JP7146609B2 - Detection device, drive device, robot device, detection method, article manufacturing method, control method, program, and recording medium - Google Patents

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Description

本発明は、トルク検出の技術に関する。 The present invention relates to the technology of torque detection.

物品の生産に用いるロボットが知られている。この種のロボットでは、ロボットアームの各関節に配置された減速機の出力側に、トルクセンサが配置され、トルクセンサにより関節に作用するトルクを検出し、その検出結果に基づきロボットアームの姿勢を制御することが行われている。 Robots used for the production of articles are known. In this type of robot, a torque sensor is arranged on the output side of the speed reducer arranged at each joint of the robot arm. control is being done.

関節に配置される減速機には、種々の機構のものが存在するが、波動歯車減速機が用いられることが多い。波動歯車減速機は、モータの軸に連結されたウェブジェネレータと、ウェブジェネレータにより弾性変形させられてサーキュラスプラインに噛合するフレクスプラインとを有している。 Although there are various types of reduction gears arranged at joints, strain wave gear reduction gears are often used. A strain wave gear reducer has a web generator connected to the shaft of a motor, and a flexspline that is elastically deformed by the web generator and meshes with the circular spline.

しかし、関節に配置される減速機に起因して、トルクセンサにおいて検出誤差が発生することがあった。特に減速機が波動歯車減速機である場合、フレクスプラインの弾性変形がトルクセンサの検出値に影響し、検出誤差が大きくなる要因となっていた。 However, there have been cases where detection errors have occurred in the torque sensor due to the reduction gears arranged at the joints. In particular, when the speed reducer is a strain wave gear reducer, the elastic deformation of the flexspline affects the detected value of the torque sensor, causing a large detection error.

これに対し、特許文献１には、無負荷状態で検出した検出トルクを補正データとし、ウェブジェネレータの回転角度に対応して読み取り専用メモリであるＲＯＭに記憶させておくことが記載されている。そして特許文献１には、トルクセンサにより検出された検出トルクを、ＲＯＭに記憶されている補正データに基づいて補正して伝達トルクを求めることが記載されている。 On the other hand, Patent Literature 1 describes that the detected torque detected in the no-load state is used as correction data and stored in a ROM, which is a read-only memory, corresponding to the rotation angle of the web generator. Patent Document 1 describes that the torque detected by the torque sensor is corrected based on the correction data stored in the ROM to obtain the transmission torque.

特開平１１－１４４７４号公報JP-A-11-14474

しかしながら、特許文献１に記載された検出方法では、補正データは、ウェブジェネレータの回転角度に対応するデータを使用しているため、補正により求まるトルクの値の精度が低いものであった。即ち、ロボットアームの各関節に配置された減速機には、リンクの重量による負荷、ロボットアームが支持するワークの重量による負荷、及び組立などの生産作業時の負荷がかかり、また、それらの負荷は、一定ではなく絶えず変化する。したがって、モータの軸、即ちウェブジェネレータが同じ回転角度であっても、減速機の出力側のリンク、即ちセンサの位置は負荷に応じて変化する。特許文献１に記載された検出方法では、このような負荷変動に対応していないため、補正により得られるトルクの値の精度が低いものであった。特に、波動歯車減速機の場合は、剛性が低いため、減速機の出力側のリンクが変位しやすく、トルクの値の精度が低いものであった。 However, in the detection method described in Patent Document 1, the correction data uses data corresponding to the rotation angle of the web generator, so the accuracy of the torque value obtained by correction is low. That is, the speed reducer arranged at each joint of the robot arm is subjected to a load due to the weight of the link, a load due to the weight of the workpiece supported by the robot arm, and a load during production work such as assembly. is not constant but constantly changing. Therefore, even if the shaft of the motor, that is, the web generator, has the same rotation angle, the link on the output side of the speed reducer, that is, the position of the sensor changes according to the load. Since the detection method described in Patent Document 1 does not deal with such load fluctuations, the accuracy of the torque value obtained by correction is low. In particular, in the case of a strain wave gear reducer, since the rigidity is low, the link on the output side of the reducer is easily displaced, and the accuracy of the torque value is low.

本発明は、高精度のトルクの値を得ることを目的とする。 An object of the present invention is to obtain a highly accurate torque value.

本発明の検出装置は、第１部位に対し、減速機により回転される第２部位の相対変位に応じた第１信号を出力する第１センサと、前記第２部位に対し、弾性部を介して前記第２部位に支持された第３部位の相対変位に応じた第２信号を出力する第２センサと、前記第１センサにより出力された前記第１信号から、前記第１部位に対する前記第２部位の相対角度の値を取得し、前記第２センサにより出力された前記第２信号から、前記第２部位と前記第３部位との間に作用するトルクの値を取得し、前記トルクの値を前記第１センサにより取得した前記相対角度の値に応じて更新する処理部と、を備える、ことを特徴とする。 The detection device of the present invention includes a first sensor that outputs a first signal corresponding to the relative displacement of a second part rotated by a speed reducer with respect to a first part, and an elastic part that outputs a first signal with respect to the second part. a second sensor that outputs a second signal corresponding to the relative displacement of a third portion supported by the second portion ; Obtaining the value of the relative angle of the two parts, obtaining the value of the torque acting between the second part and the third part from the second signal output by the second sensor, and obtaining the value of the torque and a processing unit that updates a value according to the value of the relative angle acquired by the first sensor .

本発明によれば、高精度のトルクの値が得られる。 According to the present invention, highly accurate torque values are obtained.

第１実施形態に係るロボット装置の斜視図である。1 is a perspective view of a robot device according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態に係る駆動装置の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a driving device according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態に係る駆動装置を分解した部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the drive device according to the first embodiment; 第１実施形態に係る減速機の正面図である。1 is a front view of a speed reducer according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態に係る弾性体の斜視図である。1 is a perspective view of an elastic body according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態に係る検出装置の斜視図である。1 is a perspective view of a detection device according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態に係る検出装置のブロック図である。1 is a block diagram of a detection device according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態に係るロボット装置の制御システムのブロック図である。1 is a block diagram of a control system for a robot device according to a first embodiment; FIG. （ａ）は、第１実施形態におけるトルクの検出誤差成分の値を示すグラフである。（ｂ）は、検出誤差成分を含むトルクの値を示すグラフである。（ｃ）は、補正後のトルクの値を示すグラフである。7A is a graph showing values of torque detection error components in the first embodiment; FIG. (b) is a graph showing torque values including detection error components. (c) is a graph showing corrected torque values. 第１実施形態に係る検出方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a detection method according to the first embodiment; 第１実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。3 is a functional block diagram showing some processing functions of a processing unit according to the first embodiment; FIG. 第２実施形態に係る検出装置の斜視図である。It is a perspective view of a detection device according to a second embodiment. 第２実施形態におけるトルクの検出誤差成分の値を示すグラフである。9 is a graph showing values of torque detection error components in the second embodiment. 第３実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram showing some processing functions of a processing unit according to the third embodiment; 第４実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。FIG. 12 is a functional block diagram showing some processing functions of a processing unit according to the fourth embodiment;

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るロボット装置５００の斜視図である。図１に示すロボット装置５００は、ロボット１００と、ロボット１００を制御するロボット制御装置３００と、ロボット１００を教示する教示ペンダント６００と、を備える。ロボット１００は、産業用ロボットである。ロボット制御装置３００がロボット１００を制御することにより、ロボット１００に第１ワークＷ１を把持させ、第１ワークＷ１を第２ワークＷ２に組み付けて物品を製造する作業をロボット１００に行わせる。教示ペンダント６００は、ロボット制御装置３００に接続可能に構成され、ユーザがロボット１００の動作を教示する、即ち教示点を作成するのに用いられる。 [First embodiment]
FIG. 1 is a perspective view of a robot device 500 according to the first embodiment. A robot device 500 shown in FIG. 1 includes a robot 100 , a robot control device 300 that controls the robot 100 , and a teaching pendant 600 that teaches the robot 100 . Robot 100 is an industrial robot. The robot controller 300 controls the robot 100 so that the robot 100 grips the first work W1 and assembles the first work W1 with the second work W2 to manufacture an article. The teaching pendant 600 is configured to be connectable to the robot controller 300, and is used by the user to teach the motion of the robot 100, that is, to create a teaching point.

ロボット１００は、ロボットアーム１０１と、ロボットアーム１０１の先端に設けられたエンドエフェクタの一例であるロボットハンド１０２と、を有する。ロボットアーム１０１は、垂直多関節のロボットアームである。ロボットアーム１０１は、関節Ｊ１～Ｊ６で連結されたリンク１２０～１２６と、各関節Ｊ１～Ｊ６に配置された駆動装置１１０とを備える。各駆動装置１１０は、必要なトルクの大きさに合わせて適切な出力のものが用いられる。 The robot 100 has a robot arm 101 and a robot hand 102 which is an example of an end effector provided at the tip of the robot arm 101 . The robot arm 101 is a vertically articulated robot arm. The robot arm 101 includes links 120 to 126 connected at joints J1 to J6, and a driving device 110 arranged at each joint J1 to J6. Each driving device 110 has an appropriate output according to the required torque.

ロボットアーム１０１の基端であるリンク１２０は、固定端であり、架台１５０に固定されている。ロボットアーム１０１の先端であるリンク１２６は、自由端であり、ロボットハンド１０２が取り付けられている。ロボットハンド１０２は、複数のフィンガ１０４を有し、ワーク等を把持することができる。 A link 120 , which is the base end of the robot arm 101 , is a fixed end and is fixed to a base 150 . A link 126, which is the tip of the robot arm 101, is a free end to which the robot hand 102 is attached. The robot hand 102 has a plurality of fingers 104 and can grip a workpiece or the like.

ロボット制御装置３００は、コンピュータで構成されており、不図示のＣＰＵを有する。ロボット制御装置３００は、物品を製造する、例えばワークＷ１をワークＷ２に組み付ける際に、ロボットアーム１０１の各関節Ｊ１～Ｊ６にかかるトルクの値を取得して、ロボットアーム１０１を力制御する。 The robot control device 300 is composed of a computer and has a CPU (not shown). The robot control device 300 acquires torque values applied to the joints J1 to J6 of the robot arm 101 and controls the force of the robot arm 101 when manufacturing an article, for example, assembling the work W1 to the work W2.

図２は、第１実施形態に係るロボットアーム１０１の関節Ｊ１に配置された駆動装置１１０の部分断面図である。図３は、図２に示す駆動装置１１０を分解した部分断面図である。以下、関節Ｊ１の駆動装置１１０を例に説明し、他の関節Ｊ２～Ｊ６の駆動装置については、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. 2 is a partial cross-sectional view of the driving device 110 arranged at the joint J1 of the robot arm 101 according to the first embodiment. FIG. 3 is a partially exploded cross-sectional view of the driving device 110 shown in FIG. Hereinafter, the drive device 110 for the joint J1 will be described as an example, and the drive devices for the other joints J2 to J6 may differ in size and performance, but since they have the same configuration, their description will be omitted.

駆動装置１１０は、第１リンクの一例である図１に示すリンク１２０と、第２リンクの一例である図１に示すリンク１２１との間に配置されている。駆動装置１１０は、駆動源の一例である電動のモータ１３を有する。モータ１３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１３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、「回転軸」という）１５と、を有する。また、駆動装置１１０は、モータ１３の回転軸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１３には、回転軸１５の回転角度を検出するエンコーダ５０が設けられている。 The driving device 110 is arranged between the link 120 shown in FIG. 1, which is an example of the first link, and the link 121 shown in FIG. 1, which is an example of the second link. The drive device 110 has an electric motor 13 that is an example of a drive source. The motor 13 is a servomotor, such as a brushless DC servomotor or an AC servomotor. The motor 13 has a housing 14 to which a stator (not shown) is fixed, and a shaft (hereinafter referred to as "rotating shaft") 15 connected to a rotor (not shown). The driving device 110 also has a reduction gear 11 that reduces the rotation of the rotating shaft 15 of the motor 13 and outputs the reduced rotation. The motor 13 is provided with an encoder 50 that detects the rotation angle of the rotary shaft 15 .

