JPH0312681B2 - - Google Patents
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- JPH0312681B2 JPH0312681B2 JP22630283A JP22630283A JPH0312681B2 JP H0312681 B2 JPH0312681 B2 JP H0312681B2 JP 22630283 A JP22630283 A JP 22630283A JP 22630283 A JP22630283 A JP 22630283A JP H0312681 B2 JPH0312681 B2 JP H0312681B2
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Landscapes
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(A) 発明の技術分野
本発明は触覚装置、特に測定対象物に接触子
（コンタクトプローブ）を接触させて、３次元寸
法等を測定するものであつて、剛性の低い軟い物
体についても測定可能とした触覚装置に関するも
のである。
（コンタクトプローブ）を接触させて、３次元寸
法等を測定するものであつて、剛性の低い軟い物
体についても測定可能とした触覚装置に関するも
のである。
(B) 従来技術と問題点
FA（フアクトリー・オートメーシヨン）の進展
に伴い、３次元寸法の自動測定化も進んでいる。
剛性の高い部品の自動測定は、現在の技術でもカ
バーできるが、軟い部品、例えば磁気デイスクヘ
ツドのジンバルのような微細バネ部品、肉厚の薄
いプラスチツク、スポンジ製品等の自動測定は、
微小力制御が可能な接触子がないため大幅に遅れ
ている。すなわち、従来の３次元寸法測定を行う
一般の形状測定機に用いられる接触子は、安定な
測定を行うため、バネ支持されていて、そのバネ
定数は、例えば80ｇ／mm以上と比較的硬く設定さ
れている。従つて、剛性の低い小物部品の寸法測
定には適さないという問題があつた。
に伴い、３次元寸法の自動測定化も進んでいる。
剛性の高い部品の自動測定は、現在の技術でもカ
バーできるが、軟い部品、例えば磁気デイスクヘ
ツドのジンバルのような微細バネ部品、肉厚の薄
いプラスチツク、スポンジ製品等の自動測定は、
微小力制御が可能な接触子がないため大幅に遅れ
ている。すなわち、従来の３次元寸法測定を行う
一般の形状測定機に用いられる接触子は、安定な
測定を行うため、バネ支持されていて、そのバネ
定数は、例えば80ｇ／mm以上と比較的硬く設定さ
れている。従つて、剛性の低い小物部品の寸法測
定には適さないという問題があつた。
(C) 発明の目的と構成
本発明は上記問題点の解決を図り、例えば大ス
トロークは送りネジの回転により、また小ストロ
ークの補正はボイスコイルモータで行うことによ
つて、所定の指示圧力で測定対象物に接触子を接
触できるようにした触覚装置を提供することを目
的としている。そのため、本発明の触覚装置は、
物品に対する力付与指令を受け、物品に対し指令
された力を接触子を介して付与する力付与機構を
備え、前記接触子を前記物品に接触させ、前記接
触子と前記物品との相対的な位置変化による前記
接触子の変位量に基づいて前記物品の態様を示す
情報を得る触覚装置であつて、前記力付与機構
は、物品に対して力を付与する可動部が弾性体で
指示されてなる力発生手段と、前記弾性体が変位
することにより生ずる弾性体の反力を打消すよう
に前記力発生手段を駆動する反力打消手段を含ん
で構成されて成ると共に、前記弾性体の変位量に
基づいて前記物品の態様を示す情報を得る手段を
具備してなることを特徴としている。
トロークは送りネジの回転により、また小ストロ
ークの補正はボイスコイルモータで行うことによ
つて、所定の指示圧力で測定対象物に接触子を接
触できるようにした触覚装置を提供することを目
的としている。そのため、本発明の触覚装置は、
物品に対する力付与指令を受け、物品に対し指令
された力を接触子を介して付与する力付与機構を
備え、前記接触子を前記物品に接触させ、前記接
触子と前記物品との相対的な位置変化による前記
接触子の変位量に基づいて前記物品の態様を示す
情報を得る触覚装置であつて、前記力付与機構
は、物品に対して力を付与する可動部が弾性体で
指示されてなる力発生手段と、前記弾性体が変位
することにより生ずる弾性体の反力を打消すよう
に前記力発生手段を駆動する反力打消手段を含ん
で構成されて成ると共に、前記弾性体の変位量に
基づいて前記物品の態様を示す情報を得る手段を
具備してなることを特徴としている。
