JPH02122231A - 荷重計 - Google Patents
荷重計Info
- Publication number
- JPH02122231A JPH02122231A JP63275529A JP27552988A JPH02122231A JP H02122231 A JPH02122231 A JP H02122231A JP 63275529 A JP63275529 A JP 63275529A JP 27552988 A JP27552988 A JP 27552988A JP H02122231 A JPH02122231 A JP H02122231A
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- Pending
Links
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、ロボットのハンドや工作機械のツールなどの
剛体に作用する力の測定に用いられる荷重計に係り、更
に詳しくは、剛体に作用する力を、基準の座標軸方向の
力や座標軸周りのモーメントに分解して検出することが
可能な６軸カセンサに関するものである。 （従来の技術］ 今日の製造業においては、生産ラインの省力化、高能率
化などを図るべく、ライン作業者が行なう各種作業をい
わゆる産業用ロボットが肩代わりして行なうようになり
つつある。このような産業用ロボットにおいては、その
ハンドの動作を制御するために、当該ロボットの指先に
作用する力やモーメントを正確に検出し得る６軸センサ
等の荷重計が必要となる。 例えば、組立てロボットが、そのハンドでビンを掴み穴
に挿入するという組立作業をする際には、ロボットハン
ドで把持したビンに作用する穴からの反力を検出してロ
ボットハンドの動作を制御するに際して、ロボットハン
ドに作用する力を荷重計で検出する必要がある。 この種の荷重計に関しては、従来から種々の技術が提案
されており、例えば特開昭６０−６２４９７号公報に開
示されている多軸力センサがある。 この多軸力センサは、第１の剛体と第２の剛体との間に
結合されて、これら２つの剛体間に伝達される荷重を検
出するものにおいて、放射平板構造と、この放射平板構
造の基準軸に位置せず且つ平行でもない軸を基準軸とす
る放射平板構造及び平行平板構造の少なくとも一方とを
一体に構成したことを特徴とするものである。 ［発明が達成しようとする課題］ しかしながら、前記特開昭６０−６２４９７号公報の多
軸力センサは、その構造に起因して、次のような問題点
を有していた。 即ち、該センサは、放射平板構造と平行平板構造との組
合せからなるため、構造が複雑であり、更に、使用する
ストレインゲージ（歪ゲージ）の枚数が多くなる等の理
由から、機械加工費や材料費、労務費などの費用が高く
、結果として高価な製品となる。特に製品が高価である
ことは、ロボットの知能化の普及進捗を妨げる大きな要
因の１つとなっている。 又、前記センサは、歪検出部が半径方向に３重構造とな
っているために、外形寸法が大きく、それにつれて自重
も重くなることから、ロボットハンドに装備するのに必
要な小型・軽量化を達成することができない。 更に、前記センサは、平行ビーム、放射ビームの構成数
量が多いので、変位量が大きくなり、固有振動数が低下
する。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、構成を単純化して、製造コストが、安く小型、軽
量で、ロボットの知能化普及に最適な荷重計を提供する
ことを課題とする。
剛体に作用する力の測定に用いられる荷重計に係り、更
に詳しくは、剛体に作用する力を、基準の座標軸方向の
力や座標軸周りのモーメントに分解して検出することが
可能な６軸カセンサに関するものである。 （従来の技術］ 今日の製造業においては、生産ラインの省力化、高能率
化などを図るべく、ライン作業者が行なう各種作業をい
わゆる産業用ロボットが肩代わりして行なうようになり
つつある。このような産業用ロボットにおいては、その
