JPS6375533A - Force detector - Google Patents

Force detector

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Publication number
JPS6375533A
JPS6375533A JP61219968A JP21996886A JPS6375533A JP S6375533 A JPS6375533 A JP S6375533A JP 61219968 A JP61219968 A JP 61219968A JP 21996886 A JP21996886 A JP 21996886A JP S6375533 A JPS6375533 A JP S6375533A
Authority
JP
Japan
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detection
axis
detection surface
axis direction
strain
Prior art date
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Pending
Application number
JP61219968A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotoshi Eguchi
裕俊 江口
Koji Izumi
泉 耕二
Hidekazu Ota
英一 太田
Yuji Kimura
裕治 木村
Yutaka Ebi
海老 豊
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to US07/073,290 priority patent/US4836034A/en
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Priority to US07/289,252 priority patent/US4911023A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To facilitate the manufacture of a strain inducer and the formation of a detecting element by forming the plane strain inducer where a detection surface is formed between a center part and a peripheral part which have high rigidity. CONSTITUTION:The plane strain inducer 1 which is larger in rigidity at the center part 5 and peripheral part 2 than on the detection surface 9 is formed by; using either of the center part 5 and peripheral part 2 as a support part 4 and the other as an operation part 7 and forming the detection surface between the both. A detecting element 14 which varies electric resistance by its mechanical deformation is formed on the detection surface 9 of the strain inducer 1 to facilitate the manufacture of the strain inducer 1. Further, a detecting element for component detection in a Y-axial direction crossing the X axis of the detection surface 9 is formed in the X-axial direction of the detection surface 9 and a detecting element 4 for X-axial component detection is formed in the Y-axial direction of the detection surface 9. Further, a detecting element 14 for Z-axial component detection is formed in an axial direction a 45 deg. to the X and Y axes of the detection surface 9. Consequently, interference between components in the X- and Y-axial directions and Z-axial direction is eliminated to array the elements 14 having uniform performance.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、たとえばロボッI・用力覚センサやマンマシ
ンインターフェースとしての三次元入力装置等に利用さ
れる力検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a force detection device used, for example, in a robot I, a force sensor, a three-dimensional input device as a man-machine interface, and the like.

従来の技術 従来の力検出装置は、外力が印加されることにより弾性
変形する起歪体にこの起歪体の機械的変形により電気抵
抗を変化させる複数の検出素子を形成し、これらの検出
素子の電気的抵抗変化を電気的信号として取り出して外
力の強さを検出しているものである。
2. Description of the Related Art A conventional force detection device includes a strain body that elastically deforms when an external force is applied thereto, and a plurality of detection elements that change electrical resistance through mechanical deformation of the strain body. The strength of the external force is detected by extracting the change in electrical resistance as an electrical signal.

一般に、この種の力検出装置において、外力は一定の−
・点に作用するものであり、その作用点におけるx、y
、z座標系の力Fx、Fy、FzとモーメントMx、M
y、Mzとの独立した各成分力は第14図に示すように
作用しているものである。
Generally, in this type of force detection device, the external force is a constant −
・It acts on a point, and x, y at the point of action
, forces Fx, Fy, Fz and moments Mx, M in the z coordinate system
The independent component forces of y and Mz act as shown in FIG.

このような各成分力を検出するために、力検出装置の起
歪体を立体的なブロック構造に形成し、外力を多軸力成
分として分離検出するようにしたものが存し、この構造
は実公昭54−1.1903号公報、実公昭54−21
.021号公報、特開昭59−954.33号公報、特
開昭61−57825号公報、特開昭61.−791.
29号公報等により開示されている。とくに、前述の作
用点におけるx、y、z座標系の力Fx、Fy、Fzと
モーメントMx、My、Mzとの独立した各成分力の検
出面、すなわち、ストレンゲージの貼付面は、成分力に
垂直な面を用いていることに特徴があるものであり、起
歪体は前述のようにブロック構造としての三次元的な構
造にならざるを得ないものである。
In order to detect each component force, there is a force detection device in which the strain body is formed into a three-dimensional block structure so that the external force can be detected separately as multi-axial force components. Utility Model Publication No. 54-1.1903, Utility Model Number 54-21
.. 021, JP-A-59-954.33, JP-A-61-57825, JP-A-61. -791.
This is disclosed in Publication No. 29 and the like. In particular, the detection surface of the independent component forces of the forces Fx, Fy, Fz and the moments Mx, My, Mz in the x, y, z coordinate system at the point of application, that is, the surface to which the strain gauge is attached, is the component force It is characterized by the use of a plane perpendicular to the plane, and the strain-generating body must have a three-dimensional structure as a block structure as described above.

このような構造のものにおいては、起歪体の製作手段が
切削加工や放電加工であり、ブロック状の素材から製作
しなければならないものである。
In such a structure, the means for manufacturing the strain-generating body is cutting or electric discharge machining, and the strain body must be manufactured from a block-shaped material.

そのため、加工が困難かつ煩雑である。また、各成分の
力検出要素毎にストレンゲージによる検出素子を貼着し
、これらの電気的接続はブリッジ結合されるのが一般的
であるので、リード線のはいまわしが煩雑であり、コン
パクト化や低コスト化をすることが難しく、量産性が低
いと云う問題点を有しているものである。
Therefore, processing is difficult and complicated. In addition, it is common to attach a strain gauge detection element to each force detection element of each component, and to connect these electrically with a bridge, which makes it complicated to run lead wires around, making it difficult to downsize. However, it is difficult to reduce costs and has low mass productivity.

また、外力を多軸力成分として分離するために構造物や
プレートを組合せて立体的なブロックを形成しているも
のも存し、この構造のものは特開昭61−83929号
公報に開示されている。このような構造のものにおいて
は、各成分毎の検出体がビス等により締結されているた
め、再現性に乏しいと云う問題がある。すなわち、締結
部の変形によりヒステリシスや非線形性が生じることに
なる。
In addition, there are structures that combine structures and plates to form a three-dimensional block in order to separate external forces as multi-axial force components, and this structure is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 83929/1983. ing. In such a structure, since the detection body for each component is fastened with screws or the like, there is a problem of poor reproducibility. That is, hysteresis and nonlinearity occur due to the deformation of the fastening portion.

目的 本発明は、起歪体の製作が容易であり、検出素子の形成
も簡単に行うことができる力検出素子を得ることを目的
とする。
Purpose The present invention aims to provide a force sensing element whose strain-generating body is easy to manufacture and whose sensing element can also be easily formed.

