(57)【要約】【課題】バッテリによる電源供給を行い、無線回路による信号伝送を行う機械装置の状態を測定するセンサ装置において、機械装置の動作状態を検出してセンサ装置のバッテリ電源の入切ができるようにする。【解決手段】機械装置の状態を測定するセンサ７と、センサ情報を無線により伝送する無線回路８と、これらに電源供給をするバッテリ３と、バッテリ３の電源供給を入切する電源スイッチ２と、機械装置の稼動非稼動の状態を検出する動作検知手段と、から構成し、例えば動作検知手段を圧電式振動センサ１で構成することによって、機械装置の稼動開始時の振動によって動作開始を検出して電源スイッチ２の投入及び切断を行う構成とする【選択図】図２
2008186336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部を有する機械装置に搭載され、前記機械装置の状態をセンサで測定して、前記センサの情報を前記機械装置のコントローラに対して無線回路を介して無線伝送するとともに、前記センサ及び前記無線回路の電源をバッテリによって供給するセンサ装置において、
前記センサ装置は、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態を検出する動作検出手段と、前記センサ及び前記無線回路と前記バッテリとの間に位置する第一の電源スイッチと、を備え、
前記動作検出手段が、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態に応じて前記第一の電源スイッチの投入又は切断を行うことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記機械装置の稼動又は非稼動の状態を検出する動作検出手段が振動センサであって、前記機械装置が稼動を開始する際の振動による前記振動センサの出力電圧が、前記電源スイッチの投入又は切断を行うことを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記振動センサと前記電源スイッチとの間に第一の比較器を備え、前記振動センサの出力電圧が、前記第一の比較器に入力されている第一の基準電圧を超えたとき、前記電源スイッチが投入されることを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記振動センサと前記電源スイッチとの間にさらに第二の比較器とタイマとを備え、前記振動センサの出力電圧が、前記第二の比較器に入力されている第二の基準電圧以下となって、それを継続する時間が前記タイマに予め設定されている時間以上となったとき、前記電源スイッチが切断されることを特徴とする請求項３記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記バッテリと前記振動センサとの間に位置する第二の電源スイッチと、前記第二の電源スイッチに接続された圧電発電機及びコンデンサと、を備え、前記機械装置が稼動を開始すると、その振動によって前記圧電発電機の電力が前記コンデンサに蓄電され、前記コンデンサの電圧が一定値を超えたとき前記第二の電源スイッチが投入されることを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記コンデンサと前記バッテリとがさらに接続され、前記機械装置の稼働中の振動による前記圧電発電機の電力が前記バッテリに充電されることを特徴とする請求項５記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記圧電発電機と前記コンデンサとの間に変圧器を備え、インピーダンス変換することによって前記コンデンサの蓄電効率を向上させたことを特徴とする請求項５記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記振動センサが半導体式振動センサであることを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記振動センサが圧電式振動センサであることを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
【請求項１０】
前記圧電式振動センサは、圧電セラミクス板と、鋼球と、前記鋼球を転動可能に収容する支持部材と、からなり、前記鋼球が転動して前記圧電セラミクス板へ衝突することによって前記圧電セラミクス板が変形し、前記圧電セラミクス板の両面に取り付けた電極間に電圧を発生する構成であることを特徴とする請求項９記載のセンサ装置。
【請求項１１】
前記第一の電源スイッチがサイリスタスイッチとスイッチ断路器とで構成され、前記サイリスタスイッチに接続された前記圧電式振動センサが、前記機械装置が稼動を開始すると、その振動によって電圧を発生し、前記サイリスタスイッチのゲート電圧を上昇させ、前記ゲート電圧が一定値以上となったとき前記第一の電源スイッチが投入されることを特徴とする請求項９記載のセンサ装置。
【請求項１２】
前記機械装置の振動を測定する場合、前記振動センサの出力を前記無線回路にも接続することによって前記センサを無くしたことを特徴とする請求項２記載のセンサ装置。
【請求項１３】
前記無線回路と前記第一の電源スイッチの切断端子とが接続され、前記機械装置のコントローラから装置が非稼動状態となったことを表す信号を前記無線回路が検出すると、前記無線回路が前記第一の電源スイッチを切断することを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項１４】
前記機械装置の稼動状態を検出する動作検出手段が転動式スイッチであり、前記転動式スイッチが前記機械装置が稼動を開始する際の前記可動部の姿勢の変化によって導通されて前記第一の電源スイッチを投入することを特徴とする請求項１記載のセンサ装置。
【請求項１５】
前記機械装置の非稼動状態を検出する動作検出手段が、前記機械装置のコントローラからの非稼動状態を表す信号を受信する前記無線回路であることを特徴とする請求項１４記載のセンサ装置。
【請求項１６】
前記第一の電源スイッチがサイリスタスイッチとスイッチ断路器とで構成され、前記サイリスタスイッチに接続された前記転動式スイッチが導通されたとき、前記サイリスタスイッチは前記第一の電源スイッチを投入して該スイッチの導通を保持することを特徴とする請求項１４記載のセンサ装置。
【請求項１７】
前記転動式スイッチは、離間して位置する２つの金属電極と、前記２つの金属電極に接触できる鋼球と、前記鋼球を転動可能に収容する支持部材とからなり、前記鋼球が転動して前記２つの金属電極を短絡させることによりスイッチを導通させる構成であることを特徴とする請求項１４記載のセンサ装置。
【請求項１８】
前記転動式スイッチは、鋼球を支持する金属梁と、前記鋼球に近接する金属電極とからなり、前記金属梁が鋼球の重さで撓み、前記鋼球が前記金属電極と接触して前記金属電極と前記金属梁を短絡させることによりスイッチを導通させる構成であることを特徴とする請求項１４記載のセンサ装置。
