JPH0694548A - 荷重検出器 - Google Patents
荷重検出器Info
- Publication number
- JPH0694548A JPH0694548A JP24651292A JP24651292A JPH0694548A JP H0694548 A JPH0694548 A JP H0694548A JP 24651292 A JP24651292 A JP 24651292A JP 24651292 A JP24651292 A JP 24651292A JP H0694548 A JPH0694548 A JP H0694548A
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- JP
- Japan
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- load
- rigid body
- body portion
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 モーメント定格をより一層大きくすることが
できる荷重検出器を提供すること。 【構成】 荷重検出部130は剛体部11と連結部15
a、15bで、又、剛体部120と連結部16a、16
bで連結されている。剛体部11、120、荷重検出部
130の中心軸は一致している。荷重検出部130は剛
体部120に対して、従来のようにその内側ではなく、
互いに重なった位置関係で配置されている。それ故、荷
重検出器の中心位置Oから荷重を検出する平行平板構造
14の薄肉部の中心P1 までの距離が長くなり、モーメ
ント定格が大きくなる。
できる荷重検出器を提供すること。 【構成】 荷重検出部130は剛体部11と連結部15
a、15bで、又、剛体部120と連結部16a、16
bで連結されている。剛体部11、120、荷重検出部
130の中心軸は一致している。荷重検出部130は剛
体部120に対して、従来のようにその内側ではなく、
互いに重なった位置関係で配置されている。それ故、荷
重検出器の中心位置Oから荷重を検出する平行平板構造
14の薄肉部の中心P1 までの距離が長くなり、モーメ
ント定格が大きくなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、種々の物体に作用する
力又はモーメントあるいはその両者を検出する荷重検出
器に関する。
力又はモーメントあるいはその両者を検出する荷重検出
器に関する。
【0002】
【従来の技術】ある物体又はある物体の特定部分に作用
する荷重(力またはモーメント)を検出することは多く
の分野において不可欠のことである。例えば、高機能ロ
ボットにより組立作業や研磨・バリ取り作業を行う場合
には、当該ロボットのハンドに作用する荷重を正確に検
出することが必要であるし、又、航空機、船舶、車両等
のモデル試験を実施する場合にも、それら対象物の各部
にかかる荷重の検出が主要な項目となる。このような荷
重を検出するための荷重検出器は種々提案されている
が、その中でも簡素な構造で高い分解能を備えた荷重検
出器を図により説明する。
する荷重(力またはモーメント)を検出することは多く
の分野において不可欠のことである。例えば、高機能ロ
ボットにより組立作業や研磨・バリ取り作業を行う場合
には、当該ロボットのハンドに作用する荷重を正確に検
出することが必要であるし、又、航空機、船舶、車両等
のモデル試験を実施する場合にも、それら対象物の各部
にかかる荷重の検出が主要な項目となる。このような荷
重を検出するための荷重検出器は種々提案されている
が、その中でも簡素な構造で高い分解能を備えた荷重検
出器を図により説明する。
【0003】図2は従来の荷重検出器の斜視図である。
図で、11はリング形状の剛体部、12は剛体部11の
外側に位置するリング形状の剛体部である。剛体部11
と剛体部12の中心軸は一致している。12Uは剛体部
12の所定個所に形成された切欠き穴であり、後述の平
行平板構造を加工成形するために明けられる穴である。
13は剛体部11と剛体部12との間に結合され、全体
がリング形状とされた荷重検出部を示し、その中心軸は
剛体部11および剛体部12の中心軸と一致している。
荷重検出部13は剛体部11および剛体部12との結合
部間に構成された検出部13A、13B、13C、13
Dより成り、それぞれ荷重検出機能を有する平行平板構
造14を備えている。これら平行平板構造14は、検出
部13Aの平行平板構造14に示すように、貫通孔14