ハンドの動作を制御するために、当該ロボットの指先に
作用する力やモーメントを正確に検出し得る６軸センサ
等の荷重計が必要となる。 例えば、組立てロボットが、そのハンドでビンを掴み穴
に挿入するという組立作業をする際には、ロボットハン
ドで把持したビンに作用する穴からの反力を検出してロ
ボットハンドの動作を制御するに際して、ロボットハン
ドに作用する力を荷重計で検出する必要がある。 この種の荷重計に関しては、従来から種々の技術が提案
されており、例えば特開昭６０−６２４９７号公報に開
示されている多軸力センサがある。 この多軸力センサは、第１の剛体と第２の剛体との間に
結合されて、これら２つの剛体間に伝達される荷重を検
出するものにおいて、放射平板構造と、この放射平板構
造の基準軸に位置せず且つ平行でもない軸を基準軸とす
る放射平板構造及び平行平板構造の少なくとも一方とを
一体に構成したことを特徴とするものである。 ［発明が達成しようとする課題］ しかしながら、前記特開昭６０−６２４９７号公報の多
軸力センサは、その構造に起因して、次のような問題点
を有していた。 即ち、該センサは、放射平板構造と平行平板構造との組
合せからなるため、構造が複雑であり、更に、使用する
ストレインゲージ（歪ゲージ）の枚数が多くなる等の理
由から、機械加工費や材料費、労務費などの費用が高く
、結果として高価な製品となる。特に製品が高価である
ことは、ロボットの知能化の普及進捗を妨げる大きな要
因の１つとなっている。 又、前記センサは、歪検出部が半径方向に３重構造とな
っているために、外形寸法が大きく、それにつれて自重
も重くなることから、ロボットハンドに装備するのに必
要な小型・軽量化を達成することができない。 更に、前記センサは、平行ビーム、放射ビームの構成数
量が多いので、変位量が大きくなり、固有振動数が低下
する。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、構成を単純化して、製造コストが、安く小型、軽
量で、ロボットの知能化普及に最適な荷重計を提供する
ことを課題とする。
本発明は、測定対像物である２つの剛体の間に介在され
、これら剛体間に作用する力やモーメントを検出する荷
重計であって、前記２つの剛体間に中空柱状弾性体が設
けられ、該弾性体には、第１組の平行ビーム部と、該第
１組の平行ビーム部から該前記弾性体の軸方向に所定距
離離隔した位置に、第１の平行ビームと直交する方向に
設けられた第２の平行ビーム部と、該２組の平行ビーム
部の間に設けられた、前記第１及び第２の平行ビーム部
の端部をそれぞれ連結する周状梁部とを含むことにより
、前記課題を達成したものである。 （発明の作用及び効果） 本発明は、荷重計において、測定対象物である２つの剛
体間に中空柱状弾性体を設け、該弾性体には、互いに直
交する方向に設けられた２組の平行ビーム部と、該２組
の平行ビーム部の端部をそれぞれ連結する周状梁部を形
成している。この際、２組の平行ビーム部は、前記弾性
体の軸方向に所定距離離隔した位置に形成され、前記周
状梁部は、これら２組の平行ビーム部の間に設けられて
いる。 従って、荷重計を構成する平行ビームの数量が少ないの
で、形状が小さくなり、小型軽量化を図れる。 又、前記中空柱状弾性体を構成する際に、例えば柱状弾
性体の軸方向に所定距離離隔した２箇所を半径方向に、
互いに直交した方向から長孔加工を施して前記２組の平
行ビーム部を形成し、更に、該２組の平行ビーム部間に
介在する部分を中空柱化して前記周状梁部を形成するこ
とができるため、加工量が少な（、製造コストを低廉化
できる。 更に、単純な構成で構成部材数が少ないので、変位量が
小さく、従って、固有振動数が大きくなり、検出精度が
向上する。 以上のように、本発明に係る荷重計は構成が単純であり
、製造コストが安く、小型、軽量で、ロボットの知能化
普及に多大な寄与ができる。 【実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 第１図は、本発明の第１実施例に係る荷重計の平面図、
