JPH0735630A - スリップ判定装置 - Google Patents
スリップ判定装置Info
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- JPH0735630A JPH0735630A JP17968993A JP17968993A JPH0735630A JP H0735630 A JPH0735630 A JP H0735630A JP 17968993 A JP17968993 A JP 17968993A JP 17968993 A JP17968993 A JP 17968993A JP H0735630 A JPH0735630 A JP H0735630A
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- JP
- Japan
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- slip
- belt
- pulley
- torque
- drive mechanism
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プーリとベルトとからなる駆動機構におい
て，スリップの発生の有無を好適に判定し得る装置の提
供を目的とする。 【構成】 プーリ２１，２３とベルト２４との間におけ
る固有のスリップ発生臨界値が予め算出され，この値
と，実際の動作時にトルクセンサ３１から得られる負荷
トルクとに基づいて，スリップが発生したか否かが判定
される。
て，スリップの発生の有無を好適に判定し得る装置の提
供を目的とする。 【構成】 プーリ２１，２３とベルト２４との間におけ
る固有のスリップ発生臨界値が予め算出され，この値
と，実際の動作時にトルクセンサ３１から得られる負荷
トルクとに基づいて，スリップが発生したか否かが判定
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，一組のプーリの間に巻
き掛けられたベルトを介して駆動側のプーリから従動側
のプーリへトルクを伝達する駆動機構のスリップ判定装
置に関するものである。
き掛けられたベルトを介して駆動側のプーリから従動側
のプーリへトルクを伝達する駆動機構のスリップ判定装
置に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】例えばロボットを駆動する駆動機構の一
例としては，図３に示すものが知られている。即ち，シ
ャフト１１に取り付けられた駆動側のプーリ６とシャフ
ト１０に取り付けられた従動側プーリ８との間にベルト
７が無端状に巻き掛けられており，上記シャフト１０に
はアーム２が取り付けられている。また，上記シャフト
１１には，減速機５を介してアクチュエータ３が連結さ
れている。従って，上記駆動機構においては，プーリ
６，ベルト７，プーリ８を介してアーム２へトルクが伝
達される。ところが，上記のような駆動機構において
は，例えば制御装置における設定トルク（伝達し得るト
ルク）に対してアーム２に作用する負荷トルクが大きい
場合，プーリ６，８とベルト７との間にスリップが発生
し，所望の運動や位置制御を行うことができない。また
しかし尚，従来においては，このようなプーリとベルト
との間におけるスリップの発生状況を適切に捕らえる手
段がなかったので，スリップの発生に応じて適宜の措置
を講じることができないという問題点があった。そこ
で，本発明は，上記事情に鑑みて創案されたものであ
り，スリップの発生の有無を好適に判定することができ
るスリップ判定装置の提供を目的とするものである。
例としては，図３に示すものが知られている。即ち，シ
ャフト１１に取り付けられた駆動側のプーリ６とシャフ
ト１０に取り付けられた従動側プーリ８との間にベルト
７が無端状に巻き掛けられており，上記シャフト１０に
はアーム２が取り付けられている。また，上記シャフト
１１には，減速機５を介してアクチュエータ３が連結さ
れている。従って，上記駆動機構においては，プーリ