cおよびこの貫通孔14cにより形成される薄肉部14
a、14bで構成されるとともに、2つの切欠き14d
を備えている。これら切欠き14dは、薄肉部14b側
の面において、この面を横切り、かつ、貫通孔14dの
両側に当該貫通孔14dの軸と平行な軸に沿って形成さ
れる。各剛体部11、12、荷重検出部13、その平行
平板構造14は1つの剛体ブロックから一体成形され
る。なお、図2においては1つの平行平板構造14の各
薄肉部、貫通孔および各切欠きのみが現れている。又、
薄肉部14aの表面(図で上面)にはストレンゲージや
半導体薄膜等の検出素子が固定されているが、これらの
図示は省略されている。
図で、11はリング形状の剛体部、12は剛体部11の
外側に位置するリング形状の剛体部である。剛体部11
と剛体部12の中心軸は一致している。12Uは剛体部
12の所定個所に形成された切欠き穴であり、後述の平
行平板構造を加工成形するために明けられる穴である。
13は剛体部11と剛体部12との間に結合され、全体
がリング形状とされた荷重検出部を示し、その中心軸は
剛体部11および剛体部12の中心軸と一致している。
荷重検出部13は剛体部11および剛体部12との結合
部間に構成された検出部13A、13B、13C、13
Dより成り、それぞれ荷重検出機能を有する平行平板構
造14を備えている。これら平行平板構造14は、検出
部13Aの平行平板構造14に示すように、貫通孔14
cおよびこの貫通孔14cにより形成される薄肉部14
a、14bで構成されるとともに、2つの切欠き14d
を備えている。これら切欠き14dは、薄肉部14b側
の面において、この面を横切り、かつ、貫通孔14dの
両側に当該貫通孔14dの軸と平行な軸に沿って形成さ
れる。各剛体部11、12、荷重検出部13、その平行
平板構造14は1つの剛体ブロックから一体成形され
る。なお、図2においては1つの平行平板構造14の各
薄肉部、貫通孔および各切欠きのみが現れている。又、
薄肉部14aの表面(図で上面)にはストレンゲージや
半導体薄膜等の検出素子が固定されているが、これらの
図示は省略されている。
【0004】上記荷重検出器において、剛体部11が固
定され、剛体部12に力が作用した場合、切欠き14d
により、剛体部12から薄肉部14bを経て剛体部11
への力の伝達は阻止されるので、力は全て薄肉部14a
を経て剛体部11へ伝達される。このため、力は薄肉部
14aに集中し、薄肉部14aの変形は切欠き14dが
存在しない場合に比較して著しく大きくなる。この薄肉
部14aの変形の大きさは検出素子により検出される。
剛体部12にモーメントが作用した場合も同様に、切欠
き部14dにより薄肉部14aの変形が大きくなり、こ
れが検出素子で検出される。当該検出素子の検出値に基
づいて、作用した力やモーメントが求められる。
定され、剛体部12に力が作用した場合、切欠き14d
により、剛体部12から薄肉部14bを経て剛体部11
への力の伝達は阻止されるので、力は全て薄肉部14a
を経て剛体部11へ伝達される。このため、力は薄肉部
14aに集中し、薄肉部14aの変形は切欠き14dが
存在しない場合に比較して著しく大きくなる。この薄肉
部14aの変形の大きさは検出素子により検出される。
剛体部12にモーメントが作用した場合も同様に、切欠
き部14dにより薄肉部14aの変形が大きくなり、こ
れが検出素子で検出される。当該検出素子の検出値に基
づいて、作用した力やモーメントが求められる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記荷重検
出器の外形は多くの場合その設置個所により制限を受け
る。例えば、ロボットの駆動制御に使用される荷重検出
器の場合、当該荷重検出器はロボットの手首に設置され
ることが多く、その場合、ロボットの手首自体が小さい
ので、荷重検出器の外形寸法は極めて厳しい制限を受け
る。一方、荷重検出器の定格、特にモーメントに対して
は大きな定格が要望されるが、多くの場合、上記外形寸
法の制限により望ましいモーメント定格を設定すること
が困難である。
出器の外形は多くの場合その設置個所により制限を受け
る。例えば、ロボットの駆動制御に使用される荷重検出
器の場合、当該荷重検出器はロボットの手首に設置され
ることが多く、その場合、ロボットの手首自体が小さい
ので、荷重検出器の外形寸法は極めて厳しい制限を受け
る。一方、荷重検出器の定格、特にモーメントに対して
は大きな定格が要望されるが、多くの場合、上記外形寸
法の制限により望ましいモーメント定格を設定すること
