JPS61122538A - 力覚センサ− - Google Patents
力覚センサ−Info
- Publication number
- JPS61122538A JPS61122538A JP59245173A JP24517384A JPS61122538A JP S61122538 A JPS61122538 A JP S61122538A JP 59245173 A JP59245173 A JP 59245173A JP 24517384 A JP24517384 A JP 24517384A JP S61122538 A JPS61122538 A JP S61122538A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- support
- force
- shaft
- support mechanism
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、産業用ロボット等に用いる力覚センサーに関
するものである。
するものである。
従来の技術
従来のこの種力覚センサーは、例えば「日経メカニカル
Ｊ １９８３年３月２８日号１０８〜１１１ページに示
されているように、第２図のような構造になっていた。
Ｊ １９８３年３月２８日号１０８〜１１１ページに示
されているように、第２図のような構造になっていた。
すなわち、平行バネとダイヤフラムを使って力ベクトル
を検出するもので、歪みゲージＧ３．Ｇ４の出力を使っ
てＸ、Ｙ方向に働く力ＦＸ、ＦＹを、歪みゲージＧ１．
Ｇ１’、Ｇ２．Ｇ２’の出力を使って上軸にかかる曲げ
モーメントＭｘ２ＭＹと２方向の力Ｆｚ を検出する。
を検出するもので、歪みゲージＧ３．Ｇ４の出力を使っ
てＸ、Ｙ方向に働く力ＦＸ、ＦＹを、歪みゲージＧ１．
Ｇ１’、Ｇ２．Ｇ２’の出力を使って上軸にかかる曲げ
モーメントＭｘ２ＭＹと２方向の力Ｆｚ を検出する。
各歪みゲージの取り付は位置を第２図のようにａ、ｌ、
ｍ、ｎで表すと、Ｆ）ｃ ＝ −Ｍ ｅ／ｎ Ｆｙ＝Ｍｆ／ｍ Ｆｚ＝（Ｍａ−Ｍｅ）／２ａ ＭＸ＝（Ｍａ＋Ｍｃ）／２−（１７ｍ）ＭｆＭｙ ＝
（Ｍｂ ＋Ｍｄ ）／２− （ｔ／ｎ ）Ｍｅとなる。
ｍ、ｎで表すと、Ｆ）ｃ ＝ −Ｍ ｅ／ｎ Ｆｙ＝Ｍｆ／ｍ Ｆｚ＝（Ｍａ−Ｍｅ）／２ａ ＭＸ＝（Ｍａ＋Ｍｃ）／２−（１７ｍ）ＭｆＭｙ ＝
（Ｍｂ ＋Ｍｄ ）／２− （ｔ／ｎ ）Ｍｅとなる。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、歪みゲージの出力
に比例した量として各力を検出するので、検出部の剛性
を高めると微小な力の検出は難しく、また、微小な力を
検出すると検出部の剛性が低くなるという問題点を有し
ていた。
に比例した量として各力を検出するので、検出部の剛性
を高めると微小な力の検出は難しく、また、微小な力を
検出すると検出部の剛性が低くなるという問題点を有し
ていた。
本発明は上記問題点に鑑み、検出部の剛性が高く、かつ
、微小な力の方向と大きさを容易に検出することができ
る力覚センサーを提供するものである。
、微小な力の方向と大きさを容易に検出することができ
る力覚センサーを提供するものである。
問題点を解決するための手段
、 上記問題点を解決するために本発明の
力覚センサーは、軸と、前記軸を支持するように設けた
互いに直交かつ相対する４個の支持部を有する第１の支
持機構と、前記第１の支持機構と間隔を有し、前記軸を
支持するように設けた、前記４個の支持部が構成する直
交軸と一致する互いに直交かつ相対する４個の支持部を
有する第２の支持機構と、前記第１の支持機構と前記第
２の支持機構の前記支持部上にあり、前記軸と接触する
部分に設けた感圧センサーと、前記第１の支持機構と前
記第２の支持機構を保持する保持部と、前記感圧センサ
ーの信号を処理する演算手段という構成を備えたもので
ある。
力覚センサーは、軸と、前記軸を支持するように設けた
互いに直交かつ相対する４個の支持部を有する第１の支
持機構と、前記第１の支持機構と間隔を有し、前記軸を
支持するように設けた、前記４個の支持部が構成する直
交軸と一致する互いに直交かつ相対する４個の支持部を
有する第２の支持機構と、前記第１の支持機構と前記第
２の支持機構の前記支持部上にあり、前記軸と接触する
部分に設けた感圧センサーと、前記第１の支持機構と前
記第２の支持機構を保持する保持部と、前記感圧センサ
ーの信号を処理する演算手段という構成を備えたもので
ある。
作 用
本発明は上記した構成によって外力を求める演算は、支
持力が式のうえで相殺されることにより、支持力を大き
くし検出部の剛性を高めることができると共に、８個の
出力信号の和と差により外力を演算することにより、微
小な外力を検出することが可能となる。
持力が式のうえで相殺されることにより、支持力を大き
くし検出部の剛性を高めることができると共に、８個の
出力信号の和と差により外力を演算することにより、微
小な外力を検出することが可能となる。
実施例
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第１図ａ、ｂ、ｃは本発明の実施例である力覚