もう１つの本発明は、物品に対する力付与指令
を受け、物品に対し指令された力を接触子を介し
て付与する力付与機構と、前記力付与機構を移動
可能に支持する移動機構とを備え、前記接触子を
前記物品に接触させ、前記接触子と前記物品との
相対的な位置変化による前記接触子の変位量と前
記移動機構の変位量とに基づいて前記物品の態様
を示す情報を得る触覚装置であつて、前記力付与
機構は、物品に対して力を付与する可動部が弾性
体で指示されてなる力発生手段と、前記弾性体が
変位することにより生ずる弾性体の反力を打消す
ように前記力発生手段を駆動する反力打消手段を
含んで構成されて成ると共に、前記弾性体の変位
量と前記移動機構の変位量とに基づいて前記物品
の態様を示す情報を得る手段を具備してなること
を特徴としている。
を受け、物品に対し指令された力を接触子を介し
て付与する力付与機構と、前記力付与機構を移動
可能に支持する移動機構とを備え、前記接触子を
前記物品に接触させ、前記接触子と前記物品との
相対的な位置変化による前記接触子の変位量と前
記移動機構の変位量とに基づいて前記物品の態様
を示す情報を得る触覚装置であつて、前記力付与
機構は、物品に対して力を付与する可動部が弾性
体で指示されてなる力発生手段と、前記弾性体が
変位することにより生ずる弾性体の反力を打消す
ように前記力発生手段を駆動する反力打消手段を
含んで構成されて成ると共に、前記弾性体の変位
量と前記移動機構の変位量とに基づいて前記物品
の態様を示す情報を得る手段を具備してなること
を特徴としている。
以下図面を参照しつつ実施例に従つて説明す
る。
る。
(D) 発明の実施例
第１図は本発明の一実施例外観図、第２図は第
１図図示実施例の断面図、第３図はボイスコイル
モータ部分の断面図、第４図は本発明に関連した
制御ブロツク図、第５図はストレインゲージによ
る変位信号出力回路の例を示す。
１図図示実施例の断面図、第３図はボイスコイル
モータ部分の断面図、第４図は本発明に関連した
制御ブロツク図、第５図はストレインゲージによ
る変位信号出力回路の例を示す。
図中、１は接触子、２はボイスコイルモータ、
３は平行バネ、４はストツパ、５は移動機構の可
動部、６はハウジング、７はロボツト・アーム、
９はストレインゲージ、１０は送りネジ、１１は
ナツト部、１２はリニアベアリング、１３はベア
リング、１４は直流モータ、１５は角度エンコー
ダ、１６はナツトの回転止め兼ガイド、２０は継
鉄、２１は磁石、２２はボイスコイル、２３はス
トツパ、２４は測定対象物を表わす。
３は平行バネ、４はストツパ、５は移動機構の可
動部、６はハウジング、７はロボツト・アーム、
９はストレインゲージ、１０は送りネジ、１１は
ナツト部、１２はリニアベアリング、１３はベア
リング、１４は直流モータ、１５は角度エンコー
ダ、１６はナツトの回転止め兼ガイド、２０は継
鉄、２１は磁石、２２はボイスコイル、２３はス
トツパ、２４は測定対象物を表わす。
接触子（コンタクトプロープ）１は、ボイスコ
イルモータ２の可動部に取り付けられ、測定対象
物に所定の圧力で接するよう上下運動するように
なつている。ボイスコイルモータ２の可動部は、
２枚の板状バネ体による平行バネ３により弾性支
持され、ボイスコイルモータ２の発生力および接
触子１が測定対象物から受ける反力によつて、該
平行バネ３が変位するようになつている。一方、
ボイスコイルモータ２の固定子は、移動機構の可
動部５に装着され、また、平行バネ３の支持基部
も可動部５に装着される。ハウジング６は、例え
ば形状測定をロボツトで行う場合、ロボツト・ア
ーム７に装着される。
イルモータ２の可動部に取り付けられ、測定対象
物に所定の圧力で接するよう上下運動するように
なつている。ボイスコイルモータ２の可動部は、
２枚の板状バネ体による平行バネ３により弾性支
持され、ボイスコイルモータ２の発生力および接
触子１が測定対象物から受ける反力によつて、該
平行バネ３が変位するようになつている。一方、
ボイスコイルモータ２の固定子は、移動機構の可
動部５に装着され、また、平行バネ３の支持基部
も可動部５に装着される。ハウジング６は、例え
ば形状測定をロボツトで行う場合、ロボツト・ア
ーム７に装着される。
第２図および第３図に示すように、平行バネ３
には、ストレインゲージ９が貼付され、平行バネ
３が変位して、たわみが生じると、その変位量が
ストレインゲージ９の出力により、検知できるよ
うになつている。移動機構の可動部５は、直流モ
ータ１４の回転軸に連結された送りネジ１０に、
ナツト部１１において係合され、直流モータ１４
の回転により、大ストロークの移動が可能になつ
