JPH10318872A - 力／トルクセンサ校正方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 力／トルクセンサ各成分の校正において、い
ずれの成分も零点近傍の校正を可能とし、かつ、力／ト
ルク各成分各々独立して校正できるようにする。 【解決手段】 力／トルクセンサ４を取付け台１６に固
定し、該センサ４に装着された治具を介して該センサに
既知の荷重を加えることにより該センサ４を校正する力
／トルクセンサ校正装置に、前記センサに装着された治
具１３の該センサ４の中心を挟んで互いに対称な位置に
それぞれ係合する一対の吊り材と、一端に前記吊り材の
うちの一方を吊り下げ他端に既知の重さのおもりが乗せ
られるおもり台を吊り下げ中央部を支点として天秤状に
支持された第１のてこと、一端に前記吊り材の他方を吊
り下げ他端に既知の重さのおもりが乗せられるおもり台
を吊り下げ中央部を支点として天秤状に支持された第２
のてこと、前記第１、第２のてこの支点をそれぞれ支持
する一対の支点座と、を含んでなる補正荷重負荷手段を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、力／トルクセンサ
（ロードセル）の校正方法及び装置に係り、特に図４に
示すような、基礎構体１に取り付けられて宇宙環境中で
用いられる作業用ロボットマニピュレータ用力／トルク
センサの地上での校正に適する、力／トルクセンサ校正
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】宇宙用マニピュレータ用力／トルクセン
サは、例えば図５に示すように、軸部４０を中心にして
軸方向に隙間８をおいて並列配置された同一形状の２個
の環状体１１，１２と、環状体１１，１２の内周面と前
記軸部４０の間に放射状に４個所に配置されて両者を結
合する弾性片７’，７”と、各弾性片７’，７”の軸線
にほぼ直交する方向の面に貼られたひずみゲージ９と、
各弾性片７’，７”の軸線にほぼ平行する方向の面に貼
られたひずみゲージ１０と、を含んで構成されている。
環状体１１，１２の軸方向端面は軸線に直交する平面を
なしており、この端面がマニピュレータへの取付け面と
なっている。

【０００３】この力／トルクセンサが使用される宇宙用
マニピュレータの例を図４に示す。図示の宇宙用マニピ
ュレータは、基礎構体１に一端を固定され他端に中心軸
（Ｚ軸）を中心として回転させる筒状部を備えたアクチ
ュエータ２ａと、アクチュエータ２ａの前記筒状部外周
面に一端を固定され他端に中心軸（Ｙ軸）を中心として
回転する筒状部を備えたアクチュエータ２ｂと、アクチ
ュエータ２ｂの前記筒状部外周面に一端を固定されたブ
ーム３ａと、ブーム３ａの他端に固定されてＹ軸に直交
する直線を中心として関節状に回転するアクチュエータ
２ｃと、アクチュエータ２ｃに一端を結合されたブーム
３ｂと、ブーム３ｂに外周面を結合させた筒状のアクチ
ュエータ２ｄと、アクチュエータ２ｄの軸方向端部に力
／トルクセンサ４を介して結合されたチャック５と、を
含んで構成されている。図４は、チャック５がワーク６
を把持した状態を示している。

【０００４】力／トルクセンサ４は、環状体１１を駆動
側（アクチュエータ２ｄ側）に、環状体１２を作業側
（チャック５側）に締結し、その間に働く三軸方向軸力
Ｆx，Ｆy，Ｆz，曲げ力Ｍx，Ｍy，Ｍzの６成分を、弾性
片７'，７"に貼ったひずみゲージ９，１０の出力から読
み取る方法を取っている。従来のこの力／トルクセンサ
の地上での校正には、図６に示すように、力／トルクセ
ンサ４の一端を台１６に締結し、他端を治具１３に、治
具締結用ねじ１４で締結し、おもり１５’，１５”によ
って、それぞれの方向の軸力Ｆ，曲げ力Ｍを加えてい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】宇宙空間のような無重
力状態（微重力状態を含む）においては、作業用マニピ
ュレータが動作していない場合には、力／トルクセンサ
４には力がかからない。したがって、力／トルクセンサ
４に力がかかっていない状態、つまり負荷０を検出する
ことが重要になり、負荷０での力／トルクセンサの校正
を行っておく必要がある。

