JP2023065131A - Sensor, apparatus, system, and method for manufacturing article - Google Patents

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Satoshi Masuko
正二 佐々木
Shoji Sasaki
嘉治 伊礼
Yoshiharu Irei
陽康 石川
Yoko Ishikawa
喜之 紅谷
Yoshiyuki Beniya
悠 高橋
Yu Takahashi
明 矢島
Akira Yajima
隆行 小河原
Takayuki Ogawara
春彦 堀口
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Abstract

To provide a technology advantageous for improving sensor productivity.SOLUTION: A sensor includes a structure and detection means for detecting deformation of the structure. The structure has at least four elastic sections discretely disposed in an imaginary plane. The structure includes at least one metal component formed by bending a metal member. The one metal component has at least two elastic sections of the four elastic sections.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

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

構造体と、構造体の変形を検出する検出手段と、を備えることで、構造体に加わる力学量を計測するセンサが知られている。特許文献1には弾性体と、光学式エンコーダとを備えたトルクセンサが開示されている。 2. Description of the Related Art A sensor that measures a dynamic quantity applied to a structure by including a structure and detection means for detecting deformation of the structure is known. Patent Document 1 discloses a torque sensor that includes an elastic body and an optical encoder.

特開2017-96929号公報JP 2017-96929 A

特許文献1には、弾性体における締結部及びバネ部を一体成型する手法として、樹脂や金属などの所定材料の注型や削り出し加工が提案されている。しかしながら、注型や削り出し加工では、スループットの低下や製造コストの上昇など、生産上の課題がある。そこで本発明は、センサの生産性向上に有利な技術を提供することを目的とする。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200001 proposes casting or cutting of a predetermined material such as resin or metal as a method of integrally molding a fastening portion and a spring portion of an elastic body. However, casting and shaving processes have production problems such as a decrease in throughput and an increase in manufacturing costs. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a technique that is advantageous for improving the productivity of sensors.

上記課題を解決するための手段は、構造体と、前記構造体の変形を検出する検出手段と、を備えるセンサであって、前記構造体は、仮想的な平面内で離散的に配置された少なくとも4個の弾性部を有し、前記構造体は、金属部材に曲げ加工を施して成形された少なくとも1個の金属部品を含み、前記1個の金属部品が、前記4個の弾性部のうちの少なくとも2個の弾性部を有することを特徴とする。 Means for solving the above problems is a sensor comprising a structure and a detection means for detecting deformation of the structure, wherein the structure is discretely arranged in a virtual plane Having at least four elastic portions, the structure includes at least one metal part formed by bending a metal member, and the one metal part is one of the four elastic parts. It is characterized by having at least two elastic portions among them.

本発明によれば、センサの生産性向上に有利な技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique advantageous to the productivity improvement of a sensor can be provided.

センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサの製造方法を説明する模式図。Schematic diagrams for explaining a method for manufacturing a sensor. センサの製造方法を説明する模式図。Schematic diagrams for explaining a method for manufacturing a sensor. センサの製造方法を説明する模式図。Schematic diagrams for explaining a method for manufacturing a sensor. センサの製造方法を説明する模式図。Schematic diagrams for explaining a method for manufacturing a sensor. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサの製造方法を説明する模式図。Schematic diagrams for explaining a method for manufacturing a sensor. 機器を説明する模式図。Schematic diagram for explaining equipment. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. センサを説明する模式図。The schematic diagram explaining a sensor. 機器を説明する模式図。Schematic diagram for explaining equipment.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。同じ名称で別々の事項については、それぞれ、第一の事項、第二の事項というように、「第〇」(〇は数字)を付けて区別することができる。なお、以下の説明において、符号N、N+1、N+2、・・・n-1、n(n-N≧2)が、Nからnまで連続した自然数である場合に、符号N、N+1、N+2、・・・n-1、nを符号N~nと略記する場合がある。また、或る要素の総数がK個である場合に、K以下の数k(k≦K)を用いて、或る要素の数を少なくともk個と表現することができる。この時のk個の要素とは、K個の要素の中から任意の組み合わせでk個の要素を選択したものとなる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the following description and drawings, common reference numerals are attached to structures common to a plurality of drawings. Therefore, common configurations will be described with reference to a plurality of drawings, and descriptions of configurations with common reference numerals will be omitted as appropriate. Separate items with the same name can be distinguished by adding a "No. 0" (where 〇 is a number), such as the first item and the second item. In the following description, when the codes N, N+1, N+2, ... n-1, n (n-N≧2) are continuous natural numbers from N to n, . . . n−1 and n may be abbreviated as symbols N to n. Also, when the total number of certain elements is K, the number of certain elements can be expressed as at least k using a number k (k≦K) that is less than or equal to K. The k elements at this time are k elements selected from K elements in an arbitrary combination.

図1(a)は、本実施形態に係るセンサ10を模式的に示している。センサ10は、構造体5と、構造体5の変形を検出するための検出手段8とを備える。図1(a)には、xyz直交座標系におけるxy平面に平行で、rθz円筒座標系におけるrθ平面に平行な、仮想的な平面Pを示している。円筒座標系は、r方向、θ方向、z方向で表される。r方向を径方向、θ方向を周方向、z方向を軸方向と称することができる。円筒座標系において、rθ平面はxy平面に一致し、z方向は、直交座標系のz方向に一致する。構造体5は、仮想的な平面P内で離散的に配置された複数の弾性部の群である、弾性部群3を有する。弾性部群3は、仮想的な平面P内で離散的に配置された少なくとも4個の弾性部31、32、33、34を有する。つまり、弾性部群3に含まれる、仮想的な平面P内で離散的に配置された弾性部の数は、4個以上である。なお、センサ10は、弾性部群3が配置された仮想的な平面P内に存在しない単数あるいは複数の弾性部を有することができる。しかし、仮想的な平面P内に存在しない単数あるいは複数の弾性部は、仮想的な平面P内に存在する弾性部群3の弾性部としては数えない。 構造体5は、少なくとも1個の金属部品51を含む。1個の金属部品51が、4個の弾性部31、32、33、34のうちの少なくとも2個の弾性部31、32を有する。つまり、弾性部31、32は1個の金属部品51の一部である。 FIG. 1(a) schematically shows a sensor 10 according to this embodiment. The sensor 10 comprises a structure 5 and detection means 8 for detecting deformation of the structure 5 . FIG. 1A shows a virtual plane P parallel to the xy plane in the xyz orthogonal coordinate system and parallel to the rθ plane in the rθz cylindrical coordinate system. A cylindrical coordinate system is represented by the r direction, the θ direction, and the z direction. The r direction can be called the radial direction, the θ direction can be called the circumferential direction, and the z direction can be called the axial direction. In the cylindrical coordinate system, the rθ plane coincides with the xy plane, and the z direction coincides with the z direction of the orthogonal coordinate system. The structure 5 has an elastic portion group 3, which is a group of a plurality of elastic portions discretely arranged within a virtual plane P. As shown in FIG. The elastic portion group 3 has at least four elastic portions 31, 32, 33, and 34 discretely arranged within a virtual plane P. As shown in FIG. That is, the number of elastic portions discretely arranged in the virtual plane P included in the elastic portion group 3 is four or more. Note that the sensor 10 can have one or more elastic portions that do not exist within the virtual plane P on which the elastic portion group 3 is arranged. However, one or more elastic portions that do not exist within the virtual plane P are not counted as the elastic portions of the elastic portion group 3 that exist within the virtual plane P. Structure 5 includes at least one metal part 51 . One metal part 51 has at least two elastic portions 31 , 32 out of the four elastic portions 31 , 32 , 33 , 34 . That is, the elastic portions 31 and 32 are part of one metal component 51 .

金属部品に含まれる金属原子の金属結合が連続している範囲は、1個の金属部品に含まれる。ねじ止めにより締結されただけ、あるいは、接着剤により接着されただけの、2個の金属部品の間では、金属結合が不連続であるので、2個の金属部品は別々の金属部品である。 A range of continuous metal bonds of metal atoms contained in the metal part is included in one metal part. The two metal parts are separate metal parts because the metal bond is discontinuous between the two metal parts that are only fastened by screwing or glued together.

金属部品51を構成する金属材料は、単体の金属もしくは金属の混合物(合金)である。金属部品51は、金属材料から成る母材にメッキ加工を施したものでもよい。構造体5としての剛性を確保する上で、金属部品51は硬いことが好ましく、例えばビッカース硬度が90HV以上である金属材料であることが好ましい。金属部品51の材料は、炭素鋼、合金鋼などの鉄合金(鉄鋼)や、アルミニウム合金、チタン合金等を用いることができるが、材料コストの点で、鉄合金が好適である。 The metal material forming the metal part 51 is a single metal or a mixture (alloy) of metals. The metal part 51 may be formed by plating a base material made of a metal material. In order to ensure the rigidity of the structure 5, the metal part 51 is preferably hard, and preferably made of a metal material with a Vickers hardness of 90 HV or more. As the material of the metal part 51, an iron alloy (steel) such as carbon steel or alloy steel, an aluminum alloy, a titanium alloy, or the like can be used, but an iron alloy is preferable in terms of material cost.

1個の金属部品51は、上面部1と、上面部1に対向する下面部2とを有しうる。平面Pが上面部1と下面部2との間に位置するように、少なくとも2個の弾性部31,32(本例では、弾性部31~34の4個)が設けられている。なお、以下の説明において、上や下という表現は、z方向における+側と-側に対応するものにすぎず、センサ10の使用時におけるセンサ10の姿勢について、z方向を鉛直方向に一致させる必要は全くない。上面部1を表面部と称し、下面部2を裏面部と称することもできる。 A piece of metal part 51 can have an upper surface portion 1 and a lower surface portion 2 facing the upper surface portion 1 . At least two elastic portions 31 and 32 (in this example, four elastic portions 31 to 34) are provided so that the plane P is located between the upper surface portion 1 and the lower surface portion 2. As shown in FIG. In the following description, the expressions "up" and "down" simply correspond to the + side and the - side in the z direction. No need at all. The upper surface portion 1 can also be referred to as the front surface portion, and the lower surface portion 2 can also be referred to as the back surface portion.

検出手段8は、単数または複数の検出器を含む。検出手段8の検出器は複数の部品6,7を含みうる。構造体5の変形に伴って、部品6と部品7との相対的な位置関係が変化し、部品6と部品7との相対的な位置関係を、部品6と部品7とで検出することができる。検出手段8の検出器は例えばヘッドとスケールとを含むエンコーダであり、部品6の一例がヘッドであり、部品7の一例がスケールである。部品6がスケールであり、部品7がヘッドであってもよい。検出手段8は、部品6,7の他に、部品6または部品7から出力された信号を処理する部品を含みうる。検出手段8のエンコーダは光学式エンコーダでもよいし、磁気式エンコーダでもよい。検出手段8として、光学式エンコーダを用いれば、金属部品51の磁性の制約は小さい。光学式エンコーダのヘッドは、少なくとも受光部を有し、必要に応じて、スケールに照射する光を発する発光部を有していてもよい。ここでは部品6と部品7がz方向において対向する例を示しているが、部品6と部品7はx方向、y方向、r方向、θ方向のいずれにおいて対向していてもよい。検出手段8としてのエンコーダはリニアエンコーダでもよいしロータリーエンコーダでもよい。出力方式は、インクリメンタル型でも、アブソリュート型でもよい。エンコーダでは部品6と部品7とが対向する方向に対して直交する方向に、部品6と部品7とが相対移動する構成を採用することができる。部品6と部品7とが対向する方向において、部品6と部品7とが相対移動する構成を採用して、例えば、部品6と部品7との間の距離の変化を、光学的、磁気的あるいは静電的に検出する構成としてもよい。例えば、検出手段8の検出器は、静電容量式変位センサであってもよい。また、検出手段8の検出器は、ひずみゲージであってもよく、ひずみゲージを構造体5の弾性部群3の少なくともいずれかの弾性部に接着して、構造体5の変形を検出してもよい。 The detection means 8 comprise one or more detectors. The detector of the detection means 8 may comprise a plurality of parts 6,7. As the structure 5 deforms, the relative positional relationship between the parts 6 and 7 changes, and the relative positional relationship between the parts 6 and 7 can be detected by the parts 6 and 7. can. A detector of the detection means 8 is, for example, an encoder including a head and a scale, an example of the part 6 is the head, and an example of the part 7 is the scale. Part 6 may be the scale and part 7 may be the head. The detection means 8 may include, in addition to the components 6 and 7 , components for processing the signals output from the components 6 or 7 . The encoder of the detection means 8 may be an optical encoder or a magnetic encoder. If an optical encoder is used as the detection means 8, the magnetism of the metal part 51 is less restricted. The head of the optical encoder has at least a light receiving section, and if necessary, may have a light emitting section that emits light to irradiate the scale. Here, an example in which the parts 6 and 7 face each other in the z-direction is shown, but the parts 6 and 7 may face each other in the x-direction, y-direction, r-direction, and θ-direction. The encoder as the detection means 8 may be a linear encoder or a rotary encoder. The output method may be an incremental type or an absolute type. The encoder can employ a configuration in which the parts 6 and 7 move relative to each other in a direction orthogonal to the direction in which the parts 6 and 7 face each other. By adopting a configuration in which the parts 6 and 7 move relative to each other in the direction in which the parts 6 and 7 face each other, for example, the change in the distance between the parts 6 and 7 can be detected optically, magnetically, or A configuration for electrostatic detection may also be used. For example, the detector of the detection means 8 may be a capacitive displacement sensor. Further, the detector of the detection means 8 may be a strain gauge, and the strain gauge is attached to at least one elastic portion of the elastic portion group 3 of the structure 5 to detect deformation of the structure 5. good too.

センサ10は力覚センサでありうる。ここで、力覚センサで検出される力(検出対象力)は、x方向の力、y方向の力、z方向の力、x軸周りの力、y軸周りの力およびz軸周りの力の少なくともいずれかである。上述したrθz円筒座標系におけるz軸周りの力とは、θ方向の力である。これらセンサ10が6つの力のうちのf個(f≦6)の力を検出する場合、センサ10をf軸力覚センサと称することができる。センサ10が、専らx軸周りの力、y軸周りの力およびz軸周りの力のうちの少なくともいずれかを検出する場合には、センサ10をトルクセンサと称することができる。センサ10がz軸周りの力のみを検出する場合、1軸の力覚センサあるいは1軸のトルクセンサと称することができる。 Sensor 10 may be a force sensor. Here, the force detected by the force sensor (force to be detected) is the force in the x direction, the force in the y direction, the force in the z direction, the force around the x axis, the force around the y axis, and the force around the z axis. is at least one of The force around the z-axis in the rθz cylindrical coordinate system described above is the force in the θ direction. When these sensors 10 detect f forces (f≦6) out of six forces, the sensors 10 can be called f-axis force sensors. If sensor 10 detects exclusively x-axis, y-axis and/or z-axis forces, sensor 10 may be referred to as a torque sensor. If the sensor 10 detects only forces about the z-axis, it can be called a uniaxial force sensor or a uniaxial torque sensor.

検出手段8に複数の検出器が含まれる場合、この複数の検出器は、同じ方向の力を検出する形態を採用することができる。複数の検出器の出力を統計的に処理することで、検出器毎の特性ばらつきの影響を低減して、センサ10による検出精度を向上することができる。ここで、統計的な処理とは、複数の検出器の各検出器の出力から、最大値、最小値、平均値、合計値、中央値などを抽出することである。なお検出器がE個(Eは偶数)の場合の中央値は、E/2番目か(E/2)+1番目に大きい値を中央値として採用することができる。 If the detection means 8 includes a plurality of detectors, the plurality of detectors may adopt a form that detects forces in the same direction. By statistically processing the outputs of a plurality of detectors, it is possible to reduce the influence of characteristic variations among the detectors and improve the detection accuracy of the sensor 10 . Here, statistical processing means extracting the maximum value, minimum value, average value, total value, median value, etc. from the output of each detector of a plurality of detectors. When there are E detectors (E is an even number), the E/2-th or (E/2)+1-th largest value can be adopted as the median value.

図1(b)にはz方向から仮想的な平面Pを平面視した際の、4個の弾性部31~34の配置の第1配置例を示している。第1配置例では、4個の弾性部31~34が1次元状に配列されている。図1(b)において、弾性部31~34を結ぶ破線は、これらの弾性部31、32、33、34を1個の金属部品51が有していることを示している。金属部品51に対して少なくとも1個の検出器81が設けられている。 FIG. 1(b) shows a first arrangement example of the arrangement of the four elastic portions 31 to 34 when the virtual plane P is viewed from the z direction. In the first arrangement example, four elastic portions 31 to 34 are arranged one-dimensionally. In FIG. 1B, the dashed lines connecting the elastic portions 31 to 34 indicate that one metal component 51 has these elastic portions 31, 32, 33, and . At least one detector 81 is provided for the metal part 51 .

図1(c)にはz方向から仮想的な平面Pを平面視した際の、4個の弾性部31、32、33、34の配置の第2配置例を示している。第2配置例では、4個の弾性部31、32、33、34が2次元状に配列されている。図1(c)において、弾性部31、32を結ぶ破線は、弾性部31、32を1個の金属部品51が有していることを示している。図1(c)において、弾性部33、34を結ぶ破線は、弾性部33、34を1個の金属部品52が有していることを示している。弾性部31と弾性部33および弾性部34とを破線が結んでおらず、弾性部32と弾性部33および弾性部34とを破線が結んでいないことは、金属部品51と金属部品52とが別々の金属部品であることを示している。つまり、金属部品52が、4個の弾性部31~34のうちの金属部品51が有する2個の弾性部31,32とは別の2個の弾性部33,34を有する。 FIG. 1(c) shows a second arrangement example of the arrangement of the four elastic portions 31, 32, 33, and 34 when the virtual plane P is viewed from the z direction. In the second arrangement example, four elastic portions 31, 32, 33, and 34 are arranged two-dimensionally. In FIG. 1C, the dashed line connecting the elastic portions 31 and 32 indicates that the elastic portions 31 and 32 are included in one metal component 51. As shown in FIG. In FIG. 1(c), the dashed line connecting the elastic portions 33 and 34 indicates that the elastic portions 33 and 34 are included in one metal part 52. As shown in FIG. The fact that the elastic portion 31 and the elastic portions 33 and 34 are not connected by broken lines and the elastic portion 32 and the elastic portions 33 and 34 are not connected by broken lines means that the metal parts 51 and 52 are separated from each other. It indicates that they are separate metal parts. That is, the metal component 52 has two elastic portions 33 and 34 other than the two elastic portions 31 and 32 of the metal component 51 among the four elastic portions 31 to 34 .

第2配置例では、金属部品51に対して少なくとも1個の検出器81が設けられており、金属部品52に対して少なくとも1個の検出器82が設けられている。 In the second arrangement example, at least one detector 81 is provided for the metal part 51 and at least one detector 82 is provided for the metal part 52 .

図2(a)には、z方向から仮想的な平面Pを平面視した際の、4個の弾性部31、32、33、34の配置の第3配置例を示している。第3配置例では、平面P内で、仮想的な円304が4個の弾性部31~34を通るように4個の弾性部31~34が配置されている。このような配置は、円筒座標系において、θ方向(周方向)において生じる変形を検出する上で有利である。あるいは、直交座標系においてx方向とy方向において生じる変形を検出する上でも有利である。また、第3配置例では、1個の金属部品51が4個の弾性部31~34を有している。第3配置例では、金属部品51に対して少なくとも4個の検出器81、82、83、84が設けられている。 FIG. 2(a) shows a third arrangement example of the arrangement of the four elastic portions 31, 32, 33, and 34 when the virtual plane P is viewed from the z direction. In the third arrangement example, the four elastic sections 31-34 are arranged in the plane P so that a virtual circle 304 passes through the four elastic sections 31-34. Such an arrangement is advantageous in detecting deformation occurring in the θ direction (circumferential direction) in a cylindrical coordinate system. Alternatively, it is also advantageous in detecting deformations occurring in the x and y directions in a Cartesian coordinate system. Further, in the third arrangement example, one metal component 51 has four elastic portions 31-34. In the third arrangement example, at least four detectors 81 , 82 , 83 , 84 are provided for the metal part 51 .

図2(b)には、z方向から仮想的な平面Pを平面視した際の、4個の弾性部31、32、33、34の配置の第4配置例を示している。第4配置例が第3配置例と異なるのは、弾性部31、32を1個の金属部品51が有しており、弾性部33、34を1個の金属部品51が有している点である。第4配置例では、金属部品51に対して少なくとも2個の検出器81、82が設けられており、金属部品52に対して少なくとも2個の検出器83、84が設けられている。他の点は第3配置例と同様でありうる。 FIG. 2(b) shows a fourth arrangement example of the arrangement of the four elastic portions 31, 32, 33, and 34 when the virtual plane P is viewed from the z direction. The fourth arrangement example differs from the third arrangement example in that one metal component 51 has the elastic portions 31 and 32 and one metal component 51 has the elastic portions 33 and 34 . is. In the fourth arrangement example, at least two detectors 81 and 82 are provided for the metal part 51 and at least two detectors 83 and 84 are provided for the metal part 52 . Other points may be the same as the third arrangement example.

