JPH01140034A - 力−モーメント・センサの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、力やモーメントを感知するセンサの製造方
法に関し、より詳細には、ロボットのアームとその先端
に取り付けた工具の間に生じる力あるいはモーメントま
たはその双方を感知するセンサの製造方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

近年、産業用ロボットの作業工具を制御するために、作
業工具が被加工物に当接した際に作業工具に生じる力や
モーメントを感知・測定し、これによってロボットの駆
動機構を制御する方式が採用されつつある。このような
制御方式では、一般にロボット・アームの手首と作業工
具の間に力やモーメントを感知するセンサが取り付けら
れる。

このセンサは、多成分の力とモーメントを精密かつ連続
的に感知しなければならない。

従来より、この種のカーモーメント・センサの製造方法
として溶接を用いる方法が知られている。この方法は大
路次のようなものである。

すなわち、第６図に示したような円形のプレート部材（
１）と上端を開口した浅い円筒形のカップ部材（２）を
形成し、プレート部材（１）の突出部（１ａ）をカップ
部材（２）の開口部より嵌入してこれらの互いに対向す
る端面（３）（４）を接触させた後、電子ビーム溶接に
よって両者を接合・一体化する。こうして作られた中空
の偏平な円筒形部材の側面に、周方向に等間隔に複数（
図では４個）のスリット（５）をフライス加工により形
成して、プレート部材（１）とカップ部材（２）のプレ
ート部（２ａ）を接続するブリッジ部（６）を４個形成
する。ブリッジ部（６）には、さらに第７図に見るよう
に、周囲に傾斜した溝（７）を４個フライス加工によっ
て形成して略へ角形となるようにすると共に、中心部に
孔（８）をドリル加工により形成する。また、円筒形部
材の中心には、それを貫通する中心孔（９）を、プレー
ト部材（１）とカップ部材（２）の中心に設けた孔（１
ｂ）　　（２ｂ）を利用してドリル加工により形成する
、というものである しかしながら、この従来の方法では、形成されるブリッ
ジ部（６）は、第８図に見るように、表面および裏面の
いずれもが円筒面状に湾曲している。このため、このブ
リッジ部（６）に作用する力やモーメントによってそこ
に生じた歪を歪ゲージなどの検知器で取り出した場合、
その解析が非常に困難であり、このため力やモーメント
の感知特性が必ずしも満足し得るものではなかった。

さらに、この種のカーモーメント・センサの製造方法と
して、溶接法以外に１つの円柱形のブロックの内部をワ
イヤカット放電加工法によってくり抜いて上記と同様の
ブリッジ部を形成する方法も知られている。しかし、こ
の方法は加工コストが非常に高いという難点がある。

〔発明が解決しようとする間−点〕

この発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、フ゛リッジ部の感知特
性が良好であると共に簡易かつ低コストで実施できるカ
ーモーメント・センサの製造方法を提供することにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明では以下の（ａｌ〜
（ｄ）の各工程から成る技術的手段を講じている（ａｌ
　　片側に突出部（１３）を備えた２枚のプレート部材
（１１）であって、この突出部（１３）がプレート部（
１２）に直角な少なくとも３つの平坦な外側面（１３ａ
）およびブリッジ用プレート（１７）の位置決め手段を
有しているものを形成する工程、。

（ｂ）　　平板状のブリッジ用プレート（１７）を上記
プレート部材（１１）の平坦な外側面（１３ａ）の数と
同数だけ形成する工程。

Ｔｅｌ　　上記ブリッジ用プレート　（１７）を、上記
両プレート部材（１１）の平坦な外側面（１３ａ）にそ
れぞれ接触させると共に上記位置決め手段によって位置
決めをし、上記両プレート部材（１１）を上記ブリッジ
用プレート（１７）を介して接続する工程。

（ｄ）　　上記ブリッジ用プレート（１７）と上記両プ
レート部材（１１）を溶接によって接合・固着する工程
。

〔作用〕

上記技術的手段によれば、プレート部材（１１）および
ブリッジ用プレート（１７）は、いずれもフラットエン
ドミル等により容易に加工できる形状であり、しかもブ
リッジ用プレート（１７）はプレ−ト部材（１１）上に
位置決めが可能であるので、これらの組立作業は容易に
行うことができる。

