JP2006071506A - Multiaxial force sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、センサの原点に作用するX軸、Y軸、Z軸の座標軸方向の力3成分と、その各軸回りのモーメント成分の少なくとも1つを検出可能な多軸力センサに関する。 The present invention relates to a multi-axis force sensor capable of detecting at least one of three force components in the X-axis, Y-axis, and Z-axis coordinate axis directions acting on the origin of the sensor, and a moment component around each axis.
自動車、産業用ロボット、その他の機械装置は、より多機能なものへと日々進歩を続けているが、その構成部品として高精度のセンサ類が必要不可欠になっている。特に、1つのセンサによって力の大きさと方向を正確に検出することができれば、非常に精密な制御を実現することができるようになる。
そのため、これまでも、例えば特許文献1〜3にあるような、多軸力センサの開発がなされてきた。
Although automobiles, industrial robots, and other mechanical devices continue to advance to more multifunctional devices, high-precision sensors are indispensable as components. In particular, if the magnitude and direction of force can be accurately detected by one sensor, very precise control can be realized.
For this reason, multi-axis force sensors have been developed so far, for example, as disclosed in Patent Documents 1 to 3.
しかしながら、従来の多軸力センサは、実際に荷重等を受ける起歪体と、これに付与された剪断力等を検出する歪みゲージなどを組み合わせた構造よりなるものが主流であって、構造が複雑で、製造コストが高く、測定精度についても十分とはいえず、さらなる向上が望まれていた。 However, conventional multi-axis force sensors are mainly composed of a combination of a strain generating body that actually receives a load or the like and a strain gauge that detects a shearing force or the like applied to the strain generating body. It is complicated, expensive to manufacture, and the measurement accuracy is not sufficient, and further improvement has been desired.
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、構造が簡単で、高い信頼性が得られる多軸力センサを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a multi-axis force sensor having a simple structure and high reliability.
本発明は、少なくとも、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸方向に作用する座標軸方向の力3成分と、上記X軸及び上記Y軸回りのモーメントを検出可能な多軸力センサであって、
上記X軸及び上記Y軸を含む基準平面上において座標原点を中心とするリング状の内周面を有する外輪部と、
該外輪部の上記内周面に対面するリング状の外周面を有する内輪部と、
上記内周面と上記外周面とを連結する複数の荷重センサ素子とよりなり、
上記外輪部の上記内周面は、上記Z軸に対して傾斜したテーパ内面を有し、上記内輪部の上記外周面は、上記テーパ内面に対面するよう上記Z軸に対して傾斜したテーパ外面を有し、上記荷重センサ素子は、上記テーパ内面と上記テーパ外面との間に挟持されていることを特徴とする多軸力センサにある(請求項1)。
The present invention is a multi-axis force sensor capable of detecting at least three components in the coordinate axis direction acting in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other, and the moments about the X-axis and the Y-axis. ,
An outer ring portion having a ring-shaped inner peripheral surface centering on the coordinate origin on a reference plane including the X axis and the Y axis;
An inner ring portion having a ring-shaped outer peripheral surface facing the inner peripheral surface of the outer ring portion;
It consists of a plurality of load sensor elements that connect the inner peripheral surface and the outer peripheral surface,
The inner peripheral surface of the outer ring portion has a tapered inner surface inclined with respect to the Z axis, and the outer peripheral surface of the inner ring portion is inclined with respect to the Z axis so as to face the tapered inner surface. And the load sensor element is sandwiched between the tapered inner surface and the tapered outer surface. (Claim 1)
本発明の多軸力センサは、上記のごとく、外輪部、内輪部及びこれらの間に挟持された上記複数の荷重センサ素子により構成されており、構造が非常に簡単である。さらに、上記内周面及び外周面は、Z軸に対して傾斜したテーパ外面及びテーパ内面を有しており、これらの間に上記荷重センサ素子を複数挟持してある。そのため、上記外輪部又は内輪部を固定し、内輪部又は外輪部に測定すべき力を入力することにより、X軸方向、Y軸方向だけに限らず、Z軸方向の力も検出することができる。そして、さらに、これらの軸方向の力を検出することによって、少なくともX軸回りのモーメント及びY軸回りのモーメントをも検出することが可能となる。 As described above, the multi-axis force sensor of the present invention includes the outer ring portion, the inner ring portion, and the plurality of load sensor elements sandwiched between them, and has a very simple structure. Furthermore, the inner peripheral surface and the outer peripheral surface have a tapered outer surface and a tapered inner surface that are inclined with respect to the Z-axis, and a plurality of the load sensor elements are sandwiched therebetween. Therefore, by fixing the outer ring part or the inner ring part and inputting the force to be measured to the inner ring part or the outer ring part, not only the X axis direction and the Y axis direction but also the Z axis direction force can be detected. . Further, by detecting these axial forces, it is possible to detect at least a moment around the X axis and a moment around the Y axis.
