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JPH01191028A - Force sensor - Google Patents

Force sensor

Info

Publication number
JPH01191028A
JPH01191028A JP63016442A JP1644288A JPH01191028A JP H01191028 A JPH01191028 A JP H01191028A JP 63016442 A JP63016442 A JP 63016442A JP 1644288 A JP1644288 A JP 1644288A JP H01191028 A JPH01191028 A JP H01191028A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin
force sensor
hole
strain
stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63016442A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Murayama
村山 知寛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP63016442A priority Critical patent/JPH01191028A/en
Publication of JPH01191028A publication Critical patent/JPH01191028A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To work a through hole and a cut part which form a deformation part for strain generation in the same direction by forming the though hole and cut part so that the through direction of the through hole and the cutting direction of the cut part meet each other. CONSTITUTION:When a hand fitted to the tactual sensor 11 is strained in an X direction, the stress is transmitted to the base part 13 of a sensor main body 12. Then 1st thin parts 17 formed at 2nd and 4th projection parts 14b and 14d positioned at right angles to the X direction are strained more than other thin parts. The X-directional stress is therefore detected by eight 1st strain gauges 19 in total which are stuck on the 1st thin parts 22 of the 2nd and 4th projection parts 14b and 14d. When the hand is strained in a Y direction, 1st thin parts 17 formed at 1st and 3rd thin projection parts 14a and 14c are strained, which is detected by eight 1st strain gauges 19 in total.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はたとえばロボットやNC加工機等において、
作業対象物に接触してその反力を検出するために用いる
力覚センサに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) This invention can be used, for example, in robots, NC processing machines, etc.
The present invention relates to a force sensor used for contacting a work object and detecting its reaction force.

(従来の技術) たとえばロボットによって部品の組立てを行なう場合、
その部品がロボットのハンドによって精密に位置決めさ
れていなければ、組立て作業を円滑に行なうことができ
ない。すなわち、ロボットによる組立て作業がたとえば
ビンを孔に嵌込む作業である場合、上記ビンと孔との位
置がわずかでもずれていると、そのビンを穴に嵌込むこ
とができない場合がある。
(Prior art) For example, when assembling parts using a robot,
Unless the parts are precisely positioned by the robot's hand, assembly work cannot be carried out smoothly. That is, when the assembly work by the robot is, for example, the work of fitting a bottle into a hole, if the positions of the bottle and the hole are even slightly misaligned, the bottle may not be able to be fitted into the hole.

そこで、そのような問題をなくすため、ロボットのアー
ムに力覚センサを設け、この力覚センサによって上記ア
ームに加わるX、Y、Z方向おにびこれらの各方向にお
ける回転モーメントの合計6方向の応力を検出し、その
検出信号で上記アームの姿勢を制御しながら組立て作業
を行なうようにしている。
Therefore, in order to eliminate such problems, a force sensor is installed on the arm of the robot, and this force sensor measures the stress in a total of six directions, including the X, Y, and Z directions, and the rotational moment in each of these directions. The assembly work is performed while controlling the posture of the arm using the detection signal.

従来、上述した力覚センサとしては第11図に示すよう
なものがある。すなわち、中空状センサ本体1の内部空
間に、取付孔2が穿設された角柱状の取付部3を配置す
る。この取付部3の各外周側面にはそれぞれバー4の一
端を連結し、バー4の他端は上記センサ本体1の内周面
に連結することによってセンサ本体1と取付部3とを一
体的に結合する。また、4本のバー4にはそれぞれひず
みゲージ5を貼着する。そして、上記センサ本体1をロ
ボットのアームに連結し、取付部3にフィンガーを取付
けることにより、このフィンガーに掴まれた部品の組立
て時に上記フィンガーを介してアームに加わるX、Y、
Z方向の応力を上記各バー4に設けられたひずみゲージ
5で検出する。
Conventionally, there is a force sensor as shown in FIG. 11 as the above-mentioned force sensor. That is, a prismatic mounting portion 3 having a mounting hole 2 is arranged in the internal space of the hollow sensor body 1 . One end of a bar 4 is connected to each outer circumferential side of the mounting portion 3, and the other end of the bar 4 is connected to the inner circumferential surface of the sensor main body 1, thereby integrally connecting the sensor main body 1 and the mounting portion 3. Join. Further, a strain gauge 5 is attached to each of the four bars 4. By connecting the sensor main body 1 to the arm of the robot and attaching a finger to the mounting part 3, when assembling the parts gripped by the finger, X, Y, and
The stress in the Z direction is detected by strain gauges 5 provided on each bar 4.

そして、その検出信号で上記アームの姿勢を制御し、部
品を精度よく組立てることができるようにしている。
Then, the posture of the arm is controlled by the detection signal, so that the parts can be assembled with high precision.