【０００６】この従来の校正装置により地上で力／トル
クセンサの校正を行う場合の問題点は、まず軸力Ｆにつ
いては、治具１３とセンサ４の一部（以下、治具１３等
という）の重量が必ずかかるため、負荷０近傍の校正が
不可能であること、又、曲げ力（トルク）Ｍについて
は、曲げ力Ｍのみを独立して与えることができず、必ず
軸力Ｆと重畳して与えられてしまい、曲げ力（トルク）
Ｍのみの成分の校正が不可能であることであった。

【０００７】図６に示す従来の方法を図７を参照して説
明する。図７は、力／トルクセンサ４に加わる重力方向
の軸力Ｆを縦軸に、図上時計周り方向のトルクＭを横軸
に、それぞれとって示す図で、力／トルクセンサ４に加
わる荷重状態を表している。図６に示されるように、取
付け台１６に固定された図５に示す形状の力／トルクセ
ンサ４には、治具１３（おもり台１３’，１３”を含
む）が装着され、おもり台１３’，１３”におもりが乗
せられていない場合でも、治具１３の重量が力／トルク
センサ４に加わっている。また、力／トルクセンサ４の
重量のほぼ１／２も歪ゲージに負荷されている。治具１
３の重量と力／トルクセンサ４の重量の１／２の合計を
ｗ₀とする。図７の点ａが、このおもり台１３’，１
３”におもりが乗せられていない状態での力／トルクセ
ンサ４の負荷状態を示している。すなわち、トルクＭは
零で、軸力Ｆがｗ₀である。この状態からおもり台１
３’におもりを乗せ、その量を順次増やしていくと、力
／トルクセンサ４に加わる軸力とトルクは、特性線３０
ａに沿って、両者ともにおもりの量に応じて次第に増加
していく。点ａの状態から、おもり台１３”におもりを
乗せ、その量を順次増やしていくと、力／トルクセンサ
４に加わる軸力とトルクは、特性線３０ｃに沿って変化
し、軸力Ｆは先の場合と同様に増加していくが、トルク
は逆方向のトルク（−Ｍ）が次第に増加する。

【０００８】点ａの状態から、おもり台１３’，１３”
それぞれに同量ｗ₁のおもりをのせると、点ｂの状態と
なる。点ｂの状態からさらに、おもり台１３’におもり
を追加していくと、荷重状態は特性線３０ｂに沿って変
化し、軸力ＦとトルクＭはともに増加していく。逆に、
点ｂの状態からおもり台１３’のおもりを取り去ってい
くと、荷重状態は点ｂから点ｃに向かって特性線３０ｂ
に沿って変化する。おもり台１３’のおもりが無くなっ
た状態が点ｃの状態である。点ｃの状態から、さらに、
おもり台１３’から取り去ったおもりをおもり台１３”
に追加していくと、荷重状態は、点ｃから点ｅに向かっ
て特性線３０ｃに沿って変化する。おもり台１３’に乗
っていたおもりの全量ｗ₁がおもり台１３”に移された
状態が点ｅの状態である。すなわち、おもり台１３’か
らすこしずつおもりをおもり台１３”に移すと、荷重状
態は特性線３０ｄに沿って、点ｂから点ｅに向かって変
化する。逆に、点ｂの状態からおもり台１３”のおもり
をすこしずつおもり台１３’に移すと、荷重状態は特性
線３０ｄに沿って、点ｂから点ｄに向かって変化するの
である。