６，ベルト７，プーリ８を介してアーム２へトルクが伝
達される。ところが，上記のような駆動機構において
は，例えば制御装置における設定トルク（伝達し得るト
ルク）に対してアーム２に作用する負荷トルクが大きい
場合，プーリ６，８とベルト７との間にスリップが発生
し，所望の運動や位置制御を行うことができない。また
しかし尚，従来においては，このようなプーリとベルト
との間におけるスリップの発生状況を適切に捕らえる手
段がなかったので，スリップの発生に応じて適宜の措置
を講じることができないという問題点があった。そこ
で，本発明は，上記事情に鑑みて創案されたものであ
り，スリップの発生の有無を好適に判定することができ
るスリップ判定装置の提供を目的とするものである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明が採用する主たる手段は，その要旨とすると
ころが，一組のプーリの間に巻き掛けられたベルトを介
して駆動側のプーリから従動側のプーリへトルクを伝達
する駆動機構のスリップ判定装置において，上記従動側
のプーリに作用する負荷トルクを検出するトルク検出手
段と，上記プーリと上記ベルトとの間におけるスリップ
の発生臨界値を求める臨界値演算手段と，上記臨界値演
算手段により得られたスリップ発生臨界値及び上記トル
ク検出手段により得られた負荷トルクに基づいて上記プ
ーリと上記ベルトとの間にスリップが発生したか否かを
判定する判定手段とを具備してなる点に係るスリップ判
定装置である。
に，本発明が採用する主たる手段は，その要旨とすると
ころが，一組のプーリの間に巻き掛けられたベルトを介
して駆動側のプーリから従動側のプーリへトルクを伝達
する駆動機構のスリップ判定装置において，上記従動側
のプーリに作用する負荷トルクを検出するトルク検出手
段と，上記プーリと上記ベルトとの間におけるスリップ
の発生臨界値を求める臨界値演算手段と，上記臨界値演
算手段により得られたスリップ発生臨界値及び上記トル
ク検出手段により得られた負荷トルクに基づいて上記プ
ーリと上記ベルトとの間にスリップが発生したか否かを
判定する判定手段とを具備してなる点に係るスリップ判
定装置である。
【０００４】
【作用】上記構成に係るスリップ判定装置では，プーリ
とベルトからなる駆動機構における固有のスリップ発生
臨界値が予め算出され，この値と，実際の動作時にトル
ク検出手段より得られる負荷トルクとに基づいて，当該
駆動機構においてスリップが発生したか否かが判定され
る。
とベルトからなる駆動機構における固有のスリップ発生
臨界値が予め算出され，この値と，実際の動作時にトル
ク検出手段より得られる負荷トルクとに基づいて，当該
駆動機構においてスリップが発生したか否かが判定され
る。
【０００５】
【実施例】以下添付図面を参照して，本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係るスリップ判定装置を
備えた駆動機構の概略構成図，図２は上記スリップ判定
装置における処理手順を示すフローチャートである。こ
の実施例に係るスリップ判定装置を備えた駆動機構で
は，図１に示す如く，アクチュエータ２５に連結された
駆動側プーリ２１とアーム２２を備えた従動側プーリ２
３との間にベルト２４が無端状に巻き掛けられている。
そして，上記ベルト２４の張り側の部分と緩み側の部分
とを挟み込むようにして，ブラケット２６により連結さ
れた一組のセンシングプーリ２７ａ，２７ｂがベルト２
４に転接されている。上記ブラケット２６は，その中央
部分においてビーム２８を介して基台２９に取り付けら
れており，上記ビーム２８の側部には，相対向して一組
の歪みゲージ３０ａ，３０ｂが添設されている。この場
合，上記ブラケット２６，センシングプーリ２７ａ，２
７ｂ，ビーム２８，歪みゲージ３０ａ，３０ｂにより，
所謂張力差動型のトルクセンサ３１が構成されている。
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係るスリップ判定装置を
備えた駆動機構の概略構成図，図２は上記スリップ判定
