JPH0772026A - Strain generating construction and multiaxis force detection sensor using the same - Google Patents

Strain generating construction and multiaxis force detection sensor using the same

Info

Publication number
JPH0772026A
JPH0772026A JP5142649A JP14264993A JPH0772026A JP H0772026 A JPH0772026 A JP H0772026A JP 5142649 A JP5142649 A JP 5142649A JP 14264993 A JP14264993 A JP 14264993A JP H0772026 A JPH0772026 A JP H0772026A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
strain
flexure
force
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP5142649A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3175034B2 (en
Inventor
Yoshio Shoji
義男 庄司
Koji Okamoto
興司 岡本
Isamu Nemoto
勇 根本
Sakae Chiba
栄 千葉
Hisako Tanaka
久子 田中
Tatsuo Makishi
龍男 牧志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyowa Electronic Instruments Co Ltd filed Critical Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Priority to JP14264993A priority Critical patent/JP3175034B2/en
Publication of JPH0772026A publication Critical patent/JPH0772026A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3175034B2 publication Critical patent/JP3175034B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measurement Of Force In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To achieve an obtaining of a high output and a detection of force components is three axes and moment about the three axes individually without interference while being low in cost and easy in machining. CONSTITUTION:A multiaxis power detection sensor 10 is made up of a load introduction part 12a, a flat strain generating member 12, four columnar strain generating members 41-44 and a base member of a pedestal member 11. The flat strain generating member 12 has W-shaped through holes 13-16 and 8-figured deformed part bores 21-28 cut near four corner parts and a strain gauge is attached onto the top surface corresponding to the bores 21-28 to detect force components in the direction of Z axis. 8-figured deformed part bores 51-54 and 45-48 are cut at parts closer to the upper ends and the lower ends of the columnar strain generating members 41-44 in the directions orthogonal to one another. Strain gauges are attached onto the sides corresponding to the bores 51-54 and 45-48 to detect force components in the directions of X and Y axes and moment components about the X, Y and Z axes.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、起歪体構造物およびこ
の起歪体構造物を用いた多軸力検出センサに関し、より
詳細には、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸の3方向か
ら物体に加わる力および各軸に作用するモーメントを検
出する起歪体構造物およびこれを用いた多軸力検出セン
サの改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flexure element structure and a multi-axis force detection sensor using the flexure element structure, and more specifically, to an X-axis, a Y-axis and a Z-axis which are orthogonal to each other. The present invention relates to improvements in a strain-generating body structure that detects a force applied to an object from three directions and a moment acting on each axis, and a multi-axis force detection sensor using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の多軸力検出センサは、例えば組
立用ロボットや航空機、船舶などのモデル実験等に広く
使用されており、このための技術も従来から種々のもの
が提案されている。
2. Description of the Related Art This type of multi-axis force detection sensor is widely used in, for example, model experiments of assembling robots, aircrafts, ships, etc., and various techniques have been proposed for this purpose. .

【0003】例えば、特開昭57−118132号公報
では、比較的に構造が簡単である4本の柱状起歪体部材
(ビーム)を有する多軸力検出センサが提案され、ま
た、特開昭60−62497号公報には、複雑な構造で
はあるが検出性能ないし検出精度に優れた多軸力検出セ
ンサが提案されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-118132 proposes a multi-axis force detection sensor having four columnar flexure members (beams) having a relatively simple structure. Japanese Patent Laid-Open No. 60-62497 proposes a multi-axis force detection sensor having a complicated structure but excellent detection performance or detection accuracy.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭57−11
8132号公報の多軸力検出センサは、固定側フランジ
と測定側フランジとの間に4等分配置のビームを設ける
と共に各ビームにひずみゲージをそれぞれ添着して、測
定側フランジにかかるX軸方向、Y軸方向、Z軸方向の
それぞれの力成分およびこの3軸周りのモーメント成分
を検出するようにしているため、構造的には簡単にな
り、しかも、その分だけ機械加工が容易になるという利
点はある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the multi-axis force detection sensor disclosed in Japanese Patent No. 8132, a beam arranged in four equal parts is provided between a fixed side flange and a measurement side flange, and strain gauges are attached to the respective beams to measure the direction of the X axis applied to the measurement side flange. , The Y-axis direction, the Z-axis direction force components, and the moment components around these three axes are detected, so that the structure is simple and, moreover, the machining becomes easier. There are advantages.

【0005】しかしながら、その反面、この構造では、
所定の軸方向(軸周り)に係る外力を他の軸方向(軸周
り)に係る外力から分離して検出することが困難であ
り、各軸方向(軸周り)に係る外力相互間の干渉による
検出誤差が極めて大きくなるという欠点を生じる。
However, on the other hand, in this structure,
It is difficult to detect an external force related to a predetermined axial direction (around the axis) separately from an external force related to another axial direction (around the axis), and the external force related to each axial direction (around the axis) may interfere with each other. There is a drawback that the detection error becomes extremely large.

【0006】一方、特開昭60−62497号公報に記
載された多軸力検出センサは、性能面ではそれなりの効
果を挙げるのに成功してはいるが、次に述べる製造面で
の考慮に欠けているため、これがこの多軸力検出センサ
の欠点となっている。
On the other hand, the multi-axis force detection sensor described in Japanese Patent Laid-Open No. 60-62497 has succeeded in providing some effect in terms of performance, but in consideration of the following manufacturing aspects. Due to its lack, this is a drawback of this multi-axis force detection sensor.

【0007】すなわち、この種の多軸力検出センサで
は、変形検出部での変形作用を高い感度で検出しなけれ
ばならないため、変形検出部は、放電加工やミーリング
加工といった精密な機械加工により形成されるのが普通
である。従って、製造時の能率を高めるためには、加工
すべき個所が少なく、しかも、その時の加工方向もでき
できるだけ限定された方向に設定されることが望まれる
ことになる。
That is, in this type of multi-axis force detection sensor, the deformation action in the deformation detection unit must be detected with high sensitivity. Therefore, the deformation detection unit is formed by precision machining such as electric discharge machining or milling. It is usually done. Therefore, in order to increase the efficiency in manufacturing, it is desired that the number of points to be processed is small and the processing direction at that time is set to a direction limited as much as possible.

【0008】しかしながら、引用の多軸力検出センサ
は、変形検出部である8個の平行平板構造74AFX,7
4BFX,74DFY,74EFY,74CFZ(4個)と、同
じく8個の放射平板構造75AMX,75BMX,75
MY,75EMY,75AMZ,75BMZ,75DMZ,75
MZとを形成するのに、中心応動部Cの円形孔82を含
めて合計17個の穿孔部を必要とするような構造を採用
し、しかも、それぞれの孔部に対する機械加工の方向が
異なるように設定するなど煩雑な段取作業に加え機械加
工に相当の熟練と多大な時間とを必要とするような構造
となっている。
However, the cited multi-axis force detection sensor has eight parallel plate structures 74A FX , 7 which are the deformation detecting portions.
4B FX , 74D FY , 74E FY , 74C FZ (4 pieces) and the same 8 radiation plate structures 75A MX , 75B MX , 75
D MY , 75E MY , 75A MZ , 75B MZ , 75D MZ , 75
In order to form E MZ , a structure that requires a total of 17 perforations including the circular hole 82 of the central responding portion C is adopted, and the machining directions for the respective perforations are different. In addition to the complicated setup work such as the above setting, the structure requires a considerable skill and a great deal of time for machining.

【0009】そのため、この多軸力検出センサでは、機
械加工が極めて難しく且つ煩雑なものとなって製造時の
能率を著しく低下させることになる。すなわち、コスト
の高騰を招くことになる。これが特開昭60−6249
7号公報の多軸力検出センサの大きな欠点となってい
る。
Therefore, with this multi-axis force detection sensor, machining becomes extremely difficult and complicated, and the manufacturing efficiency is significantly reduced. That is, the cost will rise sharply. This is JP-A-60-6249.
This is a major drawback of the multi-axis force detection sensor disclosed in Japanese Patent No.

【0010】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、製造時の能率を著
しく高めて低コストを図ることが可能であり、しかも、
各々のひずみゲージからの出力量を大きく得られる状態
の下で、対象とする力成分FX ,FY ,FZ 並びに軸周
りモーメント成分の検出を高感度且つ高精度で行うこと
ができる新しい起歪体構造物およびこの起歪体構造物を
用いた多軸力検出センサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to significantly improve efficiency in manufacturing and achieve low cost.
Under the condition that a large amount of output can be obtained from each strain gauge, the new force that can detect the target force components F X , F Y , F Z and the moment component around the axis with high sensitivity and high accuracy. An object is to provide a strained body structure and a multi-axis force detection sensor using the strained body structure.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、多軸力検出センサの中心点を通って互
いに直交するように設定されたX軸およびY軸と、この
X軸およびY軸との交点を通り且つこのX軸およびY軸
を含む面に対して垂直に交わるように設定されたZ軸と
を有し、これらX軸、Y軸、Z軸のそれぞれの方向に加
わる力成分とこれらX軸、Y軸、Z軸に係る軸回りモー
メント成分とを計測する多軸力検出センサの基体を成す
起歪体構造物において、この起歪体構造物の一部を構成
する部材として設けられ、且つ、被測定対象の一方側と
結合するために前記Z軸上に位置するように設けられた
厚板状の台座部材と、前記起歪体構造物の他の一部を構
成する部材として設けられ、且つ、被測定対象の他方側
と結合するために前記Z軸において前記台座部材と所定
の間隔を置いて平行になるように設けられ、さらに、前
記Z軸からそれぞれ等間隔の位置であって且つ前記X軸
に直交する位置に設定された各2辺と前記Z軸からそれ
ぞれ等間隔の位置であって且つ前記Y軸に直交する位置
に設定された各2辺とから成るほぼ正四辺形の四辺を有
し、しかも、前記Z軸上に荷重導入部を有するように形
成された平板状起歪体部材と、前記起歪体構造物のさら
に他の一部を構成する部材として設けられ、且つ、前記
台座部材と前記平板状起歪体部材との間を連結するため
に、前記X軸および前記Y軸からそれぞれ等距離づつ離
れた位置であって且つ前記Z軸に対して互いに対称的な
4個所の位置にそれぞれ前記Z軸に沿って互いに平行に
設けられ、しかも、それぞれが、前記平板状起歪体部材
の正四辺形の四辺に対してそれぞれ平行に位置する四辺
を有するほぼ正四辺形の断面形状を有するように形成さ
れた4本の柱状起歪体部材と、前記平板状起歪体部材の
前記四辺の領域における前記Z軸に対して対称的な領域
に設けられ、前記荷重導入部に前記Z軸方向の外力が付
与されたときにはそれぞれが平行的に撓み、且つ、少な
くとも前記荷重導入部に前記X軸方向および前記Y軸方
向の外力が付与されたときにはそれぞれが剛体部として
の作用を行うような平行平板状構造を有し、前記X軸お
よび前記Y軸を挟んで各辺にそれぞれ一対づつ設けられ
た第一群変形検出部と、前記4本の柱状起歪体部材のそ
れぞれに、前記荷重導入部に前記X軸方向の外力が付与
されたときにはそれぞれが平行的に撓み、且つ、少なく
とも前記荷重導入部に前記Y軸方向および前記Z軸方向
の外力が付与されたときにはそれぞれが剛体部としての
作用を行うような平行平板状構造の変形検出部として設
けられた第二群複合変形検出部と、前記4本の柱状起歪
体部材のそれぞれに、前記荷重導入部に前記Y軸方向の
外力が付与されたときにはそれぞれが平行的に撓み、且
つ、少なくとも前記荷重導入部に前記X軸方向および前
記Z軸方向の外力が付与されたときにはそれぞれが剛体
部としての作用を行うような平行平板状構造の変形検出
部として設けられた第三群複合変形検出部とを有するよ
うに構成したことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention relates to an X-axis and a Y-axis which are set so as to be orthogonal to each other through a center point of a multi-axis force detection sensor, and this X-axis. A Z-axis that is set so as to pass through the intersection of the axis and the Y-axis and intersect perpendicularly to the plane including the X-axis and the Y-axis, and the directions of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, respectively. In a strain body structure that forms the base of a multi-axis force detection sensor that measures the force component applied to and the axial moment components related to these X-axis, Y-axis, and Z-axis. A thick plate-shaped pedestal member that is provided as a constituent member and that is provided so as to be located on the Z axis so as to be coupled to one side of the object to be measured, and another one of the flexure body structures. Is provided as a member that constitutes the part, and is connected to the other side of the measured object. Each of the two is provided so as to be parallel to the pedestal member at a predetermined interval on the Z-axis, and further at positions equidistant from the Z-axis and orthogonal to the X-axis. There are four sides of a substantially regular quadrangle, each side and two sides that are equidistant from the Z axis and that are set at positions orthogonal to the Y axis, and a load is applied on the Z axis. A flat plate-shaped strain body member formed to have an introduction portion, and a member that constitutes yet another part of the strain body structure, and the pedestal member and the flat plate strain body member. In order to connect between the X axis and the Y axis, at positions equidistant from each other and at four positions symmetrical with respect to the Z axis, along the Z axis. Installed parallel to each other, Four columnar flexure members formed so as to have a substantially regular quadrilateral cross-sectional shape having four sides positioned parallel to the four sides of the regular quadrilateral of the flat plate flexure member; It is provided in a region symmetrical with respect to the Z-axis in the region of the four sides of the flexure member, and when the load introducing portion is applied with an external force in the Z-axis direction, each bends in parallel and at least The load introducing portion has a parallel plate-like structure that acts as a rigid portion when an external force in the X-axis direction and the external force in the Y-axis direction is applied, and sandwiches the X-axis and the Y-axis. When the external force in the X-axis direction is applied to the load introducing section, the first group deformation detecting section provided in pairs on each side and the four columnar flexural body members are parallel to each other. Flexes and less In addition, the second group compound deformation provided as a deformation detecting unit having a parallel plate-like structure that acts as a rigid portion when external forces in the Y-axis direction and the Z-axis direction are applied to the load introducing unit. When an external force in the Y-axis direction is applied to the load introducing section, the detecting section and each of the four columnar flexural body members are bent in parallel, and at least the load introducing section has the X-direction. And a third group composite deformation detection unit provided as a deformation detection unit of a parallel plate structure that acts as a rigid portion when an external force is applied in the axial direction and the Z-axis direction. It is characterized by having done.

【0012】また、上記の目的を達成するために、本発
明は、多軸力検出センサの中心点を通って互いに直交す
るように設定されたX軸およびY軸と、このX軸および
Y軸との交点を通り且つこのX軸およびY軸を含む面に
対して垂直に交わるように設定されたZ軸とを有し、こ
れらX軸、Y軸、Z軸のそれぞれの方向に加わる力成分
とこれらX軸、Y軸、Z軸に係る軸回りモーメント成分
とを計測する多軸力検出センサにおいて、多軸力検出セ
ンサの起歪体構造物の一部を構成する部材として設けら
れ、且つ、被測定対象の一方側と結合するために前記Z
軸上に位置するように設けられた厚板状の台座部材と、
前記起歪体構造物の他の一部を構成する部材として設け
られ、且つ、被測定対象の他方側と結合するために前記
Z軸において前記台座部材と所定の間隔を置いて平行に
なるように設けられ、さらに、前記Z軸からそれぞれ等
間隔の位置であって且つ前記X軸に直交する位置に設定
された各2辺と、前記Z軸からそれぞれ等間隔の位置で
あって且つ前記Y軸に直交する位置に設定された各2辺
とから成るほぼ正四辺形の四辺を有し、しかも、前記Z
軸上に荷重導入部を有するように形成された平板状起歪
体部材と、前記起歪体構造物のさらに他の一部を構成す
る部材として設けられ、且つ、前記台座部材と前記平板
状起歪体部材との間を連結するために、前記X軸および
前記Y軸からそれぞれ等距離づつ離れた位置であって且
つ前記Z軸に対して互いに対称的な4個所の位置にそれ
ぞれ前記Z軸に沿って平行に設けられ、しかも、それぞ
れが、前記平板状起歪体部材の正四辺形の四辺に対して
それぞれ平行に位置する四辺を有するほぼ正四辺形の断
面形状を有するように形成された4本の柱状起歪体部材
と、前記平板状起歪体部材の前記四辺の領域における前
記Z軸に対して対称的な領域に設けられ、前記荷重導入
部に前記Z軸方向の外力が付与されたときにはそれぞれ
が平行的に撓み、且つ、少なくとも前記荷重導入部に前
記X軸方向および前記Y軸方向の外力が付与されたとき
にはそれぞれが剛体部としての作用を行うような平行平
板状構造を有し、前記X軸および前記Y軸を挟んで各辺
にそれぞれ一対づつ設けられた第一群変形検出部と、前
記4本の柱状起歪体部材のそれぞれに、前記荷重導入部
に前記X軸方向の外力が付与されたときにはそれぞれが
平行的に撓み、且つ、少なくとも前記荷重導入部に前記
Y軸方向および前記Z軸方向の外力が付与されたときに
はそれぞれが剛体部としての作用を行うような平行平板
状構造の変形検出部として設けられた第二群複合変形検
出部と、前記4本の柱状起歪体部材のそれぞれに、前記
荷重導入部に前記Y軸の外力が付与されたときにはそれ
ぞれが平行的に撓み、且つ、少なくとも前記荷重導入部
に前記X軸方向および前記Z軸方向の外力が付与された
ときにはそれぞれが剛体部としての作用を行うような平
行平板状構造の変形検出部として設けられた第三群複合
変形検出部と、前記第一群変形検出部、前記第二群複合
変形検出部および前記第三群複合変形検出部のそれぞれ
に添着されたひずみゲージと、を有するように構成した
ことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an X-axis and a Y-axis which are set to pass through the center point of the multi-axis force detection sensor and are orthogonal to each other, and the X-axis and the Y-axis. And a Z-axis that is set to intersect with a plane including the X-axis and the Y-axis perpendicularly to the plane including the X-axis and the Y-axis, and a force component applied in each of these X-axis, Y-axis, and Z-axis. And a multi-axis force detection sensor for measuring the moment components about the axes related to the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, the multi-axis force detection sensor being provided as a member that constitutes a part of the flexure body structure, and , Z for coupling to one side of the object to be measured
A slab-shaped pedestal member provided so as to be located on the axis,
It is provided as a member that constitutes another part of the strain body structure, and is parallel to the pedestal member at a predetermined interval in the Z axis so as to be coupled to the other side of the object to be measured. And each of the two sides set at positions equally spaced from the Z axis and orthogonal to the X axis, and at positions equally spaced from the Z axis and the Y It has four sides of a substantially regular quadrangle consisting of two sides each set at a position orthogonal to the axis, and further, said Z
A plate-shaped strain-generating body member formed so as to have a load introducing portion on an axis, and a member that constitutes yet another part of the strain-generating body structure, and the pedestal member and the plate-shaped member. In order to connect with the strain-flexing member, the Z-axis is provided at four positions that are equidistant from the X-axis and the Y-axis and are symmetrical to each other with respect to the Z-axis. Formed in parallel with each other along the axis, and each having a substantially regular quadrangular cross-sectional shape having four sides positioned parallel to the four sides of the regular quadrilateral of the plate-shaped strain body member. And the four columnar flexure members that are provided, and the four sides of the flat plate flexure member are provided in regions that are symmetrical with respect to the Z axis, and an external force in the Z axis direction is applied to the load introducing portion. When is given, each bends in parallel, A parallel plate-like structure that acts as a rigid portion when an external force is applied to at least the load introducing portion in the X-axis direction and the Y-axis direction. When the external force in the X-axis direction is applied to the load introducing section, the first group deformation detecting section is provided in pairs on each side with respect to each other, and the four columnar flexure body members are respectively applied. A parallel plate-like structure as a deformation detecting part that flexes in parallel and at least acts as a rigid part when an external force is applied to the load introducing part in the Y-axis direction and the Z-axis direction. When the external force of the Y-axis is applied to the load introducing section, the second group composite deformation detecting section and the four columnar flexural body members are flexed in parallel to each other, and at least Also, the third group composite deformation provided as a deformation detecting unit of a parallel plate structure that acts as a rigid body when an external force is applied to the load introducing unit in the X-axis direction and the Z-axis direction, respectively. It is configured to have a detection unit and a strain gauge attached to each of the first group deformation detection unit, the second group composite deformation detection unit and the third group composite deformation detection unit. It is a thing.