ている。可動部５のナツト部１１の外側は、リニ
アベアリング１２を介して、ハウジング６に固定
されたガイド１６に対し、摺動可能になつてい
る。ガイド１６は、ナツトの回転止めの役割も果
す。直流モータ１４の軸には、角度エンコーダ１
５が取り付けられ、直流モータ１４の回転角を検
知可能になつている。この回転角は送りネジ１０
による移動機構可動部５の移動量に比例する。
には、ストレインゲージ９が貼付され、平行バネ
３が変位して、たわみが生じると、その変位量が
ストレインゲージ９の出力により、検知できるよ
うになつている。移動機構の可動部５は、直流モ
ータ１４の回転軸に連結された送りネジ１０に、
ナツト部１１において係合され、直流モータ１４
の回転により、大ストロークの移動が可能になつ
ている。可動部５のナツト部１１の外側は、リニ
アベアリング１２を介して、ハウジング６に固定
されたガイド１６に対し、摺動可能になつてい
る。ガイド１６は、ナツトの回転止めの役割も果
す。直流モータ１４の軸には、角度エンコーダ１
５が取り付けられ、直流モータ１４の回転角を検
知可能になつている。この回転角は送りネジ１０
による移動機構可動部５の移動量に比例する。
ボイスコイルモータ２は、例えば第３図に示す
如く、継鉄２０と、それに取り付けられた永久磁
石２１とからなる磁気回路部、および可動部であ
るボイスコイル２２から構成され、ボイスコイル
２２に通電した電流に対応した磁気力が発生する
ようになつている。ボイスコイルモータ２による
変位機構は無摩擦になつており、送りネジ１０等
による移動機構は、有摩擦となつている。
如く、継鉄２０と、それに取り付けられた永久磁
石２１とからなる磁気回路部、および可動部であ
るボイスコイル２２から構成され、ボイスコイル
２２に通電した電流に対応した磁気力が発生する
ようになつている。ボイスコイルモータ２による
変位機構は無摩擦になつており、送りネジ１０等
による移動機構は、有摩擦となつている。
上記ボイスコイルモータ２および直流モータ１
４の制御系のブロツク図は、第４図図示の如くに
なつている。なお粘性制動係数は無視している。
第４図中、SW１およびSW２はモード切替えを
行うアナログスイツチを表わす。
４の制御系のブロツク図は、第４図図示の如くに
なつている。なお粘性制動係数は無視している。
第４図中、SW１およびSW２はモード切替えを
行うアナログスイツチを表わす。
また、第４図および以下の説明で用いられてい
るパラメータの内容は、以下の通りである。
るパラメータの内容は、以下の通りである。
Ｕ（ｓ）：ボイスコイルモータへの入力
Ｓ ：ラプラス演算子
Om，Oc：論理演算素子の開ループゲイン
Dm，Dc：粘性制動係数
Ｂ ：ボイスコイルモータの空隙磁束密度
ｌ ：ボイスコイルモータの巻線の長さ
Lc：ボイスコイルモータのインダクタンス
Rc：ボイスコイルモータの端子間抵抗
Ic：ボイスコイルモータの電流帰還定数
Vc：ボイスコイルモータの速度帰還定数
Pc：ボイスコイルモータの位置帰還定数
Mc：ボイスコイルモータの可動部質量
ｋ ：平行バネのバネ定数
xc：平行バネの変位
Km：直流モータの誘起電圧定数
Lm：直流モータのインダクタンス
Rm：直流モータの端子間抵抗
Im：直流モータの電流帰還定数
Vm：直流モータの速度帰還定数
Pm：直流モータの位置帰還定数
Mm：直流モータの負荷質量からボイスコイルモ
ータの可動部質量を引いたもの xm：送りネジによる移動変位 Fr（ｓ）：直流モータ駆動系の摩擦力 Ｆ（ｓ）：押圧力 第４図からわかるように、本実施例において
は、ボイスコイルモータと直流モータとが、１台
のハイブリツドモータとして制御される。そし
て、接触子１の移動指令は、ボイスコイルモータ
２の制御部のみに与え、移動機構の駆動部である
直流モータ１４に対しては、ボイスコイルモータ
２の変位量の現在値及び速度を与えるようにされ
る。本制御のポイントは、 ボイスコイルモータ２には、平行バネ３のバ
ネ力を打消すように、変位センサーとして用い
られるストレインゲージ９からの信号を正帰還
すること、 接触力指令値は、ボイスコイルモータの発生
力Bliから算出すること、 直流モータ１４には、ストレインゲージ９か
らの変位信号及び速度信号を負の入力信号とす
ること、 等にある。上記については、ボイスコイルモー
タ２の空隙磁束密度Ｂが、回転モータの場合と異
なり、動作範囲で一定であり、発生力の電流に対
する直線性が高いため、計算値と実測値とは、良
好に一致する。
ータの可動部質量を引いたもの xm：送りネジによる移動変位 Fr（ｓ）：直流モータ駆動系の摩擦力 Ｆ（ｓ）：押圧力 第４図からわかるように、本実施例において