装置における処理手順を示すフローチャートである。こ
の実施例に係るスリップ判定装置を備えた駆動機構で
は，図１に示す如く，アクチュエータ２５に連結された
駆動側プーリ２１とアーム２２を備えた従動側プーリ２
３との間にベルト２４が無端状に巻き掛けられている。
そして，上記ベルト２４の張り側の部分と緩み側の部分
とを挟み込むようにして，ブラケット２６により連結さ
れた一組のセンシングプーリ２７ａ，２７ｂがベルト２
４に転接されている。上記ブラケット２６は，その中央
部分においてビーム２８を介して基台２９に取り付けら
れており，上記ビーム２８の側部には，相対向して一組
の歪みゲージ３０ａ，３０ｂが添設されている。この場
合，上記ブラケット２６，センシングプーリ２７ａ，２
７ｂ，ビーム２８，歪みゲージ３０ａ，３０ｂにより，
所謂張力差動型のトルクセンサ３１が構成されている。
【０００６】そして，上記トルクセンサ３１の歪みゲー
ジ３０ａ，３０ｂは，本実施例に係るトルク判定装置を
備えた制御装置３２に接続されており，該制御装置３２
により上記アクチュエータ２５が制御される。引き続
き，図１及び図２に基づいて，本実施例に係るトルク判
定装置における処理手順について説明する。尚，図２
中，Ｓ１，Ｓ２，…は処理ステップを示す。更に，説明
中に用いる各記号は以下の如く定義する。 Ｔo ：ベルトに作用する初期張力 Ｔs ：ベルトの緩み側での張力 Ｔt ：ベルトの張り側での張力 μ ：ベルトとプーリの摩擦係数 θ ：プーリに対するベルトの接触角 ｅ ：自然対数の底（２．７１８） Ｒ ：プーリ半径 ｌs ：歪みゲージの添設位置までの距離 α ：センシングプーリに対するベルトの接触角
ジ３０ａ，３０ｂは，本実施例に係るトルク判定装置を
備えた制御装置３２に接続されており，該制御装置３２
により上記アクチュエータ２５が制御される。引き続
き，図１及び図２に基づいて，本実施例に係るトルク判
定装置における処理手順について説明する。尚，図２
中，Ｓ１，Ｓ２，…は処理ステップを示す。更に，説明
中に用いる各記号は以下の如く定義する。 Ｔo ：ベルトに作用する初期張力 Ｔs ：ベルトの緩み側での張力 Ｔt ：ベルトの張り側での張力 μ ：ベルトとプーリの摩擦係数 θ ：プーリに対するベルトの接触角 ｅ ：自然対数の底（２．７１８） Ｒ ：プーリ半径 ｌs ：歪みゲージの添設位置までの距離 α ：センシングプーリに対するベルトの接触角
【０００７】まず，上記駆動機構における固有のデータ
μ，θ，ｅ，ｌs 等の値が当該トルク判定装置に入力さ
れる（Ｓ１）。引き続き，Ｓ２において，ベルトの張力
比の値が算出される。この張力比は，ベルト２７の緩み
側と張り側とにおける理論的な張力の比であって，これ
が，プーリとベルトとの間におけるスリップの発生臨界
値に相当する。即ち，張力比は，以下の式で表され，
μ，θ，ｅ，ｌs 等の値が当該トルク判定装置に入力さ
れる（Ｓ１）。引き続き，Ｓ２において，ベルトの張力
比の値が算出される。この張力比は，ベルト２７の緩み
側と張り側とにおける理論的な張力の比であって，これ
が，プーリとベルトとの間におけるスリップの発生臨界
値に相当する。即ち，張力比は，以下の式で表され，
【数１】 Ｔt ／Ｔo の値がこの理論的な張力比の値よりも大きく
なった場合には，従動側プーリ２３に作用する負荷トル
クにより，プーリ２１，２３とベルト２４との間にスリ
ップが発生する。引き続き，当該トルク判定装置に，上
記駆動機構におけるベルト２４の初期張力Ｔo が入力さ
れる（Ｓ３）。この初期張力Ｔ0 は当該駆動機構の組立
時に例えば実測される。このような条件の下，制御装置
３２によりアクチュエータ２５が駆動制御される（Ｓ
４）。そして，このアクチュエータ２５の作動と同時
に，上記トルクセンサ３１から上記駆動機構に作用する
負荷トルクの値が入力され，この負荷トルクに基づい
て，ベルト２４の緩み側での張力Ｔs ，張り側での張力
Ｔ t の値が算出される（Ｓ５）。即ち，初期張力Ｔo は
以下の式で表され， Ｔo ＝（Ｔt ＋Ｔs ）／２ … また，上記トルクセンサ３１により検出されるトルクτ
