JPS6375633A - Load detector - Google Patents

Load detector

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JPS6375633A
JPS6375633A JP61219760A JP21976086A JPS6375633A JP S6375633 A JPS6375633 A JP S6375633A JP 61219760 A JP61219760 A JP 61219760A JP 21976086 A JP21976086 A JP 21976086A JP S6375633 A JPS6375633 A JP S6375633A
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load
force
body part
force component
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Yotaro Hatamura
洋太郎 畑村
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Abstract

PURPOSE:To miniaturize the title detector and to set moment rating to a large value, by connecting two parts opposed to each other of a load detection mechanism part constituted in an annular shape to the first rigid part in one direction and further connecting two parts opposed to each other to the second rigid part in the direction crossing said direction at a right angle. CONSTITUTION:A load detection mechanism part is constituted in an annular shape such as a circular or square shape and two parts opposed to each other in an X-axis direction are connected by a rod-shaped rigid part 11 and two parts opposed to each other in a Y-axis direction are connected by a rod-shaped rigid part 12. Then, a force component detection element 13Ax mainly detecting the force in the X-axis direction, a force component detection element 12Ay mainly detecting the force in the Y-axis direction and a force component detection element 13Az mainly detecting the force in a Z-axis direction are provided, for example, to a beam-shaped member 13A. As mentioned above, since a load detection element is present at an annular part separated from the center, the stress generated in the load detection element by the moment acting between two rigid parts 11, 12 is reduced and the space necessary for one having the same outer dimension can be sufficiently secured.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、種々の物体に加わる荷重における各座標軸方
向の力成分および各座標軸回りのモーメント成分を検出
する荷重検出器に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a load detector that detects force components in the direction of each coordinate axis and moment components around each coordinate axis in loads applied to various objects.

〔従来技術〕[Prior art]

ある物体またはある物体の特定部分に加わる荷重(力お
よびモーメント)を検出することは、多くの分野におい
て不可欠なことである。例えば、高機能ロボットにより
組立作業や研摩・パリ取り作業を行う場合には、当該ロ
ボットのハンドに作用する力を正確に検出することが必
要であるし、また航空機、船舶、車両などのモデル試験
を実施する場合にも、各部にかかる荷重の検出が主要な
項目となる。
Detecting loads (forces and moments) applied to an object or a specific part of an object is essential in many fields. For example, when performing assembly work, polishing, and deburring work using a high-performance robot, it is necessary to accurately detect the force acting on the robot's hand, and it is also necessary to perform model tests on aircraft, ships, vehicles, etc. Detection of the load applied to each part is also a key item when implementing this.

このような荷重を検出するためのイ)れたセンサとして
、ある基準軸方向の力要素のみを検出する平行平板構造
、およびある基準軸回りのモーメント要素のみを検出す
る放射平板構造を用いた荷重検出器が特開昭60−62
497号公報により提案されている。以下、当該公報に
示された荷重検出器の一例を第13図により説明する。
A) As a sensor for detecting such loads, a parallel plate structure that detects only force elements in the direction of a certain reference axis, and a radial plate structure that detects only moment elements around a certain reference axis are used. The detector was published in 1986-62.
This method has been proposed in Publication No. 497. An example of the load detector disclosed in the publication will be described below with reference to FIG. 13.

第13図は平行平板構造および放射平板構造を用いた荷
重検出器の一部破断斜視図である。図で、1は円環状の
剛体部、2は岡1体部1と対向する円環状の剛体部、3
は剛体部1.2間に連結された十文字柱状の荷重検出機
構部である。荷重検出機構部3は図示のX軸、Y軸、Z
軸方向の力成分を検出rる平行平板構造3FX、3FY
、3FZ、およびX軸、  Yilil、  X@まわ
りのモーメント成分を検出する放射平板構造3〜iX、
3MY、3MZで構成されている。これら平行平板構造
および放射平板構造を示す符号において、Fは力、Mは
モーメント、X、Y、Zはそれぞれ座標型、llX、Y
FIG. 13 is a partially cutaway perspective view of a load detector using a parallel plate structure and a radial plate structure. In the figure, 1 is an annular rigid body part, 2 is an annular rigid body part facing Oka 1 body part 1, and 3 is an annular rigid body part.
is a cross-column-shaped load detection mechanism section connected between the rigid body sections 1 and 2. The load detection mechanism section 3 is
Parallel plate structure 3FX, 3FY that detects force components in the axial direction
, 3FZ, and the X-axis, Yilil, radial plate structure 3~iX, which detects moment components around X@,
It is composed of 3MY and 3MZ. In the symbols indicating these parallel plate structures and radial plate structures, F is force, M is moment, X, Y, and Z are coordinate types, llX, Y
.

Zを表わすものとする。例えば、符号r3FXJはX軸
方向の力成分を検出する平行平板構造であることを意味
する。各平行平板構造は例えば平行平板構造3FXにお
いて示されるように、互いに平行な薄肉平板3a、3b
およびこれらを形成するための貫通孔3cを有し、又、
各放射平板構造は例えば放射平板+1!造3 M Zに
おいて示されるように、所定点に関して互いに放射状に
延びる薄肉平板3d、3eおよびこれらを形成するため
の貫通孔3fを有する。
Let it represent Z. For example, the symbol r3FXJ means a parallel plate structure that detects a force component in the X-axis direction. Each parallel plate structure is a thin plate 3a, 3b parallel to each other, as shown in the parallel plate structure 3FX, for example.
and has a through hole 3c for forming these, and
Each radiating plate structure is, for example, radiating plate +1! As shown in Structure 3 MZ, it has thin flat plates 3d and 3e that extend radially from each other with respect to a predetermined point, and a through hole 3f for forming these.

この荷重検出器は、剛体部1.2間に作用するすべての
荷重を検出することができ、しかも他軸の荷重成分によ
る干渉が極めて少なく (荷重分離特性が良く)高精度
の検出が可能であり、感度および岡り性に優れている。
This load detector can detect all the loads acting between the rigid body parts 1 and 2, and has extremely little interference from load components on other axes (good load separation characteristics), allowing for highly accurate detection. It has excellent sensitivity and hardness.

なお、上記放射平板構造については前記公開公報に詳述
されているので説明は省略する。又、平行平板構造につ
いても前記公開公報に詳述されているが、後述する本発
明の実施例に平行平板構造が使用されるので、これにつ
いては当該実施例の説明において触れることにする。
Note that the radiation plate structure described above is detailed in the above-mentioned publication, so a description thereof will be omitted. Further, the parallel plate structure is also detailed in the above-mentioned publication, but since the parallel plate structure is used in the embodiments of the present invention to be described later, this will be mentioned in the description of the embodiments.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

第13図に示す荷重検出器は上記のように優れた特性を
有するが、同時に次のような問題点をも有する。即ち、 (1)荷重検出機構部3には十文字柱状の限られたスペ
ース内に多数の平行平板構造と放射平板構造(図の構成
では全体のバランスを石育保するため16個の構造が用
いられる)が周辺から中心に向って設けられるので、各
平行平板構造および各放射平板構造を構成するのに必要
な寸法を充分に確保することができず、荷Ti検出器の
大きさに制約がある場合には、理想的な特性をもたせる
ようにこれを構成するのは困難である。
Although the load detector shown in FIG. 13 has excellent characteristics as described above, it also has the following problems. That is, (1) The load detection mechanism section 3 has a large number of parallel plate structures and radial plate structures within a limited cross-column-shaped space (in the configuration shown in the figure, 16 structures are used to maintain the overall balance). is provided from the periphery toward the center, so it is not possible to secure sufficient dimensions to configure each parallel plate structure and each radiation plate structure, and there are restrictions on the size of the Ti detector. However, it is difficult to configure it so that it has ideal characteristics.

(2)平行平板構造3FZおよび放射平板構造3MZが
剛体部1,2より内側にある荷重検出器中心近傍に存在
するため剛体部1,2間に大きなモーメントが作用した
とき、これら平行平板構造3FZおよび放射平板構造3
MZには等測的に大きな力が作用することになり、これ
らに無理な応力が発生する。したがって、荷重検出器の
モーメントに対する定格値は小さな値に抑えねばならな
い。
(2) Since the parallel plate structure 3FZ and the radial plate structure 3MZ exist near the center of the load detector inside the rigid body parts 1 and 2, when a large moment acts between the rigid body parts 1 and 2, these parallel plate structures 3FZ and radial plate structure 3
A large isometric force will act on the MZ, and unreasonable stress will be generated there. Therefore, the rated value for the moment of the load detector must be kept to a small value.

このことは、大きなモーメントが作用するおそれのある
ロボットや工作機械にこのセンサを適用する場合に大き
な制約となる。
This poses a major restriction when applying this sensor to robots and machine tools where large moments may act.

(3)ハンドグライングなどの加工工具を工作機械の工
具ホルダやロボットのハンドに取付けて作業を実施させ
るような場合、荷重検出器の中心点と当該加工具に作用
する力の作用点との間の距離が大きくなる場合が多い。
(3) When a processing tool such as hand grinding is attached to a tool holder of a machine tool or a robot hand to perform work, the center point of the load detector and the point of application of the force acting on the processing tool are The distance between them is often large.

ところが、上記(2)で述べたように、荷重検出器のモ
ーメント定格値は制限されるので、当該加工工具に作用
する加工反力を小さく抑えねばならない、このことは、
加工作業の能率を著しく低下させることになる。
However, as mentioned in (2) above, the moment rating of the load detector is limited, so the machining reaction force acting on the machining tool must be kept small.
This will significantly reduce the efficiency of machining work.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、その目的は、上記従来技術の問題点を解決し、外形寸
法が同一である従来のものと比較して、荷重検出機構部
における各荷重検出要素に必要なスペースを充分に確保
することができ、かつ、モーメント定格をより大きな値
に設定することができる荷重検出器を提供するにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to solve the problems of the prior art described above, and to improve the load detection mechanism in the load detection mechanism compared to the conventional one having the same external dimensions. It is an object of the present invention to provide a load detector that can secure a sufficient space for each load detection element and can set a moment rating to a larger value.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的を達成するため、本発明は、第1の剛体部と
、第2の剛体部と、荷重検出機構部とを備え、この荷重
検出機構部には、第1の剛体部と第2の剛体部との間に
作用する荷重を検出する荷重検出要素が少なくとも1つ
設けられている荷重ネ★円蓋において、荷重検出機構部
を円形、方形等の環状に構成し、この荷重検出機構部に
定められている所定方向の軸上において対向する当該荷
重検出機構部上の2つの部分と第1の剛体部とを連結し
、又、前記所定方向の軸とほぼ直交する方向の軸上にお
いて対向する荷重検出機構部上の2つの部分と第2の剛
体部とを連結したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes a first rigid body part, a second rigid body part, and a load detection mechanism part, and the load detection mechanism part includes a first rigid body part and a second rigid body part. The load detection mechanism is configured in an annular shape such as a circle or a square in the load detection cannula, which is provided with at least one load detection element for detecting the load acting between the rigid body part of the The first rigid body part is connected to two parts on the load detection mechanism part that face each other on an axis in a predetermined direction defined in the section, and also on an axis in a direction substantially orthogonal to the axis in the predetermined direction. It is characterized in that two parts on the load detection mechanism part facing each other and the second rigid body part are connected.