は、ボイスコイルモータと直流モータとが、１台
のハイブリツドモータとして制御される。そし
て、接触子１の移動指令は、ボイスコイルモータ
２の制御部のみに与え、移動機構の駆動部である
直流モータ１４に対しては、ボイスコイルモータ
２の変位量の現在値及び速度を与えるようにされ
る。本制御のポイントは、 ボイスコイルモータ２には、平行バネ３のバ
ネ力を打消すように、変位センサーとして用い
られるストレインゲージ９からの信号を正帰還
すること、 接触力指令値は、ボイスコイルモータの発生
力Bliから算出すること、 直流モータ１４には、ストレインゲージ９か
らの変位信号及び速度信号を負の入力信号とす
ること、 等にある。上記については、ボイスコイルモー
タ２の空隙磁束密度Ｂが、回転モータの場合と異
なり、動作範囲で一定であり、発生力の電流に対
する直線性が高いため、計算値と実測値とは、良
好に一致する。
例えば、接触子１が測定対象物２４から離れた
状態で、グラムオーダーの接触力を、ボイスコイ
ルモータ２に指示したとする。このときの入力Ｕ
（ｓ）により、ボイスコイルモータ２の可動部は、
測定対象物２４側へ、一定力で変位する。そし
て、直流モータ１４は平行バネ３の変位がゼロと
なるように回転する。このとき、直流モータ１４
がいくら回転しても、平行バネ３の変位xcをゼロ
にすることは、第４図から明らかなようにできな
い。（ただし、直流モータ１４の発生する加速度
が非常に大きい場合は除く。）従つて、移動機構
の可動部５は、送りネジ１０によつてくり出さ
れ、接触子１は測定対象物に向つて移動して行
き、ついには測定対象物につき当る。すると、当
該支持機構の運動系が、測定対象物に接触する前
には、 Mcx¨c＋（Mm＋Mc）x¨n ＝−Dmx〓n＋KmIm−Fr …(1) Mc（x¨n＋x¨c）＝−kxc−Dcx〓c＋BlIc…(2) LmI〓m＝−RmIm＋Em−Kmx〓n …(3) LcI〓c＝−RcIc＋Ec−Blx〓c …(4) であつたのが、測定対象物に接触子１が接触した
時点から、 Mmx¨c＝−kxc＋BlIc＋KmIm −Fr−（Dm＋Dc）x〓c …(5) LmI〓m＝−RmIm＋Em−Kmx〓c …(6) LcI〓c＝−RcIc＋Ec−Blx〓c …(7) となる。接触時点を初期値（時間ｔ＝０）とし
て、このときの制御系の伝達関数を求めると、以
下のように表わすことができる。ここで、演算増
幅器の開ループゲインは、 Om＝Oc≒∞ と仮定している。
状態で、グラムオーダーの接触力を、ボイスコイ
ルモータ２に指示したとする。このときの入力Ｕ
（ｓ）により、ボイスコイルモータ２の可動部は、
測定対象物２４側へ、一定力で変位する。そし
て、直流モータ１４は平行バネ３の変位がゼロと
なるように回転する。このとき、直流モータ１４
がいくら回転しても、平行バネ３の変位xcをゼロ
にすることは、第４図から明らかなようにできな
い。（ただし、直流モータ１４の発生する加速度
が非常に大きい場合は除く。）従つて、移動機構
の可動部５は、送りネジ１０によつてくり出さ
れ、接触子１は測定対象物に向つて移動して行
き、ついには測定対象物につき当る。すると、当
該支持機構の運動系が、測定対象物に接触する前
には、 Mcx¨c＋（Mm＋Mc）x¨n ＝−Dmx〓n＋KmIm−Fr …(1) Mc（x¨n＋x¨c）＝−kxc−Dcx〓c＋BlIc…(2) LmI〓m＝−RmIm＋Em−Kmx〓n …(3) LcI〓c＝−RcIc＋Ec−Blx〓c …(4) であつたのが、測定対象物に接触子１が接触した
時点から、 Mmx¨c＝−kxc＋BlIc＋KmIm −Fr−（Dm＋Dc）x〓c …(5) LmI〓m＝−RmIm＋Em−Kmx〓c …(6) LcI〓c＝−RcIc＋Ec−Blx〓c …(7) となる。接触時点を初期値（時間ｔ＝０）とし
て、このときの制御系の伝達関数を求めると、以
下のように表わすことができる。ここで、演算増
幅器の開ループゲインは、 Om＝Oc≒∞ と仮定している。
Kc／IcＵ（ｓ）＝｛MmS2＋（Km／ImVm＋Kc／IcVc）Ｓ
＋Km／ImPm−Pc／Ic＋ｋ｝・Xm（ｓ）＋Fr（ｓ）…(8) この第(8)式から明らかなこととして、以下のこ
と等が挙げられる。
＋Km／ImPm−Pc／Ic＋ｋ｝・Xm（ｓ）＋Fr（ｓ）…(8) この第(8)式から明らかなこととして、以下のこ
と等が挙げられる。
本制御システムは可観測・可制御である。
（但し、Km／ImPm−Kc／IcPc＋ｋ＞０の範囲で。）
ステツプ入力に対し定常位置誤差が生ずる。
摩擦の存在により定常位置誤差が生ずる。
２台のアクチユエイタが１台のハイブリツド