【０００９】したがって、おもり台１３’のおもり１
５’あるいはおもり台１３”のおもり１５”を増減する
ことにより力／トルクセンサ４に曲げ力（トルク）Ｍを
負荷できるが、この場合、図７の特性線３０ａ〜３０ｃ
に示すごとく、それにつれて軸力Ｆも変動する。特性線
３０ｄの場合は軸力Ｆは一定ではあるが、０にはできな
い。

【００１０】図７から明らかなように、従来の装置で
は、治具の自重があるかぎり、特性線が存在するのは図
の点ａよりも右側の領域であり、このため、軸力Ｆを０
にすることはできないし、軸力Ｆを０にしたままトルク
Ｍのみの独立した校正を行うことも当然ながらできな
い。

【００１１】本発明の第１の目的は、各成分の校正にお
いて、いずれの方向の力／トルクも０点近傍での校正を
可能とするにある。本発明の第２の目的は、各成分各々
独立して校正できるようにするにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成する本
発明の第１の手段は、軸力と曲げ力のいずれか一方もし
くは双方を検出する力／トルクセンサを取付け台に固定
し、該力／トルクセンサに装着した治具を介して既知の
荷重をおもりにより負荷して校正を行う力／トルクセン
サ校正装置において、該治具の重量もしくは該治具の重
量に前記力／トルクセンサの重量の一部を加えた重量に
相当する荷重を、重力の方向と逆の方向にてこもしくは
滑車を用いて前記治具に加える補正荷重負荷手段を設け
たことを特徴とする。

【００１３】上記の課題を達成する本発明の第２の手段
は、上記第１の手段において、前記力／トルクセンサ
が、軸力として直交３軸成分、曲げ力を直交三軸成分の
合計６軸成分を独立して検出する６軸センサであり、前
記取付け台が、力／トルクセンサを固定したとき、前記
直交３軸のうちの１軸が重力の方向と一致する取付け面
と、他の１軸が重力の方向と一致する取付け面の少なく
とも二つの取付け面を有してなることを特徴とする。

【００１４】上記の課題を達成する本発明の第３の手段
は、上記第１または第２の手段において、補正荷重負荷
手段が、取付け台に固定された力／トルクセンサの中心
を挟んで互いに対称の位置に配置され下部を前記治具の
力／トルクセンサの中心を挟んで互いに対称となる位置
に係合させた一対の吊り材と、一端に前記一対の吊り材
のうちの一つを吊り下げ、他端に前記おもりをのせるお
もり台を吊り下げ、中央部の支点で天秤状に支持された
第１のてこと、一端に前記一対の吊り材のうちの他の一
つを吊り下げ、他端に前記おもりをのせる他のおもり台
を吊り下げ、中央部の支点で天秤状に支持された第２の
てこと、前記第１、第２のてこを前記支点で支持する一
対の支点座と、を含んで構成されていることを特徴とす
る。

【００１５】上記の課題を達成する本発明の第４の手段
は、軸力と曲げ力のいずれか一方もしくは双方を検出す
る力／トルクセンサを取付け台に固定し、該力／トルク
センサに装着した治具を介して既知の荷重をおもりによ
り負荷して校正を行う力／トルクセンサの校正方法にお
いて、該治具の重量もしくは該治具の重量に前記力／ト
ルクセンサの重量の一部を加えた重量に相当する荷重
を、重力の方向と逆の方向に前記治具に加える手順を含
んでなることを特徴とする。

【００１６】上記の課題を達成する本発明の第５の手段
は、上記第４の手段において、治具の重量もしくは該治
具の重量に前記力／トルクセンサの重量の一部を加えた
重量に相当する荷重を、重力の方向と逆の方向に前記治
具に加え、力／トルクセンサに加わる前記治具もしくは
前記治具と該力／トルクセンサに起因する重力による軸
力を実質的に０とし、軸力の直交３軸成分、及び曲げ力
の直交３軸成分を各独立に負荷して校正を行うことを特
徴とする。

【００１７】無重力状態で作業を行う作業用マニピュレ
ータに用いられる力／トルクセンサの校正を、通常の重
力状態である地上で、上記第４、第５の手段を適用して
行うことにより、上記の課題を達成することができる。

