WO2020162052A1 - 多軸センサ - Google Patents

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WO2020162052A1
WO2020162052A1 PCT/JP2019/049605 JP2019049605W WO2020162052A1 WO 2020162052 A1 WO2020162052 A1 WO 2020162052A1 JP 2019049605 W JP2019049605 W JP 2019049605W WO 2020162052 A1 WO2020162052 A1 WO 2020162052A1
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WO
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stopper
axis
axis sensor
force
area
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/049605
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English (en)
French (fr)
Inventor
嵩幸 遠藤
四輩 熊
Original Assignee
日本電産コパル電子株式会社
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Publication date
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Priority claimed from JP2019018845A external-priority patent/JP7305364B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force

Definitions

  • the present invention relates to a multi-axis sensor that detects forces in multi-axis directions.
  • An object of an embodiment of the present invention is to provide a multi-axis sensor that can more easily provide a stopper structure that protects from an external force in the multi-axis direction.
  • a multi-axis sensor has a flat plate-shaped first area portion located in a central portion and an elastic body integrally formed with the first area portion, and at least a part of the first area portion is formed.
  • a second area portion located on the outer peripheral side, a multiaxial force detecting means for detecting a force in a multiaxial direction based on a relative displacement amount of the first area portion and the second area portion,
  • the first region means and the second region portion are in contact with each other, and the first stopper means functions as a stopper against the force in the first direction, and the second stopper function functions as a stopper against a force in the second direction different from the force in the first direction.
  • stopper means located on a central portion and an elastic body integrally formed with the first area portion, and at least a part of the first area portion is formed.
  • a second area portion located on the outer peripheral side, a multiaxial force detecting means for detecting a force in a multiaxial direction based on a relative displacement amount of the first area portion and the
  • FIG. 1 is a perspective view of a configuration of a multi-axis sensor according to a first embodiment of the present invention as seen obliquely from above.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the stopper structure portion of FIG. 1 according to the first embodiment taken along the line AA′.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the stopper structure portion SP of FIG. 1 according to the first embodiment taken along line BB′.
  • FIG. 4 is an image diagram showing the operation of the stopper structure portion according to the first embodiment with respect to the force in the Z-axis direction.
  • FIG. 5 is an image diagram showing the operation of the stopper structure portion according to the first embodiment with respect to a force in the X-axis or Y-axis direction.
  • FIG. 1 is a perspective view of a configuration of a multi-axis sensor according to a first embodiment of the present invention as seen obliquely from above.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the stopper structure portion of
  • FIG. 6 is an image diagram showing the operation of the stopper structure portion according to the first embodiment with respect to the X-axis or Y-axis moment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the method for manufacturing the multi-axis sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a simplified diagram simply showing a gap in the stopper structure portion according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a modified configuration of the multi-axis sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a top view showing the configuration of the multi-axis sensor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a sectional view of the Z-axis direction stopper portion of FIG. 10 according to the second embodiment taken along the line CC′.
  • FIG. 12 is a configuration diagram showing a first modification of the Z-axis direction stopper portion according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a configuration diagram showing a second modification of the Z-axis direction stopper portion according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the method for manufacturing the multi-axis sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a top view showing the configuration of the multi-axis sensor according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of the Z-axis direction stopper portion of FIG. 15 according to the third embodiment taken along line DD′.
  • FIG. 1 is a perspective view of a configuration of a multi-axis sensor 10 according to a first embodiment of the present invention as seen obliquely from above.
  • the same parts in the drawings will be denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different parts will be mainly described.
  • the multi-axis sensor 10 has a thick flat plate shape.
  • the outer shape of the multi-axis sensor 10 is a brim shape that is the same shape at every predetermined angle from the center.
  • the surface of the collar shape is a circle or a polygon.
  • the multi-axis sensor 10 is mounted on a robot or the like.
  • the multi-axis sensor 10 detects 6 axes of a force Fx in the X-axis direction, a force Fy in the Y-axis direction, a force Fz in the Z-axis direction, an X-axis moment Mx, a Y-axis moment My, and a Z-axis moment Mz. ..
  • the X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other, and the XY plane formed by the X axis and the Y axis is parallel to the plane portion of the multi-axis sensor 10.
  • the Z axis is perpendicular to the XY plane or plane portion of the multi-axis sensor 10.
  • the multi-axis sensor 10 includes a first area part 1, a second area part 2, and a plurality of flexure elements 3.
  • the multi-axis sensor 10 may include a detection circuit for detecting displacements in the multi-axis direction, a base, a cover, various wirings, or attachment parts for attaching the multi-axis sensor 10 to a mounting location, if necessary. Shall be provided.
  • the first area portion 1 and the second area portion 2 are elastic bodies integrally formed of a material such as metal.
  • the first region portion 1 is formed in an annular shape having a hole in the center thereof and is located in the central portion (central portion) of the multi-axis sensor 10.
  • the second area portion 2 is positioned so that its center overlaps with the center of the first area portion 1 and covers the outer periphery of the first area portion 1.
  • the elastic body of the multi-axis sensor 10 may have any shape as long as the second region portion 2 is located on the outer peripheral side of at least a part of the first region portion 1. For example, a part of the first area portion 1 may be located between the second area portions 2 or on the outer peripheral side.
  • the first area part 1 is attached to the movable part, and the second area part 2 is attached to the fixed part.
  • the multi-axis sensor 10 detects the force in the multi-axis (six-axis) direction based on the relative displacement amount of the first region portion 1 and the second region portion 2.
  • the first area portion 1 may be attached to the fixed portion and the second area portion 2 may be attached to the movable portion.
  • the multi-axis sensor 10 is provided in a joint of a robot or the like, one of the first region portion 1 and the second region portion 2 is attached to the hand or arm of the robot, and the other rotates in the Z-axis direction. It is attached to a motor, a speed reducer, or the like, which serves as a power source for generating a torque acting on the shaft.
  • the plurality of flexure elements 3 are arranged so that the direction extending in the radial direction at equal angular intervals from the center is the longitudinal direction, and is provided so as to connect (straddle) the first region portion 1 and the second region portion 2.
  • the flexure element 3 may be provided in any manner as long as it is provided so as to exert a force due to the relative displacement between the first region portion 1 and the second region portion 2.
  • the flexure element 3 may be provided so as to be provided with a beam portion that connects the first region portion 1 and the second region portion 2 and to be attached to this beam portion.
  • any number of flexure elements 3 may be provided as long as there are two or more, but three or more are required to function as a force sensor for detecting six axes.
  • the configuration of the multi-axis sensor 10 provided with three strain generating bodies 3 at intervals of 120 degrees from the center will be mainly described.
  • the flexure element 3 has a configuration in which a plurality of strain gauges serving as sensors for detecting strains are attached to a rectangular plate-shaped member serving as a base.
  • the strain gauge is configured such that when it is deformed, it causes an electrical displacement.
  • any number of strain gauges may be provided, and the strain gauges may be arranged in any orientation.
  • the strain gauge may be any strain gauge as long as it produces an electrically detectable displacement.
  • the strain gauge may change its electric resistance or generate a voltage according to the amount of deformation.
  • the multi-axis sensor 10 measures the force of each axis by detecting these electrical displacements and performing calculations so as to extract only the force in the axial direction to be measured.
  • FIG. 2 is a sectional view of the stopper structure portion SP of FIG. 1 according to the present embodiment, taken along line AA′ (X-axis direction, radial direction).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the stopper structure portion SP of FIG. 1 according to this embodiment, taken along line BB′ (Y-axis direction, circumferential direction).
  • the stopper structure portion SP is composed of the first structure portion 11 of the first region portion 1 and the second structure portion 21 of the second region portion 2.
  • the surfaces of the first structure portion 11 and the second structure portion 21 that face each other are tapered surfaces that are inclined so as to be aligned with each other.
  • a gap is provided between the two facing tapered surfaces. When this gap is in close contact, it plays the role of a stopper.
  • FIG. 1 shows an example in which three stopper structure portions SP are arranged at equal angular intervals (120 degrees) from the center between the flexure elements 3, but any number of stopper structure portions SP may be provided. It may be arranged in any way.
  • one stopper structure portion SP will be described with reference to the X axis, the Y axis, and the Z axis, but the same applies to other stopper structure portions SP.
  • a cut portion CL is provided at a corner where the first structural portion 11 and the second structural portion 21 face each other.
  • the gap between the tapered surfaces is inclined.
  • the gap is inclined, so that a gap can be formed in the X-axis direction and the Z-axis direction. Therefore, this gap serves as a stopper in the X-axis direction and the Z-axis direction.
  • the gap is inclined, so that a gap is formed in the Y-axis direction and the Z-axis direction. Therefore, this gap serves as a stopper in the Y-axis direction and the Z-axis direction.
  • the tapered surface of the second structure portion 21 becomes like a saucer and receives the tapered surface of the first structure portion 11, as shown in FIG. This serves as a stopper against the force Fz in the Z-axis direction.
  • the tapered surface of the first structural portion 11 comes into contact with the tapered surface of the second structural portion 21 at least at one location, as shown in FIG. .. This serves as a stopper for the X-axis moment Mx or the Y-axis moment My.
