JPS5847316B2 - Actuation force detection device for manipulators, etc. - Google Patents

Actuation force detection device for manipulators, etc.

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JPS5847316B2
JPS5847316B2 JP54023628A JP2362879A JPS5847316B2 JP S5847316 B2 JPS5847316 B2 JP S5847316B2 JP 54023628 A JP54023628 A JP 54023628A JP 2362879 A JP2362879 A JP 2362879A JP S5847316 B2 JPS5847316 B2 JP S5847316B2
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JP
Japan
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drive
detection
manipulator
actuating force
detection device
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征二 川合
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Meidensha Corp
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Meidensha Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、マニピュレータ等における作動力検出装置
に関するものであり、さらに詳細には、マニピュレータ
やロボット等における腕部等の関節部の内部に、駆動装
置や減速装置を内装して、保守作業や交換作業等の諸作
業を行なうことができるようにしたマニピュレータ等の
作動力検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an operating force detection device for a manipulator, etc., and more specifically, a device for detecting operating force in a manipulator, a robot, etc., in which a drive device or a deceleration device is installed inside a joint such as an arm. The present invention relates to an operating force detection device for a manipulator, etc., which allows various operations such as maintenance and replacement operations to be performed.

従来、上記のごとき種類のマニピュレータ等における作
動力検出装置は、主として歪ゲージを貼付けて使用して
いた。
Conventionally, the operating force detection device for the above-mentioned types of manipulators has mainly been used by attaching a strain gauge.

しかしながら、小型のサーボモータを応用したマニピュ
レータ等においては、歪ゲージを使用すると貼付部の長
期間における劣化などを防ぐためベローズに密封する必
要性等により大型化を余儀なくされ、しかも長期間使用
に対する貼付部の信頼度が低く満足できるものではなか
った。
However, in manipulators that use small servo motors, if strain gauges are used, they are forced to be larger due to the necessity of sealing the attached part with a bellows to prevent long-term deterioration. The reliability of the department was low and it was not satisfactory.

また、駆動装置(モーター等)の電流から駆動トルクを
求めることもできるが、この場合にはつぎのごとき欠点
があった。
It is also possible to determine the driving torque from the current of the driving device (motor, etc.), but in this case there are the following drawbacks.

すなわち、マニピュレータ等を小型化すすためには、高
回転数の駆動装置を減速装置を介して大幅に減速して使
用しなければならないのであるが、この場合には、減速
装置における機械効率の低下が大きくなり、出力軸のト
ルクを精度高く求めることができない。
In other words, in order to downsize manipulators, etc., it is necessary to use a high-speed drive device that is significantly decelerated via a reduction gear, but in this case, the mechanical efficiency of the reduction gear decreases. becomes large, making it impossible to accurately determine the torque of the output shaft.

また、出力軸側から逆転させることがきわめて困難とな
り、作動負荷に対してのマニピュレータ等の作動応答は
非常に悪いものとなる。
Further, it becomes extremely difficult to reverse the rotation from the output shaft side, and the operational response of the manipulator and the like to the operational load becomes extremely poor.

高度な作業になる程マニピュレータ等の作動力を精度よ
く検出する装置が必要となり、また、コンパクト化等の
要望が叫ばれている折から、上記従来技術の改善が望ま
れていた。
As the work becomes more advanced, a device that accurately detects the operating force of a manipulator or the like is required, and there is a growing demand for compactness, so improvements to the above-mentioned conventional technology have been desired.

この発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであ
って、コンパクトに内装可能に構成するとともに、高精
度にて作動力を検出することができるようにしたマニピ
ュレータ等における作動力検出装置を提供しようとする
ものである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and provides an actuation force detection device for a manipulator, etc., which is compact and can be installed internally, and is capable of detecting actuation force with high precision. This is what we are trying to provide.

以下、図面を用いてこの発明の1実施例について詳細に
説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail using the drawings.

