JP2023001368A - force sensor - Google Patents

force sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2023001368A
JP2023001368A JP2022181488A JP2022181488A JP2023001368A JP 2023001368 A JP2023001368 A JP 2023001368A JP 2022181488 A JP2022181488 A JP 2022181488A JP 2022181488 A JP2022181488 A JP 2022181488A JP 2023001368 A JP2023001368 A JP 2023001368A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
force
strain
strain gauges
force receiving
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
JP2022181488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
優 向井
Masaru Mukai
夏樹 由井
Natsuki Yui
雅志 栗林
Masashi Kuribayashi
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.)
LEPTRINO CO Ltd
Original Assignee
LEPTRINO CO Ltd
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 LEPTRINO CO Ltd filed Critical LEPTRINO CO Ltd
Priority to JP2022181488A priority Critical patent/JP2023001368A/en
Publication of JP2023001368A publication Critical patent/JP2023001368A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a force sensor that can reduce an outer diameter and can increase the moment component of received force.
SOLUTION: A force sensor 101A includes: a strain body 71 having a light receiving part 71c, a fixed part 71d fixed to the light receiving part 71c, and a beam part 71e connected to the fixed part 71d; and a plurality of strain gauges 1-24. In the beam part 71e, an arm part 71f connected to the light receiving part 71c and a flexure part 71g connected to the fixed part 71d are connected to each other, and six beam parts 71e are formed at the same interval around the axial line of the light receiving part 71c.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

本発明は、力覚センサに関する。 The present invention relates to force sensors.

力覚センサは、計測機器や産業用ロボット等の高度な制御に用いられている。一例として、起歪体の第1主面と第2主面に所定配置でそれぞれ複数の歪みゲージを設ける構成が提案されている(特許文献1:特許第6047703号公報)。また、起歪体の第1主面のみに所定配置でそれぞれ複数の歪みゲージを設ける構成が提案されている(特許文献2:特許第6378381号公報)。 Force sensors are used for advanced control of measuring instruments, industrial robots, and the like. As an example, a configuration has been proposed in which a plurality of strain gauges are provided in a predetermined arrangement on each of the first main surface and the second main surface of the strain body (Patent Document 1: Japanese Patent No. 6047703). Also, a configuration has been proposed in which a plurality of strain gauges are provided in a predetermined arrangement only on the first main surface of the strain body (Patent Document 2: Japanese Patent No. 6378381).

特許第6047703号公報Japanese Patent No. 6047703 特許第6378381号公報Japanese Patent No. 6378381

起歪体はビーム部を外周寄りに配置することで受力が大きくなる構造になっている。そのため、起歪体の外径を小さくすると受力のモーメント成分が小さくなってしまうという問題がある。 The strain generating body has a structure in which the receiving force is increased by arranging the beam portion closer to the outer periphery. Therefore, there is a problem that when the outer diameter of the strain generating body is reduced, the moment component of the received force is reduced.

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、外径を小さくして、受力のモーメント成分を大きくすることが可能な構成の力覚センサを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a force sensor configured to reduce the outer diameter and increase the moment component of the received force.

一実施形態として、以下に開示するような解決手段により、前記課題を解決する。 As one embodiment, the above problem is solved by means of solution as disclosed below.

本発明に係る力覚センサは、受力部と前記受力部に対して固定される固定部と前記固定部に連結されるビーム部とを有する起歪体と、前記ビーム部に配設された複数の歪みゲージを備え、前記ビーム部は前記受力部に連結されるアーム部と前記固定部に連結されるフレクシャ部とが互いに連結しており、前記ビーム部は前記受力部の軸線周りに等間隔で6つ形成されている。 A force sensor according to the present invention includes a strain body having a force receiving portion, a fixed portion fixed to the force receiving portion, and a beam portion connected to the fixed portion; The beam portion has an arm portion connected to the force receiving portion and a flexure portion connected to the fixed portion which are connected to each other, and the beam portion extends along the axis of the force receiving portion. 6 are formed at equal intervals around it.

この構成によれば、小さな外径を維持して従来よりも受力のモーメント成分を大きくすることができる。また、受力のモーメント成分の大きさ(定格容量)を維持しつつ外径を従来よりも小さくできる。 According to this configuration, it is possible to increase the moment component of the received force while maintaining a small outer diameter. In addition, the outer diameter can be made smaller than before while maintaining the magnitude of the moment component of the received force (rated capacity).

