JPS61226285A - Supporter - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 産業上の利用分野 従来技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段 作用 実施例 発明の効果 〔産業上の利用分野〕 本発明は弗十巻都→袴板状弾性体を奔巷咲支持する第鵞
の部材と板状弾性体の変位を規制する変位規制手段とを
有する支持装置の構造の改良に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] Industrial Application Fields Prior Art Problems to be Solved by the Invention Means for Solving the Problems Effects of the Invention [Industrial Application Fields] The present invention This invention relates to an improvement in the structure of a support device having a third member that supports a plate-like elastic body and a displacement regulating means that regulates displacement of the plate-like elastic body.

近年、産業用ロボットの製造ラインへの導入が盛んに行
なわれている。しかしながら、位置制御型のロボットで
は環境からの拘束力に関係なく動作してしまうため、微
妙な力加減を要する組立ラインの自動化への導入は極め
て困難である。In recent years, industrial robots have been frequently introduced into production lines. However, since position-controlled robots operate regardless of restraining forces from the environment, it is extremely difficult to introduce them into assembly line automation, which requires delicate control of force.

これは、組立作業には、部品の嵌め合いゃ取付は作業等
のように部品の置かれた絶対的な位置精度を必要とする
作業が多いことによる。This is because there are many assembly operations that require absolute positional accuracy, such as fitting and mounting of components.

もし部品の嵌め合いを位置制御型ロボットで実行するな
らば、組立対象から決る移動軌跡をロボット座標に対し
て正確に記述し、且つ正確に先端を所定の軌跡通りに制
御しなければならない。If fitting parts is to be performed by a position-controlled robot, it is necessary to accurately describe the movement locus determined from the assembly object with respect to robot coordinates, and to precisely control the tip to follow a predetermined locus.

ところが、実際の位置制御型のロボットでは、ロボット
自身が持つ機械的誤差や制御上の誤差等により絶対的位
置精度を高くすることは極めて難しい。However, in actual position control type robots, it is extremely difficult to increase the absolute position accuracy due to mechanical errors and control errors of the robot itself.

この様なことから、組立ロボットでは、ロボットと対象
物との間の相対位置誤差を補正あるいは吸収するための
コンプライアンス機構がロボットとハンドとの間の手首
に設けられている。For this reason, in assembly robots, a compliance mechanism for correcting or absorbing relative positional errors between the robot and the object is provided at the wrist between the robot and the hand.

また、この手首に設けられるコンプライアンス機構だけ
では、誤差を補正あるいは吸収する量が極めて微小であ
るため、ロボットと対象物との間の相対位置誤差を補正
あるいは吸収することができない。Further, the amount of error correction or absorption that can be corrected or absorbed by the compliance mechanism provided at the wrist is extremely small, and therefore it is not possible to correct or absorb the relative position error between the robot and the object.

このため、前述した相対位置誤差を手首に生じる反力と
して検出し、検出した反力をロボットにフィードバック
して反力が零となるようにロボットを位置補正させるた
めの前記反力を検出する反・力検出装置（センサ）の開
発が進められている。For this reason, the above-mentioned relative position error is detected as a reaction force generated at the wrist, and the reaction force is detected in order to feed back the detected reaction force to the robot and correct the position of the robot so that the reaction force becomes zero.・Development of force detection devices (sensors) is progressing.

第１１図はこのようなコンプライアンス機構及び力検出
装置を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining such a compliance mechanism and force detection device.

図において、９はＸ方向平行ばねであり、１０はＹ方向
平行ばねであり、力検出装置６は互いに直交するＸ方向
、Ｙ方向に変位可能な２組の平行板ばね９，１０によっ
て構成されている。In the figure, 9 is a parallel spring in the X direction, 10 is a parallel spring in the Y direction, and the force detection device 6 is constituted by two sets of parallel plate springs 9 and 10 that can be displaced in the X direction and the Y direction, which are orthogonal to each other. ing.

従って、力検出装置６の上部でＸ方向平行板ばね９によ
りＸ方向に変位可能で、下部でＹ方向平行板ばね１０に
よりＹ方向に変位可能である。Therefore, the upper part of the force detection device 6 can be displaced in the X direction by the parallel leaf spring 9 in the X direction, and the lower part can be displaced in the Y direction by the parallel leaf spring 10 in the Y direction.

１１は十字ばねであり、係る平行板ばね群９゜ｌＯの上
部に設けられた十字形の板ばねから成りハンドと接続す
るための連結棒１２は十字ばね１１の作用により、平行
板ばね群の垂直方向軸（Ｚ軸）に対し横方向に傾斜可能
であり、かつＺ軸方向（垂直方向）にも変位可能である
。Reference numeral 11 denotes a cross spring, which is a cross-shaped leaf spring provided at the top of the parallel leaf spring group 9゜lO. It can be tilted laterally with respect to the vertical axis (Z-axis) and can also be displaced in the Z-axis direction (vertical direction).

このＸ、Ｙ、Ｚ方向に夫々変位する板ばね組立（コンプ
ライアンス機構）をロボットのアームとハンドとの間の
手首部に咋け、ロボットの位置決め誤差を吸収するよう
にしている。A leaf spring assembly (compliance mechanism) that can be displaced in the X, Y, and Z directions is mounted on the wrist between the arm and hand of the robot to absorb positioning errors of the robot.

また、コンプライアンス機構を構成する各板ばね体に歪
ゲージを貼付することにより構成した力検出装置によっ
て、各板ばね体の変位量を検出することで、ロボットの
位置決め誤差により生じた反力の大きさとその方向を検
出し、検出出力に基づいてこの反力を打消すようにロボ
ットを駆動している。In addition, by detecting the amount of displacement of each leaf spring body using a force detection device configured by attaching a strain gauge to each leaf spring body that makes up the compliance mechanism, we can detect the magnitude of the reaction force caused by the positioning error of the robot. The robot is driven to counteract this reaction force based on the detection output.

