JP3044233B2 - ６分力・力／モーメントセンサー及びそのケース - Google Patents
６分力・力／モーメントセンサー及びそのケースInfo
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- JP3044233B2 JP3044233B2 JP10224347A JP22434798A JP3044233B2 JP 3044233 B2 JP3044233 B2 JP 3044233B2 JP 10224347 A JP10224347 A JP 10224347A JP 22434798 A JP22434798 A JP 22434798A JP 3044233 B2 JP3044233 B2 JP 3044233B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force
- G01L5/161—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force using variations in ohmic resistance
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/205—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using distributed sensing elements
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- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の平板補を利用
して、力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）とモーメント（Ｍｘ，Ｍ
ｙ，Ｍｚ）を同時に感知できる６分力・力／モーメント
センサー(6-component force/moment sensor) に関する
ものである。
して、力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）とモーメント（Ｍｘ，Ｍ
ｙ，Ｍｚ）を同時に感知できる６分力・力／モーメント
センサー(6-component force/moment sensor) に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】公知の、力／モーメント感知センサーと
して、Yabuki（参考文献：A.Yabuki,"Six-axis force/t
orque sensor for assembly robots," Fujitsu Sci.Tch
e. J., 26, 1, pp. 41-47, April 1990）は、八つの並
列リーフスプリングで構成された直交形弾性体構造を提
案している。この構造では、２４個の薄ストレインゲー
ジで６個のホイートストンブリッジ（Wheatstone bridg
e ）が構成され、算術的な計算無しに、力及びモーメン
ト成分を直接に測定できる。このセンサーの相互干渉誤
差は、力成分の場合２％で、モーメントの場合３〜６％
である。
して、Yabuki（参考文献：A.Yabuki,"Six-axis force/t
orque sensor for assembly robots," Fujitsu Sci.Tch
e. J., 26, 1, pp. 41-47, April 1990）は、八つの並
列リーフスプリングで構成された直交形弾性体構造を提
案している。この構造では、２４個の薄ストレインゲー
ジで６個のホイートストンブリッジ（Wheatstone bridg
e ）が構成され、算術的な計算無しに、力及びモーメン
ト成分を直接に測定できる。このセンサーの相互干渉誤
差は、力成分の場合２％で、モーメントの場合３〜６％
である。
【０００３】Hatamura（参考文献：K. Ozo and Y. hata
mura, "A new design for6-component force/torque se
nsor", Pro. of the 11th Int. con. on measurementof
force and mass, Amsterdarm, The Netherlands, pp.
39-48, May 1986.and US Patent 4,485,681 and 4,674,
339）は、力成分を測定する並列平行板(parallelplate)
とモーメントを測定する並列放射板(radial plate)とを
利用して６分力・力／モーメントセンサーを提案してい
る。数回にわたって並列平行板と並列放射板を利用して
６分力・力／モーメントセンサーを開発し、最終モデル
の場合、相互干渉誤差が３７％であった。そのため、開
発された６分力・力／モーメントセンサーを使用する際
は、相互干渉誤差を減らすためにコンピュータを利用し
て補償している。このような場合、補償時間が必要なた
めに、ロボット，工作機械などの精密な力制御には使用
できない問題がある。
mura, "A new design for6-component force/torque se
nsor", Pro. of the 11th Int. con. on measurementof
force and mass, Amsterdarm, The Netherlands, pp.