図2(c)には、z方向から仮想的な平面Pを平面視した際の、少なくとも6個の弾性部の配置の第5配置例を示している。第5配置例では、少なくとも6個の弾性部は、上述した4個の弾性部31~34に加えて、弾性部35、36、37、38を含んでおり、合計8個の弾性部31、32、33、34、35、36、37、38を含んでいる。第5配置例では、1個の金属部品51が、8個の弾性部31~38のうちの少なくとも6個の弾性部(例えば弾性部31~36)を有しており、8個の弾性部31~38のうちの8個の弾性部31~38を有している。第5配置例では、平面P内で、仮想的な円306が少なくとも6個の弾性部(例えば弾性部31~36)を通るように、6個の弾性部(例えば弾性部31~36)が配置されている。本例では、仮想的な円306が8個の弾性部31~38を通る。 FIG. 2(c) shows a fifth arrangement example of the arrangement of at least six elastic portions when the virtual plane P is viewed from the z direction. In the fifth arrangement example, the at least six elastic sections include elastic sections 35, 36, 37, and 38 in addition to the four elastic sections 31 to 34 described above, for a total of eight elastic sections 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38. In the fifth arrangement example, one metal component 51 has at least six elastic portions (for example, elastic portions 31 to 36) out of the eight elastic portions 31 to 38, and the eight elastic portions It has eight elastic portions 31-38 out of 31-38. In the fifth arrangement example, six elastic portions (for example, the elastic portions 31 to 36) are arranged in the plane P so that the virtual circle 306 passes through at least six elastic portions (for example, the elastic portions 31 to 36). are placed. In this example, a virtual circle 306 passes through eight elastic portions 31-38.

図2(d)には、z方向から仮想的な平面Pを平面視した際の、少なくとも6個の弾性部の配置の第6配置例を示している。第6配置例では、1個の金属部品51が、8個の弾性部31~38のうちの4個の弾性部31~34を有しており、別の1個の金属部品52が、8個の弾性部31~38のうちの4個の弾性部35~38を有している。 FIG. 2D shows a sixth arrangement example of the arrangement of at least six elastic portions when the virtual plane P is viewed from the z direction. In the sixth arrangement example, one metal part 51 has four elastic parts 31-34 out of the eight elastic parts 31-38, and another metal part 52 has eight elastic parts 31-38. It has four elastic portions 35-38 out of the elastic portions 31-38.

図2(a)~(d)において、弾性部群3に含まれる各弾性部は、例えばθ方向に変形して、検出手段8に含まれる検出器81~84がそれぞれθ方向の力をトルクとして検出することができる。あるいは、弾性部群3に含まれる各弾性部は、x方向あるいはy方向に変形して、x方向あるいはy方向の力を検出することができる。 2A to 2D, each elastic portion included in the elastic portion group 3 is deformed, for example, in the θ direction, and the detectors 81 to 84 included in the detection means 8 detect force in the θ direction as torque. can be detected as Alternatively, each elastic portion included in the elastic portion group 3 can be deformed in the x-direction or the y-direction to detect the force in the x-direction or the y-direction.

以上説明した様に、本実施形態に係るセンサ10は、1個の金属部品51が、4個の弾性部31~34のうちの少なくとも2個の弾性部31、32を有する。 As described above, in the sensor 10 according to the present embodiment, one metal component 51 has at least two elastic portions 31 and 32 out of the four elastic portions 31-34.

本実施形態では、1個の金属部品51が金属部材に曲げ加工を施して成形されていることが特徴的である。曲げ加工が施される金属部材は金属板であり、曲げ加工は例えばプレス加工である。金属部品51の作製においては、曲げ加工に限らず、抜き加工などの様々な板金加工が用いられる。金属の注型や削り出し加工に比べて、曲げ加工を用いることで、センサの生産性を向上することができる。すなわち、金属の注型(鋳造)では、複雑な形状に成形しようとすると砂型が必要になり、大量生産に向かないし、金型を用いると複雑な形状にするには金型のコストが膨大である。削り出し加工では、母材となる無垢材が高価である割に、母材の使用率が低くなって効率的ではないし、NC加工機などを用いた切削加工も、長い加工時間を要する。曲げ加工を用いれば、高スループットかつ低コストで少なくとも2個の弾性部を有する金属部品51を製造することができ、センサ10の生産性を向上できる。構造体5が金属部品51と、金属部品51とは別の1個の金属部品52とで構成される場合、金属部品52も金属部材に曲げ加工を施して成形されうる。 This embodiment is characterized in that one metal component 51 is formed by bending a metal member. A metal member to be bent is a metal plate, and the bending is, for example, press working. In manufacturing the metal part 51, not only bending but also various sheet metal processing such as punching are used. The productivity of the sensor can be improved by using the bending process as compared with metal casting and machining. In other words, metal casting (casting) requires a sand mold to form a complicated shape, and is not suitable for mass production. is. The cutting process is not efficient because the usage rate of the base material is low, although the solid wood used as the base material is expensive, and the cutting process using an NC machine or the like also requires a long processing time. By using bending, the metal component 51 having at least two elastic portions can be manufactured with high throughput and at low cost, and the productivity of the sensor 10 can be improved. When the structure 5 is composed of a metal part 51 and a single metal part 52 different from the metal part 51, the metal part 52 can also be formed by bending the metal member.

金属部材に曲げ加工を施して成形した構造体を用いて、センサ精度を確保する上で有利な形態を説明する。 A configuration that is advantageous in securing sensor accuracy using a structure formed by bending a metal member will be described.

図3(a)は、金属部材に曲げ加工を施して成形された1個の金属部品51の一例の斜視図であり、図3(b)は、金属部材に曲げ加工を施して成形された1個の金属部品51の一例の側面図である。図3(b)には、互いに平行な仮想的な平面Pa、Pb、Pc、Pdを示している。図3(c)は、金属部品51と検出手段8(検出器81~84)とを備えるセンサ10の一例の斜視図である。図4(a)は、平面Pcにおける金属部品51の断面図であり、平面Pcにおける金属部品51の構造を示している。図4(b)は、平面Pdにおける金属部品51の断面図であり、平面Pdにおける金属部品51の構造を示している。 FIG. 3(a) is a perspective view of an example of one metal part 51 formed by bending a metal member, and FIG. 5 is a side view of an example of one metal component 51. FIG. FIG. 3B shows virtual planes Pa, Pb, Pc, and Pd parallel to each other. FIG. 3(c) is a perspective view of an example of the sensor 10 including the metal part 51 and the detection means 8 (detectors 81 to 84). FIG. 4A is a cross-sectional view of the metal component 51 on the plane Pc, showing the structure of the metal component 51 on the plane Pc. FIG. 4B is a cross-sectional view of the metal component 51 on the plane Pd, showing the structure of the metal component 51 on the plane Pd.

金属部品51は平面Pa,Pb、Pc,Pdに対する平面視において、略正M角形の輪郭55(図4参照)を有しており、本例では、M=12、つまり、略正十二角形の輪郭55を有している。M≧3であればよく、M=4でもよいが、M≧5であることが好ましく、M≦24であることが好ましい。Mが大きいほど、金属部品51の輪郭55は円形に近づくためθ方向における変位を検出するための精度が向上するが、Mが大きいほど後述する曲げ加工が複雑になるため、5≦M≦24が妥当である。Mは2の倍数(偶数)であることが対称性の観点で好ましい。さらに、x方向と、x方向に直交するy方向とにおける対称性の観点では、Mは4の倍数であることがより好ましい。円形に近いと云うには、円周率を約3として、M≧6であることが好ましい。以上のことを考慮すると、M=8、12、16が好ましい。以下の説明において、自然数Mを、四捨五入するとMとなる正実数m(M-0.5≦m<M+0.5)に読み替えることができる。 The metal part 51 has a substantially regular M-sided contour 55 (see FIG. 4) in plan view with respect to the planes Pa, Pb, Pc, and Pd. In this example, M=12, that is, a substantially regular dodecagon. has a contour 55 of M≧3 may be sufficient, and M=4 is also acceptable, but M≧5 is preferable, and M≦24 is preferable. The larger M is, the closer the outline 55 of the metal part 51 is to a circular shape, which improves the accuracy for detecting displacement in the θ direction. is reasonable. From the viewpoint of symmetry, M is preferably a multiple of 2 (an even number). Furthermore, from the viewpoint of symmetry in the x-direction and the y-direction orthogonal to the x-direction, M is more preferably a multiple of 4. To say that it is nearly circular, it is preferable that M≧6, where the circumference ratio is about 3. Considering the above, M=8, 12, and 16 are preferable. In the following description, the natural number M can be read as a positive real number m (M−0.5≦m<M+0.5) which is rounded to M.

図3(b)に示す様に、金属部品51は、上面部1と、上面部1に対向する下面部2とを有する。上面部1は、平面Pa内に設けられている。下面部2は、平面Pb内に設けられている。金属部品51は、8個の弾性部31~38を有する。図4(a)に示す様に、8個の弾性部31~38は平面Pc内で離散的に配置されている。また、図4(b)に示す様に、8個の弾性部31~38は平面Pd内で離散的に配置されている。平面Pc、Pdが上面部1と下面部2との間に位置するように、平面Pc、Pd内に配置された8個の弾性部31~38が設けられている。 As shown in FIG. 3B, the metal component 51 has an upper surface portion 1 and a lower surface portion 2 facing the upper surface portion 1 . The upper surface portion 1 is provided within the plane Pa. The lower surface portion 2 is provided within the plane Pb. The metal part 51 has eight elastic portions 31-38. As shown in FIG. 4(a), the eight elastic portions 31 to 38 are discretely arranged within the plane Pc. Further, as shown in FIG. 4B, the eight elastic portions 31 to 38 are discretely arranged within the plane Pd. Eight elastic portions 31 to 38 are arranged within the planes Pc and Pd so that the planes Pc and Pd are located between the upper surface portion 1 and the lower surface portion 2 .

図3(b)に示す様に、金属部品51は、側面部4を有する。側面部4は、上面部1および下面部2に接続する。上面部1と側面部4との接続部41で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。下面部2と側面部4との接続部42で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。弾性部31~38の各々は側面部4に接続しており、弾性部31~38の各々と側面部4との接続部43で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。 As shown in FIG. 3(b), the metal component 51 has a side portion 4. As shown in FIG. Side portion 4 connects to top portion 1 and bottom portion 2 . A metal part 51 is bent at a connection portion 41 between the upper surface portion 1 and the side surface portion 4 by bending. A metal part 51 is bent at a connecting portion 42 between the lower surface portion 2 and the side surface portion 4 by bending. Each of the elastic portions 31 to 38 is connected to the side portion 4, and the metal component 51 is bent at a connecting portion 43 between each of the elastic portions 31 to 38 and the side portion 4 by bending.

図3(b)に示した上面部1は、図3(a)に示す様に、平面Paに沿って並んだ複数の上板部101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112で構成されている。複数の上板部101~112は、平面Pa内に配置されている。なお、図4(a)、(b)には平面Pa内に配置された複数の上板部101~112を弾性部31~38に重ねて記載して、複数の上板部101~112と複数の弾性部31~38との位置関係を示している。 The upper surface portion 1 shown in FIG. 3(b) includes a plurality of upper plate portions 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108 arranged along the plane Pa as shown in FIG. 3(a). , 109, 110, 111, and 112. The plurality of upper plate portions 101 to 112 are arranged within the plane Pa. 4A and 4B, the plurality of upper plate portions 101 to 112 arranged in the plane Pa are shown overlapping the elastic portions 31 to 38, and the plurality of upper plate portions 101 to 112 are shown. The positional relationship with a plurality of elastic portions 31-38 is shown.

図4(a)、(b)に示す様に、複数の上板部101~112の各々のうち、互いに隣接する2個の上板部は、接合部48により互いに接合されている。この接合部48は、例えば互いに隣接する2個の上板部同士を溶接した溶接部でもよいし、互いに隣接する2個の上板部同士を接着する接着部でもよい。例えば、複数の上板部101~112のうちの上板部101と上板部102は、溶接によって形成された接合部48により互いに接合されている。複数の上板部101~112のうちの上板部102と上板部103は、溶接によって形成された接合部48により互いに接合されている。複数の上板部101~112のうちの上板部103と上板部104は、溶接によって形成された接合部48により互いに接合されている。 As shown in FIGS. 4A and 4B, two mutually adjacent upper plate portions among the plurality of upper plate portions 101 to 112 are joined to each other by joint portions 48 . The joint portion 48 may be, for example, a weld portion in which two adjacent upper plate portions are welded together, or a bonded portion in which two mutually adjacent upper plate portions are bonded together. For example, the upper plate portion 101 and the upper plate portion 102 among the plurality of upper plate portions 101 to 112 are joined to each other by a joining portion 48 formed by welding. The upper plate portion 102 and the upper plate portion 103 among the plurality of upper plate portions 101 to 112 are joined together by a joining portion 48 formed by welding. The upper plate portion 103 and the upper plate portion 104 among the plurality of upper plate portions 101 to 112 are joined together by a joint portion 48 formed by welding.

図3(b)に示した下面部2は、図3(a)に示す様に、平面Pbに沿って並んだ複数の下板部201、202、203、204、205、206、207、208、209、210、211、212で構成されている。複数の上板部201~212は、平面Pb内に配置されている。なお、図4(a)、(b)には平面Pb内に配置された複数の下板部201~212を弾性部31~38に重ねて記載して、複数の下板部201~212と複数の弾性部31~38との位置関係を示している。 The lower surface portion 2 shown in FIG. 3(b) includes a plurality of lower plate portions 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208 arranged along the plane Pb as shown in FIG. 3(a). , 209, 210, 211, and 212. The plurality of upper plate portions 201-212 are arranged within the plane Pb. 4A and 4B, the plurality of lower plate portions 201 to 212 arranged in the plane Pb are shown overlapping the elastic portions 31 to 38, and the plurality of lower plate portions 201 to 212 are shown. The positional relationship with a plurality of elastic portions 31-38 is shown.

図4(a)、(b)に示す様に、複数の下板部201~212の各々のうち、互いに隣接する2個の下板部は、接合部49により互いに接合されている。この接合部49は、例えば互いに隣接する2個の下板部同士を溶接した溶接部でもよいし、互いに隣接する2個の下板部同士を接着する接着部でもよい。例えば、複数の下板部201~212のうちの下板部201と下板部202は、溶接によって形成された接合部49により互いに接合されている。複数の下板部201~212のうちの下板部202と下板部203は、溶接によって形成された接合部49により互いに接合されている。複数の下板部201~212のうちの下板部203と下板部204は、溶接によって形成された接合部49により互いに接合されている。 As shown in FIGS. 4A and 4B, two mutually adjacent lower plate portions among the plurality of lower plate portions 201 to 212 are joined to each other by joint portions 49 . The joint portion 49 may be, for example, a weld portion in which two adjacent lower plate portions are welded together, or may be an adhesive portion in which two mutually adjacent lower plate portions are bonded together. For example, the lower plate portion 201 and the lower plate portion 202 of the plurality of lower plate portions 201 to 212 are joined together by a joining portion 49 formed by welding. The lower plate portion 202 and the lower plate portion 203 of the plurality of lower plate portions 201 to 212 are joined together by a joint portion 49 formed by welding. The lower plate portion 203 and the lower plate portion 204 of the plurality of lower plate portions 201 to 212 are joined together by a joint portion 49 formed by welding.

図3(b)に示した側面部4は、図4(a)、(b)に示す様に、平面Pc,Pdに沿って並んだ複数の側板部401、402、403、404、405、406、407、408、409、410、411、412で構成されている。複数の側板部401~412は、平面Pc、Pd内に配置されている。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the side surface portion 4 shown in FIG. 3B includes a plurality of side plate portions 401, 402, 403, 404, 405, 401, 402, 403, 404, 405 arranged along the planes Pc and Pd. 406, 407, 408, 409, 410, 411, 412. A plurality of side plate portions 401 to 412 are arranged within planes Pc and Pd.

複数の側板部401~412の各々のうち、互いに接続された2個の側板部は接続部44(図面での符号省略)で接続されている。接続部44の数はM個またはM-1個(例えばM=12)でありうる。例えば、複数の側板部401~412のうちの側板部401と側板部402との接続部44で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の側板部401~412のうちの側板部402と側板部403との接続部44で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の側板部401~412のうちの側板部403と側板部404との接続部44で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の側板部401~412のうちの側板部411と側板部412との接続部44で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の側板部401~412のうちの側板部412と側板部401は、側板部412と側板部401との接合部で溶接などにより接合されていてもよいし、側板部412と側板部401とが分離してもよい。 Two mutually connected side plate portions among the plurality of side plate portions 401 to 412 are connected by a connection portion 44 (reference numerals omitted in the drawings). The number of connections 44 can be M or M−1 (eg, M=12). For example, the metal part 51 is bent at the connection portion 44 between the side plate portions 401 and 402 of the plurality of side plate portions 401 to 412 by bending. The metal part 51 is bent by bending at the connection portion 44 between the side plate portion 402 and the side plate portion 403 among the plurality of side plate portions 401 to 412 . The metal component 51 is bent by bending at the connection portion 44 between the side plate portion 403 and the side plate portion 404 among the plurality of side plate portions 401 to 412 . The metal component 51 is bent by bending at the connection portion 44 between the side plate portions 411 and 412 of the plurality of side plate portions 401 to 412 . Of the plurality of side plate portions 401 to 412, the side plate portion 412 and the side plate portion 401 may be joined by welding or the like at the joint portion between the side plate portion 412 and the side plate portion 401. may separate.

複数の上板部101~112の各々と、複数の上板部101~112のいずれに隣接する複数の側板部401~412とが接続部41(図3(b)参照)で接続されている。例えば、複数の上板部101~112のうちの上板部101と側板部401との接続部41で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の上板部101~112のうちの上板部102と側板部402との接続部41で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の上板部101~112のうちの上板部103と側板部403との接続部41で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の上板部101~112のうちの上板部104と側板部404との接続部41で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。 Each of the plurality of upper plate portions 101 to 112 and the plurality of side plate portions 401 to 412 adjacent to any of the plurality of upper plate portions 101 to 112 are connected by connecting portions 41 (see FIG. 3B). . For example, the metal part 51 is bent at the connecting portion 41 between the upper plate portion 101 of the plurality of upper plate portions 101 to 112 and the side plate portion 401 by bending. A metal component 51 is bent by bending at a connecting portion 41 between the upper plate portion 102 and the side plate portion 402 among the plurality of upper plate portions 101 to 112 . A metal component 51 is bent at a connection portion 41 between an upper plate portion 103 of the plurality of upper plate portions 101 to 112 and a side plate portion 403 by bending. A metal component 51 is bent at a connection portion 41 between an upper plate portion 104 of the plurality of upper plate portions 101 to 112 and a side plate portion 404 by bending.

複数の板部101~212の各々と、複数の下板部201~112のいずれに隣接する複数の側板部401~412とが接続部42(図3(b)参照)で接続されている。例えば、複数の下板部201~212のうちの下板部201と側板部401との接続部42で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の下板部201~212のうちの下板部202と側板部402との接続部42で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の下板部201~212のうちの下板部203と側板部403との接続部42で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。複数の下板部201~212のうちの下板部204と側板部404との接続部42で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。 Each of the plurality of plate portions 101 to 212 and the plurality of side plate portions 401 to 412 adjacent to any one of the plurality of lower plate portions 201 to 112 are connected by connecting portions 42 (see FIG. 3B). For example, the metal part 51 is bent at the connecting portion 42 between the lower plate portion 201 and the side plate portion 401 among the plurality of lower plate portions 201 to 212 by bending. A metal component 51 is bent at a connection portion 42 between the lower plate portion 202 and the side plate portion 402 among the plurality of lower plate portions 201 to 212 by bending. A metal component 51 is bent at a connection portion 42 between a lower plate portion 203 of the plurality of lower plate portions 201 to 212 and a side plate portion 403 by bending. The metal component 51 is bent at the connecting portion 42 between the lower plate portion 204 and the side plate portion 404 among the plurality of lower plate portions 201 to 212 by bending.

上述したように、金属部品51においては、接続部41、42、43、44を介して互いに接続された2つの部分がその間の接続部で屈曲している。2つの部分がなす角度は、0°~180°の劣角あるいは180°~360°の優角で定義される。2つの部分の屈曲角は、180°から劣角を引いた角度で定義される。 As described above, in the metal part 51, two portions connected to each other via the connection portions 41, 42, 43, 44 are bent at the connection portion therebetween. The angle formed by the two parts is defined as a minor angle between 0° and 180° or a dominant angle between 180° and 360°. The bending angle of the two segments is defined as 180° minus the minor angle.

互いに接続された2個の側板部が成す劣角は、正M角形の内角におおむね一致し、およそ(180-(360/M))°であり、M≧5であれば鈍角であり、M=5であれば108°、M=12であれば150°である。M=12においてMをm(M-0.5≦m<M+0.5)で置換すれば、互いに接続された2個の側板部が成す劣角は、148.7°から151.2°である。互いに接続された上板部101~112と側板部401~412が成す劣角、および、互いに接続された下板部201~212と側板部401~412が成す劣角は、典型的に直角(90°)であるが、80°~100°であればよい。 The minor angle formed by the two side plate portions connected to each other generally matches the internal angle of the regular M-gon, which is approximately (180-(360/M))°, and is an obtuse angle if M≧5. = 5, it is 108°, and if M = 12, it is 150°. When M=12 and M is replaced by m (M-0.5≦m<M+0.5), the minor angle formed by the two side plate portions connected to each other is from 148.7° to 151.2°. be. The minor angles formed by the mutually connected upper plate portions 101 to 112 and the side plate portions 401 to 412 and the minor angles formed by the mutually connected lower plate portions 201 to 212 and the side plate portions 401 to 412 are typically right angles ( 90°), but it may be 80° to 100°.

