JPH0814864A - 球ジョイントの角度検出装置 - Google Patents
球ジョイントの角度検出装置Info
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- JPH0814864A JPH0814864A JP16632894A JP16632894A JPH0814864A JP H0814864 A JPH0814864 A JP H0814864A JP 16632894 A JP16632894 A JP 16632894A JP 16632894 A JP16632894 A JP 16632894A JP H0814864 A JPH0814864 A JP H0814864A
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- light emitting
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 球ジョイントのハウジング内に収納でき、し
かも精度のよい球ジョイントの角度検出装置を提供す
る。 【構成】 回転自在に保持されている球１１に、外方に
向けて配設されている発光素子などの光源２１と、該発
光素子２１に対応させて前記球１１を保持している保持
部材１４に配設されている受光位置検出素子２２と、該
受光位置検出素子２２の受光位置から角度を算出する演
算処理手段２３とを備えてなるものである。そのため、
非接触で球ジョイント１０の回転角度が検出できる。
かも精度のよい球ジョイントの角度検出装置を提供す
る。 【構成】 回転自在に保持されている球１１に、外方に
向けて配設されている発光素子などの光源２１と、該発
光素子２１に対応させて前記球１１を保持している保持
部材１４に配設されている受光位置検出素子２２と、該
受光位置検出素子２２の受光位置から角度を算出する演
算処理手段２３とを備えてなるものである。そのため、
非接触で球ジョイント１０の回転角度が検出できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は球ジョイントの角度検出
装置に関する。さらに詳しくは、非接触により球ジョイ
ントの角度を検出できる角度検出装置に関する。
装置に関する。さらに詳しくは、非接触により球ジョイ
ントの角度を検出できる角度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、メンテナンス検査や医療検査
に用いられる小型で高性能の検査装置の開発・研究がな
されている。この検査装置に用いるために、図８に示す
ような、ジョイント軸ａ1を有する被駆動球ａと、その
球ａを支持する支持ユニットｂと、その球ａを駆動する
ための駆動ユニットｃと、ハウジングｄとからなる球ジ
ョイントｊの開発がなされている（「３自由度小型アク
チュエータの開発（第１報）」、第１１回日本ロボット
学会学術講演会、講演論文集、９７７頁）。また、この
種の球ジョイントｊの角度を検出する角度検出装置ｅと
して、図９に示すように、球ジョイントｊのジョイント
軸ａ1に２本のスライドバーｆ，ｆを直交させて介装
し、ついでこのスライドバーｆ，ｆの動きをロータリー
エンコーダｇ，ｇにより計測して、しかるのちその計測
値を演算処理して角度を検出するように構成したものが
提案されている（１９９４年度精密工学会春季大会講演
論文集、７２１頁）。
に用いられる小型で高性能の検査装置の開発・研究がな
されている。この検査装置に用いるために、図８に示す
ような、ジョイント軸ａ1を有する被駆動球ａと、その
球ａを支持する支持ユニットｂと、その球ａを駆動する
ための駆動ユニットｃと、ハウジングｄとからなる球ジ
ョイントｊの開発がなされている（「３自由度小型アク
チュエータの開発（第１報）」、第１１回日本ロボット
学会学術講演会、講演論文集、９７７頁）。また、この
種の球ジョイントｊの角度を検出する角度検出装置ｅと
して、図９に示すように、球ジョイントｊのジョイント
軸ａ1に２本のスライドバーｆ，ｆを直交させて介装
し、ついでこのスライドバーｆ，ｆの動きをロータリー
エンコーダｇ，ｇにより計測して、しかるのちその計測
値を演算処理して角度を検出するように構成したものが
提案されている（１９９４年度精密工学会春季大会講演
論文集、７２１頁）。
【０００３】しかしながら、前記角度検出装置ｅは次の
ような問題を有している。
ような問題を有している。
【０００４】エンコーダｇを利用してメカニカルに検
出するようにしているので、接触負荷トルクを生ずるの
で、球ジョイントｊの円滑な動作を阻害する。
出するようにしているので、接触負荷トルクを生ずるの
で、球ジョイントｊの円滑な動作を阻害する。
【０００５】エンコーダｇ部が大きく、しかもその小
型化ができないために、球ジョイントｊのハウジングｄ
内部に収納することができない。
型化ができないために、球ジョイントｊのハウジングｄ
内部に収納することができない。
【０００６】スライド機構ｆを採用しているのでガタ
のために精度が悪い。
のために精度が悪い。