以下に、反力を検出するための歪ゲージの貼付例及び歪
ゲージの出力からハンドに加わる反力を算出する例につ
いて説明する。Below, an example of attaching a strain gauge for detecting a reaction force and an example of calculating the reaction force applied to the hand from the output of the strain gauge will be described.

第１１図において、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ。In FIG. 11, 13a, 13b, 13c.

１３ｄは夫々歪ゲージ（検出器）であり、十字ばね１１
の各月に設けられ、各月のモーメン）Ｍａ。13d are strain gauges (detectors), and cross springs 11
Ma.

Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄを検出するものであり、歪ゲージ１３
ａはモーメントＭａを検出するもの、歪ゲージ１３ｂは
モーメントＭｂを検出するもの、歪ゲージ１３ｃはモー
メントＭｃを検出するもの、歪ゲージ１３ｄはモーメン
トＭｄを検出するものである。It detects Mb, Mc, and Md, and the strain gauge 13
a is for detecting the moment Ma, a strain gauge 13b is for detecting the moment Mb, a strain gauge 13c is for detecting the moment Mc, and a strain gauge 13d is for detecting the moment Md.

歪ゲージ１４ａ、１４ｂは各々歪ゲージであり、各々Ｘ
方向平行板ばね９．Ｙ方向平行板ばね１０の壁面に設け
られ、平行板ばねに付与されるモーメントＭｅ、Ｍｆを
検出するためのものである。The strain gauges 14a and 14b are each a strain gauge, and each
Directional parallel leaf spring9. It is provided on the wall surface of the parallel leaf spring 10 in the Y direction, and is used to detect moments Me and Mf applied to the parallel leaf spring.

尚、周知の如く、各歪ゲージは４つの抵抗群がブリッジ
回路を構成する様に接続されて構成されており、入力電
圧に対する出力電圧の変化によってモーメントを検出す
るものである。As is well known, each strain gauge is constructed by connecting four resistor groups to form a bridge circuit, and detects a moment based on a change in output voltage with respect to input voltage.

尚、これら各歪ゲージ１３ａ〜１３ｄ、１４ａ〜１４ｂ
の出力Ｍ　ａ　ｙ　Ｍ　ｆからのハンド４の先端に加わ
る各軸Ｘ、Ｙ、Ｚの方向の力Ｆｘ、Ｆｙ。In addition, each of these strain gauges 13a to 13d, 14a to 14b
The forces Fx, Fy in the directions of the respective axes X, Y, and Z are applied to the tip of the hand 4 from the output M a y M f.

Ｆｚ及びＸ、Ｙ方向のモーメントＭｘ、Ｍｙは次のよう
にして求める。Fz and the moments Mx and My in the X and Y directions are determined as follows.

Ｍａ　＝　　ａ　−Ｆ　ｚ　＋Ｍｙ　　　−−−−−−
−−−（１１Ｍｂ＝　　ａ−Ｆｚ＋Ｍｘ　　　・−−−
−−−−−−（２）Ｍｃ＝　　ａ−Ｆｚ−Ｍｙ　　　−
−−−−−−−−−−（３）Ｍｄ＝　　ａ−Ｆｚ−Ｍｘ
　　　・−−−−−−ｔ４）Ｍ　ｅ　＝　　ｎ−Ｆ　ｘ
　　　　　　−−−−−−−−−−−−（５１Ｍｆ＝ｍ
−Ｆｙ　　　　　　−−一−・−−−−−−−（６１但
し、ａは十字ばね１１の中心と各歪ゲージ１３ａ〜１３
ｄとの距離（第１１図参照）、ｍ、ｎは各平行板ばね９
，１０の中心と歪ゲージ１４ａ。Ma = a −F z +My −−−−−−
---(11Mb= a-Fz+Mx ・---
--------(2) Mc= a-Fz-My −
−−−−−−−−−−(3) Md= a−Fz−Mx
・------t4) M e = n-F x
−−−−−−−−−−−−(51Mf=m
-Fy--1-・----------(61 However, a is the center of the cross spring 11 and each strain gauge 13a to
d (see Figure 11), m and n are each parallel leaf spring 9
, 10 and the strain gauge 14a.

１４ｂとの距離（第１１図参照）である。14b (see FIG. 11).

尚、第１１図において、Ｆｚ−Ｍｙまでは連結棒１２の
上部先端での力及びモーメントを表わしているが、前記
（１）〜（６）式は、連結棒の下部先端、すなわち十字
ばね１１上での力及びモーメントを求める式となってい
る。Note that in FIG. 11, up to Fz-My represents the force and moment at the upper tip of the connecting rod 12; This is the formula to find the force and moment above.

従って、前述した（１１〜（６）式より各力ベクトルの
各成分Ｆｘ−Ｆｚ、Ｍｘ、Ｍｙは、 Ｆｘ＝　　Ｍｅ／ｎ　　　　　　　　　　　　　（７）
Ｆｙ士　Ｍ　ｆ　／　ｍ　　　　　　　　　　　　　（
８１Ｆ　ｚ　−（Ｍａ　＋Ｍｂ　＋Ｍｃ　＋Ｍｄ）　／
４　ａ・−（９）Ｍｘ＝　（Ｍｂ−Ｍｄ）　／２−−−
−−−−−・・・・ＱＯ１Ｍｙ＝　（Ｍａ−Ｍｃ）／２
　−−−−−−−−−　　　（１１）となる。Therefore, from the above-mentioned equations (11 to (6)), each component of each force vector Fx-Fz, Mx, My is as follows: Fx=Me/n (7)
Fyshi M f / m (
81F z −(Ma +Mb +Mc +Md) /
4 a・−(9)Mx=(Mb−Md)/2−−−
-------...QO1My= (Ma-Mc)/2
−−−−−−−−− (11).