第1図において1で示すのはマニピュレータで、遠隔操
作により作動制御されるものである。
In FIG. 1, numeral 1 indicates a manipulator, whose operation is controlled by remote control.

2で示すのは、上腕部3および下腕部4等を支承するた
めの肩部で、通常走行台車(図示省略)等に装備されて
いる。
Reference numeral 2 denotes a shoulder portion for supporting the upper arm portion 3, the lower arm portion 4, etc., and is normally installed on a traveling truck (not shown) or the like.

上腕部3.下腕部4は、それぞれの連結部(関節部)5
,6により折曲げ自在に構威して設けであるとともに、
そのそれぞれの腕部3.4の適宜位置に設けた関節部7
,8により、回転自在に構成しである。
Upper arm 3. The lower arm portion 4 has respective connecting portions (joint portions) 5
, 6, so that it can be bent freely, and
Joints 7 provided at appropriate positions on each arm 3.4
, 8, it is configured to be rotatable.

下腕部4の先端部には、その先端に指先部9を備えた手
首部10が装置して設けである。
A wrist section 10 having a fingertip section 9 at the distal end is provided at the distal end of the lower arm section 4.

前記関節部5,6,7.8のそれぞれには、第2図にお
いて示すごとき作動装置11が内装して設けてあり、こ
の実施例においては、回転作用を行なう関節部7,8に
ついて例示している。
Each of the joints 5, 6, 7.8 is internally provided with an actuating device 11 as shown in FIG. ing.

図において12で示すのは、電気モータあるいは油圧。In the figure, 12 indicates an electric motor or hydraulic pressure.

空圧モータ等の駆動装置で、関節部7,8における駆動
側の管状本体13内に内装して設けである。
A drive device such as a pneumatic motor is installed inside the tubular body 13 on the drive side of the joints 7 and 8.

14で示すのは、駆動装置12と一体的に、あるいは連
動連結して設けた減速装置で、その出力軸15には被駆
動側の作動部材(被駆動体)16がキー17を介して固
装して設けである。
Reference numeral 14 denotes a speed reduction device that is provided integrally or interlocked with the drive device 12, and an operating member (driven body) 16 on the driven side is fixed to the output shaft 15 via a key 17. It is provided as a set-up.

出力軸15は、減速装置14に固装して設けた略環状の
ブラケット18に、軸受19,20を介して支承されて
いる。
The output shaft 15 is supported by a substantially annular bracket 18 fixedly attached to the speed reduction device 14 via bearings 19 and 20.

駆動装置12および減速装置14は、駆動側本体13の
内周面に設けたボス部21.22に、軸受23.24を
介して回転自在に支承されている。
The drive device 12 and the reduction gear device 14 are rotatably supported by a boss portion 21.22 provided on the inner peripheral surface of the drive side main body 13 via bearings 23.24.

減速装置14側を支承する軸受24は、ブラケット18
とボス部22との間に介装して設けである。
The bearing 24 supporting the reduction gear 14 side is attached to the bracket 18
and the boss portion 22.

ブラケット18の外周面部の一部には、駆動側本体13
の内周面方向に突出させた突出部(作動力検出部材)2
5が設けてあり、この突出部25は、1駆動側本体13
の内周面に設けた肉厚部26の溝部27内に挿入しであ
る。
A portion of the outer circumferential surface of the bracket 18 includes the drive side main body 13.
A protrusion (actuation force detection member) 2 protruding toward the inner circumferential surface of the
5 is provided, and this protrusion 25 is connected to the drive side main body 13.
It is inserted into the groove part 27 of the thick part 26 provided on the inner peripheral surface of.

溝部27の溝幅は、突出部25の厚さよりも適宜量広く
構成して設けてあり、この突出部25の両側部に位置す
る肉厚部26には、マニピュレータによる操作時におけ
る作動力を検出するための作動力検出装置28が装着し
て設けである。
The groove width of the groove portion 27 is set to be an appropriate amount wider than the thickness of the protrusion portion 25, and the thick portions 26 located on both sides of the protrusion portion 25 are configured to detect the actuation force during operation by the manipulator. An actuating force detecting device 28 is attached and provided to detect the actuating force.

