特開 2023-56281 校正システム及び校正方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023056281

(43)【公開日】2023-04-19

(54)【発明の名称】校正システム及び校正方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 25/00 20060101AFI20230412BHJP

   G01L 5/1627 20200101ALI20230412BHJP

【ＦＩ】

G01L25/00 B

G01L5/1627

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021165548

(22)【出願日】2021-10-07

(71)【出願人】

【識別番号】000191009

【氏名又は名称】新東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100161425

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 鉄平

(72)【発明者】

【氏名】田名網 克周

(72)【発明者】

【氏名】大澤 敦司

(72)【発明者】

【氏名】小林 岳久見

【テーマコード（参考）】

2F051

【Ｆターム（参考）】

2F051AB09

2F051DA03

2F051DB03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】より簡易に正確な校正を行える校正システム及び校正方法を提供する。
【解決手段】ステージと、加重治具と、パラレルリンク機構と、制御装置とを備える校正システムが提供される。被加重体は、被加重体に付与される負荷の６軸方向の成分のうちの少なくとも１軸方向の成分を含む負荷値に基づく値を出力する力覚センサと、負荷に応じて負荷値を出力するように校正されたマスターセンサとを有する。加重治具は、ステージとの間に被加重体を挟持し、被加重体が固定される。パラレルリンク機構は、６つのロッドから構成される。パラレルリンク機構は、６つのロッドのそれぞれに対応する出力部を有する。加重治具には、６つのロッドが並列に連結される。制御装置は、それぞれの出力部の出力を制御し、加重治具をステージに対して相対的に変位させて、力覚センサから出力される値とマスターセンサから出力される負荷値とに基づいて、力覚センサを校正する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加重体が固定されるステージと、
前記ステージとの間に前記被加重体を挟持し、前記被加重体が固定される加重治具と、
６つのロッドから構成されるパラレルリンク機構であって、前記６つのロッドそれぞれに対応する出力部を有し、前記６つのロッドが前記加重治具に並列に連結される、パラレルリンク機構と、
それぞれの前記出力部の出力を制御し、前記加重治具を前記ステージに対して相対的に変位させる制御装置と、
を備え、
前記被加重体は、
前記被加重体に付与される負荷の６軸方向の成分のうちの少なくとも１軸方向の成分を含む負荷値に基づく値を出力する力覚センサと、
前記負荷に応じて前記負荷値を出力するように校正されたマスターセンサと、
を有し、
前記制御装置は、前記力覚センサから出力される値と前記マスターセンサから出力される前記負荷値とに基づいて、前記力覚センサを校正する、
校正システム。

【請求項2】

被加重体をステージに固定する工程と、
前記被加重体を前記ステージと加重治具との間に挟持させ、挟持させた前記被加重体を前記加重治具に固定する工程と、
前記加重治具に連結されたパラレルリンク機構を構成する６つのロッドそれぞれの出力部の出力を制御し、前記加重治具を前記ステージに対して相対的に変位させる工程と、
前記被加重体に含まれる力覚センサが、前記被加重体に付与される負荷の６軸方向の成分のうちの少なくとも１軸方向の成分を含む負荷値に基づく値を出力する工程と、
前記被加重体に含まれる校正されたマスターセンサが、前記負荷に応じて前記負荷値を出力する工程と、
前記力覚センサから出力される値と前記マスターセンサから出力される前記負荷値とに基づいて、前記力覚センサを校正する工程と、
を含む、
校正方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、校正システム及び校正方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、被加重体に対して６軸方向の加重を加える校正装置を開示する。この校正装置は、被加重体が載置されるステージと、ステージを介して被加重体の位置及び姿勢を制御する駆動部と、被加重体に加重を加える加重部とを備える。加重部は、被加重体の上部に取り付けられる治具と、治具から水平方向に引き出されるワイヤと、ワイヤを水平方向から鉛直方向に変換する滑車と、ワイヤの先端に取り付けられる錘とを含む。加重部が被加重体に加える加重は、被加重体の位置及び姿勢の変化に応じて６軸方向に変化する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－１１２４１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１開示の校正装置は、錘に加わる重力を、ワイヤ及び滑車によって被加重体に加える６軸方向の負荷に変換する。このため、被加重体に加える負荷の大きさに応じて、錘の数又は種類などの装置構成を変更する必要がある。さらに、特許文献１開示の装置では、ワイヤと滑車との間に摺動抵抗が発生し、被加重体に加わる負荷に誤差が生じるおそれがある。本開示は、より簡易に正確な校正を行える校正システム及び校正方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一側面によれば、ステージと、加重治具と、パラレルリンク機構と、制御装置とを備える校正システムが提供される。ステージには、被加重体が固定される。被加重体は、被加重体に付与される負荷の６軸方向の成分のうちの少なくとも１軸方向の成分を含む負荷値に基づく値を出力する力覚センサと、負荷に応じて負荷値を出力するように校正されたマスターセンサとを有する。加重治具は、ステージとの間に被加重体を挟持し、被加重体が固定される。パラレルリンク機構は、６つのロッドから構成される。パラレルリンク機構は、６つのロッドのそれぞれに対応する出力部を有する。加重治具には、６つのロッドが並列に連結される。制御装置は、それぞれの出力部の出力を制御し、加重治具をステージに対して相対的に変位させて、力覚センサから出力される値とマスターセンサから出力される負荷値とに基づいて、力覚センサを校正する。