【請求項１９】
装置の情報をコントローラに対して無線で送信する機械装置において、
前記機械装置の状態を測定するセンサと、前記センサの前記情報を前記コントローラに対して無線伝送する無線回路と、前記センサ及び前記無線回路の電源を供給するバッテリと、前記センサ及び前記無線回路と前記バッテリとの間に位置する第一の電源スイッチと、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態を検出する動作検出手段と、を備え、前記動作検出手段が、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態に応じて前記第一の電源スイッチの投入又は切断を行うセンサ装置、を搭載したことを特徴とする機械装置。
【請求項２０】
前記機械装置の稼動又は非稼動の状態を検出する動作検出手段が振動センサであって、前記コントローラは、前記機械装置を稼動させる際、振動が最小になる初期のパラメータ状態から前記機械装置が振動するパラメータ状態に変更し、前記振動によって前記振動センサからの出力電圧を増加させ、前記第一の電源スイッチを投入し、その後、前記振動するパラメータ状態から前記初期のパラメータ状態に戻すことを特徴とする請求項１９記載の機械装置。
【請求項２１】
前記機械装置の稼動状態を検出する動作検出手段が転動式スイッチであって、前記コントローラは、前記機械装置を稼動させる際、前記転動スイッチが導通されるように、前記センサ装置が搭載された前記機械装置の可動部の姿勢を変更することを特徴とする請求項１９記載の機械装置。
【請求項２２】
前記機械装置の可動部を駆動するモータのエンコーダ装置にエンコーダ部無線回路を設け、前記センサ装置の前記無線回路と前記エンコーダ部無線回路との間の無線伝送と、前記エンコーダ装置と前記コントローラとの間の有線接続における有線伝送とによって、前記情報を前記コントローラに伝送することを特徴とする請求項１９記載の機械装置。
【請求項２３】
前記機械装置の可動部を駆動するモータの電力回路にモータパワー部無線回路を設け、前記センサ装置の前記無線回路と前記モータパワー部無線回路との間の無線伝送と、前記電力回路と前記コントローラとの間の有線接続における有線伝送とによって、前記情報を前記コントローラに伝送することを特徴とする請求項１９記載の機械装置。
【請求項２４】
前記センサ装置と前記モータとが前記機械装置において金属で遮蔽された空間に収容されて前記無線伝送がなされるよう構成されたことを特徴とする請求項２２又は２３記載の機械装置。
【請求項２５】
前記機械装置はロボットであり、前記金属で遮蔽された空間は前記ロボットのアーム内部であることを特徴とする請求項２２又は２３記載の機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置に取り付けられたセンサ及びセンサからの情報を無線により伝送する無線回路、これらを駆動するバッテリ、センサ及び無線回路の電源を投入・切断する電源スイッチから構成されるセンサ装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来のセンサ装置としては、センサ及び無線発信器の電源は回路に搭載されたバッテリにより供給し、検出されたセンサ信号を無線によりコントローラに伝送している（特許文献１参照）。
特許文献１のセンサ装置を示す図７の装置は、衝突検知手段１０と、これとは別に設置されている制御装置に設けられた受信器１１とから成り、この衝突検知手段１０がロボットアームの先端などに取り付けられている。衝突検知手段１０は検知回路１２、無線発信回路１３、アンテナ１３ａ、バッテリ３を含む。フィンガ１５がキャリア、ボート、又はウェーハ等に衝突すると、弾性部材であるばね１２ａが押されてリミットスイッチ１２ｂが作動し検知回路１２を経て無線発信回路１３のアンテナ１３ａから信号が送信され、別に設置される制御装置の受信器１１で受信され、制御装置によってロボットが停止される。このように、図７の従来のセンサ装置では、電力供給はバッテリにより行い、センサ信号出力は無線により行うようにしている。
また、従来の無線式タグ装置として、送受信回路の電源をタグ内に設けられた振動センサ信号により入切する構成のものがある。（特許文献２参照）。特許文献２の無線式タグ装置を示す図８の無線式物品管理タグ２００は、振動センサ１を持つトリガー回路１Ｂによりタグ２００に加わる振動を監視し、振動が発生するとマイコン１Ｃが半導体スイッチ１Ｄを入れて送受信回路１Ｅの電源を投入し、送受信回路１Ｅを動作させて、アンテナ１Ａを介して無線により親機と通信を行う。振動が発生しない状態では半導体スイッチ１Ｄを切り、送受信回路１Ｅの電源を切断して送受信回路１Ｅの動作を止めて電池１Ｆからの電源供給を節電する構成をしている。
【特許文献１】特開平６−３４９９３０号公報（第５頁、図１）
【特許文献２】特開２００３−３４６１０７号公報（第５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の場合、通信に要する電力が大きなものであるため、バッテリに要求されるバッテリ容量は大きなものとなる。バッテリ交換の頻度を少なくするためにはバッテリ体積を増加させれば良いが、ロボットのアーム先端に取り付けることが困難になり、バッテリ体積を抑えるとバッテリ寿命が短くなり頻繁にバッテリ交換をする必要がある。また、この発明の場合、検知回路１２及び無線発信器１３の電源は常時投入され、制御装置の電源が落とされてロボットが動作していない時でも検知回路１２及び無線発信器１３に電流が流れてバッテリ３が消費される。そのため、ロボットが動作する時にセンサ装置の電源スイッチを投入してロボットが動作しない時には電源スイッチを切断できる構成としてロボットの起動のたびに電源スイッチを投入してロボットの停止のたびに電源スイッチを切断して節電することが考えられるが、スイッチの投入及び切断を行うための手間がかかるという問題があり、切断し忘れた場合バッテリが消耗してしまうという問題がある。
特許文献２の場合、半導体スイッチ１Ｄにより電源の投入及び切断が行われるのは送受信回路１Ｅのみであり、マイコン１Ｃ及び振動センサ１を含むトリガー回路１Ｂは振動を常に監視する必要があるため、常に電池１Ｆに接続され電力が消費される。半導体式加速度センサを使用する場合、無線回路の１／３程度の電力を消費するため、振動の常時監視を行う場合、振動センサ１による電池１Ｆの電力消費は大きなものとなるという問題がある。すなわち、タグが振動する状態を常に監視するため、センサ回路には必要な電力が常に供給され、消費されるという問題がある。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、特許文献１や２のような無線式の子機側のセンサ装置においてバッテリの消費を抑えてバッテリ交換の頻度を下げることができる構成を開示するもので、すなわち、従来はコントローラ（親機側）から意図してセンサモジュールの電源供給形態を制御することができなかったものを可能とするセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成する。
