JPH01189532A - Overload protector of force sensor - Google Patents
Overload protector of force sensorInfo
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- G01G—WEIGHING
- G01G23/00—Auxiliary devices for weighing apparatus
- G01G23/005—Means for preventing overload
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、力センサに過大な負荷が作用した場合に、
それを抑制して力センサを保護する装置に関するもので
ある。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] The present invention provides a method of
The present invention relates to a device that suppresses this and protects a force sensor.
互いに直交するｘ、ｙＳｚの３軸に沿う力および各軸の
周りのモーメントを検知する６軸の力センサは、従来よ
り公知であり、産業用ロボットの作業工具に作用する力
ないしモーメントを検知しながらロボットを制御するの
に、しばしば用いられている。この力センサは、一般に
上下の平行なプレート部材を薄い肉厚の複数のブリッジ
部材で連結した構造であり、両プレート部材間の相対的
変位を各ブリッジ部材に貼着した歪ゲージによって感知
して、両プレート部材間に作用する力およびモーメント
を検知するものである。A six-axis force sensor that detects forces along three mutually orthogonal axes, x and ySz, and moments around each axis has been known for a long time, and is used to detect forces or moments acting on a work tool of an industrial robot. It is often used to control robots. This force sensor generally has a structure in which upper and lower parallel plate members are connected by multiple thin bridge members, and the relative displacement between both plate members is sensed by strain gauges attached to each bridge member. , to detect the force and moment acting between both plate members.
ところで、力センサに最大定格以上の負荷が加わると、
力センサの内部（特にブリフジ部材の内部）に歪が残存
したり、貼着していた歪ゲージが剥れたりすることがあ
る。このため、何らかの方法で過負荷に対する保護を講
じなければならないが、従来、この目的のための過負荷
保護装置はほとんど存在していなかった。一部には、特
開昭６２−２７４２３０号公報に開示されているように
、力センサの２つの可動部分くプレート部材）のうちの
−方に固定した平行ピンを他方に形成した孔に適当な隙
間を設けて嵌入させることにより、力センサの可動部分
が一定量以上の相対変位をするのを防止し、もってセン
サを過負荷から保護するようにしたセンサが存在するの
みであった。By the way, if a load exceeding the maximum rating is applied to the force sensor,
Strain may remain inside the force sensor (particularly inside the bridge member), or the strain gauge attached may peel off. Therefore, some method of protection against overload must be provided, but heretofore, there have been almost no overload protection devices for this purpose. In some cases, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-274230, a parallel pin fixed to one of the two movable parts (plate member) of the force sensor is fitted into a hole formed in the other. There is only a sensor that prevents the movable part of the force sensor from relative displacement exceeding a certain amount by providing a gap and fitting the force sensor, thereby protecting the sensor from overload.
しかしながら、上記の従来の過負荷保護装置は、平行ピ
ンと孔の間の隙間が比較的大きいため、センサの可動部
分の相対的変位量がかなり大きくなくては機能しないも
のであった。このため、センサ自身の剛性が低くならざ
るを得ず、これは高精度の位置決めを必要とするロボッ
トに用いる場合には、致命的な欠点であワた。However, the above-mentioned conventional overload protection device does not function unless the relative displacement of the movable part of the sensor is quite large because the gap between the parallel pin and the hole is relatively large. For this reason, the rigidity of the sensor itself has to be low, which is a fatal drawback when used in robots that require highly accurate positioning.
また、平行、ピンと孔の係合により過大な変位を阻止す
る上記従来の装置では、センサの組立ておよび調整、さ
らには機械加工が非常に高精度に行ねれる必要があり、
従って高コストとなるばかりでなく個々の製品間でバラ
ツキが大きくなって再現性に欠けるという難点があった
。In addition, in the conventional device described above, which prevents excessive displacement by parallel pin and hole engagement, it is necessary to assemble and adjust the sensor, and furthermore, to perform machining with extremely high precision.
