JPH0790490B2 - 磁歪現象変位センサを利用した電子制御多関節運動機構 - Google Patents
磁歪現象変位センサを利用した電子制御多関節運動機構Info
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- JPH0790490B2 JPH0790490B2 JP63204521A JP20452188A JPH0790490B2 JP H0790490 B2 JPH0790490 B2 JP H0790490B2 JP 63204521 A JP63204521 A JP 63204521A JP 20452188 A JP20452188 A JP 20452188A JP H0790490 B2 JPH0790490 B2 JP H0790490B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は磁歪現象変位センサを利用した電子制御多関節
運動機構に関し、特には磁歪現象変位センサを往復運動
に組み込んだアクチュエータによって、関節部を制御す
るようにした機構に関するものである。
運動機構に関し、特には磁歪現象変位センサを往復運動
に組み込んだアクチュエータによって、関節部を制御す
るようにした機構に関するものである。
従来の技術 従来から各種製品の組立、吹き付け、塗装その他の作業
を実施する際に、人手に代えて多くの自動機械及びロボ
ットが使用されており、有効に利用されている。これら
のロボット等は電子制御部に作業目標をインプットする
のみで自動的に作業が遂行されるので、人間の労働力を
必要とせず、作業能率が向上するという利点があり、多
くの工業分野で利用されている。
を実施する際に、人手に代えて多くの自動機械及びロボ
ットが使用されており、有効に利用されている。これら
のロボット等は電子制御部に作業目標をインプットする
のみで自動的に作業が遂行されるので、人間の労働力を
必要とせず、作業能率が向上するという利点があり、多
くの工業分野で利用されている。
これら多くの自動機械及びロボットには、作業目的に応
じて多くのアーム及びこれらのアームを横方向及び縦方
向に指向させる旋回機構と、前記アームに取付けられた
伸縮アームと、該アーム及び伸縮アーム間に装着された
多くの関節部と、この関節部を伸縮作動させるためのア
クチュエータが用いられており、これらアクチュエータ
の作動に基づいて多くの関節部を伸縮作動して、複雑な
作業を遂行するようにしている。
じて多くのアーム及びこれらのアームを横方向及び縦方
向に指向させる旋回機構と、前記アームに取付けられた
伸縮アームと、該アーム及び伸縮アーム間に装着された
多くの関節部と、この関節部を伸縮作動させるためのア
クチュエータが用いられており、これらアクチュエータ
の作動に基づいて多くの関節部を伸縮作動して、複雑な
作業を遂行するようにしている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような多関節部伸縮用アクチュエー
タとしては、従来からパルスモータもしくはサーボモー
タが使用されており、センサとしてリニアスケールやロ
ータリーエンコーダを用いているため、比較的作業条件
の緩やかな屋内作業とか、パワーを要しない軽作業には
有効に利用することができるものの、野外等の過酷な作
業環境化での各種作業及び水、塵挨、土砂等が飛散する
ような環境下での重作業には使用することができないと
いう課題があった。即ち土木建設機械、荷役機械、はし
ご車等の各種作業は、重労働と要する作業もしくは熟練
したオペレータを必要とする作業である上、アクチュエ
ータとして前記のパルスモータもしくはサーボモータを
用いたものではパワーが不足しており、センサとしても
前記リニアスケールやロータリーエンコーダを用いた場
合、耐振動性、耐温度性に劣る外、水分、塵挨、土砂及
び外部からの衝撃に対しても弱点を有しているため、使
用に耐えないという難点を有している。
タとしては、従来からパルスモータもしくはサーボモー
タが使用されており、センサとしてリニアスケールやロ
ータリーエンコーダを用いているため、比較的作業条件
の緩やかな屋内作業とか、パワーを要しない軽作業には
有効に利用することができるものの、野外等の過酷な作
業環境化での各種作業及び水、塵挨、土砂等が飛散する
ような環境下での重作業には使用することができないと
いう課題があった。即ち土木建設機械、荷役機械、はし
ご車等の各種作業は、重労働と要する作業もしくは熟練
したオペレータを必要とする作業である上、アクチュエ
ータとして前記のパルスモータもしくはサーボモータを
用いたものではパワーが不足しており、センサとしても
前記リニアスケールやロータリーエンコーダを用いた場
合、耐振動性、耐温度性に劣る外、水分、塵挨、土砂及