駆動装置１１０は、第１部位の一例であって、図１に示すリンク１２０に固定される固定部材１を有する。固定部材１は、配線用の穴部５９を有する。また、駆動装置１１０は、減速機１１により固定部材１に対して回転される第２部位の一例であるベース部材３を有する。モータ１３の回転軸１５、及び減速機１１の出力側のベース部材３、後述する弾性体４、及び図１に示すリンク１２１は、軸線Ｌ１を中心に回転する。即ち、軸線Ｌ１は、ベース部材３の回転軸線である。 The driving device 110 is an example of a first portion and has a fixed member 1 fixed to the link 120 shown in FIG. The fixing member 1 has a hole 59 for wiring. The driving device 110 also has a base member 3 that is an example of a second portion that is rotated with respect to the fixed member 1 by the speed reducer 11 . The rotating shaft 15 of the motor 13, the base member 3 on the output side of the speed reducer 11, the elastic body 4 described later, and the link 121 shown in FIG. 1 rotate about the axis L1. That is, the axis L<b>1 is the rotation axis of the base member 3 .

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。図４は、第１実施形態に係る減速機の正面図である。図２、図３、及び図４に示すように、減速機１１は、モータ１３の回転軸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 is preferably a strain wave gear speed reducer, and is a strain wave gear speed reducer in this embodiment. FIG. 4 is a front view of the speed reducer according to the first embodiment. As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the speed reducer 11 has a web generator 16 which is an input-side shaft (input shaft) of the speed reducer and which is connected to the rotating shaft 15 of the motor 13. FIG. The speed reducer 11 also has a flexspline 17 that is an output-side shaft (output shaft) of the speed reducer. Further, the speed reducer 11 has a circular spline 18 that is a fixed shaft.

固定部材１には、モータ１３のハウジング１４がボルトで固定されている。また、固定部材１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、回転軸１９が固定されている。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。 A housing 14 of a motor 13 is fixed to the fixed member 1 with bolts. A circular spline 18 and an outer ring of a cross roller bearing 20 are fixed to the fixed member 1 . A rotating shaft 19 is fixed to the flexspline 17 . The rotating shaft 19 is fixed to the inner ring of the cross roller bearing 20 .

回転軸１９には、ベース部材３が固定されている。ベース部材３は、配線用の穴部６０Ａ及び６０Ｂ（図３）を有する。なお、フレクスプライン１７と回転軸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、回転軸１９とベース部材３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、回転軸１９及びベース部材３が一体であってもよい。 A base member 3 is fixed to the rotating shaft 19 . The base member 3 has wiring holes 60A and 60B (FIG. 3). Although the flexspline 17 and the rotating shaft 19 are configured separately, they may be integrated. Moreover, although the rotary shaft 19 and the base member 3 are configured separately, they may be integrated. Also, the flexspline 17, the rotating shaft 19 and the base member 3 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１３の回転軸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 rotating shaft 15 of the motor 13 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、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 body portion 171 and an attachment portion 172 provided on the body portion 171 and to which the rotating shaft 19 is attached. A plurality of teeth are provided in the circumferential direction on the outer side of the body portion 171 . The body 171 is elliptically 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、図４に示すように、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Ｐ，Ｑ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。この波動歯車減速機の減速比Ｎは、例えば５０である。 The web generator 16 expands the flexspline 17 into an elliptical shape, and as shown in FIG. The flexspline 17 is repeatedly displaced in the radial direction at a rate of two cycles per one rotation of the web generator 16 . At this time, since the number of teeth of the flexspline 17 differs from that of the circular spline 18, when the web generator 16 rotates once, the flexspline 17 rotates with respect to the circular spline 18 by the difference in the number of teeth. The reduction ratio N of this strain wave gear reducer is 50, for example.

以上の構成により、モータ１３の回転軸１５が軸線Ｌ１まわりに回転すると、減速機１１のウェブジェネレータ１６が軸線Ｌ１まわりに回転し、固定部材１に対して、フレクスプライン１７が減速されて軸線Ｌ１まわりに相対回転する。したがって、フレクスプライン１７に固定された回転軸１９、及び回転軸１９に固定されたベース部材３が固定部材１に対して軸線Ｌ１まわりに相対回転する。減速機１１の出力側の回転角度が、リンク１２０に対するリンク１２１の相対角度、即ち関節Ｊ１の回転角度となる。 With the above configuration, when the rotating shaft 15 of the motor 13 rotates around the axis L1, the web generator 16 of the speed reducer 11 rotates around the axis L1, and the flexspline 17 is decelerated with respect to the fixed member 1 and rotates along the axis L1. Relatively rotate around. Therefore, the rotating shaft 19 fixed to the flexspline 17 and the base member 3 fixed to the rotating shaft 19 rotate relative to the fixed member 1 around the axis L1. The rotation angle of the output side of the speed reducer 11 is the relative angle of the link 121 with respect to the link 120, that is, the rotation angle of the joint J1.

更に、駆動装置１１０は、減速機１１の出力側に配置される弾性体４を有する。弾性体４は、トルクを検出するのに用いる部材である。弾性体４は、ベース部材３に固定される外側リング２８と、第３部位の一例である内側リング２９と、弾性部の一例である複数の板ばね３０と、を有する。図５は、第１実施形態に係る弾性体４の斜視図である。複数の板ばね３０は、外側リング２８と内側リング２９とを連結するように軸線Ｌ１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。複数の板ばね３０は、外側リング２８の主面及び内側リング２９の主面に対して垂直に設けられ、軸線Ｌ１を中心に放射状に配置されている。各板ばね３０は、曲げ方向の剛性が他の方向よりも低い。即ち、各板ばね３０は、図５中の座標系において、Ｚ軸（軸線Ｌ１）まわりの回転方向θに柔らかく、Ｘ，Ｙ軸まわりの回転方向及び並進方向には硬い。これにより、内側リング２９は、外側リング２８に対して複数の板ばね３０の変形分、軸線Ｌ１まわりに相対変位する。図２に示すように、内側リング２９は、出力部材５に固定されている。出力部材５は、図１に示すリンク１２１に固定される。図５に示す弾性体４の複数の板ばね３０は、トルクを検出する方向である回転方向θ以外の方向の剛性が高いため、その方向の変形が小さくなり、測定誤差を小さくすることができる。 Furthermore, the drive device 110 has an elastic body 4 arranged on the output side of the speed reducer 11 . The elastic body 4 is a member used for detecting torque. The elastic body 4 has an outer ring 28 fixed to the base member 3, an inner ring 29 as an example of a third portion, and a plurality of leaf springs 30 as an example of an elastic portion. FIG. 5 is a perspective view of the elastic body 4 according to the first embodiment. The plurality of leaf springs 30 are arranged at intervals in the circumferential direction around the axis L1 so as to connect the outer ring 28 and the inner ring 29 . The plurality of leaf springs 30 are provided perpendicularly to the main surface of the outer ring 28 and the main surface of the inner ring 29, and are arranged radially around the axis L1. Each leaf spring 30 has less stiffness in the bending direction than in other directions. That is, each leaf spring 30 is flexible in the rotational direction θ about the Z-axis (axis L1) and hard in the rotational direction and translational direction about the X- and Y-axes in the coordinate system shown in FIG. As a result, the inner ring 29 is displaced about the axis L1 relative to the outer ring 28 by the deformation of the leaf springs 30 . As shown in FIG. 2, inner ring 29 is fixed to output member 5 . The output member 5 is fixed to the link 121 shown in FIG. Since the plurality of leaf springs 30 of the elastic body 4 shown in FIG. 5 have high rigidity in directions other than the rotational direction θ, which is the direction in which torque is detected, deformation in those directions is small, and measurement errors can be reduced. .

外側リング２８及び内側リング２９は、それぞれ取付部３１を有する。取付部３１は、ねじ止め用、又はピン止め用の穴である。 Outer ring 28 and inner ring 29 each have a mounting portion 31 . The mounting portion 31 is a hole for screwing or pinning.

本実施形態では、駆動装置１１０は、図２に示す検出装置２００を備えている。検出装置２００は、関節Ｊ１の角度を検出するとともに、関節Ｊ１にかかるトルクを検出するものである。図６は、第１実施形態に係る検出装置２００の斜視図である。検出装置２００は、第１センサの一例である検出ヘッド７１と、第１センサの一例である検出ヘッド７２と、第２センサの一例である検出ヘッド９１と、第２センサの一例である検出ヘッド９２とを有する。図２及び図３には、検出ヘッド７１及び７２のうちの一方の検出ヘッド７１と、検出ヘッド９１及び９２のうちの一方の検出ヘッド９１と、が図示されている。 In this embodiment, the drive device 110 comprises a detection device 200 shown in FIG. The detection device 200 detects the angle of the joint J1 and the torque applied to the joint J1. FIG. 6 is a perspective view of the detection device 200 according to the first embodiment. The detection device 200 includes a detection head 7-1 as an example of a first sensor, a detection head 7-2 as an example of a first sensor, a detection head 9-1 as an example of a second sensor, and a detection head 9-1 as an example of a second sensor. and a sensing head 92 . 2 and 3 show one detection head 7-1 of the detection heads 7-1 and 7-2 and one detection head 9-1 of the detection heads 9-1 and 9-2.

検出ヘッド７１及び７２は、関節Ｊ１の角度を検出するためのものである。検出ヘッド９１及び９２は、関節Ｊ１にかかるトルクを検出するためのものである。検出装置２００は、配線板２１を有する。配線板２１は、例えばプリント配線板である。検出ヘッド７１、７２、９１及び９２は、配線板２１に配置（実装）されている。配線板２１は、本実施形態ではリング状に形成されており、第１主面である主面２１Ａと、主面２１Ａとは反対側の第２主面である主面２１Ｂとを有する。検出ヘッド７１及び７２は、主面２１Ａに配置（実装）され、検出ヘッド９１及び９２は、主面２１Ｂに配置（実装）されている。 The detection heads 7-1 and 7-2 are for detecting the angle of the joint J1. The detection heads 9 1 and 9 2 are for detecting the torque applied to the joint J1. The detection device 200 has a wiring board 21 . The wiring board 21 is, for example, a printed wiring board. The detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 are arranged (mounted) on the wiring board 21 . The wiring board 21 is formed in a ring shape in this embodiment, and has a main surface 21A which is a first main surface and a main surface 21B which is a second main surface opposite to the main surface 21A. The detection heads 7-1 and 7-2 are arranged (mounted) on the main surface 21A, and the detection heads 9-1 and 9-2 are arranged (mounted) on the main surface 21B.

検出装置２００は、検出ヘッド７１及び７２に対向するように配置されたスケール６を有する。固定部材１に対するベース部材３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７１及び７２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７１及び７２とにより、エンコーダ７０が構成されている。エンコーダ７０は、本実施形態ではロータリエンコーダである。エンコーダ７０は、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いが、本実施形態ではインクリメンタル式のものである。また、エンコーダ７０は、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７１及び７２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７１及び７２は、光電変換して電気信号を出力する。 The detection device 200 has a scale 6 arranged to face the detection heads 7-1 and 7-2. The relative angle of the base member 3 with respect to the fixed member 1, that is, the rotation angle of the joint J1, changes within the movable range. In order to detect the angles of the joints over a wide range by the detection heads 7-1 and 7-2, the scale 6 is required for one round and is formed in a ring shape. A pattern is formed on the scale 6 in the circumferential direction. An encoder 70 is configured by the scale 6 and the detection heads 7-1 and 7-2. Encoder 70 is a rotary encoder in this embodiment. The encoder 70 may be of either an incremental type or an absolute type, but in this embodiment, it is of the incremental type. Further, the encoder 70 may be of any one of an optical type, a magnetic type, and a capacitive type, but in this embodiment, it is an optical type. That is, each of the detection heads 7-1 and 7-2 has a light-emitting portion and a light-receiving portion, irradiates the scale 6 with light, and receives reflected light from the scale 6. FIG. Each detection head 7-1 and 7-2 performs photoelectric conversion and outputs an electric signal.