Therefore, not only is the cost high, but also there is a large variation between individual products, resulting in a lack of reproducibility.
このような従来技術の問題点に鑑み、この発明は力セン
サの剛性を全く損うことなく過負荷より保護することが
できると共に、力センサの変形許容量の調整を簡単に行
うことができる、力センサの過負荷保護装置を提供する
ことを目的とする。In view of these problems of the prior art, the present invention can protect the force sensor from overload without impairing its rigidity at all, and can easily adjust the allowable amount of deformation of the force sensor. The purpose is to provide an overload protection device for force sensors.
この発明の他の目的は、機械加工が比較的容易で、かつ
製品間の再現性が確保できる上記過負荷保護装置を提供
することである。Another object of the present invention is to provide the above-mentioned overload protection device which is relatively easy to machine and can ensure reproducibility between products.
そこで、この発明は、上記目的を達成するために次のよ
うな技術的手段を講じている。Therefore, the present invention takes the following technical measures to achieve the above object.
すなわち、一対の平行なプレート部（２） （３）を
複数のブリッジ部（４）で連結して成る力センサ（１）
の過負荷保護装置において、上記力センサ（１）の外側
にその中心軸と同軸となるように設けられ、かつ上記プ
レート部（２）（３）のいずれか一方に固定された筒状
の保護部材（９）と、
上記保護部材（９）に設けられた、上記力センサ（１）
の中心軸に直交する方向に延びると共に同方向に移動可
能とされた複数の変位抑制用のピン（１１）と、
上記力センサ（１）の上記保護部材（９）が固定されて
いない側のプレート部（２または３）に形成した、上記
変位抑制用ピン（１１）の係合可能な係合孔（１２）と
を備え、
上記変位抑制用ピン（１１）は、ネジ部（１１ｂ ＞に
よって上記保護部材（９）のネジ孔（９ａ）に螺合され
ていると共に、先端部には先細としたテーバ部（１１ａ
）を有しており、しかも当該テーバ部（１１ａ ）は
、上記変位抑制用ピン（１１）を上記係合孔（１２）に
挿入した際に係合孔（１２）の内面に当接するようにな
っていることを特徴とするものである。In other words, a force sensor (1) is formed by connecting a pair of parallel plate parts (2) (3) with a plurality of bridge parts (4).
In the overload protection device, a cylindrical protector is provided on the outside of the force sensor (1) so as to be coaxial with the center axis thereof, and is fixed to either one of the plate parts (2) and (3). a member (9); and the force sensor (1) provided on the protective member (9).
a plurality of displacement suppressing pins (11) that extend in a direction perpendicular to the central axis of the force sensor and are movable in the same direction; An engagement hole (12) formed in the plate portion (2 or 3) in which the displacement suppressing pin (11) can engage, the displacement suppressing pin (11) having a threaded portion (11b). It is screwed into the screw hole (9a) of the protection member (9), and the tip has a tapered tapered part (11a).
), and the tapered portion (11a) is configured to abut against the inner surface of the engagement hole (12) when the displacement suppressing pin (11) is inserted into the engagement hole (12). It is characterized by the fact that
変位抑制用ピン（１１）を回転しながら係合孔（１２）
の中に挿入すると、ある位置でテーバ部（１１ａ）が係
合孔（１２）に当接して停止する。この位置からピン、
（１１）を反対方向に回転すれば、テーパ部（ｌｌａ
）は係合孔（１２）の内面から離れ、両者の間にクリア
ランスを生じさせることができる。必要なりリアランス
はμｍ単位であるが、ピン（１１）はネジ部（ｌｌｂ）
を介して回転することにより移動するようになっている
ので、クリアランスの大きさを回転数に置き換えること
ができ、従って、ピン（１１）のかなり大きな移動（回
転）量をもって上記クリアランスを調整できることにな
る。While rotating the displacement suppression pin (11), insert the engagement hole (12).