また、ここで注目すべきことは、上記多軸力センサは、荷重センサ素子を上記のごとく配置し、これにより上記外輪部と内輪部とをつないでいる点である。このような構造をとることによって、上記外輪部又は内輪部に入力された力が、起歪体などの他部材を介して伝達されるのではなく、上記荷重センサ素子に直接的に伝達される。そのため、入力された力をきわめて精度良く感知することができ、検出精度の向上を図ることもできる。
このように、本発明の多軸力センサは、構造が簡単なだけでなく、構造的にも性能的にも安定し、高い信頼性を有するものである。
What should be noted here is that the multi-axis force sensor has the load sensor elements arranged as described above, thereby connecting the outer ring portion and the inner ring portion. By adopting such a structure, the force input to the outer ring portion or the inner ring portion is not transmitted via other members such as a strain body, but directly transmitted to the load sensor element. . Therefore, the input force can be sensed with extremely high accuracy, and the detection accuracy can be improved.
As described above, the multi-axis force sensor of the present invention is not only simple in structure but also stable in structure and performance and has high reliability.
本発明の多軸力センサにおいては、上記荷重センサ素子は、平行な2つの外表面に受圧面を有すると共に、該受圧面から一軸荷重を受けた際に電気的特性を変化させる感圧体を有しており、一方の上記受圧面を上記テーパ内面に当接又は接合させ、他方の上記受圧面を上記テーパ外面に当接又は接合させていることが好ましい(請求項2)。このような一軸荷重を直接に受けて検出できる感圧体を有する荷重センサ素子を採用することにより、上記外輪部と内輪部との間に挟持する構造を容易に実現することができる。 In the multi-axis force sensor of the present invention, the load sensor element has a pressure receiving surface on two parallel outer surfaces, and a pressure sensitive body that changes electrical characteristics when receiving a uniaxial load from the pressure receiving surface. Preferably, one of the pressure receiving surfaces is in contact with or joined to the tapered inner surface, and the other pressure receiving surface is in contact with or joined to the tapered outer surface. By adopting a load sensor element having a pressure-sensitive body that can directly detect and detect such a uniaxial load, a structure that is sandwiched between the outer ring portion and the inner ring portion can be easily realized.
上記感圧体としては、例えば、電気的絶縁性を有するセラミックスよりなる母材中に、圧力抵抗効果又は磁気抵抗効果を有する材料を電気的につながるように分散させた複合セラミックスを採用することが可能である。その他、受圧した応力に応じて電気的特性を変化しうる材料であれば、上記以外の構成の感圧体を採用することができることは言うまでもない。
また、感圧体の両面には、電気的絶縁性を有するセラミックス等よりなる絶縁部を設け、これを受圧面とすることが好ましい。これにより、外輪部および内輪部と荷重センサ素子との間の電気的絶縁性を容易に確保することができる。
As the pressure-sensitive body, for example, it is possible to employ composite ceramics in which a material having a pressure resistance effect or a magnetoresistance effect is dispersed in a base material made of ceramics having electrical insulation properties so as to be electrically connected. Is possible. In addition, it is needless to say that a pressure-sensitive body having a configuration other than the above can be adopted as long as the material can change the electrical characteristics according to the received stress.
Moreover, it is preferable to provide insulating parts made of ceramics having electrical insulation properties on both surfaces of the pressure-sensitive body, which are used as pressure-receiving surfaces. Thereby, electrical insulation between the outer ring portion and the inner ring portion and the load sensor element can be easily ensured.