検出装置２００は、検出ヘッド９１及び９２それぞれに対向するように配置されたスケール８１及び８２を有する。各検出ヘッド９１及び９２により検出するのは、弾性体４の板ばね５０の変形量（例えば５０μｍ）の分だけである。したがって、スケール８１及び８２は、円周の一部分だけでよい。スケール８１及び８２と検出ヘッド９１及び９２とにより、エンコーダ９０が構成されている。エンコーダ９０は、本実施形態ではロータリエンコーダである。エンコーダ９０は、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いが、本実施形態ではインクリメンタル式のものである。また、エンコーダ９０は、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９１は、発光部２３１及び受光部２４１を有し、スケール８１に光を照射して、スケール８１からの反射光を受光する。検出ヘッド９２は、発光部２３２及び受光部２４２を有し、スケール８２に光を照射して、スケール８２からの反射光を受光する。各検出ヘッド９１及び９２は、光電変換して電気信号を出力する。なお検出ヘッド９１及び９２は、実際にはスケール８１及び８２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、エンコーダ９０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２００の製造が容易となる。 The detection device 200 has scales 8-1 and 8-2 arranged to face detection heads 9-1 and 9-2, respectively . The detection heads 9 1 and 9 2 detect only the amount of deformation (for example, 50 μm) of the leaf spring 50 of the elastic body 4 . Therefore, scales 8 1 and 8 2 need only be part of the circumference. An encoder 90 is configured by the scales 8-1 and 8-2 and the detection heads 9-1 and 9-2 . Encoder 90 is a rotary encoder in this embodiment. The encoder 90 may be of either an incremental type or an absolute type, but in this embodiment, it is of the incremental type. Further, the encoder 90 may be of any one of an optical type, a magnetic type, and a capacitive type, but in this embodiment, it is an optical type. That is, the detection head 9-1 has a light-emitting portion 23-1 and a light - receiving portion 24-1, irradiates the scale 8-1 with light, and receives reflected light from the scale 8-1 . The detection head 9-2 has a light-emitting portion 23-2 and a light - receiving portion 24-2 , irradiates the scale 8-2 with light, and receives reflected light from the scale 8-2 . Each detection head 9-1 and 9-2 performs photoelectric conversion and outputs an electric signal. The detection heads 9-1 and 9-2 are actually displaced in the circumferential direction relative to the scales 8-1 and 8-2 . It can be regarded as relative displacement. Therefore, encoder 90 may be a linear encoder. Using a linear encoder facilitates manufacturing of the detection device 200 .

各検出ヘッド７１、７２、９１及び９２は、本実施形態では同様の構成である。図６において、図示は省略しているが、各検出ヘッド７１及び７２は、各検出ヘッド９１及び９２と同様の発光部及び受光部を有する。 Each detection head 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 has the same configuration in this embodiment. Although not shown in FIG. 6, each of the detection heads 7-1 and 7-2 has a light-emitting portion and a light - receiving portion similar to those of the detection heads 9-1 and 9-2.

スケール６は、図２に示す固定部材１に固定して設けられている。配線板２１は、図２に示すベース部材３に支持されており、本実施形態ではベース部材３に固定されている。したがって、各検出ヘッド７１及び７２は、固定部材１に対するベース部材３の相対変位に応じた信号を出力する。 The scale 6 is fixedly provided on the fixed member 1 shown in FIG. The wiring board 21 is supported by the base member 3 shown in FIG. 2, and is fixed to the base member 3 in this embodiment. Therefore, each detection head 7-1 and 7-2 outputs a signal corresponding to the relative displacement of the base member 3 with respect to the fixed member 1. FIG .

スケール８１及び８２は、図２に示す弾性体４の内側リング２９に固定して設けられている。したがって、各検出ヘッド９１及び９２は、ベース部材３に対する内側リング２９の相対変位に応じた信号を出力する。 The scales 8 1 and 8 2 are provided fixedly on the inner ring 29 of the elastic body 4 shown in FIG. Therefore, each detection head 9 1 and 9 2 outputs a signal corresponding to the relative displacement of the inner ring 29 with respect to the base member 3 .

図６に示すように、検出装置２００は、これら検出ヘッド７１、７２、９１及び９２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、配線板２１に配置（実装）されている。配線板２１には、ロボット制御装置３００（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と電気的に接続するコネクタ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２００はロボット制御装置３００に電気的に接続されている。 As shown in FIG. 6, the detection device 200 includes a processing circuit 25 having a function of processing signals received from these detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 and a function of transmitting and receiving data. . The processing circuit 25 is composed of one semiconductor package and arranged (mounted) on the wiring board 21 . A connector 26 is arranged (mounted) on the wiring board 21 to electrically connect to wiring 27 including a power line and a signal line electrically connected to the robot control device 300 (FIG. 1). That is, the detection device 200 arranged at each joint is electrically connected to the robot control device 300 .

このように、検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を１つの配線板２１に集約することで、コネクタやケーブルを削減でき、検出装置２００を小型化及びコストダウンすることができる。また、この配線板２１に、これらの信号を処理する機能やデータを送受信する機能を有する処理回路２５が配置されているので、コネクタやケーブルを削減でき、検出装置２００を小型化及びコストダウンすることができる。 By integrating the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 into one wiring board 21 in this way, connectors and cables can be reduced, and the size and cost of the detection device 200 can be reduced. Moreover, since the processing circuit 25 having the function of processing these signals and the function of transmitting and receiving data is arranged on the wiring board 21, the number of connectors and cables can be reduced, and the size and cost of the detection device 200 can be reduced. be able to.

図２に示すように、ベース部材３は、配線板２１を位置決めするための窪み部５３を有する。この構造により、配線板２１をベース部材３に固定する作業、例えばネジ止めするときの作業が簡便になる。ベース部材３は、検出ヘッド７１とスケール６とを対向させるための穴５４と、検出ヘッド７２とスケール６とを対向させるための不図示の穴と、を有する。 As shown in FIG. 2 , the base member 3 has a recessed portion 53 for positioning the wiring board 21 . This structure facilitates the work of fixing the wiring board 21 to the base member 3, for example, the work of screwing. The base member 3 has a hole 54 for making the detection head 71 and the scale 6 face each other, and a hole (not shown) for making the detection head 72 and the scale 6 face each other.

図６に示すように、配線板２１は、ベース部材３にねじ止め又はピン止めされる取付部２２を複数有する。各取付部２２は、ねじ穴又はピン穴である。 As shown in FIG. 6, the wiring board 21 has a plurality of mounting portions 22 screwed or pinned to the base member 3 . Each mounting portion 22 is a screw hole or a pin hole.

検出ヘッド７１及び７２は、軸線Ｌ１を中心とする仮想的な円周上に等間隔に、即ち軸線Ｌ１を中心に１８０度異なる箇所に配置されている。同様に、検出ヘッド９１及び９２は、軸線Ｌ１を中心とする仮想的な円周上に等間隔に、即ち軸線Ｌ１を中心に１８０度異なる箇所に配置されている。 The detection heads 7-1 and 7-2 are arranged at equal intervals on a virtual circle centered on the axis L1, that is, at locations 180 degrees apart from each other about the axis L1. Similarly, the detection heads 9 1 and 9 2 are arranged at equal intervals on a virtual circle centered on the axis L1, that is, at locations 180 degrees apart from each other about the axis L1.

図７は、第１実施形態に係る検出装置２００のブロック図である。なお、図２に示すエンコーダ５０は、減速機１１の入力側の軸である回転軸１５の回転に応じた信号を出力する第３センサの一例である検出ヘッド５１と、検出ヘッド５１に対向する不図示のスケールとからなる。エンコーダ５０は、ロータリエンコーダである。エンコーダ５０は、光学式、磁気式及び静電容量式のいずれであってもよい。また、エンコーダ５０は、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いが、アブソリュート式が好ましい。 FIG. 7 is a block diagram of the detection device 200 according to the first embodiment. Note that the encoder 50 shown in FIG. 2 faces the detection head 51, which is an example of a third sensor that outputs a signal according to the rotation of the rotary shaft 15, which is the input-side shaft of the speed reducer 11, and the detection head 51. and a scale (not shown). Encoder 50 is a rotary encoder. Encoder 50 may be optical, magnetic, or capacitive. Further, the encoder 50 may be of either the incremental type or the absolute type, but the absolute type is preferred.

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、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１を有する。また、処理回路２５は、記憶部として、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、を有する。更に、処理回路２５は、バス２１０と、複数のインタフェース２１１、２１２、２１３、２１４、２１５及び２１６と、を有する。ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、インタフェース２１１～２１６は、互いに通信可能にバス２１０で接続されている。 The processing circuit 25 shown in FIG. 7 is composed of, for example, a microcomputer. The processing circuit 25 has a CPU (Central Processing Unit) 201 . The processing circuit 25 also has a ROM (Read Only Memory) 202 and a RAM (Random Access Memory) 203 as storage units. Further, processing circuitry 25 has a bus 210 and a plurality of interfaces 211 , 212 , 213 , 214 , 215 and 216 . The CPU 201, ROM 202, RAM 203 and interfaces 211 to 216 are connected via a bus 210 so as to be communicable with each other.

ＣＰＵ２０１は、各種の処理を実行する。ＲＯＭ２０２は、ＣＰＵ２０１に各種の処理を実行させるためのプログラム２２０を記憶する記憶装置、即ちプログラム２２０が記録された記録媒体である。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１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 201 executes various types of processing. The ROM 202 is a storage device that stores a program 220 for causing the CPU 201 to execute various processes, that is, a recording medium in which the program 220 is recorded. A RAM 203 is a storage device that temporarily stores various data such as processing results of the CPU 201 .

インタフェース２１１には、ロボット制御装置３００が接続されている。ＣＰＵ２０１は、インタフェース２１１を介してロボット制御装置３００に検出結果を示す信号を送信する。 A robot controller 300 is connected to the interface 211 . The CPU 201 transmits a signal indicating the detection result to the robot control device 300 via the interface 211 .

インタフェース２１２には、関節の角度を検出するための検出ヘッド７１が接続されている。インタフェース２１３には、関節の角度を検出するための検出ヘッド７２が接続されている。各インタフェース２１２及び２１３は、各検出ヘッド７１及び７２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７１及び７２の受光部からの信号を受信して、ＣＰＵ２０１に出力する。 The interface 212 is connected with a detection head 71 for detecting joint angles. The interface 213 is connected with a detection head 72 for detecting joint angles. Each interface 212 and 213 transmits a signal for blinking light to the light - emitting portion of each detection head 7-1 and 7-2, receives a signal from the light - receiving portion of each detection head 7-1 and 7-2, and sends the signal to the CPU 201. Output.

インタフェース２１４には、関節のトルクを検出するための検出ヘッド９１が接続されている。インタフェース２１５には、関節のトルクを検出するための検出ヘッド９２が接続されている。各インタフェース２１４及び２１５は、各検出ヘッド９１及び９２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９１及び９２の受光部からの信号を受信して、ＣＰＵ２０１に出力する。インタフェース２１６には、モータ１３の回転角度を検出するための検出ヘッド５１が接続されている。インタフェース２１６は、検出ヘッド５１の発光部に光を点滅させる信号を送信するとともに、検出ヘッド５１の受光部からの信号を受信して、ＣＰＵ２０１に出力する。このようにしてＣＰＵ２０１は、現在の位置情報を、所定の時間間隔で各検出ヘッド７１、７２、９１、９２及び５１から取得する。 A detection head 91 for detecting joint torque is connected to the interface 214 . A detection head 92 for detecting joint torque is connected to the interface 215 . Each interface 214 and 215 transmits a signal for blinking light to the light emitting unit of each detection head 9 1 and 9 2 , receives a signal from the light receiving unit of each detection head 9 1 and 9 2 , and sends it to the CPU 201 Output. A detection head 51 for detecting the rotation angle of the motor 13 is connected to the interface 216 . The interface 216 transmits a signal for blinking light to the light-emitting portion of the detection head 51 , receives a signal from the light-receiving portion of the detection head 51 , and outputs the signal to the CPU 201 . In this manner, the CPU 201 acquires current position information from each of the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 , 9 2 and 51 at predetermined time intervals.

図８は、第１実施形態に係るロボット装置の制御システムのブロック図である。図７に示すＣＰＵ２０１は、プログラム２２０を実行することにより、図８に示すように、角度信号処理部２５１、トルク信号処理部２５２、及び角度信号処理部２５３として機能する。角度信号処理部２５１は、関節Ｊ１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２５２は、関節Ｊ１にかかるトルク、即ち弾性体４の外側リング２８が固定されるベース部材３と、弾性体４の内側リング２９が固定される出力部材５との間にかかるトルクの値を求める処理をする。角度信号処理部２５３は、減速機１１の入力側の軸であるモータ１３の回転軸１５の回転角度の値を求める処理をする。ＣＰＵ２０１は、これらの演算結果を、ロボット制御装置３００に出力する。 FIG. 8 is a block diagram of the control system of the robot apparatus according to the first embodiment. By executing the program 220, the CPU 201 shown in FIG. 7 functions as an angle signal processing section 251, a torque signal processing section 252, and an angle signal processing section 253 as shown in FIG. The angle signal processing unit 251 performs processing to obtain the value of the angle of the joint J1, that is, the relative angle of the base member 3 with respect to the fixed member 1. FIG. The torque signal processing unit 252 calculates the torque applied to the joint J1, that is, the torque applied between the base member 3 to which the outer ring 28 of the elastic body 4 is fixed and the output member 5 to which the inner ring 29 of the elastic body 4 is fixed. Perform processing to obtain the value of . The angle signal processing unit 253 performs processing to obtain the value of the rotation angle of the rotating shaft 15 of the motor 13 which is the input-side shaft of the speed reducer 11 . The CPU 201 outputs these calculation results to the robot control device 300 .