前述したような従来のコンプライアンス機構及び力検出
装置は、第１１図からも明らかなように、各板ばね体の
厚さは極めて薄いため、例えばロボットが暴走した場合
、あるいはロボットの位置決め誤差が過大の場合等にお
いて多大な外力が加わ・・ると塑性変形を起してしまい
、検出装置が破壊するという欠点があった。As is clear from Fig. 11, in the conventional compliance mechanism and force detection device as described above, the thickness of each leaf spring body is extremely thin. In such cases, if a large external force is applied, plastic deformation occurs and the detection device is destroyed.

〔従来技術〕[Prior art]

このため、例えば特開昭５９−５９３８８号等に示され
るような板ばね体の変位を規制するリミット機構を設け
るようにしたものが本出願人により提案されている。For this reason, the present applicant has proposed a device that is provided with a limit mechanism for regulating the displacement of the leaf spring body, as shown in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-59388.

第１２図はリミット機構を有するコンプライアンス機構
を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a compliance mechanism having a limit mechanism.

図において、力検出装置６はＸ方向に変位可能な平行板
ばね９ａ、９ｂ及びＸ方向と直交するＹ方向に変位可能
な平行板バネ１０ａ、１０ｂにより構成される。各平行
板バネ９ａ、９ｂ、１０ａ。In the figure, the force detection device 6 is composed of parallel leaf springs 9a, 9b that are movable in the X direction and parallel leaf springs 10a, 10b that are movable in the Y direction orthogonal to the X direction. Each parallel plate spring 9a, 9b, 10a.

１０ｂの上端は正方形の共通取付台１６の各辺上にネジ
１５により着脱可能に固定される。Ｘ方向平行板バネ９
ａ、９ｂの下端はネジ１５により取付台１６ａに固定さ
れ、Ｙ方向平行板バネ１０ａ。The upper end of 10b is removably fixed to each side of a square common mounting base 16 with screws 15. X direction parallel plate spring 9
The lower ends of a and 9b are fixed to a mounting base 16a with screws 15, and parallel plate springs 10a in the Y direction.

１０ｂの下端はネジ１５により別の取付台１６ｂに固定
される。力検出装置６の上方に位置する図示しないアー
ムとの連結棒１８がＹ方向平行板バネ１０ａ、１０ｂの
下端取付台１６ｂに固定され、この連結棒１８は平行板
バネ９ａ、９ｂ、１０ａ。The lower end of 10b is fixed to another mounting base 16b with screws 15. A connecting rod 18 connected to an arm (not shown) located above the force detection device 6 is fixed to a lower end mount 16b of the parallel plate springs 10a, 10b in the Y direction, and this connecting rod 18 is connected to the parallel plate springs 9a, 9b, 10a.

１０ｂの上端の共通取付台１６の貫通孔１６Ｃを介して
アームと連結される。１８ａはアームとの連結用ネジ孔
である。Ｘ方向板バネ９ａ、９ｂおよびＹ方向板バネ１
０ａ、１０ｂはそれの交換により任意のバネ定数を得る
べくネジ１５により各取付台１６．１６ａ、１６ｂに締
結されている。It is connected to the arm through the through hole 16C of the common mounting base 16 at the upper end of the arm 10b. 18a is a screw hole for connection with the arm. X-direction leaf springs 9a, 9b and Y-direction leaf spring 1
0a, 10b are fastened to the respective mounting bases 16, 16a, 16b by screws 15 in order to obtain an arbitrary spring constant by exchanging them.

このような手首とアームとの連結棒１８に力Ｆが加わる
とその分力Ｐｘ、Ｐｙに応じてＸ方向平行板バネ９ａ、
９ｂおよびＹ方向平行板バネ１０ａ。When a force F is applied to the connecting rod 18 between the wrist and the arm, the X-direction parallel leaf springs 9a,
9b and a parallel plate spring 10a in the Y direction.

１０ｂが変形してこの方Ｆを吸収する。この場合、貫通
孔１６ｃの径の大きさによって連結棒１８の可動範囲が
定まるため、平行板バネの変位は貫通孔１６ｃに規制さ
れる。10b deforms and absorbs this side F. In this case, since the movable range of the connecting rod 18 is determined by the diameter of the through hole 16c, the displacement of the parallel plate spring is regulated by the through hole 16c.

第１３図は別の例の斜視図である。この例においては、
各平行板バネ９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂの下端取付台
１６ａ、１６ｂは第１４図に示すようにコ字形であって
各々コ字形凹部１６ａ’。FIG. 13 is a perspective view of another example. In this example,
The lower end mounting bases 16a, 16b of each of the parallel plate springs 9a, 9b, 10a, 10b are U-shaped as shown in FIG. 14, and each has a U-shaped recess 16a'.

１６ｂ′を有する。各取付台１６ａ、１６ｂは凹部同士
を対面させ、各取付台が相手側の取付台の凹部内に入り
込むように相互に直交させて配置される。各取付台の凹
部の幅Ｗ／とこれに入り込む相手側の取付台の幅Ｗ２　
　との差により各取付台のＸ、Ｙ方向の可動範囲が定ま
り平行板バネの変位が規制される。この例に股いては各
平行板バネ９ａ、９ｂ、１０ａ、１０ｂの長さＬｘおよ
びＬＹは等しい。よって１種類のバネ形状によりＸ、　
Ｙ方向で同じバネ定数が得られる。16b'. The mounts 16a and 16b are arranged so that their recesses face each other and are orthogonal to each other so that each mount fits into the recess of the other mount. Width W/ of the recess of each mounting base and width W2 of the mating mounting base that fits into this
The movable range of each mounting base in the X and Y directions is determined by the difference between the two, and the displacement of the parallel leaf spring is regulated. In this example, the lengths Lx and LY of each parallel leaf spring 9a, 9b, 10a, 10b are equal. Therefore, with one type of spring shape,
The same spring constant is obtained in the Y direction.

