the structure on the stage;
A sensor characterized by:
前記検出部は基板に設けられており、
前記基板における所定の直線部を基準として前記基板の所定位置に所定姿勢で設けられている、
ことを特徴とするセンサ。 4. The sensor according to claim 2 or 3,
The detection unit is provided on a substrate,
provided at a predetermined position on the substrate with a predetermined posture on the basis of a predetermined linear portion on the substrate;
A sensor characterized by:
前記検出部は第1検出部と第2検出部とを有し、
前記第1検出部と前記第2検出部とは前記基板を介して表裏の関係で設けられている、
ことを特徴とするセンサ。 14. The sensor of claim 13, wherein
The detection unit has a first detection unit and a second detection unit,
The first detection unit and the second detection unit are provided in a front-back relationship via the substrate,
A sensor characterized by:
前記検出部は検出ヘッドであり、前記被検出部はスケールであり、
前記検出部および前記被検出部は基準線を有している、
ことを特徴とするセンサ。 4. The sensor according to claim 2 or 3,
The detection unit is a detection head, the detected unit is a scale,
The detection unit and the detected unit have a reference line,
A sensor characterized by:
前記構造体には、
前記構造体の変位を検出するための検出ユニットと、
前記検出ユニットの前記構造体における位置の基準となる基準部と、が設けられ、
前記検出ユニットの検出結果に基づき前記力の情報を取得する、
ことを特徴とする制御方法。 A control method for a sensor having a structure for acquiring force information, comprising:
The structure contains
a detection unit for detecting displacement of the structure;
a reference portion that serves as a reference for the position of the detection unit in the structure,
acquiring the force information based on the detection result of the detection unit;
A control method characterized by:
前記構造体には、前記検出ユニットの前記構造体における位置の基準となる基準部が設けられ、
前記基準部に基づき、前記構造体における前記検出ユニットの位置を調整する、
ことを特徴とする位置調整方法。 In a sensor having a structure for acquiring force information, a method for adjusting the position of a detection unit included in the structure, comprising:
The structure is provided with a reference portion that serves as a reference for the position of the detection unit in the structure,
adjusting the position of the detection unit in the structure based on the reference portion;
A position adjustment method characterized by:
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