JPH0615993B2 - Axial force sensor - Google Patents
Axial force sensorInfo
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- JPH0615993B2 JPH0615993B2 JP59163473A JP16347384A JPH0615993B2 JP H0615993 B2 JPH0615993 B2 JP H0615993B2 JP 59163473 A JP59163473 A JP 59163473A JP 16347384 A JP16347384 A JP 16347384A JP H0615993 B2 JPH0615993 B2 JP H0615993B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2206—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports
- G01L1/2243—Special supports with preselected places to mount the resistance strain gauges; Mounting of supports the supports being parallelogram-shaped
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、物体に加わる力のうち、所定方向の力の成分
を検出する軸力センサに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an axial force sensor that detects a component of force in a predetermined direction among forces applied to an object.
[従来の技術] 多くの機械、装置等においては、それらの特定部分に加
わる力、又は、それらが取扱う物体に加わる力の大きさ
を検出し、その検出した値に基づいて当該機械、装置等
を最適に制御する手段が用いられる。さらに、種々の学
術的実験においても、所定部分に加わる力の大きさを知
ることが不可欠である場合が生じる。このような力の大
きさを検出するため、いくつかの軸力センサが提案され
ている。以下、これら提案されている軸力センサのう
ち、極めて優れた性能を有する平行構造を備えた軸力セ
ンサについて説明する。[Prior Art] In many machines, devices, etc., the magnitude of the force applied to their specific parts or the force applied to the object they handle is detected, and based on the detected value, the machine, device, etc. A means for optimally controlling is used. Further, in various academic experiments, it may be indispensable to know the magnitude of the force applied to a predetermined portion. Several axial force sensors have been proposed to detect the magnitude of such force. Hereinafter, among these proposed axial force sensors, an axial force sensor having a parallel structure having extremely excellent performance will be described.
第9図(a),(b)は従来の軸力センサの側面図であ
る。図で、1は支持部、2は支持部1に固定される剛性
を有するブロック、3はブロック2の適宜個所にあけら
れた方形の貫通孔、4はブロック2を支持部1に固定す
る固定部、5は検出すべき力が加えられる可動部であ
る。6a,6bはブロック2に貫通孔3があけられるこ
とにより形成される薄肉平板であり、これら2つの薄肉
平板6a,6bは互いに平行関係にある。薄肉平板6
a,6bを中心とした部分により平行平板構造7が構成
されている。8a,8b,8c,8dはそれぞれ薄肉平
板6a,6bの根本部分に設けられその変形に応じた信
号を出力するストレーンゲージである。9 (a) and 9 (b) are side views of a conventional axial force sensor. In the figure, 1 is a supporting portion, 2 is a rigid block fixed to the supporting portion 1, 3 is a rectangular through hole formed in an appropriate portion of the block 2, and 4 is a fixing for fixing the block 2 to the supporting portion 1. Parts 5 are movable parts to which a force to be detected is applied. Reference numerals 6a and 6b are thin flat plates formed by forming the through holes 3 in the block 2, and these two thin flat plates 6a and 6b are parallel to each other. Thin flat plate 6
The parallel plate structure 7 is formed by the portions centering on a and 6b. The strain gauges 8a, 8b, 8c and 8d are provided at the roots of the thin flat plates 6a and 6b and output signals according to their deformation.
このような平行平板構造7を有する軸力センサにおい
て、可動部5に垂直方向(z軸方向)の力Fzが加えら
れると、平行平板構造7は第9図(b)に示すように薄
肉平板6a,6bがほぼ同一形状にたわんで変形を生じ
る。薄肉平板6a,6bは垂直方向の力に対しては曲げ
変形が生じ易く、さらに、薄肉平板6a,6bそれぞれ
の変形が同一形状であって互いに他を拘束する程度が小
さいから、第9図(b)に示すような変形は容易に生じ
る。一方、可動部5に加えられる紙面に垂直な方向(y
軸方向)の力Fyおよび図で左右方向(x軸方向)の力
Fxに対して、この平行平板構造7は非常に互い剛性を
有し、その変形は困難である。ここで、第9図(b)に
示すような力Fzが加えられた場合、ストレーンゲージ
8a,8bには引張りひずみ、ストレーンゲージ8b,
8cには圧縮ひずみを生じる。In the axial force sensor having such a parallel plate structure 7, when a force Fz in the vertical direction (z-axis direction) is applied to the movable part 5, the parallel plate structure 7 becomes a thin plate as shown in FIG. 9 (b). 6a and 6b are bent into substantially the same shape and deformed. Since the thin flat plates 6a and 6b are likely to be bent and deformed with respect to a vertical force, and further, the thin flat plates 6a and 6b have the same deformation and the degree of restraining each other is small. The deformation shown in b) easily occurs. On the other hand, a direction (y
With respect to the force F y in the axial direction and the force F x in the left-right direction (x-axis direction) in the drawing, the parallel plate structures 7 have very mutual rigidity, and their deformation is difficult. Here, when a force F z as shown in FIG. 9 (b) is applied, tensile strain is applied to the strain gauges 8a, 8b, strain gauges 8b,
A compressive strain is generated in 8c.
以上述べたように、第9図(a),(b)に示す平行平
板構造7はz軸方向の力Fzによってのみ変形し、これ
により、z軸方向の力Fzを高精度をもって検出するこ
とができる。そして、当然ながら、平行平板構造7の設
置の方向をx軸方向、y軸方向に変更すれば、それぞれ
の方向の力Fx,Fyを検出することができる。As described above, the parallel plate structure 7 shown in FIGS. 9A and 9B is deformed only by the force F z in the z-axis direction, and thus the force F z in the z-axis direction is detected with high accuracy. can do. And, of course, if the installation direction of the parallel plate structure 7 is changed to the x-axis direction and the y-axis direction, the forces F x and F y in the respective directions can be detected.