【0006】

この校正システムでは、被加重体がステージ及び加重治具に固定され、挟持される。加重治具には、パラレルリンク機構を構成する６つのロッドが並列に連結される。６つのロッドは、それぞれのロッドに対応するそれぞれの出力部によって駆動される。それぞれの出力部は、制御装置に出力を制御され、加重治具をステージに対して相対的に変位させる。これにより、６軸方向の負荷が被加重体に付与され得る。そして、被加重体に付与される負荷の６軸方向の成分のうちの少なくとも１軸方向の成分を含む負荷値に基づく値が力覚センサから出力され、負荷に応じた負荷値が校正されたマスターセンサから出力される。制御装置は、力覚センサから出力される値とマスターセンサから出力される負荷値とに基づいて、力覚センサを校正する。このように、この校正システムは、被加重体に加える負荷の大きさに応じて錘の数又は種類などの装置構成を変更する必要がないため、より簡易に校正を行える。また、この校正システムは、ワイヤと滑車との間に発生する摺動抵抗を考慮する必要がないため、より正確に校正を行える。

【0007】

本発明の他側面によれば、校正方法が提供される。校正方法は、被加重体をステージに固定する工程と、被加重体をステージと加重治具との間に挟持させ、挟持させた被加重体を加重治具に固定する工程と、加重治具に連結されたパラレルリンク機構を構成する６つのロッドそれぞれに対応する出力部の出力を制御し、加重治具をステージに対して相対的に変位させる工程と、被加重体に含まれる力覚センサが、被加重体に付与される負荷の６軸方向の成分のうちの少なくとも１軸方向の成分を含む負荷値に基づく値を出力する工程と、被加重体に含まれる校正されたマスターセンサが、負荷に応じて負荷値を出力する工程と、力覚センサから出力される値とマスターセンサから出力される負荷値とに基づいて、力覚センサを校正する工程とを含む。

【0008】

この校正方法によれば、上述した校正システムと同様に、より簡易に正確な校正を行える。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、より簡易に正確な校正を行える校正システム及び校正方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係る校正システムの構成図である。

【図2】一実施形態に係る校正システムを説明するためのブロック図である。

【図3】校正システムを使用する校正方法の一例を示すフローチャートである。

【図4】変形例１の校正システムを説明するための側面図である。

【図5】変形例２の校正システムを説明するための側面図である。

【図6】変形例３の校正システムを説明するための側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は繰り返さない。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。「上」「下」「左」「右」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

