JPS63210633A - Force detector - Google Patents
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- JPS63210633A JPS63210633A JP62043985A JP4398587A JPS63210633A JP S63210633 A JPS63210633 A JP S63210633A JP 62043985 A JP62043985 A JP 62043985A JP 4398587 A JP4398587 A JP 4398587A JP S63210633 A JPS63210633 A JP S63210633A
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、例えばロボット用力覚センサやマンマシンイ
ンターフェースとしての三次元入力装置等に利用される
力検出装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a force detection device used, for example, in a force sensor for a robot, a three-dimensional input device as a man-machine interface, and the like.
従来の技術
従来の力検出装置は、外力が印加されることにより弾性
変形する起歪体にこの起歪体の機械的変形により電気抵
抗を変化させる複数の検出素子を形成し、これらの検出
素子の電気抵抗変化を電気的信号として取り出して外力
の強さを検出しているものである。2. Description of the Related Art A conventional force detection device includes a strain body that elastically deforms when an external force is applied thereto, and a plurality of detection elements that change electrical resistance through mechanical deformation of the strain body. The strength of the external force is detected by extracting the change in electrical resistance as an electrical signal.
一般に、この種の力検出装置において、外力は一定の一
点に作用するものであり、その作用点におけるｘ、ｙ、
ｚ座標系の力Ｆｘ、Ｆｙ、ＦｚとモーメントＭｘｔ Ｍ
３’ ｔ Ｍ ｚとの独立した各成分力は第１３図に
示すように作用している。Generally, in this type of force detection device, the external force acts on a fixed point, and the x, y,
Forces Fx, Fy, Fz and moments Mxt M in the z coordinate system
Each component force independent of 3' t M z acts as shown in FIG.
このような各成分力を検出するために、力検出装置の起
歪体を立体的なブロック構造に形成し。In order to detect each component force, the strain body of the force detection device is formed into a three-dimensional block structure.
外力を多軸力成分として分離検出するようにしたものが
存し、この構造は、実公昭５４−１１９０３号公報、実
公昭５４−２１０２１号公報、特開昭５９−９５４３３
号公報、特開昭６１−５７８２５号公報、特開昭６１’
−７９１２９号公報等により開示されている。特に、前
述の作用点におけるｘ、ｙ、ｚ座標系の力Ｆ ｘ ＨＦ
’ｙ ＋ Ｆ ｚとモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚとの
独立した各成分力の検出面。There are devices that separate and detect external force as multi-axial force components, and this structure is disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 11903/1983, Publication No. 21021/1983, and Japanese Patent Application Laid-open No. 59-95433.
No. 1, JP-A-61-57825, JP-A-61'
This is disclosed in Japanese Patent No.-79129 and the like. In particular, the force F x HF in the x, y, z coordinate system at the aforementioned point of action
'y + F Detection surface of each independent force component of z and moments Mx, My, and Mz.
すなわち、ストレンゲージの貼付面は、成分力に垂直な
面を用いていることに特徴があるものであり、起歪体は
前述のようにブロック構造としての三次元的な構造にな
らざるを得ないものである。In other words, the sticking surface of the strain gauge is characterized by using a surface perpendicular to the component force, and the strain-generating body has no choice but to have a three-dimensional structure as a block structure as described above. It's something that doesn't exist.
このような構造のものにおいては、起歪体の製作手段が
切削加工や放電加工であり、ブロック状の素材から製作
しなければならないので、加工が困難かつ煩雑である。In such a structure, the method of manufacturing the strain-generating body is cutting or electric discharge machining, and since it must be manufactured from a block-shaped material, machining is difficult and complicated.
また、各成分の力検出要素毎にストレンゲージによる検
出素子を貼着し、これらの電気的接続はブリッジ結合さ
れるのが一般的であるので、リード線の這い回しか煩雑
であり。Furthermore, since it is common to attach a strain gauge detection element to each force detection element of each component, and to connect these electrically with each other by a bridge, the only thing that is complicated is the wiring of the lead wires.
コンパクト化や低コスト化をすることが難しく、量産性
が低いと言う問題点を有している。It is difficult to make it compact and cost-effective, and it has the problem of low mass production.
また、外力を多軸力成分として分離するために構造物や
プレートを組み合せて立体的なブロックを形成している
ものも存し、この構造のものは特開昭６１−８３９２９
号公報に開示されいている。In addition, there are also structures that combine structures and plates to form a three-dimensional block in order to separate external forces as multi-axial force components.
It is disclosed in the publication No.
このような構造のものにおいては、各成分毎の検出体が
ビス等により締結されているため、再現性に乏しいと言
う問題がある。すなわち、締結部の変形によりヒステリ
シスや非線形性が生じることになる。In such a structure, since the detection body for each component is fastened with screws or the like, there is a problem of poor reproducibility. That is, hysteresis and nonlinearity occur due to the deformation of the fastening portion.
さらに、このような欠点を解決したものとして特願昭６
１−１６６３９１号として特許出願されている。これは
第１８図ないし第２１図に示すように平板状起歪体１９
において支持部２０と作用部２１とが平板部２２よりも
剛性が高く、シかも支持部２０．作用部２１、平板部２
２が一体的に形成された構造のものであるが、この場合
支持部２０と作用部２１の間の８個の穴２３によって形
成される８本のアーム２４上の検出面２５，２６におい
て、Ｚ軸方向の検出面２５の剛性がＸ軸方向およびＹ軸
方向の検出面２６における剛性と等しいので、Ｚ軸方向
の成分力の検出時においてこのＺ軸方向に作用する力が
他のＸ軸方向およびＹ軸方向の検出面に分散する割合が
多くなり、このためＺ軸方向の検出感度が他のＸ軸方向
およびＹ軸方向の検出感度に比べ悪く、Ｓ／Ｎ比が劣っ
ていることが判明した。Furthermore, as a solution to these shortcomings, the patent application
A patent application has been filed as No. 1-166391. As shown in FIGS. 18 to 21, this is a flat plate-shaped strain body 19.
The supporting part 20 and the acting part 21 have higher rigidity than the flat plate part 22, and the supporting part 20. Action part 21, flat plate part 2
2 is of an integrally formed structure, but in this case, on the detection surfaces 25 and 26 on the eight arms 24 formed by the eight holes 23 between the support part 20 and the action part 21, Since the rigidity of the detection surface 25 in the Z-axis direction is equal to the rigidity of the detection surfaces 26 in the X-axis direction and the Y-axis direction, when detecting a component force in the Z-axis direction, the force acting in this Z-axis direction is The ratio of dispersion on the detection surface in the direction and Y-axis direction increases, and therefore the detection sensitivity in the Z-axis direction is lower than the detection sensitivity in the other X-axis and Y-axis directions, and the S/N ratio is inferior. There was found.