従って、M≧5である場合に、互いに接続された2個の側板部が成す劣角は、互いに接続された上板部101~112と側板部401~412が成す劣角、および、互いに接続された下板部201~212と側板部401~412が成す劣角よりも大きい。例えば、側板部401と側板部402とが成す劣角は、上板部101と側板部401とが成す劣角、および、上板部102と側板部402とが成す劣角よりも大きい。また、側板部401と側板部402とが成す劣角は、下板部201と側板部401とが成す角度、および、下板部202と側板部402とが成す角度よりも大きい。側板部402と側板部403とが成す劣角は、上板部102と側板部402とが成す劣角、および、上板部103と側板部403とが成す劣角よりも大きい。また、側板部402と側板部403とが成す劣角は、下板部202と側板部402とが成す角度、および、下板部203と側板部403とが成す角度よりも大きい。 Therefore, when M≧5, the minor angles formed by the two side plate portions connected to each other are is larger than the minor angle formed by the lower plate portions 201-212 and the side plate portions 401-412. For example, the minor angle between the side plate portions 401 and 402 is larger than the minor angle between the upper plate portion 101 and the side plate portion 401 and the minor angle between the upper plate portion 102 and the side plate portion 402 . In addition, the minor angle between the side plate portions 401 and 402 is larger than the angle between the lower plate portion 201 and the side plate portions 401 and the angle between the lower plate portion 202 and the side plate portions 402 . The minor angle formed by the side plate portion 402 and the side plate portion 403 is larger than the minor angle formed by the upper plate portion 102 and the side plate portion 402 and the minor angle formed by the upper plate portion 103 and the side plate portion 403 . In addition, the minor angle between the side plate portions 402 and 403 is larger than the angle between the lower plate portion 202 and the side plate portions 402 and the angle between the lower plate portion 203 and the side plate portions 403 .

図4(a)に示す様に、平面Pc内で、仮想的な円318が8個の弾性部31~38を通るように8個の弾性部31~38が配置されている。図4(b)に示す様に、平面Pd内で、仮想的な円328が8個の弾性部31~38を通るように8個の弾性部31~38が配置されている。 As shown in FIG. 4(a), the eight elastic portions 31-38 are arranged such that a virtual circle 318 passes through the eight elastic portions 31-38 in the plane Pc. As shown in FIG. 4(b), the eight elastic portions 31-38 are arranged such that a virtual circle 328 passes through the eight elastic portions 31-38 in the plane Pd.

図5(a)は、図3,4に示したセンサ10の、弾性部31、35を含む断面図である。 FIG. 5(a) is a cross-sectional view of the sensor 10 shown in FIGS. 3 and 4, including the elastic portions 31 and 35. FIG.

z方向において弾性部31が上板部101に重なるように、弾性部31は上板部101の下に設けられている。z方向において弾性部31が下板部201に重なるように、弾性部31は下板部201の上に設けられている。弾性部31は、互いに対向する上板部101と下板部201との間に設けられている。 The elastic portion 31 is provided below the upper plate portion 101 so that the elastic portion 31 overlaps the upper plate portion 101 in the z-direction. The elastic portion 31 is provided on the lower plate portion 201 so that the elastic portion 31 overlaps the lower plate portion 201 in the z-direction. The elastic portion 31 is provided between the upper plate portion 101 and the lower plate portion 201 facing each other.

z方向において弾性部35が上板部107に重なるように、弾性部35は上板部107の下に設けられている。z方向において弾性部35が下板部207に重なるように、弾性部32は下板部207の上に設けられている。弾性部35は、互いに対向する上板部107と下板部207との間に設けられている。 The elastic portion 35 is provided below the upper plate portion 107 so that the elastic portion 35 overlaps with the upper plate portion 107 in the z-direction. The elastic portion 32 is provided on the lower plate portion 207 so that the elastic portion 35 overlaps the lower plate portion 207 in the z-direction. The elastic portion 35 is provided between the upper plate portion 107 and the lower plate portion 207 facing each other.

図3,4についても、z方向において弾性部32が上板部103に重なるように、弾性部32は上板部103の下に設けられている。z方向において弾性部32が下板部203に重なるように、弾性部32は下板部203の上に設けられている。弾性部32は、互いに対向する上板部103と下板部203との間に設けられている。 3 and 4, the elastic portion 32 is provided below the upper plate portion 103 so that the elastic portion 32 overlaps the upper plate portion 103 in the z-direction. The elastic portion 32 is provided on the lower plate portion 203 so that the elastic portion 32 overlaps the lower plate portion 203 in the z direction. The elastic portion 32 is provided between the upper plate portion 103 and the lower plate portion 203 facing each other.

図3,4についても、z方向において弾性部33が上板部104に重なるように、弾性部33は上板部104の下に設けられている。z方向において弾性部33が下板部204に重なるように、弾性部33は下板部204の上に設けられている。弾性部33は、互いに対向する上板部104と下板部204との間に設けられている。 3 and 4, the elastic portion 33 is provided below the upper plate portion 104 so that the elastic portion 33 overlaps the upper plate portion 104 in the z-direction. The elastic portion 33 is provided on the lower plate portion 204 so that the elastic portion 33 overlaps the lower plate portion 204 in the z direction. The elastic portion 33 is provided between the upper plate portion 104 and the lower plate portion 204 facing each other.

弾性部34~38についても同様に、対応する上板部106、107、109、110、112に重なり、対応する下板部206、207、209、210、212に重なる。 Similarly, the elastic portions 34 to 38 overlap the corresponding upper plate portions 106 , 107 , 109 , 110 and 112 and overlap the corresponding lower plate portions 206 , 207 , 209 , 210 and 212 .

図5(a)に示す様に、弾性部31~38の各々は、接合部46により上面部1に接合されている。この接合部46は、例えば互いに隣接する弾性部31~38と上面部1を溶接した溶接部でもよいし、互いに隣接する弾性部31~38と上面部1とを接着する接着部でもよい。例えば、互いに重なる弾性部31と上板部101は、溶接によって形成された接合部46により互いに接合されている。互いに重なる弾性部35と上板部107は、溶接によって形成された接合部46により互いに接合されている。弾性部32~34、36~38と、それに重なる上板部103、104、106、109、110、112と、についても同様に、接合部46により互いに接合されている。 As shown in FIG. 5A, each of the elastic portions 31 to 38 is joined to the upper surface portion 1 by a joining portion 46. As shown in FIG. The joint portion 46 may be, for example, a weld portion in which the mutually adjacent elastic portions 31 to 38 and the upper surface portion 1 are welded together, or may be a bonding portion in which the mutually adjacent elastic portions 31 to 38 and the upper surface portion 1 are bonded together. For example, the elastic portion 31 and the upper plate portion 101 overlapping each other are joined to each other by a joining portion 46 formed by welding. The elastic portion 35 and the upper plate portion 107 that overlap each other are joined to each other by a joining portion 46 formed by welding. Similarly, the elastic portions 32 to 34 and 36 to 38 and the upper plate portions 103, 104, 106, 109, 110 and 112 that overlap therewith are also joined together by joint portions 46. As shown in FIG.

図5(a)に示す様に、弾性部31~38の各々は、接合部47により下面部2に接合されている。この接合部47は、例えば互いに隣接する弾性部31~38と下面部2を溶接した溶接部でもよいし、互いに隣接する弾性部31~38と下面部2とを接着する接着部でもよい。例えば、互いに重なる弾性部31と下板部201は、溶接によって形成された接合部47により互いに接合されている。互いに重なる弾性部35と下板部207は、溶接によって形成された接合部47により互いに接合されている。弾性部32~34、36~38と、それに重なる下板部203、204、206、209、210、212と、についても同様に、接合部47により互いに接合されている。 As shown in FIG. 5(a), each of the elastic portions 31 to 38 is joined to the lower surface portion 2 by a joining portion 47. As shown in FIG. The joint portion 47 may be, for example, a weld portion in which the mutually adjacent elastic portions 31 to 38 and the lower surface portion 2 are welded, or may be a bonding portion in which the mutually adjacent elastic portions 31 to 38 and the lower surface portion 2 are adhered. For example, the elastic portion 31 and the lower plate portion 201 overlapping each other are joined to each other by a joining portion 47 formed by welding. The elastic portion 35 and the lower plate portion 207 that overlap each other are joined to each other by a joining portion 47 formed by welding. The elastic portions 32 to 34 and 36 to 38 and the lower plate portions 203, 204, 206, 209, 210 and 212 overlapping them are similarly joined to each other by joint portions 47. As shown in FIG.

図5(b)は、図3(b)、図4(a)、(b)に示したセンサ10の、検出器81、83を含む断面図である。図3(c)、図5(b)に示す様に、検出器81の部品61が上板部102に固定されており、検出器81の部品71が下板部202に固定されている。検出器82の部品62が上板部105に固定されており、検出器82の部品72が下板部205に固定されている。検出器83の部品63が上板部108に固定されており、検出器83の部品73が下板部208に固定されている。検出器84の部品64が上板部111に固定されており、検出器84の部品74が下板部211に固定されている。部品61~64と構造体5(例えば上面部1)との固定は、例えば接着剤を用いて行われる。部品71~74と構造体5(例えば下面部2)との固定も、例えば接着剤を用いて行われる。 FIG. 5(b) is a sectional view including detectors 81 and 83 of the sensor 10 shown in FIGS. 3(b), 4(a) and 4(b). As shown in FIGS. 3(c) and 5(b), the component 61 of the detector 81 is fixed to the upper plate portion 102, and the component 71 of the detector 81 is fixed to the lower plate portion 202. As shown in FIG. A part 62 of the detector 82 is fixed to the upper plate portion 105 and a part 72 of the detector 82 is fixed to the lower plate portion 205 . A component 63 of the detector 83 is fixed to the upper plate portion 108 and a component 73 of the detector 83 is fixed to the lower plate portion 208 . A component 64 of the detector 84 is fixed to the upper plate portion 111 and a component 74 of the detector 84 is fixed to the lower plate portion 211 . The fixing of the parts 61 to 64 and the structure 5 (for example, the upper surface portion 1) is performed using an adhesive, for example. Fixing the parts 71 to 74 and the structure 5 (for example, the lower surface portion 2) is also performed using an adhesive, for example.

図3、図4、図5(a)、図5(b)から理解されるように、側面部4は金属部品51の外側面を構成している。そのため、図5(a)に示す様に、例えば側板部401と側板部407との間に、弾性部31および弾性部35が位置しうる。また、弾性部31と弾性部35との間の距離が、側板部401と側板部407との距離よりも小さい。また、図5(c)に示す様に、例えば側板部402と側板部408との間に、検出器81および検出器83が位置しうる。 As understood from FIGS. 3, 4, 5(a), and 5(b), the side surface portion 4 constitutes the outer surface of the metal part 51. As shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 5A, the elastic portion 31 and the elastic portion 35 can be positioned between the side plate portion 401 and the side plate portion 407, for example. Also, the distance between the elastic portion 31 and the elastic portion 35 is smaller than the distance between the side plate portions 401 and 407 . Further, as shown in FIG. 5C, the detectors 81 and 83 can be positioned between the side plate portions 402 and 408, for example.

他の形態において、側面部4は金属部品51の内側面を構成していてもよい。そのため、図5(c)に示す様に、例えば弾性部31と弾性部35との間に、側板部401および側板部407が位置しうる。弾性部31と弾性部35との間の距離が、側板部401と側板部407との距離よりも大きくてもよい。また、図5(d)に示す様に、例えば検出器81と検出器83との間に、側板部402および側板部408が位置しうる。 In another form, the side portion 4 may constitute the inner surface of the metal part 51 . Therefore, as shown in FIG. 5C, the side plate portion 401 and the side plate portion 407 can be positioned between the elastic portion 31 and the elastic portion 35, for example. The distance between elastic portion 31 and elastic portion 35 may be greater than the distance between side plate portion 401 and side plate portion 407 . Further, as shown in FIG. 5(d), the side plate portion 402 and the side plate portion 408 can be positioned between the detectors 81 and 83, for example.

ここでは、上面部1に部品6を固定し、下面部2に部品7を固定して、z方向において部品6と部品7が対向する形態を説明した。しかしながら、構造体5の変形によって、部品6と部品7とが、相対的に変位すればよく、例えば、r方向において部品6と部品7が対向するようにしてもよい。その場合、例えば内側面部と外側面部とを設けて、部品6および部品7の一方を内側面部に固定し、部品6および部品7の他方を外側面部に固定すればよい。また、θ方向において部品6と部品7が対向するようにしてもよい。また、構造体5のうちの、弾性部群3を有する金属部品とは別の部品(例えば、後述する補強部品)に、部品6,7を固定してもよい。あるいは、センサ10の外部の部品(例えば後述するリンク)に部品6,7の一方を固定して、センサ10に部品6,7の他方を固定してもよい。 Here, the form in which the component 6 is fixed to the upper surface portion 1, the component 7 is fixed to the lower surface portion 2, and the component 6 and the component 7 face each other in the z direction has been described. However, the deformation of the structure 5 may cause the parts 6 and 7 to be relatively displaced. For example, the parts 6 and 7 may face each other in the r direction. In that case, for example, an inner side surface and an outer side surface may be provided, one of the parts 6 and 7 may be fixed to the inner side, and the other of the parts 6 and 7 may be fixed to the outer side. Also, the component 6 and the component 7 may face each other in the θ direction. Moreover, the parts 6 and 7 may be fixed to parts (for example, reinforcing parts described later) other than the metal parts having the elastic portion group 3 in the structure 5 . Alternatively, one of the parts 6 and 7 may be fixed to a part outside the sensor 10 (for example, a link described later) and the other of the parts 6 and 7 may be fixed to the sensor 10 .

上述した形態では、検出対象力をθ方向(周方向)の力として説明したため、構造体5の弾性部31~38に対して、構造体5の他の部分である、上面部1や下面部2、側面部4は剛性部として機能しうる。しかしながら、例えばx方向やy方向r方向の力を検出対象力とする場合には、側面部4が弾性部として機能し、弾性部31~38として説明した部分は剛性部として機能することもある。また、z方向の力を検出対象力とする場合には、弾性部31~38として説明した部分および側面部4が、弾性部として機能しうる。 In the embodiment described above, the force to be detected is explained as a force in the θ direction (circumferential direction). 2. The side portion 4 can function as a rigid portion. However, for example, when the force in the x-direction or the r-direction in the y-direction is to be detected, the side portion 4 functions as an elastic portion, and the portions described as the elastic portions 31 to 38 may function as rigid portions. . Further, when the force in the z direction is used as the force to be detected, the portions described as the elastic portions 31 to 38 and the side portion 4 can function as elastic portions.

図3(c)に示す様に、上面部1(上板部101~112)には穴100が設けられている。また、下面部2(下板部201~212)には、穴200が設けられている。この穴100、200は金属部品と他の部品(例えば後述するリンクあるいは補強部品)とセンサ10とを結合するために用いられる。例えば穴100、200の内面にはネジ溝が形成されていて、他の部品を貫通するネジがこの穴100、200に螺合して、他の部品が金属部品51に締結される。あるいは、他の部品を貫通するボルトがこの穴100、200を貫通して、別途設けられたナットに螺合して、ボルトとナットで他の部品が金属部品51に締結される。 As shown in FIG. 3C, holes 100 are provided in the upper surface portion 1 (upper plate portions 101 to 112). Holes 200 are provided in the lower surface portion 2 (lower plate portions 201 to 212). The holes 100 and 200 are used to connect the metal parts, other parts (eg, links or reinforcing parts, which will be described later), and the sensor 10 . For example, thread grooves are formed on the inner surfaces of the holes 100 and 200 , and screws passing through other parts are screwed into the holes 100 and 200 to fasten the other parts to the metal part 51 . Alternatively, bolts passing through other parts pass through the holes 100 and 200 and are screwed into separately provided nuts, and the other parts are fastened to the metal part 51 with bolts and nuts.

図6、7、8,9を用いて、図3~6に示した金属部品51の成形方法を説明する。なお本例は工業上合理的に製作できると思われる一例を示すものであり、これに限定するものではない。 6, 7, 8 and 9, a method of forming the metal part 51 shown in FIGS. 3-6 will be described. It should be noted that this example shows an example that can be industrially rationally manufactured, and is not limited to this.

まず、図6(a)に示す、金属部材50を用意する。この段階の金属部材50は、厚さTmの細長い板状の部材(金属板)である。厚さTmは、例えば0.4~3.2mmでありうる。金属部材50は素材となる金属板に、図6(a)に示す様な所望の形状となるように抜き加工を施して作製すればよい。また、金属部品51の金属材料は、曲げ加工しやすいことも求められるため、普通鋼(炭素含有量が0.6%以下である炭素鋼)が好適である。金属部品51となる金属部材は、例えば、冷間圧延鋼板(SPCC)や、冷間圧延鋼板に電気亜鉛メッキした電気亜鉛メッキ鋼板(SECC、ボンデ鋼板)でありうる。 First, a metal member 50 shown in FIG. 6A is prepared. The metal member 50 at this stage is an elongated plate-like member (metal plate) having a thickness Tm. The thickness Tm can be, for example, 0.4-3.2 mm. The metal member 50 may be produced by punching a metal plate as a material into a desired shape as shown in FIG. 6(a). In addition, since the metal material of the metal part 51 is also required to be easily bent, ordinary steel (carbon steel with a carbon content of 0.6% or less) is suitable. The metal member that becomes the metal part 51 can be, for example, a cold-rolled steel plate (SPCC) or an electro-galvanized steel plate (SECC, bonde steel plate) obtained by electro-galvanizing a cold-rolled steel plate.

金属部材50は、上面部1となる上面部分と、下面部2となる下面部分と、上面部分と下面部分との間に位置し、弾性部3および側面部4となる中央部分と、を有する。上面部分には上板部101~112が設けられている。下面部分には下板部201~212となる部分が設けられている。中央部分には、弾性部31~38となる部分と、側板部401~412となる部分が設けられている。この段階の金属部材50は、例えば板金にせん断加工を施して成形される。この段階の金属部材50を、角材から削り出して成形してもよいし、鋳造によって成形してもよいが、せん断加工によって成形するのがコスト面で有利である。 The metal member 50 has an upper surface portion that serves as the upper surface portion 1, a lower surface portion that serves as the lower surface portion 2, and a central portion that is positioned between the upper surface portion and the lower surface portion and serves as the elastic portion 3 and the side surface portion 4. . Upper plate portions 101 to 112 are provided on the upper surface portion. Parts that become the lower plate parts 201 to 212 are provided on the lower surface part. The central portion is provided with portions to be the elastic portions 31 to 38 and portions to be the side plate portions 401 to 412 . The metal member 50 at this stage is formed by, for example, shearing a sheet metal. The metal member 50 at this stage may be formed by shaving from a rectangular bar or may be formed by casting, but forming by shearing is advantageous in terms of cost.

次に、図6(a)に示した金属部材50に第1~3の曲げ加工を施して、図6(b)に示すような形状に金属部材50を成形する。この段階の金属部材50は、細長いコの字状の部材である。上面部分と下面部分とが対向している。また、弾性部31~38が上面部分および下面部分に重なっている。本例では、側板部401~412の接続部44の数はM個であり、側板部401と側板部412の一部とが接続部を介して接続しており、側板部411と側板部412の残りの一部とが接続部を介して接続している。 Next, the metal member 50 shown in FIG. 6(a) is subjected to the first to third bending processes to form the metal member 50 into the shape shown in FIG. 6(b). The metal member 50 at this stage is an elongated U-shaped member. The upper surface portion and the lower surface portion face each other. Also, the elastic portions 31 to 38 overlap the upper surface portion and the lower surface portion. In this example, the number of connecting portions 44 of the side plate portions 401 to 412 is M, and the side plate portion 401 and a part of the side plate portion 412 are connected via the connecting portion. is connected to the rest of the via the connecting part.

図7(a)は、金属部材50を、説明のために一部分を拡大したものである。図7(a)は、金属部材50に第1~3の曲げ加工を施す前の状態を示し、図7(c)は、金属部材50に第1~3の曲げ加工を施した後の状態を示し、図7(b)は、金属部材50に第1~3の曲げ加工を施す前後の状態を示している。 FIG. 7A is a partially enlarged view of the metal member 50 for explanation. 7(a) shows the state before the metal member 50 is subjected to the first to third bending processes, and FIG. 7(c) shows the state after the metal member 50 is subjected to the first to third bending processes. , and FIG. 7B shows the state before and after the metal member 50 is subjected to the first to third bending processes.

図7(a)において二点鎖線で示したR加工部917を折り曲げ線として、弾性部31~38が矢印918の方向に80°~100°(本例では90°)だけ屈曲するように、図7(b)に示す様に第1の曲げ加工を施す。 In FIG. 7A, the R processed portion 917 indicated by a two-dot chain line is used as a bending line, and the elastic portions 31 to 38 are bent in the direction of the arrow 918 by 80° to 100° (90° in this example). A first bending process is applied as shown in FIG. 7(b).

