JPH02224990A

JPH02224990A - 計測ロボット

Info

Publication number: JPH02224990A
Application number: JP4161089A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shiraishi; 白石　満; Hideo Kato; 秀雄加藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1990-09-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概　要〕プラスチック等の柔構造体の機械的な特性を測定するた
めの計測ロボットに関し、取扱が容易で安価な計測システムを実現することを目的
とし、被測定物に荷重を負荷してそのときの被測定物の変位量
をロボットを用いて測定し、被測定物の機械的特性を計
測するシステムにおいて、荷重設定機構の少なくとも１
軸以上の軸に移動用のアクチュエータを搭載せず、該軸
が移動を必要とするときは他のアクチュエータを有する
ロボットにより駆動するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はプラスチック等の柔構造体の機械的な特性を測
定するための計測ロボットに関する。

〔従来の技術〕

製品の高機能化と軽量化の要請のもと構造設計の分野で
は、プラスチックのモールド技術を用いて、材料の薄肉
化を図り必要にして最小限の強度を付与する極限的な設
計が試みられている。このような構造体の多くは変形し
易い柔構造体となり、弾性変形のみならず塑性変形やク
リープ変形をも伴う。

このような柔構造体の機械的な特性を測定するために、
本出願人等は「計測ロボット」（特願昭６３−２２８３
５４号参照）等を提案している。「計測ロボット」の概
要を第７図に示す。１．２はｘＹ７３軸方向の移動機構
を有する直交型ロボットであり、ロボット１は更に回転
機構４を有している。

３は被測定物である。力センサ６を介してロボット２の
先端部に取りつけられたロッド８で被測定物３に力を加
え、そのときの被測定物３の変位分布をロボット１の先
端に力センサ５を介して取りつけられた変位検出用のプ
ローブ７で測定する。

測定した変位分布から更に歪分布等を求めるようになっ
ている。

ロボット１．２の各駆動機構（Ｘ、　Ｙ、　　Ｚ軸）は
第８図に示すようになっている。同図（ｂ）は、上から
見た半断面図を表し、同図（ａ）は、（ｂ）図を矢印ａ
、ａ方向から見た断面図である。第８図において、１０
は固定部、１１．１２は固定部に固定されたレール部、
１３は可動部である。１４〜１７（１７は隠れて見えな
い）は可動部１３と一体でレール１１．１２に案内され
て動く直進用軸受である。

１８はボールねじ、１９は可動部１３と一体で動くボー
ルねじ用のナツト　（以下単にナツトと呼ぶ）である。

ボールねじ１８は回転用軸受２０．２１で回転可能に支
持されている。２４はモータ、２５はモータと一体化さ
れたエンコーダである。モータ２４のシャフトとボール
ねじはカップリング２２で結合されていて、一体で動く
ようになっている。

実際のロボットではモータとボールねじの結合に歯車や
プーリ等を用いてよりコンパクトな構成とする場合もあ
るが、本質的な差異はない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記第７、第８図の構成による計測ロボットはロボット
を２台用いるので、 ■制御装置等を含めた価格が高い。

■２台のロボットを操作するので、取り扱い、特にホス
トのプログラムでの取り扱いが煩雑になる。といった問
題があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、取扱が容易で安価な
計測システムを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の原理を第１図を用いて説明する。第１図に示し
たのは荷重設定機構（第７図のロボット２に相当する部
分）の移動を行う機構である。第１図（ａ）は、正面図
であり、第１図（ｂ）は、ａ図のｂ−ｂ線における断面
図である。第１図において３０は固定部、３１．３２は
固定部３０に固定されている案内部、３３は可動部であ
る。３４．３５は、可動部３３と一体で案内部３１．３
２に案内されて動く直進用軸受である。従来のロボット
２　（第７図参照）とは異なり、移動用のアクチュエー
タ（モータ）を有していないのが特徴である。

〔作　用〕

可動部３３の移動を必要とするときは、他のアクチュエ
ータを有する移動機構（第７図の１に相当する部分）に
より可動部３３を連結して移動を行なう。従って可動部
３３にはアクチュエータがなくとも移動でき、構造が簡
単になる。