目的
本発明は、起歪体の製作や検出素子の形成を簡単に行う
ことができ、また、起歪体の検出面の検出感度を全ての
方向で均一にできるような構造にすることを目的とする
。Purpose The purpose of the present invention is to provide a structure in which it is possible to easily manufacture a strain-generating body and form a detection element, and to make the detection sensitivity of the detection surface of the strain-generating body uniform in all directions. shall be.
構成
本発明は、剛性の高い中心部と周辺部との間に検出面を
形成した平板状起歪体を形成し、前記中心部と前記周辺
部とのいずれか一方を支持部とし他方を作用部とすると
ともに前記検出面に検出素子を形成する。これにより、
起歪体は平板状であるため、その製作時に僅かな切削加
工をするだけで形成することができ、ファインブランキ
ング等のプレス加工や鋳造による加工も可能であり、さ
らに、検出面を平面に形成することにより検出素子の形
成を薄膜技術を用いて行うことができる。Structure The present invention forms a plate-shaped flexural body in which a detection surface is formed between a highly rigid center portion and a peripheral portion, and uses one of the center portion and the peripheral portion as a supporting portion and the other as an acting portion. and a detection element is formed on the detection surface. This results in
Since the strain-generating body has a flat plate shape, it can be formed with only a slight cutting process during production, and it can also be processed by pressing such as fine blanking or casting. By forming the detection element, the detection element can be formed using thin film technology.
また、Ｚ軸方向の成分力検出を行う検出部の剛性を他の
Ｘ軸方向およびＹ軸方向の成分力検出を行う検出部の剛
性より大きく設定することによって、２１Ｍ方向の成分
力検出を行う検出部での２軸方向に作用する力の負担比
率を増大させることができるので、これによりＺ軸方向
の成分力検出を行う検出部の検出感度を上げ、Ｓ／Ｎ比
を良くすることができる。In addition, by setting the rigidity of the detection unit that detects the component force in the Z-axis direction to be larger than the rigidity of the detection unit that detects the other component forces in the X-axis direction and the Y-axis direction, component force detection in the 21M direction is performed. Since it is possible to increase the burden ratio of the forces acting in the two-axis directions on the detection unit, it is possible to increase the detection sensitivity of the detection unit that detects the component force in the Z-axis direction and improve the S/N ratio. can.
本発明の第一の実施例を第１図ないし第１２図に基づい
て説明する。まず、平板状起歪体１はリング状に形成さ
れた厚さが厚くて剛性の高い周辺部２を有し、この周辺
部２には同一円周状に位置して厚さ方向に貫通した８個
の取付は孔３が形成されている。この周辺部２は固定部
（図示せず）に固定される支持部４とされている。A first embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 12. First, the plate-shaped flexure element 1 has a ring-shaped peripheral part 2 that is thick and has high rigidity. Eight mounting holes 3 are formed. This peripheral portion 2 serves as a support portion 4 that is fixed to a fixed portion (not shown).
また、中央には厚さが厚い円板状の中心部５が形成され
、この中心部５には４個の取り付は孔６が厚さ方向に貫
通して形成されている。この中心部５には部材（図示せ
ず）が取り付けられ、この中心部５は外力を受けるため
の作用部７とされている。Further, a thick disc-shaped central portion 5 is formed in the center, and four mounting holes 6 are formed in this central portion 5 to penetrate in the thickness direction. A member (not shown) is attached to this central portion 5, and this central portion 5 serves as an acting portion 7 for receiving external force.
さらに、前記支持部４と前記作用部７との間には厚さの
薄い平板部８が形成され、この平板部８の表面は検出面
９とされている。このような平板部８には比較的直径の
大きい８個の穴１０が等間隔に形成されている。これら
の穴１０により内外周を連結する８本のアーム１１が放
射状に形成されている。これらのアーム１１は中心部分
において最も幅の狭い幅狭部１２とこの幅狭部１２の両
端に位置して台形状の拡開部１３とよりなるものである
。なお、前記アーム１１は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とＸ軸
およびＹ軸に対して４５度の角度を持つＺ軸方向とにそ
れぞれ沿うように位置決めされている。Further, a thin flat plate part 8 is formed between the support part 4 and the action part 7, and the surface of this flat plate part 8 is used as a detection surface 9. Eight holes 10 having a relatively large diameter are formed in such a flat plate portion 8 at equal intervals. Eight arms 11 are formed radially through these holes 10 to connect the inner and outer peripheries. These arms 11 have a narrowest part 12 at the center and trapezoidal enlarged parts 13 located at both ends of the narrow part 12. The arm 11 is positioned along the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction having an angle of 45 degrees with respect to the X-axis and the Y-axis.
そして、起歪部となるこのアーム１１の幅狭部１２にお
いて、Ｚ軸方向の幅狭部１２の幅をＸ軸方向およびＹ軸
方向の幅狭部１２の幅よりも広く形成している。In the narrow portion 12 of the arm 11, which serves as a strain-generating portion, the width of the narrow portion 12 in the Z-axis direction is formed to be wider than the width of the narrow portion 12 in the X-axis direction and the Y-axis direction.
ついで、前記Ｘ軸上における前記拡開部１３には、Ｙ工
Ｔ Ｙ ２ ｔ Ｙ ３１ Ｙ ４ と表示されたスト
レンゲニジによる検出素子１４が形成されている。これ
らの検出素子１４の内、前記Ｙ、、Ｙ４とは外側の拡開
部１３に位置し、前記Ｙ２．Ｙ３とは内側の拡開部１３
に位置している。そして、これらの検出素子１４は第４
図に示すようにブリッジ結合されており、Ｙ、、Ｙ、、
Ｙ３．Ｙ４なる検出素子１４のバランスが崩れた時には
出力ＶＹが発生するように接続されている。Next, in the expanded portion 13 on the X-axis, a detection element 14 using a strain gauge labeled Y2tY31Y4 is formed. Of these detection elements 14, the above-mentioned Y, , Y4 are located in the outer expanded portion 13, and the above-mentioned Y2. Y3 is the inner expansion part 13
It is located in These detection elements 14 are the fourth detection elements 14.
As shown in the figure, they are bridge-coupled, Y, , Y, ,
Y3. The connection is such that when the balance of the detection element 14 Y4 is lost, an output VY is generated.