また、上記荷重センサ素子は、圧縮応力のみを検知するよう構成されていることが好ましい(請求項3)。すなわち、圧縮応力のみを検知し,せん断応力を検知しない荷重センサ素子を使用することにより、せん断応力が入力された場合でも,精度よく多軸力を求めることができる。 The load sensor element is preferably configured to detect only compressive stress (claim 3). That is, by using a load sensor element that detects only the compressive stress and does not detect the shear stress, the multiaxial force can be accurately obtained even when the shear stress is input.
また、上記X軸に直交し上記座標原点を含む平面であるX面と、上記Y軸に直交し上記座標原点を含む平面であるY面の両方に対して対称な位置に配置されていることが好ましい(請求項4)。この場合には、複数の荷重センサ素子からの出力を演算して軸方向の力及びモーメントを算出する際に、少なくともX軸方向及びY軸方向において構造的に対称であることを利用して演算時の補正処理を簡単にすることができる。さらに、構造的に安定しているので、多軸力センサ全体の安定性、信頼性をさらに高めることができる。 Also, the X plane is a plane that is orthogonal to the X axis and includes the coordinate origin, and a Y plane that is a plane that is orthogonal to the Y axis and includes the coordinate origin. (Claim 4). In this case, when calculating the forces and moments in the axial direction by calculating the outputs from the plurality of load sensor elements, the calculation is performed using the fact that they are structurally symmetrical at least in the X-axis direction and the Y-axis direction. Time correction processing can be simplified. Furthermore, since it is structurally stable, the stability and reliability of the entire multi-axis force sensor can be further improved.
また、上記複数の荷重センサ素子は、上記Z軸に直交し上記座標原点を含む平面であるZ面に対しても対称な位置に配置されていることが好ましい(請求項5)。この場合には、Z軸方向においても構造的に対称であるので、各荷重センサ素子からの出力の演算時の補正処理をさらに簡単にすることができると共に、さらに上記多軸力センサの構造的安定性、信頼性を高めることができる。 The plurality of load sensor elements are preferably arranged at symmetrical positions with respect to a Z plane which is a plane orthogonal to the Z axis and including the coordinate origin (claim 5). In this case, since the structure is symmetrical also in the Z-axis direction, the correction process at the time of calculating the output from each load sensor element can be further simplified, and further, the structure of the multi-axis force sensor is further improved. Stability and reliability can be improved.
また、上記テーパ内面は、所定の方向に傾斜した第1テーパ内面と、その逆方向に傾斜した第2テーパ内面とを連ねて凹状又は凸状に形成されており、上記テーパ外面は、上記第1テーパ内面に対面するよう所定の方向に傾斜した第1テーパ外面と、その逆方向に傾斜して上記第2テーパ内面に対面する第2テーパ外面とを連ねて凸状又は凹状に形成されており、上記荷重センサ素子は、上記第1テーパ内面と上記第1テーパ外面との間、及び上記第2テーパ内面と上記第2テーパ外面との間にそれぞれ挟持されていることが好ましい(請求項6)。 The tapered inner surface is formed in a concave shape or a convex shape by connecting a first tapered inner surface inclined in a predetermined direction and a second tapered inner surface inclined in the opposite direction. The first taper outer surface inclined in a predetermined direction so as to face the one taper inner surface and the second taper outer surface inclined in the opposite direction and facing the second taper inner surface are formed into a convex shape or a concave shape. The load sensor element is preferably sandwiched between the first tapered inner surface and the first tapered outer surface, and between the second tapered inner surface and the second tapered outer surface. 6).
この場合には、Z軸に沿った一方向の力を、上記第1テーパ内面と上記第1テーパ外面との間に挟持した第1群の荷重センサ素子によって測定し、他方向の力を、上記第2テーパ内面と上記第2テーパ外面との間に挟持した第2群の荷重センサ素子によって測定するというように、複数の荷重センサ素子を容易に役割分担することができる。更には、測定する方向を圧縮力のみに限定することも可能となる。それ故、測定精度がさらに高まり、信頼性もさらに向上する。
また、上記外輪部における凹状又は凸状の形状と、内輪部における凸状又は凹状の形状との組み合わせによって、両者の組み合わせ形状をより安定化させることができる。
In this case, the force in one direction along the Z axis is measured by a first group of load sensor elements sandwiched between the first tapered inner surface and the first tapered outer surface, and the force in the other direction is A plurality of load sensor elements can be easily assigned to roles as measured by a second group of load sensor elements sandwiched between the second tapered inner surface and the second tapered outer surface. Furthermore, it is possible to limit the direction of measurement to only the compressive force. Therefore, measurement accuracy is further increased and reliability is further improved.
