JPH0532691B2 - - Google Patents

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JPH0532691B2
JPH0532691B2 JP62298744A JP29874487A JPH0532691B2 JP H0532691 B2 JPH0532691 B2 JP H0532691B2 JP 62298744 A JP62298744 A JP 62298744A JP 29874487 A JP29874487 A JP 29874487A JP H0532691 B2 JPH0532691 B2 JP H0532691B2
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JP
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plate
bridge
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bridge plate
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、力やモーメントを感知するセンサ
の製造方法に関し、より詳細には、ロボツトのア
ームとその先端に取り付けた工具の間に生じる力
あるいはモーメントまたはその双方を感知するセ
ンサの製造方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a sensor that detects force or moment, and more specifically, the present invention relates to a method for manufacturing a sensor that detects force or moment. Alternatively, the present invention relates to a method of manufacturing a sensor that senses a moment or both.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、産業用ロボツトの作業工具を制御するた
めに、作業工具が被加工物に当接した際に作業工
具に生ずる力やモーメントを感知・測定し、これ
によつてロボツトの駆動機構を制御する方式が採
用されつつある。このような制御方式では、一般
にロボツト・アームの手首と作業工具の関に力や
モーメントを感知するセンサが取り付けられる。
このセンサは、多成分の力とモーメントを精密か
つ連続的に感知しなければならない。
In recent years, in order to control the work tools of industrial robots, the force and moment generated in the work tools when they come into contact with the workpiece are sensed and measured, and the robot drive mechanism is thereby controlled. method is being adopted. In such a control system, a sensor that senses force or moment is generally attached between the wrist of the robot arm and the work tool.
This sensor must accurately and continuously sense multi-component forces and moments.

従来より、この種の力−モーメント・センサの
製造方法として溶接を用いる方法が知られてい
る。この方法は大略次のようなものである。
Conventionally, a method using welding is known as a method of manufacturing this type of force-moment sensor. This method is roughly as follows.

すなわち、第6図に示したような円形のプレー
ト部材1と上端を開口した浅い円筒形のカツプ部
材2を形成し、プレート部材1の突出部1aをカ
ツプ部材2の開口部より嵌入してこれらの互いに
対向する端面3,4を接触させた後、電子ビーム
溶接によつて両者を接合・一体化する。こうして
作られた中空の偏平な円筒形部材の側面に、周方
向に等間隔に複数(図では4個)のスリツト5を
フライス加工により形成して、プレート部材1と
カツプ部材2のプレート部2aを接続するブリツ
ジ部6を4個形成する。ブリツジ部6には、さら
に第7図に見るように、周囲に傾斜した溝7を4
個フライス加工によつて形成して略八角形となる
ようにすると共に、中心部に孔8をドリル加工に
より形成する。また、円筒形部材の中心には、そ
れを貫通する中心孔9を、プレート部材1とカツ
プ部材2の中心に設けた孔1b,2bを利用して
ドリル加工により形成する、というものである。
That is, a circular plate member 1 and a shallow cylindrical cup member 2 with an open upper end are formed as shown in FIG. After bringing the mutually opposing end surfaces 3 and 4 into contact with each other, the two are joined and integrated by electron beam welding. A plurality of (four in the figure) slits 5 are formed at equal intervals in the circumferential direction on the side surface of the hollow flat cylindrical member thus produced, and plate portions 2a of the plate member 1 and the cup member 2 are formed. Four bridge portions 6 are formed to connect the two. As shown in FIG.
It is formed by individual milling into a substantially octagonal shape, and a hole 8 is formed in the center by drilling. Further, a center hole 9 passing through the cylindrical member is formed in the center of the cylindrical member by drilling using holes 1b and 2b provided at the center of the plate member 1 and the cup member 2.

しかしながら、この従来の方法では、形成され
るブリツジ部6は、第8図に見るように、表面お
よび裏面のいずれもが円筒面状に湾曲している。
このため、このブリツジ部6に作用する力やモー
メントによつてそこに生じた歪を歪ゲージなどの
検知器で取り出した場合、その解析が非常に困難
であり、このため力やモーメントの感知特性が必
ずしも満足し得るものではなかつた。
However, in this conventional method, both the front and back surfaces of the bridge portion 6 formed are curved into a cylindrical shape, as shown in FIG.
For this reason, if a detector such as a strain gauge is used to extract the strain caused by the force or moment acting on this bridge part 6, it is extremely difficult to analyze it, and this is due to the force and moment sensing characteristics. was not necessarily satisfactory.

