JPS6219395A - スリツプセンサ - Google Patents

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】 自動化機械に含まれるさまざまな状況においては、対象
物を可能最小限の力で掴み、掴んだ対象物が動いている
間にスリップするのを防ぐことが望ましい。この種の状
況において掴みを制御するたため従来形の力帰還システ
ムが一般に使用されるが、この種のシステムは掴み力の
展開量を予め決定しておくことを前提にしているため、
十分とは云えない。このため、特に類似の、但し必ずし
も同一である必要はない複数個の対象物を続けて掴む場
合に、その一連の対象物のうち比較的滑〕易すいものの
掴み方がゆる過ぎることになシ、従って対象物が不適切
に取扱われるかずυ落ちたシし、或いはその一連の対象
物のうち比較的弱いものの掴み方が過度であることが分
かシ、そのためその対象物の望まぬ変形もしくは破損が
起きることになる。

発明の概要 本発明は、掴み力を予め定めておく必要をなくすことに
よって上記の欠点の是正を目指す。このため本発明は、
接触する対象物の相対的滑シ運動を表示することができ
るスリップセンサの製造を目指す。使用のさい、この種
のセンサは掴み装置に応用されて、対象物をとフ囲み、
かつこれを動かす作業の間、いつ対象物のスリップが最
初に止むかを指示し、このようにして最小ノンスリップ
掴み力が対象物対対象物に基づいて決定される。

本発明によれば、対象物に接触する面を決める光伝導弾
性部材と、前記部材に光を当てるための入力手段と、前
記入力手段により前記部材を通る光伝導径路を決定する
出力手段と、前記出力手段と作動的に結合し、接触し九
対象物の相対的渭シ運動により生じる前記部材の弾性変
形によってひき起こされる変化を検出するため前記径路
を通って伝導される光に応答するスリップ表示手段とを
含むスリップセンサをこの目的のために提供する。

本発明センサの第１形では、部品は単に光伝導弾性材料
のボディーのみによって構成され、入力及び出力手段は
接触子面で連続していない部分に対して延伸しかつ戻る
光径路の各部分を決定する。

この第１形センサは、光径路部分を結合するため反射体
として接触されるべき対象物を使用すること、及びこの
結合の有効性が対象物と部品ボディーが互いに非常に近
い時それらの相対配置に微妙に左右されることに基づい
ている。実際にこの種のセンサが対象物に接触し、滑〕
が生じる時に、出力手段への光伝達は、部品の激しい緊
張変化やスリップのおきる接触面の相対的性質の変化に
よる振動性でランダムな変化を受けるだろう。これらの
変化は適当な型式の指示計による選択的検出を十分可能
にし、このような検出は掴み力の増加を最終まで制御す
るために実施することができる。

この最終段階では、対象物は滑ルを防ぐため最小力で掴
まれ、さらにこの力は移動に対する抑止を増すために有
効な粘着によって助けられる。

この第１形センサの欠点は、対象物表面のあらゆる場合
に応用が利かないこと、及びこの種のセンサはとにかく
、掴むべき対象物の結合力に対して逆らう力をもつ埃又
はその他の異物による接触子面の漸進的な汚染に無防備
であることである。

これらの欠点は、部品自体が、変形可能であシ、かつ部
品中の入出力手段を結合するために役立つ光反射材料を
支持している本発明第２形によって是正される。この形
式のセンサのよシ単純な具体例では単一シート形反射体
が使用されており、一方他の具体例は部品中に配置され
た小形の個別形反射素子を複数個含むことができる。

同様に捌むべき対象物の結合力から独立している本発明
第３形では、部品は変形可能の、入出力手段間の光径路
内に配置された光弾性材料のぎディーを含んでおフ、前
記手段は夫々が光弾性体に入シここから独立した光を偏
光するための手段を含んでいる。

