JPS60126721A

JPS60126721A - 操作レバ−装置

Info

Publication number: JPS60126721A
Application number: JP23486983A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Nishimura; 薫西村; Toshiji Yada; 利治矢田; Kazumasa Ono; 大野　和正
Original assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1983-12-12
Filing date: 1983-12-12
Publication date: 1985-07-06

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、ロボット等の作動装置の作業内容を該作動装
置を制御するコンピュータに教示する際等に用いられる
操作レバー装置に関するものである。

（ロ）従来技術ロホフト等の作動装置の行なうべき作業の内容を該作動
装置を制御するコンピュータに教示する場合、作業者が
該作動装置を動かしてその各停止点の位置、姿勢、移動
径路を該コンピュータに記憶させることがある。

このような場合においては、従来、作動装置を操作する
ために、ティーチングボックスという移動方向、姿勢等
を表示したボタンスイッチを多く取り付けたコントロー
ルボックスを使用するのか一般的である。

ところが、このようなコントロールボックスを用いたも
のでは、作動装置の動作速度が遅くしがも該速度を変化
させることができず、また、各ボタンスイッチは１方向
の移動しか行なわせることがてきないので、所定位置ま
で移動させるのに複数のコントロールボタンを同時に押
して操作しなければならない場合が多く、作動装置を移
動させるのが困難であり、そのため、作業者はティーチ
ングボックスの操作を十分体得した者でなければならず
、しかも片手で該ボックスを操作するのが難しい、とい
った不都合がある６（ハ）目的本発明は、このような不都合に着目してなされたもので
、作動装置の動作速度を変化させることができ、操作が
簡単で初心者でも操作が可能であり、片「だけでも操作
することができる作動装置の操作レバー装置を提供する
ことを目的とする。

（ニ）構成本発明は、前記目的を実現するために、作動装置を操作
するためのものとして、少なくとも２軸方向に移動可能
な単一のレバーと、このレバーに加わる力の大きさおよ
び方向を検出してかかる力の大きさおよび方向をそれぞ
れ所定の電気信号に変換して出力するセンサとを具備し
てなる操作レバー装置を設けたことを特徴とする。

（ホ）実施例以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

操作レバー装置を図示しないロボットの／゛・ンドの先
端に取着している。この操作レバー装置は、午−のレバ
ー１とセンサ２とを具備してなる。

レバーｌは、グリップ部３、シャフト部４およびシャフ
ト支持部５を有している。グリ・ンプ部３は、ハウジン
グ６と、このハウジング６にボルト７により固定され該
ハウジング６と一体となってボックス８を形成するカバ
−９とを有している。

そして、前記ボックス８内に、彎曲可能な第１の、ディ
スク１１をＸＹ軸方向に配設し一１該第１のディスクｌ
ｌの中心部を、ワッシャ１２、スペーサ１３およびスク
リューボルト１４からなる止着具１５によってシャフト
部４の先端に固定している。また、該第１のディースフ
１１の厚肉な周縁部を、前記カバー９に固定したストッ
パ１６と前記ハウジング６によって挟みつけて固定して
いる。

さらに、ピン１７および１８によって前記第１のディス
ク１１の回転を止めるようにしている。前記ストッパ１
６は、ドーナツ板状をなしており、その内周部を前記止
着具１５と所定のわずかな隙間をあけた位置に配設して
いる。シャフト部４は、基端部１９ａをシャフト支持部
５に支持される中空なシャフト１９と、このシャフト１
９の先端部１９ｂから円周方向に９０″の間隔をあけて
ＸＺＸ軸方向たはＹＺＸ軸方向配設した４枚の彎曲可能
なプレート２１と、このプレート２１の上端部を固着さ
せたブロック２２とを有している。

そして、このブロック２２に、前記第１のディスク１１
を前記＋１＝、着具１５によって固定しているものであ
る。また、前記シャツ）１９の先端面１９Ｃには２個所
に溝２３を設け、該溝２３内に前記ブロック２２から突
出させた突出部２４の先端部を嵌入させ、該先端部を溝
２３の側端部から所定のわずかな隙間をあけた位置に配
設している。

