JPH0643930B2 - Overload protection device for force sensor - Google Patents
Overload protection device for force sensorInfo
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- JPH0643930B2 JPH0643930B2 JP63013448A JP1344888A JPH0643930B2 JP H0643930 B2 JPH0643930 B2 JP H0643930B2 JP 63013448 A JP63013448 A JP 63013448A JP 1344888 A JP1344888 A JP 1344888A JP H0643930 B2 JPH0643930 B2 JP H0643930B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01G—WEIGHING
- G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
- G01G23/005—Means for preventing overload
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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- G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、力センサに過大な負荷が作用した場合に、
それを抑制して力センサを保護する装置に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention is directed to a case where an excessive load acts on a force sensor.
The present invention relates to a device that suppresses this and protects a force sensor.
互いに直交するX、Y、Zの3軸に沿う力および各軸の
周りのモーメントを検知する6軸の力センサは、従来よ
り公知であり、産業用ロボットの作業工具に作用する力
ないしモーメントを検知しながらロボットを制御するの
に、しばしば用いられている。この力センサは、一般に
上下の平行なプレート部材を薄い肉厚の複数のブリッジ
部材で連結した構造であり、両プレート部材間の相対的
変位を各ブリッジ部材に貼着した歪ゲージによって感知
して、両プレート部材間に作用する力およびモーメント
を検知するものである。A six-axis force sensor that detects forces along three axes of X, Y, and Z orthogonal to each other and a moment around each axis has been conventionally known, and detects force or moment acting on a work tool of an industrial robot. It is often used to control robots while sensing. This force sensor generally has a structure in which upper and lower parallel plate members are connected by a plurality of thin wall bridge members, and a relative displacement between the plate members is sensed by a strain gauge attached to each bridge member. , The force and moment acting between both plate members are detected.
ところで、力センサに最大定格以上の負荷が加わると、
力センサの内部(特にブリッジ部材の内部)に歪が残存
したり、貼着していた歪ゲージが剥れたりすることがあ
る。このため、何らかの方法で過負荷に対する保護を講
じなければならないが、従来、この目的のための過負荷
保護装置はほとんど存在していなかった。一部には、特
開昭62-274230号公報に開示されているように、力セン
サの2つの可動部分(プレート部材)のうちの一方に固
定した平行ピンを他方に形成した孔に適当な隙間を設け
て嵌入させることにより、力センサの可動部分が一定量
以上の相対変位をするのを防止し、もってセンサを過負
荷から保護するようにしたセンサが存在するのみであっ
た。By the way, if a load exceeding the maximum rating is applied to the force sensor,
Strain may remain inside the force sensor (particularly inside the bridge member) or the attached strain gauge may peel off. For this reason, some kind of protection against overload must be taken, but heretofore, almost no overload protection device has existed for this purpose. As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 62-274230, a part of the force sensor is suitable for a hole in which a parallel pin fixed to one of two movable parts (plate member) is formed in the other. There is only a sensor in which the movable portion of the force sensor is prevented from being displaced relative to a certain amount or more by providing a clearance so that the sensor is protected from overload.
しかしながら、上記の従来の過負荷保護装置は、平行ピ
ンと孔の間の隙間が比較的大きいため、センサの可動部
分の相対的変位量がかなり大きくなくては機能しないも
のであった。このため、センサ自身の剛性が低くならざ
るを得ず、これは高精度の位置決めを必要とするロボッ
トに用いる場合には、致命的な欠点であった。However, the above-mentioned conventional overload protection device cannot function unless the relative displacement amount of the movable portion of the sensor is considerably large because the gap between the parallel pin and the hole is relatively large. For this reason, the rigidity of the sensor itself is unavoidably low, which is a fatal drawback when used in a robot that requires highly accurate positioning.