When inserted into the housing, the tapered portion (11a) comes into contact with the engagement hole (12) at a certain position and stops. From this position, pin
If (11) is rotated in the opposite direction, the tapered part (lla
) can be separated from the inner surface of the engagement hole (12) to create a clearance between the two. The required clearance is in μm, but the pin (11) is threaded (llb).
Since the pin (11) is moved by rotating through the pin (11), the size of the clearance can be replaced with the number of rotations, and therefore, the above-mentioned clearance can be adjusted by a fairly large amount of movement (rotation) of the pin (11). Become.
また、上記クリアランスを微小な値に設定できるので、
力センサ（１）の剛性は損われず、従って、ロボットの
位置精度も低下することがない。In addition, since the above clearance can be set to a minute value,
The rigidity of the force sensor (1) is not impaired, and therefore the positional accuracy of the robot is not reduced.
以下、添付図面に基いてこの発明の実施例について詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第１図および第２図において、（１）は力センサで、一
対の円形のプレート部（２）（３）と両プレート部（２
）（３）を連結する４つのブリッジ部（４）から構成さ
れている。両プレート部（２）（３）の間には空間（５
）が形成されており、両プレート部（２）（３）が相対
的変位を生ずると、各ブリッジ部（４）に歪が生じ、各
ブリッジ部（４）に貼着した歪ゲージ（図示せず）によ
って両プレート部（２）（３）間の力およびモーメント
を感知するようになっている。この実施例では、４つの
プリフジ部（４）は、力センサ（１）の中心軸の周りに
９０°毎に等間隔で配設されている。In Figures 1 and 2, (1) is a force sensor, which has a pair of circular plate parts (2) and (3) and both plate parts (2
) (3) are constructed from four bridge parts (4) that connect them. There is a space (5) between both plate parts (2) and (3).
) is formed, and when both plate parts (2) and (3) produce relative displacement, each bridge part (4) is strained, and the strain gauge (not shown) attached to each bridge part (4) is formed. The force and moment between the plate parts (2) and (3) are sensed by the plate parts (2) and (3). In this embodiment, the four pre-fuji parts (4) are arranged at equal intervals of 90° around the central axis of the force sensor (1).
なお、（６）は両プレート部（２）（３）をπ通するネ
ジ孔であり、力センサ（１）をロボットに取り付ける際
に用いるものである。この実施例では、力センサ（１）
の中心軸の周りに４つ等間隔に配設されている。また、
（７）（８）はそれぞれ、各プレート部（２＞ （３
）に形成されたキー溝およびキーであり、ロボットに取
り付ける際にロボットのアームおよび作業工具等と同軸
心となるようにするためのものである。Note that (6) is a screw hole that passes through both plate parts (2) and (3) at an angle of π, and is used when attaching the force sensor (1) to the robot. In this example, the force sensor (1)
There are four arranged at equal intervals around the central axis. Also,
(7) and (8) are each plate part (2> (3
), which are used to align the robot's arm and work tools coaxially with the robot's arm and work tools when attached to the robot.
力センサ（１）の外周には、円筒状の保護部材（９）が
設けられており、一方のプレート部（３）に取付ネジ（
１０）によって固定されている。また、保護部材（９）
のプレート部（２）側の端部付近には、変位抑制用のピ
ン（１１）が螺合されており、その先端（内側）のテー
パ部（１１ａ ）が、プレート部（２）の対向面に形成
した半径方向に延びるストレートな係合孔（１２）の内
部に挿入されている。第３図に見るように、プレート部
（２）の外周面において、変位抑制用ピン（１１）のテ
ーパ部（ｌｌａ）と係合孔（１２）との間に所定の大き
さのクリアランス（ｄ）が生じるように、ピン（１１）
の位置が調節されている。A cylindrical protection member (9) is provided around the outer periphery of the force sensor (1), and a mounting screw (
10). In addition, the protective member (9)
A displacement suppressing pin (11) is screwed near the end on the plate part (2) side, and the tapered part (11a) at the tip (inside) of the pin (11) is connected to the opposite surface of the plate part (2). The engagement hole (12) is inserted into a straight engagement hole (12) extending in the radial direction. As shown in FIG. 3, on the outer peripheral surface of the plate portion (2), a predetermined amount of clearance (d ) so that the pin (11)
The position of has been adjusted.
