JP3396464B2 - 回転体の回転角測定装置及び測定方法 - Google Patents
回転体の回転角測定装置及び測定方法Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転角測定装置及び
測定方法に係り、さらに詳しくは回転体の回転角を正確
に測定して誤差を補正できるようにした回転体の回転角
測定装置及び測定方法に関する。
測定方法に係り、さらに詳しくは回転体の回転角を正確
に測定して誤差を補正できるようにした回転体の回転角
測定装置及び測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、回転角の精度を測定するための
装置としてオートコリメータ（autocollimator）１と回
転多面鏡（polygon mirror）２が使われるが、これを図
１を参照して説明する。
装置としてオートコリメータ（autocollimator）１と回
転多面鏡（polygon mirror）２が使われるが、これを図
１を参照して説明する。
【０００３】図１に示したように、回転多面鏡２には多
数の反射鏡面３が形成されており、相互隣接する反射鏡
面３の法線ｌ、ｌ’は回転中心部Ｒを中心に所定の分割
角（α）を成す。
数の反射鏡面３が形成されており、相互隣接する反射鏡
面３の法線ｌ、ｌ’は回転中心部Ｒを中心に所定の分割
角（α）を成す。
【０００４】このような回転多面鏡２は回転角の正確性
を測定しようとする回転体、例えばロボットのリンクに
載置されるが、この際は回転多面鏡２の回転中心部Ｒを
ロボットリンクの回転軸と正確に一致させるべきであ
る。また、測定光をオートコリメータ１から反射鏡面３
へ射出し、反射鏡面３から反射された測定光を読取って
オートコリメータ１の水平方向角がディスプレイ部（図
示せず）に現れるようになるが、初期にはこのようなオ
ートコリメータ１の水平方向角が正確に０゜にセットさ
れるようにオートコリメータ１を回転多面鏡２の反射鏡
面に垂直設置する。
を測定しようとする回転体、例えばロボットのリンクに
載置されるが、この際は回転多面鏡２の回転中心部Ｒを
ロボットリンクの回転軸と正確に一致させるべきであ
る。また、測定光をオートコリメータ１から反射鏡面３
へ射出し、反射鏡面３から反射された測定光を読取って
オートコリメータ１の水平方向角がディスプレイ部（図
示せず）に現れるようになるが、初期にはこのようなオ
ートコリメータ１の水平方向角が正確に０゜にセットさ
れるようにオートコリメータ１を回転多面鏡２の反射鏡
面に垂直設置する。
【０００５】このような状態で、ロボットのリンクを回
転多面鏡２の分割角（α）ずつ回転させ、回転時毎にオ
ートコリメータ１から回転多面鏡２の反射鏡面３に向か
って測定光を射出することによって、オートコリメータ
１の水平方向角を測定してリンクが正確に回転多面鏡２
の分割角(α)ほど回転したかを測定する。
転多面鏡２の分割角（α）ずつ回転させ、回転時毎にオ
ートコリメータ１から回転多面鏡２の反射鏡面３に向か
って測定光を射出することによって、オートコリメータ
１の水平方向角を測定してリンクが正確に回転多面鏡２
の分割角(α)ほど回転したかを測定する。
【０００６】即ち、ロボットのリンクが正確に回転多面
鏡２の分割角（α）ほど回転したならば、オートコリメ
ータ１の水平方向角は０゜と測定し続けられるべきであ
るが、そうでない場合はオートコリメータ１の水平方向
角がリンクの回転角誤差ほどの数値を表すようになる。
鏡２の分割角（α）ほど回転したならば、オートコリメ
ータ１の水平方向角は０゜と測定し続けられるべきであ
るが、そうでない場合はオートコリメータ１の水平方向
角がリンクの回転角誤差ほどの数値を表すようになる。
【０００７】このような方法により、ロボットのリンク
などのような回転体の回転角の誤差を測定し、これを補
正することで回転体の作動精度を高められるようにな
る。
などのような回転体の回転角の誤差を測定し、これを補
正することで回転体の作動精度を高められるようにな
る。
【０００８】しかし、上記の通り、オートコリメータ１
と回転多面鏡２よりなる従来の回転角測定装置におい
て、回転多面鏡２は精度などその製造上の限界により分
割角（α）が最小５゜までのみ製作が可能なので、５゜
未満の回転角を要する高精度作業に適用される回転体の
回転角測定には適用できない問題点があった。
と回転多面鏡２よりなる従来の回転角測定装置におい
て、回転多面鏡２は精度などその製造上の限界により分
割角（α）が最小５゜までのみ製作が可能なので、５゜
未満の回転角を要する高精度作業に適用される回転体の
回転角測定には適用できない問題点があった。
【０００９】さらに、回転多面鏡２を測定しようとする
回転体に設ける時、回転多面鏡２の回転中心部Ｒを回転
体の回転軸と正確に一致させるべき難しさがあった。
回転体に設ける時、回転多面鏡２の回転中心部Ｒを回転
体の回転軸と正確に一致させるべき難しさがあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
解決するために案出されたことで、本発明の目的は回転
体の回転角度を微細した角度まで正確に測定してその回
転誤差を補正することで、その回転体が高精度作業に適
用できるようにする回転体の回転角測定装置及び測定方
法を提供することである。
解決するために案出されたことで、本発明の目的は回転
体の回転角度を微細した角度まで正確に測定してその回
転誤差を補正することで、その回転体が高精度作業に適
用できるようにする回転体の回転角測定装置及び測定方
法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための本発明に係る回転体の回転角測定装置は、旋回可
能な回転体に着脱自在に取付けられ共に旋回するホルダ
と、ホルダに設けられホルダに対して相手回転動可能に
備わったシャフトを含む回転角センサーと、回転角セン
サーのシャフトと共に回転するように結合され、シャフ
トの回転角を測定する基準になる初期点を持つ水準器