シャツＩ・支持部５は、図示しないロボットのハンドに
取着した基板２５と、この基板２５にボルト２６によっ
て画定され該基板２５と一体にボックス２７を形成する
ハウジング２８とを有している。そして、このボックス
２７内に、ＩＲ曲可能な第２のディスク２９をＸＹ軸方
向に配設し、該第２のディスク２９の中心部を、ワッシ
ャ３１・スペーサ３２およびスクリューボルト３３から
なる止着共３４によって前記シャツ）１９の基端部１９
ａに固定している。また、該第２のディスク２９の厚肉
な周縁部を、前記基板２５に固定したストッパ３５と前
記ハウジング２８とによって、挟みつけて固定している
。さらに、ピン３６および３７によって前記第２のディ
スク２９の回転を止めるようにしている。また、前記ス
ト、、　／＜　３５はドーナツ板状をなしており、その
内周部を前記止着共３４から所定のわずかの隙間をあけ
た位置に配設している。なお、３８は、図示しないリー
ド線を束ねるブラケットであり、３９は、該リード線を
外部へ引き出す引出孔である。

このような構成のし／へ−１の所定部位に、多数のスト
レイゲージを組み合わせてなるセンサ２を設けている。

かかる多数のストレインゲージは次のように配設させて
なる。まず、前記第１のディスク１１には１円周方向に
９０’の等角間隔をあけて、上面１１ａにＹ軸方向にス
トレインゲージ４１．４２を、Ｘ軸方向にストレインゲ
ージ４３．４４を、下面ｆｌｂにＹ軸方向にストレイン
ゲージ４５．４６を、Ｘ軸方向にストレインゲージ４７
．４８を、それぞれ固着している。また、前記プレート
２１のうち特定のプレーｈ２１−１の各側面にそれぞれ
ストレインゲージ４９．５１を、特定のプレー）２１−
２の各側面にそれぞれストレインゲージ５２．５３を固
着している。さらに、前記第２のディスク２９に、円周
方向に９０°の等角間隔をあけて、上面２９ａにＸ軸方
向にストレインゲージ５４．５５を、Ｙ軸方向にストレ
インゲージ５６．５７を、下面２９ｂにＸ軸方向にスト
レインゲージ５．８．５９を、Ｙ軸方向にストレインゲ
ージ６１．６２を、それぞれ固着している。そして、こ
れら各ストレインゲージ４１〜６２がそれぞれ彎曲の程
度に応じて出力する電気信号を、第８図に示すように６
通りの組み合わせにまとめて、それぞれ出力するように
している。

すなわち、まず、前記第１のディスク１１の上面１１ａ
に固着したストレインゲージ４１．４２および下面１ｂ
に固着したストレインゲージ４５・、４６によって第１
の出力回路６３を形成している。この第１の出力回路６
３からは図示しないロボットのハンドのθχＸ軸方向な
わちＸ軸回りの回動角度および回動速度に関する電気信
号を発するようになっており、かかる電気信号を第１の
差動増幅回路６４から第１の動作方向信号回路６５また
は第１の動作速度信号回路６６を介してコ、ンピュータ
６７に入力し記憶させるように設定している。また、こ
のとき、かかる入力された電気信号に基いて該コンピュ
ータ６７から前記ロボットに指令信号が発せられ該ロボ
ットの／＼ンドをＸ軸回りに前記電気信号に応じた速度
で電気信号に応した角度回動させるようにしである。同
様に、該コンピュータ６７は後述する各入力電気信号に
対しても、該信号を記憶するとともに前記ロボツＩ・に
該信号に応じた指令信号を発するように設定してなる。