ところで、このような平行平板構造7を有する軸力セン
サにおいては、加増部5に加える力が大きくなり、ある
値を超えると、平行平板構造7自体の応力が弾性限界を
超えて永久変形が生じ、センサとして使用不可能な状態
に陥る。この問題を解決するために、第10図又は第1
1図に示される軸力センサが提案されている。第10図
は提案された軸力センサの側面図である。この図で、第
9図(a),(b)に示す部分と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。10a,10b,10c,1
0dは垂直方向(z軸方向)に沿ってブロック2に形成
された長方形の貫通孔である。各貫通孔10a〜10d
はいずれも第9図(a)に示す長さと同一の長さlを有
し、かつ、その幅は各貫通孔とも等しく形成されてい
る。又、各貫通孔10a〜10dは同一垂直線上に等間
隔に配列されている。11a,11b,11c,11
d,11eは各貫通孔10a〜10dの形成によって形
成される薄肉平板であり、各薄肉平板11a〜11eの
板厚は第9図(a)に示す板厚と同一の板厚tを有す
る。各薄肉平板11a〜11eは互いに平行関係にあ
る。12は各薄肉平板11a〜11eを中心とした部分
により構成される平行平板構造を示す。ストレーンゲー
ジ8a〜8dの設置個所は第9図(a),(b)に示す
ものと同じく薄肉平板11a,11eの根本部分であ
る。By the way, in the axial force sensor having such a parallel plate structure 7, when the force applied to the additional portion 5 increases and exceeds a certain value, the stress of the parallel plate structure 7 itself exceeds the elastic limit and permanent deformation occurs. , It falls into a state where it cannot be used as a sensor. In order to solve this problem, FIG. 10 or 1
The axial force sensor shown in FIG. 1 has been proposed. FIG. 10 is a side view of the proposed axial force sensor. In this figure, the same parts as those shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b) are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. 10a, 10b, 10c, 1
Reference numeral 0d is a rectangular through hole formed in the block 2 along the vertical direction (z-axis direction). Each through hole 10a to 10d
All have the same length 1 as the length shown in FIG. 9 (a), and the width thereof is also the same as that of each through hole. Further, the through holes 10a to 10d are arranged at equal intervals on the same vertical line. 11a, 11b, 11c, 11
d and 11e are thin flat plates formed by forming the through holes 10a to 10d, and the thin flat plates 11a to 11e have the same plate thickness t as the plate thickness shown in FIG. 9 (a). The thin flat plates 11a to 11e are parallel to each other. Reference numeral 12 denotes a parallel plate structure constituted by a portion centered on each of the thin plate 11a to 11e. The places where the strain gauges 8a to 8d are installed are the root portions of the thin flat plates 11a and 11e as shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
今、可動部5にz軸方向の力Fzが加えられると、平行
平板構造12は変形を生じる。この変形は、各薄板平板
11a〜11eの長さおよび板厚が第9図(a),
(b)に示す薄肉平板6a,6bと同一であるため、第
9図(b)に示す変形と同一モードの変形となる。即
ち、応力の分布は各薄肉平板11a〜11eの根本部分
に集中するので、平行平板構造12はその平行平板構造
たる特徴を失なうことはない。そして、変形による応力
は、各薄肉平板11a〜11eのそれぞれにより分担さ
れるので、同一の力Fzに対する変位量は第9図(b)
に示す場合の変位量より小さくなるのは当然であり、こ
のことは逆に、より大きな力Fzに対して、平行平板構
造12がその平行平板構造の特徴を保持したまま変形し
得ることを示すものである。結局、この軸力センサは従
来の軸力センサに比較し、その平行平板構造の寸法を変
更することなく、より大きな力を検出することができる
ものである。When a force F z in the z-axis direction is applied to the movable portion 5, the parallel plate structure 12 is deformed. In this modification, the lengths and thicknesses of the thin flat plates 11a to 11e are shown in FIG. 9 (a),
Since it is the same as the thin flat plates 6a and 6b shown in (b), the deformation is in the same mode as the deformation shown in FIG. 9 (b). That is, since the distribution of stress concentrates on the root part of each thin flat plate 11a to 11e, the parallel flat plate structure 12 does not lose its characteristic of the parallel flat plate structure. Since the stress due to the deformation is shared by each of the thin flat plates 11a to 11e, the displacement amount for the same force F z is shown in FIG. 9 (b).
It is natural that the amount of displacement becomes smaller than that in the case shown in FIG. 3, which means that the parallel plate structure 12 can be deformed with a larger force F z while maintaining the characteristics of the parallel plate structure. It is shown. After all, this axial force sensor can detect a larger force than the conventional axial force sensor without changing the dimensions of the parallel plate structure.
第11図は提案された他の軸力センサの側面図である。
図で、第10図に示す部分と同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。30a,30b,30cは垂直方
向(z軸方向)に沿ってブロック2に形成された断面円
形の貫通孔、31a,31b,31c,31dは貫通孔
30a,30b,30cの形成によって形成される薄肉
平板である。なお、これら薄肉平板31a〜31dはそ
れぞれ円形の貫通孔30a〜30cにより形成されるの
で、実際には「薄肉」ではあっても「平板」であるとは
言い難く、「薄肉平板」という表現は必ずしも適切では
ないが、第6図(a)〜(c)に示す薄肉平板と同一の
機能(たわみ機能)を有することから、「薄肉平板」の
語がその機能を示す判り易い用語であると考えられるの
で、以下、薄肉平板の語を用いることにする。各貫通孔
30a〜30cは同一垂直線上に等間隔に配列され、
又、各薄肉平板31a〜31dは互いに平行関係にあ
る。この場合、平行関係とは、各薄肉平板31a〜31
dを第6図(a)〜(c)に示す薄肉平板のように理想
化したときの各薄肉平板が平行関係にあるという意味で
ある。32は各薄肉平板31a〜31dを中心とした部
分により構成される平行平板構造を示す。なお、この場
合の平行平板構造の「平行」および「平板」の用語は上
述した意味において用いられる。ストレーンゲージ8a
〜8dの設置個所は薄肉平板31a,31dの根本部分
である。この軸力センサの動作も第10図に示す軸力セ
ンサと同じである。FIG. 11 is a side view of another proposed axial force sensor.
In the figure, those parts that are the same as those corresponding parts in FIG. 10 are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted. 30a, 30b, 30c are through holes having a circular cross section formed in the block 2 along the vertical direction (z-axis direction), and 31a, 31b, 31c, 31d are thin holes formed by forming the through holes 30a, 30b, 30c. It is a flat plate. Since the thin flat plates 31a to 31d are formed by the circular through holes 30a to 30c, it is difficult to say that they are "flat plates" even though they are "thin walls" in reality, and the expression "thin flat plates" is used. Although not necessarily appropriate, since it has the same function (deflection function) as the thin-walled flat plate shown in FIGS. 6 (a) to (c), the term "thin-walled flat plate" is an easy-to-understand term indicating the function. Since it is conceivable, the term "thin plate" will be used below. The through holes 30a to 30c are arranged at equal intervals on the same vertical line,
The thin flat plates 31a to 31d are in parallel with each other. In this case, the parallel relationship means that each of the thin flat plates 31a to 31
This means that the thin plates are in a parallel relationship when d is idealized like the thin plates shown in FIGS. 6 (a) to 6 (c). Reference numeral 32 denotes a parallel plate structure composed of portions centering on the respective thin flat plates 31a to 31d. In this case, the terms “parallel” and “flat plate” in the parallel plate structure are used in the above meanings. Strain gauge 8a
The installation location of 8d is the root portion of the thin flat plates 31a and 31d. The operation of this axial force sensor is also the same as that of the axial force sensor shown in FIG.
[発明が解決しようとする課題] 上述のように、第10図および第11図に示す軸力セン
サは、2枚の平行平板より成る軸力センサに比較して、
同一寸法であれば、より大きな力を検出することができ
る。しかし、このような軸力センサの構成では、可動部
5に垂直方向の力成分が作用すると同時に必然的にモー
メント成分も発生し、各薄肉平板に上記力成分による変
形と上記モーメント成分による変形とが同時に生じて、
検出対象となる力成分を正確に検出することができない
という問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the axial force sensor shown in FIG. 10 and FIG. 11 is compared with the axial force sensor made of two parallel flat plates,
With the same size, a larger force can be detected. However, in such a configuration of the axial force sensor, a force component in the vertical direction acts on the movable portion 5 and at the same time a moment component is inevitably generated, so that each thin flat plate is deformed by the force component and deformed by the moment component. Occur at the same time,
There is a problem in that the force component to be detected cannot be detected accurately.