また、平行ピンと孔の係合により過大な変位を阻止する
上記従来の装置では、センサの組立ておよび調整、さら
には機械加工が非常に高精度に行われる必要があり、従
って高コストとなるばかりでなく個々の製品間でバラツ
キが大きくなって再現性に欠けるという難点があった。Further, in the above-mentioned conventional device for preventing excessive displacement by engaging the parallel pin and the hole, it is necessary to assemble and adjust the sensor, and further, the machining is carried out with extremely high precision, and therefore the cost is not only high. However, there was a problem that the variation between individual products became large and the reproducibility was lacking.
このような従来技術の問題点に鑑み、この発明は力セン
サの剛性を全く損うことなく過負荷より保護することが
できると共に、力センサの変形許容量の調整を簡単に行
うことができる、力センサの過負荷保護装置を提供する
ことを目的とする。In view of such problems of the conventional technology, the present invention can protect from overload without impairing the rigidity of the force sensor, and can easily adjust the deformation allowable amount of the force sensor. An object is to provide an overload protection device for a force sensor.
この発明の他の目的は、機械加工が比較的容易で、かつ
製品間の再現性が確保できる上記過負荷保護装置を提供
することである。Another object of the present invention is to provide the above-mentioned overload protection device which is relatively easy to machine and ensures reproducibility between products.
そこで、この発明は、上記目的を達成するために次のよ
うな技術的手段を講じている。Therefore, the present invention takes the following technical means in order to achieve the above object.
すなわち、一対の平行なプレート部(2)(3)を複数
のブリッジ部(4)で連結して成る力センサ(1)の過
負荷保護装置において、 上記力センサ(1)の外側にその中心軸と同軸となるよ
うに設けられ、かつ上記プレート部(2)(3)のいず
れか一方に固定された筒状の保護部材(9)と、 上記保護部材(9)に設けられた、上記力センサ(1)
の中心軸に直交する方向に延びると共に同方向に移動可
能とされた複数の変位抑制用のピン(11)と、 上記力センサ(1)の上記保護部材(9)が固定されて
いない側のプレート部(2または3)に形成した、上記
変位抑制用ピン(11)の係合可能な係合孔(12)とを備え、 上記変位抑制用ピン(11)は、ネジ部(11b)によって上記
保護部材(9)のネジ孔(9a)に螺合されていると共
に、先端部には先細としたテーパ部(11a)を有してお
り、しかも当該テーパ部(11a)は、上記変位抑制用ピン
(11)を上記係合孔(12)に挿入した際に係合孔(12)の内面
に当接するようになっていることを特徴とするものであ
る。That is, in an overload protection device for a force sensor (1), which is formed by connecting a pair of parallel plate portions (2) and (3) with a plurality of bridge portions (4), the center of the force sensor is located outside the force sensor (1). A cylindrical protective member (9) provided coaxially with the shaft and fixed to one of the plate portions (2) and (3), and the protective member (9) Force sensor (1)
A plurality of displacement suppressing pins (11) extending in a direction orthogonal to the central axis of the force sensor and movable in the same direction, and a side of the force sensor (1) on which the protection member (9) is not fixed. The plate portion (2 or 3) is provided with an engagement hole (12) capable of engaging with the displacement suppressing pin (11), and the displacement suppressing pin (11) is formed by a screw portion (11b). It is screwed into the screw hole (9a) of the protection member (9) and has a tapered taper portion (11a) at the tip, and the taper portion (11a) suppresses the displacement. For pin
When the (11) is inserted into the engaging hole (12), the inner surface of the engaging hole (12) is brought into contact with the inner surface of the engaging hole (12).
変位抑制用ピン(11)を回転しながら係合孔(12)の中に挿
入すると、ある位置でテーパ部(11a)が係合孔(12)に当
接して停止する。この位置からピン(11)を反対方向に回
転すれば、テーパ部(11a)は係合孔(12)の内面から離
れ、両者の間にクリアランスを生じさせることができ
る。必要なクリアランスはμm単位であるが、ピン(11)
はネジ部(11b)を介して回転することにより移動するよ
うになっているので、クリアランスの大きさを回転数に
置き換えることができ、従って、ピン(11)のかなり大き
な移動(回転)量をもって上記クリアランスを調整でき
ることになる。When the displacement suppressing pin (11) is inserted into the engagement hole (12) while rotating, the tapered portion (11a) abuts the engagement hole (12) and stops at a certain position. If the pin (11) is rotated in the opposite direction from this position, the tapered portion (11a) separates from the inner surface of the engagement hole (12), and a clearance can be created between them. Required clearance is in μm, but pin (11)
Since it is designed to move by rotating via the screw part (11b), it is possible to replace the size of the clearance with the number of revolutions, and therefore with a considerably large amount of movement (rotation) of the pin (11). The clearance can be adjusted.
