JPH068508Y2 - 力検出器保護装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、起歪体の撓みを利用して力を検出する力検出
器保護装置に関する。

〔従来技術と問題点〕

産業用ロポットなどの各種制御機器においては、作業中
に大小さまざまな力が多方向に発生するが、過負荷によ
る機器の破損を防止するため、常時、負荷側から伝達さ
れる力を検出する必要がある。

第４図は、このような力検出に使用される力検出器の構
造を示す縦断面図である。すなわち、駆動部側に取付け
られるカップ形状の負荷フランジ１には、カバー部１１
が一体的に形成されており、また、固定部側に取付けら
れるカップ形状の固定フランジ２にもカバー部２１が一
体的に形成されている。そして、負荷フランジ１と固定
フランジ２とを突き合わせた場合に形成される内部空間
には起歪体３が装着されている。また、両フランジのカ
バー部１１，２１の外周面には蛇腹伸縮バンド５がリン
グ状に取付けられ、これにより防塵あるいは防滴が保た
れている。

第５図は、起歪体３に作用するＸ，Ｙ，Ｚの三軸方向応
力を３次元空間において示した説明図である。これらの
応力が起歪体３に作用した場合、起歪体３は、これらの
合力方向に変形するようになっている。したがって、第
４図における負荷フランジ１は、固定フランジ２に対し
て、例えば、左右方向、上下方向、紙面の垂直方向など
に移動する。

ところで、第４図の構成の場合、過負荷によって負荷フ
ランジ１が大きく移動すると、起歪体３の変形が塑性変
形の領域にまで達すると共に、蛇腹伸縮バンド５が破損
するおそれがある。このような場合には、起歪体３の力
検出機能が失われ、また、防塵あるいは防滴も保障され
ないことになる。

そこで、第６図に示すように、起歪体３の特定方向への
塑性変形を防止する構造が既に提案されている（特願昭
６０−６６２５３号、特願昭６０−７９５４０号参
照）。すなわち、起歪体３には中空部が形成され、この
中空部内において、突起部３２が負荷側から延びてい
る。そして、起歪体３の固定側にはストッパ３３，３４
がビス３３ａにより固着され、突起部３２とはギャップ
Ｇだけ離間するように配置されている。したがって、第
７図に示す（＋）Ｘ、（−）Ｘ方向（上下方向）に、起
歪体３が大きく変形しようとすると、突起部３２がスト
ッパ３３あるいはストッパ３４にぶつかるため、過大な
変形が抑制されることになる。なお、第６図において
は、起歪体３にビーム部３１が形成されており、これに
歪ゲージ６が貼着されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、第６図の構成では、３軸方向のうち１軸
方向についてだけしか過負荷による塑性変形を防ぐこと
ができないものとなっている。他の２軸方向についての
過負荷による塑性変形を防止するには、これに対応する
ストッパをさらに追加する必要があるが、構成の複雑
化、重量の増大、コストの増加等を招くことになるた
め、このようなストッパを追加することは事実上困難で
あった。

また、第６図の構成に、防塵用バンド等を取付けようと
すると、バンドの面積を大きくせざるを得ないが、その
分だけ他の機器等との接触によりこのバンドが損傷する
機会が大きくなり、充分な防塵機能あるいは防滴機能を
維持することができなくなるという問題もあった。

本考案は上記実情に鑑みてなされたものであり、起歪体
の三軸方向すべてについての塑性変形を防止することが
でき、さらに、防塵、防滴機能の低下を防止することが
可能な力検出器保護装置を提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記課題を解決するための手段として、カップ
形状の固定フランジと負荷フランジとを突き合わせ、こ
れら両フランジの内部に形成される空間に起歪体を装着
し、負荷フランジを介して伝達される負荷からの力を、
この起歪体に生じる変形量に基いて検出する力検出器に
おいて、前記両フランジのうちいずれか一方のフランジ
の突き合わせ面に、他方のフランジの突き合わせ面に向
かって突出するリング状凸部を形成すると共に、他方の
フランジの突き合わせ面には、前記起歪体の三軸方向の
変形を一定量だけ許容し得るように、このリング状凸部
と遊嵌状態で係合するリング状凹部を形成し、さらに、
これら両フランジ間の三軸方向のずれを許容し得る弾性
材料で形成された防滴バンドにより、両フランジの外周
面における突き合わせ部を被覆したことを特徴とするも
のである。