【0013】[0013]

【作用】上記のように構成された起歪体構造物は、多軸
力検出センサの中心点を通って互いに直交するように設
定されたX軸およびY軸と、このX軸およびY軸との交
点を通り且つこのX軸およびY軸を含む面に対して垂直
に交わるように設定されたZ軸とを有し、これらX軸、
Y軸、Z軸のそれぞれの方向に加わる力成分とこれらX
軸、Y軸、Z軸に係る軸回りモーメント成分とを相互に
干渉を生ずることなく計測(測定)させるために多軸力
検出センサの基体を成す起歪体構造物を、先ず、次の三
つの部分で構成してある。
The strain-generating body structure configured as described above has the X-axis and the Y-axis set so as to be orthogonal to each other through the center point of the multi-axis force detection sensor, and the X-axis and the Y-axis. And a Z-axis that is set to intersect perpendicularly to a plane including the X-axis and the Y-axis,
The force components applied in the Y-axis and Z-axis directions and these X components
In order to measure (measure) the axial moment components related to the axes Y, Z, and Z without mutual interference, the flexure body structure that forms the base of the multi-axis force detection sensor is first described below. It consists of two parts.

【0014】(A)被測定対象の一方側と結合するため
にZ軸上に位置するように設けられた厚板状の台座部材
と、(B)被測定対象の他方側と結合するためにZ軸に
おいて台座部材と所定の間隔を置いて平行に設けられ且
つZ軸上に荷重導入部を有するように形成された平板状
起歪体部材と、(C)台座部材と平板状起歪体部材との
間を連結するために、それぞれZ軸に沿って互いに平行
に設けられた4本の柱状起歪体部材と、の3つの部材か
ら構成してある。
(A) A pedestal member in the form of a slab provided so as to be located on the Z-axis for connecting to one side of the object to be measured, and (B) for connecting to the other side of the object to be measured. A flat plate-shaped flexure member formed in parallel with the pedestal member at a predetermined distance in the Z-axis and having a load introducing portion on the Z-axis; and (C) the pedestal member and the flat-plate flexural member. In order to connect with the members, it is composed of three members, that is, four columnar flexure members provided in parallel with each other along the Z axis.

【0015】この場合、平板状起歪体部材は、Z軸から
それぞれ等間隔の位置であって且つX軸に直交する位置
に設定された各2辺と、Z軸からそれぞれ等間隔の位置
であって且つY軸に直交する位置に設定された各2辺と
から成るほぼ正四辺形の四辺を有するように構成し、ま
た、4本の柱状起歪体部材は、X軸およびY軸からそれ
ぞれ等距離づつ離れた位置であって且つZ軸に対して互
いに対称的な4個所に位置するように設け、しかも、そ
れぞれの柱状起歪体部材は、平板状起歪体部材の正四辺
形の四辺に対してそれぞれ平行に位置する四辺を有する
ほぼ正四辺形の断面形状を有するような部材として構成
してある。
In this case, the flat plate-shaped strain generating member is arranged at two equally spaced positions from the Z axis and at two positions set at positions orthogonal to the X axis, and at equally spaced positions from the Z axis. And the four columnar flexure members are arranged from the X axis and the Y axis. The columnar flexure members are provided so that they are equidistant from each other and located at four positions symmetrical to each other with respect to the Z-axis, and each of the columnar flexure members is a regular quadrilateral of the flat plate flexure member. Is formed as a member having a substantially regular quadrilateral cross-sectional shape having four sides positioned in parallel with the four sides.

【0016】そして、3軸方向の力成分並びに3軸周り
のモーメント成分を検出するための変形検出部として、 (a)平板状起歪体部材の前述した四辺の領域における
Z軸に対して対称的なそれぞれの領域であって、各辺に
おけるX軸またはY軸を挟んだ位置にそれぞれ一対づつ
の第一群変形検出部を形成してある。
As a deformation detecting portion for detecting a force component in the three-axis directions and a moment component around the three axes, (a) symmetry with respect to the Z-axis in the above-mentioned four side regions of the flat plate flexure member. In each of the regions, a pair of the first group deformation detecting portions is formed at a position sandwiching the X axis or the Y axis on each side.

【0017】この第一群変形検出部は、平行平板状に形
成され、荷重導入部に前記Z軸方向の外力が付与された
ときにはそれぞれが平行的に撓み、且つ、少なくとも前
記荷重導入部に前記X軸方向および前記Y軸方向の外力
が付与されたときにはそれぞれが剛体部としての作用を
行う。
The first group deformation detecting section is formed in a parallel flat plate shape, and when the load introducing section is applied with an external force in the Z-axis direction, the first group deforming detecting section bends in parallel, and at least the load introducing section has the above-mentioned structure. When an external force is applied in the X-axis direction and the Y-axis direction, each acts as a rigid body portion.

【0018】(b)4本の柱状起歪体部材の長手方向の
一端寄り部位、すなわち、台座部材に近い領域または平
板状起歪体部材に近い領域に、荷重導入部にX軸方向の
外力が付与されたときにはそれぞれが平行的に撓み且つ
少なくとも荷重導入部にY軸方向およびZ軸方向の外力
が付与されたときにはそれぞれが剛体部としての作用を
行うような平行平板状構造の第二群複合変形検出部を形
成してある。
(B) An external force in the X-axis direction is applied to the load introducing portion at a portion near one end in the longitudinal direction of the four columnar flexure members, that is, in a region close to the pedestal member or a flat plate flexure member. The second group of parallel flat plate-like structures each of which is bent in parallel when a load is applied and each of which acts as a rigid part when at least an external force in the Y-axis direction and the Z-axis direction is applied to the load introducing portion. A composite deformation detection unit is formed.

【0019】(c)4本の柱状起歪体部材の長手方向の
他端寄り部位、すなわち、平板状起歪体部材に近い領域
または台座部材に近い領域に、荷重導入部にY軸方向の
外力が付与されたときにはそれぞれが平行的に撓み且つ
少なくとも荷重導入部にX軸方向およびZ軸方向の外力
が付与されたときにはそれぞれが剛体部としての作用を
行うような平行平板状構造の第三群複合変形検出部を形
成してある。
(C) A portion of the four columnar flexure members near the other end in the longitudinal direction, that is, a region close to the flat plate flexure member or a region close to the pedestal member. When the external force is applied, each of them is bent in parallel, and when at least the external force in the X-axis direction and the Z-axis direction is applied to the load introducing portion, each of them acts as a rigid body. A group composite deformation detector is formed.

【0020】また、このような構成の起歪体構造物を用
いた多軸力検出センサは、前述した起歪体構造物の第一
群変形検出部、第二群複合変形検出部、第三群複合変形
検出部にそれぞれ必要数のひずみゲージを添着し、これ
ら3種類の変形検出部に生じる変形量をこれらのひずみ
ゲージで独立的に検出して、3軸方向の力成分FX ,F
Y ,FZ 並びに3軸周りのモーメント成分MX ,MY
Z を検出する。
Further, the multi-axial force detection sensor using the strain-generating body structure having such a structure is the above-mentioned first group deformation detecting section of the strain-generating body structure, the second group composite deformation detecting section, and the third group. A required number of strain gauges are attached to each of the group composite deformation detection units, and the amount of deformation generated in these three types of deformation detection units is independently detected by these strain gauges, and force components F X , F in the three-axis directions are obtained.
Y , F Z and moment components M X , M Y about the three axes,
Detect M Z.

【0021】[0021]

【実施例】以下、図示の複数実施例に基づいて本発明の
多軸力検出センサの構成を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the multi-axis force detection sensor of the present invention will be described in detail below with reference to the illustrated embodiments.

【0022】図1は、本発明の複数実施例に共通する多
軸力検出センサの全体構成を示す斜視図、図2は図1に
示す姿勢にある多軸力検出センサの平板状起歪体部材を
切除した状態のものを図1と同じ方向から見たときの4
本の柱状起歪体部材の詳細構成を示す同方向斜視図、図
3は、図2に示す姿勢に対して180度逆の方向から見
たときの4本の柱状起歪体部材の詳細構成を示す逆方向
斜視構成図、図4は、図2に示す姿勢にある多軸力検出
センサの台座部材を切除した状態のものを図1と同じ方
向から見たときの平板状起歪体部材の詳細構成を示す同
方向斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the overall structure of a multi-axis force detection sensor common to a plurality of embodiments of the present invention, and FIG. 2 is a flat plate strain element of the multi-axis force detection sensor in the posture shown in FIG. 4 when viewed from the same direction as in Fig. 1 with the member removed
FIG. 3 is a perspective view showing the detailed configuration of the columnar flexure body members in the same direction, and FIG. 3 is a detailed configuration of the four columnar flexure body members when viewed from a direction opposite to the posture shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view showing the structure in the opposite direction, and FIG. 4 is a flat plate-shaped strain body member when the pedestal member of the multi-axis force detection sensor in the posture shown in FIG. 2 is removed from the same direction as FIG. FIG. 3 is a perspective view showing the detailed configuration of the same.

【0023】図1〜図4において、10は本発明の複数
実施例に共通する多軸力検出センサで、互いに直交する
ように設定されたX軸およびY軸と、自身の中心点を通
ってこのX軸およびY軸を含む面に対して垂直に交わる
ように設定されたZ軸とを有するように構成されている
が、以後の説明では、便宜上、X軸とY軸とが含まれる
面を水平面としZ軸がこの水平面に対して垂直であると
の仮定に立って説明する。
1 to 4, reference numeral 10 denotes a multi-axis force detection sensor common to a plurality of embodiments of the present invention, which passes through an X-axis and a Y-axis set so as to be orthogonal to each other and a center point of itself. The Z-axis is set so as to intersect perpendicularly to the plane including the X-axis and the Y-axis, but in the following description, for convenience, the plane including the X-axis and the Y-axis will be described. Will be described as a horizontal plane, and will be described on the assumption that the Z axis is perpendicular to the horizontal plane.

【0024】さらに、多軸力検出センサ10の基体であ
る起歪体構造物は、図示なき被測定対象の一方側(図に
おいて下方に設定)と結合するための厚板状の台座部材
11と、図示なき被測定対象の他方側(図において上方
に設定)と結合するための平板状起歪体部材12と、上
記台座部材11とこの平板状起歪体部材12とをZ軸上
において所定の間隔を隔てて平行になるように連結する
4本の柱状起歪体部材41〜44との3種類の部材から
成るように構成されている。
Further, the strain body structure, which is the base body of the multi-axis force detection sensor 10, is a thick plate-shaped pedestal member 11 for coupling with one side (set downward in the figure) of the object to be measured (not shown). , A flat plate-shaped strain-generating member 12 for connecting to the other side (set upward in the drawing) of the object to be measured (not shown), the pedestal member 11 and the flat-shaped strain-generating member 12 are predetermined on the Z axis. It is configured to be composed of three types of members, that is, four columnar flexure members 41 to 44 which are connected in parallel with each other at intervals.

【0025】なお、図示実施例では、台座部材11と荷
重導入部12aを含む平板状起歪体部材12と4本の柱
状起歪体部材41〜44とを製作するのに、旋盤加工法
およびミーリング加工法のみを用いて製作するようにし
ている。
In the illustrated embodiment, a lathe processing method and a lathe processing method are used to manufacture the flat plate strain generating member 12 including the pedestal member 11 and the load introducing portion 12a and the four columnar strain generating members 41 to 44. It is manufactured using only the milling method.

【0026】さて、台座部材11は、Z軸上において剛
性を有する適宜の金属材料をもって各四隅が面取りを施
こされてはいるが大略四辺形の平面形状を有する厚板状
の部材として形成されている。
The pedestal member 11 is formed as a thick plate member having a substantially quadrilateral plane shape, although each of the four corners is chamfered with an appropriate metal material having rigidity on the Z axis. ing.

【0027】一方、平板状起歪体部材12は、台座部材
11と同じ金属材料をもって各四隅が面取りを施こされ
てはいるが大略正四辺形の平面形状を有する厚板状の部
材として、また、その上面(図上)のZ軸上に、例えば
円柱状の剛性大なる荷重導入部12aを有する部材とし
て、Z軸上に台座部材11と所定の間隔を隔てて平行に
なるように設けられている。
On the other hand, the flat plate strain element member 12 is a thick plate member having a substantially regular quadrangular plane shape, although the four corners are chamfered with the same metal material as the pedestal member 11. Further, as a member having, for example, a columnar and large load introducing portion 12a on the Z-axis on the upper surface (on the drawing), it is provided on the Z-axis so as to be parallel to the pedestal member 11 at a predetermined interval. Has been.

【0028】この場合、平板状起歪体部材12の四辺
は、X軸に直交する位置に設定された第一辺121およ
び第三辺123と、Y軸に直交する位置に設定された第
二辺122および第四辺124とから構成され、しか
も、これらの各辺が多軸力検出センサ10の中心点P
(Z軸でもある)からそれぞれ等間隔の位置に形成され
るように構成されている。
In this case, the four sides of the flat plate strain generating member 12 are the first side 121 and the third side 123 set at positions orthogonal to the X axis, and the second side set at a position orthogonal to the Y axis. It is composed of a side 122 and a fourth side 124, and each side is a center point P of the multiaxial force detection sensor 10.
It is configured to be formed at positions at equal intervals from (also the Z axis).

【0029】しかも、平板状起歪体部材12の四隅の領
域には、図4に示すように、それぞれZ軸に対して対称
的なW形の平面形状を有する第一〜第四の貫通溝13〜
16が、平板状起歪体部材12の上面から下面(いずれ
も図上)に貫通するような状態で形成されている。
Moreover, as shown in FIG. 4, in the four corner regions of the flat plate flexure member 12, first through fourth through grooves each having a W-shaped plane shape symmetrical with respect to the Z axis are provided. 13-
16 is formed in a state of penetrating from the upper surface to the lower surface (both in the drawing) of the flat plate-shaped flexure member 12.

【0030】すなわち、第一貫通溝13は、そのX軸寄
り部分溝131が平板状起歪体部材12の第一辺121
に対して平行になるように、また、そのY軸寄り部分溝
132が平板状起歪体部材12の第四辺124に対して
平行になるように形成されている。
That is, in the first through groove 13, the partial groove 131 near the X axis is the first side 121 of the flat plate strain-generating member 12.
And the Y-axis-side partial groove 132 is formed so as to be parallel to the fourth side 124 of the flat plate strain-generating member 12.

【0031】また、第二貫通溝14は、そのX軸寄り部
分溝141が平板状起歪体部材12の第一辺121に対
して平行になるように、また、Y軸寄り部分溝142が
平板状起歪体部材12の第二辺122に対して平行にな
るように形成されている。
The second through-groove 14 has a partial groove 141 close to the X-axis so that the partial groove 141 near the X-axis is parallel to the first side 121 of the flat strain element 12, and the partial groove 142 close to the Y-axis. It is formed so as to be parallel to the second side 122 of the flat plate strain-generating member 12.

【0032】また、第三貫通溝15は、そのX軸寄り部
分溝151が平板状起歪体部材12の第三辺123に対
して平行になるように、また、Y軸寄り部分溝152が
平板状起歪体部材12の第二辺122に対して平行にな
るように形成されている。
The third through-groove 15 has a partial groove 151 near the X-axis so that the partial groove 151 near the X-axis is parallel to the third side 123 of the flat strain element 12, and the partial groove 152 near the Y-axis. It is formed so as to be parallel to the second side 122 of the flat plate strain-generating member 12.

【0033】そして、第四貫通溝16は、そのX軸寄り
部分溝161が平板状起歪体部材12の第三辺123に
対して平行になるように、また、そのY軸寄り部分溝1
62が平板状起歪体部材12の第四辺124に対して平
行になるように形成されている。なお、これら4個の貫
通溝13〜16は、いずれも、例えばZ軸に沿ったミー
リング加工により形成されるように構成されている。
The fourth through-groove 16 is arranged such that the X-axis-side partial groove 161 is parallel to the third side 123 of the flat plate flexure member 12, and the Y-axis-side partial groove 1 thereof.
The plate 62 is formed so as to be parallel to the fourth side 124 of the flat flexure member 12. Each of these four through grooves 13 to 16 is configured to be formed by, for example, milling along the Z axis.

【0034】一方、平板状起歪体部材12の第一辺12
1の領域には、X軸を挟んで、それぞれ第一辺121の
外周面から第一の貫通溝13のX軸寄り部分溝131と
第二貫通溝14のX軸寄り部分溝141とに達する2個
の変形部穿孔21,22が形成されている。
On the other hand, the first side 12 of the flat plate strain-generating member 12
In the region 1, the X-axis is sandwiched between the outer peripheral surface of the first side 121 and the X-axis-side partial groove 131 of the first through groove 13 and the X-axis-side partial groove 141 of the second through groove 14. Two deformed portion perforations 21 and 22 are formed.

【0035】また、平板状起歪体部材12の第二辺12
2の領域には、Y軸を挟んで、それぞれ第二辺122の
外周面から第二の貫通溝14のY軸寄り部分溝142と
第三貫通溝15のY軸寄り部分溝152とに達する2個
の変形部穿孔23,24が形成されている。
Further, the second side 12 of the flat plate strain-generating member 12
In the second region, the Y axis is sandwiched between the outer peripheral surface of the second side 122 and the Y axis near partial groove 142 of the second through groove 14 and the Y axis near partial groove 152 of the third through groove 15. Two deformation portion perforations 23 and 24 are formed.

【0036】同様に、平板状起歪体部材12の第三辺1
23の領域には、X軸を挟んで、それぞれ第三辺123
の外周面から第三の貫通溝15のX軸寄り部分溝151
と第四の貫通溝16のX軸寄り部分溝161とに達する
2個の変形部穿孔25,26が形成されている。
Similarly, the third side 1 of the flat strain element 12
In the region 23, the third side 123 is sandwiched across the X axis.
From the outer peripheral surface of the third through groove 15 to the X-axis side partial groove 151
And two deformation portion perforations 25 and 26 reaching the X-axis-side partial groove 161 of the fourth through groove 16 are formed.

【0037】また、平板状起歪体部材12の第四辺12
4の領域には、Y軸を挟んで、それぞれ第四辺124の
外周面から第四貫通溝16のY軸寄り部分溝162と第
一貫通溝13のY軸寄り部分溝132とに達する2個の
変形部穿孔27,28が形成されている。
Further, the fourth side 12 of the plate-shaped flexure member 12
In the area of 4, the Y-axis is sandwiched between the outer peripheral surface of the fourth side 124 and the Y-axis-side partial groove 162 of the fourth through groove 16 and the Y-axis-side partial groove 132 of the first through groove 13. Individual deformed portion perforations 27, 28 are formed.

【0038】なお、図示実施例では、各辺の領域に穿た
れた各2個の変形部穿孔(21,22)、(23,2
4)、(25,26)、(27,28)がZ軸に対して
対称的な位置に形成され、さらに、第一辺121と第三
辺123とに穿たれた4個の変形部穿孔21,22,2
5,26は、いずれも例えばミーリング加工によりX軸
に沿って平行に穿たれた各2個の円形孔から形成され、
同様に、第二辺122と第四辺124とに穿たれた残り
の4個の変形部穿孔23,24,27,28も、いずれ
も例えばミーリング加工によりY軸に沿って平行に穿た
れた各2個の円形孔から形成されるように構成されてい
る。
In the illustrated embodiment, each of the two perforations (21, 22), (23, 2) formed in the region of each side is deformed.
4), (25, 26), (27, 28) are formed at symmetrical positions with respect to the Z-axis, and further four perforation holes are formed in the first side 121 and the third side 123. 21, 22, 2
5 and 26 are each formed from two circular holes drilled in parallel along the X axis by, for example, milling,
Similarly, the remaining four deformed portion perforations 23, 24, 27, 28 formed in the second side 122 and the fourth side 124 are all formed in parallel along the Y axis by, for example, milling. It is configured to be formed from two circular holes each.