In addition, the combination of the concave or convex shape in the outer ring portion and the convex or concave shape in the inner ring portion can further stabilize the combination shape of both.
また、上記外輪部又は上記内輪部は、その厚み方向において2つの部品に分割されており、両者の間隔を調整することにより、上記外輪部と上記内輪部との間に挟持した上記荷重センサ素子に対する予荷重を調整可能に構成されていることが好ましい(請求項7)。この場合には、上記2つの部品の間隔を調整することにより、採用した荷重センサ素子にとって最適な予荷重をセットすることができる。予荷重をセットすることにより,引張もしくは圧縮の入力に対して,すべての荷重センサ素子が応答できる。すなわち,精度よく多軸力を検知できる。それ故、上記多軸力センサの測定精度、安定性及び構造的な安定性をさらに高めることができる。 Further, the outer ring part or the inner ring part is divided into two parts in the thickness direction, and the load sensor element is sandwiched between the outer ring part and the inner ring part by adjusting the distance between them. It is preferable that the preload with respect to can be adjusted (Claim 7). In this case, an optimum preload for the adopted load sensor element can be set by adjusting the interval between the two components. By setting the preload, all load sensor elements can respond to tension or compression input. That is, the multi-axis force can be detected with high accuracy. Therefore, the measurement accuracy, stability, and structural stability of the multi-axis force sensor can be further enhanced.
また、上記外輪部の上記内周面は、上記第1テーパ内面と上記第2テーパ内面とを連ねて中央部が最も小径となる凸状に形成されており、上記内輪部の上記テーパ外面は、上記第1テーパ内面と上記第2テーパ内面とを連ねて中央部が最も小径となる凹状に形成されており、かつ、上記内輪部が、その厚み方向において2つの部品に分割されており、両者の間隔を縮めることにより上記予荷重を大きくし、両者の間隔を拡げることにより上記予荷重を小さくすることが可能に構成されていることが好ましい(請求項8)。この場合には、内輪部を2部品、外輪部を1部品により構成することができるので、外輪部を固定することが容易となり、設置が容易な構造を実現することができる。また、上記内輪部の形状を中央部分が最も小径となる凹状してあるので、これを2分割した状態で上記外輪部に組み合わせる際に、その内周側に両面側から挟み込むように挿入することで容易に組み付けることができる。 Further, the inner peripheral surface of the outer ring portion is formed in a convex shape with the central portion having the smallest diameter connecting the first tapered inner surface and the second tapered inner surface, and the tapered outer surface of the inner ring portion is The first taper inner surface and the second taper inner surface are connected to each other so that the central portion is formed in a concave shape having the smallest diameter, and the inner ring portion is divided into two parts in the thickness direction, It is preferable that the preload is increased by reducing the distance between the two, and the preload can be decreased by increasing the distance between the two. In this case, since the inner ring part can be constituted by two parts and the outer ring part can be constituted by one part, the outer ring part can be easily fixed and a structure that can be easily installed can be realized. Also, since the shape of the inner ring part is concave with the central part having the smallest diameter, when it is combined with the outer ring part in a state of being divided into two parts, it is inserted so as to be sandwiched from both sides on the inner peripheral side Can be assembled easily.
また、上記内輪部の上記2つの部品は、ボルトの締め付けにより間隔を縮めるように構成されており、かつ、両者の間には、締め力を調整するためのシムが配設されていることが好ましい(請求項9)。この場合には、内輪部を構成する2つの部品の結合が容易であると共に、その間隔の調整も上記シムの厚みを選択することによって容易であり、かつ、上記シムの存在によって、締めつけ力を容易に調整することができる。 In addition, the two parts of the inner ring part are configured to reduce the interval by tightening the bolts, and a shim for adjusting the tightening force is disposed between the two parts. Preferred (claim 9). In this case, the two parts constituting the inner ring portion can be easily combined, and the interval can be easily adjusted by selecting the thickness of the shim, and the tightening force can be increased by the presence of the shim. It can be adjusted easily.