39-48, May 1986.and US Patent 4,485,681 and 4,674,
339）は、力成分を測定する並列平行板(parallelplate)
とモーメントを測定する並列放射板(radial plate)とを
利用して６分力・力／モーメントセンサーを提案してい
る。数回にわたって並列平行板と並列放射板を利用して
６分力・力／モーメントセンサーを開発し、最終モデル
の場合、相互干渉誤差が３７％であった。そのため、開
発された６分力・力／モーメントセンサーを使用する際
は、相互干渉誤差を減らすためにコンピュータを利用し
て補償している。このような場合、補償時間が必要なた
めに、ロボット，工作機械などの精密な力制御には使用
できない問題がある。
【０００４】Dietrich（アメリカ特許７，７６３，５３
１）は、外部シリンダーと内部ハブ(hub) との間に四つ
のビームを９０°の間隔に連結して上部構造を構成し、
下部構造も上部構造と同じく外部シリンダーと内部ハブ
(hub) との間に四つのビームを９０°の間隔に連結して
構成し、これら上部と下部構造のハブをボルトで締結し
た６分力・力／モーメントセンサーを開示している。こ
の６分力・力／モーメントセンサーは二つの部分に分け
られているため加工は容易であるが、センサーに、力或
いはモーメントが加えられた際に組立部分で大きな変形
が生じ、また、この構造は並列平板とは異なり上部構造
と下部構造が個別的に変形することから変形量が大き
い。従って、力或いはモーメントが加わった際に、本セ
ンサーの総変形量は上述の二つの変形量を合わせたもの
になる。この様に、変形量の大きなセンサーはロボット
及び工作機械の力制御を精密にできない。本センサー
は、上部と下部構造の組立でｘ，ｙ，ｚ軸を正確に一致
させることができないため、相互干渉誤差が一体形に設
計されたセンサーより大きく発生する問題がある。
１）は、外部シリンダーと内部ハブ(hub) との間に四つ
のビームを９０°の間隔に連結して上部構造を構成し、
下部構造も上部構造と同じく外部シリンダーと内部ハブ
(hub) との間に四つのビームを９０°の間隔に連結して
構成し、これら上部と下部構造のハブをボルトで締結し
た６分力・力／モーメントセンサーを開示している。こ
の６分力・力／モーメントセンサーは二つの部分に分け
られているため加工は容易であるが、センサーに、力或
いはモーメントが加えられた際に組立部分で大きな変形
が生じ、また、この構造は並列平板とは異なり上部構造
と下部構造が個別的に変形することから変形量が大き
い。従って、力或いはモーメントが加わった際に、本セ
ンサーの総変形量は上述の二つの変形量を合わせたもの
になる。この様に、変形量の大きなセンサーはロボット
及び工作機械の力制御を精密にできない。本センサー
は、上部と下部構造の組立でｘ，ｙ，ｚ軸を正確に一致
させることができないため、相互干渉誤差が一体形に設
計されたセンサーより大きく発生する問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のような既存の、
６分力・力／モーメントセンサーにおいて、第１に、現
在までに開発され使用されている最新の６分力・力／モ
ーメントセンサーは、センサーの精密さや正確度を示す
相互干渉誤差が３〜３７％程度であることから、相互干
渉誤差が大きな６分力・力／モーメントセンサーを現場
で使用するためにはコンピュータを利用して補償せねば
ならない。このような、コンピュータを利用して補償す
る場合には、補償のための時間が必要となることから、
ロボットや工作機械などのように迅速で精密な制御を要
する場合には多くの問題が生じる。第２に、並列平行板
や並列放射平板を利用して設計した６分力・力／モーメ
ントセンサーは、力Ｆｘが加わる場合、モーメントＭ
ｙ、そして力Ｆｙが加わる場合、モーメントＭｘが発生
するとき相互干渉誤差が５％以上大きく発生し、また同
じ力とモーメントの容量で垂れが大きく発生する。
６分力・力／モーメントセンサーにおいて、第１に、現
在までに開発され使用されている最新の６分力・力／モ
ーメントセンサーは、センサーの精密さや正確度を示す
相互干渉誤差が３〜３７％程度であることから、相互干
渉誤差が大きな６分力・力／モーメントセンサーを現場
で使用するためにはコンピュータを利用して補償せねば