第２図はその正面図、第３図はその側面図である。 第１図〜第３図に示されるように、この荷重計は、該荷
重計を剛体６．８（第２図、第３図）と接続するための
上部フランジ１０、下部フランジ１２が設けられる。こ
こで、例えば荷重計がロボットに使用される場合におい
ては、上部フランジ１０は、その上面１０Ａが一方の剛
体６、例えばロボットハンドに固定され、下部フランジ
１２の下面１２Ｂは、他方の剛体８、例えばロボットア
ームに固定される。これら上部フランジ１０と下部フラ
ンジ１２との間に、多方向の力及びモーメントを検出す
るため、前記荷重計の中空円柱状弾性体１４か介在され
る。 この弾性体１４には、例えば第１図のＹ軸方向に伸びる
１組の上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂと、該上部平行ビ
ーム１６Ａ、１６Ｂから、前記弾性体１４の軸方向（第
２図、第３図のＸ軸方向）に所定距離離隔した位置に、
該上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂと直交する方向に設け
られた、例えば第１図のＸ軸方向に伸びる１組の下部平
行ビーム部２ＯＡ、２０Ｂと、該２組の平行ビーム部の
間に設けられた、第１及び第２の平行ビーム部の端部を
それぞれ４つの梁１９Ａ〜１９Ｄで連結する筒状梁１８
が形成されている。 即ち、この第１実施例に使用される中空円柱状＝７ 弾性体１４は、上部フランジ１０と下部フランジ１２と
を結合する、元来は、円柱状のものである。 この円柱状弾性体に対して、その半径方向く第１図のＹ
軸方向）から長孔を孔開は加工することによって、前記
上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂが形成されている。又、
前記円柱状弾性体に対して、前記上部平行ビーム１６Ａ
、１６Ｂの孔開は加工位置から、前記弾性体の軸方向（
第２図、第３図のＸ軸方向）に所定距離離隔した位置で
、且つ、前記孔開は方向とは直交する方向（第１図のＸ
軸方向）から長孔を孔開は加工することによって、前記
下部平行ビーム２ＯＡ、２０Ｂが形成されている。更に
、前記上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂと下部平行ビーム
２ＯＡ、２０Ｂ間を、弾性体の軸方向に丸孔を孔開は加
工して貫通孔を形成することで筒状梁１８を形成し、中
空円柱状としたものである。 以上のように、第１実施例に係る中空円柱状弾性体１４
は、互いに直交する半径方向の加工と軸方向の加工によ
って、上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂ、筒状梁１８、下
部平行ビーム２ＯＡ、２０Ｂを形成することができるた
め、加工工程が短く非常に容易に製造することができる
。 前記上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂには、第２図及び第
３図に示されるように、その幅方向中心位置の上部にス
トレインゲージ２１．２２．２３．２４か接着して設け
られ、その下部にストレインゲージ３３．３４．３５．
３６が接着して設けられる。これらストレインゲージの
うち、２１．２３．３３．３５は、第４図（Ａ＞に示す
ように、Ｘ軸方向の力Ｆｘを検出するためのホイートス
トンブリッジを構成している。又、残りのストレインゲ
ージ２２．２４．３４．３６は、第４図（Ｅ）に示すよ
うに、Ｙ軸周りのモーメンｌ−Ｍ ｙを検出するための
ホイートストンブリッジを構成している。 又、下部平行ビーム２ＯＡ、２０Ｂには、第２図及び第
３図に示されるように、その幅方向中心位置の上部にス
トレインゲージ２５．２６．２７．２８が接着して設け
られ、その下部にストレインゲージ３７．３８．３９．
４０が接着して設けられる。これらストレインゲージの
うち、２５．２７．３７．３９は、第４図（、Ｂ）に示
すように、Ｙ軸方向の力Ｆｙを検出するためのホイート
ストンブリッジを構成している。又、残りのストレイン
ゲージ２６．２８．３８．４０は、第４図（Ｄ）にボず