び外部からの衝撃に対しても弱点を有しているため、使
用に耐えないという難点を有している。
そこで本発明はこのような従来の自動機械、ロボット等
に使用されている多関節部伸縮用アクチュエータが有し
ている各種の課題を解消して、野外等の過酷な作業環境
下での各種作業及び大きなパワー要する作業にも適用す
ることができる電子制御多関節運動機構の提供を目的と
するものである。
に使用されている多関節部伸縮用アクチュエータが有し
ている各種の課題を解消して、野外等の過酷な作業環境
下での各種作業及び大きなパワー要する作業にも適用す
ることができる電子制御多関節運動機構の提供を目的と
するものである。
課題を解決するための手段 本発明は上記の目的を達成するために、シリンダチュー
ブの内方に摺動自在に挿通されたピストン及び該ピスト
ンに固定されたピストンロッドの作動に基づいて、各種
関節の伸縮運動を行う電子制御多関節運動機構におい
て、プローブヘッドと該プローブヘッドから延長するセ
ンサプローブバーを主体とする磁歪現象変位センサを構
成し、この磁歪現象変位センサのプローブヘッドをシリ
ンダチューブのヘッドカバーに固定して、センサプロー
ブバーをシリンダチューブ内のピストンロッドの内方へ
挿通する一方、前記ピストンロッドの一端部で且つセン
サプローブバーと摺接する部位にマグネットを固定し、
ピストンの摺動に伴うマグネットとセンサプローブバー
との相互移動によってピストンの位置を検出して、位置
信号をケーブルを介して電子制御ユニットに伝達するよ
うにした磁歪現象変位センサを利用した電子制御多関節
運動機構の構成にしてあり、更に前記電子制御多関節運
動機構は、旋回台上に固定された主柱と、該主柱を回転
させる旋回用シリンダと、前記主柱に伏仰自在に支持さ
れた伏仰ブームと、この伏仰ブームを伏仰させるブーム
伏仰用シリンダと、該伏仰ブームに伸縮自在に取付けら
れた伸縮ブームと、上記伏仰ブームと伸縮ブームとの間
に装備された伸縮部材と、この伸縮部材に取付けられた
ブーム伸縮用シリンダと、上記伸縮ブームに固定された
横揺動用シリンダと、該横揺動用シリンダにより横方向
に揺動自在に取付けられた揺動用アームと、上記横揺動
アームに固定された縦揺動用シリンダと、該縦揺動用シ
リンダにより縦方向に揺動自在に取付けられた縦揺動ア
ームと、上記旋回用シリンダ、ブーム伏仰用シリンダ、
ブーム伸縮用シリンダ、横揺動用シリンダ及び縦揺動用
シリンダの各シリンダの内方に装備された磁歪現象変位
センサと、上記各シリンダに作動油を供給する油圧制御
弁とにより成る構成にしてある。
ブの内方に摺動自在に挿通されたピストン及び該ピスト
ンに固定されたピストンロッドの作動に基づいて、各種
関節の伸縮運動を行う電子制御多関節運動機構におい
て、プローブヘッドと該プローブヘッドから延長するセ
ンサプローブバーを主体とする磁歪現象変位センサを構
成し、この磁歪現象変位センサのプローブヘッドをシリ
ンダチューブのヘッドカバーに固定して、センサプロー
ブバーをシリンダチューブ内のピストンロッドの内方へ
挿通する一方、前記ピストンロッドの一端部で且つセン
サプローブバーと摺接する部位にマグネットを固定し、
ピストンの摺動に伴うマグネットとセンサプローブバー
との相互移動によってピストンの位置を検出して、位置
信号をケーブルを介して電子制御ユニットに伝達するよ
うにした磁歪現象変位センサを利用した電子制御多関節
運動機構の構成にしてあり、更に前記電子制御多関節運
動機構は、旋回台上に固定された主柱と、該主柱を回転
させる旋回用シリンダと、前記主柱に伏仰自在に支持さ
れた伏仰ブームと、この伏仰ブームを伏仰させるブーム
伏仰用シリンダと、該伏仰ブームに伸縮自在に取付けら
れた伸縮ブームと、上記伏仰ブームと伸縮ブームとの間
に装備された伸縮部材と、この伸縮部材に取付けられた
ブーム伸縮用シリンダと、上記伸縮ブームに固定された
横揺動用シリンダと、該横揺動用シリンダにより横方向
に揺動自在に取付けられた揺動用アームと、上記横揺動
アームに固定された縦揺動用シリンダと、該縦揺動用シ
リンダにより縦方向に揺動自在に取付けられた縦揺動ア
ームと、上記旋回用シリンダ、ブーム伏仰用シリンダ、
ブーム伸縮用シリンダ、横揺動用シリンダ及び縦揺動用
シリンダの各シリンダの内方に装備された磁歪現象変位
センサと、上記各シリンダに作動油を供給する油圧制御
弁とにより成る構成にしてある。
作用 上記構成の本発明によれば、磁歪現象変位センサを構成
するプローブヘッドからセンサプローブバーに向けてパ
ルス信号を与えると、シリンダチューブの内方に摺動自
在に挿通されたピストンの動きにより、ピストンロッド
に固定されたマグネットとセンサプローブバーとの相互
移動によって検出された位置信号がセンサプローブバー
に沿って音波として伝播され、プローブヘッドから位置
の信号としてケーブルを介して電子制御ユニットに入力