と、回転角センサーのシャフトを回転させる作動手段を
含み、回転体の旋回時変った水準器の値が初期点に復帰
されるまで回転角センサーのシャフトを作動手段により
回転させることによってシャフトの回転角を回転角セン
サーにより測定して回転体の回転角度を求める。
ための本発明に係る回転体の回転角測定装置は、旋回可
能な回転体に着脱自在に取付けられ共に旋回するホルダ
と、ホルダに設けられホルダに対して相手回転動可能に
備わったシャフトを含む回転角センサーと、回転角セン
サーのシャフトと共に回転するように結合され、シャフ
トの回転角を測定する基準になる初期点を持つ水準器
と、回転角センサーのシャフトを回転させる作動手段を
含み、回転体の旋回時変った水準器の値が初期点に復帰
されるまで回転角センサーのシャフトを作動手段により
回転させることによってシャフトの回転角を回転角セン
サーにより測定して回転体の回転角度を求める。
【００１２】ホルダは回転体に直接に取付けられる取付
け板と、回転角センサーが固着される支持板と、取付け
板と支持板とを連結する多数の連結棒とから構成され
る。
け板と、回転角センサーが固着される支持板と、取付け
板と支持板とを連結する多数の連結棒とから構成され
る。
【００１３】作動手段はホルダに備わるウォームと、ウ
ォームと噛合い回転角センサーのシャフトがその中心部
に貫着されウォームの駆動により回転角センサーのシャ
フトと共に回転するウォームホイールとからなる。
ォームと噛合い回転角センサーのシャフトがその中心部
に貫着されウォームの駆動により回転角センサーのシャ
フトと共に回転するウォームホイールとからなる。
【００１４】ウォームホイールの前方には回転角センサ
ーのシャフトが貫着されウォームとウォームホイールの
駆動によりシャフトと共に回転し、一側面に水準器の固
着される回転板が備わる。
ーのシャフトが貫着されウォームとウォームホイールの
駆動によりシャフトと共に回転し、一側面に水準器の固
着される回転板が備わる。
【００１５】そして、ウォームの一端にはウォームを回
転させるための駆動板と、駆動板の一側面から突設され
た取っ手が備わる。
転させるための駆動板と、駆動板の一側面から突設され
た取っ手が備わる。
【００１６】望ましくは、前記回転角センサーはロータ
リーエンコーダで具現される。
リーエンコーダで具現される。
【００１７】また、本発明に係る回転体の回転角測定方
法は、回転角センサーと回転角センサーのシャフトと共
に回転するように設けられた水準器を回転体に取付ける
段階と、取付け段階後に電子水準器の初期点をセットす
る段階と、初期点セット段階後に回転体を所定の目標回
転角ほど旋回させる段階と、旋回段階により変った水準
器の値を初期点に復帰させるように水準器を回転させる
段階と、初期点復帰段階時に水準器と共に回転する回転
角センサーのシャフトの回転角を回転角センサーが測定
して、回転体が実際に回転した角度を測定する段階とを
含む。
法は、回転角センサーと回転角センサーのシャフトと共
に回転するように設けられた水準器を回転体に取付ける
段階と、取付け段階後に電子水準器の初期点をセットす
る段階と、初期点セット段階後に回転体を所定の目標回
転角ほど旋回させる段階と、旋回段階により変った水準
器の値を初期点に復帰させるように水準器を回転させる
段階と、初期点復帰段階時に水準器と共に回転する回転
角センサーのシャフトの回転角を回転角センサーが測定
して、回転体が実際に回転した角度を測定する段階とを
含む。
【００１８】また、測定段階後に測定段階で測定された
回転体の実際回転角と旋回段階における目標回転角とを
比較分析し、目標回転角と実際回転角との偏差を補なう
ことで回転体の回転角を補正する段階をさらに含む。
回転体の実際回転角と旋回段階における目標回転角とを
比較分析し、目標回転角と実際回転角との偏差を補なう
ことで回転体の回転角を補正する段階をさらに含む。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００２０】本発明に係る回転体の回転角測定装置は、
精密作業に適用される回転体に着脱自在に取り付けて、
かなり微細な回転角まで正確に測定することによって、
その回転誤差を補正できるようにする装置であって、本
実施形態では本発明に係る回転角測定装置の測定対象物
としてロボットを適用して説明する。
精密作業に適用される回転体に着脱自在に取り付けて、
かなり微細な回転角まで正確に測定することによって、
その回転誤差を補正できるようにする装置であって、本
実施形態では本発明に係る回転角測定装置の測定対象物
としてロボットを適用して説明する。
【００２１】図２は本発明に係る回転体の回転角測定装
置が装着される産業用ロボットを概略的に示した斜視図
であり、図３は図２のロボットの機構図である。
置が装着される産業用ロボットを概略的に示した斜視図
であり、図３は図２のロボットの機構図である。
【００２２】これらに示したように、産業用ロボットは
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有し、ロボットのベース底面に原点
Ｏが設定されるベース座標系によりその位置と姿勢が定
義され得る。
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有し、ロボットのベース底面に原点
Ｏが設定されるベース座標系によりその位置と姿勢が定
義され得る。
【００２３】前記ロボットは縦軸Ｊ1を持つベース１０
と、ベース１０の上部に設けられベース１０の軸Ｊ１を
中心にＸ軸に対して所定の回転角θwに回転できる第１
リンク１１を含む。また、第１リンク１１の先端には第
１リンク１１の横軸Ｊ２を中心にＺ軸に対して所定の回
転角θsに旋回できる第２リンク１２が設けられ、第２
リンク１２の先端にはこれと垂直をなす第３リンク１３
が設けられ、第３リンク１３の先端には作業物を把持す
るグリッパー（gripper）や作業物を塗装するスプレー
ガン等よりなされるエンド効果器（end effector）１４