ここで、検出ヘッド７１及び７２、即ち配線板２１は、回転軸１５の回転中心である軸線Ｌ１に対して偏心することがある。即ち、検出ヘッド７１及び７２における角度の測定中心が軸線Ｌ１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、関節の回転に伴い検出ヘッド７１及び７２の位置が変動する。 Here, the detection heads 7 1 and 7 2 , that is, the wiring board 21 may be eccentric with respect to the axis L 1 that is the center of rotation of the rotary shaft 15 . That is, the angle measurement centers of the detection heads 7-1 and 7-2 may deviate from the axis L1. This deviation is called eccentricity error. If there is an eccentricity error, the positions of the detection heads 7 1 and 7 2 will fluctuate as the joint rotates.

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７１及び７２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ｓ０及びｓ１８０は以下の式となる。

Figure 0007146609000001
Let φ be the direction of this eccentricity error, and let δ be its magnitude. Furthermore, if the mounting radius of the detection heads 7-1 and 7-2 is R, and the rotation angle of the joint is θ, the detection values s 0 and s 180 of the two detection heads are given by the following equations.
Figure 0007146609000001

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。

Figure 0007146609000002
The second term in the above equation is the eccentricity error. By transforming these two formulas, the rotation angle θ becomes the following formula.
Figure 0007146609000002

この式のようにｓ０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７１及び７２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９１及び９２についても同様の演算処理を行う。検出ヘッド９１及び９２で検出された角度θと、外側リング２８、内側リング２９、板ばね３０で構成される弾性体４の剛性係数とを用いることで、トルクの値を算出することができる。 By averaging s0 and s180 as in this equation, the eccentricity error can be eliminated at the rotation angle θ. That is, by arranging the detection heads 7-1 and 7-2 to face each other, angle detection with reduced eccentricity error is possible. The same arithmetic processing is performed for the detection heads 9-1 and 9-2. The torque value can be calculated by using the angle θ detected by the detection heads 9 1 and 9 2 and the stiffness coefficient of the elastic body 4 composed of the outer ring 28, the inner ring 29, and the plate spring 30. can.

ところで、本実施形態では、減速機１１の出力側に検出装置の検出ヘッド７１、７２、９１及び９２、並びに配線板２１が配置されているため、これらの検出結果に減速機１１の歪みによって変位する誤差が重畳する。特に、本実施形態では、減速機１１が波動歯車減速機であるため、その誤差が顕著に現れる。 By the way, in the present embodiment, since the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 of the detection device and the wiring board 21 are arranged on the output side of the speed reducer 11, the detection results of these are provided to the speed reducer 11. An error displaced by the distortion of is superimposed. In particular, in this embodiment, since the speed reducer 11 is a strain wave gear speed reducer, the error is conspicuous.

具体的に説明すると、ウェブジェネレータ１６がフレクスプライン１７を楕円形状に変形させて、楕円形状のフレクスプライン１７の長径方向の２箇所でサーキュラスプライン１８と噛み合わせる。ウェブジェネレータ１６が回転することにより、フレクスプライン１７が、ウェブジェネレータ１６の１回転当たり２周期の割合で、半径方向に繰り返し変位することになる。その繰り返し変位が減速機１１の出力側に固定されたベース部材３に伝達され、その結果、配線板２１と共に各検出ヘッド７１、７２、９１及び９２が変位し、各検出ヘッド７１、７２、９１及び９２における検出誤差の原因となる。つまり、ウェブジェネレータ１６の繰り返し変位が、減速機１１の出力側に設けられた弾性体４へ伝達されるため、トルク伝達が無い状態にも関わらずトルクが発生しているように検出される。 Specifically, the web generator 16 deforms the flexspline 17 into an elliptical shape, and the elliptical flexspline 17 meshes with the circular spline 18 at two points in the major axis direction. As the web generator 16 rotates, the flexspline 17 is repeatedly displaced in the radial direction at a rate of two cycles per revolution of the web generator 16 . The repeated displacement is transmitted to the base member 3 fixed to the output side of the speed reducer 11, and as a result, the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 are displaced together with the wiring board 21, and each detection head 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 cause detection errors. That is, since the repeated displacement of the web generator 16 is transmitted to the elastic body 4 provided on the output side of the speed reducer 11, it is detected as if torque is being generated even though there is no torque transmission.

図９（ａ）は、第１実施形態におけるトルクの検出誤差成分の値を示すグラフである。図９（ｂ）は、第１実施形態において検出誤差成分を含むトルクの値を示すグラフである。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、横軸は減速機１１の出力軸の回転角度の値、縦軸はトルクの値を示す。図９（ａ）は、関節に掛るトルクが０、即ち無負荷状態を示し、図９（ｂ）は、関節に掛るトルクが３Ｎｍの負荷状態を示す。なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すトルクの値は、検出ヘッド９１及び９２からの信号に基づいて求めたトルクの値（検出値）である。また、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す回転角度の値は、検出ヘッド７１及び７２からの信号に基づいて求めた角度の値である。 FIG. 9A is a graph showing values of torque detection error components in the first embodiment. FIG. 9B is a graph showing torque values including detection error components in the first embodiment. 9(a) and 9(b), the horizontal axis indicates the value of the rotation angle of the output shaft of the speed reducer 11, and the vertical axis indicates the value of torque. Fig. 9(a) shows a state in which the torque applied to the joint is 0, that is, a no-load state, and Fig. 9(b) shows a state in which the torque applied to the joint is 3 Nm. The torque values shown in FIGS. 9A and 9B are torque values (detection values) obtained based on signals from the detection heads 9 1 and 9 2 . 9(a) and 9( b ) are obtained based on the signals from the detection heads 7-1 and 7-2.

図９（ａ）に示すように、トルクの検出誤差成分の値は、減速機１１の出力軸の回転角度の値に対して周期的に変化する波形（トルクリップル）となる。図９（ａ）では、トルクの検出誤差成分の値は、±１Ｎｍの範囲で変化する。これに、関節へ３Ｎｍの負荷を与えた場合、トルクの検出値は、図９（ｂ）に示すように、トルク検出誤差成分が重畳されて３Ｎｍ（点線）を中心として誤差を含んだ値となる。 As shown in FIG. 9A, the value of the torque detection error component has a waveform (torque ripple) that periodically changes with respect to the value of the rotation angle of the output shaft of the speed reducer 11 . In FIG. 9A, the value of the torque detection error component varies within a range of ±1 Nm. When a load of 3 Nm is applied to the joint, the torque detection value is a value including an error centered at 3 Nm (dotted line) due to superimposition of the torque detection error component, as shown in FIG. 9(b). Become.

減速機１１の減速比を５０とすると、減速機１１の入力軸の１回転当たり、出力軸が１／５０回転することになる。つまり、減速機１１の出力側に設けられた検出ヘッド７１、７２、９１及び９２が１周するのに対して２×５０＝１００周期の検出誤差成分が現れる。そこで、本実施形態では、ＣＰＵ２０１は、誤差成分を補正したトルクの値を求める。 Assuming that the speed reduction ratio of the speed reducer 11 is 50, the output shaft rotates 1/50 times per one rotation of the input shaft of the speed reducer 11 . That is, when the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 provided on the output side of the speed reducer 11 make one revolution, a detection error component of 2×50=100 cycles appears. Therefore, in this embodiment, the CPU 201 obtains a torque value in which the error component is corrected.

以下、トルクの値を求める方法、即ちトルクの検出方法について説明する。ＣＰＵ２０１は、現在値の角度情報から、以下のようにして補正されたトルクの値を求める。図１０は、第１実施形態に係る検出方法を示すフローチャートである。なお、図７に示すＲＯＭ２０２には、エンコーダ７０の角度情報である相対角度の値と、トルク誤差成分である補正値との対応関係を示すデータ２３０が予め記憶されているものとする。即ち、データ２３０は、図９（ａ）に示すデータであり、予め実験又はシミュレーションにより求められたものである。このデータ２３０は、テーブルであってもよいし、演算式であってもよい。図１１は、第１実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。図１１には、図８に示すトルク信号処理部２５２の機能を更に細分化して図示している。トルク信号処理部２５２は、演算処理部２６１、２６２及び２６３に分けられる。 A method for obtaining a torque value, that is, a method for detecting torque will be described below. The CPU 201 obtains the corrected torque value from the angle information of the current value as follows. FIG. 10 is a flow chart showing a detection method according to the first embodiment. It is assumed that the ROM 202 shown in FIG. 7 stores in advance data 230 indicating the correspondence relationship between the relative angle value, which is the angle information of the encoder 70, and the correction value, which is the torque error component. That is, the data 230 is the data shown in FIG. 9(a) and obtained in advance by experiments or simulations. This data 230 may be a table or an arithmetic expression. 11 is a functional block diagram showing a part of processing functions of a processing unit according to the first embodiment; FIG. FIG. 11 further subdivides the functions of the torque signal processing section 252 shown in FIG. The torque signal processing section 252 is divided into arithmetic processing sections 261 , 262 and 263 .

角度信号処理部２５１は、エンコーダ７０の各検出ヘッド７１及び７２から出力された信号を取得する（Ｓ１）。角度信号処理部２５１は、これら２つの検出ヘッド７１及び７２から取得した信号に基づいて、減速機１１の出力側の角度である、固定部材１に対するベース部材３の相対角度の値Ｘｏｕｔを求める（Ｓ２）。また、演算処理部２６１は、エンコーダ９０の各検出ヘッド９１及び９２から出力された信号を取得する（Ｓ３）。演算処理部２６１は、これら２つの検出ヘッド９１及び９２から取得した信号に基づいて、関節に作用するトルク、即ちベース部材３と内側リング２９との間に作用するトルクの値Ｔａを求める（Ｓ４）。このトルクの値Ｔａには、図９（ｂ）に示すように、誤差成分、即ちトルクリップルが含まれている。演算処理部２６２及び２６３は、トルクの値Ｔａを相対角度の値Ｘｏｕｔに応じて補正する（Ｓ５）。ステップＳ５の処理を具体的に説明すると、演算処理部２６２及び２６３は、ＲＯＭ２０２（図７）に記憶されたデータ２３０に基づく、相対角度の値に対応する補正値ΔＴで、トルクの値Ｔａを補正する。即ち、演算処理部２６２は、データ２３０を照合し、ステップＳ２で求めた角度の値Ｘｏｕｔに対応する補正値ΔＴのデータを読み出す。そして、演算処理部２６３は、ステップＳ４で求めたトルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減じる。なお、ＲＯＭ２０２に記憶させておく補正値の正負の符号を逆にしておく、即ち図９（ａ）に示すデータを１８０度、逆の位相にしておけば、ステップＳ４で求めたトルクの値Ｔａに補正値ΔＴを加算すればよい。 The angle signal processing unit 251 acquires signals output from the detection heads 7-1 and 7-2 of the encoder 70 (S1). The angle signal processing unit 251 calculates the value Xout of the relative angle of the base member 3 with respect to the fixed member 1, which is the angle of the output side of the speed reducer 11, based on the signals acquired from these two detection heads 7-1 and 7-2. (S2). Further, the arithmetic processing unit 261 acquires signals output from the detection heads 9-1 and 9-2 of the encoder 90 (S3). Based on the signals acquired from these two detection heads 9 1 and 9 2 , the arithmetic processing unit 261 obtains the value Ta of the torque acting on the joint, that is, the torque acting between the base member 3 and the inner ring 29 . (S4). This torque value Ta contains an error component, that is, a torque ripple, as shown in FIG. 9(b). The arithmetic processing units 262 and 263 correct the torque value Ta according to the relative angle value Xout (S5). Specifically describing the processing of step S5, the arithmetic processing units 262 and 263 calculate the torque value Ta with the correction value ΔT corresponding to the relative angle value based on the data 230 stored in the ROM 202 (FIG. 7). to correct. That is, the arithmetic processing unit 262 collates the data 230 and reads the data of the correction value ΔT corresponding to the angle value Xout obtained in step S2. Then, the arithmetic processing unit 263 subtracts the correction value ΔT from the torque value Ta obtained in step S4. If the positive and negative signs of the correction values stored in the ROM 202 are reversed, that is, if the data shown in FIG. should be added with the correction value ΔT.