さらに、この種の力−モーメント・センサの製
造方法として、溶接法以外に1つの円柱形のブロ
ツクの内部をワイヤカツト放電加工法によつてく
り抜いて上記と同様のブリツジ部を形成する方法
も知られている。しかし、この方法は加工コスト
が非常に高いという難点がある。
Furthermore, as a manufacturing method for this type of force-moment sensor, in addition to the welding method, there is also a known method in which a bridge portion similar to the above is formed by hollowing out the inside of a cylindrical block using a wire cut electric discharge machining method. ing. However, this method has the disadvantage that the processing cost is very high.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

この発明は、上述のような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、ブリツ
ジ部の感知特性が良好であると共に簡易かつ低コ
ストで実施できる力−モーメント・センサの製造
方法を提供することにある。
This invention was made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a method for manufacturing a force-moment sensor that has good sensing characteristics at the bridge part and can be implemented easily and at low cost. Our goal is to provide the following.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するため、この発明では以下の
(a)〜(d)の各工程から成る技術的手段を講じてい
る。
In order to achieve the above object, this invention provides the following:
We have taken technical measures consisting of steps (a) to (d).

(a) 片側に突出部13を備えた2枚のプレート部
材11であつて、この突出部13がプレート部
12に直角な少なくとも3つの平坦な外側面1
3aおよびブリツジ用プレート17の位置決め
手段を有しているものを形成する工程。
(a) two plate members 11 with projections 13 on one side, which projecting portions 13 form at least three flat outer surfaces 1 perpendicular to the plate portions 12;
3a and a means for positioning the bridge plate 17.

(b) 平板状のブリツジ用プレート17を上記プレ
ート部材11の平坦な外側面13aの数と同数
だけ形成する工程。
(b) A step of forming the same number of flat bridge plates 17 as the flat outer surfaces 13a of the plate member 11.

(c) 上記ブリツジ用プレート17を、上記両プレ
ート部材11の平坦な外側面13aにそれぞれ
接触させると共に上記位置決め手段によつて位
置決めをし、上記両プレート部材11を上記ブ
リツジ用プレート17を介して接続する工程。
(c) Bringing the bridging plate 17 into contact with the flat outer surfaces 13a of both the plate members 11 and positioning them by the positioning means, so that the bridging plate 17 is moved through the bridging plate 17. The process of connecting.

(d) 上記ブリツジ用プレート17と上記両プレー
ト部材11を溶接によつて接合・固着する工
程。
(d) A step of joining and fixing the bridge plate 17 and both plate members 11 by welding.

〔作用〕[Effect]

上記技術的手段によれば、プレート部材11お
よびブリツジ用プレート17は、いずれもフラツ
トエンドミル等により容易に加工できる形状であ
り、しかもブリツジ用プレート17はプレート部
材11上に位置決めが可能であるので、これらの
組立作業は容易に行うことができる。
According to the above technical means, both the plate member 11 and the bridge plate 17 have shapes that can be easily machined with a flat end mill or the like, and the bridge plate 17 can be positioned on the plate member 11. , these assembly operations can be easily performed.

また、平板状のブリツジ用プレート17をほと
んどそのまま利用してブリツジ部を形成するの
で、起歪部を平坦な板状とすることができる。
Further, since the bridge portion is formed by using the flat bridge plate 17 as is, the strain generating portion can be formed into a flat plate shape.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付図面に基いてこの発明の方法の一実
施例を説明する。
An embodiment of the method of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

まず第1に、第1図および第2図に示すような
プレート部材11を2枚形成する。これらは、通
常はアルミニウム合金などの金属材料をフラツト
エンドミルでフライス加工すること等により、容
易に得ることができるものである。
First, two plate members 11 as shown in FIGS. 1 and 2 are formed. These can usually be easily obtained by milling a metal material such as an aluminum alloy with a flat end mill.