【０００７】ジョイント軸ａ1回りの回転を検出する
ことができない。
ことができない。
【０００８】また、ホール素子を用いた方法も提案され
ているが（１９９４年度精密工学会春季大会講演論文
集、７２１頁）、しかしながら磁界を用いているため
に、外部からの磁場などの外乱の影響を受けやすいとい
う問題がある。
ているが（１９９４年度精密工学会春季大会講演論文
集、７２１頁）、しかしながら磁界を用いているため
に、外部からの磁場などの外乱の影響を受けやすいとい
う問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、球ジョイント
のハウジング内に収納でき、しかも精度のよい球ジョイ
ントの角度検出装置を提供することを目的としている。
術の問題点に鑑みなされたものであって、球ジョイント
のハウジング内に収納でき、しかも精度のよい球ジョイ
ントの角度検出装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の球ジョイントの
角度検出装置は、回転自在に保持されている球に、外方
に向けて配設されている光源と、該光源に対応させて前
記球を保持している保持部材に配設されている受光位置
検出素子と、該受光位置検出素子の受光位置から角度を
算出する演算処理手段とを備えていることを特徴とす
る。
角度検出装置は、回転自在に保持されている球に、外方
に向けて配設されている光源と、該光源に対応させて前
記球を保持している保持部材に配設されている受光位置
検出素子と、該受光位置検出素子の受光位置から角度を
算出する演算処理手段とを備えていることを特徴とす
る。
【００１１】本発明の球ジョイントの角度検出装置にお
いては、前記光源の電源が前記球に内蔵されてなるのが
好ましい。
いては、前記光源の電源が前記球に内蔵されてなるのが
好ましい。
【００１２】また、本発明の球ジョイントの角度検出装
置の好ましい態様においては、取付け位置および／また
は角度を異にする２個の光源が用いられるとともに、前
記２個の光源の点灯切り換え手段が前記球に内蔵されて
いる。
置の好ましい態様においては、取付け位置および／また
は角度を異にする２個の光源が用いられるとともに、前
記２個の光源の点灯切り換え手段が前記球に内蔵されて
いる。
【００１３】さらに、本発明の球ジョイントの角度検出
装置の別の好ましい態様においては、光源と受光位置検
出素子との対が２組とされている。
装置の別の好ましい態様においては、光源と受光位置検
出素子との対が２組とされている。
【００１４】ここで、前記光源としては例えばＬＥＤな
どの発光素子または光ファイバーなどの外部光を導光す
る素子が用いられ、また前記受光位置検出素子として
は、例えば２次元ＰＳＤが用いられる。
どの発光素子または光ファイバーなどの外部光を導光す
る素子が用いられ、また前記受光位置検出素子として
は、例えば２次元ＰＳＤが用いられる。
【００１５】その上、本発明の球ジョイントの角度検出
装置においては、光路に集光レンズが介装されてなるの
が好ましい。
装置においては、光路に集光レンズが介装されてなるの
が好ましい。
【００１６】
【作用】本発明の球ジョイントの角度検出装置は前記の
ごとく構成されているので、球ジョイントに内臓でき
る。また、その角度検出は、球に埋設された発光素子の
スポット光を受光位置検出素子により検出して、その受
光位置に基づいて演算処理を行い球ジョイントの角度を
検出しているので、接触負荷トルクを生じさせることな
く角度検出がなされる。さらに、このように、その角度
検出に際し、スライド機構を介在させていないために検
出精度が高い。
ごとく構成されているので、球ジョイントに内臓でき
る。また、その角度検出は、球に埋設された発光素子の
スポット光を受光位置検出素子により検出して、その受
光位置に基づいて演算処理を行い球ジョイントの角度を
検出しているので、接触負荷トルクを生じさせることな
く角度検出がなされる。さらに、このように、その角度
検出に際し、スライド機構を介在させていないために検
出精度が高い。
【００１７】本発明の好ましい態様においては、取付け
位置および／または角度を異にする２個の発光素子が用
いられているので、球ジョイントのジョイント軸回りの
回転角度も検出できる。また、本発明の別の好ましい態
様においても、発光素子と受光位置検出素子との対が２
組用いられているので、同様に、球ジョイントのジョイ
ント軸回りの回転角度が検出できる。
位置および／または角度を異にする２個の発光素子が用
いられているので、球ジョイントのジョイント軸回りの
回転角度も検出できる。また、本発明の別の好ましい態
様においても、発光素子と受光位置検出素子との対が２
組用いられているので、同様に、球ジョイントのジョイ
ント軸回りの回転角度が検出できる。
【００１８】また、光路に集光レンズが介装されてい
る、本発明の別の好ましい態様によれば、照射光を受光
位置検出素子上に集光できるので、測定精度をさらに向
上できる。
る、本発明の別の好ましい態様によれば、照射光を受光
位置検出素子上に集光できるので、測定精度をさらに向
上できる。