尚、各力成分は各板ばねに歪ゲージを貼付し、その出力
を前述の各式を用いて演算することにより求めることが
できる。Incidentally, each force component can be determined by attaching a strain gauge to each leaf spring and calculating the output using each of the above-mentioned formulas.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、前述したような従来のコンプライアンス
機構、力検出装置では、リミット機構の構造が複雑であ
ると共に、力成分を算出するために、前述の式のような
演算を行なわねばならず、ロボットを実時間制御するた
めの力検出装置として改良する必要がある。However, in the conventional compliance mechanism and force detection device described above, the structure of the limit mechanism is complicated, and calculations such as the above formula must be performed in order to calculate the force component, making it difficult to operate the robot. It is necessary to improve the force detection device for time control.

〔間匙点解決するだめの手段〕[Means to solve the problem]

第１図は本発明の支持装置の原理ブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of the principle of the support device of the present invention.

第１図において、板状弾性体２は第１の部材１に支持さ
れている。３は変位規制手段であって、板状弾性体２の
変位方向（図中記号Ａで示す矢印）に微小間隙（板状弾
性体２が塑性変形を起さない変位量の範囲内）で対向配
置されて成ると共に、第１の部材１に支持される第２の
部材４より成る。In FIG. 1, a plate-shaped elastic body 2 is supported by a first member 1. As shown in FIG. Reference numeral 3 denotes a displacement regulating means, which faces the displacement direction of the plate-like elastic body 2 (arrow indicated by symbol A in the figure) with a minute gap (within a displacement range in which the plate-like elastic body 2 does not cause plastic deformation). The second member 4 is arranged and supported by the first member 1.

〔作用〕[Effect]

板状弾性体２の変位を規制する手段３として、板状弾性
体２の変位方向に弾性変形範囲内の微小間隙で配置され
る第２の部材４を第１の部材１に支持させて構成してい
るので、板状弾性体２に外力が加わり、第１の部材１に
対して過剰変位しようとする際に、弾性体２の変位が第
２の部材４によって規制されているため、弾性体２が塑
性変形することはない。As a means 3 for regulating the displacement of the plate-like elastic body 2, a second member 4 is supported by the first member 1 and is disposed at a minute gap within the elastic deformation range in the displacement direction of the plate-like elastic body 2. Therefore, when an external force is applied to the plate-like elastic body 2 and it attempts to displace excessively with respect to the first member 1, the displacement of the elastic body 2 is regulated by the second member 4, so that the elastic body 2 The body 2 is not plastically deformed.

従って、弾性体２を極めて薄くすることによって、塑性
変形範囲内では微少な反力に対してでもＳ／Ｎ比を高く
取ることができると同時に、過剰変位に対する防護も可
能となる。Therefore, by making the elastic body 2 extremely thin, it is possible to obtain a high S/N ratio even against a minute reaction force within the range of plastic deformation, and at the same time, it is possible to protect against excessive displacement.

〔実施例〕〔Example〕

第２図、第３図は本発明の支持装置の実施例の説明図で
あって、第２図は斜視図、第３図は第２図の分解斜視図
である。2 and 3 are explanatory diagrams of an embodiment of the support device of the present invention, in which FIG. 2 is a perspective view, and FIG. 3 is an exploded perspective view of FIG. 2.

また、第４図はＸＹＺモジュールの平面図、第５図はＸ
ＹＺモジュールの側面図、第６図はγモジュールの平面
図である。Also, Fig. 4 is a plan view of the XYZ module, and Fig. 5 is a plan view of the XYZ module.
A side view of the YZ module, and FIG. 6 is a plan view of the γ module.

図において、３０はｘ、ｙ、ｚ軸方向の力を検出する力
検出モジュールであって、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に変形す
る角棒２１．２２より構成される十字状の構造体である
。In the figure, 30 is a force detection module that detects forces in the x, y, and z axis directions, and is a cross-shaped structure composed of square rods 21 and 22 that deform in the three directions of X, Y, and Z. be.

このＸＹＺモジュール２０にスリット状間隙ａ。This XYZ module 20 has a slit-like gap a.

ａ’、ｂ、ｂ’、ｃ、ｃ’をワイヤ放電加工によ２．。a', b, b', c, c' by wire electrical discharge machining 2. .

り形成することによって、角棒２１．２２の夫々に平行
板ばね体２３，２４，２５，２６，２７゜２８が形成さ
れている。尚、第４図、第５図において、５０，５１，
５２，５３．５４．５５はワイヤ放電加工用のワイヤを
通すために予じめドリル等により形成された貫通孔であ
り、第２図、第３図では図示省略している。Parallel leaf spring bodies 23, 24, 25, 26, and 27° 28 are formed on each of the square bars 21 and 22 by forming the rectangular bars 21 and 22, respectively. In addition, in FIGS. 4 and 5, 50, 51,
Reference numerals 52, 53, 54, and 55 are through holes formed in advance by a drill or the like to pass wires for wire electric discharge machining, and are not shown in FIGS. 2 and 3.

従って、このＸＹＺモジュール２０にスリット状間隙ａ
、ａ’、ｂ、ｂ’、ｃ、ｃ’を形成して平行板ばね体２
３〜２８を形成すると同時に、この平行板ばね体の変位
を規制するための変位規制部材５６．５７，５８，５９
，６０．６１が形成される。Therefore, a slit-like gap a is formed in this XYZ module 20.
, a', b, b', c, c' to form a parallel plate spring body 2.
3 to 28, and at the same time, displacement regulating members 56, 57, 58, 59 for regulating the displacement of this parallel plate spring body.
, 60.61 are formed.