  • tapered surfaces shown in FIG. 2 facing each other in the circumferential direction (X-axis direction) and the tapered surfaces shown in FIG. 3 facing each other in the radial direction (Y-axis direction) share the role of a stopper. May be.
  • the tapered surfaces facing each other in the circumferential direction the tapered surfaces functioning mainly as a stopper against the force Fz in the Z-axis direction, the Z-axis moment Mz, the X-axis moment Mx, and the Y-axis moment My are provided. , As the stopper against the force Fz in the Z-axis direction.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing the multi-axis sensor 10 according to this embodiment.
  • FIG. 8 is a simplified diagram simply showing the gap of the stopper structure portion SP according to the present embodiment.
  • the manufacturing method of the multi-axis sensor 10 described here is an example, and the manufacturing method is not necessarily required.
  • step S101 Create specifications for the multi-axis sensor 10 based on the purpose or application (step S101).
  • An elastic body including the stopper structure portion SP is designed based on the created specifications (step S102).
  • step S103 Apply the respective forces Fx, Fy, Fz, Mx, My, and Mz of the 6 axes at the time of rating to the designed elastic body (step S103).
  • the application of force may be performed by computer simulation, may be performed on an elastic body manufactured as a prototype, or may be performed by another method.
  • the force to be applied is not limited to the rating, and may be any value as long as it does not exceed the maximum force applied during normal operation of a device or the like in which the multi-axis sensor 10 is mounted.
  • the ratings shall be interpreted similarly in the following.
  • the displacement amount in each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions is calculated for each of the applied 6-axis forces Fx to Mz (step S104).
  • the maximum displacement amount X1max of the X-axis, the maximum displacement amount Y1max of the Y-axis, and the maximum displacement amount Z1max of the Z-axis are respectively determined from the displacement amounts for each of the calculated forces Fx to Mz of the 6-axis (step S105).
  • the 6-axis composite force at the time of rating is applied (step S106).
  • the 6-axis composite force at the time of rating is a force in which all the 6-axis forces Fx to Mz are simultaneously applied at the rating.
  • the X-axis displacement amount X6, the Y-axis displacement amount Y6, and the Z-axis displacement amount Z6 when the rated six-axis composite force is applied are obtained (step S107).
  • the lengths of the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the gap of the stopper structure portion SP are determined. (Step S109).
  • the lengths of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis of the gap may be the same as the determined maximum displacements Xmax, Ymax, Zmax of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. You may make it the length with.
  • step S110 Examine whether there is a problem with the material safety factor of the elastic body in the determined gap of the stopper structure portion SP (step S110). For example, it is confirmed whether or not the material safety factor of the elastic body can be secured (for example, the material safety factor>1) even when the maximum displacement of the elastic body occurs within the range of the gap. If there is a problem with the material safety factor, the elastic body is redesigned (No in step S110, step S102).
  • the angle ⁇ of the gap for wire cutting and the wire diameter ⁇ of the wire are obtained based on the determined gap of the stopper structure portion SP (Yes in step S110, step S111).
  • the angle ⁇ of the gap represents the angle at which the gap (tapered surface) is inclined with respect to the XY plane.
  • the length Y in the Y-axis direction of the gap is obtained in the same manner as the length X in the X-axis direction.
  • the length X in the X-axis direction and the length Y in the Y-axis direction may be different. From these equations, the angle ⁇ of the gap and the wire diameter ⁇ of the wire can be obtained.
  • step S112 Investigate whether or not wire cutting is possible based on the gap angle ⁇ and the wire diameter ⁇ (step S112). For example, when the device for wire cutting cannot handle the calculated gap angle ⁇ , or when there is no wire corresponding to the calculated wire diameter ⁇ , it is determined that the wire cutting cannot be performed.
  • step S112 redesign the elastic body (No in step S112, step S102). Instead of redesigning the elastic body, the axial lengths X, Y, and Z of the gap may be recalculated (step S109), and the gap angle ⁇ and the wire diameter ⁇ may be recalculated. Alternatively (step S111), other processes may be redone.
  • the elastic body is cut out from the material by wire cutting (Yes in step S112, step S113). Thereby, the elastic body is manufactured.
  • the shape of the multi-axis sensor 10 may be appropriately changed according to various purposes such as weight reduction or increase in sensor sensitivity.
  • an elliptical annular portion EP may be provided between the stopper structure portion SP and the central portion of the first region portion 1. Good. Thereby, the operating point of the stopper by the stopper structure portion SP or the sensitivity of the sensor can be adjusted.
  • the force Fx acting in the XY plane direction is provided by providing the stopper structure portion SP that brings the first region portion 1 (movable portion) and the second region portion 2 (fixed portion) into contact with each other at the tapered surfaces.
  • the operating points of the stopper for Fy, Mz and the forces Fz, Mx, My acting in the Z-axis direction can be set independently and separately.
  • the lengths of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis of the gap between the taper surfaces of the first region portion 1 and the second region portion 2 are determined from the displacement amount of the elastic body due to overload. By making it shorter, it is possible to set stoppers in each axial direction.
  • the stopper structure portion SP is formed by making the surfaces of the first region portion 1 and the second region portion 2 facing each other into tapered surfaces, the elastic structure including the first region portion 1 and the second region portion 2 is formed.
  • the shape of the body can be a shape that can be wire-cut. Specifically, wire cutting can be performed by determining the angle ⁇ of inclination of the tapered surface and the interval ⁇ of the gap from the lengths of the X-axis, Y-axis, and Z-axis of the obtained gap.
  • the shape that can be cut by wire is a shape that can be formed by cutting the outer shape with a straight line (wire), and specifically, a shape in which the outer shape is formed by a flat or curved surface without unevenness.
  • FIG. 10 is a top view showing the configuration of the multi-axis sensor 10A according to the second embodiment of the present invention.
  • the present embodiment will be described mainly on the portions different from the first embodiment, and the other portions are the same as those of the first embodiment, and description thereof will be omitted.
  • the multi-axis sensor 10A includes a first area portion 1A, a second area portion 2A, a plurality of flexure elements 3A, and a plurality of Z-axis direction stopper portions 4.
  • the mounting hole H3 is a screw hole for inserting the bolt 45 in order to mount the Z-axis direction stopper portion 4 on the multi-axis sensor 10A.
  • the dotted line in FIG. 10 shows the mounting position of the Z-axis direction stopper portion 4.
  • region part 2A, and 3 A of several strain bodies are the 1st area
  • the functions or roles are basically the same even if there are differences in shape or size.
  • the configuration of the multi-axis sensor 10A provided with four flexures 3A at intervals of 90 degrees from the center will be mainly described.
  • the stopper structure portion SPA includes the first structure portion 11A of the first region portion 1A, the second structure portion 21A of the second region portion 2A, and the Z-axis direction stopper portion 4.
  • the stopper structure portion SPA has a shape in which the first structure portion 11A is radially extended from the first area portion 1A in the central portion toward the second area portion 2A located in the outer peripheral portion.
  • the stopper structure portion SPA may have a shape in which the second structure portion 21A radially extends from the second region portion 2A in the outer peripheral portion toward the first region portion 1 located in the central portion.
  • the first structural portion 11A and the second structural portion 21A face each other on a plane parallel to the Z axis.
  • the first gap SP1 is a gap between the first structure portion 11A and the second structure portion 21A, which is between the surfaces facing each other in the radial direction.
  • the first gap SP1 plays a role of a stopper against the translational forces Fx and Fy in the XY plane directions.
  • the first structure portion 11A comes into contact with the second structure portion 21A that faces the first gap portion SP1 via the first gap SP1, It serves as a stopper against translational forces Fx and Fy in the XY plane directions.
  • the second gap SP2 is a gap between the surfaces facing each other in the circumferential direction between the first structure portion 11A and the second structure portion 21A.
  • the second gap SP2 plays a role of a stopper against the Z-axis moment Mz.
  • the first structure portion 11A comes into contact with the opposing second structure portion 21A via the second gap SP2, and serves as a stopper for the Z-axis moment Mz.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the Z-axis direction stopper portion 4 of FIG. 10 according to the present embodiment taken along line CC′ (radial direction).
  • the Z-axis direction stopper portion 4 will be described as being fixed to the second area portion 2A, but may be fixed to the first area portion 1A.
  • the first stopper member 41 is arranged so as to cover the first gap SP1 between the first structural portion 11A and the second structural portion 21A from the upper surface via the first adjusting member 43.
  • the second stopper member 42 is arranged so as to cover the first gap SP1 between the first structural portion 11A and the second structural portion 21A from the lower surface via the second adjusting member 44. That is, each set of stopper members 41, 42 sandwiches the first gap SP1 between the first structural portion 11A and the second structural portion 21A with the two adjusting members 43, 44 interposed therebetween. 41 to 44 are arranged.
  • the bolt 45 is inserted so as to penetrate the first stopper member 41, the first adjusting member 43, the second structural portion 21A, the second adjusting member 44, and the second stopper member 42 in order from the top surface.
  • a nut 46 is passed through the tip of a bolt 45 protruding from the lower surface side of the second stopper member 42 and tightened.
  • the Z-axis direction stopper portion 4 is fixed to the elastic body.