【0012】

［校正システム］
図１は、一実施形態に係る校正システムの構成図である。図１に示されるように、校正システム１は、力覚センサ２１及びマスターセンサ２２を有する被加重体２に負荷を加えて力覚センサ２１の校正を行う装置である。被加重体２には、校正システム１によって負荷が加えられる。力覚センサ２１は、付与された負荷値に応じた値を出力するセンサである。マスターセンサ２２は、負荷に応じた負荷値を出力するように校正された力覚センサである。力覚センサ２１及びマスターセンサ２２の詳細は後述される。以下では、負荷値を出力するセンサとして機能するように力覚センサ２１を校正する試験を説明する。

【0013】

校正システム１は、ベース４と、ステージ１０と、加重治具２０と、パラレルリンク機構３０と、制御装置４０とを備える。制御装置４０は、測定部４１と、制御部４２とを有する。

【0014】

ステージ１０は、ベース４に設けられる台座である。ステージ１０は一例として金属で形成される。ステージ１０は、ベース４と一体に形成されてもよい。ステージ１０には、被加重体２が固定される。図1に示される例においては、被加重体２は、マスターセンサ２２側がステージ１０の上面に向かい合うように固定される。

【0015】

被加重体２及びステージ１０は、例えばねじ留めによって固定される。より具体的な一例として、ステージ１０の上面には雌ねじが設けられ、マスターセンサ２２に設けられた貫通穴にボルトが挿入されて、ステージ１０にマスターセンサ２２がねじ留めされる。力覚センサ２１は、マスターセンサ２２と治具などを介して連結される。力覚センサ２１は、マスターセンサ２２と直接連結されてもよい。力覚センサ２１とマスターセンサ２２が連結されたことにより、マスターセンサ２２には、力覚センサ２１に付与された負荷と等しい負荷が付与される。なお、ステージ１０とマスターセンサ２２との固定方法はねじ留めに限定されない。ステージ１０とベース４とが一体に形成される場合、ステージ１０は、ベース４と同一であってもよい。すなわち、ベース４に、被加重体２が固定されてもよい。

【0016】

加重治具２０は、ステージ１０との間に被加重体２を挟持する。加重治具２０は、上面及び下面を有する板状の部材である。加重治具２０は一例として金属で形成される。被加重体２は、加重治具２０の下面に固定され、且つステージ１０の上面と加重治具２０の下面との間に挟持される。より具体的な一例として、力覚センサ２１の上面には雌ねじが設けられ、加重治具に設けられた貫通穴にボルトが挿入されて、力覚センサ２１は、加重治具２０にねじ留めされる。なお、加重治具２０と力覚センサ２１との固定方法はねじ留めに限定されない。

【0017】

パラレルリンク機構３０は、６つのボールねじ機構３１及びボールねじ機構３１にそれぞれ接続されるロッド３５から構成される。ボールねじ機構３１は、一例として、モータなどの出力部３２に接続されるボールねじ及びリニアガイド等から構成される。６つのボールねじ機構３１は、ステージ１０を囲むように円環状に配置される。６つのボールねじ機構３１それぞれの末端は、ベース４に固定される。これにより、ステージ１０とパラレルリンク機構３０との相対的な位置関係が固定される。６つのボールねじ機構３１は、等間隔に配置された２つのボールねじ機構３１を１つの組とした、３組のボールねじ機構３１として配置される。３組のボールねじ機構３１は、ステージ１０を中心とする１２０度の点対称になるように配置される。

【0018】

パラレルリンク機構は「伸縮型（Ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ）」、「回転型（Ｒｏｔａｒｙ）」、「直動型（Ｌｉｎｅａｒ）」の３種類に大別されるが、本実施形態のパラレルリンク機構３０では、一例として、直動型のパラレルリンク機構が、６つのボールねじ機構３１及びロッド３５によって構成される。