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
正確に力成分を検出することができる軸力センサを提供
することにある。The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional technology,
An object is to provide an axial force sensor that can accurately detect a force component.
[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、1つの剛体ブロ
ックより成り、所定軸方向に作用した力成分を検出する
軸力センサにおいて、前記剛体ブロックに、前記力成分
が加わる中央剛体部を設けるとともに、この中央剛体部
の中心を通り前記所定軸方向に沿う面に対して対称に当
該中央剛体部の両側に配列され、かつ、前記面に沿って
前記剛体ブロックを貫通する複数の貫通孔を形成するこ
とによって形成された前記所定軸方向に対して垂直な面
を有する3つ以上の薄肉平板を設けたことを特徴とす
る。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is an axial force sensor that is composed of one rigid body block and detects a force component acting in a predetermined axial direction. A central rigid body portion to which a force component is applied is provided, and the rigid body portions are arranged symmetrically with respect to a plane passing through the center of the central rigid body portion and extending along the predetermined axis direction, and the rigid bodies are arranged along the surface. It is characterized in that three or more thin-walled flat plates each having a surface perpendicular to the predetermined axis direction formed by forming a plurality of through holes penetrating the block are provided.
[作用] 中央剛体部に所定軸方向の力成分が加わると、当該中央
剛体部の両側には力成分と同時にモーメント成分も生じ
る。しかし、これら中央剛体部の両側に生じた各モーメ
ント成分は、大きさが等しく方向が反対であるので、互
いに打消しあうこととなり、中央剛体部の両側の各薄肉
平板には上記成分による変形のみが発生し、この力成分
の正確な検出が可能となる。[Operation] When a force component in the predetermined axial direction is applied to the central rigid body portion, a moment component is generated simultaneously with the force component on both sides of the central rigid body portion. However, since the moment components generated on both sides of the central rigid body portion are equal in size and opposite in direction, they cancel each other out, and the thin flat plates on both sides of the central rigid body portion are only deformed by the above components. Occurs, and it becomes possible to accurately detect this force component.
[実施例] 以下、本発明の図示の各実施例に基づいて説明する。[Examples] Hereinafter, description will be given based on illustrated examples of the present invention.
第1図は本発明の第1の実施例に係る軸力センサの正面
図である。この図で、20はブロック2の中央部分の剛
体(中央剛体部)である。35a1〜35c1は中央剛体
部20の一方側(図の右側)に紙面垂直方向に沿って形
成された方形の貫通孔であり、同一垂直線上(図で上下
方向)に配置されている。35a2〜35c2は中央剛体
部20の他方側(図の左側)に紙面垂直方向に沿って形
成された方形の貫通孔であり、同一垂直線上(図で上下
方向)に配置されている。左右の貫通孔は中央剛体部2
0の中心を通る紙面に垂直な面に対して対称に配置され
ている。36a1〜36d1,36a2〜36d2はそれぞ
れ貫通孔35a1〜35c1,35a2〜35c2の形成に
より形成された薄肉平板である。8a1〜8b2はそれぞ
れ薄肉平板薄肉平板36a1,36a2の根本部分に設け
られたストレーンゲージである。37は中央剛体部20
における突出部であり、この突出部37に力が加えられ
る。38はブロック2の下方に設けられた貫通孔であ
る。貫通孔38の水平方向の長さは、各貫通孔35a1
〜35c2の左右端を超えた長さとされる。突出部37
に垂直方向の力が加えられると中央剛体部が変位し、こ
れにより両側の薄肉平板が変形する。FIG. 1 is a front view of an axial force sensor according to a first embodiment of the present invention. In this figure, 20 is a rigid body (central rigid body portion) of the central portion of the block 2. Reference numerals 35a 1 to 35c 1 are rectangular through holes formed on one side (right side in the drawing) of the central rigid body portion 20 along the direction perpendicular to the paper surface, and are arranged on the same vertical line (vertical direction in the drawing). Reference numerals 35a 2 to 35c 2 are rectangular through holes formed on the other side (left side in the drawing) of the central rigid body portion 20 along the direction perpendicular to the paper surface, and are arranged on the same vertical line (up and down direction in the drawing). Left and right through holes are central rigid body 2
They are arranged symmetrically with respect to a plane that passes through the center of 0 and is perpendicular to the paper surface. 36a 1 ~36d 1, 36a 2 ~36d 2 is a thin flat plate which is formed by the formation of the respective through-holes 35a 1 ~35c 1, 35a 2 ~35c 2. 8a 1 ~8b 2 is a wire strain gauges respectively provided base portion of the thin plate-thin flat plate 36a 1, 36a 2. 37 is the central rigid body portion 20
And the force is applied to the protrusion 37. Reference numeral 38 is a through hole provided below the block 2. The horizontal length of the through hole 38 is equal to that of each through hole 35a 1.
The length exceeds the left and right ends of ~ 35c 2 . Protrusion 37
When a vertical force is applied to the central rigid body part, the thin flat plates on both sides are deformed.
この場合、図の左右の薄肉平板には、中央剛体部20に
垂直方向の力成分が作用すると同時に必然的にモーメン
ト成分も発生する。しかし、これら中央剛体部20の両
側に生じた各モーメント成分は、大きさが等しく方向が
反対であるので、互いに打消しあうこととなり、中央剛
体部20の両側の各薄肉平板には上記力成分による変形
のみが発生することになる。In this case, a vertical force component acts on the central rigid body portion 20 on the left and right thin-walled flat plates, and at the same time, a moment component is inevitably generated. However, since the moment components generated on both sides of the central rigid body portion 20 are equal in magnitude and opposite in direction, they cancel each other out, and the force components are applied to the thin flat plates on both sides of the central rigid body portion 20. Only the deformation due to will occur.
このように、本実施例では、中央剛体部の両側に対称に
配列された貫通孔により3つ以上の薄肉平板を構成した
ので、図10,11に示す構成と同様に大きな力を検出
することができるとともに、力の作用時に発生するモー
メント成分の影響をなくすことができるので、作用した
力成分を正確に検出することができる。As described above, in this embodiment, since three or more thin flat plates are configured by the through holes symmetrically arranged on both sides of the central rigid body portion, it is possible to detect a large force as in the configuration shown in FIGS. In addition to the above, it is possible to eliminate the influence of the moment component generated when the force acts, so that the acting force component can be accurately detected.
