JPH0697193B2 - 荷重検出器の緩衝装置 - Google Patents

荷重検出器の緩衝装置

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JPH0697193B2
JPH0697193B2 JP61134944A JP13494486A JPH0697193B2 JP H0697193 B2 JPH0697193 B2 JP H0697193B2 JP 61134944 A JP61134944 A JP 61134944A JP 13494486 A JP13494486 A JP 13494486A JP H0697193 B2 JPH0697193 B2 JP H0697193B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、荷重検出器に作用する荷重を緩衝して荷重検
出器を保護する荷重検出器の緩衝装置に関する。
〔従来の技術〕
物体に作用する荷重(力、モーメント)を検出する荷重
検出器は多くの分野に用いられている。特にロボツト等
の分野においては、作用した荷重に応じてその制御を行
なうシステムとなつており、荷重検出器は不可欠であ
る。このような荷重検出器としては、例えば特開昭60−
62497号公報に提示されている複数荷重成分を検出する
荷重検出器が好適である。荷重検出器を使用する場合に
おいて、例えばロボツトの腕のように、力の作用する個
所(ロボツトの腕の先端)と荷重検出器とが相当程度離
れている場合には、当該個所に小さな力が作用しても荷
重検出器に入力されるモーメントは極めて大きくなり、
荷重検出器が破壊されるおそれがある。
このような事態を防止するため、従来の荷重検出器にお
いては、荷重検出器の前(荷重が作用する個所側)に、
ばね常数の小さな板を用いた緩衝装置が取付けられてい
る。これにより、荷重が作用したとき前記の板がたわん
で荷重を緩衝し、荷重検出器へ過大な荷重が入力するの
を防止し、荷重検出器を保護するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、上記従来の緩衝装置は荷重検出器の前に設け
られているため、当該緩衝装置の長さ分だけ力の作用個
所から荷重検出器の中心までの距離が長くなり、荷重検
出器に入力するモーメントが大きくなり、結局、その分
だけ作用個所に作用する荷重を制限しなければならない
という欠点があつた。
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
力の作用個所と荷重検出器の中心との間の間隔の拡大を
抑制することができる荷重検出器の緩衝装置を提供する
にある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明は、第1のフランジ
と第2のフランジとを備え、これら2つのフランジ間に
作用する複数の荷重成分を検出する荷重検出器におい
て、前記第1のフランジ側に配置され、かつ、荷重が作
用する第1のブロックと、前記第1のフランジ側に配置
され前記第1のブロックと結合部材で結合された第2の
ブロックと、前記第2のフランジ側に配置され、かつ、
前記第2のブロックおよび前記第1のフランジとそれぞ
れ結合部材で結合された第3のブロックとを設けるとと
もに、前記各結合部材のうちの少なくとも1つを前記荷
重検出器の各所定軸のうちの1つの軸方向にのみたわむ
1対の平行平板で構成したことを特徴とする。
又、本発明は、第1のフランジと第2のフランジとを備
え、これら2つのフランジ間に作用する複数の荷重成分
を検出する荷重検出器において、前記第1のフランジ側
に配置され、かつ、荷重が作用する第1のブロックと、
前記第2のフランジ側に配置され前記第1のブロックと
結合部材で結合された第2のブロックと、前記第2のフ
ランジ側に配置され、かつ、前記第2のブロックおよび
前記第1のフランジとそれぞれ結合部材で結合された第
3のブロックとを設け、前記各結合部材のうちの少なく
とも1つを前記荷重検出器の各所定軸のうちの1つの軸
方向にのみたわむ1対の平行平板で構成するとともに、
前記第1のブロック、前記第2のブロック、および前記
第3のブロックの少なくとも1つは、前記第2のフラン
ジの所定部に所定の間隔で対向する延長部を設けたこと
も特徴とする。
[作用] 特許請求の範囲第(1)項記載の発明においては、第1
のブロックに作用した力は第1のブロック〜第3のブロ
ックおよび各結合部材を経て第1のフランジに伝達さ
れ、荷重検出器で検出される。この力の伝達中、1対の
平行平板で構成された結合部材は所定軸方向にたわみ、
これにより、当該軸方向の荷重成分は緩衝されて荷重検
出器を保護する。