また、前記Ｘ軸と直交する前記Ｙ軸上における前記拡開
部１３には、ｘ、、ｘ、、ｘ３．ｘ、と表示されたスト
レンゲニジによる検出素子１４が形成されている。これ
らの検出素子１４の内、前記ｘ１゜Ｘ４ とは外側の拡
開部１３に位置し、前記Ｘ２゜Ｘ、とは内側の拡開部１
３に位置している。これらの検出素子１４は第５図に示
すようにブリッジ結合されており、ｘ、、ｘ、、ｘ、、
ｘ４なる検出素子１４のバランスが崩れた時には出力Ｖ
ｘが発生するように接続されている。Further, the expanded portion 13 on the Y axis perpendicular to the X axis includes x, , x, , x3. A detection element 14 is formed by a strain gauge indicated as x. Of these detection elements 14, x1°X4 is located at the outer expanded portion 13, and X2°X is located at the inner expanded portion 1.
It is located at 3. These detection elements 14 are bridge-coupled as shown in FIG.
When the balance of the detection element 14 x4 is lost, the output V
are connected so that x occurs.
さらに、Ｘ軸およびＹ軸に対して４５度の角度を持つＺ
軸上に位置する前記拡開部１３には、Ｚ□、Ｚ２．Ｚ３
．Ｚ４．ｚ９．Ｚ６．Ｚ７．Ｚ、と表示した８個の検出
素子１４が形成されている。これらの検出素子１４の内
、 Ｚ、、Ｚ、、Ｚ、、Ｚ、 ｉ：ｉ外側の前記拡開部
１３に位置シ、ｚ、、 ｚ、、 ｚ、、 ｚ、は内側の
前記拡開部１３に位置している。これらの検出素子１４
は第６図に示すように接続されている。すなわち、２１
．２．とＺ２．Ｚ３ とｚ５．Ｚｓ とＺｓｔｚ７ と
がそれぞれユニットになってブリッジ結合されおり、こ
れらのバランスが崩れた時には出力Ｖｚが発生するもの
である。Additionally, Z has an angle of 45 degrees with respect to the X and Y axes.
The expanded portion 13 located on the axis has Z□, Z2. Z3
．． Z4. z9. Z6. Z7. Eight detection elements 14, labeled Z, are formed. Among these detection elements 14, Z, , Z, , Z, , Z, i: i is located in the expanded portion 13 on the outside, z, , z, , z,, z is located in the expanded portion 13 on the inside. It is located in section 13. These detection elements 14
are connected as shown in FIG. That is, 21
．． 2. and Z2. Z3 and z5. Zs and Zstz7 are each connected as a unit by a bridge, and when the balance between them is lost, an output Vz is generated.
前述のように位置決めされた検出素子１４は、薄膜技術
により形成されているものである。すなわち、前記平板
状起歪体１はアルミニュウム合金またはステンレス鋼に
より形成されているものであるが、まず、その検出面９
にはバッファ層が堆積形成されている。このバッファ層
として具体的には、ＳｉＮ４あるいは内部応力の少ない
ａ−８ｉ：Ｈ膜を２０００〜１００００人 プラズマＣ
ＶＤ法にて作成する。つぎに、このバッファ層の上に半
導体薄膜を厚さ５０００〜２００００人になるように積
層し、さらに、電極材料となる高導電材料（例えば、Ａ
ｌ。The detection element 14 positioned as described above is formed by thin film technology. That is, the plate-shaped strain body 1 is made of aluminum alloy or stainless steel.
A buffer layer is deposited on the surface. Specifically, as this buffer layer, SiN4 or an a-8i:H film with low internal stress is used.
Created using the VD method. Next, a semiconductor thin film is laminated to a thickness of 5,000 to 20,000 on this buffer layer, and a highly conductive material (for example, A
l.
Ｎｉ−Ｃｒ、Ｍｏ等の金属簿膜）を２０００〜５０００
人の厚さをもって順次積層する。具体的には、半導体薄
膜としては、プラズマＣＶＤ法あるいは光励起ＣＶＤ法
で作成したμＣ−８ｉ （マイクロクリスタルシリコン
）か、ｎ”ａ−８ｉ： Ｈを使用し、電極材料としては
Ａｌ−８ｉ （Ｓｉ ： ２〜３ｗｔ％）を蒸着法ある
いはスパッタリング法によって作成する。Ni-Cr, Mo, etc.) 2000~5000
Laminate layers one after another to a human thickness. Specifically, as the semiconductor thin film, μC-8i (microcrystalline silicon) or n”a-8i:H produced by plasma CVD method or photoexcitation CVD method was used, and as the electrode material, Al-8i (Si : 2 to 3 wt%) by vapor deposition or sputtering.
つぎに、電極材料をフォトリソ、エツチング工法によっ
て所定の形状にパターン化する。エツチングとしては、
ウェット法、ドライ法とがともに形状的には問題がない
が、素子特性に与える影響を考えるとドライエッチ法の
ほうが望ましい。また、ａ−３ｉ：Ｈの場合、プラズマ
エツチング装置によりＣＦ、−０２（５〜２Ｃ）＋ｔ％
）の混合ガスを使用することで再現性、精度とも良好な
エツチングが可能である。Next, the electrode material is patterned into a predetermined shape by photolithography and etching methods. As etching,
Both the wet method and the dry method have no problems in terms of shape, but the dry etching method is preferable in terms of the effect on device characteristics. In addition, in the case of a-3i:H, CF, -02(5~2C)+t%
) Etching with good reproducibility and precision is possible by using a mixed gas.
また、Ｆ ｘ、 Ｆ ｖ、 Ｆ’ ｚ、 Ｍｘ＋ Ｍｙ
、 Ｍｚのカの６成分の検出と検出素子１４のブリッジ
回路とを必要とすることから配線密度が高くなるため、
多層配線としなければならない。そのため、層間絶縁材
料。Also, F x, F v, F' z, Mx+ My
, Since the detection of the six components of force of Mz and the bridge circuit of the detection element 14 are required, the wiring density becomes high.
Must be multilayer wiring. Therefore, interlayer insulation materials.
例えば感光性ポリイミドあるいはＳｉＮ、を積層する。For example, photosensitive polyimide or SiN is laminated.
感光性ポリイミドを使用する場合には、ロールコータあ
るいはスピナーによって塗布し、フォトリソ、エツチン
グ工程によりコンタクトホール部を形成する。ＳｉＮ、
の場合には、プラズマＣｖＤ法によって成膜をし、レジ
スト塗布後にフォトリソ、エツチング工程によりコンタ
クトホール部を作成する。When photosensitive polyimide is used, it is applied using a roll coater or spinner, and contact holes are formed through photolithography and etching processes. SiN,
In this case, a film is formed by a plasma CVD method, and a contact hole portion is created by a photolithography and etching process after applying a resist.