が設けられる。前記エンド効果器１４は第３リンク１３
の中心軸Ｊ３を基準に所定の回転角θrに回転可能であ
り、エンド効果器１４の先端位置は前記回転角θw，θ
s，θr及びリンク１１，１２，１３の長さによりその座
標ｘ，ｙ，ｚが決まる。
と、ベース１０の上部に設けられベース１０の軸Ｊ１を
中心にＸ軸に対して所定の回転角θwに回転できる第１
リンク１１を含む。また、第１リンク１１の先端には第
１リンク１１の横軸Ｊ２を中心にＺ軸に対して所定の回
転角θsに旋回できる第２リンク１２が設けられ、第２
リンク１２の先端にはこれと垂直をなす第３リンク１３
が設けられ、第３リンク１３の先端には作業物を把持す
るグリッパー（gripper）や作業物を塗装するスプレー
ガン等よりなされるエンド効果器（end effector）１４
が設けられる。前記エンド効果器１４は第３リンク１３
の中心軸Ｊ３を基準に所定の回転角θrに回転可能であ
り、エンド効果器１４の先端位置は前記回転角θw，θ
s，θr及びリンク１１，１２，１３の長さによりその座
標ｘ，ｙ，ｚが決まる。
【００２４】一方、第１リンク１１の軸Ｊ２には第２リ
ンク１２を旋回させるためのDCモータ１５と、第２リン
ク１２の回転角θsを計測するためのロータリーエンコ
ーダ１６が設けられ、これらDCモータ１５とロータリー
エンコーダ１６は制御部（図示せず）により制御され
る。一般にロボットに用いられるロータリーエンコーダ
１６は１回転３６０゜に対して概略２０００個のスリッ
ト（図示せず）を持つことによって、その分解能は０．
１８゜（＝360゜／2000）になる。しかし、高精度作業
に用いられるロボットの回転角を微細な角度まで正確に
測定して誤差を補正するためには、さらに多数のスリッ
トを持つエンコーダが装着されるべきであるが、エンコ
ーダはスリットの数が多いほど高価になるため、ロボッ
トの製造コストをアップさせる問題点を持つ。
ンク１２を旋回させるためのDCモータ１５と、第２リン
ク１２の回転角θsを計測するためのロータリーエンコ
ーダ１６が設けられ、これらDCモータ１５とロータリー
エンコーダ１６は制御部（図示せず）により制御され
る。一般にロボットに用いられるロータリーエンコーダ
１６は１回転３６０゜に対して概略２０００個のスリッ
ト（図示せず）を持つことによって、その分解能は０．
１８゜（＝360゜／2000）になる。しかし、高精度作業
に用いられるロボットの回転角を微細な角度まで正確に
測定して誤差を補正するためには、さらに多数のスリッ
トを持つエンコーダが装着されるべきであるが、エンコ
ーダはスリットの数が多いほど高価になるため、ロボッ
トの製造コストをアップさせる問題点を持つ。
【００２５】このような問題点を解決するため、第２リ
ンク１２の回転角θsまたはエンド効果器１４の回転角
θrを精密に測定できる本発明に係る回転体の回転角測
定装置１００がロボットに着脱自在に設けられるが、図
４乃至図６に基づき説明するようにする。
ンク１２の回転角θsまたはエンド効果器１４の回転角
θrを精密に測定できる本発明に係る回転体の回転角測
定装置１００がロボットに着脱自在に設けられるが、図
４乃至図６に基づき説明するようにする。
【００２６】これらに示したように、本発明に係る回転
体の回転角測定装置１００は、ロボットに取り付けられ
るホルダ１０１と、ホルダ１０１に結合されロボットの
実際回転角θs，θrを計測する回転角センサー１１０
と、回転角センサー１１０の作動基準になる水準器１４
０と、回転角センサー１１０を作動させる作動手段とを
備える。
体の回転角測定装置１００は、ロボットに取り付けられ
るホルダ１０１と、ホルダ１０１に結合されロボットの
実際回転角θs，θrを計測する回転角センサー１１０
と、回転角センサー１１０の作動基準になる水準器１４
０と、回転角センサー１１０を作動させる作動手段とを
備える。
【００２７】これを詳細に説明すれば、前記ホルダ１０
１はロボットに直接取り付けられる取付け板１０２と、
回転角センサー１１０を固定させるための支持板１０３
と、取付け板１０２と支持板１０３とを連結する多数の
連結棒１０４とから構成される。
１はロボットに直接取り付けられる取付け板１０２と、
回転角センサー１１０を固定させるための支持板１０３
と、取付け板１０２と支持板１０３とを連結する多数の
連結棒１０４とから構成される。
【００２８】前記取付け板１０２は円板状よりなされ、
多数のボルト１０５が貫通して取付け板１０２の背面側
に突出する。これはロボット製作時、一般にリンク１２
に形成される多数のホール１２ａのうち最適の大きさと
位置を持つホール１２ａにボルト１０５を挿着すること
によって本発明に係る回転角測定装置１００をロボット
に取付けられるようにするためのものである。このた
め、取付け板１０２にはボルト１０５が貫通される多様
な大きさのねじ孔１０２ａが多数形成されている。
多数のボルト１０５が貫通して取付け板１０２の背面側
に突出する。これはロボット製作時、一般にリンク１２
に形成される多数のホール１２ａのうち最適の大きさと
位置を持つホール１２ａにボルト１０５を挿着すること
によって本発明に係る回転角測定装置１００をロボット
に取付けられるようにするためのものである。このた
め、取付け板１０２にはボルト１０５が貫通される多様
な大きさのねじ孔１０２ａが多数形成されている。
【００２９】前記支持板１０３に固定される回転角セン
サー１１０としては、ロータリーエンコーダや分圧計
（potentiometer）のように回転角を検出する一般的な
角度センサーが適用されうるが、本実施形態では回転角
センサー１１０としてロータリーエンコーダを適用し
た。このロータリーエンコーダ１１０は外観をなす円筒
状のハウジング１１１と、ハウジング１１１の先端から
外向きに折曲げられたフランジ部１１２とを備える。前
記ロータリーエンコーダ１１０のハウジング１１１を支
持板１０３の中心部に形成された結合孔１０３ａに貫通
させた後、フランジ部１１２と支持板１０３に各々形成
されたねじ孔１１２ａ，１０３ｂにボルト１１８を締結