又、特許請求の範囲第(3)項記載の発明においては、
第1のブロックに作用した力は第1のブロック〜第3の
ブロックおよび各結合部材を経て第1のフランジに伝達
され、荷重検出器で検出されるが、伝達される力が過大
な大きさをもつものである場合、所定の延長部が第2の
フランジと接触し、その力は第1のフランジを経ずに直
接第2のフランジに伝達されるので、荷重検出器は確実
に保護される。
〔実施例〕
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の実施例に係る荷重検出器の緩衝装置の
斜視図、第2図および第3図は第1図に示す線II−IIお
よび線III−IIIに沿う断面図である。各図で、1は荷重
検出器であり、互いに直交する3つの軸に関する荷重成
分を検出する。これら3つの軸が座標軸X,Y,Zで表わさ
れている。1a,1bはそれぞれ荷重検出器1のフランジで
あり、荷重検出器1はこれらフランジ1a,1b間に作用す
る荷重を検出することになる。2は円錐棒状の剛体の作
用部、3はリング状の剛体のX軸ブロツクである。作用
部2およびX軸ブロツク3はフランジ1a側に配置されて
いる。4はリング状の剛体のY軸ブロツクであり、フラ
ンジ1b側に配置されている。
5a,5bはX軸ブロツク3とY軸ブロック4との間に装架
されたX軸平行平板であり、X軸方向において互いに対
向して装架されている。X軸平行平板5a,5bはX軸方向
の力成分に対してはたわむが、その他の方向の力成分に
対しては高い剛性を有する。6a,6bはフランジ1aとY軸
ブロツク4との間に装架されたY軸平行平板であり、Y
軸方向において互いに対向して装架されている。Y軸平
行平板6a,6bはY軸方向の力成分に対してはたわむが、
その他の方向の力成分に対しては高い剛性を有する。7
a,7bはX軸ブロツク3の上下両端縁においてX軸方向に
装架されたZ軸平行平板であり、Z軸方向において互い
に対向して装架されている。Z軸平行平板7a,7bはZ軸
方向の力成分に対してはたわむが、その他の方向の力成
分に対しては高い剛性を有する。8はZ軸平行平板7a,7
b間においてその中央部に装架された剛体のZ軸ブロツ
クであり、Z軸平行平板7bを介して作用部2に連結され
ている。
次に、本実施例の動作を説明する。作用部2に、ある方
向にある大きさの力が作用すると、この力は、Z軸ブロ
ツク8、Z軸平行平板7a,7b、X軸ブロツク3、X軸平
行平板5a,5b、Y軸ブロツク4、Y軸平行平板6a,6bを順
次経由し、フランジ1aから荷重検出器1へ伝達されて荷
重が検出され、さらにフランジ1bから、例えばこのフラ
ンジ1aに連結されているロボツトのアーム等に伝達され
る。このような伝達において、作用部2に作用した力の
うち、X軸方向の力成分はX軸平行平板5a,5bのみをた
わませ、Y軸方向の力成分はY軸平行平板6a,6bのみを
たわませ、又、Z軸方向の力成分はZ軸平行平板7a,7b
のみをたわませる。なお、各軸の平行平板のたわみによ
り生じる変位は、平行平板の特性によりその平行平板の
軸方向の変位となるので、各平行平板にたわみを生じて
も力の向きは変化しない。
このように、本実施例では、各軸の平行平板がたわむこ
とにより充分に緩衝機能を発揮し、荷重検出器を保護す
るとともに、緩衝装置が荷重検出器を囲繞する構成とな
つているので、作用部における力の作用点と荷重検出器
の中心との距離を短かくすることができ、ひいては、よ
り大きな力の作用を許容することができ、かつ、上記の
ように緩衝装置が荷重検出器を囲んでいるので、これを
外部の衝撃から保護することができる。又、荷重検出器
と緩衝装置とを併せた全体構造を軽量、小型とすること
ができる。さらに、平行平板構造を用いたので、たわみ
量の異なる平行平板を用意しておけば、平行平板を取換
えるだけで種々の定格の荷重検出器に適用することがで
きる。
第4図は本発明の他の実施例に係る荷重検出器の緩衝装
置の斜視図、第5図および第6図は第4図に示す線V−
Vおよび線VI−VIに沿う断面図である。各図で、1は荷
重検出器、1aは荷重検出器1のフランジ、2は作用部で
あり、第1〜3図に示すものと同じである。11bは荷重
検出器1のフランジであり、第1〜3図のフランジ1bに
相当する。フランジ11bは荷重検出器1の径より大径の
円盤形状に構成される。
13はX軸ブロツクであり、作用部2が固定されている。
13a,13bはX軸ブロツク13の延長部、13a1,13b1はその内
方への突出部、13a2,13b2はその外方への突出部、13a3,
13b3はその先端内面である。突出部13a1,13b1とフラン
ジ11bとはZ軸方向において対向しており、両者の間隙
がZ1で示されている。又、先端内面13a3,13b3とフラン