【0039】この結果、平板状起歪体部材12の表面と
第一辺121の領域に形成された一対の変形部穿孔2
1,22との間には、それぞれ起歪部としての第一辺薄
肉部31,32が形成されることになり、同様に、平板
状起歪体部材12の表面と第二辺122〜第四辺124
のそれぞれの領域に形成された各一対の変形部穿孔(2
3,24)、(25,26)、(27,28)との間に
も、それぞれ起歪部としての第二辺薄肉部33,34、
第三辺薄肉部35,36、第四辺薄肉部37,38が形
成されることになる。
As a result, the pair of deformed portion perforations 2 formed in the surface of the flat plate strain generating member 12 and the region of the first side 121.
The first side thin portions 31 and 32 as the strain generating portions are formed between the strain generating portions 1 and 22, respectively, and similarly, the surface of the flat plate strain generating body member 12 and the second side 122 to the second side. Four sides 124
A pair of deformation part perforations (2
3, 24), (25, 26), and (27, 28), second side thin-walled portions 33, 34 as strain generating portions,
The third side thin portions 35, 36 and the fourth side thin portions 37, 38 are formed.

【0040】同様に、平板状起歪体部材12の裏面と第
一辺121〜第四辺124の各一対の変形部穿孔(2
1,22)、(23,24)、(25,26)、(2
7,28)との間にも、それぞれ第一辺薄肉部31,3
2〜第四辺薄肉部37,38と同じような四対の起歪部
としての裏面側薄肉部が形成されることになる。
Similarly, the back surface of the plate-shaped strain-generating member 12 and a pair of deformation portion perforations (1 to 121 to 4 to 124) are formed (2).
1,22), (23,24), (25,26), (2
7, 28) and the first side thin-walled parts 31, 3 respectively.
Similar to the second to fourth side thin portions 37, 38, four pairs of back surface side thin portions as strain generating portions are formed.

【0041】そして、第一辺薄肉部31,32〜第四辺
薄肉部37,38と四対の裏面側薄肉部とをもって四対
の平行四辺形ビームをなす変形検出部が形成されること
になるが、この四対の変形検出部を形成する各々の薄肉
部の厚さ、長さ、幅は、荷重導入部12aにZ軸方向の
外力が付与されたときには、それぞれの薄肉部が平行的
に所定量だけ撓み得るが、少なくともX軸方向およびY
軸方向の外力が付与されたときには、それぞれの薄肉部
が剛体部として作用するような値に設定されている。
Then, the first side thin-walled portions 31, 32 to the fourth side thin-walled portions 37, 38 and the four backside thin-walled portions form four pairs of parallelogram beam deformation detecting portions. However, the thickness, length, and width of the thin-walled portions forming the four pairs of deformation detection portions are such that the thin-walled portions are parallel to each other when an external force in the Z-axis direction is applied to the load introducing portion 12a. Can be bent by a predetermined amount in at least the X-axis direction and Y
The values are set such that the respective thin-walled portions act as rigid portions when an external force in the axial direction is applied.

【0042】なお、この四対の変形検出部(31,32
〜37,38および四対の裏面側薄肉部)をもって特許
請求の範囲に記された第一群変形検出部を構成すること
になるが、図示実施例では四対の裏面側薄肉部にひずみ
ゲージを添着しない構成となっているので、この裏面側
薄肉部には特に符号を付してはいない。
The four pairs of deformation detectors (31, 32)
.About.37, 38 and four pairs of back surface side thin-walled portions) constitute the first group deformation detecting portion described in the claims, but in the illustrated embodiment, four pairs of back surface side thin-walled portions have strain gauges. Since the structure is not attached, the thin portion on the back surface side is not particularly labeled.

【0043】さて、4本の柱状起歪体部材41〜44
は、平板状起歪体部材12および台座部材11と同じ金
属材料をもってそれぞれZ軸に沿って平行に形成されて
おり、また、第一〜第四柱状起歪体部材41〜44の両
端部が台座部材11と平板状起歪部材12と一体化する
ように設けられている。
Now, the four columnar flexure members 41-44
Are formed in parallel with each other along the Z-axis with the same metal material as the flat plate strain generating member 12 and the pedestal member 11, and both ends of the first to fourth columnar strain generating members 41 to 44 are The pedestal member 11 and the flat plate strain member 12 are provided so as to be integrated with each other.

【0044】これら4本の柱状起歪体部材41〜44
は、台座部材11上および平板状起歪体部材12上にお
いてX軸およびY軸からそれぞれ等距離づつ離れた4個
所であって且つZ軸に対して互いに対称的な4個所に位
置するように配置されている。
These four columnar flexure members 41 to 44
Are located at four positions on the pedestal member 11 and the flat-plate strain body member 12 that are equidistant from the X axis and the Y axis, respectively, and are symmetrical to each other with respect to the Z axis. It is arranged.

【0045】そして、各々の柱状起歪体部材41〜44
が、いずれもX軸に直交する位置に設定された各2辺
(2つの側面)とY軸に直交する位置に設定された各2
辺(2つの側面)とから成る四辺形の断面形状を持つ部
材として形成されている。すなわち、各々の柱状起歪体
部材41〜44の各4辺が、平板状起歪体部材12の第
一辺121〜第四辺124とそれぞれ平行になるように
構成されている。
Then, each of the columnar strain generating element members 41 to 44 is formed.
However, in each case, each of the two sides (two side surfaces) set in a position orthogonal to the X axis and each of the two sides set in a position orthogonal to the Y axis.
It is formed as a member having a quadrilateral cross-sectional shape including sides (two side surfaces). That is, the four sides of each of the columnar flexure body members 41 to 44 are configured to be parallel to the first side 121 to the fourth side 124 of the flat plate flexure body member 12, respectively.

【0046】そして、各々の柱状起歪体部材41〜44
の台座部材11に近い領域には、図2および図3に示す
ように、Y軸に直交する一方の側面から他方の側面に向
ってY軸方向(Y軸と平行な方向)に貫通する各1個の
下方変形部穿孔45〜48が形成されている。
Then, each of the columnar flexure members 41-44
2 and 3, the region near the pedestal member 11 penetrates in the Y-axis direction (direction parallel to the Y-axis) from one side surface orthogonal to the Y-axis toward the other side surface. One downward deformation portion perforation 45 to 48 is formed.

【0047】なお、これら4個の下方変形部穿孔45〜
48は、いずれも例えばミーリング加工によりY軸に沿
って平行に穿たれた各2個の円形孔から形成されされる
ように構成されている。
It should be noted that these four downward deformation portion perforations 45-
Each of 48 is configured to be formed from two circular holes formed in parallel along the Y axis by milling, for example.

【0048】この結果、第一柱状起歪体部材41のX軸
に直交する2つの側面とこの柱状起歪体部材41に形成
された下方変形部穿孔45との間には、起歪部としての
一対の第一柱下方薄肉部451、452が形成されるこ
とになり、同様に、第二〜第四柱状起歪体部材42〜4
4についても、各柱状起歪体部材42〜44のX軸に直
交する2つの側面とそれぞれに形成された下方変形部穿
孔46〜48との間に、それぞれ一対の第二柱〜第四柱
下方薄肉部(461,462)、(471,472)、
(481,482)が形成されることになる。
As a result, between the two side surfaces of the first columnar flexure member 41 orthogonal to the X-axis and the lower deformed portion perforations 45 formed in the columnar flexure member 41, a strain section is formed. A pair of the first column lower thin portions 451 and 452 are formed, and similarly, the second to fourth columnar flexure body members 42 to 4 are formed.
As for No. 4, a pair of second pillar to fourth pillar is provided between each of the two side surfaces of each columnar flexure member 42 to 44 orthogonal to the X axis and the lower deformable portion perforations 46 to 48 formed on each side surface. Lower thin portions (461, 462), (471, 472),
(481,482) will be formed.

【0049】そして、第一柱下方薄肉部451,452
〜第四柱下方薄肉部481,482をもって四対の平行
四辺形ビーム型の変形検出部が形成されることになる
が、この四対の変形検出部を形成する各々の薄肉部の厚
さ、長さ、幅は、荷重導入部12aにX軸方向の外力が
付与されたときには、それぞれの薄肉部が平行的に所定
量だけ撓み得るように、しかも、少なくともY軸方向お
よびZ軸方向の外力が付与されたときには、それぞれの
薄肉部が剛体部として作用するような値に設定されてい
る。なお、この四対の下方薄肉部451,452〜48
1,482をもって特許請求の範囲に記された第二群複
合変形検出部を構成することになる。
The first pillar lower thin portions 451 and 452
~ Four pairs of parallelogrammatic beam type deformation detecting portions are formed by the fourth pillar lower thin portions 481 and 482. The thickness of each thin portion forming the four pairs of deformation detecting portions, The length and width are such that when an external force in the X-axis direction is applied to the load introducing portion 12a, the thin portions can be bent in parallel by a predetermined amount, and at least the external force in the Y-axis direction and the Z-axis direction is applied. Is set to such a value that each thin portion acts as a rigid body portion. In addition, these four pairs of lower thin-walled portions 451, 452 to 48
1,482 constitutes the second group composite deformation detecting section described in the claims.

【0050】一方、各々の柱状起歪体部材41〜44の
平板状起歪体部材12に近い領域には、X軸に直交する
一方の側面から他方の側面に向ってX軸方向(X軸と平
行をなす方向)に貫通する各1個の上方変形部穿孔51
〜54とが形成されている。
On the other hand, in the region of each of the columnar flexure members 41 to 44 near the flat plate flexure member 12, the X axis direction (X axis) from one side surface orthogonal to the X axis to the other side surface. One upper deformation portion perforation 51 penetrating in a direction parallel to
To 54 are formed.

【0051】なお、これら4個の上方変形部穿孔51〜
54は、いずれも例えばミーリング加工によりX軸に沿
って平行に穿たれた各2個の円形孔から形成されされる
ように構成されている。
Incidentally, these four upper deformation portion perforations 51 to 51
Each of 54 is configured to be formed by two circular holes formed in parallel along the X axis by, for example, milling.

【0052】この結果、第一柱状起歪体部材41のY軸
に直交する2つの側面とこの第一柱状起歪体部材41に
形成された上方変形部穿孔51との間には、一対の第一
柱上方薄肉部511,512が形成されることになる。
As a result, between the two side surfaces of the first columnar flexure member 41 orthogonal to the Y-axis and the upper deformation portion perforation 51 formed in the first columnar flexure member 41, a pair of holes is formed. The first pillar upper thin portions 511 and 512 are formed.

【0053】同様に、第二〜第四柱状起歪体部材42〜
44についても、各柱状起歪体部材42〜44のY軸に
直交する2つの側面とそれぞれに形成された上方変形部
穿孔52〜54との間に、それぞれ一対の第二柱上方薄
肉部、第三上方薄肉部、第四柱上方薄肉部(521,5
22)、(531,532)、(541,542)が形
成されることになる。
Similarly, the second to fourth columnar flexure body members 42 to
Also for 44, between the two side surfaces of each of the columnar flexure body members 42 to 44 orthogonal to the Y axis and the upper deformation portion perforations 52 to 54 formed in each, a pair of second column upper thin portions, Third upper thin portion, fourth pillar upper thin portion (521, 5
22), (531, 532), and (541, 542) will be formed.

【0054】そして、第一柱上方薄肉部511,512
〜第四柱上方薄肉部541,542をもって四対の平行
四辺形ビーム型の変形検出部が形成されることになる
が、この四対の変形検出部を形成する各々の薄肉部の厚
さ、長さ、幅は、荷重導入部12aにY軸方向の外力が
付与されたときには、それぞれの薄肉部が平行的に所定
量だけ撓み得るように、しかも、少なくともZ軸方向お
よびX軸方向の外力が付与されたときには、それぞれの
薄肉部が剛体部として作用するような値に設定されてい
る。なお、この四対の変形検出部511,512〜54
1,542をもって特許請求の範囲に記された第三群複
合変形検出部を構成することになる。
Then, the first pillar upper thin wall portions 511 and 512
~ Four pairs of parallelogrammatic beam type deformation detecting portions are formed by the fourth pillar upper thin portions 541 and 542. The thickness of each thin portion forming the four pairs of deformation detecting portions, The length and width are such that, when an external force in the Y-axis direction is applied to the load introducing portion 12a, the thin-walled portions can be bent in parallel by a predetermined amount, and at least the external force in the Z-axis direction and the X-axis direction is applied. Is set to such a value that each thin portion acts as a rigid body portion. The four pairs of deformation detecting units 511, 512 to 54
1, 542 constitutes the third group composite deformation detecting section described in the claims.

【0055】次に、前述した3種類の変形検出部を構成
する各薄肉部31〜38、451〜482、511〜5
42に添着されるひずみゲージについて、互いに逆方向
から見ている図2、図3および図4を用いて説明する。
Next, the thin-walled portions 31 to 38, 451 to 482 and 511 to 5 constituting the above-mentioned three types of deformation detecting portions.
The strain gauge attached to 42 will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4 viewed from opposite directions.

【0056】(A)荷重導入部12aに付与されるX軸
方向の力成分FX を検出するためのX軸力成分検出用ひ
ずみゲージ1b-3 と1b-4 、2b-3 と2b-4 、3b-1
b-2 、4b-1 と4b-2 は、互いに所定の間隔を隔てて
配置された四対のひずみゲージとして、それぞれ第一柱
状起歪体部材41〜第四柱状起歪体部材44のそれぞれ
の内側(他の柱状起歪体部材に面する側)に形成された
下方薄肉部452、462、472、482の最も薄肉
部の表面に添着されている。そして、これら8個のX軸
力成分検出用ひずみゲージは、図5に示すホィートスト
ンブリッジ回路を構成するように接続されている。
(A) X-axis force component detecting strain gauges 1 b-3 and 1 b-4 , 2 b-3 for detecting the force component F X applied to the load introducing portion 12 a in the X-axis direction. Reference numerals 2 b-4 , 3 b-1 and 3 b-2 , 4 b-1 and 4 b-2 are four pairs of strain gauges which are arranged at a predetermined interval from each other, and are each a first columnar strain element. Attached to the surface of the thinnest part of the lower thin parts 452, 462, 472, 482 formed inside each of the members 41 to the fourth columnar flexure member 44 (the side facing the other columnar flexure members). Has been done. These eight X-axis force component detecting strain gauges are connected so as to form a Wheatstone bridge circuit shown in FIG.

【0057】(B)荷重導入部12aに付与されるY軸
方向の力成分FY を検出するためのY軸力成分検出用ひ
ずみゲージ1a-1 と1a-2 、2a-1 と2a-2 、3a-1
a-2 、4a-1 と4a-2 は、互いに所定の間隔を隔てて
配置された四対のひずみゲージとして、それぞれ第一柱
状起歪体部材41〜第四柱状起歪体部材44のそれぞれ
の内側(他の柱状起歪体部材に面する側)に形成された
上方薄肉部512,522,532,542の表面に添
着されている。そして、これら8個のY軸力成分検出用
ひずみゲージは、図6に示すホィートストンブリッジ回
路を構成するように接続されている。
(B) Y-axis force component detecting strain gauges 1 a-1 and 1 a-2 , 2 a-1 for detecting the Y-axis direction force component F Y applied to the load introducing portion 12a. 2 a-2 , 3 a-1 and 3 a-2 , 4 a-1 and 4 a-2 are four pairs of strain gauges that are arranged at a predetermined interval from each other, and are each a first columnar strain element. It is attached to the surfaces of the upper thin-walled portions 512, 522, 532, 542 formed inside each of the members 41 to the fourth columnar flexure body member 44 (on the side facing the other columnar flexure body members). The eight Y-axis force component detecting strain gauges are connected so as to form a Wheatstone bridge circuit shown in FIG.

【0058】(C)荷重導入部12aに付与されるZ軸
方向の力成分FZ を検出するためのZ軸力成分検出用ひ
ずみゲージ5a-1 と5a-2 、5b-1 と5b-2 、6a-1
a-2 、6b-1 と6b-2 、7a-1 と7a-2 、7b-1 と7
b-2 、8a-1 と8a-2 、8b-1 と8b-2 は、図4に示す
ように、互いに所定の間隔を隔てて配置された八対のひ
ずみゲージとして、それぞれ平板状起歪体部材12の表
面側に形成された第一辺薄肉部31,32〜第四辺薄肉
部37,38の表面に添着されている。
(C) Z-axis force component detecting strain gauges 5 a-1 and 5 a-2 , 5 b-1 for detecting the force component F Z in the Z-axis direction applied to the load introducing portion 12a. 5 b-2 , 6 a-1 and 6 a-2 , 6 b-1 and 6 b-2 , 7 a-1 and 7 a-2 , 7 b-1 and 7
As shown in FIG. 4, b-2 , 8a-1 and 8a-2 , 8b-1 and 8b-2 are eight pairs of strain gauges, which are arranged at a predetermined interval from each other, respectively. It is attached to the surface of the first side thin portion 31, 32 to the fourth side thin portion 37, 38 formed on the surface side of the flat plate strain generating member 12.

【0059】この場合、各一対のひずみゲージを構成す
る2個のひずみゲージは、いずれも、平板状起歪体部材
12の各辺に形成されたそれぞれの変形部穿孔21〜2
8の両端部の最も薄肉をなす部分に添着されることが望
ましい。
In this case, each of the two strain gauges constituting each pair of strain gauges has a respective deformed portion perforation 21 to 2 formed on each side of the flat plate flexure member 12.
It is desirable that the both ends of 8 are attached to the thinnest part.

【0060】そして、これら16個のZ軸力成分検出用
ひずみゲージは、図7に示すホィートストンブリッジ回
路を構成するように接続されている。
The 16 Z-axis force component detecting strain gauges are connected so as to form a Wheatstone bridge circuit shown in FIG.

【0061】(D)荷重導入部12aに付与されるX軸
周りのモーメント成分MX を検出するためのX軸周りモ
ーメント成分検出用ひずみゲージ1a-3 と1a-4 、2
a-3 と2a-4 、3a-3 と3a-4 、4a-3 と4a-4 は、互
いに所定の間隔を隔てて配置された四対のひずみゲージ
として、それぞれ第一柱状起歪体部材41〜第四柱状起
歪体部材44のそれぞれの外側(外方に面する側)に形
成された上方薄肉部511、521、531、541の
表面に添着されている。そして、これら8個のX軸周り
モーメント成分検出用ひずみゲージは、図8に示すホィ
ートストンブリッジ回路を構成するように接続されてい
る。
(D) X-axis moment component detecting strain gauges 1 a-3 and 1 a-4 for detecting the moment component M X around the X axis applied to the load introducing portion 12a.
a-3 and 2 a-4 , 3 a-3 and 3 a-4 , 4 a-3 and 4 a-4 are four pairs of strain gauges, which are spaced apart from each other by a predetermined distance, respectively. It is attached to the surfaces of the upper thin-walled portions 511, 521, 531, 541 formed on the outer sides (sides facing outward) of each of the columnar flexure body members 41 to 44. The eight strain gauges for detecting the moment component around the X axis are connected so as to form the Wheatstone bridge circuit shown in FIG.

【0062】(E)荷重導入部12aに付与されるY軸
周りのモーメント成分MY を検出するためのY軸周りモ
ーメント成分検出用ひずみゲージ1b-1 と1b-2'、2
b-1 と2b-2'、3b-3 と3b-4'、4b-3 と4b-4'は、互
いに所定の関係位置をもって配置された四対のひずみゲ
ージとして、それぞれ第一柱状起歪体部材41〜第四柱
状起歪体部材44のそれぞれの外側(外方に面する側)
に形成された下方薄肉部451、461、471、48
1の表面に添着されている。そして、これら8個のY軸
周りモーメント成分検出用ひずみゲージは、図9に示す
ホィートストンブリッジ回路を構成するように接続され
ている。
(E) Y-axis moment component detecting strain gauges 1 b-1 and 1 b-2 ' for detecting the Y-axis moment component M Y applied to the load introducing portion 12a, 2
b-1 and 2 b-2 ' , 3 b-3 and 3 b-4' , 4 b-3 and 4 b-4 ' are four pairs of strain gauges arranged in a predetermined relation position with each other, respectively. Outside (side facing outward) of each of the first columnar flexure body member 41 to the fourth columnar flexure body member 44.
Lower thin portions 451, 461, 471, 48 formed on the
It is attached to the surface of 1. The eight strain gauges for detecting the moment component around the Y-axis are connected so as to form a Wheatstone bridge circuit shown in FIG.

