JP5889071B2

JP5889071B2 - ６分力検出装置

Info

Publication number: JP5889071B2
Application number: JP2012067684A
Authority: JP
Inventors: 浩下山; 兼盛稲田
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: JP2013200168A

Description

本発明は、それぞれ３軸方向に作用する力及びモーメントの測定が可能な６分力検出装置に関し、特に構造が簡素で製造が容易でありかつ出力処理のため複雑な演算処理を行なう必要がないものに関する。

例えば自動車のタイヤに作用する力の測定や車両制御、さらにロボット制御等を目的として、感受体に作用するそれぞれ３軸方向の力及びモーメントの測定が可能な６分力検出装置が用いられている。
従来、このような６分力検出装置として、十字型に形成されたビームの表面にひずみゲージを取り付けた構造のものが用いられている。

また、例えば特許文献１には、肉薄中空円筒体の周面における周方向に互いに独立な位置に、６つのひずみゲージを具備し、これらの各ひずみゲージで検出されるひずみ量から円筒体の両端間に加えられた力による各軸方向荷重と各軸曲げモーメントを演算して求める６分力検出装置が記載されている。

特開昭６１− ７９１２９号公報

しかし、十字型のビームを用いるタイプの６分力検出装置は、感受体の加工工数が多くかつひずみゲージの接着に技量を要するなど製造工程が煩雑であるために量産には不向きであり、コストが高価であった。
また、このような６分力検出装置でタイヤ作用力を測定する場合、タイヤを支持するハブユニットの内側に内装することは困難であり、タイヤ中心から離れた点での入力を計測することになるため、何らかの演算式とこれを実現するための信号処理装置が必要となり、装置全体の構成が複雑化し、コストもさらに高くなる。

一方、特許文献１に記載された６分力検出装置は、感受体の製作やひずみゲージの取付は容易となるが、６つのひずみセンサの出力から演算によって６分力を算出することから、やはり信号処理装置が必要となり、特にリアルタイムでの演算を行なうためには比較的高い演算負荷に対応したものが要求される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、構造が簡素で製造が容易でありかつ出力処理のため複雑な演算処理を行なう必要がない６分力検出装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、入力部及び支持部の一方、他方がそれぞれ固定される第１の端部と第２の端部との中間に実質的に円筒状に形成された円筒部が形成された感受体と、前記円筒部の径方向に作用する２分力をそれぞれ検出する第１の径方向分力検出手段及び第２の径方向分力検出手段と、前記円筒部の軸方向に作用する分力を検出する軸方向分力検出手段と、前記円筒部の径方向に沿った２軸回りに作用するモーメントをそれぞれ検出する第１の径方向モーメント検出手段及び第２の径方向モーメント検出手段と、前記円筒部の軸回りに作用するモーメントを検出する軸方向モーメント検出手段とを備える６分力検出装置であって、前記第１の径方向分力検出手段、前記第２の径方向分力検出手段、前記第１の径方向モーメント検出手段、前記第２の径方向モーメント検出手段は、それぞれ前記円筒部に設けられた第１乃至第４の単軸ひずみゲージを含むブリッジ回路を有し、第２の単軸ひずみゲージは、第１の単軸ひずみゲージに対して前記円筒部の中心軸方向に離間して配置され、第３の単軸ひずみゲージ及び第４の単軸ひずみゲージは、それぞれ第２の単軸ひずみゲージ及び第１の単軸ひずみゲージに対して前記円筒部の中心軸回りにほぼ１８０度ずらした位置に配置され、前記軸方向分力検出手段は、前記円筒部の周方向にほぼ等間隔に分散して設けられた第１乃至第４の単軸ひずみゲージを含むブリッジ回路を有し、前記軸方向モーメント検出手段は、前記円筒部の周方向にほぼ等間隔に分散して設けられた第１乃至第４のせん断形ひずみゲージを含むブリッジ回路を有し、前記第１の径方向分力検出手段、前記第２の径方向分力検出手段、前記軸方向分力検出手段がそれぞれ検出する分力の中心軸と、前記第１の径方向モーメント検出手段、前記第２の径方向モーメント検出手段、前記軸方向モーメント検出手段がそれぞれ検出するモーメントの中心軸とが１点に集中する単焦点型の構成であることを特徴とする６分力検出装置である。
これによれば、例えば十字状のビームを感受体とする既存の６分力検出装置に対して、感受体の製造及びひずみゲージの取付工程を簡素化することが可能となる。
また、円筒部における応力斑の対称性を利用して、各分力の相互干渉を抑えるとともに、ドリフトをバランスさせ、ブリッジ回路の出力に対する信号処理演算を不要とすることが可能となり、信号処理系の構造を大幅に簡素化することができる。
さらに、全ての分力、モーメントの中心軸が１点に集中するいわゆる単焦点型の構成とすることが容易であり、分力相互間の干渉が低減されて補償換算が不要となる。