【００１９】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
【００２０】実施例１ 本発明の実施例１にかかわる球ジョイントの角度検出装
置を図１に示し、実施例１の角度検出装置Ａは、ジョイ
ント軸１１を有する球１２と、この球１２を回転可能に
支持している球受け１３と、この球受け１３を保持して
いるハウジング１４とからなる球ジョイント１０におい
て、球１２に外方に発光するようにして球１２の下部の
ジョイント軸１１の反対側に、球１２の円滑な動作を妨
げないようにして埋設された光源２１としての発光素子
２１と、この発光素子２１からの光を受光するためのハ
ウジング１４の底面１４ａに配設された受光位置検出素
子２２と、この受光位置検出素子２２からの検出信号を
演算処理して球ジョイント１０の角度を検出する演算処
理手段２３とを備えてなるものである。
置を図１に示し、実施例１の角度検出装置Ａは、ジョイ
ント軸１１を有する球１２と、この球１２を回転可能に
支持している球受け１３と、この球受け１３を保持して
いるハウジング１４とからなる球ジョイント１０におい
て、球１２に外方に発光するようにして球１２の下部の
ジョイント軸１１の反対側に、球１２の円滑な動作を妨
げないようにして埋設された光源２１としての発光素子
２１と、この発光素子２１からの光を受光するためのハ
ウジング１４の底面１４ａに配設された受光位置検出素
子２２と、この受光位置検出素子２２からの検出信号を
演算処理して球ジョイント１０の角度を検出する演算処
理手段２３とを備えてなるものである。
【００２１】発光素子２１には、例えば、球１２に内蔵
されたバッテリー２４より所要電力が供給されるように
されている。しかしながら、発光素子２１への電力の供
給はこれに限定されるものではなく、球ジョイント１０
内に一端がジョイント軸１１の途中において開口し、他
端が発光素子２１の接続端子（図示せず）に向けて開口
している配線ルートを形成し、そのルートによりハウジ
ング１４の外部に設けられた電源から配線することによ
り電力を供給するようにしてもよい。この場合は、配線
は球１２の円滑な動作を妨げないようにするために、適
度の裕度を有するよう調整されている。ただし、構成の
簡素化の点から電源内蔵型とされるのが好ましい。ちな
みに、この発光素子２１としては、例えば発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）が用いられる。
されたバッテリー２４より所要電力が供給されるように
されている。しかしながら、発光素子２１への電力の供
給はこれに限定されるものではなく、球ジョイント１０
内に一端がジョイント軸１１の途中において開口し、他
端が発光素子２１の接続端子（図示せず）に向けて開口
している配線ルートを形成し、そのルートによりハウジ
ング１４の外部に設けられた電源から配線することによ
り電力を供給するようにしてもよい。この場合は、配線
は球１２の円滑な動作を妨げないようにするために、適
度の裕度を有するよう調整されている。ただし、構成の
簡素化の点から電源内蔵型とされるのが好ましい。ちな
みに、この発光素子２１としては、例えば発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）が用いられる。
【００２２】また、光源２１としては、発光素子２１に
代えて光ファイバー等のにより外部光を導光する素子を
用いてもよい。その場合には、ファイバーケーブルが球
ジョイントの円滑な動作を妨げないように配慮するの
は、外部電源を用いる場合と同様である。
代えて光ファイバー等のにより外部光を導光する素子を
用いてもよい。その場合には、ファイバーケーブルが球
ジョイントの円滑な動作を妨げないように配慮するの
は、外部電源を用いる場合と同様である。
【００２３】受光位置検出素子２２は、前記発光素子２
１からの光線スポットの位置が変化しても、その変化に
対応して受光できるようにそのサイズが調整されてい
る。ちなみに、この受光位置検出素子２２としては、例
えば２次元半導体位置検出素子（２次元ＰＳＤ）が用い
られる。
１からの光線スポットの位置が変化しても、その変化に
対応して受光できるようにそのサイズが調整されてい
る。ちなみに、この受光位置検出素子２２としては、例
えば２次元半導体位置検出素子（２次元ＰＳＤ）が用い
られる。
【００２４】なお、光源２１と受光位置検出素子２２と
の間の光路に集光レンズ（図示せず）を介装するように
してもよい。その場合には、照射光を受光位置検出素子
２２に集光できるので、測定精度がさらに向上する。
の間の光路に集光レンズ（図示せず）を介装するように
してもよい。その場合には、照射光を受光位置検出素子
２２に集光できるので、測定精度がさらに向上する。
【００２５】演算処理手段２３としては、例えば電子計
算機やワークステーションに後述する演算処理に対応さ
せたプログラムを格納させたものが用いられる。
算機やワークステーションに後述する演算処理に対応さ
せたプログラムを格納させたものが用いられる。
【００２６】次に、図２を参照しながら、このように構
成された角度検出装置Ａによる角度検出について説明す