【0063】(F)荷重導入部12aに付与されるZ軸
周りのモーメント成分MZ を検出するためのZ軸周りモ
ーメント成分検出用ひずみゲージ1b-2 、2b-2 、3
b-4 、4b-4 は、前述の四対のY軸周りモーメント成分
検出用ひずみゲージ1b-1 と1b-2'〜4b-3 と4b-4'
隣り合った4個のひずみゲージとして、それぞれ第一柱
状起歪体部材41〜第四柱状起歪体部材44のそれぞれ
の外側に形成された下方薄肉部451,461,47
1,481の表面に添着されている。そして、これら4
個のZ軸周りモーメント成分検出用ひずみゲージは、図
10に示すホィートストンブリッジ回路を構成するよう
に接続されている。
(F) Z-axis moment component detection strain gauges 1 b-2 , 2 b-2 , 3 for detecting the Z-axis moment component M Z applied to the load introducing portion 12a.
b-4 and 4 b-4 are adjacent to the above-mentioned four pairs of strain gauges 1 b-1 and 1 b-2 ′ for detecting moment components around the Y-axis to 4 b-3 and 4 b-4 ′. As the individual strain gauges, lower thin-walled portions 451, 461, 47 formed on the outer sides of the first columnar flexure body member 41 to the fourth columnar flexure body member 44, respectively.
It is attached to the surface of 1,481. And these 4
The strain gauges for detecting the moment component around the Z-axis are connected so as to form a Wheatstone bridge circuit shown in FIG.

【0064】以下、このように構成された第一実施例の
多軸力検出センサ1における3軸方向の力成分FX ,F
Y ,FZ 並びに3軸周りのモーメントMX ,MY ,MZ
の検出動作について説明する。
Hereinafter, the force components F X and F in the three-axis directions in the multi-axis force detection sensor 1 of the first embodiment having such a configuration will be described.
Y , F Z and moments about three axes M X , M Y , M Z
The detection operation of will be described.

【0065】[X軸方向の力成分FX の検出]多軸力検
出センサ10の荷重導入部12aにX軸方向の力成分F
X が加わると、この力成分FX は、荷重導入部12a→
平板状起歪体部材12→4本の柱状起歪体部材41〜4
4を経て第一剛体部(被測定対象物の一方側)と連結し
た台座部材11に伝達され、その過程で、第一柱状起歪
体部材41〜第四柱状起歪体部材44を図11に示すよ
うにそれぞれX軸方向に変形させる。
[Detection of Force Component F X in X-axis Direction] The force component F in the X-axis direction is applied to the load introducing portion 12a of the multi-axis force detection sensor 10.
When X is applied, this force component F X becomes
Flat plate-shaped flexure member 12 → four columnar flexure members 41 to 4
11 is transmitted to the pedestal member 11 connected to the first rigid body portion (one side of the object to be measured) via 4 and, in the process, the first columnar flexure body member 41 to the fourth columnar flexure body member 44 are shown in FIG. As shown in, each is deformed in the X-axis direction.

【0066】このとき、第一〜第四柱状起歪体部材41
〜44の上方領域に位置する第三群複合変形検出部を構
成する四対の上方薄肉部(511,512)、(52
1,522)、(531,532)、(541,54
2)が、それぞれ剛体部として作用する関係で、下方領
域に位置する第二群複合変形検出部を構成する四対の下
方薄肉部(451,452)、(461,462)、
(471,472)、(481,482)のみが変形す
る。
At this time, the first to fourth columnar flexure body members 41
4 pairs of upper thin-walled portions (511, 512), (52) that constitute the third group composite deformation detection portion located in the upper region of
1,522), (531,532), (541,54)
2) are four rigid thin portions (451, 452), (461, 462) constituting the second group composite deformation detecting portion located in the lower region, because they act as rigid portions.
Only (471, 472) and (481, 482) are deformed.

【0067】すなわち、第一柱および第二柱下方薄肉部
のうち、第三および第四柱状起歪体部材43,44に面
する側(内側)に位置する2つの下方薄肉部452,4
62が、外方に面する側(外側)に位置する2つの下方
薄肉部451,461と共に図11において右方へ平行
的に変形し、同時に、第三柱および第四柱下方薄肉部の
うち、第一および第二柱状起歪体部材41,42に面す
る側(内側)に位置する2つの下方薄肉部472,48
2が、外側に位置する2つの下方薄肉部471,481
と共に右方へ平行的に変形する。
That is, of the first pillar and second pillar lower thin portions, the two lower thin portions 452, 4 located on the side (inner side) facing the third and fourth columnar flexure body members 43, 44.
62 is deformed in parallel to the right in FIG. 11 together with the two lower thin-walled parts 451 and 461 located on the side facing outward (outer side), and at the same time, of the third pillar and the fourth pillar lower thin-walled parts. , Two lower thin-walled portions 472, 48 located on the side (inner side) facing the first and second columnar flexure members 41, 42
2 has two lower thin-walled parts 471, 481 located on the outer side.
Along with it, it deforms parallel to the right.

【0068】そのため、この4個所の下方薄肉部45
2,462,472,482の各々の表面に添着された
各一対のX軸力成分検出用ひずみゲージ(1b-3 と1
b-4 )、(2b-3 と2b-4 )、(3b-1 と3b-2 )、
(4b-1 と4b-2 )が、このときの4個所の下方薄肉部
の変形量(ひずみ量)をそれぞれ電気的に検出すること
になる。
Therefore, the lower thin wall portions 45 at these four locations
A pair of X-axis force component detecting strain gauges (1 b-3 and 1) attached to the respective surfaces of 2, 462, 472 and 482.
b-4 ), (2 b-3 and 2 b-4 ), (3 b-1 and 3 b-2 ),
(4 b-1 and 4 b-2 ) electrically detect the deformation amount (strain amount) of the four lower thin wall portions at this time.

【0069】この場合、これら4個所の下方薄肉部45
2,462,472,482では、薄肉部の上方領域と
下方領域とで変形の性質(方向)が異なるので、各分力
と各ブリッジ回路の出力との関係を図31に記すよう
に、各薄肉部の上方領域に添着された4個のひずみゲー
ジ1b-3 ,2b-3 ,3b-2 ,4b-2 から出力される電気
信号の性質(この例の場合は、マイナス)と、各薄肉部
の下方領域に添着された4個のひずみゲージ1b-4 ,2
b-4 ,3b-1 ,4b-1 から出力される電気信号の性質
(この例の場合は、プラス)とが互いに逆極性となる。
In this case, these four lower thin portions 45 are
2, 462, 472, 482, since the deformation region (direction) differs between the upper region and the lower region of the thin portion, the relationship between each component force and the output of each bridge circuit is as shown in FIG. Properties of electrical signals output from the four strain gauges 1 b-3 , 2 b-3 , 3 b-2 , 4 b-2 attached to the upper region of the thin portion (in this case, minus) And four strain gauges 1 b-4 , 2 attached to the lower area of each thin portion.
The polarities of the electric signals output from b-4 , 3 b-1 , and 4 b-1 (plus in this example) are opposite to each other.

【0070】従って、これら8個のひずみゲージ1
b-3 ,2b-3 ,3b-2 ,4b-2 ,1b-4,2b-4 ,3b-1
,4b-1 を図5に示すように接続してホィートストン
ブリッジ回路を構成すれば、出力が大きく且つ他の力成
分との干渉が殆どなく精度の高いX軸方向の力成分FX
のみの検出を行うことが可能になる。
Therefore, these eight strain gauges 1
b-3 , 2 b-3 , 3 b-2 , 4 b-2 , 1 b-4 , 2 b-4 , 3 b-1
, 4 b-1 are connected as shown in FIG. 5 to form a Wheatstone bridge circuit, the output is large and the force component F X in the X-axis direction is highly accurate with little interference with other force components.
Only the detection can be performed.

【0071】すなわち、図5のようなホイートストンブ
リッジ回路を構成すれば、荷重導入部12aにX軸方向
以外の力成分FY ,FZ および3軸周りモーメント成分
X,MY ,MZ が加わり、これらの力成分FY ,F
Z ,MX ,MY ,MZ の作用によって第二群複合変形検
出部を形成する四対の下方薄肉部(451、452)、
(461、462)、(471、472)、(481、
482)が変形した場合でも、付表1に記すように、こ
の変形により発生する8個のX軸力成分検出用ひずみゲ
ージ1b-3 、1b-4 、2b-3 、2b-4 、3b-1 、3
b-2 、4b-1 、4b-2から構成されるX軸力成分検出用
のホイートストンブリッジ回路からの出力を「0」に抑
えることができることになる。
That is, if the Wheatstone bridge circuit as shown in FIG. 5 is constructed, force components F Y and F Z other than the X axis direction and moment components M X , M Y and M Z around the three axes are present in the load introducing portion 12a. In addition, these force components F Y , F
Four pairs of lower thin-walled parts (451, 452) forming the second group composite deformation detection part by the action of Z , M X , M Y , M Z ,
(461, 462), (471, 472), (481,
Even if 482) is deformed, as shown in Attached Table 1, eight X-axis force component detecting strain gauges 1 b-3 , 1 b-4 , 2 b-3 , 2 b-4 generated by this deformation are generated. 3 b-1 , 3
The output from the Wheatstone bridge circuit for detecting the X-axis force component composed of b-2 , 4b-1 , 4b-2 can be suppressed to "0".

【0072】なお、このX軸方向の力成分FX の検出過
程では、4本の柱状起歪体部材41〜44の外側に位置
する下方薄肉部451,461,471,481にも変
形が生じるが、このX軸方向の力成分FX の検出過程で
は、これら4個所の下方薄肉部に生じる変形量を利用し
ないので、この変形量に関する説明は割愛する。
In the process of detecting the force component F X in the X-axis direction, the lower thin portions 451, 461, 471, 481 located outside the four columnar flexure members 41 to 44 are also deformed. However, in the process of detecting the force component F X in the X-axis direction, the deformation amounts generated in these four lower thin portions are not used, and therefore the description regarding this deformation amount is omitted.

【0073】また、X軸方向の力成分FX の検出過程で
は、図11に示すように、平板状起歪体部材12も多軸
力検出センサ10の中心点Pを境にして左右(図11
上)の領域が互いに逆方向に変形することになるが、こ
のX軸方向の力成分FX の検出過程では、このときの平
板状起歪体部材12に生じる変形量も利用しないので、
この変形量に関する説明も割愛する。
Further, in the process of detecting the force component F X in the X-axis direction, as shown in FIG. 11, the flat plate flexure member 12 is also left-right (see the figure) with the center point P of the multi-axis force detection sensor 10 as a boundary. 11
The above regions will be deformed in mutually opposite directions. However, in the process of detecting the force component F X in the X-axis direction, the amount of deformation that occurs in the flat plate flexure member 12 at this time is also not utilized, so
The explanation about this deformation amount is also omitted.

【0074】[Y軸方向の力成分FY の検出]多軸力検
出センサ10の荷重導入部12aにY軸方向の力成分F
Y が加わると、この力成分FY は、荷重導入部12a→
平板状起歪体部材12→4本の柱状起歪体部材41〜4
4を経て第一剛体部と連結した台座部材11に伝達さ
れ、その過程で、第一柱状起歪体部材41〜第四柱状起
歪体部材44を図12に示すようにそれぞれY軸方向に
変形させる。
[Detection of force component F Y in the Y-axis direction] The force component F in the Y-axis direction is applied to the load introducing portion 12a of the multi-axis force detection sensor 10.
When Y is applied, this force component F Y becomes
Flat plate-shaped flexure member 12 → four columnar flexure members 41 to 4
4 is transmitted to the pedestal member 11 connected to the first rigid body portion, and in the process, the first columnar flexure body member 41 to the fourth columnar flexure body member 44 are respectively moved in the Y-axis direction as shown in FIG. Transform it.

【0075】このとき、第一〜第四柱状起歪体部材41
〜44の下方領域に位置する第二群複合変形検出部を構
成する四対の下方薄肉部(451,452)、(46
1,462)、(471,472)、(481,48
2)がそれぞれ剛体部として作用する関係で、上方領域
に位置する第三群複合変形検出部を構成する四対の上方
薄肉部(511,512)、(521,522)、(5
31,532)、(541,542)のみが変形する。
At this time, the first to fourth columnar flexure body members 41
4 pairs of lower thin-walled portions (451, 452), (46) forming the second group composite deformation detection portion located in the lower region of
1,462), (471,472), (481,48)
2) each act as a rigid body part, and four pairs of upper thin-walled parts (511, 512), (521, 522), (5
Only 31, 532) and (541, 542) are deformed.

【0076】すなわち、第二柱および第三柱上方薄肉部
のうち、内側に位置する2つの上方薄肉部522、53
2が外側に位置する2つの上方薄肉部521,531と
共に図12において右方へ平行的に変形し、同時に、第
一柱および第四柱上方薄肉部のうち、内側に位置する2
つの上方薄肉部512,542が外側に位置する2つの
上方薄肉部511,541と共に右方へ平行的に変形す
る。
That is, of the second pillar and the third pillar upper thin-walled portions, the two upper thin-walled portions 522, 53 located on the inner side.
2 is deformed in parallel to the right side in FIG. 12 together with the two upper thin-walled portions 521 and 531 located on the outer side, and at the same time, the inner two of the first pillar and the fourth pillar upper thin-walled portion
The two upper thin portions 512 and 542 are deformed in parallel to the right along with the two upper thin portions 511 and 541 located outside.

【0077】そのため、この4個所の上方薄肉部51
2,522,532,542の各々の表面に添着された
各一対のY軸力成分検出用ひずみゲージゲージ(1a-1
と1a-2 )、(2a-1 と2a-2 )、(3a-1 と3
a-2 )、(4a-1 と4a-2 )が、このときの4個所の上
方薄肉部の変形量をそれぞれ電気的に検出することにな
る。
Therefore, the four upper thin wall portions 51 are
A pair of Y-axis force component detecting strain gauge gauges (1 a-1 attached to each surface of 2, 522, 532 and 542).
And 1 a-2 ), (2 a-1 and 2 a-2 ), (3 a-1 and 3
a-2 ) and ( 4a-1 and 4a-2 ) electrically detect the deformation amounts of the four upper thin portions at this time, respectively.

【0078】この場合、前述したX軸方向力成分FX
検出動作の場合と同様に、これら4個所の上方薄肉部5
12、522、532、542では、薄肉部の上方領域
と下方領域とでは変形の性質が異なるので、付表1に記
すように、各薄肉部の上方領域に添着された4個のひず
みゲージ1a-1 ,2a-1 ,3a-1 ,4a-1 から出力され
る電気信号の性質と、各薄肉部の下方領域に添着された
4個のひずみゲージ1a-2 ,2a-2 ,3a-2 ,4a-2
ら出力される電気信号の性質とが互いに逆極性となる。
In this case, as in the case of the detection operation of the force component F X in the X-axis direction, the upper thin wall portions 5 at these four locations are detected.
In Nos. 12, 522, 532, and 542, since the deformation characteristics are different between the upper region and the lower region of the thin portion, as shown in Attached Table 1, the four strain gauges 1 a attached to the upper region of each thin portion 1 a -1 , 2 a-1 , 3 a-1 , 4 a-1 output signals and four strain gauges 1 a-2 , 2 a- attached to the lower region of each thin wall The polarities of the electric signals output from 2 , 3 a-2 and 4 a-2 are opposite to each other.

【0079】従って、これら8個のひずみゲージ1a-1
〜4a-2 を、図6に示すように接続してホイートストン
ブリッジ回路を構成すれば、出力が大きく且つ精度の高
いY軸方向の力成分FY の検出を行うことが可能にな
る。
Therefore, these eight strain gauges 1 a-1
By constructing the Wheatstone bridge circuit by connecting 4a -2 to 4a -2 as shown in FIG. 6, it is possible to detect the force component F Y in the Y-axis direction with high output and high accuracy.

【0080】しかも、図6のようなホイートストンブリ
ッジ回路を構成すれば、荷重導入部12aにY軸方向以
外の力成分FX ,FZ および3軸周りモーメント成分M
X ,MY ,MZ が加わり、これらの力成分FX ,FZ
X ,MY ,MZ の作用によって前述した4個所の上方
薄肉部512、522、532、542が変形した場合
でも、各分力と各ブリッジ回路の出力との関係を示す図
31付表1に記すように、この変形により発生する8個
のY軸力成分検出用ひずみゲージ1a-1 〜4a- 2 から構
成されるY軸力成分検出用のホイートストンブリッジ回
路からの出力を「0」に抑えることができることにな
る。
Moreover, if the Wheatstone bridge circuit as shown in FIG. 6 is constructed, the force components F X and F Z other than the Y-axis direction and the moment component M about the three axes around the load introducing portion 12a are provided.
X , M Y , M Z are added, and these force components F X , F Z ,
Even when the four upper thin-walled portions 512, 522, 532, and 542 are deformed by the action of M X , M Y , and M Z , the relationship between each component force and the output of each bridge circuit is shown in FIG. as referred to, "0 output from the Wheatstone bridge circuit for the configured Y-axis force component detection of eight Y-axis force component detection strain gauge 1 a-1 ~4 a- 2 generated by this deformation It will be possible to suppress.

【0081】なお、このY軸方向の力成分FY の検出過
程でも、4本の柱状起歪体部材41〜44の外側に位置
する上方薄肉部511、521、531、541と、平
板状起歪体部材12の中心点Pを境にした左右(図12
上)の領域がそれぞれ変形することになるが、このY軸
方向の力成分FY の検出過程ではこれらに生じる変形量
を利用しないので、これらの変形量に関する説明は割愛
する。
Even in the process of detecting the force component F Y in the Y-axis direction, the upper thin-walled portions 511, 521, 531 and 541 located outside the four columnar flexure members 41 to 44 and the flat plate-shaped flexure members 441 to 44 are formed. Left and right with the center point P of the strain member 12 as a boundary (see FIG.
The above regions will be respectively deformed, but the deformation amount generated in them is not used in the process of detecting the force component F Y in the Y-axis direction, so the description of these deformation amounts will be omitted.

【0082】[Z軸方向の力成分FZ の検出]多軸力検
出センサ10の荷重導入部12aにZ軸方向の力成分F
Z が加わると、この力成分FZ は、荷重導入部12a→
平板状起歪体部材12→4本の柱状起歪体部材41〜4
4を経て第一剛体部と連結した台座部材11に伝達され
る。
[Detection of Force Component F Z in Z-axis Direction] Force component F in Z-axis direction is applied to the load introducing portion 12a of the multi-axis force detection sensor 10.
When Z is applied, this force component F Z becomes
Flat plate-shaped flexure member 12 → four columnar flexure members 41 to 4
It is transmitted to the pedestal member 11 connected to the first rigid body portion via 4

【0083】この伝達過程では、4本の柱状起歪体部材
41〜44に形成された第二群複合変形検出部としての
下方薄肉部451〜482および第三群複合変形検出部
としての上方薄肉部511〜542が、それぞれ剛体部
として作用するので、平板状起歪体部材12の各辺12
1〜124に形成された第一群変形検出部を構成する8
個所の薄肉部31〜38は、図13に示すようにZ軸に
沿ってそれぞれ上方に変形する。
In this transmission process, the lower thin-walled portions 451 to 482 as the second group composite deformation detection section and the upper thin-walled section as the third group composite deformation detection section formed on the four columnar flexure members 41 to 44 are formed. Since each of the parts 511 to 542 acts as a rigid body part, each side 12 of the flat plate flexure body member 12
Comprising the first group deformation detection unit formed in 1 to 124 8
The thin portions 31 to 38 at the points are respectively deformed upward along the Z axis as shown in FIG.

