JPS60172446A - 力センサ - Google Patents
力センサInfo
- Publication number
- JPS60172446A JPS60172446A JP59027056A JP2705684A JPS60172446A JP S60172446 A JPS60172446 A JP S60172446A JP 59027056 A JP59027056 A JP 59027056A JP 2705684 A JP2705684 A JP 2705684A JP S60172446 A JPS60172446 A JP S60172446A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- force
- amount
- measurement
- workpiece
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
- B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
- B23Q17/0966—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring a force on parts of the machine other than a motor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の机用分野〕
本発明は、ロボットによる機械加工を行うに可動な力セ
ンサに係り、特に複数のツールを父挨しながら機械加工
、なかでも磨きや狭面仕上げのように加工量（切込深さ
）の少ない加工に好適な力センサに関する。
ンサに係り、特に複数のツールを父挨しながら機械加工
、なかでも磨きや狭面仕上げのように加工量（切込深さ
）の少ない加工に好適な力センサに関する。
従来の若き作業や表面仕上げ作業は、専用機や人手に頼
っており、ロボットが適用されている例はない。専用機
による加工の場合のはとんどは、ツールと被加工物とが
接触したことを目視又は、導通検出により確認したのち
、目盛板等の利用で切込！（深さ）を与えていた。作業
者の目視による場合、作業者に熟練を要するし、作業者
の体調や環境によっても差異が生じ、微小切込量の与え
方に影響を及ぼす。また、導通検出による場合は、例え
ばアクリル、ベーク等非導電体の被加工物には適応でき
ない等の欠点があった。
っており、ロボットが適用されている例はない。専用機
による加工の場合のはとんどは、ツールと被加工物とが
接触したことを目視又は、導通検出により確認したのち
、目盛板等の利用で切込！（深さ）を与えていた。作業
者の目視による場合、作業者に熟練を要するし、作業者
の体調や環境によっても差異が生じ、微小切込量の与え
方に影響を及ぼす。また、導通検出による場合は、例え
ばアクリル、ベーク等非導電体の被加工物には適応でき
ない等の欠点があった。
また、一般の専用機による狭面仕上げの困難な作業、特
に多裡少掴生産品の仕上げに高価な専用機を導入するに
はペイしないこともあり、サンドペーパによる手仕上げ
を行っている。この場合、単調作業でかつ手指に涌みを
防えたり、微粉末の吸込み等作条環境がよ（ない間踊が
ある。
に多裡少掴生産品の仕上げに高価な専用機を導入するに
はペイしないこともあり、サンドペーパによる手仕上げ
を行っている。この場合、単調作業でかつ手指に涌みを
防えたり、微粉末の吸込み等作条環境がよ（ない間踊が
ある。
本発明の目的は、ロボットを使って複数のツールを選択
し交換しながら加工作業、特に磨きや仕上げ作業のよう
な微小加工Ｘ＜切込量）により加工する作業において、
ツールと被加工物との接触の検出や、微小加工量の設定
を行うに必要な力センサを提供することにある。
し交換しながら加工作業、特に磨きや仕上げ作業のよう
な微小加工Ｘ＜切込量）により加工する作業において、
ツールと被加工物との接触の検出や、微小加工量の設定
を行うに必要な力センサを提供することにある。
複数のツールを扱う場合、それぞれのツールには白亜の
大小がある。またロボットには、姿勢にもよるが外力が
手首部に作用した場合、その外力の大きさにほぼ比例し
て、力方向のたわみが生ずる。ツールと被加工物との接
触検出原理は、ツール１皿は下向きの力であるのに対し
て、ツールと被加工物との接触による力ば上向きとなる
。よって、上向きの力によるセンサの出力の立上りを検
出することが、接触の検出になる。
大小がある。またロボットには、姿勢にもよるが外力が
手首部に作用した場合、その外力の大きさにほぼ比例し
て、力方向のたわみが生ずる。ツールと被加工物との接
触検出原理は、ツール１皿は下向きの力であるのに対し
て、ツールと被加工物との接触による力ば上向きとなる
。よって、上向きの力によるセンサの出力の立上りを検
出することが、接触の検出になる。
微小加工量設定の原理は、ツール自重の大小による影響
をなくすためツール自重によるセンサ出力を−１１．１
′記憶しておく。次に、ツールと被加工物との接触圧が
上がるようロボットを下降、あるいは被加工物を取付け
ている剛性の高いテーブルや台を上昇させ、設定した接
触圧になつたとき動きを止める。このようにして接触圧
を上げることは、ロボットに外力（接触圧）に対応した