請求項１記載の発明は、可動部を有する機械装置に搭載され、前記機械装置の状態をセンサで測定して、前記センサの情報を前記機械装置のコントローラに対して無線回路を介して無線伝送するとともに、前記センサ及び前記無線回路の電源をバッテリによって供給するセンサ装置において、前記センサ装置は、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態を検出する動作検出手段と、前記センサ及び前記無線回路と前記バッテリとの間に位置する第一の電源スイッチと、を備え、前記動作検出手段が、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態に応じて前記第一の電源スイッチの投入又は切断を行うものとした。
請求項２記載の発明は、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態を検出する動作検出手段が振動センサであって、前記機械装置が稼動を開始する際の振動による前記振動センサの出力電圧が、前記電源スイッチの投入又は切断を行う請求項１記載のセンサ装置とした。
請求項３記載の発明は、前記振動センサと前記電源スイッチとの間に第一の比較器を備え、前記振動センサの出力電圧が、前記第一の比較器に入力されている第一の基準電圧を超えたとき、前記電源スイッチが投入される請求項２記載のセンサ装置とした。
請求項４記載の発明は、前記振動センサと前記電源スイッチとの間にさらに第二の比較器とタイマとを備え、前記振動センサの出力電圧が、前記第二の比較器に入力されている第二の基準電圧以下となって、それを継続する時間が前記タイマに予め設定されている時間以上となったとき、前記電源スイッチが切断される請求項３記載のセンサ装置とした。
請求項５記載の発明は、前記バッテリと前記振動センサとの間に位置する第二の電源スイッチと、前記第二の電源スイッチに接続された圧電発電機及びコンデンサと、を備え、前記機械装置が稼動を開始すると、その振動によって前記圧電発電機の電力が前記コンデンサに蓄電され、前記コンデンサの電圧が一定値を超えたとき前記第二の電源スイッチが投入される請求項２記載のセンサ装置とした。
請求項６記載の発明は、前記コンデンサと前記バッテリとがさらに接続され、前記機械装置の稼働中の振動による前記圧電発電機の電力が前記バッテリに充電される請求項５記載のセンサ装置とした。
請求項７記載の発明は、前記圧電発電機と前記コンデンサとの間に変圧器を備え、インピーダンス変換することによって前記コンデンサの蓄電効率を向上させた請求項５記載のセンサ装置とした。
請求項８記載の発明は、前記振動センサが半導体式振動センサである請求項２記載のセンサ装置とした。
請求項９記載の発明は、前記振動センサが圧電式振動センサである請求項２記載のセンサ装置とした。
請求項１０記載の発明は、前記圧電式振動センサは、圧電セラミクス板と、鋼球と、前記鋼球を転動可能に収容する支持部材と、からなり、前記鋼球が転動して前記圧電セラミクス板へ衝突することによって前記圧電セラミクス板が変形し、前記圧電セラミクス板の両面に取り付けた電極間に電圧を発生する構成である請求項９記載のセンサ装置とした。
請求項１１記載の発明は、前記第一の電源スイッチがサイリスタスイッチとスイッチ断路器とで構成され、前記サイリスタスイッチに接続された前記圧電式振動センサが、前記機械装置が稼動を開始すると、その振動によって電圧を発生し、前記サイリスタスイッチのゲート電圧を上昇させ、前記ゲート電圧が一定値以上となったとき前記第一の電源スイッチが投入される請求項９記載のセンサ装置とした。
請求項１２記載の発明は、前記機械装置の振動を測定する場合、前記振動センサの出力を前記無線回路にも接続することによって前記センサを無くした請求項２記載のセンサ装置とした。
請求項１３記載の発明は、前記無線回路と前記第一の電源スイッチの切断端子とが接続され、前記機械装置のコントローラから装置が非稼動状態となったことを表す信号を前記無線回路が検出すると、前記無線回路が前記第一の電源スイッチを切断する請求項１記載のセンサ装置とした。
請求項１４記載の発明は、前記機械装置の稼動状態を検出する動作検出手段が転動式スイッチであり、前記転動式スイッチが前記機械装置が稼動を開始する際の前記可動部の姿勢の変化によって導通されて前記第一の電源スイッチを投入する請求項１記載のセンサ装置とした。
請求項１５記載の発明は、前記機械装置の非稼動状態を検出する動作検出手段が、前記機械装置のコントローラからの非稼動状態を表す信号を受信する前記無線回路である請求項１４記載のセンサ装置とした。
請求項１６記載の発明は、前記第一の電源スイッチがサイリスタスイッチとスイッチ断路器とで構成され、前記サイリスタスイッチに接続された前記転動式スイッチが導通されたとき、前記サイリスタスイッチは前記第一の電源スイッチを投入して該スイッチの導通を保持する請求項１４記載のセンサ装置とした。
請求項１７記載の発明は、前記転動式スイッチは、離間して位置する２つの金属電極と、前記２つの金属電極に接触できる鋼球と、前記鋼球を転動可能に収容する支持部材とからなり、前記鋼球が転動して前記２つの金属電極を短絡させることによりスイッチを導通させる構成である請求項１４記載のセンサ装置とした。
請求項１８記載の発明は、前記転動式スイッチは、鋼球を支持する金属梁と、前記鋼球に近接する金属電極とからなり、前記金属梁が鋼球の重さで撓み、前記鋼球が前記金属電極と接触して前記金属電極と前記金属梁を短絡させることによりスイッチを導通させる構成である請求項１４記載のセンサ装置とした。
請求項１９記載の発明は、装置の情報をコントローラに対して無線で送信する機械装置において、前記機械装置の状態を測定するセンサと、前記センサの前記情報を前記コントローラに対して無線伝送する無線回路と、前記センサ及び前記無線回路の電源を供給するバッテリと、前記センサ及び前記無線回路と前記バッテリとの間に位置する第一の電源スイッチと、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態を検出する動作検出手段と、を備え、前記動作検出手段が、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態に応じて前記第一の電源スイッチの投入又は切断を行うセンサ装置、を搭載した機械装置とした。
請求項２０記載の発明は、前記機械装置の稼動又は非稼動の状態を検出する動作検出手段が振動センサであって、前記コントローラは、前記機械装置を稼動させる際、初期状態のパラメータを、前記機械装置が振動する他のパラメータに変更し、前記振動によって前記振動センサを出力させ、前記第一の電源スイッチを投入し、その後、前記他のパラメータを前記初期状態のパラメータに戻す請求項１９記載の機械装置とした。