これにより、各ビーム部に均等に応力を分散させることが容易にできるので、他軸干渉の抑制による直線性の向上が期待できる。 As a result, it is possible to easily disperse the stress evenly in each beam portion, and it is expected that the linearity is improved by suppressing the cross-axis interference.

本発明に係る力覚センサは、受力部と前記受力部に対して固定される固定部と前記固定部に連結されるビーム部とを有する起歪体と、前記ビーム部に配設された複数の歪みゲージを備え、前記ビーム部は前記受力部に連結されるアーム部と前記固定部に連結されるフレクシャ部とが互いに連結しており、前記ビーム部は前記受力部の軸線周りに等間隔で6つ形成されており、前記ビーム部における第1主面に前記歪みゲージの半数が配設されており、前記ビーム部における前記第1主面と逆向きの第2主面に前記歪みゲージの他の半数が配設されており、前記アーム部は、前記歪みゲージが配設されている第1アーム部と、前記歪みゲージが配設されていない第2アーム部とが前記受力部の軸線周りに交互に配設されていることを特徴とする。この構成により、第1主面の歪みゲージの出力と第2主面の歪みゲージの出力とを対応させることが容易にできる。 A force sensor according to the present invention includes a strain body having a force receiving portion, a fixed portion fixed to the force receiving portion, and a beam portion connected to the fixed portion; The beam portion has an arm portion connected to the force receiving portion and a flexure portion connected to the fixed portion which are connected to each other, and the beam portion extends along the axis of the force receiving portion. Six strain gauges are formed around the beam portion at equal intervals, half of the strain gauges are arranged on the first main surface of the beam portion, and the second main surface of the beam portion is opposite to the first main surface. The other half of the strain gauges are arranged in the arm portion, and the arm portion has a first arm portion where the strain gauge is arranged and a second arm portion where the strain gauge is not arranged. It is characterized in that they are arranged alternately around the axis of the force receiving portion. With this configuration, it is possible to easily match the output of the strain gauge on the first principal surface with the output of the strain gauge on the second principal surface.

前記アーム部のうちの前記歪みゲージが配設されている第1アーム部と前記アーム部のうちの前記歪みゲージが配設されていない第2アーム部とが前記受力部の軸線周りに交互に配設されている。この構成により、さらに外径を小さくすることが容易にできる。 A first arm portion provided with the strain gauge among the arm portions and a second arm portion provided with the strain gauge among the arm portions alternately around the axis of the force receiving portion. are placed in This configuration facilitates further reduction of the outer diameter.

本発明に係る力覚センサは、受力部と前記受力部に対して固定される固定部と前記固定部に連結されるビーム部とを有する起歪体と、前記ビーム部に配設された複数の歪みゲージを備え、前記ビーム部は前記受力部に連結されるアーム部と前記固定部に連結されるフレクシャ部とが互いに連結しており、前記ビーム部は前記受力部の軸線周りに等間隔で6つ形成されており、前記歪みゲージは前記ビーム部における第1主面にのみ配設されており、前記アーム部における第1アーム部に前記歪みゲージの半数が配設されており、前記フレクシャ部における前記第1アーム部に連結している第1フレクシャ部に前記歪みゲージの他の半数が配設されており、前記アーム部は、前記歪みゲージが配設されている前記第1アーム部と、前記歪みゲージが配設されていない第2アーム部とが前記受力部の軸線周りに交互に配設されていることを特徴とする。この構成により、歪みゲージの配置面の数を少なくして当該歪みゲージを高精度に配置することが容易にできる。 A force sensor according to the present invention includes a strain body having a force receiving portion, a fixed portion fixed to the force receiving portion, and a beam portion connected to the fixed portion; The beam portion has an arm portion connected to the force receiving portion and a flexure portion connected to the fixed portion which are connected to each other, and the beam portion extends along the axis of the force receiving portion. The strain gauges are arranged only on the first main surface of the beam portion, and half of the strain gauges are arranged on the first arm portion of the arm portion. The other half of the strain gauges are arranged on the first flexure portion connected to the first arm portion of the flexure portion, and the strain gauges are arranged on the arm portion. The first arm portion and the second arm portion having no strain gauge are alternately arranged around the axis of the force receiving portion. With this configuration, it is possible to easily arrange the strain gauges with high accuracy by reducing the number of surfaces on which the strain gauges are arranged.