  • the Z-axis direction stopper portion 4 is attached to the elastic body by the bolt 45 and the nut 46, but the Z-axis direction stopper portion 4 may be attached in any manner.
  • the first stopper member 41 and the second stopper member 42 may have any configuration as long as they sandwich at least a part of each of the first structural portion 11A and the second structural portion 21A.
  • the configuration may be such that the second gap SP2 between the first structural portion 11A and the second structural portion 21A is sandwiched.
  • the third gap SP3 is a gap formed in the Z-axis direction between the first stopper member 41 and the first structural portion 11A by interposing the first adjusting member 43.
  • the fourth gap SP4 is a gap formed in the Z-axis direction between the second stopper member 42 and the first structure portion 11A by interposing the second adjusting member 44.
  • the third gap SP3 and the fourth gap SP4 serve as stoppers against the X-axis moment Mx, the Y-axis moment My, and the force Fz in the Z-axis direction.
  • the first adjusting member 43 and the second adjusting member 44 are shims or washers. What kind of adjusting members 43 and 44 can be used as long as they adjust the widths (lengths in the Z-axis direction) of the gaps SP3 and SP4 between the stopper members 41 and 42 and the second structural portion 21A. But it's okay. By selecting the thicknesses of the first adjusting member 43 and the second adjusting member 44, the widths of the gaps SP3, SP4 are adjusted.
  • Z-axis direction stopper portion 4 may be modified as follows.
  • portions corresponding to the first adjusting member 43 and the second adjusting member 44 are integrated so as to be included in the stopper members 41a and 42a, respectively. May be.
  • the portions corresponding to the first adjusting member 43 and the second adjusting member 44 are integrated so as to be included in the second structural portion 21Ab. May be done.
  • the thickness of the second structure portion 21Ab may be thicker than the thickness of the first structure portion 11A by the thickness of the first adjustment member 43 and the second adjustment member 44.
  • the portions corresponding to the first adjusting member 43 and the second adjusting member 44 are integrated so as to be included in the first structural portion 11A. May be.
  • the stopper members 41, 41a, 42, 42a may be provided with a recess DN on the surface thereof so that the head portion of the bolt 45 and the nut 46 portion do not protrude from the respective surfaces. Good.
  • FIG. 14 is a flowchart showing a method for manufacturing the multi-axis sensor 10A according to this embodiment.
  • the manufacturing method of the multi-axis sensor 10A described here is an example, and the manufacturing method is not necessarily required.
  • the elastic body is generated by the relative displacement amount between the first area portion 1A and the second area portion 2A determined by the force in each direction based on the created specifications and the gap based on the minimum processing width that can be handled by the processing device.
  • the flexure element 3A is designed.
  • the processing device wire cutting processing (electric discharge processing), laser processing, or the like is used.
  • the force to be applied is not limited to the rating, and may be any value as long as it does not exceed the maximum force applied during normal operation of a device or the like equipped with the multi-axis sensor 10A.
  • the ratings shall be interpreted similarly in the following.
  • step S102 select the material based on the magnitude of force (step S102).
  • the material for example, aluminum alloy, carbon steel, alloy steel, stainless steel, or the like.
  • the dimensions of the elastic beam and strain element 3A are calculated based on the Young's modulus of the material. Specifically, some parameters are provisionally set, and specific dimensions are adjusted and determined. For example, the length, thickness and number of elastic beams are provisionally set according to the required external dimensions (step S103), based on the force in each direction based on the specifications and the minimum processing width that can be processed by the processing device.
  • the first gap SP1 of the relative displacement amount between the first region portion 1A and the second region portion 2A determined by the gap is provisionally set (step S104).
  • the moment of inertia of area is expressed by the following equation.
  • the width of the elastic beam is calculated from the temporarily set first gap SP1 (step S105).
  • the first gap SP1 has a size equal to or larger than the minimum processing width that can be handled by the processing device.
  • the width of SP1 is preferably in the range of 10 ⁇ m to 200 ⁇ m, and particularly preferably 50 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the deformation amount of the flexure element 3A is calculated from the first gap SP1, and the dimensions (length, width, and thickness) of the flexure element 3A are obtained and provisionally set until a predetermined force detection sensitivity can be obtained. (Step S106, step S107).
  • Fs is the force applied to the flexure element 3A
  • Ls is the length of the flexure element 3A
  • Es is the Young's modulus of the material of the flexure element 3A
  • Is is the The second moment of area of the strain body 3A
  • hs is the width of the strain body 3A
  • bs is the thickness of the strain body 3A. Note that hs and bs are opposite depending on the direction of force.
  • the strength is judged as follows.
  • the stress ⁇ is expressed as follows.
  • Such a design may be derived by calculation by the above-mentioned mathematical formula, may be derived by structural analysis using computer simulation, or may be derived by using an elastic body manufactured for trial production, and others. You may lead by the method.
  • the second gap is determined by the beam size of the elastic body, the size of the strain generating body 3A, and the forces and moments (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) in each direction based on the specifications determined as described above.
  • SP2 the third gap SP3 of the Z-axis direction stopper portion 4, and the fourth gap SP4 of the Z-axis direction stopper portion 4 are calculated (Yes in step S108, step S109).
  • the second gap SP2 is obtained by adding the displacement amount ⁇ Fx based on the translational force Fx in the X-axis direction and the displacement amount ⁇ Mz based on the moment Mz about the Z-axis ( ⁇ Fx+ ⁇ Mz), or the translational force Fy in the Y-axis direction. Is determined by the addition value ( ⁇ Fy+ ⁇ Mz) of the displacement amount ⁇ Fy based on the above and the displacement amount ⁇ Mz based on the moment Mz about the Z axis. That is, it is determined by the following equation.
  • the third gap SP3 and the fourth gap SP4 of the Z-axis direction stopper portion 4 are translated in the Z-axis direction by a displacement amount ⁇ Mx based on the moment Mx about the X axis and a displacement amount ⁇ My based on the moment My about the Y axis. It is determined by the following equation based on the displacement amount ⁇ Fz based on the force Fz.
  • ⁇ is the angle from the X axis to the position where the stopper portion 4 is arranged in the Z axis direction.
  • step S110 If there is no problem with the design, cut the elastic body out of the material using the above-mentioned processing equipment. Thereby, the elastic body is manufactured (step S110).
  • the Z-axis direction stopper portion 4 is designed and manufactured based on the third gap SP3 and the fourth gap SP4 (step S111).
  • the stopper structure portion SPA including the gaps SP1 and SP2 between the first area portion 1A (movable portion) and the second area portion 2A (fixed portion) and the Z-axis direction stopper portion 4 is provided.
  • the operating points of the stopper for the translational forces Fx, Fy in the XY plane direction, the Z-axis moment Mz, and the forces Fz, Mx, My acting in the Z-axis direction can be set independently and separately.
  • the widths of the gaps SP1 and SP2 between the first area portion 1A and the second area portion 2A smaller than the displacement amount of the elastic body due to overload, the translational forces Fx and Fy in the XY plane directions. It is possible to set a stopper for the Z-axis moment Mz. Further, by setting the widths of the two gaps SP3 and SP4 of the Z-axis direction stopper portion 4 to be smaller than the displacement amount of the elastic body due to overload, the stoppers for the forces Fz, Mx, My acting in the Z-axis direction can be set. You can be set.
  • the surfaces of the first area portion 1A and the second area portion 2A facing each other are flat surfaces. Therefore, the elastic body including the first area portion 1A and the second area portion 2A can be formed into a shape that can be wire-cut.
  • the wire-cuttable shape is a shape whose outer shape can be formed by cutting with a straight line (wire), for example, a shape in which a cross section (wire-cut surface) cut with a wire does not have a groove-like shape. Is.
  • the wire cut surface of the elastic body is tilted with respect to the Z axis, even if a plurality of elastic bodies are stacked, the wire cut surfaces of the elastic bodies are not arranged in one plane. Therefore, the elastic body having such a shape cannot be wire-cut at a time for a plurality of elastic bodies.
  • the elastic body having such a shape cannot be wire-cut at a time for a plurality of elastic bodies.
  • the present embodiment when a plurality of elastic bodies are stacked, since the respective wire cut surfaces of the elastic bodies are arranged so as to be one flat surface, the plurality of elastic bodies are wire-cut at one time. You can
  • the Z-axis direction stopper portion 4 may have any configuration as long as it functions as a stopper for at least the translational force Fz in the Z-axis direction. Even in such a case, the effects other than the Z-axis direction stopper portion 4 can be similarly obtained.
  • FIG. 15 is a top view showing the configuration of the multi-axis sensor 10B according to the third embodiment of the present invention.
  • 16 is a cross-sectional view of the Z-axis direction stopper portion 4B of FIG. 15 according to the present embodiment, taken along line DD′ (radial direction).
  • the multi-axis sensor 10B is the same as the multi-axis sensor 10A according to the second embodiment shown in FIG. 10, except that the stopper structure portion SPA is replaced with a stopper structure portion SPB including the Z-axis direction stopper portion 4B, and the second structure portion 21A is replaced with a second structure portion 21A.
  • the two-structure portion 21B is used instead.