請求項２１記載の発明は、前記機械装置の稼動状態を検出する動作検出手段が転動式スイッチであって、前記コントローラは、前記機械装置を稼動させる際、前記転動スイッチが導通されるように、前記センサ装置が搭載された前記機械装置の可動部の姿勢を変更する請求項１９記載の機械装置とした。
請求項２２記載の発明は、前記機械装置の可動部を駆動するモータのエンコーダ装置にエンコーダ部無線回路を設け、前記センサ装置の前記無線回路と前記エンコーダ部無線回路との間の無線伝送と、前記エンコーダ装置と前記コントローラとの間の有線接続における有線伝送とによって、前記情報を前記コントローラに伝送する請求項１９記載の機械装置とした。
請求項２３記載の発明は、前記機械装置の可動部を駆動するモータの電力回路にモータパワー部無線回路を設け、前記センサ装置の前記無線回路と前記モータパワー部無線回路との間の無線伝送と、前記電力回路と前記コントローラとの間の有線接続における有線伝送とによって、前記情報を前記コントローラに伝送する請求項１９記載の機械装置とした。
請求項２４記載の発明は、前記センサ装置と前記モータとが前記機械装置において金属で遮蔽された空間に収容されて前記無線伝送がなされるよう構成された請求項２２又は２３記載の機械装置とした。
請求項２５記載の発明は、前記機械装置はロボットであり、前記金属で遮蔽された空間は前記ロボットのアーム内部である請求項２２又は２３記載の機械装置とした。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、電源をバッテリ３から供給して、信号出力を無線回路８と機械装置コントローラ２０の間で無線により行っているので、センサ装置と機械装置コントローラ２０を無配線で接続でき、機械装置が多回転の旋回動作を行うような場合でも機械装置先端のセンサ情報を測定できる。またセンサ７と無線回路８の電源を機械装置の状態に応じて切断できるのでバッテリ３の寿命を延ばすことができて、バッテリ交換の間隔を長くできる。また、センサ７により機械装置の状態を測定して機械装置コントローラ２０に伝送し、機械装置の状態量に基づいた制御が可能となり機械装置の制御性能が向上する。
請求項２に記載の発明によると、動作検出手段が、機械装置の物理的な振動を検知するので、ユーザがセンサ装置のスイッチを入れ忘れることがない。
請求項３に記載の発明によると、機械装置本体に取り付けた振動センサの出力電圧が第１の閾値を越えた場合を機械装置動作時として電源スイッチ２を投入するので、スイッチを確実に投入することができ、例えばユーザの接触や機械装置の非稼動時の周囲の振動などによる振動によってスイッチが誤動作することを防げる。
請求項４に記載の発明によると、出力電圧が第２の閾値以下の状態を一定時間続けた場合を機械装置の非動作時として電源スイッチ２を切断し、センサ７及び無線回路８の電源供給を遮断する構成としているので、機械装置の非動作時のセンサ装置における消費電力をほぼ零とすることができ、バッテリ３の寿命を延ばすことができるため、バッテリ交換の間隔を長くできる。
請求項５に記載の発明によると、圧電発電機の出力電圧が一定値を越えた場合に電源スイッチ２ｂを投入して、振動センサにバッテリから電源供給を開始するようにしたので、機械装置の非動作時のセンサ装置における消費電力をほぼ零とすることができ、バッテリ３の寿命を延ばすことができて、バッテリ交換の間隔を長くできる。
請求項６に記載の発明によると、機械装置が稼働中の圧電発電機が発電した電力をバッテリに充電できるので、さらにバッテリ交換の間隔を長くできる。
請求項７に記載の発明によると、圧電発電機が発生する電力をコンデンサに蓄積する効率を向上することができ、蓄積された電力を利用してセンサ装置全体の電源を投入するので機械装置の動作開始からセンサ装置の電源投入までの時間を短くできる。
請求項８に記載の発明によると、半導体式振動センサを使用しているので振動監視のために常時給電しても消費電流を少なくできる。
請求項９記載の発明によると、電源スイッチ２を切断しても、振動センサ１として圧電式振動センサを使用しているので機械装置の振動により発生する振動センサ１の電圧を監視することで機械装置動作時として電源スイッチ２の投入が可能となり、非動作時のセンサ装置における消費電力を零にすることができるのでバッテリ３の寿命を延ばすことができて、バッテリ交換の間隔を長くできる。
請求項１０記載の発明によると、転動する鋼球が圧電セラミクス板に衝突するとき発生する電圧を機械装置動作時の検出信号として使用するので、検出電圧が出力された場合機械装置は確実に動作していてその情報に基づき電源スイッチ２の投入が可能となる。
請求項１１記載の発明によると、電源スイッチ２をサイリスタスイッチ２１及びスイッチ断路器２２により構成しているので回路構成を簡単にできる。
請求項１２記載の発明によると、センサ７として振動センサ１を兼用できるので使用するセンサの個数を減らすことができ、センサ装置における消費電力を低減することができ、バッテリ３の寿命を延ばすことができて、バッテリ交換の間隔を長くできる。
請求項１３記載の発明によると、コントローラからの指令によりセンサ装置の電源が遮断されるようにでき、コントローラの電源遮断時にセンサ装置の電源遮断を確実に行うことができ、バッテリの寿命を延ばすことができる。
請求項１４及び１５記載の発明によると、電源が投入された機械装置の初期動作によりセンサ装置に取り付けられた転動式スイッチが動作してセンサ装置の電源が投入され、コントローラからの指令によりセンサ装置の電源が遮断されるのでセンサ装置の電源投入及び電源切断をコントローラからの指令により行え、センサ装置の電源投入している時間を機械装置コントローラがセンサ情報を必要とする時間とできるためセンサ装置の消費電力が低減できてバッテリ３の寿命を延ばすことができる。
請求項１６記載の発明によると、転動式スイッチが一旦導通されれば、電源スイッチの導通が保持されるように構成でき、転動式スイッチが一定の方向を向くように可動部を維持する必要がない。
請求項１７及び１８記載の発明によると、転動式スイッチを主に電極と鋼球により構成しているので簡単な構成とすることができる。
請求項１９記載の発明によると、装置の稼動状態を検出する手段を備えたセンサ装置を有する機械装置としたので、複雑な機械装置にセンサ装置が搭載されていてもセンサ装置のバッテリの交換頻度を下げることができるので、メンテナンス期間が長くなる。
請求項２０記載の発明によると、機械装置コントローラのパラメータ変更によりセンサ装置の電力モードを制御することが可能になり、センサ装置の電源供給を行わない電源モードからもセンサ装置を通常のモードに立ち上げることを可能とする。
請求項２１記載の発明によると、機械装置のコントローラからの運動指令によりセンサ装置の電力モードを制御することが可能になり、センサ装置の電源供給を行わない電源モードからもセンサ装置を通常の動作モードに立ち上げることを可能とする。