しかしながら、このような構造の力覚センサによると、
ロボットのアームとフィンガーとの結合強度、つまりロ
ボットのアームの強度はセンサ本体1に取付部3を取付
けるためのバー4の剛性によって大きく左右されてしま
う。しかし、ロボットのアームの強度向上を計るために
バー4の剛性を高くすると、部品の組立て時にフィンガ
ーに加わる応力によってバー4が疫形しずらくなるから
、その応力の検出感度が低下するという問題が生じる。
However, according to a force sensor with such a structure,
The strength of the connection between the robot arm and the finger, that is, the strength of the robot arm, is largely influenced by the rigidity of the bar 4 for attaching the mounting portion 3 to the sensor body 1. However, if the rigidity of the bar 4 is increased in order to improve the strength of the robot's arm, the stress applied to the fingers when assembling the parts makes it difficult for the bar 4 to deform, resulting in a decrease in the sensitivity of detecting that stress. occurs.

逆に、バー4による応力の検出感度を高めるため、上記
バー4を応力に対して変形しやすいよう剛性を低くした
のでは、ロボットのアームの強度が十分得られない。
On the other hand, if the bar 4 is made less rigid so that it is easily deformed by stress in order to increase the stress detection sensitivity of the bar 4, sufficient strength of the robot arm cannot be obtained.

このような事情から、たとえばロボットのアームなどの
被取付物に取付けてこれに加わる応力を検出する場合、
上記被取付物の機械的強度を損ねることがなく、しかも
被取付部に加わる応力を感度良く検出できるようにした
力覚センサが強く望まれたいた。
For this reason, when attaching it to an object such as a robot arm to detect the stress applied to it,
There has been a strong desire for a force sensor that does not impair the mechanical strength of the object to be attached and is capable of sensitively detecting stress applied to the portion to be attached.

この要望に応えるものがすでに提案されている(特願昭
61−307656号)。この先行例のものは第8図な
いし第10図で示すように構成されている。
A device that meets this demand has already been proposed (Japanese Patent Application No. 307656/1983). This prior example is constructed as shown in FIGS. 8 to 10.

すなわち、この力覚センサ11はセンサ本体12を備え
ている。このセンサ本体12は基部13と、この基部1
3の外周面から周方向に90度間隔で突設された4つの
第1乃至第4の凸部14a〜14dとから構成されてい
る。上記各突部1/18〜14dにはそれぞれ断面矩形
状の第1の透孔15がその厚さ方向に貫通して穿設され
ている。上記基部13にはその中央部分にその厚さ方向
に貫通した取付孔13aが穿設されているとともに、上
記各突部14a〜14dから周方向に45度ずれた位置
には径方向に貫通した一対の第2の透孔16が穿設され
ている。したがって、上記第1の透孔15により上記各
凸部148〜14dの両側面部には第1の薄肉部17が
形成され、上記第2の透孔16によって上記基部13の
上下端面部にはそれぞれ4か所の第2の薄肉i’1l1
18が形成されている。そして、上記第1の薄肉部17
と第2の薄肉部18はそれぞれ特定の方向の荷重を受け
て変形する変形部を構成している。
That is, this force sensor 11 includes a sensor body 12. This sensor body 12 includes a base 13 and a base 1
It is composed of four first to fourth convex portions 14a to 14d that protrude from the outer circumferential surface of No. 3 at intervals of 90 degrees in the circumferential direction. A first through hole 15 having a rectangular cross section is bored through each of the protrusions 1/18 to 14d in the thickness direction thereof. The base 13 is provided with a mounting hole 13a that penetrates in the thickness direction in the center thereof, and a mounting hole 13a that penetrates in the radial direction at a position offset by 45 degrees in the circumferential direction from each of the protrusions 14a to 14d. A pair of second through holes 16 are bored. Therefore, the first thin portions 17 are formed on both side surfaces of each of the convex portions 148 to 14d by the first through holes 15, and the first thin portions 17 are formed on the upper and lower end surfaces of the base 13 by the second through holes 16, respectively. 4 second thin walls i'1l1
18 are formed. Then, the first thin portion 17
and the second thin wall portion 18 each constitute a deformable portion that deforms in response to a load in a specific direction.

上記各凸部14a〜14dのそれぞれの第1の薄肉部1
7の外面には一対の第1のひずみゲージ19が貼着され
ている。すなわら、第1のひずみゲージ19は1つの凸
部14に4つ貼着され、合計で16関設けられている。
First thin wall portion 1 of each of the above-mentioned convex portions 14a to 14d
A pair of first strain gauges 19 are attached to the outer surface of the strain gauge 7 . That is, four first strain gauges 19 are attached to one convex portion 14, and a total of 16 strain gauges are provided.