勿論、提案されたセンサの使用は何らかの手段と結合し
て、センサがいつ最初につかむべき対象物と接触し、あ
るいはどく近くまで接近するかを表示することを含み、
さらにセンサ自体がこの手段の１部であることもできる
。

次に付図な落照して、例として示したさまざまの具体例
に関連して、本発明のさらに詳しい理解のため以下に説
明していく。

具体例 付図の詳しい検討に先立って、本発明のさまざまな具体
例は相互に対応する機能をもつ素子を含んでいること、
及びこの種の素子の夫々に付した符号は同じ数字に百の
位を加えて示しであることに留意されたい。

先ず第１図を検討すれば、このタイプは上記の第１形の
センサであって、対象物１０、可動のジョー又はこれと
等価の部材を１１で示した掴み装置、及びアクチュエー
タ１２と共同して使用される。アクチュエータ１２は動
力手段であって、対象物１０が望みの方法で掴まれる時
、これと共に掴み装置を動かす九めの協働制御装置であ
る。その作業のうちで、アクチュエータは部材１１を動
かし、かつセンサを隣接対象物面１３と接触させたシ外
したシして対象物を掴んだシ放し次すするために有効で
ある。掴み運動の進行中に、付加運動が加わってノンス
リップ接触のテストのためセ／すが表面１３を横切よう
に操作される。この付加運動はステップ式の掴み運動の
増加の間に周期的に行なわれることができ、或いは両方
の運動は対象物の直近傍白で連続することができる。

第１図のセンサは、光透過性でかつ弾性の材料で作られ
た単位ボディー１４の形の部品を含む。

このボディーは部材１１に固定されて対象物表面１３に
向き合い、部材１１の適当な締め切シ運動によって、接
触面１５を決定するボディーそれ自体の最外側露出面部
分と噛み合わさせる。

このセンサの入出力手段は、多重７アイパ光字形である
光ガイド１６を含み、ボディー１４を通って接触面１５
の１組の対応端まで達する。−見して、ガイドの部分集
合１６ｍは両端を光源１７と結合して面１５に光を送シ
、一方残シの部分集合１６ｂは面１５で受取った光を光
−電気変換器１８へ送る。実際には、ガイドは部分集合
に個別に分割される必要はなく、光源１７及び変換器１
８に対する適当な結合を用いて双方向式にボディ〜１４
を介して伝達し受取るように役立たせることができる。

通常対象物面１３が磨かれた光反射性能以外のものであ
るときは、対象物とセンサが距てられていれば、これら
のがイドによって伝達された光のガイド１６による顕著
な受取シは存在しないだろう。このような離間状況では
、受光量は周囲の条件に完全に左右され、従って一様又
は規則的になるのが普通である。しかし、センサと対象
物が相互接触に極めて接近して位置すれば、周囲の照明
条件は影響力が減少、ガイドで受取られる光はガイドの
伝える光を対象物が反射して相当の量となシ、この反射
結合の有効性はセンサ対対象物の分離にきわどく左右さ
れる。この結合効果は第２図に示されておシ、光反射性
の荒い面から１絹まで距たシで、近接間隔の伝達／受光
ファイバ対からの標準化され次光出力特性を表わす。以
上の説明は先に示したような第１形センサの作動原理を
説明する。何故ならば、ボディー１４と対象物１０との
間のスリップ接触は明らかにセンサの緊張変化体として
の第２図の特性形式内での光出力の変化を生じ、横断対
象物表面幾何掌形自体が変化し、これらの変化はいずれ
の場合においてもセンサ／対象物媒介面を超えて局部的
に異なる方法で生じてくるからである。