構成 本発明は、剛性の高い中心部と周辺部との間に検出面を
形成した平板状起歪体を形成し、前記中心部と前記周辺
部とのいずれか一方を支持部とし他方を作用点とすると
ともに前記検出面に検出素子を形成する。これにより、
起歪体は平板状であるため、その製作時に僅かな切削加
工をするだけで形成することができ、また、ファインブ
ランキング等のプレス加工や鋳造による加工も可能であ
り、しかも、検出面を平面に形成することにより、検出
素子の形成を薄膜半導体を用いて行うことができ、とく
に、検出面のX軸方向にそのX軸方向の機械的変形によ
り電気抵抗を変化させるX軸方向の成分力検出のための
検出素子を形成し、前記検出面のX軸方向と直交するY
軸方向にそのY軸方向の機械的変形により電気抵抗を変
化させるY軸方向の成分力検出のための検出素子を形成
し、前記検出面のX軸及びY軸方向と互いに45度をな
すZ軸方向にそのZ軸方向の機械的変形により電気抵抗
を変化させるZ軸方向の成分ノJ検出のための検出素子
を形成したので、X、Y軸方向とZ軸方向との干渉が少
ないように構成したものである。
Structure The present invention forms a plate-shaped flexural body in which a detection surface is formed between a highly rigid center portion and a peripheral portion, and uses one of the center portion and the peripheral portion as a supporting portion and the other as an acting portion. A detection element is formed on the detection surface. This results in
Since the strain-generating body has a flat plate shape, it can be formed with only a slight cutting process during production, and can also be processed by pressing such as fine blanking or casting. By forming a flat surface, the detection element can be formed using a thin film semiconductor, and in particular, a component in the X-axis direction that changes the electrical resistance by mechanical deformation in the X-axis direction of the detection surface. A detection element for detecting force is formed, and a Y axis perpendicular to the X-axis direction of the detection surface is formed.
A detecting element for detecting a component force in the Y-axis direction that changes electric resistance in the axial direction by mechanical deformation in the Y-axis direction, and a Z Since a detection element is formed to detect the component J in the Z-axis direction, which changes the electrical resistance by mechanical deformation in the Z-axis direction, there is less interference between the X, Y-axis directions and the Z-axis direction. It is composed of

本発明の第一の実施例を第1図乃至第13図に基づいて
説明する。まず、平板状起歪体1はリング状に形成され
た厚さが厚くて剛性の高い周辺部2を有し、この周辺部
2には同一円周上に位置して厚さ方向に貫通した8個の
取付孔3が形成されている。この周辺部2は図示しない
固定部に固定される支持部4に連結されている。
A first embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 13. First, the plate-shaped flexure element 1 has a ring-shaped peripheral part 2 that is thick and has high rigidity. Eight mounting holes 3 are formed. This peripheral portion 2 is connected to a support portion 4 that is fixed to a fixed portion (not shown).

また、中央には厚さが厚い円板状の中心部5が形成され
、この中心部5には4個の取付孔6が厚さ方向に貫通し
て形成されている。この中心部5には、図示しない部材
が取付けられ、この中心部=6− 5は外力を受けるための作用部7とされている。
Further, a thick disc-shaped central portion 5 is formed in the center, and four attachment holes 6 are formed through the central portion 5 in the thickness direction. A member (not shown) is attached to the center portion 5, and the center portion 6-5 serves as an acting portion 7 for receiving an external force.

さらに、前記支持部4と前記作用部7との間には厚さの
薄い平板部8が形成され、この平板部8の表面は検出面
9とされている。このような平板部8には比較的直径の
大きい8個の穴10が等間隔に形成されている。これら
の穴10により内外周を連結する8本のアーム11が放
射状に形成されている。これらのアーム11はそれらの
中心部分において最も幅の狭い幅狭部12とこの幅狭部
12の両端に位置して略台形の拡開部13とよりなるも
のである。そして、X軸方向とY軸方向とX軸及びY軸
に対して45度の角度を持つX軸方向とに沿うように前
記アーム部11を位置決めしている。
Further, a thin flat plate part 8 is formed between the support part 4 and the action part 7, and the surface of this flat plate part 8 is used as a detection surface 9. Eight holes 10 having a relatively large diameter are formed in such a flat plate portion 8 at equal intervals. Eight arms 11 are formed radially through these holes 10 to connect the inner and outer peripheries. These arms 11 consist of a narrowest part 12 at the center thereof and substantially trapezoidal expanded parts 13 located at both ends of this narrow part 12. The arm portion 11 is positioned along the X-axis direction, the Y-axis direction, and the X-axis direction having an angle of 45 degrees with respect to the X-axis and the Y-axis.

ついで、前記X軸上における前記拡開部13にはY、、
Y2.Y、、Y4 と表示されたストレンゲージによる
検出素子14が形成されている。これらの検出素子14
の内、前記Y、、Y4とは外側の拡開部13に位置し、
′前記Y2.Y3とは内側の拡開部13に位置している
。そして、これらの検出素子14は第5図に示すように
ブリッジ結合されており、Y、、Y2.Y3.Y、なる
検出素子14のバランスが崩れた時には出力Vyが発生
するように接続されている。
Next, the expanded portion 13 on the X axis has Y,...
Y2. Detection elements 14 made of strain gauges labeled Y, , Y4 are formed. These detection elements 14
Among them, Y, Y4 are located in the outer expanded portion 13,
' Said Y2. Y3 is located at the inner expanded portion 13. These detection elements 14 are bridge-coupled as shown in FIG. 5, and Y, , Y2 . Y3. Y, is connected so that when the balance of the detection element 14 is lost, an output Vy is generated.

また、前記X軸と直交する前記Y軸上における前記拡開
部13にはx、、x、、x3.x4 と表示されたスト
レンゲージによる検出素子14が形成されている。これ
らの検出素子14の内、前記X、、Xう どは外側の拡
開部】3に位置し、前記X2.X3とは内側の拡開部1
3に位置している。これらの検出素子14は第6図に示
すようにブリッジ結合されており、x、 、x2.x、
、x4 なる検出素子14のバランスが崩れた時には出
力Vxが発生するように接続されている。
Further, the expanded portion 13 on the Y axis perpendicular to the X axis includes x, , x, , x3. A detection element 14 is formed by a strain gauge labeled x4. Of these detection elements 14, the above-mentioned X, . X3 is the inner expansion part 1
It is located at 3. These detection elements 14 are bridge-coupled as shown in FIG. 6, and have x, , x2 . x,
, x4 are connected so that when the balance of the detection element 14 is lost, an output Vx is generated.

さらに、X軸及びY軸に対して45度の角度を持つX軸
」−に位置する前記拡開部13には、Z + +z、、
z3.z4.z6.z、、z、、z、と表示した8個の
検出素子14が形成されている。これらの検出素子14
の内、z、、z4.z、、z、は外側の前記拡開部13
に位置し、z2.z、、z6.z、は内側の前記拡開部
13に位置している。これらの検出素子14は第7図に
示すように接続されている。すなわち、2..2.と2
2.23と2..2.と2..2.とがそれぞれユニッ
トになってブリッジ結合されており、これらのバランス
が崩れた時には出力V7゜が発生するものである。
Further, the expanded portion 13 located on the X-axis "-" which has an angle of 45 degrees with respect to the X-axis and the Y-axis has Z + +z, .
z3. z4. z6. Eight detection elements 14, labeled z, z, z, are formed. These detection elements 14
Among them, z, z4. z, , z are the outer expanded portions 13
Located at z2. z,,z6. z is located in the expanded portion 13 on the inside. These detection elements 14 are connected as shown in FIG. That is, 2. .. 2. and 2
2.23 and 2. .. 2. and 2. .. 2. and are bridge-coupled as a unit, and when the balance between these is disrupted, an output of V7° is generated.