また、基部13の各第2の薄肉部18にはそれぞれ一対
の第2のひずみゲージ21が貼着され、この第2のひず
みゲージ21も合81で16個設けられている。上記各
第1のひずみゲージ19は第1の薄肉部17に生じる歪
みを検出し、第2のひずみゲージ21は上記第2の薄肉
部18に生じる歪みを検出するようになっている。なお
、各凸部148〜14d1.::Qけられた4つのひず
みゲージ19および基部13の相対向する第2の薄肉部
18に設けられた4つの第2のひずみゲージ21はそれ
ぞれブリッジ回路を組み、これにより検出手段を構成し
ている。したがって、センサ本体12の構造の対称性を
生がして歪みをバランスよく検出できるようになってい
る。すなわち、上記ブリッジ回路からの電気信号からノ
イズを除去した上でコンピュータで信号処理可能なレベ
ルまでアンプで増幅する。この増幅した信号をA/D変
換してディジタル符号化し、これに変換行列をかけるこ
とによってひずみ信号を6軸の力信号に変換するもので
ある。
Further, a pair of second strain gauges 21 is attached to each second thin wall portion 18 of the base 13, and a total of 16 second strain gauges 21 are provided. Each of the first strain gauges 19 is configured to detect strain occurring in the first thin wall portion 17, and the second strain gauge 21 is configured to detect strain occurring in the second thin wall portion 18. Note that each convex portion 148 to 14d1. ::The four Q-shaped strain gauges 19 and the four second strain gauges 21 provided on the opposing second thin parts 18 of the base 13 form a bridge circuit, thereby forming a detection means. ing. Therefore, the symmetry of the structure of the sensor main body 12 is created so that distortion can be detected in a well-balanced manner. That is, after noise is removed from the electrical signal from the bridge circuit, it is amplified by an amplifier to a level that can be processed by a computer. This amplified signal is A/D converted and digitally encoded, and by applying a conversion matrix to this, the strain signal is converted into a six-axis force signal.

ト記センサ本体12の一端面側には第1の結合部材22
が設けられ、他端面側には第2の結合部材23が設けら
れている。上記第1の結合部材22は上記センサ本体1
2の4つの凸部148〜14(1の内のY方向に沿う第
2の凸部14bと第4の凸部14dの端面にだけ十分な
強度で一体に結合され、残りのX方向に沿う第1の凸部
14aと第3の凸部14Cとの端面の間にはこれらの間
隔を十分に保つ第1のスリット24が形成されている。
A first coupling member 22 is provided on one end surface side of the sensor main body 12.
is provided, and a second coupling member 23 is provided on the other end surface side. The first coupling member 22 is connected to the sensor main body 1.
The four convex portions 148 to 14 of No. 2 (the end surfaces of the second convex portion 14b and the fourth convex portion 14d of No. 1 along the Y direction are integrally connected with sufficient strength, and the remaining portions along the X direction A first slit 24 is formed between the end faces of the first convex portion 14a and the third convex portion 14C to maintain a sufficient distance therebetween.

上記第2の結合部材23はX方向に沿う第1の凸部14
aと第3の凸部14cの端面に対してだけ十分な強度で
一体に結合され、残りの2つの第2の凸部14bと第4
の凸部14dとの端面の間にはこれらの間隔を十分に保
つ第2のスリット25が形成されている。そして、この
ように構成された力覚センサ11は、第1の結合部材2
2を介して図示せぬロボットのアームに取付けられ、ま
た基部13の取付孔13aには同じく図示せぬロボット
のハンドが取付けられる。
The second coupling member 23 has a first convex portion 14 along the X direction.
a and the third convex portion 14c, and the remaining two second convex portions 14b and the fourth convex portion
A second slit 25 is formed between the end face and the convex portion 14d to maintain a sufficient distance therebetween. The force sensor 11 configured in this way is connected to the first coupling member 2.
2 to an arm of a robot (not shown), and a hand of the robot (also not shown) is attached to the mounting hole 13a of the base 13.

つぎに、上記力覚センサ11の作用について説明する。Next, the operation of the force sensor 11 will be explained.

まず、この力覚センサ11に取付けられた図示せぬハン
ドにX方向の応力が加わると、その応力はセンサ本体1
2の基部13に伝わる。すると、そのX方向に対して直
交する方向に位置する第2.第4の凸部14b、14d
に形成された第1の薄肉部17に他の薄肉部よりも大き
な歪みが生じることになる。したがって、X方向の応力
は第2.第4の凸部14b、14dの第1の薄肉部22
に貼着された合計8個の第1のひずみゲージ19によっ
て検出されることになる。
First, when stress in the X direction is applied to a hand (not shown) attached to this force sensor 11, the stress is applied to the sensor body 1.
It is transmitted to the base 13 of 2. Then, the second. Fourth convex portions 14b, 14d
A larger distortion occurs in the first thin wall portion 17 formed in the first thin wall portion than in the other thin wall portions. Therefore, the stress in the X direction is the second. The first thin portions 22 of the fourth convex portions 14b and 14d
A total of eight first strain gauges 19 attached to the strain gauges 19 are used for detection.