請求項２２及び２３記載の発明によると、センサ装置情報の無線による伝送は、センサ装置とロボットアーム内のモータに設けられる無線回路８０の間とすることができ無線伝送距離を短くできるので、センサ装置から送信する無線の電力を小さくしてもセンサ情報を伝送することができるため、センサ装置の消費電力が低減できてバッテリ３の寿命を延ばすことができる。また、センサ装置と無線回路８０の間は無配線で接続されるため、配線がある場合の機械装置やセンサ装置が受ける制約を考える必要がない。
請求項２４及び２５記載の発明によると、無線回路間の電波伝送を例えばロボットアーム内部などの外部とは金属でほぼ遮蔽された空洞を導波路として行うことにより外来の電波による影響を小さくすることができ、また無線装置間における電波の発散による電波強度の低下も抑えることができるので電波の電力を小さくしてもセンサ情報の伝送が可能となりセンサ装置の消費電力を低減できる。バッテリ３の寿命を延ばすことができバッテリの交換の間隔を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【０００７】
図１に本発明のセンサ装置の概念図を示す。センサ装置は電源スイッチ２、バッテリ３、センサ７、無線回路８から構成され、機械装置本体に固定される。
機械装置の状態はセンサ７により測定され、デジタル値に変換される。無線回路８は機械装置コントローラ２０と電波によりデータの送受信を行い、デジタル値に変換された機械装置の状態量を、電波に変換して、機械装置コントローラ２０に伝送する。センサ７及び無線回路８にはバッテリ３から電源が供給され、電源スイッチ２の投入及び切断によりセンサ７及び無線回路８の動作状態を切り換えることができる。センサ装置は、機械装置コントローラの電源が投入されてその情報を機械装置コントローラ２０から受信したり、機械装置が動いたり振動したりすると、以下に説明する検知手段・方法によって機械装置動作時と判断して電源スイッチ２を投入し、機械装置コントローラの電源が切られ、機械装置の状態を測定する必要がなくなると、機械装置非動作時として電源スイッチ２を切断する。
【０００８】
すなわち、機械装置コントローラ２０が投入されセンサ装置が機械装置動作時を検出すると電源スイッチ２が投入されセンサ７及び無線回路８には電源が供給され、センサ７による機械装置の状態測定と無線回路８によるデータ伝送が開始される。無線回路８と機械装置コントローラ２０の交信により無線回路８から機械装置コントローラ２０に機械装置の状態量が伝送される。機械装置コントローラ２０は例えばセンサ７として加速度センサを搭載する場合、機械装置の加速度情報を得ることが可能になり、この加速度情報を利用できれば機械装置コントローラ２０において制振制御などに適用できて、機械装置の制御性能は向上される。また、機械装置の稼動部の先端に本センサ装置が取り付けてあって、機械装置が干渉を起こした場合、機械装置コントローラ２０は機械装置先端の振動を加速度センサにより測定できるので干渉検出の高感度化を図ることができる。
また、センサ装置は機械装置コントローラ２０の電源が切断したことを検出したり装置が停止したりすると電源スイッチ２を切断して、センサ７及び無線回路８への電源供給を遮断してセンサ７及び無線回路８の動作を停止させる。
電源スイッチ２が以上のように動作するので機械装置動作時にはセンサ装置で測定した機械装置の状態量を機械装置コントローラ２０に無線伝送でき、機械装置非動作時にはセンサ７及び無線回路８への電源供給を遮断してセンサ装置における消費電力を低減できるので、バッテリ３の寿命を延ばすことが可能となり、バッテリ交換の頻度を下げることができる。これによりバッテリ交換に要する工数が低減できる。
【実施例１】
【０００９】
以下、実施例１〜実施例５では機械装置としてロボットの場合を説明するが、機械装置はロボットに限定されない。
図２は、本発明のセンサ装置の第１実施例のブロック図である。第１実施例ではロボットの動作時及び非動作時を検出するために振動センサ１、バッテリ３、第１の全波整流回路４ａ、第２の全波整流回路４ｂ、第１の比較器６１、第２の比較器６２、タイマ９、第１の電源スイッチ２ａ、第２の電源スイッチ２ｂ、センサ７、無線回路８、圧電発電機１０００、コンデンサ１５００、定電圧回路１８００によりセンサ装置を構成している。
振動センサ１の出力は第１の全波整流回路４ａに入力され、第１の全波整流回路４ａの出力は負荷抵抗５を介して第１の比較器６１及び第２の比較器６２に入力され、第１の比較器６１のもう一方の入力には基準電圧Ｖ１が入力され、第２の比較器６２のもう一方の入力には基準電圧Ｖ２が入力され、第１の比較器６１の出力は第１の電源スイッチ２ａの投入入力端子１０１ａに接続され、第２の比較器６２の出力はタイマ９のＲＥＳＥＴ端子に入力され、タイマ９の出力は第１の電源スイッチ２ａの切断入力端子１０２ａ及び第２の電源スイッチ２ｂの切断入力端子１０２ｂに入力されている。また、圧電発電機１０００には第２の全波整流回路４ｂを介してコンデンサ１５００が接続され、コンデンサ１５００の一方の端子は第２の電源スイッチの投入入力端子１０１ｂと定電圧回路１８００の一方の入力端子に接続されている。
第１の比較器６１は第１の全波整流回路４ａの出力電圧が基準電圧Ｖ１より大きい場合に第１の電源スイッチ２ａの投入入力端子１０１ａに信号を出力する。第２の比較器６２は全波整流回路４ａの出力電圧が基準電圧Ｖ２より大きい場合タイマ９のＲＥＳＥＴ端子に信号を出力する。タイマ９は内部にカウンタを持ち、一定時間毎にカウンタ値を増加させ、カウンタ値により時間を計測するようになっていて、ＲＥＳＥＴ端子に信号の入力があると内部のカウンタをクリアし、カウンタ値が一定値を越えると第１の電源スイッチ２ａの切断入力端子１０２ａ及び第２の電源スイッチ２ｂの切断入力端子１０２ｂに信号を出力する。第１の電源スイッチ２ａ及び第２の電源スイッチ２ｂは投入入力端子１０１ａ、１０１ｂと切断入力端子１０２ａ、１０２ｂを持ち、投入入力端子１０１ａ、１０１ｂに信号が入力すると電源を負荷に接続し、切断入力端子１０２ａ、１０２ｂに信号が入力すると電源を負荷から切断する。
【００１０】
ロボットコントローラ２０の電源投入前は電源スイッチ２ａ、２ｂは切断されバッテリ３とセンサ装置の構成要素の電源は切断されている。
ロボットコントローラ２０の電源が投入されロボットが動作を始めるとセンサ装置はロボット本体に取り付けられているため、圧電発電機１０００はロボットの振動の大きさに応じて電力を発生する。圧電発電機１０００の発生電力は全波整流されてコンデンサ１５００に蓄電され、蓄電量に応じた電圧を発生する。圧電発電機の基本構成は、下記に説明する圧電式振動センサとほぼ同じである。この電圧が一定値を越えるとき、第２の電源スイッチ２ｂが投入され、振動センサ１、タイマ９、比較器６１・６２の電源が投入され、振動センサ１はロボットの振動の大きさに応じた電圧を発生する。この電圧はロボットの動作速度や姿勢変化が大きい場合大きくなり、整流された発生電圧が第１の比較器の基準電圧Ｖ１より大きくなるとき、ロボット動作時を検出して比較器６１から第１の電源スイッチ２ａの投入入力端子１０１ａに信号を出力して第１の電源スイッチ２ａを投入してセンサ７、無線回路８への電源供給を開始する。そして、センサ７によるロボット状態量の測定及び無線回路８によるロボットコントローラ２０への信号伝送が開始される。