る。
成された角度検出装置Ａによる角度検出について説明す
る。
【００２７】図２に示すように、球１２および受光位置
検出素子２２上に、球１２の座標系の原点の真下に受光
位置検出素子２２の座標系の原点が位置するように座標
系を設定し、かつ両者の原点間距離をＬとする。
検出素子２２上に、球１２の座標系の原点の真下に受光
位置検出素子２２の座標系の原点が位置するように座標
系を設定し、かつ両者の原点間距離をＬとする。
【００２８】球座標系におけるＸ軸回りの回転角θX
の検出 回転角θXは下記式により容易に算出される。 θX＝arctan(x1/L) ここに、 x1：発光素子の光線スポットの受光位置検出素子上のｘ
座標
の検出 回転角θXは下記式により容易に算出される。 θX＝arctan(x1/L) ここに、 x1：発光素子の光線スポットの受光位置検出素子上のｘ
座標
【００２９】球座標系におけるＹ軸回りの回転角θY
の検出 回転角θYは下記式により容易に算出される。 θY＝arctan(y1/L) ここに、 y1：発光素子の光線スポットの受光位置検出素子上のy
座標
の検出 回転角θYは下記式により容易に算出される。 θY＝arctan(y1/L) ここに、 y1：発光素子の光線スポットの受光位置検出素子上のy
座標
【００３０】このように、実施例１の角度検出装置Ａに
よれば、球ジョイント１０の２軸に関する回転角を非接
触により検出することができる。
よれば、球ジョイント１０の２軸に関する回転角を非接
触により検出することができる。
【００３１】実施例２ 本発明の実施例２にかかわる球ジョイントの角度検出装
置を図３に示し、実施例２の角度検出装置Ａは、ジョイ
ント軸１１を有する球１２と、この球１２を回転可能に
支持している球受け１３と、この球受け１３を保持して
いるハウジング１４とからなる球ジョイント１０におい
て、球１２に外方に発光するようにして球１２の下部の
ジョイント軸１１の反対側に、球１２の円滑な動作を妨
げないようにして埋設されている第１発光素子２１Ａ
と、同じく球１２の円滑な動作を妨げないようにして、
この第１発光素子２１Ａと角度および位置を異にして外
方に発光するようにして埋設されている第２発光素子２
１Ｂと、この第１および第２発光素子２１Ａ，２１Ｂに
所要電力を供給する内蔵電源２４と、この第１および第
２発光素子２１Ａ，２１Ｂの点灯を切り換える、球１２
に内蔵されている点灯切り換え手段２５と、この点灯切
り換え手段２５による点灯の切り換えを検出する光検出
素子２６と、この第１および第２発光素子２１Ａ，２１
Ｂからの光を受光するためのハウジング１４の底面１４
ｂに配設された受光位置検出素子２２と、この受光位置
検出素子２２および光検出素子２６からの検出信号を演
算処理して球ジョイント１０の回転角度を検出する演算
処理手段２３とを備えてなるものである。
置を図３に示し、実施例２の角度検出装置Ａは、ジョイ
ント軸１１を有する球１２と、この球１２を回転可能に
支持している球受け１３と、この球受け１３を保持して
いるハウジング１４とからなる球ジョイント１０におい
て、球１２に外方に発光するようにして球１２の下部の
ジョイント軸１１の反対側に、球１２の円滑な動作を妨
げないようにして埋設されている第１発光素子２１Ａ
と、同じく球１２の円滑な動作を妨げないようにして、
この第１発光素子２１Ａと角度および位置を異にして外
方に発光するようにして埋設されている第２発光素子２
１Ｂと、この第１および第２発光素子２１Ａ，２１Ｂに
所要電力を供給する内蔵電源２４と、この第１および第
２発光素子２１Ａ，２１Ｂの点灯を切り換える、球１２
に内蔵されている点灯切り換え手段２５と、この点灯切
り換え手段２５による点灯の切り換えを検出する光検出
素子２６と、この第１および第２発光素子２１Ａ，２１
Ｂからの光を受光するためのハウジング１４の底面１４
ｂに配設された受光位置検出素子２２と、この受光位置
検出素子２２および光検出素子２６からの検出信号を演
算処理して球ジョイント１０の回転角度を検出する演算
処理手段２３とを備えてなるものである。
【００３２】点灯切り換え手段２５は、受光位置検出素
子２２として用いられる２次元ＰＳＤが、同時に２個の
光線スポットの位置を検出できないために、第１発光素
子２１Ａと第２発光素子２１Ｂとの点灯時期を異ならせ
るためのものである。かかる機能を達成する、点灯切り
換え手段２５としては、例えば、交互点灯回路があげら
れる。ただし、受光位置検出素子２２として、２個の光
線スポット光を同時に検出できるものが用いられた場合
には、この点灯切り換え手段２５は設けられなくてもよ
い。
子２２として用いられる２次元ＰＳＤが、同時に２個の
光線スポットの位置を検出できないために、第１発光素
子２１Ａと第２発光素子２１Ｂとの点灯時期を異ならせ
るためのものである。かかる機能を達成する、点灯切り
換え手段２５としては、例えば、交互点灯回路があげら
れる。ただし、受光位置検出素子２２として、２個の光
線スポット光を同時に検出できるものが用いられた場合
には、この点灯切り換え手段２５は設けられなくてもよ
い。