  • Other points are the same as those of the multi-axis sensor 10A according to the second embodiment.
  • the Z-axis direction stopper portion 4B is formed by integrating the first stopper member 41, the second stopper member 42, the first adjusting member 43, and the second adjusting member 44 of the Z-axis direction stopper portion 4 in the second embodiment.
  • a stopper member 41B having a different shape is provided so that the stopper member 41B can be attached to the second structure portion 21B without using the bolt 45 and the nut 46.
  • Other points are the same as those of the Z-axis direction stopper portion 4 according to the second embodiment.
  • the stopper member 41B of the Z-axis direction stopper portion 4B includes a gap forming portion 411 and an insertion portion 412.
  • the gap forming portion 411 has a concave shape that covers the upper surface and the lower surface of the first structure portion 11A and the second structure portion 21B. With the Z-axis direction stopper portion 4B attached to the multi-axis sensor 10B, the gap forming portion 411 is arranged so as to sandwich the first structural portion 11A from above and below.
  • a third gap SP3 is formed between the upper surface of the first structure portion 11A and the upper portion of the gap forming portion 411.
  • a fourth gap SP4 is formed between the lower surface of the first structure portion 11A and the lower portion of the gap forming portion 411.
  • the insertion portion 412 is a recessed portion provided inside the recess of the gap forming portion 411.
  • the vertical width of the concave shape of the insertion portion 412 is almost the same as (slightly longer than) the thickness of the second structure portion 21B.
  • the second structural portion 21B has a shape in which, in the second structural portion 21A according to the second embodiment, the outer peripheral portion to which the Z-axis direction stopper portion 4B is attached is cut out into a concave shape HL when viewed from above.
  • the concave shape HL By providing the concave shape HL, the outer edge of the Z-axis direction stopper portion 4B coincides with the outer edge of the multi-axis sensor 10B.
  • the recessed shape HL may be formed so that the outer edge of the Z-axis direction stopper portion 4B is inside the outer edge of the multi-axis sensor 10B.
  • the recess shape HL may be a shape that functions as a guide when the outer peripheral portion of the second structure portion 21B is inserted into the insertion portion 412.
  • the second structure portion 21B may have the same shape as the second structure portion 21A according to the second embodiment without providing the recess shape HL.
  • the concave shape HL in the second structure portion 21B even if the Z-axis direction stopper portion 4B is attached to the multi-axis sensor 10B, the radial size (the area of the upper surface) of the multi-axis sensor 10B increases. Can be avoided. Further, by making the recess shape HL into a shape that serves as a guide when the outer peripheral portion of the second structure portion 21B is inserted into the insertion portion 412, the Z-axis direction stopper portion 4B can be easily attached to the multi-axis sensor 10B. be able to.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and constituent elements may be deleted, added or changed. Further, a new embodiment may be made by combining or exchanging the constituent elements of a plurality of embodiments. Even if such an embodiment is directly different from the above-described embodiment, the same gist as the present invention is described as the embodiment of the present invention, and the description thereof is omitted.

Abstract

多軸センサ（１０）は、中央部分に位置する平板形状の第１領域部（１）と、第１領域部（１）と一体に弾性体を形成し、第１領域部（１）の少なくとも一部より外周側に位置する第２領域部（２）と、第１領域部（１）と第２領域部（２）との相対的な変位量に基づいて、多軸方向の力を検出する多軸力検出手段と、第１領域部（１）と第２領域部（２）が接触して、第１方向の力に対するストッパとして機能する第１ストッパ手段と、第１方向の力と異なる第２方向の力に対するストッパとして機能する第２ストッパ手段とを備える。

Description

多軸センサ
　本発明は、多軸方向の力を検出する多軸センサに関する。
　一般に、多軸センサでは、定格を超える過大な荷重が加わることによる損傷及び破壊から保護するために、ストッパ構造を設けることが知られている（特許文献１参照）。
　しかしながら、多軸センサの場合、複数方向に加わる外力を１つのストッパ構造で保護しようとすると、各部品の高精度な加工技術又は組立て後の複雑な調整が必要とされることが多い。一方、各軸方向の外力に対して個別にストッパ構造を設けると、部品点数が増え、センサ全体が大型化したり、製造コストが増加したりする。
特開平１０－２９３０７０号公報
　本発明の実施形態の目的は、多軸方向の外力から保護するストッパ構造をより容易に設けることのできる多軸センサを提供することにある。
　本発明の観点に従った多軸センサは、中央部分に位置する平板形状の第１領域部と、前記第１領域部と一体に弾性体を形成し、前記第１領域部の少なくとも一部より外周側に位置する第２領域部と、前記第１領域部と前記第２領域部との相対的な変位量に基づいて、多軸方向の力を検出する多軸力検出手段と、前記第１領域部と前記第２領域部が接触して、第１方向の力に対するストッパとして機能する第１ストッパ手段と、前記第１方向の力と異なる第２方向の力に対するストッパとして機能する第２ストッパ手段とを備える。