請求項２に係る発明は、前記第１の端部と前記円筒部との間、及び、前記第２の端部と前記円筒部との間に、前記感受体の外径または内径が段階的に変化する段部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の６分力検出装置である。
これによれば、第１の端部、第２の端部に支持部または入力部を固定する際の締結トルク等の影響が円筒部に及ぶことを防止し、より高精度な６分力の検出を行なうことができる。
請求項３に係る発明は、外径が変化する第１の段部及び内径が変化する第２の段部を含み、前記第１の段部と前記第２の段部とを前記円筒部の中心軸方向にずらして配置したことを特徴とする請求項２に記載の６分力検出装置である。
これによれば、上述した効果をよりいっそう高めることができる。

以上説明したように、本発明によれば、構造が簡素で製造が容易でありかつ出力処理のため複雑な演算処理を行なう必要がない６分力検出装置を提供することができる。

本発明を適用した６分力検出装置の実施例における感受体を中心軸を含む平面で切って見た断面図である。実施例の６分力検出装置におけるひずみゲージの配置を示す模式的斜視図である。実施例の６分力検出装置における力検出系のブリッジ回路の構成を示す図である。実施例の６分力検出装置におけるモーメント検出系のブリッジ回路の構成を示す図である。

本発明は、構造が簡素で製造が容易でありかつ出力処理のため複雑な演算処理を行なう必要がない６分力検出装置を提供する課題を、感受体の円筒部の外周面に貼付された４つの歪みゲージを含むブリッジ回路をそれぞれ有するＦｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系、Ｍｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系を設けたことによって解決した。

以下、本発明を適用した６分力検出装置の実施例について説明する。
なお、実施例の６分力検出装置は、例えば、自動車の車輪６分力の検出や、ロボット制御など、各種測定、解析等に利用することが可能であり、用途は特に限定されない。
６分力検出装置１００は、実質的に円筒状に形成された感受体１１０及びこの感受体１１０に設けられた複数のひずみゲージ及びこのひずみゲージを含むブリッジ回路を有して構成されている。
図１は、実施例の６分力検出装置１００における感受体１１０を中心軸を含む平面で切って見た断面図である。
図１に示すように、感受体１１０は、円筒部１１１、第１フランジ１１２、第２フランジ１１３等を有して形成されている。

円筒部１１１は、所定の軸方向長さにわたって内径及び外径が実質的に一定である円筒状に形成された部分であって、後述する複数のひずみゲージが貼付（接着）される部分である。
第１フランジ１１２は、円筒部１１１の一方の端部に設けられ、円筒部１１１に対して外径側及び内径側にそれぞれ張り出して形成された平板状の部分である。
第１フランジ１１２は、６分力検出装置１００の支持部、入力部の一方を固定するものであって、図示しないボルトが締結されるネジ孔１１２ａが形成されている。
また、円筒部１１１と第１フランジ１１２との間には、外径及び内径がこれらの中間となるように設定された中間部１１４が設けられている。中間部１１４の外周面は、円筒部１１１の外周面に対して段状に径を大きくして形成されている。また、中間部１１４の内周面は、円筒部１１１の内周面に対して段状に径を小さくして形成されている。