【００３３】光検出素子２６は、前記点灯切り換え手段
２５による第１発光素子２１Ａと第２発光素子２１Ｂと
の切り換えを検出して、演算処理手段２３に発光素子２
１の切り換えがあったことを知らせる切り換え用信号を
出力するものであり、例えば、例えばフォトマルが用い
られる。
２５による第１発光素子２１Ａと第２発光素子２１Ｂと
の切り換えを検出して、演算処理手段２３に発光素子２
１の切り換えがあったことを知らせる切り換え用信号を
出力するものであり、例えば、例えばフォトマルが用い
られる。
【００３４】発光素子２１、受光位置検出素子２２およ
び演算処理手段２３としては、実施例１と同様に、それ
ぞれＬＥＤ、２次元ＰＳＤおよび後述する処理に対応さ
せたプログラムが格納されたワークステーションが用い
られる。
び演算処理手段２３としては、実施例１と同様に、それ
ぞれＬＥＤ、２次元ＰＳＤおよび後述する処理に対応さ
せたプログラムが格納されたワークステーションが用い
られる。
【００３５】次に、このように構成された角度検出装置
Ａの動作について、図４に示すタイムチャートを参照し
ながら説明する。
Ａの動作について、図４に示すタイムチャートを参照し
ながら説明する。
【００３６】点灯切り換え手段２５により第１発光素
子２１Ａが点灯される。このとき、第２発光素子２１Ｂ
は消灯されている。
子２１Ａが点灯される。このとき、第２発光素子２１Ｂ
は消灯されている。
【００３７】第１発光素子２１Ａの点灯と同時に光検
出素子２６が第１発光素子２１Ａの点灯を検出する。
出素子２６が第１発光素子２１Ａの点灯を検出する。
【００３８】また、受光位置検出素子２２の受光個所
がオンする。
がオンする。
【００３９】演算処理手段２３は、光検出素子２６の
検出信号に同期して、受光位置検出素子２２の検出信号
に基づいて演算処理を実行する。第１発光素子２１Ａ
は、演算処理手段２３が演算処理を実行する間点灯させ
られている。
検出信号に同期して、受光位置検出素子２２の検出信号
に基づいて演算処理を実行する。第１発光素子２１Ａ
は、演算処理手段２３が演算処理を実行する間点灯させ
られている。
【００４０】点灯切り換え手段２５により第１発光素
子２１Ａが消灯される。この状態ではまだ第２発光素子
２１Ｂは点灯されない。これは、光検出素子２６に第１
発光素子２１Ａの消灯を確認させるためである。
子２１Ａが消灯される。この状態ではまだ第２発光素子
２１Ｂは点灯されない。これは、光検出素子２６に第１
発光素子２１Ａの消灯を確認させるためである。
【００４１】光検出素子２６により第１発光素子２１
Ａの消灯が確認できるだけの時間が経過すると点灯切り
換え手段２５により第２発光素子２１Ｂが点灯させられ
る。
Ａの消灯が確認できるだけの時間が経過すると点灯切り
換え手段２５により第２発光素子２１Ｂが点灯させられ
る。
【００４２】第２発光素子２１Ｂの点灯と同時に光検
出素子２６が第２発光素子２１Ｂの点灯を検出する。
出素子２６が第２発光素子２１Ｂの点灯を検出する。
【００４３】また、受光位置検出素子２２の受光個所
がオンする。
がオンする。
【００４４】演算処理手段２３は、光検出素子２６の
検出信号に同期して、受光位置検出素子２２の検出信号
に基づいて演算処理を実行する。第２発光素子２１Ｂ
は、演算処理手段２３が演算処理２を実行する間点灯さ
せられている。この演算処理においては、第１発光素子
２１Ａの光線スポット位置が前記により既知であるの
で、この値をも用いて、後述するBＺ軸回りの回転角度
θZも算出される。
検出信号に同期して、受光位置検出素子２２の検出信号
に基づいて演算処理を実行する。第２発光素子２１Ｂ
は、演算処理手段２３が演算処理２を実行する間点灯さ
せられている。この演算処理においては、第１発光素子
２１Ａの光線スポット位置が前記により既知であるの
で、この値をも用いて、後述するBＺ軸回りの回転角度
θZも算出される。
【００４５】以下、第２発光素子２１Ｂが消灯され、つ
いで第１発光素子２１Ａが点灯されて前記手順が繰り返
される。
いで第１発光素子２１Ａが点灯されて前記手順が繰り返
される。
【００４６】次に、このように構成された角度検出装置
Ａによる角度検出について、図５を参照しながら説明す
る。なお、座標系は図５に示すように定める。すなわ
ち、球１２の中心を原点としハウジング１４に固定され
た座標系をBΣとし、球１２に固定された座標系をSΣと
する。また、受光位置検出素子２２のｘーｙ座標系の原
点を球の中心の真下に設定する。
Ａによる角度検出について、図５を参照しながら説明す
る。なお、座標系は図５に示すように定める。すなわ
ち、球１２の中心を原点としハウジング１４に固定され
た座標系をBΣとし、球１２に固定された座標系をSΣと
する。また、受光位置検出素子２２のｘーｙ座標系の原
点を球の中心の真下に設定する。
【００４７】 BＺ軸回りの回転角度θZの検出 いま、第１発光素子２１Ａを球表面上のSＺ軸上に設定
するとともに、第２発光素子２１Ｂを第１発光素子２１
ＡからSＹ軸方向に角度θ1だけずらした位置に設定す
る。また、初期状態においてはBΣとSΣとが一致してい
るものとする。