図９（ｃ）は、補正後のトルクの値Ｔを示すグラフである。図９（ｃ）に示すように、補正後のトルクの値Ｔは、トルクリップルが除かれた波形となる。演算処理部２６３は、ロボット制御装置３００に補正後のトルクの値Ｔを出力する（Ｓ６）。ロボット制御装置３００は、図１に示すワークＷ１をワークＷ２に組み付けるよう、取得したトルクの値Ｔに応じてロボットアーム１０１を制御する。これにより、ワークＷ１がワークＷ２に組み付けられ、物品が製造される。 FIG. 9(c) is a graph showing the torque value T after correction. As shown in FIG. 9C, the corrected torque value T has a waveform from which the torque ripple is removed. The arithmetic processing unit 263 outputs the corrected torque value T to the robot control device 300 (S6). The robot control device 300 controls the robot arm 101 according to the acquired torque value T so as to assemble the work W1 shown in FIG. 1 with the work W2. As a result, the work W1 is attached to the work W2 to manufacture an article.

ロボットアーム１０１の各関節Ｊ１～Ｊ６にかかる負荷は、リンク等の負荷、組立時の負荷などにより無負荷ではない。さらに、各関節Ｊ１～Ｊ６にかかる負荷は、ロボットアーム１０１の姿勢などによって絶えず変化する。減速機１１は、負荷に応じて弾性変形するため、減速機１１の入力軸の回転角度が同じであっても、減速機１１の出力軸の回転角度は負荷に応じて異なる。 The load applied to each joint J1 to J6 of the robot arm 101 is not zero load due to the load of the links and the like, the load during assembly, and the like. Furthermore, the load applied to each joint J1-J6 constantly changes depending on the posture of the robot arm 101 and the like. Since the speed reducer 11 is elastically deformed according to the load, even if the rotation angle of the input shaft of the speed reducer 11 is the same, the rotation angle of the output shaft of the speed reducer 11 differs according to the load.

本実施形態では、トルクの補正に用いる位置情報が、減速機１１の出力側に配置されたエンコーダ７０からの信号に基づく情報である。エンコーダ７０及びエンコーダ９０は、減速機１１の出力側に設けられており、負荷に応じて変化する位置情報はエンコーダ７０の出力結果に現れる。つまり、負荷に変化を含んだ情報でトルクの値を補正できるため、より高精度にトルクの検出誤差成分を除去することができ、高精度にトルクの値を求めることができる。 In this embodiment, the positional information used for torque correction is information based on a signal from the encoder 70 arranged on the output side of the speed reducer 11 . The encoders 70 and 90 are provided on the output side of the speed reducer 11 , and position information that changes according to the load appears in the output result of the encoder 70 . That is, since the torque value can be corrected with information including changes in the load, the torque detection error component can be removed with higher accuracy, and the torque value can be obtained with higher accuracy.

検出ヘッド７１及び７２と検出ヘッド９１及び９２は、同じベース部材３に配線板２１を介して固定されている。したがって、減速機１１の変形による影響が、検出ヘッド７１及び７２と検出ヘッド９１及び９２に同じように現れることになる。また、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが重なるように配置され、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが重なるように配置されている。このため、ベース部材３及び配線板２１の熱膨張による変位が、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１に同じように現れ、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２に同じように現れる。このため、周囲環境（例えば、温度又は湿度）の影響を含んだエンコーダ７０の出力を基に、周囲環境の影響を含んだエンコーダ９０の出力から減じることができる。結果として、周囲環境の影響を除いた出力補正が可能となり、環境に対しても高精度にトルクの値を求めることができる。 The detection heads 7-1 and 7-2 and the detection heads 9-1 and 9-2 are fixed to the same base member 3 via the wiring board 21. FIG. Therefore, the influence of the deformation of the speed reducer 11 appears in the same way on the detection heads 7-1 and 7-2 and the detection heads 9-1 and 9-2. Further, when viewed in the direction of the axis L1, the detection head 7-1 and the detection head 9-1 are arranged to overlap each other, and the detection head 7-2 and the detection head 9-2 are arranged to overlap each other. Therefore, the displacement due to the thermal expansion of the base member 3 and the wiring board 21 appears in the detection heads 7-1 and 9-1 in the same way, and in the detection heads 7-2 and 9-2 in the same way. Therefore, based on the output of the encoder 70 that includes the effects of the ambient environment (for example, temperature or humidity), it is possible to subtract from the output of the encoder 90 that includes the effects of the ambient environment. As a result, the output can be corrected without the influence of the surrounding environment, and the torque value can be obtained with high accuracy even with respect to the environment.

本実施形態では、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが重なるように配置され、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが重なるように配置されている。このため、トルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減算（又は加算）するだけの単純な補正演算を行うだけでよく、複雑な位相演算を行う必要がない。なお、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１との相対位置が一致しているのが好ましいが、僅かにずれていてもよい。検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とのずれ量は、軸線Ｌ１を中心に±５度以内であるのが好ましい。検出ヘッド７２と検出ヘッド９２についても同様である。 In this embodiment, when viewed in the direction of the axis L1, the detection head 7-1 and the detection head 9-1 are arranged to overlap, and the detection head 7-2 and the detection head 9-2 are arranged to overlap. Therefore, a simple correction calculation of subtracting (or adding) the correction value .DELTA.T from the torque value Ta is sufficient, and there is no need to perform a complicated phase calculation. Although it is preferable that the relative positions of the detection head 7-1 and the detection head 9-1 match when viewed in the direction of the axis L1, they may be slightly displaced. The amount of deviation between the detection head 7-1 and the detection head 9-1 is preferably within ±5 degrees around the axis L1. The same applies to the detection head 7-2 and the detection head 9-2.

更に、本実施形態では、検出ヘッド７１及び７２と検出ヘッド９１及び９２とが同一構成である。よって、デバイス特有の特性、例えば温度ドリフト特性が同様となり、高精度にトルクの値を求めることができる。また、リンクの位置と、リンクにかかっているトルクを同一構成の検出装置を用いて算出するため、位置とトルクの両方を算出しつつ、トルクの算出に関しては、減速機に起因するトルクリップルの誤差を補正することができる。 Furthermore, in this embodiment, the detection heads 7-1 and 7-2 and the detection heads 9-1 and 9-2 have the same configuration. Therefore, characteristics peculiar to the device, such as temperature drift characteristics, become similar, and the torque value can be obtained with high accuracy. In addition, since the position of the link and the torque applied to the link are calculated using a detection device with the same configuration, both the position and the torque are calculated, and the torque ripple caused by the speed reducer is calculated. Errors can be corrected.

トルクの値が高精度になるため、このトルクの値を用いたロボット制御装置３００におけるロボットアーム１０１の力制御が安定化する。安定したロボットアーム１０１の力制御が実現されるので、安定して物品を製造することができる。また、安定して力制御を行うことができるので、ロボットにより物品を製造する作業時間を短縮することができる。 Since the torque value becomes highly accurate, force control of the robot arm 101 in the robot control device 300 using this torque value is stabilized. Since stable force control of the robot arm 101 is realized, articles can be manufactured stably. In addition, since force control can be stably performed, it is possible to shorten the work time for manufacturing an article using a robot.

［第２実施形態］
第２実施形態に係る検出装置について説明する。図１２は、第２実施形態に係る検出装置２００Ａの斜視図である。第１実施形態では、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが重なるように配置され、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが重なるように配置されている場合について説明した。第２実施形態では、これら検出ヘッドの配置関係が第１実施形態と異なり、それ以外の構成は、第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の部分については、説明を省略する。 [Second embodiment]
A detection device according to the second embodiment will be described. FIG. 12 is a perspective view of a detection device 200A according to the second embodiment. In the first embodiment, when viewed in the direction of the axis L1, the detection head 7-1 and the detection head 9-1 are arranged to overlap each other, and the detection head 7-2 and the detection head 9-2 are arranged to overlap each other. explained. In the second embodiment, the positional relationship of these detection heads is different from that in the first embodiment, and the rest of the configuration is the same as in the first embodiment. Therefore, the description of the same parts as in the first embodiment is omitted.

検出装置２００Ａは、第１実施形態と同様、エンコーダ７０と、エンコーダ９０とを有する。エンコーダ７０は、第１センサの一例である検出ヘッド７１と、第１センサの一例である検出ヘッド７２とを有する。エンコーダ９０は、第２センサの一例である検出ヘッド９１と、第２センサの一例である検出ヘッド９２とを有する。各検出ヘッド７１及び７２は、第１実施形態と同様、配線板２１の主面２１Ａに配置されている。各検出ヘッド９１及び９２は、第１実施形態と同様、配線板２１の主面２１Ｂに配置されている。 200 A of detection apparatuses have the encoder 70 and the encoder 90 like 1st Embodiment. The encoder 70 has a detection head 7-1, which is an example of a first sensor, and a detection head 7-2, which is an example of the first sensor. The encoder 90 has a detection head 9-1, which is an example of a second sensor, and a detection head 9-2, which is an example of a second sensor. Each detection head 7-1 and 7-2 is arranged on the main surface 21A of the wiring board 21, as in the first embodiment. Each detection head 9-1 and 9-2 is arranged on the main surface 21B of the wiring board 21, as in the first embodiment.

第２実施形態では、軸線Ｌ１の方向に視て、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが、ベース部材３の回転方向に略９０度ずれるように配置され、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが、ベース部材３の回転方向に略９０度ずれるように配置されている。即ち、検出ヘッド７１と検出ヘッド９１とが、軸線Ｌ１を中心に略９０度ずれるように配置されている。また、検出ヘッド７２と検出ヘッド９２とが、軸線Ｌ１を中心に略９０度ずれるように配置されている。ここで、略９０度とは、９０度である場合と、９０度に対して僅かにずれた角度である場合を含むものである。このずれ量は、±５度以内であるのが好ましい。即ち、略９０度は、９０度±５度の範囲内であるのが好ましい。 In the second embodiment, when viewed in the direction of the axis L1, the detection head 7-1 and the detection head 9-1 are arranged so as to be shifted by approximately 90 degrees in the rotation direction of the base member 3. 2 are arranged so as to be shifted by approximately 90 degrees in the rotation direction of the base member 3 . That is, the detection head 7-1 and the detection head 9-1 are arranged so as to be shifted by approximately 90 degrees around the axis L1. Further, the detection head 7-2 and the detection head 9-2 are arranged so as to be shifted by approximately 90 degrees around the axis L1. Here, "approximately 90 degrees" includes cases where the angle is 90 degrees and cases where the angle is slightly deviated from 90 degrees. This amount of deviation is preferably within ±5 degrees. That is, approximately 90 degrees is preferably within the range of 90 degrees ±5 degrees.

図１３は、第２実施形態におけるトルクの検出誤差成分の値を示すグラフである。図１３において、横軸は減速機１１の出力軸の回転角度の値、縦軸はトルクの値を示す。図１３は、関節に掛るトルクが０、即ち無負荷状態を示す。なお、図１３に示すトルクの値は、検出ヘッド９１及び９２からの信号に基づいて求めたトルクの値（検出値）である。また、図１３に示す回転角度の値は、検出ヘッド７１及び７２からの信号に基づいて求めた角度の値である。 FIG. 13 is a graph showing values of torque detection error components in the second embodiment. In FIG. 13, the horizontal axis indicates the rotation angle of the output shaft of the speed reducer 11, and the vertical axis indicates the torque. FIG. 13 shows a state in which the torque applied to the joint is 0, ie no load. The torque values shown in FIG . 13 are torque values (detection values) obtained based on signals from the detection heads 9-1 and 9-2. 13 are angle values obtained based on signals from the detection heads 7-1 and 7-2 .

図１３に示すように、トルクの検出誤差成分の値は、減速機１１の出力軸の回転角度の値に対して周期的に変化する波形（トルクリップル）となる。図１３では、トルクの検出誤差成分の値は、±１Ｎｍの範囲で変化する。第２実施形態では、エンコーダ７０とエンコーダ９０との配置関係が、第１実施形態と９０度異なるため、図１３に示す波形は、図９（ａ）に示す波形に対して１８０度ずれた逆位相の波形となる。 As shown in FIG. 13 , the value of the torque detection error component has a waveform (torque ripple) that periodically changes with respect to the value of the rotation angle of the output shaft of the speed reducer 11 . In FIG. 13, the value of the torque detection error component varies within a range of ±1 Nm. In the second embodiment, the positional relationship between the encoder 70 and the encoder 90 is different from that in the first embodiment by 90 degrees. Therefore, the waveform shown in FIG. It becomes a phase waveform.