変位抑制用ビン（１１）の位置の調節は、次のようにし
て行われる。The position of the displacement suppression bin (11) is adjusted as follows.
まず、保護部材（９）を力センサ（１）の外周に嵌合し
、保護部材（９）の一端に形成した透孔に取付ネジ（１
０）を各々挿通して、力センサ（１）のプレート部（３
）のネジ孔に螺合する。このとき、上記保護部材（９）
の透孔は、取付ネジ（１０）の外径よりも大きくされて
いるので、取付ネジ（１０）をプレート部（３）のネジ
孔に螺合して軽く締付けておくことにより、変位抑制用
ピン（１１）と係合孔（１２）の位置にずれがあっても
、保護部材（９）の位置の調節が可能である。こうして
、保護部材（９）を力センサ（１）に仮止めする。First, the protective member (9) is fitted onto the outer periphery of the force sensor (1), and the mounting screw (1) is inserted into the through hole formed at one end of the protective member (9).
0) of the force sensor (1), respectively, and insert the plate part (3
) into the screw hole. At this time, the protection member (9)
The through hole is larger than the outer diameter of the mounting screw (10), so by screwing the mounting screw (10) into the screw hole of the plate part (3) and tightening it lightly, it is possible to suppress displacement. Even if there is a misalignment between the pin (11) and the engagement hole (12), the position of the protection member (9) can be adjusted. In this way, the protective member (9) is temporarily fixed to the force sensor (1).
次に、変位抑制用ピン（１１）を保護部材（９）のネジ
孔（９ａ）に外側から挿入し、ピン（１１）のネジ部（
１１ｂ ”）を上記ネジ孔（９ａ）に螺合して、ピン（
１１）のテーパ部（ｌｌａ）が係合孔（１２）の内面に
当接するまでねじ込む。他の３本のピン（１１）につい
ても同様に行う。こうして、４本の変位抑制用ピン（１
１）が係合孔（１２）の内面に当接すると、仮止めして
いた４本の取付ネジ（１０）を締付けて保護部材（９）
を固定する。Next, insert the displacement suppressing pin (11) into the screw hole (9a) of the protection member (9) from the outside, and
11b'') into the screw hole (9a), and then insert the pin (
11) until the tapered part (lla) comes into contact with the inner surface of the engagement hole (12). The same process is performed for the other three pins (11). In this way, four displacement suppressing pins (1
1) comes into contact with the inner surface of the engagement hole (12), tighten the four temporary mounting screws (10) and remove the protective member (9).
to be fixed.
続いて、変位抑制用ビン（１１）を反対側に回転させ、
ネジ部（ｌｌｂ）を緩めてピン（１１）のテーパ部（１
１ａ ）と係合孔（１２）の間に所定のクリアランスを
生じさせる。このときの緩め量は、次式％式％
必要なりリアランス量
ネジ部の緩め量＝□
テーパ部の勾配
ここで、ネジ部の緩め量は、ネジ部のリードから回転数
として容易に算出することができる。Next, rotate the displacement suppression bottle (11) to the opposite side,
Loosen the threaded part (llb) and remove the tapered part (1) of the pin (11).
1a) and the engagement hole (12). The amount of loosening at this time is calculated using the following formula: % Required amount of clearance Amount of loosening of the threaded part = □ Slope of the tapered part Here, the amount of loosening of the threaded part can be easily calculated as the number of revolutions from the lead of the threaded part. Can be done.