ように、Ｘ軸周りのモーメントＭ×を検出するためのホ
イートストンブリッジを構成している。 前記筒状梁１８の４つの梁１９Ａ〜１９Ｄの外側の略中
夫には、ストレインゲージ２９．３０．３１．３２が接
着して設番プられている。このストレインゲージ２９．
３０，３１．３２は、第４図（Ｃ）に示すような、Ｘ軸
方向の力Ｆｚを検出するためのホイートストンブリッジ
を構成している。 前記下部平行ビーム２ＯＡ、２０Ｂには、更に、その長
さ方向く周方向）端部にストレインゲージ４１．４２．
４３．４４が接着して設けられている。このストレイン
ゲージ４１．４２．４３．４４は、第４図（Ｆ）に示す
ように、Ｚ軸周りのモ−メントＭｚを検出するためのホ
イートストンブリッジを構成している。 なお、第２図、第３図においては、ストレインゲージ２
１〜４４は、正面から見て手前側のものと奥側のものを
併記しており、奥側のものはその符号を０内に記して区
別している。 以下、第１実施例の作用を説明する。 第１図〜第３図に示す荷重計において、第１図Ｘ軸方向
の力Ｆ×が上部フランジ１０と下部フランジ１２の間に
作用した場合には、上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂに曲
げ歪が生ずる。従って、この曲げ歪を、４枚のストレイ
ンゲージ２１．２３．３３．３５で検出することによっ
て、第４図（Ａ）のホイートストンブリッジで前記作用
力Ｆｘを測定する。 又、第１図のＹ軸方向の力Ｆｙが上部フランジ１０と下
部フランジ１２の間に作用した場合には、下部平行ビー
ム２ＯＡ、２０Ｂに曲げ歪が生ずる。 従って、この曲げ歪を、４枚のストレインゲージ２５．
２７．３７．３９で検出することによって、第４図（Ｂ
）のホイートストンブリッジで前記作用力Ｆｙを測定す
る。 又、Ｚ軸方向の力Ｆｚが上部フランジ１０と下部フラン
ジ１２の間に作用した場合には、４個の梁１９Ａ〜１９
Ｄに剪断歪が生ずる。従って、この剪断歪を、４枚のス
トレインゲージ２９．３０゜３１．３２で検出すること
によって、第４図（Ｃ）のホイートストンブリッジで前
記作用力Ｆｚを測定する。 又、Ｘ軸周りのモーメントＭＸが上部フランジ１０と下
部フランジ１２の間に作用した場合には、下部平行ビー
ム２０Ａ、２０Ｂに、互いに反対方向の圧縮歪と引張り
歪が生ずる。従って、この圧縮歪と引張り歪を４枚のス
トレインゲージ２６．２８．３８．４０で検出すること
によって、第４図（Ｄ）のホイートストンブリッジで前
記モーメントＭｘを測定する。 又、Ｙ軸周りのモーメントＭＹが上部フランジ１０と下
部フランジ１２の間に作用した場合には、上部平行ビー
ム１６Ａ、１６Ｂに互いに反対方向の圧縮歪と引張り歪
が生ずる。従って、この圧縮歪と引張り歪を、４枚のス
トレインゲージ２２．２４．３４．３６で検出すること
によって、第４図（Ｅ）のホイートストンブリッジで前
記モーメントＭＹを測定する。 又、前記上部フランジ１０と下部７ランジ１２の間にＺ
軸周りのモーメントＭＺが作用した場合には、下部平行
ビーム２ＯＡ、２０Ｂに捩り歪が生ずる。従って、この
捩り歪を、４枚のストレインゲージ４１．４２．４３．
４４で検出することによって、第４図（Ｆ）のホイート
ストンブリッジで前記モーメントＭｚを測定する。 以上のように、第４図（Ａ）〜（Ｆ）で示されるホイー
トストンブリッジで各方向の作用力Ｆ×、Ｆｙ、Ｆｚ及
び、各モーメントＭｘ 、Ｍｙ 、 Ｍｚを測定する。 この場合において、各々のホイートストンブリッジは、
他のホイートストンブリッジの干渉を受けずに、決めら
れた方向の力やモーメントのみに対して測定結果を出力
するため、実施例では、この種のセンサで必要どされる
干渉補償演算が簡単になるという利点をも有する。 次に、本発明の第２実施例を説明する。 この第５図は、第２実施例に係る荷重計の平面図、第６
図は、その正面図である。 この第２実施例は、前記第１実施例が円柱を加工して中
空円柱状弾性体１４を形成していたのに対し、中空柱状
弾性体として、第５図に示されるように、点対称の８角
柱を加工した中空８角柱状弾性体５０を用いたものであ