一例として、前記歪みゲージは、前記ビーム部のうちの第1ビーム部における軸線と直交方向の中心線に対して互いに対称となる位置の4つの組み合わせによって力成分およびモーメント成分を検出するブリッジ回路を構成するように配設されている。この構成により、歪みゲージの配置の最適化を図ることが容易にできる。 As an example, the strain gauge includes a bridge circuit that detects force components and moment components from four combinations of positions symmetrical to each other with respect to a center line perpendicular to the axis of the first beam portion of the beam portion. arranged to configure With this configuration, it is possible to easily optimize the arrangement of the strain gauges.

一例として、前記歪みゲージは、前記ビーム部のうちの第1ビーム部における軸線と直交方向の中心線に沿う位置の2つと、前記ビーム部のうちの第2ビーム部における軸線と直交方向の中心線に沿う位置の2つの組み合わせによって力成分およびモーメント成分を検出するブリッジ回路を構成するように配設されている。この構成により、歪みゲージの数を少なくして6軸の力成分とモーメント成分を検出することが容易にできる。 As an example, the strain gauges are arranged at two positions along a center line perpendicular to the axis of the first beam part of the beam parts and a center of the second beam part of the beam parts in the direction perpendicular to the axis. It is arranged to form a bridge circuit that detects force and moment components by two combinations of positions along the line. With this configuration, it is possible to easily detect six-axis force components and moment components by reducing the number of strain gauges.

前記歪みゲージは、力成分およびモーメント成分を検出するブリッジ回路を構成するように配設されている。 The strain gauges are arranged to form a bridge circuit for detecting force and moment components.

前記歪みゲージは、力成分およびモーメント成分を検出するブリッジ回路を構成するように配設されており、前記ブリッジ回路のうちの少なくとも3つの組み合わせによって前記力成分のうちのX軸方向の成分、Y軸方向の成分およびZ軸方向の成分、並びに、前記モーメント成分のうちのX軸周りの成分、Y軸周りの成分およびZ軸周りの成分を検出するように配設されていることが好ましい。この構成により、6軸の力成分とモーメント成分を高精度に計測することが容易にできる。 The strain gauges are arranged to form a bridge circuit for detecting force and moment components, and a combination of at least three of the bridge circuits provides an X-axis component, a Y-axis component, and a Y-axis component of the force component. It is preferably arranged to detect an axial component, a Z-axis component, and, of the moment component, a component about the X-axis, a component about the Y-axis and a component about the Z-axis. With this configuration, it is possible to easily measure six-axis force components and moment components with high accuracy.

前記起歪体はX軸方向の力成分、Y軸方向の力成分、Z軸方向の力成分、X軸周りのモーメント成分、Y軸周りのモーメント成分およびZ軸周りのモーメント成分に応じて変形可能な材質および形状からなる。前記起歪体は、一例としてステンレス、鉄、アルミニウム、またはこれらの合金からなる。 The strain-generating body is deformed according to a force component in the X-axis direction, a force component in the Y-axis direction, a force component in the Z-axis direction, a moment component about the X-axis, a moment component about the Y-axis, and a moment component about the Z-axis. Consists of possible materials and shapes. The strain-generating body is made of, for example, stainless steel, iron, aluminum, or an alloy thereof.

本発明によれば、力ならびにモーメントを高精度に検出可能な小型かつ合理的な構成の力覚センサが実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a compact and rationally configured force sensor capable of detecting force and moment with high accuracy.

図1は本発明の第1の実施形態に係る力覚センサの例を示す概略の斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a force sensor according to the first embodiment of the invention. 図2Aは図1に示す力覚センサの平面図であり、図2Bは当該力覚センサの正面図であり、図2Cは当該力覚センサの底面図である。2A is a plan view of the force sensor shown in FIG. 1, FIG. 2B is a front view of the force sensor, and FIG. 2C is a bottom view of the force sensor. 図3は図1に示す力覚センサのブリッジ回路の例である。FIG. 3 is an example of a bridge circuit of the force sensor shown in FIG. 図4は図3に示すブリッジ回路の出力信号表である。FIG. 4 is an output signal table of the bridge circuit shown in FIG. 図5は本発明の第2の実施形態に係る力覚センサの例を示す概略の平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing an example of a force sensor according to the second embodiment of the invention. 図6は図5に示す力覚センサのブリッジ回路の例である。FIG. 6 is an example of a bridge circuit of the force sensor shown in FIG. 図7は図6に示すブリッジ回路の出力信号表である。FIG. 7 is an output signal table of the bridge circuit shown in FIG.