【0084】なお、図13には、第四辺124と第二辺
122のみが示されているが、平板状起歪体部材12で
の変形作用は、第一辺121および第三辺123でも同
じように発生するので、たとえ図示されていなくとも説
明中に加えることにする。
Although only the fourth side 124 and the second side 122 are shown in FIG. 13, the deforming action of the flat plate flexure member 12 also applies to the first side 121 and the third side 123. Since it occurs in the same way, it will be added in the description even if it is not shown.

【0085】さて、平板状起歪体部材12の4つの辺1
21〜124が上方に変形すると、第四辺124におい
ては、第四辺薄肉部の2つの薄肉部37と38とが中心
点Pを挟んで互いに対称的に逆方向に変形する。
Now, the four sides 1 of the plate-shaped flexure member 12
When 21 to 124 are deformed upward, on the fourth side 124, the two thin-walled portions 37 and 38 of the fourth-side thin-walled portion are deformed symmetrically with respect to the center point P in opposite directions.

【0086】そのため、この第四辺薄肉部の2つの薄肉
部37,38の表面にそれぞれ添着された各一対のZ軸
力成分検出用ひずみゲージ(8b-1 と8b-2 )、(8
a-1 と8a-2 )が、この2つの薄肉部37,38に発生
する互いに逆方向に変形する変形量をそれぞれ電気的に
検出する。
Therefore, a pair of Z-axis force component detecting strain gauges (8 b-1 and 8 b-2 ) attached to the surfaces of the two thin portions 37 and 38 of the fourth side thin portion, ( 8
a-1 and 8 a-2 ) electrically detect the deformation amounts of the two thin portions 37 and 38, which deform in opposite directions.

【0087】この場合、一方の薄肉部37の外側領域と
内側領域とでは変形の性質が異なるので、付表2に記す
ように、この薄肉部37の外側領域に添着されたひずみ
ゲージ8b-2 と内側領域に添着されたひずみゲージ8
b-1 とから出力される電気信号の性質は互いに逆極性と
なり、また、他方の薄肉部38の表面に添着された2つ
のひずみゲージ8a-1 と8a-2 とから出力される電気信
号の性質も互いに逆極性となる。
In this case, since the outer region and the inner region of one thin portion 37 have different deformation characteristics, the strain gauge 8 b-2 attached to the outer region of this thin portion 37 is added as shown in Appendix Table 2. And strain gauge 8 attached to the inner area
The electric signals outputted from b-1 and b-1 have opposite polarities to each other, and the electric signals outputted from the two strain gauges 8 a-1 and 8 a-2 attached to the surface of the thin portion 38 on the other side. The characteristics of the signals also have opposite polarities.

【0088】但し、この2個所の薄肉部37,38の互
いに外側に位置する2個のひずみゲージ8b-2 と8a-1
とは同じ極性の出力となり、また、互いに内側に位置す
る2個のひずみゲージ8b-1 と8a-2 も同じ極性の出力
となる。
However, two strain gauges 8 b-2 and 8 a-1 located outside each other of these two thin portions 37 and 38 are provided.
And have the same polarity, and the two strain gauges 8 b-1 and 8 a-2 located inside each other also have the same polarity.

【0089】このことは、残りの第一辺〜第三辺薄肉部
の各2つの薄肉部31〜36に添着された各対のひずみ
ゲージ(5b-1 と5b-2 )、(5a-1 と5a-2 )、(6
a-1と6a-2 )、(6b-1 と6b-2 )、(7a-1 と7a-2
)、(7b-1 と7b-2 )についても同様であるから、
同一の薄肉部に係るひずみゲージからは互いに逆極性の
性質を有する電気信号が出力される。
This means that each pair of strain gauges (5 b-1 and 5 b-2 ) and (5) attached to the two thin portions 31 to 36 of the remaining first to third side thin portions, respectively. a-1 and 5 a-2 ), (6
a-1 and 6 a-2 ), (6 b-1 and 6 b-2 ), (7 a-1 and 7 a-2
), (7 b-1 and 7 b-2 ) is the same,
Electrical signals having opposite polarities are output from the strain gauges associated with the same thin portion.

【0090】また、同じ辺に設けられた2個所の薄肉部
の互いに外側に位置する2個のひずみゲージからは互い
に同極性の電気信号が出力され、互いに内側に位置する
2個のひずみゲージからも互いに同極性の電気信号が出
力されることになる。
Further, electric signals of the same polarity are output from the two strain gauges located on the outer sides of the two thin-walled portions provided on the same side, and the two strain gauges located on the inner sides of the two strain gauges. Will also output electrical signals of the same polarity.

【0091】従って、これら16個のひずみゲージ5
a-1 〜8b-2 を図7に示すように接続してホイートスト
ンブリッジ回路を構成すれば、出力が大きく且つ精度の
高いZ軸方向の力成分FZ の検出を行うことが可能にな
る。
Therefore, these 16 strain gauges 5
If the Wheatstone bridge circuit is configured by connecting a-1 to 8b-2 as shown in FIG. 7, it becomes possible to detect the force component F Z in the Z-axis direction with high output and high accuracy. .

【0092】しかも、図7のようなホイートストンブリ
ッジ回路を構成すれば、荷重導入部12aにZ軸方向以
外の力成分FX ,FY および3軸周りモーメント成分M
X ,MY ,MZ が加わり、これらの力成分FX ,FY
X ,MY ,MZ の作用によって第一群変形検出部を形
成する8個所の薄肉部31〜38が変形した場合でも、
図32に記すように、この変形により発生する16個の
ひずみゲージ5a-1 〜8b-2 から構成されるZ軸力成分
検出用のホイートストンブリッジ回路からの出力を
「0」に抑えることができることになる。
Moreover, if the Wheatstone bridge circuit as shown in FIG. 7 is constructed, the force components F X and F Y in the load introducing portion 12a other than the Z-axis direction and the moment component M about the three axes are provided.
X , M Y , M Z are added, and these force components F X , F Y ,
Even when the eight thin portions 31 to 38 forming the first group deformation detecting portion are deformed by the action of M X , M Y , and M Z ,
As shown in FIG. 32, the output from the Wheatstone bridge circuit for detecting the Z-axis force component composed of 16 strain gauges 5 a-1 to 8 b-2 generated by this deformation is suppressed to "0". You will be able to

【0093】[X軸周りのモーメント成分MX の検出]
多軸力検出センサ10の荷重導入部12aに反時計回り
のX軸周りモーメント成分MX が加わると、この力成分
X は、平板状起歪体部材12から台座部材11に伝達
される。
[Detection of Moment Component M X Around X Axis]
When a counterclockwise moment component M X around the X axis is applied to the load introducing portion 12 a of the multi-axis force detection sensor 10, this force component M X is transmitted from the flat plate strain member 12 to the pedestal member 11.

【0094】この伝達過程では、第一〜第四柱状起歪体
部材41〜44の下方領域に位置する第二群複合変形検
出部を構成する四対の下方薄肉部(451,452)、
(461,462)、(471,472)、(481,
482)がそれぞれ剛体部として作用し、上方領域に位
置する第三群複合変形検出部を構成する四対の上方薄肉
部(511,512)、(521,522)、(53
1,532)、(541,542)のみが図14に示す
ように変形する。
In this transmission process, four pairs of lower thin-walled portions (451, 452) constituting the second group composite deformation detecting portion located in the lower region of the first to fourth columnar flexure body members 41 to 44,
(461, 462), (471, 472), (481,
482) each act as a rigid body portion, and the four pairs of upper thin portions (511, 512), (521, 522), (53) that constitute the third group composite deformation detection portion located in the upper region.
1, 532) and (541, 542) are deformed as shown in FIG.

【0095】このとき、第一柱および第四柱上方薄肉部
のうち外側に位置する2つの上方薄肉部511,541
がそれぞれ縮み方向に変形し、同時に、第二柱および第
三柱上方薄肉部のうち外側に位置する2つの上方薄肉部
521,531がそれぞれ引っ張り方向に変形する。
At this time, the two upper thin-walled portions 511 and 541 located on the outer side of the first pillar and the fourth pillar upper thin-walled portions.
Respectively deform in the shrinking direction, and at the same time, the two upper thin-walled portions 521 and 531 located outside of the second pillar and the third pillar upper thin-walled portions respectively deform in the pulling direction.

【0096】そのため、第一柱および第四柱上方薄肉部
の2つの上方薄肉部511,541の表面に添着された
各一対のX軸周りモーメント成分検出用ひずみゲージ1
a-3と1a-4 、4a-3 と4a-4 は、この2つの上方薄肉
部511,541に生じる圧縮方向の変形量を電気的に
検出して圧縮時の電気信号を出力し、また、第二柱およ
び第三柱上方薄肉部の2つの上方薄肉部521,531
の表面に添着された各一対のX軸周りモーメント成分検
出用ひずみゲージ2a-3 と2a-4 、3a-3 と3a-4 は、
この2つの上方薄肉部521,531に生じる引っ張り
方向の変形量を電気的に検出して引っ張り時の電気信号
を出力することになる。
Therefore, each pair of strain gauges 1 for detecting the moment component around the X-axis attached to the surfaces of the two upper thin portions 511 and 541 of the first pillar and the fourth pillar upper thin portions.
a-3 and 1 a-4 , 4 a-3 and 4 a-4 electrically detect the amount of deformation in the compression direction that occurs in these two upper thin portions 511 and 541 and output an electrical signal during compression. In addition, the two upper thin portions 521 and 531 of the second pillar and the third pillar upper thin portions.
The pair of strain gauges 2 a-3 and 2 a-4 , 3 a-3 and 3 a-4 for detecting the moment component around the X-axis attached to the surface of
The amount of deformation in the pulling direction occurring in the two upper thin portions 521 and 531 is electrically detected and an electric signal for pulling is output.

【0097】従って、互いに性質の異なる電気信号を出
力する4個づつのひずみゲージ1a-3 ,1a-4 ,4
a-3 ,4a-4 および2a-3 ,2a-4 ,3a-3 ,3a-4
図8に示すように接続してホイートストンブリッジ回路
を構成すれば、出力が大きく且つ精度の高いX軸周りの
モーメント成分MX の検出を行うことが可能になる。
Therefore, four strain gauges 1 a-3 , 1 a-4 , 4 each of which outputs electric signals having different properties from each other are provided.
If the Wheatstone bridge circuit is constructed by connecting a-3 , 4 a-4 and 2 a-3 , 2 a-4 , 3 a-3 , 3 a-4 as shown in FIG. It is possible to detect the moment component M X around the X axis with high accuracy.

【0098】しかも、図8のようなホイートストンブリ
ッジ回路を構成すれば、荷重導入部12aに3軸方向の
力成分FX ,FY ,FZ およびX軸周りモーメント成分
X以外のモーメント成分MY ,MZ が加わり、これら
の力成分FX ,FY ,FZ ,MY ,MZ の作用によって
前述の4個所の上方薄肉部511,521,531,5
41が変形した場合でも、図32に記すように、この変
形により発生する8個のX軸周りモーメント成分検出用
ひずみゲージ1a-3 〜4a-4 により構成されるX軸周り
モーメント成分検出用のホイートストンブリッジ回路か
らの出力を「0」に抑えることができることになる。
Moreover, if the Wheatstone bridge circuit as shown in FIG. 8 is configured, the moment component M other than the force components F X , F Y , F Z in the three axis directions and the moment component M X around the X axis is provided in the load introducing portion 12a. Y and M Z are added, and by the action of these force components F X , F Y , F Z , M Y , and M Z , the above-mentioned four upper thin-walled portions 511, 521, 531, 5
Even when 41 is deformed, as shown in FIG. 32, X-axis moment component detection composed of eight X-axis moment component detection strain gauges 1 a-3 to 4 a-4 generated by this deformation is detected. Therefore, the output from the Wheatstone bridge circuit for use can be suppressed to "0".

【0099】なお、このX軸周りモーメント成分MX
検出過程でも、4本の柱状起歪体部材41〜44の内側
に位置する上方薄肉部512,522,532,542
と平板状起歪体部材12の各薄肉部31〜38がそれぞ
れ変形することになるが、このX軸周りモーメント成分
X の検出過程ではこれらに生じる変形量を利用しない
ので、これらの変形量に関する説明は割愛する。
Even in the process of detecting the moment component M X about the X axis, the upper thin portions 512, 522, 532 and 542 located inside the four columnar flexure body members 41 to 44 are also detected.
And the thin-walled portions 31 to 38 of the flat plate strain generating member 12 are respectively deformed. However, since the deformation amount generated in them is not used in the process of detecting the moment component M X around the X axis, these deformation amounts are not used. I omit the explanation about.

【0100】[Y軸周りのモーメント成分MY の検出]
多軸力検出センサ10の荷重導入部12aに時計回りの
Y軸周りモーメント成分MY が加わると、この力成分M
Y は、平板状起歪体部材12から台座部材11に伝達さ
れる。
[Detection of Moment Component M Y Around Y Axis]
When a clockwise Y-axis moment component M Y is applied to the load introducing portion 12a of the multi-axis force detection sensor 10, this force component M
Y is transmitted from the flat plate strain generating member 12 to the pedestal member 11.

【0101】この伝達過程では、第一〜第四柱状起歪体
部材41〜44の上方領域に位置する第三群複合変形検
出部を構成する四対の上方薄肉部(511,512)、
(521,522)、(531,532)、(541,
542)がそれぞれ剛体部として作用し、下方領域に位
置する第二群複合変形検出部を構成する四対の下方薄肉
部(451,452)、(461,462)、(47
1,472)、(481,482)のみが図15に示す
ように変形する。
In this transmission process, four pairs of upper thin portions (511, 512) constituting the third group composite deformation detecting portion located in the upper regions of the first to fourth columnar flexure body members 41 to 44,
(521,522), (531,532), (541,
542) each act as a rigid body portion, and the four pairs of lower thin-walled portions (451, 452), (461, 462), (47) that constitute the second group composite deformation detection portion located in the lower region
1, 472) and (481, 482) are transformed as shown in FIG.

【0102】このとき、第一柱および第二柱下方薄肉部
のうち外側に位置する2つの下方薄肉部451,461
がそれぞれ縮み方向に変形し、同時に、第三柱および第
四柱下方薄肉部のうち外側に位置する2つの下方薄肉部
471,481がそれぞれ引っ張り方向に変形する。
At this time, the two lower thin wall portions 451 and 461 located on the outer side of the lower thin wall portions of the first pillar and the second pillar.
Respectively deform in the contraction direction, and at the same time, the two lower thin-walled portions 471, 481 located outside of the third pillar and fourth pillar lower thin-walled portions respectively deform in the pulling direction.

【0103】そのため、第一柱および第二柱下方薄肉部
の2つの下方薄肉部451,461の表面に添着された
各一対のY軸周りモーメント成分検出用ひずみゲージ1
b-1と1b-2',2b-1 と2b-2'は、この2つの下方薄肉
部451,461に生じる圧縮方向の変形量を電気的に
検出して圧縮時の電気信号を出力し、また、第三柱およ
び第四柱下方薄肉部の2つの下方薄肉部471,481
の表面に添着された各一対のY軸周りモーメント成分検
出用ひずみゲージ3b-3 と3b-4',4b-3 と4b-4'は、
この2つの下方薄肉部471,481に生じる引っ張り
方向の変形量を電気的に検出して引っ張り時の電気信号
を出力することになる。
Therefore, each pair of Y-axis moment component detecting strain gauges 1 attached to the surfaces of the two lower thin portions 451 and 461 of the first pillar and the second pillar lower thin portions.
b-1 and 1 b-2 ' , 2 b-1 and 2 b-2' are electric signals at the time of compression by electrically detecting the deformation amount in the compression direction generated in these two lower thin portions 451 and 461. And the two lower thin wall portions 471, 481 of the third pillar and the fourth pillar lower thin wall portions.
Strain gauges 3 b-3 and 3 b-4 ' , 4 b-3 and 4 b-4' for detecting the moment component around the Y-axis attached to the surface of
The amount of deformation in the pulling direction generated in the two lower thin portions 471 and 481 is electrically detected, and an electric signal for pulling is output.

【0104】従って、互いに性質の異なる電気信号を出
力する4個づつのひずみゲージ1b-1 ,1b-2',2
b-1 ,2b-2'および3b-3 ,3b-4',4b-3 ,4b-4'
図9に示すように接続してホイートストンブリッジ回路
を構成すれば、出力が大きく且つ精度の高いY軸周りの
モーメント成分MY の検出を行うことが可能になる。
Therefore, four strain gauges 1 b-1 , 1 b-2 ' , 2 each of which outputs electric signals having different properties from each other are output.
If b-1 , 2 b-2 ' and 3 b-3 , 3 b-4' , 4 b-3 , 4 b-4 ' are connected as shown in FIG. It is possible to detect the moment component M Y around the Y axis with a large value and high accuracy.

【0105】しかも、図9のようなホイートストンブリ
ッジ回路を構成すれば、荷重導入部12aに3軸方向の
力成分FX ,FY ,FZ およびY軸周りモーメント成分
Y以外のモーメント成分MX ,MZ が加わり、これら
の力成分FX ,FY ,FZ ,MX ,MZ の作用によって
前述の4個所の下方薄肉部451,461,471,4
81が変形した場合でも、図33に記すように、この変
形により発生する8個のY軸周りモーメント成分検出用
ひずみゲージ1b-1 〜4b-4'で構成されるホイートスト
ンブリッジ回路からの出力を「0」に抑えることができ
ることになる。
Moreover, if the Wheatstone bridge circuit as shown in FIG. 9 is configured, the moment components M other than the force components F X , F Y , F Z in the three axis directions and the moment component M Y around the Y axis are provided in the load introducing portion 12a. X and M Z are added, and by the action of these force components F X , F Y , F Z , M X , and M Z , the above-described four lower thin wall portions 451, 461, 471, 4
Even when 81 is deformed, as shown in FIG. 33, from the Wheatstone bridge circuit composed of eight Y-axis moment component detecting strain gauges 1 b-1 to 4 b-4 ′ generated by this deformation, as shown in FIG. The output can be suppressed to "0".

【0106】なお、このY軸周りのモーメント成分MY
の検出過程でも、4本の柱状起歪体部材41〜44の内
側に位置する下方薄肉部452,462,472,48
2と平板状起歪体部材12の各薄肉部31〜38がそれ
ぞれ変形することになるが、このY軸周りのモーメント
成分MY の検出過程ではこれらに生じる変形量を利用し
ないので、これらの変形量に関する説明は割愛する。
The moment component M Y about the Y axis is
Also in the detection process of, the lower thin portions 452, 462, 472, 48 located inside the four columnar flexure body members 41 to 44 are detected.
2 and the thin-walled portions 31 to 38 of the flat plate-shaped strain generating member 12, respectively, are deformed. However, in the process of detecting the moment component M Y about the Y-axis, the amount of deformation generated therein is not used, and therefore A description of the amount of deformation is omitted.

【0107】[Z軸周りのモーメント成分MZ の検出]
多軸力検出センサ10の荷重導入部12aに反時計回り
のZ軸周りモーメント成分MZ が加わると、この力成分
Z は、平板状起歪体部材12から台座部材11に伝達
され、その過程で、図17に示すように、平板状起歪体
部材12を台座部材11に対して両部材間の平行間隔を
維持した状態で反時計方向に捻るように相対回転を与え
ることになる。
[Detection of Moment Component M Z Around Z Axis]
When a counterclockwise moment component M Z about the Z-axis is applied to the load introducing portion 12 a of the multi-axis force detection sensor 10, this force component M Z is transmitted from the flat plate strain element member 12 to the pedestal member 11, and In the process, as shown in FIG. 17, the flat plate flexure member 12 is rotated relative to the pedestal member 11 so as to be twisted counterclockwise while maintaining a parallel distance between the members.