が困難である。
【0006】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、定められた外形寸法において、より一層大
きなモーメント定格を得ることができる荷重検出器を提
供することにある。
題を解決し、定められた外形寸法において、より一層大
きなモーメント定格を得ることができる荷重検出器を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、リング形状の第1の剛体部と、リング形
状の第2の剛体部と、平行平板構造より成る少なくとも
1つの荷重検出機構を有するリング形状の荷重検出部と
を備え、前記第1の剛体部と前記第2の剛体部との間に
作用する荷重を前記荷重検出部で検出する荷重検出器に
おいて、前記第1の剛体部、前記第2の剛体部および前
記荷重検出部の中心軸を一致させ、かつ、前記第1の剛
体部の外側に、前記第2の剛体部と前記荷重検出部とを
前記中心軸方向において重なる位置に配置したことを特
徴とする。
め、本発明は、リング形状の第1の剛体部と、リング形
状の第2の剛体部と、平行平板構造より成る少なくとも
1つの荷重検出機構を有するリング形状の荷重検出部と
を備え、前記第1の剛体部と前記第2の剛体部との間に
作用する荷重を前記荷重検出部で検出する荷重検出器に
おいて、前記第1の剛体部、前記第2の剛体部および前
記荷重検出部の中心軸を一致させ、かつ、前記第1の剛
体部の外側に、前記第2の剛体部と前記荷重検出部とを
前記中心軸方向において重なる位置に配置したことを特
徴とする。
【0008】
【作用】第1の剛体部又は第2の剛体部に荷重が作用す
ると、その荷重は平行平板構造を通って他方の剛体部へ
伝達される。この場合、作用した荷重がモーメントであ
ると、平行平板構造の薄肉部に発生するひずみは、当該
薄肉部が従来の荷重検出器における薄肉部の位置より外
側に位置しているので従来のものより小さくなる。換言
すると、一定量のひずみを得るためのモーメントを大き
くすることができることとなる。
ると、その荷重は平行平板構造を通って他方の剛体部へ
伝達される。この場合、作用した荷重がモーメントであ
ると、平行平板構造の薄肉部に発生するひずみは、当該
薄肉部が従来の荷重検出器における薄肉部の位置より外
側に位置しているので従来のものより小さくなる。換言
すると、一定量のひずみを得るためのモーメントを大き
くすることができることとなる。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図1は本発明の実施例に係る荷重検出器の斜視図
である。図で、図2に示す部分と同一又は等価な部分に
は同一符号を付して説明を省略する。120は図2に示
す剛体部12に相当する剛体部、130は図1に示す荷
重検出部13に相当する荷重検出部、15a、15bは
剛体部11と荷重検出部130とを連結する連結部であ
る。連結部15aと連結部15bとは互いに対向する位
置に形成される。16a、16b(16bは図に現れて
いない)は剛体部120と荷重検出部130とを連結す
る連結部である。連結部16aと連結部16bとは互い
に対向する位置に形成される。荷重検出部130は図2
に示す荷重検出部13と同じく、平行平板構造14を備
えた4つの検出部130A、130B、130C、13
0Dで構成されている。
する。図1は本発明の実施例に係る荷重検出器の斜視図
である。図で、図2に示す部分と同一又は等価な部分に
は同一符号を付して説明を省略する。120は図2に示
す剛体部12に相当する剛体部、130は図1に示す荷
重検出部13に相当する荷重検出部、15a、15bは
剛体部11と荷重検出部130とを連結する連結部であ
る。連結部15aと連結部15bとは互いに対向する位
置に形成される。16a、16b(16bは図に現れて
いない)は剛体部120と荷重検出部130とを連結す
る連結部である。連結部16aと連結部16bとは互い
に対向する位置に形成される。荷重検出部130は図2
に示す荷重検出部13と同じく、平行平板構造14を備
えた4つの検出部130A、130B、130C、13
0Dで構成されている。
【0010】図2に示す従来の荷重検出器では、荷重検
出部130と剛体部120とは、前者が内側(中心軸
側)、後者が前者の外側に配置されているが、本実施例
では、荷重検出部130と剛体部120とは、中心軸方
向において互いに重なった位置関係で配置されている。
したがって、両者を連結する連結部16a、16bは、
従来の連結部が図2に示すように直径方向であったのに