図7(a)において二点鎖線で示したR加工部912を折り曲げ線として、下板部201~212が矢印913の方向に80°~100°(本例では90°)だけ屈曲するように、図7(b)に示す様に第2の曲げ加工を施す。 In FIG. 7A, the R processed portion 912 indicated by a two-dot chain line is used as a bending line, and the lower plate portions 201 to 212 are bent in the direction of the arrow 913 by 80° to 100° (90° in this example). , a second bending process is performed as shown in FIG. 7(b).

図7(a)において二点鎖線で示したR加工部914を折り曲げ線として、上板部101~112が矢印915の方向に80°~100°(本例では90°)だけ屈曲するように、図7(b)に示す様に第3の曲げ加工を施す。 The upper plate portions 101 to 112 are bent by 80° to 100° (90° in this example) in the direction of the arrow 915 with the R processed portion 914 indicated by the two-dot chain line in FIG. 7A as the bending line. , and a third bending process is performed as shown in FIG. 7(b).

図7(c)に示す様に、弾性部31~38が、上板部101~112および下板部201~212に重なる。 As shown in FIG. 7C, the elastic portions 31-38 overlap the upper plate portions 101-112 and the lower plate portions 201-212.

第1~3の曲げ加工の順序は任意であるが、第1の曲げ加工の後に、第2の曲げ加工および第3の曲げ加工を行うことが好ましい。第2の曲げ加工および第3の曲げ加工を行ってから、第1の曲げ加工を行うと、第1の曲げ加工の際に、上板部101~112や下板部201~212が第1の曲げ加工の邪魔になりやすいからである。 The order of the first to third bending processes is arbitrary, but it is preferable to perform the second and third bending processes after the first bending process. When the second bending process and the third bending process are performed and then the first bending process is performed, the upper plate portions 101 to 112 and the lower plate portions 201 to 212 are bent in the first bending process during the first bending process. This is because it tends to get in the way of the bending process.

次に、図6(b)に示した金属部材50に第4の曲げ加工を施して、図7(a)に示すような形状に金属部材50を成形する。さらに、図7(a)に示した金属部材50に第4の曲げ加工を施して、図7(b)に示すような形状に金属部材50を成形する。 Next, the metal member 50 shown in FIG. 6(b) is subjected to a fourth bending process to form the metal member 50 into a shape as shown in FIG. 7(a). Further, the metal member 50 shown in FIG. 7(a) is subjected to a fourth bending process to form the metal member 50 into a shape as shown in FIG. 7(b).

図9(a)は、金属部材50を、説明のために一部分を拡大したものである。図9(a)は、金属部材50に第4の曲げ加工を施す前の状態を示し、図9(c)は、金属部材50に第4の曲げ加工を施した後の状態を示し、図9(b)は、金属部材50に第4の曲げ加工を施す前後の状態を示している。 FIG. 9A is a partially enlarged view of the metal member 50 for explanation. FIG. 9(a) shows the state before the metal member 50 is subjected to the fourth bending process, and FIG. 9(c) shows the state after the metal member 50 is subjected to the fourth bending process. 9(b) shows the state before and after the metal member 50 is subjected to the fourth bending process.

図8(a)において二点鎖線で示したR加工部920を折り曲げ線として、側面部401~412が矢印922の方向に30°((360/M)°)だけ屈曲するように、図7(b)に示す様に第4の曲げ加工を施す。第4の曲げ加工によって、上板部101~112のうちの互いに隣り合う2個の上板部(例えば上板部101と上板部102)が接触しうる。互いに隣り合う2個の上板部同士の間に隙間ができるだけ生じないようにするため、第4の曲げ加工の前の状態において、上板部101~112のうちの互いに隣り合う2個の上板部(例えば上板部101と上板部102)の対向面の間の角度は((360/M)°)に設定されている。側板部401に接続する側板部412の一部と、側板部411に接続する側板部412の残りの一部とが接続される。 As shown in FIG. 8A, the R processed portion 920 indicated by a two-dot chain line is used as a bending line, and the side portions 401 to 412 are bent by 30° ((360/M)°) in the direction of the arrow 922. A fourth bending process is applied as shown in (b). By the fourth bending process, two adjacent upper plate portions (for example, upper plate portion 101 and upper plate portion 102) of the upper plate portions 101 to 112 can come into contact with each other. In order to minimize the formation of gaps between the two adjacent upper plate portions, two adjacent upper plate portions among the upper plate portions 101 to 112 are separated from each other before the fourth bending process. The angle between the facing surfaces of the plate portions (for example, the upper plate portion 101 and the upper plate portion 102) is set to ((360/M)°). A portion of the side plate portion 412 connected to the side plate portion 401 and a remaining portion of the side plate portion 412 connected to the side plate portion 411 are connected.

図9(a)、(c)に示す様に、互いに接続された側板部と弾性部(例えば側板部401と弾性部31、側板部403と弾性部32)との接続部43は、z方向に並ぶ上側部分431と下側部分432とを含み、上側部分431と下側部分432との間には空隙430が設けられている。空隙430は第3の曲げ加工における逃げ穴として機能しうる。また、空隙430を設けることで、接続部43の剛性を低下させることにより、弾性部群3の剛性を低下させ、構造体5が変形しやすいようにしている。 As shown in FIGS. 9A and 9C, the connecting portion 43 between the side plate portion and the elastic portion (for example, the side plate portion 401 and the elastic portion 31, or the side plate portion 403 and the elastic portion 32) connected to each other is in the z direction. It includes an upper portion 431 and a lower portion 432 aligned with each other, with an air gap 430 provided between the upper portion 431 and the lower portion 432 . Gap 430 can function as a relief hole in the third bending process. Further, by providing the gap 430 , the rigidity of the connecting portion 43 is reduced, thereby reducing the rigidity of the elastic portion group 3 and making it easier for the structure 5 to deform.

図9(a)、(c)に示す様に、互いに隣り合う2個の側板部(例えば側板部401と側板部402)との接続部44は、z方向に並ぶ上側部分441と下側部分442とを含み、上側部分441と下側部分442との間には空隙440が設けられている。空隙440は第3の曲げ加工における逃げ穴として機能しうる。また、空隙440を設けることで、接続部44の剛性を低下させることにより、側面部4の剛性を低下させ、構造体5が変形しやすいようにしている。 As shown in FIGS. 9A and 9C, the connecting portion 44 between two adjacent side plate portions (for example, the side plate portion 401 and the side plate portion 402) has an upper portion 441 and a lower portion 441 arranged in the z direction. 442 , and an air gap 440 is provided between the upper portion 441 and the lower portion 442 . Gap 440 can function as a relief hole in the third bending process. Moreover, by providing the gap 440 , the rigidity of the connection portion 44 is reduced, thereby reducing the rigidity of the side surface portion 4 and making it easier for the structure 5 to deform.

次に、図8(b)において、上板部101、103、104、106、107、109、110、112と弾性部31~38のうちの互いに重なり合う上板部と弾性部との接合部46を形成する。また、下板部201、203、204、206、207、209、210、212と弾性部31~38のうちの互いに重なり合う下板部と弾性部との接合部47を形成する。上板部101~112のうちの互いに隣り合う上板部同士の接合部48を形成する。また、下板部201~212のうちの互いに隣り合う下板部同士の接合部49を形成する。接合部46~49の形成には、アーク溶接やスポット溶接、レーザー溶接を用いることができる。 Next, in FIG. 8B, the upper plate portions 101, 103, 104, 106, 107, 109, 110, 112 and the joint portion 46 between the upper plate portions and the elastic portions 31 to 38 that overlap each other. to form In addition, joint portions 47 are formed between the lower plate portions 201, 203, 204, 206, 207, 209, 210, and 212 and the elastic portions 31 to 38 that overlap each other. Joint portions 48 are formed between adjacent upper plate portions among the upper plate portions 101 to 112 . In addition, joint portions 49 are formed between adjacent lower plate portions among the lower plate portions 201 to 212 . Arc welding, spot welding, or laser welding can be used to form the joints 46-49.

以上の様に、複数の弾性部31~38を有する金属部材50に曲げ加工を施すことで、複数の弾性部31~38を有する金属部品51を成形することができる。 As described above, by bending the metal member 50 having the plurality of elastic portions 31 to 38, the metal component 51 having the plurality of elastic portions 31 to 38 can be formed.

図10を用いて、金属部品51の他の実施形態を説明する。図10(a)は、金属部品51の斜視図、図10(b)は、図10(a)に示した太線における、金属部品51の弾性部31、35を含む断面図である。 Another embodiment of the metal component 51 will be described with reference to FIG. 10(a) is a perspective view of the metal component 51, and FIG. 10(b) is a sectional view including the elastic portions 31 and 35 of the metal component 51 along the thick line shown in FIG. 10(a).

図3~5に示した金属部品51では、側面部4と弾性部群3との接続部で金属部品51が屈曲していた。しかし、本実施形態では、弾性部群3の弾性部31~38の各々は、上面部1に接続している。そして、弾性部群3の弾性部31~38の各々と上面部1との接続部で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。例えば、上板部101と弾性部31との接続部で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。そして、z方向において弾性部31が下板部201に重なるように、弾性部31は下板部201の上に設けられている。また、上板部103と弾性部32との接続部で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。z方向において弾性部32が下板部203に重なるように、弾性部32は下板部203の上に設けられている。上板部107と弾性部35との接続部で金属部品51が曲げ加工により屈曲している。z方向において弾性部35が下板部207に重なるように、弾性部33は下板部207の上に設けられている。弾性部33、34、36、37、38についても同様に、対応する下板部206、207、209、210、212に重なる。 In the metal part 51 shown in FIGS. 3 to 5, the metal part 51 is bent at the connecting portion between the side surface portion 4 and the elastic portion group 3 . However, in this embodiment, each of the elastic portions 31 to 38 of the elastic portion group 3 is connected to the upper surface portion 1 . A metal component 51 is bent by bending at the connecting portion between each of the elastic portions 31 to 38 of the elastic portion group 3 and the upper surface portion 1 . For example, the metal part 51 is bent by bending at the connecting portion between the upper plate portion 101 and the elastic portion 31 . The elastic portion 31 is provided on the lower plate portion 201 so that the elastic portion 31 overlaps the lower plate portion 201 in the z direction. Also, the metal part 51 is bent by bending at the connecting portion between the upper plate portion 103 and the elastic portion 32 . The elastic portion 32 is provided on the lower plate portion 203 so that the elastic portion 32 overlaps the lower plate portion 203 in the z direction. The metal part 51 is bent by bending at the connecting portion between the upper plate portion 107 and the elastic portion 35 . The elastic portion 33 is provided on the lower plate portion 207 so that the elastic portion 35 overlaps the lower plate portion 207 in the z direction. The elastic portions 33 , 34 , 36 , 37 , 38 similarly overlap the corresponding lower plate portions 206 , 207 , 209 , 210 , 212 .

図10(b)に示す様に、弾性部31~38の各々は、接合部47により下面部2に接合されている。この接合部47は、例えば互いに隣接する弾性部31~38と下面部2を溶接した溶接部でもよいし、互いに隣接する弾性部31~38と下面部2とを接着する接着部でもよい。例えば、互いに重なる弾性部31と下板部201は、溶接によって形成された接合部47により互いに接合されている。互いに重なる弾性部35と下板部207は、溶接によって形成された接合部47により互いに接合されている。弾性部32~34、36~38と、それに重なる下板部203、204、206、209、210、212と、についても同様に、接合部47により互いに接合されている。 As shown in FIG. 10(b), each of the elastic portions 31 to 38 is joined to the lower surface portion 2 by a joining portion 47. As shown in FIG. The joint portion 47 may be, for example, a weld portion in which the mutually adjacent elastic portions 31 to 38 and the lower surface portion 2 are welded, or may be a bonding portion in which the mutually adjacent elastic portions 31 to 38 and the lower surface portion 2 are adhered. For example, the elastic portion 31 and the lower plate portion 201 overlapping each other are joined to each other by a joining portion 47 formed by welding. The elastic portion 35 and the lower plate portion 207 that overlap each other are joined to each other by a joining portion 47 formed by welding. The elastic portions 32 to 34 and 36 to 38 and the lower plate portions 203, 204, 206, 209, 210 and 212 overlapping them are similarly joined to each other by joint portions 47. As shown in FIG.

図10(a)、(b)から理解されるように、側面部4は金属部品51の外側面を構成している。そのため、図10(b)に示す様に、例えば弾性部31と弾性部35との間の距離が、側板部401と側板部407との距離よりも小さい。他の形態において、側面部4は金属部品51の内側面を構成していてもよい。そのため、図10(c)に示す様に、例えば弾性部31と弾性部35との間の距離が、側板部401と側板部407との距離よりも大きくてもよい。 As understood from FIGS. 10(a) and 10(b), the side surface portion 4 constitutes the outer surface of the metal part 51. As shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 10B, for example, the distance between the elastic portions 31 and 35 is smaller than the distance between the side plate portions 401 and 407 . In another form, the side portion 4 may constitute the inner surface of the metal part 51 . Therefore, as shown in FIG. 10C , for example, the distance between the elastic portions 31 and 35 may be greater than the distance between the side plate portions 401 and 407 .

センサ10の他の実施形態を説明する。検出手段8で検出しようとする力を検出対象力と称し、検出対象力が加わる方向とは異なる方向の力を非検出対象力と称する。例えば、θ方向に加わる力を検出手段8で検出しようとする場合、r方向やz方向に加わる力が非検出対象力である。非検出対象力のことを他軸力とも称することができる。非検出対象力は、検出対象力の検出における外乱要因となる。他軸力による検出対象力の検出における外乱を、他軸干渉と称する。他軸干渉による影響を低減し、センサ10の検出対象力の検出精度を向上させるうえで有利である。構造体5が、金属部品51を補強する補強部品を含むことで、非検出対象力に対する構造体5の剛性が高まるため、センサ10の検出対象力の検出精度を向上することができる。 Other embodiments of sensor 10 are described. A force to be detected by the detecting means 8 is called a detection target force, and a force in a direction different from the direction in which the detection target force is applied is called a non-detection target force. For example, when the detecting means 8 is to detect a force applied in the θ direction, forces applied in the r and z directions are non-detection forces. The non-detection target force can also be referred to as a multi-axis force. The non-detection target force becomes a disturbance factor in the detection of the detection target force. A disturbance in detection of a detection target force due to a multi-axis force is called multi-axis interference. This is advantageous in reducing the influence of cross-axis interference and improving the detection accuracy of the force to be detected by the sensor 10 . Since the structural body 5 includes a reinforcing part that reinforces the metal part 51, the rigidity of the structural body 5 against non-detection target force is increased, so that the detection accuracy of the detection target force of the sensor 10 can be improved.

図11(b)に示すセンサ10の構造体5は、金属部品51の他に、図11(a)に示す補強部品56を含みうる。補強部品56は、弾性部群3に含まれる少なくとも4個の弾性部のうちの複数の弾性部に重なる。補強部品56は金属部品51に結合しており、典型的には、補強部品56は、金属部品51の上面部1に結合しうる。センサ10の構造体5は、金属部品51の他に、図11(a)に示す補強部品57を含みうる。補強部品57は、弾性部群3に含まれる少なくとも4個の弾性部のうちの複数の弾性部に重なる。補強部品57は金属部品51に結合しており、典型的には、補強部品57は、金属部品51の下面部2に結合しうる。本例では、補強部品56,57は図11(a)に示す様にほぼ同じ形状を有している。 The structure 5 of the sensor 10 shown in FIG. 11(b) can include reinforcing parts 56 shown in FIG. 11(a) in addition to the metal parts 51. In FIG. The reinforcing component 56 overlaps a plurality of elastic portions among at least four elastic portions included in the elastic portion group 3 . A reinforcement component 56 is bonded to the metal component 51 , typically the reinforcement component 56 can be bonded to the top surface 1 of the metal component 51 . The structure 5 of the sensor 10 can include, in addition to the metal part 51, a reinforcement part 57 shown in FIG. 11(a). The reinforcing component 57 overlaps a plurality of elastic portions among at least four elastic portions included in the elastic portion group 3 . A reinforcement component 57 is coupled to the metal component 51 , typically the reinforcement component 57 can be coupled to the underside 2 of the metal component 51 . In this example, the reinforcing parts 56 and 57 have substantially the same shape as shown in FIG. 11(a).

金属部品51が、補強部品56と補強部品57との間に配され、補強部品56および補強部品57に結合している。金属部品51の平面形状は略円環状(正M角形)であり、補強部品56,57もまた、図11(a)に示す様に、略円環状である。図11(c)に示す様に、円環状の補強部品56と補強部品57とが円環状の金属部品51を挟むように配置されている。 A metal part 51 is arranged between and joins the reinforcing part 56 and the reinforcing part 57 . The planar shape of the metal part 51 is substantially circular (regular M-square), and the reinforcing parts 56 and 57 are also substantially circular as shown in FIG. 11(a). As shown in FIG. 11C, the ring-shaped reinforcing part 56 and the ring-shaped reinforcing part 57 are arranged so as to sandwich the ring-shaped metal part 51 therebetween.

図11(c)には、上面部1の厚さTa、下面部2の厚さTb、側面部4の高さHc、金属部品51の高さHmを示している。ここで高さHmは、厚さTaと厚さTbと高さHcの和(Hm=Ta+Tb+Hc)である。上面部1の厚さTa、下面部2の厚さTbは、金属部材50(金属板)の厚さTmに相当する。また、側面部4の厚さや弾性部31~38の厚さも、金属部材(板金)の厚さTmに相当する。典型的に、厚さTaおよび厚さTbは、高さHcよりも小さい(Ta&Tb<Hc)。このように、側面部4の高さHcを、上面部1、下面部2の厚さTa,Tbに比べて長くすることで、金属部品51の検出対象力に対する剛性を低くできる。厚さTaおよび厚さTbは、例えば0.4~3.2mm、典型的には1.0~2.5mmである。高さHcは、例えば5~20mm、典型的には10~15mmである。高さHmは、例えば6~26mm、典型的には12~19mmである。 FIG. 11(c) shows the thickness Ta of the upper surface portion 1, the thickness Tb of the lower surface portion 2, the height Hc of the side surface portion 4, and the height Hm of the metal part 51. FIG. Here, the height Hm is the sum of the thickness Ta, the thickness Tb and the height Hc (Hm=Ta+Tb+Hc). The thickness Ta of the upper surface portion 1 and the thickness Tb of the lower surface portion 2 correspond to the thickness Tm of the metal member 50 (metal plate). The thickness of the side surface portion 4 and the thickness of the elastic portions 31 to 38 also correspond to the thickness Tm of the metal member (sheet metal). Typically, thickness Ta and thickness Tb are smaller than height Hc (Ta&Tb<Hc). Thus, by making the height Hc of the side surface portion 4 longer than the thicknesses Ta and Tb of the upper surface portion 1 and the lower surface portion 2, the rigidity of the metal part 51 against the force to be detected can be reduced. Thickness Ta and thickness Tb are, for example, 0.4 to 3.2 mm, typically 1.0 to 2.5 mm. The height Hc is for example 5-20 mm, typically 10-15 mm. The height Hm is, for example, 6-26 mm, typically 12-19 mm.

図11(c)には、補強部品56の厚さSa、補強部品57の厚さSbを示している。補強部品56の厚さSaは、上面部1の厚さTaよりも大きいこと(Sa>Ta)が好ましい。補強部品57の厚さSbは、下面部2の厚さTbよりも大きいこと(Sb>Tb)が好ましい。このように、上面部1、2を、補強部品56、57に比べて薄くすることで、金属部品51の加工性(曲げやすさ)を向上しつつ、構造体5としての剛性を補強部品56、57で確保することができる。これを実現する上では、補強部品56、57の厚さSa、Sbを、金属部材50の厚さTmよりも大きくすればよい(Sa&Sb>Tm)。補強部品56の厚さSaおよび補強部品57の厚さSbは、金属部品51の高さHmよりも小さこと(Sa&Sb<Hm)が好ましい。補強部品56の厚さSaおよび補強部品57の厚さSbは、側面部4の高さHcよりも小さこと(Sa&Sb<Hc)が好ましい。このように、金属部品51の高さHmや側面部4の高さHcを、補強部品56、57の厚さSa,Sbに比べて長くすることで、金属部品51の検出対象力に対する剛性を低くできる。金属部品51の高さHmは、弾性部31~38を挟んだ部分における補強部品56と補強部品57との間の距離におおむね相当する。従って、補強部品56、57の厚さSa,Sbは、補強部品56と補強部品57との間の距離よりも小さくてよい。厚さSaおよび厚さSbは、例えば1.0~5.0mm、典型的には1.5~3.0mmである。上述のことを総合すると、Ta&Tb&Tm<Sa&Sb<Hc<Hmの関係を満たすことが好ましいといえる。 FIG. 11(c) shows the thickness Sa of the reinforcing component 56 and the thickness Sb of the reinforcing component 57. As shown in FIG. The thickness Sa of the reinforcing component 56 is preferably larger than the thickness Ta of the upper surface portion 1 (Sa>Ta). The thickness Sb of the reinforcing component 57 is preferably greater than the thickness Tb of the lower surface portion 2 (Sb>Tb). By making the upper surface portions 1 and 2 thinner than the reinforcing parts 56 and 57 in this manner, the workability (ease of bending) of the metal part 51 is improved and the rigidity of the structure 5 is increased by the reinforcing parts 56 . , 57. To achieve this, the thicknesses Sa and Sb of the reinforcing parts 56 and 57 should be made larger than the thickness Tm of the metal member 50 (Sa&Sb>Tm). The thickness Sa of the reinforcing part 56 and the thickness Sb of the reinforcing part 57 are preferably smaller than the height Hm of the metal part 51 (Sa&Sb<Hm). The thickness Sa of the reinforcing component 56 and the thickness Sb of the reinforcing component 57 are preferably smaller than the height Hc of the side surface portion 4 (Sa&Sb<Hc). Thus, by making the height Hm of the metal part 51 and the height Hc of the side part 4 longer than the thicknesses Sa and Sb of the reinforcement parts 56 and 57, the rigidity of the metal part 51 against the force to be detected is increased. can be lowered. The height Hm of the metal part 51 roughly corresponds to the distance between the reinforcing part 56 and the reinforcing part 57 in the portion sandwiching the elastic portions 31-38. Therefore, the thicknesses Sa, Sb of the reinforcing parts 56 , 57 may be smaller than the distance between the reinforcing parts 56 , 57 . Thickness Sa and thickness Sb are, for example, 1.0 to 5.0 mm, typically 1.5 to 3.0 mm. Summarizing the above, it can be said that it is preferable to satisfy the relationship Ta&Tb&Tm<Sa&Sb<Hc<Hm.