第１フランジ１１２の外径側における第２フランジ１１３側の端面と、中間部１１４の外周面との間には、Ｒ部（Ｒ１）が設けられている。
中間部１１４の外径側における第２フランジ１１３側の端面と、円筒部１１１の外周面との間には、Ｒ部（Ｒ２）が設けられている。
第１フランジ１１２の内径側における第２フランジ１１３側の端面と、中間部１１４の内周面との間には、Ｒ部（Ｒ３）が設けられている。
中間部１１４の内径側における第２フランジ１１３側の端面と、円筒部１１１の内周面との間には、Ｒ部（Ｒ４）が設けられている。
上述した各Ｒ部（Ｒ１〜Ｒ４）のうち、Ｒ１とＲ３とは、感受体１１０の軸方向における位置がほぼ一致して配置されている。
また、Ｒ２とＲ４とは、感受体１１０の軸方向における位置が、Ｒ２のほうが第２フランジ１１３側となるようにオフセットして配置されている。

第２フランジ１１３は、円筒部１１１の第１フランジ１１２とは反対側の端部に設けられ、円筒部１１１に対して外径側及び内径側にそれぞれ張り出して形成された平板状の部分である。
第２フランジ１１３は、６分力検出装置１００の支持部、入力部の他方を固定するものであって、図示しないボルトが締結されるネジ孔１１３ａが形成されている。
円筒部１１１と第２フランジ１１３との間には、外径及び内径がこれらの中間となるように設定された中間部１１５が設けられている。中間部１１５の外周面は、円筒部１１１の外周面に対して段状に径を大きくして形成されている。また、中間部１１５の内周面は、円筒部１１１の内周面に対して段状に径を小さくして形成されている。

第２フランジ１１３の外径側における第１フランジ１１２側の端面と、中間部１１５の外周面との間には、Ｒ部（Ｒ５）が設けられている。
中間部１１５の外径側における第１フランジ１１２側の端面と、円筒部１１１の外周面との間には、Ｒ部（Ｒ６）が設けられている。
第２フランジ１１３の内径側における第１フランジ１１２側の端面と、中間部１１５の内周面との間には、Ｒ部（Ｒ７）が設けられている。
中間部１１５の内径側における第１フランジ１１２側の端面と、円筒部１１１の内周面との間には、Ｒ部（Ｒ８）が設けられている。
上述した各Ｒ部（Ｒ５〜Ｒ８）のうち、Ｒ５とＲ７とは、感受体１１０の軸方向における位置がほぼ一致して配置されている。
また、Ｒ６とＲ８とは、感受体１１０の軸方向における位置が、Ｒ６のほうが第１フランジ１１２側となるようにオフセットして配置されている。
なお、第１フランジ１１２の厚さｔ１及び第２フランジ１１３の厚さｔ２は、円筒部１１１の肉厚ｔ０に対して十分大きくなるように設定される。

６分力検出装置１００は、上述した感受体１１０の円筒部１１１に設けられるひずみゲージを含むブリッジ回路をそれぞれ有するＦｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系、Ｍｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系をそれぞれ有する。
Ｆｘ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用する径方向（以下、ｘ軸方向と称する）の力Ｆｘを検出するものである。
Ｆｙ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用するｘ軸方向と直交する方向の径方向（以下、ｙ軸方向と称する）の力Ｆｙを検出するものである。
Ｆｚ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用する軸方向（以下、ｚ軸方向と称する）の力Ｆｚを検出するものである。

Ｍｘ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用するｘ軸回りのモーメントＭｘを検出するものである。
Ｍｙ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用するｙ軸回りのモーメントＭｙを検出するものである。
Ｍｚ検出系は、感受体１１０の円筒部１１１に作用するｚ軸回りのモーメントＭｚを検出するものである。