また、上記クリアランスを微小な値に設定できるので、
力センサ(1)の剛性は損われず、従って、ロボットの
位置精度も低下することがない。Also, since the clearance can be set to a very small value,
The rigidity of the force sensor (1) is not impaired, and therefore the position accuracy of the robot does not deteriorate.
以下、添付図面に基いてこの発明の実施例について詳細
に説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図および第2図において、(1)は力センサで、一
対の円形のプレート部(2)(3)と両プレート部
(2)(3)を連結する4つのブリッジ部(4)から構
成されている。両プレート部(2)(3)の間には空間
(5)が形成されており、両プレート部(2)(3)が
相対的変位を生ずると、各ブリッジ部(4)に歪が生
じ、各ブリッジ部(4)に貼着した歪ゲージ(図示せ
ず)によって両プレート部(2)(3)間の力およびモ
ーメントを感知するようになっている。この実施例で
は、4つのブリッジ部(4)は、力センサ(1)の中心
軸の周りに90°毎に等間隔で配設されている。In FIG. 1 and FIG. 2, (1) is a force sensor, which is composed of a pair of circular plate parts (2) and (3) and four bridge parts (4) connecting both plate parts (2) and (3). It is configured. A space (5) is formed between the plate portions (2) and (3), and when the plate portions (2) and (3) are relatively displaced, strain is generated in each bridge portion (4). The force and moment between the plate portions (2) and (3) are sensed by a strain gauge (not shown) attached to each bridge portion (4). In this embodiment, the four bridge portions (4) are arranged at regular intervals of 90 ° around the central axis of the force sensor (1).
なお、(6)は両プレート部(2)(3)を貫通するネ
ジ孔であり、力センサ(1)をロボットに取り付ける際
に用いるものである。この実施例では、力センサ(1)
の中心軸の周りに4つ等間隔に配設されている。また、
(7)(8)はそれぞれ、各プレート部(2)(3)に
形成されたキー溝およびキーであり、ロボットに取り付
ける際にロボットのアームおよび作業工具等と同軸心と
なるようにするためのものである。In addition, (6) is a screw hole which penetrates both plate parts (2) and (3), and is used when attaching the force sensor (1) to the robot. In this embodiment, the force sensor (1)
4 are arranged at equal intervals around the central axis of the. Also,
(7) and (8) are key grooves and keys formed in the plate portions (2) and (3), respectively, so as to be coaxial with the robot arm and work tool when attached to the robot. belongs to.
力センサ(1)の外周には、円筒状の保護部材(9)が
設けられており、一方のプレート部(3)に取付ネジ(1
0)によって固定されている。また、保護部材(9)のプ
レート部(2)側の端部付近には、変位抑制用のピン(1
1)が螺合されており、その先端(内側)のテーパ部(11
a)が、プレート部(2)の対向面に形成した半径方向に
延びるストレートな係合孔(12)の内部に挿入されてい
る。第3図に見るように、プレート部(2)の外周面に
おいて、変位抑制用ピン(11)のテーパ部(11a)と係合孔
(12)との間に所定の大きさのクリアランス(d)が生じ
るように、ピン(11)の位置が調節されている。A cylindrical protective member (9) is provided on the outer periphery of the force sensor (1), and one plate portion (3) is provided with a mounting screw (1
It is fixed by (0). In addition, a pin (1) for displacement suppression is provided near the end of the protective member (9) on the plate (2) side.