第2図は本発明の第2の実施例に係る軸力センサの正面
図である。図で、第2図に示す部分と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。35b1′,35b2′,
35c1′,35c2′はそれぞれブロック2に形成され
た貫通孔、38′は貫通孔35c1′,35c2′の左右
端を超えてブロック2に形成された貫通孔である。第1
図に示す実施例と本実施例とが異なる点は、前者の貫通
孔が同一垂直線上(図で上下方向)に配列されるのに対
して、本実施例では貫通孔が同一垂直線上に配置されて
いない点にある。即ち、貫通孔35b1′,35b2′は
それぞれその上の貫通孔35a1′,35a2に対して中
心方向にずれた位置に配置され、貫通孔35c1′,3
5c2′はそれぞれその上の貫通孔35b1′,35
b2′に対してさらに中心方向のずれた位置に配置され
ている。したがって、両側の貫通孔は、、中心下方方向
に向かう斜線上に配置されることになる。しかし、これ
ら左右の貫通孔は中央剛体部20の中心を通る紙面に垂
直な面に対称に配置される点ではさきの実施例と同じで
ある。本実施例の動作および効果は、第1図に示す実施
例の動作および効果と同じである。FIG. 2 is a front view of an axial force sensor according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those shown in FIG. 35b 1 ′, 35b 2 ′,
Reference numerals 35c 1 ′ and 35c 2 ′ are through holes formed in the block 2, respectively, and 38 ′ are through holes formed in the block 2 beyond the left and right ends of the through holes 35c 1 ′ and 35c 2 ′. First
The difference between the embodiment shown in the figure and this embodiment is that the former through holes are arranged on the same vertical line (vertical direction in the figure), whereas in the present embodiment, the through holes are arranged on the same vertical line. There is a point that is not done. That is, the through-holes 35b 1 ', 35b 2' is 'is arranged at a position, offset toward the center with respect to 35a 2, through-holes 35c 1' the through hole 35a 1 on each 3
5c 2 ′ has through-holes 35b 1 ′, 35 on it, respectively.
It is arranged at a position further shifted in the central direction with respect to b 2 ′. Therefore, the through holes on both sides are arranged on a diagonal line extending downward in the center. However, the left and right through holes are the same as in the previous embodiment in that they are symmetrically arranged on a plane perpendicular to the plane of the paper passing through the center of the central rigid body portion 20. The operation and effect of this embodiment are the same as the operation and effect of the embodiment shown in FIG.
第3図は本発明の第3の実施例に係る軸力センサの斜視
図である。図で、40は凸字状のブロック、40aはブ
ロック40の凸部、40bはブロック40の台部であ
る。台部40bは第1図に示す構造と同じ構造を有す
る。41Fxは凸部40aの正面から裏面に貫通する複
数の貫通孔により形成された薄肉平板群、41Fyは凸
部40aの一方の側面から他方の側面に貫通する複数の
貫通孔により形成された薄肉平板群である。これら薄肉
平板群41Fx,41Fyは第10図に示す平行平板構造
12と同じである。41Fzは台部40の正面から裏面
に貫通する2列の貫通孔により形成される薄肉平板群で
あり、第1図に示す薄肉平板群と同じである。FIG. 3 is a perspective view of an axial force sensor according to a third embodiment of the present invention. In the figure, 40 is a convex block, 40a is a convex portion of the block 40, and 40b is a base of the block 40. The base 40b has the same structure as that shown in FIG. 41F x is a thin plate group formed by a plurality of through holes penetrating from the front surface to the back surface of the convex portion 40a, and 41F y is formed by a plurality of through holes penetrating from one side surface of the convex portion 40a to the other side surface. It is a group of thin plates. These thin plate groups 41F x and 41F y are the same as the parallel plate structure 12 shown in FIG. 41F z is a thin plate group formed by two rows of through holes penetrating from the front surface to the back surface of the base 40, and is the same as the thin plate group shown in FIG.
本実施例の軸力センサは、x軸方向の力Fz,y軸方向
の力Fy,z軸方向の力Fzを検出することができる3軸
力センサである。即ち、力Fzは、薄肉平板群41Fxの
変形により検出され、力Fyは、薄肉平板群41Fyの変
形により検出され、力Fzは、薄肉平板群41Fzの変形
により検出される。The axial force sensor of this embodiment is a triaxial force sensor that can detect a force F z in the x-axis direction, a force F y in the y- axis direction, and a force F z in the z-axis direction. That is, the force F z is detected by the deformation of the thin plate group 41F x , the force F y is detected by the deformation of the thin plate group 41F y , and the force F z is detected by the deformation of the thin plate group 41F z. .
このように、本実施例では、さきの各実施例の中央剛体
部に一体形成された凸部に、x軸方向に配列された複数
の貫通孔より成る薄肉平板群およびy軸方向に配列され
た複数の貫通孔より成る薄肉平板群を設けたので、z軸
方向の力に加えてx軸およびy軸方向の力も同時に検出
することができる。As described above, in the present embodiment, the thin plate group composed of a plurality of through holes arranged in the x-axis direction and the thin plate group arranged in the y-axis direction are formed on the convex portion integrally formed on the central rigid body portion of each of the preceding examples. Since the thin flat plate group including the plurality of through holes is provided, the forces in the x-axis and y-axis directions can be simultaneously detected in addition to the force in the z-axis direction.
第4図は本発明の第4の実施例に係る軸力センサの斜視
図である。図で、45は柱状のブロック、46a,46
bはブロック45のほぼ中央部の両側部に形成された切
り込み、47a,47bはそれぞれ切り込み46a,4
6bにより区分された上部ブロックおよび下部ブロック
である。下部ブロック47bの構造は第2図に示す構造
と同じである。ただし、貫通孔は断面円形に形成されて
いる。48Fxは上部ブロック47aの正面から裏面に
貫通された断面円形の複数の貫通孔により形成された薄
肉平板群、48Fyは上部ブロック47aの一方の側面
から他方の側面に貫通された断面円形の複数の貫通孔に
より形成された薄肉平板群、48Fzは下部ブロック4
7bの薄肉平板群である。第3図に示す実施例とが異な
る点は、ブロックの形状、各貫通孔の断面形状、薄肉平
板群48Fzの配列のみであり、本実施例の動作および
効果は第3図に示す実施例と同じである。FIG. 4 is a perspective view of an axial force sensor according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 45 is a columnar block, 46a, 46
b is a notch formed on both sides of the central portion of the block 45, and 47a and 47b are notches 46a and 4 respectively.
6b is an upper block and a lower block divided by 6b. The structure of the lower block 47b is the same as that shown in FIG. However, the through hole has a circular cross section. 48F x is a group of thin-walled flat plates formed by a plurality of through holes having a circular cross section that penetrates from the front surface to the back surface of the upper block 47a, and 48F y has a circular cross section that penetrates from one side surface to the other side surface of the upper block 47a. A group of thin flat plates formed by a plurality of through holes, 48F z is the lower block 4
7b is a thin-walled flat plate group. The difference from the embodiment shown in FIG. 3 is only the shape of the block, the cross-sectional shape of each through hole, and the arrangement of the thin plate group 48F z . The operation and effect of this embodiment are the same as those of the embodiment shown in FIG. Is the same as.
なお、第3図および第4図に示す実施例において、凸部
40a又は上部ブロック47aを分離してとり出せば、
薄肉平板群41Fx,41Fy又は薄肉平板群48Fx,
48Fyで構成される2軸力センサを得ることができる
のは明らかである。In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, if the convex portion 40a or the upper block 47a is separated and taken out,
Thin plate group 41F x , 41F y or thin plate group 48F x ,
It is clear that a biaxial force sensor composed of 48F y can be obtained.