〔作用〕

上記構成において、リング状凸部とリング状凹部とは遊
嵌状態で係合しており、起歪体は３軸方向のいずれにも
変形することができる。そして、この変形が許容される
量は遊嵌の程度すなわち凸部と凹部との間隙により決定
されるが、これは起歪体が塑性変形を生じない程度の一
定量になるように設定されている。

また、このような凸部と凹部との係合は、両フランジの
突き合わせ面において行なわれ、凹部内に凸部が収納さ
れる状態となるので、両フランジの突き合わせによって
形成される内部空間の形状はシンプルなものとなる。し
たがって、起歪体に対して特に変形加工等を施す必要は
ない。

さらに、両フランジの外周面における突き合わせ部は弾
性材料の防滴バンドにより覆われているが、このバンド
のすぐ内側にはフランジの突き合わせ部が当接している
ので異物等がぶつかったとしても、このバンドは損傷し
にくくなっている。また、このバンドが損傷したとして
も、両フランジの突き合わせ部は、凸部と凹部との係合
になっているので、塵埃、水滴等は内部に侵入しにくく
なっている。つまり、起歪体の変形を一定量に抑制する
ための係合構造が、そのまま、防塵、防滴に適した構造
となっている。

本考案の一実施例における側断面図、荷重の印加方向
図、ＡーＡ線に沿った一部正断面図を第１図、第２図、
第３図に表わす。

本実施例は、円板状のフランジと円筒状のカバー部を一
体形とした固定フランジ２と同様な形状の負荷フランジ
１とで形成される内部空間に起歪体３を装着し、カバー
部２１，１１の切れ目に径方向とＺ軸方向に一定の間隔
を設けた凹凸形状とし、その部分をカバー部２１，１１
と等しい外径の弾性体４（防滴バンド）で覆う構造であ
る。

このような構造とすることで、従来例における蛇腹伸縮
バンド５に見られた突起がなくなり、力検出器の外径が
フラットになるので、弾性体４が他の機器に引っ掛って
破損することがなくなる。そして、刃物状の物体が弾性
体４の最も弱い部分に直角に当り、弾性体４を破った場
合でもカバー部２１，１１がオーバーラップしているの
で、破損はその部分でとどまり、直接起歪体を損傷する
ことがなく、しかも塵埃、水滴等のその部分からの侵入
も容易でない。

次に負荷フランジ１に各方向の力が加わった場合の作用
を説明する。

負荷フランジ１に（＋）Ｘ方向の力が加わると負荷フラ
ンジ１とその外リング１１１はともに（＋）Ｘ方向へ移
動するが、外リング１１１がリング状凸部としての中リ
ング２１１に当って止まる。なお、リング状凹部は外リ
ング１１１及び１１２により形成される。

この場合、外リング１１１と中リング２１１との径方向
のギャップを予め求めておいて起歪体３に定格力を加え
たときの変形量に少し余裕を加えた値に設定しておくこ
とにより、（＋）方向の過負荷を防止することができ
る。

同様にして、（−）Ｘ方向の場合は内リング１１２と中
リング２１１のギャップを適切な値に設定すれば、過負
荷を防止できる。

（＋）Ｙ、（−）Ｙ方向の場合も、（＋）Ｘ、（−）Ｘ
方向の場合と全く同様に過負荷を防止できる。

さらに、Ｘ方向回りのモーメントＭ_Ｘ，Ｙ方向回りモー
メントＭ_Ｙが負荷フランジ１に加わった場合は負荷フラ
ンジ１は固定フランジ２に対して傾斜しながら撓むが、
その場合でも外リング１１１あるいは内リング１１２が
中リング２１１に傾いて当たることでストッパとなるの
で過負荷を防止できる。

（＋）Ｚ方向の場合は、中リング２１１の先端と、外リ
ング１１１と内リング１１２とにより形成する溝との間
に生じるＺ軸方向のギャップを適切な値に設定すれば、
負荷フランジ１に過負荷が加わっても前述の溝が中リン
グ２１１に突き当たるので、過負荷を防止できる。