上述したＦｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系、Ｍｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系は、それぞれ４つのひずみゲージを含むブリッジ回路を有して構成されている。
図２は、実施例の６分力検出装置におけるひずみゲージの配置を示す模式的斜視図である。
図３は、実施例の６分力検出装置における力検出系のひずみゲージの配置及びブリッジ回路の構成を示す図である。図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）は、それぞれＦｘ検出系、Ｆｙ検出系、Ｆｚ検出系を示している。
図４は、実施例の６分力検出装置におけるモーメント検出系のブリッジ回路の構成を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、それぞれＭｘ検出系、Ｍｙ検出系、Ｍｚ検出系を示している。
なお、図３、図４においては、中間部１１４、１１５等は図示を省略している。

図２及び図３に示すように、Ｆｘ検出系は、ひずみゲージ１２１〜１２４を有して構成されている。ひずみゲージ１２１〜１２４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１２１は、円筒部１１１の外周面における第１フランジ１１２側の領域（中間部１１４に近接した領域）に配置されている。
ひずみゲージ１２２は、ひずみゲージ１２１を通りかつ円筒部１１１の軸方向と平行な直線上に配置され、円筒部１１１の外周面における第２フランジ１１３側の領域（中間部１１５に近接した領域）に配置されている。
ひずみゲージ１２３は、ひずみゲージ１２２からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１２２に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
ひずみゲージ１２４は、ひずみゲージ１２１からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１２１に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。

また、図３（ａ）に示すように、Ｆｘ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１２１〜１２４をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１２２とひずみゲージ１２３との間、及び、ひずみゲージ１２１とひずみゲージ１２４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１２１とひずみゲージ１２２との間、及び、ひずみゲージ１２３とひずみゲージ１２４との間の電位差を出力として抽出するものである。

Ｆｙ検出系は、ひずみゲージ１３１〜１３４を有して構成されている。ひずみゲージ１３１〜１３４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１３１は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２１に対して、円筒部１１１の中心軸回りに９０度ずらして配置されている。
ひずみゲージ１３２は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２２に対して、円筒部１１１の中心軸回りに９０度ずらして配置されている。
ひずみゲージ１３１とひずみゲージ１３２とは、円筒部１１１の軸方向と平行な同一直線上に配置されている。
ひずみゲージ１３３は、ひずみゲージ１３２からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１３２に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
ひずみゲージ１３４は、ひずみゲージ１３１からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１３１に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。

また、図３（ｂ）に示すように、Ｆｙ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１３１〜１３４をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１３２とひずみゲージ１３３との間、及び、ひずみゲージ１３１とひずみゲージ１３４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１３１とひずみゲージ１３２との間、及び、ひずみゲージ１３３とひずみゲージ１３４との間の電位差を出力として抽出するものである。

Ｆｚ検出系は、ひずみゲージ１４１〜１４４を有して構成されている。ひずみゲージ１４１〜１４４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１４１は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２１、１２２の中間に配置されている。
ひずみゲージ１４２，１４３，１４４は、それぞれひずみゲージ１４１に対して、円筒部１１１の中心軸回りの位相が、９０度、１８０度、２７０度ずれた位置に配置されている。

また、図３（ｃ）に示すように、Ｆｚ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１４１，１４２，１４４，１４３をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１４１とひずみゲージ１４３との間、及び、ひずみゲージ１４２とひずみゲージ１４４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１４１とひずみゲージ１４２との間、及び、ひずみゲージ１４３とひずみゲージ１４４との間の電位差を出力として抽出するものである。

図２及び図４に示すように、Ｍｘ検出系は、ひずみゲージ１５１〜１５４を有して構成されている。ひずみゲージ１５１〜１５４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１５１は、Ｆｙ検出系のひずみゲージ１３１に対して、円筒部１１１の中心軸方向に隣接して配置されている。
ひずみゲージ１５２は、Ｆｙ検出系のひずみゲージ１３２に対して、円筒部１１１の中心軸方向に隣接して配置されている。
ひずみゲージ１５１とひずみゲージ１５２とは、円筒部１１１の軸方向と平行な同一直線上に配置されている。
ひずみゲージ１５３は、ひずみゲージ１５２からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１５２に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
ひずみゲージ１５４は、ひずみゲージ１５１からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１５１に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。