ならない。このような、コンピュータを利用して補償す
る場合には、補償のための時間が必要となることから、
ロボットや工作機械などのように迅速で精密な制御を要
する場合には多くの問題が生じる。第２に、並列平行板
や並列放射平板を利用して設計した６分力・力／モーメ
ントセンサーは、力Ｆｘが加わる場合、モーメントＭ
ｙ、そして力Ｆｙが加わる場合、モーメントＭｘが発生
するとき相互干渉誤差が５％以上大きく発生し、また同
じ力とモーメントの容量で垂れが大きく発生する。
【０００６】本発明は前記のような問題点を解決するた
めに創案されたものであり、同じ力とモーメントの容量
で相互干渉誤差と垂れを既存の６分力・力／モーメント
センサーより小さくすることができる６分力・力／モー
メントセンサーの提供をその目的としている。
めに創案されたものであり、同じ力とモーメントの容量
で相互干渉誤差と垂れを既存の６分力・力／モーメント
センサーより小さくすることができる６分力・力／モー
メントセンサーの提供をその目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、次の手段を採る。 （１）第１の荷重伝達ブロックを中心に平面十字形に配
置され外端が固定されるとともに上記平面十字形に垂直
な軸の力及び同力に直交する軸の２つののモーメントを
感知する同じ大きさの弾性体製の第１の平板を有する第
１のセンサーの感知部と、上記第１の荷重伝達ブロック
に対向して配置された第２の荷重伝達ブロックを中心に
放射十字形に上記第１の平板に沿いかつ垂直に配置され
る弾性体製の第２の平板および同第２の平板に平行に配
置され同第２の平板の外端にそれぞれの一端が剛連結さ
れかつ他端が固定された同じ大きさの弾性体製の第３の
平板を有し、上記力の軸のモーメント及び上記モーメン
トの軸の２つの力を感知する第２のセンサーの感知部
と、上記第１の平板の外端の固定が一端面になされ、上
記第３平板の外端隅部の固定が他端面になされる胴体と
を備えてなることを特徴とする６分力・力／モーメント
センサー。 （２）上記第１の平板のうち直線にならぶ一字形の平板
は、上記垂直な軸の力および同力に直交するとともに上
記直線に直交する軸のモーメントを感知する感知部に、
他の１字形の平板は、上記力およびモーメントの軸に直
交する軸のモーメントを感知する感知部に、上記各モー
メントの軸に直交する上記第３の平板は、それぞれ同軸
の力を感知する感知部に、上記第２の平板は、上記垂直
な力の軸のモーメントを感知する感知部になることを特
徴とする前記（２）の６分力・力／モーメントセンサ
ー。 （３）上記力およびモーメントの感知部には、それぞれ
４枚のストレインゲージを付着させてホイートストンブ
リッジを構成しセンサーとしたことを特徴とする前記
（１）の６分力・力／モーメントセンサー。 （４）上記第１ないし第３の平板のは、上記胴体の各端
面に接する平面からそれぞれ所定の間隔を明け固定ブロ
ックを介して固定されることを特徴とする前記（１）の
６分力・力／モーメントセンサー。
するために、次の手段を採る。 （１）第１の荷重伝達ブロックを中心に平面十字形に配
置され外端が固定されるとともに上記平面十字形に垂直
な軸の力及び同力に直交する軸の２つののモーメントを
感知する同じ大きさの弾性体製の第１の平板を有する第
１のセンサーの感知部と、上記第１の荷重伝達ブロック
に対向して配置された第２の荷重伝達ブロックを中心に
放射十字形に上記第１の平板に沿いかつ垂直に配置され
る弾性体製の第２の平板および同第２の平板に平行に配
置され同第２の平板の外端にそれぞれの一端が剛連結さ
れかつ他端が固定された同じ大きさの弾性体製の第３の
平板を有し、上記力の軸のモーメント及び上記モーメン
トの軸の２つの力を感知する第２のセンサーの感知部
と、上記第１の平板の外端の固定が一端面になされ、上
記第３平板の外端隅部の固定が他端面になされる胴体と
を備えてなることを特徴とする６分力・力／モーメント
センサー。 （２）上記第１の平板のうち直線にならぶ一字形の平板
は、上記垂直な軸の力および同力に直交するとともに上
記直線に直交する軸のモーメントを感知する感知部に、
他の１字形の平板は、上記力およびモーメントの軸に直
交する軸のモーメントを感知する感知部に、上記各モー
メントの軸に直交する上記第３の平板は、それぞれ同軸
の力を感知する感知部に、上記第２の平板は、上記垂直