される。電子制御ユニットは、プローブヘッドから入力
された位置の信号を設定値と比較演算して、作動条件に
適合するように制御された油圧をシリンダに送るように
油圧制御弁に伝え、前記各シリンダの作動状態を駆動制
御する。従って各シリンダの運動速度及び位置が電子制
御ユニットによってコントロールされつつ作動状態が制
御されるので、このシリンダが固定された多数の関節の
動作が設定された状態にコントロールされて、多関節運
動が継続される。
するプローブヘッドからセンサプローブバーに向けてパ
ルス信号を与えると、シリンダチューブの内方に摺動自
在に挿通されたピストンの動きにより、ピストンロッド
に固定されたマグネットとセンサプローブバーとの相互
移動によって検出された位置信号がセンサプローブバー
に沿って音波として伝播され、プローブヘッドから位置
の信号としてケーブルを介して電子制御ユニットに入力
される。電子制御ユニットは、プローブヘッドから入力
された位置の信号を設定値と比較演算して、作動条件に
適合するように制御された油圧をシリンダに送るように
油圧制御弁に伝え、前記各シリンダの作動状態を駆動制
御する。従って各シリンダの運動速度及び位置が電子制
御ユニットによってコントロールされつつ作動状態が制
御されるので、このシリンダが固定された多数の関節の
動作が設定された状態にコントロールされて、多関節運
動が継続される。
実施例 以下図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。
第１図は装置全体を示す側面図であって、図中１は本体
ベース、２は旋回台のベースであり、この旋回台のベー
ス２の上に旋回台３が配設されている。４は旋回台３上
に固定された主柱、５は旋回用シリンダ、６はブーム伏
仰用シリンダ、７は伏仰ブームであり、この伏仰ブーム
７に伸縮ブーム８が伸縮自在に取付けられている。上記
伏仰ブーム７と伸縮ブーム８との間に伸縮部材９が装着
されていて、この伸縮部材９にブーム伸縮用シリンダ10
が取付けられている。また伸縮ブーム８には横揺動用シ
リンダ12と、該横揺動用シリンダ12により揺動自在な横
揺動アーム11が取付けられている。
ベース、２は旋回台のベースであり、この旋回台のベー
ス２の上に旋回台３が配設されている。４は旋回台３上
に固定された主柱、５は旋回用シリンダ、６はブーム伏
仰用シリンダ、７は伏仰ブームであり、この伏仰ブーム
７に伸縮ブーム８が伸縮自在に取付けられている。上記
伏仰ブーム７と伸縮ブーム８との間に伸縮部材９が装着
されていて、この伸縮部材９にブーム伸縮用シリンダ10
が取付けられている。また伸縮ブーム８には横揺動用シ
リンダ12と、該横揺動用シリンダ12により揺動自在な横
揺動アーム11が取付けられている。
更に上記横揺動アーム11には縦揺動用シリンダ13と、こ
の縦揺動用シリンダ13によって縦方向に揺動する縦揺動
アーム14が装着されている。また縦揺動アーム14には、
チャッキング用シリンダ16が内蔵されたチャッキングア
ーム15が取付けられている。
の縦揺動用シリンダ13によって縦方向に揺動する縦揺動
アーム14が装着されている。また縦揺動アーム14には、
チャッキング用シリンダ16が内蔵されたチャッキングア
ーム15が取付けられている。
17は本体ベース１上に配置された油圧ポンプユニット、
18は油圧バルブユニット、19は電子制御ユニットであ
る。
18は油圧バルブユニット、19は電子制御ユニットであ
る。
上記の旋回用シリンダ５、ブーム伏仰用シリンダ６、ブ
ーム伸縮用シリンダ10、横揺動用シリンダ12及び縦揺動
用シリンダ13の内方には後述する磁歪現象変位センサが
組み込まれており、この磁歪現象変位センサの作用によ
り、上記各シリンダの作動状態が電子制御ユニット19に
伝えられるとともに該電子制御ユニット19内のスレイブ
CPUで処理されて、油圧バルブユニット18内の油圧制御
弁に指令信号を送信し、この指令信号に基づいて前記油
圧制御弁が各シリンダに圧油を供給するようにしてあ
る。また電子制御ユニット19は第７図により後述する如
く、各スレイブCPUを統制するホストコンピュータを有
し、目標値に対する各関節の位置関係を解析、演算して
前記油圧ポンプユニット17及び油圧バルブユニット18の
作動状態を駆動制御するようにしてある。
ーム伸縮用シリンダ10、横揺動用シリンダ12及び縦揺動
用シリンダ13の内方には後述する磁歪現象変位センサが
組み込まれており、この磁歪現象変位センサの作用によ
り、上記各シリンダの作動状態が電子制御ユニット19に
伝えられるとともに該電子制御ユニット19内のスレイブ
CPUで処理されて、油圧バルブユニット18内の油圧制御
弁に指令信号を送信し、この指令信号に基づいて前記油
圧制御弁が各シリンダに圧油を供給するようにしてあ
る。また電子制御ユニット19は第７図により後述する如