補強部品56、57を構成する材料は、所望の剛性を確保できる材料であればよく、金属材料、セラミック材料、ガラス材料、プラスチック材料などを用いることができるが、脆性の高いセラミック材料やガラス材料よりも、靭性の高い金属材料が好ましい。補強部品56,57に用いられる金属材料は、単体の金属もしくは金属の混合物(合金)である。補強部品56、57は、金属材料から成る母材にメッキ加工を施したものでもよい。構造体5としての剛性を確保する上で、補強部品56、57は硬いことが好ましく、例えばビッカース硬度が90HV以上である金属材料であることが好ましい。補強部品56、57の材料は、炭素鋼、合金鋼などの鉄合金(鉄鋼)や、アルミニウム合金、チタン合金等を用いることができるが、材料コストの点で、鉄合金が好適である。補強部品56、57の金属材料としては合金鋼、とりわけ、ステンレス鋼(SUS)が好適である。補強部品56、57には、例えば、磁性を持つステンレス鋼を用いることができる。補強部品56,57は、弾性部31~38を有する金属部品51に比べて構造が単純であるので、補強部品56,57は、削り出しや鋳造などの方法によっても安価に作製できる。 The material constituting the reinforcing parts 56 and 57 may be any material that can ensure the desired rigidity, and metal materials, ceramic materials, glass materials, plastic materials, and the like can be used. A metal material with high toughness is preferable. The metal material used for the reinforcing parts 56, 57 is a single metal or a mixture (alloy) of metals. The reinforcing parts 56 and 57 may be made by plating a base material made of a metal material. In order to secure the rigidity of the structure 5, the reinforcing parts 56 and 57 are preferably hard, and preferably made of a metal material having a Vickers hardness of 90 HV or more. As materials for the reinforcing parts 56 and 57, iron alloys (steel) such as carbon steel and alloy steel, aluminum alloys, titanium alloys, and the like can be used, but iron alloys are preferable in terms of material cost. Alloy steel, especially stainless steel (SUS) is suitable as the metal material for the reinforcing parts 56 and 57 . Magnetic stainless steel, for example, can be used for the reinforcing parts 56 and 57 . Since the reinforcing parts 56 and 57 have a simpler structure than the metal part 51 having the elastic portions 31 to 38, the reinforcing parts 56 and 57 can be manufactured at low cost by a method such as shaving or casting.

金属部品51は8個の弾性部31~38を有する場合、補強部品56、57が、8個の弾性部31~38に重なりうる。補強部品56、57は、弾性部群3に含まれるすべての弾性部に重なる必要はないし、補強部品56が重なる弾性部と、補強部品57が重なる弾性部とが、完全に一致している必要はない。 If the metal part 51 has eight elastic parts 31-38, the reinforcing parts 56, 57 can overlap the eight elastic parts 31-38. The reinforcing parts 56 and 57 do not need to overlap all the elastic parts included in the elastic part group 3, and the elastic parts overlapping the reinforcing part 56 and the elastic parts overlapping the reinforcing part 57 need to completely match. no.

補強部品56と上面部1は、図11(b)に示す接合部58で接合されている。この接合部58は、例えば上板部1と補強部品56を溶接した溶接部でもよいし、例えば上面部1と補強部品56を接着する接着部でもよい。補強部品57と下面部2は、接合部58と同様にして、接合部59(不図示)で接合されている。この接合部59は、例えば下板部2と補強部品57を溶接した溶接部でもよいし、例えば下板部2と補強部品57を接着する接着部でもよい。 The reinforcing part 56 and the upper surface portion 1 are joined at a joining portion 58 shown in FIG. 11(b). The joint portion 58 may be, for example, a weld portion in which the upper plate portion 1 and the reinforcing component 56 are welded together, or may be an adhesive portion in which the upper surface portion 1 and the reinforcing component 56 are bonded together. The reinforcing part 57 and the lower surface portion 2 are joined at a joint portion 59 (not shown) in the same manner as the joint portion 58 . The joint portion 59 may be, for example, a weld portion in which the lower plate portion 2 and the reinforcing component 57 are welded together, or may be an adhesive portion in which the lower plate portion 2 and the reinforcing component 57 are bonded together.

接合部58は、弾性部31~38に重なる上板部101、103、104、106、107、109、110、112と、補強部品56と、を接合している。前述の様に、弾性部31~38は、上板部101、103、104、106、107、109、110、112と接合部46で接合されている。したがって、補強部品56は、接合部46、58によって、上板部101、103、104、106、107、109、110、112を介して、弾性部31~38に結合しているといえる。また、接合部58は、部品61~64が固定された上板部102、105、108、111と、補強部品56と、を接合している。したがって、補強部品56は、接合部58によって、上板部102、105、108、111を介して、部品61~64と結合しているといえる。 The joint portion 58 joins the upper plate portions 101, 103, 104, 106, 107, 109, 110, and 112 overlapping the elastic portions 31 to 38 and the reinforcing component 56. As shown in FIG. As described above, the elastic portions 31 to 38 are joined to the upper plate portions 101, 103, 104, 106, 107, 109, 110 and 112 at the joining portion 46. FIG. Therefore, it can be said that the reinforcement component 56 is coupled to the elastic portions 31 to 38 via the upper plate portions 101 , 103 , 104 , 106 , 107 , 109 , 110 , 112 by the joining portions 46 , 58 . Also, the joining portion 58 joins the upper plate portions 102 , 105 , 108 , 111 to which the parts 61 to 64 are fixed and the reinforcing component 56 . Therefore, it can be said that the reinforcing component 56 is coupled to the components 61 to 64 via the upper plate portions 102, 105, 108, and 111 by the joint portion 58. FIG.

同様に、接合部59は、弾性部31~38に重なる下板部201、203、204、206、207、209、210、212と、補強部品57と、を接合している。前述の様に、弾性部31~38は、下板部201、203、204、206、207、209、210、212と接合部47で接合されている。したがって、補強部品57は、接合部46、58によって、下板部201、203、204、206、207、209、210、212を介して、弾性部31~38と結合しているといえる。また、接合部59は、部品71~74が固定された下板部202、205、208、211と、補強部品57と、を接合している。したがって、補強部品57は、接合部59によって、下板部202、205、208、211を介して、部品71~74と結合しているといえる。このように、補強部品56、57が、弾性部31~38あるいは検出器81~84と結合していることで、センサ10の検出精度が高まる。 Similarly, the joint portion 59 joins the lower plate portions 201, 203, 204, 206, 207, 209, 210, and 212 overlapping the elastic portions 31 to 38 and the reinforcing component 57. As shown in FIG. As described above, the elastic portions 31 to 38 are joined to the lower plate portions 201, 203, 204, 206, 207, 209, 210 and 212 at the joining portions 47. FIG. Therefore, it can be said that the reinforcing component 57 is coupled to the elastic portions 31 to 38 via the lower plate portions 201 , 203 , 204 , 206 , 207 , 209 , 210 and 212 by the joint portions 46 and 58 . Also, the joint portion 59 joins the lower plate portions 202 , 205 , 208 and 211 to which the parts 71 to 74 are fixed and the reinforcing component 57 . Therefore, it can be said that the reinforcing component 57 is connected to the components 71 to 74 via the lower plate portions 202 , 205 , 208 and 211 by the joining portion 59 . In this manner, the reinforcing parts 56 and 57 are coupled with the elastic portions 31-38 or the detectors 81-84, so that the detection accuracy of the sensor 10 is enhanced.

検出器81~84の部品61~64、71~74の少なくともいずれかが、補強部品56、57に固定されていてもよい。この場合、部品61~64、71~74の少なくともいずれかは、補強部品56、57に直接接着されてもよいし、補強部品56、57に固定された支持部品に直接接着されてもよい。 At least one of the parts 61-64, 71-74 of the detectors 81-84 may be fixed to the reinforcing parts 56,57. In this case, at least one of the parts 61-64, 71-74 may be directly adhered to the reinforcing parts 56, 57 or may be directly adhered to supporting parts fixed to the reinforcing parts 56, 57.

図11(a)に示す様に、補強部品56には、穴560が設けられ、補強部品57には、穴570が設けられている。この穴560、570は構造体5と他の部品(例えば後述するリンクあるいは金属部品51)とセンサ10とを結合するために用いられる。例えば穴560、570の内面にはネジ溝が形成されていて、他の部品を貫通するネジがこの穴560、570に螺合して、他の部品が補強部品に締結される。この場合、穴560、570に螺合するネジのうち、補強部品56、57(穴560,570)から突出した部分が、金属部品51の穴100、200に収容されていてもよい。あるいは、他の部品を貫通するボルトがこの穴560、570を貫通して、別途設けられたナットに螺合して、ボルトとナットで他の部品が補強部品56、57に締結されうる。あるいは、他の部品を貫通するネジがこの穴560、570を貫通して、金属部品51の穴100、200に螺合して、ネジで補強部品56、57に締結されうる。補強部品56の穴560と上面部1の穴100は互いに重なり合って、両者の中にネジもしくはボルトが挿入されうる。補強部品57の穴570と下面部2の穴200は互いに重なり合って、両者の中にネジもしくはボルトが挿入されうる。 As shown in FIG. 11( a ), the reinforcement component 56 is provided with a hole 560 and the reinforcement component 57 is provided with a hole 570 . The holes 560 , 570 are used to connect the structure 5 and other parts (eg links or metal parts 51 to be described later) and the sensor 10 . For example, the inner surfaces of the holes 560 and 570 are threaded, and screws passing through other parts are screwed into the holes 560 and 570 to fasten the other parts to the reinforcing parts. In this case, the portions of the screws screwed into the holes 560 and 570 that protrude from the reinforcing parts 56 and 57 (the holes 560 and 570) may be accommodated in the holes 100 and 200 of the metal part 51. Alternatively, bolts passing through other parts may be passed through the holes 560, 570 and screwed into separately provided nuts, and the other parts may be fastened to the reinforcing parts 56, 57 with bolts and nuts. Alternatively, screws passing through other parts can be passed through the holes 560, 570 and screwed into the holes 100, 200 of the metal part 51 and fastened to the reinforcing parts 56, 57 with screws. The holes 560 in the reinforcing part 56 and the holes 100 in the top part 1 are superimposed and a screw or bolt can be inserted in both. The holes 570 in the reinforcing part 57 and the holes 200 in the underside 2 overlap each other and screws or bolts can be inserted in both.

図12を用いて、構造体5が補強部品を備える他の形態を説明する。 Another form in which the structure 5 includes reinforcing parts will be described with reference to FIG. 12 .

図12(a)は、金属部品51と補強部品56、57との重なりを示すように、Z方向から視た平面図である。図12(a)に示した補強部品56、57は円盤状である。この円盤状の補強部品56、57は、8個の弾性部31~38に重なっている。補強部品56、57を円盤状にすると、補強部品56、57を円環状にする場合に比べて、補強部品56、57の剛性が向上し、構造体5の剛性も向上する。補強部品56と補強部品57は金属部品51とは重ならない部分(金属部品51で囲まれた部分を挟む部分)で互いに重なっている。 FIG. 12(a) is a plan view seen from the Z direction so as to show overlapping of the metal part 51 and the reinforcing parts 56 and 57. FIG. The reinforcing parts 56 and 57 shown in FIG. 12(a) are disk-shaped. The disk-shaped reinforcing parts 56 and 57 overlap the eight elastic portions 31-38. If the reinforcement parts 56 and 57 are disk-shaped, the rigidity of the reinforcement parts 56 and 57 is improved and the rigidity of the structure 5 is also improved compared to the case where the reinforcement parts 56 and 57 are annular. The reinforcing part 56 and the reinforcing part 57 overlap each other at a portion that does not overlap with the metal component 51 (a portion sandwiching the portion surrounded by the metal component 51).

図12(b)は、図11(a)に示した補強部品56を複数の補強部品56a、56bに分割し、図11(a)に示した補強部品57を複数の補強部品57a、57bに分割した形態を示している。センサ10の構造体5として、金属部品51の上面部1に結合する2個の補強部品56a、56bと、金属部品51の下面部2に結合する2個の補強部品57a、57bとの4個の補強部品を設けている。補強部品56a、57aは、8個の弾性部31~38のうち、4個の弾性部31~33、38に重なっている。補強部品56aと補強部品57aとの間に4個の弾性部31~33、38が設けられている。補強部品56b、57bは、8個の弾性部31~38のうち、4個の弾性部34~37に重なっている。補強部品562と補強部品572との間に4個の弾性部31~33、38が設けられている。 In FIG. 12(b), the reinforcing part 56 shown in FIG. 11(a) is divided into a plurality of reinforcing parts 56a and 56b, and the reinforcing part 57 shown in FIG. 11(a) is divided into a plurality of reinforcing parts 57a and 57b. A divided form is shown. As the structure 5 of the sensor 10, there are four reinforcing parts 56a and 56b coupled to the upper surface 1 of the metal part 51 and two reinforcing parts 57a and 57b coupled to the lower surface 2 of the metal part 51. is provided with reinforcement parts. The reinforcing parts 56a, 57a overlap four elastic portions 31-33, 38 out of the eight elastic portions 31-38. Four elastic portions 31 to 33 and 38 are provided between the reinforcement component 56a and the reinforcement component 57a. The reinforcing parts 56b and 57b overlap four elastic portions 34-37 out of the eight elastic portions 31-38. Four elastic portions 31 to 33 and 38 are provided between the reinforcing component 562 and the reinforcing component 572. As shown in FIG.

図12(c)には、十字形の補強部品56、57を用いた形態を示している。補強部品56は、弾性部31、33、35、37に重なっており、弾性部32、34、36、38には重なっていない。補強部品57は、弾性部32、34、36、38に重なっており、弾性部31、33、35、37には重なっていない。補強部品56と補強部品57は金属部品51とは重ならない部分で互いに重なっている。 FIG. 12(c) shows a configuration using cross-shaped reinforcing parts 56 and 57. FIG. The reinforcing component 56 overlaps the elastic portions 31 , 33 , 35 , 37 and does not overlap the elastic portions 32 , 34 , 36 , 38 . The reinforcing component 57 overlaps the elastic portions 32 , 34 , 36 , 38 and does not overlap the elastic portions 31 , 33 , 35 , 37 . The reinforcement part 56 and the reinforcement part 57 overlap each other at a portion not overlapping with the metal part 51 .

補強部品56、57の輪郭は、金属部品51の輪郭55とおおむね同じであってもよいし、異なっていてもよい。本例では、金属部品51の輪郭55が略正12角形であり、補強部品56、57の輪郭を円形としている。補強部品56、57を金属部品51の輪郭55よりも外側に延在させた延在部を設けてもよく、例えば補強部品56,57の延在部に、検出手段8の部品6,7を固定してもよい。 The contours of the reinforcement components 56, 57 may be generally the same as the contour 55 of the metal component 51, or they may differ. In this example, the outline 55 of the metal part 51 is a substantially regular dodecagon, and the outlines of the reinforcing parts 56 and 57 are circular. Extending portions may be provided in which the reinforcing parts 56 and 57 extend outside the outline 55 of the metal part 51. For example, the extending parts of the reinforcing parts 56 and 57 are provided with the parts 6 and 7 of the detection means 8. May be fixed.

図13(a)では、構造体5の弾性部群3を2個の金属部品51、52に分けて配置した形態を示している。半円環状の金属部品51は4個の弾性部31~34を有し、半円環状の金属部品52は、4個の弾性部35~38を有する。金属部品51は上板部101~106、下板部201~206、および、側板部401~406を有し、金属部品52は上板部107~112、下板部207~212、および、側板部407~412を有する。金属部品51には検出器81,82が固定され、金属部品52には検出器83,84が固定されている。金属部品51と金属部品52は、8個の弾性部31~38、上板部101~112、下面部201~212および側面部401~412、検出器81~84が、図3、図4の構造体5と同様の配置になるように配置されている。 FIG. 13(a) shows a configuration in which the elastic portion group 3 of the structure 5 is divided into two metal parts 51 and 52 and arranged. The semi-annular metal component 51 has four elastic portions 31-34, and the semi-annular metal component 52 has four elastic portions 35-38. The metal component 51 has upper plate portions 101 to 106, lower plate portions 201 to 206, and side plate portions 401 to 406, and the metal component 52 has upper plate portions 107 to 112, lower plate portions 207 to 212, and side plates. It has parts 407-412. Detectors 81 and 82 are fixed to the metal part 51 , and detectors 83 and 84 are fixed to the metal part 52 . The metal parts 51 and 52 are composed of eight elastic parts 31 to 38, upper plate parts 101 to 112, lower surface parts 201 to 212 and side surface parts 401 to 412, and detectors 81 to 84 as shown in FIGS. It is arranged so as to have the same arrangement as the structure 5 .

図13(b)では、構造体5の弾性部群3を4個の金属部品51、52、53、54に分けて配置した形態である。四半円環状の金属部品51は2個の弾性部31、32を有し、半円環状の金属部品52は、2個の弾性部33,34を有する。四半円環状の金属部品53は2個の弾性部35、36を有し、半円環状の金属部品54は、2個の弾性部37,38を有する。金属部品51は上板部101~103、下板部201~203、および、側板部401~403を有し、金属部品52は上板部104~106、下板部204~206、および、側板部404~406を有する。金属部品53は上板部107~109、下板部207~209、および、側板部407~409を有し、金属部品54は上板部110~112、下板部210~212、および、側板部410~412を有する。金属部品51には検出器81が固定され、金属部品52には検出器82が固定され、金属部品53には検出器83が固定され、金属部品54には検出器84が固定されている。 FIG. 13(b) shows a configuration in which the elastic portion group 3 of the structure 5 is divided into four metal parts 51, 52, 53, and 54 and arranged. The semi-annular metal component 51 has two elastic portions 31 and 32, and the semi-annular metal component 52 has two elastic portions 33 and . The semi-annular metal part 53 has two elastic portions 35 and 36 and the semi-annular metal part 54 has two elastic parts 37 and 38 . The metal component 51 has upper plate portions 101 to 103, lower plate portions 201 to 203, and side plate portions 401 to 403, and the metal component 52 has upper plate portions 104 to 106, lower plate portions 204 to 206, and side plates. It has parts 404-406. The metal component 53 has upper plate portions 107-109, lower plate portions 207-209, and side plate portions 407-409, and the metal component 54 has upper plate portions 110-112, lower plate portions 210-212, and side plates. It has parts 410-412. A detector 81 is fixed to the metal part 51 , a detector 82 is fixed to the metal part 52 , a detector 83 is fixed to the metal part 53 , and a detector 84 is fixed to the metal part 54 .

金属部品51~54は、8個の弾性部31~38、上板部101~112、下面部201~212および側面部401~412、検出器81~84が、図3、図4の構造体5と同様の配置になるように配置されている。 The metal parts 51 to 54 are eight elastic parts 31 to 38, upper plate parts 101 to 112, lower surface parts 201 to 212 and side parts 401 to 412, and detectors 81 to 84 are the structures shown in FIGS. 5 are arranged to be the same arrangement.

構造体5を、各々が少なくとも2個の弾性部を有する複数の金属部品で構成する場合、複数の金属部品の各々を、十分な性能が得られ金属部品から選定することで、構造体5の精度を向上できる。1個の金属部品に含まれる弾性部の数が増えるほど、この1個の金属部品の歩留まりは低下しうる。そこで、1個の金属部品に含まれる弾性部の数を減らして、金属部品の数を増やすことで、弾性部の数を同等としつつも、構造体5の歩留まりを向上できる。図13(a)に示した形態では構造体5を2分割、図13(b)に示した形態では構造体5を4分割したが、構造体5を3分割としてもよいし、6分割としてもよいが、構造体5の分割数(弾性部を有する金属部品の数)が多いと、構造体5の組み立てが煩雑になりやすいため、構造体5の分割数は4程度が好ましい。 When the structure 5 is composed of a plurality of metal parts each having at least two elastic portions, each of the plurality of metal parts is selected from metal parts that can provide sufficient performance, thereby making the structure 5 Can improve accuracy. As the number of elastic parts included in one piece of metal part increases, the yield of this one piece of metal part may decrease. Therefore, by reducing the number of elastic portions included in one metal component and increasing the number of metal components, the yield of the structure 5 can be improved while maintaining the same number of elastic portions. Although the structure 5 is divided into two in the form shown in FIG. 13(a) and divided into four in the form shown in FIG. 13(b), the structure 5 may be divided into three or into six. However, if the number of divisions of the structure 5 (the number of metal parts having elastic portions) is large, the assembly of the structure 5 tends to be complicated.