第5図は本発明の第5の実施例に係る軸力センサを用い
た切削加工装置の一部の斜視図である。20は被切削加
工物であるワーク、21はワーク20を切削するバイ
ト、22はバイト21が固定される剛体ブロックであ
る。剛体ブロック22は2つの部分、22A,22Bよ
り成る。剛体ブロック22Aは第1図に示す構造と同じ
構造を有する。23は剛体ブロック22Aに形成された
主分力検出用薄肉平板群、24は剛体ブロック22Bに
形成された送り分力検出用薄肉平板群である。各薄肉平
板群23,24は第10図に示すものと同様に構成され
ている。P1はバイト21に加わる主分力、P2はバイト
21に加わる送り分力、P3はバイト21に加わる背分
力を示す。なお、送り分力P2、背分力P3は主分力P1
に比べ極めて小さい。FIG. 5 is a perspective view of a part of a cutting machine using an axial force sensor according to a fifth embodiment of the present invention. 20 is a work which is a work to be cut, 21 is a cutting tool for cutting the work 20, and 22 is a rigid block to which the cutting tool 21 is fixed. The rigid block 22 consists of two parts, 22A and 22B. The rigid block 22A has the same structure as that shown in FIG. Reference numeral 23 denotes a thin plate group for main component force detection formed on the rigid block 22A, and 24 denotes a thin plate group for feed component force detection formed on the rigid block 22B. Each of the thin plate groups 23 and 24 has the same structure as that shown in FIG. P 1 is the main component force applied to the cutting tool 21, P 2 is the feed component force applied to the cutting tool 21, and P 3 is the back force applied to the cutting tool 21. The feed component P 2 and the back component P 3 are the main component P 1
It is extremely small compared to.
切削加工装置においては、これら主分力P1、送り分力
P2をそれぞれ薄肉平板群23,24により検出し、
(背分力P3を検出する軸力センサの図示は省略す
る。)この検査値に基づいて適切な制御が行なわれる。
ところで、このような切削加工装置において重切削が行
なわれる場合、主分力P1は極めて大きな値となるの
で、送り分力P2を検出する薄肉平板群24には、送り
分力P2が加わる方向以外の方向の力(主分力P1)が極
めて大きくなり、その方向にたわみを生じるおそれがあ
る。In the cutting apparatus, the main component force P 1 and the feed component force P 2 are detected by the thin plate groups 23 and 24, respectively,
(The illustration of an axial force sensor for detecting the back force P 3 is omitted.) Appropriate control is performed based on this inspection value.
Incidentally, when heavy cutting is performed in such a cutting device, a main component force because P 1 is extremely large value, the thin flat plate group 24 for detecting the feed force component P 2, the feed component of force P 2 The force (principal component force P 1 ) in a direction other than the applied direction becomes extremely large, which may cause bending in that direction.
しかしながら、薄肉平板群24も複数枚より成るので、
その薄肉平板の断面積は従来のものの数倍に増大するこ
ととなる。そして、このことは、検出しようとする方向
と直角方向の薄肉平板の幅の合計が従来のものの薄肉平
板の幅の合計の数倍になったことを意味し、当該方向の
剛性は大きく増大してその方向のたわみを抑制するので
重切削を行なった場合でも、その主分力P1によるたわ
みを充分に抑制すること削できる。なお、薄肉平板群2
3は重切削時の大きな主成分P1を何等支障なく検出す
ることができるのは明らかである。However, since the thin plate group 24 is also composed of a plurality of sheets,
The cross-sectional area of the thin flat plate will be several times larger than the conventional one. This means that the total width of the thin flat plates in the direction perpendicular to the direction to be detected is several times the total width of the thin flat plates of the conventional one, and the rigidity in that direction is greatly increased. Deflection in that direction is suppressed, so that even when heavy cutting is performed, it is possible to sufficiently suppress the deflection due to the main component force P 1 . In addition, thin plate group 2
It is obvious that 3 can detect the large main component P 1 at the time of heavy cutting without any trouble.
以上のように、本実施例は、1つの軸力センサで主成分
P1と送り分力P2とを同時に検出することができる。As described above, in this embodiment, the main component P 1 and the feed component force P 2 can be simultaneously detected by one axial force sensor.
第6図は放射平板構造を備えた軸力センサの側面図であ
る。このような放射平板構造は第7図に示す実施例で用
いられるので、まず第6図に示す放射平板構造について
説明する。図で、1は支持部、60は支持部1に支持さ
れた剛性を有するブロック、61はブロック60にあげ
られた台形の貫通孔、62はブロック60を支持部1に
固定する固定部、63はモーメントが加えられる可動部
である。64a,64bはブロック60に台形の貫通孔
61があけられることにより形成される薄肉平板であ
り、これら2つの薄肉平板64a,64bは点Oを中心
とする角度θの放射線上に位置する関係にある。薄肉平
板64a,64bを中心とした部分により放射平板構造
65が構成されている。66a,66b,66c,66
dはそれぞれ薄肉平板64a,64bの根本部分に設け
られたストレーンゲージである。FIG. 6 is a side view of an axial force sensor having a radiating plate structure. Since such a radiation plate structure is used in the embodiment shown in FIG. 7, the radiation plate structure shown in FIG. 6 will be described first. In the figure, 1 is a support portion, 60 is a rigid block supported by the support portion 1, 61 is a trapezoidal through hole provided in the block 60, 62 is a fixing portion for fixing the block 60 to the support portion 1, 63 Is a movable part to which a moment is applied. 64a and 64b are thin flat plates formed by forming trapezoidal through-holes 61 in the block 60, and these two thin flat plates 64a and 64b are positioned on the radiation of an angle θ centered on the point O. is there. The radiating plate structure 65 is configured by the portions centering on the thin flat plates 64a and 64b. 66a, 66b, 66c, 66
Symbols d are strain gauges provided at the roots of the thin flat plates 64a and 64b, respectively.
このような放射平板構造65を有する軸力センサにおい
て、可動部63の点Oを通る紙面に垂直な方向の軸のま
わりにモーメントが作用すると、薄肉平板64a,64
bがたわんで変形する。薄肉平板64a,64bは上記
モーメントに対しては変形を生じ易く、さらに、それぞ
れの変形が同一形状であって互いに他を拘束する程度が
小さいから、上記モーメントによる薄肉平板64a,6
4bの変形は容易に発生する。しかしながら、他の方向
の軸まわりのモーメントおよびすべての軸方向の力に対
しては剛性が高く変形困難である。したがって、点Oを
通る紙面に垂直方向の軸まわりのモーメントを、ストレ
ーンゲージ66a〜66dにより精度良く検出すること
ができる。このような放射平板構造65においても、複
数の台形の貫通孔を形成することにより、点Oを中心と
する3つ以上の薄肉平板を形成することができ、これに
より、より大きなモーメントを検出することができると
ともに、力や他のモーメントに対する剛性を大にするこ
とができる。In the axial force sensor having such a radiating flat plate structure 65, when a moment acts around an axis in a direction perpendicular to the paper plane passing through the point O of the movable portion 63, the thin flat plates 64a, 64 are formed.
b is bent and deformed. The thin flat plates 64a, 64b are likely to be deformed by the moment, and the deformations are the same shape and restrain each other from each other. Therefore, the thin flat plates 64a, 6b due to the moment are deformed.