(実施例1)
本発明の実施例に係る多軸力センサにつき、図1、図2を用いて説明する。
本例の多軸力センサ1は、図1、図2に示すごとく、少なくとも、互いに直交するX軸(X)、Y軸(Y)及びZ軸(Z)方向に作用する座標軸方向の力3成分と、上記X軸及び上記Y軸回りのモーメントMx,Myを検出可能な多軸力センサである。
多軸力センサ1は、X軸及びY軸を含む基準平面上において座標原点Oを中心とするリング状の内周面を有する外輪部2と、該外輪部2の上記内周面20に対面するリング状の外周面30を有する内輪部3と、内周面20と外周面30とを連結する複数の荷重センサ素子4とよりなる。
Example 1
A multi-axis force sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the multi-axis force sensor 1 of this example includes at least a
The multi-axis force sensor 1 faces the
外輪部2の内周面20は、Z軸に対して傾斜したテーパ内面21、22を有し、内輪部3の外周面30は、テーパ内面21、22に対面するようZ軸に対して傾斜したテーパ外面31、32を有している。そして、荷重センサ素子4は、上記テーパ内面21、22とテーパ外面31、32との間に挟持されている。
以下、さらに詳説する。
The inner
Further details will be described below.
本例の荷重センサ素子4は、図3に示すごとく、平行な2つの外表面に受圧面41、42を有し、受圧面41、42から一軸荷重を受けた際に電気的特性を変化させる感圧体400を有している。そして、感圧体400の両面には電気絶縁性を有するセラミックスよりなる絶縁部401、402を配置してあり、その表面がそれぞれ上記受圧面41、42となっている。また、絶縁部401、感圧体400、及び絶縁部402の積層方向と直交する方向の両端面には、感圧体400の電気抵抗の変化を取り出すための電極45を設けてあり、図示しない出力線に接続してある。
そして、荷重センサ素子4は、図2に示すごとく、一方の受圧面41をテーパ内面21、22に当接又は接合させ、他方の上記受圧面42を上記テーパ外面31、32に当接又は接合させている。
As shown in FIG. 3, the
As shown in FIG. 2, the
また、上記荷重センサ素子4を構成する感圧体400は、図4に示すごとく、電気絶縁性を有するセラミックスよりなる母材409中に圧力抵抗効果を有するセンサ材料408が電気的につながるように分散してなる複合セラミックスよりなる。上記母材409となるセラミックスとしては様々な材料を使用することができるが、本例ではジルコニアを採用した。また、上記圧力抵抗効果を有するセンサ材料408としても様々な材料を使用することができるが、本例では(La,Sr)MnO3を採用した。この感圧体400を用いた荷重センサ素子4は、圧縮応力のみを検知するよう構成される。
なお、上記感圧体400としては、受圧した圧力に応じて電気的特性を変化しうる材料であれば、上記以外の構成のものを採用可能であることは勿論である。
Further, as shown in FIG. 4, the pressure-
Of course, any material other than those described above can be used as the pressure-
また、図2に示すごとく、上記外輪部2におけるテーパ内面21、22は、所定の方向に傾斜した第1テーパ内面21と、その逆方向に傾斜した第2テーパ内面22とを連ねて凸状に形成してある。
また、内輪部3におけるテーパ外面31、32は、第1テーパ内面21に対面するよう所定の方向に傾斜した第1テーパ外面31と、その逆方向に傾斜して第2テーパ内面22に対面する第2テーパ外面32とを連ねて凹状に形成してある。
そして、荷重センサ素子4は、第1テーパ内面21と第1テーパ外面31との間、及び第2テーパ内面22と第2テーパ外面32との間にそれぞれ挟持した。
As shown in FIG. 2, the tapered
Further, the tapered
The
また、図2に示すごとく、内輪部3は、その厚み方向において2つの部品301、302に分割されており、両者の間隔を調整することにより、外輪部2と内輪部3との間に挟持した荷重センサ素子4に対する予荷重を調整可能に構成されている。より具体的には、2つの部品301、302の間隔を縮めることにより上記予荷重を大きくし、両者の間隔を拡げることにより上記予荷重を小さくすることが可能に構成されている。
In addition, as shown in FIG. 2, the
さらに、同図に示すごとく、内輪部3の2つの部品301、302は、ボルト6の締め付けにより間隔を縮めるように構成されており、かつ、両者301、302の間には、締め力を調整するためのシム65が配設されている。このような構造をとることにより、締めつけ力を所定値に調整することができ、締めつけ力が強くなりすぎたりすることを防止することができる。また、上記間隔は上記シム65の厚みを変更することにより容易に調整することが可能であり、これにより、上記予荷重も容易に調整可能である。本例では、このようなボルト締め付け構造が得られるように、内輪部3に貫通穴391及びねじ穴392を設け、シム65にも貫通穴659を設けてある。
Furthermore, as shown in the figure, the two
また、図1、図2に示すごとく、荷重センサ素子4は、上記X軸に直交し座標原点Oを含む平面であるX面と、上記Y軸に直交し座標原点Oを含む平面であるY面と、上記Z軸に直交し座標原点Oを含む平面であるZ面の全てに対して対称な位置に配置されている。より具体的には、図1に示すごとく、基準平面上においては、X軸上及びY軸上の4箇所に等間隔で荷重センサ素子4を配置してある。また、Z軸方向に見れば、基準平面を挟んで対称に上下に分けて、つまり、第1テーパ内面21と第1テーパ外面31との間の第1の群と、第2テーパ内面22と第2テーパ外面32との間の第2の群とに分けて対称に配置してある。