な力の軸のモーメントを感知する感知部になることを特
徴とする前記（２）の６分力・力／モーメントセンサ
ー。 （３）上記力およびモーメントの感知部には、それぞれ
４枚のストレインゲージを付着させてホイートストンブ
リッジを構成しセンサーとしたことを特徴とする前記
（１）の６分力・力／モーメントセンサー。 （４）上記第１ないし第３の平板のは、上記胴体の各端
面に接する平面からそれぞれ所定の間隔を明け固定ブロ
ックを介して固定されることを特徴とする前記（１）の
６分力・力／モーメントセンサー。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の一実施の形態を詳細に説明する。本発明では、力Ｆ
ｚ及びモーメントＭｘとＭｙを同時に感知できるよう
に、平板（平板補）１〜４を水平に寝かせて構成し、力
ＦｘとＦｙ及びモーメントＭｚを同時に感知できるよう
に、平板補５〜１６を垂直に立てて構成し、６分力・力
／モーメントセンサーの感知部を図１のように一つの胴
体にモデリングした。なお、図１（ａ）は、センサー３
０の要部平面図，（ｂ）は、センサー３０，４０の要部
正面図，（ｃ）はセンサー４０の内部構造を説明するた
めの要部平面図である。
明の一実施の形態を詳細に説明する。本発明では、力Ｆ
ｚ及びモーメントＭｘとＭｙを同時に感知できるよう
に、平板（平板補）１〜４を水平に寝かせて構成し、力
ＦｘとＦｙ及びモーメントＭｚを同時に感知できるよう
に、平板補５〜１６を垂直に立てて構成し、６分力・力
／モーメントセンサーの感知部を図１のように一つの胴
体にモデリングした。なお、図１（ａ）は、センサー３
０の要部平面図，（ｂ）は、センサー３０，４０の要部
正面図，（ｃ）はセンサー４０の内部構造を説明するた
めの要部平面図である。
【００１０】力Ｆｚ及びモーメントＭｘとＭｙを感知す
るセンサーの感知部３０は、同じ大きさの平板（平板
補）、つまり板（補）の長さｌ1、補の幅ｂ1、補の高さ
ｈ1が互いに同じ平板補１〜４を上部に位置した荷重伝
達ブロック２４を中心に十字形を成すように構成した。
力ＦｘとＦｙ及びモーメントＭｚを感知するセンサーの
感知部４０において、力ＦｘとＦｙを感知するセンサー
の感知部は、同じ大きさの平板補、つまり補の長さｌ
2、補の幅ｂ2、補の高さｈ2がお互い同じ平板補５〜１
２を四角形を成すように構成した。そしてモーメントＭ
ｚを感知するセンサーの感知部は、同じ大きさの平板
補、つまり補の長さｌ3、補の幅ｂ3、補の高さｈ3がお
互い同じ平板補１３〜１６を下部に位置した荷重伝達ブ
ロック２４’を中心に十字形を成すように構成した。
るセンサーの感知部３０は、同じ大きさの平板（平板
補）、つまり板（補）の長さｌ1、補の幅ｂ1、補の高さ
ｈ1が互いに同じ平板補１〜４を上部に位置した荷重伝
達ブロック２４を中心に十字形を成すように構成した。
力ＦｘとＦｙ及びモーメントＭｚを感知するセンサーの
感知部４０において、力ＦｘとＦｙを感知するセンサー
の感知部は、同じ大きさの平板補、つまり補の長さｌ
2、補の幅ｂ2、補の高さｈ2がお互い同じ平板補５〜１
２を四角形を成すように構成した。そしてモーメントＭ
ｚを感知するセンサーの感知部は、同じ大きさの平板
補、つまり補の長さｌ3、補の幅ｂ3、補の高さｈ3がお
互い同じ平板補１３〜１６を下部に位置した荷重伝達ブ
ロック２４’を中心に十字形を成すように構成した。
【００１１】前記で、平板補１と２は、力Ｆｚとモーメ
ントＭｙを感知する感知部に使用され、平板補３と４は
モーメントＭｘを感知する感知部に使用される。平板補
５〜８は力Ｆｘ、平板補９〜１２は力Ｆｙ、平板補１３
〜１６はモーメントＭｚを感知する感知部である。そし
て、荷重伝達ブロック２４，２４’はケーブル引出口５
２（図６参照）を形成した胴体５０と各々の平板補１〜
１６を固定している。そして胴体５０と一体を成してい
る感知部３０，４０は、荷重伝達ブロック２４，２４’
が胴体５０と連結され、各々の平板補１〜１６は、胴体
５０と離れ一定の間隔５１を有している。
ントＭｙを感知する感知部に使用され、平板補３と４は
モーメントＭｘを感知する感知部に使用される。平板補
５〜８は力Ｆｘ、平板補９〜１２は力Ｆｙ、平板補１３
〜１６はモーメントＭｚを感知する感知部である。そし
て、荷重伝達ブロック２４，２４’はケーブル引出口５
２（図６参照）を形成した胴体５０と各々の平板補１〜