く、各スレイブCPUを統制するホストコンピュータを有
し、目標値に対する各関節の位置関係を解析、演算して
前記油圧ポンプユニット17及び油圧バルブユニット18の
作動状態を駆動制御するようにしてある。
第２図は上記の磁歪現象変位センサ20の構成例を示す概
要図、第３図は同組付け例を示す要部断面図である。図
中21はセンサプローブバー、22はプローブヘッド、23は
ケーブル、24はマグネットであり、このマグネット24は
詳細は後述するようにセンサプローブバー21と摺接する
部位のピストンロッドの一端部に固定されており、ピス
トンの摺動に伴って該マグネット24とセンサプローブバ
ー21とが相互移動する。また25はシリンダチューブ、26
はピストン、27はピストンロッドであり、該ピストンロ
ッド27の一端部に前記マグネット24が固定されている。
要図、第３図は同組付け例を示す要部断面図である。図
中21はセンサプローブバー、22はプローブヘッド、23は
ケーブル、24はマグネットであり、このマグネット24は
詳細は後述するようにセンサプローブバー21と摺接する
部位のピストンロッドの一端部に固定されており、ピス
トンの摺動に伴って該マグネット24とセンサプローブバ
ー21とが相互移動する。また25はシリンダチューブ、26
はピストン、27はピストンロッドであり、該ピストンロ
ッド27の一端部に前記マグネット24が固定されている。
28はシリンダヘッドカバー、29はシリンダロッドカバー
であって、このシリンダヘッドカバー28に前記磁歪現象
変位センサ20を構成するプローブヘッド22が締付ナット
30を用いて固定されている。従って前記センサプローブ
バー21はピストンロッド27の内方にまで挿通された状態
に固定されている。
であって、このシリンダヘッドカバー28に前記磁歪現象
変位センサ20を構成するプローブヘッド22が締付ナット
30を用いて固定されている。従って前記センサプローブ
バー21はピストンロッド27の内方にまで挿通された状態
に固定されている。
上記の磁歪現象変位センサ20の動作原理に関して以下に
説明する。即ち第４図の原理図に示したように、センサ
プローブバー21に対して矢印Ａのような電流パルスを与
えると、このセンサプローブバー21に円周方向の磁場33
が発生する。この時マグネット24を図のように配置した
とすると、その部分にのみ軸方向の磁場34が与えられ、
点線で示す斜めの磁場35が生じ、このためにセンサプロ
ーブバー21のこの部分にねじりが発生する。この現象は
Wiedemann効果と呼称され、ねじりによる振動が金属で
あるセンサプローブバー21に沿って音波36として伝播さ
れることになる。
説明する。即ち第４図の原理図に示したように、センサ
プローブバー21に対して矢印Ａのような電流パルスを与
えると、このセンサプローブバー21に円周方向の磁場33
が発生する。この時マグネット24を図のように配置した
とすると、その部分にのみ軸方向の磁場34が与えられ、
点線で示す斜めの磁場35が生じ、このためにセンサプロ
ーブバー21のこの部分にねじりが発生する。この現象は
Wiedemann効果と呼称され、ねじりによる振動が金属で
あるセンサプローブバー21に沿って音波36として伝播さ
れることになる。
第５図はプローブ頭部のブロックダイヤグラム回路構成
を示し、第６図はコントローラ部のブロックダイヤグラ
ム回路構成を示す。即ち第５図は前記マグネット24でと
らえた位置を、同軸ケーブル23で遠隔地にあるコントロ
ーラにパルス信号として送り出す機能を有しており、同
図に示す超音波検出部40は、前記センサプローブバー21
によって検出された超音波の到着をモジュレータ41に伝
え、電圧安定部42から二つの異なったパルス信号をクロ
ックジェネレータ43に伝える。このクロックジェネレー
タ43は前記モジュレータ41と同期して作動して、前記二
つのパルス信号がいつ磁歪線に与えられるべきかを決め
る役目をしており、パルス信号が電流パルス発生部44よ
り磁歪線に与えられる。前記二つのパルス信号とは電
流パルスが磁歪線に与えられた時刻、マグネット24の
位置からの超音波の到着時刻の二つであり、この二つの
時刻を混合して同軸ケーブル23を通じてコントローラに
送り出す作用を有している。
を示し、第６図はコントローラ部のブロックダイヤグラ
ム回路構成を示す。即ち第５図は前記マグネット24でと
らえた位置を、同軸ケーブル23で遠隔地にあるコントロ
ーラにパルス信号として送り出す機能を有しており、同
図に示す超音波検出部40は、前記センサプローブバー21
によって検出された超音波の到着をモジュレータ41に伝
え、電圧安定部42から二つの異なったパルス信号をクロ
ックジェネレータ43に伝える。このクロックジェネレー
タ43は前記モジュレータ41と同期して作動して、前記二