さらに、第２次電極材料（例えば、 Ａ ｌ 、 Ｎ
ｉ −Ｃｒ 、 Ｍ ｏ等）をこの上に積層し、フォト
リソ、エツチング工程により所定の配線およびハツト部
を形成する。Additionally, secondary electrode materials (e.g. A l , N
(i-Cr, Mo, etc.) is laminated thereon, and predetermined wiring and hat portions are formed by photolithography and etching steps.
つぎに、耐湿性の向上および機械的損傷の防止のための
パッシベーション膜として１例えばパリレンあるいはＳ
ｉＯ２，Ｓｉ、Ｎ４を堆積形成する。Next, a material such as parylene or S is used as a passivation film to improve moisture resistance and prevent mechanical damage.
Deposit and form iO2, Si, and N4.
このような検出素子１４の形成手段に対して。Regarding the means for forming such a detection element 14.
第１次電極パターン、層間絶縁部、第２次電極パターン
を先に形成しておくこともできる。このようにすること
により、この工程までの不良品を除外することができ、
最終工程での歩留を向上させることができるものである
。検出素子１４部分での不良モードは、第１次および第
２次電極パターンのショート、断線が２５％程度であり
、層間絶縁部の絶縁不良によるショート、コンタクトホ
ール不良品による断線が２０％程度であり、この工程ま
での不良が大半を占めている。そのため、早い工程段階
でこれらの不良を除外できる効果は大きいものである。It is also possible to form the primary electrode pattern, the interlayer insulation part, and the secondary electrode pattern in advance. By doing this, it is possible to exclude defective products up to this stage,
This makes it possible to improve the yield in the final process. The failure mode in the detection element 14 portion is about 25% short-circuit or disconnection of the primary and secondary electrode patterns, and about 20% is short-circuit due to poor insulation in the interlayer insulation part or disconnection due to defective contact hole. Most of the defects occur up to this stage. Therefore, the effect of eliminating these defects at an early process stage is significant.
また、半導体薄膜の堆積形成の際に、必要な部分だけに
開口部を設けたメタルマスクを使用して所定の位置だけ
に半導体薄膜を形成するようにしてもよい。これにより
、半導体薄膜のフォトリソ。Further, when depositing the semiconductor thin film, a metal mask having openings only in necessary parts may be used to form the semiconductor thin film only in predetermined positions. This enables photolithography of semiconductor thin films.
エツチング工程が省け、その分、プロセスが簡略化でき
、低コストで検出素子１４部分の製造が行える。The etching process can be omitted, the process can be simplified accordingly, and the detection element 14 can be manufactured at low cost.
このような構成において、第７図（ａ）（ｂ）に基づい
て平板状起歪体１の検出原理について説明する。まず、
第７図において、ビームまたはプレートによる起歪体１
５が固定部１６と可動部１７との間に取付けられており
、この起歪体１５の上下面には中心からの距離を等しく
して検出素子としてのストレンゲージ１８が設けられて
いる。そして、第７図（ａ）に示す状態は可動部１７に
負荷が加えられていない状態であり、第７図（ｂ）に示
す状態は、Ｆなる下方への負荷が印加されて可動部１７
が下方へ移動した状態である。この時、起歪体は固定部
１６側の上面が伸び、下面が縮小し、可動部１７側の上
面が縮小し、下面が伸びている。In such a configuration, the detection principle of the flat plate-shaped strain body 1 will be explained based on FIGS. 7(a) and 7(b). first,
In FIG. 7, a strain-generating body 1 formed by a beam or a plate
5 is attached between the fixed part 16 and the movable part 17, and strain gauges 18 as detection elements are provided on the upper and lower surfaces of the strain body 15 at equal distances from the center. The state shown in FIG. 7(a) is a state in which no load is applied to the movable part 17, and the state shown in FIG. 7(b) is a state in which a downward load F is applied to the movable part 17.
has moved downward. At this time, the upper surface of the strain body on the fixed part 16 side is elongated, the lower surface is contracted, the upper surface on the movable part 17 side is contracted, and the lower surface is elongated.
すなわち、ストレンゲージ１８には絶対値が等しく符号
十−が逆の歪が発生してそれに応じた抵抗変化をする。That is, strains having equal absolute values and opposite signs occur in the strain gauge 18, and the resistance changes accordingly.
一般にこの４枚のストレンゲージ１８をブリッジ結合し
て感度を４倍にして出力を取り出すよう−にしている。Generally, these four strain gauges 18 are bridge-coupled to quadruple the sensitivity and output.
つぎに、第８図に示すものは、本実施例における平板状
起歪体１と同様な断面のものであり、周囲の支持部４は
固定部（図示せず）に固定され、中心の作用部７に外力
が作用するものである。いま、第８図（ａ）は作用部７
に荷重が作用していない状態であり、第８図（ｂ）はＦ
ｚなる垂直荷重が作用している状態である。この状態に
おいては、中心の作用部７から片側は前述の第７図（ｂ
）に示す状態と同様であり、内側の二つの検出素子１４
は縮み（−）、外側の二つの検出素子１４は伸び（＋）
でいるものである。第８図（Ｃ）に示す状態は作用部７
にモーメントＭが作用した状態である。Next, the one shown in FIG. 8 has a cross section similar to that of the flat plate-shaped flexure element 1 in this embodiment, and the surrounding support part 4 is fixed to a fixed part (not shown), and the central An external force acts on the portion 7. Now, FIG. 8(a) shows the action part 7.
Figure 8(b) shows the state in which no load is applied to F.
This is a state where a vertical load z is acting. In this state, one side from the central acting part 7 is shown in FIG. 7 (b).
), and the two inner detection elements 14
is contracted (-), and the two outer detection elements 14 are extended (+).
It is something that exists. The state shown in FIG. 8(C) is the operating part 7.
This is a state in which a moment M is applied to.
この状態においては、左右で反対称の撓状態を示し、内
側と外側との検出素子１４のそれぞれの撓状態が逆の符
号を示す状態になっている。In this state, the left and right sides exhibit antisymmetrical deflection states, and the deflection states of the inner and outer detection elements 14 have opposite signs.