力方向のたわみを生じさせることになる。
をなくすためツール自重によるセンサ出力を−１１．１
′記憶しておく。次に、ツールと被加工物との接触圧が
上がるようロボットを下降、あるいは被加工物を取付け
ている剛性の高いテーブルや台を上昇させ、設定した接
触圧になつたとき動きを止める。このようにして接触圧
を上げることは、ロボットに外力（接触圧）に対応した
力方向のたわみを生じさせることになる。
（あらかじめロボットの剛性測定をしておけば、微小加
工量と接触圧どの関係がまる。）この状態で、接触圧が
先に記憶していた自重による出力値と一致するまでツー
ルの位置を変えず回転又は振動させれば、接触圧に相当
する切込深さを与えることができるものである。
工量と接触圧どの関係がまる。）この状態で、接触圧が
先に記憶していた自重による出力値と一致するまでツー
ルの位置を変えず回転又は振動させれば、接触圧に相当
する切込深さを与えることができるものである。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図により説明す
る。第１図は、ロボットを使用し溝の底面の仕上加工す
るシステムの例を示す。第２．６図は、力センサによる
ツールと被加工物との接触検出及び微小加工量（切込深
さ）設定の方法を説明するためのダイヤグラムを示す。
る。第１図は、ロボットを使用し溝の底面の仕上加工す
るシステムの例を示す。第２．６図は、力センサによる
ツールと被加工物との接触検出及び微小加工量（切込深
さ）設定の方法を説明するためのダイヤグラムを示す。
第１図において、ロボット１０手先部に力センサ２およ
び、ツール４を自動着脱交換可能なオートツールチェン
ジャ３を設けである。力センサ２は上下方向の力を検出
可能な構造となりている。マグネットチャック４は剛性
の高いもので、被加工物５を取付固定するものであり架
台１０に固定しである。本例では４ケの被加工物５がマ
グネットチャック４に取付は固定されている状態を示す
。ツールホルダ６はツール４と係合可能な構造で、ツー
ル４の数だけ準備する。
び、ツール４を自動着脱交換可能なオートツールチェン
ジャ３を設けである。力センサ２は上下方向の力を検出
可能な構造となりている。マグネットチャック４は剛性
の高いもので、被加工物５を取付固定するものであり架
台１０に固定しである。本例では４ケの被加工物５がマ
グネットチャック４に取付は固定されている状態を示す
。ツールホルダ６はツール４と係合可能な構造で、ツー
ル４の数だけ準備する。
本例では２ケの場合を示す。
ロボット１にはあらかじめ動作軌跡２条件等を教示して
おき、ツール４と被加工物５の接触圧による力を力セン
サ２により検出するものである。
おき、ツール４と被加工物５の接触圧による力を力セン
サ２により検出するものである。
力センサ２には、ひずみゲージ２０が貼付けられており
、矢印Ｚ方向の力による微小変位量相当の出力電圧をセ
ンサアンプ２１により増幅し、横出回路部２２において
計測、処理するものである。計測のプロセスは、■ツー
ル４の自重計測、■ツール４と被加工物５との接触を計
測、■外部設定切込量相当デジタル量との比較計測、■
切込完了の計測、０４段階である。主な構成景素は、ル
勺変換器２６、メモリ２４，５２、デジタルコンパレー
タ２５，２６．３３である。
、矢印Ｚ方向の力による微小変位量相当の出力電圧をセ
ンサアンプ２１により増幅し、横出回路部２２において
計測、処理するものである。計測のプロセスは、■ツー
ル４の自重計測、■ツール４と被加工物５との接触を計
測、■外部設定切込量相当デジタル量との比較計測、■
切込完了の計測、０４段階である。主な構成景素は、ル
勺変換器２６、メモリ２４，５２、デジタルコンパレー
タ２５，２６．３３である。
以下、順をおって動作及び機能の説明をする。
ロボット１がツール４を把握している状態でかつツール
４と被加工物５とがまだ接触していない状態で、ロボッ
トコントローラー１から計測スタート信号をパルスで出
力する。この計測スタート信号が［月の状態の間は、メ
モリ２４．５２の内容をリセットし、この計測スタート
パルス信号の立下がりで、〜Φ変換器２５をアクセスし
、ツール４の自重に相当するセンサアンプ２１出力（ア
ナログ量）をデジタル蓋に変換し、メモリ２４に一時記
憶をする。同時にフリップフロップ２９．５１に「１」
をたてて計測スタート信号が入ったことを記憶させてお
く。この後からは、クロック発生器２８により〜Φ変換
器２６をアクセスし、そのクロック、例えばｉｍｓごと
にセンサアンプ２１からの出力をデジタル量に変換する
。この間、ロボット１に下降動作をさせておく。変換さ
れたデジタル：ｔｔＢＩがデジタルコンパレータ２５に
よりメモリ２４に記憶されたデジタル量Ａ、と比較され
Ａ＋ ＜ Ｂ＋の条件を満足した状態、すなわちツール
４と被加工物５とが接触し、重力と反対方向に力が作用
したことを検知した状態から更にロボット１に下降動作
をさせ、外部から設定した切込量相当のデジタル−Ｊｉ
Ｂ、と、ロボット１の下降途中でのセンサアンプ２１出
力をデジタル量に変換したＡ２とをデジタルコンパレー
タ２６により比較し、Ａ！ ＞ Ｂ２の条件を満足した
とき、すなわちロボット１の力方向のたわみが設定した
切込量相当になったとき、リレー２７を駆動しロボット