何れにせよセンサの光出力の電気的表示が、変換器１８
によって、滑りを示す種類の変化が存在するか否かを知
らせる役割を果す雑音検出器１９の形としてのスリップ
指示計に加えられる。このための適当な雑音検出器は、
スリップ変化に対応する周波数・成分を選択的に通すフ
ィルタと、スリップの期間に生じるかも知れない過渡不
連続性と両立する平滑時間定数をもつ整流器と、スリッ
プの存在または不在を示す２元出力を提供するシュＺッ
ト（Ｓｅｈｍｌｄｔ　）　　）リガとを内蔵することが
できる。前記出力は１１１１にアクチュエータに印加さ
れて、スリップが終るまで対象物を掴む掴み装置の閉止
のためアクチュエータを動かす。

先に指摘した通シ、このスリップ感知作業は、センサが
掴むべき対象物に最初に接触するか又は極めて接近する
時に実施されることが普通である。

明らかに何か適当な形式の接触指示計又は接近ゲージな
、掴み装置が当初比較的粗い閉止運動な行なう間、この
目的のために使用することができる。

しかし、同様に明らかに有利であフ得るのは、いつ最接
近又は最初の接触が生じるかを示すためにスリップセン
サそれ自体を用いることである。第１図のセンサの場合
、この種の追加機能は第２図の特性によって実行可能と
考えられる。この特性は標準化され九場合、センサ対目
標物の表面間隔と共にセンサ出力が関係し、さらにセン
サが対象物と接触するべく極めて接近するにつれて光出
力が急速に減少するであろうことを示す。

第３図及び第４図に移れば、これらの具体例は本発明の
第２形である。

第３図では、センサは第１図のそれと同一であるが、但
しガイド１１６はボディー１１４を通って接触面１１５
へ全体的に延伸することはなく、また♂ディーは面１１
５とガイド１１６の隣接端の間に分配された複数個の個
別反射素子１１３を内蔵する点は異なる。この場合は明
らかに、対象物−接触面のスリップは素子１１３の運動
と協働性の緊張変化の結果として光出力変動を生じさせ
るだろうし、この種の変動は他の原因からは生じないだ
ろう。１＋、対象物との最初の接触はセンサが変形して
その素子１１３が移動するにつれて関連する光出力の変
化によって検出可能であることも留意すべきである。

第４図では、シート状の単一反射体２１３はボディー２
１４の接触面２１５を横切って配置され、とのボディー
はこの場合にはガイド２１６を支える非弾性ベース２２
０上に取付けられている。接触面２１５は感度を向上さ
せるため突出形を有していることに注目され危い。さら
に、ガイド２１６は分割伝達式で光繊維束２１６８及び
２１６ｂを受取る。この具体例の変形例では反射体２１
３は、このボディーとペースの間、及びボディーのひず
みと共に反射体の動きを許すペース内の開口上に、ボデ
ィー２１４の内面を横切って配置されている。

第５図のセンサでは、ボディー３１４は光弾性材料で作
られておシ、その一方何の端部が非弾性ベース３２０内
の類似形の偏光子３２１の間に取付けられておシ、ケデ
ィーの他方側の端部はベースから突出して接触面３１５
を形成する。分割伝達式でかつ繊維束３１６ａ及び３１
６ｂの形としての光ガイド３１６は、ベース３２０内で
先端を偏光子３２１に夫々隣接した形で結合する。スリ
ップ状態においては、対象物と接触するボディー３１４
は緊張変化のため多様な応力を受け、これに対応して光
出力が変化する。同様に、対象物との最初の接触は、ボ
ディーが変形され圧力を受けるにつれて関連する光出力
の変化によって検出されることができよう。

第６図のセンサは第５図のそれと同様であるが、但し共
通人力／出力偏光子４２１を介して光弾性ボディー４１
４を通って光伝送路と結合する反射体４１３が用いられ
ている。