モータとして制御できる。
モータとして制御できる。
ところで、ボイスコイルモータを用いずに、１
台の直流モータのみによつて位置制御をしようと
すると、通常、送りネジのような移動機構は摩擦
が大きいため、制御系に不感帯が存在し、グラム
オーダーの力制御は困難となる。すなわち、移動
機構の摩擦力以下の力制御をするのは、不可能に
近い。上記第(8)式の特性は、１台の直流モータの
場合と同様な特性を表わすもので、位置制御とし
ては、何の改善にもなつていない。しかし、ボイ
スコイルモータ２の発生している押圧力Ｆ（ｓ）
の入力に対する関係は、 Ｆ（ｓ）＝Kc／IcＵ（ｓ）−Kc／Ic （VcS−Pc＋Ic／Kcｋ）Ｘ（ｓ） …(9) となるため、位置帰還定数Pcを Pc＝Ic／Kcｋ …(10) と設定し、系の安定のために帰還している速度の
帰還定数Vcをゼロとすれば、Ｆ（ｓ）は変位に関
係なく、且つ、時間遅れ及び定常誤差もなく制御
できる。即ち、接触と同時に正確な押圧力制御
が、直流モータの定常位置誤差に関係なく、可能
となる。又、Vcをゼロとしても、ボイスコイル
モータの持つ粘性制動（非常に小さい値）によ
り、系のダンピングはゼロとならず系は安定であ
る。
台の直流モータのみによつて位置制御をしようと
すると、通常、送りネジのような移動機構は摩擦
が大きいため、制御系に不感帯が存在し、グラム
オーダーの力制御は困難となる。すなわち、移動
機構の摩擦力以下の力制御をするのは、不可能に
近い。上記第(8)式の特性は、１台の直流モータの
場合と同様な特性を表わすもので、位置制御とし
ては、何の改善にもなつていない。しかし、ボイ
スコイルモータ２の発生している押圧力Ｆ（ｓ）
の入力に対する関係は、 Ｆ（ｓ）＝Kc／IcＵ（ｓ）−Kc／Ic （VcS−Pc＋Ic／Kcｋ）Ｘ（ｓ） …(9) となるため、位置帰還定数Pcを Pc＝Ic／Kcｋ …(10) と設定し、系の安定のために帰還している速度の
帰還定数Vcをゼロとすれば、Ｆ（ｓ）は変位に関
係なく、且つ、時間遅れ及び定常誤差もなく制御
できる。即ち、接触と同時に正確な押圧力制御
が、直流モータの定常位置誤差に関係なく、可能
となる。又、Vcをゼロとしても、ボイスコイル
モータの持つ粘性制動（非常に小さい値）によ
り、系のダンピングはゼロとならず系は安定であ
る。
上記第(10)式を成立させるためには、バネ定数ｋ
を検出するセンサーの変位に関する線形性が問題
となるが、例えば、本実施例のような平行バネ３
は、一方向のみに剛性を弱くすることができる構
造なので、ストレインゲージ９でもねじり等の影
響を受けずに、精度よくｋを検出することができ
る。
を検出するセンサーの変位に関する線形性が問題
となるが、例えば、本実施例のような平行バネ３
は、一方向のみに剛性を弱くすることができる構
造なので、ストレインゲージ９でもねじり等の影
響を受けずに、精度よくｋを検出することができ
る。
以上のように触覚装置により、摩擦等の外乱に
関係なく、しかも正確に微小な押圧力を制御する
ことが可能となる。また、若干の誤差はあるが、
常に平行バネの変位量がほとんどゼロとなる姿勢
で、測定対象物に接触子が接触するため、送りネ
ジと可動部のナツト部等のこじれが発生せず移動
機構等の寿命が長い。
関係なく、しかも正確に微小な押圧力を制御する
ことが可能となる。また、若干の誤差はあるが、
常に平行バネの変位量がほとんどゼロとなる姿勢
で、測定対象物に接触子が接触するため、送りネ
ジと可動部のナツト部等のこじれが発生せず移動
機構等の寿命が長い。
さらに、本力制御系の応答時間は、上記第(8)式
および第(10)式から判るように、Pmで決まる。一
般にPmを大きくすると制御系は不安定となり、
発振状態となる。このとき摩擦力は、この発振を
制動するように働く。本力制御系では、摩擦によ
る位置誤差は力制御に対し無関係であるため、系
の摩擦力を大きくすることにより、系の速応性を
向上させることができる。従つて、移動機構に送
りネジ等を用いると、比較的摩擦が大きいため、
系の速応性向上に有用である。
および第(10)式から判るように、Pmで決まる。一
般にPmを大きくすると制御系は不安定となり、
発振状態となる。このとき摩擦力は、この発振を
制動するように働く。本力制御系では、摩擦によ
る位置誤差は力制御に対し無関係であるため、系
の摩擦力を大きくすることにより、系の速応性を
向上させることができる。従つて、移動機構に送
りネジ等を用いると、比較的摩擦が大きいため、
系の速応性向上に有用である。
測定対象物の寸法は、第２図図示角度エンコー
ダ１５により検出した送りネジ１０の回転角と、
ストレインゲージ９で検知した平行バネ３の変位