また、図示せぬハンドにY方向の応力が加わると、その
応力がセンサ本体12の基部13に伝わる。すると、Y
方向の応力と直交する方向に位置する第1.第3の凸部
14a、14cに形成さ゛れた第1の薄肉部17が他の
薄肉部よりも大きく歪むことになる。したがって、Y方
向の応力は第1゜第3の凸部14a、14cの第1の薄
肉部17に貼着された合計8個の第1のひずみゲージ1
つによって検出することができる。
Further, when stress in the Y direction is applied to a hand (not shown), the stress is transmitted to the base 13 of the sensor body 12. Then, Y
The first one located in the direction perpendicular to the stress in the direction. The first thin portions 17 formed on the third convex portions 14a and 14c are distorted more than the other thin portions. Therefore, the stress in the Y direction is applied to the 1° strain gauges 1, which are attached to the first thin portions 17 of the third convex portions 14a and 14c.
can be detected by one.

また、力覚センfす11の取付孔13aに取付けられた
図示せぬハンドにZ方向の応力が加わると、セン骨す本
体12はその基部13と4つの凸部14a〜14dが7
方向における逆方向に変位しようとする。したがって、
そのZ方向の応力と直交する方向に位置する第2の薄肉
部18が他の薄肉部よりも大きく歪むことになる。した
がって、上記第2の薄肉部18に貼着された第2のひず
みゲージ21によって7方向の応力を検出することがで
きる。
Furthermore, when a stress in the Z direction is applied to the hand (not shown) attached to the mounting hole 13a of the force sensor 11, the sensor main body 12 has its base 13 and the four convex portions 14a to 14d 7
Try to displace in the opposite direction. therefore,
The second thin wall portion 18 located in the direction orthogonal to the stress in the Z direction is distorted more than the other thin wall portions. Therefore, the stress in seven directions can be detected by the second strain gauge 21 attached to the second thin section 18.

一方、力覚センサ11にそのX方向回りとX方向回りモ
ーメントが加わると、これらモーメントに対しては第1
の薄肉部17よりも第2の薄肉部18の方が変形しやす
い。つまり、第2の薄肉部18はX、Y方向のモーメン
トに対して直交する方向に位置するので、第1の薄肉部
17よりも変形しやすい。したがって、第2の薄肉部1
8に貼着された合計16個の第2のひずみゲージ21に
よってX方向とY方向回りのモーメントを検出すること
ができる。さらに、センサ本体12に7方向回りのモー
メントが加わると、このZ方向のモーメントに対して直
交する方向に位置する第1の薄肉部17の方が第2の薄
肉部18よりも変形しやすい。したがって、第1の薄肉
部17に貼着された合計16個の第1のひずみゲージ1
9によって7方向回りのモーメントを検出することがで
きる。
On the other hand, when moments around the X direction and around the X direction are applied to the force sensor 11, the first
The second thin-walled portion 18 is more easily deformed than the thin-walled portion 17 of the second thin-walled portion 17 . In other words, since the second thin part 18 is located in a direction perpendicular to the moments in the X and Y directions, it is more easily deformed than the first thin part 17. Therefore, the second thin part 1
Moments around the X direction and the Y direction can be detected by a total of 16 second strain gauges 21 attached to the second strain gauges 8 . Further, when a moment in seven directions is applied to the sensor body 12, the first thin part 17 located in a direction perpendicular to the moment in the Z direction is more easily deformed than the second thin part 18. Therefore, a total of 16 first strain gauges 1 attached to the first thin part 17
9 makes it possible to detect moments around seven directions.

ところで、上記構造の力覚センサ11においては、第1
乃至第4の凸部14a〜14dに穿設された第1の透孔
15と、基部13に穿設された第2の透孔16とによっ
てX、Y、X方向およびこれら各方向回りのモーメント
に対して第1の薄肉部17あるいは第2の薄肉部18が
変形しやすいように形成されている。したがって、力覚
センソ−11に加わる各方向およびそれら各方向回りの
モーメントを感度よく検出することができる。
By the way, in the force sensor 11 having the above structure, the first
Moments in the X, Y, and The first thin part 17 or the second thin part 18 is formed to be easily deformed. Therefore, each direction applied to the force sensor 11 and moments around those directions can be detected with high sensitivity.