センサーを示すもので、軸１は、感圧センサー２を介し
て、前記感圧センサー２が十分に動作する支持力で第１
の支持部３によシ支持されると同時に、感圧センサー４
を介して、前記感圧センサー４が十分に動作する支持力
で第２の支持部５により支持され、第１及び第２の支持
部３，６は保持部６により保持されている。以上のよう
に構成された力覚センサーについて、以下その動作を説
明する。
明する。第１図ａ、ｂ、ｃは本発明の実施例である力覚
センサーを示すもので、軸１は、感圧センサー２を介し
て、前記感圧センサー２が十分に動作する支持力で第１
の支持部３によシ支持されると同時に、感圧センサー４
を介して、前記感圧センサー４が十分に動作する支持力
で第２の支持部５により支持され、第１及び第２の支持
部３，６は保持部６により保持されている。以上のよう
に構成された力覚センサーについて、以下その動作を説
明する。
軸１に外力Ｗが作用すると、感圧センサー４ａ−４ｄ、
２ａ 〜２ｃｌの出力信号Ａ１−Ｄｌ、Ａ２〜Ｄ２は
各々支持力と外力の合成力を示す。このとき第１の支持
部３と第２の支持部６には、外力に応じたＸＹ平面内の
力と偶力を受ける。第１の支持部３と第２の支持部６で
構成される系に作用する外力は、Ｘ方向成分をＦＸ、Ｙ
方向成分をＦｙとすれば、 ＦＸ ＝ （（Ａ１＋Ｂ１ ＋Ａ２＋Ｂ２ ）−（Ｃ１
＋Ｄ１＋Ｃ２＋Ｄ２））／ｉＦｙ ＝ （（Ｂ１＋ＣＩ
＋Ｂ２＋Ｃ２）−（ＡＩ ＋ＤＩ ＋Ａ２＋Ｄ２）
）／ηとなり外力の方向と大きさを検出できる・次に、
第１の支持部３と第２の支持部５の間に発生する偶力は
、Ｘｌ、Ｘ２．とＹｌ 、Ｙ２にｊって構成される平面
内の成分を各々Ｍａ、Ｍβとすれば Ｍ ＝ （（Ａ１＋Ｂ１÷Ｃ２＋Ｄ２ ）−（Ａ２＋Ｂ
２＋ＣＩ ＋ＤＩ ） ）ＸＬ／ＪＴα Ｍβ＝ （（Ａ２＋Ｂ１ ＋Ｃ１４−Ｄ２ ）−（ＡＩ
＋Ｂ２＋０２＋ＤＩ ） ）ＸＬ／ｒｉとなり偶力の
中心点、外力の作用点が既知であれば、第１の支持部３
と第２の支持部６で構成される系に作用する偶力の方向
と大きさを検出できる。
２ａ 〜２ｃｌの出力信号Ａ１−Ｄｌ、Ａ２〜Ｄ２は
各々支持力と外力の合成力を示す。このとき第１の支持
部３と第２の支持部６には、外力に応じたＸＹ平面内の
力と偶力を受ける。第１の支持部３と第２の支持部６で
構成される系に作用する外力は、Ｘ方向成分をＦＸ、Ｙ
方向成分をＦｙとすれば、 ＦＸ ＝ （（Ａ１＋Ｂ１ ＋Ａ２＋Ｂ２ ）−（Ｃ１
＋Ｄ１＋Ｃ２＋Ｄ２））／ｉＦｙ ＝ （（Ｂ１＋ＣＩ
＋Ｂ２＋Ｃ２）−（ＡＩ ＋ＤＩ ＋Ａ２＋Ｄ２）
）／ηとなり外力の方向と大きさを検出できる・次に、
第１の支持部３と第２の支持部５の間に発生する偶力は
、Ｘｌ、Ｘ２．とＹｌ 、Ｙ２にｊって構成される平面
内の成分を各々Ｍａ、Ｍβとすれば Ｍ ＝ （（Ａ１＋Ｂ１÷Ｃ２＋Ｄ２ ）−（Ａ２＋Ｂ
２＋ＣＩ ＋ＤＩ ） ）ＸＬ／ＪＴα Ｍβ＝ （（Ａ２＋Ｂ１ ＋Ｃ１４−Ｄ２ ）−（ＡＩ
＋Ｂ２＋０２＋ＤＩ ） ）ＸＬ／ｒｉとなり偶力の
中心点、外力の作用点が既知であれば、第１の支持部３
と第２の支持部６で構成される系に作用する偶力の方向
と大きさを検出できる。
以上のように本実施例によれば、４個の感圧センサーを
介し支持する第１と第２の支持部を用い軸を支持する事
により、軸にかかる外力と偶力の各々の方向と大きさを
容易に検出することができる。
介し支持する第１と第２の支持部を用い軸を支持する事
により、軸にかかる外力と偶力の各々の方向と大きさを
容易に検出することができる。
なお、外力、偶力を求める演算は、支持力が式のうえで
相殺される形となっており、また、８個の出力信号の和
と差により各成分力を演算することＫＪ：り、支持力を
大きくし検出部の剛性を高め、かつ、微小な外力、偶力
を検出することが可能である、という利点を有している
。
相殺される形となっており、また、８個の出力信号の和
と差により各成分力を演算することＫＪ：り、支持力を
大きくし検出部の剛性を高め、かつ、微小な外力、偶力
を検出することが可能である、という利点を有している
。
また、外力の作用点、偶力の中心点に関係なく、外力・
偶力の方向の検出のみとしても良いことは言うまでもな
い。
偶力の方向の検出のみとしても良いことは言うまでもな
い。
発明の効果
以上のように本発明は、軸を支持し、軸と接触する部分
に感圧センサーを設けた互いに直交かつ相対する４個の
支持部を間隔を有する様に２組配置し、前記感圧センサ
ー８個の信号を処理する演算手段を設けることにより、
検出部の剛性が高く、かつ、軸にかかる微小な外力と偶
力の各々の方向と大きさを容易に検出することができ、
その実用的効果は大なるものがある。
に感圧センサーを設けた互いに直交かつ相対する４個の
支持部を間隔を有する様に２組配置し、前記感圧センサ
ー８個の信号を処理する演算手段を設けることにより、
検出部の剛性が高く、かつ、軸にかかる微小な外力と偶
力の各々の方向と大きさを容易に検出することができ、
その実用的効果は大なるものがある。
第１図ａ、ｂ、ｃは本発明の一実施例における力覚セン
サーの正面図及び断面図、第２図は従来の力覚センサー