また、図４（ａ）に示すように、Ｍｘ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１５１，１５３，１５２，１５４をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１５１とひずみゲージ１５３との間、及び、ひずみゲージ１５２とひずみゲージ１５４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１５１とひずみゲージ１５４との間、及び、ひずみゲージ１５３とひずみゲージ１５２との間の電位差を出力として抽出するものである。

Ｍｙ検出系は、ひずみゲージ１６１〜１６４を有して構成されている。ひずみゲージ１６１〜１６４は、単軸のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の中心軸方向と平行となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１６１は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２１に対して、円筒部１１１の中心軸方向に隣接して配置されている。
ひずみゲージ１６２は、Ｆｘ検出系のひずみゲージ１２２に対して、円筒部１１１の中心軸方向に隣接して配置されている。
ひずみゲージ１６１とひずみゲージ１６２とは、円筒部１１１の軸方向と平行な同一直線上に配置されている。
ひずみゲージ１６３は、ひずみゲージ１６２からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１６２に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。
ひずみゲージ１６４は、ひずみゲージ１６１からみて円筒部１１１の中心軸回りに１８０度ずらした位置（ひずみゲージ１６１に対して円筒部１１１の中心軸対称な位置）に配置されている。

また、図４（ｂ）に示すように、Ｍｙ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１６１，１６３，１６２，１６４をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１６１とひずみゲージ１６３との間、及び、ひずみゲージ１６２とひずみゲージ１６４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１６１とひずみゲージ１６４との間、及び、ひずみゲージ１６３とひずみゲージ１６２との間の電位差を出力として抽出するものである。

Ｍｚ検出系は、ひずみゲージ１７１〜１７４を有して構成されている。ひずみゲージ１７１〜１７４は、せん断形のひずみゲージであって、その検出方向が円筒部１１１の周方向となるように、円筒部１１１の外周面に貼付されている。
ひずみゲージ１７１は、Ｆｚ検出系のひずみゲージ１４１、１４２の中間に配置されている。
ひずみゲージ１７２は、Ｆｚ検出系のひずみゲージ１４２，１４４の中間に配置されている。
ひずみゲージ１７３，１７４は、それぞれひずみゲージ１７２，１７１に対して、円筒部１１１の中心軸対称となる位置に配置されている。

また、図４（ｃ）に示すように、Ｍｚ検出系のブリッジ回路は、ひずみゲージ１７１，１７３，１７４，１７２をループ状に順次接続し、ひずみゲージ１７１とひずみゲージ１７３との間、及び、ひずみゲージ１７２とひずみゲージ１７４との間に電源の正極、負極をそれぞれ接続するとともに、ひずみゲージ１７１とひずみゲージ１７２との間、及び、ひずみゲージ１７３とひずみゲージ１７４との間の電位差を出力として抽出するものである。

以上説明したように、本実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）感受体１１０は、例えば旋盤による機械加工等によって比較的容易に形成することが可能であり、ひずみゲージは円筒部１１１の表面側のみに実装されることから、例えば十字状のビームを感受体とする既存の６分力検出装置に対して、感受体１１０の製造及びひずみゲージの取付を簡素化することが可能となる。
さらに、回路もプリントにより一体に形成することが可能である。
（２）円筒部１１１における応力斑の対称性を利用して、各分力の相互干渉を抑えるとともに、ドリフトをバランスさせ、ブリッジ回路の出力に対する信号処理演算を不要とすることが可能となり、信号処理系の構造を大幅に簡素化することができる。
（３）全ての分力、モーメントの中心軸が１点に集中するいわゆる単焦点型の構成とすることが容易であり、分力相互間の干渉が低減されて補償換算が不要となる。
（４）円筒部１１１と中間部１１４との間のＲ部Ｒ２，Ｒ４をオフセットして配置するとともに、円筒部１１１と中間部１１５との間のＲ部Ｒ６、Ｒ８をオフセットして配置することによって、第１フランジ１１２、第２フランジ１１３に支持部または入力部を固定する際の締結トルク等の影響が円筒部１１１に及ぶことを防止し、より高精度な６分力の検出を行なうことができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）各ひずみゲージは、単一のひずみゲージからなる構成に限らず、複数のひずみゲージを接続して一つのひずみゲージとして用いるようにしてもよい。このような構成とすることによって、感度の向上等を図ることができる。
（２）円筒部の両端に設けられる段部の有無、寸法、形状や、境界部におけるＲの設定などは、上述した実施例の構成に限らず、適宜変更することが可能である。
（３）実施例では各ひずみゲージは円筒部の外周面に貼付されているが、内周面に貼付する構成としてもよい。