(第1の実施形態)
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について詳しく説明する。本実施形態の力覚センサ101Aは、三次元空間の直交座標系(X軸、Y軸、Z軸)の3軸方向の力成分Fx、Fy、Fzと、その3軸回りのモーメント成分Mx、My、Mzの計6成分を同時に検出することができる6軸力覚センサである。本実施形態の力覚センサ101Aは、中心軸P1を軸線として回転対称になる位置に、破線で囲んだ部分で示されるビーム部71eが6つ備わっている構成の例である。図1は、本実施形態に係る力覚センサ101Aの例を示す概略の斜視図である(信号処理部および配線は不図示)。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The force sensor 101A of the present embodiment has force components Fx, Fy, and Fz in the three-axis orthogonal coordinate system (X-axis, Y-axis, and Z-axis) in a three-dimensional space, moment components Mx about the three axes, It is a 6-axis force sensor capable of simultaneously detecting a total of 6 components My and Mz. The force sensor 101A of the present embodiment is an example of a configuration in which six beam portions 71e indicated by dashed lines are provided at rotationally symmetrical positions about the central axis P1. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a force sensor 101A according to this embodiment (a signal processing unit and wiring are not shown). In addition, in all drawings for describing the embodiments, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof may be omitted.

図1、図2A~図2Cに示すように、力覚センサ101Aは、受力部71cと当該受力部71cに対して固定される固定部71dと当該固定部71dに連結されるビーム部71eとを有する起歪体71と、複数の歪みゲージ1~24を備える。ここで、例えば歪みゲージ1と歪みゲージ3はそれぞれ曲げ歪みを検出し、例えば歪みゲージ13と歪みゲージ14はそれぞれせん断歪みを検出する。ビーム部71eは受力部71cに連結されるアーム部71fと固定部71dに連結されるフレクシャ部71gとが互いに連結しており、ビーム部71eは受力部71cの軸線周りに等間隔で6つ形成されている。この例では、複数の歪みゲージ1~24のうちの半数が第1主面71aに配設されており、複数の歪みゲージ1~24のうちの他の半数が第2主面71bに配設されている。複数の歪みゲージ1~24は、いずれもアーム部71fに配されている。この例では、被測定物に固定するためのネジ穴71iが形成されており、計測用のベースに固定するための貫通穴71hが形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2A to 2C, the force sensor 101A includes a force receiving portion 71c, a fixed portion 71d fixed to the force receiving portion 71c, and a beam portion 71e connected to the fixed portion 71d. and a plurality of strain gauges 1-24. Here, for example, strain gauges 1 and 3 each detect bending strain, and for example, strain gauges 13 and 14 each detect shear strain. In the beam portion 71e, an arm portion 71f connected to the force receiving portion 71c and a flexure portion 71g connected to the fixed portion 71d are connected to each other. are formed. In this example, half of the plurality of strain gauges 1-24 are arranged on the first main surface 71a, and the other half of the plurality of strain gauges 1-24 are arranged on the second main surface 71b. It is A plurality of strain gauges 1 to 24 are all arranged on the arm portion 71f. In this example, a screw hole 71i is formed for fixing to the object to be measured, and a through hole 71h is formed for fixing to the measurement base.

一例として、NC加工機を用いてアルミニウム合金、合金鋼、ステンレス鋼などバネ性を有する材料に貫通孔などを形成することによって起歪体71を製造する。また一例として、外形が円形の板状体に切削加工、レーザ加工、または放電加工若しくはこれらの複合加工等を施して起歪体71を製造する。 As an example, the strain body 71 is manufactured by forming a through hole or the like in a springy material such as an aluminum alloy, alloy steel, or stainless steel using an NC machine. As an example, the strain body 71 is manufactured by subjecting a plate-shaped body having a circular outer shape to cutting, laser processing, electrical discharge machining, or a combination of these processes.