また、力覚センサ11に加わるX゛方向応力に対しては
X方向に平行に位置する第1.第3の凸部14a、14
0の第1の薄肉部17が十分な剛性をヱし、Y方向の応
力に対してはその方向に平行に位置する第2.第4の凸
部14b、14dに形成された第1の薄肉部17、が十
分な剛性を呈する。また、Z方向の応力に対しては各凸
部148〜14dに形成された第1の薄肉部18がその
応力の方向と平行に位置するから、これらが十分な剛性
を呈することになる。さらに、X、Y方向回りの[−メ
ントに対しては第1の薄肉部17が十分な剛性を呈し、
Z方向回りのモーメントに対しては第2の薄肉部18が
十分な剛性を呈する。したがって、このような力覚セン
サ11によれば、X、Y、Z方向およびこ−れら各方向
回りのモーメントに対して十分な剛性を有する。
In addition, in response to stress in the X direction applied to the force sensor 11, the first sensor located parallel to the X direction. Third convex portions 14a, 14
The first thin part 17 of 0 has sufficient rigidity, and the second thin part 17 located parallel to the Y direction has sufficient rigidity to withstand stress in the Y direction. The first thin portions 17 formed on the fourth convex portions 14b and 14d exhibit sufficient rigidity. Furthermore, with respect to stress in the Z direction, the first thin portions 18 formed in each of the convex portions 148 to 14d are located parallel to the direction of the stress, so that they exhibit sufficient rigidity. Furthermore, the first thin part 17 exhibits sufficient rigidity for [-ment around the X and Y directions,
The second thin portion 18 exhibits sufficient rigidity against moments around the Z direction. Therefore, such a force sensor 11 has sufficient rigidity against the X, Y, and Z directions and moments around each of these directions.

以上述べたようにこの力覚センサ11によれば、X、Y
、Z方向の応力およびこれら各方向回りのモーメントを
その力に対して直交する方向に位置する第1の薄肉部1
7あるいは第2の薄肉部18のいずれかが感度よく検出
し、またそのとき力と平行方向に位置する薄肉部は十分
な剛性を呈する。
As described above, according to this force sensor 11, X, Y
, the stress in the Z direction and the moment around each of these directions are applied to the first thin section 1 located in a direction perpendicular to the stress.
7 or the second thin walled portion 18 can be detected with good sensitivity, and at this time, the thin walled portion located in the direction parallel to the force exhibits sufficient rigidity.

したがって、このような力覚センサ11によれば、従来
は相反するファクターであった感度と剛性との両方の向
上を図ることができる。
Therefore, according to such a force sensor 11, it is possible to improve both sensitivity and rigidity, which were conventionally contradictory factors.

(発明が解決しようとする課題) 上記力覚センサ11はすぐれた作用効果が得られるが、
以下のような問題がある。すなわち、上記力覚センサ1
1では各薄肉部17・・・を形成するために互いに直交
する一対の第1の透孔15゜15と、それぞれ同方向に
貫通する複数の第2の透孔16.・・・を穿設しなけれ
ばならない。そして、第1の透孔15,15を穿設する
には第10図中8方向からその加工位置を2〜4回変え
て加工し、また、第2の透孔16.・・・を穿設するに
は第10図中8方向から位置を変えてそれぞれ加工する
(Problems to be Solved by the Invention) Although the force sensor 11 described above can obtain excellent effects,
There are the following problems. That is, the force sensor 1
1, a pair of first through holes 15.degree. 15 orthogonal to each other and a plurality of second through holes 16. ...must be drilled. To drill the first through holes 15, 15, the machining positions are changed two to four times from the eight directions in FIG. 10, and the second through holes 16. In order to drill holes, the positions are changed from eight directions in FIG. 10 and the process is carried out.

つまり、異なる2つの加工方向A、Bが必要である。In other words, two different machining directions A and B are required.

このため、加工の段取りが面倒であるとともに、加工時
間を多く必要とした。
For this reason, the machining setup was troublesome and required a lot of machining time.

本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目
的とするところは変形部を形成するために行なう加工方
向が1つで済み、その加工の段取りが簡便で加工時間を
短縮でき、生産性を向上できる力覚センサを提供するこ
とにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems.The purpose of the present invention is to form a deformed portion in one machining direction, simplify the setup of the machining, and shorten the machining time. The objective is to provide a force sensor that can improve productivity.

[発明の構成] (課題を解決するための手段および作用)上記問題点を
解決するために本発明は感知対象に接触したときその反
力を検知するための力覚センサにおいて、基部およびこ
の基部の外周面にその周方向に間隔をおいて突設された
複数の凸部とからなるセンサ本体と、上記凸部および基
部の少なくとも一方にその厚さ方向に貫通して穿設され
その薄肉となった側壁部分でひずみ発生用の変形部を形
成する透孔と、上記凸部および基部の少なくとも一方に
上記透孔の1通する方向にそれぞれ薄肉状に形成されそ
の薄肉となった壁部分でひずみ発生用の変形部を形成す
る切欠部と、上記各ひずみ発生用の変形部にそれぞれ生
じるひずみを検出して電気信号に変換する検出手段とか
らなるものである。
[Structure of the Invention] (Means and Effects for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a force sensor for detecting the reaction force when it comes into contact with a sensing object. a sensor body consisting of a plurality of protrusions protruding from the outer peripheral surface of the sensor body at intervals in the circumferential direction; A through hole that forms a deformed portion for strain generation in the side wall portion that has become thin, and a thin wall portion that is formed in at least one of the convex portion and the base portion in a direction in which the through hole passes through. It consists of a notch forming a deformable part for generating strain, and a detection means for detecting the strain generated in each of the deformable parts for generating strain and converting it into an electric signal.