すなわち、各平行板ばね体２３〜２８が外力により変位
したとしても変位規制部材５６〜６１が微小間隙（ワイ
ヤの太さ公約３龍）を介して配置されているので、これ
以上は変位しない。従って、板ばね部分を薄くした場合
であっても過大外力が加わった際に座屈することがない
。That is, even if each of the parallel leaf spring bodies 23 to 28 is displaced by an external force, the displacement regulating members 56 to 61 are disposed with a minute gap (approximately 3 mm in thickness of the wire), so that the parallel leaf spring bodies 23 to 28 will not be displaced any further. Therefore, even if the plate spring portion is made thin, it will not buckle when an excessive external force is applied.

力検出モジュール３０は第３図、第４図及び第５図から
明らかなように各平行板ばね体２３，２４゜２５．２６
，２７．２８は変位方向が互いに直交するように設けら
れており、平行板ばね体２３゜２４でＸ軸方向の変位（
たわみ）平行板ばね体２５．２６でＹ軸方向のたわみ、
平行板ばね体２７゜２８でＸ軸方向のたわみを夫々分担
する３自由度を有する。As is clear from FIGS. 3, 4, and 5, the force detection module 30 has parallel leaf spring bodies 23, 24, 25, 26
, 27 and 28 are provided so that their displacement directions are perpendicular to each other, and the parallel leaf spring bodies 23 and 24 are used to adjust the displacement in the X-axis direction (
Deflection) Deflection in the Y-axis direction by the parallel leaf spring body 25.26,
It has three degrees of freedom in which the parallel leaf spring bodies 27° and 28 respectively share the deflection in the X-axis direction.

３１．３２は夫々力検出モジュール３０を支持する支持
体であって、支持体３１はねじ３３により角棒２２と連
結され、支持体３２はねじ３４により角棒２１と連結さ
れている。尚、ねじ３３゜３４は片方のみ示し、さらに
、各ねじ３３が螺合するねじ穴３３ａと他方の穴は穴３
７の中心位置から等しい距離の位置に設定され、同様に
ねじ３４が螺合するねじ穴３４ａと３４ｂは穴３７の中
心位置から等しい距離（Ｌ９＝Ｌ１０）の位置に設定さ
れている。Reference numerals 31 and 32 denote supports that support the force detection module 30, respectively. The support 31 is connected to the square bar 22 by a screw 33, and the support 32 is connected to the square bar 21 by a screw 34. Note that only one side of the screws 33 and 34 is shown, and the screw hole 33a into which each screw 33 is screwed and the other hole are the holes 3 and 34.
Similarly, the screw holes 34a and 34b into which the screw 34 is screwed are set at the same distance from the center of the hole 37 (L9=L10).

３５は支持体３１にねじ３６により連結される出力婦で
あって、力検出モジュール３０に設けられた穴３７を貫
通するように構成されている。Reference numeral 35 denotes an output member connected to the support body 31 by a screw 36, and is configured to pass through a hole 37 provided in the force detection module 30.

この場合、支持体３２が例えばロボット等の基台上に固
定される。尚、ロボットへの支持体３２の固定は、ねじ
穴３２ａ、３２ｂに螺合するねじ（図示しない）が使用
される。In this case, the support body 32 is fixed, for example, on a base such as a robot. Incidentally, the support body 32 is fixed to the robot using screws (not shown) that are screwed into the screw holes 32a and 32b.

４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆは歪
ゲージであって、夫々各平行板ばね体２３．２５．２８
の変位を検出する。40a, 40b, 40c, 40d, 40e, and 40f are strain gauges, and each parallel leaf spring body 23, 25, 28
Detect the displacement of

また、各歪ゲージは軸方向の力をトルクの影響を受けず
に検出するため、穴３７を中心として中心点対象となる
ように各平行板ばね体２４，２６゜２７にも貼付されて
おり、また各歪ゲージは公知のブリッジ回路を構成する
ように設けられており、各平行板ばね体の変位を検出す
るよう構成している。In addition, in order to detect the force in the axial direction without being affected by torque, each strain gauge is attached to each parallel plate spring body 24, 26° 27 so as to be symmetrical about the hole 37. Moreover, each strain gauge is provided so as to constitute a known bridge circuit, and is configured to detect the displacement of each parallel plate spring body.

ここで、穴３７を中心として中心点対象となるように各
平行板ばね体２３〜２８に歪ゲージを貼付することによ
って各軸方向の力をトルクの影響なしに検出する手法を
説明する。Here, a method will be described in which the force in each axial direction is detected without the influence of torque by attaching strain gauges to each of the parallel plate spring bodies 23 to 28 so as to be symmetrical about the hole 37.

第７図は軸方向の力をトルクの影響なしに検出する手法
の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a method for detecting axial force without the influence of torque.

第７図（ａ）は、第３図に示すＸＹＺモジュール２０の
角棒２１に対してＹ軸方向の力Ｆが加わった状態を示す
図であり、第７図（ｋｌ）は同様に角棒２２に対して穴
３７の中心りを中心として回転する方向の力Ｆが加わっ
た状態を示す図である。FIG. 7(a) is a diagram showing a state in which a force F in the Y-axis direction is applied to the square bar 21 of the XYZ module 20 shown in FIG. 3, and FIG. 22 is a diagram showing a state in which a force F in a direction of rotation about the center of the hole 37 is applied to the hole 37. FIG.