一例として、歪みゲージ1~24は、Cu-Ni系合金やNi-Cr系合金の金属薄膜の配線パターンを、ポリイミドフィルムやエポキシフィルムで覆った構成にする場合があり、半導体薄膜を用いた構成にする場合がある。一例として、スパッタリング法や真空蒸着法を用いて金属薄膜からなる歪みゲージを直接形成した構成にする場合がある。一例として、歪みゲージ1~24は同一材質のスパッタ膜または同一材質の蒸着膜からなる。これにより、対称性が維持できるとともに、生産性が向上し、製造ばらつきを極力抑えた構成にできる。一例として、歪みゲージ1~24は一括同時形成した構成にできる。これにより、歪みゲージ1~24の抵抗値を均一に揃えた構成にできる。なお、上記の構成に限定されず、歪みゲージ1~24を板状、シート状またはフィルム状にしてそれぞれ接着した構成にする場合がある。歪みゲージ1~24は、アーム部71fにおける軸線と直交方向の中心線に対して互いに対称となる位置の4つの組み合わせによって所定方向の力成分を検出するブリッジ回路が構成されるようにそれぞれ配設されている。また、アーム部71fのうちの歪みゲージが配設されている第1アーム部71f1とアーム部71fのうちの歪みゲージが配設されていない第2アーム部71f2とが受力部71cの軸線周りに交互に配設されている構成である。 As an example, the strain gauges 1 to 24 may have a configuration in which a wiring pattern of a metal thin film of a Cu—Ni alloy or an Ni—Cr alloy is covered with a polyimide film or an epoxy film, and a configuration using a semiconductor thin film. may be As an example, there is a case where a strain gauge made of a metal thin film is directly formed using a sputtering method or a vacuum deposition method. As an example, the strain gauges 1 to 24 are made of sputtered films of the same material or deposited films of the same material. As a result, symmetry can be maintained, productivity is improved, and a configuration in which manufacturing variations are suppressed as much as possible can be achieved. As an example, the strain gauges 1 to 24 can be configured to be collectively formed simultaneously. As a result, the strain gauges 1 to 24 can have a uniform resistance value. It should be noted that the strain gauges 1 to 24 are not limited to the configuration described above, and may be configured by adhering each of the strain gauges 1 to 24 in the shape of a plate, a sheet, or a film. The strain gauges 1 to 24 are arranged so that four combinations of positions symmetrical to each other with respect to the center line in the direction perpendicular to the axis of the arm portion 71f constitute a bridge circuit for detecting a force component in a predetermined direction. It is Further, the first arm portion 71f1 of the arm portion 71f having the strain gauge and the second arm portion 71f2 having no strain gauge of the arm portion 71f move around the axis of the force receiving portion 71c. are arranged alternately.

図3は複数の歪みゲージ1~24から構成されるブリッジ回路C6A1、C6A2、C6A3、C6A4、C6A5、C6A6を示している。各ブリッジ回路にそれぞれ電圧印加して出力信号Voを取り出す構成である。Y字ビームを有する起歪体71において、6軸の力成分とモーメント成分を検出するために必要な出力信号を得るには、複数の歪みゲージ1~24で足りる。 FIG. 3 shows bridge circuits C6A1, C6A2, C6A3, C6A4, C6A5 and C6A6 which are composed of a plurality of strain gauges 1-24. It is configured to apply a voltage to each bridge circuit and take out an output signal Vo. A plurality of strain gauges 1 to 24 are sufficient to obtain the output signals necessary for detecting the six-axis force and moment components in the strain body 71 having a Y beam.

図4はブリッジ回路C6A1、C6A2、C6A3、C6A4、C6A5、C6A6の出力信号表である。各歪みゲージは、各方向の力を加えたときに各ブリッジを形成している当該歪みゲージの抵抗値が増加するときを「+」とし、当該歪みゲージの抵抗値が減少するときを「-」とし、当該歪みゲージの抵抗値が変化しないとき若しくは当該歪みゲージの抵抗値の変化量が小さくて変化しないとみなせるときを「0」としている。各出力信号は、各ブリッジにおいて非平衡出力が生じるときを「1」とし、各ブリッジにおいて非平衡出力が生じないときを「0」としている。 FIG. 4 is an output signal table of the bridge circuits C6A1, C6A2, C6A3, C6A4, C6A5 and C6A6. For each strain gauge, when the resistance value of the strain gauge forming each bridge increases when a force is applied in each direction, it is defined as "+", and when the resistance value of the strain gauge decreases, it is defined as "-". and "0" when the resistance value of the strain gauge does not change or when the amount of change in the resistance value of the strain gauge is small and can be regarded as not changing. Each output signal is "1" when an unbalanced output occurs in each bridge, and "0" when an unbalanced output does not occur in each bridge.