る。 この第２実施例に係る中空８角柱状弾性体５０は、前記
第１実施例と同様の加工方法（孔開は加工等）で加工し
て形成され、同様の位置にストレインゲージ２１〜４４
が設けられており、これらストレインゲージで第１実施
例と同様に各方向の作用力Ｆｘ〜Ｆｚ及びモーメントＭ
ｘ−Ｍｚを測定する。 他の点に関しては、第１実施例と同様であるので、説明
を省略する。 この第２実施例に係る中空８角柱状弾性体５０において
は、第５図の如く、各平行ビームが平板状どなり、比較
的小さな力で歪が生じるため、力等の検出精度が高いも
のになる。 なお、前記第１、第２実施例においては、第１図〜第３
図に示されるような中空円柱状弾性体と、第５図、第６
図に示されるような中空８角柱状弾性体を例示したが、
本発明が採用された中空柱状弾性体は、図のような構成
のものに限定されるものではない。即ち、測定条件など
によって、中空柱状弾性体の形状を適宜のものに選択し
て荷重計を構成することができる。又、前記中空柱状弾
性体の形成は、孔開は加工に限定されず、他の適宜の方
法で形成できる。
、これら剛体間に作用する力やモーメントを検出する荷
重計であって、前記２つの剛体間に中空柱状弾性体が設
けられ、該弾性体には、第１組の平行ビーム部と、該第
１組の平行ビーム部から該前記弾性体の軸方向に所定距
離離隔した位置に、第１の平行ビームと直交する方向に
設けられた第２の平行ビーム部と、該２組の平行ビーム
部の間に設けられた、前記第１及び第２の平行ビーム部
の端部をそれぞれ連結する周状梁部とを含むことにより
、前記課題を達成したものである。 （発明の作用及び効果） 本発明は、荷重計において、測定対象物である２つの剛
体間に中空柱状弾性体を設け、該弾性体には、互いに直
交する方向に設けられた２組の平行ビーム部と、該２組
の平行ビーム部の端部をそれぞれ連結する周状梁部を形
成している。この際、２組の平行ビーム部は、前記弾性
体の軸方向に所定距離離隔した位置に形成され、前記周
状梁部は、これら２組の平行ビーム部の間に設けられて
いる。 従って、荷重計を構成する平行ビームの数量が少ないの
で、形状が小さくなり、小型軽量化を図れる。 又、前記中空柱状弾性体を構成する際に、例えば柱状弾
性体の軸方向に所定距離離隔した２箇所を半径方向に、
互いに直交した方向から長孔加工を施して前記２組の平
行ビーム部を形成し、更に、該２組の平行ビーム部間に
介在する部分を中空柱化して前記周状梁部を形成するこ
とができるため、加工量が少な（、製造コストを低廉化
できる。 更に、単純な構成で構成部材数が少ないので、変位量が
小さく、従って、固有振動数が大きくなり、検出精度が
向上する。 以上のように、本発明に係る荷重計は構成が単純であり
、製造コストが安く、小型、軽量で、ロボットの知能化
普及に多大な寄与ができる。 【実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 第１図は、本発明の第１実施例に係る荷重計の平面図、
第２図はその正面図、第３図はその側面図である。 第１図〜第３図に示されるように、この荷重計は、該荷
重計を剛体６．８（第２図、第３図）と接続するための
上部フランジ１０、下部フランジ１２が設けられる。こ
こで、例えば荷重計がロボットに使用される場合におい
ては、上部フランジ１０は、その上面１０Ａが一方の剛
体６、例えばロボットハンドに固定され、下部フランジ
１２の下面１２Ｂは、他方の剛体８、例えばロボットア
ームに固定される。これら上部フランジ１０と下部フラ
ンジ１２との間に、多方向の力及びモーメントを検出す
るため、前記荷重計の中空円柱状弾性体１４か介在され
る。 この弾性体１４には、例えば第１図のＹ軸方向に伸びる
１組の上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂと、該上部平行ビ
ーム１６Ａ、１６Ｂから、前記弾性体１４の軸方向（第
２図、第３図のＸ軸方向）に所定距離離隔した位置に、
該上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂと直交する方向に設け