図１は、本発明の第１実施形態に係る多軸センサの構成を斜め上方から見た斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る図１のストッパ構造部分をＡＡ’線で切断した断面図である。 図３は、第１実施形態に係る図１のストッパ構造部分ＳＰをＢＢ’線で切断した断面図である。 図４は、第１実施形態に係るストッパ構造部分のＺ軸方向の力に対する動作を表すイメージ図である。 図５は、第１実施形態に係るストッパ構造部分のＸ軸又はＹ軸方向の力に対する動作を表すイメージ図である。 図６は、第１実施形態に係るストッパ構造部分のＸ軸又はＹ軸モーメントに対する動作を表すイメージ図である。 図７は、第１実施形態に係る多軸センサの製造方法を示すフロー図である。 図８は、第１実施形態に係るストッパ構造部分の隙間を簡易的に示した簡易図である。 図９は、第１実施形態に係る多軸センサの変形した構成を示す斜視図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係る多軸センサの構成を示す上面図である。 図１１は、第２実施形態に係る図１０のＺ軸方向ストッパ部をＣＣ’線で切断した断面図である。 図１２は、第２実施形態に係るＺ軸方向ストッパ部の第１変形例を示す構成図である。 図１３は、第２実施形態に係るＺ軸方向ストッパ部の第２変形例を示す構成図である。 図１４は、第２実施形態に係る多軸センサの製造方法を示すフロー図である。 図１５は、本発明の第３実施形態に係る多軸センサの構成を示す上面図である。 図１６は、第３実施形態に係る図１５のＺ軸方向ストッパ部をＤＤ’線で切断した断面図である。
（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係る多軸センサ１０の構成を斜め上方から見た斜視図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
　多軸センサ１０は、厚みのある平板形状である。多軸センサ１０の外形は、中心から所定の角度毎に同形状となる鍔型形状である。鍔型形状の表面は、円形又は多角形などである。例えば、多軸センサ１０は、ロボットなどに実装される。
　多軸センサ１０は、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸モーメントＭｘ、Ｙ軸モーメントＭｙ、及び、Ｚ軸モーメントＭｚの６軸をそれぞれ検出する。ここで、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、それぞれ互いに直交し、Ｘ軸及びＹ軸で形成されるＸＹ平面は、多軸センサ１０の平面部分と平行である。Ｚ軸は、ＸＹ平面又は多軸センサ１０の平面部分と垂直である。
　多軸センサ１０は、第１領域部１、第２領域部２、及び、複数の起歪体３を備える。なお、多軸センサ１０は、多軸方向の変位をそれぞれ検出するための検出回路、ベース、カバー、各種配線、又は、多軸センサ１０を実装箇所に取り付けるための取付部品などを必要に応じて備えるものとする。
　第１領域部１及び第２領域部２は、金属などの材質により一体に形成される弾性体である。第１領域部１は、中心部に穴が設けられた環状に形成され、多軸センサ１０の中央部分（中心部分）に位置する。第２領域部２は、中心を第１領域部１の中心に重ねるようにし、第１領域部１の外周を覆うように位置する。なお、多軸センサ１０の弾性体は、第２領域部２が第１領域部１の少なくとも一部より外周側に位置していれば、どのような形状でもよい。例えば、第１領域部１の一部が第２領域部２の間又は外周側に位置してもよい。
　第１領域部１は、可動部に取り付けられ、第２領域部２は、固定部に取り付けられる。多軸センサ１０は、第１領域部１と第２領域部２との相対的な変位量に基づいて、多軸（６軸）方向の力を検出する。なお、第１領域部１が固定部に取り付けられ、第２領域部２が可動部に取り付けられてもよい。例えば、多軸センサ１０がロボットの関節などに設けられる場合、第１領域部１及び第２領域部２のいずれか一方が、ロボットの手又は腕などに取り付けられ、他方がＺ軸方向を回転軸としたトルクを発生させる動力源となるモータ又は減速機などに取り付けられる。
　複数の起歪体３は、中心から等間隔の角度で径方向に延びる向きが長手方向になるように配置され、第１領域部１と第２領域部２を接続する（跨ぐ）ように設けられる。なお、起歪体３は、第１領域部１と第２領域部２との相対的な変位による力が加わるように設けられていれば、どのように設けられてもよい。例えば、起歪体３は、第１領域部１と第２領域部２を接続する梁部を設け、この梁部に貼り付けるように設けられてもよい。起歪体３は、２つ以上であれば、いくつ設けられてもよいが、６軸を検出する力覚センサとして機能させるには、３つ以上必要となる。ここでは、中心から１２０度間隔で、３つの起歪体３が設けられた多軸センサ１０の構成を主に説明する。
　起歪体３は、ベースとなる長方形の板形状の部材に、歪を検出するセンサの役割を果たす複数の歪ゲージが貼り付けられた構成である。歪ゲージは、変形すると電気的変位が生じるように構成される。なお、歪ゲージは、１つの起歪体３に対し、少なくとも１つ設けられていれば、いくつ設けられてもよいし、どのような向きに配置されてもよい。また、歪ゲージは、電気的に検出可能な変位が生じるものであれば、どのようなものでもよい。例えば、歪ゲージは、変形量に応じて、電気抵抗が変化してもよいし、電圧を発生させてもよい。多軸センサ１０は、これらの電気的変位を検出することにより、測定する軸方向の力のみを抽出するように演算を行うことで、各軸の力を測定する。
　取付穴Ｈ１は、多軸センサ１０をベース等の固定側に取り付けるために、ボルトを通すためのネジ穴である。取付穴Ｈ２は、多軸センサ１０を可動部品等の可動側に取り付けるために、ボルトを通すためのネジ穴である。その他の穴については、軽量化又はセンサの検出感度を調整するためなどの理由で、肉抜き等により設けられたものである。
　次に、ストッパ構造部分ＳＰについて説明する。
　図２は、本実施形態に係る図１のストッパ構造部分ＳＰをＡＡ’線（Ｘ軸方向、径方向）で切断した断面図である。図３は、本実施形態に係る図１のストッパ構造部分ＳＰをＢＢ’線（Ｙ軸方向、周方向）で切断した断面図である。
　ストッパ構造部分ＳＰは、第１領域部１の第１構造部分１１と第２領域部２の第２構造部分２１で構成される。第１構造部分１１及び第２構造部分２１のそれぞれが互いに対向する面は、互いに合わさるように傾斜が付けられたテーパ面である。対向する２つのテーパ面の間には、隙間が設けられる。この隙間が完全に密着することで、ストッパの役割を果たす。
　図１では、３つのストッパ構造部分ＳＰを中心から均等の角度（１２０度）間隔で、周方向で起歪体３の間に配置した例を示しているが、ストッパ構造部分ＳＰは、いくつ設けてもよいし、どのように配置してもよい。ここでは、１つのストッパ構造部分ＳＰについて、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を基準として説明するが、他のストッパ構造部分ＳＰについても同様である。
　第１構造部分１１と第２構造部分２１が互いに対向する角には、切込み部ＣＬが設けられる。切込み部ＣＬを設けることで、第１構造部分１１と第２構造部分２１が互いにテーパ面で接触する前に、第１構造部分１１と第２構造部分２１の互いの角同士が接触して、意図しない形でストッパが働くことを避けることができる。
　図２及び図３に示すように、テーパ面の間の隙間は傾斜になる。
　図２に示すストッパ構造部分ＳＰのＸ軸方向の断面から分かるように、隙間が傾斜していることにより、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に隙間ができる。このため、この隙間は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向のストッパになる。
　図３に示すストッパ構造部分ＳＰのＹ軸方向の断面から分かるように、隙間が傾斜していることにより、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に隙間ができる。このため、この隙間は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のストッパになる。
　第１領域部１にＺ軸方向の力Ｆｚが加わると、図４に示すように、第２構造部分２１のテーパ面が受け皿のようになり、第１構造部分１１のテーパ面を受け止める。これにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対するストッパになる。
　第１領域部１にＸ軸方向の力Ｆｘ又はＹ軸方向の力Ｆｙが加わると、図５に示すように、第１構造部分１１のテーパ面を第２構造部分２１のテーパ面で受け止める。これにより、Ｘ軸方向の力Ｆｘ又はＹ軸方向の力Ｆｙに対するストッパになる。
　第１領域部１にＸ軸モーメントＭｘ又はＹ軸モーメントＭｙが加わると、図６に示すように、第１構造部分１１のテーパ面が第２構造部分２１のテーパ面と少なくとも１箇所で接触する。これにより、Ｘ軸モーメントＭｘ又はＹ軸モーメントＭｙに対するストッパになる。
　なお、図２に示す互いに周方向（Ｘ軸方向）に対向するテーパ面と図３に示す互いに径方向（Ｙ軸方向）に対向するテーパ面とで、ストッパとしての役割をどのように分担してもよい。例えば、周方向に対向するテーパ面で、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｚ軸モーメントＭｚ、Ｘ軸モーメントＭｘ、及び、Ｙ軸モーメントＭｙに対するストッパとして主に機能させ、径方向に対向するテーパ面で、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対するストッパとして主に機能させてもよい。
　図７は、本実施形態に係る多軸センサ１０の製造方法を示すフロー図である。図８は、本実施形態に係るストッパ構造部分ＳＰの隙間を簡易的に示した簡易図である。
　次に、多軸センサ１０の製造工程におけるストッパ構造部分ＳＰの隙間の決定方法について説明する。なお、ここで説明する多軸センサ１０の製造方法は、一例であり、必ずしもこのように製造しなくてもよい。