〔作 用〕[For production]

第1の剛体部と第2の剛体部との間に荷重が作用すると
、この荷重は荷重検出機構部に伝達され、そこに設けら
れている荷重検出要素により検出される。この場合、荷
重検出要素は、中心から離れてその周部分に相当する環
状の荷重検出機構部にあるので、荷重検出要素が中心に
存在している場合に比較して、第1の剛体部および第2
の剛体部間に作用するモーメントにより荷重検出要素に
生じる応力が低減される。
When a load acts between the first rigid body part and the second rigid body part, this load is transmitted to the load detection mechanism part and detected by a load detection element provided therein. In this case, the load detection element is located in the annular load detection mechanism part that is away from the center and corresponds to its peripheral part, so compared to the case where the load detection element is located in the center, the load detection element is located in the first rigid body part and Second
The stress generated in the load sensing element is reduced due to the moment acting between the rigid body parts.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を図示の各実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on the illustrated embodiments.

第1図は本発明の第1の実施例に係る荷重検出器の斜視
図である。図で、X、Y、Zは座標軸を示す。11はX
軸方向に延びた棒状の剛体部、11a、llbは剛体部
11の連結部である。12はY軸方向に延びた棒状の剛
体部、12a、12bは剛体部12の連結部である。1
3Aは連結部11a、12a間を連結する梁状部材、1
3Bは連結部12a、llb間を連結する梁状部材、1
3Cは連結部11b、12b間を連結する梁状部材、1
3Dは連結部12b、11a間を連結する梁状部材であ
る。梁状部材13Aには、主としてX軸方向の力を検出
する力成分検出要素13AX、主としてY軸方向の力を
検出する力成分検出要素13AY、および主としてX軸
方向の力を検出する力成分検出要素13A2が設けられ
ている。同様に、他の梁状部材13B、13C,13D
にも、それぞれZ軸に関する力成分検出要素13BX。
FIG. 1 is a perspective view of a load detector according to a first embodiment of the present invention. In the figure, X, Y, and Z indicate coordinate axes. 11 is X
Rod-shaped rigid body parts 11a and llb extending in the axial direction are connecting parts of the rigid body part 11. 12 is a rod-shaped rigid body portion extending in the Y-axis direction, and 12a and 12b are connecting portions of the rigid body portion 12. 1
3A is a beam-like member that connects the connecting portions 11a and 12a, 1
3B is a beam-like member that connects the connecting portions 12a and 12b, 1
3C is a beam-like member that connects the connecting portions 11b and 12b, 1
3D is a beam-like member that connects the connecting portions 12b and 11a. The beam member 13A includes a force component detection element 13AX that mainly detects force in the X-axis direction, a force component detection element 13AY that mainly detects force in the Y-axis direction, and a force component detection element 13AY that mainly detects force in the X-axis direction. Element 13A2 is provided. Similarly, other beam-like members 13B, 13C, 13D
Also, force component detection elements 13BX regarding the Z-axis.

13Cx、13Dx、Y軸に関する力成分検出要素13
By、13Cy、13Dv、Z軸に関する力成分検出要
素13Bz、)3Cz、13Dzが設けられている。各
梁状部材13A〜13D2および各連結部11a〜12
bにより、環状の荷重検出機構部14が構成される。
13Cx, 13Dx, force component detection element 13 regarding the Y axis
By, 13Cy, 13Dv, force component detection elements 13Bz, )3Cz, 13Dz regarding the Z axis are provided. Each beam-like member 13A to 13D2 and each connecting portion 11a to 12
b constitutes an annular load detection mechanism section 14.

剛体部11.12間にいずれかの方向の力が作用すると
、その力のX軸方向成分、Y軸方向成分、およびZ軸方
向成分は各梁状部材13A〜13DのY軸に関する力成
分検出要素、Y軸に関する力成分検出要T、およびZ軸
に関する力成分検出要素により検出される。
When a force in any direction acts between the rigid body parts 11 and 12, the X-axis direction component, Y-axis direction component, and Z-axis direction component of the force are detected as force components related to the Y-axis of each beam member 13A to 13D. element, a force component detection element related to the Y axis, and a force component detection element related to the Z axis.

ここで、これら各力成分検出要素には、所定方向の力成
分を検出するという基本的な機能が要望される他、あら
ゆる荷重成分に対して剛性が高く、それ自身の変形が他
の力成分検出要素に作用する荷重の大きさや方向に影響
を与えないという特性をも要望される。そして、これら
の要望を満足するものとし2て平行平板構造を用いた力
成分検出要素が挙げられる。そこで、以下、平行平板構
造の構成および動作原理を説明する。
Here, each of these force component detection elements is required to have the basic function of detecting force components in a predetermined direction, as well as to have high rigidity against all load components, and to prevent deformation of itself from other force components. It is also desired that the sensor has the property of not affecting the magnitude or direction of the load acting on the detection element. A second force component detection element that satisfies these demands is a force component detection element using a parallel plate structure. Therefore, the configuration and operating principle of the parallel plate structure will be explained below.

第2図(a)〜(f)はそれぞれ平行平板構造を用いた
力成分検出要素の側面図である。図で、21は支持部2
0に支持された剛体よりなる固定部、22は支持部20
0反対側にあり剛体よりなる可動部である。23.23
’は固定部21と可動部22との間を連結する薄肉部で
あり、これら薄肉部23.23’は互いに平行に配置さ
れている。24はこれらにより構成された平行平板構造
を示す、25,26.27.28はそれぞれ薄肉部23
.23’の根元部分に設けられたストレンゲージである
。なお、29は薄肉部23.23’を構成するための方
形の貫通孔を示す。
FIGS. 2(a) to 2(f) are side views of force component detection elements each using a parallel plate structure. In the figure, 21 is the support part 2
0 is a fixed part made of a rigid body supported by 22, a support part 20
It is a movable part made of a rigid body located on the opposite side. 23.23
' is a thin part connecting between the fixed part 21 and the movable part 22, and these thin parts 23 and 23' are arranged parallel to each other. Reference numeral 24 indicates a parallel plate structure constituted by these, and 25, 26, 27, and 28 are thin wall portions 23, respectively.
.. This is a strain gauge provided at the root portion of 23'. Note that 29 indicates a rectangular through hole for forming the thin wall portion 23, 23'.

このような平行平板構造24において、可動部22にZ
軸方向(平行に配置された平板と直交する方向、以下こ
の方向を基準軸方向と呼ぶ)の力F2が加えられると、
平行平板構造24は第2図(b)に示すように薄肉部2
3.23’が同一形状の曲げ変形を生じる。そこでこう
した変形モードに比例した出力が得られるように各スト
レンゲージ25〜28でホイートストンブリッジを構成
することによりF2方向の力を検出する力成分検出要素
が構成される。この場合、第2図(c)のように、第2
図(d)と同程度の変形を生じさせるには、非常に大き
なモーメントMyを作用させねばならず、言いかえると
平行平板構造24は本来剛性がモーメントMvに対して
高いのでそれによるストレンゲージの出力は小さい7し
かしさらにモーメントM、/による微小な出力を補償す
るようにホイートストンブリッジを構成すれば、より高
精度の力成分検出要素とすることができる。また、この
力成分検出要素は平行に配置された薄肉部23.23′
に平行となる平行平板構造24の軸方向に力に対しても
、微少であるが影1Sを受ける。より高精度の力計;・
則のためには、それをも補償するよ・うにホイートスト
ンブリッジを組むことが望まれる。平行平板構造24の
固定部21と可動部22との間を相対的(こねしろモー
メントに対しては平行平板構造24単独ではその剛性は
必ずしも高くはないが、ストレンゲージをそのモーメン
ト軸心上に設シフることによりその影響を受けないよう
にすることができる。これら以外の荷重シ二対する平行
平板(δ造24の変形は非常に小さく、その彰′gは無
視できる。
In such a parallel plate structure 24, the movable part 22 has a Z
When a force F2 is applied in the axial direction (direction perpendicular to the flat plates arranged in parallel, hereinafter referred to as the reference axial direction),
The parallel plate structure 24 has a thin wall portion 2 as shown in FIG. 2(b).
3.23' causes bending deformation of the same shape. Therefore, the force component detection element for detecting the force in the F2 direction is constructed by forming a Wheatstone bridge with each of the strain gauges 25 to 28 so as to obtain an output proportional to the deformation mode. In this case, as shown in Figure 2(c), the second
In order to cause the same degree of deformation as shown in Figure (d), a very large moment My must be applied.In other words, since the parallel plate structure 24 originally has a high rigidity relative to the moment Mv, the strain gauge Although the output is small7, if the Wheatstone bridge is configured to compensate for the minute output due to the moment M,/, it can be made into a force component detection element with higher accuracy. In addition, this force component detection element is arranged in parallel with thin wall portions 23 and 23'.
Even if a force is applied in the axial direction of the parallel plate structure 24 which is parallel to , a small shadow 1S is applied. Higher precision force meter;・
It is desirable to build a Wheatstone bridge in such a way as to compensate for this. The fixed part 21 and the movable part 22 of the parallel plate structure 24 are relatively connected (the rigidity of the parallel plate structure 24 alone is not necessarily high against the kneading moment, but the strain gauge is placed on the axis of the moment). The deformation of the parallel plate (δ structure 24) against other loads other than these is very small, and its effects can be ignored.

この平行下!N 構造24を用いた力成分検出要素の特
徴は、節!1ビ昌創支で安価に製造することができ、か
つ、平行に配置された薄肉部23.23’に垂直な力成
分のみに比例した信号が得られることである。またあら
ゆる荷重成分に対して剛性が高くそれ自身の変形が他の
荷重成分捻出要素に作用する荷重の大きさや方向に影響
を与えないという、さきに述べた要望に沿う特性をも持
っている。
This parallel below! The characteristics of the force component detection element using N structure 24 are as follows! It is possible to manufacture the device at low cost using a one-piece wound support, and to obtain a signal proportional only to the force component perpendicular to the thin-walled portions 23 and 23' arranged in parallel. It also has characteristics that meet the requirements mentioned earlier, such as high rigidity against all load components and its own deformation having no effect on the magnitude or direction of the load acting on other load component generating elements.

平行平板を第2図(b)のようにたわませる基準軸方向
の力に対して相対的には剛性が低いことは前述の通りで
あるが、他の荷重検出要素に作用する荷重の大きさや方
向に影響を与えるかどうかという点では、この平行平板
構造24は恭準軸方向の力に対する剛性も含めて十分に
剛性が高いと言えるのである。
As mentioned above, the rigidity is low relative to the force in the reference axis direction that deflects the parallel plate as shown in Figure 2 (b), but the In terms of whether or not it affects the sheath direction, it can be said that this parallel plate structure 24 has sufficiently high rigidity, including the rigidity against forces in the subaxial direction.

さて、第2図(a)に示す平行平板構造24は、角柱状
体のひとつの側面に方形の貫通孔29をあけた形になっ
ている。しかしながら平行平板構造24はこうした形の
みに限定されるものではない。
The parallel plate structure 24 shown in FIG. 2(a) has a rectangular through hole 29 formed in one side of a prismatic body. However, the parallel plate structure 24 is not limited to this shape.