から求めることができる。
ダ１５により検出した送りネジ１０の回転角と、
ストレインゲージ９で検知した平行バネ３の変位
から求めることができる。
次に、本実施例による触覚装置を用いた計測方
法の例について説明する。
法の例について説明する。
接触圧の設定
ボイスコイルモータ２の可動部分の質量による
平行バネ３への力は、その姿勢により変化するた
め、姿勢を変える毎に自重補正をする必要があ
る。この自重補正は次の要領で行なう。
平行バネ３への力は、その姿勢により変化するた
め、姿勢を変える毎に自重補正をする必要があ
る。この自重補正は次の要領で行なう。
先ず、接触子１を所定の姿勢にセツトする。次
に、第４図図示制御ブロツク図において、アナロ
グスイツチSW１，SW２を切換えて、直流モー
タ１４およびボイスコイルモータ２への入力信号
をゼロとして、且つ、ボイスコイルモータ２へは
位置変位量を負帰還する。この操作により、平行
バネ３は中立点の位置に保持される。これは、例
えばストレインゲージ９の信号を、第５図に示す
ように、ホイートストンブリツジにより処理する
ことによつて実現できる。なお、第５図におい
て、Vccは電源電圧、３０はオペレーシヨナルア
ンプ、３１は検出抵抗を表わしている。位置変位
量の負帰還によつて、ボイスコイルモータ２に流
れる電流が、自重と釣り合つた力を発生すること
になる。この電流値を図示省略したアナログ／デ
ジタル変換器によりデジタル量に変換し、例えば
外部のプロセツサの制御のもとにメモリ上に記憶
し、この値を接触圧指示値に加えれば、所定の接
触圧が出力できる。
に、第４図図示制御ブロツク図において、アナロ
グスイツチSW１，SW２を切換えて、直流モー
タ１４およびボイスコイルモータ２への入力信号
をゼロとして、且つ、ボイスコイルモータ２へは
位置変位量を負帰還する。この操作により、平行
バネ３は中立点の位置に保持される。これは、例
えばストレインゲージ９の信号を、第５図に示す
ように、ホイートストンブリツジにより処理する
ことによつて実現できる。なお、第５図におい
て、Vccは電源電圧、３０はオペレーシヨナルア
ンプ、３１は検出抵抗を表わしている。位置変位
量の負帰還によつて、ボイスコイルモータ２に流
れる電流が、自重と釣り合つた力を発生すること
になる。この電流値を図示省略したアナログ／デ
ジタル変換器によりデジタル量に変換し、例えば
外部のプロセツサの制御のもとにメモリ上に記憶
し、この値を接触圧指示値に加えれば、所定の接
触圧が出力できる。
初期値の設定
先ず、第４図に於ける制御ブロツク図を、アナ
ログスイツチSW１，SW２により、計測モード、
即ちボイスコイルモータ２へは変位量を正帰還、
直流モータ１４へはボイスコイルモータ２の変位
量を入力として与える接続とする。そして、負の
接触圧をボイスコイルモータ２へ与え、ストツパ
４をハウジング６に一定圧力で押し付ける。この
時、角度エンコーダ１５のパルスカウンタをリセ
ツトするとともに、ボイスコイルモータ２の変位
量をメモリ上に記憶し、これを初期値とする。
ログスイツチSW１，SW２により、計測モード、
即ちボイスコイルモータ２へは変位量を正帰還、
直流モータ１４へはボイスコイルモータ２の変位
量を入力として与える接続とする。そして、負の
接触圧をボイスコイルモータ２へ与え、ストツパ
４をハウジング６に一定圧力で押し付ける。この
時、角度エンコーダ１５のパルスカウンタをリセ
ツトするとともに、ボイスコイルモータ２の変位
量をメモリ上に記憶し、これを初期値とする。
計測
上記処理，が終了していれば、姿勢の変更
がない限り、計測モードで、計測ができる。被計
測物の寸法は、ネジの移動量と平行バネの変位量
の和あるいは差から容易に求まる。
がない限り、計測モードで、計測ができる。被計
測物の寸法は、ネジの移動量と平行バネの変位量
の和あるいは差から容易に求まる。
(E) 発明の効果
以上説明した如く本発明によれば、例えばグラ
ムオーダーの微小な接触圧を保持するよう接触子
を支持することが可能となる。特に、次のような
メリツトもある。
ムオーダーの微小な接触圧を保持するよう接触子
を支持することが可能となる。特に、次のような
メリツトもある。
接触子の取り付け位置の設定がラフでよいた
め、計測のイニシヤルセツト及び計測の自動化
が容易である。
め、計測のイニシヤルセツト及び計測の自動化
が容易である。
測定対象物が比較的軟いものであつても、損
傷することなく測定できる。
傷することなく測定できる。
自動測定のプログラミングおよび教示等の実
現が容易である。
現が容易である。
例えば、ロボツト・アームに搭載し、接触子