本実施形態では、図７のＲＯＭ２０２に記憶させたデータ２３０は、図１３の関係にある。このため、ＣＰＵ２０１は、図１０のステップＳ５において、ステップＳ４で求めたトルクの値Ｔａに、データ２３０に基づく補正値ΔＴを加算することにより、補正したトルクの値Ｔを求める。なお、ＲＯＭ２０２に記憶させておく補正値の正負の符号を逆にしておく、即ち図１３に示すデータを１８０度、逆の位相にしておけば、ステップＳ４で求めたトルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減算すればよい。 In this embodiment, the data 230 stored in the ROM 202 of FIG. 7 has the relationship of FIG. Therefore, in step S5 of FIG. 10, the CPU 201 obtains the corrected torque value T by adding the correction value ΔT based on the data 230 to the torque value Ta obtained in step S4. If the positive and negative signs of the correction values stored in the ROM 202 are reversed, that is, if the data shown in FIG. ΔT should be subtracted.

このように、エンコーダ７０とエンコーダ９０との配置関係が、第１実施形態と９０度異なっても、第１実施形態と同様、高精度にトルクの値を求めることができる。 As described above, even if the positional relationship between the encoder 70 and the encoder 90 is different from that in the first embodiment by 90 degrees, the torque value can be obtained with high accuracy as in the first embodiment.

［第３実施形態］
第３実施形態に係る検出装置について説明する。なお、第３実施形態における検出装置のハードウェア構成は、第２実施形態における検出装置と同様である。第３実施形態では、ＣＰＵ２０１（図７）の処理内容、即ちプログラム２２０の内容が異なる。したがって、検出装置のハードウェア構成については、説明を省略する。第３実施形態では、第１実施形態で説明した図１０に示すフローチャートのステップＳ５の補正処理が第１実施形態と異なる。図１４は、第３実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。第３実施形態では、図８に示すトルク信号処理部２５２の処理に代わって、図１４に示すトルク信号処理部２５２Ｂの処理を行う。図１４には、トルク信号処理部２５２Ｂの機能を更に細分化して図示している。トルク信号処理部２５２Ｂは、演算処理部２６１、２６２Ａ、２６２Ｂ及び２６３に分けられる。 [Third embodiment]
A detection device according to the third embodiment will be described. Note that the hardware configuration of the detection device in the third embodiment is the same as that of the detection device in the second embodiment. In the third embodiment, the processing contents of the CPU 201 (FIG. 7), that is, the contents of the program 220 are different. Therefore, description of the hardware configuration of the detection device is omitted. In the third embodiment, the correction process in step S5 of the flowchart shown in FIG. 10 described in the first embodiment is different from that in the first embodiment. FIG. 14 is a functional block diagram showing some processing functions of a processing unit according to the third embodiment. In the third embodiment, instead of the processing of the torque signal processing section 252 shown in FIG. 8, the processing of the torque signal processing section 252B shown in FIG. 14 is performed. FIG. 14 further subdivides the functions of the torque signal processing section 252B. The torque signal processing section 252B is divided into arithmetic processing sections 261, 262A, 262B and 263. FIG.

第３実施形態では、図２に示す減速機１１の入力軸が一定の角度に保持されているものと見做せる場合について説明する。減速機１１の出力側にトルク負荷が加えられると、減速機１１が変形する。その変形量は出力側に配置されたエンコーダ７０で検出可能である。 3rd Embodiment demonstrates the case where it can be considered that the input shaft of the reduction gear 11 shown in FIG. 2 is hold|maintained at a fixed angle. When a torque load is applied to the output side of the speed reducer 11, the speed reducer 11 deforms. The amount of deformation can be detected by an encoder 70 arranged on the output side.

具体的に説明すると、図１４に示す演算処理部２６２Ａは、角度信号処理部２５１から相対角度の値Ｘｏｕｔを取得して、ある基準値に対する変位量ΔＸを求める。演算処理部２６２Ｂは、変位量ΔＸを、減速機１１の剛性係数Ｋに基づいて、トルクの値に換算して補正値ΔＴとする。補正値ΔＴはＫ×ΔＸで求めることができる。剛性係数Ｋは、定数であり、予めＲＯＭ２０２に記憶されている。そして、演算処理部２６３は、トルクの値Ｔａに補正値ΔＴを加算することにより、補正したトルクの値Ｔを求めることができる。 Specifically, the arithmetic processing unit 262A shown in FIG. 14 acquires the value Xout of the relative angle from the angle signal processing unit 251 and obtains the displacement amount ΔX with respect to a certain reference value. The arithmetic processing unit 262B converts the displacement amount ΔX into a torque value based on the stiffness coefficient K of the speed reducer 11 to obtain a correction value ΔT. The correction value ΔT can be obtained by K×ΔX. The stiffness coefficient K is a constant and stored in the ROM 202 in advance. Then, the arithmetic processing unit 263 can obtain the corrected torque value T by adding the correction value ΔT to the torque value Ta.

このように、トルク信号処理部２５２Ｂは、相対角度の値Ｘｏｕｔ、及び減速機１１の剛性係数Ｋに基づいて、トルクの値Ｔａを補正して、トルクの値Ｔを求める。減速機１１が波動歯車減速機である場合、その剛性は低いため、補正に必要な十分な感度でトルクの値Ｔを計測することができる。 In this manner, the torque signal processing unit 252B obtains the torque value T by correcting the torque value Ta based on the relative angle value Xout and the stiffness coefficient K of the speed reducer 11 . If the reducer 11 is a strain wave gear reducer, its rigidity is low, so the torque value T can be measured with sufficient sensitivity necessary for correction.

なお、第３実施形態では、第２実施形態の図１２に示すように検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を配置した場合について説明したが、第１実施形態の図６に示すように検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を配置してもよい。この場合、演算処理部２６３は、トルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減算することにより、補正したトルクの値Ｔを求めることができる。 In addition, in the third embodiment, the case where the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 are arranged as shown in FIG. The detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 may be arranged as follows. In this case, the arithmetic processing unit 263 can obtain the corrected torque value T by subtracting the correction value ΔT from the torque value Ta.

［第４実施形態］
第４実施形態に係る検出装置について説明する。なお、第４実施形態における検出装置のハードウェア構成は、第２実施形態における検出装置と同様である。第４実施形態では、ＣＰＵ２０１（図７）の処理内容、即ちプログラム２２０の内容が異なる。したがって、検出装置のハードウェア構成については、説明を省略する。 [Fourth Embodiment]
A detection device according to the fourth embodiment will be described. Note that the hardware configuration of the detection device in the fourth embodiment is the same as that of the detection device in the second embodiment. In the fourth embodiment, the processing contents of the CPU 201 (FIG. 7), that is, the contents of the program 220 are different. Therefore, description of the hardware configuration of the detection device is omitted.

第３実施形態では、図２の減速機１１の入力軸が一定の角度に保持されているものと見做せる場合について説明した。つまり、第３実施形態で説明した方法は、ロボットアーム１０１の関節をほとんど動作させない状況に限られる。このような状況の例としては、ロボットアームを力制御して組立作業を行う場合において、組立開始時を荷重のゼロ点としてリセットする場合、力制御による組立の対象が金属等の剛体である場合などである。 3rd Embodiment demonstrated the case where the input shaft of the reduction gear 11 of FIG. 2 can be regarded as what is hold|maintained at a fixed angle. In other words, the method described in the third embodiment is limited to situations in which the joints of the robot arm 101 are hardly moved. Examples of such situations include the case of force-controlled robot arm assembly work, the case of resetting the load at the start of assembly as the zero point, and the case of force-controlled assembly of a rigid body such as metal. and so on.

第４実施形態では、図２の減速機１１の入力軸の角度が一定であるか否かに関係なく、トルクの値を求める場合について説明する。第４実施形態では、第１実施形態で説明した図１０に示すフローチャートのステップＳ５の補正処理が第１実施形態と異なる。図１５は、第４実施形態に係る処理部の一部の処理機能を示す機能ブロック図である。第４実施形態では、図８に示すトルク信号処理部２５２の処理に代わって、図１５に示すトルク信号処理部２５２Ｃの処理を行う。図１５には、トルク信号処理部２５２Ｃの機能を更に細分化して図示している。トルク信号処理部２５２Ｃは、演算処理部２６１、２６２Ｃ、２６２Ｂ及び２６３に分けられる。 In the fourth embodiment, a case will be described in which the torque value is obtained regardless of whether the angle of the input shaft of the speed reducer 11 in FIG. 2 is constant. In the fourth embodiment, the correction process in step S5 of the flowchart shown in FIG. 10 described in the first embodiment is different from that in the first embodiment. FIG. 15 is a functional block diagram showing some processing functions of a processing unit according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, instead of the processing of the torque signal processing section 252 shown in FIG. 8, the processing of the torque signal processing section 252C shown in FIG. 15 is performed. FIG. 15 further subdivides the functions of the torque signal processing section 252C. The torque signal processing section 252C is divided into arithmetic processing sections 261, 262C, 262B and 263. FIG.

本実施形態では、エンコーダ５０は、アブソリュート型のロータリエンコーダであるのが好ましい。エンコーダ５０は、図７に示す検出ヘッド５１のほか、回転総数をカウントする不図示のカウンタ、及び不図示のカウンタに電力を供給する不図示のバックアップ電池を有している。このエンコーダ５０により、減速機１１の入力軸の回転角度、即ちモータ１３の回転軸１５の回転角度を検出することができる。 In this embodiment, the encoder 50 is preferably an absolute rotary encoder. The encoder 50 has a detection head 51 shown in FIG. 7, a counter (not shown) that counts the total number of rotations, and a backup battery (not shown) that supplies power to the counter (not shown). The encoder 50 can detect the rotation angle of the input shaft of the speed reducer 11 , that is, the rotation angle of the rotary shaft 15 of the motor 13 .

減速機１１の出力側にトルク負荷が加えられると、減速機１１が変形する。その変形量は、減速機１１の入力側に配置されたエンコーダ５０と、出力側に配置されたエンコーダ７０とで検出可能である。 When a torque load is applied to the output side of the speed reducer 11, the speed reducer 11 deforms. The amount of deformation can be detected by an encoder 50 arranged on the input side of the speed reducer 11 and an encoder 70 arranged on the output side.

具体的に説明すると、図１５に示す角度信号処理部２５３は、エンコーダ５０により出力された信号を取得して、モータ１３の回転軸１５の回転角度の値Ｘｉｎを求める。角度信号処理部２５１は、第１実施形態と同様、相対角度の値Ｘｏｕｔを求める。演算処理部２６２Ｃは、回転角度の値Ｘｉｎと、相対角度の値Ｘｏｕｔとを取得して、減速機１１における変位量ΔＸを求める。具体的には、減速機１１の減速比をＮとすると、変位量ΔＸは、Ｘｏｕｔ－Ｘｉｎ／Ｎで求まる。例えば、減速比Ｎを５０とすると、変位量ΔＸは、Ｘｏｕｔ－Ｘｉｎ／５０で求めることができる。減速比Ｎのデータは、予め図７のＲＯＭ２０２に記憶されている。演算処理部２６２Ｂは、変位量ΔＸを、減速機１１の剛性係数Ｋに基づいてトルクの値に換算して補正値ΔＴとする。補正値ΔＴはＫ×ΔＸで求めることができる。剛性係数Ｋは、定数であり、予めＲＯＭ２０２に記憶されている。そして、演算処理部２６３は、トルクの値Ｔａに補正値ΔＴを加算することにより、補正したトルクの値Ｔを求めることができる。 Specifically, the angle signal processing unit 253 shown in FIG. 15 acquires the signal output from the encoder 50 and obtains the rotation angle value Xin of the rotating shaft 15 of the motor 13 . The angle signal processing unit 251 obtains the relative angle value Xout as in the first embodiment. The arithmetic processing unit 262C obtains the rotation angle value Xin and the relative angle value Xout, and obtains the displacement amount ΔX in the speed reducer 11 . Specifically, if the speed reduction ratio of the speed reducer 11 is N, the displacement amount ΔX is obtained by Xout−Xin/N. For example, if the speed reduction ratio N is 50, the displacement amount ΔX can be obtained by Xout-Xin/50. Data of the speed reduction ratio N is stored in the ROM 202 in FIG. 7 in advance. The arithmetic processing unit 262B converts the displacement amount ΔX into a torque value based on the stiffness coefficient K of the speed reducer 11 to obtain a correction value ΔT. The correction value ΔT can be obtained by K×ΔX. The stiffness coefficient K is a constant and stored in the ROM 202 in advance. Then, the arithmetic processing unit 263 can obtain the corrected torque value T by adding the correction value ΔT to the torque value Ta.