以上で示した平板状起歪体の検出素子】4は従来から使
われてきた金属箔歪ゲージを用いることも可能であった
。起歪体の平板化の必要性は、歪センサの薄膜形成技術
にとっても重要である。
For the detection element 4 of the flat plate-like strain body shown above, it was also possible to use a conventionally used metal foil strain gauge. The necessity of flattening the strain-generating body is also important for the thin film formation technology of strain sensors.

前述のように位置決めされた検出素子14は、薄膜技術
により形成されているものである。すなわち、前記平板
状起歪体1はアルミニュウム合金またはステンレス鋼に
より形成されているものであるが、まず、その検出面9
にはバッファ層が堆積形成される。このバッファ層とし
て具体的には、Si3N4あるいは内部応力の少ない5
jOx膜を2000〜10000人 プラズマCVD法
にて作成する。つぎに、このバッファ層の」二に半導体
薄膜をその厚さが5000〜20000人になるように
積層し、さらに、電極材料となる高導電材料(たとえば
、Al、N1−Cr 、 M o等の金属薄膜)を20
00〜5000人の厚さをもって順次積層する。具体的
には、半導体薄膜としては、プラズマCVD法あるいは
光励起CVD法で作成したμc−3i (マイクロクリ
スタルシリコン)か、n”a−3j : Hを使用し、
電極材料としてはAl−3i (Si: 2〜3wt%
)を蒸着法あるいはスパッタリング法によって作成する
The detection element 14 positioned as described above is formed by thin film technology. That is, the plate-shaped strain body 1 is made of aluminum alloy or stainless steel.
A buffer layer is deposited on the buffer layer. Specifically, this buffer layer is made of Si3N4 or 5, which has low internal stress.
2,000 to 10,000 people create a jOx film using the plasma CVD method. Next, a semiconductor thin film is laminated on top of this buffer layer to a thickness of 5,000 to 20,000 layers, and a highly conductive material (for example, Al, N1-Cr, Mo, etc.) is added to serve as an electrode material. metal thin film) 20
The layers are sequentially laminated to a thickness of 0.00 to 5000. Specifically, as the semiconductor thin film, μc-3i (microcrystal silicon) created by plasma CVD method or photoexcitation CVD method or n”a-3j:H was used.
As an electrode material, Al-3i (Si: 2 to 3 wt%
) is created by vapor deposition or sputtering.

つぎに、電極材料をフォトリソ、エツチング工法によっ
て所定の形状にパターン化する。エツチングとしては、
ウェット法、ドライ法とがともに形状的には問題がない
が、素子特性に対する影響を避けるためには、ドライエ
ッチが望ましい。また、a−3i:Hの場合、プラズマ
エツチング装置によりCF4−02(3〜20wt%)
の混合ガスを使用することで再現性、精度とも良好なエ
ツチングが可能である。
Next, the electrode material is patterned into a predetermined shape by photolithography and etching methods. As etching,
Both wet etching and dry etching pose no problem in terms of shape, but dry etching is preferable in order to avoid effects on device characteristics. In addition, in the case of a-3i:H, CF4-02 (3 to 20 wt%) was etched using a plasma etching device.
Etching with good reproducibility and precision is possible by using a mixed gas of

また、Fx、 F y、 F7.、MX、MY、MZの
力の6成分の検出と検出素子14のブリッジ回路とを必
要どすることから配線密度が高くなるため、多層配線と
しなければならない。そのために、層間絶縁拐料、例え
ば感光性ポリイミドあるいはS i3N4 を積層する
。感光性ポリイミドを使用する場合には、ロールコータ
あるいはスピナーによって塗布し、フォトリソ、エツチ
ング工程によりコンタクトホール部を作成する。Si、
N4の場合には、プラズマCVD法によって成膜をし、
レジスト塗布後にフォトリソ、エツチング工程によりコ
ンタクトホール部を作成する。
Also, Fx, F y, F7. , MX, MY, and MZ and a bridge circuit for the detection element 14 are required, which increases wiring density and requires multilayer wiring. For this purpose, an interlayer insulating material such as photosensitive polyimide or Si3N4 is laminated. When photosensitive polyimide is used, it is applied using a roll coater or spinner, and contact holes are created using photolithography and etching processes. Si,
In the case of N4, the film is formed by plasma CVD method,
After applying the resist, a contact hole portion is created by photolithography and etching steps.

さらに、第2次電極材料(例えばAl、Nj−Cr。Additionally, secondary electrode materials (e.g. Al, Nj-Cr.

Mo等)をこのI−7に積層し、フォトリソ、エツチン
グ−E程により所定の配線及びパッド部を形成する7、 つぎに、耐湿性の向−1−及び機械的損傷の防止のため
のパシベーション膜として、例えばパリレンあるいはS
in、、、Si3N4を堆積形成する。
Mo, etc.) is laminated on this I-7, and predetermined wiring and pad portions are formed by photolithography and etching-E steps. Next, passivation is applied to improve moisture resistance and prevent mechanical damage. As a film, for example, parylene or S
In, Si3N4 is deposited.

このような検出素子]4の形成f段に苅して、第1次電
極パターン、層間絶縁部、第2次電極パターンを先に形
成しておくこともできる3、このようにすることにより
、この工程までの不良品を除外することができ、最終工
程での歩留まりを向上させることができるものである1
、検出素子14部分での不良モードは、第1次及び第2
次電極パターンのショート、断線が25%であり、層間
絶縁部の絶縁不良によるショート、コンタクトホール不
良品による断線が20%程度であり、この工程までの不
良が大半を占めている。そのため、購い工程段階でこれ
らの不良を除外できる効果は太きいものである。
It is also possible to form the primary electrode pattern, the interlayer insulation part, and the secondary electrode pattern in advance by forming the formation f stages of such a detection element] 3. It is possible to exclude defective products up to this stage and improve the yield in the final process1.
, the failure modes in the detection element 14 portion are primary and secondary.
Shorts and disconnections in the next electrode pattern accounted for 25%, shorts due to poor insulation in the interlayer insulation part, and disconnections due to defective contact holes accounted for about 20%, and defects up to this step accounted for the majority. Therefore, the effect of eliminating these defects at the purchasing process stage is significant.

また、半導体簿膜の堆積形成の際に、必要な部分だけに
開[1部を設けたメタルマスクを使用して所定の位置だ
けに半導体薄膜を形成するようにしても良い。これによ
り、半導体薄膜のフォトリソ、エツチング工程が不用と
なり、プロセスが簡略化でき、低コストで検出素子14
部分の製造が可能になる。
Furthermore, when depositing the semiconductor thin film, a metal mask with one part open only in the necessary portion may be used to form the semiconductor thin film only in a predetermined position. This eliminates the need for photolithography and etching processes for semiconductor thin films, simplifies the process, and enables the detection element 14 to be formed at low cost.
It becomes possible to manufacture parts.