発生電圧が第２の比較器６２の基準電圧Ｖ２より大きい状態を維持する場合、ロボットが動作中であるとして第２の比較器６２は信号を出力してタイマ９のカウンタのリセットを続けタイマ９から切断入力端子１０２ａへの信号出力はない。第１の電源スイッチ２ａによるセンサ７、無線回路８への電源供給は維持される。
ロボットコントローラ２０の電源が切断されロボットが停止する場合、ロボット非動作時となり、振動センサ１の発生電圧はほぼ零となり、第２の比較器６２への入力電圧は基準電圧Ｖ２より小さくなり、第２の比較器６２の信号出力が無くなる。タイマ９のカウンタは計数が持続され一定時間が経過するとタイマ９から第１の電源スイッチ２ａの切断入力端子１０２ａ、第２の電源スイッチ２ｂの切断入力端子１０２ｂに信号が出力され第１の電源スイッチ２ａはセンサ７、無線回路８、第２の電源スイッチ２ｂは振動センサ１、第１の比較器６１、第２の比較器６２、タイマ９への電源供給を遮断する。
。
【００１１】
このようにロボット動作の初期の段階で第２の電源スイッチ２ｂを投入して２ｂの投入後動作を開始する振動センサ１によりセンサ７、無線回路８への電源供給を開始する構成とすることにより電力消費が大きいセンサ７、無線回路８への電源供給を振動センサ１の出力信号により行うことが可能となり、確実なロボットの動作時の検出が可能となり、センサ装置の電力消費を大幅に低減できる。また、振動センサ１が以下で説明する圧電式振動センサでない場合でも電源スイッチ２ａ、２ｂを切断することが可能となり、ロボットの非動作時におけるセンサ装置の電力消費をほぼ零とすることができ、センサ装置の電力消費を大幅に低減できる。
そしてその動作は、圧電発電機及び振動センサによりロボットの振動を検出してロボット動作時及び非動作時を検出して電源スイッチの投入及び切断を行い、非動作時にセンサ装置の電源を切断してセンサ装置の電力消費を低減させて、バッテリの寿命を長くすることができる。
【００１２】
ここで、上記の振動センサ１について説明する。本発明では振動センサ１は下記に説明する圧電式振動センサまたは半導体式振動センサを使用する。
半導体式振動センサを用いれば、従来の振動センサよりも振動センサとしての電力の消費を小さくすることができるが、振動を監視するために常に振動センサに電源を供給する必要がある。
一方、圧電式振動センサの場合は、図４に示すような圧電式振動センサを使用する。この構成については、電機学会論文などで公知である。圧電式振動センサ１は圧電セラミクス板４１と対向して鋼球４２及び鋼球４２が転がるよう支持した支持部材４３から構成されている。ロボットアームが姿勢を変化させて鋼球４２が支持部材４３の間を転がり圧電セラミクス板４１に衝突するとき、衝突による圧電セラミクス板４１の変形を圧電セラミクス板４１両面に貼り付けた２枚の電極間に発生する電圧として検出する。このとき発生する信号は圧電セラミクス板４１の振動特性により圧電式加速度センサの場合に比べると大きなエネルギー密度を持つ。図５にこの構成の圧電式振動センサ信号をダイオードにより整流した信号を示す。衝撃を印加したとき鋼球４２が転がり衝突が発生する場合及び衝突が発生しない場合である。衝突の発生により励起された電圧が減衰する。鋼球４２の転動及び衝突はロボットの姿勢変化により振動センサの重力方向の上下が入れ替わったりロボットの速度変化が大きい場合にのみ発生するため、この信号をロボットの動作時検出信号として利用すればセンサ装置の電源投入が確実に行える。また、このような圧電式振動センサを使用すれば、半導体式振動センサのように常に電源を供給する必要がない。実施例１において振動センサ１に圧電式振動センサを使用すれば、バッテリ３と振動センサとを接続する必要がなくなる。
【００１３】
なお本実施例のように、ロボット動作中に圧電発電機１０００が発電する電力をコンデンサ１５００に蓄電して定電圧回路１８００を介してバッテリ３を充電する構成としてもよい。発電電力の充電によりバッテリ３の寿命を延ばすことができる。また、バッテリ３の充電は充電用に取り付けられた太陽電池により行う構成あるいはロボットコントローラ２０から送られる電波を受信して行う構成としていてもよい
【００１４】
なお、本実施の場合、上記のように圧電発電機１０００の出力電圧がコンデンサ１５００に蓄電される構成としているが、コンデンサに蓄えられる電力はコンデンサ容量により変化して、蓄えられる電力を最大にするコンデンサ容量がある。一方、回路の消費電流による電圧低下を小さくするためにはコンデンサ容量を大きくすることが必要になる。圧電発電機と蓄電用コンデンサの間に変圧器を入れてインピーダンス変換することにより蓄電コンデンサ容量を維持して電源から見たコンデンサ容量を下げることが可能となり、発電電力を効率よくコンデンサに蓄電することが可能になる。
【実施例２】
【００１５】
図３は本発明の第３２実施例の構成を示す図である。本実施例のセンサ装置は圧電式振動センサ１、全波整流器４、負荷抵抗５、比較器６１、電源スイッチ２、バッテリ３、センサ７、無線回路８により構成される。
圧電式振動センサ１の信号は全波整流回路４に接続され、全波整流回路４の出力は負荷抵抗５を介して比較器６１に入力され、比較器６１のもう一方の入力には基準電圧Ｖ１が接続され、比較器６１の出力は電源スイッチ２の投入入力端子１０１に接続され、無線回路８の出力は電源スイッチ２の切断入力端子１０２に接続され、センサ７と無線回路８の電源は電源スイッチ２を介してバッテリ３に接続されている。
本実施例の無線回路８は送信及び受信の両方向の伝送が行えて、ロボットコントローラ２０から電源スイッチの切断指令を受けると電源スイッチ２の切断入力端子１０２に信号を出力する。他の構成要素の動作は第２１実施例と同じであるので説明を省略する。また、ロボット動作時の電源スイッチ２の投入動作は第２１実施例と同じであるので説明を省略する。
【００１６】
ロボットコントローラ２０の電源が切られてロボット非動作時に移行する場合、ロボットコントローラ２０は自身の電源電圧の低下などを監視することにより、ロボット非動作時への状態変化を知ることができる。ロボット非動作時を検出するとロボットコントローラ２０は無線回路８へ電源スイッチ２の切断指令を送信する。切断指令を受信した無線回路８は電源スイッチ２の切断入力端子１０２に信号出力して電源スイッチ２を切断してバッテリ３からセンサ７、無線回路８への電源供給を遮断する。これによりセンサ装置への電源供給は比較器６１のみとすることができロボット非動作時の電力消費を大幅に低減できる。
【００１７】