することによってロータリーエンコーダ１１０は支持板
１０３に固定される。
サー１１０としては、ロータリーエンコーダや分圧計
（potentiometer）のように回転角を検出する一般的な
角度センサーが適用されうるが、本実施形態では回転角
センサー１１０としてロータリーエンコーダを適用し
た。このロータリーエンコーダ１１０は外観をなす円筒
状のハウジング１１１と、ハウジング１１１の先端から
外向きに折曲げられたフランジ部１１２とを備える。前
記ロータリーエンコーダ１１０のハウジング１１１を支
持板１０３の中心部に形成された結合孔１０３ａに貫通
させた後、フランジ部１１２と支持板１０３に各々形成
されたねじ孔１１２ａ，１０３ｂにボルト１１８を締結
することによってロータリーエンコーダ１１０は支持板
１０３に固定される。
【００３０】また、図６に示したように、ロータリーエ
ンコーダ１１０のハウジング１１１の内部には、多数の
スリット１１５が形成されている円板状の計測板１１４
と、前記ハウジングに対して相対的に回転動自在に設け
られて計測板１１４の中心部に結合されハウジング１１
１の外部に延設されるシャフト１１３と、計測板１１４
の両側に各々設けられシャフト１１３の回転角を測定す
る発光素子１１６と、受光素子１１７とが設けられてい
る。望ましくは、本発明に係る回転角測定装置１００に
適用されるロータリーエンコーダ１１０は計測板１１４
に、１回転３６０゜に対して概略２００００個以上のス
リット１１５が形成され、その分解能が０．０１８゜
（＝360゜／20000）以下になることによって高精度測定
が可能であり、その測定値はロータリーエンコーダ１１
０と接続されているディスプレイ部（図示せず）に現れ
るようになる。このようなロータリーエンコーダ１１０
は既に周知の技術であるから、ロータリーエンコーダ１
１０の作動原理に対する説明は省略する。
ンコーダ１１０のハウジング１１１の内部には、多数の
スリット１１５が形成されている円板状の計測板１１４
と、前記ハウジングに対して相対的に回転動自在に設け
られて計測板１１４の中心部に結合されハウジング１１
１の外部に延設されるシャフト１１３と、計測板１１４
の両側に各々設けられシャフト１１３の回転角を測定す
る発光素子１１６と、受光素子１１７とが設けられてい
る。望ましくは、本発明に係る回転角測定装置１００に
適用されるロータリーエンコーダ１１０は計測板１１４
に、１回転３６０゜に対して概略２００００個以上のス
リット１１５が形成され、その分解能が０．０１８゜
（＝360゜／20000）以下になることによって高精度測定
が可能であり、その測定値はロータリーエンコーダ１１
０と接続されているディスプレイ部（図示せず）に現れ
るようになる。このようなロータリーエンコーダ１１０
は既に周知の技術であるから、ロータリーエンコーダ１
１０の作動原理に対する説明は省略する。
【００３１】そして、取付け板１０２と支持板１０３と
を連結する連結棒１０４は、支持板１０３の背面に形成
された押込みホール１０３ｃに押込まれる大径部１０４
ａと、取付け板１０２に形成されたねじ孔１０２ｂに螺
合されるように螺糸山が形成された小径部１０４ｂとか
らなっている。
を連結する連結棒１０４は、支持板１０３の背面に形成
された押込みホール１０３ｃに押込まれる大径部１０４
ａと、取付け板１０２に形成されたねじ孔１０２ｂに螺
合されるように螺糸山が形成された小径部１０４ｂとか
らなっている。
【００３２】一方、前記支持板１０３とエンコーダシャ
フト１１３とには、ロータリーエンコーダ１１０を作動
させるための手段が備わる。このため、エンコーダシャ
フト１１３の外周面にはウォームホイール１２１が結合
され、支持板１０３にはウォームホイール１２１と噛合
うウォーム１２２の形成されたロッド１２３が設けられ
る。
フト１１３とには、ロータリーエンコーダ１１０を作動
させるための手段が備わる。このため、エンコーダシャ
フト１１３の外周面にはウォームホイール１２１が結合
され、支持板１０３にはウォームホイール１２１と噛合
うウォーム１２２の形成されたロッド１２３が設けられ
る。
【００３３】これを詳細に説明すれば、ウォームホイー
ル１２１の中心部にはロータリーエンコーダ１１０のシ
ャフト１１３が貫通して取り付けられるシャフトホール
１２１ａが形成されており、ウォームホイール１２１の
背面にはシャフトホール１２１ａの縁部に沿ってボス１
２４が突設されている。また、ボス１２４の外周面には
ボルト１２４ｂを締結することによって、エンコーダシ
ャフト１１３をウォームホイール１２１のシャフトホー
ル１２１ａに確実に結合させるねじ孔１２４ａがシャフ
トホール１２１ａまで延設されている。
ル１２１の中心部にはロータリーエンコーダ１１０のシ
ャフト１１３が貫通して取り付けられるシャフトホール
１２１ａが形成されており、ウォームホイール１２１の
背面にはシャフトホール１２１ａの縁部に沿ってボス１
２４が突設されている。また、ボス１２４の外周面には
ボルト１２４ｂを締結することによって、エンコーダシ
ャフト１１３をウォームホイール１２１のシャフトホー
ル１２１ａに確実に結合させるねじ孔１２４ａがシャフ
トホール１２１ａまで延設されている。
【００３４】そして、支持板１０３の前方上部にはウォ
ーム１２２の形成されたロッド１２３を挿着させる一対
の固定部材１２５が設けられる。
ーム１２２の形成されたロッド１２３を挿着させる一対
の固定部材１２５が設けられる。
【００３５】ロッド１２３の一端にはこれを回転させる
ための円板状の駆動板１２３ａと、駆動板１２３ａの一
側面の縁部から突設された取っ手１２３ｂとが設けられ
ている。
ための円板状の駆動板１２３ａと、駆動板１２３ａの一
側面の縁部から突設された取っ手１２３ｂとが設けられ
ている。
【００３６】即ち、ロッド１２３の取っ手１２３ｂを回
転させれば、ウォーム１２２との噛合いによりウォーム
ホイール１２１が回転し、これによりウォームホイール
１２１のシャフトホール１２１ａに結合されたエンコー
ダシャフト１１３が回転することで、ロータリーエンコ