本実施形態によれば、軸線周りに等間隔でビーム部を6つ形成し各ビーム部に応力を分散させた構成によって受力のモーメント成分を大きくすることができる。一例として、外径を120[mm]以下にできる。 According to this embodiment, the moment component of the received force can be increased by the configuration in which six beam portions are formed at equal intervals around the axis and the stress is dispersed in each beam portion. As an example, the outer diameter can be 120 [mm] or less.

(第2の実施形態)
引き続き、本発明の第2の実施形態について、上述の第1の実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態の力覚センサ101Bは、図5に示すように、平面視で回転対称になる位置に、前記ビーム部が6つ備わっている構成の例であって、前記ビーム部における前記アーム部のうちの前記歪みゲージが配設されている第1アーム部と前記アーム部のうちの前記歪みゲージが配設されていない第2アーム部とが前記受力部の軸線周りに交互に配設されており、かつ、歪みゲージ1~24は前記ビーム部における第1主面にのみ配設されている構成である。ここで、例えば歪みゲージ1~4は、前記アーム部における軸線と直交方向の中心線に対して互いに対称となる位置の4つの組み合わせによって所定方向の力成分を検出するブリッジ回路が構成されるようにそれぞれ配設されている。また、例えば歪みゲージ5~8は、前記フレクシャ部における軸線と直交方向の中心線に対して互いに対称となる位置の4つの組み合わせによって所定方向の力成分を検出するブリッジ回路が構成されるようにそれぞれ配設されている。また、アーム部72fのうちの歪みゲージが配設されている第1アーム部72f1とアーム部72fのうちの歪みゲージが配設されていない第2アーム部72f2とが受力部72cの軸線周りに交互に配設されている構成である。
(Second embodiment)
Continuing on, the second embodiment of the present invention will be described with a focus on the differences from the above-described first embodiment. As shown in FIG. 5, the force sensor 101B of the present embodiment is an example of a configuration in which six beam portions are provided at rotationally symmetrical positions in a plan view. A first arm portion having the strain gauge and a second arm portion having no strain gauge are alternately arranged around the axis of the force receiving portion. and the strain gauges 1 to 24 are arranged only on the first main surface of the beam portion. Here, for example, the strain gauges 1 to 4 are configured so that a bridge circuit for detecting a force component in a predetermined direction is formed by a combination of four positions symmetrical to each other with respect to the center line in the direction perpendicular to the axis of the arm portion. are placed in each. Further, for example, the strain gauges 5 to 8 are configured so that a bridge circuit for detecting a force component in a predetermined direction is formed by a combination of four positions symmetrical to each other with respect to the center line perpendicular to the axis of the flexure portion. are arranged respectively. A first arm portion 72f1 having a strain gauge out of the arm portions 72f and a second arm portion 72f2 having no strain gauge out of the arm portions 72f move around the axis of the force receiving portion 72c. are arranged alternately.

図6は複数の歪みゲージ1~24から構成されるブリッジ回路C6B1、C6B2、C6B3、C6B4、C6B5、C6B6を示している。6軸の力成分とモーメント成分を検出するために必要な出力信号を得るには、複数の歪みゲージ1~24で足りる。図7はブリッジ回路C6B1、C6B2、C6B3、C6B4、C6B5、C6B6の出力信号表である。 FIG. 6 shows bridge circuits C6B1, C6B2, C6B3, C6B4, C6B5 and C6B6 which are composed of a plurality of strain gauges 1-24. A plurality of strain gauges 1 to 24 are sufficient to obtain the output signals required to detect the six-axis force and moment components. FIG. 7 is an output signal table of the bridge circuits C6B1, C6B2, C6B3, C6B4, C6B5 and C6B6.