　目的又は用途等に基づいて、多軸センサ１０の仕様を作成する（ステップＳ１０１）。作成された仕様に基づいて、ストッパ構造部分ＳＰを含む弾性体の設計をする（ステップＳ１０２）。
　設計した弾性体に対して、定格時の６軸のそれぞれの力Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚを印加する（ステップＳ１０３）。ここで、力の印加は、コンピュータシミュレーションで行ってもよいし、試作用に製造した弾性体に対して行ってもよいし、その他の方法で行ってもよい。また、印加する力は、定格に限らず、多軸センサ１０を実装した装置等の正常の運用時に印加される最大の力を超えなければ、どのような値でもよい。以降においても、定格については、同様に解釈するものとする。
　印加した６軸の力Ｆｘ～Ｍｚ毎に、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの方向の変位量を求める（ステップＳ１０４）。求めた６軸の力Ｆｘ～Ｍｚ毎の変位量の中からＸ軸の最大変位量Ｘ１ｍａｘ、Ｙ軸の最大変位量Ｙ１ｍａｘ及びＺ軸の最大変位量Ｚ１ｍａｘをそれぞれ求める（ステップＳ１０５）。
　次に、定格時の６軸複合力を印加する（ステップＳ１０６）。定格時の６軸複合力とは、６軸の全ての力Ｆｘ～Ｍｚが定格で同時に加えられる力である。定格時の６軸複合力を印加した時のＸ軸の変位量Ｘ６、Ｙ軸の変位量Ｙ６及びＺ軸の変位量Ｚ６をそれぞれ求める（ステップＳ１０７）。
　先に求めたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の最大変位量Ｘ１ｍａｘ，Ｙ１ｍａｘ，Ｚ１ｍａｘと６軸複合力の印加時のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の変位量Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各軸で比較し、大きい方を各軸の最大変位量Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ，Ｚｍａｘとする（ステップＳ１０８）。
　このように決定されたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の最大変位量Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ，Ｚｍａｘに基づいて、ストッパ構造部分ＳＰの隙間のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの長さを決定する（ステップＳ１０９）。隙間のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの長さは、決定されたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の最大変位量Ｘｍａｘ，Ｙｍａｘ，Ｚｍａｘと同じにしてもよいし、これよりも多少余裕を持たせた長さとしてもよい。
　決定したストッパ構造部分ＳＰの隙間で、弾性体の材料安全率に問題がないかを検討する（ステップＳ１１０）。例えば、隙間の範囲内で弾性体に最大の変位が生じた場合でも、弾性体の材料安全率が確保（例えば、材料安全率＞１）できるか否かを確認する。材料安全率に問題がある場合、弾性体の設計をやり直す（ステップＳ１１０のＮｏ、ステップＳ１０２）。
　材料安全率に問題がない場合、決定したストッパ構造部分ＳＰの隙間に基づいて、ワイヤカット加工するための隙間の角度θ及びワイヤの線径φを求める（ステップＳ１１０のＹｅｓ、ステップＳ１１１）。ここで、隙間の角度θは、ＸＹ平面に対して、隙間（テーパ面）が傾いている角度を表すものとする。隙間のＺ軸方向の長さＺは、Ｚ＝φ／ｃｏｓθで表される。隙間のＸ軸方向の長さＸは、Ｘ＝φ／ｓｉｎθで表される。隙間のＹ軸方向の長さＹは、Ｘ軸方向の長さＸと同様に求まる。なお、Ｘ軸方向の長さＸとＹ軸方向の長さＹは、異なる長さにしてもよい。これらの式から、隙間の角度θ及びワイヤの線径φが求まる。
　隙間の角度θ及びワイヤの線径φに基づいて、ワイヤカット加工が可能か否かを検討する（ステップＳ１１２）。例えば、ワイヤカット加工する装置が、求めた隙間の角度θでは対応できない場合、又は、求めたワイヤの線径φに対応するワイヤが無い場合などでは、ワイヤカット加工できないと判断する。
　ワイヤカット加工が可能でないと判断された場合、弾性体の設計をやり直す（ステップＳ１１２のＮｏ、ステップＳ１０２）。なお、弾性体の設計をやり直す代わりに、隙間の各軸方向の長さＸ，Ｙ，Ｚを求め直してもよいし（ステップＳ１０９）、隙間の角度θ及びワイヤの線径φを求め直してもよいし（ステップＳ１１１）、その他の工程をやり直してもよい。
　ワイヤカット加工可能と判断した場合、ワイヤカット加工により、材料から弾性体を切り出す（ステップＳ１１２のＹｅｓ、ステップＳ１１３）。これにより、弾性体が製造される。
　なお、多軸センサ１０は、軽量化又はセンサの感度を上げるためなど、様々な目的に応じて、適宜形状を変更してもよい。例えば、図９に示す多軸センサ１０ａのように、図１に示す弾性体において、ストッパ構造部分ＳＰと第１領域部１の中央部分との間に、楕円形の環状部ＥＰを設けてもよい。これにより、ストッパ構造部分ＳＰによるストッパの動作点又はセンサの感度などを調整することができる。
　本実施形態によれば、第１領域部１（可動部）と第２領域部２（固定部）を互いにテーパ面で接触させるストッパ構造部分ＳＰを設けることで、ＸＹ平面方向に働く力Ｆｘ，Ｆｙ，ＭｚとＺ軸方向に働く力Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙのそれぞれに対するストッパの動作点をそれぞれ独立して別々に設定することができる。
　具体的には、第１領域部１と第２領域部２のそれぞれのテーパ面の間にある隙間のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの長さを過負荷による弾性体の変位量より短くすることで、各軸方向のストッパの設定をすることができる。
　また、ストッパ構造部分ＳＰは、第１領域部１と第２領域部２が互いに対向する面をテーパ面にすることで形成されるため、第１領域部１及び第２領域部２を含む弾性体の形状をワイヤカット加工可能な形状とすることができる。具体的には、求めた隙間のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の長さから、テーパ面の傾斜の角度θ及び隙間の間隔φを決定することで、ワイヤカット加工することができる。
　ここで、ワイヤカット加工可能な形状とは、外形が直線（ワイヤ）で切り取ることにより形成可能な形状であり、具体的には、凹凸のない平面又は曲面で外形が形成される形状である。
（第２実施形態）
　図１０は、本発明の第２実施形態に係る多軸センサ１０Ａの構成を示す上面図である。ここでは、本実施形態について、第１実施形態と異なる部分を主に説明し、その他の部分は第１の実施形態と同様であるものとして説明を省略する。
　多軸センサ１０Ａは、第１領域部１Ａ、第２領域部２Ａ、複数の起歪体３Ａ、及び、複数のＺ軸方向ストッパ部４を備える。取付穴Ｈ３は、Ｚ軸方向ストッパ部４を多軸センサ１０Ａに取り付けるために、ボルト４５を通すためのネジ穴である。図１０の点線は、Ｚ軸方向ストッパ部４の取付位置を示す。
　第１領域部１Ａ、第２領域部２Ａ、及び、複数の起歪体３Ａは、それぞれ第１実施形態に係る第１領域部１、第２領域部２、及び、複数の起歪体３に対応する。これらの互いに対応する構成については、形状又は大きさなどに違いがあっても、機能又は役割については基本的に同じである。ここでは、中心から９０度間隔で、４つの起歪体３Ａが設けられた多軸センサ１０Ａの構成を主に説明する。
　次に、ストッパ構造部分ＳＰＡについて説明する。
　ストッパ構造部分ＳＰＡは、第１領域部１Ａの第１構造部分１１Ａ、第２領域部２Ａの第２構造部分２１Ａ、及び、Ｚ軸方向ストッパ部４を含む。ここでは、ストッパ構造部分ＳＰＡは、第１構造部分１１Ａが中心部分にある第１領域部１Ａから外周部分に位置する第２領域部２Ａに向けて径方向に張り出した形状としたが、これに限らない。例えば、ストッパ構造部分ＳＰＡは、第２構造部分２１Ａが外周部分にある第２領域部２Ａから中心部分に位置する第１領域部１に向けて径方向に張り出した形状としてもよい。
　第１構造部分１１Ａと第２構造部分２１Ａは、互いにＺ軸と平行な平面で対向する。
　第１隙間ＳＰ１は、第１構造部分１１Ａと第２構造部分２１Ａとの間で、径方向に対向する面同士の間にある隙間である。第１隙間ＳＰ１が完全に密着することで、ＸＹ平面方向の並進力Ｆｘ，Ｆｙに対するストッパの役割を果たす。具体的には、第１領域部１ＡにＸＹ平面方向の並進力Ｆｘ，Ｆｙが加わると、第１構造部分１１Ａが第１隙間ＳＰ１を介して対向する第２構造部分２１Ａに接触することで、ＸＹ平面方向の並進力Ｆｘ，Ｆｙに対するストッパになる。
　第２隙間ＳＰ２は、第１構造部分１１Ａと第２構造部分２１Ａとの間で、周方向に対向する面同士の間にある隙間である。第２隙間ＳＰ２が完全に密着することで、Ｚ軸モーメントＭｚに対するストッパの役割を果たす。具体的には、Ｚ軸モーメントＭｚが加わると、第１構造部分１１Ａが第２隙間ＳＰ２を介して対向する第２構造部分２１Ａに接触することで、Ｚ軸モーメントＭｚに対するストッパになる。
　図１１は、本実施形態に係る図１０のＺ軸方向ストッパ部４をＣＣ’線（径方向）で切断した断面図である。ここでは、Ｚ軸方向ストッパ部４は、第２領域部２Ａに固定する構成について説明するが、第１領域部１Ａに固定するように構成してもよい。
　Ｚ軸方向ストッパ部４は、第１ストッパ部材４１、第２ストッパ部材４２、第１調整部材４３、第２調整部材４４、ボルト４５、及び、ナット４６を備える。
　第１ストッパ部材４１は、第１調整部材４３を介して、第１構造部分１１Ａ及び第２構造部分２１Ａの間の第１隙間ＳＰ１を上面から覆うように配置する。第２ストッパ部材４２は、第２調整部材４４を介して、第１構造部分１１Ａ及び第２構造部分２１Ａの間の第１隙間ＳＰ１を下面から覆うように配置する。即ち、一組のストッパ部材４１，４２が、２つの調整部材４３，４４を間に介して、第１構造部分１１Ａと第２構造部分２１Ａの間の第１隙間ＳＰ１を挟むように、各部品４１～４４が配置される。