但し先に述べた通り本発明センサは、掴まれた対象物が
動く間のスリップを防ぐための可能最小限の力で対象物
を掴むことができるようにすることによって対象物の取
扱いを容易化することを主たる目的として考案され開発
がされたものであって、本センサはその他にも或いは追
加的な実地上の応用が可能である。この可能性は、対象
物の最小掴み力を決定するに際してセンサによって検出
器１９に生じる「スリップ」信号がセンサによって接触
された対象物表面の粗さの密接な関数であり、従ってセ
ンサはその表面の組織を決定し、さらに可能であれば、
この種の決定に基づいて対象物の識別を行なうために使
用することができる、という事実に基づいて可能となる
わけである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明センサの第１形のＩＡ具体例合体し喪掴
み装置の説明図、第２図は第１図のセンサの作動特性を
説明するグ９７、第３図及び第４図は本発明センサの第
２形のさまざまの具体例を説明する概略図、第５図は本
発明センサの第３形の具体例の概略的説明図、第６図は
本発明の第２形及び第３形の両方に従うセンサの具体例
を説明する概略図である。 １０・・・対象物、１１・・・掴み用部材、１２・・・
アクチュエータ、１３・・・隣接対象物面、１４・・・
単位ボディー、１５・・・接触チ前面、１６・・・光ガ
イド、１７・・・光源、１８・・・光学−電気変換器、
１９・・・雑音検出器。 代理人弁理士　中　　　村　　　　。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象物対接触子面を決定する光伝達弾性部品と、
   前記部品に光を印加する入力手段と、前記入力手段と共
   に前記部品を通つて光伝達径路を決定する出力手段と、
   前記出力手段と作動的に結合しかつ前記径路を通つて伝
   達される光に応答し、接触した対象物の相対的スリップ
   運動による前記部品の弾性変形により生じる変化を検出
   するスリップ表示手段とを含むスリップセンサ。
2. （２）前記部品が光伝達弾性材料のボディーを含み、さ
   らに前記入力及び出力手段が前記接触子面に対して延伸
   しかつ戻る前記径路の夫々の部分を決定し、この種の部
   分がこの種の面で断続している、特許請求の範囲第１項
   に記載のセンサ。
3. （３）前記部品が変形可能の光反射手段を支える光伝達
   弾性材料のボディーを含んでおり、前記反射体手段が前
   記径路を完結するべく前記径路内に位置している、特許
   請求の範囲第１項に記載のセンサ。
4. （４）前記反射体手段が、前記ボディー内に配置された
   複数個の個別光反射素子を含んでいる、特許請求の範囲
   第３項に記載のセンサ。
5. （５）前記反射体手段が、前記ボディーの表面上に配置
   されたシート形状を有している、特許請求の範囲第３項
   に記載のセンサ。
6. （６）前記シート反射体手段が前記接触子面を決定する
   、特許請求の範囲第５項に記載のセンサ。
7. （７）前記部品が光弾性材料のボディーを含んでおり、
   さらに前記入力及び出力手段が光偏光子手段を含んでい
   る、特許請求の範囲第１項、又は第３項から第６項のい
   ずれかに記載のセンサ。
8. （８）前記入力及び出力手段が光繊維形状の光ガイドを
   含んでいる、特許請求の範囲第１項から第１項のいずれ
   かに記載のセンサ。
9. （９）前記出力手段と動作的に結合し、かつ掴むべき対
   象面と前記接触子面との密接な接近及び／又は接触によ
   る変化を検出するため前記径路を通つて伝達される光に
   応答する近接表示手段を含む、特許請求の範囲第１項か
   ら第９項のいずれかに記載のセンサ。
10. （１０）前記変化をひき起こす運動として漸進的対象物
    把握作業の中にセンサを配置し、さらに前記変化の最初
    の停止時に前記作業を終了することから成る特許請求の
    範囲第１項から第９項のいずれかに記載のセンサの使用
    。
11. （１１）センサ及び対象物間の相対的スリップ動による
    前記変化の発生を含む対象物特定化作業の中にセンサを
    配置し、さらに前記変化に従つて前記対象物を特定化す
    ることから成る特許請求の範囲第１項から第９項のいず
    れかに記載のセンサの使用。