本実施形態によれば、前記ビーム部における第1主面にのみ歪みゲージ1~24が配設されているので、歪みゲージ1~24の配置面の数を少なくして当該歪みゲージを高精度に配置することが容易にできる。 According to this embodiment, since the strain gauges 1 to 24 are arranged only on the first main surface of the beam portion, the number of surfaces on which the strain gauges 1 to 24 are arranged is reduced, and the strain gauges are arranged with high accuracy. can be easily placed in

1~24 歪みゲージ
71 起歪体、71a 第1主面、71b 第2主面、71c 受力部、71d 固定部、71e ビーム部、71f アーム部、71g フレクシャ部、71h 貫通穴、71i ネジ穴
72 起歪体、72a 第1主面、72b 第2主面、72c 受力部、72d 固定部、72e ビーム部、72f アーム部、72g フレクシャ部、72h 貫通穴、72i ネジ穴
101A、101B 力覚センサ
C6A1、C6A2、C6A3、C6A4、C6A5、C6A6 ブリッジ回路
C6B1、C6B2、C6B3、C6B4、C6B5、C6B6 ブリッジ回路
C8A1、C8A2、C8A3、C8A4、C8A5、C8A6 ブリッジ回路
P1 中心軸(軸線)
1 to 24 strain gauge 71 strain generating body 71a first main surface 71b second main surface 71c force receiving portion 71d fixing portion 71e beam portion 71f arm portion 71g flexure portion 71h through hole 71i screw hole 72 strain generating body 72a first main surface 72b second main surface 72c force receiving portion 72d fixing portion 72e beam portion 72f arm portion 72g flexure portion 72h through hole 72i screw hole 101A, 101B force sense Sensor C6A1, C6A2, C6A3, C6A4, C6A5, C6A6 Bridge circuit C6B1, C6B2, C6B3, C6B4, C6B5, C6B6 Bridge circuit C8A1, C8A2, C8A3, C8A4, C8A5, C8A6 Bridge circuit P1 Central axis (axis)

Claims (3)

受力部と前記受力部に対して固定される固定部と前記固定部に連結されるビーム部とを有する起歪体と、前記ビーム部に配設された複数の歪みゲージを備え、前記ビーム部は前記受力部に連結されるアーム部と前記固定部に連結されるフレクシャ部とが互いに連結しており、前記ビーム部は前記受力部の軸線周りに等間隔で6つ形成されており、
前記歪みゲージは前記ビーム部における第1主面にのみ配設されており、
前記アーム部における第1アーム部に前記歪みゲージの半数が配設されており、前記フレクシャ部における前記第1アーム部に連結している第1フレクシャ部に前記歪みゲージの他の半数が配設されており、
前記アーム部は、前記歪みゲージが配設されている前記第1アーム部と、前記歪みゲージが配設されていない第2アーム部とが前記受力部の軸線周りに交互に配設されていること
を特徴とする力覚センサ。
a strain body having a force receiving portion, a fixed portion fixed to the force receiving portion, and a beam portion connected to the fixed portion; and a plurality of strain gauges arranged on the beam portion, In the beam portion, an arm portion connected to the force receiving portion and a flexure portion connected to the fixed portion are connected to each other, and six beam portions are formed at equal intervals around the axis of the force receiving portion. and
The strain gauge is arranged only on the first main surface of the beam portion,
Half of the strain gauges are arranged on the first arm portion of the arm portion, and the other half of the strain gauges are arranged on the first flexure portion of the flexure portion connected to the first arm portion. has been
In the arm portion, the first arm portion provided with the strain gauge and the second arm portion not provided with the strain gauge are alternately provided around the axis of the force receiving portion. A force sensor characterized by:
受力部と前記受力部に対して固定される固定部と前記固定部に連結されるビーム部とを有する起歪体と、前記ビーム部に配設された複数の歪みゲージを備え、前記ビーム部は前記受力部に連結されるアーム部と前記固定部に連結されるフレクシャ部とが互いに連結しており、前記ビーム部は前記受力部の軸線周りに等間隔で6つ形成されており、
前記ビーム部における第1主面に前記歪みゲージの半数が配設されており、前記ビーム部における前記第1主面と逆向きの第2主面に前記歪みゲージの他の半数が配設されており、
前記アーム部は、前記歪みゲージが配設されている第1アーム部と、前記歪みゲージが配設されていない第2アーム部とが前記受力部の軸線周りに交互に配設されていること
を特徴とする力覚センサ。
a strain body having a force receiving portion, a fixed portion fixed to the force receiving portion, and a beam portion connected to the fixed portion; and a plurality of strain gauges arranged on the beam portion, In the beam portion, an arm portion connected to the force receiving portion and a flexure portion connected to the fixed portion are connected to each other, and six beam portions are formed at equal intervals around the axis of the force receiving portion. and
Half of the strain gauges are arranged on a first principal surface of the beam portion, and the other half of the strain gauges are arranged on a second principal surface of the beam portion opposite to the first principal surface. and
In the arm portion, a first arm portion provided with the strain gauge and a second arm portion provided with no strain gauge are alternately arranged around the axis of the force receiving portion. A force sensor characterized by:
前記歪みゲージは、力成分およびモーメント成分を検出するブリッジ回路を構成するように配設されており、前記ブリッジ回路のうちの少なくとも3つの組み合わせによって前記力成分のうちのX軸方向の成分、Y軸方向の成分およびZ軸方向の成分、並びに、前記モーメント成分のうちのX軸周りの成分、Y軸周りの成分およびZ軸周りの成分を検出するように配設されていること
を特徴とする請求項1または2に記載の力覚センサ。
The strain gauges are arranged to form a bridge circuit for detecting force and moment components, and a combination of at least three of the bridge circuits provides an X-axis component, a Y-axis component, and a Y-axis component of the force component. It is arranged to detect an axial component, a Z-axis component, and, of the moment components, a component about the X-axis, a component about the Y-axis, and a component about the Z-axis. The force sensor according to claim 1 or 2.
JP2022181488A 2021-02-10 2022-11-14 force sensor Pending JP2023001368A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022181488A JP2023001368A (en) 2021-02-10 2022-11-14 force sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021019496A JP2022122340A (en) 2021-02-10 2021-02-10 force sensor
JP2022181488A JP2023001368A (en) 2021-02-10 2022-11-14 force sensor