しかして、上記各ひずみ発生用の変形部を形成するため
の透孔および切欠部を同一方向から加工形成することが
できる。
Therefore, the through holes and notches for forming each of the deformed parts for generating strain can be formed from the same direction.

このため、上記加工の段取りが筒中であるとともにその
加工時間を短縮化できる。
Therefore, the preparation for the above-mentioned machining can be carried out in the cylinder, and the machining time can be shortened.

(実施例) 第1および第4は本発明の一実施例としての力覚セン9
−11を示すものである。この力覚センサ11の基本的
IM造はすでに第8図ないし第10図にもとずいて説明
しであるので、同一個所には同一符号を付してその詳細
な説明は省略する。
(Example) The first and fourth are force sensing sensors 9 as an example of the present invention.
-11. Since the basic IM structure of this force sensor 11 has already been explained based on FIGS. 8 to 10, the same parts are given the same reference numerals and detailed explanation thereof will be omitted.

そして、この実施例では基部13に設けた第2の透孔1
6をなくし、これの代りに各凸部14a〜14dにそれ
ぞれ切欠部26を形成したものである。この各切欠部2
6は(第1の)透孔15と同じ方向、つまり各凸部14
8〜14dにその厚さ方向に切欠されている。つまり、
この切欠部26は透孔15の貫通する方向で下側からそ
れぞれ切除することにより形成されている。したがって
、この各切欠部26は上記透孔15と同じく下側から上
方向に沿う向きで加工することにより形・成できる。こ
の加工方向としてはたとえばワイヤ電解法が考えられる
In this embodiment, the second through hole 1 provided in the base 13 is
6 is eliminated, and in its place, a notch 26 is formed in each of the protrusions 14a to 14d. Each notch 2
6 is in the same direction as the (first) through hole 15, that is, each convex portion 14
8 to 14d are cut in the thickness direction. In other words,
The cutout portions 26 are formed by cutting them from below in the direction in which the through hole 15 passes through. Therefore, each of the notches 26 can be formed by machining from the bottom to the top in the same manner as the through hole 15. As this processing direction, for example, a wire electrolytic method can be considered.

また、各透孔15はそれぞれ凸部14a〜14dの基端
に寄せて配置されており、これに対して各切欠部26は
凸部148〜1/I(lの突出先端側に寄せて配置され
ている。そして、上記同様に透孔15を形成したことに
より形成される第1の薄肉部17はそれぞれ特定の方向
の荷重を受けて変形する変形部を構成している。この各
第1の薄肉部17の外面にはそれぞれ一対の第1のひず
みゲージ19が貼着されている。
Further, each through hole 15 is arranged closer to the proximal end of the protrusions 14a to 14d, whereas each notch 26 is arranged closer to the protruding tip side of the protrusions 148 to 1/I (l). The first thin portions 17 formed by forming the through holes 15 in the same manner as described above constitute deformable portions that deform under load in a specific direction. A pair of first strain gauges 19 are affixed to the outer surfaces of the thin-walled portions 17, respectively.

また、切欠部26を形成することにより第4図で示寸よ
うに上側部分には第2の薄肉部27を形成する。そして
、この第2の薄肉部27も特定の方向の荷重を受けて変
形する変形部を構成している。この各第2の薄肉部27
の外面にはそれぞれ第2のひずみゲージ21が貼着され
ている。つまり、本発明では第2の透孔16の代りに切
欠部26を凸部14a〜14dに形成して第2の薄肉部
27を形成するものである。
Further, by forming the cutout portion 26, a second thin portion 27 is formed in the upper portion as shown in FIG. The second thin portion 27 also constitutes a deformable portion that deforms under load in a specific direction. Each of the second thin portions 27
A second strain gauge 21 is attached to the outer surface of each. That is, in the present invention, the second thin portion 27 is formed by forming the cutout portion 26 in the convex portions 14a to 14d instead of the second through hole 16.

なお、各凸部14a〜14dの先端はそれぞれ第1の結
合部材22か第2の結合部材23に一体に連結されるが
、この連結はその凸部14a〜14(Iの突出方向へ弾
性的に変形自在な薄肉連結部36を介して行なわれる。
Note that the tips of each of the protrusions 14a to 14d are integrally connected to the first coupling member 22 or the second coupling member 23, respectively. This is done via a thin-walled connecting portion 36 that is freely deformable.

したがって、上記第1および第2の薄肉部17.27に
加わる応力をここで阻害しない。
Therefore, the stress applied to the first and second thin portions 17.27 is not inhibited here.

そこで、力覚センサ11は前述した場合と同様にしてこ
の力覚センサ11の各薄肉部17.2.7に生じるひず
みを各ひずみゲージ19.21で検出することによりそ
の力覚センサ11に加わるX。
Therefore, the force sensor 11 is configured to apply strain to the force sensor 11 by detecting the strain occurring in each thin wall portion 17.2.7 of the force sensor 11 with each strain gauge 19.21 in the same manner as described above. X.