第2図(d)〜(f)にその他の構成例を示す。Other configuration examples are shown in FIGS. 2(d) to 2(f).

第2図(d)に示す平行平板構造は方形の貫通孔29の
かわりに角に丸みをおびた方形の貫通孔30で構成され
ている。また、第2図(e)に示す平行平板構造はそれ
が円形の貫通孔31に置きかえられた構成となっている
。これら2つの例はいずれも第glF(a)に示した平
行平板構造24とほぼ同等の特性を持った力成分検出要
素である。第2図(a)に示す平行平板構造24と第2
図(d)。
The parallel plate structure shown in FIG. 2(d) has a rectangular through hole 30 with rounded corners instead of the rectangular through hole 29. Further, the parallel plate structure shown in FIG. 2(e) has a configuration in which the parallel plate structure is replaced with a circular through hole 31. Both of these two examples are force component detection elements having almost the same characteristics as the parallel plate structure 24 shown in glF(a). The parallel plate structure 24 shown in FIG. 2(a) and the second
Figure (d).

(e)に示す平行平板構造との違いは、力成分が作用し
たときに生じるひずみの最大値が後者になるほど低くな
り感度が鈍くなるかわりに、ひずみの分布がなだらかに
なりストレンゲージ25〜28を設ける位置精度に対す
る許容巾が大きくなり製作し易くなることと、さらに[
加工もやり易くなる点である。さらに、第2図(f)に
示すように2つの円形の貫通孔32をスリット33で連
結した平行平板構造も考えられる。この構成は平行平板
構造を限られたスペースの巾に構成するために都合がい
い構造である。
The difference from the parallel plate structure shown in (e) is that the maximum value of strain that occurs when a force component acts on the latter becomes lower and the sensitivity becomes duller, but the strain distribution becomes gentler and strain gauges 25 to 28 The tolerance width for the positional accuracy is increased, making it easier to manufacture, and furthermore, [
This also makes processing easier. Furthermore, a parallel plate structure in which two circular through holes 32 are connected by a slit 33 as shown in FIG. 2(f) is also conceivable. This configuration is convenient for constructing a parallel plate structure within a limited space.

次に、第1図に示す実施例の各力成分検出要素に、上記
平行平板構造を用いた場合の構成および荷重検出原理に
ついて説明する。
Next, a description will be given of the configuration and load detection principle when the parallel plate structure described above is used for each force component detection element of the embodiment shown in FIG.

第3図は第1の実施例の具体例の構成の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the configuration of a specific example of the first embodiment.

この具体例では、第1図に示すX軸方向の力成分検出要
素13AX、13BX、13CX。
In this specific example, force component detection elements 13AX, 13BX, and 13CX in the X-axis direction shown in FIG.

13Dx、Y軸方向の力成分検出要素13AY。13Dx, force component detection element 13AY in the Y-axis direction.

13By、  13Cv、13Dy、およびZ軸方向の
力成分検出要素13Az 、  13B2.13Cz 
13By, 13Cv, 13Dy, and force component detection elements in the Z-axis direction 13Az, 13B2.13Cz
.

13Dzを、それぞれ平行平板構造を用いた力成分検出
要素で構成したものであり、第1図に示す各力成分検出
要素に相当するものには同一符号が付されている。なお
、S、〜s4は各平行平板構造におけるストレンゲージ
の貼着位置を示し、これらの貼着位置のうち、どの位置
にストレンゲージを貼着するかは、後述するホイートス
トンブリッジの説)において示すこととする。上記具体
例の構成は、格別の説明がなくとも第2図(a)に示す
力成分検出要素の説明から明らがであると考える。
13Dz is composed of force component detection elements each using a parallel plate structure, and elements corresponding to each force component detection element shown in FIG. 1 are given the same reference numerals. In addition, S and ~s4 indicate the bonding positions of the strain gauges in each parallel plate structure, and which of these bonding positions the strain gauges are bonded to will be shown in the Wheatstone Bridge Theory (described later). That's it. It is believed that the configuration of the above specific example is clear from the description of the force component detection element shown in FIG. 2(a), even if no special explanation is given.

ここで、この具体例の荷重検出原理を第4図(a)〜(
g)を参照しながら説明する。まず、剛体部12を固定
し、剛体部11にX軸の正方向の力FXを作用させた場
合の変形を第4図(a)に示す。この図に示されるよう
に、この場合においては、主とし°rx軸方向の力を検
出する力成分検出要素13Ax 、  13Bx 、 
 l 3CX 、13DXのみが変形する。もちろん、
この図の変形は誇張して示しである。こうした変形が生
じる理由は、各力成分検出要素がそれぞれその基準軸方
向のカに対してのみ変形するという特性を持っているた
めである。そこで、各力成分検出要素13AX〜13D
Xの所定位置に貼着されたストレンゲージ(図示せず)
を力Fxに相当する信号が求められるようなホイートス
I・ンブリッジに構成すれば力FXを給出することがで
きる。なお、ストレンゲージにより構成されるホイート
ストンブリッジについては後述する。
Here, the load detection principle of this specific example is explained in Fig. 4(a) to (
This will be explained with reference to g). First, FIG. 4(a) shows the deformation when the rigid body part 12 is fixed and a force FX in the positive direction of the X axis is applied to the rigid body part 11. As shown in this figure, in this case, force component detection elements 13Ax, 13Bx, which mainly detect force in the direction of the °rx axis are used.
Only l 3CX and 13DX are deformed. of course,
The deformations in this figure are exaggerated. The reason why such deformation occurs is that each force component detection element has a characteristic that it deforms only with respect to force in the direction of its reference axis. Therefore, each force component detection element 13AX to 13D
A strain gauge (not shown) affixed to a predetermined position of X
The force FX can be supplied by constructing a Wheatstone bridge such that a signal corresponding to the force FX is obtained. Note that the Wheatstone bridge constituted by the strain gauge will be described later.

同様に、剛体部12を固定し、剛体部11にY軸の正方
向の力FYを作用させると、第4図(a)に示す場合と
同様な態様で、主としてY軸方向の力を検出する力成分
検出要素13Ay 、  13Bv 。
Similarly, when the rigid body part 12 is fixed and a force FY in the positive direction of the Y axis is applied to the rigid body part 11, the force mainly in the Y axis direction is detected in the same manner as shown in FIG. 4(a). force component detection elements 13Ay, 13Bv.

13CY、13DYのみが変形する。そこで、8り力成
分検出要素13AY〜13D7の所定位置に貼着された
ストレンゲージ(図示せず)を力F9に相当する信号が
求められるようなホイートストンブリッジ(後述)に構
成すれば力FVを検出することができる。
Only 13CY and 13DY are deformed. Therefore, if the strain gauges (not shown) attached to the predetermined positions of the force component detection elements 13AY to 13D7 are configured as a Wheatstone bridge (described later) from which a signal corresponding to the force F9 is obtained, the force FV can be detected. can be detected.

次に、剛体部12を固定し、剛体部11にZ軸回りのモ
ーメントM2を作用させた場合の変形を第4図(b)に
示す。この場合は連結部11a。
Next, FIG. 4(b) shows deformation when the rigid body part 12 is fixed and a moment M2 about the Z axis is applied to the rigid body part 11. In this case, the connecting portion 11a.

12a問および連結部11b、12b間で相互の間隔が
挟まり、逆に、連結部11b、12a問および連結部1
18.12b間で相互の間隔が拡がるので、図示のよう
に梁状部材13A、13Cは外側へ突き出し、梁状部材
13B、13Dは内側へ引っ込む変形を発生する。この
ような変形が生じるのも平行平板構造24を用いた力成
分検出要素が基準方向だけに変形し易いという特性に依
存している。そこで、力成分検出要素13AX〜13D
x 、13Av〜13DYの所定位置に貼着されたスト
レンゲージをモーメントM2に相当する信号が求められ
るようなホイートストンプリッジ(後述)に構成すれば
、モーメントM2を検出することができる。ただし、こ
の場合、力FX+Fvの検出のために用いる力成分検出
要素13AX〜13Dx 、13AY 〜13Dyを共
通に利用することになるので、力FX、FVが作用して
もそれらの影古をキャンセルし、モーメンt−M zの
みを検出するようにストレンゲージのポイートストンブ
リッジを構成する必要がある。
There is a gap between the connecting parts 11b, 12a and the connecting parts 12b, and conversely, the connecting parts 11b, 12a and the connecting parts 1
Since the mutual distance between 18 and 12b increases, the beam-like members 13A and 13C protrude outward, and the beam-like members 13B and 13D retract inward, as shown in the figure. The reason why such deformation occurs is also due to the characteristic that the force component detection element using the parallel plate structure 24 is easily deformed only in the reference direction. Therefore, force component detection elements 13AX to 13D
The moment M2 can be detected by configuring the strain gauges attached to predetermined positions of x, 13Av to 13DY into a Wheatstone bridge (described later) from which a signal corresponding to the moment M2 is obtained. However, in this case, the force component detection elements 13AX to 13Dx and 13AY to 13Dy used for detecting force FX+Fv are commonly used, so even if forces FX and FV act, their effects are canceled. , it is necessary to configure the pointstone bridge of the strain gauge to detect only the moment t-M z.

次に、剛イを部12を固定し、剛体部11に力F2を作
用させた場合の変形を第4図(c)に示す、この場合に
は、力成分検出要素13Aに〜13D!、13AY〜1
3D7の変形は無視でき、力成分検出要素13Az 、
13Bz 、  I 3Cz 。
Next, FIG. 4(c) shows the deformation when the rigid body part 12 is fixed and force F2 is applied to the rigid body part 11. In this case, the force component detection element 13A is ~13D! , 13AY~1
The deformation of 3D7 can be ignored, and the force component detection element 13Az,
13Bz, I3Cz.

13DZのみが変形するので、図示のような変形となる
。なお、S、〜S、はストレンゲージの貼着可能な位置
を示す。そこで、該力成分検出要素13A2〜13D2
の所定位置に貼着されたストレンゲージを力F2に相当
する43号が求められるようなホイートストンブリッジ
(後述)に構成すれば力F2を検出することができる。
Since only 13DZ is deformed, the deformation is as shown in the figure. Note that S and ~S indicate positions where the strain gauge can be attached. Therefore, the force component detection elements 13A2 to 13D2
The force F2 can be detected by configuring a strain gauge attached to a predetermined position as a Wheatstone bridge (described later) such that No. 43 corresponding to the force F2 is obtained.