このプレート部材11は、円板状のプレート部
12の片側に突出部13を形成したものである。
この突出部13は、角を落とした正方形板をプレ
ート部12の上に積重ねたような形状であり、4
つの各側面の中央部には、プレート部12の端面
12aと同じ高さの位置決め用の切欠部14か形
成されている。この切欠部14には後述のブリツ
ジ用プレートが嵌入されてその位置決めをするた
め、ブリツジ用プレートの幅および厚みに適合す
るように形成される。各切欠部14には、プレー
ト部12に直角な平坦な外側面13aが形成さ
れ、さらにそれに隣接して、上記突出部13には
浅い溝15が形成されている。この溝は、ブリツ
ジ用プレートを溶接により固着する際に、溶接用
の金属を貯めるためのものである。
This plate member 11 has a protrusion 13 formed on one side of a disk-shaped plate portion 12.
This protruding part 13 has a shape like a square plate with rounded corners stacked on the plate part 12, and has four parts.
A positioning notch 14 having the same height as the end surface 12a of the plate portion 12 is formed in the center of each side surface. A bridge plate, which will be described later, is inserted into this notch 14 to position it, so it is formed to match the width and thickness of the bridge plate. Each notch 14 is formed with a flat outer surface 13a perpendicular to the plate portion 12, and adjacent thereto, a shallow groove 15 is formed in the protrusion 13. This groove is for storing welding metal when fixing the bridge plate by welding.

プレート部材11には、さらに中心にプレート
部材11を中心軸方向に貫通する孔16が設けて
ある。
The plate member 11 is further provided with a hole 16 at the center thereof that passes through the plate member 11 in the central axis direction.

次の工程は、上述した2枚のプレート部材11
をブリツジ用プレート17を介在させて接合する
ことである。これは以下のようにして行う。すな
わち、まず一方のプレート部材11の突出部13
を上向きにしてその切欠部14に長方形の平坦な
ブリツジ用プレート17を嵌入する。このとき、
ブリツジ用プレート17の下側面はプレート部1
2の端面12aに接触し、その左右の側面は切欠
部14の左右の側面にそれぞれ接触している。ブ
リツジ用プレート17の内側面は、平坦な外側面
13aに接触している。4枚のブリツジ用プレー
ト17を各切欠部14に嵌入した状態は、第3図
に示してある。なお、ブリツジ用プレート17
も、プレート部材11と同様な材料で形成するこ
とができる。
The next step is to remove the two plate members 11 mentioned above.
This is to join them with a bridge plate 17 interposed therebetween. This is done as follows. That is, first, the protrusion 13 of one plate member 11
A rectangular flat bridge plate 17 is fitted into the notch 14 with the plate facing upward. At this time,
The lower surface of the bridge plate 17 is the plate part 1
2, and its left and right side surfaces are in contact with the left and right side surfaces of the notch 14, respectively. The inner surface of the bridge plate 17 is in contact with the flat outer surface 13a. A state in which four bridge plates 17 are fitted into each notch 14 is shown in FIG. In addition, bridge plate 17
The plate member 11 can also be made of the same material as the plate member 11.

次に、第3図の状態を保ちながら、他方のプレ
ート部材11を突出部13を下向きにして上記ブ
リツジ用プレート17の上に載せ、各切欠部14
に各ブリツジ用プレート17の上端を上記と同様
にして嵌入させる。こうして、第4図に示すよう
に、2枚のプレート部材11を同心となるように
4枚のブリツジ用プレート17によつて接続した
状態とすると、上下のプレート部材11の突出部
13の間には空間18が形成される。
Next, while maintaining the state shown in FIG. 3, place the other plate member 11 on the bridge plate 17 with the protrusion 13 facing downward, and
Insert the upper end of each bridge plate 17 in the same manner as above. In this way, as shown in FIG. 4, when the two plate members 11 are concentrically connected by the four bridge plates 17, there is a space between the protrusions 13 of the upper and lower plate members 11. A space 18 is formed.