このような構成において、第8図(a)(+))に基づ
いて平板状起歪体1の検出原理について説明する。
In such a configuration, the detection principle of the flat plate-shaped strain body 1 will be explained based on FIG. 8(a)(+)).

まず、第8図において、ビームまたはプレートによる起
歪体15が固定部16とvT動部17との間に数句けら
れており、この起歪体15の上下面には中心からの距離
を等しくして検出素子としてのストレンゲージ18が設
けられている。そして、第8図(a)に示ず状態は可動
部17に負荷が加えられていない状態であり、第8図(
b)に示す状態は、Fなる下方への負荷が印加されて可
動部17が下方へ移動した状態である。このとき、起歪
体15は固定部16側の上面が伸び、下面が縮小し、可
動部17側の上面が縮小し、下面が伸びている。
First, in FIG. 8, several strain-generating bodies 15 such as beams or plates are installed between the fixed part 16 and the vT moving part 17, and the distances from the center are shown on the upper and lower surfaces of the strain-generating bodies 15. Equally, a strain gauge 18 is provided as a detection element. The state shown in FIG. 8(a) is a state in which no load is applied to the movable part 17, and the state shown in FIG.
The state shown in b) is a state in which a downward load F is applied and the movable portion 17 moves downward. At this time, the upper surface of the strain body 15 on the fixed part 16 side is elongated, the lower surface is reduced, the upper surface on the movable part 17 side is reduced, and the lower surface is elongated.

すなわち、ストレンゲージ]8には絶対値が等しく符号
十−が逆の歪が発生してそれに応じた抵抗変化をする。
That is, strains having the same absolute value and opposite signs occur in the strain gauge]8, and the resistance changes accordingly.

一般にこの4枚のストレンゲージ18をブリッジ結合し
て一枚のストレンゲージの場合と比較し感度を4倍にし
て出力を取り出すようにしている。
Generally, these four strain gauges 18 are bridge-coupled to obtain an output with four times the sensitivity compared to a single strain gauge.

つぎに、第9図に示すものは、本実施例における平板状
起歪体1と同様な断面のものであり、周囲の支持部4は
図示しない固定部に固定され、中心の作用部7に外力が
作用するものである。いま、第9図(a)は作用部7に
荷重が作用していない状態であり、第9図(b)はFz
なる垂直荷重が作用している状態である。この状態にお
いては、中心の作用部7から片側は前述の第8図(1)
)に示ず状態と同様であり、内側の二つの検出素子1/
Iは縮み(−)、外側の二つの検出素子14は伸び(+
)でいるものである。第9図(c)に示す状態は作用部
7にモーメントMが作用した状態である。二の状態にお
いては、左右で反対称の撓状態を示し、内側と外側との
検出素子14のそれぞれの撓状態が逆の符号を示ず状態
になっている。
Next, the one shown in FIG. 9 has a cross section similar to that of the flat plate-shaped flexure element 1 in this embodiment, and the surrounding support part 4 is fixed to a fixed part (not shown), and the central acting part 7 An external force acts on it. Now, FIG. 9(a) shows a state where no load is acting on the acting part 7, and FIG. 9(b) shows a state where Fz
This is a state where a vertical load of In this state, one side from the central acting part 7 is shown in FIG. 8 (1) as described above.
) is the same as the state shown in ), and the inner two detection elements 1/
I is contracted (-), and the two outer detection elements 14 are extended (+
). The state shown in FIG. 9(c) is a state in which a moment M is applied to the acting portion 7. In the second state, the left and right sides exhibit antisymmetrical deflection states, and the deflection states of the inner and outer detection elements 14 do not have opposite signs.

このような検出原理を示す平板状起歪体1において、支
持部4と作用部7とが平板部8よりも剛性が高く、しか
も、支持部49作用部7.平板部8が一体的に形成され
ていることが重要な要件である。すなわち、支持部4と
作用部7とには固定部及び荷重検出体が結合されるもの
であるが、これらの締結部に外力による変形又は遊びが
生じることがあると出力にヒステリシスが生じたり、非
線形性が生じたりする。そのため、支持部4と作用部7
とが平板部8よりも剛性が高く、しかも、支持部42作
用部7.平板部8が一体的に形成されていることにより
、ヒステリシスの発生や非線形性が発生したりすること
がない。また、締結部としての支持部4と作用部7とに
は、ねじ締め等による応力が発生して検出面9に歪を発
生させ易いものであるが、これらの支持部4と作用部7
とは平板部8よりもはるかに剛性が高いので、検出素子
14に他部材の締結を原因とする歪が発生することがな
い。
In the plate-shaped flexure element 1 exhibiting such a detection principle, the support part 4 and the action part 7 have higher rigidity than the flat part 8, and the support part 49 and the action part 7. An important requirement is that the flat plate portion 8 be integrally formed. That is, a fixed part and a load detection body are connected to the support part 4 and the action part 7, but if deformation or play occurs in these fastened parts due to external force, hysteresis may occur in the output. Nonlinearity may occur. Therefore, the supporting part 4 and the acting part 7
The supporting part 42 has higher rigidity than the flat plate part 8, and the supporting part 42 and the acting part 7. Since the flat plate portion 8 is integrally formed, hysteresis and nonlinearity do not occur. In addition, stress is likely to occur in the support part 4 and the action part 7 as fastening parts due to screw tightening, etc., which tends to cause distortion in the detection surface 9.
Since the rigidity is much higher than that of the flat plate part 8, the detection element 14 will not be distorted due to fastening of other members.

一般に、中心に位置する作用部7にはZ軸方向に突出す
る感圧部材が取付けられるものであるが、その感圧部材
の先端にFxなる力が作用したとすれば、作用部7では
Myなるモーメントになり、感圧部材の先端にFyなる
力が作用したとすれば、作用部7ではMxなるモーメン
トとなる。そのため、My、Mx、Fzの三つの外力が
代表的なものとなる。
Generally, a pressure-sensitive member protruding in the Z-axis direction is attached to the centrally located acting part 7, but if a force Fx is applied to the tip of the pressure-sensitive member, My If a force Fy is applied to the tip of the pressure-sensitive member, a moment Mx will be generated in the acting portion 7. Therefore, three external forces My, Mx, and Fz are representative.

この応力関係を第10図に基づいて説明する。This stress relationship will be explained based on FIG. 10.