次に、剛体部12を固定し、剛体部11にX軸回りのモ
ーメントM8を作用させた場合の変形を第4図(d)に
示す。この場合も力成分検出要素13Ax〜13Dx 
、13Ay 〜13Dvの変形は無視でき、力成分検出
要素13A2.13B2゜13Cz 、13Dzのみが
変形するので、図示のような変形となる。また、Y軸回
りのモーメントMvを作用させるとY軸回りに第4図(
e)に示すような変形を生じる。ところで、今までの説
明ではすべて剛体部12を固定して剛体部11に荷重を
作用させる881で考えているので、モーメン1” M
 xを作用させた第4図(d)に示す変形では両端が固
定されていて中央部が回転する変形となるのに対して、
モーメントMyを作用させると第4図(e)に示すよう
に中央部が固定され両端部が一体となって回転する変形
となる。しかしながら、いずれの場合でも、両端部と中
央部との相対的な関係は同一であるので、平行平板構造
における変形は全く同じである。なお、第4図(d)と
第4図(f3)とでは、見る方向の違いによりストレン
ゲージの位置が異なって見え、前者では位置S+ 、S
4が内側で位i?23z、S3が外側に見えるのに対し
2、後者ではその反対となる。以上、モーメントMX、
M、に対しては、上記B様の変形を生じるので、力成分
検出要素13A2〜13D2の所定位置に貼着されたス
トレンゲージをモーメン)MX 8Mvに相当する信号
が求められるようなホイートストンブリッジ(後述)に
構成すればモーメントM X I M yを検出するこ
とができる。
Next, FIG. 4(d) shows deformation when the rigid body part 12 is fixed and a moment M8 about the X axis is applied to the rigid body part 11. In this case as well, force component detection elements 13Ax to 13Dx
, 13Ay to 13Dv can be ignored, and only the force component detection elements 13A2.13B2°13Cz and 13Dz are deformed, resulting in the deformation as shown. Furthermore, when the moment Mv around the Y-axis is applied, the movement around the Y-axis is shown in Fig. 4 (
Deformation as shown in e) occurs. By the way, in all the explanations so far, we have considered 881 in which the rigid body part 12 is fixed and a load is applied to the rigid body part 11, so the moment 1" M
In contrast to the deformation shown in Figure 4(d) where x is applied, both ends are fixed and the center rotates.
When the moment My is applied, as shown in FIG. 4(e), the center part is fixed and both ends rotate as one body. However, in either case, since the relative relationship between both ends and the center is the same, the deformation in the parallel plate structure is exactly the same. Note that the positions of the strain gauges appear different in Figure 4(d) and Figure 4(f3) due to the difference in viewing direction; in the former, the positions S+, S
4 is inside position i? 23z, S3 is visible on the outside, while 2, the latter is the opposite. That’s all, Moment MX,
For M, deformation similar to B described above occurs, so the strain gauges attached to the predetermined positions of the force component detection elements 13A2 to 13D2 are connected to a Wheatstone bridge ( (described later), the moment M X I M y can be detected.

そして、この場合においても、モーメントMX。Also in this case, the moment MX.

M、および力F、!の検出のために力成分検出要素13
A2〜13D7を共通に利用しているので、それら相互
の形容がキャンセルされ、求めろべき力又はモーメント
のみが検出できるようにストレンゲージのホイートスト
ンブリッジを構成する必要がある。
M, and force F,! Force component detection element 13 for detection of
Since A2 to 13D7 are used in common, it is necessary to configure the Wheatstone bridge of the strain gauge so that their mutual features are canceled and only the force or moment to be determined can be detected.

ここで、所望の荷重検出信号を得るためのストレンゲー
ジの貼着位置(各力成分検出要素の貼着位置5l−84
のうちどの位置にストレンゲージを貼着するか)、およ
び貼着されたストレンゲ−ジにより構成されるホイート
ストンブリッジ(各ストレンゲージをどのように組合せ
てホイートストンブリッジを構成するか)について、そ
の機略を第5図(a)〜(f)に示す回路図を参照して
説明する。
Here, the attachment position of the strain gauge to obtain the desired load detection signal (the attachment position of each force component detection element 5l-84)
(where to attach the strain gauges) and the Wheatstone bridge formed by the attached strain gauges (how to combine each strain gauge to form a Wheatstone bridge). will be explained with reference to the circuit diagrams shown in FIGS. 5(a) to 5(f).

ある方向の荷重に対しては出力を発生し、それ以外の荷
重に対しては各ストレンゲージの信号間でキャンセルさ
れてその出力がOとなるように、ストレンゲージにより
ホイートストンブリッジ構成を行う具体的な手順は、当
該技術者以外の人にとっては一見複雑に見えるものであ
るが、当該技術者にとっては単に簡単なルールに従って
決めていくだけの゛ものであり、自明のことである。そ
こで、ここでは第3図に示す具体例について、そのホイ
ートストンブリッジ構成の一例を示すにとどめる。
A specific example of a Wheatstone bridge configuration using strain gauges so that an output is generated for a load in a certain direction, and for loads other than that, the output is canceled between the signals of each strain gauge and becomes O. The procedure may seem complicated at first glance to people other than the engineer concerned, but to the engineer concerned, it is self-evident that it is simply determined by following simple rules. Therefore, only one example of the Wheatstone bridge configuration will be shown here regarding the specific example shown in FIG.

前述のように、第3図に示すS、〜S4は各力成分検出
要素におけるストレンゲージ貼着可能位πを示す。以下
に述べるホイートストンブリッジの構成からも明らかな
ように、実際にはストレンゲージは、これらの位Ws+
〜S4のうちの一部の位置に貼着されることになり、そ
の他の位置には貼着されない。
As mentioned above, S and -S4 shown in FIG. 3 indicate the strain gauge attachable position π in each force component detection element. As is clear from the Wheatstone bridge configuration described below, the strain gauge is actually
~ S4 will be pasted at some positions, and will not be pasted at other positions.

ところで、これまでの説明から、力成分検出要素13A
2〜13D2はX、 Y軸方向の力FX+F7およびZ
軸まわりのモーメントM2に対しては剛性が高く、そう
した荷重成分に対しては力成分検出要素13A2〜13
D2の各ストレンゲージは出力(抵抗値の変化、以下同
じ)がすべてほぼOである。また、力成分検出要素13
Ax〜13Dx 、13Ay〜13D7はZ軸方向の力
F2およびX、Y軸まわりのモーメントM X 、 M
 vに対してはその剛性が高く、それら荷重成分に対し
ては力成分検出要素13AX〜13DX、13Av〜1
3D9の各ストレンゲージは出力がすべてほぼOである
。そして、各力成分検出要素が各荷重成分に対して第4
図(a)〜(d)に示すように変形することを考え合わ
せると、第5図(a)〜(f)に示すようにストレンゲ
ージを組合せてホイートストンブリッジを構成すれば所
望の荷重検出信号fX””m、を得ることができる。
By the way, from the explanation so far, the force component detection element 13A
2~13D2 is the force in the X and Y axis directions FX+F7 and Z
It has high rigidity against the moment M2 around the axis, and the force component detection elements 13A2 to 13
The output (change in resistance value, the same applies hereinafter) of each strain gauge D2 is approximately O. In addition, the force component detection element 13
Ax ~ 13Dx, 13Ay ~ 13D7 are the force F2 in the Z-axis direction and the moments around the X and Y axes M
Its rigidity is high for v, and force component detection elements 13AX to 13DX and 13Av to 1 are used for these load components.
The output of each strain gauge of 3D9 is approximately O. Then, each force component detection element detects a fourth force component for each load component.
Considering the deformation as shown in Figures (a) to (d), if a Wheatstone bridge is constructed by combining strain gauges as shown in Figures 5(a) to (f), the desired load detection signal can be obtained. fX""m can be obtained.

第5図(a)〜(f)で、各ホイートストンブリッジを
構成しているストレンゲージの符号はそれが設けられて
いる力成分検出要素の符号(例えば13AX、13BX
など)の後にストレン′ゲージの位置を示す符号(Sl
、32等)を付して構成されている。例えば、第5図(
a)において、13AXS、は第3図に示す力成分検出
要素13AXの位i’l?F S 、+ に貼着された
ストレンゲージを示す。
In FIGS. 5(a) to (f), the symbols of the strain gauges constituting each Wheatstone bridge are the symbols of the force component detection elements to which they are installed (for example, 13AX, 13BX).
) followed by a code indicating the position of the strain gauge (Sl
, 32, etc.). For example, in Figure 5 (
In a), 13AXS is the position i'l? of the force component detection element 13AX shown in FIG. The strain gauge attached to F S , + is shown.

又、fX”m、は当該各ホイートストンブリッジの出力
信号を示す。さらに、こうしたブリッジ構成が妥当であ
るということの検証のため、下記第1表および第2表に
、各荷重入力に対して各ストレンゲージに発生する信号
の方向と大きさを「+」、r−J、rOJで示すと同時
に、そのホイートストンブリッジが発する出力をも示し
である。これらの表においてr+J、r−Jの記号は各
荷重成分の正方向の入力に対する出力の方向であり、当
然のことながら負の入力に対しては、すべて逆になる。
In addition, fX”m indicates the output signal of each Wheatstone bridge.Furthermore, in order to verify that such a bridge configuration is appropriate, Tables 1 and 2 below show the respective output signals for each load input. The direction and magnitude of the signal generated in the strain gauge are indicated by "+", r-J, rOJ, and at the same time, the output produced by the Wheatstone bridge is also indicated. In these tables, the symbols r+J and r-J indicate the output directions for positive direction inputs of each load component, and as a matter of course, they are all reversed for negative inputs.

念のため付は加えるが、ここに示’L’ ?Cホイート
ストンブリッジの構成例は数多く考えられる例のうちの
一つの例である。
I'll add a note just in case, but is it 'L' shown here? The configuration example of the C Wheatstone bridge is one of many possible examples.

第1表 第  2  表 このように、本実施例では、直交する剛体部の各連結部
において、隣接する連結部間を梁状部材で連結して全体
を環状の荷重検出機構部とし、この荷重検出機構部の各
梁状部材に力成分検出要素を設けることにより各力成分
検出要素を荷重検出器の周辺に沿って配置するようにし
たので、第13図に示す従来の荷重検出器のように周辺
から中心に向って荷重成分検出要素を配置する場合に比
較して、スペースの面で各力成分検出要素を余裕をもっ
て配置することができ、これによりそれらを良い特性と
するために必要な寸法で構成することができ検出精度を
向上せしめることができる。又、各力成分検出要素が周
辺に沿って配置されているので、従来の荷重検出のよう
に中心部分にある荷重成分検出要素に生じる過大な応力
を生じることがなくなり、したがって、モーメントの定
格値をより大きな値に選定することができる。そし、て
、これにより研削加工等の力制御に応用した場合におけ
る加工反力を大きくとることもでき、作業能率を増大せ
しめることができる。
Table 1 Table 2 As described above, in this embodiment, in each connecting portion of orthogonal rigid body parts, adjacent connecting portions are connected by beam-like members to form an annular load detection mechanism as a whole, and this load is By providing a force component detection element on each beam-like member of the detection mechanism section, each force component detection element is arranged along the periphery of the load detector, so that the force component detection element is arranged along the periphery of the load detector. Compared to arranging the force component detection elements from the periphery toward the center, each force component detection element can be arranged with more space, which allows for the necessary The detection accuracy can be improved. In addition, since each force component detection element is arranged along the periphery, excessive stress does not occur in the load component detection element in the center, unlike conventional load detection, and therefore the rated value of the moment can be selected to a larger value. In addition, this makes it possible to increase the processing reaction force when applied to force control such as grinding processing, thereby increasing work efficiency.