〔実施例〕

第２図に第１の実施例を示す。同図は、上から見た半断
面図を表している。同図において、４０は固定部、４１
．４２はレールで固定部４０に固定されている。４３は
可動部である。４４．４５は可動部４３と一体でレール
４１に案内されて動く直進用軸受である。同様に可動部
４３と一体でレール４２に案内されて動く直進用軸受が
２個ある（図示せず）。４８はボールねじで、４９はナ
ツトである。ボールねじ４８は回転用軸受５０・５１で
回転可能に支持されている。ボールねじ４８の一端はブ
レーキ５２の可動部（図示せず）と一体になっている。

ブレーキ５２は、ブレーキに流す電流を遮断すると可動
部を固定する働きをし電流をＯＮにすると、可動部がフ
リーになって回転可能な状態になるものである。したが
って、電流をＯＮにすると可動部４３は、比較的容易に
移動が可能となる。（移動の方法は後述）移動が終わっ
た状態でブレーキに流す電流をＯＦＦにすればその場所
で可動部４３は固定される。

第２の実施例を第３図に示す。同図（ｂ）は、上から見
た半断面図を表し、同図（ａ）は、（ｂ）図のａ−ａ線
における断面図である。第３図において、６０は固定部
、６１．６２はレールで固定部６０に固定されている。

６３は可動部である。６４〜６７（６７は隠れている）
は可動部６３と一体でレール６１．６２に案内されて動
く直進用軸受である。

７０はブレーキ機構であり、部材７１は可動部６３に固
定されている。７２はコイルである。

７３はカラー７４を有するシャフトであり、部材７１の
中を直進移動可能である。７６はバネであり、シャフト
７３を固定部６０につきあて固定するようになっている
。シャフトの先端部７５は磁性材料で構成されている。

したがって、コイル７２に電流を流すと第３図（ａ）で
右方向の力がシャフト７３に働き、シャフト７３がバネ
７６の力に打ち勝って右方向に移動するようになってい
る。したがって、コイル７２に電流を流せば、可動部６
３はフリーの状態になり、容易に移動可能となる。移動
終了後電流をＯＦＦにすれば可動部６３はその位置で固
定される。

次に第２図、第３図のような移動機構をもっている荷重
設定機構を用いて荷重を被測定物に与える方法について
のべる。第４図において、８０は変位測定用のロボット
であり、８２は被測定物である。８１は荷重設定機構で
あり、水平移動機構（Ｘ、Ｙ軸）は第２、第３図に示し
たような移動機構を有し、荷重を押しつける機構（Ｚ軸
）は従来のロボットと同様にアクチユエータを有し、力
センサ８４の出力をみながら、所定の値になるように移
動する。第４図はロボット８０を用いて、荷重設定機構
８１を荷重をかける位置まで移動させている状態を表し
ている。８５は接離可能な連結部であり、その部分の拡
大図を第５図に示す。

同図において８６はロボット８０と一体で動くシャフト
である。８８は荷重設定機構８１と一体で動く部材であ
り、８７は直進と回転用軸受である。

次に荷重設定機構８１を移動させる手順及び変位測定手
順を以下に示す。

■荷重設定機構８１のＸ、Ｙ軸が動かないようにブレー
キをかけておき（電流ＯＦＦ　）　、荷重決定機構８１
のＺ軸をある程度上方に移動させておく。

■ロボット８０を移動させ、荷重設定機構８１と一体で
動く軸受８７にシャフト８６を挿入する。この動作はロ
ボット８０に取りつけられている力センサ８３の信号を
利用すれば実現できる。