するとともに、第２発光素子２１Ｂを第１発光素子２１
ＡからSＹ軸方向に角度θ1だけずらした位置に設定す
る。また、初期状態においてはBΣとSΣとが一致してい
るものとする。
【００４８】球ジョイント１０が回転して、受光位置検
出素子２２における第１発光素子２１Ａおよび第２発光
素子２１Ｂのそれぞれの受光位置が変化し、そのときの
座標をそれぞれＰ1（ｘ1，ｙ1）、Ｐ2（ｘ2，ｙ2）とす
る。このときのBＺ軸回りの回転角度θZは下記式により
容易に算出される。 θZ＝arctan((ｙ2-ｙ1)/(ｘ2-ｘ1))
出素子２２における第１発光素子２１Ａおよび第２発光
素子２１Ｂのそれぞれの受光位置が変化し、そのときの
座標をそれぞれＰ1（ｘ1，ｙ1）、Ｐ2（ｘ2，ｙ2）とす
る。このときのBＺ軸回りの回転角度θZは下記式により
容易に算出される。 θZ＝arctan((ｙ2-ｙ1)/(ｘ2-ｘ1))
【００４９】また、BＸ軸，BＹ軸回りの回転角度θX，
θYは、例えば、第１発光素子２１Ａの受光位置Ｐ1（ｘ
1，ｙ1）を用いて実施例１と同様にして算出できる。な
お、第２発光素子２１Ｂの受光位置、Ｐ2（ｘ2，ｙ2）
を用いて算出してもよい。
θYは、例えば、第１発光素子２１Ａの受光位置Ｐ1（ｘ
1，ｙ1）を用いて実施例１と同様にして算出できる。な
お、第２発光素子２１Ｂの受光位置、Ｐ2（ｘ2，ｙ2）
を用いて算出してもよい。
【００５０】このように、実施例２によれば球ジョイン
ト１０のBＸ軸，BＹ軸およびBＺ軸回りの回転角度θX，
θYおよびθZを容易に算出できる。すなわち、実施例２
によれば、実施例１では測定できなかった、ジョイント
軸１１回りの回転角も検出できる。
ト１０のBＸ軸，BＹ軸およびBＺ軸回りの回転角度θX，
θYおよびθZを容易に算出できる。すなわち、実施例２
によれば、実施例１では測定できなかった、ジョイント
軸１１回りの回転角も検出できる。
【００５１】実施例３ 本発明の実施例３にかかわる球ジョイントの角度検出装
置を図６に示し、実施例４の角度検出装置Ａは、ジョイ
ント軸１１を有する球１２と、この球１２を回転可能に
支持している球受け１３と、この球受け１３を保持して
いるハウジング１４からなる球ジョイント１０におい
て、球１２に外方に発光するようにして球１２の下部の
ジョイント軸１１の反対側に、球１２の円滑な動作を妨
げないようにして埋設された第１発光素子２１Ａと、こ
の第１発光素子２１Ａからの光を受光するためのハウジ
ング１４の底面１４ａに配設された第１受光位置検出素
子２２Ａと、ジョイント軸１１と第１発光素子２１Ａと
結ぶ線に直交させて、１２球のいわゆる赤道上に外方に
発光するように配設された第２発光素子２１Ｂと、この
第２発光素子２１Ｂからの光を受光するためのハウジン
グ１４の側面１４ｂに配設された第２受光位置検出装置
２２Ｂと、この第１および第２受光位置検出素子２２
Ａ，２２Ｂからの検出信号を演算処理して球ジョイント
１０の角度を検出する演算処理手段２３とを備えてなる
ものである。
置を図６に示し、実施例４の角度検出装置Ａは、ジョイ
ント軸１１を有する球１２と、この球１２を回転可能に
支持している球受け１３と、この球受け１３を保持して
いるハウジング１４からなる球ジョイント１０におい
て、球１２に外方に発光するようにして球１２の下部の
ジョイント軸１１の反対側に、球１２の円滑な動作を妨
げないようにして埋設された第１発光素子２１Ａと、こ
の第１発光素子２１Ａからの光を受光するためのハウジ
ング１４の底面１４ａに配設された第１受光位置検出素
子２２Ａと、ジョイント軸１１と第１発光素子２１Ａと
結ぶ線に直交させて、１２球のいわゆる赤道上に外方に
発光するように配設された第２発光素子２１Ｂと、この
第２発光素子２１Ｂからの光を受光するためのハウジン
グ１４の側面１４ｂに配設された第２受光位置検出装置
２２Ｂと、この第１および第２受光位置検出素子２２
Ａ，２２Ｂからの検出信号を演算処理して球ジョイント
１０の角度を検出する演算処理手段２３とを備えてなる
ものである。
【００５２】次に、このように構成された角度検出装置
Ａによる角度検出について、図７を参照しながら説明す
る。なお、座標系は第２受光位置検出素子２２Ｂ上にα
ーβ座標軸を設定するとともに、その原点を球１２の原
点の真横に設定し、その間の距離をＬ2とする。また、
その他については実施例２と同様とする。
Ａによる角度検出について、図７を参照しながら説明す
る。なお、座標系は第２受光位置検出素子２２Ｂ上にα
ーβ座標軸を設定するとともに、その原点を球１２の原
点の真横に設定し、その間の距離をＬ2とする。また、
その他については実施例２と同様とする。
【００５３】 BＺ軸回りの回転角度θZの検出 いま第２発光素子２１Ｂを球１２表面上においてSＹ軸
上に設定する。なお、第１発光素子２１Ａは実施例２と
同様に設定されている。
上に設定する。なお、第１発光素子２１Ａは実施例２と
同様に設定されている。
【００５４】球ジョイント１０が回転して、第１および
第２受光位置検出素子２２Ａ，２２Ｂにおける第１発光
素子２１Ａおよび第２発光素子２１Ｂのそれぞれの受光
位置が変化し、そのときの座標をそれぞれＰ1（ｘ1，ｙ