対して軸方向の連結となる。
出部130と剛体部120とは、前者が内側(中心軸
側)、後者が前者の外側に配置されているが、本実施例
では、荷重検出部130と剛体部120とは、中心軸方
向において互いに重なった位置関係で配置されている。
したがって、両者を連結する連結部16a、16bは、
従来の連結部が図2に示すように直径方向であったのに
対して軸方向の連結となる。
【0011】本実施例の荷重検出器も従来の荷重検出器
と同様、剛体部11が固定され、剛体部12に力又はモ
ーメントが作用した場合、この力又はモーメントは全て
薄肉部14aを経て剛体部11へ伝達され、薄肉部14
aの変形の大きさが検出素子により検出され、これによ
り、作用した力やモーメントが求められる。
と同様、剛体部11が固定され、剛体部12に力又はモ
ーメントが作用した場合、この力又はモーメントは全て
薄肉部14aを経て剛体部11へ伝達され、薄肉部14
aの変形の大きさが検出素子により検出され、これによ
り、作用した力やモーメントが求められる。
【0012】ここで、モーメント(M)が作用した場合
に1つの平行平板構造14の薄肉部14aに作用する力
(F1 )について考える。当該薄肉部14aの表面の中
心位置P1 と当該表面と同一平面上の中心軸の位置Oと
の距離をL1 とすると、上記力F1 は F1 =M/4・L1 となる。同じく、図2に示す従来の荷重検出器に同一の
モーメント(M)が作用した場合に1つの平行平板構造
14の薄肉部14aに作用する力(F2 )は、当該薄肉
部14aの表面の中心位置P2 と当該表面と同一平面上
の中心軸の位置Oとの距離をL2 とすると、 F2 =M/4・L2 となる。
に1つの平行平板構造14の薄肉部14aに作用する力
(F1 )について考える。当該薄肉部14aの表面の中
心位置P1 と当該表面と同一平面上の中心軸の位置Oと
の距離をL1 とすると、上記力F1 は F1 =M/4・L1 となる。同じく、図2に示す従来の荷重検出器に同一の
モーメント(M)が作用した場合に1つの平行平板構造
14の薄肉部14aに作用する力(F2 )は、当該薄肉
部14aの表面の中心位置P2 と当該表面と同一平面上
の中心軸の位置Oとの距離をL2 とすると、 F2 =M/4・L2 となる。
【0013】ところで、本実施例の荷重検出器と従来の
荷重検出器の外形寸法が同じであるとすると、従来の荷
重検出器の荷重検出部13が剛体部12の内側に配置さ
れているのに対して、本実施例の荷重検出器の荷重検出
部130は剛体部120と重なった位置、即ち荷重検出
部130と同一位置に配置されているので、本実施例の
荷重検出器における距離L1 は、従来の荷重検出器にお
ける距離L2 より大きいのは明らかである。したがっ
て、力F1 は力F2 より小さくなる。即ち、同一モーメ
ントが作用した場合、本実施例の荷重検出器の薄肉部1
4aは従来の荷重検出器の薄肉部14aより小さな力が
作用することになる。換言すれば、薄肉部14aに同一
の変形を発生させるためのモーメントは従来の荷重検出
器より本実施例の荷重検出器の方が大きく、それ故、本
実施例の荷重検出器はモーメント定格を大きくすること
ができる。
荷重検出器の外形寸法が同じであるとすると、従来の荷
重検出器の荷重検出部13が剛体部12の内側に配置さ
れているのに対して、本実施例の荷重検出器の荷重検出
部130は剛体部120と重なった位置、即ち荷重検出
部130と同一位置に配置されているので、本実施例の
荷重検出器における距離L1 は、従来の荷重検出器にお
ける距離L2 より大きいのは明らかである。したがっ
て、力F1 は力F2 より小さくなる。即ち、同一モーメ
ントが作用した場合、本実施例の荷重検出器の薄肉部1
4aは従来の荷重検出器の薄肉部14aより小さな力が
作用することになる。換言すれば、薄肉部14aに同一
の変形を発生させるためのモーメントは従来の荷重検出
器より本実施例の荷重検出器の方が大きく、それ故、本
実施例の荷重検出器はモーメント定格を大きくすること
ができる。
【0014】又、荷重検出部130が外側に露出配置さ
れるので、荷重検出部が剛体部の内側に配置されている
従来の荷重検出器に比較して、荷重検出部の加工成形が
著しく容易になる。
れるので、荷重検出部が剛体部の内側に配置されている
従来の荷重検出器に比較して、荷重検出部の加工成形が
著しく容易になる。
【0015】なお、上記実施例の説明では、平行平板構
造に切欠き14dを形成した例について説明したが、こ
れらの切欠き14dは必ずしも必要ではない。又、剛体