このような検出原理を示す平板状起歪体１において、支
持部４と作用部７とが平板部８よりも剛性が高く、シか
も、支持部４と作用部７とには固定部および荷重検出体
が結合されるものであるが、これらの締結部に外力によ
る変形または遊びが生じることがあると出力にヒステリ
シスが生じたり、非線形性が生じたりする。そのため、
支持部４と作用部７とが平板部８よりも剛性が高く、し
かも、支持部４１作用部７、平板部８が一体的に形成さ
れていることにより、ヒステリシスの発生や非線形性が
発生したりすることがない。また、締結部としての支持
部４と作用部７とには、ねじ締め等による応力が発生し
て検出面９に歪を発生させ易いものであるが、これらの
支持部４と作用部７とは平板部８よりもはるかに剛性が
高いので、検出素子１４に他部材の締結を原因とする歪
が発生することがない。In the flat plate-shaped flexure element 1 exhibiting such a detection principle, the supporting part 4 and the acting part 7 have higher rigidity than the flat plate part 8. The detection bodies are connected to each other, but if deformation or play occurs in these fastening parts due to external force, hysteresis or nonlinearity may occur in the output. Therefore,
Since the supporting part 4 and the acting part 7 have higher rigidity than the flat plate part 8, and the supporting part 41, the acting part 7, and the flat plate part 8 are integrally formed, hysteresis and nonlinearity do not occur. There is nothing to do. In addition, the support part 4 and the action part 7, which serve as fastening parts, are likely to be subject to stress due to screw tightening, etc., which may easily cause distortion in the detection surface 9. Since the rigidity is much higher than that of the flat plate portion 8, the detection element 14 will not be distorted due to fastening of other members.
一般に、中心に位置する作用部７にはＺ軸方向に突出す
る感圧部材が取付けられているものであるが、その感圧
部材の先端にＦｘなる力が作用したとすれば、作用部７
ではＭｖなるモーメントになり、感圧部材の先端にＦｙ
なる力が作用したとすれば、作用部７ではＭｘなるモー
メントとなる。Generally, a pressure-sensitive member protruding in the Z-axis direction is attached to the centrally located acting part 7, but if a force Fx is applied to the tip of the pressure-sensitive member, the acting part 7
Then, the moment becomes Mv, and Fy at the tip of the pressure sensitive member.
If a force is applied, a moment of Mx will be generated in the acting portion 7.
そのため、Ｍｙ、Ｍｘ、Ｆ’ｚの三つの外力が代表的な
ものとなる。Therefore, three external forces My, Mx, and F'z are representative.
この応力関係を第９図に基づいて説明する。まず、検出
面９の中心に作用点Ｏ６が存しこの作用点○。に高さＬ
の感圧部材が取付けられ、この感圧部材に対して外力が
作用点○、に作用するものとする。そこで、感圧部材の
作用点０□に働くＦ ｘ ＨＦ’ｔ ＨＦ、 ｚ ＋
Ｍ ｘ ＋ Ｍ ｖの３成分力として検出されるもので
ある。This stress relationship will be explained based on FIG. 9. First, there is a point of action O6 at the center of the detection surface 9, and this point of action is ○. height L
Assume that a pressure-sensitive member is attached, and an external force acts on this pressure-sensitive member at the point of action ○. Therefore, F x HF't HF acting on the point of action 0□ of the pressure sensitive member, z +
It is detected as a three-component force of M x + M v.
つぎに、第１０図ないし第１２図に基づいて平板状起歪
体１に外力が作用した代表的な状態について説明する。Next, a typical state in which an external force is applied to the flat plate-shaped strain body 1 will be explained based on FIGS. 10 to 12.
まず１作用力として作用部７にモーメントＭＹのみが作
用する状態を第１０図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す
。この時、第１０図（ａ）に示すようにＭｘ成分検出部
においては変形がなく、ｘｌ、Ｘ２．Ｘ、、Ｘ４（７）
検出素子１４により構成された第５図に示すブリッジ回
路の出力Ｖｘは「Ｏ」である。また、ＭＹ成分検出部は
、第１０図（ｂ）に示すような変形モードとなり、Ｙｌ
、Ｙ、、Ｙ、。First, FIGS. 10(a), (b), (c), and (d) show a state in which only the moment MY acts on the acting portion 7 as one acting force. At this time, as shown in FIG. 10(a), there is no deformation in the Mx component detection section, and xl, X2. X,,X4(7)
The output Vx of the bridge circuit shown in FIG. 5 constituted by the detection element 14 is "O". Further, the MY component detection section enters a deformation mode as shown in FIG. 10(b), and Yl
,Y,,Y,.
Ｙ４と表示された検出素子１４がそれぞれ変形し、第４
図に示すブリッジ回路の出力ＶｙがモーメントＭｙに応
じた値を示す。さらに、Ｆｚ成分検出部は、第１０図（
ｃ）（ｄ）に示すような変形モードとなり、ｚ、、 ｚ
、、 ｚ３． ｚ、、 ｚ、、 ｚｓ、 ｚ、、 ｚ、
と表示した８個の検出素子１４がそれぞれ変形する。The detection elements 14 labeled Y4 are each deformed, and the fourth
The output Vy of the bridge circuit shown in the figure shows a value corresponding to the moment My. Furthermore, the Fz component detection section is shown in FIG. 10 (
c) It becomes a deformation mode as shown in (d), z,, z
,, z3. z,, z,, zs, z,, z,
The eight detection elements 14 indicated as are deformed.
しかしながら、この変形度合いが小さいこと、その出力
は第６図に示すブリッジ回路により求められることによ
りほとんど「０」になる。すなわち。However, since the degree of this deformation is small and the output is determined by the bridge circuit shown in FIG. 6, it becomes almost "0". Namely.
Ｚｌと２４．２２と２３，２．とＺ、、ＺｌｌとＺ７
との伸び縮みの変形の方向は各々逆方向であり、第６図
に示すブリッジ回路において各辺の剛性抵抗がそれぞれ
相殺されて「０」になるため、出力ＶｚはｒＯＪになる
。Zl and 24.22 and 23,2. and Z,,Zll and Z7
The directions of expansion and contraction are opposite to each other, and in the bridge circuit shown in FIG. 6, the rigid resistances of each side are canceled out and become "0", so the output Vz becomes rOJ.
つぎに、モーメントＭｘのみが作用する状態は。Next, what is the state where only moment Mx acts?
第１１図（ａ Ｈｂ ）（ｃ ）（ｄ ）に示されるが
、この場合はＭｘ成分検出部の出力Ｖｘが発生し、Ｍｙ
成分検出部の出力Ｖｙは「０」となる。また、Ｆｚ成分
検出部の出力Ｖｚについては、前述の第１０図（ｃ）（
ｄ）における場合と同様な理由により「０」となる。As shown in FIG. 11 (a Hb), (c), and (d), in this case, the output Vx of the Mx component detection section is generated, and the My
The output Vy of the component detection section becomes "0". Moreover, regarding the output Vz of the Fz component detection section, the above-mentioned FIG. 10(c) (
It becomes "0" for the same reason as in case d).