【００１８】治具及び力／トルクセンサ（以下、治具等
という）の重量の影響による力／トルクセンサの０点の
ずれを防ぐためには、その重量と等価な補正のための負
荷をてこもしくは滑車により重力の方向と反対方向に加
えることにより達成する。また、６軸成分を完全に独立
して校正するためには、各軸成分ともにそれぞれ補正の
ための負荷を加えた状態でセンサとしてのゼロ点が得ら
れる状態にしておくことにより、各成分とも正方向、負
方向自由に与えることが可能になり、これにより、各軸
方向とも重畳しない独立した校正が可能となる。

【００１９】治具の重量をキャンセルするために例えば
てこを利用して重力と反対方向の負荷をかける。例えば
図１に示す治具１３等の重量は、第１のてこ１７’，第
２のてこ１７”を介して、それぞれ治具１３等の重量の
１／２に相当するおもり１８’，１８”を重力の方向と
反対方向に治具１３に負荷することによって力／トルク
センサに加わらないようにできる。この方法によってゼ
ロ点近傍の校正を可能とすると同時に、６軸各方向の校
正を各々独立して行なえる。図１に示す如く、治具１３
等の重量に相当するおもり１８’，１８”の存在によ
り、この軸力Ｆ＝０の状態のままで、おもり１８’を増
し、その分おもり１８”を減らす、あるいはその反対に
よって、図３の特性線３１の如く、軸力Ｆ＝０でトルク
Ｍのみを変化させて校正できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の第１の実施例を図１
により説明する。図１に示す力／トルクセンサ校正装置
は、据付け面３５に設置される台板３２ａと、台板３２
ａのほぼ中央に固定され上端に力／トルクセンサ４が固
定される水平な取付け面を備えた取付け台である力／ト
ルクセンサ校正用ベース（以下、校正用ベースという）
１６と、校正用ベース１６に中心を合わせて固定された
力／トルクセンサ４の上面（環状体１１もしくは１２）
に治具締結用ねじ１４で環状体１１と同心に締結される
円板１３ａと、円板１３ａの側面に円板１３ａの中心を
挟んで対称に、かつ、据付け状態で軸線が水平になるよ
うに円板１３ａの側面に突出するように固着された一対
の荷重負荷軸１３ｂ，１３ｃと、台板３２ａに校正用ベ
ース１６の中心を挟んで対称の位置に固着され上端部に
それぞれナイフエッジを備えた支点座３２ｂ，３２ｃ
と、中央部下面に断面三角形の溝状の切り込みを備え前
記荷重負荷軸１３ｂ，１３ｃの軸線の延長線の上方にか
つ該軸線と平行に配置され前記溝状の切り込みの底部を
前記支点座３２ｂ，３２ｃ上端のナイフエッジに支持さ
れかつ校正用ベース１６側の端部が対応する前記荷重負
荷軸１３ｂ，１３ｃの端部上方に位置した天秤状の第
１、第２のてこ１７’，１７”と、上部に下向きのナイ
フエッジを、下部に上向きのナイフエッジを、それぞれ
備え、上部のナイフエッジを前記てこ１７’，１７”の
校正用ベース１６側の端部上面に形成された断面三角形
の溝状の切り込み底部（負荷点）に係合させて吊り下げ
られ下部のナイフエッジを前記荷重負荷軸１３ｂ，１３
ｃの端部下面に形成された断面三角形の溝状の切り込み
に係合させた一対の吊り材３３ａ，３３ｂと、上部に下
向きのナイフエッジを、下部におもり受け３４ａ’，３
４ｂ’をそれぞれ備え、上部のナイフエッジを前記第
１、第２のてこ１７’，１７”の校正用ベース１６と反
対の側の端部上面に形成された断面三角形の溝状の切り
込み底部（荷重点）に係合させて吊り下げられた一対の
おもり台３４ａ，３４ｂと、を含んで構成されている。