部120と荷重検出部130の直径方向外面は加工上一
致させるのが望ましいが、必ずしも一致する必要はな
い。
造に切欠き14dを形成した例について説明したが、こ
れらの切欠き14dは必ずしも必要ではない。又、剛体
部120と荷重検出部130の直径方向外面は加工上一
致させるのが望ましいが、必ずしも一致する必要はな
い。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、荷重検
出部と外側の剛体部とを、互いに重なる位置に配置した
ので、モーメント定格をより一層大きくすることがで
き、又、荷重検出部の加工成形を容易に行うことができ
る。
出部と外側の剛体部とを、互いに重なる位置に配置した
ので、モーメント定格をより一層大きくすることがで
き、又、荷重検出部の加工成形を容易に行うことができ
る。
【図1】本発明の実施例に係る荷重検出器の斜視図であ
る。
る。
【図2】従来の荷重検出器の斜視図である。
11、120 剛体部 14 平行平板構造 15a、15b、16a 連結部 130 荷重検出部
Claims (2)
- 【請求項1】 リング形状の第1の剛体部と、リング形
状の第2の剛体部と、平行平板構造より成る少なくとも
1つの荷重検出機構を有するリング形状の荷重検出部と
を備え、前記第1の剛体部と前記第2の剛体部との間に
作用する荷重を前記荷重検出部で検出する荷重検出器に
おいて、前記第1の剛体部、前記第2の剛体部および前
記荷重検出部の中心軸を一致させ、かつ、前記第1の剛
体部の外側に、前記第2の剛体部と前記荷重検出部とを
前記中心軸方向において重なる位置に配置したことを特
徴とする荷重検出器。 - 【請求項2】 請求項1において、前記荷重検出部の外
径は、前記第2の剛体部の外径と一致していることを特
徴とする荷重検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24651292A JPH0694548A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 荷重検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24651292A JPH0694548A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 荷重検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0694548A true JPH0694548A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17149500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24651292A Pending JPH0694548A (ja) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | 荷重検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0694548A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4963138B1 (ja) * | 2011-07-27 | 2012-06-27 | 株式会社トライフォース・マネジメント | 力覚センサ |
-
1992
- 1992-09-16 JP JP24651292A patent/JPH0694548A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4963138B1 (ja) * | 2011-07-27 | 2012-06-27 | 株式会社トライフォース・マネジメント | 力覚センサ |
WO2013014803A1 (ja) * | 2011-07-27 | 2013-01-31 | 株式会社トライフォース・マネジメント | 力覚センサ |
CN103430000A (zh) * | 2011-07-27 | 2013-12-04 | 三角力量管理株式会社 | 力传感器 |
US8966996B2 (en) | 2011-07-27 | 2015-03-03 | Tri-Force Management Corporation | Force sensor |
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