１００６分力検出装置１１０感受体
１１１円筒部１１２第１フランジ
１１２ａネジ孔１１３第２フランジ
１１３ａネジ孔１１４中間部
１１５中間部Ｒ１〜Ｒ８Ｒ部
１２１〜１２４Ｆｘ検出系の単軸ひずみゲージ
１３１〜１３４Ｆｙ検出系の単軸ひずみゲージ
１４１〜１４４Ｆｚ検出系の単軸ひずみゲージ
１５１〜１５４Ｍｘ検出系の単軸ひずみゲージ
１６１〜１６４Ｍｙ検出系の単軸ひずみゲージ
１７１〜１７４Ｍｚ検出系のせん断形ひずみゲージ

Claims

入力部及び支持部の一方、他方がそれぞれ固定される第１の端部と第２の端部との中間に実質的に円筒状に形成された円筒部が形成された感受体と、
前記円筒部の径方向に作用する２分力をそれぞれ検出する第１の径方向分力検出手段及び第２の径方向分力検出手段と、
前記円筒部の軸方向に作用する分力を検出する軸方向分力検出手段と、
前記円筒部の径方向に沿った２軸回りに作用するモーメントをそれぞれ検出する第１の径方向モーメント検出手段及び第２の径方向モーメント検出手段と、
前記円筒部の軸回りに作用するモーメントを検出する軸方向モーメント検出手段と
を備える６分力検出装置であって、
前記第１の径方向分力検出手段、前記第２の径方向分力検出手段、前記第１の径方向モーメント検出手段、前記第２の径方向モーメント検出手段は、それぞれ前記円筒部に設けられた第１乃至第４の単軸ひずみゲージを含むブリッジ回路を有し、第２の単軸ひずみゲージは、第１の単軸ひずみゲージに対して前記円筒部の中心軸方向に離間して配置され、第３の単軸ひずみゲージ及び第４の単軸ひずみゲージは、それぞれ第２の単軸ひずみゲージ及び第１の単軸ひずみゲージに対して前記円筒部の中心軸回りにほぼ１８０度ずらした位置に配置され、
前記軸方向分力検出手段は、前記円筒部の周方向にほぼ等間隔に分散して設けられた第１乃至第４の単軸ひずみゲージを含むブリッジ回路を有し、
前記軸方向モーメント検出手段は、前記円筒部の周方向にほぼ等間隔に分散して設けられた第１乃至第４のせん断形ひずみゲージを含むブリッジ回路を有し、
前記第１の径方向分力検出手段、前記第２の径方向分力検出手段、前記軸方向分力検出手段がそれぞれ検出する分力の中心軸と、前記第１の径方向モーメント検出手段、前記第２の径方向モーメント検出手段、前記軸方向モーメント検出手段がそれぞれ検出するモーメントの中心軸とが１点に集中する単焦点型の構成であること
を特徴とする６分力検出装置。
前記第１の端部と前記円筒部との間、及び、前記第２の端部と前記円筒部との間に、前記感受体の外径または内径が段階的に変化する段部を設けたこと
を特徴とする請求項１に記載の６分力検出装置。
前記段部は、外径が変化する第１の段部及び内径が変化する第２の段部を含み、前記第１の段部と前記第２の段部とを前記円筒部の中心軸方向にずらして配置したこと
を特徴とする請求項２に記載の６分力検出装置。