【００２１】荷重負荷軸１３ｂ，１３ｃの端部下面に形
成された断面三角形の溝状の切り込みの溝長手方向中心
線（溝底部をなす断面三角形の頂点の線、以下同じ）、
第１、第２のてこ１７’，１７”の上面及び下面に形成
された断面三角形の溝状の切り込みの溝長手方向中心
線、及び支点座３２ｂ，３２ｃ上端のナイフエッジの刃
先の線は、図１に示すように装置を組み立てた状態で互
いに平行で、荷重負荷軸１３ｂ，１３ｃの軸線に垂直で
ある。また、前記吊り材３３ａ，３３ｂの上部と下部に
形成されたナイフエッジの刃先の線も互いに平行で、上
部と下部のナイフエッジの刃先の間隔は、図１に示すよ
うに装置を組み立てた状態で、てこ１７’，１７”がほ
ぼ水平になる距離に設定してある。

【００２２】てこ１７’，１７”の校正用ベース１６側
の端部上面に形成された断面三角形の溝状の切り込みの
溝長手方向中心線（負荷点）は、図１に示すように装置
を組み立てた状態で、荷重負荷軸１３ｂ，１３ｃの端部
下面に形成された断面三角形の溝状の切り込みの長手方
向中心線の鉛直上方に位置し、従って、吊り材３３ａ，
３３ｂの軸線は図１に示す組立て状態では、鉛直（重力
の方向）になっている。

【００２３】円板１３ａ、治具締結用ねじ１４及び荷重
負荷軸１３ｂ，１３ｃを含んで治具１３が構成され、図
１に示すように組み立てられた状態で、治具１３の重心
は、力／トルクセンサ４の中心線上にある。また、荷重
負荷軸１３ｂ，１３ｃの下面に形成された前記断面三角
形の溝状の切り込みの長手方向中心線は力／トルクセン
サ４の中心に対して対称の位置になっている。

【００２４】第１、第２のてこ１７’，１７”と、これ
らてこに吊り下げられる吊り材３３ａ，３３ｂおよびお
もり台３４ａ，３４ｂと、てこ１７’，１７”を支持す
る支点座３２ｂ，３２ｃと、を含んで補正荷重負荷手段
が構成されている。てこ１７’，１７”の中央下面の断
面三角形の切り込みの底部が支点１９’，１９”をな
し、支点１９’から前記荷重点２０’までの距離、支点
１９”から前記荷重点２０”までの距離、支点１９’か
ら前記負荷点２１’までの距離、支点１９”から前記負
荷点２１”までの距離、は、同じにしてある。そして、
荷重負荷軸１３ｂ，１３ｃがない状態で吊り材３３ａ，
３３ｂを負荷点２１’，２１”に、おもりが乗せられて
いないおもり台３４ａ，３４ｂを荷重点２０’，２０”
にそれぞれ吊り下げ、支点１９’，１９”で支持された
てこ１７’，１７”は、両側の重量がちょうどバランス
して水平になるように、各部材の重量が配分されてい
る。

【００２５】図１は、図５に示す力／トルクセンサ４の
Ｚ軸方向（図の上下方向、つまり力／トルクセンサ４の
軸線方向）の軸力Ｆzと、Ｘ軸（紙面に垂直な方向、つ
まり力／トルクセンサ４の環状体１１の軸線方向端面に
平行する方向）のまわりに回転させる方向の曲げモーメ
ント（トルク）Ｍxの校正をしている状態を示す（Ｚ軸
方向、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸の
まわりに回転させる方向の曲げモーメントをＭy、Ｚ軸
のまわりに回転させる方向の曲げモーメントをＭzとす
る）。