の構成図である。 １・・・・・・軸、２・・・・・・感圧センサー、３・
・・・・・第１のへ 支持機構、４・・・・・・
感圧センサー、６・・・・・・第２の支持機構、６・・
・・・・保持部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｆ−輪 ２− 蟲圧亡）７− Ｇ−１刺八軒
サーの正面図及び断面図、第２図は従来の力覚センサー
の構成図である。 １・・・・・・軸、２・・・・・・感圧センサー、３・
・・・・・第１のへ 支持機構、４・・・・・・
感圧センサー、６・・・・・・第２の支持機構、６・・
・・・・保持部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｆ−輪 ２− 蟲圧亡）７− Ｇ−１刺八軒
Claims (2)
- （１）軸と、前記軸を支持するように設けた互いに直交
、かつ相対する４個の支持部を有する第１の支持機構と
、前記第１の支持機構と間隔を有し、前記軸を支持する
ように設けた、前記４個の支持部が構成する直交軸と一
致する互いに直交、かつ相対する４個の支持部を有する
第２の支持機構と、前記第１の支持機構と前記第２の支
持機構の前記支持部上にあり、前記軸と接触する部分に
設けた感圧センサーと、前記第１の支持機構と前記第２
の支持機構を保持する保持部と、前記感圧センサーの信
号を処理する演算手段とを備えた力覚センサー。 - （２）前記演算手段が、８個の感圧センサーの信号の和
と差を演算する事により、第１の支持機構と第２の支持
機構の各々４個の支持部で構成される２つの直交軸によ
り構成される互いに直交する２つの平面に対し、４５度
の角度を有した直交する２つの平面内の外力を検出する
特許請求の範囲第１項記載の力覚センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59245173A JPS61122538A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 力覚センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59245173A JPS61122538A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 力覚センサ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61122538A true JPS61122538A (ja) | 1986-06-10 |
Family
ID=17129690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59245173A Pending JPS61122538A (ja) | 1984-11-20 | 1984-11-20 | 力覚センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61122538A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0902644A4 (ja) * | 1995-06-07 | 1999-03-24 | ||
| US9770826B2 (en) | 2013-11-05 | 2017-09-26 | Seiko Epson Corporation | Force detecting device, robot, electronic component conveying apparatus |
| JP2019190922A (ja) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 株式会社テック技販 | ロードセル |
-
1984
- 1984-11-20 JP JP59245173A patent/JPS61122538A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0902644A4 (ja) * | 1995-06-07 | 1999-03-24 | ||
| US9770826B2 (en) | 2013-11-05 | 2017-09-26 | Seiko Epson Corporation | Force detecting device, robot, electronic component conveying apparatus |
| US9975250B2 (en) | 2013-11-05 | 2018-05-22 | Seiko Epson Corporation | Force detecting device, robot, electronic component conveying apparatus |
| JP2019190922A (ja) * | 2018-04-23 | 2019-10-31 | 株式会社テック技販 | ロードセル |
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