まず、検出面9の中心に作用点○。が存し、この作用点
O0に高さ■、の感圧部材が取付けられ、この感圧部材
に苅して外力が作用点0゜に作用するものとする。そこ
で、感圧部材の作用点0.に働< Fx、Fy、Fz、
Mx、Myの成分は、検出面9の作用点O0では、F 
z 、 M x 、 M yの3成分力として検出され
るものである。
First, a point of action ○ is placed at the center of the detection surface 9. It is assumed that a pressure-sensitive member with a height of {circle around (2)} is attached to the point of application O0, and an external force is applied to the pressure-sensitive member at the point of application of 0°. Therefore, the point of action of the pressure sensitive member is 0. < Fx, Fy, Fz,
The components of Mx and My are F at the point of action O0 on the detection surface 9.
It is detected as three component forces of z, Mx, and My.

つぎに、第11図ないし第13図に基づいて平板状起歪
体1に外力が作用した代表的な状態について説明する。
Next, a typical state in which an external force is applied to the flat plate-shaped strain body 1 will be explained based on FIGS. 11 to 13.

まず、作用力として作用部7にモーメントMyのみが作
用する状態を第11図(a)(b)(c)(d)に示す
。このとき、第11図(a)に示すようにMx成分検出
部においては変形がなく、x、、x2.x、、x4の検
出素子]4により構成された第6図に示すブリッジ回路
の出力Vxは「0」である。また、My成分検出部は、
第11図(b)に示すような変形モードとなり、Y、、
Y2.Y、、Yうと表示された検出素子14がそれぞれ
変形し、第5図に示すブリッジ回路の出力Vyがモーメ
ントMyに応じた値を示す。さらに、Fz成分検出17
一 部は、第]】図(C)(d)に示すような変形モードと
なり、z、、z、、z、、z4.z、、z、、z、、z
、と表示した8個の検出素子14がそれぞれ変形する。
First, FIGS. 11(a), (b), (c), and (d) show a state in which only the moment My acts on the acting portion 7 as an acting force. At this time, as shown in FIG. 11(a), there is no deformation in the Mx component detection section, and x, , x2. The output Vx of the bridge circuit shown in FIG. 6 constituted by the detection elements x, , x4 is "0". In addition, the My component detection section is
The deformation mode is as shown in Fig. 11(b), and Y,...
Y2. The detection elements 14 indicated as Y, , Y are deformed, and the output Vy of the bridge circuit shown in FIG. 5 shows a value corresponding to the moment My. Furthermore, Fz component detection 17
Some of them have deformation modes as shown in Figures (C) and (d), z, z, z, z4. z、、z、、z、、z
, the eight detection elements 14 are deformed.

しかしながら、この変形度合いが小さいこと、その出力
は第7図に示すブリッジ回路により求められることによ
りほとんど「0」になる。すなわち、ZI と2..2
2と23.2.と211,2.とZ7との伸び縮みの変
形の方向は各々逆方向であり、第7図に示すブリッジ回
路において各辺の合成抵抗がそれぞれ相殺されて「0」
になるため、出力Vzは「0」になる。
However, since the degree of this deformation is small and the output is determined by the bridge circuit shown in FIG. 7, it becomes almost "0". That is, ZI and 2. .. 2
2 and 23.2. and 211,2. The directions of expansion and contraction of Z7 and Z7 are opposite directions, and in the bridge circuit shown in Figure 7, the combined resistance of each side is canceled out and becomes "0".
Therefore, the output Vz becomes "0".

ここではFz成分検出に8個のストレンゲージを用いて
いるが、X、Y軸またはX、Y軸と45度方向にある軸
のひとつの軸方向で4個のスI・レンゲージを用いても
検出は可能である。しかし、Fz以外の力(モーメント
)の干渉を小さくするために本方式を採用した。
Here, eight strain gauges are used to detect the Fz component, but it is also possible to use four strain gauges along the X and Y axes or one of the axes at 45 degrees to the X and Y axes. Detection is possible. However, this method was adopted in order to reduce the interference of forces (moments) other than Fz.

つぎに、モーメントMxのみが作用する状態は、第12
図(a)(b)(c)(d)に示されるが、この場合は
Mx成分検出部の出力Vxが発生し、My成分検出部の
出力Vyは「0」となる。また、Fz成分検出部の出力
Vzについては、前述の第11図(C)(d)における
場合と同様な理由により「0」となる。
Next, the state where only moment Mx acts is the 12th
As shown in Figures (a), (b), (c), and (d), in this case, the output Vx of the Mx component detection section is generated, and the output Vy of the My component detection section is "0". Further, the output Vz of the Fz component detection section becomes "0" for the same reason as in the case in FIGS. 11(C) and (d) described above.

さらに、力Fzのみが作用する場合は、第13図(aH
b)(c)(d)に示されるが、Mx成分検出部におい
ては、X、、X4が+側の変形であり、X、、X3が一
側の変形であり、第6図に示すブリッジ回路の出力Vx
は「O」である。また、My成分検出部の出力Vyも同
様な理由で「O」である。一方、Fz成分検出部の出力
V7.は一個の検出素子14の8倍の出力が得られる。
Furthermore, if only the force Fz acts, then Fig. 13 (aH
As shown in b), (c), and (d), in the Mx component detection section, X, , X4 are deformations on the + side, X, , X3 are deformations on the one side, and the bridge shown in FIG. Circuit output Vx
is "O". Further, the output Vy of the My component detection section is also "O" for the same reason. On the other hand, the output V7 of the Fz component detection section. can obtain an output eight times that of one detection element 14.

このような第11図ないし第13図の出力状態をまとめ
ると、第1表に示すようになる。
The output states shown in FIGS. 11 to 13 are summarized as shown in Table 1.

第1表 このように最大感度の方向の変形を歪ゲージとしての検
出素子14により検出し、他の干渉成分はブリッジ回路
によりその出力を「0」とすることが可能になった。
Table 1 In this way, deformation in the direction of maximum sensitivity is detected by the detection element 14 as a strain gauge, and the output of other interference components can be set to "0" by the bridge circuit.

つぎに、平板状起歪体1の平板部8に穴]Oを形成した
ことにより、各成分の応力分離が良好に行われている。
Next, by forming the hole]O in the flat plate portion 8 of the flat plate-shaped flexure element 1, stress separation of each component is performed satisfactorily.

例えば、平板部8に穴]0がなくて円形ダイヤフラムに
より形成されているものとすれば、作用部7に外力が作
用した時、平板部8に生じる曲げ応力は動径方向に生じ
ることはもちろんのことであるが、周方向にも略同程度
の応力が生じてしまうものである。この周方向の応力の
発生は各成分毎に検出する場合、他の成分に大きく干渉
する。しかしながら、前述のように中心から等距離で円
周」二に等間隔で複数の穴10が形成されていることに
より、平板部8に発生する周方向の曲げ応力を小さくし
、歪の発生を主として動径方向にのみ表われるようにし
ている。このような作用により、各成分の応力の干渉が
なく、その応力分離が良好に行われるものである。
For example, if the flat plate part 8 does not have a hole]0 and is formed by a circular diaphragm, when an external force is applied to the acting part 7, the bending stress generated in the flat plate part 8 will naturally occur in the radial direction. However, approximately the same stress is generated in the circumferential direction as well. When the generation of stress in the circumferential direction is detected for each component, it greatly interferes with other components. However, as described above, by forming a plurality of holes 10 at equal intervals around the circumference at equal distances from the center, the bending stress in the circumferential direction generated in the flat plate portion 8 is reduced, and the occurrence of strain is reduced. It is designed so that it mainly appears only in the radial direction. Due to such an effect, there is no interference between the stresses of each component, and the stress separation is performed satisfactorily.