図において、２３〜２６は平行板ばね体を示し、２３ａ
、２３ｂ、２４ａ、　　−−−−２６ｂは板ばねである
。１４ｇ、１４ｈ、１４ｉ、１４ｊは歪ゲージであり、
夫々穴３７の中心りを通る中心線対象位置となるように
貼付されている。すなわち、歪ゲージ１４ｇと１４１、
歪ゲージ１４ｈと１４ｊが中心点りを中心として中心点
対象位置の板ばね２６ａと２５ｂに貼付されている。尚
、各歪ゲージ１４ｇ〜１４ｊの抵抗値はＲとする。In the figure, 23 to 26 indicate parallel leaf spring bodies, and 23a
, 23b, 24a, ----26b are leaf springs. 14g, 14h, 14i, 14j are strain gauges,
They are attached so as to be symmetrical to the center line passing through the center of each hole 37. That is, strain gauges 14g and 141,
Strain gauges 14h and 14j are attached to leaf springs 26a and 25b at symmetrical positions about the center point. Note that the resistance value of each strain gauge 14g to 14j is R.

また、各歪ゲージ１４ｇ〜１４ｊは第８図に示すブリッ
ジ回路を構成するように、夫々の図示されざる出力線が
接続されている。Further, the strain gauges 14g to 14j are connected to their respective output lines (not shown) so as to form a bridge circuit shown in FIG.

従って、第７図（ａ）に示すように、軸方向の力Ｆが加
わった場合、歪ゲージ１４ｇ、１４ｈは縮み状態となる
ので、抵抗値は、（Ｒ−ΔＲ）となり、歪ゲージ１４ｉ
、１４ｊは伸び状態となるので、抵抗値は、（Ｒ＋ΔＲ
）となるので、第８図に示すブリッジ回路の端子ａ−ｂ
間の電圧は、（Ｒ−ΔＲ）ｉ−（Ｒ＋ΔＲ）ｉ＝−２Δ
Ｒｉ−（１２）となる。Therefore, as shown in FIG. 7(a), when an axial force F is applied, the strain gauges 14g and 14h are in a contracted state, so the resistance value becomes (R-ΔR), and the strain gauge 14i
, 14j are in a stretched state, so the resistance value is (R+ΔR
), so the terminals a-b of the bridge circuit shown in FIG.
The voltage between is (R-ΔR)i-(R+ΔR)i=-2Δ
Ri-(12).

また、第７図（ｂ）に示すように回転方向の力、Ｆが加
わった場合、歪ゲージ１４ｇ、１４ｈ及び歪ゲージ１４
ｉ、１４ｊは全て縮み状態となるので、端子ａ−ｂ間の
電圧は、 （Ｒ−ΔＲ）ｉ−（Ｒ−ΔＲ）ｉ　＝Ｏ−（１３）とな
る。Further, as shown in FIG. 7(b), when a force F in the rotational direction is applied, the strain gauges 14g, 14h and the strain gauge 14
Since both terminals i and 14j are in a contracted state, the voltage between terminals a and b becomes (R-ΔR)i-(R-ΔR)i=O-(13).

従って、歪ゲージ１４ｇ〜１４ｊを第７図のように貼付
して、第８図の如き、ブリッジ回路を構成することによ
りトルクの影響を受けることなく、軸方向の力のみを検
出することができる。Therefore, by attaching the strain gauges 14g to 14j as shown in Fig. 7 and configuring a bridge circuit as shown in Fig. 8, it is possible to detect only the force in the axial direction without being affected by torque. .

尚、前述の説明については１軸（Ｙ軸）方向の場合につ
いてしか説明していないが、同様にして板ばね２３ｂと
２４ｂに貼付したり、板ばね体２８．２７　　（第３図
）に貼付することによって、ＸＹＺ軸方向の力をトルク
の影響なしに検出することができる。Although the above description only deals with the case of one axis (Y-axis), it can be attached to the leaf springs 23b and 24b in the same way, or it can be attached to the leaf spring body 28.27 (Fig. 3). By doing so, forces in the XYZ axis directions can be detected without the influence of torque.

すなわち、第３図には、歪ゲージ４０３〜４０ｆしか図
示されていないが、実際には穴３７を中心点として対象
位置となるように歪ゲージが貼付されている。That is, although only the strain gauges 403 to 40f are shown in FIG. 3, the strain gauges are actually attached so that the hole 37 is the center point and is at a target position.

また、第３図において、４１はＺ軸回りのトルクを検出
するためのγモジュールであって、力検出モジュール３
０の出力棒３５に中心部材４２を介してねじ３９によっ
て取付けられる。Further, in FIG. 3, 41 is a γ module for detecting torque around the Z axis, and the force detection module 3
It is attached to the output rod 35 of No. 0 through the center member 42 with a screw 39.

Ｔモジュール４１は、第６図に示すように円板状部材４
３にスリット状間隙ａ、ｂ、ｃ、ｄをワイヤ放電加工に
より形成することによって、板ばね４１ａ、４１ｂ、４
１ｃ、４１ｄが形成されている。The T module 41 includes a disc-shaped member 4 as shown in FIG.
By forming slit-like gaps a, b, c, and d in the plate springs 41a, 41b, and 4 by wire electric discharge machining, the plate springs 41a, 41b, and 4
1c and 41d are formed.

また、ＸＹＺモジュールと同様に放電加工用のワイヤを
通すための貫通孔６２．６３が形成されている。（第３
図図示省略） 従って、この板ばね４１ａ〜４１ｄの形成と同時に、こ
の板ばね４１ａ〜４１ｄの変位を規制するための変位規
制部材６４，６５，６６．６７が形成される。Also, like the XYZ module, through holes 62 and 63 are formed for passing wires for electrical discharge machining. (3rd
(not shown) Therefore, at the same time as the leaf springs 41a to 41d are formed, displacement regulating members 64, 65, 66, and 67 for regulating the displacement of the leaf springs 41a to 41d are formed.

尚、６８．６９は逃げ孔であって、ワイヤ放電加工時に
形成されるものであって、歪ゲージ４４ａ、　　４４　
ｂ、　　４４　ｃ、　　４４　ｄを貼付し易くするため
のものである。Incidentally, reference numerals 68 and 69 are escape holes, which are formed during wire electrical discharge machining, and are connected to the strain gauges 44a and 44.
This is to make it easier to attach 44 c, 44 d.