また、本例では、第1テーパ内面21及び第1テーパ外面31のZ軸に対する傾斜角度α1と、第2テーパ内面22及び第2テーパ外面32のZ軸に対する傾斜角度α2とを同じ22.5°に設定した。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
In this example, the inclination angle α1 of the first taper
以上のように、本例の多軸力センサ1は、外輪部2、内輪部3及びこれらの間に挟持された上記複数の荷重センサ素子4により構成されており、構造が非常に簡単である。
さらに、多軸力センサ1は、荷重センサ素子4を上記のごとく配置し、これにより上記外輪部2と内輪部3とをつないでいる。このような構造をとり、外輪部2を固定し、内輪部3に測定しようとする力を入力させることにより、起歪体などの他部材を介さずに、上記荷重センサ素子4に直接的に上記力を伝達させることができる。そのため、入力された力をきわめて精度良く感知することができ、検出精度の向上を図ることができる。
As described above, the multi-axis force sensor 1 of the present example is configured by the
Furthermore, the multi-axis force sensor 1 arranges the
また、本例では、上記内輪部3が厚み方向において分割されていると共に、外周面30のテーパ形状が、中央部分が最も小径となる凹状にしてある。そのため、これを2分割した状態で上記外輪部3に組み合わせる際に、その内周側に両面側から挟み込むように挿入することで容易に組み付けることができる。そして、両者の間にシム65を挟んでボルト6を締め込むことにより、安定構造を実現できると共に、シム65の厚みの選択によって最適な予荷重を各荷重センサ素子4に付与することができる。
また、上記のごとく、荷重センサ素子4の配置が、X面、Y面及びZ面に対して対称であるので、各荷重センサ素子4の出力値から各方向の軸荷重及びモーメントの検出のための演算等を簡素化することができる。
Further, in this example, the
Further, as described above, since the arrangement of the
(実施例2)
本例の多軸力センサ102は、図5、図6に示すごとく、実施例1における多軸力センサ1と対比して基本的構造は同じであるが、外輪部2及び内輪部3の細かな形状を変更したものである。
本例の多軸力センサ102が実施例1の場合と大きく異なる点は、図5、図6に示すごとく、第1テーパ内面21及び第1テーパ外面31のZ軸に対する傾斜角度β1と、第2テーパ内面22及び第2テーパ外面32のZ軸に対する傾斜角度β2とを同じ45°に設定し、実施例1の場合よりも大きくした点である。このように傾斜角度β1、β3を大きくすることによって、Z軸方向の力をより感度よく測定することが可能となる。
その他は、実施例1と同様の作用効果が得られる。
(Example 2)
As shown in FIGS. 5 and 6, the
As shown in FIGS. 5 and 6, the
In other respects, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
(実施例3)
本例は、図7に示すごとく、実施例2の構造を基本とし、荷重センサ素子4の基準平面上における配置を8箇所に変更した例である。
この場合には、荷重センサ素子4の増加によって、さらにきめ細かい精度の高い検出が可能となると共に、構造的にもより安定にすることができる。
その他は実施例1と同様の作用効果が得られる。
(Example 3)
As shown in FIG. 7, this example is an example in which the arrangement of the
In this case, the increase in the
In other respects, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
1 多軸力センサ
2 外輪部
20 内周面
21 第1テーパ内面
22 第2テーパ内面
3 内輪部
30 外周面
31 第1テーパ外面
32 第2テーパ外面
4 荷重センサ素子
6 ボルト
65 シム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (9)
上記X軸及び上記Y軸を含む基準平面上において座標原点を中心とするリング状の内周面を有する外輪部と、
該外輪部の上記内周面に対面するリング状の外周面を有する内輪部と、
上記内周面と上記外周面とを連結する複数の荷重センサ素子とよりなり、
上記外輪部の上記内周面は、上記Z軸に対して傾斜したテーパ内面を有し、上記内輪部の上記外周面は、上記テーパ内面に対面するよう上記Z軸に対して傾斜したテーパ外面を有し、上記荷重センサ素子は、上記テーパ内面と上記テーパ外面との間に挟持されていることを特徴とする多軸力センサ。 A multi-axis force sensor capable of detecting at least three force components in the coordinate axis direction acting in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other, and a moment about the X-axis and the Y-axis,