られた、例えば第１図のＸ軸方向に伸びる１組の下部平
行ビーム部２ＯＡ、２０Ｂと、該２組の平行ビーム部の
間に設けられた、第１及び第２の平行ビーム部の端部を
それぞれ４つの梁１９Ａ〜１９Ｄで連結する筒状梁１８
が形成されている。 即ち、この第１実施例に使用される中空円柱状＝７ 弾性体１４は、上部フランジ１０と下部フランジ１２と
を結合する、元来は、円柱状のものである。 この円柱状弾性体に対して、その半径方向く第１図のＹ
軸方向）から長孔を孔開は加工することによって、前記
上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂが形成されている。又、
前記円柱状弾性体に対して、前記上部平行ビーム１６Ａ
、１６Ｂの孔開は加工位置から、前記弾性体の軸方向（
第２図、第３図のＸ軸方向）に所定距離離隔した位置で
、且つ、前記孔開は方向とは直交する方向（第１図のＸ
軸方向）から長孔を孔開は加工することによって、前記
下部平行ビーム２ＯＡ、２０Ｂが形成されている。更に
、前記上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂと下部平行ビーム
２ＯＡ、２０Ｂ間を、弾性体の軸方向に丸孔を孔開は加
工して貫通孔を形成することで筒状梁１８を形成し、中
空円柱状としたものである。 以上のように、第１実施例に係る中空円柱状弾性体１４
は、互いに直交する半径方向の加工と軸方向の加工によ
って、上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂ、筒状梁１８、下
部平行ビーム２ＯＡ、２０Ｂを形成することができるた
め、加工工程が短く非常に容易に製造することができる
。 前記上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂには、第２図及び第
３図に示されるように、その幅方向中心位置の上部にス
トレインゲージ２１．２２．２３．２４か接着して設け
られ、その下部にストレインゲージ３３．３４．３５．
３６が接着して設けられる。これらストレインゲージの
うち、２１．２３．３３．３５は、第４図（Ａ＞に示す
ように、Ｘ軸方向の力Ｆｘを検出するためのホイートス
トンブリッジを構成している。又、残りのストレインゲ
ージ２２．２４．３４．３６は、第４図（Ｅ）に示すよ
うに、Ｙ軸周りのモーメンｌ−Ｍ ｙを検出するための
ホイートストンブリッジを構成している。 又、下部平行ビーム２ＯＡ、２０Ｂには、第２図及び第
３図に示されるように、その幅方向中心位置の上部にス
トレインゲージ２５．２６．２７．２８が接着して設け
られ、その下部にストレインゲージ３７．３８．３９．
４０が接着して設けられる。これらストレインゲージの
うち、２５．２７．３７．３９は、第４図（、Ｂ）に示
すように、Ｙ軸方向の力Ｆｙを検出するためのホイート
ストンブリッジを構成している。又、残りのストレイン
ゲージ２６．２８．３８．４０は、第４図（Ｄ）にボず
ように、Ｘ軸周りのモーメントＭ×を検出するためのホ
イートストンブリッジを構成している。 前記筒状梁１８の４つの梁１９Ａ〜１９Ｄの外側の略中
夫には、ストレインゲージ２９．３０．３１．３２が接
着して設番プられている。このストレインゲージ２９．
３０，３１．３２は、第４図（Ｃ）に示すような、Ｘ軸
方向の力Ｆｚを検出するためのホイートストンブリッジ
を構成している。 前記下部平行ビーム２ＯＡ、２０Ｂには、更に、その長
さ方向く周方向）端部にストレインゲージ４１．４２．
４３．４４が接着して設けられている。このストレイン
ゲージ４１．４２．４３．４４は、第４図（Ｆ）に示す
ように、Ｚ軸周りのモ−メントＭｚを検出するためのホ
イートストンブリッジを構成している。 なお、第２図、第３図においては、ストレインゲージ２
１〜４４は、正面から見て手前側のものと奥側のものを
併記しており、奥側のものはその符号を０内に記して区
別している。 以下、第１実施例の作用を説明する。 第１図〜第３図に示す荷重計において、第１図Ｘ軸方向
