JPH0694548A - 荷重検出器 - Google Patents
荷重検出器Info
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- 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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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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