続いて、各ブリツジ用プレート17を上下のプ
レート部材11に固着するため、適当な治具を用
いて上記状態を保持しつつ溶接を行う。この溶接
は、電子ビーム溶接とするのが好ましい。溶接
は、ブリツジ用プレート17がプレート部材11
と接触している部分全体について行うが、この
際、プレート部材11の突出部13に設けた細長
い溝15に溶接用の金属19を貯めることができ
るので、単にブリツジ用プレート17の周囲に沿
つて溶接をする場合よりも溶接の強度を増すこと
が可能となる。こうして、力−モーメント・セン
サの半加工品が完成する。
Subsequently, in order to fix each bridge plate 17 to the upper and lower plate members 11, welding is performed using a suitable jig while maintaining the above state. This welding is preferably electron beam welding. During welding, the bridge plate 17 is attached to the plate member 11.
At this time, the welding metal 19 can be stored in the elongated groove 15 provided in the protrusion 13 of the plate member 11, so the welding metal 19 can be simply welded along the periphery of the bridge plate 17. It is possible to increase the strength of welding compared to when welding. In this way, the force-moment sensor blank is completed.

この半加工品は、従来より公知の方法でフライ
ス加工やドリル加工が施され、第5図に示すよう
なセンサの完成品とされる。すなわち、ブリツジ
用プレート17は、上下の端部すなわち上下のプ
レート部材11と接続されている側の端部におい
て、4つの角が斜めに切り落とされ、略八角形状
となるようにフライス加工される。そして、ブリ
ツジ用プレート17の中心には、それを中心軸方
向に貫通する孔20が、ドリル加工により形成さ
れる。
This semi-finished product is milled or drilled using conventionally known methods to produce a completed sensor as shown in FIG. That is, the bridge plate 17 is milled so that four corners are cut off diagonally at the upper and lower ends, that is, the ends connected to the upper and lower plate members 11, so that the bridge plate 17 has a substantially octagonal shape. A hole 20 is formed in the center of the bridge plate 17 by drilling, passing through it in the central axis direction.

また、上下のプレート部材11の中心には、そ
れらに設けてある孔16を利用して、ドリル加工
により両プレート部材11を貫通してその中心軸
方向に延びる透孔21が形成される。
In addition, at the center of the upper and lower plate members 11, a through hole 21 is formed by drilling, using the hole 16 provided therein, to penetrate through both plate members 11 and extend in the direction of their central axis.

以上のように加工すると、ブリツジ用プレート
17により形成されるブリツジ部は、外側面のみ
ならず内側面までも平坦面となるため、起歪部を
平面上に形成することができることになる。
When processed as described above, the bridge portion formed by the bridge plate 17 has a flat surface not only on the outer surface but also on the inner surface, so that the strain-generating portion can be formed on a flat surface.

なお、この実施例では、突出部13には平坦な
外側面13aを4つ形成しているが、少なくとも
3つあれば実施可能である。また、感知性能の向
上のため、各平坦な外側面13aはいずれも同一
とすると共に、各外側面13aの延長面を結んで
作られる立体の断面形状が正多角形となるように
するのが好ましい。
In this embodiment, four flat outer surfaces 13a are formed on the protrusion 13, but the present invention can be implemented with at least three. Furthermore, in order to improve the sensing performance, it is preferable that the flat outer surfaces 13a are all the same, and that the cross-sectional shape of the solid formed by connecting the extended surfaces of the outer surfaces 13a is a regular polygon. preferable.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明は上述のような構成を有するものであ
るから、ブリツジ部が平坦な板状であり、従つて
起歪部を平板状とすることができる。このため、
ブリツジ部の感知特性が直線的となつて非常に良
好なものとなるという効果を有するものである。
Since the present invention has the above-described configuration, the bridge portion has a flat plate shape, and therefore the strain generating portion can have a flat plate shape. For this reason,
This has the effect that the sensing characteristics of the bridge portion become linear and very good.