他の３本の変位抑制用ピン（１１）についても、同様に
調節を行った後、回り止めネジ（１３）を締付けて各ピ
ン（１１）の位置を固定する。The other three displacement suppressing pins (11) are similarly adjusted, and then the locking screws (13) are tightened to fix the position of each pin (11).
最後に、位置決め用テーパピン（１４）を保護部材（９
）を貫通して力センサ（１）のプレート部（３）に打ち
込み、両者を固定して調整および組立が完了する。Finally, attach the positioning taper pin (14) to the protective member (9).
) and drive it into the plate part (3) of the force sensor (1), fixing both and completing the adjustment and assembly.
次に、以上のようにして調整し組立てた過負荷保護装置
を取り付けた、力センサ（１）の使用状態について説明
する。Next, the usage state of the force sensor (1) to which the overload protection device adjusted and assembled as described above is attached will be explained.
力センサ（１）の両プレート部（２）（３）のうちの一
方に負荷が作用すると、両プレート部（２）（３）は相
対的に変位する。負荷が定格以下のときは、変位抑制用
ビン（１１）のテーパ部（１１ａ）と係合孔（１２）の
内面は、当接することがないので、この力センサ（１）
は通常の感知動作をすることができる。When a load is applied to one of the plate parts (2) and (3) of the force sensor (1), the two plate parts (2) and (3) are relatively displaced. When the load is below the rating, the taper part (11a) of the displacement suppression bottle (11) and the inner surface of the engagement hole (12) do not come into contact with each other, so this force sensor (1)
can perform normal sensing operations.
しかし、最大定格以上の過負荷が作用すると、それに応
じて両プレート部（２）（３）の相対的変位量が大きく
なるため、ピン（１１）のテーパ部（ｌｌａ）は係合孔
（１２）の内面と当接する。このため、負荷の大部分は
ピン（１１）が担うことになり、プレート部（２）（３
）の過大な変位は抑制されることができる。However, when an overload exceeding the maximum rating acts, the relative displacement of both plate parts (2) and (3) increases accordingly, so the taper part (lla) of the pin (11) ) comes into contact with the inner surface of the Therefore, most of the load is borne by the pin (11), and the plate part (2) (3
) can be suppressed.
なお、この過負荷保護装置は、以上の構成としているた
め、簡単な構成で６軸方向の過大変位を抑制することが
できるものである。In addition, since this overload protection device has the above configuration, it is possible to suppress excessive displacement in six axial directions with a simple configuration.
以上の説明から明らかなように、この発明は、力センサ
（１）の剛性を全く損うことなく過負荷から保護するこ
とができると共に、力センサ（１）の変位許容量の調整
を簡単に行うことができ、従って作業時間も短くてすむ
、という優れた効果を有する。As is clear from the above description, the present invention can protect the force sensor (1) from overload without compromising its rigidity at all, and can easily adjust the allowable displacement of the force sensor (1). It has the excellent effect of being easy to carry out, and therefore requiring only a short working time.
また、保護部材（９）や係合孔（１２） 、さらには変
位抑制用ピン（１１）等の機械加工は、従来のように高
精度が要求されないので、精度出しが容易であり、従っ
て加工ないし組立コストの低減化が可能であると共に、
個々の製品間のバラツキが小さく再現性が確保できる、
という効果をも有するものである。In addition, the machining of the protective member (9), the engagement hole (12), and even the displacement suppressing pin (11) does not require high precision as in the past, so it is easy to achieve precision, and therefore the machining It is possible to reduce assembly costs, and
Variations between individual products are small and reproducibility can be ensured.
It also has this effect.
第１図〜第３図は、この発明の過負荷保護装置の１実施
例を示したもので、第１図は半断面正面図、第２図は同
側面図、第３図はピンが係合孔に係合した状態を示す部
□分波大断面図である。Figures 1 to 3 show one embodiment of the overload protection device of the present invention, in which Figure 1 is a half-sectional front view, Figure 2 is a side view of the same, and Figure 3 is a diagram showing pins engaged. It is a large cross-sectional view of the part □ showing a state in which it is engaged with a matching hole.