また、平板状起歪体1の平板部8に形成された穴10に
よりアーム11が形成され、このアーム11の拡開部1
3に検出素子14が位置している。
Further, an arm 11 is formed by a hole 10 formed in the flat plate part 8 of the flat plate-like strain body 1, and an enlarged part 1 of this arm 11 is formed.
A detection element 14 is located at 3.

この拡開部13は互いに隣合う二個の穴10により形成
されているものであり、略台形に近似した形状をしてい
る。そして、円周方向に対しては、隣合う拡開部13と
互いに分離された形をしており、前述のように円周方向
の曲げ応力による干渉が生じない状態になっている。し
かも、拡開部13はアーム11部分の基部に位置してい
るので、動径方向の曲げ応力が発生し易い部分であり、
外力により発生する歪の検出には適当な位置である。
This expanded portion 13 is formed by two holes 10 adjacent to each other, and has a shape approximately approximating a trapezoid. In the circumferential direction, the expanded portions 13 are separated from each other, and as described above, interference due to bending stress in the circumferential direction does not occur. Moreover, since the expanded portion 13 is located at the base of the arm 11 portion, it is a portion where bending stress in the radial direction is likely to occur.
This is an appropriate position for detecting strain caused by external force.

さらに、拡開部13に発生する曲げ応力の分布を見ると
、アーム11の基部における前記拡開部13においては
、その応力分布が比較的均一であり、しかも、干渉が少
ない。そのため、検出素子14をストレンゲージとして
平板状起歪体1に貼付する場合、多少の位置ずれがあっ
ても歪検出の精度のバラツキがなく、これにより多少の
位置ずれは許容されることになり、貼付位置の精度に苅
して厳しい条件を付ける必要がないものである。
Furthermore, looking at the distribution of bending stress generated in the expanded portion 13, the stress distribution is relatively uniform in the expanded portion 13 at the base of the arm 11, and there is little interference. Therefore, when the sensing element 14 is attached as a strain gauge to the flat plate-like strain body 1, there is no variation in the accuracy of strain detection even if there is a slight positional shift, and this allows some positional shift. , there is no need to impose strict conditions on the accuracy of the affixing position.

つき゛に、平板状起歪体1の平板部8に8個の穴10が
形成されていることにより、X軸とY軸との動径方向に
対して、それらと45度の角度を持つ位置にz、、z2
.z、、z、、z、、z、、z、、z、なる検出素子1
4を配設することが可能になる。このような検出素子1
4め配設により、第1表に示すようにF7.成分の検出
が良好に為され、しかも、M x 、 M y成分の検
出時にその成分以外の検出値を有効に消去することがで
きるものである。
In addition, since eight holes 10 are formed in the flat plate part 8 of the flat plate-like flexure element 1, a position that is at an angle of 45 degrees with respect to the radial direction of the X-axis and the Y-axis is formed. niz,,z2
.. Detection element 1 consisting of z,,z,,z,,z,,z,,z,
4 can be installed. Such a detection element 1
As shown in Table 1, F7. Components can be detected satisfactorily, and detected values other than the M x and M y components can be effectively erased when detecting the M x and M y components.

ついて、第15図に基づいて本発明の第二の実施例を説
明する。本実施例は前述の第一の実施例と同様な構成が
採用されている他に、平板状起歪体1の穴10の側面1
9に検出素子14を貼付したものである。すなわち、X
軸に沿ったアーム11の側面19にはFy検出用の検出
素子14が貼付され、Y軸に沿ったアーム11の側面1
9にはFx検出用の検出素子14が貼付され、X軸及び
Y軸と45度の角度をなすアーム11の側面19にはモ
ーメントMz検出用の検出素子14が貼付されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 15. This embodiment employs the same configuration as the first embodiment described above, and also has the following features:
9 with a detection element 14 attached thereto. That is, X
A detection element 14 for Fy detection is attached to the side surface 19 of the arm 11 along the axis, and the side surface 19 of the arm 11 along the Y axis is attached.
A detection element 14 for detecting Fx is attached to 9, and a detection element 14 for detecting moment Mz is attached to a side surface 19 of arm 11 that forms an angle of 45 degrees with the X and Y axes.

したがって、本実施例によれば、X軸回りのモーメント
Mzも検出することができるものである。
Therefore, according to this embodiment, the moment Mz around the X-axis can also be detected.

なお、前記の各実施例においては、平板状起歪体1を円
板状のものとして説明したが、その外周形状は円板状に
限られるものではなく、正方形状、矩形状、多角形状そ
の他の任意の形状により形成することが可能である。
In each of the above-mentioned embodiments, the plate-shaped strain-generating body 1 is described as having a disk shape, but the outer peripheral shape thereof is not limited to a disk shape, and may be square, rectangular, polygonal, etc. It is possible to form it in any shape.

次に、第16図及び第17図に基づいて本発明の第三の
実施例を説明する。本実施例の平板状起歪体1の平板部
8に穴10を形成しないものであり、Mx検出軸とMy
検出軸となるX軸方向とY軸方向とを直交させてそれぞ
れの軸方向に検出素子14を配設するとともにX、Y軸
と45度をなすFy、山軸となるZ軸方向に検出素子1
4を設けたものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 16 and 17. The hole 10 is not formed in the flat plate portion 8 of the flat plate-like strain body 1 of this embodiment, and the Mx detection axis and My
The X-axis direction and the Y-axis direction, which are the detection axes, are perpendicular to each other, and the detection elements 14 are arranged in the respective axis directions, and the detection elements 14 are arranged in the Fy direction, which forms 45 degrees with the X and Y axes, and the Z-axis direction, which is the mountain axis. 1
4.

第18図に示すものは本発明の第四の実施例で、穴10
の形状が楕円形であり、しかも、その長径が放射方向、
すなわち、動径方向に向けられているものである。
What is shown in FIG. 18 is a fourth embodiment of the present invention, in which the hole 10
is elliptical in shape, and its major axis is in the radial direction,
That is, it is oriented in the radial direction.

つぎに、第19図に示すものは、前記第四の実施例の変
形例であり、楕円形の穴10の方向が異なるものである
。すなわち、穴1oの短径が放射方向に向けて配設され
ている。
Next, what is shown in FIG. 19 is a modification of the fourth embodiment, in which the direction of the oval hole 10 is different. That is, the short diameter of the hole 1o is arranged toward the radial direction.

さらに、第20図に示すものは、前記第四のさらに異な
る変形例であり、穴10が六角形のものである。
Furthermore, what is shown in FIG. 20 is a further different modification of the fourth, in which the hole 10 is hexagonal.