s は以下の式で表されることからから， τs ＝２（Ｔt −Ｔs ）・sin α・l s … 上記張力Ｔt ，Ｔs は以下の式にて算出される。 Ｔt ＝１／２・（２Ｔ0 ＋τs ／２ｌs ・ｓｉｎα） … Ｔs ＝１／２・（２Ｔ0 −τs ／２ｌs ・ｓｉｎα） …
なった場合には，従動側プーリ２３に作用する負荷トル
クにより，プーリ２１，２３とベルト２４との間にスリ
ップが発生する。引き続き，当該トルク判定装置に，上
記駆動機構におけるベルト２４の初期張力Ｔo が入力さ
れる（Ｓ３）。この初期張力Ｔ0 は当該駆動機構の組立
時に例えば実測される。このような条件の下，制御装置
３２によりアクチュエータ２５が駆動制御される（Ｓ
４）。そして，このアクチュエータ２５の作動と同時
に，上記トルクセンサ３１から上記駆動機構に作用する
負荷トルクの値が入力され，この負荷トルクに基づい
て，ベルト２４の緩み側での張力Ｔs ，張り側での張力
Ｔ t の値が算出される（Ｓ５）。即ち，初期張力Ｔo は
以下の式で表され， Ｔo ＝（Ｔt ＋Ｔs ）／２ … また，上記トルクセンサ３１により検出されるトルクτ
s は以下の式で表されることからから， τs ＝２（Ｔt −Ｔs ）・sin α・l s … 上記張力Ｔt ，Ｔs は以下の式にて算出される。 Ｔt ＝１／２・（２Ｔ0 ＋τs ／２ｌs ・ｓｉｎα） … Ｔs ＝１／２・（２Ｔ0 −τs ／２ｌs ・ｓｉｎα） …
【０００８】引き続き，Ｓ６においてプーリ２１，２３
とベルト２４との間にスリップが発生したか否かが判定
される。即ち，理論的な張力比の値によりもＴt ／Ｔs
の値が等しいか又は小さい場合には，上記従動側プーリ
２３に作用する負荷トルクは当該駆動機構にスリップを
発生させることなく伝達し得ることから，制御装置３２
によるアクチュエータ２５の駆動制御が継続される（Ｓ
７）。他方，Ｔt ／Ｔs の値が大きくなった場合には，
駆動側プーリ２３に作用する負荷トルクは当該駆動機構
におけるスリップ発生臨界値を越えていることから，こ
のままアクチュエータ２５の制御を続行することはでき
ない。そこで，Ｓ８において補償処理が行われる。この
補償処理としては，例えばアクチュエータ２５に対する
動作指令速度が低速側へ修正され，この値に基づいて上
記アクチュエータ２５が駆動制御される（Ｓ７）。この
ように低速側へ補正することにより，プーリとベルトと
の間における動摩擦係数の値を大きくすることができ
る。従って，上記ベルト２４とプーリ２１，２３との間
にスリップを発生させることなく，上記負荷トルクに対
抗して当該駆動機構を動作させることができる。
とベルト２４との間にスリップが発生したか否かが判定
される。即ち，理論的な張力比の値によりもＴt ／Ｔs
の値が等しいか又は小さい場合には，上記従動側プーリ
２３に作用する負荷トルクは当該駆動機構にスリップを
発生させることなく伝達し得ることから，制御装置３２
によるアクチュエータ２５の駆動制御が継続される（Ｓ
７）。他方，Ｔt ／Ｔs の値が大きくなった場合には，
駆動側プーリ２３に作用する負荷トルクは当該駆動機構
におけるスリップ発生臨界値を越えていることから，こ
のままアクチュエータ２５の制御を続行することはでき
ない。そこで，Ｓ８において補償処理が行われる。この
補償処理としては，例えばアクチュエータ２５に対する
動作指令速度が低速側へ修正され，この値に基づいて上
記アクチュエータ２５が駆動制御される（Ｓ７）。この
ように低速側へ補正することにより，プーリとベルトと
の間における動摩擦係数の値を大きくすることができ
る。従って，上記ベルト２４とプーリ２１，２３との間
にスリップを発生させることなく，上記負荷トルクに対
抗して当該駆動機構を動作させることができる。
【０００９】上記のようにして当該駆動機構における所
望の動作が終了し，引き続き他の動作がある場合には，
処理はステップＳ４へリターンされ，他の動作がない場
合には処理は終了する（Ｓ９）。尚，上記実施例におい
て，ステップＳ８における補償処理とし，当該駆動機構
の動作を続行させることなく負荷トルクが大きいことが