前記作動力検出装置28は、例えば第3図において示す
ごとく、作動力を検知するための検知部材(センサー)
29.突出部25を弾機30を介して押圧するための抑
圧部材31.および弾機30の弾性力を調節するための
調節部材32等より構成して設けである。
The actuation force detection device 28 is, for example, as shown in FIG. 3, a detection member (sensor) for detecting the actuation force.
29. A suppressing member 31 for pressing the protrusion 25 via the ammunition 30. and an adjusting member 32 for adjusting the elastic force of the elastic machine 30.

検知部材29は、例えば荷重計にて構成してあり、前記
肉厚部26に設けた凹部33内に装着しである。
The detection member 29 is constituted by, for example, a load meter, and is mounted in a recess 33 provided in the thick portion 26 .

検知部材29の検知部34は、突出部25の一側面と当
接自在に構威して設けであるとともに、この検知部34
を押圧することにより、荷重が検出されるようになって
いる。
The detection part 34 of the detection member 29 is provided so as to be able to freely come into contact with one side surface of the protrusion part 25, and the detection part 34
The load is detected by pressing .

検知部34は、出力軸15の軸心から一定の距離Rを隔
てた位置に配設して設けである。
The detection unit 34 is provided at a position separated by a certain distance R from the axis of the output shaft 15.

したがって、検知部34を介して検出される荷重を作動
力(作動トルク)として検出することができるようにな
っている。
Therefore, the load detected via the detection unit 34 can be detected as an operating force (operating torque).

前記押圧部材312弾機30、および調節部材32は、
前記凹部33の軸しと同一直線上において肉厚部26に
設けた孔35内に装着して設けてあり、調節部材32は
、孔35に設けた雌螺子部36に螺着しである。
The pressing member 312, the bullet 30, and the adjusting member 32,
The adjustment member 32 is installed in a hole 35 provided in the thick portion 26 on the same straight line as the axis of the recess 33, and the adjustment member 32 is screwed into a female screw portion 36 provided in the hole 35.

押圧部材31は、弾機30.調節部材32を介して常時
突出部25に当接せしめられているとともに、弾機30
の押圧力により突出部25を介して検知部34を押圧す
ることができるように構威しである。
The pressing member 31 is a bullet 30. It is constantly brought into contact with the protrusion 25 via the adjustment member 32, and the ammunition 30
The configuration is such that the detection unit 34 can be pressed through the protrusion 25 with a pressing force of .

そして、この検知部34を押圧する押圧力は、調節部材
32を操作することにより自在に行なえるようになって
いる。
The pressing force for pressing the detection section 34 can be adjusted freely by operating the adjustment member 32.

検知部材29は、例えば、拡散形半導体式圧力交換器等
により構成されている。
The detection member 29 is constituted by, for example, a diffusion type semiconductor pressure exchanger or the like.

なお、前記ブラケット18は、減速装置14側に装着さ
れる場合に限定されず、空間的に余裕のある場所2例え
ば駆動装置12側の適宜位置に装着して設けてもよいこ
とは勿論である。
It should be noted that the bracket 18 is not limited to being mounted on the deceleration device 14 side, but may of course be provided in an appropriate position on the drive device 12 side in a space 2 where there is sufficient space. .

以上の構成において、この発明の、作用について説明す
る。
In the above configuration, the operation of the present invention will be explained.

手首部10における指先部9により保守作業や交換作業
等の作業を遠隔操作するのであるが、作業をする前に、
作動力検出装置28をセットしておく。
The fingertips 9 on the wrist 10 are used to remotely control maintenance work, replacement work, etc., but before starting the work,
The actuation force detection device 28 is set in advance.