の信号をフイードバツクして、自動寸法計測を
可能とすることができる。
の信号をフイードバツクして、自動寸法計測を
可能とすることができる。
また、触覚装置の取付位置は通常ロボツト・ア
ームの先端であるので、ロボツト・アーム先端の
座標位置と、角度エンコーダの出力値を加算する
のみで、対象とする物品（剛性の低いものであつ
ても）のロボツト座標系における位置の認識を行
なうことができる。
ームの先端であるので、ロボツト・アーム先端の
座標位置と、角度エンコーダの出力値を加算する
のみで、対象とする物品（剛性の低いものであつ
ても）のロボツト座標系における位置の認識を行
なうことができる。
第１図は本発明の一実施例外観図、第２図は第
１図図示実施例の断面図、第３図はボイスコイル
モータ部分の断面図、第４図は本発明に関連した
制御ブロツク図、第５図はストレインゲージによ
る変位信号出力回路の例を示す。 図中、１は接触子、２はボイスコイルモータ、
３は平行バネ、４はストツパ、５は移動機構の可
動部、６はハウジング、７はロボツト・アーム、
９はストレインゲージ、１０は送りネジ、１１は
ナツト部、１２はリニアベアリング、１３はベア
リング、１４は直流モータ、１５は角度エンコー
ダ、１６はナツトの回転止め兼ガイド、２０は継
鉄、２１は磁石、２２はボイスコイル、２３はス
トツパ、２４は測定対象物を表わす。
１図図示実施例の断面図、第３図はボイスコイル
モータ部分の断面図、第４図は本発明に関連した
制御ブロツク図、第５図はストレインゲージによ
る変位信号出力回路の例を示す。 図中、１は接触子、２はボイスコイルモータ、
３は平行バネ、４はストツパ、５は移動機構の可
動部、６はハウジング、７はロボツト・アーム、
９はストレインゲージ、１０は送りネジ、１１は
ナツト部、１２はリニアベアリング、１３はベア
リング、１４は直流モータ、１５は角度エンコー
ダ、１６はナツトの回転止め兼ガイド、２０は継
鉄、２１は磁石、２２はボイスコイル、２３はス
トツパ、２４は測定対象物を表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 物品に対する力付与指令を受け、物品に対し
指令された力を接触子を介して付与する力付与機
構を備え、前記接触子を前記物品に接触させ、前
記接触子と前記物品との相対的な位置変化による
前記接触子の変位量に基づいて前記物品の態様を
示す情報を得る触覚装置であつて、前記力付与機
構は、物品に対して力を付与する可動部が弾性体
で指示されてなる力発生手段と、前記弾性体が変
位することにより生ずる弾性体の反力を打消すよ
うに前記力発生手段を駆動する反力打消手段を含
んで構成されて成ると共に、前記弾性体の変位量
に基づいて前記物品の態様を示す情報を得る手段
を具備してなることを特徴とする触覚装置。 ２ 前記反力打消手段は、前記弾性体の変位を検
出する変位検出手段と、該変位検出手段の検出出
力に基づいて前記力発生手段を駆動する手段とを
含んで成る特許請求の範囲第１項記載の触覚装
置。 ３ 前記力発生手段は、ボイスコイルモータで構
成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項または第２項記載の触覚装置。 ４ 前記弾性体は２枚の互いに平行に設けられた
平行板ばねであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項、第２項または第３項記載の触覚装置。 ５ 前記変位検出手段は、該弾性体に貼付された
歪ゲージであることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の触覚装置。 ６ 物品に対する力付与指令を受け、物品に対し
指令された力を接触子を介して付与する力付与機
構と、前記力付与機構を移動可能に支持する移動
機構とを備え、前記接触子を前記物品に接触さ
せ、前記接触子と前記物品との相対的な位置変化
による前記接触子の変位量と前記移動機構の変位
量とに基づいて前記物品の態様を示す情報を得る
触覚装置であつて、前記力付与機構は、物品に対
して力を付与する可動部が弾性体で指示されてな
る力発生手段と、前記弾性体が変位することによ
り生ずる弾性体の反力を打消すように前記力発生
手段を駆動する反力打消手段を含んで構成されて
成ると共に、前記弾性体の変位量と前記移動機構
の変位量とに基づいて前記物品の態様を示す情報
を得る手段を具備してなることを特徴とする触覚
装置。 ７ 前記反力打消手段は、前記弾性体の変位を検
出する変位検出手段と、該変位検出手段の検出出
力に基づいて前記力発生手段を駆動する手段とを
含んで成る特許請求の範囲第６項記載の触覚装