【0108】従って、4本の柱状起歪体部材41〜44
は、図16に示すように、例えば第一柱状起歪体部材4
1および第四柱状起歪体部材44と第二柱状起歪体部材
42および第三柱状起歪体部材43とが互いに逆方向に
捻れるように変形するが、このとき、4本の柱状起歪体
部材41〜44の上方領域に位置する第三群複合変形検
出部を構成する四対の上方薄肉部(511,512)、
(521,522)、(531,532)、(541,
542)がそれぞれ剛体部として作用するために、この
伝達過程では、4本の柱状起歪体部材41〜44の下方
領域に位置する第二群複合変形検出部を構成する四対の
下方薄肉部(451,452)、(461,462)、
(471,472)、(481,482)のみが図16
に示すように変形する。
Therefore, the four columnar flexure members 41 to 44 are
Is, for example, as shown in FIG.
The 1st and 4th columnar flexure body members 44 and the 2nd columnar flexure body member 42 and the 3rd columnar flexure body member 43 are deformed so as to be twisted in opposite directions. Four pairs of upper thin-walled portions (511, 512) forming the third group composite deformation detection portion located in the upper region of the strain body members 41 to 44,
(521,522), (531,532), (541,
542) each act as a rigid body portion, and therefore, in this transmission process, four pairs of lower thin-walled portions constituting the second group composite deformation detection portion located in the lower region of the four columnar flexure body members 41 to 44 are formed. (451, 452), (461, 462),
Only (471, 472) and (481, 482) are shown in FIG.
It deforms as shown in.

【0109】そのため、同方向に捻れるように変形する
第一柱状起歪体部材41および第四柱状起歪体部材44
であっても、第一柱下方薄肉部のうち外側に位置する薄
肉部451の下方部は、圧縮方向に変形し、また、第四
柱下方薄肉部のうち外側に位置する薄肉部481の下方
部は、縮み方向に変形する。
Therefore, the first columnar flexure body member 41 and the fourth columnar flexure body member 44 which are deformed so as to be twisted in the same direction.
However, the lower portion of the thin portion 451 located on the outer side of the first pillar lower thin portion is deformed in the compression direction, and the lower portion of the outer thin portion 481 of the fourth pillar lower thin portion is formed. The part deforms in the contracting direction.

【0110】一方、第二柱状起歪体部材42および第三
柱状起歪体部材43では、逆に、第二柱下方薄肉部のう
ち外側に位置する薄肉部461の下方部が縮み方向に変
形し、第三柱下方薄肉部のうち外側に位置する薄肉部4
71の下方部が引っ張り方向に変形する。
On the other hand, in the second columnar flexure element member 42 and the third columnar flexure element member 43, conversely, the lower part of the thin part 461 located on the outer side of the second pillar lower thin part is deformed in the shrinking direction. Of the third pillar lower thin portion, the thin portion 4 located outside
The lower part of 71 is deformed in the pulling direction.

【0111】その結果、第一柱下方薄肉部の外側の薄肉
部451の表面に添着されたZ軸周りモーメント成分検
出用ひずみゲージ1b-2 と、第三柱下方薄肉部の外側の
薄肉部471に下方部添着されたZ軸周りモーメント成
分検出用ひずみゲージ3b-4は、それぞれこの2つの下
方薄肉部451,471に生じる圧縮方向の変形量を電
気的に検出して圧縮時の電気信号を出力し、また、第二
柱下方薄肉部の外側の薄肉部461の下方部に添着され
たZ軸周りモーメント成分検出用ひずみゲージ2b-2
と、第四柱下方薄肉部のうち外側の薄肉部481に添着
されたZ軸周りモーメント成分検出用ひずみゲージ4
b-4 とは、それぞれこの2つの下方薄肉部461、48
1の下方部に生じる引張方向の変形量を電気的に検出し
て引張り時の電気信号を出力することになる。
As a result, the strain gauge 1b-2 for detecting the moment component around the Z-axis attached to the surface of the thin portion 451 outside the first pillar lower thin portion and the thin portion outside the third pillar lower thin portion. The strain gauge 3 b-4 for detecting the moment component around the Z-axis attached to the lower part of the 471 electrically detects the amount of deformation in the compression direction generated in the two lower thin parts 451 and 471 to detect the electric power at the time of compression. A strain gauge 2 b-2 for outputting a signal and for detecting a moment component around the Z-axis attached to the lower portion of the thin portion 461 outside the second pillar lower thin portion.
And the strain gauge 4 for detecting the moment component around the Z axis attached to the outer thin portion 481 of the fourth pillar lower thin portion.
b-4 means these two lower thin portions 461 and 48, respectively.
The amount of deformation in the pulling direction that occurs in the lower part of 1 is electrically detected and an electric signal during pulling is output.

【0112】従って、互いに性質の異なる電気信号を出
力する2個づつのひずみゲージ1b-2 、3b-4 および2
b-2b-4 を、図10に示すように接続してホイートス
トンブリッジ回路を構成すれば、出力量が大きく且つ精
度の高いZ軸周りのモーメント成分MZ の検出をを行う
ことが可能になる。
Therefore, two strain gauges 1 b-2 , 3 b-4 and 2 which output electric signals having different properties from each other are provided.
b-2 4 b-4 can be connected as shown in FIG. 10 to form a Wheatstone bridge circuit, which makes it possible to detect the moment component M Z around the Z axis with high output and high accuracy. become.

【0113】しかも、図10のようなホイートストンブ
リッジ回路を構成すれば、荷重導入部12aに3軸方向
の力成分FX ,FY ,FZ およびZ軸周りモーメント成
分MZ 以外のモーメント成分MX ,MY が加わり、これ
らの力成分FX ,FY ,FZ,MX ,MY の作用によっ
て前述の4個所の下方薄肉部451,461,471、
481が捻れるように変形した場合でも、図33に記す
ように、この変形により発生する4個のZ軸周りモーメ
ント成分検出用ひずみゲージ1b-2 〜4b-4 からの出力
を「0」に抑えることができる。
Moreover, if the Wheatstone bridge circuit as shown in FIG. 10 is configured, the moment components M other than the force components F X , F Y , F Z in the three axis directions and the moment component M Z around the Z axis are provided in the load introducing portion 12a. X and M Y are added, and the action of these force components F X , F Y , F Z , M X , and M Y causes the above-described four lower thin-walled portions 451, 461, 471,
Even when 481 is deformed so as to be twisted, as shown in FIG. 33, the output from the four strain gauges 1 b-2 to 4 b-4 for detecting the moment component around the Z-axis generated by this deformation is “0. Can be suppressed.

【0114】なお、このZ軸周りのモーメント成分MZ
の検出過程でも、4本の柱状起歪体部材41〜44の内
側に位置する下方薄肉部452,462,472,48
2と平板状起歪体部材12の各薄肉部31〜38とがそ
れぞれ変形することになるが、このZ軸周りのモーメン
ト成分MZ の検出過程ではこれらに生じる変形量を利用
しないので、これらの変形量に関する説明は割愛する。
The moment component M Z about the Z axis is
Also in the detection process of, the lower thin portions 452, 462, 472, 48 located inside the four columnar flexure body members 41 to 44 are detected.
2 and the thin-walled portions 31 to 38 of the flat plate strain generating member 12, respectively, are deformed. However, in the process of detecting the moment component M Z around the Z axis, the deformation amount generated therein is not used. The explanation of the deformation amount of is omitted.

【0115】図18、図19および図34は、X軸方向
の力成分FX 並びにY軸方向の力成分FY を検出するた
めのそれぞれのホイートストンブリッジ回路を構成する
ときのひずみゲージの接続方法に係る他の実施例で、本
発明の第二実施例を構成するものである。
18, FIG. 19 and FIG. 34 show a method of connecting strain gauges when constructing respective Wheatstone bridge circuits for detecting the force component F X in the X- axis direction and the force component F Y in the Y-axis direction. Another embodiment of the present invention constitutes a second embodiment of the present invention.

【0116】また、図20〜図25および図35、図3
6は、Z軸方向の力成分FZ を検出するためのホイート
ストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージの接
続方法に係る第3実施例およびその変形実施例である。
In addition, FIGS. 20 to 25, 35, and 3.
6 is a third embodiment and a modification thereof related to the method of connecting the strain gauges when forming the Wheatstone bridge circuit for detecting the force component F Z in the Z-axis direction.

【0117】さらに、図26〜図30および図37は、
Z軸周りのモーメント成分MZ を検出するためのホイー
トストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージの
接続方法に係る第4実施例およびその変形実施例であ
る。
Further, FIG. 26 to FIG. 30 and FIG.
It is a 4th example concerning the connecting method of a strain gauge at the time of forming a Wheatstone bridge circuit for detecting the moment component M Z around the Z-axis, and its modification.

【0118】このように3軸方向の力成分FX ,FY
Z およびZ軸周りのモーメント成分MZ に係る各ホイ
ートストンブリッジ回路に変更を加えて構成しても、第
一実施例の場合と同じように高い出力で且つ相互に干渉
を生ずることなく高い精度の測定を行うことができる。
Thus, the force components F X , F Y in the three-axis directions,
Even if each Wheatstone bridge circuit related to the moment component M Z about the F Z and the Z axis is modified and configured, the output is high as in the case of the first embodiment and the accuracy is high without mutual interference. Can be measured.

【0119】以上、図示実施例について説明したが、本
発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲内で種々に変形実施することが可能であ
る。
Although the illustrated embodiment has been described above, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

【0120】例えば、図示実施例では、Z軸方向の力成
分FZ を検出するのに8個所の薄肉部に合計16個のひ
ずみゲージ5a-1 〜8b-2 を用いているが、8個所の薄
肉部のうちのZ軸対称の位置に添着した合計8個のひず
みゲージを用いて検出するようにしてもよい。
For example, in the illustrated embodiment, a total of 16 strain gauges 5 a-1 to 8 b-2 are used in eight thin portions to detect the force component F Z in the Z-axis direction. You may make it detect using a total of eight strain gauges attached to the position of Z-axis symmetry among eight thin parts.

【0121】また、4本の柱状起歪体部材41〜44に
形成される下方変形部穿孔45〜48と上方変形部穿孔
51〜54との上下方向の形成位置を、これら2種類の
穿孔が担う作用が変わらい範囲内で互いに逆の位置に形
成してもよい。
Further, the vertical deformation positions of the lower deformed portion perforations 45 to 48 and the upper deformed portion perforations 51 to 54 formed in the four columnar flexure body members 41 to 44 are defined by these two types of perforations. They may be formed at positions opposite to each other within a range in which the function to be carried is changed.

【0122】また、荷重導入部11を平板状起歪体部材
における4本の柱状起歪体部材が位置していない側の表
面から大きく突出するような形状に構成しているが、突
出量は図示のように大きくする必要はなく、また、その
荷重導入部の全体形状も円形台状に限定する必要は全く
ない。
Further, the load introducing portion 11 is formed in such a shape that it largely projects from the surface of the flat plate-shaped flexure member on the side where the four columnar flexure members are not located. It is not necessary to increase the size as shown in the drawing, and the entire shape of the load introducing portion need not be limited to the circular trapezoid.

【0123】また、図示実施例では、第一群変形検出部
としての薄肉部31〜38,第二群複合変形検出部とし
ての下方薄肉部451〜482,第三群複合変形検出部
としての上方薄肉部511〜542を製作するのに、ミ
ーリング加工法を用いて2つの円形開口を3軸方向に平
行に穿つという方法で形成しているが、通常のミーリン
グ加工法を用いて長円形開口に形成するという方法で製
作してもよい。
Further, in the illustrated embodiment, the thin-walled portions 31 to 38 as the first-group deformation detecting portion, the lower thin-walled portions 451 to 482 as the second-group composite deformation detecting portion, and the upper portion as the third-group composite deformation detecting portion. In order to manufacture the thin-walled parts 511 to 542, two circular openings are formed by using a milling method so as to be parallel to the three-axis directions. You may manufacture by the method of forming.

【0124】[0124]

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、 (イ)先ず、被測定対象の一方側と結合するためにZ軸
上に位置するように設けられた厚板状の台座部材と、被
測定対象の他方側と結合するためにZ軸において台座部
材と所定の間隔を置いて平行に設けられ且つZ軸上に荷
重導入部を有するように形成された平板状起歪体部材
と、台座部材と平板状起歪体部材との間を連結するため
に、それぞれZ軸に沿って互いに平行に設けられた4本
の柱状起歪体部材との3つの部材から構成したこと。
As described above, according to the present invention, (a) first, a thick plate-shaped pedestal member provided so as to be located on the Z axis so as to be coupled to one side of the object to be measured, A flat plate flexure member formed in parallel with the pedestal member at a predetermined distance in the Z-axis so as to be coupled to the other side of the object to be measured, and having a load introducing portion on the Z-axis, In order to connect between the pedestal member and the flat plate-shaped flexure member, it is composed of three members, that is, four columnar flexure members provided in parallel with each other along the Z axis.

【0125】(ロ)平板状起歪体部材を、Z軸からそれ
ぞれ等間隔の位置であって且つX軸に直交する位置に設
定された各2辺と、Z軸からそれぞれ等間隔の位置であ
って且つY軸に直交する位置に設定された各2辺とから
成るほぼ正四辺形の四辺を有するように構成すると共
に、4本の柱状起歪体部材は、X軸およびY軸からそれ
ぞれ等距離づつ離れた位置であって且つZ軸に対して互
いに対称的な4個所に位置するように、しかも、それぞ
れの柱状起歪体部材を平板状起歪体部材の正四辺形の四
辺に対してそれぞれ平行に位置する四辺を有するほぼ正
四辺形の断面形状を有するような部材として構成したこ
と。
(B) The flat plate strain generating member is arranged at two positions which are equidistant from the Z axis and at positions orthogonal to the X axis, and at equidistant positions from the Z axis. The four columnar flexure members are arranged from the X-axis and the Y-axis, respectively. The columnar strain element members are arranged at four positions equidistant from each other and symmetrical to each other with respect to the Z-axis. A member having a substantially regular quadrilateral cross-sectional shape having four sides positioned parallel to each other.

【0126】(ハ)Z軸方向の力成分を検出するための
変形検出部として、平板状起歪体部材の前述した四辺の
領域におけるZ軸に対して対称的なそれぞれの領域であ
って、各辺におけるX軸またはY軸を挟んだ位置にそれ
ぞれ一対づつの第一群変形検出部を設け、残余のX軸方
向およびY軸方向の力成分並びに3軸周りのモーメント
成分を検出するための変形検出部として、4本の柱状起
歪体部材の台座部材に近い領域および平板状起歪体部材
に近い領域に、第二群複合変形検出部と第三群複合変形
検出部とを設けたこと。
(C) As the deformation detecting portion for detecting the force component in the Z-axis direction, the respective regions symmetrical with respect to the Z-axis in the above-mentioned four side regions of the flat plate strain-generating member, A pair of first group deformation detection units is provided on each side on both sides of the X-axis or the Y-axis to detect the remaining force components in the X-axis direction and the Y-axis direction and the moment component around the three axes. As the deformation detection unit, the second group composite deformation detection unit and the third group composite deformation detection unit were provided in the region of the four columnar flexure members close to the base member and in the region of the flat plate flexure member. thing.

【0127】(ニ)これら第一群変形検出部、第二群複
合変形検出部、第三群複合変形検出部を設ける際に、第
一群変形検出部の場合は、荷重導入部にX軸方向の外力
が付与されたときにはそれぞれが平行的に撓み且つ少な
くとも荷重導入部にY軸方向およびZ軸方向の外力が付
与されたときにはそれぞれが剛体部としての作用を行う
ような平行平板状構造とし、また、第二群複合変形検出
部の場合は、荷重導入部にX軸方向の外力が付与された
ときにはそれぞれが平行的に撓み且つ少なくとも荷重導
入部にY軸方向およびZ軸方向の外力が付与されたとき
にはそれぞれが剛体部としての作用を行うような平行平
板状構造とし、さらに、第三群複合変形検出部の場合
は、4本の柱状起歪体部材の平板状起歪体部材に近い領
域または台座部材に近い領域に、荷重導入部にY軸の外
力が付与されたときにはそれぞれが平行的に撓み且つ少
なくとも荷重導入部にX軸方向およびZ軸方向の外力が
付与されたときにはそれぞれが剛体部としての作用を行
うような平行平板状構造としてそれぞれ形成するように
したこと。
(D) When the first group deformation detecting section, the second group compound deformation detecting section, and the third group compound deformation detecting section are provided, in the case of the first group deformation detecting section, the load introducing section has an X-axis. When the external force in the direction is applied, each flexes in parallel, and at least when the external force in the Y-axis direction and the Z-axis direction is applied to the load introducing portion, the parallel plate-like structure is formed so that each acts as a rigid body portion. Further, in the case of the second group composite deformation detecting portion, when an external force in the X-axis direction is applied to the load introducing portion, each of them flexes in parallel and at least the external force in the Y-axis direction and the Z-axis direction is applied to the load introducing portion. In the case of the third group compound deformation detecting section, a flat plate-shaped strain body member of four columnar strain body members is used as a parallel plate-shaped structure in which each acts as a rigid body portion when applied. Near the area or pedestal member When the Y-axis external force is applied to the load introducing portion, the respective areas are bent in parallel to each other, and at least when the load introducing portion is applied with the external force in the X-axis direction and the Z-axis direction, each acts as a rigid body portion. The parallel plate-like structure is formed so that each of them is formed.

【0128】以上の点に特徴があり、このような構成と
したことにより、コスト的に有利な一般的な機械加工法
(旋盤加工法、フライス加工法およびミーリング加工
法)だけで目的とする起歪体構造物を製作することが可
能になった。
The above-mentioned points are characteristic, and by adopting such a configuration, it is possible to use only the general machining method (lathe machining method, milling method and milling method) which is cost-effective. It has become possible to manufacture strained structures.

【0129】一方、この起歪体構造物を用いた多軸力検
出センサでは、起歪体構造物の第一群変形検出部、第二
群複合変形検出部、第三群複合変形検出部のそれぞれに
必要数のひずみゲージを添着し、それぞれのひずみゲー
ジをホイートストンブリッジ回路に構成するだけの電気
的作業を用いて3種類の変形検出部に生じる変形量を検
出するようにしたので、3軸方向の力成分FX ,FY
Z 並びに3軸周りのモーメント成分をそれぞれ高い出
力で且つ他の力成分およびモーメント成分による干渉を
受けずに高い精度で計測することができるようになっ
た。
On the other hand, in the multi-axial force detection sensor using this flexure element structure, the first group deformation detection section, the second group compound deformation detection section and the third group compound deformation detection section of the flexure element structure are used. The required number of strain gauges are attached to each, and the amount of deformation that occurs in the three types of deformation detectors is detected using electrical work that simply configures each strain gauge into a Wheatstone bridge circuit. Direction force components F X , F Y ,
It has become possible to measure F Z and moment components around the three axes with high output and with high accuracy without being interfered by other force components and moment components.

【0130】そのため、本発明を用いるときには、低コ
スト化を図りながら製造時の能率を著しく高めることが
可能であり、しかも、各々のひずみゲージからの出力量
を大きく得られる状態の下で、対象とする力成分FX
Y ,FZ 並びに軸周りモーメント成分のみを分離して
高精度で検出することができる新しい起歪体構造物およ
びこの起歪体構造物を用いた多軸力検出センサを提供す
ることができる。を実現することができた。
Therefore, when the present invention is used, it is possible to significantly improve the manufacturing efficiency while reducing the cost, and further, under the condition that a large amount of output from each strain gauge can be obtained. Force component F X ,
It is possible to provide a new strain-generating body structure capable of separating only F Y , F Z and a moment component around an axis to detect with high accuracy, and a multi-axis force detection sensor using the strain-generating body structure. . Could be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る多軸力検出センサの第一実施例の
の全体構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a first embodiment of a multi-axis force detection sensor according to the present invention.

【図2】図1に示す姿勢にある多軸力検出センサから平
板状起歪体部材を除去して図1と同じ方向から見たとき
の4本の柱状起歪体部材の詳細構成を示す同方向斜視図
である。
FIG. 2 shows a detailed configuration of four columnar flexure members when the flat flexure member is removed from the multi-axis force detection sensor in the posture shown in FIG. 1 and viewed from the same direction as FIG. It is a same direction perspective view.