ーダ１１０による角度計側が可能になるが、これは本装
置を用いた測定方法の説明において詳細に記述すること
にする。
転させれば、ウォーム１２２との噛合いによりウォーム
ホイール１２１が回転し、これによりウォームホイール
１２１のシャフトホール１２１ａに結合されたエンコー
ダシャフト１１３が回転することで、ロータリーエンコ
ーダ１１０による角度計側が可能になるが、これは本装
置を用いた測定方法の説明において詳細に記述すること
にする。
【００３７】前記ウォームホイール１２１の前方には円
板状の回転板１３０が設けられているが、この回転板１
３０の上部にはエンコーダシャフト１１３が貫通して取
り付けられるようにシャフトホール１３０ａが形成され
ており、回転板１３０の外周面にはボルト１３０ｃを締
結することによってエンコーダシャフト１１３を回転板
１３０のシャフトホール１３０ａに確実に結合させるね
じ孔１３０ｂがシャフトホール１３０ａまで延設されて
いる。
板状の回転板１３０が設けられているが、この回転板１
３０の上部にはエンコーダシャフト１１３が貫通して取
り付けられるようにシャフトホール１３０ａが形成され
ており、回転板１３０の外周面にはボルト１３０ｃを締
結することによってエンコーダシャフト１１３を回転板
１３０のシャフトホール１３０ａに確実に結合させるね
じ孔１３０ｂがシャフトホール１３０ａまで延設されて
いる。
【００３８】そして、回転板１３０の前方下部にはロー
タリーエンコーダ１１０の作動基準になる水準器１４０
を固定させるための支持台１３１が一体に結合されてい
る。
タリーエンコーダ１１０の作動基準になる水準器１４０
を固定させるための支持台１３１が一体に結合されてい
る。
【００３９】望ましくは、前記水準器１４０として電子
水準器（electronic level）を適用して精密で正確な測
定になるようにする。この電子水準器１４０は一対のセ
ンサー（図示せず）間の真ん中に設けられた減衰振動子
（図示せず）を備え、電子水準器１４０が設けられた対
象物の傾度によって減衰振動子の位置が可変され、セン
サーが減衰振動子との距離を電位差に出力することで、
対象物の傾度を測定する装置であって、前記ロータリー
エンコーダ１１０の作動基準になるが、これは次の測定
方法の説明で詳細に記述される。
水準器（electronic level）を適用して精密で正確な測
定になるようにする。この電子水準器１４０は一対のセ
ンサー（図示せず）間の真ん中に設けられた減衰振動子
（図示せず）を備え、電子水準器１４０が設けられた対
象物の傾度によって減衰振動子の位置が可変され、セン
サーが減衰振動子との距離を電位差に出力することで、
対象物の傾度を測定する装置であって、前記ロータリー
エンコーダ１１０の作動基準になるが、これは次の測定
方法の説明で詳細に記述される。
【００４０】このような電子水準器１４０はその下部に
形成されたねじ溝１４０ａと支持台１３１に形成された
ねじ孔１３１ａにボルト１３２を締結することによって
回転板１３０に固定される。
形成されたねじ溝１４０ａと支持台１３１に形成された
ねじ孔１３１ａにボルト１３２を締結することによって
回転板１３０に固定される。
【００４１】以下、上記の通り構成された本発明に係る
回転体の回転角測定装置１００を用いた回転体の回転角
測定方法を図４及び図７〜９を参照して説明するように
する。
回転体の回転角測定装置１００を用いた回転体の回転角
測定方法を図４及び図７〜９を参照して説明するように
する。
【００４２】まず、ホルダ１０１をロボットに垂直に取
付ける取付け段階を行うべきであるが、このために図３
及び図７に示したように、取付け板１０２の後方に突出
したボルト１０５をリンク１２に形成された多数のホー
ル１２ａのうち最適の大きさと位置を持つホール１２ａ
に挿着することによって回転角測定装置１００をロボッ
トに取付ける。
付ける取付け段階を行うべきであるが、このために図３
及び図７に示したように、取付け板１０２の後方に突出
したボルト１０５をリンク１２に形成された多数のホー
ル１２ａのうち最適の大きさと位置を持つホール１２ａ
に挿着することによって回転角測定装置１００をロボッ
トに取付ける。
【００４３】それから、ロータリーエンコーダ１１０の
作動基準を設定するように電子水準器１４０の初期点を
セットすべきであるが、一般に電子水準器１４０の値が
０になるようにゼロセットを行う。このような初期点セ
ット段階を行うために使用者がロッド１２３に設けられ
た取っ手１２３ｂを回転させてウォーム１２２と噛合う
ウォームホイール１２１を回転させれば、ウォームホイ
ール１２１と結合されたエンコーダシャフト１１３及び
エンコーダシャフト１１３と結合された回転板１３０が
共に回転する。従って、回転板１３０に固定された電子
水準器１４０もエンコーダシャフト１１３を軸にして回
転するようになる。上記の方法により電子水準器１４０
の減衰振動子が一対のセンサー間の真ん中に位置してセ
ンサーから発生する電位差が０になるようにセットす
る。このような電子水準器１４０のゼロセット状態がロ
ータリーエンコーダ１１０の測定基準になる。
作動基準を設定するように電子水準器１４０の初期点を
セットすべきであるが、一般に電子水準器１４０の値が
０になるようにゼロセットを行う。このような初期点セ
ット段階を行うために使用者がロッド１２３に設けられ
た取っ手１２３ｂを回転させてウォーム１２２と噛合う
ウォームホイール１２１を回転させれば、ウォームホイ
ール１２１と結合されたエンコーダシャフト１１３及び
エンコーダシャフト１１３と結合された回転板１３０が
共に回転する。従って、回転板１３０に固定された電子
水準器１４０もエンコーダシャフト１１３を軸にして回
転するようになる。上記の方法により電子水準器１４０
の減衰振動子が一対のセンサー間の真ん中に位置してセ
ンサーから発生する電位差が０になるようにセットす
る。このような電子水準器１４０のゼロセット状態がロ
ータリーエンコーダ１１０の測定基準になる。
【００４４】このような状態で、図８に示したように、
ロボットの第２リンク１２をＺ軸を基準に使用者が目標
とする回転度θsほど旋回させる旋回段階を行うように
すれば、リンク１２に設けられた電子水準器１４０のセ
ンサーから発生する電位差が０から所定値に変わるよう
になる。前記旋回段階後、使用者がロッド１２３の取っ
手１２３ｂを利用してウォーム１２２と噛合ったウォー
ムホイール１２１及び回転板１３０を回転させ図９のよ
うに電子水準器１４０を初期点、即ちゼロセット状態に
復帰させる初期点復帰動作を行う。このような初期点復
帰動作時、ウォームホイール１２１に結合されたエンコ
ーダシャフト１１３も電子水準器１４０がゼロセット状
態に復帰されるまで回転するようになり、この時のシャ
フト１１３の回転角をロータリーエンコーダ１１０が測
定してディスプレイ部に現す測定段階を経る。このよう
な測定段階においてロータリーエンコーダ１１０により
測定された角度値がまさに第２リンク１２が実際に回転
した回転角を意味するのである。
ロボットの第２リンク１２をＺ軸を基準に使用者が目標
とする回転度θsほど旋回させる旋回段階を行うように
すれば、リンク１２に設けられた電子水準器１４０のセ
ンサーから発生する電位差が０から所定値に変わるよう
になる。前記旋回段階後、使用者がロッド１２３の取っ
手１２３ｂを利用してウォーム１２２と噛合ったウォー
ムホイール１２１及び回転板１３０を回転させ図９のよ
うに電子水準器１４０を初期点、即ちゼロセット状態に
復帰させる初期点復帰動作を行う。このような初期点復
帰動作時、ウォームホイール１２１に結合されたエンコ
ーダシャフト１１３も電子水準器１４０がゼロセット状
態に復帰されるまで回転するようになり、この時のシャ
フト１１３の回転角をロータリーエンコーダ１１０が測
定してディスプレイ部に現す測定段階を経る。このよう
な測定段階においてロータリーエンコーダ１１０により
測定された角度値がまさに第２リンク１２が実際に回転
した回転角を意味するのである。
【００４５】言い換えれば、ロボットの第２リンク１２
が目標回転角θsほど正確に旋回したならば、電子水準
器１４０をゼロセット状態に復帰させるまでロータリー
エンコーダ１１０で測定されたシャフト１１３の回転角
は第２リンク１２の目標回転角θsと同一に現れるが、
第２リンク１２が所定の誤差ほど目標回転角θsを外れ
て旋回したならば、ロータリーエンコーダ１１０は‘目
標回転角θs±誤差’の値を表すようになる。
が目標回転角θsほど正確に旋回したならば、電子水準
器１４０をゼロセット状態に復帰させるまでロータリー
エンコーダ１１０で測定されたシャフト１１３の回転角
は第２リンク１２の目標回転角θsと同一に現れるが、
第２リンク１２が所定の誤差ほど目標回転角θsを外れ
て旋回したならば、ロータリーエンコーダ１１０は‘目
標回転角θs±誤差’の値を表すようになる。
【００４６】その後、前記測定段階で測定された第２リ
ンク１２の実際回転角を分析し、目標回転角と実際回転
角との偏差を計算して制御部によりその偏差を補うこと
で、第２リンク１２の回転角θsを補正する補正段階を
実施するようになる。
ンク１２の実際回転角を分析し、目標回転角と実際回転
角との偏差を計算して制御部によりその偏差を補うこと
で、第２リンク１２の回転角θsを補正する補正段階を
実施するようになる。
【００４７】このような本発明に係る回転体の回転角測
定方法によりロボットを高精度作業に適用できる。
定方法によりロボットを高精度作業に適用できる。
【００４８】一方、本発明に係る回転体の回転角測定装
置１００は、前述したように取付け時取付け板１０２に
設けられたボルト１０５をロボットの第２リンク１２に
形成されたホール１２ａに挿着することによってロボッ
トに取付けられるが、ロボットの形態に応じてボルト１
０５の挿入されるホールが存しない場合が発生しうる。
このような場合は図１０及び図１１に示したように、第
３リンク１３の前方にロータリーエンコーダ１１０、ウ
ォーム１２２、ウォームホイール１２１及び電子水準器
１４０が装着される支持板１０３を配置し、後方には取
付け板１０２を配置してこれらを連結棒１０４で連結す
ることによって、回転角測定装置１００を第３リンク１
３にも取り付けることができる。このような取付け方式
はこれに適した長さを持つ連結棒１０４だけを適用すれ
ば簡単になされる得る。
置１００は、前述したように取付け時取付け板１０２に
設けられたボルト１０５をロボットの第２リンク１２に
形成されたホール１２ａに挿着することによってロボッ
トに取付けられるが、ロボットの形態に応じてボルト１
０５の挿入されるホールが存しない場合が発生しうる。
このような場合は図１０及び図１１に示したように、第
３リンク１３の前方にロータリーエンコーダ１１０、ウ
ォーム１２２、ウォームホイール１２１及び電子水準器
１４０が装着される支持板１０３を配置し、後方には取
付け板１０２を配置してこれらを連結棒１０４で連結す
ることによって、回転角測定装置１００を第３リンク１
３にも取り付けることができる。このような取付け方式
はこれに適した長さを持つ連結棒１０４だけを適用すれ
ば簡単になされる得る。
【００４９】また、本発明に係る回転体の回転角測定装
置１００は前記のような測定方法により第２リンク１２
の回転角θsだけでなく、エンド効果器１４の回転角θr
も精密に測定できることは勿論である。
置１００は前記のような測定方法により第２リンク１２
の回転角θsだけでなく、エンド効果器１４の回転角θr
も精密に測定できることは勿論である。
【００５０】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明に係る回転体の
回転角測定装置及び測定方法によれば、回転角センサー
と水準器を利用してロボットのリンク及びエンド効果器
などのように精密な作業に適用される回転体の回転角を
従来の測定装置よりさらに微細な角度まで正確に測定す
ることによって回転角を正確に補正できる効果を奏で
る。
回転角測定装置及び測定方法によれば、回転角センサー
と水準器を利用してロボットのリンク及びエンド効果器
などのように精密な作業に適用される回転体の回転角を
従来の測定装置よりさらに微細な角度まで正確に測定す
ることによって回転角を正確に補正できる効果を奏で
る。
【００５１】また、回転体の形状が変る場合も簡単に取
付けて回転角を測定できる利点がある。
付けて回転角を測定できる利点がある。
【図１】 従来の回転体の回転角測定装置を示す正面図
である。
である。
【図２】 本発明に係る回転体の回転角測定装置が装着
されたロボットを示す斜視図である。
されたロボットを示す斜視図である。
【図３】 図２のロボットの機構図である。
【図４】 本発明に係る回転体の回転角測定装置を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】 本発明に係る回転角測定装置を示す分解斜視
図である。
図である。
【図６】 本発明に係る回転角測定装置の断面図であ
る。
る。
【図７】 本発明に係る回転角測定装置の測定過程の初
期点セット段階を示す正面図である。
期点セット段階を示す正面図である。
【図８】 本発明に係る回転角測定装置の測定過程の旋
回段階を示す正面図である。
回段階を示す正面図である。
【図９】 本発明に係る回転角測定装置の測定過程の初
期点復帰段階を示す正面図である。
期点復帰段階を示す正面図である。
【図１０】 本発明に係る回転角測定装置がロボットに
装着された他の実施形態を示す斜視図である。
装着された他の実施形態を示す斜視図である。
【図１１】 図１０のＡ部分の拡大図である。
１０１ ホルダ
１０２ 取付け板
１０３ 支持板
１０４ 連結棒
１１０ ロータリーエンコーダ
１１３ シャフト
１２１ ウォームホイール
１２２ ウォーム
１３０ 回転板
１４０ 電子水準器
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 21/22
G01C 9/00
B25J 13/08
Claims (8)
- 【請求項１】 旋回可能な回転体に着脱自在に取付けら
れ、前記回転体と共に旋回するホルダと、 前記ホルダに設けられ、前記ホルダに対して相対的に回
転可能に設けられたシャフトを有する回転角センサー
と、 前記回転角センサーのシャフトと共に回転するように結
合され、前記シャフトの回転角を測定する基準になる初
期点をセットできる水準器と、 前記回転角センサーのシャフトを回転させる作動手段
と、を備えてなり、 前記回転体の旋回時、変化された前記水準器の値が前記
初期点に復帰されるまで前記回転角センサーのシャフト
を前記作動手段により回転させることによって前記シャ
フトの回転角を前記回転角センサーにより測定して前記
回転体の回転角を求めることを特徴とする回転体の回転
角測定装置。 - 【請求項２】 前記ホルダは、前記回転体に直接取付け
られる取付け板と、前記回転角センサーが固定される支
持板と、前記取付け板と前記支持板とを連結する多数の
連結棒と、から構成されていることを特徴とする請求項
１に記載の回転体の回転角測定装置。 - 【請求項３】 前記作動手段は、前記ホルダに設けられ
るウォームと、前記ウォームと噛合い前記回転角センサ
ーのシャフトがその中心部を貫通して取り付けられる前
記ウォームの駆動により前記回転角センサーのシャフト
と共に回転するウォームホイールと、からなることを特
徴とする請求項１に記載の回転体の回転角測定装置。 - 【請求項４】 前記ウォームホイールの前方には、前記
回転角センサーのシャフトが貫通して取り付けられ、前
記ウォームと前記ウォームホイールの駆動により前記シ
ャフトと共に回転し、一側面に前記水準器を取り付ける
ことのできる回転板が設けられていることを特徴とする
請求項３に記載の回転体の回転角測定装置。 - 【請求項５】 前記ウォームの一端には、前記ウォーム
を回転させるための駆動板と、前記駆動板の一側面から
突設された取っ手と、が設けられていることを特徴とす
る請求項４に記載の回転体の回転角測定装置。 - 【請求項６】 前記回転角センサーは、ロータリーエン
コーダであることを特徴とする請求項１に記載の回転体
の回転角度測定装置。 - 【請求項７】 回転角センサーと該回転角センサーのシ
ャフトと共に回転するように設けられた水準器を回転体
に取付ける段階と、 前記取付け段階後に前記水準器の初期点をセットする段
階と、 前記初期点セット段階後に前記回転体を所定の目標回転
角ほど旋回させる段階と、 前記旋回段階により変った水準器の値を初期点に復帰さ
せるように前記水準器を回転させる段階と、 前記初期点復帰段階時、前記水準器と共に回転する前記
回転角センサーのシャフトの回転角を前記回転角センサ
ーが測定して、前記回転体が実際に回転した角度を測定
する段階と、を含むことを特徴とする回転体の回転角測
定方法。 - 【請求項８】 前記測定段階後に前記測定段階で測定さ
れた前記回転体の実際回転角と前記旋回段階における前
記目標回転角とを比較分析し、前記目標回転角と実際回
転角との偏差を補うことで前記回転体の回転角を補正す
る段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項７に記
載の回転体の回転角測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000003628A KR100598567B1 (ko) | 2000-01-26 | 2000-01-26 | 회전체의 회전각도 측정장치 및 측정방법 |
| KR20003628 | 2000-01-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001208535A JP2001208535A (ja) | 2001-08-03 |