　ボルト４５は、上面から順に、第１ストッパ部材４１、第１調整部材４３、第２構造部分２１Ａ、第２調整部材４４、及び、第２ストッパ部材４２を貫通するように挿入する。第２ストッパ部材４２の下面側から突き出たボルト４５の先端にナット４６を通して締め付ける。これにより、Ｚ軸方向ストッパ部４は、弾性体に固定される。ここでは、ボルト４５及びナット４６により、Ｚ軸方向ストッパ部４を弾性体に取り付けたが、Ｚ軸方向ストッパ部４は、どのように取り付けてもよい。
　第１ストッパ部材４１及び第２ストッパ部材４２は、第１構造部分１１Ａ及び第２構造部分２１Ａのそれぞれの少なくとも一部を間に挟むような構成であれば、どのような構成でもよい。例えば、第１構造部分１１Ａ及び第２構造部分２１Ａの間の第２隙間ＳＰ２を挟むような構成でもよい。
　第３隙間ＳＰ３は、第１調整部材４３が介在することにより、第１ストッパ部材４１と第１構造部分１１Ａの間にＺ軸方向にできる隙間である。第４隙間ＳＰ４は、第２調整部材４４が介在することにより、第２ストッパ部材４２と第１構造部分１１Ａの間にＺ軸方向にできる隙間である。第３隙間ＳＰ３及び第４隙間ＳＰ４は、Ｘ軸モーメントＭｘ、Ｙ軸モーメントＭｙ、及び、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対するストッパの役割を果たす。
　第１調整部材４３及び第２調整部材４４は、シム又はワッシャなどである。調整部材４３，４４は、ストッパ部材４１，４２と第２構造部分２１Ａとの間の隙間ＳＰ３，ＳＰ４の幅（Ｚ軸方向の長さ）を調整するようなものであれば、どのようなものでもよい。第１調整部材４３及び第２調整部材４４の厚さを選択することにより、それぞれの隙間ＳＰ３，ＳＰ４の幅を調整する。
　なお、Ｚ軸方向ストッパ部４は、以下のように変形してもよい。
　図１２に示すＺ軸方向ストッパ部４ａの第１変形例のように、第１調整部材４３及び第２調整部材４４に相当する部分は、それぞれストッパ部材４１ａ，４２ａに含まれるように一体化されてもよい。
　また、図１３に示すＺ軸方向ストッパ部４ｂの第２変形例のように、第１調整部材４３及び第２調整部材４４に相当する部分は、第２構造部分２１Ａｂに含まれるように一体化されてもよい。例えば、第２構造部分２１Ａｂの厚みが第１構造部分１１Ａの厚みよりも、第１調整部材４３及び第２調整部材４４の厚み分だけ厚くてもよい。同様に、第１構造部分１１ＡにＺ軸方向ストッパ部４ｂを設ける場合についても、第１調整部材４３及び第２調整部材４４に相当する部分が第１構造部分１１Ａに含まれるように一体化されてもよい。
　さらに、図１２及び図１３に示すように、ストッパ部材４１，４１ａ，４２，４２ａは、ボルト４５のヘッド部分及びナット４６部分がそれぞれの表面から出ないように、表面に窪みＤＮを設けてもよい。
　図１４は、本実施形態に係る多軸センサ１０Ａの製造方法を示すフロー図である。
　次に、多軸センサ１０Ａの製造工程におけるストッパ構造部分ＳＰＡの隙間ＳＰ１～ＳＰ４の決定方法について説明する。なお、ここで説明する多軸センサ１０Ａの製造方法は、一例であり、必ずしもこのように製造しなくてもよい。
　目的又は用途等に基づいて、多軸センサ１０Ａの仕様決めをする（ステップＳ１０１）。作成された仕様に基づく各方向の力と、加工装置で対応可能な最小加工幅に基づく隙間により決定される第１領域部１Ａと第２領域部２Ａとの相対的な変位量により、弾性体及び起歪体３Ａの設計をする。加工装置については、ワイヤカット加工（放電加工）又はレーザ加工などである。
　印加する力は、定格に限らず、多軸センサ１０Ａを実装した装置等の正常の運用時に印加される最大の力を超えなければ、どのような値でもよい。以降においても、定格については、同様に解釈するものとする。
　具体的な設計は、以下のとおりである。
　まず、力の大きさなどから材料を選定する（ステップＳ１０２）。例えば、アルミニウム合金や、炭素鋼、合金鋼、又は、ステンレス鋼などである。
　次に、材料のヤング率に基づき弾性体の梁と起歪体３Ａの寸法を算出する。具体的にはいくつかのパラメータを仮設定して、特定の寸法を調整して決定していく。例えば、要求される外形寸法により弾性体の梁について、長さ、厚さ及び本数を仮設定し（ステップＳ１０３）、仕様に基づく各方向の力と、加工装置で対応可能な最小加工幅に基づく隙間により決定される第１領域部１Ａと第２領域部２Ａとの相対的な変位量の第１隙間ＳＰ１を仮設定する（ステップＳ１０４）。
　ここで、梁の幅をｂとし、梁の厚さをｈとすると、断面二次モーメントは、次式のように表される。
　Ｉ＝ｂ・（ｈ＾３）／１２
　また、仕様に基づく力をＦとし、梁の長さをＬとし、梁の数（梁の有効数）をｎとし、梁の材料のヤング率をＥとすると、第１隙間ＳＰ１は、次式のように求まる。
　ＳＰ１＝（（Ｆ／ｎ）・（Ｌ＾３））／３・Ｅ・Ｉ
　仮設定した第１隙間ＳＰ１により、弾性体の梁の幅を算出する（ステップＳ１０５）。ここで、第１隙間ＳＰ１については、加工装置で対応可能な最小加工幅以上の寸法を取る。例えば、ＳＰ１の幅は１０μｍ～２００μｍの範囲が望ましく、特に５０μｍ～１００μｍが望ましい。
　第１隙間ＳＰ１より起歪体３Ａの変形量が算出され、所定の力検出感度を得られるようになるまで、起歪体３Ａの寸法（長さ、幅及び厚さ）を求めて、仮設定をする（ステップＳ１０６、ステップＳ１０７）。
　ここで、第１隙間ＳＰ１と起歪体３Ａのひずみεとの関係は、次式のように表される。
　ε＝（３／２）・（ｈｓ／Ｌｓ＾２）・（ＳＰ１・α）
　（ＳＰ１・α）＝（Ｆｓ－Ｌｓ＾３）／３・Ｅｓ・Ｉｓ
　ここで、αは起歪体３Ａの取付位置による係数、Ｆｓは起歪体３Ａに加わる力、Ｌｓは起歪体３Ａの長さ、Ｅｓは起歪体３Ａの材料のヤング率、Ｉｓは起歪体３Ａの断面二次モーメント、ｈｓは起歪体３Ａの幅、ｂｓは起歪体３Ａの厚さである。なお、力の方向により、ｈｓとｂｓは逆になる。
　決定した起歪体３Ａの各部寸法値より断面係数又は断面二次モーメントを算出し、応力計算を行う。算出した応力が選定した材料の耐力又は疲労限度に対して十分な安全率を有するかを判定する（ステップＳ１０８）。安全率が１未満など十分な強度が得られないと判定した場合は、材料を見直し（ステップＳ１０８のＮｏ）、仮設定したパラメータを調整し、各部寸法を決定する。
　例えば、強度は、次のように判定する。
　応力σは、次のように表される。
　σ＝（６・（Ｆ／ｎ）・Ｌ）／（ｂ・ｈ＾２）
　応力σが材料の疲労限度σｗよりも小さいか、材料の耐力σｙよりも小さければ強度は十分であると判定する。
　このような設計については、上述した数式による計算によって導いてもよいし、コンピュータシミュレーションを用いた構造解析によって導いてもよいし、試作用に製造した弾性体を用いて導いてもよいし、その他の方法で導いてもよい。
　上述のように決定された、弾性体の梁寸法、起歪体３Ａの寸法、並びに、仕様に基づく各方向の力及びモーメント（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ、Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）により、第２隙間ＳＰ２、Ｚ軸方向ストッパ部４の第３隙間ＳＰ３、及び、Ｚ軸方向ストッパ部４の第４隙間ＳＰ４を算出する（ステップＳ１０８のＹｅｓ、ステップＳ１０９）。
　まず、第２隙間ＳＰ２は、Ｘ軸方向の並進力Ｆｘに基づく変位量δＦｘとＺ軸周りのモーメントＭｚに基づく変位量δＭｚの加算値（δＦｘ+δＭｚ）、又は、Ｙ軸方向の並進力Ｆｙに基づく変位量δＦｙとＺ軸周りのモーメントＭｚに基づく変位量δＭｚの加算値（δＦｙ+δＭｚ）により決定される。即ち、次式により決定される。
　ＳＰ２＝δＦｘ＋δＭｚ＝δＦｙ＋δＭｚ
　次に、Ｚ軸方向ストッパ部４の第３隙間ＳＰ３及び第４隙間ＳＰ４は、Ｘ軸周りのモーメントＭｘに基づく変位量δＭｘとＹ軸周りのモーメントＭｙに基づく変位量δＭｙとＺ軸方向の並進力Ｆｚに基づく変位量δＦｚによる次式により決定される。
　ＳＰ３＝ＳＰ４＝δＭｘ・ｓｉｎθ＋δＭｙ・ｃｏｓθ＋δＦｚ
　ここで、θはＸ軸からＺ軸方向ストッパ部４の配置位置までの角度である。
　なお、前述した設計の方法は一例であり、これに限定されない。
　設計に問題がない場合、前述した加工装置を用いて、材料から弾性体を切り出す。これにより、弾性体が製造される（ステップＳ１１０）。
　第３隙間ＳＰ３及び第４隙間ＳＰ４に基づいて、Ｚ軸方向ストッパ部４を設計し、製造する（ステップＳ１１１）。
　弾性体及びＺ軸方向ストッパ部４を製造後、Ｚ軸方向ストッパ部４を弾性体に取り付ける（ステップＳ１１２）。このようにして、多軸センサ１０Ａが製造される。
　なお、多軸センサ１０Ａは、軽量化又はセンサの感度を上げるためなど、様々な目的に応じて、適宜形状を変更してもよい。
　本実施形態によれば、第１領域部１Ａ（可動部）と第２領域部２Ａ（固定部）との間の隙間ＳＰ１，ＳＰ２とＺ軸方向ストッパ部４で構成されるストッパ構造部分ＳＰＡを設けることで、ＸＹ平面方向の並進力Ｆｘ，Ｆｙ、Ｚ軸モーメントＭｚ、Ｚ軸方向に働く力Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙのそれぞれに対するストッパの動作点をそれぞれ独立して別々に設定することができる。
　具体的には、第１領域部１Ａと第２領域部２Ａの間にある隙間ＳＰ１，ＳＰ２の幅を過負荷による弾性体の変位量より小さくすることで、ＸＹ平面方向の並進力Ｆｘ，Ｆｙ及びＺ軸モーメントＭｚに対するストッパの設定をすることができる。また、Ｚ軸方向ストッパ部４の２つの隙間ＳＰ３，ＳＰ４の幅を過負荷による弾性体の変位量より小さくすることで、Ｚ軸方向に働く力Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙのストッパの設定をすることができる。
　また、第１領域部１Ａと第２領域部２Ａが互いに対向する面は平面である。したがって、第１領域部１Ａ及び第２領域部２Ａを含む弾性体をワイヤカット加工可能な形状とすることができる。ここで、ワイヤカット加工可能な形状とは、外形が直線（ワイヤ）で切り取ることにより形成可能な形状であり、例えば、ワイヤで切り取られる断面（ワイヤカット面）に溝のような形状がない形状である。