【図3】図2に示す姿勢に対して180度逆の方向から
見たときの4本の柱状起歪体部材の詳細構成を示す逆方
向斜視図である。
FIG. 3 is a reverse perspective view showing a detailed configuration of four columnar flexure members when viewed from a direction opposite to the posture shown in FIG. 2 by 180 degrees.

【図4】図1に示す姿勢にある多軸力検出センサから4
本の柱状起歪体部材の中間部以下の部分を除去してを図
1と同じ方向から見たときの平板状起歪体部材の詳細構
成を示す同方向斜視図である。
FIG. 4 is a view of the multi-axis force detection sensor in the posture shown in FIG.
It is the same direction perspective view which shows the detailed structure of the flat plate-shaped strain body member when the part below the intermediate part of the columnar strain body member of this book is removed, and it sees from the same direction as FIG.

【図5】多軸力検出センサの荷重導入部に付与されるX
軸方向の力成分を検出するためのホイートストンブリッ
ジ回路の第一実施例を示す回路図である。
FIG. 5: X applied to the load introducing part of the multi-axis force detection sensor
It is a circuit diagram which shows 1st Example of the Wheatstone bridge circuit for detecting the force component of an axial direction.

【図6】多軸力検出センサの荷重導入部に付与されるY
軸方向の力成分を検出するためのホイートストンブリッ
ジ回路の第一実施例を示す回路図である。
FIG. 6 is a diagram showing Y applied to a load introducing portion of a multi-axis force detection sensor.
It is a circuit diagram which shows 1st Example of the Wheatstone bridge circuit for detecting the force component of an axial direction.

【図7】多軸力検出センサの荷重導入部に付与されるZ
軸方向の力成分を検出するためのホイートストンブリッ
ジ回路の第一実施例を示す回路図である。
FIG. 7 is Z applied to the load introducing portion of the multi-axis force detection sensor.
It is a circuit diagram which shows 1st Example of the Wheatstone bridge circuit for detecting the force component of an axial direction.

【図8】多軸力検出センサの荷重導入部に付与されるX
軸周りのモーメント成分を検出するためのホイートスト
ンブリッジ回路の第一実施例を示す回路図である。
FIG. 8 is an X given to a load introducing portion of the multi-axis force detection sensor.
It is a circuit diagram which shows the 1st Example of the Wheatstone bridge circuit for detecting the moment component around an axis.

【図9】多軸力検出センサの荷重導入部に付与されるY
軸周りのモーメント成分を検出するためのホイートスト
ンブリッジ回路の第一実施例を示す回路図である。
FIG. 9: Y applied to the load introducing portion of the multi-axis force detection sensor
It is a circuit diagram which shows the 1st Example of the Wheatstone bridge circuit for detecting the moment component around an axis.

【図10】多軸力検出センサの荷重導入部に付与される
Z軸周りのモーメント成分を検出するためのホイートス
トンブリッジ回路の第一実施例を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a first embodiment of a Wheatstone bridge circuit for detecting a moment component around the Z axis applied to the load introducing portion of the multi-axis force detection sensor.

【図11】荷重導入部にX軸方向の力成分FX が付与さ
れたときの多軸力検出センサの変形状態を示す状態説明
図である。
FIG. 11 is a state explanatory view showing a deformed state of the multi-axis force detection sensor when a force component F X in the X-axis direction is applied to the load introducing portion.

【図12】荷重導入部にY軸方向の力成分FY が付与さ
れたときの多軸力検出センサの変形状態を示す状態説明
図である。
FIG. 12 is a state explanatory view showing a deformed state of the multi-axis force detection sensor when a force component F Y in the Y-axis direction is applied to the load introducing portion.

【図13】荷重導入部にZ軸方向の力成分FZ が付与さ
れたときの多軸力検出センサの変形状態を示す状態説明
図である。
FIG. 13 is a state explanatory view showing a deformed state of the multi-axis force detection sensor when a force component F Z in the Z-axis direction is applied to the load introducing portion.

【図14】荷重導入部にX軸周りのモーメント成分MX
が付与されたときの多軸力検出センサの変形状態を示す
状態説明図である。
FIG. 14 is a moment component M X around the X axis at the load introducing portion.
It is a state explanatory view showing a deformed state of the multi-axis force detection sensor when is given.

【図15】荷重導入部にY軸周りのモーメント成分MY
が付与されたときの多軸力検出センサの変形状態を示す
状態説明図である。
FIG. 15: Moment component M Y around the Y axis at the load introducing part
It is a state explanatory view showing a deformed state of the multi-axis force detection sensor when is given.

【図16】荷重導入部にZ軸周りのモーメント成分MZ
が付与されたときの多軸力検出センサの変形状態を示す
状態説明図のうちの側面図である。
FIG. 16 is a moment component M Z around the Z axis at the load introducing portion.
FIG. 8 is a side view of the state explanatory view showing the deformed state of the multi-axis force detection sensor when is given.

【図17】荷重導入部にZ軸周りのモーメント成分MZ
が付与されたときの多軸力検出センサの変形状態を示す
状態説明図のうちの平面図である。
FIG. 17 is a moment component M Z around the Z axis at the load introducing portion.
FIG. 9 is a plan view of the state explanatory view showing the deformed state of the multi-axis force detection sensor when is given.

【図18】本発明の第二実施例を構成する一つの回路図
で、X軸方向の力成分FX を検出するためのホイートス
トンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージの接続
方法を示す回路図である。
FIG. 18 is a circuit diagram which constitutes a second embodiment of the present invention and is a circuit diagram showing a method of connecting strain gauges when constructing a Wheatstone bridge circuit for detecting a force component F X in the X-axis direction. Is.

【図19】本発明の第二実施例を構成する他の一つの回
路図で、Y軸方向の力成分FY を検出するためのホイー
トストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージの
接続方法を示す回路図である。
FIG. 19 is another circuit diagram constituting the second embodiment of the present invention, showing a connecting method of strain gauges when constructing a Wheatstone bridge circuit for detecting a force component F Y in the Y-axis direction. It is a circuit diagram.

【図20】本発明の第三実施例を構成する回路図群の一
つで、Z軸方向の力成分FZ を検出するためのホイート
ストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージの接
続方法の他例を示す回路図である。
FIG. 20 is one of the circuit diagram groups constituting the third embodiment of the present invention, and is a method for connecting strain gauges when a Wheatstone bridge circuit for detecting a force component F Z in the Z-axis direction is constructed. It is a circuit diagram which shows an example.

【図21】本発明の第三実施例を構成する回路図群の別
の一つで、Z軸方向の力成分FZを検出するためのホイ
ートストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージ
の接続方法の別の変形例を示す回路図である。
FIG. 21 is another one of the circuit diagram groups constituting the third embodiment of the present invention, which is a method of connecting a strain gauge when forming a Wheatstone bridge circuit for detecting a force component F Z in the Z-axis direction. FIG. 8 is a circuit diagram showing another modified example of FIG.

【図22】本発明の第三実施例を構成する回路図群の別
の一つで、Z軸方向の力成分FZを検出するためのホイ
ートストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージ
の接続方法のさらに別の変形例を示す回路図である。
FIG. 22 is another one of the circuit diagram groups constituting the third embodiment of the present invention, and is a method of connecting strain gauges when constructing a Wheatstone bridge circuit for detecting a force component F Z in the Z-axis direction. It is a circuit diagram which shows another modification of.

【図23】本発明の第三実施例を構成する回路図群の別
の一つで、Z軸方向の力成分FZを検出するためのホイ
ートストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージ
の接続方法のさらに別の変形例を示す回路図である。
FIG. 23 is another one of the circuit diagram groups constituting the third embodiment of the present invention, and is a method of connecting a strain gauge when forming a Wheatstone bridge circuit for detecting a force component F Z in the Z-axis direction. It is a circuit diagram which shows another modification of.

【図24】本発明の第三実施例を構成する回路図群の別
の一つで、Z軸方向の力成分FZを検出するためのホイ
ートストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージ
の接続方法のさらに別の変形例を示す回路図である。
FIG. 24 is another one of the circuit diagram groups constituting the third embodiment of the present invention, which is a method of connecting strain gauges when constructing a Wheatstone bridge circuit for detecting a force component F Z in the Z-axis direction. It is a circuit diagram which shows another modification of.

【図25】本発明の第三実施例を構成する回路図群の別
の一つで、Z軸方向の力成分FZを検出するためのホイ
ートストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲージ
の接続方法のさらに別の変形例を示す回路図である。
FIG. 25 is another one of the circuit diagram groups constituting the third embodiment of the present invention, which is a connecting method of strain gauges when forming a Wheatstone bridge circuit for detecting a force component F Z in the Z-axis direction. It is a circuit diagram which shows another modification of.

【図26】本発明の第四実施例を構成する回路図群の一
つで、Z軸周りのモーメント成分MZ を検出するための
ホイートストンブリッジ回路を構成するときのひずみゲ
ージの接続方法の一例を示す回路図である。
FIG. 26 is one of the circuit diagram groups constituting the fourth embodiment of the present invention, and is an example of a connecting method of strain gauges when constructing a Wheatstone bridge circuit for detecting a moment component M Z around the Z axis. It is a circuit diagram showing.

【図27】本発明の第四実施例を構成する回路図群の別
の一つで、Z軸周りのモーメント成分MZ を検出するた
めのホイートストンブリッジ回路を構成するときのひず
みゲージの接続方法の別の変形例を示す回路図である。
FIG. 27 is another one of the circuit diagram groups forming the fourth embodiment of the present invention, and is a connecting method of strain gauges when forming a Wheatstone bridge circuit for detecting a moment component M Z around the Z axis. FIG. 8 is a circuit diagram showing another modified example of FIG.

【図28】本発明の第四実施例を構成する回路図群の別
の一つで、Z軸周りのモーメント成分MZ を検出するた
めのホイートストンブリッジ回路を構成するときのひず
みゲージの接続方法のさらに別の変形例を示す回路図で
ある。
FIG. 28 is another one of the circuit diagram groups forming the fourth embodiment of the present invention, and is a connecting method of strain gauges when forming a Wheatstone bridge circuit for detecting a moment component M Z around the Z axis. It is a circuit diagram which shows another modification of.

【図29】本発明の第四実施例を構成する回路図群の別
の一つで、Z軸周りのモーメント成分MZ を検出するた
めのホイートストンブリッジ回路を構成するときのひず
みゲージの接続方法のさらに別の変形例を示す回路図で
ある。
FIG. 29 is another one of the circuit diagram groups forming the fourth embodiment of the present invention, and is a connecting method of strain gauges when forming a Wheatstone bridge circuit for detecting a moment component M Z around the Z axis. It is a circuit diagram which shows another modification of.

【図30】本発明の第四実施例を構成する回路図群の別
の一つで、Z軸周りのモーメント成分MZ を検出するた
めのホイートストンブリッジ回路を構成するときのひず
みゲージの接続方法のさらに別の変形例を示す回路図で
ある。
FIG. 30 is another one of the circuit diagram groups forming the fourth embodiment of the present invention, and is a connecting method of strain gauges when forming a Wheatstone bridge circuit for detecting a moment component M Z around the Z axis. It is a circuit diagram which shows another modification of.

【図31】X軸方向の力成分FX の検出に使用する8個
のひずみゲージから出力される電気信号の性質と、Y軸
方向の力成分FY の検出に使用する8個のひずみゲージ
から出力される電気信号の性質を示す出力極性関係図で
ある。
FIG. 31 is a characteristic of an electric signal output from eight strain gauges used to detect a force component F X in the X-axis direction and eight strain gauges used to detect a force component F Y in the Y-axis direction. It is an output polarity relationship diagram which shows the property of the electric signal output from.

【図32】Z軸方向の力成分FZ の検出に使用する16
個のひずみゲージから出力される電気信号の性質と、X
軸周りのモーメント成分MX の検出に使用する8個のひ
ずみゲージから出力される電気信号の性質を示す出力極
性関係図である。
FIG. 32: 16 used for detection of force component F Z in the Z-axis direction
Of the electrical signal output from each strain gauge and X
FIG. 9 is an output polarity relationship diagram showing the properties of electric signals output from eight strain gauges used to detect a moment component M X around an axis.

【図33】Y軸周りのモーメント成分MY の検出に使用
する8個のひずみゲージから出力される電気信号の性質
と、Z軸周りのモーメント成分MZ の検出に使用する4
個のひずみゲージから出力される電気信号の性質を示す
出力極性関係図である。
FIG. 33 is a characteristic of an electric signal output from eight strain gauges used for detecting a moment component M Y around the Y axis and 4 used for detecting a moment component M Z around the Z axis.
It is an output polarity relationship diagram which shows the property of the electric signal output from each strain gauge.

【図34】図18および図19に示す第二実施例のホイ
ートストンブリッジ回路におけるX軸方向の力成分FX
の検出に使用するひずみゲージから出力される電気信号
の性質と、Y軸方向の力成分FY の検出に使用するひず
みゲージから出力される電気信号の性質を示す出力極性
関係図である。
34 is a force component F X in the X-axis direction in the Wheatstone bridge circuit of the second embodiment shown in FIGS. 18 and 19. FIG.
FIG. 3 is an output polarity relationship diagram showing the property of an electric signal output from a strain gauge used for detection of and the property of an electric signal output from a strain gauge used for detection of a force component F Y in the Y-axis direction.

【図35】図20〜図22に示す第三実施例に係る3つ
のホイートストンブリッジ回路におけるZ軸方向の力成
分FZ の検出に使用するひずみゲージから出力される電
気信号の性質を示す3つの出力極性関係図の一部であ
る。
FIG. 35 is a graph showing three characteristics of electric signals output from the strain gauge used for detecting the force component F Z in the Z-axis direction in the three Wheatstone bridge circuits according to the third embodiment shown in FIGS. 20 to 22; It is a part of output polarity relationship diagram.

【図36】図23〜図25に示す第三実施例に係る3つ
のホイートストンブリッジ回路におけるZ軸方向の力成
分FZ の検出に使用するひずみゲージから出力される電
気信号の性質を示す3つの出力極性関係図の残部であ
る。
FIG. 36 is a graph showing three characteristics of electric signals output from the strain gauge used for detecting the force component F Z in the Z-axis direction in the three Wheatstone bridge circuits according to the third embodiment shown in FIGS. 23 to 25; It is the rest of the output polarity relationship diagram.

【図37】図26〜図30に示す第四実施例に係る5つ
ののホイートストンブリッジ回路におけるZ軸周りのモ
ーメント成分MZ の検出に使用するひずみゲージから出
力される電気信号の性質を示す5つの出力極性関係図で
ある。
FIG. 37 shows the characteristics of the electric signal output from the strain gauge used to detect the moment component M Z around the Z axis in the five Wheatstone bridge circuits according to the fourth embodiment shown in FIGS. 26 to 5; FIG. 7 is a relation diagram of two output polarities.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 多軸力検出センサ P 中心点 11 台座部材 12 平板状起歪体部材 12a 荷重導入部 121 第一辺 122 第二辺 123 第三辺 124 第四辺 13 第一貫通溝 131 X軸寄り部分溝 132 Y軸寄り部分溝 14 第二貫通溝 141 X軸寄り部分溝 142 Y軸寄り部分溝 15 第三貫通溝 151 X軸寄り部分溝 152 Y軸寄り部分溝 16 第四貫通溝 161 X軸寄り部分溝 162 Y軸寄り部分溝 21,22第一辺の変形部穿孔 23,24 第二辺の変形部穿孔 25,26 第三辺の変形部穿孔 27,28 第四辺の変形部穿孔 31,32 第一辺薄肉部 33,34 第二辺薄肉部 35,36 第三辺薄肉部 37,38 第四辺薄肉部 41 第一柱状起歪体部材 42 第二柱状起歪体部材 43 第三柱状起歪体部材 44 第四柱状起歪体部材 45〜48 下方変形部穿孔 451,452 第一柱下方薄肉部 461,462 第二柱下方薄肉部 471,472 第三柱下方薄肉部 481,482 第四柱下方薄肉部 51〜54 上方変形部穿孔 511,512 第一柱上方薄肉部 521,522 第二柱上方薄肉部 531,532 第三柱上方薄肉部 541,542 第四柱上方薄肉部 1b-3 と1b-4 ,2b-3 と2b-4 ,3b-1 と3b-2 ,4
b-1 と4b-2 X軸力成分検出用ひずみゲージ 1a-1 ,1a-2 ,2a-1 ,2a-2 ,3a-1 ,3a-2 ,4
a-1 ,4a-2 Y軸力成分検出用ひずみゲージ 5a-1 と5a-2 ,5b-1 と5b-2 ,6a-1 と6a-2 ,6
b-1 と6b-2 ,7a-1と7a-2 ,7b-1 と7b-2 ,8a-1
と8a-2 ,8b-1 と8b-2 Z軸力成分検出用ひずみ
ゲージ 1a-3 ,1a-4 ,2a-3 ,2a-4 ,3a-3 ,3a-4 ,4
a-3 ,4a-4 X軸周りモーメント成分検出用ひずみゲ
ージ 1b-1 と1b-2',2b-1 と2b-2',3b-3 と3b-4',4
b-3 と4b-4' Y軸周りモーメント成分検出用ひずみゲ
ージ 1b-2 ,2b-2 ,3b-4 ,4b-4 Z軸周りモーメント
成分検出用ひずみゲージ
10 multi-axis force detection sensor P center point 11 pedestal member 12 flat plate strain member 12a load introduction part 121 first side 122 second side 123 third side 124 fourth side 13 first through groove 131 partial groove near X axis 132 Y-axis-side partial groove 14 Second through-groove 141 X-axis-side partial groove 142 Y-axis-side partial groove 15 Third through-groove 151 X-axis-side partial groove 152 Y-axis-side partial groove 16 Fourth through-groove 161 X-axis-side part Groove 162 Partial groove 21 near the Y-axis 21,22 Deformation portion perforation on the first side 23,24 Deformation portion perforation on the second side 25,26 Deformation portion perforation on the third side 27,28 Deformation portion perforation on the fourth side 31,32 First side thin portion 33,34 Second side thin portion 35,36 Third side thin portion 37,38 Fourth side thin portion 41 First columnar flexure member 42 Second columnar flexure member 43 Third columnar rise Distortion member 44 Fourth columnar strain element Member 45-48 Lower deformation part perforation 451,452 First pillar lower thin part 461,462 Second pillar lower thin part 471,472 Third pillar lower thin part 481,482 Fourth pillar lower thin part 51-54 Upper deformation part Perforation 511, 512 First pillar upper thin part 521, 522 Second pillar upper thin part 531, 532 Third pillar upper thin part 541, 542 Fourth pillar upper thin part 1 b-3 and 1 b-4 , 2 b- 3 and 2 b-4 , 3 b-1 and 3 b-2 , 4
b-1 and 4 b-2 X-axis force component detection strain gauges 1 a-1 , 1 a-2 , 2 a-1 , 2 a-2 , 3 a-1 , 3 a-2 , 4
a-1 , 4 a-2 Y-axis force component detection strain gauges 5 a-1 and 5 a-2 , 5 b-1 and 5 b-2 , 6 a-1 and 6 a-2 , 6
b-1 and 6 b-2 , 7 a-1 and 7 a-2 , 7 b-1 and 7 b-2 , 8 a-1
And 8 a-2 , 8 b-1 and 8 b-2 Z-axis force component detection strain gauges 1 a-3 , 1 a-4 , 2 a-3 , 2 a-4 , 3 a-3 , 3 a -4 , 4
a-3 , 4 a-4 Strain gauges for detecting moment component around X axis 1 b-1 and 1 b-2 ' , 2 b-1 and 2 b-2' , 3 b-3 and 3 b-4 ' , Four
b-3 and 4 b-4 ' Strain gauge for detecting moment component around Y axis 1 b-2 , 2 b-2 , 3 b-4 , 4 b-4 Strain gauge for detecting moment component around Z axis