また、前記第１のディスク１１の上面１１ａに固着した
ストレインゲージ４３．４４および下面ｆｌｂに固着し
たストレインゲージ４７．４８によって第２の出力回路
６８を形成し、ロボットのハンドのθｙＸ軸方向なわち
Ｙ軸回りの回動角度および回動速度を電気信、号により
第２の差動増幅回路６９から第２の動作方向信号回路７
１または第２の動作速度信号回路７２を介して前記コン
ピュータ６７へ入力するようにしている。同様に、ロボ
ットのハンドのθＺＸ軸方向なわちＸ軸回りの回動角度
および回動速度は、前記プレート２１−１に固着したス
トレインゲージ４９．５１および前記プレー）２１−２
に固着したストレインゲージ５２．５３によって形成し
た第３の出力回路７３から出力し、図示しないロボ、ア
トのアームのＸ軸方向の移動距離および移動速度は、前
記第２のディスク２９の上面２９ａに固着したストレイ
ンゲージ５４．５５および下面２９ｂに固着したストレ
インゲージ５８．５９によって形成した第４の出力回路
７４から出力し、ロボットのアームのＹ軸方向の移動距
離および移動速度は、前記第２のディスク２９の」二面
２９ａに固着したストレインゲージ５６．５７および下
面２９ｂに固着したストレインゲージ６１．６２によっ
て形成した第５の出力回路７５から出力するようにして
いる。なお、７６は第３の差動増幅回路、７７は第３の
動作方向信号回路、７８は第３の動作速度信号回路、７
９は第４の差動増幅回路、８１は第４の動作方向信号回
路、８２は第４の動作速度信号回路、８３は第５の差動
増幅回路、８４は第５の動作方向信号回路、８５は第５
の動作速度信号回路である。また、ロボットのアームの
Ｘ軸方向の移動距離および移動速度は、前記第４の出力
回路７４および第５の出力回路７５から出力される電気
信号を信号分離回路８６により総合して、該信号分離回
路８６から電気信号として出力するようにしている。こ
の信号分離回路８６は、前記第４の出力回路７４から出
力される電気信号から必要な数値を算出する第１の減算
回路８７および該第１の減算回路８７から出力される電
気信号を増幅する第６の差動増幅回路８８と、前記第５
の出力回路７５から出力される電気信号から必要な数値
を算出する第２の減算回路８９および該第２の減算回路
８９から出力される電気信号を増幅する第７の差動増幅
回路９１と、これら内差動増幅回路８８および９１から
出力される電気信号を加算する加算回路９２とを有して
なるものである。なお、９３は第６の動作方向信号回路
、９４は第６の動作速度信号回路である。

次に、この実施例の作動を説明する。

操作レバー装置のグリップ部３を片手で握り、該グリッ
プ部３と一体にシャフト部４を第１のディスク１１およ
び止着具１５を介して中立位置からＸ軸方向の＋側また
は一側へ移動させると、かかるシャフト部４に加えた力
の大きさに応じて、該シャフト部４のシャフト１９に止
着具３４によって中心部を固定されるとともに周縁部を
ハウジング２８にスト７パ３５とによって固定されてい
る第２のディスク２９がひずみ、かかるひずみに伴って
、該ディスク２９に固着した第４の出力回路７４を形成
している。各ストレインゲージ５４．５５．５８．５９
にひずみが生じ、ひずみに応じた電位差が発生し、該電
位差に応じた大きさの電気信号を出力する。そして、こ
うして各ストレインゲージ５４．５５．５８．５９から
出力された電気信号を総合して第４の出力回路７４から
１つの゛電気信号として出力する。こうして出力された
電気信号は、第４の差動増幅回路７９によって増幅ネれ
、動作方向に関する信号部分は第４の動作方向信号回路
８１を介して、動作速度に関する信号部分は第４の動作
速度信号回路８２を介して、コンピュータ６７に入力さ
れ記憶される。それと同時に、該コンピュータ６７から
指令信号が発せられ１図示しないロボットのアームを前
記入力された電気信号に応じた移動方向へ電気信号に応
じた移動速度で移動させる。同様に、シャフト部４を第
１のディスク１１およびｌｈ着具１５を介して中立位置
からＹ軸方向の＋側また′は一側へ移動させると、かか
るシャフト部４に加えた力の大きさに応じて前記第２の
ディスク２９がひずみ、かかるひずみに伴って、該ディ
スク２９に固着した第５の出力回路７５を形成している
各ストレインゲージ５６．５７．６１．６２にひずみが
生じ、ひずみに応じた電位差が発生し、該電位差に応じ
た大きさの電気信号を出力する。そして、こうして各ス
トレインゲージ５６．５７．６１．６２から出力された
電気信号を総合して第５の出力回路７５から１つの電気
信号として出力する。こうして出力された電気信号は、
第５の差動増幅回路８３によって増幅され、動作方向に
関する信号部分は第５の動作方向信号回路８４を介して
、動作速度に関する信号部分は第５の動作速度信号回路
８５を介して、コンピュータ６７に入力され記憶される
。それと同時に、該コンピュータ６７から指令信号が発
せられ、図示しないロボットのアームを前記人力された
電気信号に応じた移動方向へ電気信号に応じた移動速度
で移動させる。