さらに、力Ｆｚのみが作用する場合は、第１２図（ａ
）（ｂ ）（ｃ Ｏｄ ）に示されるが、Ｍｘ成分検出
部においては、Ｘ工、Ｘ４が＋側の変形であり、Ｘ２．
Ｘ、が−側の変形であり、第５図に示すブリッジ回路の
出力Ｖｘは「０」である、また、Ｍｙ成分検出部の出力
Ｖｖも同様な理由で「ＯＪである。一方、Ｆｚ成分検出
部の出力Ｖｚは一個の検出素子１４の８倍の出力が得ら
れる。Furthermore, if only the force Fz acts, then Fig. 12 (a
), (b), and (c Od), in the Mx component detection section, X engineering and X4 are + side deformations, and X2.
X is a modification on the negative side, and the output Vx of the bridge circuit shown in FIG. 5 is "0", and the output Vv of the My component detection section is also "OJ" for the same reason. The output Vz of the detection section is eight times that of one detection element 14.
このような第１０図ないし第１２図の出力状態をまとめ
ると、第１表に示すようになる。このように最大感度の
方向の変形を歪ゲージとしての検出索子１４に検出し、
他の干渉成分はブリッジ回路によりその出力を「０」と
する。The output states shown in FIGS. 10 to 12 are summarized as shown in Table 1. In this way, the deformation in the direction of maximum sensitivity is detected by the detection rope 14 as a strain gauge,
The output of other interference components is set to "0" by the bridge circuit.
つぎに、平板状起歪体１の平板部８に穴１０を形成した
ことにより、各成分の応力分離が良好に行われる。例え
ば、平板部８に穴１０がなくて円形ダイヤフラムにより
形成されているものとすれば、作用部７に外力が作用し
た時、平板部８に生じる曲げ応力は動径方向に生じるこ
とはもちろんのことであるが、周方向にも略同程度の応
力が生じてしまうものである。この周方向の応力の発生
は各成分毎に検出する場合、他の成分に大きく干渉する
。しかしながら、前述のように中心から等距離で円周上
に等間隔で複数の穴１０が形成されていることにより、
平板部８に発生する周方向の曲げ応力を小さくし、歪の
発生を主として動径方向にのみ表れるようにしている。Next, by forming the hole 10 in the flat plate portion 8 of the flat plate-shaped strain body 1, stress separation of each component can be performed satisfactorily. For example, if the flat plate part 8 does not have a hole 10 and is formed by a circular diaphragm, when an external force is applied to the acting part 7, the bending stress generated in the flat plate part 8 will naturally occur in the radial direction. However, approximately the same stress is generated in the circumferential direction as well. When the generation of stress in the circumferential direction is detected for each component, it greatly interferes with other components. However, as described above, since the plurality of holes 10 are formed at equal intervals on the circumference at equal distances from the center,
The bending stress in the circumferential direction generated in the flat plate portion 8 is reduced so that the generation of strain mainly occurs only in the radial direction.
このような作用により、各成分の応力の干渉がなく、そ
の応力分離が良好に行われるものである。Due to such an effect, there is no interference between the stresses of each component, and the stress separation is performed satisfactorily.
また、平板状起歪体１の平板部８に形成された穴１０に
よりアーム１１が形成され、このアーム１１の拡開部１
３に検出素子１４が位置している。Further, an arm 11 is formed by a hole 10 formed in the flat plate part 8 of the flat plate-like strain body 1, and an enlarged part 1 of this arm 11 is formed.
A detection element 14 is located at 3.
この拡開部１３はお互いに隣合う二個の穴１ｏにより形
成されているものであり、台形状に近似した形状をして
いる６そして、円周方向に対しては、隣合う拡開部１３
と互いに分離された形をしており、前述のように円周方
向の曲げ応力による干渉が生じない状態になっている。This expanded portion 13 is formed by two holes 1o adjacent to each other, and has a shape similar to a trapezoid 6. In the circumferential direction, the adjacent expanded portion 13
and are separated from each other, so that interference due to bending stress in the circumferential direction does not occur as described above.
しかも、拡開部１３はアーム１１部分の基部に位置して
いるので。Moreover, the expanded portion 13 is located at the base of the arm 11 portion.
動径方向の曲げ応力が発生し易い部分であり、外力によ
り発生する歪の検出には適当な位置である。This is a portion where bending stress in the radial direction is likely to occur, and is an appropriate position for detecting strain caused by external force.
さらに、拡開部１３に発生する曲げ応力の分布を見ると
、アーム１１の基部における前記拡開部においては、そ
の応力分布が比較的均一であり、しかも、干渉が少ない
そのため、検出素子１４をストレンゲージとして平板状
起歪体１に貼付する場合、多少の位置ずれがあっても歪
検出の精度のバラツキが無く、これにより多少の位置ず
れは許容されることになり、貼付位置の精度に対して厳
しい条件を付ける必要がないものである。Furthermore, looking at the distribution of bending stress generated in the expanded portion 13, the stress distribution is relatively uniform in the expanded portion at the base of the arm 11, and there is little interference, so the detection element 14 is When pasting a strain gauge on the flat plate-like strain body 1, there is no variation in the accuracy of strain detection even if there is a slight positional deviation, and this allows for some positional deviation, which reduces the accuracy of the pasting position. There is no need to impose strict conditions on this.
つぎに、平板状起歪体１の平板部８に８個の穴１０が形
成されていることにより、Ｘ軸とＹ軸との動径方向に対
して、それらと４５度の角度を持つ位置ニｚ、、 ｚ２
． ｚ、、 ｚ４． ｚ、、 ｚ６． ｚ、、 ｚＩ＋
なる検出素子１４を配設することが可能である。この
ような検出素子１４の配設により、第１表に示すように
Ｆｚ酸成分検出が良好に為され、しかも、Ｍ Ｘ 、
Ｍ Ｙ成分の検出時にその成分以外の検出値を有効に消
去することができるものである。Next, since the eight holes 10 are formed in the flat plate part 8 of the flat plate-like strain body 1, a position having an angle of 45 degrees with respect to the radial direction of the X-axis and the Y-axis is formed. z,, z2
．． z,, z4. z,, z6. z,, zI+
It is possible to arrange the detection element 14 as shown in FIG. By arranging the detection element 14 in this way, as shown in Table 1, the Fz acid component can be detected well, and moreover, M
When detecting the M Y component, detected values other than those components can be effectively erased.
上述のように、平板状起歪体１に外力が作用した場合の
代表的な状態変化の様子をＭｘ、ＭＹ、Ｆｚの３つの成
分力に基づいて説明してきたが、さらに、従来のような
平板状起歪体（特願昭６１−１６６３９１号を参照）で
は、力Ｆｚの検出感度がモーメントＭ ｘ 、 Ｍ ｖ
の検出感度に比べ劣っていることが判明した。そこで、
このＦｚの検出感度を上げＭ ｘ 、 Ｍ ｖの検出感
度と同程度にするために第１図に示すような構造上の処
理を行った。As mentioned above, the typical state change when an external force acts on the flat plate-like strain body 1 has been explained based on the three component forces Mx, MY, and Fz. In a flat plate-shaped strain body (see Japanese Patent Application No. 166391/1982), the detection sensitivity of force Fz is determined by the moments M x and M v
It was found that the detection sensitivity was inferior to that of . Therefore,
In order to increase the detection sensitivity of Fz to the same level as the detection sensitivity of M x and M v, structural processing as shown in FIG. 1 was performed.