このように穴10の形状は任意のものが採用可能なもの
である。
In this way, any shape of the hole 10 can be adopted.

なお、前記の各実施例においては、平板状起歪体1を円
板状のものとして説明したが、その外周形状は円板状に
限られるものではなく、正方形状、矩形状、多角形状そ
の他の任意の形状により形成することが可能である。
In each of the above-mentioned embodiments, the plate-shaped strain-generating body 1 is described as having a disk shape, but the outer peripheral shape thereof is not limited to a disk shape, and may be square, rectangular, polygonal, etc. It is possible to form it in any shape.

効果 本発明は、」−述のように中心部と周辺部とのいずれか
一方を支持部とし他方を作用部とし、これらの両行間に
検出面を形成し、この検出面よりも前記中心部と前記周
辺部との剛性を大きくした平板状起歪体を形成し、この
平板状起歪体の前記検出面にこの検出面の機械的変形に
より電気抵抗を変化させる検出素子を形成したので、平
板状起歪体の製作がきわめて容易であり、しかも、従来
のブロック状のものであれば製作することができない工
法を採用することができ、また、検出面のX軸方向にそ
のX軸方向の機械的変形により電気抵抗を変化させるX
軸方向の成分力検出のための検出素子を形成し、前記検
出面のX軸方向と直交するY軸方向にそのY軸方向の機
械的変形により電気抵抗を変化させるY軸方向の成分力
検出のための検出素子を形成し、前記検出面のX軸及び
Y軸方向と互いに45度をなすZ軸方向にそのZ軸方向
の機械的変形により電気抵抗を変化させるX軸方向の成
分ノJ検出のための検出素子を形成したので、X、Y軸
方向とZ軸方向との下池を少なくす26一 ることができ、検出素子も薄膜半導体を利用して形成す
ることができ、これにより、均等な性能を有する検出素
子の配列を行うことができ、それらの位置も正確になり
、とくに、各成分毎のブリッジ化をする複雑なリード線
の配線が容易になる等の効果を有するものである。
Effects of the present invention, as described above, one of the center part and the peripheral part is used as a support part and the other part is used as an action part, a detection surface is formed between these two rows, and the center part is larger than this detection surface. A plate-shaped flexure body with increased rigidity between the plate-shaped flexure body and the peripheral portion is formed, and a detection element that changes electrical resistance by mechanical deformation of the detection surface is formed on the detection surface of the flat plate-shaped flexure body. It is extremely easy to manufacture a flat plate-shaped flexure element, and it is possible to use a construction method that would not be possible with conventional block-shaped flexure elements. Change the electrical resistance by mechanical deformation of
Component force detection in the Y-axis direction in which a detection element for detecting component force in the axial direction is formed, and electrical resistance is changed by mechanical deformation in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction of the detection surface. A component J in the X-axis direction that forms a detection element for the detection surface and changes electrical resistance by mechanical deformation in the Z-axis direction that forms 45 degrees with the X-axis and Y-axis directions of the detection surface. Since the detection element for detection is formed, it is possible to reduce the drop in the X, Y-axis directions, and Z-axis direction261, and the detection element can also be formed using a thin film semiconductor. , it is possible to arrange detection elements with uniform performance, their positions are also accurate, and in particular, it has the effect of facilitating the wiring of complicated lead wires for bridging each component. It is.