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021019496A Division JP2022122340A (en) 2021-02-10 2021-02-10 force sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023001368A true JP2023001368A (en) 2023-01-04

Family

ID=82939359

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021019496A Pending JP2022122340A (en) 2021-02-10 2021-02-10 force sensor
JP2022181488A Pending JP2023001368A (en) 2021-02-10 2022-11-14 force sensor

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021019496A Pending JP2022122340A (en) 2021-02-10 2021-02-10 force sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP2022122340A (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060130595A1 (en) * 2004-11-23 2006-06-22 Mts Systems Corporation Multi axis load cell body
JP2017172983A (en) * 2016-03-18 2017-09-28 株式会社安川電機 Robot and torque sensor
JP6378381B1 (en) * 2017-03-02 2018-08-22 株式会社レプトリノ Force sensor
JP6817875B2 (en) * 2017-04-14 2021-01-20 日本電産コパル電子株式会社 Force sensor
JP6618128B2 (en) * 2018-07-11 2019-12-11 株式会社レプトリノ Force sensor and bridge circuit configuration method of force sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022122340A (en) 2022-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6615365B2 (en) Force / torque sensor and method
EP1887335B1 (en) Force sensor chip
US7121147B2 (en) Force detection device
JP6378381B1 (en) Force sensor
JP6618128B2 (en) Force sensor and bridge circuit configuration method of force sensor
JP5174343B2 (en) Force sensor chip
CN111094922B (en) Force sensor, torque sensor, force sensing sensor, fingertip force sensor, and method for manufacturing same
US11788906B2 (en) Force sensor
JPH0735766A (en) Acceleration sensor, attaching structure and manufacture thereof
JP2018205141A (en) Force sensor
JPS6321530A (en) Force detector
JPH05149811A (en) Axial force sensor for six components
JP2023001368A (en) force sensor
JPH05118943A (en) Load detecter
JP2010230631A (en) Force detecting apparatus
JPH0772026A (en) Strain generating construction and multiaxis force detection sensor using the same
JP2008116319A (en) Triaxial force sensor
JP6998076B2 (en) Force sensor
JP2006058211A (en) Strain gauge type sensor
JPH04279867A (en) Three-dimensional acceleration sensor
JPH1138038A (en) Acceleration sensor
US20210404896A1 (en) Force sensor
JP2005300465A (en) Multiaxial sensor
JPH01262430A (en) Force detecting device
JP2006071485A (en) 6-axis sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230829

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231010

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20231107