The deformation of 4b easily occurs. However, it is highly rigid and difficult to deform with respect to moments around the axis in other directions and all axial forces. Therefore, the moment about the axis perpendicular to the plane of the sheet passing through the point O can be accurately detected by the strain gauges 66a to 66d. Also in such a radiation flat plate structure 65, by forming a plurality of trapezoidal through holes, three or more thin flat plates centering on the point O can be formed, thereby detecting a larger moment. It is possible to increase the rigidity against a force and other moments.
第7図は本発明の第6の実施例に係る軸力センサの一部
破断斜視図である。図で、70は剛性を有するブロック
であり、次に述べる3つの部分に区分されている。即
ち、71はリング状に形成された上リング部、72は同
じくリング状に形成された下リング部、73は上リング
部71と下リング部72の間に位置する中間部である。
中間部73はほぼ十文字状に形成されており、この十文
字に沿って図示のようにx軸、y軸が想定され、これら
の垂直方向にz軸が想定されている。73hは中間部7
3の中央にzZ軸方向に貫通して形成された中央開孔、
73Cは中央開孔73hを中心とする中央ブロックであ
る。この中央ブロック73Cが第1図に示す中央剛体部
20に相当する。73D1,73D2はそれぞれ中央ブロ
ック73Cからy軸方向に対称的に突出した突出部、7
3D3,73D4はそれぞれ中央ブロック73Cからx軸
方向に対称的に突出した突出部である。上リング部71
は突出部73D1,73D2の上端部と連結され、又、下
リング部72は突出部73D3,73D4の下端部と連係
されている。FIG. 7 is a partially cutaway perspective view of an axial force sensor according to a sixth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 70 denotes a rigid block, which is divided into the following three parts. That is, 71 is a ring-shaped upper ring portion, 72 is a ring-shaped lower ring portion, and 73 is an intermediate portion located between the upper ring portion 71 and the lower ring portion 72.
The intermediate portion 73 is formed in a substantially cross shape, and the x axis and the y axis are assumed along the cross character as shown in the figure, and the z axis is assumed in the vertical direction. 73h is the middle part 7
A central opening formed in the center of 3 through the zZ axis direction,
73C is a central block centered on the central opening 73h. The central block 73C corresponds to the central rigid body portion 20 shown in FIG. 73D 1 and 73D 2 are projecting portions which respectively project symmetrically from the central block 73C in the y-axis direction,
3D 3 and 73D 4 are projecting portions that project symmetrically from the central block 73C in the x-axis direction. Upper ring portion 71
Is connected to the upper ends of the protrusions 73D 1 and 73D 2 , and the lower ring part 72 is linked to the lower ends of the protrusions 73D 3 and 73D 4 .
上記のブロック70には、所定の個所のそれぞれ符号7
5で示される薄肉平板群および放射平板構造を構成する
薄肉平板群が形成される。即ち、73Mzは上リング部
71の周囲に沿って配列された複数の円形貫通孔により
構成される放射平板構造であり、z軸まわりのモーメン
トを検出する。75Fxは突出部73D1,73D2の上
面から下面に貫通した円形貫通孔をx軸方向に複数個直
線状に配列して中央ブロック73Cの両側に構成される
薄肉平板群であり、第1図に示す薄肉平板群に相当し、
x軸方向の力を検出する。75Fyは突出部73D3,7
3D4の上面から下面に貫通した円形貫通孔をy軸方向
に複数個直線状に配列して構成される薄肉平板群であ
り、y軸方向の力を検出する。75Fzは中央ブロック
73Cの4個所の外面(各突出部相互の中間部)から中
央開孔73hに貫通した円形貫通孔をz軸方向に複数個
配列して構成される薄肉平板群であり、z軸方向の力を
検出する。75Mxは突出部73D1,73D2の一方の
側面から他方の側面に貫通した円形貫通孔を複数弧状に
配列して構成される放射平板構造を形成する薄肉平板群
x軸まわりのモーメントを検出する。75Myは突出部
73D3,73D4の一方の側面から他方の側面に貫通し
た円形貫通孔を複数個弧状に配列して構成される放射平
板構造を形成する薄肉平板群であり、y軸まわりモーメ
ントを検出する。本実施例は、これら3つの薄肉平板群
75Fx,75Fy,75Fzおよび3つの放射平板構造
を形成する薄肉平板群75Mx,75My,75Mzによ
り6軸力センサとして使用される。In the above-mentioned block 70, the reference numeral
A thin plate group shown by 5 and a thin plate group forming a radial plate structure are formed. That is, 73M z is a radial flat plate structure constituted by a plurality of circular through holes arranged along the periphery of the upper ring portion 71, and detects the moment about the z axis. 75F x is a group of thin flat plates formed on both sides of the central block 73C by linearly arranging a plurality of circular through holes penetrating from the upper surface to the lower surface of the protrusions 73D 1 and 73D 2 in the x-axis direction. Corresponding to the thin plate group shown in the figure,
The force in the x-axis direction is detected. 75F y is a protrusion 73D 3 , 7
It is a thin-walled flat plate group configured by linearly arranging a plurality of circular through holes penetrating from the upper surface to the lower surface of 3D 4 in the y-axis direction, and detects the force in the y-axis direction. 75F z is a thin flat plate group configured by arranging a plurality of circular through holes penetrating from the four outer surfaces of the central block 73C (intermediate portions of the respective protruding portions) to the central opening 73h in the z-axis direction, The force in the z-axis direction is detected. 75M x is a thin plate group that forms a radial flat plate structure configured by arranging a plurality of circular through holes penetrating from one side surface of the protruding portions 73D 1 and 73D 2 to the other side surface, and detects a moment about the x-axis To do. 75M y is a group of thin-walled flat plates that form a radial flat plate structure configured by arranging a plurality of circular through holes penetrating from one side surface of the protruding portions 73D 3 and 73D 4 to the other side surface in a circular arc. Detect the moment. This embodiment, three thin flat plate group 75F x, 75F y, 75F z and three thin flat plate group 75M x to form the radiation plate structure, 75M y, is used as the six-axis force sensor by 75M z.