すなわち、押圧部材31を介して弾機30を押圧し、検
知部材29に一定の予圧を加えておくのである。
That is, the bullet 30 is pressed through the pressing member 31 to apply a certain preload to the detection member 29.

例えば、正、逆回転のいずれの方向の場合にも同程度の
作業トルクを検出したい場合には、検知部材29の定格
荷重の1/2までの予圧(荷重)を加えておけばよい。
For example, if it is desired to detect the same working torque in both forward and reverse rotation directions, a preload (load) of up to 1/2 of the rated load of the detection member 29 may be applied.

この場合には、検知部材29の定格荷重が例えばPkg
で■ あるとすれは、±−HP、Hのトルクを検出することが
できる。
In this case, the rated load of the detection member 29 is, for example, Pkg.
If there is, it is possible to detect ±-HP and H torques.

この予圧は、必ずしも定格荷重の1/2に設定する必要
はなく、検知部材29の例えば10%〜90%程度の範
囲内として、その中の設定点を増幅器(図示省略)での
基準点(出力0)として正、逆方向の作動トルクを検出
することも可能である。
This preload does not necessarily need to be set to 1/2 of the rated load, but may be set within a range of, for example, 10% to 90% of the sensing member 29, and the set point therein is set at the reference point (not shown) in the amplifier (not shown). It is also possible to detect operating torque in the forward and reverse directions as output 0).

予圧を検知部材29の10%以上にするのは、弾機30
が突出部25の振動で大きく振動しないようにするため
である。
It is the ammunition 30 that makes the preload 10% or more of the detection member 29.
This is to prevent large vibrations caused by the vibrations of the protruding portion 25.

以上のごとくセットされた作動力検出装置28を用いて
作業を行なえば、作業時における負荷抵抗が負荷トルク
として検出でき、正、逆回転方向のいずれの方向の作動
力(作動トルク)も正確に検出することができる。
If work is carried out using the operating force detection device 28 set as described above, the load resistance during work can be detected as load torque, and the operating force (operating torque) in either the forward or reverse rotation direction can be accurately detected. can be detected.

しかもこの構成の場合には、作動力の検出は減速装置1
4の減速過程における機械効率の低下によっては一切影
響を受けないので、きわめて精密な作動力の検出が行な
えるものである。
Moreover, in the case of this configuration, the detection of the operating force is performed by the deceleration device 1.
Since it is not affected by the decrease in mechanical efficiency during the deceleration process described in step 4, extremely precise detection of the operating force can be performed.

また、作動力検出装置28は管状の、駆動側本体13内
の適宜な空間部内に内装することができ、検知部材29
も単純な荷重計にて構成しであるので、マニピュレータ
1における腕部3゜4等をきわめて細腕にてコンパクト
にて構成できる。
Further, the actuation force detection device 28 can be installed inside an appropriate space within the tubular drive-side main body 13, and the detection member 29
Since the manipulator 1 is also composed of a simple load cell, the arms 3 and 4 of the manipulator 1 can be constructed with extremely thin arms and compactly.

また、逆転時においても作動力検出装置28においてガ
タ、あるいはバックラッシュがないので、正確性が保障
される。
Furthermore, since there is no play or backlash in the actuating force detection device 28 even during reverse rotation, accuracy is guaranteed.

しかも、長期間使用に対する安定性もきわめて良好であ
り、従来の歪ゲージのごとき長期間使用による不安定要
素がない。
In addition, it has extremely good stability over long-term use, and there are no unstable factors caused by long-term use unlike conventional strain gauges.

また、小型、軽量の高速モーター等の駆動装置12を大
きく減速して使用しても、作動トルクの検出、調整には
不都合が生ぜず、したがって、装置の小型化かつ強力化
が図れる等の著効を奏するものである。
Furthermore, even if the drive device 12, such as a small and lightweight high-speed motor, is used at a greatly reduced speed, there will be no problem in detecting and adjusting the operating torque, and therefore the device can be made smaller and more powerful. It is effective.