ジ11bの外周縁とはX軸方向において対向しており、両
者の間隙がX1,X2で示されている。
14はY軸ブロツクであり、14a,14bはその延長部、14a1,
14b1は延長部14a,14bの先端内面を示す。先端内面14a1,
14b1とフランジ11bの外周縁とはY軸方向において対向
しており、両者の間隙がY1,Y2で示されている。
15a,15bはX軸平行平板、16a,16bはY軸平行平板、17a,
17bはZ軸平行平板、18はZ軸ブロツクである。18aはZ
軸ブロツク18の中央突出部であり、この中央突出部18a
はフランジ11bの面とZ軸方向において対向している。
中央突出部18aとフランジ11bとの間隙がZ2で示されてい
る。X軸平行平板15a,15bはX軸ブロツク13の突出部13a
2,13b2とZ軸ブロツク18との間に装架され、Y軸平行平
板16a,16bはY軸ブロツク14の延長部14a,14bとフランジ
1aとの間に装架され、さらに、Z軸平行平板17a,17bは
Z軸ブロツク18とY軸ブロツク14の延長部14a,14bとの
間に装架されている。なお、19はロボツトのアームのよ
うな作業装置、20は作業装置19の取付部、21はフランジ
11bと取付部20を連結する剛体の柱であるが、これらは
第5図および第6図では図示が省略されている。
次に、本実施例の動作を第7図乃至第10図に示す変位状
態図を参照しながら説明する。なお、第7図,第9図は
第5図と同様の切断線の断面図、第8図,第10図は第6
図と同様の切断線の断面図である。作用部に力が作用す
ると、この力は、X軸ブロツク13、X軸平行平板15a,15
b、Z軸ブロツク18、Z軸平行平板17a,17b、Y軸ブロツ
ク14、Y軸平行平板16a,16b、フランジ1a、荷重検出器
1と順次伝達され、さらにフランジ11bから棒21、取付
部20、作業装置19へ伝達される。この間に荷重検出器1
で荷重が検出される。この場合、X軸,Y軸,Z軸方向の各
力成分により、それぞれX軸平行平板15a,15b、Y軸平
行平板16a,16b、Z軸平行平板17a,17bがたわんで緩衝機
能を発揮するのはさきの実施例と同じある。
ここで、作用部2にX軸方向の極めて大きな力成分F
が作用した場合を想定する。この場合、X軸平行平板15
a,15bは第7図に示すようにその力成分に応じてたわ
み、X軸ブロツク13はこのたわみにより間隙X1を縮めな
がらX軸方向に平行移動する。そして、X軸平行平板15
a,15bがあるたわみ量に達すると、X軸ブロツク13の延
長部13aの先端内面13a3とフランジ11bの外縁とが当接
し、X軸ブロツク13のそれ以上の変位およびX軸平行平
板15a,15bのそれ以上のたわみを阻止する。以後、力成
分Fは前述の伝達経路を経ることなく、X軸ブロツク
13から直接フランジ11bに伝達され、荷重検出器1に伝
達されることはない。したがつて、作用部2にX軸平行
平板15a,15bのたわみによつては吸収しきれない大きな
力が作用しても荷重検出器1が破壊されることはない。
なお、力成分Fが逆向きの場合はX軸ブロツク13の先
端内面13b3とフランジ11bの外周縁とが当接(間隙X2
0)とすることになる。
同様に、作用部2にY軸方向の極めて大きな力Fが作
用すると、Y軸平行平板16a,16bはたわみ、Y軸ブロツ
ク14は間隙Y1を縮めながらY軸方向に平行移動し、遂に
は第8図に示すようにその先端内面14a1がフランジ11b
の外周縁に当接する。以後、力成分FはY軸ブロツク
14から直接フランジ11bに伝達され、荷重検出器1に伝
達されることはない。
次に、作用部2に第9図に示すZ軸方向の極めて大きな
力Fが作用すると、Z軸平行平板17a,17bはたわみ、
X軸ブロツク13はその突出部13a1,13b1とフランジ11bと
の間隙Z1を縮めながらZ軸方向(図で上向き)に平行移
動し、遂には第9図に示すように突出部13a1,13b1がフ
ランジ11bに当接する。以後、力成分FはX軸ブロッ
ク13から直接フランジ11bに伝達され、荷重検出器1に
は伝達されない。
同じく、作用部2に第10図に示すZ軸方向の極めて大き
な力F′が作用すると、同図に示すようにZ軸平行平
板17a,17bがたわみ、Z軸ブロツク18は間隙Z2を縮めな
がらZ軸方向(図で下向き)に平行移動し、遂には第10
図に示すようにZ軸ブロツク18の中央突出部18aがフラ
ンジ11bに当接する。以後、力成分F′はZ軸ブロツ
ク18から直接フランジ11bに伝達され、荷重検出器1に
は伝達されない。
このように、本実施例では、各軸の平行平板がたわむこ
とにより充分に緩衝機能を発揮して荷重検出器を保護す
るとともに、緩衝装置が荷重検出器を囲繞する構成とな