Claims (1)
ッジ部（４）で連結して成る力センサ（１）の過負荷保
護装置において、 上記力センサ（１）の外側にその中心軸と同軸となるよ
うに設けられ、かつ上記プレート部（２）（３）のいず
れか一方に固定された筒状の保護部材（９）と、 上記保護部材（９）に設けられた、上記力センサ（１）
の中心軸に直交する方向に延びると共に同方向に移動可
能とされた複数の変位抑制用のピン（１１）と、 上記力センサ（１）の上記保護部材（９）が固定されて
いない側のプレート部（２または３）に形成した、上記
変位抑制用ピン（１１）の係合可能な係合孔（１２）と
を備え、 上記変位抑制用ピン（１１）は、ネジ部（１１ｂ）によ
って上記保護部材（９）のネジ孔（９ａ）に螺合されて
いると共に、先端部には先細としたテーパ部（１１ａ）
を有しており、しかも当該テーパ部（１１ａ）は、上記
変位抑制用ピン（１１）を上記係合孔（１２）に挿入し
た際に係合孔（１２）の壁面に当接するようになってい
ることを特徴とする、力センサの過負荷保護装置。 ２、上記プレート部（２）（３）が円形であり、かつ上
記保護部材（９）が円筒形である請求項１記載の装置。 ３、上記係合孔（１２）が、上記力センサ（１）の中心
軸に直交する半径方向に延びるストレート孔である請求
項１または２記載の装置。 ４、上記変位抑制用ピン（１１）および係合孔（１２）
が、上記力センサ（１）の中心軸の周りに４つ等間隔に
配設されている請求項１〜３のいずれかに記載の装置。[Claims] 1. An overload protection device for a force sensor (1) formed by connecting a pair of parallel plate parts (2) and (3) with a plurality of bridge parts (4), comprising: ) a cylindrical protection member (9) provided on the outside so as to be coaxial with the central axis thereof and fixed to either one of the plate parts (2) and (3); and the protection member (9). The force sensor (1) provided in
a plurality of displacement suppressing pins (11) that extend in a direction perpendicular to the central axis of the force sensor and are movable in the same direction; an engagement hole (12) formed in the plate portion (2 or 3) in which the displacement suppressing pin (11) can be engaged; It is screwed into the screw hole (9a) of the protection member (9), and has a tapered part (11a) at the tip.
Moreover, the tapered portion (11a) comes into contact with the wall surface of the engagement hole (12) when the displacement suppressing pin (11) is inserted into the engagement hole (12). An overload protection device for a force sensor, characterized by: 2. Device according to claim 1, characterized in that said plate parts (2) (3) are circular and said protection member (9) is cylindrical. 3. The device according to claim 1 or 2, wherein the engagement hole (12) is a straight hole extending in a radial direction perpendicular to the central axis of the force sensor (1). 4. The displacement suppression pin (11) and the engagement hole (12)
The device according to any one of claims 1 to 3, wherein four are arranged at equal intervals around the central axis of the force sensor (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013448A JPH0643930B2 (en) | 1988-01-23 | 1988-01-23 | Overload protection device for force sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63013448A JPH0643930B2 (en) | 1988-01-23 | 1988-01-23 | Overload protection device for force sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01189532A true JPH01189532A (en) | 1989-07-28 |
| JPH0643930B2 JPH0643930B2 (en) | 1994-06-08 |
Family
ID=11833419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63013448A Expired - Lifetime JPH0643930B2 (en) | 1988-01-23 | 1988-01-23 | Overload protection device for force sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
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1988
- 1988-01-23 JP JP63013448A patent/JPH0643930B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0643930B2 (en) | 1994-06-08 |
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