フロントページの続き (72)発明者 千葉 栄 東京都調布市調布ヶ丘3丁目5番地1 株 式会社共和電業内 (72)発明者 田中 久子 東京都調布市調布ヶ丘3丁目5番地1 株 式会社共和電業内 (72)発明者 牧志 龍男 東京都調布市調布ヶ丘3丁目5番地1 株 式会社共和電業内Front page continuation (72) Inventor Sakae Chiba 3-5 Chofugaoka, Chofu-shi, Tokyo 1-share company within Kyowa Denki (72) Inventor Hisako Tanaka 3-5 Chofugaoka, Chofu-shi, Tokyo 1 share Inside the company Kyowa Denki (72) Inventor Tatsuo Makishi 3-5 Chofugaoka, Chofu-shi, Tokyo 1 share Company Inside the company Kyowa Denki

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 多軸力検出センサの中心点を通って互い
に直交するように設定されたX軸およびY軸と、このX
軸およびY軸との交点を通り且つこのX軸およびY軸を
含む面に対して垂直に交わるように設定されたZ軸とを
有し、これらX軸、Y軸、Z軸のそれぞれの方向に加わ
る力成分とこれらX軸、Y軸、Z軸に係る軸回りモーメ
ント成分とを計測する多軸力検出センサの基体を成す起
歪体構造物において、 この起歪体構造物の一部を構成する部材として設けら
れ、且つ、被測定対象の一方側と結合するために前記Z
軸上に位置するように設けられた厚板状の台座部材と、 前記起歪体構造物の他の一部を構成する部材として設け
られ、且つ、被測定対象の他方側と結合するために前記
Z軸において前記台座部材と所定の間隔を置いて平行に
なるように設けられ、さらに、前記Z軸からそれぞれ等
間隔の位置であって且つ前記X軸に直交する位置に設定
された各2辺と前記Z軸からそれぞれ等間隔の位置であ
って且つ前記Y軸に直交する位置に設定された各2辺と
から成るほぼ正四辺形の四辺を有し、しかも、前記Z軸
上に荷重導入部を有するように形成された平板状起歪体
部材と、 前記起歪体構造物のさらに他の一部を構成する部材とし
て設けられ、且つ、前記台座部材と前記平板状起歪体部
材との間を連結するために、前記X軸および前記Y軸か
らそれぞれ等距離づつ離れた位置であって且つ前記Z軸
に対して互いに対称的な4個所の位置にそれぞれ前記Z
軸に沿って互いに平行に設けられ、しかも、それぞれ
が、前記平板状起歪体部材の正四辺形の四辺に対してそ
れぞれ平行に位置する四辺を有するほぼ正四辺形の断面
形状を有するように形成された4本の柱状起歪体部材
と、 前記平板状起歪体部材の前記四辺の領域における前記Z
軸に対して対称的な領域に設けられ、前記荷重導入部に
前記Z軸方向の外力が付与されたときにはそれぞれが平
行的に撓み、且つ、少なくとも前記荷重導入部に前記X
軸方向および前記Y軸方向の外力が付与されたときには
それぞれが剛体部としての作用を行うような平行平板状
構造を有し、前記X軸および前記Y軸を挟んで各辺にそ
れぞれ一対づつ設けられた第一群変形検出部と、 前記4本の柱状起歪体部材のそれぞれに、前記荷重導入
部に前記X軸方向の外力が付与されたときにはそれぞれ
が平行的に撓み、且つ、少なくとも前記荷重導入部に前
記Y軸方向および前記Z軸方向の外力が付与されたとき
にはそれぞれが剛体部としての作用を行うような平行平
板状構造の変形検出部として設けられた第二群複合変形
検出部と、 前記4本の柱状起歪体部材のそれぞれに、前記荷重導入
部に前記Y軸方向の外力が付与されたときにはそれぞれ
が平行的に撓み、且つ、少なくとも前記荷重導入部に前
記X軸方向および前記Z軸方向の外力が付与されたとき
にはそれぞれが剛体部としての作用を行うような平行平
板状構造の変形検出部として設けられた第三群複合変形
検出部と、を有するように構成したことを特徴とする多
軸力検出センサの起歪体構造物。
1. An X-axis and a Y-axis set so as to be orthogonal to each other through a center point of a multi-axis force detection sensor, and the X-axis and the Y-axis.
A Z-axis that is set so as to pass through the intersection of the axis and the Y-axis and intersect perpendicularly to the plane including the X-axis and the Y-axis, and the directions of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, respectively. In a strain-flexing body structure forming a base body of a multi-axis force detection sensor for measuring a force component applied to the and a moment component about an axis about the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. The above-mentioned Z is provided as a constituent member and is connected to one side of the object to be measured.
A thick plate-shaped pedestal member provided so as to be positioned on the axis, and provided as a member that constitutes another part of the strain-flexing structure, and for coupling with the other side of the measured object. Each of the two Z-axis members is provided so as to be parallel to the pedestal member at a predetermined distance in the Z-axis, and is set at positions equidistant from the Z-axis and orthogonal to the X-axis. There are four sides of a substantially regular quadrangle, each side and two sides that are equidistant from the Z axis and that are set at positions orthogonal to the Y axis, and a load is applied on the Z axis. A flat plate-shaped flexure member formed so as to have an introduction part, and provided as a member that constitutes still another part of the flexure structure, and the pedestal member and the flat-plate flexure member From the X-axis and the Y-axis to connect between Re each of the Z to the position of the symmetrical four positions each other with respect to a to and the Z-axis at a position equidistant increments
Along the axis, provided so as to be parallel to each other, and each has a substantially regular quadrangular cross-sectional shape having four sides that are respectively parallel to the four sides of the regular quadrilateral of the plate-shaped flexure member. The four columnar flexure members formed, and the Z in the four side regions of the flat flexure member.
It is provided in a region symmetrical with respect to the axis, and when the load introducing portion is applied with an external force in the Z-axis direction, each bends in parallel, and at least the load introducing portion has the X-direction.
It has a parallel plate structure that acts as a rigid body when an external force is applied in the axial direction and the Y-axis direction, and a pair is provided on each side across the X-axis and the Y-axis. When the external force in the X-axis direction is applied to the load introducing section, the first group deformation detecting section and the four columnar strain generating element members are respectively bent in parallel, and at least the above A second group composite deformation detection unit provided as a deformation detection unit of a parallel plate structure that acts as a rigid body when an external force is applied to the load introduction unit in the Y-axis direction and the Z-axis direction, respectively. And, when an external force in the Y-axis direction is applied to the load introducing portion, each of the four columnar flexure members is bent in parallel, and at least the load introducing portion is provided in the X-axis direction. And a third group composite deformation detection unit provided as a deformation detection unit having a parallel plate structure, each of which acts as a rigid portion when an external force in the Z-axis direction is applied. A strain-generating body structure of a multi-axis force detection sensor characterized by the above.
【請求項2】 請求項1に記載された多軸力検出センサ
の起歪体構造物において、前記4本の柱状起歪体部材の
長手方向の一端寄りの部位に、前記Y軸に平行な貫通孔
を穿孔して薄肉の起歪部を形成することにより前記第二
群複合変形検出部を設け、一方、前記4本の柱状起歪部
体部材の長手方向の他端寄りの部位に、前記X軸に平行
な貫通孔を穿孔して薄肉の起歪部を形成することにより
前記第三群複合変形検出部を設けたことを特徴とする多
軸力検出センサの起歪体構造物。
2. The flexure body structure of the multiaxial force detection sensor according to claim 1, wherein the four columnar flexure body members are parallel to the Y-axis at a position near one end in the longitudinal direction. The second group composite deformation detecting portion is provided by forming a thin strain element by punching a through-hole, while a portion of the four columnar strain element body members near the other end in the longitudinal direction, A strain-generating body structure for a multi-axis force detection sensor, wherein the third group composite deformation detecting portion is provided by forming a thin strain-generating portion by forming a through hole parallel to the X axis.
【請求項3】 多軸力検出センサの中心点を通って互い
に直交するように設定されたX軸およびY軸と、このX
軸およびY軸との交点を通り且つこのX軸およびY軸を
含む面に対して垂直に交わるように設定されたZ軸とを
有し、これらX軸、Y軸、Z軸のそれぞれの方向に加わ
る力成分とこれらX軸、Y軸、Z軸に係る軸回りモーメ
ント成分とを計測する多軸力検出センサにおいて、 多軸力検出センサの起歪体構造物の一部を構成する部材
として設けられ、且つ、被測定対象の一方側と結合する
ために前記Z軸上に位置するように設けられた厚板状の
台座部材と、 前記起歪体構造物の他の一部を構成する部材として設け
られ、且つ、被測定対象の他方側と結合するために前記
Z軸において前記台座部材と所定の間隔を置いて平行に
なるように設けられ、さらに、前記Z軸からそれぞれ等
間隔の位置であって且つ前記X軸に直交する位置に設定
された各2辺と、前記Z軸からそれぞれ等間隔の位置で
あって且つ前記Y軸に直交する位置に設定された各2辺
とから成るほぼ正四辺形の四辺を有し、しかも、前記Z
軸上に荷重導入部を有するように形成された平板状起歪
体部材と、 前記起歪体構造物のさらに他の一部を構成する部材とし
て設けられ、且つ、前記台座部材と前記平板状起歪体部
材との間を連結するために、前記X軸および前記Y軸か
らそれぞれ等距離づつ離れた位置であって且つ前記Z軸
に対して互いに対称的な4個所の位置にそれぞれ前記Z
軸に沿って平行に設けられ、しかも、それぞれが、前記
平板状起歪体部材の正四辺形の四辺に対してそれぞれ平
行に位置する四辺を有するほぼ正四辺形の断面形状を有
するように形成された4本の柱状起歪体部材と、 前記平板状起歪体部材の前記四辺の領域における前記Z
軸に対して対称的な領域に設けられ、前記荷重導入部に
前記Z軸方向の外力が付与されたときにはそれぞれが平
行的に撓み、且つ、少なくとも前記荷重導入部に前記X
軸方向および前記Y軸方向の外力が付与されたときには
それぞれが剛体部としての作用を行うような平行平板状
構造を有し、前記X軸および前記Y軸を挟んで各辺にそ
れぞれ一対づつ設けられた第一群変形検出部と、 前記4本の柱状起歪体部材のそれぞれに、前記荷重導入
部に前記X軸方向の外力が付与されたときにはそれぞれ
が平行的に撓み、且つ、少なくとも前記荷重導入部に前
記Y軸方向および前記Z軸方向の外力が付与されたとき
にはそれぞれが剛体部としての作用を行うような平行平
板状構造の変形検出部として設けられた第二群複合変形
検出部と、 前記4本の柱状起歪体部材のそれぞれに、前記荷重導入
部に前記Y軸の外力が付与されたときにはそれぞれが平
行的に撓み、且つ、少なくとも前記荷重導入部に前記X
軸方向および前記Z軸方向の外力が付与されたときには
それぞれが剛体部としての作用を行うような平行平板状
構造の変形検出部として設けられた第三群複合変形検出
部と、 前記第一群変形検出部、前記第二群複合変形検出部およ
び前記第三群複合変形検出部のそれぞれに複数枚添着さ
れたひずみゲージと、により構成したことを特徴とする
多軸力検出センサ。
3. An X-axis and a Y-axis set to pass through the center point of the multi-axis force detection sensor so as to be orthogonal to each other, and the X-axis and the Y-axis.
A Z-axis that is set so as to pass through the intersection of the axis and the Y-axis and intersect perpendicularly to the plane including the X-axis and the Y-axis, and the directions of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, respectively. In the multi-axis force detection sensor for measuring the force component applied to the multi-axis force and these axial moment components related to the X-axis, Y-axis, and Z-axis, And a thick plate-shaped pedestal member provided so as to be located on the Z-axis so as to be coupled to one side of the object to be measured, and constitutes another part of the flexure body structure. It is provided as a member and is provided so as to be parallel to the pedestal member at a predetermined interval in the Z-axis so as to be coupled to the other side of the object to be measured, and further at equal intervals from the Z-axis. A position which is orthogonal to the X axis. And two sides, has a substantially positive quadrilateral quadrilateral consisting of the two sides are set to a position perpendicular to the Z-axis, respectively and the Y axis an equidistant position from, moreover, the Z
A flat plate-shaped flexure element member formed so as to have a load introduction portion on an axis, and provided as a member that constitutes still another part of the flexure element structure, and the pedestal member and the flat plate shape In order to connect with the strain-flexing member, the Z-axis is provided at four positions that are equidistant from the X-axis and the Y-axis and are symmetrical to each other with respect to the Z-axis.
Formed in parallel with each other along the axis, and each having a substantially regular quadrangular cross-sectional shape having four sides positioned parallel to the four sides of the regular quadrilateral of the plate-shaped strain body member. Four columnar flexure members, and the Z in the region of the four sides of the flat plate flexure member.
It is provided in a region symmetrical with respect to the axis, and when the load introducing portion is applied with an external force in the Z-axis direction, each bends in parallel, and at least the load introducing portion has the X-direction.
It has a parallel plate structure that acts as a rigid body when an external force is applied in the axial direction and the Y-axis direction, and a pair is provided on each side across the X-axis and the Y-axis. When the external force in the X-axis direction is applied to the load introducing section, the first group deformation detecting section and the four columnar strain generating element members are respectively bent in parallel, and at least the above A second group composite deformation detection unit provided as a deformation detection unit of a parallel plate structure that acts as a rigid body when an external force is applied to the load introduction unit in the Y-axis direction and the Z-axis direction, respectively. And when each of the four columnar flexure members is flexed in parallel when an external force of the Y axis is applied to the load introducing portion, and at least the load introducing portion has the X-direction.
A third group composite deformation detecting section provided as a deformation detecting section of a parallel plate structure that acts as a rigid body when an external force is applied in the axial direction and the Z-axis direction, respectively; A multi-axis force detection sensor, comprising: a deformation detecting section; a plurality of strain gauges attached to each of the second group composite deformation detecting section and the third group composite deformation detecting section.
【請求項4】 請求項3に記載された多軸力検出センサ
において、 前記第一群変形検出部のそれぞれに添着されたひずみゲ
ージを複数用いてZ軸方向の力成分の検出を行い、前記
第二群複合変形検出部および前記第三群複合変形検出部
のそれぞれに添着されたひずみゲージを用いて残余の力
成分の検出および3軸周りのモーメント成分の検出を行
い得るように構成したことを特徴とする多軸力検出セン
サ。
4. The multi-axis force detection sensor according to claim 3, wherein a plurality of strain gauges attached to each of the first group deformation detection units are used to detect a force component in the Z-axis direction, The strain gauges attached to the second group composite deformation detection section and the third group composite deformation detection section are used to detect residual force components and moment components around the three axes. A multi-axis force detection sensor.
JP14264993A 1993-05-22 1993-05-22 Flexure element structure and multiaxial force detection sensor using this flexure element structure Expired - Fee Related JP3175034B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14264993A JP3175034B2 (en) 1993-05-22 1993-05-22 Flexure element structure and multiaxial force detection sensor using this flexure element structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14264993A JP3175034B2 (en) 1993-05-22 1993-05-22 Flexure element structure and multiaxial force detection sensor using this flexure element structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0772026A true JPH0772026A (en) 1995-03-17
JP3175034B2 JP3175034B2 (en) 2001-06-11

Family

ID=15320273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14264993A Expired - Fee Related JP3175034B2 (en) 1993-05-22 1993-05-22 Flexure element structure and multiaxial force detection sensor using this flexure element structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3175034B2 (en)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003518240A (en) * 1998-10-30 2003-06-03 ヴァーノン, エー. ランブソン, Method and apparatus for measuring torque
KR100760123B1 (en) * 2006-11-01 2007-09-18 경상대학교산학협력단 6-axis force/moment for intelligent robot's ankle
CN100405033C (en) * 2005-08-19 2008-07-23 重庆建设摩托车股份有限公司 Strain type force sensor for multiple components
CN100417927C (en) * 2005-03-28 2008-09-10 发那科株式会社 Six-axis force sensor
JP2009513955A (en) * 2005-10-26 2009-04-02 オットー・ボック・ヘルスケア・アイピー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー Sensor assembly for measuring force and / or torque and use of said assembly
CN102305678A (en) * 2011-08-09 2012-01-04 东南大学 Two-dimensional force sensor
CN102338674A (en) * 2011-08-09 2012-02-01 东南大学 Five-dimensional force sensor
CN102338675A (en) * 2011-08-09 2012-02-01 东南大学 Three-dimensional force sensor
KR101279285B1 (en) * 2012-03-02 2013-06-26 명지대학교 산학협력단 Force sensor for robot and exoskeleton robot using the same
DE102016116180A1 (en) * 2016-08-01 2018-02-01 Nuton GmbH Method and force plate for multiaxial detection of acting forces and moments
KR102015784B1 (en) * 2019-01-28 2019-08-29 신창환 Multi-axis load cell
KR102081374B1 (en) * 2018-08-27 2020-02-25 배강태 Torque sensor device
CN111811709A (en) * 2020-07-16 2020-10-23 内蒙古第一机械集团股份有限公司 Four-column torque sensor

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003518240A (en) * 1998-10-30 2003-06-03 ヴァーノン, エー. ランブソン, Method and apparatus for measuring torque
CN100417927C (en) * 2005-03-28 2008-09-10 发那科株式会社 Six-axis force sensor
CN100405033C (en) * 2005-08-19 2008-07-23 重庆建设摩托车股份有限公司 Strain type force sensor for multiple components
JP2009513955A (en) * 2005-10-26 2009-04-02 オットー・ボック・ヘルスケア・アイピー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー Sensor assembly for measuring force and / or torque and use of said assembly
KR100760123B1 (en) * 2006-11-01 2007-09-18 경상대학교산학협력단 6-axis force/moment for intelligent robot's ankle
CN102338674A (en) * 2011-08-09 2012-02-01 东南大学 Five-dimensional force sensor
CN102305678A (en) * 2011-08-09 2012-01-04 东南大学 Two-dimensional force sensor
CN102338675A (en) * 2011-08-09 2012-02-01 东南大学 Three-dimensional force sensor
KR101279285B1 (en) * 2012-03-02 2013-06-26 명지대학교 산학협력단 Force sensor for robot and exoskeleton robot using the same
DE102016116180A1 (en) * 2016-08-01 2018-02-01 Nuton GmbH Method and force plate for multiaxial detection of acting forces and moments
DE102016116180B4 (en) * 2016-08-01 2019-03-28 Nuton GmbH Method and force plate for multiaxial detection of acting forces and moments
KR102081374B1 (en) * 2018-08-27 2020-02-25 배강태 Torque sensor device
KR102015784B1 (en) * 2019-01-28 2019-08-29 신창환 Multi-axis load cell
CN111811709A (en) * 2020-07-16 2020-10-23 内蒙古第一机械集团股份有限公司 Four-column torque sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP3175034B2 (en) 2001-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8966996B2 (en) Force sensor
US7500406B2 (en) Multiaxial sensor
US4674339A (en) Multi-axis load sensor
US5440077A (en) Combined weighting and displacement sensor and weighing apparatus using the same
JPH0772026A (en) Strain generating construction and multiaxis force detection sensor using the same
JP4249735B2 (en) Force sensor
JP2699096B2 (en) measuring device
JP5117804B2 (en) 6-axis force sensor
JP2767766B2 (en) 6-axis force sensor
JPH05118943A (en) Load detecter
EP3295141B1 (en) Multi axis load cell body
US7852191B2 (en) Sensor and manufacturing method thereof
US20050120809A1 (en) Robotic force sensing device
JPH01262431A (en) Force sensor
CN111670349B (en) Sensor chip and force sensor device
JP6364637B2 (en) Load transducer
JP3265539B2 (en) Maybe a force meter
JP2006300908A (en) Force transducer
JP2006058211A (en) Strain gauge type sensor
JPS6119928B2 (en)
JPS61237029A (en) Multi-direction force detector
JP2005300465A (en) Multiaxial sensor
JPH0676932B2 (en) Load detector
JP2890889B2 (en) Acceleration sensor
JPH0224091A (en) Detection of strain conversion matrix of force sensor

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110406

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120406

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120406

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees