JP6116159B2 - スリップリング、スリップリング電気システム、及びロボット - Google Patents
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Description
また、本発明におけるロボットは、関節を有するロボットであって、前記関節に、外装部と、複数のブラシと複数のリングと、前記複数のブラシを前記複数のリングに対して接触して支持するブラシ固定部材と、前記複数のリングを挿通して支持する回転軸と、を備えたスリップリングと、前記スリップリングの外部に設置された外部電源に接続された基準信号発生手段と、を備え、前記基準信号発生手段は、前記外装部の内側あるいは前記外装部の外壁に設置され、前記基準信号発生手段と、前記複数のブラシのうち少なくとも一つの第一のブラシと、前記第一のブラシに接触する第一のリングと、を含む回路からの出力値に基づいて前記第一のブラシと前記第一のリングとの接触の状態を求めることを特徴とする。
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細を説明する。図1(a)は本発明の実施形態に係るスリップリングの構成図である。回転軸7には、導電体材料からなる複数のリング2が環状の絶縁部材と交互に同軸に取り付けられている。また回転軸7に対し、回転軸7からある距離をおいて導電体材料からなるブラシ3が複数配されていて、その複数のブラシ3を固定するブラシ固定部材4とが配置されている。ブラシ3はリング2に接触するように配されている。加えて、スリップリング1の外装部14の内部には基準となる信号を発生させる基準信号発生手段5と、その基準信号発生手段5に基づいて摺動接点の劣化を検出するための検出手段6を有している。また外装部14の内側のレイアウトを広くとるために、基準信号発生手段5と検出手段6は、外装部14の外壁に設けても良い。各リングにはリング側出力ケーブル12がそれぞれ連結されており、入出力コネクタと接続されている。
次に、定電流回路5bを基準信号発生手段5として用いて摺動接点の劣化を検出する方法について述べる。
ここまでは、基準信号発生手段5に定電圧回路、もしくは定電流回路を用いた方法を説明した。検出対象はいずれも摺動接点の抵抗値の変化であった。しかしながら、抵抗値変化の検出だけでは摺動接点の劣化を十分に検出できない場合がある。特に、高周波信号の伝送で顕著になる。摺動接点の劣化によって接点の抵抗成分だけなくキャパシタ成分、インダクタンス成分も変動する。これにより、摺動接点のインピーダンス整合が取れなくなってしまうことで反射、損失が増大して信号伝送ができなくなってしまう。
スリップリングは、外部からの電力や信号をブラシ3とリング2の接点を通じて供給する装置である。しかしながら、図2〜図4に示したような摺動接点の劣化を検出する構成にすると、基準信号発生手段5と検出手段6で閉じた回路となるため、その回路を介して外部からの電力や信号を伝送することはできない。つまり、摺動接点の劣化を検出するためのブラシとリングが、電力や信号を伝送するブラシとリングとは別に必要となり接点数の増加を招いてしまう。
基準信号発生手段5と検出手段6、演算処理部9を内蔵したスリップリングに好適なシステム構成について図6を参照しながら説明する。図6は、上位コントローラ11と各スリップリングの演算処理部9とシリアルデータの送受信を行うスリップリング電気システムである。例えば架台に備えられた多関節ロボットアームであって、架台に固定されたロボットアームの基部から上位コントローラからの信号等が、各関節にそれぞれ配置されたスリップリングを介して電送されるシステムを想定するとよい。本実施例の構成は、もちろん多関節ロボットアームに限らず、複数の回転子を連結させて構成されるシステムであれば好適に利用できる。
2 リング
3 ブラシ
4 ブラシ固定部材
5 基準信号発生手段
5a 定電圧回路
5b 定電流回路
5c 信号発生器
6 検出手段
6a 検出器(抵抗器)
6b A/D変換器
6c 信号受信器
7 回転軸
8 外部電源
9 演算処理部(CPU)
10 切り替え手段
11 上位コントローラ
12 リング側出力ケーブル
Claims (13)
- 外装部と、複数のブラシと複数のリングと、前記複数のブラシを前記複数のリングに対して接触して支持するブラシ固定部材と、前記複数のリングを挿通して支持する回転軸と、
を備えたスリップリングであって、
基準となる信号を発生させる基準信号発生手段と、信号を検出する検出手段と、
を備え、
前記基準信号発生手段は、信号パターンを発生させる信号発生器であり、前記検出手段は信号パターンを受信する信号受信器であり、
前記基準信号発生手段と、前記複数のブラシのうち少なくとも一つの第一のブラシ及び前記第一のブラシに接触する第一のリングと、前記検出手段とから回路が構成されており、前記回路を構成する前記第一のブラシ及び前記第一のリングを通過した前記信号パターンを前記信号受信器が受信し、前記信号発生器が発生させた前記信号パターンと、前記信号受信器が受信した受信信号パターンとを比較することで、前記第一のブラシと前記第一のリングとの接触の状態が検知されることを特徴とするスリップリング。 - 前記検出手段に接続された演算処理部をさらに有することを特徴とする請求項1記載のスリップリング。
- 前記回路を構成する前記第一のブラシと前記基準信号発生手段との間に、前記基準信号発生手段と外部配線とで電気的導通を切り替える切り替え手段を備えたことを特徴とする請求項1または2記載のスリップリング。
- 前記基準信号発生手段と前記検出手段はブラシを固定するブラシ固定部材に設置されていることを特徴とする請求項1ないし3いずれか一項記載のスリップリング。
- 前記回路はスリップリングの出力端子のうちの2つを短絡させて構成されることを特徴とする請求項1ないし4いずれか一項記載のスリップリング。
- 上位コントローラと、請求項1記載のスリップリングを複数備えた電気システムであって、各スリップリングに備えられた演算処理部は前記上位コントローラと連結されてネットワークを構成していることを特徴とするスリップリング電気システム。
- 前記検出手段によって得られた結果を演算する演算処理部は、各演算処理部がバス型ネットワークで接続されていることを特徴とする請求項6記載のスリップリング電気システム。
- 関節を有するロボットであって、
前記関節に、
外装部と、
複数のブラシと複数のリングと、前記複数のブラシを前記複数のリングに対して接触して支持するブラシ固定部材と、前記複数のリングを挿通して支持する回転軸と、を備えたスリップリングと、
前記スリップリングの外部に設置された外部電源に接続された基準信号発生手段と、を備え、
前記基準信号発生手段は、前記外装部の内側あるいは前記外装部の外壁に設置され、
前記基準信号発生手段と、前記複数のブラシのうち少なくとも一つの第一のブラシと、前記第一のブラシに接触する第一のリングと、を含む回路からの出力値に基づいて前記第一のブラシと前記第一のリングとの接触の状態を求めることを特徴とするロボット。 - 前記出力値をデジタル信号に変換し出力信号とすることを特徴とする請求項8記載のロボット。
- 前記出力信号を演算するための演算処理部をさらに有することを特徴とする請求項9記載のロボット。
- 前記第一のブラシと前記基準信号発生手段との間に、前記基準信号発生手段と前記外部電源とで電気的導通を切り替える切り替え手段を備えたことを特徴とする請求項8ないし10いずれか一項記載のロボット。
- 前記基準信号発生手段はブラシを固定するブラシ固定部材に設置されていることを特徴とする請求項8ないし11いずれか一項記載のロボット。
- 前記回路は前記スリップリングの出力端子のうちの2つを短絡させて構成されることを特徴とする請求項8ないし12いずれか一項記載のロボット。
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