検出された時点で停止させるようにしてもよい。更に，
ステップＳ６においてなされるスリップ発生有無につい
ての判定は，上記実施例の場合の他に，以下に示す比較
の下に実施するようにしてもよい。 （１）トルクセンサ３１からのデータに基づいて得られ
たベルト２４の緩み側での張力Ｔs ，張り側での張力Ｔ
t と，式に基づいて得られる当該駆動機構において伝
達可能な最大トルク時における理論張力Ｔs 1 ，Ｔt 1
とを比較する。このＴs1，Ｔt1は以下の式により求めら
れる。
望の動作が終了し，引き続き他の動作がある場合には，
処理はステップＳ４へリターンされ，他の動作がない場
合には処理は終了する（Ｓ９）。尚，上記実施例におい
て，ステップＳ８における補償処理とし，当該駆動機構
の動作を続行させることなく負荷トルクが大きいことが
検出された時点で停止させるようにしてもよい。更に，
ステップＳ６においてなされるスリップ発生有無につい
ての判定は，上記実施例の場合の他に，以下に示す比較
の下に実施するようにしてもよい。 （１）トルクセンサ３１からのデータに基づいて得られ
たベルト２４の緩み側での張力Ｔs ，張り側での張力Ｔ
t と，式に基づいて得られる当該駆動機構において伝
達可能な最大トルク時における理論張力Ｔs 1 ，Ｔt 1
とを比較する。このＴs1，Ｔt1は以下の式により求めら
れる。
【数２】
【数３】 即ち，トルクセンサ３１からのデータにより求められた
ベルト張力が理論上のベルト張力よりも小さい場合に
は，スリップを発生させることなく当該駆動機構を作動
させることができる。 （２）トルクセンサ３１からのデータである実際のトル
クτs と理論的に得られる最大伝達トルクτと比較す
る。尚，このτは以下の式により与えられる。
ベルト張力が理論上のベルト張力よりも小さい場合に
は，スリップを発生させることなく当該駆動機構を作動
させることができる。 （２）トルクセンサ３１からのデータである実際のトル
クτs と理論的に得られる最大伝達トルクτと比較す
る。尚，このτは以下の式により与えられる。
【数４】 この場合も同様，理論上の最大伝達トルクの値よりもト
ルクセンサ３１により検出された実際のトルクの値が小
さい場合には，スリップを発生させることなく，当該駆
動機構を動作させることができる。
ルクセンサ３１により検出された実際のトルクの値が小
さい場合には，スリップを発生させることなく，当該駆
動機構を動作させることができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明は，上記したように，一組のプー
リの間に掛けられたベルトを介して駆動側のプーリから
従動側のプーリへトルクを伝達する駆動機構のスリップ
判定装置において，上記従動側のプーリに作用する負荷
トルクを検出するトルク検出手段と，上記プーリと上記
ベルトとの間におけるスリップの発生臨界値を求める臨
界値演算手段と，上記臨界値演算手段により得られたス
リップ発生臨界値及び上記トルク検出手段により得られ
た負荷トルクに基づいて上記プーリと上記ベルトとの間
にスリップが発生したか否かを判定する判定手段とを具
備してなることを特徴とするスリップ判定装置であるか
ら，プーリとベルトとを用いた駆動機構におけるスリッ
プの発生の有無を好適に判定することができる。
リの間に掛けられたベルトを介して駆動側のプーリから
従動側のプーリへトルクを伝達する駆動機構のスリップ
判定装置において，上記従動側のプーリに作用する負荷
トルクを検出するトルク検出手段と，上記プーリと上記
ベルトとの間におけるスリップの発生臨界値を求める臨
界値演算手段と，上記臨界値演算手段により得られたス
リップ発生臨界値及び上記トルク検出手段により得られ
た負荷トルクに基づいて上記プーリと上記ベルトとの間
にスリップが発生したか否かを判定する判定手段とを具
備してなることを特徴とするスリップ判定装置であるか
ら，プーリとベルトとを用いた駆動機構におけるスリッ
プの発生の有無を好適に判定することができる。
【図１】 本発明の一実施例に係るスリップ判定装置を
備えた駆動機構の概略構成図。