1) is screwed together, and the taper part (11
a) is inserted in a straight engagement hole (12) extending in the radial direction formed on the facing surface of the plate portion (2). As shown in FIG. 3, on the outer peripheral surface of the plate portion (2), the tapered portion (11a) of the displacement suppressing pin (11) and the engagement hole are formed.
The position of the pin (11) is adjusted so that a clearance (d) of a predetermined size is generated between the pin (11) and the pin (11).
変位抑制用ピン(11)の位置の調節は、次のようにして行
われる。The position of the displacement suppressing pin (11) is adjusted as follows.
まず、保護部材(9)を力センサ(1)の外周に嵌合
し、保護部材(9)の一端に形成した透孔に取付ネジ(1
0)を各々挿通して、力センサ(1)のプレート部(3)
のネジ孔に螺合する。このとき、上記保護部材(9)の
透孔は、取付ネジ(10)の外径よりも大きくされているの
で、取付ネジ(10)をプレート部(3)のネジ孔に螺合し
て軽く締付けておくことにより、変位抑制用ピン(11)と
係合孔(12)の位置にずれがあっても、保護部材(9)の
位置の調節が可能である。こうして、保護部材(9)を
力センサ(1)に仮止めする。First, the protective member (9) is fitted to the outer periphery of the force sensor (1), and the mounting screw (1) is inserted into the through hole formed at one end of the protective member (9).
0) respectively, and the plate part (3) of the force sensor (1) is inserted.
Screw into the screw hole of. At this time, since the through hole of the protection member (9) is made larger than the outer diameter of the mounting screw (10), the mounting screw (10) is screwed into the screw hole of the plate portion (3) to be light. By tightening, the position of the protective member (9) can be adjusted even if the displacement suppressing pin (11) and the engaging hole (12) are misaligned. In this way, the protective member (9) is temporarily fixed to the force sensor (1).
次に、変位抑制用ピン(11)を保護部材(9)のネジ孔
(9a)に外側から挿入し、ピン(11)のネジ部(11b)を
上記ネジ孔(9a)に螺合して、ピン(11)のテーパ部(1
1a)が係合孔(12)の内面に当接するまでねじ込む。他の
3本のピン(11)についても同様に行う。こうして、4本
の変位抑制用ピン(11)が係合孔(12)の内面に当接する
と、仮止めしていた4本の取付ネジ(10)を締付けて保護
部材(9)を固定する。Next, the displacement suppressing pin (11) is inserted into the screw hole (9a) of the protective member (9) from the outside, and the screw portion (11b) of the pin (11) is screwed into the screw hole (9a). , Pin (11) taper (1
Screw in 1a) until it abuts the inner surface of the engagement hole (12). Do the same for the other three pins (11). In this way, when the four displacement suppressing pins (11) come into contact with the inner surface of the engaging hole (12), the four fixing screws (10) temporarily fixed are tightened to fix the protective member (9). .
続いて、変位抑制用ピン(11)を反対側に回転させ、ネジ
部(11b)を緩めてピン(11)のテーパ部(11a)と係合孔(12)
の間に所定のクリアランスを生じさせる。このときの緩
め量は、次式で求めることができる。Subsequently, the displacement suppressing pin (11) is rotated to the opposite side, the screw part (11b) is loosened, and the taper part (11a) of the pin (11) and the engagement hole (12).
A predetermined clearance between the two. The loosening amount at this time can be calculated by the following equation.
ここで、ネジ部の緩め量は、ネジ部のリードから回転数
として容易に算出することができる。 Here, the loosening amount of the screw portion can be easily calculated as the number of rotations from the lead of the screw portion.
他の3本の変位抑制用ピン(11)についても、同様に調節
を行った後、回り止めネジ(13)を締付けて各ピン(11)の
位置を固定する。The other three displacement suppressing pins (11) are adjusted in the same manner, and then the rotation stopping screws (13) are tightened to fix the positions of the respective pins (11).