１の下降動作を停止させると同時にこのときのセンサア
ンプ２１出力をデジタルに変換した量をメモリ３２に記
憶させる。つまり、ツール４と被加工物５との接触力と
ツール４の自重の合成内分を自己憶させることになる。
４と被加工物５とがまだ接触していない状態で、ロボッ
トコントローラー１から計測スタート信号をパルスで出
力する。この計測スタート信号が［月の状態の間は、メ
モリ２４．５２の内容をリセットし、この計測スタート
パルス信号の立下がりで、〜Φ変換器２５をアクセスし
、ツール４の自重に相当するセンサアンプ２１出力（ア
ナログ量）をデジタル蓋に変換し、メモリ２４に一時記
憶をする。同時にフリップフロップ２９．５１に「１」
をたてて計測スタート信号が入ったことを記憶させてお
く。この後からは、クロック発生器２８により〜Φ変換
器２６をアクセスし、そのクロック、例えばｉｍｓごと
にセンサアンプ２１からの出力をデジタル量に変換する
。この間、ロボット１に下降動作をさせておく。変換さ
れたデジタル：ｔｔＢＩがデジタルコンパレータ２５に
よりメモリ２４に記憶されたデジタル量Ａ、と比較され
Ａ＋ ＜ Ｂ＋の条件を満足した状態、すなわちツール
４と被加工物５とが接触し、重力と反対方向に力が作用
したことを検知した状態から更にロボット１に下降動作
をさせ、外部から設定した切込量相当のデジタル−Ｊｉ
Ｂ、と、ロボット１の下降途中でのセンサアンプ２１出
力をデジタル量に変換したＡ２とをデジタルコンパレー
タ２６により比較し、Ａ！ ＞ Ｂ２の条件を満足した
とき、すなわちロボット１の力方向のたわみが設定した
切込量相当になったとき、リレー２７を駆動しロボット
１の下降動作を停止させると同時にこのときのセンサア
ンプ２１出力をデジタルに変換した量をメモリ３２に記
憶させる。つまり、ツール４と被加工物５との接触力と
ツール４の自重の合成内分を自己憶させることになる。
次にロボット１の姿勢は変えずツール４に回転を与えて
被加工物５を加工するにつれ、接触力が刻々と変化し、
ロボット１の力方向のたわみ量だけ加工し、切込んだ時
点ではツール４の自重分だけが計測され、デジタルコン
パレータ３６において条件を満足し、リレー３４を駆動
し、ロボット１をあらかじめ教示した軌跡で動作させ加
工を行う。リレー３４を駆動すると同時に、フリップフ
ロップ２９をクリヤしＡ／Ｄ変換器２３のアクセスをイ
亭止させ、センサアンプ２１がらの出力を取り込まない
ようにする。なお検出回路部２２は設定盤１２に組込ん
である。
被加工物５を加工するにつれ、接触力が刻々と変化し、
ロボット１の力方向のたわみ量だけ加工し、切込んだ時
点ではツール４の自重分だけが計測され、デジタルコン
パレータ３６において条件を満足し、リレー３４を駆動
し、ロボット１をあらかじめ教示した軌跡で動作させ加
工を行う。リレー３４を駆動すると同時に、フリップフ
ロップ２９をクリヤしＡ／Ｄ変換器２３のアクセスをイ
亭止させ、センサアンプ２１がらの出力を取り込まない
ようにする。なお検出回路部２２は設定盤１２に組込ん
である。
このように、計測スタートイＢ号と切込量相当デジタル
量を外部から与えてやるだけで、ツール４の自重を計測
し、ツール４と被加工物５との接触を慣出し、更に設定
した切込量だけ切込むことができる。
量を外部から与えてやるだけで、ツール４の自重を計測
し、ツール４と被加工物５との接触を慣出し、更に設定
した切込量だけ切込むことができる。
本発明によれば、力センサの出力信号の処」里のみで、
ツール自重に左右されることな（、ツールと被加工物と
の接触検出や、加工量（切込深さ）の設定ができるので
、これまで商価な専用機を用いた磨きや仕上げ作業、あ
るいは、サンドペーパ等を用いた手仕上げの分野におい
てロボット化できる。これにより安価（従来のτ・ ７
・ 〜荀）な加ニジステムの形成ならびに、加工時間の短縮
、作業者の単純作業からの解放並びに衛生管理上の改善
等の効果がある。また、ハードで力センサ出力を計測、
処理しているため、既製のロボットを改良することなく
利用できる。
ツール自重に左右されることな（、ツールと被加工物と
の接触検出や、加工量（切込深さ）の設定ができるので
、これまで商価な専用機を用いた磨きや仕上げ作業、あ
るいは、サンドペーパ等を用いた手仕上げの分野におい
てロボット化できる。これにより安価（従来のτ・ ７
・ 〜荀）な加ニジステムの形成ならびに、加工時間の短縮
、作業者の単純作業からの解放並びに衛生管理上の改善
等の効果がある。また、ハードで力センサ出力を計測、
処理しているため、既製のロボットを改良することなく
利用できる。
更に力による出力を計測しているため、被加工物が非導
電体であっても、問題な（利用できる。
電体であっても、問題な（利用できる。
第１図は、本発明の一実施例のロボットによる加ニジス
テムの斜視図、第２図は力センサの構成の斜視図、第３
図は、検出部のブロック図である。 １・・・ロボット、２・・・力センサ、４・・・ツール
、５・・・被加工物、１２・・・設定盤、２１・・・セ
ンサアンプ、２２・・・検出部、２３・・・ん勺変換器
、 ２４．３２・・・メモリ、２５．２６．３３・・・
デジタルコンパレータ、２８・・・クロック発生器、２
９．３１・・・フリップフロップ、・ ８ ・
テムの斜視図、第２図は力センサの構成の斜視図、第３