【0019】

一例として、直動型のパラレルリンク機構は、６つのロッド３５のそれぞれに対応する、ボールねじ機構３１、出力部３２、第１軸受３３及び第２軸受３４を有する。出力部３２は、ボールねじ機構３１において第１軸受３３をＺ方向に沿って直線移動させる。第１軸受３３及び第２軸受３４は、Ｘ回転方向、Ｙ回転方向及びＺ回転方向の３自由度で２つの部材を連結する連結部材である。第１軸受３３は、ボールねじ機構３１に固定される。第２軸受３４は、加重治具２０の上面に固定される。ロッド３５は、第１軸受３３と第２軸受３４とを連結する構造部材である。換言すれば、ロッド３５の末端に第１軸受３３が連結され、ロッド３５の先端に第２軸受３４が連結される。６つのロッド３５は、それぞれの第２軸受３４を介して、加重治具２０の上面に並列に連結される。並列に連結とは、ロッド３５それぞれが加重治具２０の所定箇所に連結されていることを意味する。また、６つのロッド３５は、第１軸受３３を介してそれぞれのボールねじ機構３１に連結される。

【0020】

他の例である伸縮型のパラレルリンク機構の場合であっても、６つのロッドのそれぞれに対応する出力部を有する。各出力部は、各ロッドに組み込まれ、ロッド自体を伸長又は収縮させて、各ロッドが連結される加重治具に負荷を加える。そして、回転型のパラレルリンク機構の場合であっても、６つのロッドのそれぞれに対応する出力部を有する。各出力部は各ロッドの端部に設けられる。各出力部は、各ロッドを旋回させて、各ロッドが連結される加重治具に負荷を加える。このように、パラレルリンク機構においては、６つのロッドのそれぞれを独立して動作させる構成を有していればよく、出力部はロッドに外付けされてもよいし、ロッドに組み込まれてもよい。

【0021】

パラレルリンク機構３０は、ステージ１０及び加重治具２０の間に挟持された被加重体２に、６軸方向における少なくとも１軸方向の負荷を加える。６軸方向とは、互いに直交する３つの軸方向、及び、当該３つの軸のそれぞれの軸を回転軸とする３つの回転方向である。以下の説明では、３つの軸方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向という。本実施形態においては、Ｘ方向は第１水平方向であり、Ｙ方向は第１水平方向に垂直な第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に対応する軸回りの３つの回転方向を、それぞれＸ回転方向、Ｙ回転方向及びＺ回転方向という。これらの６軸方向の成分を含む負荷値をＦとすると、以下の数式（１）で負荷値Ｆを表すことができる。
Ｆ＝［Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ］…（１）

【0022】

ここで、ＦｘはＸ方向成分の負荷、ＦｙはＹ方向成分の負荷、ＦｚはＺ方向成分の負荷、ＭｘはＸ回転方向成分の負荷、ＭｙはＹ回転方向成分の負荷、ＭｚはＺ回転方向成分の負荷である。負荷値Ｆは、６軸方向の成分を全て含む必要はなく、少なくとも１軸方向以上の成分を含めばよい。

【0023】

制御装置４０は、一例として、モータコントローラの機能を有するＰＬＣ（ProgrammableLogic Controller）として構成される。制御装置４０は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）などのプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリと、タッチパネル、マウス、キーボード、ディスプレイなどの入出力装置と、ネットワークカードなどの通信装置とを含むコンピュータシステムを含んでいてもよい。図１に示されるように、制御装置４０は、測定部４１及び制御部４２と一体に構成されており、メモリに記憶されているコンピュータプログラムに基づくプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させることにより、測定部４１及び制御部４２の機能を実現する。制御装置４０は、力覚センサ２１、マスターセンサ２２及び他のセンサなどが接続されるインタフェースを含んでいてもよい。

【0024】

測定部４１は、電流量などに基づいて負荷値を測定する。図２は、一実施形態に係る校正システム１を説明するためのブロック図である。図２に示されるように、測定部４１は、制御部４２と通信可能に接続される。測定部４１は、制御部４２が制御するそれぞれの出力部３２の制御値（消費電流など）を取得する。測定部４１は、出力部３２の制御値から被加重体２に付与される負荷値を測定する。

【0025】

制御部４２は、加重治具２０をステージ１０に対して相対的に変位させるように、それぞれの出力部３２の出力を制御する。具体的には、出力部３２がモータである場合、制御部４２は、出力部３２に印加する電流などを制御する。制御部４２は、マスターセンサ２２が出力した負荷値に基づいて、出力部３２の出力を制御してもよい。また、制御部４２は、測定部４１が測定した負荷値に基づいて、出力部３２の出力を制御してもよい。

【0026】

本実施形態では、制御装置４０は、マスターセンサ２２が出力した負荷値に基づいて校正の異常を判定する機能と、マスターセンサ２２が出力した負荷値に基づいて力覚センサ２１を校正する機能とを有する。具体的には、制御装置４０は、マスターセンサ２２が出力した負荷値と、測定部４１が測定した負荷値とを比較して、校正の異常を判定する。また、制御装置４０は、マスターセンサ２２から出力される負荷値に基づいて、力覚センサ２１を校正する。

【0027】

［マスターセンサ及び力覚センサ］
本実施形態では、ひずみゲージ式の力覚センサ２１が使用される。ひずみゲージ式の力覚センサ２１は、力覚センサ２１に加えられた力の大きさを力覚センサ２１の構造部材に設けられたひずみゲージによって測定する。具体的には、力覚センサ２１に付与された負荷は、力覚センサ２１の構造部材に発生した弾性変形量を、ひずみゲージの抵抗変化によって換算することで、測定される。力覚センサ２１に付与された負荷値は、値として出力される。換言すれば、力覚センサ２１に付与された負荷の負荷値が値に変換される。値は、例えば、電圧などの電気信号である。

【0028】

本実施形態では、マスターセンサ２２として、校正されたひずみゲージ式の力覚センサが使用される。マスターセンサ２２は、力覚センサ２１と同一のセンサでなくてもよい。マスターセンサ２２は、校正された負荷値を出力すればよい。例えば、力覚センサ２１及びマスターセンサ２２は、圧電素子式又は静電容量式の力覚センサであってもよい。力覚センサ２１及びマスターセンサ２２は、付与される負荷の６軸方向の成分のうちの少なくとも１軸方向の成分を出力する力覚センサであれば良い。マスターセンサ２２に付与された負荷は、６軸方向の成分を含む負荷値として出力される。なお、マスターセンサ２２は、負荷値に変換される前の、値を出力してもよい。この場合、マスターセンサ２２の値は、制御装置４０において負荷値に変換される。

【0029】

本実施形態では、被加重体２は、力覚センサ２１及びマスターセンサ２２を含んでおり、力覚センサ２１にはマスターセンサ２２が固定される。よって、マスターセンサ２２には力覚センサ２１に付与される負荷と同一の負荷が付与される。マスターセンサ２２の負荷値と力覚センサ２１の値とは、同一の負荷に基づく。

【0030】

［校正システムを使用する校正方法］
図３は、校正システム１を使用する校正方法を示すフローチャートである。図３に示されるフローチャートは、一例として、作業者等によって開始される。最初に、被加重体２をステージ１０に固定する工程（ステップＳ１０）が実施される。

【0031】

本実施形態では、被加重体２が有するマスターセンサ２２がステージ１０の上面に向かい合うように固定される。力覚センサ２１は、マスターセンサ２２と治具などを介して連結されている。

【0032】

次に、被加重体２を加重治具２０に固定する工程（ステップＳ１１）が実施される。一例として、力覚センサ２１が加重治具２０の下面に向かい合うように固定される。被加重体２は、ステージ１０の上面と加重治具２０の下面との間に挟持される。

【0033】

次に、６つのロッド３５に対応するそれぞれの出力部３２の出力を制御し、加重治具２０をステージ１０に対して相対的に変位させる工程（ステップＳ１２）が実施される。ステップＳ１３では、マスターセンサ２２に基づいて、出力部３２の出力を制御してもよい。具体的には、マスターセンサ２２が出力する負荷値が目標値に近づくように、制御装置４０は出力部３２の出力を制御する。被加重体２は、ステージ１０の上面に固定され、更に加重治具２０の下面に固定されている。これにより、ステージ１０と加重治具２０との間の相対的な変位に応じて、被加重体２に負荷値が付与される。換言すれば、それぞれの出力部３２の出力が、被加重体２に弾性変形を発生させる。加重治具２０は、ステージ１０に対して、被加重体２の弾性変形の量に応じて変位する。本実施形態では、ベース４、ステージ１０、加重治具２０及びパラレルリンク機構３０は、被加重体２の剛性に比べて大きな剛性を有している。従って、加重治具２０のステージ１０に対する相対的な変位量は、被加重体２の弾性変形量に近似する。

【0034】

次に、被加重体２に含まれる力覚センサ２１が、被加重体２に付与された負荷の６軸方向の成分のうちの少なくとも１軸方向の成分を含む負荷値に基づく値を出力する工程（ステップＳ１３）と、被加重体２に含まれる校正されたマスターセンサ２２が、被加重体２に付与された負荷に応じて負荷値を出力する工程（ステップＳ１４）とが実施される。ステップＳ１３とステップＳ１４とは順番が前後してもよい。

【0035】

最後に、力覚センサ２１を校正する工程（ステップＳ１５）が実施される。力覚センサ２１の校正とは、力覚センサ２１の出力する値Ｖ_Ｓ（以下の説明ではＶ_Ｓという）と、マスターセンサ２２の負荷値Ｆ_Ｍ（以下の説明ではＦ_Ｍという）とに基づいて、力覚センサ２１のキャリブレーション行列Ｃ（以下の説明ではＣという）を算出することである。具体的には、マスターセンサ２２が出力する負荷値が上述した目標値に含まれる所定の範囲に達したときにおける、力覚センサ２１の出力する値Ｖ_Ｓと、当該マスターセンサ２２の負荷値Ｆ_Ｍとに基づいて、キャリブレーション行列Ｃは算出される。Ｃの詳細については後述する。ステップＳ１５において取得されるＶ_Ｓは、以下の数式（２）で示される。また、ステップＳ１５において取得されるＦ_Ｍは、以下の数式（３）で示される。
Ｖ_Ｓ＝［Ｖ_Ｓ１，Ｖ_Ｓ２，Ｖ_Ｓ３，Ｖ_Ｓ４，Ｖ_Ｓ５，Ｖ_Ｓ６］…（２）
Ｆ_Ｍ＝［Ｆ_Ｍ１，Ｆ_Ｍ２，Ｆ_Ｍ３，Ｆ_Ｍ４，Ｆ_Ｍ５，Ｆ_Ｍ６］…（３）

【0036】

Ｖ_Ｓ及びＦ_Ｍは、同一の負荷に基づく出力である。よって、Ｖ_Ｓに所定の行列を乗じることで、Ｖ_ＳとＦ_Ｍとの関係を等式で示すことができる。すなわち、以下の数式（４）で示されるように、Ｆ_ＭはＣとＶ_Ｓの積として示される。換言すると、ＣはＶ_ＳをＦ_Ｍに変換するキャリブレーション行列である。Ｃは、力覚センサ２１の個体ごとに定められる。
Ｆ_Ｍ＝Ｃ×Ｖ_Ｓ…（４）

【0037】

制御装置４０は、Ｃを算出する。Ｃは、以下の数式（５）で示されるように、Ｆ_ＭにＶ_Ｓの逆行列Ｖ_Ｓ ^－１を乗じることで算出される。具体的には、制御装置４０のインタフェースに、力覚センサ２１及びマスターセンサ２２が接続される。制御装置４０は、取得したＶ_ＳからＶ_Ｓ ^－１を算出する。制御装置４０は、取得したＦ_ＭにＶ_Ｓ ^－１を乗じてＣを算出する。
Ｆ_Ｍ×Ｖ_Ｓ ^－１＝Ｃ…（５）

【0038】

以上の数式（２）、数式（３）、数式（４）及び数式（５）に基づいて、制御装置４０は、Ｃを算出する。Ｃ（力覚センサ２１のキャリブレーション行列）は、例えば、力覚センサ２１の内部メモリに書き込まれる。また、力覚センサ２１に内部メモリがない場合には、Ｃは、力覚センサ２１の外部に設けられる外部メモリに書き込まれてもよい。Ｖ_Ｓ（力覚センサ２１の出力する値）は、内部メモリ又は外部メモリに記憶されたＣに基づいて変換されて出力される。以上で図３に示すフローチャートが終了する。

【0039】

制御装置４０は、マスターセンサ２２が測定した負荷値に基づいて校正の異常を判定する。具体的には、校正の異常を判定する動作として、測定部４１が測定した負荷値を取得する工程（ステップＳ２０）と、マスターセンサ２２から出力された負荷値と、測定部４１が測定した負荷値とに基づいて、校正の異常を判定する工程（ステップＳ２１）と、校正を中止する工程（ステップＳ２２）とが実施される。

【0040】

校正の異常を判定する動作は、例えば、被加重体２を加重治具２０に固定する工程（ステップＳ１１）で開始される。校正の異常を判定する動作は、図３に示されるフローチャートと同時並行で実行され、校正の異常を判定する動作が優先して実行される。

【0041】

最初に、被加重体２に付与される負荷を取得する工程（ステップＳ２０）が実施される。制御装置４０は、力覚センサ２１及びマスターセンサ２２に付与される負荷の負荷値を測定する。本実施形態では、測定部４１が、制御部４２が制御するそれぞれの出力部３２の制御値（消費電流など）に基づいて負荷値を測定する。

【0042】

例えば、測定部４１は、それぞれの出力部３２の制御値と負荷値とが対応付けられた対応テーブルを予め記憶する。対応テーブルは、正常な校正の実行時に作成される。測定部４１は、対応テーブルを参照し、それぞれの出力部３２の現在の制御値に基づいて負荷値を測定する。また、測定部４１は、それぞれの出力部３２の出力値を負荷値に変換する力変換行列に基づいて負荷値を測定してもよい。力変換行列は、出力部３２の制御値とマスターセンサ２２の負荷値とに基づいて算出される。

【0043】

次に、マスターセンサ２２から出力された負荷値と、測定部４１が測定した負荷値とに基づいて、校正の異常を判定する工程（ステップＳ２１）が実施される。制御装置４０は、マスターセンサ２２が出力した負荷値（以下の説明では第１負荷値という）と、測定部４１が測定した負荷値（以下の説明では第２負荷値という）とを比較する。比較によって、第１負荷値及び第２負荷値の関係が所定の関係から外れていると判定された場合には、制御装置４０は、校正を異常と判定する。所定の関係とは、例えば、第１負荷値を基準とする所定の数値範囲に、第２負荷値が含まれる関係をいう。第１負荷値を基準とする所定の数値範囲に第２負荷値が含まれない場合、第１負荷値及び第２負荷値は、所定の関係から外れていると判定される。

【0044】

制御装置４０が校正を異常と判定していない場合には（ステップＳ２１：ＮＯ）、校正の異常を判定する動作は終了する。この場合、校正の異常を判定する動作は再開され、ステップＳ２０から繰り返し実行される。制御装置４０が校正を異常と判定した場合には（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、校正を中止する工程（ステップＳ２２）を実施する。ステップＳ２２では、一例として、出力部３２への出力を停止して、校正が異常である旨を作業者等へ通知する。以降のタイミングにおいては図３のフローチャートの動作は無効となる。以上によって、校正の異常を判定する動作は終了する。

【0045】

［実施形態のまとめ］

【0046】

この校正システム１及び校正方法では、被加重体２がステージ１０及び加重治具２０に固定され、挟持される。加重治具２０には、パラレルリンク機構３０を構成する６つのロッド３５が並列に連結される。６つのロッド３５は、それぞれのロッド３５に対応するそれぞれの出力部３２によって駆動される。それぞれの出力部３２は、制御装置４０に出力を制御され、加重治具２０をステージ１０に対して相対的に変位させる。これにより、６軸方向の負荷が被加重体２に付与され得る。そして、被加重体２に付与される負荷の６軸方向の成分のうちの少なくとも１軸方向の成分を含む負荷値に基づく値が力覚センサ２１から出力され、負荷に応じた負荷値が校正されたマスターセンサ２２から出力される。制御装置４０は、力覚センサ２１から出力される値とマスターセンサ２２から出力される負荷値とに基づいて、力覚センサ２１を校正する。このように、この校正システム１は、被加重体２に加える負荷の大きさに応じて錘の数又は種類などの装置構成を変更する必要がないため、より簡易に校正を行える。また、この校正システム１は、ワイヤと滑車との間に発生する摺動抵抗を考慮する必要がないため、より正確に校正を行える。

【0047】

制御装置は、マスターセンサ２２から出力された負荷値に基づいて校正の異常を判定してもよい。この校正システム１及び校正方法によれば、マスターセンサ２２から出力された負荷値に基づいて校正の異常を判定できる。

【0048】

この校正システム１は、錘を使用する校正装置と比べて小型化できる。出力部３２を交換することで、錘を使用する校正装置と比べて容易に負荷の範囲を変更できる。マスターセンサ２２を交換することで、錘を使用する校正システムと比べて容易に校正の範囲を変更できる。校正時の姿勢に制限が無いため、装置設計が容易になる。校正時に姿勢が変化しないため、重心位置の変動による誤差が抑制される。

【0049】

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上記実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。以下では、上記実施形態との相違点を中心に説明し、共通する説明は省略する。

【0050】

［変形例１］
図４は、変形例１の校正システムを説明するための側面図である。上記実施形態においては、被加重体２は、マスターセンサ２２側がステージ１０の上面に向かい合うように固定されていたが、変形例１では、図４に示されるように、力覚センサ２１側がステージ１０の上面に向かい合うように固定される。マスターセンサ２２は、加重治具２０に固定される。このように、被加重体２における、力覚センサ２１とマスターセンサ２２との重ね順は限定されず、どちらの重ね順であっても同一の作用効果を奏する。

【0051】

［変形例２］
図５は、変形例２の校正システムを説明するための側面図である。上記実施形態では、マスターセンサ２２から出力された負荷値と、測定部４１が測定した負荷値とに基づいて、校正の異常を判定していたが、マスターセンサ２２と、他の測定手段に基づいていてもよい。変形例２では、他の測定手段の一例として、図５に示されるように、それぞれのロッド３５にひずみゲージ５が設けられる。ひずみゲージ５はロッド３５のひずみを出力する。制御装置４０は、マスターセンサ２２から出力された負荷値と、ひずみゲージ５の出力に基づいて校正の異常を判定する。

【0052】

他の測定手段は、それぞれのロッド３５に設けられるロードセルであってもよい。このように、校正システム１は、校正システム１は、マスターセンサ２２と、他の測定手段（ひずみゲージ及びロードセルなど）とに基づいて、校正の異常を判定してもよい。

【0053】

［変形例３］
図６は、変形例３の校正システムを説明するための側面図である。上記実施形態では、ベース４は１つの板状部材であったが、ベース４は、複数の部材によって構成されていてもよい。変形例３では、図６に示されるように、ベース４Ａにステージ１０が固定され、ベース４Ｂに６つのボールねじ機構３１が固定される。ベース４Ｂにステージ１０が固定されてもよい。ベース４Ａとベース４Ｂは、相対する位置関係が固定された対向する２つの板状部材である。一例として、ベース４Ａとベース４Ｂは、支持柱（不図示）によって連結され、相対的な位置関係が固定される。また、本実施形態では、同一平面上にステージ１０と、パラレルリンク機構３０のボールねじ機構３１とが固定されているが、これらは同一平面上に固定されなくてもよい。このように、変形例４では、ステージ１０及び６つのボールねじ機構３１の姿勢の自由度が向上する。

【符号の説明】

【0054】

１…校正システム、２…被加重体、２１…力覚センサ、２２…マスターセンサ、４，４Ａ，４Ｂ…ベース、１０…ステージ、２０…加重治具、３０…パラレルリンク機構、３１…ボールねじ機構、３２…出力部、３５…ロッド、４０…制御装置、４１…測定部、４２…制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】