置。 ８ 前記力発生手段は、ボイスコイルモータで構
成されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
６項または第７項記載の触覚装置。 ９ 前記弾性体は２枚の互いに平行に設けられた
平行板ばねであることを特徴とする特許請求の範
囲第６項、第７項または第８項記載の触覚装置。 １０ 前記変位検出手段は、該弾性体に貼付され
た歪ゲージであることを特徴とする特許請求の範
囲第７項記載の触覚装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22630283A JPS60119402A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 触覚装置 |
| CA000468681A CA1276710C (en) | 1983-11-30 | 1984-11-27 | Robot force controlling system |
| NO844732A NO167366C (no) | 1983-11-30 | 1984-11-28 | Kraft-styresystem. |
| EP84308298A EP0147082B1 (en) | 1983-11-30 | 1984-11-29 | Force controlling system |
| DE8484308298T DE3481285D1 (de) | 1983-11-30 | 1984-11-29 | Kraftkontrollsystem. |
| US07/175,616 US4872803A (en) | 1983-11-30 | 1988-03-29 | Force controlling system |
| US07/344,389 US5012591A (en) | 1983-11-30 | 1989-10-25 | Force controlling system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22630283A JPS60119402A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 触覚装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60119402A JPS60119402A (ja) | 1985-06-26 |
| JPH0312681B2 true JPH0312681B2 (ja) | 1991-02-20 |
Family
ID=16843077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22630283A Granted JPS60119402A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 触覚装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60119402A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3795008B2 (ja) | 2002-11-28 | 2006-07-12 | アサ電子工業株式会社 | タッチセンサ |
| JP2007218881A (ja) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Konica Minolta Opto Inc | 形状測定装置 |
| JP2009063119A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Hosiden Corp | ソレノイドバルブ |
| JP5369451B2 (ja) * | 2008-02-25 | 2013-12-18 | 日産自動車株式会社 | 製品測定装置および製品測定方法 |
| JP6165461B2 (ja) * | 2012-03-13 | 2017-07-19 | 東芝機械株式会社 | 機上測定機能付き加工装置 |
-
1983
- 1983-11-30 JP JP22630283A patent/JPS60119402A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60119402A (ja) | 1985-06-26 |
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