図は、検出部のブロック図である。 １・・・ロボット、２・・・力センサ、４・・・ツール
、５・・・被加工物、１２・・・設定盤、２１・・・セ
ンサアンプ、２２・・・検出部、２３・・・ん勺変換器
、 ２４．３２・・・メモリ、２５．２６．３３・・・
デジタルコンパレータ、２８・・・クロック発生器、２
９．３１・・・フリップフロップ、・ ８ ・
Claims (1)
- １ ツール自重や切込量を検出する力伐出部、その検出
量を記憶する記憶部、及び検出量と記憶量とを演算する
演算部より成り、ツール自重を検出記憶し、ツールに作
用する力と記憶した目重分との合成力により、真の作用
力をめることを特徴とする力センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027056A JPS60172446A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 力センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027056A JPS60172446A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 力センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60172446A true JPS60172446A (ja) | 1985-09-05 |
Family
ID=12210409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59027056A Pending JPS60172446A (ja) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | 力センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60172446A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0916934A1 (fr) * | 1997-11-11 | 1999-05-19 | Sysmelec SA | Capteur de force numérique à cellule de mesure déformable élastiquement et procédé de mesure directe de l'application d'une force |
| CN103994849A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-20 | 北方工业大学 | 一种高灵敏度小型光电式力传感器的研制 |
| WO2021094055A1 (de) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | Kistler Holding Ag | Zerspanungsmaschine mit einem kraftaufnehmer, verfahren zum betrieb einer solchen zerspanungsmaschine sowie verfahren zum kalibrieren des kraftaufnehmers einer solchen zerspanungsmaschine |
-
1984
- 1984-02-17 JP JP59027056A patent/JPS60172446A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0916934A1 (fr) * | 1997-11-11 | 1999-05-19 | Sysmelec SA | Capteur de force numérique à cellule de mesure déformable élastiquement et procédé de mesure directe de l'application d'une force |
| CN103994849A (zh) * | 2014-05-22 | 2014-08-20 | 北方工业大学 | 一种高灵敏度小型光电式力传感器的研制 |
| WO2021094055A1 (de) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | Kistler Holding Ag | Zerspanungsmaschine mit einem kraftaufnehmer, verfahren zum betrieb einer solchen zerspanungsmaschine sowie verfahren zum kalibrieren des kraftaufnehmers einer solchen zerspanungsmaschine |
| CN114728392A (zh) * | 2019-11-12 | 2022-07-08 | 基斯特勒控股公司 | 具有力传感器的切削机床、用于操作这种切削机床的方法以及用于校准这种切削机床的力传感器的方法 |
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