１６を固定している。そして胴体５０と一体を成してい
る感知部３０，４０は、荷重伝達ブロック２４，２４’
が胴体５０と連結され、各々の平板補１〜１６は、胴体
５０と離れ一定の間隔５１を有している。
【００１２】図２は平板補１と２の間にある荷重伝達ブ
ロック２４に、力Ｆｚを−ｚ方向に加えたときに変形さ
れた状態を示し、図３は平板補３と４の間にある荷重伝
達ブロック２４に、モーメントＭｘをｘ方向に加えたと
きに変形された状態を示し、図４は平板補５乃至１６の
間にある荷重伝達ブロック２４’に、力Ｆｙを−ｙ方向
に加えたときに変形された状態を示し、図５は平板補５
乃至１６の間にある荷重伝達ブロック２４’に、モーメ
ントＭｚを−ｚ方向に加えたときに変形された状態を各
々示したものである。
ロック２４に、力Ｆｚを−ｚ方向に加えたときに変形さ
れた状態を示し、図３は平板補３と４の間にある荷重伝
達ブロック２４に、モーメントＭｘをｘ方向に加えたと
きに変形された状態を示し、図４は平板補５乃至１６の
間にある荷重伝達ブロック２４’に、力Ｆｙを−ｙ方向
に加えたときに変形された状態を示し、図５は平板補５
乃至１６の間にある荷重伝達ブロック２４’に、モーメ
ントＭｚを−ｚ方向に加えたときに変形された状態を各
々示したものである。
【００１３】また、図６は各々の下部荷重伝達ブロック
と上部荷重伝達ブロックを含めた胴体と固定されるケー
スの分解斜視図である。図示のように、ケースは上部ケ
ース６０と下部ケース７０とに区分され、感知部が固定
された胴体５０に組み立てられる。すなわち、各々のケ
ース６０，７０の中央部位に組立孔２１が形成され、外
側には、外部機器と締結するための締結孔２２及びピン
ホール２３が形成されている。そして、前記組立孔２１
を介して固定手段で胴体５０の荷重伝達ブロック２４，
２４’に締結される。
と上部荷重伝達ブロックを含めた胴体と固定されるケー
スの分解斜視図である。図示のように、ケースは上部ケ
ース６０と下部ケース７０とに区分され、感知部が固定
された胴体５０に組み立てられる。すなわち、各々のケ
ース６０，７０の中央部位に組立孔２１が形成され、外
側には、外部機器と締結するための締結孔２２及びピン
ホール２３が形成されている。そして、前記組立孔２１
を介して固定手段で胴体５０の荷重伝達ブロック２４，
２４’に締結される。
【００１４】図７（ａ）（ｂ）（ｃ）はストレンゲージ
を付着させてセンサーを構成するストレンゲージの付着
位置を示したものである。各々のセンサーを構成するス
トレンゲージは、Ｆｘ感知用センサーの場合、Ｓ１７、
Ｓ１９、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｆｙの場合、Ｓ２５、Ｓ２
７、Ｓ２９、Ｓ３１、Ｆｚの場合、Ｓ９〜Ｓ１２、Ｍｘ
の場合、Ｓ５〜Ｓ８、Ｍｙの場合、Ｓ１〜Ｓ４、Ｍｚの
場合Ｓ３３〜Ｓ３６に選定した。選定されたストレンゲ
ージを利用して図８に示すような完全結線回路を構成し
て各々のセンサーを製作した。すなわち、Ｃ１はＳ１
７、Ｓ２５、Ｓ９、Ｓ５、Ｓ１、Ｓ３３、Ｃ２はＳ１
９、Ｓ２７、Ｓ１０、Ｓ６、Ｓ２、Ｓ３４、Ｔ１はＳ２
１、Ｓ２９、Ｓ１１、Ｓ７、Ｓ３、Ｓ３５、Ｔ２はＳ２
３、Ｓ３１、Ｓ１２、Ｓ８、Ｓ４、Ｓ３６で構成され
る。６分力・力／モーメントセンサーを利用した、力及
びモーメント測定は、下部に位置した荷重伝達ブロック
２４’を固定して上部に位置した荷重伝達ブロック２４
に力或はモーメントを個別的に或は同時に加えた後、加
わった力とモーメントを前記センサーで感知する。
を付着させてセンサーを構成するストレンゲージの付着
位置を示したものである。各々のセンサーを構成するス
トレンゲージは、Ｆｘ感知用センサーの場合、Ｓ１７、
Ｓ１９、Ｓ２１、Ｓ２３、Ｆｙの場合、Ｓ２５、Ｓ２
７、Ｓ２９、Ｓ３１、Ｆｚの場合、Ｓ９〜Ｓ１２、Ｍｘ
の場合、Ｓ５〜Ｓ８、Ｍｙの場合、Ｓ１〜Ｓ４、Ｍｚの
場合Ｓ３３〜Ｓ３６に選定した。選定されたストレンゲ
ージを利用して図８に示すような完全結線回路を構成し
て各々のセンサーを製作した。すなわち、Ｃ１はＳ１
７、Ｓ２５、Ｓ９、Ｓ５、Ｓ１、Ｓ３３、Ｃ２はＳ１
９、Ｓ２７、Ｓ１０、Ｓ６、Ｓ２、Ｓ３４、Ｔ１はＳ２
１、Ｓ２９、Ｓ１１、Ｓ７、Ｓ３、Ｓ３５、Ｔ２はＳ２
３、Ｓ３１、Ｓ１２、Ｓ８、Ｓ４、Ｓ３６で構成され
る。６分力・力／モーメントセンサーを利用した、力及