| JP3396464B2 true JP3396464B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=19641525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000222959A Expired - Fee Related JP3396464B2 (ja) | 2000-01-26 | 2000-07-24 | 回転体の回転角測定装置及び測定方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6418629B1 (ja) |
| JP (1) | JP3396464B2 (ja) |
| KR (1) | KR100598567B1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012137331A (ja) * | 2010-12-24 | 2012-07-19 | Mitsubishi Electric Corp | 機械角度測定装置 |
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| SE520144C2 (sv) * | 2002-03-27 | 2003-06-03 | Digatech Ab | Anordning för inställning av en riktning |
| CN100334428C (zh) * | 2003-12-18 | 2007-08-29 | 天津鼎成高新技术产业有限公司 | 动态角度测量装置 |
| JP3883544B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2007-02-21 | 株式会社東芝 | ロボット制御装置およびロボットの制御方法 |
| JP4992078B2 (ja) * | 2006-06-19 | 2012-08-08 | 国立大学法人東京農工大学 | 傾斜角測定装置、これを搭載した工作機械および工作機械の傾斜角校正方法 |
| CN101358841B (zh) * | 2007-08-01 | 2010-06-16 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 色轮参数检测系统和方法 |
| CN101358840B (zh) * | 2007-08-01 | 2010-06-23 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 色轮参数检测系统和方法 |
| KR101145599B1 (ko) * | 2010-04-14 | 2012-05-15 | 순천향대학교 산학협력단 | 승강 구조를 가지는 가사도우미 로봇 |
| CN102252617B (zh) * | 2011-04-06 | 2013-01-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于形貌配准分析的精密主轴回转精度检测方法 |
| JP6155780B2 (ja) * | 2013-04-10 | 2017-07-05 | セイコーエプソン株式会社 | ロボット、ロボット制御装置およびロボットシステム |
| CN103335620B (zh) * | 2013-07-05 | 2015-12-02 | 北京慧智神光科技有限公司 | 断路器行程检测系统及其安装方法 |
| CN104461949B (zh) * | 2013-09-25 | 2017-07-04 | 纬创资通股份有限公司 | 可安全移除周边装置的电子装置 |
| CN103673968B (zh) * | 2013-11-29 | 2016-08-24 | 南通高盛机械制造有限公司 | 一种能测量转角的导叶臂 |
| CN104197887B (zh) * | 2014-06-19 | 2017-01-25 | 绍兴绍力机电科技有限公司 | 空气主轴倾斜误差测量装置及测量方法 |
| TWI606228B (zh) | 2015-10-23 | 2017-11-21 | 財團法人工業技術研究院 | 自動角度量測裝置及其方法 |
| CN109073371B (zh) | 2016-04-19 | 2020-06-02 | Abb瑞士股份有限公司 | 倾斜检测的设备及方法 |
| DE102021204730A1 (de) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Ausgleichselement mit Anzeige der Relativposition |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR0130450B1 (ko) | 1993-12-30 | 1998-04-07 | 석진철 | 로보트 암의 원점복귀 및 동작한계 검출방법 |
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| US5689892A (en) * | 1996-03-07 | 1997-11-25 | Trimble Navigation Limited | Two-speed continuous tangent screw |
-
2000
- 2000-01-26 KR KR1020000003628A patent/KR100598567B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-07-24 JP JP2000222959A patent/JP3396464B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-01 US US09/629,855 patent/US6418629B1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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| KR20010076470A (ko) | 2001-08-16 |
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