　さらに、第１領域部１Ａと第２領域部２Ａが互いに対向する面（即ち、ワイヤカット面）は、Ｚ軸に平行（ＸＹ平面に対して垂直）である。したがって、複数の弾性体を上下方向（Ｚ軸方向）に積み重ねることで、複数の弾性体を一度にワイヤカット加工することができる。
　例えば、弾性体のワイヤカット面がＺ軸に対して傾いている場合、複数の弾性体を積み重ねても、各弾性体のそれぞれのワイヤカット面は、１つの平面になるようには並ばない。したがって、このような形状の弾性体は、複数の弾性体を一度にワイヤカット加工することはできない。これに対して、本実施形態では、複数の弾性体を積み重ねると、各弾性体のそれぞれのワイヤカット面が１つの平面になるように並ぶため、複数の弾性体を一度にワイヤカット加工することができる。
　なお、Ｚ軸方向ストッパ部４は、少なくともＺ軸方向の並進力Ｆｚに対するストッパとして機能するのであれば、どのように構成されてもよい。このような場合でも、Ｚ軸方向ストッパ部４以外の作用効果については、同様に得ることができる。
（第３実施形態）
　図１５は、本発明の第３実施形態に係る多軸センサ１０Ｂの構成を示す上面図である。図１６は、本実施形態に係る図１５のＺ軸方向ストッパ部４ＢをＤＤ’線（径方向）で切断した断面図である。
　多軸センサ１０Ｂは、図１０に示す第２実施形態に係る多軸センサ１０Ａにおいて、ストッパ構造部分ＳＰＡを、Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂを備えるストッパ構造部分ＳＰＢに代え、第２構造部分２１Ａを第２構造部分２１Ｂに代えたものである。その他の点は、第２実施形態に係る多軸センサ１０Ａと同様である。
　Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂは、第２実施形態におけるＺ軸方向ストッパ部４の第１ストッパ部材４１、第２ストッパ部材４２、第１調整部材４３、及び、第２調整部材４４を一体にしたような形状のストッパ部材４１Ｂを設け、ボルト４５及びナット４６を用いずに、第２構造部分２１Ｂに取り付けられるようにしたものである。その他の点は、第２実施形態に係るＺ軸方向ストッパ部４と同様である。
　Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂのストッパ部材４１Ｂは、隙間形成部４１１及び挿入部４１２を備える。
　隙間形成部４１１は、第１構造部分１１Ａ及び第２構造部分２１Ｂの上面及び下面を覆うような凹部形状である。Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂが多軸センサ１０Ｂに取り付けられた状態において、隙間形成部４１１は、第１構造部分１１Ａを上下から挟むように配置される。第１構造部分１１Ａの上面と隙間形成部４１１の上側部分との間には、第３隙間ＳＰ３が形成される。第１構造部分１１Ａの下面と隙間形成部４１１の下側部分との間には、第４隙間ＳＰ４が形成される。
　挿入部４１２は、隙間形成部４１１の凹みの奥に設けられた凹部形状の部分である。挿入部４１２の凹部形状の垂直方向の幅は、第２構造部分２１Ｂの厚さとほぼ同じ（僅かに長い）幅である。Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂが多軸センサ１０Ｂに取り付けられた状態では、第２構造部分２１Ｂの外周部分が挿入部４１２に埋め込まれた構成になる。第２構造部分２１Ｂの外周部分を、Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂの挿入部４１２に圧入等をすることで、Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂが多軸センサ１０Ｂに固定されて取り付けられる。
　第２構造部分２１Ｂは、第２実施形態に係る第２構造部分２１Ａにおいて、Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂを取り付ける外周部分が上から見て凹部形状ＨＬに切り取られた形状である。凹部形状ＨＬが設けられることで、Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂの外縁が多軸センサ１０Ｂの外縁と一致する。Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂの外縁が多軸センサ１０Ｂの外縁より内側になるように、凹部形状ＨＬを形成してもよい。また、凹部形状ＨＬは、第２構造部分２１Ｂの外周部分を挿入部４１２に挿入するときのガイドとして機能する形状にしてもよい。
　なお、第２構造部分２１Ｂは、凹部形状ＨＬを設けずに、第２実施形態に係る第２構造部分２１Ａと同じ形状にしてもよい。
　本実施形態によれば、第２実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
　Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂを適用することで、第２実施形態に係るＺ軸方向ストッパ部４よりも部品点数を減らすことができる。
　また、第２構造部分２１Ｂに凹部形状ＨＬを設けることで、Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂを多軸センサ１０Ｂに取り付けても、多軸センサ１０Ｂの径方向の大きさ（上面の面積）が大きくなるのを避けることができる。さらに、凹部形状ＨＬを、第２構造部分２１Ｂの外周部分を挿入部４１２に挿入するときのガイドとなるような形状とすることで、Ｚ軸方向ストッパ部４Ｂを多軸センサ１０Ｂに取り付け易くすることができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、構成要素を削除、付加又は変更等をしてもよい。また、複数の実施形態について構成要素を組合せ又は交換等をすることで、新たな実施形態としてもよい。このような実施形態が上述した実施形態と直接的に異なるものであっても、本発明と同様の趣旨のものは、本発明の実施形態として説明したものとして、その説明を省略している。

Claims (16)

  1. 　中央部分に位置する平板形状の第１領域部と、
    　前記第１領域部と一体に弾性体を形成し、前記第１領域部の少なくとも一部より外周側に位置する第２領域部と、
    　前記第１領域部と前記第２領域部との相対的な変位量に基づいて、多軸方向の力を検出する多軸力検出手段と、
    　前記第１領域部と前記第２領域部が接触して、第１方向の力に対するストッパとして機能する第１ストッパ手段と、
    　前記第１方向の力と異なる第２方向の力に対するストッパとして機能する第２ストッパ手段と
    を備えたことを特徴とする多軸センサ。
  2. 　前記第１ストッパ手段は、前記第１領域部と前記第２領域部が互いに第１テーパ面で周方向に対向し、対向する前記第１テーパ面が接触して、ストッパとして機能し、
    　前記第２ストッパ手段は、
    　前記第１領域部と前記第２領域部が互いに第２テーパ面で径方向に対向し、対向する前記第２テーパ面が接触して、ストッパとして機能すること
    を特徴とする請求項１に記載の多軸センサ。
  3. 　前記第１ストッパ手段は、前記平板形状の平面と平行の方向の力に対するストッパとして機能し、
    　前記第２ストッパ手段は、前記平板形状の平面と垂直の方向の力に対するストッパとして機能すること
    を特徴とする請求項１に記載の多軸センサ。
  4. 　前記第１ストッパ手段は、少なくとも、前記平板形状の平面と垂直の垂直方向の力、前記垂直方向を軸とするモーメント、及び、前記平板形状の平面と平行の平行方向を軸とするモーメントに対するストッパとして機能し、
    　前記第２ストッパ手段は、少なくとも前記垂直方向の力に対するストッパとして機能すること
    を特徴とする請求項２に記載の多軸センサ。
  5. 　前記第１ストッパ手段は、前記平行方向の力に対するストッパとして機能すること
    を特徴とする請求項４に記載の多軸センサ。
  6. 　前記第２ストッパ手段は、前記平行方向の力に対するストッパとして機能すること
    を特徴とする請求項４に記載の多軸センサ。
  7. 　前記第１ストッパ手段又は前記第２ストッパ手段がストッパとして機能する前に、前記第１領域部と前記第２領域部が接触しないように前記第１領域部又は前記第２領域部の少なくとも一方に設けられた切込み部
    を備えたことを特徴とする請求項２に記載の多軸センサ。
  8. 　前記弾性体は、ワイヤカット加工可能な形状であること
    を特徴とする請求項２に記載の多軸センサ。
  9. 　前記第２ストッパ手段は、前記第１領域部と前記第２領域部のそれぞれの一部を上面及び下面で挟むように配置されるストッパ部分を含むこと
    を特徴とする請求項３に記載の多軸センサ。
  10. 　前記第２ストッパ手段は、前記ストッパ部分と前記第１領域部又は前記第２領域部との間の隙間の幅を調整するための調整手段とを備えること
    を特徴とする請求項９に記載の多軸センサ。
  11. 　前記第２ストッパ手段は、前記弾性体にボルトで固定されたこと
    を特徴とする請求項９に記載の多軸センサ。
  12. 　前記第２ストッパ手段は、前記弾性体の外周側から前記弾性体を挟むように挿入された状態で固定されたこと
    を特徴とする請求項９に記載の多軸センサ。
  13. 　前記弾性体は、前記第２ストッパ手段を取り付けるための凹部が外周に設けられたこと
    を特徴とする請求項１２に記載の多軸センサ。
  14. 　前記弾性体は、前記第２ストッパ手段を取り付けるためのガイドとなる形状を含むこと
    を特徴とする請求項１２に記載の多軸センサ。
  15. 　前記弾性体は、ワイヤカット加工可能な形状であること
    を特徴とする請求項３に記載の多軸センサ。
  16. 　前記第１領域部と前記第２領域部が互いに対向する面は、前記平板形状の平面に対して垂直な平面であること
    を特徴とする請求項１５に記載の多軸センサ。
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