また、本実施例では、圧電式振動センサによりロボットの振動を検出してロボット動作時を検出して、ロボットコントローラ２０からの切断指令により非動作時を検出して、電源スイッチの投入及び切断が行え、非動作時にセンサ装置のセンサ７、無線回路８の電源を切断でき、消費電力を大幅に低減できるのでバッテリの寿命を長くすることができる。なお本実施例においても、圧電式振動センサ１にかえて半導体式振動センサを使用することができるが、その場合は半導体式振動センサには常時電力が必要となる。
このように、ロボットコントローラ２０からの停止指令によりセンサ装置の電源を切断できる構成をしているので、電源の切断が確実に行え、センサ装置の省電力化を図ることができる。
【実施例３】
【００１８】
図６に本発明の第３実施例のセンサ装置のブロック図を示す。圧電式振動センサ１の出力は全波整流回路４に入力され、全波整流回路４の出力は負荷抵抗５を介して電源スイッチ２の投入入力端子１０１に入力され、バッテリ３は電源スイッチ２の一方の端子に入力され、電源スイッチ２のもう一方の端子はセンサ７と無線回路８の電源に入力され、無線回路８の出力が電源スイッチ２の切断入力端子１０２に入力される。
電源スイッチ２はサイリスタスイッチ２１とスイッチ断路器２２から構成され、初期状態ではサイリスタスイッチ２１は非導通でありスイッチ断路器２２は接点を閉じた状態である。電源スイッチ２は投入入力端子１０１と切断入力端子１０２を持ち、投入入力端子１０１はサイリスタスイッチ２１のゲートであり、投入入力端子１０１に信号が入力されるとサイリスタスイッチ２１が導通して電源スイッチ２が投入状態となり、切断入力端子１０２すなわちスイッチ断路器２２に信号が入力するとスイッチ断路器２２は接点を開きサイリスタスイッチ２１の導通を切断する構成をしている。スイッチ断路器２２は通常その両端が導通状態となり切断入力端子１０２に信号が入力されると両端を一時的に非導通状態とする。
【００１９】
ロボットコントローラ２０の電源が投入されるとロボットが振動するため、ロボットに取り付けられた圧電式振動センサ１の出力電圧が増加し、サイリスタスイッチ２のゲート電圧は増加する。ゲート電圧が一定値を越えるとサイリスタスイッチ２１は導通し、バッテリ３から電源スイッチ２を介してセンサ７及び無線回路８の電源が供給され、センサ７及び無線回路８は動作を開始し、センサ情報がロボットコントローラ２０に無線で伝送される。サイリスタスイッチ２１は一度導通するとその状態を保つためセンサ７、無線回路８の電源供給は持続される。
ロボットコントローラ２０から動作停止の指令が伝送されると、無線回路８はスイッチ断路器２２に信号を出力し、スイッチ断路器２２は接点を開き、サイリスタスイッチ２１は導通を切り、電源スイッチ２が切断され、センサ７及び無線回路８への電源供給は遮断される。
【００２０】
本実施例ではセンサ７及び無線回路８の電力の消費を、投入入力端子１０１に信号が入力されたタイミングから切断入力端子１０２に信号が入力されるタイミングまでの間の時間とすることができ、消費電力の低減化が図れる。
また、振動センサ１として圧電式振動センサを使用し、電源スイッチ２をサイリスタスイッチ２１とスイッチ断路器２２とで構成しているので、比較器などを使用することがなく、電源スイッチ２によりセンサ装置のすべての構成要素の電源を切断する構成とできる。電源がすべて切断されていてもロボットに振動が加わるとき圧電式振動センサ１は電圧を発生し、この電圧によりサイリスタスイッチ２１を導通してセンサ７及び無線回路８の電源供給が開始でき、ロボット非動作時のセンサ装置の消費電力を零とすることができる。
【００２１】
なお実施例１〜３の構成において、ロボットコントローラ２０の電源が投入される初期状態においてコントローラ内部の設定パラメータに通常動作とは異なる値を設定して故意にロボットを振動状態としても良い。初期状態における故意のロボットの振動により圧電式振動センサ１は大きな電圧を発生してサイリスタスイッチ２１を導通させれば、特に実施例３においては確実に電源スイッチ２を投入できる。電源スイッチ２投入後、つまりセンサ装置とデータの送受信が確立できれば、ロボットコントローラ２０はパラメータの設定を元に戻し、振動のない状態でロボットを動作させるようにする。これによりセンサ装置の電源投入及び切断がロボットコントローラ２０から行うことができる。また、姿勢変化をして電源投入する場合のように初期状態においてロボットを動作させる必要がなくなる。
【００２２】
また、センサ装置としてロボットアームの振動を測定する場合、装置の動作検出手段である振動センサ１により振動を測定する構成としてよい。つまり、圧電式振動センサ１をの出力を無線回路８にも接続することで、センサ７を削減でき、センサ装置における電力の消費を小さくすることができる。
【実施例４】
【００２３】
図９に本発明の第４実施例のセンサ装置のブロック図を示す。本実施例のセンサ装置は転動式スイッチ、バッテリ３、電源スイッチ２、センサ７、無線回路８から構成される。
本実施例で使用する転動式スイッチの第１の構成図を図１０に示す。転動式スイッチの平板電極４４０はサイリスタスイッチ２１のゲートすなわち電源スイッチ２の投入入力端子１０１に接続され、支持部材４３０はバッテリ３の＋側電極に接続され、サイリスタスイッチ２１のアノードはバッテリ３の＋側電極に接続されカソードはスイッチ断路器２２の一方の電極に、スイッチ断路器２２のもう一方の電極はセンサ７及び無線回路８の電源に、スイッチ断路器の切断入力端子１０２は無線回路８の出力に接続されている。
転動式スイッチは鋼球４２０、支持部材４３０、平板電極４４０、スペーサ４５０から構成され、鋼球・支持部材・平板電極は金属でありスペーサ４５０は絶縁体であり、支持部材４３０と平板電極４４０間はスペーサ４５０により絶縁されている。鋼球４２０は支持部材４３０の中を転がる構成をしていて、平板電極４４０が上になる場合は支持部材４３０側にあり、支持部材４３０と平板電極４４０の間の絶縁は維持されるが、平板電極４４０が下になる場合は鋼球４２０は平板電極４４０側にあり支持部材４３０と平板電極４４０が鋼球４２０により短絡される構造となっている。
【００２４】
ロボットの通常動作の姿勢においては転動式スイッチは平板電極４４０が上になるように動くためサイリスタスイッチ２１のゲート電圧は０Ｖであり、サイリスタスイッチの動作状態は維持される。平板電極４４０が下になると平板電極４４０と支持部材４３０が短絡され、サイリスタスイッチ２１のゲートにバッテリ３の電圧が加わりサイリスタスイッチ２１は導通する。一度導通するとゲート電圧を取り除いてもサイリスタスイッチ２１は導通状態を維持する。
ロボットコントローラ２０の電源が投入される初期状態においては電源スイッチ２は切断された状態にありロボットは原点姿勢にあるため平板電極４４０は上となりサイリスタスイッチ２１は非導通であり、センサ７及び無線回路８の電源はバッテリ３から遮断される。ロボットはロボットコントローラ２０の指令により平板電極４４０が下になる姿勢をとると、この動作によりサイリスタスイッチ２１は導通して電源スイッチ２を投入状態にしてセンサ７及び無線回路８の電源が入り、ロボットの状態量の測定とロボットコントローラ２０へのデータ伝送が開始される。