このように、トルク信号処理部２５２Ｃは、回転角度の値Ｘｉｎ、相対角度の値Ｘｏｕｔ、減速機１１の剛性係数Ｋ、及び減速比Ｎに基づいて、トルクの値Ｔａを補正して、トルクの値Ｔを求める。減速機１１が波動歯車減速機である場合、その剛性は低いため、補正に必要な十分な感度でトルクの値Ｔを計測することができる。 In this manner, the torque signal processing unit 252C corrects the torque value Ta based on the rotation angle value Xin, the relative angle value Xout, the stiffness coefficient K of the reduction gear 11, and the reduction ratio N, Find the value T. If the reducer 11 is a strain wave gear reducer, its rigidity is low, so the torque value T can be measured with sufficient sensitivity necessary for correction.

ロボットアームの力制御による物品の組立時に、ロボットアームの関節が比較的大きな移動量となる場合、例えば組立の対象ワークがスポンジ等の柔軟物の場合であっても、高精度にトルクの値Ｔを求めることができる。よって、ロボットアームの力制御が安定し、安定して物品を製造することができる。 When assembling an article by force control of the robot arm, even if the joint of the robot arm has a relatively large amount of movement, for example, if the workpiece to be assembled is a soft object such as a sponge, the torque value T can be obtained with high accuracy. can be asked for. Therefore, the force control of the robot arm is stabilized, and articles can be stably manufactured.

なお、第４実施形態では、第２実施形態の図１２に示すように検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を配置した場合について説明したが、第１実施形態の図６に示すように検出ヘッド７１、７２、９１及び９２を配置してもよい。この場合、演算処理部２６３は、トルクの値Ｔａから補正値ΔＴを減算することにより、補正したトルクの値Ｔを求めることができる。 In addition, in the fourth embodiment, the case where the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 are arranged as shown in FIG. The detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 may be arranged as follows. In this case, the arithmetic processing unit 263 can obtain the corrected torque value T by subtracting the correction value ΔT from the torque value Ta.

本発明は、以上説明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、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、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 embodiments described above, and many modifications are possible within the technical concept of the present invention. Moreover, the effects described in the embodiments 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.

上述の実施形態では、ロボットアーム１０１が垂直多関節のロボットアームの場合について説明したが、これに限定するものではない。ロボットアームが、例えば、水平多関節のロボットアームであってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the robot arm 101 is a vertically articulated robot arm has been described, but it is not limited to this. The robot arm may be, for example, a horizontal articulated robot arm.

上述の実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ２０２であり、ＲＯＭ２０２にプログラム２２０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２２０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、プログラム２２０を供給するための記録媒体としては、図７に示すＲＯＭ２０２のほか、記録ディスク、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、磁気テープ、不揮発性メモリ等を用いることができる。光ディスクは、例えばＤＶＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒである。不揮発性メモリは、例えばＵＳＢメモリ、メモリカード、ＲＯＭである。 In the above-described embodiment, the computer-readable recording medium is the ROM 202, and the case where the program 220 is stored in the ROM 202 will be described, but the present invention is not limited to this. The program 220 may be recorded on any computer-readable recording medium. For example, as a recording medium for supplying the program 220, in addition to the ROM 202 shown in FIG. 7, a recording disk, flexible disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, magnetic tape, non-volatile memory, etc. can be used. Optical discs are, for example, DVD-ROMs, CD-ROMs, and CD-Rs. Nonvolatile memory is, for example, a USB memory, a memory card, or a ROM.

上述の実施形態では、処理回路２５がロボットアームに搭載される場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、ロボット制御装置に搭載される場合、又はロボットアーム及びロボット制御装置とは別の制御ユニットに搭載される場合であってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the processing circuit 25 is mounted on the robot arm has been described, but the present invention is not limited to this. For example, it may be installed in a robot control device, or may be installed in a control unit separate from the robot arm and the robot control device.

上述の実施形態では、検出ヘッド７１、７２、９１、９２、及び５１の信号の処理を、１つの処理回路２５（ＣＰＵ２０１）が行う場合について説明したが、これに限定するものではなく、複数の処理回路（ＣＰＵ）で分担して行ってもよい。その際、複数の処理回路を同じ配線板２１に配置してもよいし、一部又は全部の処理回路を配線板２１とは別の配線板に配置してもよい。例えば、検出ヘッド７１及び７２の信号を処理する回路と、検出ヘッド９１及び９２の信号を処理する回路とを別々の半導体パッケージ（ＣＰＵ）で構成してもよい。その際、２つの配線板のそれぞれに半導体パッケージを配置し、２つの配線板同士をケーブルで接続するように構成してもよい。また、検出ヘッド５１は、検出ヘッド７１、７２、９１及び９２対して離れた位置、具体的にはモータ１３に配置されている。したがって、検出ヘッド７１、７２、９１及び９２の信号を処理する回路（ＣＰＵ）と、検出ヘッド５１の信号を処理する回路（ＣＰＵ）とに分けてもよい。 In the above embodiment, the case where one processing circuit 25 (CPU 201) processes the signals of the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 , 9 2 , and 51 has been described, but the present invention is not limited to this. Instead, it may be performed by a plurality of processing circuits (CPUs). In that case, a plurality of processing circuits may be arranged on the same wiring board 21 , or some or all of the processing circuits may be arranged on a wiring board different from the wiring board 21 . For example, a circuit for processing the signals of the detection heads 7-1 and 7-2 and a circuit for processing the signals of the detection heads 9-1 and 9-2 may be configured in separate semiconductor packages (CPUs). In this case, a semiconductor package may be arranged on each of the two wiring boards, and the two wiring boards may be connected by a cable. Further, the detection head 51 is arranged at a position distant from the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 , specifically at the motor 13 . Therefore, it may be divided into a circuit (CPU) for processing the signals of the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 and a circuit (CPU) for processing the signals of the detection head 51 .

上述の実施形態では、補正後のトルクの値Ｔをそのままロボット制御装置３００に出力する場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、トルクの値Ｔに対して、更に別の補正処理を施してから、ロボット制御装置３００に出力するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the corrected torque value T is directly output to the robot control device 300 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the torque value T may be output to the robot control device 300 after being subjected to another correction process.

また、処理回路２５は、ロボット制御装置３００の処理負荷の低減、及びノイズ低減のために、検出ヘッド７１、７２、９１及び９２の近傍であるロボットアーム１０１の関節に配置されているのが好ましいが、これに限定するものではない。例えば処理回路２５がロボット制御装置３００に配置されていてもよい。また、処理回路２５の処理の一部又は全部を、ロボット制御装置３００のＣＰＵに行わせてもよい。処理回路２５の処理の全部を、ロボット制御装置３００のＣＰＵに行わせる場合、処理回路２５を省略してもよい。 In addition, the processing circuit 25 is arranged at the joints of the robot arm 101 near the detection heads 7 1 , 7 2 , 9 1 and 9 2 in order to reduce the processing load of the robot control device 300 and reduce noise. Although it is preferable to have, it is not limited to this. For example, the processing circuitry 25 may be located in the robot controller 300 . Also, part or all of the processing of the processing circuit 25 may be performed by the CPU of the robot control device 300 . If the CPU of the robot control device 300 is caused to perform all the processing of the processing circuit 25, the processing circuit 25 may be omitted.

また、検出ヘッド７１及び７２がベース部材３の側に配置される場合について説明したが、これに限定するものではなく、固定部材１の側に配置されてもよい。この場合、スケール６はベース部材３の側に配置すればよい。いずれにしても、固定部材１に対するベース部材３の相対変位に応じた信号を検出ヘッド７１及び７２から取得可能である。 Also, the case where the detection heads 7-1 and 7-2 are arranged on the base member 3 side has been described, but the present invention is not limited to this, and they may be arranged on the fixed member 1 side. In this case, the scale 6 may be arranged on the base member 3 side. In any case, signals corresponding to the relative displacement of the base member 3 with respect to the fixed member 1 can be obtained from the detection heads 7-1 and 7-2.

また、検出ヘッド９１及び９２がベース部材３の側に配置される場合について説明したが、これに限定するものではなく、内側リング２９の側に配置されてもよい。この場合、スケール８１及び８２はベース部材３の側に配置すればよい。いずれにしても、ベース部材３に対する内側リング２９の板ばね３０の弾性変形による相対変位に応じた信号を検出ヘッド９１及び９２から取得可能である。 Also, the case where the detection heads 9 1 and 9 2 are arranged on the side of the base member 3 has been described, but the present invention is not limited to this, and they may be arranged on the side of the inner ring 29 . In this case, the scales 8-1 and 8-2 may be arranged on the base member 3 side. In any case, it is possible to acquire from the detection heads 9 1 and 9 2 signals corresponding to the relative displacement due to the elastic deformation of the leaf springs 30 of the inner ring 29 with respect to the base member 3 .

また、トルクの値を補正する一連の処理を、ソフトウェアで実現する場合について説明したが、これに限定するものではなく、一連の処理の一部又は全部をハードウェアで実現してもよい。 Moreover, although the case where the series of processes for correcting the torque value is implemented by software has been described, the present invention is not limited to this, and part or all of the series of processes may be implemented by hardware.

上述の実施形態では、リンク１２０と固定部材１とが別体で構成される場合について説明したが、これに限定するものではなく、リンク１２０と固定部材１とが連結されていればよく、一体物であってもよい。また、リンク１２１と出力部材５とが別体で構成される場合について説明したが、これに限定するものではなく、リンク１２１と出力部材５とが連結されていればよく、一体物であってもよい。また、出力部材５と弾性体４の内側リング２９とが別体に構成される場合について説明したが、これに限定するものではなく、出力部材５と内側リング２９とが連結されていればよく、一体物であってもよい。また、出力部材５を省略して、リンク１２１が直接、内側リング２９に連結されていてもよい。 In the above-described embodiment, the link 120 and the fixed member 1 are configured separately, but the present invention is not limited to this. It can be a thing. In addition, although the case where the link 121 and the output member 5 are configured separately has been described, the present invention is not limited to this. good too. Also, the case where the output member 5 and the inner ring 29 of the elastic body 4 are configured separately has been described, but the present invention is not limited to this, and the output member 5 and the inner ring 29 may be connected to each other. , may be in one piece. Alternatively, the output member 5 may be omitted and the link 121 may be directly connected to the inner ring 29 .

また、上述の実施形態では、第１センサの一例として２つの検出ヘッド７１及び７２がある場合について説明したが、２つに限定するものではなく、例えば一方の検出ヘッドが省略されていてもよい。同様に、第２センサの一例として２つの検出ヘッド９１及び９２がある場合について説明したが、２つに限定するものではなく、例えば一方の検出ヘッドが省略されていてもよい。 Also, in the above-described embodiment, the case where there are two detection heads 7 1 and 7 2 as an example of the first sensor has been described, but the number is not limited to two, and for example one detection head may be omitted. good too. Similarly, the case where there are two detection heads 9-1 and 9-2 has been described as an example of the second sensor, but the number is not limited to two, and for example, one detection head may be omitted.

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。 (Other examples)
The present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.

上述した実施形態では、ロボット装置５００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。 In the above-described embodiment, the robot apparatus 500 uses a multi-joint robot arm having a plurality of joints, but the number of joints is not limited to this. Although a vertical multi-axis configuration is shown as the type of the robot device, a configuration equivalent to the above can also be implemented in a different type of joint such as a parallel link type.

また、ロボット装置５００の構成例を各実施形態の例図により示したが、これに限定されるものではなく、当業者において任意に設計変更が可能である。また、ロボット装置５００に設けられる各モータは、上述の構成に限定されるものではなく、各関節を駆動する駆動源は例えば人工筋肉のようなデバイス等であってもよい。 Also, although the configuration example of the robot device 500 is shown in the diagrams of the respective embodiments, the configuration is not limited to this, and a person skilled in the art can arbitrarily change the design. Further, each motor provided in the robot apparatus 500 is not limited to the configuration described above, and the drive source for driving each joint may be a device such as an artificial muscle.