【００２６】てこ１７’，１７”の支点１９’，１９”
から負荷点２１’，２１”までの距離と、支点１９’，
１９”から荷重点２０’，２０”までの距離を等しくと
ることにより、治具１３の重量及び力トルクセンサの重
量の１／２の合計に相当する重量ｗ₀の半分ずつの重量
ｗ₀／２のおもり１８’，１８”をおもり台３４ａ，３
４ｂにかければ、おもり１８’，１８”に加わる重力
は、てこ１７’，１７”を介して荷重負荷軸１３ｂ，１
３ｃに重力の方向と反対方向に加わり、結果的に力／ト
ルクセンサ４に加わる負荷、Ｆz，Ｍx，Ｍyは全て０に
することができる。図１に示す状態では、力／トルクセ
ンサ４に加わる水平方向の力Ｆx，ＦyおよびトルクＭz
は０であるから、軸力Ｆx，Ｆy，Ｆz，及びトルクＭx，
Ｍy，Ｍzがすべて０の状態（負荷０状態）を作り出せ
る。

【００２７】この負荷０状態からおもり台３４ａ，３４
ｂの双方に、既知の等しい重さのおもりを加えあるいは
減らしていけば、Ｆx，Ｆy，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍz，を０の
ままで、Ｆzのみを変化させて校正を行うことができ
る。又、前記負荷０状態から、ある既知の重さのおもり
をおもり台３４ａ’に加え、同じ重さのおもりをおもり
台３４ｂ’から減らす、あるいはその逆の操作を行うこ
とによってＦx，Ｆy，Ｆｚ，Ｍｙ，Ｍzを０に維持した
まま、Ｍｘのみを変化させて校正できる。図３の特性線
３１がこの状態を示している。原点ｏがおもり台３４
ａ，３４ｂの双方に、それぞれ重さｗ₀／２のおもりが
乗せられた負荷０状態を示し、点ｆが負荷０状態からお
もり台３４ａのおもりをすべて取り去った状態、点ｇが
おもり台３４ａから取り去ったおもりをおもり台３４ｂ
に乗せた状態である。

【００２８】もちろん、おもり台３４ａ，３４ｂのおも
りの増減をそれぞれ独立して調節することにより、Ｆ
ｚ，Ｍｘを任意の数値に複合して与えて校正することが
できる。

【００２９】軸力Ｆｚを０の状態に維持して負荷するこ
とのできるＭxの最大値（図３の点ｇにおけるトルクＭx
の値）は、前記負荷０状態から、おもり台３４ａからお
もり台３４ｂに（あるいはその逆に）移されるおもりの
量、すなわち治具１３等の重量に相当するおもりの量に
制限される。したがって、Ｍｘをそれより大きい値で校
正する場合には、治具１３に重心位置を変えないように
して余分の重量を付加して治具１３等の見かけの重量を
増加させ、この見かけの重量の１／２に相当する重さの
おもり１８’，１８”をおもり台３４ａ’，３４ｂ’に
のせて負荷０状態を作り出せばよい。

【００３０】トルクＭyを校正する場合は、一旦治具１
３を力／トルクセンサ４から取外し、力／トルクセンサ
４を校正用ベース１６から外して水平に９０度回転させ
て校正用ベース１６へ再び取付け、治具１３を再度取付
けて同様に校正を行えばよい。

【００３１】なお、図１に示す装置では、てこ１７’，
１７”の軸線は荷重負荷軸１３ｂ，１３ｃの軸線と平行
になっているが、必ずしも平行でなくてある角度をなし
ていてもよい。例えばてこ１７’，１７”を、その軸線
が荷重負荷軸１３ｂ，１３ｃの軸線に直交するように配
置してもよい。但しその場合、吊り材３３ａ，３３ｂの
上部のナイフエッジの刃先線の方向を下部の刃先線の方
向と平行でなく、てこ１７’，１７”の軸線に垂直な方
向とするのが望ましい。

【００３２】また、支点と荷重点の距離を支点と負荷点
の距離に等しく設定するのが望ましいが、かならずしも
等距離でなくてもよい。

【００３３】図２は、本発明の第２の実施例を示す。本
実施例と前記第１の実施例との相違点は、校正用ベース
１６の力／トルクセンサ４が固定される取付け面が鉛直
面であること、荷重負荷軸１３ｂ，１３ｃに形成されて
いる断面三角形の溝状の切り込みの溝長手方向中心線
が、円板１３ａの力／トルクセンサに対向する面に対し
て垂直であること、であり、他の構成は前記第１の実施
例と同じである。