びモーメント測定は、下部に位置した荷重伝達ブロック
２４’を固定して上部に位置した荷重伝達ブロック２４
に力或はモーメントを個別的に或は同時に加えた後、加
わった力とモーメントを前記センサーで感知する。
【００１５】表１は、相互干渉誤差を百分率で表したも
のである。各々の、力或いはモーメントが加わった場
合、最も大きい相互干渉誤差は、力Ｆｘが加わった場合
には、Ｍｚ感知用センサーが１．７％、力Ｆｙの場合に
はＭｘ感知用センサーが２．０％、力Ｆｚの場合にはＭ
ｙ感知用センサーが１．７％、モーメントＭｘの場合に
はＦｚ感知用センサーが０．８％、モーメントＭｙの場
合にはＭｘ感知用センサーが０．６％、モーメントＭｚ
の場合にはＦｙ感知用センサーが１．５％であった。特
に並列平行板と放射平板で相互干渉誤差が大きく現れる
場合、つまり、力Ｆｘが加わった時、モーメントＭｙ感
知用センサーと力Ｆｙが加わった時モーメントＭｘ感知
用センサーの場合、各々１．５％と２．０％とたいへん
小さな誤差となって現れた。このように、本発明に係る
６分力・力／モーメントセンサーの相互干渉誤差は最大
２．０％以内であり、現在までに開発され産業界で使用
されている最新の６分力・力／モーメントセンサーの相
互干渉誤差３％以上より優れていることが実証された。
のである。各々の、力或いはモーメントが加わった場
合、最も大きい相互干渉誤差は、力Ｆｘが加わった場合
には、Ｍｚ感知用センサーが１．７％、力Ｆｙの場合に
はＭｘ感知用センサーが２．０％、力Ｆｚの場合にはＭ
ｙ感知用センサーが１．７％、モーメントＭｘの場合に
はＦｚ感知用センサーが０．８％、モーメントＭｙの場
合にはＭｘ感知用センサーが０．６％、モーメントＭｚ
の場合にはＦｙ感知用センサーが１．５％であった。特
に並列平行板と放射平板で相互干渉誤差が大きく現れる
場合、つまり、力Ｆｘが加わった時、モーメントＭｙ感
知用センサーと力Ｆｙが加わった時モーメントＭｘ感知
用センサーの場合、各々１．５％と２．０％とたいへん
小さな誤差となって現れた。このように、本発明に係る
６分力・力／モーメントセンサーの相互干渉誤差は最大
２．０％以内であり、現在までに開発され産業界で使用
されている最新の６分力・力／モーメントセンサーの相
互干渉誤差３％以上より優れていることが実証された。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】以上説明のように本発明に係る６分力・
力／モーメントセンサーは、相互干渉誤差が２％以内で
精密な６分力の力とモーメントが測定でき、したがっ
て、ロボットなどに搭載することにより迅速かつ精密度
の高いリアルタイムの制御を可能とする優れた効果を奏
する。
力／モーメントセンサーは、相互干渉誤差が２％以内で
精密な６分力の力とモーメントが測定でき、したがっ
て、ロボットなどに搭載することにより迅速かつ精密度
の高いリアルタイムの制御を可能とする優れた効果を奏
する。
【図１】本発明に係る６分力・力／モーメントセンサー
の感知部の構成を示し、（ａ）はセンサー３０の要部平
面図，（ｂ）はセンサー３０，４０の要部正面図，
（ｃ）はセンサー４０の内部構造を説明するための要部
平面図である。
の感知部の構成を示し、（ａ）はセンサー３０の要部平
面図，（ｂ）はセンサー３０，４０の要部正面図，
（ｃ）はセンサー４０の内部構造を説明するための要部
平面図である。
【図２】平板補１と２の間の荷重伝達ブロック２４に、
力Ｆｚを−ｚ方向に加えたときに変形された状態を示す
図である。
力Ｆｚを−ｚ方向に加えたときに変形された状態を示す
図である。
【図３】平板補３と４の間にある荷重伝達ブロック２４
にモーメントＭｘをｘ方向に加えたとき変形された状態
を示す図である。
にモーメントＭｘをｘ方向に加えたとき変形された状態
を示す図である。
【図４】平板補５乃至１６の間にある荷重伝達ブロック
２４’に、力Ｆｙを−ｙ方向に加えたときに変形された
状態を示す図である。
２４’に、力Ｆｙを−ｙ方向に加えたときに変形された
状態を示す図である。
【図５】平板補５乃至１６の間にある荷重伝達ブロック
２４’にモーメントＭｚを−ｚ方向に加えたときに変形
された状態を示す図である。
２４’にモーメントＭｚを−ｚ方向に加えたときに変形
された状態を示す図である。
【図６】下部荷重伝達ブロックと上部荷重伝達ブロック