Y、Z方向およびこれら各方向における回転モーメント
の各応力を検出できる。
Stresses in the Y and Z directions and rotational moment in each of these directions can be detected.

また、この実施例では第2図で示す0PQRの4個所に
第1図で示すようなメカニカルストッパ機構を付設する
。すなわち、第1の結合部材22あるいは第2の結合部
材23に近接する各凸部14a〜14bの変位側端部に
対してそれぞれ頭付きボルト30をねじ止めする。また
、結合部材22.23に対向する端面31とその結合部
材22.23との間にはクリアランス’V !が形成さ
れている。さらに、各ボルト30は対応する結合部材2
2.23に貞通する丸形の孔32に挿入されている。こ
の合孔32はボルト30の軸33を通す第1の孔部分3
2aとボルト30の頭部34を通す第2の孔部分32b
とからなっている。そして、ボルト30の頭部34と第
2の孔部分32bの底部端面との間によりクリアランス
y2が形成されている。また、ボルト30の頭部34と
第2の孔部分32bの内周面との間によりクリアランス
y3が形成されている。
Further, in this embodiment, mechanical stopper mechanisms as shown in FIG. 1 are attached to four locations of 0PQR shown in FIG. 2. That is, the headed bolts 30 are screwed to the displacement side ends of each of the protrusions 14a to 14b close to the first coupling member 22 or the second coupling member 23, respectively. Also, there is a clearance 'V!' between the end surface 31 facing the coupling member 22.23 and the coupling member 22.23. is formed. Further, each bolt 30 has a corresponding coupling member 2
2.23 is inserted into a round hole 32 which extends through the hole 2.23. This mating hole 32 is the first hole portion 3 through which the shaft 33 of the bolt 30 is passed.
2a and a second hole portion 32b through which the head 34 of the bolt 30 is passed.
It consists of A clearance y2 is formed between the head 34 of the bolt 30 and the bottom end surface of the second hole portion 32b. Further, a clearance y3 is formed between the head 34 of the bolt 30 and the inner peripheral surface of the second hole portion 32b.

r[容できる最大のクリアランスy1aXとなるように
その各クリアランスy1〜y3を設定しておく。
r

このようなメカニカルストッパ機構を付設すれば、外力
に対して敏感に変形しひずみを生じる変形部分に過大な
外力が加わろうとしてもそのメカニカルストッパが動き
、その過大な外力が加わるのを未然に防止する。
If such a mechanical stopper mechanism is installed, even if an excessive external force is applied to a deformed part that is sensitive to external force and causes strain, the mechanical stopper will move and prevent the excessive external force from being applied. do.

したがって、力覚センサ11の破損を防止し、また、変
形部に残留ひずみを起さず、正確な検出を行なうという
信頼性を高めることができる。
Therefore, damage to the force sensor 11 can be prevented, residual strain will not be caused in the deformed portion, and the reliability of accurate detection can be increased.

なお、上記クリアランスy2はボルト30のねじ込み吊
を調節することにより任意に設定できる。
Note that the clearance y2 can be arbitrarily set by adjusting the screwing of the bolt 30.

また、クリフランスy3はボルト30を交換Jることに
より調節できる。
Further, the cliff face y3 can be adjusted by replacing the bolt 30.

なお、上記実施例では丸形とした頭部34を有するボル
ト30を使用し、これを通づ孔32を丸形としたのぐ、
各方向ごとに別々にメカニカルストッパを設けることな
く、兼用できる構成となり、構成の簡略化が図れる。
In the above embodiment, the bolt 30 having a round head 34 is used, and the hole 32 through which it passes is round.
The structure can be used in common without providing separate mechanical stoppers for each direction, and the structure can be simplified.

また、凸部14a〜14dに設ける透孔15と切欠部2
6の位置を入れ替えて第5図または第6図で示すように
透孔15を外側、切欠部26を内側に配置してもよい。
In addition, through holes 15 and notches 2 provided in the convex portions 14a to 14d
Alternatively, the positions of the holes 15 and 6 may be exchanged to arrange the through holes 15 on the outside and the notches 26 on the inside, as shown in FIG. 5 or 6.

さらに、第5図で示すように透孔15を長円形に形成し
たり、第6図で示すように2つの円形孔をスリット部で
連通させる形状に形成したりしてもよい。また、第7図
は切欠部26の底面部を円形に形成した変形例である。
Furthermore, as shown in FIG. 5, the through hole 15 may be formed in an oval shape, or as shown in FIG. 6, it may be formed in a shape in which two circular holes are communicated through a slit portion. Moreover, FIG. 7 shows a modification in which the bottom surface of the notch 26 is formed into a circular shape.