さらに、力成分荷重要素に本実施例の具体例に示す平行
平板構造を用いれば、周辺の梁部材に単にi′tii!
!孔をあけるだけで構成できるので、第13図に示す従
来の荷重検出器に比較し、その構造は海かに単純簡素化
され、かつ加工も容易に行うことができ、荷重検出器を
安価に製造することができる。又、ストレンゲージによ
りホイートスI−ンブリッジを第5図に例示したように
適宜に構成すれば、すべての荷重を極めて高精度で検出
することができる。
Furthermore, if the parallel plate structure shown in the specific example of this embodiment is used for the force component load element, the surrounding beam members can be simply i'tii!
! Since it can be configured by simply drilling a hole, its structure is much simpler than the conventional load detector shown in Figure 13, and it can be easily processed, making the load detector inexpensive. can be manufactured. Furthermore, if the Wheatstone bridge is appropriately constructed using a strain gauge as illustrated in FIG. 5, all loads can be detected with extremely high accuracy.

以上、本発明の第1の実施例について述べたが、力成分
検出要素に要望される前述の特性を満足する検出構造と
しては、現在までに提案されているもののうち、平行平
板構造が最も適していると考えられる。したがって、以
後の実施例においては、力成分検出要素として平行平板
構造を用いたものを例示することとする。
The first embodiment of the present invention has been described above, but among the detection structures that have been proposed to date, the parallel plate structure is the most suitable as a detection structure that satisfies the above-mentioned characteristics required for a force component detection element. It is thought that Therefore, in the following embodiments, a parallel plate structure will be exemplified as a force component detection element.

第6図は本発明の第2の実施例に係る荷重検出器の平面
図である。図で、第3図に示す部分と同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。本実施例が第3図に示す
構成と異るのは、第3図に示すZl、!!力方向力成分
検出要素の平行平板構造がX軸とY軸の中間方向に沿う
貫通孔により構成されるのに対し、本実施例のX軸方向
の力成分検出要素の平行平板構造はX軸方向に沿う貫通
孔により構成される点にあり、その他の点では両者は同
じである。第6図ではX軸方向の力成分荷重要素がそれ
ぞれ符号13Az’、13Bz’、13Cz’。
FIG. 6 is a plan view of a load detector according to a second embodiment of the present invention. In the figure, parts that are the same as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted. The difference between this embodiment and the configuration shown in FIG. 3 is Zl shown in FIG. ! While the parallel plate structure of the force component detection element in the force direction is composed of a through hole along the intermediate direction between the X-axis and the Y-axis, the parallel plate structure of the force component detection element in the X-axis direction of this embodiment is In other respects, both are the same. In FIG. 6, the force component load elements in the X-axis direction are 13Az', 13Bz', and 13Cz', respectively.

13D2’  で示され、又、それらを含む梁状部材が
それぞれ符号13A’、13B’、13C’。
13D2', and the beam-like members including them are denoted by 13A', 13B', and 13C', respectively.

13D′で示されている。13D'.

本実施例の動作において、力FX、FY、F7およびモ
ーメントM2に対する変形、ならびにそれを利用した荷
重検出の方法は第3図に示す具体例のものと全く同じで
ある。この第2の実施例が第3図に示す具体例のものと
異なるのはモーメン)Mx 、Mvの検出動作において
である。モーメン) M xが作用した場合には、力成
分検出要素13Az’、 13Bz’、 13C2’、
 13DZ’のそれぞれが純粋な曲げ変形だけを生じ、
第4図(d)に示したと同じ形の変形を生じるのに対し
、モーメントMVが作用した場合には、力成分検出要素
13Az’〜13D2’のそれぞれはねじり変形を一部
含んだ曲げ変形を生じる。前述のように平行平板構造は
ねじりに対する剛性はそれほど高くはないが、本実施例
の構成においては各力成分検出要素13A2’〜13D
、’がねじりトルクの作用する軸から離れた所に対称に
配置されているので、その変形の主要部分は曲げ変形で
あって、ねじり変形はそのごく一部である。実際には、
第3図に示す具体例において、モーメンI−M×1 M
 yに対する変形を第4図(d)を用いて、あたかも純
粋な曲げ変形のみが生じるものとして説明したが、厳密
に云うと、その場合の変形は上記第2の実施例における
モーメントM、による変形とモーメントM7による変形
の丁度中間の変形になる。
In the operation of this embodiment, the deformation with respect to forces FX, FY, F7 and moment M2, and the method of load detection using them are exactly the same as in the specific example shown in FIG. This second embodiment differs from the specific example shown in FIG. 3 in the detection operations of moments) Mx and Mv. moment) When M x acts, the force component detection elements 13Az', 13Bz', 13C2',
13DZ' each produces only pure bending deformation,
While the same type of deformation as shown in FIG. 4(d) occurs, when moment MV acts, each of the force component detection elements 13Az' to 13D2' causes bending deformation including some torsional deformation. arise. As mentioned above, the parallel plate structure does not have very high rigidity against torsion, but in the configuration of this embodiment, each of the force component detection elements 13A2' to 13D
, ' are arranged symmetrically away from the axis on which the torsional torque acts, so the main part of the deformation is bending deformation, and the torsional deformation is only a small part of it. in fact,
In the specific example shown in FIG. 3, the moment I-M×1 M
The deformation with respect to y was explained using FIG. 4(d) as if only pure bending deformation occurred, but strictly speaking, the deformation in that case is the deformation due to the moment M in the second embodiment. The deformation is exactly between the deformation caused by the moment M7 and the deformation caused by the moment M7.

本実施例の効果は、モーメン)MxlMyに対する感度
が僅かに異る違いはあるものの、これを除いて他は第1
の引用例(その具体例の効果も含む)と同じである。
The effect of this example is that although there is a slight difference in sensitivity to moment) MxlMy, other than this, the
It is the same as the cited example (including the effect of the specific example).

第7図は本発明の第3の実施例に係る荷重検出器の平面
図である。図で、11.12は剛体部、11a、11b
は剛体部11の連結部、12a。
FIG. 7 is a plan view of a load detector according to a third embodiment of the present invention. In the figure, 11.12 is a rigid body part, 11a, 11b
12a is a connecting portion of the rigid body portion 11;

12bは剛体部12の連結部であり、これらはさきの実
施例のものと同じである。本実施例では、各連結部11
a、llb、12a、12b間の梁状部材が円弧状に形
成され、かつ、これら梁状部材に構成される力成分検出
要素の平行平板構造に第2図(e)に示す円形貫通孔の
ものが用いられるので、梁状部材および力成分検出要素
に対して上記各実施例と異る符号を付して説明する。4
3Aは連結部11a、12a間を連結する梁状部材、4
3Bは連結部12a、llb間を連結する梁状部材、4
3Gは連結部11b、12b間を連結する梁状部材、4
3Dは連結部12b、lla間を連結する梁状部材であ
る。これら連結部および梁状部材で円環状の荷重検出構
造部44が構成される。各梁状部材43A〜43Dには
、それぞれ平行平板構造を用いた力成分検出要素43A
x〜43DX、43A、〜43D、の基準軸がそれぞれ
X軸、Y軸と角度θだけ異なる方向に配置されている。
Reference numeral 12b represents a connecting portion of the rigid body portion 12, and these are the same as those in the previous embodiment. In this embodiment, each connecting portion 11
The beam-like members between a, llb, 12a, and 12b are formed in an arc shape, and the parallel plate structure of the force component detection element constructed in these beam-like members has a circular through hole shown in FIG. 2(e). Since a device is used, the beam-like member and the force component detection element will be described with reference numerals different from those in each of the above embodiments. 4
3A is a beam-like member connecting between the connecting portions 11a and 12a; 4;
3B is a beam-shaped member connecting between the connecting portions 12a and llb;
3G is a beam-like member that connects the connecting portions 11b and 12b; 4;
3D is a beam-like member that connects the connecting portions 12b and lla. These connecting portions and beam-like members constitute an annular load detection structure 44. Each of the beam-like members 43A to 43D has a force component detection element 43A using a parallel plate structure.
The reference axes of x~43DX, 43A, ~43D are arranged in directions that differ from the X and Y axes by an angle θ, respectively.

次に、本実施例の荷重検出原理を第8図(a)。Next, FIG. 8(a) shows the load detection principle of this embodiment.

(b)を参照しながら説明する。本実施例の荷重検出原
理は基本的には第3図に示す具体例のそれと同じである
。とくに、力F2およびモーメントMx 、 M’tに
関する変形および荷重検出原理は全く同じである。ただ
、その他の荷重成分の検出原理は力成分検出要素43 
AX 〜43 DK 、 43 Av〜43Dvの基準
軸方向がX、 Y各軸と角度θだけ傾いているために第
3図に示す具体例の場合とは多少異なっている。これを
第8図(a)、  (b)に示す本実施例の荷重検出器
の一部平面図を参照して説明する。なお、第8図(a)
、  (b)で第第7図に示す部分と同一部分には同一
符号が付しである。
This will be explained with reference to (b). The load detection principle of this embodiment is basically the same as that of the specific example shown in FIG. In particular, the deformation and load detection principles regarding force F2 and moments Mx, M't are exactly the same. However, the detection principle for other load components is the force component detection element 43.
The direction of the reference axes of AX to 43DK and 43Av to 43Dv is tilted by an angle θ with respect to each of the X and Y axes, so this is somewhat different from the specific example shown in FIG. This will be explained with reference to partial plan views of the load detector of this embodiment shown in FIGS. 8(a) and 8(b). In addition, Fig. 8(a)
, (b), the same parts as those shown in FIG. 7 are given the same reference numerals.

第8図(a)において、剛体部12を固定し、剛体部1
1に力FXを作用させると、各梁状部材43A〜43D
にはそれぞれFX/4の力が作用する。このとき力成分
検出要素43AX〜43Dx。
In FIG. 8(a), the rigid body part 12 is fixed, and the rigid body part 1
When force FX is applied to 1, each beam-like member 43A to 43D
A force of FX/4 acts on each of them. At this time, force component detection elements 43AX to 43Dx.

43A7〜43DVの基準軸方向に作用する力をF r
!l  F’ry、また基準軸と直交する接線方向に作
用する力をF tX+  F Lyとすると、F rx
= (F x / 4 ) cosθ   ・・・・・
・・・・・・・(1)Fry=(Fx /4)sinθ
   ・・・・・・・・・・・・(2)Ftx= (F
X /4)sinθ   ・・・・・・・・・・・・(
3)FLy= (Fx /4)cosθ   ・・・・
・・・・・・・・(4)となる。なお、平行平板構造を
用いた力成分検出要素は、その接線方向に対する岡11
性が高く、接線方向の力によって生じる応力は非常に小
さく、その影響は無視できる。
The force acting in the reference axis direction of 43A7 to 43DV is F r
! l F'ry, and if the force acting in the tangential direction perpendicular to the reference axis is F tX+ F Ly, then F rx
= (F x / 4) cosθ...
・・・・・・・・・(1) Fry=(Fx /4)sinθ
・・・・・・・・・・・・(2) Ftx= (F
X /4) sin θ ・・・・・・・・・・・・(
3) FLy= (Fx /4)cosθ...
......(4). Note that the force component detection element using a parallel plate structure has an angle 11 in the tangential direction.
The stress caused by the tangential force is very small and its influence can be ignored.

ところで、力成分検出要素43AX〜43DX。By the way, the force component detection elements 43AX to 43DX.