備えた駆動機構の概略構成図。
【図２】 上記スリップ判定装置における処理手順を示
すフローチャート
すフローチャート
【図３】 本発明の背景技術を説明するためのものであ
って，（ａ）はプーリとベルトを具備してなる駆動機構
の側断面図，（ｂ）は（ａ）におけるＡ矢視図。
って，（ａ）はプーリとベルトを具備してなる駆動機構
の側断面図，（ｂ）は（ａ）におけるＡ矢視図。
２１…駆動側プーリ ２２…アーム ２３…従動側プーリ ２４…ベルト ２５…アクチュエータ ２６…ブラケット ２７ａ，２７ｂ…センシングプーリ ２８…ビーム ２９…基台 ３０ａ，３０ｂ…歪みゲージ ３１…トルクセンサ ３２…制御装置 Ｓ１〜Ｓ９…処理ステップ
Claims (1)
- 【請求項１】 一組のプーリの間に巻き掛けられたベル
トを介して駆動側のプーリから従動側のプーリへトルク
を伝達する駆動機構のスリップ判定装置において，上記
従動側のプーリに作用する負荷トルクを検出するトルク
検出手段と，上記プーリと上記ベルトとの間におけるス
リップの発生臨界値を求める臨界値演算手段と，上記臨
界値演算手段により得られたスリップ発生臨界値及び上
記トルク検出手段により得られた負荷トルクに基づいて
上記プーリと上記ベルトとの間にスリップが発生したか
否かを判定する判定手段とを具備してなることを特徴と
するスリップ判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17968993A JPH0735630A (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | スリップ判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17968993A JPH0735630A (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | スリップ判定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735630A true JPH0735630A (ja) | 1995-02-07 |
Family
ID=16070154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17968993A Pending JPH0735630A (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | スリップ判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735630A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010143285A1 (ja) * | 2009-06-10 | 2010-12-16 | 日東精工株式会社 | トルクセンサ |
| JP2015093360A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | キヤノン株式会社 | 駆動装置、ロボット装置、駆動装置の制御方法、プログラム及び記録媒体 |
-
1993
- 1993-07-21 JP JP17968993A patent/JPH0735630A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010143285A1 (ja) * | 2009-06-10 | 2010-12-16 | 日東精工株式会社 | トルクセンサ |
| JP4677043B2 (ja) * | 2009-06-10 | 2011-04-27 | 日東精工株式会社 | トルクセンサ |
| JP2015093360A (ja) * | 2013-11-13 | 2015-05-18 | キヤノン株式会社 | 駆動装置、ロボット装置、駆動装置の制御方法、プログラム及び記録媒体 |
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