つているので、さきの実施例と同じ効果を奏する。又、
各軸のブロツクと荷重検出器のフランジとを所定の間隙
で対向する構成としたので、所定以上の荷重が作用した
とき各軸のブロツクをフランジに当接させ荷重を荷重検
出器に伝達しないようにして荷重検出器を破壊から保護
することができる。さらに、上記間隙を調整すれば荷重
の限界を変化させることができ、これによりどのような
定格の荷重検出器にも適用することができる。
なお、上記実施例の説明では、3つの軸に関する荷重を
検出する荷重検出器の緩衝装置を例示して説明したが、
これに限定されることはなく、荷重検出器の検出軸に応
じて非検出軸の平行平板部分を剛体としてもよい。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明では、緩衝装置を、荷重検出
器を囲繞する構成としたので、緩衝装置による力作用個
所と荷重検出器中心間の距離の拡大を抑制することがで
き、ひいては、より大きな力の作用を許容することがで
き、かつ、上記のように緩衝装置が荷重検出器を囲んで
いるので、これを外部の衝撃から保護することができ
る。又、荷重検出器と緩衝装置とを併せた全体構造を軽
量、小型とすることができる。さらに、平行平板構造を
用いたので、たわみ量の異なる平行平板を用意しておけ
ば、種々の定格の荷重検出器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る荷重検出器の緩衝装置の
斜視図、第2図および第3図は第1図に示す線II−IIお
よび線III−IIIに沿う断面図、第4図は本発明の他の実
施例に係る荷重検出器の緩衝装置の斜視図、第5図およ
び第6図は第4図に示す線V−Vおよび線VI−VIに沿う
断面図、第7図,第8図,第9図および第10図はそれぞ
れ第4図に示す装置の変位状態を示す断面図である。 1……荷重検出器、1a,1b,11b……フランジ、2……作
用部、3,13……X軸ブロツク、4,14……Y軸ブロック、
5a,5b,15a,15b……X軸平行平板、6a,6b,16a,16b……Y
軸平行平板、7a,7b,17a,17b……Z軸平行平板、8,18…
…Z軸ブロツク。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のフランジと第2のフランジとを備
    え、これら2つのフランジ間に作用する複数の荷重成分
    を検出する荷重検出器において、前記第1のフランジ側
    に配置され、かつ、荷重が作用する第1のブロックと、
    前記第1のフランジ側に配置され前記第1のブロックと
    結合部材で結合された第2のブロックと、前記第2のフ
    ランジ側に配置され、かつ、前記第2のブロックおよび
    前記第1のフランジとそれぞれ結合部材で結合された第
    3のブロックとを設けるとともに、前記各結合部材のう
    ちの少なくとも1つを前記荷重検出器の各所定軸のうち
    の1つの軸方向にのみたわむ1対の平行平板で構成した
    ことを特徴とする荷重検出器の緩衝装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第(1)項において、前記
    平行平板で構成されていない前記結合部材は、剛体であ
    ることを特徴とする荷重検出器の緩衝装置。
  3. 【請求項3】第1のフランジと第2のフランジとを備
    え、これら2つのフランジ間に作用する複数の荷重成分
    を検出する荷重検出器において、前記第1のフランジ側
    に配置され、かつ、荷重が作用する第1のブロックと、
    前記第2のフランジ側に配置され前記第1のブロックと
    結合部材で結合された第2のブロックと、前記第2のフ
    ランジ側に配置され、かつ、前記第2のブロックおよび
    前記第1のフランジとそれぞれ結合部材で結合された第
    3のブロックとを設け、前記各結合部材のうちの少なく
    とも1つを前記荷重検出器の各所定軸のうちの1つの軸
    方向にのみたわむ1対の平行平板で構成するとともに、
    前記第1のブロック、前記第2のブロック、および前記
    第3のブロックの少なくとも1つは、前記第2のフラン
    ジの所定部に所定の間隔で対向する延長部を設けたこと
    を特徴とする荷重検出器の緩衝装置。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第(3)項において、前記
    平行平板で構成されていない前記結合部材は、剛体であ
    ることを特徴とする荷重検出器の緩衝装置。
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