構造体5を構成する複数の金属部品は、別々の金属部材のそれぞれに曲げ加工を施して作製することができるし、1個の金属部材に曲げ加工を施して、これを切断して、複数の金属部品を作製してもよい。 The plurality of metal parts constituting the structure 5 can be produced by bending separate metal members, or by bending one metal member and cutting it into a plurality of metal parts. of metal parts may be produced.

各々が少なくとも2個の弾性部を有する複数の金属部品で構造体5を構成する場合、これらの複数の金属部品に分けて配置された4個以上の弾性部が同様に変形することが好ましい。そのため、複数の金属部品は補強部品で連結されていることが好ましい。図13(c)に示す形態では、図13(a)あるいは図13(b)で示した金属部品51と金属部品52とが、補強部品56を介して連結している。補強部品56は、金属部品51の上面部に接合され、金属部品52の上面部に接合されている。補強部品56は、金属部品51の弾性部と、金属部品52の弾性部にそれぞれ重なる。また、金属部品51と金属部品52とが、補強部品57を介して連結している。補強部品57は、金属部品51の下面部に接合され、金属部品52の下面部に接合されている。補強部品57は、金属部品51の弾性部と、金属部品52の弾性部にそれぞれ重なる。図12(b)の形態と、図13(b)の形態とを組み合わせることができ、例えば、補強部品56aが金属部品51と金属部品52とを連結し、補強部品56bが金属部品53と金属部品54とを連結してもよい。これだけでは、金属部品51と金属部品54が連結されず、金属部品52と金属部品53が連結されないことになる。そこで、さらに、補強部品57aが金属部品51と金属部品54とを連結し、補強部品57bが金属部品52と金属部品53とを連結するようにしてもよい。これにより、4つの金属部品51~54が4つの補強部品56a、56b、57a、57bで相互に連結する形態を得ることができる。 When the structure 5 is composed of a plurality of metal parts each having at least two elastic parts, it is preferable that four or more elastic parts arranged separately in the plurality of metal parts deform similarly. Therefore, it is preferable that the plurality of metal parts are connected by reinforcing parts. In the form shown in FIG. 13(c), the metal component 51 and the metal component 52 shown in FIG. 13(a) or FIG. The reinforcement component 56 is joined to the upper surface of the metal component 51 and joined to the upper surface of the metal component 52 . The reinforcing component 56 overlaps the elastic portion of the metal component 51 and the elastic portion of the metal component 52 respectively. Moreover, the metal part 51 and the metal part 52 are connected via the reinforcing part 57 . The reinforcing component 57 is joined to the lower surface of the metal component 51 and joined to the lower surface of the metal component 52 . The reinforcing part 57 overlaps the elastic part of the metal part 51 and the elastic part of the metal part 52 respectively. The configuration of FIG. 12(b) and the configuration of FIG. 13(b) can be combined. You may connect with the component 54. FIG. With this alone, the metal parts 51 and 54 are not connected, and the metal parts 52 and 53 are not connected. Therefore, the reinforcing component 57a may further connect the metal component 51 and the metal component 54, and the reinforcing component 57b may connect the metal component 52 and the metal component 53. FIG. As a result, it is possible to obtain a form in which the four metal parts 51 to 54 are interconnected by the four reinforcing parts 56a, 56b, 57a, 57b.

図14を用いて、図13(b)の形態について、より具体的に説明する。図13(b)に示した金属部品51~54は、それぞれ、図14(a)に示した金属部材50に曲げ加工を施すことで形成される。 The form of FIG.13(b) is demonstrated more concretely using FIG. The metal parts 51 to 54 shown in FIG. 13(b) are each formed by bending the metal member 50 shown in FIG. 14(a).

図14(a)に示す工程では、金属部材50を用意する。金属部材50は側板部451、452、453と、側板部451~453に接続する上板部151、152、153と、側板部451~453に接続する下板部251、252、253と、側板部451、453に接続する弾性部351、352とを有する。 In the step shown in FIG. 14A, a metal member 50 is prepared. The metal member 50 includes side plate portions 451, 452, and 453, upper plate portions 151, 152, and 153 connected to the side plate portions 451 to 453, lower plate portions 251, 252, and 253 connected to the side plate portions 451 to 453, and side plates. and elastic portions 351 and 352 connected to the portions 451 and 453 .

図14(b)に示す工程では、側板部451~453と上板部151~153の接続部で金属部材50が屈曲するように、上板部151~153を矢印915の方向に曲げる、第1の曲げ加工を施す。また、側板部451~453と下板部251~253の接続部で金属部材50が屈曲するように、下板部251~253を矢印913の方向に曲げる、第2の曲げ加工を施す。第1、2の曲げ加工の屈曲角は80°~100°(本例では90°)である。 In the step shown in FIG. 14B, the upper plate portions 151 to 153 are bent in the direction of arrow 915 so that the metal member 50 is bent at the connecting portion between the side plate portions 451 to 453 and the upper plate portions 151 to 153. 1 bending process is applied. Further, a second bending process is performed to bend the lower plate portions 251 to 253 in the direction of arrow 913 so that the metal member 50 is bent at the connecting portions of the side plate portions 451 to 453 and the lower plate portions 251 to 253 . The bending angles of the first and second bending processes are 80° to 100° (90° in this example).

図14(c)に示す工程では、側板部451、453と弾性部351、352の接続部で金属部材50が屈曲するように、弾性部351、352を矢印918の方向に曲げる、第3の曲げ加工を施す。第3の曲げ加工の屈曲角は80°~100°(本例では90°)である。 In the step shown in FIG. 14(c), the elastic portions 351 and 352 are bent in the direction of the arrow 918 so that the metal member 50 is bent at the connection portion between the side plate portions 451 and 453 and the elastic portions 351 and 352. Bend. The bending angle of the third bending is 80° to 100° (90° in this example).

図14(d)に示す工程では、側板部451と側板部452との接続部および側板部452と側板部453との接続部で金属部材50が屈曲するように、側板部451、452を矢印922の方向に曲げる、第4の曲げ加工を施す。第4の曲げ加工の屈曲角は20°~40°(本例では30°)である。 In the step shown in FIG. 14(d), the side plate portions 451 and 452 are bent at the connection portion between the side plate portions 451 and 452 and the connection portion between the side plate portions 452 and 453. A fourth bending process is performed to bend in the direction of 922 . The bending angle of the fourth bending is 20° to 40° (30° in this example).

図14(e)に示す工程では、金属部材50の各部を互いに溶接する。上板部151と弾性部351とを接合部46で接合し、上板部153と弾性部353とを接合部46で接合する。下板部251と弾性部352とを接合部47で接合し、下板部253と弾性部352とを接合部47で接合する。上板部151と上板部152とを接合部48で接合し、上板部152と上板部153とを接合部48で接合する。下板部251と下板部252とを接合部49で接合し、下板部252と下板部253とを接合部49で接合する。 In the step shown in FIG. 14(e), each part of the metal member 50 is welded together. The upper plate portion 151 and the elastic portion 351 are joined at the joining portion 46 , and the upper plate portion 153 and the elastic portion 353 are joined at the joining portion 46 . The lower plate portion 251 and the elastic portion 352 are joined at the joint portion 47 , and the lower plate portion 253 and the elastic portion 352 are joined at the joint portion 47 . The upper plate portion 151 and the upper plate portion 152 are joined at the joining portion 48 , and the upper plate portion 152 and the upper plate portion 153 are joined at the joining portion 48 . The lower plate portion 251 and the lower plate portion 252 are joined at the joining portion 49 , and the lower plate portion 252 and the lower plate portion 253 are joined at the joining portion 49 .

このようにして、各々が弾性部351,352を有する4個の金属部品51~54を作製する。 In this way, four metal parts 51-54 each having elastic portions 351, 352 are produced.

図14(f)に示す工程では、4個の金属部品51~54に加えて、補強部品56、57を用意する。補強部品56には固定用の各種の穴560、506が設けられており、補強部品57には固定用の各種の穴570、507が設けられている。補強部品56と補強部品57とで、4個の金属部品51~54を挟む。金属部品51~54は、仮想的な円が金属部品51~54のそれぞれの弾性部351、352を通るように配置される。金属部品51の弾性部351が図3~5における弾性部31に相当し、金属部品51の弾性部352が図3~5における弾性部32に相当する。金属部品52の弾性部351が図3~5における弾性部33に相当し、金属部品52の弾性部352が図3~5における弾性部34に相当する。金属部品53の弾性部351が図3~5における弾性部35に相当し、金属部品53の弾性部352が、図3~5における弾性部36に相当する。金属部品54の弾性部351が図3~5における弾性部37に相当し、金属部品54の弾性部352が図3~5における弾性部38に相当する。 In the step shown in FIG. 14(f), reinforcement parts 56 and 57 are prepared in addition to the four metal parts 51-54. The reinforcement component 56 is provided with various fixing holes 560 and 506 , and the reinforcement component 57 is provided with various fixing holes 570 and 507 . The reinforcing part 56 and the reinforcing part 57 sandwich the four metal parts 51 to 54 . The metal parts 51-54 are arranged such that a virtual circle passes through the respective elastic portions 351, 352 of the metal parts 51-54. The elastic portion 351 of the metal component 51 corresponds to the elastic portion 31 in FIGS. 3 to 5, and the elastic portion 352 of the metal component 51 corresponds to the elastic portion 32 in FIGS. The elastic portion 351 of the metal component 52 corresponds to the elastic portion 33 in FIGS. 3 to 5, and the elastic portion 352 of the metal component 52 corresponds to the elastic portion 34 in FIGS. The elastic portion 351 of the metal component 53 corresponds to the elastic portion 35 in FIGS. 3 to 5, and the elastic portion 352 of the metal component 53 corresponds to the elastic portion 36 in FIGS. The elastic portion 351 of the metal component 54 corresponds to the elastic portion 37 in FIGS. 3 to 5, and the elastic portion 352 of the metal component 54 corresponds to the elastic portion 38 in FIGS.

金属部品51の上板部151が図3~5における上板部101に相当し、金属部品51の上板部152が図3~5における上板部102に相当し、金属部品51の上板部153が図3~5における上板部103に相当する。金属部品52の上板部151が図3~5における上板部104に相当し、金属部品52の上板部152が図3~5における上板部105に相当し、金属部品52の上板部153が図3~5における上板部106に相当する。金属部品53の上板部151が図3~5における上板部107に相当し、金属部品53の上板部152が図3~5における上板部108に相当し、金属部品53の上板部153が図3~5における上板部109に相当する。金属部品54の上板部151が図3~5における上板部110に相当し、金属部品54の上板部152が図3~5における上板部111に相当し、金属部品54の上板部153が図3~5における上板部112に相当する。 The upper plate portion 151 of the metal component 51 corresponds to the upper plate portion 101 in FIGS. 3 to 5, the upper plate portion 152 of the metal component 51 corresponds to the upper plate portion 102 in FIGS. A portion 153 corresponds to the upper plate portion 103 in FIGS. The upper plate portion 151 of the metal component 52 corresponds to the upper plate portion 104 in FIGS. 3 to 5, the upper plate portion 152 of the metal component 52 corresponds to the upper plate portion 105 in FIGS. A portion 153 corresponds to the upper plate portion 106 in FIGS. The upper plate portion 151 of the metal component 53 corresponds to the upper plate portion 107 in FIGS. 3 to 5, the upper plate portion 152 of the metal component 53 corresponds to the upper plate portion 108 in FIGS. A portion 153 corresponds to the upper plate portion 109 in FIGS. The upper plate portion 151 of the metal component 54 corresponds to the upper plate portion 110 in FIGS. 3 to 5, the upper plate portion 152 of the metal component 54 corresponds to the upper plate portion 111 in FIGS. The portion 153 corresponds to the upper plate portion 112 in FIGS.

金属部品51の下板部251が図3~5における下板部201に相当し、金属部品51の下板部252が図3~5における下板部202に相当し、金属部品51の下板部253が図3~5における下板部203に相当する。金属部品52の下板部251が図3~5における下板部204に相当し、金属部品52の下板部252が図3~5における下板部205に相当し、金属部品52の下板部253が図3~5における下板部206に相当する。金属部品53の下板部251が図3~5における下板部207に相当し、金属部品53の下板部252が図3~5における下板部208に相当し、金属部品53の下板部253が図3~5における下板部209に相当する。金属部品54の下板部251が図3~5における下板部210に相当し、金属部品54の下板部252が図3~5における下板部211に相当し、金属部品54の下板部253が図3~5における下板部212に相当する。 The lower plate portion 251 of the metal component 51 corresponds to the lower plate portion 201 in FIGS. 3 to 5, the lower plate portion 252 of the metal component 51 corresponds to the lower plate portion 202 in FIGS. A portion 253 corresponds to the lower plate portion 203 in FIGS. The lower plate portion 251 of the metal component 52 corresponds to the lower plate portion 204 in FIGS. 3 to 5, the lower plate portion 252 of the metal component 52 corresponds to the lower plate portion 205 in FIGS. A portion 253 corresponds to the lower plate portion 206 in FIGS. The lower plate portion 251 of the metal component 53 corresponds to the lower plate portion 207 in FIGS. 3 to 5, the lower plate portion 252 of the metal component 53 corresponds to the lower plate portion 208 in FIGS. A portion 253 corresponds to the lower plate portion 209 in FIGS. The lower plate portion 251 of the metal component 54 corresponds to the lower plate portion 210 in FIGS. 3 to 5, the lower plate portion 252 of the metal component 54 corresponds to the lower plate portion 211 in FIGS. A portion 253 corresponds to the lower plate portion 212 in FIGS.

金属部品51の側板部451が図3~5における側板部401に相当し、金属部品51の側板部452が図3~5における側板部402に相当し、金属部品51の側板部453が図3~5における側板部403に相当する。金属部品52の側板部451が図3~5における側板部404に相当し、金属部品52の側板部452が図3~5における側板部405に相当し、金属部品52の側板部453が図3~5における側板部406に相当する。金属部品53の側板部451が図3~5における側板部407に相当し、金属部品53の側板部452が図3~5における側板部408に相当し、金属部品53の側板部453が図3~5における側板部409に相当する。金属部品54の側板部451が図3~5における側板部410に相当し、金属部品54の側板部452が図3~5における側板部411に相当し、金属部品54の側板部453が図3~5における側板部412に相当する。 The side plate portion 451 of the metal component 51 corresponds to the side plate portion 401 in FIGS. 3 to 5, the side plate portion 452 of the metal component 51 corresponds to the side plate portion 402 in FIGS. This corresponds to the side plate portion 403 in 1 to 5. The side plate portion 451 of the metal component 52 corresponds to the side plate portion 404 in FIGS. 3 to 5, the side plate portion 452 of the metal component 52 corresponds to the side plate portion 405 in FIGS. This corresponds to the side plate portion 406 in 1 to 5. The side plate portion 451 of the metal component 53 corresponds to the side plate portion 407 in FIGS. 3 to 5, the side plate portion 452 of the metal component 53 corresponds to the side plate portion 408 in FIGS. This corresponds to the side plate portion 409 in 1 to 5. The side plate portion 451 of the metal component 54 corresponds to the side plate portion 410 in FIGS. 3 to 5, the side plate portion 452 of the metal component 54 corresponds to the side plate portion 411 in FIGS. This corresponds to the side plate portion 412 in 1 to 5.

図14(g)に示す工程では、補強部品56と金属部材51~54の上板部151~53とを接合部58で接合し、補強部品57と金属部材51~54の下板部251~252とを接合部59で接合する。 In the step shown in FIG. 14(g), the reinforcing component 56 and the upper plate portions 151 to 53 of the metal members 51 to 54 are joined at the joining portion 58, and the reinforcing component 57 and the lower plate portions 251 to 251 to 54 of the metal members 51 to 54 are joined. 252 are joined at the joining portion 59 .

図14(h)に示す工程では、エンコーダの検出ヘッドである部品6を含むヘッドユニット60と、エンコーダのスケールである部品7を含むスケールユニット70を、構造体5に固定する。ヘッドユニット60は、部品6と、部品6を保持する保持部品66を含み、部品6を保持した保持部品66が、補強部品56にネジやリベット、ボルトなどの固定部品65で固定される。保持部品66を固定する固定部品65は、穴506に挿入され、保持部品66と結合する。スケールユニット70は、部品7と、部品7を保持する保持部品77を含み、部品7を保持した保持部品77が、補強部品57にネジやリベット、ボルトなどの固定部品75で固定される。保持部品77を固定する固定部品75は、穴507に挿入され、保持部品77と結合する。 In the step shown in FIG. 14H, a head unit 60 including the part 6 that is the encoder detection head and a scale unit 70 including the part 7 that is the encoder scale are fixed to the structure 5 . The head unit 60 includes the component 6 and a holding component 66 that holds the component 6. The holding component 66 that holds the component 6 is fixed to the reinforcing component 56 with a fixing component 65 such as a screw, rivet, or bolt. A fixing part 65 for fixing the holding part 66 is inserted into the hole 506 and joins with the holding part 66 . The scale unit 70 includes a component 7 and a holding component 77 that holds the component 7. The holding component 77 that holds the component 7 is fixed to the reinforcing component 57 with a fixing component 75 such as a screw, rivet, or bolt. A fixing part 75 for fixing the holding part 77 is inserted into the hole 507 and joins with the holding part 77 .

保持部品66は、補強部品56に固定される固定部67と、部品6を保持する保持部68と、を有し、固定部67と保持部68との接続部69で保持部品66が曲げ加工により屈曲している。保持部品77は、補強部品57に固定される固定部76と、部品7を保持する保持部78と、を有し、固定部76と保持部78との接続部79で保持部品77が曲げ加工により屈曲している。 The holding part 66 has a fixing part 67 fixed to the reinforcing part 56 and a holding part 68 holding the part 6 . It is bent by The holding part 77 has a fixing part 76 fixed to the reinforcing part 57 and a holding part 78 holding the part 7 . It is bent by

検出器81における保持部品66の固定部67は、金属部品51の上板部153(上板部103相当)と金属部品52の上板部151(上板部104相当)の間に設けられる。検出器82における保持部品77の固定部76は、金属部品51の下板部253(下板部203相当)と金属部品52の下板部251(下板部204相当)の間に設けられる。検出器82における保持部品66の固定部67は、金属部品52の上板部153(上板部106相当)と金属部品53の上板部151(上板部107相当)の間に設けられる。検出器82における保持部品77の固定部76は、金属部品52の下板部253(下板部206相当)と金属部品53の下板部251(下板部207相当)の間に設けられる。検出器83における保持部品66の固定部67は、金属部品53の上板部153(上板部109相当)と金属部品54の上板部151(上板部110相当)の間に設けられる。検出器83における保持部品77の固定部76は、金属部品53の下板部253(下板部209相当)と金属部品54の下板部251(下板部210相当)の間に設けられる。検出器84における保持部品66の固定部67は、金属部品54の上板部153(上板部112相当)と金属部品51の上板部151(上板部101相当)の間に設けられる。検出器84における保持部品77の固定部76は、金属部品54の下板部253(下板部212相当)と金属部品51の下板部251(下板部201相当)の間に設けられる。 A fixing portion 67 of the holding component 66 in the detector 81 is provided between an upper plate portion 153 of the metal component 51 (corresponding to the upper plate portion 103) and an upper plate portion 151 of the metal component 52 (corresponding to the upper plate portion 104). The fixing portion 76 of the holding component 77 in the detector 82 is provided between the lower plate portion 253 of the metal component 51 (corresponding to the lower plate portion 203) and the lower plate portion 251 of the metal component 52 (corresponding to the lower plate portion 204). A fixing portion 67 of the holding component 66 in the detector 82 is provided between an upper plate portion 153 of the metal component 52 (corresponding to the upper plate portion 106) and an upper plate portion 151 of the metal component 53 (corresponding to the upper plate portion 107). The fixing portion 76 of the holding component 77 in the detector 82 is provided between the lower plate portion 253 of the metal component 52 (corresponding to the lower plate portion 206) and the lower plate portion 251 of the metal component 53 (corresponding to the lower plate portion 207). The fixing portion 67 of the holding component 66 in the detector 83 is provided between the upper plate portion 153 of the metal component 53 (corresponding to the upper plate portion 109) and the upper plate portion 151 of the metal component 54 (corresponding to the upper plate portion 110). The fixing portion 76 of the holding component 77 in the detector 83 is provided between the lower plate portion 253 of the metal component 53 (corresponding to the lower plate portion 209) and the lower plate portion 251 of the metal component 54 (corresponding to the lower plate portion 210). A fixing portion 67 of the holding component 66 in the detector 84 is provided between an upper plate portion 153 of the metal component 54 (corresponding to the upper plate portion 112) and an upper plate portion 151 of the metal component 51 (corresponding to the upper plate portion 101). The fixing portion 76 of the holding component 77 in the detector 84 is provided between the lower plate portion 253 of the metal component 54 (corresponding to the lower plate portion 212) and the lower plate portion 251 of the metal component 51 (corresponding to the lower plate portion 201).