の力Ｆ×が上部フランジ１０と下部フランジ１２の間に
作用した場合には、上部平行ビーム１６Ａ、１６Ｂに曲
げ歪が生ずる。従って、この曲げ歪を、４枚のストレイ
ンゲージ２１．２３．３３．３５で検出することによっ
て、第４図（Ａ）のホイートストンブリッジで前記作用
力Ｆｘを測定する。 又、第１図のＹ軸方向の力Ｆｙが上部フランジ１０と下
部フランジ１２の間に作用した場合には、下部平行ビー
ム２ＯＡ、２０Ｂに曲げ歪が生ずる。 従って、この曲げ歪を、４枚のストレインゲージ２５．
２７．３７．３９で検出することによって、第４図（Ｂ
）のホイートストンブリッジで前記作用力Ｆｙを測定す
る。 又、Ｚ軸方向の力Ｆｚが上部フランジ１０と下部フラン
ジ１２の間に作用した場合には、４個の梁１９Ａ〜１９
Ｄに剪断歪が生ずる。従って、この剪断歪を、４枚のス
トレインゲージ２９．３０゜３１．３２で検出すること
によって、第４図（Ｃ）のホイートストンブリッジで前
記作用力Ｆｚを測定する。 又、Ｘ軸周りのモーメントＭＸが上部フランジ１０と下
部フランジ１２の間に作用した場合には、下部平行ビー
ム２０Ａ、２０Ｂに、互いに反対方向の圧縮歪と引張り
歪が生ずる。従って、この圧縮歪と引張り歪を４枚のス
トレインゲージ２６．２８．３８．４０で検出すること
によって、第４図（Ｄ）のホイートストンブリッジで前
記モーメントＭｘを測定する。 又、Ｙ軸周りのモーメントＭＹが上部フランジ１０と下
部フランジ１２の間に作用した場合には、上部平行ビー
ム１６Ａ、１６Ｂに互いに反対方向の圧縮歪と引張り歪
が生ずる。従って、この圧縮歪と引張り歪を、４枚のス
トレインゲージ２２．２４．３４．３６で検出すること
によって、第４図（Ｅ）のホイートストンブリッジで前
記モーメントＭＹを測定する。 又、前記上部フランジ１０と下部７ランジ１２の間にＺ
軸周りのモーメントＭＺが作用した場合には、下部平行
ビーム２ＯＡ、２０Ｂに捩り歪が生ずる。従って、この
捩り歪を、４枚のストレインゲージ４１．４２．４３．
４４で検出することによって、第４図（Ｆ）のホイート
ストンブリッジで前記モーメントＭｚを測定する。 以上のように、第４図（Ａ）〜（Ｆ）で示されるホイー
トストンブリッジで各方向の作用力Ｆ×、Ｆｙ、Ｆｚ及
び、各モーメントＭｘ 、Ｍｙ 、 Ｍｚを測定する。 この場合において、各々のホイートストンブリッジは、
他のホイートストンブリッジの干渉を受けずに、決めら
れた方向の力やモーメントのみに対して測定結果を出力
するため、実施例では、この種のセンサで必要どされる
干渉補償演算が簡単になるという利点をも有する。 次に、本発明の第２実施例を説明する。 この第５図は、第２実施例に係る荷重計の平面図、第６
図は、その正面図である。 この第２実施例は、前記第１実施例が円柱を加工して中
空円柱状弾性体１４を形成していたのに対し、中空柱状
弾性体として、第５図に示されるように、点対称の８角
柱を加工した中空８角柱状弾性体５０を用いたものであ
る。 この第２実施例に係る中空８角柱状弾性体５０は、前記
第１実施例と同様の加工方法（孔開は加工等）で加工し
て形成され、同様の位置にストレインゲージ２１〜４４
が設けられており、これらストレインゲージで第１実施
例と同様に各方向の作用力Ｆｘ〜Ｆｚ及びモーメントＭ
ｘ−Ｍｚを測定する。 他の点に関しては、第１実施例と同様であるので、説明
を省略する。 この第２実施例に係る中空８角柱状弾性体５０において
は、第５図の如く、各平行ビームが平板状どなり、比較
的小さな力で歪が生じるため、力等の検出精度が高いも
のになる。 なお、前記第１、第２実施例においては、第１図〜第３
図に示されるような中空円柱状弾性体と、第５図、第６
図に示されるような中空８角柱状弾性体を例示したが、
本発明が採用された中空柱状弾性体は、図のような構成
のものに限定されるものではない。即ち、測定条件など
によって、中空柱状弾性体の形状を適宜のものに選択し
て荷重計を構成することができる。又、前記中空柱状弾
性体の形成は、孔開は加工に限定されず、他の適宜の方
法で形成できる。