すなわち、Ｆｚの検出感度を上げるためには、ｚｌＩＩ
ｌ１１方向の成分力検出を行う起歪体の剛性を他のＸ軸
方向およびＹ軸方向の成分力検出を行う起歪体の剛性よ
り上げることにより、
一般に、剛性を大きくするためには、矩形断面の場合、
「曲げこわさＪ（Ｆｌｅｘｕｒａｌ Ｒｉｇｉｄｉｔｙ
） を大きくすれば良いことから。That is, in order to increase the detection sensitivity of Fz, zlII
In general, in order to increase the rigidity, the rigidity of the strain body that detects the component force in the l11 direction is higher than that of the strain body that detects the component forces in the other X-axis and Y-axis directions. In the case of a cross section,
“Flexural Rigidity J”
) can be made larger.
矩形断面の「曲げこわさ」Ｅ・工は、
Ｅ・Ｉ ＝（ｂ ｈ３／１２）・Ｅ ・・・（１）た
だし、Ｅ：ヤング率
■＝断面２次モーメント
ｂ：起歪体の幅
ｈ：起歪体の肉厚
（１）式より「曲げこわさ」Ｅ・工の値を大きくするた
めには、ｂおよびｈの値を大きくすればよい。The "bending stiffness" of a rectangular cross section is E・I = (b h3/12)・E ... (1) where, E: Young's modulus ■ = second moment of area b: width of the strain body h : Thickness of strain-generating body According to equation (1), in order to increase the value of "bending stiffness" E., it is sufficient to increase the values of b and h.
すなわち、起歪体の幅を広く、起歪体の肉厚を厚く守れ
ば剛性を大きくすることができる。In other words, the rigidity can be increased by increasing the width of the flexure element and increasing the wall thickness of the flexure element.
したがって、本実°流側としては、Ｚ軸方向の成分力検
出を行う検出部（第１図におけるハツチング部分）のア
ームの幅をより広くすることによって、このＺ軸方向の
起歪体の検出部の剛性を大きくしているので、Ｚ軸方向
に作用する力を他のＸ軸方向およびＹ軸方向の検出部に
分散する割合を抑えることができ、これによって、Ｆｚ
の検出感度をＭ ｘ 、 Ｍ ｖの検出感度と同程度に
良くすることができる。Therefore, on the actual flow side, by making the arm of the detection unit (the hatched part in Fig. 1) that detects the component force in the Z-axis direction wider, it is possible to detect the strain-generating body in the Z-axis direction. Since the rigidity of the section is increased, it is possible to suppress the proportion of the force acting in the Z-axis direction being dispersed to other detection sections in the X-axis direction and the Y-axis direction, thereby reducing the Fz
The detection sensitivity of M x and M v can be made as good as the detection sensitivity of M x and M v .
つぎに、本発明の第二の実施例を第１４図および第１５
図に基づいて説明する。本実施例は前述の第一の実施例
と全く同様な構成２作用とされているので、その説明は
省略する。ここでは、Ｚ軸方向の成分力検出を行う検出
部（第１４図におけるハンチング部分）の肉厚を他のＸ
軸方向およびＹ軸方向の成分力検出を行う検出部の肉厚
よりも厚くすることによって、第一の実施例と同様な理
由により、Ｚ軸方向の力Ｆｚの検出感度をモーメントＭ
ｘ 、 Ｍ ｖの検出感度と同程度に良くしている。Next, a second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 14 and 15.
This will be explained based on the diagram. Since this embodiment has the same configuration 2 operation as the first embodiment described above, the explanation thereof will be omitted. Here, the wall thickness of the detection part (hunting part in Fig. 14) that detects the component force in the Z-axis direction is
For the same reason as the first embodiment, by increasing the thickness of the detection part that detects component forces in the axial direction and the Y-axis direction, the detection sensitivity of the force Fz in the Z-axis direction can be increased by increasing the moment M.
The detection sensitivity is as good as that of x and Mv.
さらに１本発明の第三の実施例を第１６図および第１７
図に基づいて説明する。本実施例は前述の第一および第
二の実施例と全く同様な構成９作用とされているので、
その説明は省略する。ここでは、Ｚ軸方向の成分力検出
を行う検出部（第１６図におけるハツチング部分）のア
ームの幅を他のＸ＠力方向よびＹ軸方向の成分力検出を
行う検出部のアームの幅よりも広くすると同時に、また
この検出部の肉厚を他のＸ軸方向およびＹ軸方向の成分
力検出を行う検出部の肉厚よりも厚くすることによって
、第一の実施例と同様な理由により、Ｚ軸方向の力Ｆｚ
の検出感度をモーメントＭ ｘ 。Furthermore, a third embodiment of the present invention is shown in FIGS. 16 and 17.
This will be explained based on the diagram. Since this embodiment has exactly the same structure and operation as the first and second embodiments described above,
The explanation will be omitted. Here, the width of the arm of the detection unit that detects the component force in the Z-axis direction (the hatched part in Fig. 16) is set from the width of the arm of the detection unit that detects the component force in the other X @ force direction and Y-axis direction. For the same reason as the first embodiment, by making the detection part wider and making the thickness of this detection part thicker than the thickness of the detection part that detects the other component forces in the X-axis direction and the Y-axis direction. , force Fz in the Z-axis direction
The detection sensitivity of the moment M x .
ＭＹの検出感度と同程度に良くしている。The detection sensitivity is as good as that of MY.