【００３４】図２は、Ｘ軸方向（あるいはＹ軸方向）の
軸力Ｆx（あるいはＦy）とＺ軸方向の曲げモーメント
（トルク）Ｍｚの校正をしている状態を示す。前記第１
の実施例の場合と全く同様に、治具１３等の重量の半分
に相当する重量をおもり台３４ａ，３４ｂそれぞれに乗
せることで力／トルクセンサ４の負荷０状態を作り出す
ことができ、軸力Ｆx（あるいはＦy）とＺ軸方向の曲げ
モーメント（トルク）Ｍｚの各成分を、０点近傍を含め
て任意の値に負荷して校正できる。この図１と図２の状
態での校正により、力／トルクセンサ４の６軸方向全て
の負荷Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚに対して各
成分ごとに、独立して（他の成分が０の状態で）校正で
きる。

【００３５】上記第１、第２の実施例においては、治具
１３に重力の方向と反対の方向におもり１８’，１８”
の重量を負荷するために、てこ１７’，１７”を用いて
力の方向を反転したが、てこの代わりに、支点１９’，
１９”を回転中心とする滑車を設け、吊り材３３ａ，ｂ
上部を前記滑車にかけた丈夫な線でおもり台３４ａ，ｂ
の上部に連結して装置を構成してもよい。滑車を用いる
場合は、回転軸の軸受に例えば気体軸受を用いる等の、
摩擦を減らすための配慮をするのが望ましい。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、おもりを用いた力／ト
ルクセンサの校正において、治具等の重量がセンサに加
わるのを防いで、負荷ゼロの点の近傍の校正ができるた
め、宇宙用マニピュレータに用いる力／トルクセンサの
如く、重力の全くない状態でのゼロ点近傍の正確な校正
が必要な場合に良く対応できることとなる。又、各軸と
もに独立して校正できるため、六軸もある力／トルクセ
ンサにおいても、正確な校正表をすみやかに作成するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の力／トルクセンサ校正
装置の正面図である。