1）、Ｐ2（α2，β2）とする。このときのBＺ軸回りの
回転角度θZは下記式により容易に算出される。 θZ＝arctan(β2/Ｌ2)
第２受光位置検出素子２２Ａ，２２Ｂにおける第１発光
素子２１Ａおよび第２発光素子２１Ｂのそれぞれの受光
位置が変化し、そのときの座標をそれぞれＰ1（ｘ1，ｙ
1）、Ｐ2（α2，β2）とする。このときのBＺ軸回りの
回転角度θZは下記式により容易に算出される。 θZ＝arctan(β2/Ｌ2)
【００５５】また、BＸ軸，BＹ軸回りの回転角度θX，
θYは、例えば、第１発光素子２１Ａの受光位置Ｐ1（ｘ
1，ｙ1）を用いて実施例１と同様にして算出できる。な
お、第２発光素子２１Ｂの受光位置Ｐ2（α2，β2）を
用いて算出してもよい。
θYは、例えば、第１発光素子２１Ａの受光位置Ｐ1（ｘ
1，ｙ1）を用いて実施例１と同様にして算出できる。な
お、第２発光素子２１Ｂの受光位置Ｐ2（α2，β2）を
用いて算出してもよい。
【００５６】このように、実施例３によれば、実施例２
と同様に、球ジョイント１０のBＸ軸，BＹ軸およびBＺ
軸回りの回転角度θX，θYおよびθZを容易に算出でき
る。すなわち、実施例３によれば、実施例２と同様に、
実施例１では測定できなかった、ジョイント軸１１回り
の回転角も検出できる。
と同様に、球ジョイント１０のBＸ軸，BＹ軸およびBＺ
軸回りの回転角度θX，θYおよびθZを容易に算出でき
る。すなわち、実施例３によれば、実施例２と同様に、
実施例１では測定できなかった、ジョイント軸１１回り
の回転角も検出できる。
【００５７】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば次のような優れた効果が得られる。
ば次のような優れた効果が得られる。
【００５８】発光素子と受光位置検出素子とにより非
接触で回転角度を検出するようにしているので、接触負
荷トルクを生ずることがない。そのため、球ジョイント
の円滑な動作を阻害しない。
接触で回転角度を検出するようにしているので、接触負
荷トルクを生ずることがない。そのため、球ジョイント
の円滑な動作を阻害しない。
【００５９】検出部が球および球ジョイントのハウジ
ング内部に収納されているので、球ジョイントの取付け
場所に制約を生じさせない。
ング内部に収納されているので、球ジョイントの取付け
場所に制約を生じさせない。
【００６０】スライド機構を採用していないのでガタ
による精度が低下が生じず、測定精度がよい。
による精度が低下が生じず、測定精度がよい。
【００６１】ジョイント軸回りの回転も検出できる。
【００６２】また、光源と受光位置検出素子との間の光
路に集光レンズを介装した、本発明の好ましい態様によ
れば、照射光を受光位置検出素子上に集光できるので、
測定精度がさらに向上するという優れた効果が得られ
る。
路に集光レンズを介装した、本発明の好ましい態様によ
れば、照射光を受光位置検出素子上に集光できるので、
測定精度がさらに向上するという優れた効果が得られ
る。
【図１】本発明の実施例１の球ジョイントの角度検出装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図２】実施例１における角度検出の説明図である。
【図３】本発明の実施例２の球ジョイントの角度検出装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図４】実施例２のタイムチャートである。
【図５】実施例２における角度検出の説明図である。
【図６】本発明の実施例３の球ジョイントの角度検出装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図７】実施例３における角度検出の説明図である。
【図８】球ジョイントの概略図である。
【図９】従来の球ジョイントの回転角検出装置の概略図
である。
である。
１０ 球ジョイント １１ ジョイント軸 １２ 球 １３ 球受け １４ ハウジング ２１ 光源、発光素子、ＬＥＤ ２２ 受光位置検出素子、２次元ＰＳＤ ２３ 演算処理手段、ワークステーション ２４ 電源、バッテリー ２５ 点灯切り換え手段、交互点灯回路 ２６ 光検出素子、フォトマル Ａ 角度検出装置
Claims (9)
- 【請求項１】 回転自在に保持されている球に、外方に
向けて配設されている光源と、該光源に対応させて前記
球を保持している保持部材に配設されている受光位置検
出素子と、該受光位置検出素子の受光位置から角度を算
出する演算処理手段とを備えてなることを特徴とする球
ジョイントの角度検出装置。 - 【請求項２】 前記光源の電源が前記球に内蔵されてい
ることを特徴とする請求項１記載の球ジョイントの角度
検出装置。 - 【請求項３】 取付け位置および／または角度を異にす
る２個の光源が用いられていることを特徴とする請求項
１または２記載の球ジョイントの角度検出装置。 - 【請求項４】 前記２個の光源の点灯切り換え手段が前
記球に内蔵されていることを特徴とする請求項３記載の
球ジョイントの角度検出装置。 - 【請求項５】 光源と受光位置検出素子との対が２組と