43A7〜43DYからは基準軸方向に作用する力に比
例したストレンゲージ出力信号が得られるので、本実施
例において主としてX軸方向の力を検出する力成分検出
要T: 43 A x〜43DXに貼着したストレンゲ
ージによるホイートストンブリッジを、力Fxに相当す
る信号が求められるようなホイートストンブリッジに構
成した場合の出力は、第3図に示す具体例でそれと同じ
ストレンゲ−ジによるホイートストンブリッジを構成し
たときの出力のcosθ 倍に小さくなっている。同様
に主としてY方向の力を検出する力成分検出要素43A
y〜43DYの各ストレンゲージにもFX/4のsin
θ倍に相当する信号が出ている。これら力成分検出要素
43Av〜43D、はY軸方向の力Fvを検出するため
に使われるので力FXの信号はキャンセルされるような
ホイートストンブリッジ構成にしておけばよい。
Since strain gauge output signals proportional to the force acting in the reference axis direction are obtained from 43A7 to 43DY, in this example, the force component detection required T: 43A x to 43DX, which mainly detects the force in the X-axis direction, is The output when a Wheatstone bridge using a strain gauge attached to the strain gauge is configured to obtain a signal corresponding to the force Fx is as shown in the specific example shown in Figure 3. It is cosθ times smaller than the output of . Similarly, force component detection element 43A mainly detects force in the Y direction.
FX/4 sin for each strain gauge from y to 43DY
A signal equivalent to θ times is output. Since these force component detection elements 43Av to 43D are used to detect the force Fv in the Y-axis direction, a Wheatstone bridge configuration may be used so that the force FX signal is canceled.

Y軸方向の力Fyが作用したときはこの逆で、主として
Y111方向の力を検出する力成分検出要素43AY〜
43Dvの出力からF Y−cosθに相当する信号を
求め、その際に主としてX軸方向の力を検出する力成分
検出要素43八X〜43D、の出力は相互にキャンセル
されるようにホイートストンブリッジを構成する。
When the force Fy in the Y-axis direction is applied, the opposite is true, and the force component detection elements 43AY~ mainly detect the force in the Y111 direction.
A signal corresponding to F Y-cos θ is obtained from the output of 43Dv, and at this time, a Wheatstone bridge is used so that the outputs of force component detection elements 438X to 43D, which mainly detect force in the X-axis direction, cancel each other out. Configure.

次に、第8図(b)において、剛体部12を固定し、口
体部11にモーメン;・M2を作用させたときの各梁状
部材43A〜43Dを通じて伝達される力によって力成
分検出素子43AX〜43DK。
Next, in FIG. 8(b), when the rigid body part 12 is fixed and a moment M2 is applied to the mouth body part 11, the force transmitted through each of the beam-like members 43A to 43D causes the force component detection element to be detected. 43AX~43DK.

43Av〜43Dvに作用する等価な力は、図に示すよ
うに荷重検出器中心Oから距離I−にある点P、Qを通
る直線上で釣り合う力F、で示されるやそこで、各力成
分検出要素43AX〜43DX。
The equivalent force acting on 43Av to 43Dv is represented by the force F balanced on a straight line passing through points P and Q located at a distance I- from the center O of the load detector, as shown in the figure. Elements 43AX to 43DX.

43A7〜43DYの基準軸方向の力F、およびそれと
直交する接線方向の力F、は次式で表わされる。ただし
、線OPと線OQとのなす角の1/2の角度をφとする
The force F in the direction of the reference axis of 43A7 to 43DY and the force F in the tangential direction perpendicular thereto are expressed by the following equation. However, the angle 1/2 of the angle formed by the line OP and the line OQ is assumed to be φ.

F、=F、sinφ     ・・・・・・・・・・・
・・・・(5)F t ” F @cosφ     
・・・・・・・・・・・・・・・(6)前述のように接
線方向の力Ftに対しては力成分検出要素43Aつ〜4
3Dx 、43Ay〜43Dvは有意な信号を出力しな
い。そこで、各力成分検出要素43AX〜43Dx 、
43Av〜43Dyに設けたストレンゲージを、基準軸
方向の力F、のみを検出するようなホイートストンブリ
ッジに構成すればよい。もちろん、この場合に力成分検
出要素43AX〜43Dつ、43Av〜43DvはX、
Y軸方向の力FX、FYの検出にも用いているので、そ
れらの場合とモーメントM2が作用している場合とが区
別できるようにホイートストンブリッジを構成する。具
体的な方法は当該技術者にとって自明なので省略する。
F,=F,sinφ・・・・・・・・・・・・
...(5) F t ” F @cosφ
(6) As mentioned above, for force Ft in the tangential direction, force component detection elements 43A to 4 are used.
3Dx, 43Ay to 43Dv do not output significant signals. Therefore, each force component detection element 43AX to 43Dx,
The strain gauges provided at 43Av to 43Dy may be configured as a Wheatstone bridge that detects only the force F in the direction of the reference axis. Of course, in this case, the force component detection elements 43AX to 43D and 43Av to 43Dv are X,
Since it is also used to detect the forces FX and FY in the Y-axis direction, the Wheatstone bridge is constructed so that these cases can be distinguished from the case where the moment M2 is acting. The specific method is obvious to those skilled in the art, so it will be omitted.

力F、が求まると(5)式より Fs ” Fr /sinφ    ・・・・・・・・
・・・・・・・(7)となる。一方、モーメントM2は
図示の関係よりM2−4F、  ・Lcosφ  ・・
・・・・・・・・・・・・・(8)である。結局、モー
メントM2は(7)式および(8)式より MZ = 4 F −・Lcotφ  ・・・・・・・
・・・・・・・・(9)で表わされるので、力F、を求
めればモーメントM2がわかる。ここで値Lcotφ 
はこの力センサに固有の定数である。
When the force F is determined, from equation (5), Fs ” Fr /sinφ ・・・・・・・・・
......(7). On the other hand, the moment M2 is M2-4F according to the relationship shown in the figure, ・Lcosφ ・・
・・・・・・・・・・・・(8). In the end, the moment M2 is calculated from equations (7) and (8) as follows: MZ = 4 F −・Lcotφ ・・・・・・・・・
Since it is expressed by (9), moment M2 can be found by finding force F. Here the value Lcotφ
is a constant specific to this force sensor.

本実施例も第1の実施例およびその具体例と同じ効果を
有するが、これに加えて、梁状部材と各剛体の端部とが
円環をなし、かつ、各力成分検出要素の平行平板構造が
円形貫通孔により構成されることから、加工がさらに容
易になるという効果をも有する。
This embodiment also has the same effect as the first embodiment and its specific examples, but in addition to this, the beam-like member and the end of each rigid body form a ring, and each force component detection element is parallel to each other. Since the flat plate structure is constituted by circular through holes, it also has the effect of further facilitating processing.

第9図は本発明の第4の実施例に係る荷重検出器の斜視
図である。図で、45は剛体部、45a、45bは剛体
部45の連結部、46は剛体部、46a (図では隠れ
ていてみえない)、46bは剛体部46の連結部である
。これら剛体部および連結部はさきの各実施例の剛体部
11.12および連結部11a、llb、12a、12
bに相当する。
FIG. 9 is a perspective view of a load detector according to a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 45 is a rigid body part, 45a and 45b are connection parts of the rigid body part 45, 46 is a rigid body part, 46a (hidden and cannot be seen in the figure), and 46b are connection parts of the rigid body part 46. These rigid body parts and connecting parts are the rigid body parts 11.12 and the connecting parts 11a, llb, 12a, 12 of each of the preceding embodiments.
Corresponds to b.

47は、第7図に示す梁状部材43A〜43D1それら
に配置された力成分検出要素43AX以下の各力成分検
出要素および連結部45a〜46bを含む荷重検出機構
部を示す。なお、図では、荷重検出機構部47の各力成
分検出要素の図示は省略されている。
Reference numeral 47 designates a load detection mechanism section including force component detection elements 43AX and subsequent force component detection elements disposed on the beam-like members 43A to 43D1 shown in FIG. 7 and connecting portions 45a to 46b. In addition, illustration of each force component detection element of the load detection mechanism section 47 is omitted in the figure.

前記第3の実施例では、各剛体部11.12が荷重検出
機構部47の厚みの平面内に位置していた。しかしなが
ら、各剛体部11.12は必ずしも当該平面内にある必
要はない。本実施例は、これら剛体部を図示の剛体部4
5.46として前記平面外に配置したものである。荷重
検出原理は第3の実施例のものと同じである。なお、本
実施例では、各剛体部45.46を荷重検出機構部47
が第3の実施例に示す構成であるものに適用した例につ
いて説明したが、このような各剛体部の配置が第1の実
施例および第2の実施例にも適用できるのは当然である
In the third embodiment, each rigid body part 11.12 was located within the thickness plane of the load detection mechanism part 47. However, each rigid body part 11.12 does not necessarily have to lie within the plane in question. In this embodiment, these rigid body parts are
5.46, which is placed outside the plane. The load detection principle is the same as that of the third embodiment. In addition, in this embodiment, each rigid body part 45, 46 is connected to the load detection mechanism part 47.
Although an example has been described in which this embodiment is applied to the structure shown in the third embodiment, it is natural that this arrangement of each rigid body part can also be applied to the first embodiment and the second embodiment. .

本実施例は第3の実施例の効果と同じ効果を有するとと
もに、厚さ寸法は大きくなるものの、より一層加工が容
易であるという効果をも有する。
This embodiment has the same effect as the third embodiment, and also has the effect of being easier to process, although the thickness is larger.

第10図は本発明の第5の実施例に係る荷重検出器の斜
視図である。図で、47は第4の実施例に示すものと同
じ荷1i検出機構部である。48゜49は剛体部であり
、第4の実施例の剛体部45゜46に相当する。剛体部
48は両連結部48a。
FIG. 10 is a perspective view of a load detector according to a fifth embodiment of the present invention. In the figure, 47 is the same load 1i detection mechanism as shown in the fourth embodiment. 48.degree. 49 is a rigid body portion, which corresponds to the rigid body portion 45.degree. 46 of the fourth embodiment. The rigid body portion 48 has both connecting portions 48a.

48b、および中央の環状部48Cを有する。同じく、
剛体部49は両連結部49a、49b、および中央の環
状部49cを有する。環状部48C149Cは互いにほ
ぼ対向位置にあり、かつ、荷重検出機構部47の環状体
の内側にあるので、王者を貫通する空洞部が構成される
。図示の符号50がこの空洞部を示す。本実施例が第3
の実施例と異なるのは、その各剛体部48.49の中央
に環状部48c、49cを設けた点のみである。荷重検
出原理は第3の実施例のものと同じである。なお、本実
施例の剛体部が第1の実施例および第2の実施例に適用
可能であるのは明かである。
48b, and a central annular portion 48C. Similarly,
The rigid portion 49 has both connecting portions 49a, 49b and a central annular portion 49c. Since the annular portions 48C and 149C are located substantially opposite to each other and located inside the annular body of the load detection mechanism portion 47, a hollow portion passing through the crown is formed. The illustrated reference numeral 50 indicates this cavity. This example is the third
The only difference from the embodiment is that annular parts 48c and 49c are provided at the center of each rigid body part 48, 49. The load detection principle is the same as that of the third embodiment. It is clear that the rigid body portion of this embodiment is applicable to the first embodiment and the second embodiment.