【図２】本発明の第２の実施例の力／トルクセンサ校正
装置の正面図である。

【図３】図４に示す本発明の実施例を用いた場合の校正
荷重負荷時の負荷状態特性を示す概念図である。

【図４】力／トルクセンサの取り付けられている宇宙用
マニピュータの斜視図である。

【図５】宇宙用マニピュータで使う力／トルクセンサの
例を示す斜視図である。

【図６】従来の力／トルクセンサ校正装置の例を示す正
面図である。

【図７】従来の校正装置を用いた場合の校正荷重負荷時
の負荷状態特性を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 基礎構体（宇宙マニピュータ用ベース） ２ａ〜２ｄ 宇宙マニピュレータ用のアクチュエータ ３ａ，３ｂ 宇宙マニピュータ用のブーム ４ 力／トルクセンサ ５ チャック ６ ワーク ７’，７” 弾性片 ８ すき間 ９ Ｆx，Ｍy，Ｆz検出用ひずみゲージ １０ Ｆx，Ｆy，Ｍz検出用ひずみゲージ １１ 力／トルクセンサの駆動側締結端の環状体 １２ 力／トルクセンサの作業側締結端の環状体 １３ 力／トルクセンサ校正用の治具 １３’，１３” 台 １３ａ 円板 １３ｂ，１３ｃ 荷重負荷軸 １４ 治具締結用ねじ １５，１８ 力／トルクセンサ校正用おもり １６ 力／トルクセンサ校正用ベース １７’ 力／トルクセンサ校正用の第１のてこ １７” 力／トルクセンサ校正用の第２のてこ １９’，１９” てこ支点 ２０’，２０” てこ荷重点 ２１’，２１” てこ負荷点 ３０ａ〜３０ｄ 従来型校正装置での負荷状態の例を示
す特性線 ３１ 本発明校正装置での負荷状態の例を示す特性線 ３２ａ 台板 ３２ｂ，３２ｃ 支点座 ３３ａ，３３ｂ 吊り材 ３４ａ，３４ｂ おもり台 ３４ａ’，３４ｂ’ おもり受け ３５ 据付け面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤塚 宏一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 小田 光茂 東京都港区浜松町一丁目29番６号 宇宙開 発事業団内 (72)発明者 西田 恵 東京都港区浜松町一丁目29番６号 宇宙開 発事業団内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸力と曲げ力のいずれか一方もしくは双
   方を検出する力／トルクセンサを取付け台に固定し、該
   力／トルクセンサに装着した治具を介して既知の荷重を
   おもりにより負荷して校正を行う力／トルクセンサ校正
   装置において、該治具の重量もしくは該治具の重量に前
   記力／トルクセンサの重量の一部を加えた重量に相当す
   る荷重を、重力の方向と逆の方向にてこもしくは滑車を
   用いて前記治具に加える補正荷重負荷手段を設けたこと
   を特徴とする力／トルクセンサ校正装置。
2. 【請求項２】 前記力／トルクセンサが、軸力として直
   交３軸成分、曲げ力を直交三軸成分の合計６軸成分を独
   立して検出する６軸センサであり、前記取付け台が、力
   ／トルクセンサを固定したとき、前記直交３軸のうちの
   １軸が重力の方向と一致する取付け面と、他の１軸が重
   力の方向と一致する取付け面の少なくとも二つの取付け
   面を有してなることを特徴とする請求項１記載の力／ト
   ルクセンサ校正装置。
3. 【請求項３】 補正荷重負荷手段が、取付け台に固定さ
   れた力／トルクセンサの中心を挟んで互いに対称の位置
   に配置され下部を前記治具の力／トルクセンサの中心を
   挟んで互いに対称となる位置に係合させた一対の吊り材
   と、一端に前記一対の吊り材のうちの一つを吊り下げ、
   他端に前記おもりをのせるおもり台を吊り下げ、中央部
   の支点で天秤状に支持された第１のてこと、一端に前記
   一対の吊り材のうちの他の一つを吊り下げ、他端に前記
   おもりをのせる他のおもり台を吊り下げ、中央部の支点
   で天秤状に支持された第２のてこと、前記第１、第２の
   てこを前記支点で支持する一対の支点座と、を含んで校
   正されていることを特徴とする請求項１または２に記載
   の力／トルクセンサ校正装置。
4. 【請求項４】 軸力と曲げ力のいずれか一方もしくは双
   方を検出する力／トルクセンサを取付け台に固定し、該
   力／トルクセンサに装着した治具を介して既知の荷重を
   おもりにより負荷して校正を行う力／トルクセンサの校
   正方法において、該治具の重量もしくは該治具の重量に
   前記力／トルクセンサの重量の一部を加えた重量に相当
   する荷重を、重力の方向と逆の方向に前記治具に加える
   手順を含んでなることを特徴とする力／トルクセンサ校
   正方法。
5. 【請求項５】 治具の重量もしくは該治具の重量に前記
   力／トルクセンサの重量の一部を加えた重量に相当する
   荷重を、重力の方向と逆の方向に前記治具に加え、力／
   トルクセンサに加わる前記治具もしくは前記治具と該力
   ／トルクセンサに起因する重力による軸力を実質的に０
   とし、軸力の直交３軸成分、及び曲げ力の直交３軸成分
   を各独立に負荷して校正を行うことを特徴とする請求項
   ４に記載の力／トルクセンサ校正方法。
6. 【請求項６】 力／トルクセンサが無重力状態で作業を
   行う作業用マニピュレータに用いられるものであり、校
   正が通常の重力状態である地上で行われることを特徴と
   する請求項４または５に記載の力／トルクセンサ校正方
   法。