最後に、位置決め用テーパピン(14)を保護部材(9)を
貫通して力センサ(1)のプレート部(3)に打ち込
み、両者を固定して調整および組立が完了する。Finally, the positioning taper pin (14) is pierced through the protective member (9) and driven into the plate portion (3) of the force sensor (1), and both are fixed to complete the adjustment and assembly.
次に、以上のようにして調整し組立てた過負荷保護装置
を取り付けた、力センサ(1)の使用状態について説明
する。Next, a usage state of the force sensor (1) having the overload protection device adjusted and assembled as described above will be described.
力センサ(1)の両プレート部(2)(3)のうちの一
方に負荷が作用すると、両プレート部(2)(3)は相
対的に変位する。負荷が定格以下のときは、変位抑制用
ピン(11)のテーパ部(11a)と係合孔(12)の内面は、当接
することがないので、この力センサ(1)は通常の感知
動作をすることができる。When a load acts on one of the plate parts (2) and (3) of the force sensor (1), the plate parts (2) and (3) are relatively displaced. When the load is below the rated value, the taper portion (11a) of the displacement suppression pin (11) and the inner surface of the engagement hole (12) do not come into contact with each other, so this force sensor (1) operates normally. You can
しかし、最大定格以上の過負荷が作用すると、それに応
じて両プレート部(2)(3)の相対的変位量が大きく
なるため、ピン(11)のテーパ部(11a)は係合孔(12)の内
面と当接する。このため、負荷の大部分はピン(11)が担
うことになり、プレート部(2)(3)の過大な変位は
抑制されることができる。However, when an overload exceeding the maximum rating is applied, the relative displacement amount of both plate portions (2) and (3) increases accordingly, so that the tapered portion (11a) of the pin (11) is engaged with the engagement hole (12). ) Contact with the inner surface. Therefore, most of the load is carried by the pin (11), and excessive displacement of the plate portions (2) and (3) can be suppressed.
なお、この過負荷保護装置は、以上の構成としているた
め、簡単な構成で6軸方向の過大変位を抑制することが
できるものである。Since this overload protection device has the above configuration, it is possible to suppress an excessive displacement in the 6-axis directions with a simple configuration.
以上の説明から明らかなように、この発明は、力センサ
(1)の剛性を全く損うことなく過負荷から保護するこ
とができると共に、力センサ(1)の変位許容量の調整
を簡単に行うことができ、従って作業時間も短くてす
む、という優れた効果を有する。As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to protect the force sensor (1) from overload without impairing the rigidity of the force sensor (1) and to easily adjust the displacement allowable amount of the force sensor (1). It has an excellent effect that it can be performed, and accordingly, the working time can be shortened.
また、保護部材(9)や係合孔(12)、さらには変位抑制
用ピン(11)等の機械加工は、従来のように高精度が要求
されないので、精度出しが容易であり、従って加工ない
し組立コストの低減化が可能であると共に、個々の製品
間のバラツキが小さく再現性が確保できる、という効果
をも有するものである。Further, the machining of the protective member (9), the engagement hole (12), the displacement suppressing pin (11), etc. does not require high precision as in the conventional case, so that it is easy to obtain the precision and therefore the machining is performed. In addition, the assembly cost can be reduced, and there is also an effect that there is little variation between individual products and reproducibility can be secured.
第1図〜第3図は、この発明の過負荷保護装置の1実施
例を示したもので、第1図は半断面正面図、第2図は同
側面図、第3図はピンが係合孔に係合した状態を示す部
分拡大断面図である。 (1)…力センサ、(2)(3)…プレート部 (4)…ブリッジ部、(9)…保護部材 (9a)…ネジ孔、(10)…取付ネジ (11)…変位抑制用ピン、(11a)…テーパ部 (11b)…ネジ部、(12)…係合孔1 to 3 show one embodiment of an overload protection device of the present invention. FIG. 1 is a half sectional front view, FIG. 2 is a side view of the same, and FIG. It is a partial expanded sectional view showing the state where it was engaged with a dowel. (1) ... force sensor, (2) (3) ... plate part (4) ... bridge part, (9) ... protective member (9a) ... screw hole, (10) ... mounting screw (11) ... displacement suppressing pin , (11a) ... Tapered part (11b) ... Screw part, (12) ... Engagement hole
Claims (4)
数のブリッジ部(4)で連結して成る力センサ(1)の
過負荷保護装置において、 上記力センサ(1)の外側にその中心軸と同軸となるよ
うに設けられ、かつ上記プレート部(2)(3)のいず
れか一方に固定された筒状の保護部材(9)と、 上記保護部材(9)に設けられた、上記力センサ(1)
の中心軸に直交する方向に延びると共に同方向に移動可
能とされた複数の変位抑制用のピン(11)と、 上記力センサ(1)の上記保護部材(9)が固定されて
いない側のプレート部(2または3)に形成した、上記
変位抑制用ピン(11)の係合可能な係合孔(12)とを備え、 上記変位抑制用ピン(11)は、ネジ部(11b)によって上記
保護部材(9)のネジ孔(9a)に螺合されていると共
に、先端部には先細としたテーパ部(11a)を有してお
り、しかも当該テーパ部(11a)は、上記変位抑制用ピン
(11)を上記係合孔(12)に挿入した際に係合孔(12)の壁面
に当接するようになっていることを特徴とする、力セン
サの過負荷保護装置。1. An overload protection device for a force sensor (1) comprising a pair of parallel plate portions (2) (3) connected by a plurality of bridge portions (4), the outside of the force sensor (1). A cylindrical protective member (9) provided coaxially with the central axis of the protective member and fixed to one of the plate portions (2) and (3), and the protective member (9). Also, the force sensor (1)
A plurality of displacement suppressing pins (11) extending in a direction orthogonal to the central axis of the force sensor and movable in the same direction, and a side of the force sensor (1) on which the protection member (9) is not fixed. The plate portion (2 or 3) is provided with an engagement hole (12) capable of engaging with the displacement suppressing pin (11), and the displacement suppressing pin (11) is formed by a screw portion (11b). It is screwed into the screw hole (9a) of the protection member (9), and has a tapered portion (11a) at the tip, and the tapered portion (11a) suppresses the displacement. For pin
An overload protection device for a force sensor, characterized in that when the (11) is inserted into the engagement hole (12), it comes into contact with the wall surface of the engagement hole (12).
り、かつ上記保護部材(9)が円筒形である請求項1記
載の装置。2. A device according to claim 1, wherein the plate parts (2) (3) are circular and the protective member (9) is cylindrical.
中心軸に直交する半径方向に延びるストレート孔である
請求項1または2記載の装置。3. The device according to claim 1, wherein the engagement hole (12) is a straight hole extending in a radial direction orthogonal to the central axis of the force sensor (1).
が、上記力センサ(1)の中心軸の周りに4つ等間隔に
配設されている請求項1〜3のいずれかに記載の装置。4. The displacement suppressing pin (11) and the engaging hole (12)
4. The device according to claim 1, wherein four are arranged at equal intervals around the central axis of the force sensor (1).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63013448A JPH0643930B2 (en) | 1988-01-23 | 1988-01-23 | Overload protection device for force sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63013448A JPH0643930B2 (en) | 1988-01-23 | 1988-01-23 | Overload protection device for force sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01189532A JPH01189532A (en) | 1989-07-28 |
JPH0643930B2 true JPH0643930B2 (en) | 1994-06-08 |
Family
ID=11833419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63013448A Expired - Lifetime JPH0643930B2 (en) | 1988-01-23 | 1988-01-23 | Overload protection device for force sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0643930B2 (en) |
Families Citing this family (3)
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JP5248708B1 (en) * | 2012-12-17 | 2013-07-31 | 株式会社トライフォース・マネジメント | Force sensor |
CN106030268A (en) * | 2016-05-17 | 2016-10-12 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | Six-dimensional sensor protection device and six-dimensional sensor having protection device |
-
1988
- 1988-01-23 JP JP63013448A patent/JPH0643930B2/en not_active Expired - Lifetime
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