本実施例は第4の実施例の効果と同じ効果を有するばか
りでなく、空洞部50が構成されているので、この荷重
検出器をロボットや工作機械等の所定個所に装着する場
合、当該空洞部を用いれば装着が極めて容易となる。又
、各種信号線用ケーブルの挿通にも便利である。さらに
、ハンドグラインダ等の工具を空洞部を利用して収納し
、装置全体を小形化することもできる。さらに又、この
加工具の空洞部への収納により、加工の作用点を荷重検
出器に大幅に接近せしめることができ、荷重検出器に作
用するモーメントを抑制することができる。即ち、もし
、加工の作用点が荷重検出器から離れていると、荷重検
出器に作用するモーメントが大きくなり、前述のように
低く抑えられるモーメントの定格値を超えるおそれがあ
るが、本実施例では加工具を空洞部へ収納する手段を採
ることによりこの欠点を免れることができる。
This embodiment not only has the same effect as the fourth embodiment, but also has a cavity 50, so when this load detector is installed at a predetermined location on a robot or machine tool, etc. It is extremely easy to attach using the section. It is also convenient for inserting cables for various signal lines. Furthermore, tools such as a hand grinder can be stored in the cavity, making it possible to downsize the entire device. Furthermore, by housing the processing tool in the cavity, the point of application of processing can be brought significantly closer to the load detector, and the moment acting on the load detector can be suppressed. That is, if the point of application of machining is far from the load detector, the moment acting on the load detector will increase and may exceed the rated value of the moment, which can be kept low as described above. This drawback can be avoided by adopting a method of storing the processing tool in the cavity.

第11図は本発明の第6の実施例に係る荷重検出器の斜
視図である。図で、47は第4.第5の実施例と同じ荷
重検出機構部である。図では、荷重検出機構部47にお
ける平行平板構造が図示されている。51は円環状の剛
体部であり、その内径および外径は円環状の荷重検出機
構部47の内径および外径と等しい。51a、51bは
剛体部51の連結部、51Cは剛体部51の所定個所に
あけられた通し穴である。このji11シ穴設置の理由
は後述する。52は円環状の剛体部であり、その内径お
よび外径は剛体部51と同様、荷重検出機構部47の内
径および外径と等しい。52a、52bは剛体部52の
連結部である。53は剛体部51゜52、および荷重検
出機構部47を貫i1!!する空洞部を示す。
FIG. 11 is a perspective view of a load detector according to a sixth embodiment of the present invention. In the figure, 47 is the fourth. This is the same load detection mechanism as in the fifth embodiment. In the figure, a parallel plate structure in the load detection mechanism section 47 is illustrated. Reference numeral 51 denotes an annular rigid body portion, the inner diameter and outer diameter of which are equal to the inner diameter and outer diameter of the annular load detection mechanism portion 47 . 51a and 51b are connection parts of the rigid body part 51, and 51C is a through hole drilled at a predetermined location of the rigid body part 51. The reason for installing this ji11 hole will be described later. 52 is an annular rigid body part, and its inner diameter and outer diameter are equal to the inner diameter and outer diameter of the load detection mechanism part 47, similar to the rigid body part 51. 52a and 52b are connection parts of the rigid body part 52. 53 passes through the rigid body portions 51° 52 and the load detection mechanism portion 47 i1! ! This shows the cavity.

この荷重検出器は、1つの円柱ブロックに、空洞部53
を構成する貫通孔、各剛体部51,52、荷重検出機構
部47を構成するための切込み、および荷重検出機構部
47における各力成分検出要素の平行平板構造を構成す
るための貫通孔を加工することにより構成される。この
加工において、X軸およびY軸方向の力成分を検出する
力成分検出素子の平行平板構造を構成するための加工は
、剛体部51.52が存在するため面倒である。剛体部
51にあけられた通し穴51cは当該加工を行なう際に
生じる穴である。荷重検出原理は第3の実施例のものと
同じである。
This load detector has a cavity 53 in one cylindrical block.
, the rigid body parts 51 and 52, the notches for configuring the load detection mechanism section 47, and the through holes for configuring the parallel plate structure of each force component detection element in the load detection mechanism section 47. It consists of: In this process, the process for configuring the parallel plate structure of the force component detection element that detects force components in the X-axis and Y-axis directions is troublesome because of the presence of the rigid body parts 51 and 52. The through hole 51c drilled in the rigid body portion 51 is a hole created when performing the processing. The load detection principle is the same as that of the third embodiment.

本実施例の効果は、第5の実施例の効果に加え、各剛体
部と荷重検出段構部とが同一円環状断面となっているの
で、より一層加工が容易となり、かつ、空洞部が大きく
なるので、より多くの加工具や信号線用ケーブルを収納
できるという効果を有する。
In addition to the effects of the fifth embodiment, the effects of this embodiment are that each rigid body part and the load detection step part have the same annular cross section, so that machining is further facilitated, and the hollow part is reduced. Since it is larger, it has the effect of being able to accommodate more processing tools and signal line cables.

第12図(a)は本発明の第7の実施例に係る荷重1灸
出器の一部を切断除去した斜視図、第12図(b)は第
12図(a)で切断除去した部分の斜視図、第12図(
c)は第12図(a)に示す荷重検出器の平面図、第1
2図(d)は第12図(c)の線χn c−x n c
に沿う断面図である。
FIG. 12(a) is a perspective view of the load 1 moxibustion device according to the seventh embodiment of the present invention, with a part cut and removed, and FIG. 12(b) is the part cut and removed in FIG. 12(a). Perspective view of Figure 12 (
c) is a plan view of the load detector shown in Fig. 12(a);
Figure 2(d) is the line χn c-x n c in Figure 12(c).
FIG.

各図で、47はイ苛重検出機構部であり、そこに構成さ
れる各平行平板構造において第7図に示すものと同一の
ものには同一の符号が付しである。55は円環状のrt
1重検比検出機構部47側に設けられた円環状の剛体部
であり、連結部55a、55bで荷重検出機構部・!7
と連結されている。56は荷重検出8!構部47の内側
に設けられた円環状の剛体部であり、連結部56a、5
6bで荷重検出機構部47と連結さhでいる。剛体部5
5.56は対向位置にあり、その内周面は同一面とされ
ている。57は剛体部55と剛体部56とを分1離する
溝部、58は剛体部55と3重)★出機措部47とを連
結部55a、55bとの連結部分を除いて分離するスリ
ツ1−159は剛体部56とイ奇重検出機(1部47と
を連結部56a、56bとの連結部分を除いて分離する
スリットである。60は剛体部55.56を貫通する空
洞部である。本実施例の荷重検出原理;よ第3の実施例
のものと同じである。
In each figure, 47 is a stress detection mechanism section, and the same reference numerals are given to the same parts in each of the parallel plate structures constructed there as shown in FIG. 7. 55 is circular rt
It is an annular rigid body section provided on the side of the single-double ratio detection mechanism section 47, and the connection sections 55a and 55b connect the load detection mechanism section.! 7
is connected to. 56 is load detection 8! It is an annular rigid body part provided inside the structure part 47, and the connecting parts 56a, 5
It is connected to the load detection mechanism section 47 at 6b and h. Rigid body part 5
5.56 are located at opposing positions, and their inner peripheral surfaces are on the same plane. 57 is a groove that separates the rigid body part 55 and the rigid body part 56, and 58 is a slit 1 that separates the ejection mechanism part 47 (triple with the rigid body part 55) except for the connecting part with the connecting parts 55a and 55b. -159 is a slit that separates the rigid body part 56 and the first part 47, except for the connecting parts with the connecting parts 56a and 56b. 60 is a hollow part that penetrates the rigid body part 55 and 56. The load detection principle of this embodiment is the same as that of the third embodiment.

」二記荷重検出器を製作するための加工方法について簡
単に述べる。まず旋盤で外側寸法を加工する。その際に
剛体部55.56を分離する溝57をも含めて加工する
。次に半円周状のスリット58゜59と同一形状をした
電極を用いて放電加工で両スリット58.59を加工す
る。各力成分検出要素の各平行平板構造のための貫通孔
はボール盤などで加工すればよい。このように極めて簡
−屯な加工で容易に製作することができる。
” The processing method for manufacturing the load detector will be briefly described. First, the outside dimensions are machined using a lathe. At this time, the grooves 57 that separate the rigid body parts 55 and 56 are also processed. Next, both slits 58 and 59 are machined by electric discharge machining using electrodes having the same shape as the semicircular slits 58 and 59. The through holes for each parallel plate structure of each force component detection element may be formed using a drilling machine or the like. In this way, it can be easily manufactured with extremely simple processing.

なお、剛体部55.56は荷重検出8重構部47の外側
に設けることもできる。この場合、荷重検出機構部47
の各力成分検出部が外部機構との連結個所の内側にくる
ことになるので、上記図示の構成に比較してモーメント
定格の値をやや低い値に選定しなければならなくなる。
Note that the rigid body parts 55 and 56 can also be provided outside the load detection eight-layer structure part 47. In this case, the load detection mechanism section 47
Since each force component detection section will be located inside the connection point with the external mechanism, the value of the moment rating must be selected to be a slightly lower value than in the configuration shown above.

さらに、剛体部55.56の一方を内側に、他方を外側
に設けることもできろ。このような構成とすれば全体の
厚さを増すことなく各剛体部の厚さを荷重検出機構部4
7の厚さと同じにすることができ剛体部の剛性を大きく
することができる。したがって、荷重検出器をロボット
等へ装着する場合、剛体部の変形を防止することができ
検出精度をより一層向上させることができる。
Furthermore, one of the rigid parts 55, 56 could be provided on the inside and the other on the outside. With such a configuration, the thickness of each rigid body part can be adjusted to the load detection mechanism section 4 without increasing the overall thickness.
7, and the rigidity of the rigid body portion can be increased. Therefore, when the load detector is attached to a robot or the like, deformation of the rigid body portion can be prevented and detection accuracy can be further improved.

本実施例の効果は、第6の実施例の効果に加え、両開体
部が荷重検出機構部の厚み内にあるので、全体の厚みが
薄くなり、ロボットハンド等の外部機構に対する装着に
極めて適しているという効果をも有する。
In addition to the effects of the sixth embodiment, the effect of this embodiment is that since both open body parts are within the thickness of the load detection mechanism part, the overall thickness is reduced, making it extremely easy to attach to an external mechanism such as a robot hand. It also has the effect of being suitable.

以上、本発明の詳細な説明したが、それらのに限ること
はなく、他の構造のものを用いることができるのは明ら
かである。
Although the present invention has been described in detail above, it is obvious that the present invention is not limited thereto and that other structures can be used.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように、本発明では、荷重検出機構部を環状
に構成し、この荷重検出機構部に荷重検出要素を配置す
るようにしたので、荷重検出要素が周辺から中心に向っ
て配列される構造で外形寸法が同一である従来のものに
比較して、荷重検出要素の構成に必要なスペースを充分
に確保することができ、精度の高い荷重検出器を構成す
ることができるとともに、モーメント定格をより大きな
値に選定することができる。逆に、同一性能の荷重検出
器を構成する場合には従来のものに比べて、これをより
小型、軽量に構成することができる。
As described above, in the present invention, the load detection mechanism section is configured in an annular shape, and the load detection elements are arranged in this load detection mechanism section, so that the load detection elements are arranged from the periphery toward the center. Compared to conventional devices with the same structure and external dimensions, it is possible to secure sufficient space for configuring the load detection element, making it possible to configure a highly accurate load detector, as well as achieving a higher moment rating. can be selected to a larger value. Conversely, when constructing a load detector with the same performance, it can be constructed smaller and lighter than the conventional one.