第１図は本発明の第１実施例に係る荷重計の構成を示す
平面図、 第２図は、同じく正面図、 第３図は、同じく側面図、 第４図（Ａ）〜（Ｆ）は、上記荷重計に設けられたスト
レインゲージから各方向の力及びモーメントを検出する
ためのホイートストンブリッジの回路構成を示す回路図
、 第５図は、本発明の第２実施例に係る荷重計の構成を示
す平面図、 第６図は、同じく正面図である。 １０・・・上部フランジ、 １２・・・下部フランジ、 １４・・・中空円柱状弾性体、 １６Ａ、１６Ｂ・・・上部平行ビーム、１８・・・周状
梁、 １９Ａ〜１９Ｄ・・・梁、 ２１〜４４・・・ストレインゲージ、 ５０・・・中空８角柱状弾性体。
平面図、 第２図は、同じく正面図、 第３図は、同じく側面図、 第４図（Ａ）〜（Ｆ）は、上記荷重計に設けられたスト
レインゲージから各方向の力及びモーメントを検出する
ためのホイートストンブリッジの回路構成を示す回路図
、 第５図は、本発明の第２実施例に係る荷重計の構成を示
す平面図、 第６図は、同じく正面図である。 １０・・・上部フランジ、 １２・・・下部フランジ、 １４・・・中空円柱状弾性体、 １６Ａ、１６Ｂ・・・上部平行ビーム、１８・・・周状
梁、 １９Ａ〜１９Ｄ・・・梁、 ２１〜４４・・・ストレインゲージ、 ５０・・・中空８角柱状弾性体。
Claims (1)
- （１）測定対象物である２つの剛体の間に介在され、こ
れら剛体間に作用する力やモーメントを検出する荷重計
であつて、 前記２つの剛体間に中空柱状弾性体が設けられ、該弾性
体には、第１の平行ビーム部と、該第１の平行ビーム部
から前記弾性体の軸方向に所定距離離隔した位置に、第
１の平行ビームと直交する方向に設けられた第２の平行
ビーム部と、該２組の平行ビーム部の間に設けられた、
前記第１及び第２の平行ビーム部の端部をそれぞれ連結
する周状梁部と、が形成されていることを特徴とする荷
重計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63275529A JPH02122231A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 荷重計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63275529A JPH02122231A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 荷重計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122231A true JPH02122231A (ja) | 1990-05-09 |
Family
ID=17556721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63275529A Pending JPH02122231A (ja) | 1988-10-31 | 1988-10-31 | 荷重計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02122231A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210558A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | 多軸力覚センサおよびその製造方法 |
-
1988
- 1988-10-31 JP JP63275529A patent/JPH02122231A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010210558A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Mitsubishi Electric Corp | 多軸力覚センサおよびその製造方法 |
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