を含めた胴体と固定されるケースの分解斜視図である。
を含めた胴体と固定されるケースの分解斜視図である。
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）はストレインゲージを付着
させてセンサーを構成するストレインゲージの付着位置
を示す図であり、（ａ）はセンサー３０の要部平面図、
（ｂ）はセンサー３０，４０の要部正面図、（ｃ）はセ
ンサー４０の内部構造を説明するための要部平面図であ
る。
させてセンサーを構成するストレインゲージの付着位置
を示す図であり、（ａ）はセンサー３０の要部平面図、
（ｂ）はセンサー３０，４０の要部正面図、（ｃ）はセ
ンサー４０の内部構造を説明するための要部平面図であ
る。
【図８】選定されたストレインゲージを利用して構成し
た完全結線回路である。
た完全結線回路である。
１〜１６ 平板補 Ｂ１〜Ｂ８ 固定ブロック Ｓ１〜Ｓ５６ ストレインゲージ ２４，２４’ 荷重伝達ブロック ３０ 力ＦｚとモーメントＭｘ，Ｍｙを感知す
る感知部 ４０ 力Ｆｘ，ＦｙとモーメントＭｚを感知す
る感知部 ５０ 胴体 ５１ 胴体と平板補の間隔 ６０，７０ 上部及び下部ケース
る感知部 ４０ 力Ｆｘ，ＦｙとモーメントＭｚを感知す
る感知部 ５０ 胴体 ５１ 胴体と平板補の間隔 ６０，７０ 上部及び下部ケース
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−16091（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−311103（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−133270（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−332502（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−152381（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−321330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−52731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−169643（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 5/16 G01L 1/22
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の荷重伝達ブロックを中心に平面十
字形に配置され外端が固定されるとともに上記平面十字
形に垂直な軸の力及び同力に直交する軸の２つののモー
メントを感知する同じ大きさの弾性体製の第１の平板を
有する第１のセンサーの感知部と、 上記第１の荷重伝達ブロックに対向して配置された第２
の荷重伝達ブロックを中心に放射十字形に上記第１の平
板に沿いかつ垂直に配置される弾性体製の第２の平板お
よび同第２の平板に平行に配置され同第２の平板の外端
にそれぞれの一端が剛連結されかつ他端が固定された同
じ大きさの弾性体製の第３の平板を有し、上記力の軸の
モーメント及び上記モーメントの軸の２つの力を感知す
る第２のセンサーの感知部と、 上記第１の平板の外端の固定が一端面になされ、上記第
３平板の外端隅部の固定が他端面になされる胴体とを備
えてなることを特徴とする６分力・力／モーメントセン
サー。 - 【請求項２】 上記第１の平板のうち直線にならぶ一字
形の平板は、上記垂直な軸の力および同力に直交すると
ともに上記直線に直交する軸のモーメントを感知する感
知部に、他の１字形の平板は、上記力およびモーメント
の軸に直交する軸のモーメントを感知する感知部に、上
記各モーメントの軸に直交する上記第３の平板は、それ
ぞれ同軸の力を感知する感知部に、上記第２の平板は、
上記垂直な力の軸のモーメントを感知する感知部になる
ことを特徴とする請求項１記載の６分力・力／モーメン
トセンサー。 - 【請求項３】 上記力およびモーメントの感知部には、
それぞれ４枚のストレインゲージを付着させてホイート
ストンブリッジを構成しセンサーとしたことを特徴とす