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

第1図は本発明の第1の実施例に係る荷重検出器の斜視
図、第2図(a)、  (b)、  (c)。 (d)、  (e)、  (f)は平行平板構造の側面
図、第3図は第1図に示す荷重検出器の具体例を示す平
面図、第4図(a)、  (b)、  (c)、  (
d)。 (,3)は第3図に示す荷重検出器の検出原理の説明図
、第5図は(a)、(b)、(c)、(d)。 (e)、’ (f)は第3図に示す荷重検出器に使用さ
れるホイートストンブリッジの回路図、第6図および第
7図はそれぞれ本発明の第2の実施例および第3の実施
例に係る荷重検出器の平面図、第8図(a>、  (b
)は第7図に示す荷重検出器の検出原理の説明図、第9
図、第1org+および第11図はそれぞれ本発明の第
4の実施例、第5の実施例および第6の実施例に係る荷
車検出器の斜視図、第12図(a)、(b)、(c)、
(d)は本発明の第7の実施例に係る荷重検出器の一部
破断斜視図、平面図および断面図、第13図は従来の荷
重検出器の斜視図である。 11.12,45,46.48,49,51゜52.5
5.56・・・・・剛体部、13AX。 13AY 、13Az 、13Az’、138K 。 13By 、13Bz 、13Bz’、13Cx 。 13Cy、13C2,13c2’、13DX。 L3Dv、13Dz、13Dz’、43Az。 43A、、43八Zl  4381+、43By、43
Bz+  43Cx、43Cv、43Cz、43Dx。 43Dv、43Dy  ・・・力成分検出要素、14゜
14’、44.47・・・荷重検出機構部第3図 ム 第4図 (a) 第4図 (b) 第4図  、 第5図 rσノ                      
       (b)(c)            
                (d)(e)   
                        (
f)第6図 13C’           130’第7図 第8図 (O) 第8図 第9図 第ii図 第12図 (C)
FIG. 1 is a perspective view of a load detector according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2(a), (b), and (c). (d), (e), (f) are side views of the parallel plate structure, Figure 3 is a plan view showing a specific example of the load detector shown in Figure 1, Figures 4 (a), (b), (c), (
d). (, 3) is an explanatory diagram of the detection principle of the load detector shown in FIG. 3, and FIG. 5 is (a), (b), (c), and (d). (e), '(f) are circuit diagrams of the Wheatstone bridge used in the load detector shown in Fig. 3, and Figs. 6 and 7 are the second and third embodiments of the present invention, respectively. Plan view of the load detector according to Fig. 8 (a>, (b)
) is an explanatory diagram of the detection principle of the load detector shown in Fig. 7, and Fig. 9
1org+ and FIG. 11 are perspective views of cart detectors according to the fourth embodiment, fifth embodiment, and sixth embodiment of the present invention, respectively, and FIGS. 12(a), (b), (c),
(d) is a partially cutaway perspective view, plan view, and sectional view of a load detector according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a perspective view of a conventional load detector. 11.12,45,46.48,49,51゜52.5
5.56...Rigid body part, 13AX. 13AY, 13Az, 13Az', 138K. 13By, 13Bz, 13Bz', 13Cx. 13Cy, 13C2, 13c2', 13DX. L3Dv, 13Dz, 13Dz', 43Az. 43A,, 438Zl 4381+, 43By, 43
Bz+ 43Cx, 43Cv, 43Cz, 43Dx. 43Dv, 43Dy...Force component detection element, 14°14', 44.47...Load detection mechanism part Fig. 3m Fig. 4(a) Fig. 4(b) Fig. 4, Fig. 5 rσ of
(b)(c)
(d)(e)
(
f) Fig. 6 13C'130' Fig. 7 Fig. 8 (O) Fig. 8 Fig. 9 Fig. ii Fig. 12 (C)

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1の剛体部と、第2の剛体部と、これら第1の
剛体部および第2の剛体部間に作用する荷重を検出する
荷重検出要素が少なくとも1つ設けられた荷重検出機構
部とを備えた荷重検出器において、前記荷重検出機構部
を環状に構成し、前記荷重検出機構部に設定された所定
方向の軸上において対向する当該荷重検出機構部の2つ
の部分と前記第1の剛体部とを連結し、前記所定方向と
ほぼ直交する方向の軸上において対向する前記荷重検出
機構部の2つの部分と前記第2の剛体部とを連結したこ
とを特徴とする荷重検出器。
(1) A load detection mechanism including a first rigid body part, a second rigid body part, and at least one load detection element that detects a load acting between the first rigid body part and the second rigid body part. In the load detector, the load detection mechanism has an annular configuration, and two parts of the load detection mechanism and the first part are opposed on an axis in a predetermined direction set in the load detection mechanism. and the second rigid body part is connected to two parts of the load detection mechanism part facing each other on an axis substantially perpendicular to the predetermined direction. vessel.
(2)特許請求の範囲第(1)項において、前記荷重検
出要素は、主として前記所定方向の力を検出する力成分
検出要素、主として前記所定方向と直交する方向の力を
検出する力成分検出要素、および主として前記2つの方
向のいずれともほぼ直交する方向の力を検出する力成分
検出要素のうちの少なくとも1つであることを特徴とす
る荷重検出器。
(2) In claim (1), the load detection element is a force component detection element that mainly detects force in the predetermined direction, and a force component detection element that mainly detects force in a direction perpendicular to the predetermined direction. and at least one of a force component detection element that mainly detects force in a direction substantially perpendicular to either of the two directions.
(3)特許請求の範囲第(2)項において、前記力成分
検出要素は、平行平板構造により構成されていることを
特徴とする荷重検出器
(3) A load detector according to claim (2), characterized in that the force component detection element has a parallel plate structure.
(4)特許請求の範囲第(1)項において、前記荷重検
出要素は、前記荷重検出機構部における前記第1の剛体
部および前記第2の剛体部との隣接する連結部分間にそ
れぞれ設けられていることを特徴とする荷重検出器。
(4) In claim (1), the load detection element is provided between adjacent connection parts of the first rigid body part and the second rigid body part in the load detection mechanism part. A load detector characterized by:
(5)特許請求の範囲第(4)項において、前記荷重検
出要素は、前記荷重検出機構部に、前記所定方向の軸に
関して対称に配置されていることを特徴とする荷重検出
器。
(5) The load detector according to claim (4), wherein the load detection element is disposed in the load detection mechanism portion symmetrically with respect to an axis in the predetermined direction.
(6)特許請求の範囲第(1)項において、前記第1の
剛体部および前記第2の剛体部は、それぞれその中央部
に環状構造を備えていることを特徴とする荷重検出器。
(6) The load detector according to claim (1), wherein each of the first rigid body part and the second rigid body part has an annular structure at its center.
(7)特許請求の範囲第(1)項において、前記第1の
剛体部および前記第2の剛体部は環状に形成されている
ことを特徴とする荷重検出器
(7) The load detector according to claim (1), wherein the first rigid body part and the second rigid body part are formed in an annular shape.
(8)特許請求の範囲第(7)項において、前記第1の
剛体部および前記第2の剛体部は、前記荷重検出機構部
とほぼ同一形状の環状に形成されていることを特徴とす
る荷重検出器。
(8) Claim (7) is characterized in that the first rigid body part and the second rigid body part are formed in an annular shape having substantially the same shape as the load detection mechanism part. Load detector.
(9)特許請求の範囲第(7)項において、前記第1の
剛体部および前記第2の剛体部は、前記荷重検出機構部
の内側に配置されていることを特徴とする荷重検出器。
(9) The load detector according to claim (7), wherein the first rigid body part and the second rigid body part are arranged inside the load detection mechanism part.
(10)特許請求の範囲第(7)項において、前記第1
の剛体部および前記第2の剛体部は、一方が前記荷重検
出機構部の内側に、他方が前記荷重検出機構部の外側に
配置されていることを特徴とする荷重検出器。
(10) In claim (7), the first
A load detector, wherein one of the rigid body part and the second rigid body part is disposed inside the load detection mechanism part, and the other one is disposed outside the load detection mechanism part.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012018031A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 株式会社トライフォース・マネジメント Torque sensor
WO2012070285A1 (en) * 2010-11-25 2012-05-31 株式会社トライフォース・マネジメント Torque sensor
JP4963138B1 (en) * 2011-07-27 2012-06-27 株式会社トライフォース・マネジメント Force sensor
USD850313S1 (en) 2017-02-28 2019-06-04 Dai-Ichi Seiko Co., Ltd. Electrode base for torque sensor
US10557764B2 (en) 2015-01-26 2020-02-11 Tri-Force Management Corporation Torque sensor which detects torque around a predetermined rotation axis
JP2021534995A (en) * 2018-08-06 2021-12-16 ウニヴェルシタ・デッリ・ストゥーディ・ディ・サレルノUniversita Degli Studi Di Salerno Methods for machining thin plates and elastic joints, especially for the realization of monolithic mechanical oscillators

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6092326B2 (en) 2015-07-29 2017-03-08 株式会社トライフォース・マネジメント Torque sensor
US11187600B2 (en) 2016-12-27 2021-11-30 Dai-Ichi Seiko Co., Ltd. Torque sensor

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012018031A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 株式会社トライフォース・マネジメント Torque sensor
JP2012037300A (en) * 2010-08-05 2012-02-23 Tryforce Management Co Ltd Torque sensor
US8667854B2 (en) 2010-08-05 2014-03-11 Tri-Force Management Corporation Torque sensor
WO2012070285A1 (en) * 2010-11-25 2012-05-31 株式会社トライフォース・マネジメント Torque sensor
JP4963138B1 (en) * 2011-07-27 2012-06-27 株式会社トライフォース・マネジメント Force sensor
WO2013014803A1 (en) * 2011-07-27 2013-01-31 株式会社トライフォース・マネジメント Dynamic sensor
US8966996B2 (en) 2011-07-27 2015-03-03 Tri-Force Management Corporation Force sensor
US10557764B2 (en) 2015-01-26 2020-02-11 Tri-Force Management Corporation Torque sensor which detects torque around a predetermined rotation axis
US11118987B2 (en) 2015-01-26 2021-09-14 Tri-Force Management Corporation Torque sensor used for robot arm, has an exertion support body exerting the torque to an annular deformation body
US11703402B2 (en) 2015-01-26 2023-07-18 Tri-Force Management Corporation Torque sensor having detection element which detects elastic deformation by exertion of torque to be detected
USD850313S1 (en) 2017-02-28 2019-06-04 Dai-Ichi Seiko Co., Ltd. Electrode base for torque sensor
JP2021534995A (en) * 2018-08-06 2021-12-16 ウニヴェルシタ・デッリ・ストゥーディ・ディ・サレルノUniversita Degli Studi Di Salerno Methods for machining thin plates and elastic joints, especially for the realization of monolithic mechanical oscillators

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