つのパルス信号がいつ磁歪線に与えられるべきかを決め
る役目をしており、パルス信号が電流パルス発生部44よ
り磁歪線に与えられる。前記二つのパルス信号とは電
流パルスが磁歪線に与えられた時刻、マグネット24の
位置からの超音波の到着時刻の二つであり、この二つの
時刻を混合して同軸ケーブル23を通じてコントローラに
送り出す作用を有している。
一方第６図に示すコントローラは、プローブ部より伝達
される前記二つの異なったパルス信号が抵抗Ｒによって
電圧の信号として検出され、アンプ46によって前記パル
ス信号の立上り時間並びに立下がり時間を識別して、同
時に三角波発生部47は上記の立上り時間によって動作
し、三角波をスタートさせて立下がり時間によってリセ
ットする。従って超音波の伝達時間ｔは、サンプルホー
ルド回路48でマグネット位置に対応する電圧Ｖとして蓄
えられ、これを最終段のアンプ49に送り込んで、ゲイン
調整、ゼロ調整が行われて出力電圧50が得られる。
される前記二つの異なったパルス信号が抵抗Ｒによって
電圧の信号として検出され、アンプ46によって前記パル
ス信号の立上り時間並びに立下がり時間を識別して、同
時に三角波発生部47は上記の立上り時間によって動作
し、三角波をスタートさせて立下がり時間によってリセ
ットする。従って超音波の伝達時間ｔは、サンプルホー
ルド回路48でマグネット位置に対応する電圧Ｖとして蓄
えられ、これを最終段のアンプ49に送り込んで、ゲイン
調整、ゼロ調整が行われて出力電圧50が得られる。
第７図は前記電子制御ユニット19を構成するブロック回
路図であり、51はホストCPU,52,52…はスレイブCPUであ
る。このスレイブCPU52に入力された信号は、先ずD/A変
換器53によってアナログ値に変換され、アンプ54で増幅
された後、油圧比例制御弁55に入力されて油圧シリンダ
56を作動させる。この油圧シリンダ56内に内蔵された前
記磁歪現象変位センサ20が油圧シリンダ56のピストンロ
ッド27（第３図）の動きを検出して、この検出信号がア
ンプ57を介してA/D変換器58に伝えられ、スレイブCPU52
にフィードバックされる。ホストCPUは各スレイブCPU52
からの信号によって、１軸のみ作動させるが、複数軸の
総合的な位置関係を解析、演算し、各軸に目標となる値
を与える機能を有している。
路図であり、51はホストCPU,52,52…はスレイブCPUであ
る。このスレイブCPU52に入力された信号は、先ずD/A変
換器53によってアナログ値に変換され、アンプ54で増幅
された後、油圧比例制御弁55に入力されて油圧シリンダ
56を作動させる。この油圧シリンダ56内に内蔵された前
記磁歪現象変位センサ20が油圧シリンダ56のピストンロ
ッド27（第３図）の動きを検出して、この検出信号がア
ンプ57を介してA/D変換器58に伝えられ、スレイブCPU52
にフィードバックされる。ホストCPUは各スレイブCPU52
からの信号によって、１軸のみ作動させるが、複数軸の
総合的な位置関係を解析、演算し、各軸に目標となる値
を与える機能を有している。
かかる構成によれば、多関節運動を行わせる際に、第１
図に示す旋回台３は旋回用シリンダ５の駆動力がラック
＆ピニオンを介して伝達されて旋回を開始する。またブ
ーム伏仰用シリンダ６は伏仰ブーム７を伏仰させ、ブー
ム伸縮用シリンダ10は伸縮ブーム８を伸縮させる。更に
横揺動用シリンダ12にスクリューを介して横揺動アーム
11を横方向に揺動運動させ、縦揺動用シリンダ13は縦揺
動用アーム14を縦方向に揺動運動させる。またチャッキ
ング用シリンダ16はチャッキングアーム15を動かしてワ
ークのチャック及び開放動作を行う。
図に示す旋回台３は旋回用シリンダ５の駆動力がラック
＆ピニオンを介して伝達されて旋回を開始する。またブ
ーム伏仰用シリンダ６は伏仰ブーム７を伏仰させ、ブー
ム伸縮用シリンダ10は伸縮ブーム８を伸縮させる。更に
横揺動用シリンダ12にスクリューを介して横揺動アーム
11を横方向に揺動運動させ、縦揺動用シリンダ13は縦揺
動用アーム14を縦方向に揺動運動させる。またチャッキ
ング用シリンダ16はチャッキングアーム15を動かしてワ
ークのチャック及び開放動作を行う。
上記の旋回用シリンダ５、ブーム伏仰用シリンダ６、ブ
ーム伸縮用シリンダ10、横揺動用シリンダ12及び縦揺動
用シリンダ13の内方には第２図に示した磁歪現象変位セ
ンサ20が組み込まれており、上記各シリンダの作動状態
が前記磁歪現象変位センサ20を構成するシリンダチュー
ブ25の内方に摺動自在に挿通されたピストン26の動きに
より、ピストンロッド27に固定されたマグネット24とセ
ンサプローブバー21との相互移動によって位置信号とし
て検出され、この位置信号が金属であるセンサプローブ
バー21に沿って音波としてケーブル23を介して電子制御
ユニット19に入力される。電子制御ユニット19は、前記