第３図からも明らかなように、歪ゲージ４４ａ〜４４ｄ
は中心部材４２の中心点を対象位置として板ばね４１ａ
、４１ｂの同一面側に貼付されていてる。As is clear from FIG. 3, strain gauges 44a to 44d
is the leaf spring 41a with the center point of the center member 42 as the target position.
, 41b are attached on the same side.

このように歪ゲージを貼付することにより、軸回りのト
ルクを軸方向の力の影響なしに独立して検出することが
できる。By attaching the strain gauge in this manner, the torque around the shaft can be detected independently without the influence of axial force.

これを第９図を用いて説明する。This will be explained using FIG. 9.

第９図は軸回りのトルクを軸方向の力の影響なしに検出
する手法の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for detecting torque around an axis without being affected by axial force.

尚、この例は、ＸＹＺモジュール２ｏを用いて説明する
。Note that this example will be explained using the XYZ module 2o.

第９図において、第７図と同一部分には同一番号を付す
ことにより説明は省略する。第７図と異なる点は、歪ゲ
ージ１４ｉ、１４ｊが板ばね２５ａに貼付されている点
、すなわち、歪ゲージ１４ｇ〜１４ｊが板ばねの同一面
側が貼付されている点である。また、夫々の歪ゲージ１
４ｇ〜１４ｊは中心点りから同一の距離となるように貼
付されている。In FIG. 9, parts that are the same as those in FIG. 7 are given the same numbers and their explanations will be omitted. The difference from FIG. 7 is that the strain gauges 14i and 14j are attached to the leaf spring 25a, that is, the strain gauges 14g to 14j are attached to the same side of the leaf spring. Also, each strain gauge 1
4g to 14j are attached at the same distance from the center point.

更に、歪ゲージ１４ｇ〜１４ｊは第８図のようにブリッ
ジ回路を構成している。Furthermore, the strain gauges 14g to 14j constitute a bridge circuit as shown in FIG.

従って、第９図（ａ）に示すように軸方向の力Ｆが加わ
った場合、各歪ゲージ１４ｇ−１４ｊは全て縮み状態と
なるので、端子ａ−ｂ間の電圧は、（Ｒ−ΔＲ）ｉ−（
Ｒ−ΔＲ）ｉ　＝０−（１４）となる。Therefore, when an axial force F is applied as shown in FIG. 9(a), all strain gauges 14g-14j are in a contracted state, so the voltage between terminals a and b is (R-ΔR). i-(
R-ΔR)i =0-(14).

また、同様に第９図（ｂｌに示すように軸回りの力Ｆが
加わった場合歪ゲージ１４ｇ、１４ｈが縮み状態となり
、歪ゲージ１４ｉ、１４ｊが伸び状態となるので、端子
ａ−ｂ間の電圧は、 （Ｒ−ΔＲ）ｉ−（Ｒ＋ΔＲ）−２ΔＲｉ　−（１５）
となる。Similarly, as shown in FIG. 9 (bl), when the force F around the axis is applied, the strain gauges 14g and 14h are in a contracted state, and the strain gauges 14i and 14j are in an extended state, so that the The voltage is (R-ΔR)i-(R+ΔR)-2ΔRi-(15)
becomes.

従って、軸方向の力の影響を受けることなく、独立して
軸回りの力、すなわちトルクを検出することが可能とな
る。Therefore, it is possible to independently detect the force around the axis, that is, the torque, without being affected by the force in the axial direction.

尚、以上の説明において、歪ゲージを中心点から等しい
距離の位置に配置するのは、同一の力に対して、同一の
電圧値になるようにするためである。すなわち、距離が
異なると板ばねの変位量も異なるので、出力電圧が異な
るためである。In the above description, the reason why the strain gauges are placed at equal distances from the center point is to ensure that the same voltage value is obtained for the same force. In other words, if the distance is different, the amount of displacement of the leaf spring will be different, and therefore the output voltage will be different.

尚、γモジュール４１の出力棒３５への取付けは、ねじ
３９のみで出力棒３５の中心位置としているが、この構
成では外輪４３にトルクを与えた際に、ねじ３９のゆる
み等が生じるため、実際には、中心部材４２から突出す
るピンを出力軸３５に係合させてまわり止めを施すと共
に、中心位置からずれたところでねじ３９により固定す
る必要がある。Note that the γ module 41 is attached to the output rod 35 using only screws 39 at the center of the output rod 35, but in this configuration, when torque is applied to the outer ring 43, the screws 39 may loosen. In reality, it is necessary to engage the pin protruding from the center member 42 with the output shaft 35 to prevent rotation, and to fix it with the screw 39 at a position deviated from the center position.

また、このことは、出力軸３５と支持体３２との結合の
場合も同様である。また、４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４
３ｄで示すねじ穴はハンドを取付けるためのものである
。Further, this also applies to the case of coupling the output shaft 35 and the support body 32. Also, 43a, 43b, 43c, 4
The screw hole indicated by 3d is for attaching a hand.

この構成とすることにより中心部材４２を周定し、円板
状部材４３に中心軸（Ｚ軸）まわりのトルクを加えると
板バネ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ。With this configuration, when the center member 42 is circumferentially defined and a torque around the center axis (Z axis) is applied to the disc-shaped member 43, the leaf springs 41a, 41b, 41c are formed.

４１ｄがたわむ。このたわみを歪ゲージ４４ａ。41d is deflected. This deflection is measured by the strain gauge 44a.

４４ｂ、４４ｃ、４４ｄで検出し、ブリッジ回路を介し
て出力を取り出すことにより、Ｚ軸（γ）に関するトル
クのみを検出することができる。By detecting at 44b, 44c, and 44d and taking out the output via the bridge circuit, only the torque related to the Z axis (γ) can be detected.