また、切欠部26を上記実施例の場合とは逆に上側から
切り欠くことにより形成してもよい。この場合、第2の
薄肉部18は凸部14a〜14dの下面側に形成される
Further, the notch portion 26 may be formed by cutting out from above, contrary to the case of the above embodiment. In this case, the second thin portion 18 is formed on the lower surface side of the convex portions 14a to 14d.

さらに、本発明はその切欠部26をセンサ本体12の基
部13に形成するようにしてもよいものである。また、
凸部14a〜14dに切欠部26を形成する一方、基部
13に透孔15を形成してもよい。
Furthermore, in the present invention, the notch 26 may be formed in the base 13 of the sensor body 12. Also,
While the notches 26 are formed in the protrusions 14a to 14d, the through holes 15 may be formed in the base 13.

[発明の効果] 以上説明したように本発明の力覚セン号は各ひずみ発生
用の変形部を形成するための透孔と切欠部の貫通方向と
切欠方向を一致させたから、その透孔と切欠部を同一方
向から加工して形成できる。したがって、加工の段取り
が簡便で加工時間の短縮が図れ、生産性を向上できる。
[Effects of the Invention] As explained above, in the force sensing sensor of the present invention, the penetration direction of the through hole and the notch portion for forming each strain generation deformation portion are made to coincide with the notch direction. The notches can be formed by processing from the same direction. Therefore, machining setup is simple, machining time can be shortened, and productivity can be improved.

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

第1図は本発明の一実施例の力覚センサのメカニカルス
トッパ付近の斜視図、第2図は同じ実施例の力覚センサ
の斜視図、第3図は同じ実施例の力覚センサの底面図、
第4図は第3図中X−X線に沿う断面図、第5図ないし
第7図はそれぞれ異なる変形例を示す凸部の斜視図、・
、第8図は先行例の力覚センサの断面部、第9図は同じ
先行例の力覚センサの斜視図、第10図は同じくその先
行例の力覚センサの一部切欠斜祝図、第11図は従来公
知の力覚センサの斜視図である。 11・・・力覚センサ、12・・・センサ本体、13・
・・基部、14・・・凸部、15・・・透孔、17.2
7・・・薄肉部(変形部)、19.21・・・ひずみゲ
ージ(検出手段)、26・・・切欠部。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦1X2I!l 第3図 b 第4図 第5図     第6!!1 第8図
FIG. 1 is a perspective view of the vicinity of a mechanical stopper of a force sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a force sensor according to the same embodiment, and FIG. 3 is a bottom view of a force sensor according to the same embodiment. figure,
4 is a sectional view taken along the line X-X in FIG. 3, and FIGS. 5 to 7 are perspective views of the convex portion showing different modifications, respectively.
, FIG. 8 is a cross-sectional view of the force sensor of the prior example, FIG. 9 is a perspective view of the same prior force sensor, and FIG. 10 is a partially cutaway perspective view of the same prior force sensor. FIG. 11 is a perspective view of a conventionally known force sensor. 11...force sensor, 12...sensor body, 13.
...Base, 14...Convex part, 15...Through hole, 17.2
7... Thin wall part (deformed part), 19.21... Strain gauge (detection means), 26... Notch part. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue 1X2I! l Figure 3 b Figure 4 Figure 5 Figure 6! ! 1 Figure 8

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 感知対象に接触したときその反力を検知するための力覚
センサにおいて、基部およびこの基部の外周面にその周
方向に間隔をおいて突設された複数の凸部からなるセン
サ本体と、上記凸部および基部の少なくとも一方にその
厚さ方向に貫通して穿設されその薄肉となつた側壁部分
でひずみ発生用の変形部を形成する透孔と、上記凸部お
よび基部の少なくとも一方に上記透孔の貫通する方向に
それぞれ薄肉状に形成されその薄肉となった壁部分でひ
ずみ発生用の変形部を形成する切欠部と、上記各ひずみ
発生用の変形部にそれぞれ生じるひずみを検出して電気
信号に変換する検出手段とを具備したことを特徴とする
力覚センサ。
A force sensor for detecting a reaction force when it comes into contact with a sensing object, which includes a sensor body comprising a base and a plurality of protrusions protruding from the outer peripheral surface of the base at intervals in the circumferential direction; A through hole is formed in at least one of the convex part and the base in the thickness direction thereof and forms a deformed part for generating strain in the thin side wall part; A notch is formed in a thin wall shape in the direction through which the through hole passes, and the thin wall portion forms a deformed part for generating strain, and the strain generated in each of the deformed parts for generating strain is detected. A force sensor comprising a detection means for converting into an electric signal.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003014563A (en) * 2001-06-28 2003-01-15 Toyota Motor Corp Detector for force acting on tire
JP2010249731A (en) * 2009-04-17 2010-11-04 Yamato Scale Co Ltd Load cell equipped with overload prevention mechanism
US9046434B2 (en) 2010-10-15 2015-06-02 Yamato Scale Co., Ltd. Load cell including excess load preventing mechanism

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