なお、弾機30および押圧部材31の代りにもう1個の
検知部材29を装着することももちろん可能である。
Note that it is of course possible to mount another detection member 29 in place of the ammunition 30 and the pressing member 31.

また、弾機30は圧縮コイルスプリングでも皿バネ等を
用いてもよいが、荷重の増減に対してヒステリヒスの小
さいものが適するものである。
Further, the ammunition 30 may be a compression coil spring, a disc spring, or the like, but a spring with small hysteresis with respect to changes in load is suitable.

また、この発明はマニピュレータに限らず、他のロボッ
ト等にも適用できる。
Furthermore, the present invention is applicable not only to manipulators but also to other robots.

また、この発明の作用、効果を逸脱することなく、この
発明の構成に変更を加えたものもこの発明に属するもの
である。
Further, the present invention also includes changes made to the structure of the present invention without departing from the functions and effects of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は、この発明の1実施例を示すものであって、第1
図はこの発明に係る装置を備えたマニピュレータの説明
図、第2図はこの発明の要部の側断面説明図、第3図は
第2図におけるI−I線方向の断面図である。 7.8・・・・・・関節部、13・・・・・・駆動本体
、14・・・・・・減速装置、15・・・・・・出力軸
、16・・・・・・被駆動体、25・・・・・・作動力
検出部材(突出部)、29・・・・・・検知部材。
The drawings show one embodiment of the invention.
The figure is an explanatory diagram of a manipulator equipped with the device according to the present invention, FIG. 2 is a side cross-sectional explanatory diagram of the main part of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 2. 7.8...Joint part, 13...Drive body, 14...Deceleration gear, 15...Output shaft, 16...Target Drive body, 25...actuation force detection member (protrusion), 29...detection member.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 駆動本体13と被駆動体16とに分割構成してなる
関節部7,8を備えたマニピュレータ等において、前記
駆動本体13内に、前記被駆動体16を作動させるため
の駆動装置を前記駆動本体13に対して回動自在に装着
して設けるとともに、前記駆動装置における減速装置1
4の出力軸15に前記被駆動体16を装着して設け、前
記駆動本体13の内周部の一部に、負荷荷重を検出する
ための圧力検知式の検知部材29を設け、前記駆動装置
の一部に前記検知部材29に当接自在の作動力検出部材
25を径方向へ突出して設け、前記作動力検出部材25
を駆動本体13の内周部に検知部材29と周方向へ離隔
して対向配置した弾機30を介し検知部材29に予め押
圧して設けたことを特徴とするマニピュレータ等におけ
る作動力検出装置。
1. In a manipulator or the like having joint parts 7 and 8 that are divided into a drive body 13 and a driven body 16, a drive device for operating the driven body 16 is installed in the drive body 13. It is rotatably mounted on the main body 13 and is provided as a speed reducer 1 in the drive device.
4, the driven body 16 is attached to the output shaft 15 of the drive body 13, and a pressure detection type detection member 29 for detecting the applied load is provided on a part of the inner circumference of the drive body 13, and the drive unit An actuating force detecting member 25 that can freely come into contact with the detecting member 29 is provided in a part of the actuating force detecting member 25 so as to protrude in the radial direction, and the actuating force detecting member 25
An actuating force detection device for a manipulator or the like, characterized in that the actuating force detection device for a manipulator or the like is provided on the inner circumferential portion of the drive main body 13 by being pressed against the detection member 29 in advance via a bullet 30 disposed facing and spaced apart from the detection member 29 in the circumferential direction.
JP54023628A 1979-03-01 1979-03-01 Actuation force detection device for manipulators, etc. Expired JPS5847316B2 (en)

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US9837982B2 (en) 2011-03-09 2017-12-05 Seiko Epson Corporation Vibrating element, vibrator, oscillator, and electronic device with stepped excitation section

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JPS5184680A (en) * 1975-01-18 1976-07-24 Stanford Research Inst

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