今、下リング部72が図示されない剛体に固定されてい
るとし、上リング部71にy軸方向の力Fyが加えられ
たとする。そうすると、この力Fyは上リング部71、
これと連結する突出部73D1,73D2、中央ブロック
73C、突出部73D3,73D4、これに連結された下
リング部72を経て図示されない剛体に伝達される。こ
の伝達過程において、薄肉平板群75Mx,75My,7
5Mzおよび薄肉平板群Fx,Fzは何等の変形をも生じ
ないが、薄肉平板群75Fyは力Fyに応じた変形を生
じ、力Fyの検出を行なう。力Fyが大きくても、薄肉平
板群75Fyはその複数貫通孔の構造のため何等支障な
く検出を行なうことができ、又、他の薄肉平板群75F
x,75Fz、薄肉平板群75Mx,75My,75Mzは
その複数貫通孔の構造のため高い剛性を示して変形しな
い。Now, it is assumed that the lower ring portion 72 is fixed to a rigid body (not shown) and a force F y in the y-axis direction is applied to the upper ring portion 71. Then, this force F y is generated by the upper ring portion 71,
It is transmitted to a rigid body (not shown) through the protrusions 73D 1 and 73D 2 connected to it, the central block 73C, the protrusions 73D 3 and 73D 4 , and the lower ring portion 72 connected to the protrusions 73D 1 and 73D 4 . In this transmission process, the thin plate group 75M x , 75M y , 7
5M z and the thin flat plate group F x, but F z does not occur a deformation of what such a thin flat plate group 75F y are deformed according to the force F y, to detect a force F y. Even if the force F y is large, the thin-walled flat plate group 75F y can perform detection without any trouble because of the structure of the plurality of through holes, and other thin-walled flat plate group 75F y can be detected.
x , 75F z , and the thin plate group 75M x , 75M y , 75M z exhibit high rigidity and do not deform due to the structure of the plurality of through holes.
このように、本実施例では、ブロックを上リング部、下
リング部、中間部に区分し、中間部に開孔、中央ブロッ
ク、これから突出する4つの突出部を設け、所定個所に
円形貫通孔を複数個ずつ配列して3つの平行な薄肉平板
群および3つの放射状の薄肉平板群を構成したので、外
形寸法を増大することなくx軸、y軸、z軸方向の大き
な力およびx軸、y軸、z軸まわりの大きなモーメント
を検出することができ、又、検出しようとする方向以外
の方向の力、モーメントに対して高い剛性を得ることが
できる。As described above, in this embodiment, the block is divided into the upper ring portion, the lower ring portion, and the middle portion, and the middle portion is provided with the opening, the central block, and the four protruding portions protruding therefrom, and the circular through hole is provided at a predetermined position. Since a plurality of parallel thin-walled flat plate groups and three radial thin-walled flat plate groups are arranged by arranging a plurality of groups, a large force in the x-axis, y-axis, and z-axis directions and the x-axis, without increasing the external dimensions, It is possible to detect a large moment around the y-axis and the z-axis, and it is possible to obtain high rigidity against a force or moment in a direction other than the direction to be detected.
第8図(a),(b),(c)は本発明の実施例に係る
軸力センサに使用されるストレーンゲージ以外の信号変
換装置の概略図である。第8図(a),(b)において
は、1つの軸に対する薄肉平板群と当該軸に対する信号
変換装置のみが示されている。第8図(a),(b),
(c)において、第10図に示す部分と同一部分には同
一符号が付してある。8 (a), (b) and (c) are schematic views of a signal conversion device other than the strain gauge used in the axial force sensor according to the embodiment of the present invention. In FIGS. 8A and 8B, only the thin plate group for one axis and the signal conversion device for the axis are shown. 8 (a), (b),
In (c), the same parts as those shown in FIG. 10 are designated by the same reference numerals.
まず、第8図(a)で、4Aは固定部4から逆L字状に
延びた支持腕、5Aは可動部5に固定され、又はこれと
一体に形成されたコア、80は中心にコア5Aを挿通す
る差動変圧器である。力Fzが加えられると平行平板構
造12が変形し、可動部5とともにコア5Aが下方に移
動し、その移動量に応じて差動変圧器80から信号が出
力される。First, in FIG. 8 (a), 4A is a support arm extending from the fixed part 4 in an inverted L shape, 5A is a core fixed to the movable part 5 or integrally formed therewith, and 80 is a core at the center. It is a differential transformer that inserts 5A. When the force F z is applied, the parallel plate structure 12 is deformed, the core 5A moves downward together with the movable part 5, and a signal is output from the differential transformer 80 according to the moving amount.
次に、第8図(b)で、4A′は固定部4から逆L字状
に延びた挟着腕、81は可動部と挟着腕4A′との間に
挟着される圧電素子である。力Fzが加えられると平行
平板構造12が変形し、可動部5が下方に移動する。こ
のとき、固定部4と挟着腕4A′は動かないので、圧電
素子81は上記可動部の移動により押圧され、その圧力
に応じて信号を出力する。Next, in FIG. 8 (b), 4A 'is a sandwiching arm extending in an inverted L shape from the fixed portion 4, 81 is a piezoelectric element sandwiched between the movable portion and the sandwiching arm 4A'. is there. When the force F z is applied, the parallel plate structure 12 is deformed and the movable part 5 moves downward. At this time, since the fixed portion 4 and the sandwiching arm 4A 'do not move, the piezoelectric element 81 is pressed by the movement of the movable portion and outputs a signal according to the pressure.
最後に、第11図(c)に示す信号変換装置について説
明する。35a1〜35c2は第1図に示す軸力センサと
同じく、左右両側に紙面に垂直に形成された貫通孔であ
る。ところで、この例では、図において、ブロックの左
右の側面にも同じく両側に貫通孔が形成されている。す
なわち、35a3,35a4はブロック2の左右の側面に
おいてこのブロック2を左右に貫通する一方側および他
方側の貫通孔であり、貫通孔35a1,35a2と同一高
さ、同一大きさに形成される。したがって、今、ブロッ
ク2を線XI−XIに沿って切断し、その平面を矢印方
向にみると、一方方向に貫通孔35a1,35a2による
2本の平行な溝が、又、これらの溝と直交して他方方向
に貫通孔35a3,35a4による2本の平行な溝が形成
され、中央はこれら4本の溝に囲まれた方形の島状部と
なる。35b3,35b4,35c3,35c4もブロック
2の左右の側面に貫通孔35a3,35a4と同列に形成
された同様の貫通孔である。2Cは貫通孔35c1〜3
5c4によって囲まれる方形の中央部分を示す。82は
貫通孔38を密閉して構成した油室、83は油室82と
連通する配管、84は配管83に連結された油圧計であ
る。油室82には油が満たされている。力Fzが可動部
37に加えられると、平行平板構造が変形し、これによ
りブロック2ノ中央部(各貫通孔で囲まれる部分)が下
方に移行し、油室82の油にはその変形に応じた力が加
えられる。この力は配管83を経て油室と成って油圧計
に伝達され、指針等により表示されるとともに、この油
圧に応じた信号として出力される。Finally, the signal conversion device shown in FIG. 11 (c) will be described. Like the axial force sensor shown in FIG. 1, 35a 1 to 35c 2 are through holes formed on both right and left sides perpendicular to the plane of the drawing. By the way, in this example, through holes are formed on both sides of the left and right side surfaces of the block in the figure as well. That is, 35a 3 and 35a 4 are through-holes on one side and the other side that penetrate the block 2 left and right on the left and right side surfaces of the block 2, and have the same height and the same size as the through-holes 35a 1 and 35a 2. It is formed. Therefore, when the block 2 is cut along the line XI-XI and the plane is viewed in the direction of the arrow, two parallel grooves formed by the through holes 35a 1 and 35a 2 in one direction are also formed. Two parallel grooves formed by the through holes 35a 3 and 35a 4 are formed in the other direction orthogonal to and in the other direction, and the center is a rectangular island portion surrounded by these four grooves. 35b 3, 35b 4, 35c 3 , 35c 4 has a similar through hole formed on the same level with the through holes 35a 3, 35a 4 on the left and right sides of the block 2. 2C through hole 35c 1 to 3
Shows the central portion of the square surrounded by 5c 4. Reference numeral 82 is an oil chamber formed by sealing the through hole 38, 83 is a pipe communicating with the oil chamber 82, and 84 is a hydraulic pressure gauge connected to the pipe 83. The oil chamber 82 is filled with oil. When the force Fz is applied to the movable part 37, the parallel plate structure is deformed, whereby the central part of the block 2 (the part surrounded by each through hole) moves downward, and the oil in the oil chamber 82 is deformed. The corresponding force is applied. This force is transmitted to the oil pressure gauge through the pipe 83 to form an oil chamber, is displayed by a pointer or the like, and is output as a signal corresponding to this oil pressure.