また上述した実施形態は、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 above-described embodiments can be applied to a machine that can automatically perform stretching, bending, stretching, vertical movement, horizontal movement, turning, or a combination of these operations based on the information in the storage device provided in the control device. be.

１…固定部材（第１部位）、３…ベース部材（第２部位）、７１…検出ヘッド（第１センサ）、７２…検出ヘッド（第１センサ）、９１…検出ヘッド（第２センサ）、９２…検出ヘッド（第２センサ）、１１…減速機、１３…モータ（駆動源）、１５…回転軸（減速機の入力側の軸）、２９…内側リング（第３部位）、２００…検出装置、２０１…ＣＰＵ（処理部） Reference Signs List 1... Fixing member (first part), 3... Base member (second part), 71... Detection head ( first sensor), 72 ... Detection head ( first sensor), 91... Detection head (second Sensor), 92... Detection head ( second sensor), 11... Reducer, 13... Motor (driving source), 15... Rotating shaft (input-side shaft of the reducer), 29... Inner ring (third portion) , 200 ... detection device, 201 ... CPU (processing unit)

Claims (22)

第１部位に対し、減速機により回転される第２部位の相対変位に応じた第１信号を出力する第１センサと、
前記第２部位に対し、弾性部を介して前記第２部位に支持された第３部位の相対変位に応じた第２信号を出力する第２センサと、
前記第１センサにより出力された前記第１信号から、前記第１部位に対する前記第２部位の相対角度の値を取得し、前記第２センサにより出力された前記第２信号から、前記第２部位と前記第３部位との間に作用するトルクの値を取得し、前記トルクの値を前記第１センサにより取得した前記相対角度の値に応じて更新する処理部と、を備える、
ことを特徴とする検出装置。 a first sensor that outputs a first signal corresponding to the relative displacement of the second portion rotated by the speed reducer with respect to the first portion;
a second sensor that outputs a second signal corresponding to relative displacement of a third portion supported by the second portion via an elastic portion with respect to the second portion;
Obtaining the value of the relative angle of the second part with respect to the first part from the first signal output by the first sensor, and obtaining the value of the second part from the second signal output by the second sensor and a processing unit that acquires a value of torque acting between and the third part, and updates the value of torque according to the value of the relative angle acquired by the first sensor ,
A detection device characterized by: 前記処理部は、前記トルクの値を、前記相対角度の値と、前記減速機の剛性係数とに基づき更新する、
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。 The processing unit updates the torque value based on the relative angle value and the stiffness coefficient of the speed reducer .
The detection device according to claim 1, characterized in that: 前記減速機の入力軸の回転に応じた第３信号を出力する第３センサをさらに備え、
前記処理部は、前記トルクの値を、前記第３センサにより出力された前記第３信号から取得される前記入力軸の回転角度の値と、前記相対角度の値と、前記剛性係数と、前記減速機の減速比とに基づいて更新する、
ことを特徴とする請求項２に記載の検出装置。 further comprising a third sensor that outputs a third signal according to the rotation of the input shaft of the speed reducer;
The processing unit converts the torque value into the value of the rotation angle of the input shaft obtained from the third signal output by the third sensor, the value of the relative angle, the stiffness coefficient, the update based on the reduction ratio of the reducer and
3. The detection device according to claim 2, characterized in that: 前記第２部位に設けられる基板を更に備え、
前記第１センサ及び前記第２センサは、前記基板に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の検出装置。 further comprising a substrate provided at the second portion;
wherein the first sensor and the second sensor are arranged on the substrate;
4. The detection device according to any one of claims 1 to 3 , characterized in that: 前記第２部位の回転軸線の方向に視て、前記第１センサと前記第２センサとが前記基板を介して重なるように配置されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の検出装置。 When viewed in the direction of the rotation axis of the second portion, the first sensor and the second sensor are arranged so as to overlap with each other with the substrate interposed therebetween.
5. The detection device according to claim 4 , characterized in that: 前記第２部位の回転軸線を基準として、前記基板に前記第１センサと前記第２センサとが、前記第２部位の回転方向に略９０度ずれるように配置されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の検出装置。 The first sensor and the second sensor are arranged on the substrate so as to be shifted by approximately 90 degrees in the rotation direction of the second part, with the axis of rotation of the second part as a reference .
5. The detection device according to claim 4 , characterized in that: 前記第１センサは２つ配置されており、前記第２センサは２つ配置されており、 Two of the first sensors are arranged, two of the second sensors are arranged,
前記第２部位の回転軸線を基準として、前記基板に２つの前記第１センサが前記第２部位の回転方向に略１８０度ずれるように配置されており、 two of the first sensors are arranged on the substrate so as to be shifted by approximately 180 degrees in the rotation direction of the second portion with respect to the rotation axis of the second portion;
前記第２部位の回転軸線を基準として、前記基板に２つの前記第２センサが前記第２部位の回転方向に略１８０度ずれるように配置されている、 Two of the second sensors are arranged on the substrate so as to be shifted by approximately 180 degrees in the direction of rotation of the second portion with respect to the axis of rotation of the second portion.
ことを特徴とする請求項４に記載の検出装置。 5. The detection device according to claim 4, characterized in that: 前記基板は、第１面、及び前記第１面の反対側の第２面を有し、
前記第１センサは、前記第１面に設けられ、
前記第２センサは、前記第２面に設けられている、
ことを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の検出装置。 the substrate has a first side and a second side opposite the first side;
The first sensor is provided on the first surface,
The second sensor is provided on the second surface,
8. The detection device according to any one of claims 4 to 7 , characterized in that: 前記第１面と前記第２面とは表裏の関係となっている、 The first surface and the second surface have a front-back relationship,
ことを特徴とする請求項８に記載の検出装置。 9. The detection device according to claim 8, characterized in that: 前記第２部位には、前記基板を位置決めするための窪み部が設けられている、 The second part is provided with a recess for positioning the substrate,
ことを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載の検出装置。 10. The detection device according to any one of claims 4 to 9, characterized in that: 前記処理部は、前記第１信号により取得される相対変位と前記第２信号により取得される相対変位とに基づき、前記第１部位に対する前記第３部位の相対変位を取得可能である、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の検出装置。 The processing unit is capable of acquiring the relative displacement of the third part with respect to the first part based on the relative displacement acquired by the first signal and the relative displacement acquired by the second signal.
11. The detection device according to any one of claims 1 to 10 , characterized in that: 前記弾性部は、前記第３部位の回転軸を中心に放射状に配置された板状弾性体であり、各板状弾性体の主面が前記第３部位の回転軸を中心とする円周と直交する向きになるように前記第２部位と前記第３部位とに結合されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の検出装置。 The elastic part is a plate-shaped elastic body radially arranged around the rotation axis of the third part, and the main surface of each plate-shaped elastic body is aligned with the circumference centered on the rotation axis of the third part. coupled to the second portion and the third portion so as to be orthogonally oriented;
12. The detection device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that: 前記第１センサと前記第２センサとは同じ物理量の変位に応じて信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の検出装置。 The first sensor and the second sensor output signals according to displacement of the same physical quantity,
The detection device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that: 前記第１センサ及び前記第２センサは、エンコーダの検出ヘッドである、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の検出装置。 The first sensor and the second sensor are encoder detection heads,
The detection device according to any one of claims 1 to 13, characterized in that: 前記相対角度の値と補正値との対応関係が格納された格納部を更に備え、 further comprising a storage unit that stores a correspondence relationship between the relative angle value and the correction value;
前記処理部は、前記対応関係に基づく、前記相対角度の値に対応する前記補正値で、前記トルクの値を更新する、 The processing unit updates the torque value with the correction value corresponding to the relative angle value based on the correspondence relationship.
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の検出装置。 15. The detection device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that: 第１部位に対し、減速機により回転される第２部位の相対変位に応じた第１信号を出力する第１センサと、
前記第２部位に対し、弾性部を介して前記第２部位に支持された第３部位の相対変位に応じた第２信号を出力する第２センサと、を備えた検出装置の検出方法であって、
前記第１センサにより出力された前記第１信号から、前記第１部位に対する前記第２部位の相対角度の値を取得し、
前記第２センサにより出力された前記第２信号から、前記第２部位と前記第３部位との間に作用するトルクの値を取得し、
前記トルクの値を前記第１センサにより取得した前記相対角度の値に応じて更新する、
ことを特徴とする検出方法。 a first sensor that outputs a first signal corresponding to the relative displacement of the second portion rotated by the speed reducer with respect to the first portion;
and a second sensor that outputs a second signal according to relative displacement of a third portion supported by the second portion via an elastic portion with respect to the second portion. hand,
obtaining the value of the relative angle of the second portion with respect to the first portion from the first signal output by the first sensor;
obtaining a torque value acting between the second portion and the third portion from the second signal output by the second sensor;
updating the torque value according to the relative angle value obtained by the first sensor ;
A detection method characterized by: 駆動源と、
前記駆動源の回転を減速する減速機と、
第１部位と、
第２部位と、
第３部位と、
前記第１部位に対し、前記駆動源により前記減速機を介して回転される前記第２部位の相対変位に応じた第１信号を出力する第１センサと、
前記第２部位に対し、弾性部を介して前記第２部位に支持された前記第３部位の相対変位に応じた第２信号を出力する第２センサと、
前記第１センサにより出力された前記第１信号から、前記第１部位に対する前記第２部位の相対角度の値を取得し、前記第２センサにより出力された前記第２信号から、前記第２部位と前記第３部位との間に作用するトルクの値を取得し、前記トルクの値を前記第１センサにより取得した前記相対角度の値に応じて更新する処理部と、を備える、
ことを特徴とする駆動装置。 a driving source;
a reduction gear that reduces rotation of the drive source;
a first part;
a second part;
a third part;
a first sensor that outputs a first signal according to relative displacement of the second portion rotated by the drive source via the speed reducer with respect to the first portion;
a second sensor that outputs a second signal corresponding to relative displacement of the third portion supported by the second portion via an elastic portion with respect to the second portion;
Obtaining the value of the relative angle of the second part with respect to the first part from the first signal output by the first sensor, and obtaining the value of the second part from the second signal output by the second sensor and a processing unit that acquires a value of torque acting between and the third part, and updates the value of torque according to the value of the relative angle acquired by the first sensor ,
A driving device characterized by: 請求項１７に記載の駆動装置と、
前記第１部位に連結された第１リンクと、
前記第３部位に連結された第２リンクと、を備える、
ことを特徴とするロボット装置。 a driving device according to claim 17 ;
a first link connected to the first portion;
a second link connected to the third part;
A robot device characterized by: 請求項１８に記載のロボット装置により物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。 19. A method of manufacturing an article, wherein the article is manufactured by the robot apparatus according to claim 18 . 駆動源と、
前記駆動源の回転を減速する減速機と、
第１部位と、
第２部位と、
第３部位と、
前記第１部位に対し、前記駆動源により前記減速機を介して回転される前記第２部位の相対変位に応じた第１信号を出力する第１センサと、
前記第２部位に対し、弾性部を介して前記第２部位に支持された前記第３部位の相対変位に応じた第２信号を出力する第２センサと、を備えた駆動装置の制御方法であって、
前記第１センサにより出力された前記第１信号から、前記第１部位に対する前記第２部位の相対角度の値を取得し、
前記第２センサにより出力された前記第２信号から、前記第２部位と前記第３部位との間に作用するトルクの値を取得し、
前記トルクの値を前記第１センサにより取得した前記相対角度の値に応じて更新し、
更新した前記トルクの値に基づき前記駆動源を制御する、
ことを特徴とする制御方法。 a driving source;
a reduction gear that reduces rotation of the drive source;
a first part;
a second part;
a third part;
a first sensor that outputs a first signal according to relative displacement of the second portion rotated by the drive source via the speed reducer with respect to the first portion;
a second sensor that outputs a second signal according to relative displacement of the third portion supported by the second portion via an elastic portion with respect to the second portion; There is
obtaining the value of the relative angle of the second portion with respect to the first portion from the first signal output by the first sensor;
obtaining a torque value acting between the second portion and the third portion from the second signal output by the second sensor;
updating the torque value according to the relative angle value obtained by the first sensor ;
controlling the drive source based on the updated torque value;
A control method characterized by: 請求項１６に記載の検出方法、または請求項２０に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute the detection method according to claim 16 or the control method according to claim 20. 請求項２１に記載のプログラムを記録した、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium recording the program according to claim 21.
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