■荷重設定機構８１のｘ、Ｙ軸のブレーキを切り（電流
ＯＮ）、荷重設定機構８１が水平方向に楽に動ける状態
にする。

■荷重設定機構８１を所定の位置に移動するように、ロ
ボット８０を移動させる。

■荷重設定機構８１のＸ、Ｙ軸が動かないようにブレー
キをかける（電流ＯＦＦ　）。

■ロボット８０と一体で動くシャフト８６を軸受８７か
らはずし、ロボット８０を移動させる。

■ロボット８０を測定したい位置に移動し、変位検出プ
ローブ８９を被測定物８２へ押し当てて、被測定物の荷
重をかける前のＺ方向の位置を求める。

■荷重設定機構８１のＺ軸を所定の力が出るまで移動さ
せる。

■ロボット８０を測定したい位置に移動し、変位検出プ
ローブ８９を被測定物８２へ押し当てて、被測定物の荷
重をかけた後のＺ方向の位置を求める。

■荷重をかける前と荷重をかけた後での被測定物のＺ方
向の位置の差から、荷重をかけたときの変位を求める。

このようにして、荷重設定機構８１のＸ、Ｙ軸の移動用
アクチュエータがなくとも、ロボット８０により連結移
動させることができ、荷重設定機構の簡素化が実現でき
る。

以上の実施例は荷重設定機構８１の移動用に直進機構を
用いたが、回転機構を用いても同様に行うことができる
。また荷重設定にはアクチュエー夕を用いた方法で説明
したが、アクチュエータを用いずに行ってもよい。例え
ば、単純におもりを用いてもよい。回転機構とおもりを
用いた例を第６図に示す。

同図（ａ）は上から見た図であり、同図（ｂ）はａ図の
ｂ−ｂ線における断面図である。第６図において９０．
９１は固定部である。９２は固定部９１と一体のシャフ
トである。９３．９４は回転用軸受であり、シャフト９
２０回りに回転可能であるようにアーム１０１を支持し
ている。９５はブレーキであり、電流をＯＦＦの状態で
アーム１０１をシャフト９２に固定するものである。電
流を○Ｎにすると、アーム１０１はシャフト９２の回り
に回転できる。１０２はアーム１０１　と一体で動くシ
ャフトである。１０３．１０４はシャフト１０２の回り
にアーム１１１を回転可能に支持している軸受である。

１０５はブレーキである。ブレーキ１０５の働きはブレ
ーキ９５と同様である。１１２．１１３はアーム１１１
に固定された直進用軸受である。１１４は軸受１１２．
１１３で直進案内されたシャフトであり、先端部１１５
はロッドの役割を果たしている。シャフト１１４はカラ
ー１１６を有し、その上におもり１１７をのせて荷重を
セットする。おもりのセットは人が行ってもよく、変位
測定用ロボットに指令してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、荷重設定機構を簡
素に実現できる。また、ホストプログラムもロボット１
台に対するコマンドを用意し、荷重設定用のソフトは単
にオプションでロボットとは独立に１軸分用意すればよ
いので作成が容易である。また、荷重設定機構は、常に
ロボットを介して移動するので、ロボット側で常に荷重
設定機構の位置を知ることができ、取り扱いが容易であ
る。このように本発明によると、取り扱いが容易で、安
価な計測システムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の第１の実施例を示す図、第３図は本発
明の第２の実施例を示す図、第４図は第２図又は第３図
の移動機構を持つ荷重設定機構の作用を説明するための
図、第５図は第４図の部分拡大図、第６図は第３の実施例を示す図、第７図は従来の計測ロボットを示す図、第８図は第７図
のロボットのＸ、Ｙ、Ｚ軸の駆動機構を示す図である。図において、３０、４０．６０．９０．９１は固定部、３１．３２は
案内部、３３．４３．６３は可動部、３４、３５．４４．４５．６４〜６７、１１２．１１３
は直進用軸受、４１、４２．６１．６２はレール、４８はボールねじ、４９はナツト、５０．５１は回転用軸受、５２　、９５　、１０５はブレーキ、７０はブレーキ機構、８０は変位測定用ロボット、８１は荷重設定機構、８２は被測定物、８３．８４は力センサ、８５は連結部、８６はシャフト、８７は軸受、８９は変位検出プローブを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１、被測定物（８２）に荷重を負荷してそのときの被測
定物（８２）の変位をロボット（８０）を用いて測定し
、被測定物（８２）の機械的特性を計測するシステムに
おいて、荷重設定機構（８１）の少なくとも１軸以上の軸に移動
用のアクチュエータを搭載せず、該軸が移動を必要とす
るときは他のアクチュエータを有するロボット（８０）
により駆動することを特徴とする計測ロボット。