第７図にて説明したブロック回路図に基づいて、プロー
ブヘッド22から入力された位置の信号を設定値と比較演
算して、油圧比例制御弁55に伝え、前記各シリンダの作
動状態が駆動制御される。従って各シリンダの運動速度
及び位置が磁歪現象変位センサ20及び電子制御ユニット
19によってコントロールされて、各シリンダの作動状態
が制御されるので、このシリンダが固定された前記多数
の関節の動作を設定された状態にコントロールすること
ができる。
ーム伸縮用シリンダ10、横揺動用シリンダ12及び縦揺動
用シリンダ13の内方には第２図に示した磁歪現象変位セ
ンサ20が組み込まれており、上記各シリンダの作動状態
が前記磁歪現象変位センサ20を構成するシリンダチュー
ブ25の内方に摺動自在に挿通されたピストン26の動きに
より、ピストンロッド27に固定されたマグネット24とセ
ンサプローブバー21との相互移動によって位置信号とし
て検出され、この位置信号が金属であるセンサプローブ
バー21に沿って音波としてケーブル23を介して電子制御
ユニット19に入力される。電子制御ユニット19は、前記
第７図にて説明したブロック回路図に基づいて、プロー
ブヘッド22から入力された位置の信号を設定値と比較演
算して、油圧比例制御弁55に伝え、前記各シリンダの作
動状態が駆動制御される。従って各シリンダの運動速度
及び位置が磁歪現象変位センサ20及び電子制御ユニット
19によってコントロールされて、各シリンダの作動状態
が制御されるので、このシリンダが固定された前記多数
の関節の動作を設定された状態にコントロールすること
ができる。
発明の効果 以上詳細に説明したごとく、本発明かかる磁歪現象変位
センサを利用した電子制御多関節運動機構によれば、以
下に記す作用効果がもたらされる。即ち磁歪現象変位セ
ンサを構成するプローブヘッドからセンサプローブバー
に向けてパルス信号を与えることにより、シリンダチュ
ーブの内方に摺動自在に挿通されたピストンの動きが、
ピストンロッドに固定されたマグネットとセンサプロー
ブバーとの相互移動によって位置信号として検出するこ
とができる。従って検出された位置信号が金属であるセ
ンサプローブバーに沿って音波として伝播されて、ケー
ブルを介して電子制御ユニットに入力される。電子制御
ユニットは、前記プローブヘッドから入力された位置の
信号を設定値と比較演算して制御された油圧をシリンダ
に送るように油圧制御弁に伝え、前記各シリンダの作動
状態を駆動制御することが可能になる。従って各シリン
ダの運動速度及び位置が電子制御ユニットによってコン
トロールされつつ作動状態が制御されるので、このシリ
ンダが固定された多数の関節の動作が設定された状態に
コントロールされて、多関節運動を実施することが出来
る。従って強力な油圧シリンダの駆動力を多関節運動に
適用することが可能になり、野外等の過酷な作業環境下
での各種作業及び水、塵挨、土砂等が飛散するような環
境下での重作業、更には大きなパワーを要する作業にも
本発明にかかる多関節運動機構を適用することができ
る。上記パワーを要する作業とは、例えばコンクリート
ブロック積みロボット、斜面へのコンクリート吹き付け
ロボット、管埋設用溝掘りロボット、発破用穴くりロボ
ット、梯子車の自動位置決め及びオートクレーン等の各
作業である。また土木建設機械、荷役機械、はしご車等
の重労働を要する作業もしくは熟練したオペレータを必
要とする作業に対しても有効に利用することが出来て、
しかも耐衝撃性、耐振動性、耐温度性等に対しても充分
に対処することができるという大きな効果を発揮する。
センサを利用した電子制御多関節運動機構によれば、以
下に記す作用効果がもたらされる。即ち磁歪現象変位セ
ンサを構成するプローブヘッドからセンサプローブバー
に向けてパルス信号を与えることにより、シリンダチュ
ーブの内方に摺動自在に挿通されたピストンの動きが、
ピストンロッドに固定されたマグネットとセンサプロー
ブバーとの相互移動によって位置信号として検出するこ
とができる。従って検出された位置信号が金属であるセ
ンサプローブバーに沿って音波として伝播されて、ケー
ブルを介して電子制御ユニットに入力される。電子制御
ユニットは、前記プローブヘッドから入力された位置の
信号を設定値と比較演算して制御された油圧をシリンダ
に送るように油圧制御弁に伝え、前記各シリンダの作動
状態を駆動制御することが可能になる。従って各シリン
ダの運動速度及び位置が電子制御ユニットによってコン
トロールされつつ作動状態が制御されるので、このシリ
ンダが固定された多数の関節の動作が設定された状態に
コントロールされて、多関節運動を実施することが出来
る。従って強力な油圧シリンダの駆動力を多関節運動に
適用することが可能になり、野外等の過酷な作業環境下
での各種作業及び水、塵挨、土砂等が飛散するような環