効果
本発明は、上述のように、中心部と周辺部とのいずれか
一方を支持部とし他方を作用部とし、これらの両者間に
検出面を形成し、この検出面よりも前記中心部と前記周
辺部との剛性を大きくした平面状起歪体を形成し、この
平面上起歪体の前記検出面にこの検出面の機械的変形に
より電気抵抗を変化させる検出素子を形成し、Ｚ軸方向
の成分力検出を行う検出部の剛性を他のＸ軸方向および
Ｙ軸方向の成分力検出を行う検出部の剛性よりも大きく
設定したので、平板状起歪体の製作がきわめて容易にな
り、さらに、Ｚ軸方向に作用するツノの負担比率が大き
くなり、これによってＺ軸方向の成分力の検出感度を他
のＸ軸方向およびＹ軸方向の成分力の検出感度とほぼ同
等の値までに向上させることができるのである。Effects As described above, in the present invention, one of the center part and the peripheral part is used as a support part and the other part is used as an action part, and a detection surface is formed between the two, and the detection surface is larger than the center part. A planar flexure element having increased rigidity with respect to the peripheral portion is formed, and a detection element that changes electrical resistance by mechanical deformation of the detection surface is formed on the detection surface of the planar flexure element, and the Z-axis The rigidity of the detection part that detects the component force in the direction is set to be larger than the rigidity of the detection part that detects the component force in the other X-axis and Y-axis directions, making it extremely easy to manufacture the flat plate-shaped strain body. , Furthermore, the burden ratio of the horns acting in the Z-axis direction increases, which increases the detection sensitivity of the component force in the Z-axis direction to a value almost equal to the detection sensitivity of other component forces in the X-axis direction and the Y-axis direction. This can be improved.
第１図は本発明の第一の実施例を示す平面図。
第２図は第１図におけるＡ□−Ａ２線部の断面図、第３
図は第１図における斜視図、第４図はＭｙ成分力検出部
のブリッジ回路を示す電気回路図、第５図はＭｘ成分力
検出部のブリッジ回路を示す電気回路図、第６図はＦｚ
成分力検出部のブリッジ回路を示す電気回路図、第７図
は検出原理を示す側面図、第８図は平板状起歪体に外力
が作用した状態の検出原理を示す側面図、第９図は作用
部に作用する力の状態を示す斜視図、第１０図はモーメ
ントＭｙが作用した時の平板状起歪体の変形状態を示す
側面図、第１１図はモーメントＭｘが作用した時の平板
状起歪体の変形状態を示す側面図。
第１２図は力Ｆｘが作用した時の平板状起歪体の変形状
態を示す側面図、第１３図は外力が作用した場合の各成
分力を示すベクトル図、第１４図は本発明の第二の実施
例を示す平面図、第１５図は第１４図におけるＢ１−Ｂ
２線部の断面図、第１６図は本発明の第三の実施例を示
す平面図、第１７図は第１６図におけるＣ□−０２線部
の断面図、第１８図は従来例を示す斜視図、第１９図は
その平面図、第２０図は第１８図におけるＤｌ−Ｄ２線
部の断面図、第２１図は第１８図におけるＥｌ−Ｅ２線
部の断面図である。
１・・・平板状起歪体、２・・・周辺部、４・・・支持
部、５・・・中心部、７・・・作用部、８，９・・・検
出部、９・・・検出面、１４・・・検出素子
量 願 人 株式会社 リコーにも７１ 図
３．Ｚ 図
３己図
Ｆｚ
、ｙＦ）ｑ 図
、Ｊ−３罰図FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of the present invention. Figure 2 is a cross-sectional view of the A□-A2 line in Figure 1;
The figure is a perspective view of Fig. 1, Fig. 4 is an electric circuit diagram showing the bridge circuit of the My component force detection section, Fig. 5 is an electric circuit diagram showing the bridge circuit of the Mx component force detection section, and Fig. 6 is an electric circuit diagram showing the bridge circuit of the Mx component force detection section.
Electrical circuit diagram showing the bridge circuit of the component force detection section, Fig. 7 is a side view showing the detection principle, Fig. 8 is a side view showing the detection principle in a state where an external force is applied to the flat strain body, Fig. 9 10 is a perspective view showing the state of force acting on the acting part, FIG. 10 is a side view showing the deformation state of the flat plate-like strain body when moment My acts on it, and FIG. 11 shows the flat plate when moment Mx acts on it. FIG. 3 is a side view showing a deformed state of the strain body. Fig. 12 is a side view showing the deformation state of the flat plate-like strain body when force Fx is applied, Fig. 13 is a vector diagram showing each component force when external force is applied, and Fig. 14 is a diagram showing the state of deformation of the flat plate-like strain body when force Fx is applied. A plan view showing the second embodiment, FIG. 15 is B1-B in FIG. 14.
16 is a plan view showing the third embodiment of the present invention, FIG. 17 is a sectional view of the C□-02 line portion in FIG. 16, and FIG. 18 shows a conventional example. 19 is a plan view thereof, FIG. 20 is a sectional view taken along line Dl-D2 in FIG. 18, and FIG. 21 is a sectional view taken along line El-E2 in FIG. 18. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Flat strain body, 2... Peripheral part, 4... Support part, 5... Center part, 7... Acting part, 8, 9... Detecting part, 9...・Detection surface, 14...Amount of detection elements Applicant Also available at Ricoh Co., Ltd. 71 Figure 3. Z Figure 3 Self-figure Fz, yF) q figure, J-3 Punishment figure
Claims (1)
用部とし、これらの両者間に検出面を形成し、この検出
面よりも前記中心部と前記周辺部との剛性を大きくした
平板状起歪体を形成し、この平板状起歪体の前記検出面
の作用面に作用するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向
の力により生ずる機械的変形により電気抵抗を変化させ
る各方向別の検出素子を形成し、Ｚ軸方向の成分力検出
を行う前記検出素子が形成された検出部の剛性をＸ軸方
向およびＹ軸方向の成分力検出を行う前記検出素子が形
成された検出部の剛性よりも大きく設定したことを特徴
とする力検出装置。A flat plate in which one of a center part and a peripheral part is used as a support part and the other part is used as an action part, a detection surface is formed between the two, and the rigidity of the center part and the peripheral part is greater than that of the detection surface. Each direction in which electrical resistance is changed by mechanical deformation caused by forces in the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction that form a flat flexure body and act on the acting surface of the detection surface of the flat flexure body. Another detection element is formed, and the rigidity of the detection element is formed to detect component force in the Z-axis direction. A force detection device characterized in that the rigidity of the part is set to be greater than the rigidity of the part.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62043985A JPS63210633A (en) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | Force detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62043985A JPS63210633A (en) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | Force detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63210633A true JPS63210633A (en) | 1988-09-01 |
Family
ID=12679013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62043985A Pending JPS63210633A (en) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | Force detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63210633A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002022579A (en) * | 2000-07-13 | 2002-01-23 | Nippon Denshi Kogyo Kk | Stress sensor and stress measuring device |
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| WO2014033877A1 (en) * | 2012-08-30 | 2014-03-06 | ナブテスコ株式会社 | Detection device for detecting load and moment, and artificial limb including detection device |
-
1987
- 1987-02-26 JP JP62043985A patent/JPS63210633A/en active Pending
Cited By (6)
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| US9833340B2 (en) | 2012-08-30 | 2017-12-05 | Nabtesco Corporation | Detection device of load and moment, and artificial limb including the detection device |
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