以上説明したように、本実施例によれば、力成分を独立
して得ることが出来ると共に、リミット機構の構造が簡
単な力検出装置を得ることが可能となる。As explained above, according to this embodiment, it is possible to obtain a force detection device in which force components can be obtained independently and the structure of the limit mechanism is simple.

以上説明した実施例によれば、簡単な構成でリミット機
構を得ることができるが、ＸＹＺモジュールの場合は、
第４図、第５図からも明らかなように、各板ばねの変位
は、変位規制部材５６〜６１の先端部分と各板ばねの穴
３７側の部分とが当接することにより規制されるもので
ある。According to the embodiment described above, a limit mechanism can be obtained with a simple configuration, but in the case of an XYZ module,
As is clear from FIGS. 4 and 5, the displacement of each leaf spring is regulated by the contact between the tip portions of the displacement regulating members 56 to 61 and the portion of each leaf spring on the hole 37 side. It is.

従って、第４図、第５図中記号Ｂ、Ｂ’、Ｄ。Therefore, symbols B, B', and D in FIGS. 4 and 5.

Ｄ’、　Ｈ，Ｈ’、　　Ｉ、　　Ｉ　’、　　Ｊ、　Ｊ
’、　Ｋ、　Ｋ’で示す矢印部分に外力が集中するため
、板ばねの板厚・を薄くすると、座屈しやすいという欠
点がある。D', H, H', I, I', J, J
Since the external force is concentrated in the arrowed areas indicated by ', K, and K', reducing the thickness of the leaf spring has the disadvantage that it is more likely to buckle.

以下にこのような欠点を解消することのできる支持装置
の例を説明する。An example of a support device that can overcome these drawbacks will be described below.

第１０図は本発明の他の実施例を説明するための図であ
る。FIG. 10 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.

図において、２４ａ、２４ｂは板ばね、５６は変位規制
部材である。ａはスリット状間隙であって、ワイヤ放電
加工により形成するものである。In the figure, 24a and 24b are leaf springs, and 56 is a displacement regulating member. a is a slit-like gap, which is formed by wire electrical discharge machining.

ここで、ワイヤ放電加工によりスリット状間隙ａを形成
するに際し、図中記号り、Ｍで示す矢印部分ように、Ｌ
字状部分を形成し、外力が集中する板ばね２４ａ、２４
ｂの夫々の部分り、Ｄ’の板厚を厚くする。Here, when forming the slit-like gap a by wire electric discharge machining, L
Leaf springs 24a, 24 that form a character-shaped portion and on which external force is concentrated
Increase the thickness of each portion of b and D'.

第１０図から明らかなように、外力により板ばね２４ａ
、２４ｂが変位した場合、板ばね２４ａ。As is clear from FIG. 10, the external force causes the leaf spring 24a to
, 24b are displaced, the leaf spring 24a.

２４ｂの板厚の厚くなった部分り、Ｄ’が変位規制部材
５６に当接するので、板ばね２４ａ、２４ｂは座屈を起
し難い。Since the thickened portion D' of plate spring 24b comes into contact with displacement regulating member 56, plate springs 24a and 24b are unlikely to buckle.

尚、この実施例では、スリット状間隙ａはＬ字状部分り
、　Ｍとなっているが、必ずしもこれに限られる必要は
なく、斜めであってもよい。In this embodiment, the slit-like gap a is an L-shaped part, or M, but it is not necessarily limited to this, and may be diagonal.

更に、この実施例では板ばね２４ａ、２４ｂについての
み説明しているが、第４図、第５図に示されるＸＹＺモ
ジュールの他の板ばねにも通用できることは云うまでも
ない。Further, in this embodiment, only the leaf springs 24a and 24b are explained, but it goes without saying that the present invention can also be applied to other leaf springs of the XYZ module shown in FIGS. 4 and 5.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば、簡単な構成でリミ
ット機構を実現できる。As explained above, according to the present invention, a limit mechanism can be realized with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図は実ルの側面
図、第６図はＴモジュールの平面図、第７図は軸方向の
力の検出手法の説明図、第８はブリッジ回路の説明図、
第９図は軸回りの力の検出方法の説明図、第１０図は他
の実施例の説明図、第１１図、第１２図、第１３図、第
１４図は従来例の説明図である。 図において、１は第１の部材、２は板状弾性体、３嶽泰
暴ｉ都淋＝４は変位規制手段、才は部材である。Figure 1 is a block diagram of the principle of the present invention, Figure 2 is a side view of the actual module, Figure 6 is a plan view of the T module, Figure 7 is an explanatory diagram of the axial force detection method, and Figure 8 is the bridge. Explanatory diagram of the circuit,
Fig. 9 is an explanatory diagram of a method for detecting force around an axis, Fig. 10 is an explanatory diagram of another embodiment, and Figs. 11, 12, 13, and 14 are explanatory diagrams of a conventional example. . In the figure, 1 is a first member, 2 is a plate-like elastic body, 3 is a displacement regulating means, and 2 is a member.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）板状弾性体（２）を支持する第１の部材（１）と
、前記板状弾性体（２）の変位を規制する変位規制手段
（３）とを含んで成る支持装置であって、前記変位規制
手段（３）は前記第１の部材（１）に支持されて成ると
共に、前記板状弾性体（２）の変位方向に当該弾性体の
弾性変形範囲内の微小間隙で対向配置されて成る第２の
部材（４）で構成されて成ることを特徴とする支持装置
。(1) A support device comprising a first member (1) that supports a plate-shaped elastic body (2) and a displacement regulating means (3) that regulates displacement of the plate-shaped elastic body (2). The displacement regulating means (3) is supported by the first member (1) and is opposed to the plate-shaped elastic body (2) in the displacement direction with a minute gap within the elastic deformation range of the elastic body. A support device characterized in that it is constituted by a second member (4) that is arranged.