境下での重作業、更には大きなパワーを要する作業にも
本発明にかかる多関節運動機構を適用することができ
る。上記パワーを要する作業とは、例えばコンクリート
ブロック積みロボット、斜面へのコンクリート吹き付け
ロボット、管埋設用溝掘りロボット、発破用穴くりロボ
ット、梯子車の自動位置決め及びオートクレーン等の各
作業である。また土木建設機械、荷役機械、はしご車等
の重労働を要する作業もしくは熟練したオペレータを必
要とする作業に対しても有効に利用することが出来て、
しかも耐衝撃性、耐振動性、耐温度性等に対しても充分
に対処することができるという大きな効果を発揮する。
第１図は本発明にかかる磁歪現象変位センサを利用した
電子制御多関節運動機構の一実施例の全体を示す側面
図、第２図は上記磁歪現象変位センサの構造例を示す側
面図、第３図は上記磁歪現象変位センサを組み込んだシ
リンダの構造を示す断面図、第４図は上記磁歪現象変位
センサの動作原理を示す説明図、第５図はプローブ頭部
の回路構成を示すブロックダイヤグラム、第６図はコン
トローラ部の回路構成を示すブロックダイヤグラム、第
７図は電子制御ユニットの構成を示すブロック回路図で
ある。 １……本体ベース、２……ベース ３……旋回台、４……主柱 ５……旋回用シリンダ ６……ブーム伏仰用シリンダ ７……伏仰ブーム、８……伸縮ブーム ９……伸縮部材 10……ブーム伸縮用シリンダ 11……横揺動アーム、12……横揺動用シリンダ 13……縦揺動用シリンダ 14……縦揺動アーム 15……チャッキングアーム 16……チャッキング用シリンダ 17……油圧ポンプユニット 18……油圧バルブユニット 19……電子制御ユニット 20……磁歪現象変位センサ 21……センサプローブバー 22……プローブヘッド、23……ケーブル 24……マグネット、25……シリンダチューブ 26……ピストン、27……ピストンロッド 28……シリンダヘッドカバー 29……シリンダロッドカバー 40……超音波検出部、41……モジュレータ 42……電圧安定部 43……クロックジェネレータ 44……電流パルス発生部 46,49……アンプ、47……三角波発生部 48……サンプルホールド回路 51……ホストCPU、52……スレイブCPU 53……D/A変換器、55……油圧比例制御弁 56……油圧シリンダ、58……A/D変換器
電子制御多関節運動機構の一実施例の全体を示す側面
図、第２図は上記磁歪現象変位センサの構造例を示す側
面図、第３図は上記磁歪現象変位センサを組み込んだシ
リンダの構造を示す断面図、第４図は上記磁歪現象変位
センサの動作原理を示す説明図、第５図はプローブ頭部
の回路構成を示すブロックダイヤグラム、第６図はコン
トローラ部の回路構成を示すブロックダイヤグラム、第
７図は電子制御ユニットの構成を示すブロック回路図で
ある。 １……本体ベース、２……ベース ３……旋回台、４……主柱 ５……旋回用シリンダ ６……ブーム伏仰用シリンダ ７……伏仰ブーム、８……伸縮ブーム ９……伸縮部材 10……ブーム伸縮用シリンダ 11……横揺動アーム、12……横揺動用シリンダ 13……縦揺動用シリンダ 14……縦揺動アーム 15……チャッキングアーム 16……チャッキング用シリンダ 17……油圧ポンプユニット 18……油圧バルブユニット 19……電子制御ユニット 20……磁歪現象変位センサ 21……センサプローブバー 22……プローブヘッド、23……ケーブル 24……マグネット、25……シリンダチューブ 26……ピストン、27……ピストンロッド 28……シリンダヘッドカバー 29……シリンダロッドカバー 40……超音波検出部、41……モジュレータ 42……電圧安定部 43……クロックジェネレータ 44……電流パルス発生部 46,49……アンプ、47……三角波発生部 48……サンプルホールド回路 51……ホストCPU、52……スレイブCPU 53……D/A変換器、55……油圧比例制御弁 56……油圧シリンダ、58……A/D変換器
Claims (2)
- 【請求項１】シリンダチューブの内方に摺動自在に挿通
されたピストン及び該ピストンに固定されたピストンロ
ッドの作動に基づいて、各種関節の伸縮運動を行う電子
制御多関節運動機構において、 プローブヘッドと該プローブヘッドから延長するセンサ
プローブバーを主体とする磁歪現象変位センサを構成
し、この磁歪現象変位センサのプローブヘッドをシリン
ダチューブのヘッドカバーに固定して、センサプローブ
バーをシリンダチューブ内のピストンロッドの内方へ挿
通する一方、前記ピストンロッドの一端部で且つセンサ
プローブバーと摺接する部位にマグネットを固定し、ピ
ストンの摺動に伴うマグネットとセンサプローブバーと
の相互移動によってピストンの位置を検出して、位置信
号をケーブルを介して電子制御ユニットに伝達するよう
にしたことを特徴とする磁歪現象変位センサを利用した