保持部68、78が固定部67、76に対して屈曲しており、部品6と部品7はr方向(径方向)において対向している。構造体5の変形に伴うθ方向における部品6と部品7との相対的な変位によってθ方向の力(トルク)を検出することができる。ここでは、保持部品66、77を補強部品56、57に固定した例を示したが、補強部品56、57が部品6、7を保持する保持部を有して、この補強部品56、57の保持部に部品6、7を固定してもよい。 The holding portions 68 and 78 are bent with respect to the fixing portions 67 and 76, and the component 6 and the component 7 face each other in the r direction (radial direction). A force (torque) in the θ direction can be detected from the relative displacement between the parts 6 and 7 in the θ direction caused by the deformation of the structure 5 . Here, an example in which the holding parts 66, 77 are fixed to the reinforcing parts 56, 57 is shown, but the reinforcing parts 56, 57 have holding portions for holding the parts 6, 7, and the reinforcing parts 56, 57 The parts 6, 7 may be fixed to the holding part.

センサ10は各種の機械機器に搭載することができる。各種の機械機器は、モータやエンジンなどの原動機(電動機)と、センサ10を備えうる。と前記第2のリンクとを相対的に動作させる原動機各種の機械機器は、カメラなどの映像機器、レンズなどの光学機器、プリンタや複写機などの事務機器、CTやMRIなどの医療機器、ロボットや露光機などの産業機器、車両や船舶、飛行機などの輸送機器である。車両には、自動車や自転車、鉄道車両などが含まれうる。また、各種の機械機器は、パワードスーツや義肢などの医療機器・介護機器であってもよい。これらの機械機器に力学量を計測するセンサ10を搭載して、可動部およびその近傍に発生する力を計測することで、これらの機械機器の動作の制御を行うことができる。 The sensor 10 can be mounted on various mechanical devices. Various mechanical devices can include prime movers (electric motors) such as motors and engines, and sensors 10 . and the second link are operated relative to each other, and various mechanical devices include video equipment such as cameras, optical equipment such as lenses, office equipment such as printers and copiers, medical equipment such as CT and MRI, and robots. and exposure machines, and transportation equipment such as vehicles, ships, and airplanes. Vehicles may include automobiles, bicycles, railroad vehicles, and the like. Also, the various mechanical devices may be medical devices/nursing devices such as powered suits and artificial limbs. By mounting a sensor 10 for measuring a dynamic quantity on these mechanical devices and measuring the force generated in the movable portion and its vicinity, it is possible to control the operation of these mechanical devices.

図15(a)、(b)は、センサ10の使用形態の一例を説明するものである。センサ10を備える機械機器1000は、リンク630とリンク640とを備える。リンクとは、相対的に動作する機械要素であり、リンクとリンクとの結合部がジョイントである。例えば、リンク630とリンク640は軸680を回転軸として相対的に回転する。リンク630とリンク640との間にはセンサ10が設けられている。センサ10はネジなどの固定部材650によってリンク630に固定されており、センサ10はネジやボルトなどの固定部材660によってリンク640に固定されている。固定部材660は上述した穴100と穴560の少なくとも一方に挿入され、固定部材650は上述した穴200と穴570の少なくとも一方に挿入されうる。機器1000が備える原動機(不図示)は、リンク630とリンク640とを相対的に動作させる。 FIGS. 15A and 15B illustrate an example of how the sensor 10 is used. Mechanical equipment 1000 including sensor 10 includes link 630 and link 640 . A link is a mechanical element that moves relative to each other, and a connection between links is a joint. For example, the link 630 and the link 640 rotate relative to each other with the axis 680 as the rotation axis. A sensor 10 is provided between the link 630 and the link 640 . The sensor 10 is fixed to the link 630 by a fixing member 650 such as a screw, and the sensor 10 is fixed to the link 640 by a fixing member 660 such as a screw or bolt. The fixing member 660 can be inserted into at least one of the holes 100 and 560 described above, and the fixing member 650 can be inserted into at least one of the holes 200 and 570 described above. A prime mover (not shown) included in device 1000 relatively operates link 630 and link 640 .

図15(a)のセンサ10では、金属部品51の上面部1が固定部材660によってリンク640に固定されており、金属部品51の下面部2が固定部材650によってリンク630に固定されている。図15(b)のセンサ10では、上面部1に固定された補強部品56が固定部材660によってリンク640に固定されており、下面部2に固定された補強部品57が固定部材650によってリンク630に固定されている。 In the sensor 10 of FIG. 15( a ), the upper surface portion 1 of the metal component 51 is fixed to the link 640 by the fixing member 660 , and the lower surface portion 2 of the metal component 51 is fixed to the link 630 by the fixing member 650 . In the sensor 10 of FIG. 15(b), the reinforcing component 56 fixed to the upper surface portion 1 is fixed to the link 640 by the fixing member 660, and the reinforcing component 57 fixed to the lower surface portion 2 is fixed to the link 630 by the fixing member 650. is fixed to

近年、物品の生産の用途にロボットプログラムに従って動作するロボット600が用いられている。組立動作において精度が要求される物品の生産に関しては、ロボット600にトルクなどの力学的な情報を取得できるセンサ10を配置し、関節に作用する力を計測してロボットの動作を制御する制御方法が用いられている。この種のセンサ10としては、センサ10を構成する構造体5の変形を検出できる検出手段を用い、検出した変形と構造体5の剛性に基づいて関節に作用するトルクを検出するトルクセンサが注目を集めている。回転軸のねじりは、トルクの回転軸をMzの力としてそれ以外の方向の力が他軸力となる。他軸力は、トルク検出の外乱(他軸干渉)となる。他軸干渉によるねじり量は、トルク検出の外乱要因となる。構造体5に、上面部1および下面部2、さらには、補強部品56、57を設ければ、他軸干渉を低減することができる。 In recent years, a robot 600 that operates according to a robot program has been used for the production of articles. For the production of articles that require precision in the assembly operation, a control method in which a sensor 10 that can acquire dynamic information such as torque is arranged in the robot 600 and the force acting on the joint is measured to control the operation of the robot. is used. As this type of sensor 10, a torque sensor that detects the torque acting on the joint based on the detected deformation and the rigidity of the structure 5 using detection means that can detect the deformation of the structure 5 constituting the sensor 10 is attracting attention. are collecting. As for the torsion of the rotating shaft, the rotating shaft of the torque is the force of Mz, and the force in the other direction is the other axial force. The other-axis force becomes a torque detection disturbance (other-axis interference). The amount of torsion due to interference with other axes becomes a disturbance factor in torque detection. By providing the structure 5 with the upper surface portion 1 and the lower surface portion 2 as well as the reinforcing parts 56 and 57, it is possible to reduce other-axis interference.

図16、17は、センサ10を用いたトルク検出の方法を、模式的に説明するものである。図16は図15(a)の形態に対応し、図17は図15(b)の形態に対応する。 16 and 17 schematically illustrate a torque detection method using the sensor 10. FIG. 16 corresponds to the form of FIG. 15(a), and FIG. 17 corresponds to the form of FIG. 15(b).

図16(a)、図17(a)はトルクが生じていない状態を示す。この状態を上面部1に取付いた部品6と部品7の初期位置とする。 16(a) and 17(a) show a state in which no torque is generated. This state is the initial position of the parts 6 and 7 attached to the upper surface portion 1 .

図16(b)、図17(b)は、例えば図15(a)、図15(b)に示す軸680が回転し、トルクが生じた状態を示すものである。この場合、リンク640に結合した上面部1と、リンク630に結合した下面部2が、回転方向に変位することとなる。さらに上面部1および下面部2が弾性変形し、この変形量は生じているトルクの大きさに比例したものとなる。 FIGS. 16(b) and 17(b) show states in which, for example, the shaft 680 shown in FIGS. 15(a) and 15(b) rotates and torque is generated. In this case, the upper surface portion 1 coupled to the link 640 and the lower surface portion 2 coupled to the link 630 are displaced in the rotational direction. Furthermore, the upper surface portion 1 and the lower surface portion 2 are elastically deformed, and the amount of deformation is proportional to the magnitude of the generated torque.

ここで図16(b)、図17(b)における部品6と部品7の位置関係は、図16(a)、図17(b)に示した初期位置からの変化930が生じている。センサ10は、変化930を測定し、その測定値に基づき、生じているトルクの値を検出する。このために、センサ10を単位角度[rad]回転するのに要するトルクNt[kNm]である回転剛性Gz[kNm/rad]を、測定や有限要素法により求めておく。そして部品6と部品7により測定された回転角度がθであれば、生じているトルクNtは、Nt=Gz×θ[kNm]として検出される。この点において、図15(a)と図15(b)は検出対象力を同様に検出できる。 Here, the positional relationship between parts 6 and 7 in FIGS. 16(b) and 17(b) has a change 930 from the initial positions shown in FIGS. 16(a) and 17(b). The sensor 10 measures the change 930 and detects the value of the torque being developed based on that measurement. For this purpose, the rotational stiffness Gz [kNm/rad], which is the torque Nt [kNm] required to rotate the sensor 10 by a unit angle [rad], is obtained by measurement or the finite element method. If the rotation angle measured by the parts 6 and 7 is θ, the generated torque Nt is detected as Nt=Gz×θ [kNm]. In this regard, FIGS. 15(a) and 15(b) can similarly detect the force to be detected.

図16(c)、図17(c)は、図15(a)、(b)に示すような曲げモーメント931が生じた状態を示す。この場合、上面部1の曲げ変形に伴って、部品6が図の左方に変位することとなる。この変位により、部品6と部品7に、初期位置からの変位932が生じる。この曲げモーメント931による変位が他軸干渉として現れ、センサの検出精度を低下させる場合がある。 FIGS. 16(c) and 17(c) show a state in which a bending moment 931 as shown in FIGS. 15(a) and (b) is generated. In this case, the component 6 is displaced to the left in the drawing as the upper surface portion 1 bends and deforms. This displacement causes parts 6 and 7 to be displaced 932 from their initial positions. Displacement due to this bending moment 931 appears as multi-axis interference, which may reduce the detection accuracy of the sensor.

図17(c)の形態では、補強部品56,57の付加により構造体5の剛性が高くなる。従って、曲げモーメント931が生じた際の、部品6と部品7の初期位置からの変位933が、図16(c)の構成の場合の変位933より小さくなり、他軸干渉の影響が低減される。 In the form of FIG. 17(c), the addition of the reinforcing parts 56 and 57 increases the rigidity of the structure 5 . Therefore, the displacement 933 from the initial positions of the parts 6 and 7 when the bending moment 931 is generated becomes smaller than the displacement 933 in the configuration of FIG. .

例えば、厚さTmが1.6mmである電気亜鉛メッキ鋼板(SECC)に抜き加工および曲げ加工を施して、金属部品51の内径(直径)を78mm、外径(直径)を106mm、厚さHmを15.6mm、高さHcを12.4mmとする。上面部、下面部、側面部の厚さは1.6mmとなる。補強部品56、57の内径(直径)を78mm、外径(直径)を106mm、厚さSa、Sbを2.3mmとする。金属部品51および補強部品56,57の弾性定数を、ヤング率:195[GPa]、ポアソン比:0.29としている。この条件の下、有限要素法を用い、他軸の曲げモーメントに対する剛性Gbについて、図3(c)の形態ではGb=169[kNm/rad]、図11(b)の形態ではGb=591[kNm/rad]となった。このように、補強部品56,57の付加により、剛性が約3.5倍となり、他軸干渉の影響が低減する効果が大きいことが分かる。補強部品56,57の物性は、比電気抵抗率は常温で75μΩ・cm以上85μΩ・cm以下、熱伝導率は100℃において0.0340cal/cm・sec・℃以上0.0540cal/cm・sec・℃以下である。補強部品56,57の熱膨張係数は、9.8×10-6/℃以上11.8×10-6/℃以下、弾性係数は10.0×10kg/mm以上30.0×10kg/mm以下であり、銅やニオブを含んでいる。 For example, an electrogalvanized steel sheet (SECC) having a thickness Tm of 1.6 mm is subjected to punching and bending, and the inner diameter (diameter) of the metal part 51 is 78 mm, the outer diameter (diameter) is 106 mm, and the thickness Hm. is 15.6 mm, and the height Hc is 12.4 mm. The thickness of the upper surface portion, the lower surface portion, and the side surface portions is 1.6 mm. The inner diameter (diameter) of the reinforcing parts 56 and 57 is 78 mm, the outer diameter (diameter) is 106 mm, and the thicknesses Sa and Sb are 2.3 mm. The elastic constants of the metal part 51 and the reinforcing parts 56 and 57 are Young's modulus: 195 [GPa] and Poisson's ratio: 0.29. Under this condition, using the finite element method, the stiffness Gb against the bending moment of the other axis is Gb = 169 [kNm / rad] in the form of Fig. 3 (c), and Gb = 591 [kNm / rad] in the form of Fig. 11 (b). kNm/rad]. Thus, it can be seen that the addition of the reinforcing parts 56 and 57 increases the rigidity by about 3.5 times, and has a large effect of reducing the influence of interference with other axes. The physical properties of the reinforcing parts 56 and 57 are as follows. °C or less. The thermal expansion coefficient of the reinforcing parts 56 and 57 is 9.8×10 −6 /° C. or more and 11.8×10 −6 /° C. or less, and the elastic modulus is 10.0×10 3 kg/mm 2 or more and 30.0×. It is 10 3 kg/mm 2 or less and contains copper and niobium.

図18(a)は、実施形態に係るロボットシステム900を示す斜視図である。図18中、ワークWAは、例えばリング状の部材であり、ワークWBは、例えば突起部を有する部材である。ワークWAとワークWBとを嵌合させることにより物品W0が製造される。 FIG. 18(a) is a perspective view showing a robot system 900 according to an embodiment. In FIG. 18, the work WA is, for example, a ring-shaped member, and the work WB is, for example, a member having projections. An article W0 is manufactured by fitting the work WA and the work WB.

ロボットシステム900は、ロボット600と、ロボット600を制御するコントローラ700と、ティーチングペンダント800とを備えている。ロボット600が機械機器1000の一例であり、本例では、多関節ロボットである。ロボット600は、多関節のロボットアーム601と、ロボットアーム601の先端に取り付けられた、ロボット600の手先であるエンドエフェクタとしてのロボットハンド602と、を有している。 A robot system 900 includes a robot 600 , a controller 700 that controls the robot 600 , and a teaching pendant 800 . A robot 600 is an example of the mechanical device 1000, and is a multi-joint robot in this example. The robot 600 has an articulated robot arm 601 and a robot hand 602 attached to the tip of the robot arm 601 and serving as an end effector of the robot 600 .

コントローラ700は、ロボットアーム601の各関節J1~J6の回転角度をそれぞれ制御する。ロボット600は、コントローラ700の制御により、可動範囲の中であれば任意の3次元位置で任意の3方向の姿勢に手先を向けることができる。 The controller 700 controls the rotation angles of the joints J1 to J6 of the robot arm 601, respectively. Under the control of the controller 700, the robot 600 can orient its hands in arbitrary three-dimensional positions and orientations in arbitrary three directions within its movable range.

ティーチングペンダント800は、コントローラ700に教示点のデータを送信する教示手段であり、主にロボットシステム900の設置現場において、操作者がロボット600の動作を指定するのに用いられる。ティーチングペンダント800には、例えば、ロボットアーム601の関節の姿勢(位置や角度)、あるいはロボット600の先端などに配置された基準位置の位置などを移動させるための操作キーを含む操作部が配置される。ティーチングペンダント800の操作部で何らかのロボット操作が行われると、ティーチングペンダント800の操作に応じて、コントローラ700はロボットアーム601の動作を制御する。その際、コントローラ700はロボット制御プログラムを実行することにより、ロボット600の各部が制御される。 The teaching pendant 800 is teaching means for transmitting teaching point data to the controller 700 , and is mainly used by an operator to specify the motion of the robot 600 at the installation site of the robot system 900 . The teaching pendant 800 is provided with an operation unit including operation keys for moving, for example, the posture (position and angle) of the joints of the robot arm 601 or the position of a reference position arranged at the tip of the robot 600 or the like. be. When some robot operation is performed with the operation unit of the teaching pendant 800 , the controller 700 controls the motion of the robot arm 601 according to the operation of the teaching pendant 800 . At that time, the controller 700 controls each part of the robot 600 by executing the robot control program.

ロボットハンド602は、ハンド本体620と、ハンド本体620に開閉可能に支持された複数のフィンガー621とを有している。複数のフィンガー661を閉動作させることにより、ワークWAを把持することができ、複数のフィンガー621を開動作させることにより、ワークWAを把持解放することができる。複数のフィンガー621を用いてワークWAを把持することにより、ワークWAをワークWBに組み付ける作業を行うことができる。 The robot hand 602 has a hand body 620 and a plurality of fingers 621 supported by the hand body 620 so as to be openable and closable. By closing the plurality of fingers 661, the workpiece WA can be gripped, and by opening the plurality of fingers 621, the workpiece WA can be gripped and released. By gripping the work WA with the plurality of fingers 621, the work of assembling the work WA to the work WB can be performed.

ロボットアーム601は、複数のリンク611~616を有し、複数のリンク611~616が関節(ジョイント)J1~J6で回転可能に連結されている。ロボットアーム601のベース610は、架台150に固定されている。ロボットアーム601の各関節J1~J6には電動の原動機(電動機)等を有する駆動機構が設けられている。電動機は例えばサーボモータである。各関節J1~J6の駆動機構には、必要なトルクの大きさに合わせて適切な出力のものが用いられる。関節J1~J6の少なくとも1つには、センサ10が設けられている。コントローラ700は、センサ10から得られた情報に基づいて、原動機(モータ)を制御する。各関節J1~J6の機構は、同様の構成であってよく、異なっていてもよい。 The robot arm 601 has a plurality of links 611-616, and the plurality of links 611-616 are rotatably connected by joints J1-J6. A base 610 of the robot arm 601 is fixed to the pedestal 150 . Each of the joints J1 to J6 of the robot arm 601 is provided with a drive mechanism having an electric prime mover (motor) or the like. The electric motor is, for example, a servomotor. A drive mechanism for each of the joints J1 to J6 has an appropriate output according to the required torque. A sensor 10 is provided on at least one of the joints J1 to J6. Controller 700 controls a prime mover (motor) based on information obtained from sensor 10 . The mechanisms of the joints J1 to J6 may have the same configuration or may be different.

例えば、ロボットアーム601の関節の場合、センサ10は、関節を駆動するモータ(不図示)の駆動トルク、即ち、このモータからリンクに印加される回転駆動力を測定する。このセンサ10は、例えば関節の内部に配置されたモータあるいはさらに減速機から成る駆動系の駆動軸上の所定位置に配置される。 For example, in the case of the joint of the robot arm 601, the sensor 10 measures the drive torque of a motor (not shown) that drives the joint, that is, the rotational drive force applied from this motor to the link. This sensor 10 is arranged at a predetermined position on the drive shaft of a drive system, for example a motor arranged inside the joint or further a reduction gear.

図18(a)、(b)に示したロボットアーム601は、複数リンクを例えばシリアルリンク形式で複数の関節(6軸)を介して相互に接続した構成を有するロボットアームである。ロボットアーム601の先端のリンク616にエンドエフェクタであるロボットハンド602が接続されている。ロボットアーム601のリンク611、612、613、614、615、および616は、例えば各関節、本実施例では関節J1、J2、J3、J4、J5、J6を介して接続されている。 A robot arm 601 shown in FIGS. 18A and 18B is a robot arm having a configuration in which a plurality of links are interconnected via a plurality of joints (6 axes), for example, in a serial link format. A robot hand 602 as an end effector is connected to a link 616 at the tip of the robot arm 601 . The links 611, 612, 613, 614, 615, and 616 of the robot arm 601 are connected, for example, via joints, in this embodiment joints J1, J2, J3, J4, J5, and J6.

ロボットアーム601のベース610(基台部)とリンク611はZ軸方向の回転軸の周りで回転する関節J1で接続されている。関節J1は、例えば初期姿勢から約±180度の可動範囲を有するものとする。ロボットアーム601のリンク611とリンク612は関節J2で接続されている。関節J2の回転軸は、図示の状態ではY軸方向に一致している。この関節J2は、例えば初期姿勢から約±80度の可動範囲を有するものとする。 A base 610 (base portion) of the robot arm 601 and a link 611 are connected by a joint J1 that rotates around a rotation axis in the Z-axis direction. It is assumed that the joint J1 has a movable range of approximately ±180 degrees from the initial posture, for example. A link 611 and a link 612 of the robot arm 601 are connected by a joint J2. The rotation axis of the joint J2 coincides with the Y-axis direction in the illustrated state. This joint J2 has a movable range of, for example, about ±80 degrees from the initial posture.