シャフト部４を第１のディスク１１および止着具１５を
介して中立位置からＺ軸方向の＋側または一側へ移動さ
せると、かかるシャフト部４に加えた力の大きさに応じ
て前記第２のディスク２９がひずみ、かかるひずみに伴
って、該ディスク２９に固着した第４の出力回路７４を
形成している各ストレインゲージ５４．５５．５８．５
９および第５の出力回路７５を形成している各ストレイ
ンゲージ５６．５７．６１．６２にひずみが生じ、ひず
みに応じた電位差が発生し、該電位差に応じた大きさの
゛電気信号を出力する。こうして、各出力回路７４．７
５から出力された電気信号を信号分離回路８６によって
総合して１つの電気信号として出力する。こうして出力
された電気信号は、動作方向に関する信号部分は第６の
動作方向信号回路９３を介して、動作速度に関する信号
部分は第６の動作速度信号回路９４を介して、コンピュ
ータ６７に入力され記憶される。それと同時に、該コン
ピュータ６７から指令信号が発せられ、図示しないロボ
ットのアームを前記入力された電気信号に応じた移動方
向へ電気信号に応じた移動速度で移動させる。また、グ
リップ部３のみをＯｘ軸方向すなわちＸ軸回りに移動さ
せると、かかる移動をさせるために加えた力に応じて第
１のディスク１１がひずむ。すなわち、該ディスク１１
の外周縁はハウジング６とカバー９とによって固定され
、該ディスク１１の中心部は止着具１５によってシャフ
ト部４に固定されているので、グリップ部３のみが回動
すると該グリップ部３とシャフト部４とを連結している
該第１のディスク１１がひずむものである。こうして該
第１のデイスフ１１がひずむと、該第１のディスク１１
に固着しであるストレインゲージのうち第１の出力回路
６３を形成する各ストレインゲージ４１．４２．４５．
４６からそれぞれひずみ量に比例した大きさの電気信号
が発せられ、かかる各電気信号が第１の出力回路６３に
より総合され１つの電気信号として出力されて第１の差
動増幅回路６４、第１の動作方向信号回路６５または第
１の動作速度信号回路６６を介してコンピュータ６７に
入力される。そして、該コンピュータ６７がかかる電気
信号を記憶するとともに、指令信号によりロボットのハ
ンドをＸ軸回りに、入力された電気信号に応じて回動さ
せる。また、グリップ部３のみをθｙ軸方向すなわちＹ
軸回りに移動させると、かかる移動をさせるために加え
た力に応じて第１のディスク１１かひずみ、こうして’
４１　Ｍ　１のディスク１１がひずむと、該第１のディ
スク１１に固着しであるストレインゲージのうち第２の
出力回路６８を形成する各ストレインゲージ４３．４４
．４７．４８からひずみ量に比例した大きさの電気信号
が発せられ、かかる各電気信号が第２の出力回路６８に
より総合されて１つの電気信号として出力されて第２の
差動増幅回路６９、第２の動作方向信号回路７１または
第２の動作速度信号回路７２を介してコンピュータ６７
に人力される。そして、該コンピュータ６７がかかる電
気信号を記憶するとともに、指令信号によりロボットの
ハンドをＹ軸回りに入力された電気信号に応じて回動さ
せる。さらに、グリップ部３を０２軸方向すなわちＺ軸
回りに移動させると、かかる移動をさせるために加えた
力に応じてプレート２１力（ひずむ。すなわち、該グリ
ップ部３とシャフト部４のブロック２２とはピン１７．
１８によって相対回転を禁止されている第１のディスク
１１を介して一体に回動するが、シャフト１９は止着具
３４により第２のディスク２９を介してシャフト支持部
５に０２軸方向への回動を禁止された状態で支持されて
いる。そのため、該シャフト１９と前記ブロック２２ど
の間に介設されたプレート２１がひずむものである。そ
して、かかるひずみに伴ってプレー）２１−１　、　２
１−２’−１と固着したストレインゲージ４９．５１．
５２．５３がひずみ、かかるひずみ緘に比例した大きさ
の電気信号を発する。そして、かかる各電気信号が第３
の出力回路７３により総合され１つの電気信号として出
力されてｆＪｊ３の差動増幅回路７６、第３の動作方向
信号回路７７または第３の動作速度信号回路７８を介し
てコンピュータ６７に人力される。そして、該コンピュ
ータ６７がかかる電気信号を記憶するとともに、指令信
号によりロボットのハンドをＺ軸回りに入力された電気
信号に応じて回動させる。