電子制御多関節運動機構。 - 【請求項２】前記電子制御多関節運動機構は、旋回台上
に固定された主柱と、該主柱を回転させる旋回用シリン
ダと、前記主柱に伏仰自在に支持された伏仰ブームと、
この伏仰ブームを伏仰させるブーム伏仰用シリンダと、
該伏仰ブームに伸縮自在に取付けられた伸縮ブームと、
上記伏仰ブームと伸縮ブームとの間に装備された伸縮部
材と、この伸縮部材に取付けられたブーム伸縮用シリン
ダと、上記伸縮ブームに固定された横揺動用シリンダ
と、該横揺動用シリンダにより横方向に揺動自在に取付
けられた横揺動アームと、上記横揺動アームに固定され
た縦揺動用シリンダと、該縦揺動用シリンダにより縦方
向に揺動自在に取付けられた縦揺動アームと、上記旋回
用シリンダ、ブーム伏仰用シリンダ、ブーム伸縮用シリ
ンダ、横揺動用シリンダ及び縦揺動用シリンダの各シリ
ンダの内方に装備された磁歪現象変位センサと、上記各
シリンダに作動油を供給する油圧制御弁とにより構成さ
れて成る請求項１記載の磁歪現象変位センサを利用した
電子制御多関節運動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63204521A JPH0790490B2 (ja) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | 磁歪現象変位センサを利用した電子制御多関節運動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63204521A JPH0790490B2 (ja) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | 磁歪現象変位センサを利用した電子制御多関節運動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0253592A JPH0253592A (ja) | 1990-02-22 |
| JPH0790490B2 true JPH0790490B2 (ja) | 1995-10-04 |
Family
ID=16491911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63204521A Expired - Lifetime JPH0790490B2 (ja) | 1988-08-16 | 1988-08-16 | 磁歪現象変位センサを利用した電子制御多関節運動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0790490B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020041604A (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社小松製作所 | 油圧シリンダおよびトンネル掘進機 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE20310240U1 (de) * | 2003-07-03 | 2003-09-11 | Wolfgang Rohr Gmbh & Co Kg | Motorgreifer, insbesondere Motorunterwassergreifer |
| JP2010121464A (ja) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 斜板式ピストンポンプ |
| US9074860B2 (en) | 2013-03-13 | 2015-07-07 | Ametek | Systems and methods for magnetostrictive sensing |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61142092A (ja) * | 1984-12-12 | 1986-06-28 | 本田技研工業株式会社 | ロボツト装置 |
-
1988
- 1988-08-16 JP JP63204521A patent/JPH0790490B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020041604A (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社小松製作所 | 油圧シリンダおよびトンネル掘進機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0253592A (ja) | 1990-02-22 |
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