ロボットアーム601のリンク612とリンク613は関節J3で接続されている。関節J3は、例えば初期姿勢から約±70度の可動範囲を有するものとする。ロボットアーム601のリンク613とリンク614とは、関節J4で接続されている。関節J4は、例えば初期姿勢から約±180度の可動範囲を有するものとする。 A link 612 and a link 613 of the robot arm 601 are connected by a joint J3. The joint J3 shall have a movable range of, for example, about ±70 degrees from the initial posture. The links 613 and 614 of the robot arm 601 are connected by a joint J4. The joint J4 shall have a movable range of about ±180 degrees from the initial posture, for example.

ロボットアーム601のリンク614とリンク615は関節J5で接続されている。関節J5の回転軸は、図示の状態ではY軸方向に一致している。この関節J5は、例えば初期姿勢から約±120度の可動範囲を有するものとする。ロボットアーム601のリンク615とリンク616は関節J6で接続されている。関節J6は、例えば初期姿勢から約±240度の可動範囲を有するものとする。 A link 614 and a link 615 of the robot arm 601 are connected by a joint J5. The rotation axis of the joint J5 coincides with the Y-axis direction in the illustrated state. This joint J5 shall have a movable range of, for example, about ±120 degrees from the initial posture. A link 615 and a link 616 of the robot arm 601 are connected by a joint J6. The joint J6 shall have a movable range of, for example, about ±240 degrees from the initial posture.

以上のように、本実施例では、関節J1、J4、J6の回転軸は、各々が結合する2つのリンクの中心軸(1点鎖線)と平行(ないしは同軸)に配置されて、この2つのリンクの回転軸廻りの(相対)角度を変化させることができるよう配置されている。一方、関節J2、J3、およびJ5の回転軸は、これら各々が結合する2つのリンクの中心軸(同)の交差する(相対)角度を変化させることができるよう配置されている。 As described above, in this embodiment, the rotation axes of the joints J1, J4, and J6 are arranged in parallel (or coaxially) with the central axes (one-dot chain lines) of the two links that are coupled to each other. It is arranged so that the (relative) angle around the axis of rotation of the link can be changed. On the other hand, the rotation axes of the joints J2, J3, and J5 are arranged so that the intersecting (relative) angle of the central axes (same) of the two links to which they are coupled can be changed.

また、ロボットアーム601のリンク616の先端には、生産ラインにおいて組み立て作業や移動作業を行うための(電動)ハンドや(空気圧駆動の)エアハンドなどのロボットハンド602(エンドエフェクタ)が接続される。このロボットハンド602(エンドエフェクタ)は、リンク616に対してビス止めなどの(半)固定的な手段(不図示)によって装着されるか、あるいは、ラッチ(ラチェット)止めなどの着脱手段(不図示)によって装着可能であるものとする。特に、ロボットハンド602が着脱可能である場合は、ロボットアーム601を制御して、ロボット自身の動作によって供給位置(不図示)に配置されたエンドエフェクタを着脱ないし交換する方式も考えられる。 Further, the end of the link 616 of the robot arm 601 is connected to a robot hand 602 (end effector) such as an (electric) hand or a (pneumatically driven) air hand for performing assembly work or movement work in the production line. The robot hand 602 (end effector) is attached to the link 616 by (semi-)fixing means (not shown) such as screwing, or by attaching/detaching means (not shown) such as latching (ratchet). ). In particular, when the robot hand 602 is detachable, a method of controlling the robot arm 601 and detaching or replacing the end effector arranged at the supply position (not shown) by the robot's own operation is also conceivable.

図18(b)は関節J1~J6のうちの1つの関節の断面模式図である。この関節は、リンク630とリンク640とを接続している。センサ10は円環状であり、センサ10で囲まれた空間には、リンク630とリンク640とを接続する接続部品670が設けられている。接続部品670は、センサ10に含まれる少なくとも4個の弾性部(例えば、8個の弾性部31~38)に囲まれている。接続部品670は、リンク630あるいはリンク640に設けられたモータや減速機などの機械部品、あるいは機械部品を相互に接続する機械軸(シャフト)であってもよい。接続部品670は、リンク630に設けられた電気部品とリンク640に設けられた電気部品とを電気的に接続する配線部品であってもよい。このように、円環状のセンサ10を用いて、接続部品670をセンサ10で囲まれるように配置することは、ロボット600を小型化する上で有利である。従って、図12(a)に示した円盤状の補強部品56、57よりも、図11(b)に示した円環状の補強部品56、57が好適である。リンク630およびリンク640の少なくとも一方に加わった力によって、センサ10の構造体5が変形し、その変形を検出手段8によって検出する。例えば、センサ10を軸680まわりのトルクを検出するトルクセンサとして用いることができる。 FIG. 18(b) is a schematic cross-sectional view of one of the joints J1 to J6. This joint connects link 630 and link 640 . The sensor 10 has an annular shape, and a connection part 670 that connects the link 630 and the link 640 is provided in the space surrounded by the sensor 10 . The connecting piece 670 is surrounded by at least four elastic parts (eg, eight elastic parts 31-38) included in the sensor 10. FIG. The connection part 670 may be a mechanical part such as a motor or a speed reducer provided on the link 630 or the link 640, or a mechanical shaft that interconnects the mechanical parts. The connection component 670 may be a wiring component that electrically connects the electrical component provided on the link 630 and the electrical component provided on the link 640 . Using the ring-shaped sensor 10 and arranging the connection part 670 so as to be surrounded by the sensor 10 in this manner is advantageous for downsizing the robot 600 . Therefore, the ring-shaped reinforcing parts 56 and 57 shown in FIG. 11(b) are preferable to the disk-shaped reinforcing parts 56 and 57 shown in FIG. 12(a). The force applied to at least one of the links 630 and 640 deforms the structure 5 of the sensor 10 and the deformation is detected by the detection means 8 . For example, sensor 10 can be used as a torque sensor that detects torque about axis 680 .

トルクセンサを有しトルク制御が可能なロボット600は、数キログラムの荷重のある自動車のエンジン部品の組み立てや、数百グラムの荷重のある部品の組み立てに使われることが多い。一方、重量が数グラムの微小な部品や薄いフィルムやシートの操作など、組立時に部品に与える荷重が数グラム程度の微小荷重の組み立てには、ロボット600はあまり利用されていない。その理由は、従来の多関節ロボットの力(トルク)制御の精度がそれほど高精度ではなく、ロボットアーム601先端のエンドエフェクタで部品に与える荷重が数グラム程度の範囲の組み立てを行うのに必要な要求精度を達成できていなかったためです。本実施形態のセンサ10は、安価で高精度なトルクセンサとして用いることができ、ロボット600に微小なワークを精密な動作で扱うことを実現できる。 A robot 600 having a torque sensor and capable of torque control is often used for assembling automobile engine parts with a load of several kilograms and parts with a load of several hundred grams. On the other hand, the robot 600 is not often used for assembling small parts weighing several grams, thin films or sheets, and the like, where the load applied to parts during assembly is only a few grams. The reason for this is that the accuracy of force (torque) control of conventional articulated robots is not so high, and the end effector at the tip of the robot arm 601 is required to assemble parts with a load of several grams. This is because the required accuracy could not be achieved. The sensor 10 of the present embodiment can be used as a low-cost, high-precision torque sensor, and enables the robot 600 to handle minute workpieces with precise motions.

図18(a)に示したロボット600は、協働ロボットであってもよい。協働ロボットを用いた物品の製造においては、ロボット600が人から1m以内の範囲で、ロボット600が人と協働して物品を製造する。このような製造方法において、人がロボット600に接触した際には、ロボット600に設けたセンサ10によって接触を検知し、動作停止などの制御を行うことができる。ロボット600に設けるセンサ10を低コスト化することで、ロボット600のコストを低減し、協働ロボットを用いた製造方法によって製造される製品のコスト低減や、製造方法の安全性を高めることができる。 The robot 600 shown in FIG. 18(a) may be a collaborative robot. In manufacturing an article using a collaborative robot, the robot 600 cooperates with a person to manufacture an article within a range of 1 m from the person. In such a manufacturing method, when a person contacts the robot 600, the contact can be detected by the sensor 10 provided in the robot 600, and control such as operation stop can be performed. By reducing the cost of the sensor 10 provided in the robot 600, the cost of the robot 600 can be reduced, the cost of the product manufactured by the manufacturing method using the collaborative robot can be reduced, and the safety of the manufacturing method can be improved. .

以上、説明した実施形態は、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。たとえば複数の実施形態を組み合わせることができる。また、少なくとも1つの実施形態の一部の事項の削除あるいは置換を行うことができる。また、少なくとも1つの実施形態に新たな事項の追加を行うことができる。 The embodiments described above can be modified as appropriate without departing from the technical concept. For example, multiple embodiments can be combined. Also, some items of at least one embodiment may be deleted or replaced. Also, new additions may be made to at least one embodiment.

なお、本明細書の開示内容は、本明細書に明示的に記載したことのみならず、本明細書および本明細書に添付した図面から把握可能な全ての事項を含む。また本明細書の開示内容は、本明細書に記載した個別の概念の補集合を含んでいる。すなわち、本明細書に例えば「AはBである」旨の記載があれば、たとえ「AはBではない」場合の記載を省略していたとしても、本明細書は「AはBではない」場合を開示していると云える。なぜなら、「AはBである」旨を記載している場合には、「AはBではない」場合を考慮していることが前提だからである。 It should be noted that the disclosure of this specification includes not only what is explicitly described in this specification, but also all matters that can be grasped from this specification and the drawings attached to this specification. The disclosure herein also includes complements of the individual concepts described herein. That is, for example, if there is a statement that "A is B" in this specification, even if the description of "A is not B" is omitted, It can be said that it discloses the case. This is because, when "A is B" is stated, it is assumed that "A is not B" is considered.

5 構造体
8 検出手段
3 弾性部群
51 金属部品
5 structure 8 detection means 3 elastic part group 51 metal part

Claims (25)

構造体と、前記構造体の変形を検出する検出手段と、を備えるセンサであって、
前記構造体は、仮想的な平面内で離散的に配置された少なくとも4個の弾性部を有し、
前記構造体は、金属部材に曲げ加工を施して成形された少なくとも1個の金属部品を含み、
前記1個の金属部品が、前記4個の弾性部のうちの少なくとも2個の弾性部を有するセンサ。
A sensor comprising a structure and detection means for detecting deformation of the structure,
The structure has at least four elastic parts discretely arranged in a virtual plane,
The structure includes at least one metal part formed by bending a metal member,
A sensor in which said one metal part has at least two of said four elastic portions.
前記1個の金属部品は、前記平面内で離散的に配置された側面部を有する、請求項1に記載のセンサ。 2. The sensor of claim 1, wherein said one metal part has side portions that are discretely arranged in said plane. 前記2個の弾性部の各々は前記側面部に接続しており、前記2個の弾性部の各々と前記側面部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲している、請求項2に記載のセンサ。 Each of the two elastic portions is connected to the side portion, and the one metal member is bent by bending at a connection portion between each of the two elastic portions and the side portion. 3. The sensor of claim 2. 前記2個の弾性部の各々との前記接続部は、前記平面に垂直な方向に並ぶ第1部分と第2部分とを含み、前記第1部分と前記第2部分との間には空隙が設けられている、請求項3に記載のセンサ。 The connecting portion with each of the two elastic portions includes a first portion and a second portion arranged in a direction perpendicular to the plane, and a gap is provided between the first portion and the second portion. 4. A sensor according to claim 3, provided. 前記1個の金属部品は、上面部と、前記上面部に対向する下面部とを有し、前記平面が前記上面部と前記下面部との間に位置するように、前記2個の弾性部が設けられている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載に記載のセンサ。 The one metal component has an upper surface portion and a lower surface portion facing the upper surface portion, and the two elastic portions are arranged such that the flat surface is positioned between the upper surface portion and the lower surface portion. 5. A sensor according to any one of the preceding claims, wherein the sensor is provided with a . 前記1個の金属部品は、前記上面部および前記下面部に接続する側面部を有し、前記上面部と前記側面部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲しており、前記下面部と前記側面部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲している、請求項5に記載のセンサ。 The one metal component has a side surface portion connected to the top surface portion and the bottom surface portion, and the one metal member is bent by bending at a connection portion between the top surface portion and the side surface portion. 6. The sensor according to claim 5, wherein said one metal member is bent by bending at a connecting portion between said lower surface portion and said side surface portion. 前記2個の弾性部の各々は前記上面部に接続しており、前記2個の弾性部の各々と前記上面部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲している、請求項5または6に記載のセンサ。 Each of the two elastic portions is connected to the upper surface portion, and the one metal member is bent by bending at a connection portion between each of the two elastic portions and the upper surface portion. A sensor according to claim 5 or 6. 前記2個の弾性部の各々は、前記上面部および前記下面部の少なくとも一方に溶接されている、請求項5乃至7のいずれか1項に記載のセンサ。 8. A sensor according to any one of claims 5 to 7, wherein each of said two elastic portions is welded to at least one of said upper surface portion and said lower surface portion. 前記上面部は、前記平面に沿って並んだ複数の上板部で構成されており、
前記下面部は、前記平面に沿って並んだ複数の下板部で構成されており、
前記側面部は、前記平面に沿って並んだ複数の側板部で構成されており、
前記複数の側板部のうちの第1の側板部と第2の側板部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲しており、
前記複数の上板部のうちの第1の上板部と前記第1の側板部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲しており、
前記複数の上板部のうちの第2の上板部と前記第2の側板部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲しており、
前記複数の下板部のうちの第1の下板部と前記第1の側板部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲しており、
前記複数の下板部のうちの第2の下板部と前記第2の側板部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲しており、
前記第1の側板部と第2の側板部とが成す劣角は、前記第1の上板部と前記第1の側板部とが成す劣角、前記第2の上板部と前記第2の側板部とが成す劣角、前記第1の下板部と前記第1の側板部とが成す劣角、および、前記第2の下板部と前記第2の側板部とが成す劣角よりも大きく、
前記2個の弾性部のうちの第1の弾性部が前記第1の上板部および前記第1の下板部の少なくとも一方に重なる、請求項6に記載のセンサ。
The upper surface portion is composed of a plurality of upper plate portions arranged along the plane,
The lower surface portion is composed of a plurality of lower plate portions arranged along the plane,
The side portion is composed of a plurality of side plate portions arranged along the plane,
The one metal member is bent by bending at a connection portion between a first side plate portion and a second side plate portion of the plurality of side plate portions,
The one metal member is bent by bending at a connecting portion between a first upper plate portion and the first side plate portion among the plurality of upper plate portions,
The one metal member is bent by bending at a connecting portion between a second upper plate portion and the second side plate portion among the plurality of upper plate portions,
the one metal member is bent by bending at a connecting portion between a first lower plate portion of the plurality of lower plate portions and the first side plate portion;
the one metal member is bent by bending at a connecting portion between a second lower plate portion of the plurality of lower plate portions and the second side plate portion;
The minor angle formed between the first side plate portion and the second side plate portion is the minor angle formed between the first upper plate portion and the first side plate portion, and the minor angle formed between the first upper plate portion and the second side plate portion. the minor angle formed by the side plate portion, the minor angle formed by the first lower plate portion and the first side plate portion, and the minor angle formed by the second lower plate portion and the second side plate portion larger than
7. The sensor of claim 6, wherein a first elastic portion of said two elastic portions overlaps at least one of said first upper plate portion and said first lower plate portion.
前記第1の上板部と前記第2の上板部とが互いに溶接されており、前記第1の下板部と前記第2の下板部とが互いに溶接されている、請求項9に記載のセンサ。 10. The method of claim 9, wherein the first upper plate portion and the second upper plate portion are welded together, and the first lower plate portion and the second lower plate portion are welded together. Described sensor. 前記複数の側板部のうちの第3の側板部と前記第2の側板部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲しており、
前記複数の上板部のうちの第3の上板部と前記第3の側板部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲しており、
前記複数の下板部のうちの第3の下板部と前記第3の側板部との接続部で前記1個の金属部材が曲げ加工により屈曲しており、
前記第2の側板部と第3の側板部とが成す劣角は、前記第3の上板部と前記第3の側板部とが成す劣角、および、前記第3の下板部と前記第3の側板部とが成す劣角よりも大きく、
前記2個の弾性部のうちの第2の弾性部が前記第3の上板部および前記第3の下板部の少なくとも一方に重なる、請求項9または10に記載のセンサ。
the one metal member is bent by bending at a connecting portion between a third side plate portion and the second side plate portion among the plurality of side plate portions;
the one metal member is bent by bending at a connecting portion between a third upper plate portion of the plurality of upper plate portions and the third side plate portion;
the one metal member is bent by bending at a connecting portion between a third lower plate portion of the plurality of lower plate portions and the third side plate portion;
The minor angle formed between the second side plate portion and the third side plate portion is the minor angle formed between the third upper plate portion and the third side plate portion and the minor angle formed between the third lower plate portion and the third side plate portion. larger than the minor angle formed with the third side plate,
11. The sensor according to claim 9 or 10, wherein a second elastic portion of said two elastic portions overlaps at least one of said third upper plate portion and said third lower plate portion.
前記第2の上板部に前記検出手段の第1部品が固定されており、前記第2の下板部に前記検出手段の第2部品が固定されている、請求項11に記載のセンサ。 12. The sensor of claim 11, wherein a first part of said detection means is fixed to said second upper plate portion and a second part of said detection means is fixed to said second lower plate portion. 前記平面内で、仮想的な円が前記4個の弾性部を通るように前記4個の弾性部が配置されている、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のセンサ。 13. The sensor according to any one of claims 1 to 12, wherein the four elastic parts are arranged such that an imaginary circle passes through the four elastic parts in the plane. 前記1個の金属部品が、前記4個の弾性部のうちの4個の弾性部を有する、請求項1乃至13のいずれか1項に記載のセンサ。 14. A sensor according to any one of the preceding claims, wherein said one metal part comprises four of said four elastic parts. 前記金属部材は冷間圧延鋼板である、請求項1乃至14のいずれか1項に記載のセンサ。 15. The sensor of any one of claims 1-14, wherein the metal member is a cold rolled steel plate. 前記1個の金属部品を第1の金属部品として、前記構造体は第2の金属部品を含み、前記第2の金属部品が、前記4個の弾性部のうちの前記第1の金属部品が有する前記2個の弾性部とは別の2個の弾性部を有する、請求項1乃至13のいずれか1項に記載のセンサ。 With the one metal part as a first metal part, the structure includes a second metal part, the second metal part being the first metal part of the four elastic parts. 14. A sensor according to any one of the preceding claims, comprising two elastic parts other than said two elastic parts comprising. 前記構造体は、前記4個の弾性部のうちの複数の弾性部に重なる補強部品を含み、前記補強部品が前記1個の金属部品に結合しており、前記補強部品の厚さは、前記金属部材の厚さよりも大きく、前記金属部品の高さよりも小さい、請求項1乃至16のいずれか1項に記載のセンサ。 The structure includes a reinforcing part overlapping a plurality of elastic parts of the four elastic parts, the reinforcing part is coupled to the one metal part, and the thickness of the reinforcing part is the 17. A sensor according to any one of the preceding claims, which is greater than the thickness of the metal member and less than the height of the metal part. 前記構造体は、前記4個の弾性部のうちの複数の弾性部に重なる第1の補強部品と、前記複数の弾性部に重なる第2の補強部品と、を含み、前記1個の金属部品が、前記第1の補強部品と前記第2の補強部品との間に配され、第1の補強部品および前記第2の補強部品に結合している、請求項1乃至17のいずれか1項に記載のセンサ。 The structure includes a first reinforcing part that overlaps with a plurality of elastic parts out of the four elastic parts, and a second reinforcing part that overlaps with the plurality of elastic parts, and is the one metal part. is arranged between the first and second reinforcement parts and is connected to the first and second reinforcement parts. sensor described in . 前記第1の補強部品および前記第2の補強部品は、前記4個の弾性部のうちの4個の弾性部に重なる、請求項18に記載のセンサ。 19. The sensor of claim 18, wherein said first reinforcing component and said second reinforcing component overlap four of said four elastic portions. 前記第1の補強部品および前記第2の補強部品の各々は、前記1個の金属部品に溶接されている、請求項18または19に記載のセンサ。 20. A sensor according to claim 18 or 19, wherein each of said first reinforcement component and said second reinforcement component are welded to said one metal component. 第1のリンクと、前記第1のリンクに対して相対的に動作する第2のリンクと、前記第1のリンクおよび前記第2のリンクに結合した請求項1乃至20のいずれか1項に記載のセンサと、を備える機器。 21. Any one of claims 1 to 20, comprising a first link, a second link operating relative to said first link, and coupled to said first link and said second link. A device comprising the described sensor. 前記第1のリンクと前記第2のリンクとを相対的に動作させる原動機と、を備える、請求項21に記載の機器。 22. The apparatus of claim 21, comprising a prime mover for relatively moving said first link and said second link. 前記機器は、多関節ロボットである、請求項22に記載の機器。 23. The device of claim 22, wherein the device is an articulated robot. 請求項22または23に記載の機器と、前記センサから得られた情報に基づいて、前記原動機を制御する制御するコントローラと、を備えるシステム。 A system comprising the equipment according to claim 22 or 23, and a controller for controlling the prime mover based on information obtained from the sensor. 請求項21乃至23のいずれか1項に記載の機器が、人から1m以内の範囲で、前記人と協働して物品を製造する、物品の製造方法。 24. A method of manufacturing an article, wherein the device according to any one of claims 21 to 23 cooperates with a person within a range of 1 m from the person to manufacture the article.
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