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

第1図は本発明の第一の実施例を示す斜視図、第2図は
その平面図、第3図は第2図におけるA−A線部の断面
図、第4図は第2図における)3−B線部の断面図、第
5図はMy成分検出部のブリッジ回路を示す電気回路図
、第6図はMx成分検出部のブリッジ回路を示す電気回
路図、第7図はFz成分検出部のブリッジ回路を示す電
気回路図、第8図は検出原理を示す側面図、第9図は平
板状起歪体に外力が作用した状態の検出原理を示す側面
図、第10図は作用部に作用する力の状態な示す斜視図
、第11図はモーメントMyが作用した時の平板状起歪
体の変形状態を示す側面図、第12図はモーメントMx
が作用した時の平板状起歪体の変形状態を示す側面図;
′第13図は力Fzが作用した時の平板状起歪体の変形
状態を示す側面図、第14図は外力の作用した場合の各
成分力を示すベクトル図、第15図は本発明の第二の実
施例を示す斜視図、第16図は本発明の第三の実施例を
示す斜視図、第17図は第16図におけるC−C線部の
断面図、第18図は本発明の第四の実施例を示す平面図
、第19図はその変形例を示す平面図、第20図はさら
にその変形例を示す平面図である。 ]・・・平板状起歪体、2・・・周辺部、4・・・支持
部、5・・中心部、7・・・作用部、9・・検出面、1
4・・検出素子 、Jx、I  図 」几し Z 11開昭63−75533 (11) 116図 、σ暢輌。 Y軸                      ×
「、7                      
            rVMx厭吊輔 手続補正帯(師) 昭和61年10月16日 特許庁長官   黒 1)明 雄  殿       
い1、事件の表示 特願昭61.−219968号 2、発明の名称 力検出装置 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 東京都大田区中馬込1丁目3番6号4、代 理 
人 〒107 住所 東京都港区南青山5丁目9番15号な    し 特願昭61.−219968号補正書 この出願に関し、明細書中の記載を下記のように補正す
る。 記 1、特許請求の範囲を別紙のように補正する。 2、第5頁第15行目のFX軸」を「X軸と直交するY
軸」に補正する。 3、第5頁第17行目の[検出面のX軸方向と直交する
Y軸」を「検出面のY軸」に補正する。 4、第5頁第18行目の「変化させるY」を「変化させ
るX」に補正する。 5、第6頁第3行目の「なすZ軸方向にそのZ軸方向」
を「なす軸方向にその軸方向」に補正する。 6、第7頁第1′2行目の「45度の角度を持つX軸」
を「45度の角度を持つ軸」に補正する。 7、第8頁第18行目の「持つX軸上に」を「持つ軸上
に」に補正する。 8、第23頁第18行目の「x」をrz」に補正する。 9、第24頁第3行目乃至第7行目の文を削除する。 10、第24頁第14行目のrFz出軸山軸rFz検出
軸」に補正する。 11、第26頁第10行目の「X軸方向」を「X軸と直
交するY軸方向」に補正する。 −2= 12、第26頁第11行目乃至第12行目の「前記検出
面のX軸方向と直交するY軸方向」を[前記検出面のY
軸方向」に補正する。 ]33.226頁113行の「Y軸方向」を「X軸方向
」に補正する。 14、第26頁第15行目の[45度をなすZ軸方向に
そのX軸」を「45度をなす軸方向にその軸」に補正す
る。 別紙 2、特許請求の範囲 中心部と周辺部とのいずれか一方を支持部とし他方を作
用部とし、これらの両者間に検出面を形成し、この検出
面よりも前記中心部と前記周辺部との剛性を大きくした
平板状起歪体を形成し、この平板状起歪体の前記検出面
のX軸方向にそのX軸方向の機械的変形により電気抵抗
を変化させる入奉口U下集尤」顔3ζす□るY軸方向の
成分力検出のための検出素子を形成し、前記検出面のY
 1ti33向にそのY軸方向の機械的変形により電気
抵抗を変化させ擾−〆」方向の成分力検出のための検出
素子を形成し、前記検出面のX軸及びY軸方向と互いに
45度をなtrill友爬q五例較左1岨の機械的変形
により電気抵抗を変化させるX軸方向の成分力検出のた
めの検出素子を形成したことを特徴とする力検出装置。
1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A in FIG. 2, and FIG. ) 3-B line section, Fig. 5 is an electric circuit diagram showing the bridge circuit of the My component detection section, Fig. 6 is an electric circuit diagram showing the bridge circuit of the Mx component detection section, and Fig. 7 is the Fz component. An electric circuit diagram showing the bridge circuit of the detection section, Fig. 8 is a side view showing the detection principle, Fig. 9 is a side view showing the detection principle when an external force is applied to the flat plate-shaped strain body, and Fig. 10 shows the operation. FIG. 11 is a side view showing the state of deformation of the plate-like strain body when moment My acts on it, and FIG. 12 is a perspective view showing the state of force acting on the moment Mx.
A side view showing the deformation state of the flat plate-shaped strain body when
' Fig. 13 is a side view showing the deformation state of the flat plate-like strain body when force Fz is applied, Fig. 14 is a vector diagram showing each component force when external force is applied, and Fig. 15 is a FIG. 16 is a perspective view showing a third embodiment of the present invention, FIG. 17 is a sectional view taken along line C-C in FIG. 16, and FIG. 18 is a perspective view of the present invention. FIG. 19 is a plan view showing a modification thereof, and FIG. 20 is a plan view showing a further modification thereof. ]... Flat flexure body, 2... Peripheral part, 4... Support part, 5... Center part, 7... Acting part, 9... Detection surface, 1
4...Detection element, Jx, I diagram" 几しZ 11 1986-75533 (11) Figure 116, σnansen. Y-axis ×
",7
rVMx Uncertainty Licensing Procedures Correction Belt (Master) October 16, 1985 Commissioner of the Patent Office Black 1) Mr. Aki Yu
1.Special application for display of incident 1986. -219968 No. 2, Invention name power detection device 3, Relationship with the amended person case Patent applicant address: 1-3-6-4 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo, Agent:
Person: 107 Address: 5-9-15 Minami-Aoyama, Minato-ku, Tokyo None Patent application 1986. -219968 Amendment Regarding this application, the description in the specification is amended as follows. Note 1: The scope of claims is amended as shown in the attached sheet. 2. Change "FX axis" on page 5, line 15 to "Y perpendicular to the X axis"
axis”. 3. Correct the [Y-axis perpendicular to the X-axis direction of the detection surface] on the 17th line of page 5 to the "Y-axis of the detection surface." 4. Correct "Y to change" on the 18th line of page 5 to "X to change". 5.Page 6, line 3, “in the Z-axis direction”
is corrected in the ``direction of the axis in the direction of the axis''. 6. "X-axis with a 45 degree angle" on page 7, line 1'2
Correct it to "an axis with an angle of 45 degrees". 7. Correct "on the X-axis to have" in line 18 of page 8 to "on the axis to have." 8. Correct "x" on page 23, line 18 to "rz". 9. Delete the sentences from the 3rd line to the 7th line on page 24. 10, page 24, line 14, rFz output axis, mountain axis, rFz detection axis". 11. Correct "X-axis direction" in the 10th line of page 26 to "Y-axis direction perpendicular to the X-axis." −2=12, “Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction of the detection surface” in the 11th and 12th lines of page 26 is
Correct in the axial direction. ]33. Correct "Y-axis direction" on page 226, line 113 to "X-axis direction." 14, page 26, line 15, "the X-axis in the Z-axis direction forming 45 degrees" is corrected to "the axis in the 45-degree direction". Attachment 2, Claims Either one of the center part and the peripheral part is used as a support part and the other part is used as an action part, and a detection surface is formed between the two, and the center part and the peripheral part are larger than the detection surface. A flat plate-shaped flexural body with increased rigidity is formed, and the electric resistance is changed in the X-axis direction of the detection surface of the flat plate-shaped flexural body by mechanical deformation in the X-axis direction. A detection element for detecting a component force in the Y-axis direction on the face 3ζ is formed, and
A detection element for detecting a component force in the 1ti33 direction by mechanically deforming it in the Y-axis direction is formed to change the electrical resistance, and the detection element is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the X-axis and Y-axis directions of the detection surface. A force detection device comprising a detection element for detecting a component force in the X-axis direction that changes electrical resistance by mechanical deformation of the force.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 中心部と周辺部とのいずれか一方を支持部とし他方を作
用部とし、これらの両者間に検出面を形成し、この検出
面よりも前記中心部と前記周辺部との剛性を大きくした
平板状起歪体を形成し、この平板状起歪体の前記検出面
のX軸方向にそのX軸方向の機械的変形により電気抵抗
を変化させるX軸方向の成分力検出のための検出素子を
形成し、前記検出面のX軸方向と直交するY軸方向にそ
のY軸方向の機械的変形により電気抵抗を変化させるY
軸方向の成分力検出のための検出素子を形成し、前記検
出面のX軸及びY軸方向と互いに45度をなすZ軸方向
にそのZ軸方向の機械的変形により電気抵抗を変化させ
るZ軸方向の成分力検出のための検出素子を形成したこ
とを特徴とする力検出装置。
A flat plate in which one of a center part and a peripheral part is used as a support part and the other part is used as an action part, a detection surface is formed between the two, and the rigidity of the center part and the peripheral part is greater than that of the detection surface. A detection element is provided for detecting a component force in the X-axis direction, which forms a flat strain-generating body and changes electrical resistance in the X-axis direction of the detection surface of the flat plate-like strain-generating body by mechanical deformation in the X-axis direction. Y that changes the electrical resistance by mechanical deformation in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction of the detection surface.
A Z element that forms a detection element for detecting component force in the axial direction, and changes electrical resistance by mechanical deformation in the Z-axis direction, which is at an angle of 45 degrees with the X-axis and Y-axis directions of the detection surface. A force detection device comprising a detection element for detecting component force in an axial direction.
JP61219968A 1986-07-15 1986-09-18 Force detector Pending JPS6375533A (en)

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JP61219968A JPS6375533A (en) 1986-09-18 1986-09-18 Force detector
US07/073,290 US4836034A (en) 1986-07-15 1987-07-14 Force sensing apparatus
US07/289,252 US4911023A (en) 1986-07-15 1988-12-23 Force sensing apparatus

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7441470B2 (en) 2003-11-10 2008-10-28 Nitta Corporation Strain gauge type sensor and strain gauge type sensor unit using the same

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