また、前述したグリップ部３およびシャフト部４の各移
動方向を組合せれば、ロボットに多次元の移動１回動を
同時に行なわせることができる。

このようにしてロボットのアームおよびハンドの操作を
コンピュータ６７に記憶させるものであるが、本実施例
によれば、単一のレバー１を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θχ
軸、θｙ軸、θ２軸の６軸方向に移動させることができ
、かつ、複数の軸方向に同時に移動させることができる
ので１片手で簡単に所望の多次元操作を行なうことがで
きる。

したがって、初心者でも操作を行なうことが十分ＩＪｆ
能である。また、センサをなすストレインケージは加わ
る力の大きさに比例した大きさの電気信号を発するので
、レバー１に加える力の大きさを加減することにより該
電気信号の大きさを加減して、ロボットのアームやハン
ドの移動速度を加減することができる。

さらに、本実施例によれば、ロポッＩ・のハンドに直接
操作レバー装置を取付けであるので、該ロボットのハン
ドの移動操作や位置決めを容易に行なうことができると
いう効果がある。

なお、本発明は前記実施例に限られないのは勿論であり
、レバーは６軸方向に移動可能なものに限られず、少な
くとも２軸方向に移動ＭＰなものであればよい。

また、センサはストレインゲージに限られずし、＜−に
加わる力の大きさと方向とを検出できかつかかる力の大
きさおよび方向をそれぞれ所定の電気イ＝号に変換して
出力できるものであればよく、例えば圧電素子等であっ
てもよい。

また、コンピュータへの入力系路は前記実施例に限られ
ない。

また、用途はロポ・ソトのアームおよびハンドの操作に
限られず、複数の軸方向に移動する作動装置であればよ
く、例えば、ＸＹテーブルや各種の工作機械の操作に使
用してもよい。

また、設置場所は、ロボットのハンド等作動装置の作動
部分に直接取り付けるのに限らず、他の場所に設置して
もよいが、作動装置の作動部分に直接取り伺ければ、該
作動装置の移動操作や位置決めを容易に行なうことがで
きる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可
能である。

（へ）効果以−Ｌ、説明したように、本発明は、作動装置の動作速
度を変化させることができ、操作が簡単で初心者でも操
作が可能であり、片手だけでも操作することができる作
動装置の操作レバー装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施−例を示し、第１図は平面図、第
２図は正面図、第３図は側面図、第４図は第１図におけ
るＩＴ　−ＩＶ線断面図、第５図は第２図におけるＶ−
ｖ線断面図、第６図は第４図におけるＶｌ　−Ｖｌ線断
面図、第７図は第４図における■−■線断面図、第８図
は回路説明図である。１・ｅｅレバー２・１センサ３・ｅ番グリップ部４１１・優シャフト部５・・・シャフト支持部１１Φ・・第１のディスク１９・１シヤフト２１Φ１プレート２９ａ争・第２のディスク４１〜６２・・・ストレインゲージ６３・・・第１の出力回路６８・・・第２の出力回路７３・争φ第３の出力回路７４・◆・第４の出力回路７５＠拳・第５の出力回路８６・会φ信号分離回路代理人　弁理士　赤澤−博第１図〜第２図Ｘ（−）　Ｘ（令）第３図

Claims

【特許請求の範囲】

少なくとも２軸方向に移動可能な単一のレバーと、この
レバーに加わる力の大きさおよび方向を検出してかかる
力の大きさおよび方向をそれぞれ所定の電気信号に変換
して出力するセンサとを具備してなることを特徴とする
操作レバー装置。