無線回路８はロボットコントローラ２０から切断指令を受けるとスイッチ断路器２２に信号を出力して電源スイッチ２を切断状態にして、センサ７及び無線回路８への電源供給を遮断して、センサ装置における消費電力を零とすることができる。
【００２５】
実施例４の構成とすることにより、センサ装置で電力を消費する時間を電源投入時のロボットの姿勢変化をするための初期動作とロボットコントローラ２０からの切断指令の間とすることができる。初期動作と切断指令はロボットコントローラ２０からの指令により行えるためセンサ装置への電源供給をセンサ情報が必要となる時間のみとすることができ、センサ装置における消費電力を低減することができる。これによりバッテリ３の寿命を延ばすことができ、バッテリ交換の回数を減らすことができ、交換に要する工数を減らすことができる。
本実施例では電源スイッチ２をサイリスタスイッチ２１とスイッチ断路器２２により構成したがリレー回路により電源スイッチ２を構成してもよい。
【００２６】
転動式スイッチの構成は図１１に示されるように金属梁４６０に鋼球４２０を取り付け鋼球４２０に加わる重力により金属梁４６０が変形して、鋼球４２０と平板電極４４０が接触する構成のものとしてよい。あるいは図１２に示されるように加わる重力方向により鋼球４２０が２本の平行電極４７０を短絡あるいは開放する構成のものとしてもよい。
【実施例５】
【００２７】
図１３に本発明の第５の実施例を示す。多関節ロボット２０４の上腕関節部に設置されるモータ４０に組み込まれるエンコーダ装置５０には電子回路が装備されていて、エンコーダ装置５０とロボットコントローラ２０間は有線接続され、エンコーダ情報の送受信が行われている。一方、エンコーダ装置５０に無線回路８０を搭載していて、センサ装置１１１とエンコーダ装置５０の間は２つの装置の無線回路８及び８０の間で無線によりデータ伝送が行われている。そして、有線部分のデータ伝送速度を上げてエンコーダ情報とともにセンサ情報を伝送できる伝送容量をもたせる。すなわちエンコーダ装置５０とロボットコントローラ２０の間は有線による高速データ伝送が行われるようにして、センサ装置１１１とロボットコントローラ２０の間のデータ伝送が行われる構成をしている。
【００２８】
このような構成とすることにより、ロボット上腕にセンサ装置１１１を内蔵する場合の無線伝送距離を、センサ装置１１１とロボットコントローラ２０の間の１０［ｍ］程度から１［ｍ］程度に低減できる。
また、アーム上腕に設置されるセンサ装置１１１の無線回路８とロボットコントローラ２０に設置される無線回路８０の間の角度はロボットコントローラ２０の設置位置やロボットの姿勢によりかなり変化するため、両装置に取り付けるアンテナにはある程度の等方性が要求されるが、本実施例の構成によれば、上腕の関節に取り付けるモータのエンコーダ装置５０とセンサ装置１１１の無線回路の２つのアンテナにはある程度の指向性を持たせても良く、通信距離の低減と指向性のためセンサ装置１１１の無線回路８の出力パワーを小さくしてもデータ伝送が可能となりセンサ装置１１１における消費電力を低減できる。
つまり、本実施例の発明によれば、センサ装置１１１の無線回路８の出力パワーを小さくしてもセンサ装置１１１からロボットコントローラ２０へのデータ伝送が可能となりセンサ装置における電力消費を低減することができるので、バッテリ３の寿命を延ばすことが可能となり、バッテリ３の交換頻度を小さくできる。
【００２９】
図１３の実施例はセンサ装置とエンコーダ装置の間の電波はロボット外部を伝送することを仮定したが、電波の周波数を数Ｇ［Ｈｚ］程度まで上げることでアームに設けられた空洞内部での電波伝送が可能となり、伝送路がアームカバーなどの金属で遮蔽されるため外部電波による影響を除去することができ、また電波をアーム内部で閉じこめることができるため無線回路８の出力パワーの発散を低減できることが期待できる。
【００３０】
また、上記のようにエンコーダ装置５０とコントローラ２０との間の有線伝送のかわりに、モータ４０のパワー線に高速データ伝送機能を搭載することでロボットコントローラ２０とモータ４０の間を有線通信によりデータ伝送することが可能となり、無線回路８０をモータの電力回路に設置することによりエンコーダ装置５０の伝送の場合と同様にモータ４０とロボットコントローラ２０の間は高速の有線通信によりデータ転送してモータ４０とセンサ装置の間は無線通信によりデータ転送する構成とすることができるので無線回路８の出力パワーを小さくしてもデータ伝送が可能となりセンサ装置における消費電力を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
振動センサの出力電圧によりセンサと無線回路の電源を入切することによって省力化することができるので、動物の状態をモニタするという用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のセンサ装置の概念図
【図２】本発明の第１実施例を示すセンサ装置のブロック図
【図３】本発明の第２実施例を示すセンサ装置のブロック図
【図４】本発明の構成要素である圧電式振動センサの断面図
【図５】図４の圧電式振動センサの出力信号（非衝突時・衝突時）
【図６】本発明の第３実施例を示すセンサ装置のブロック図
【図７】従来のロボットセンサ装置を示すブロック図
【図８】従来の無線式物品管理タグを示す構成図
【図９】本発明の第４実施例を示すセンサ装置のブロック図
【図１０】転動スイッチの第１の構成図
【図１１】転動スイッチの第２の構成図
【図１２】転動スイッチの第３の構成図
【図１３】本発明の第５の実施例を示すセンサ装置取り付け図
【符号の説明】
【００３３】
１１１  センサ装置
１  振動センサ、圧電式振動センサ
２、２ａ、２ｂ  電源スイッチ
２１  サイリスタスイッチ
２２  スイッチ断路器
３  バッテリ
４、４ａ、４ｂ  全波整流回路
５  負荷抵抗
６１、６２  比較器
７  センサ
８、８０  無線回路
９  タイマ
１０  衝突検知手段
１１  受信器
１２  検知回路
１２ａ  ばね
１２ｂ  リミットスイッチ
１３  無線発信器
１５  フィンガ
４１  圧電セラミクス板
４２  鋼球
４３  支持部材
４４  電極
４００  転動式スイッチ
４２０  鋼球（金属）
４３０  支持部材（金属）
４４０  平板電極（金属）
４５０  スペーサ（絶縁体）
４６０  金属梁
４７０  平行電極（金属）
２０  機械装置コントローラ
３０  ロボット上腕
４０  モータ
５０  エンコーダ装置
６１、６２  比較器
１０１、１０１ａ、１０１ｂ  投入入力端子
１０２、１０２ａ、１０２ｂ  切断入力端子
２００  無線式物品管理タグ
１０００  圧電発電機
１５００  コンデンサ
１８００  定電圧回路
【図１】
2008186336.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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