An outer ring portion having a ring-shaped inner peripheral surface centering on the coordinate origin on a reference plane including the X axis and the Y axis;
An inner ring portion having a ring-shaped outer peripheral surface facing the inner peripheral surface of the outer ring portion;
It consists of a plurality of load sensor elements that connect the inner peripheral surface and the outer peripheral surface,
The inner peripheral surface of the outer ring portion has a tapered inner surface inclined with respect to the Z axis, and the outer peripheral surface of the inner ring portion is inclined with respect to the Z axis so as to face the tapered inner surface. A multi-axis force sensor, wherein the load sensor element is sandwiched between the tapered inner surface and the tapered outer surface.
上記テーパ外面は、上記第1テーパ内面に対面するよう所定の方向に傾斜した第1テーパ外面と、その逆方向に傾斜して上記第2テーパ内面に対面する第2テーパ外面とを連ねて凸状又は凹状に形成されており、
上記荷重センサ素子は、上記第1テーパ内面と上記第1テーパ外面との間、及び上記第2テーパ内面と上記第2テーパ外面との間にそれぞれ挟持されていることを特徴とする多軸力センサ。 6. The taper inner surface according to claim 1, wherein the tapered inner surface is formed in a concave shape or a convex shape by connecting the first tapered inner surface inclined in a predetermined direction and the second tapered inner surface inclined in the opposite direction. And
The taper outer surface is formed by connecting a first taper outer surface inclined in a predetermined direction so as to face the first taper inner surface and a second taper outer surface inclined in the opposite direction and facing the second taper inner surface. Formed in a shape or a concave shape,
The load sensor element is sandwiched between the first taper inner surface and the first taper outer surface, and between the second taper inner surface and the second taper outer surface, respectively. Sensor.
かつ、上記内輪部が、その厚み方向において2つの部品に分割されており、両者の間隔を縮めることにより上記予荷重を大きくし、両者の間隔を拡げることにより上記予荷重を小さくすることが可能に構成されていることを特徴とする多軸力センサ。 In Claim 7, the said inner peripheral surface of the said outer ring | wheel part is formed in the convex shape in which the center part becomes the smallest diameter connecting the said 1st taper inner surface and the said 2nd taper inner surface, The tapered outer surface is formed in a concave shape in which the central portion has the smallest diameter by connecting the first tapered inner surface and the second tapered inner surface.
In addition, the inner ring part is divided into two parts in the thickness direction, and it is possible to increase the preload by reducing the distance between the two, and to reduce the preload by increasing the distance between the two. A multi-axis force sensor characterized by being configured as described above.
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