る請求項１記載の６分力・力／モーメントセンサー。 - 【請求項４】 上記第１ないし第３の平板のは、上記胴
体の各端面に接する平面からそれぞれ所定の間隔を明け
固定ブロックを介して固定されることを特徴とする請求
項１記載の６分力・力／モーメントセンサー。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1998/P21560 | 1998-06-10 | ||
| KR1019980021560A KR100295330B1 (ko) | 1998-06-10 | 1998-06-10 | 6분력힘/모멘트센서 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009564A JP2000009564A (ja) | 2000-01-14 |
| JP3044233B2 true JP3044233B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=19538925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10224347A Expired - Fee Related JP3044233B2 (ja) | 1998-06-10 | 1998-08-07 | ６分力・力／モーメントセンサー及びそのケース |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3044233B2 (ja) |
| KR (1) | KR100295330B1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4779246B2 (ja) * | 2001-06-28 | 2011-09-28 | トヨタ自動車株式会社 | タイヤ作用力検出装置 |
| KR100753755B1 (ko) * | 2006-02-22 | 2007-08-31 | 경상대학교산학협력단 | 로봇팔목 6축 힘/모멘트 센서 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS57169643A (en) * | 1981-04-13 | 1982-10-19 | Yamato Scale Co Ltd | Load cell for multiple components of force |
| FR2545606B1 (fr) * | 1983-05-06 | 1985-09-13 | Hispano Suiza Sa | Capteur de torseur de forces |
| JPH01321330A (ja) * | 1988-06-24 | 1989-12-27 | Nec Corp | ６軸力覚センサ |
| JPH0516091A (ja) * | 1991-07-11 | 1993-01-26 | Fujitsu Ltd | ロボツト用力検出器 |
| JP2722171B2 (ja) * | 1994-05-20 | 1998-03-04 | 財団法人日本自動車研究所 | 歩行者の脚部保護試験に用いるダミー脚部用センサー |
| JP2684538B2 (ja) * | 1995-12-01 | 1997-12-03 | 株式会社昭和測器 | 荷重変換器 |
| KR100199691B1 (ko) * | 1997-05-19 | 1999-06-15 | 김동진 | 6분력 로드셀 |
-
1998
- 1998-06-10 KR KR1019980021560A patent/KR100295330B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-08-07 JP JP10224347A patent/JP3044233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100295330B1 (ko) | 2001-11-22 |
| JP2000009564A (ja) | 2000-01-14 |
| KR20000001346A (ko) | 2000-01-15 |
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