されていることを特徴とする請求項１または２記載の球
ジョイントの角度検出装置。 - 【請求項６】 前記光源が発光素子または外部光を導光
する素子とされ、前記受光位置検出素子が２次元ＰＳＤ
とされてなることを特徴とする請求項１ないし請求項５
記載の球ジョイントの角度検出装置。 - 【請求項７】 前記発光素子がＬＥＤとされてなること
を特徴とする請求項６記載の球ジョイントの角度検出装
置。 - 【請求項８】 前記外部光を導光する素子が光ファイバ
ーであることを特徴とする請求項６記載の球ジョイント
の角度検出装置。 - 【請求項９】 光路に集光レンズが介装されてなること
を請求項１ないし請求項８記載の球ジョイントの角度検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16632894A JP3459969B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 球ジョイントの角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16632894A JP3459969B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 球ジョイントの角度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0814864A true JPH0814864A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3459969B2 JP3459969B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=15829330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16632894A Expired - Fee Related JP3459969B2 (ja) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | 球ジョイントの角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3459969B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1163651A4 (en) * | 1999-03-02 | 2002-09-25 | Gentex Corp | REAR MIRROR ARRANGEMENT PROVIDED WITH INTERNAL COMPASS SENSOR |
| EP1580705A3 (en) * | 1999-03-02 | 2005-10-05 | Gentex Corporation | Rearview mirror assembly with internally mounted compass sensor |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6879822B2 (ja) * | 2017-05-18 | 2021-06-02 | 株式会社 東京ウエルズ | ワーク外観検査装置およびワーク外観検査方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3830520A1 (de) | 1988-09-08 | 1990-03-15 | Thomson Brandt Gmbh | Vorrichtung zur erzeugung von steuerspannungen |
-
1994
- 1994-06-23 JP JP16632894A patent/JP3459969B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1163651A4 (en) * | 1999-03-02 | 2002-09-25 | Gentex Corp | REAR MIRROR ARRANGEMENT PROVIDED WITH INTERNAL COMPASS SENSOR |
| EP1580705A3 (en) * | 1999-03-02 | 2005-10-05 | Gentex Corporation | Rearview mirror assembly with internally mounted compass sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3459969B2 (ja) | 2003-10-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030506 |
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| R250 | Receipt of annual fees |
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