また、この発明は、溶接によつてプレート部材
11とブリツジ用プレート17を接合しているの
で、低コストで実施できると共に、プレート部材
11およびブリツジ用プレート17はいずれもフ
ラツトエンドミル等によつて容易に加工できるた
め、簡易に実施できるという効果を有する。
In addition, since the plate member 11 and the bridge plate 17 are joined by welding, this invention can be implemented at low cost, and both the plate member 11 and the bridge plate 17 can be assembled using a flat end mill or the like. Since it can be easily processed, it has the effect of being easy to implement.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、この発明の方法に用いるプレート部
材の一実施例を示す平面図。第2図は、同半断面
正面図。第3図は、一方のプレート部材に4枚の
ブリツジ用プレートを固設した状態の平面図。第
4図は、上下のプレート部材の間にブリツジ用プ
レートを固設して製造した力−モーメント・セン
サの半加工品の半断面正面図。第5図は、第4図
の半加工品を利用して製造した力−モーメント・
センサの半断面正面図。第6図ないし第8図は、
従来の方法の一例を示す図であつて、第6図はプ
レート部材とカツプ部材を接合する前の状態を示
す断面図、第7図は完成した力−モーメント・セ
ンサの半断面正面図。第8図は同平面図である。 11……プレート部材、12……プレート部、
12a……端面、13……突出部、13a……平
坦な外側面、14……切欠部、15……溝、1
6,20……孔、17……ブリツジ用プレート、
18……空間、19……溶接用の金属、21……
透孔。
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a plate member used in the method of the present invention. FIG. 2 is a half-sectional front view of the same. FIG. 3 is a plan view of four bridge plates fixed to one plate member. FIG. 4 is a half-sectional front view of a blank force-moment sensor manufactured by fixing a bridge plate between upper and lower plate members. Figure 5 shows the force-moment curve produced using the blank shown in Figure 4.
FIG. 3 is a front half-sectional view of the sensor. Figures 6 to 8 are
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state before the plate member and the cup member are joined together, and FIG. 7 is a half-sectional front view of a completed force-moment sensor. FIG. 8 is a plan view of the same. 11...Plate member, 12...Plate part,
12a... End surface, 13... Protrusion, 13a... Flat outer surface, 14... Notch, 15... Groove, 1
6, 20... hole, 17... bridge plate,
18... Space, 19... Metal for welding, 21...
Through hole.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 片側に突出部13を備えた2枚のプレート部
材11であつて、この突出部13がプレート部1
2に直角な少なくとも3つの平坦な外側面13a
およびブリツジ用プレート17の位置決め手段を
有しているものを形成する工程と、 平板状のブリツジ用プレート17を上記プレー
ト部材11の平坦な外側面13aの数と同数だけ
形成する工程と、 上記ブリツジ用プレート17を、上記両プレー
ト部材11の平坦な外側面13aにそれぞれ接触
させると共に上記両プレート11を上記ブリツジ
用プレート17を介して接続する工程と、 上記ブリツジ用プレート17と上記両プレート
部材11を溶接によつて接合・固着する工程と を含むことを特徴とする力−モーメント・センサ
の製造方法。 2 上記平坦な外側面13aおよびブリツジ用プ
レート17が、いずれも4つ形成されており、し
かも、上記外側面13aは正四角柱の側面のよう
に配設されている特許請求の範囲第1項に記載の
製造方法。 3 上記位置決め手段が、上記突出部13の各側
面に形成された、上記ブリツジ用プレート17の
幅にほぼ等しい幅をもつ切欠部14である特許請
求の範囲第1項または第2項に記載の製造方法。
[Scope of Claims] 1. Two plate members 11 each having a protrusion 13 on one side, the protrusion 13 forming the plate part 1.
at least three flat outer surfaces 13a perpendicular to 2;
and a step of forming a plate having a positioning means for the bridge plate 17; a step of forming the same number of flat bridge plates 17 as the flat outer surfaces 13a of the plate member 11; a step of bringing the plates 17 into contact with the flat outer surfaces 13a of both plate members 11 and connecting the plates 11 via the bridge plate 17; and the bridge plate 17 and both plate members 11. A method for manufacturing a force-moment sensor, comprising the step of joining and fixing the two by welding. 2. According to claim 1, the flat outer surface 13a and the bridge plate 17 are each formed in four pieces, and the outer surface 13a is arranged like a side surface of a regular square prism. Manufacturing method described. 3. The device according to claim 1 or 2, wherein the positioning means is a notch 14 formed on each side of the protrusion 13 and having a width approximately equal to the width of the bridge plate 17. Production method.
JP62298744A 1987-11-26 1987-11-26 Manufacture of sensor of moment of force Granted JPH01140034A (en)

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