さて、以上、各図により本発明の実施例を説明したが、
その説明において、貫通孔の形状を方形又は円形として
説明した。しかしながら、貫通孔の形状はこれらの形状
に限ることはなく、楕円、長円、2つの小円をスリット
で連結する連結丸穴等、平行平板構造としての機能を失
なわない限り種々の形状を採用することができる。特
に、長円はその貫通孔を形成する際、エンドミル等で容
易に加工することができ、又、連結丸穴もワイヤカット
等で容易に形成することができ、製造面からみても有利
である。又、ひずみ出力が小さ過ぎる場合には、最外部
の薄肉平板における中央部分の板厚を増加し(即ち、最
外部の貫通孔の中央部分に凹部を形成し)、その外表面
のひずみを大きくするという変更を加えることもでき
る。又、薄肉平板群の各薄肉平板の厚さを異ならせた
り、各貫通孔の大きさを異ならせることもできる。Now, the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings,
In the description, the shape of the through hole is described as a square or a circle. However, the shape of the through hole is not limited to these shapes, and various shapes such as an ellipse, an ellipse, and a connecting circular hole that connects two small circles with a slit can be used as long as the function as a parallel plate structure is not lost. Can be adopted. In particular, the ellipse can be easily processed by an end mill or the like when forming the through hole, and the connecting round hole can be easily formed by wire cutting or the like, which is also advantageous from the viewpoint of manufacturing. . If the strain output is too small, increase the thickness of the central part of the outermost thin flat plate (that is, form a recess in the central part of the outermost through-hole) to increase the strain on the outer surface. You can also make the change to do so. Further, the thickness of each thin flat plate of the thin flat plate group can be made different, and the size of each through hole can also be made different.
[発明の効果] 以上述べたように、1つの剛体ブロックに、中央剛体
部、およびその両側の対称に配列された2つ以上の貫通
孔により形成された3つ以上の薄肉平板を設けたので、
2つの薄肉平板で検出することができる力成分より、よ
り一層大きな力成分を、モーメントの影響なく正確に検
出することができる。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, one rigid block is provided with the central rigid body portion and three or more thin flat plates formed by two or more through holes symmetrically arranged on both sides thereof. ,
A force component that is even larger than the force component that can be detected by the two thin flat plates can be accurately detected without the influence of the moment.
第1図および第2図はそれぞれ本発明の第1、第2の実
施例に係る軸力センサの正面図、第3図、第4図および
第5図は本発明の第3、第4、第5の実施例に係る軸力
センサの斜視図、第6図は放射平板構造の側面図、第7
図は本発明の第6の実施例に係る軸力センサの斜視図、
第8図(a),(b),(c)は軸力センサの信号変換
装置を説明する正面図、第9図(a),(b)、第10
図および第11図はそれぞれ従来の軸力センサの側面図
である。 2……ブロック、35a1,35a2,35b1,35
b2,35c1,35c2,38……貫通孔、36a1,3
6a2,36b1,36b2,36c1,36c2……薄肉
平板、8a1,8a2,8b1,8b2……ストレーンゲー
ジ。1 and 2 are front views of axial force sensors according to the first and second embodiments of the present invention, respectively, and FIGS. 3, 4, and 5 are the third, fourth, and third embodiments of the present invention. FIG. 6 is a perspective view of an axial force sensor according to a fifth embodiment, FIG. 6 is a side view of a radiating plate structure, and FIG.
The figure is a perspective view of an axial force sensor according to a sixth embodiment of the present invention,
8 (a), (b), and (c) are front views for explaining the signal conversion device of the axial force sensor, FIGS. 9 (a), (b), and 10th.
FIG. 11 and FIG. 11 are side views of a conventional axial force sensor, respectively. 2 ... Blocks, 35a 1 , 35a 2 , 35b 1 , 35
b 2 , 35c 1 , 35c 2 , 38 ... through-holes, 36a 1 , 3
6a 2 , 36b 1 , 36b 2 , 36c 1 , 36c 2 ... thin plate, 8a 1 , 8a 2 , 8b 1 , 8b 2 ... strain gauge.
Claims (1)
に作用した力成分を検出する軸力センサにおいて、前記
剛体ブロックに、前記力成分が加わる中央剛体部を設け
るとともに、この中央剛体部の中心を通り前記所定軸方
向に沿う面に対して対称に当該中央剛体部の両側に配列
され、かつ、前記面に沿って前記剛体ブロックを貫通す
る複数の貫通孔を形成することによって形成された前記
所定軸方向に対して垂直な面を有する3つ以上の薄肉平
板を設けたことを特徴とする軸力センサ。1. An axial force sensor comprising one rigid body block for detecting a force component acting in a predetermined axial direction, wherein the rigid body block is provided with a central rigid body portion to which the force component is applied, and the central rigid body portion It is formed by forming a plurality of through holes that are arranged symmetrically with respect to a plane passing through the center and extending along the predetermined axial direction on both sides of the central rigid body portion, and that pass through the rigid body block along the plane. An axial force sensor comprising three or more thin flat plates each having a surface perpendicular to the predetermined axis direction.
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JPS6141939A JPS6141939A (en) | 1986-02-28 |
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ES2288215T3 (en) | 2002-05-08 | 2008-01-01 | Teijin Chemicals, Ltd. | COMPOSITION OF POLYCARBONATE RESIN, BALL OF THE SAME, AND MOLDED OBJECT OF THE SAME. |
US7100458B2 (en) * | 2003-05-22 | 2006-09-05 | Crane Nuclear, Inc. | Flexure system for strain-based instruments |
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CN116197475B (en) * | 2023-02-06 | 2024-05-17 | 青岛高测科技股份有限公司 | Feed control method, medium, control device of feed assembly and wire cutting machine |
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JPS5888632A (en) * | 1981-11-24 | 1983-05-26 | Hosomura Yotaro | Thrust and torque transducer and detector |
JPS5995433A (en) * | 1982-11-25 | 1984-06-01 | Chinkaku Higashijima | Multiple component of force detector |
-
1984
- 1984-08-04 JP JP59163473A patent/JPH0615993B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPS6141939A (en) | 1986-02-28 |
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