（−）Ｚ方向の場合は、中リング２１１に形成した爪２
１１ａと外リング１１１に形成した爪１１１ａとのＺ軸
方向のギャップを適切な値に設定すれば、爪１１１ａが
爪２１１ａに引っ掛かることで、過負荷を防止できる。

この場合、爪２１１ａと爪１１１ａの挿入は外リング１
１１と中リング２１１の弾性変形を利用する。

Ｚ方向回りのモーメントＭ_Ｚが負荷フランジ１に加わっ
た場合は、Ａ−Ａ断面で表わした第３図に示すように、
固定フランジ２に固定ティース２１２を設けてストッパ
とし、負荷フランジ１に可動ティース１１２ａを設けた
組み合せを上下２ヶ所に形成して、これらティース間の
ギャップを適切な値に設定することで、Ｚ方向回りのモ
ーメントＭ_Ｚに対する過負荷を防止できる。

以上説明したように、負荷フランジ１にどのような方向
の過大な力あるいはモーメントが加わっても、起歪体３
を過負荷から保護できる。

ところで、起歪体の撓みを利用して力を検出する方式の
力検出器を自動機械等に取り付けて作業時の反力を検出
する場合、力検出器本体は小型でなければ取り付けられ
ないし、軽量でなければ力検出器自身の重量が自動機械
に対して負荷となる。

しかし反面、作業時の過負荷から力検出器を保護するよ
うなストッパも必要である。

ところが多方向に独立したストッパを設けると構造が複
雑となり重量、体積ともに増加する。

そこで本考案のように、起歪体のカバーに工夫を加えて
全方向の過負荷保護装置とすることで、上述の背反する
要求を一挙に満させることができる。

さらに、力検出器の外径をフラットにしたため自動機械
の移動にさいして、従来の蛇腹伸縮バンドがそうであっ
たように他の機械に引っ掛って破れることもなく、万一
鋭利な刃物状の弾性体の最も弱い部分に当たっても、オ
ーバーラップしたカバーのために起歪体が直接損傷を受
けることがなく、しかも破れた弾性体部分からの塵埃、
水滴等の侵入も容易でない利点がある。

〔考案の効果〕

以上のように、本考案によれば、起歪体の三軸方向すべ
てについての塑性変形を防止することができ、さらに、
防塵、防滴機能の低下を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は本考案の一実施例における側
断面図、荷重の印加方向図、Ａ−Ａ線に沿った一部正断
面図、第４図ないし第７図は従来例の説明図である。 １……負荷フランジ １１１……外リング １１２……内リング １１２ａ……可動ティース（係合突起） ２……固定フランジ ２１１……中リング（リング状凸部） ２１２……固定ティース（係合突起） ３……起歪体 ４……弾性体（防滴バンド）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−29174（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−19228（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭42−5997（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】カップ形状の固定フランジと負荷フランジ
   とを突き合わせ、これら両フランジの内部に形成される
   空間に起歪体を装着し、負荷フランジを介して伝達され
   る負荷からの力を、この起歪体に生じる変形量に基いて
   検出する力検出器において、 前記両フランジのうちいずれか一方のフランジの突き合
   わせ面に、他方のフランジの突き合わせ面に向かって突
   出するリング状凸部を形成すると共に、他方のフランジ
   の突き合わせ面には、前記起歪体の三軸方向の変形を一
   定量だけ許容し得るように、このリング状凸部と遊嵌状
   態で係合するリング状凹部を形成し、 さらに、これら両フランジ間の三軸方向のずれを許容し
   得る弾性材料で形成された防滴バンドにより、両フラン
   ジの外周面における突き合わせ部を被覆したことを特徴
   とする力検出器保護装置。
2. 【請求項２】前記フランジの突き合わせ部付近の各内周
   面に、これらの突き合わせ面の回転方向への相互間のず
   れを一定量だけ許容し得るように、互いに遊嵌状態で係
   合する一対の回転拘束用係合突起を形成したことを特徴
   とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の力検出器保
   護装置。