また、平板状のブリッジ用プレート（１７）をほとんど
そのまま利用してブリッジ部を形成するので、起歪部を
平坦な板状とすることができる。

〔実施例〕

以下、添付図面に基いてこの発明の方法の一実施例を説
明する。

まず第１に、第１図および第２図に示すようなプレート
部材（１１）を２枚形成する。これらは、通常はアルミ
ニウム合金などの金属材料をフラットエンドミルでフラ
イス加工すること等により、容易に得ることができるも
のである。

このプレート部材（１１）は、円板状のプレート部（１
２）の片側に突出部（１３）を形成したものである。こ
の突出部（１３）は、角を落とした正方形板をプレート
部（１２）の上に積重ねたような形状であり、４つの各
側面の中央部には、プレート部（１２）の端面（１２ａ
）と同じ高さの位置決め用の切欠部（１４）が形成され
ている。この切欠部（１４）には後述のプリフジ用プレ
ートが嵌入されてその位置決めをするため、ブリッジ用
プレートの幅および厚みに適合するように形成される。

各切欠部（１４）には、プレート部（１２）に直角な平
坦な外側面（１３ａ）が形成され、さらにそれに隣接し
て、上記突出部（１３）には浅い溝（１５）が形成され
ている。この溝は、プリフジ用プレートを溶接により固
着する際に、溶接用の金属を貯めるためのものである。

プレート部材（１１）には、さらに中心にプレート部材
（１１）を中心軸方向に貫通する孔（１６）が設けであ
る。

次の工程は、上述した２枚のプレート部材（１１）をブ
リッジ用プレート（１７）を介在させて接合することで
ある。これは以下のようにして行う。

すなわち、まず一方のプレート部材（１１）の突出部（
１３）を上向きにしてその切欠部（１４）に長方形の平
坦なブリッジ用プレート（１７）を嵌入する。このとき
、ブリッジ用プレート　　（１７）の下側面はプレート
部（１２）の端面（１２ａ）に接触し、その左右の側面
は切欠部（１４）の左右の側面にそれぞれ接触している
。ブリッジ用プレート（１７）の内側面は、平坦な外側
面（１３ａ）に接触している。４枚のプリフジ用プレー
ト（１７）を各切欠部（１４）に嵌入した状態は、第３
図に示しである。なお、プリフジ用プレート（１７）も
、プレート部材（１１）と同様な材料で形成することが
できる。

次に、第３図の状態を保ちながら、他方のプレート部材
（１１）を突出部（１３）を下向きにして上記ブリッジ
用プレート（１７）の上に載せ、各切欠部（１４）に各
ブリッジ用プレート（１７）の上端を上記と同様にして
嵌入させる。こうして、第４図に示すように、２枚のプ
レート部材（１１）を同心となるように４枚のブリッジ
用プレート（１７）によって接続した状態とすると、上
下のプレート部材（１１）の突出部（１３）の間には空
間（１８）が形成される。

続いて、各ブリッジ用プレート　（１７）を上下のプレ
ート部材（１１）に固着するため、適当な治具を用いて
上記状態を保持しつつ溶接を行う。この溶接は、電子ビ
ーム溶接とするのが好ましい。溶接は、ブリッジ用プレ
ート（１７）がプレート部材（１１）と接触している部
分全体について行うが、この際、プレート部材（１１）
の突出部（１３）に設けた細長い溝（１５）に溶接用の
金属（１９）を貯めることができるので、単にブリッジ
用プレート　（１７）の周囲に沿って溶接をする場合よ
りも溶接の強度を増すことが可能となる。こうして、カ
ーモーメント・センサの半加工品が完成する。

この半加工品は、従来より公知の方法でフライス加工や
ドリル加工が施され、第５図に示すようなセンサの完成
品とされる。すなわち、ブリッジ用プレート　（１７）
は、上下の端部すなわち上下のプレート部材（１１）と
接続されている側の端部において、４つの角が斜めに切
り落とされ、略へ角形状となるようにフライス加工され
る。そして、ブリッジ用プレー、ト（１７）の中心には
、それを中心軸方向に貫通する孔（２０）が、ドリル加
工により形成される。

また、上下のプレート部材（１１）の中心には、それら
に設けである孔（１６）を利用して、ドリル加工により
両プレート部材（１１）を貫通してその中心軸方向に延
びる透孔（２１）が形成される。

以上のように加工すると、ブリッジ用プレート（１７）
により形成されるブリッジ部は、外側面のみならず内側
面までも平坦面となるため、起歪部を平面上に形成する
ことができることになる。

なお、この実施例では、突出部（１３）には平坦な外側
面（１３ａ）を４つ形成しているが、少なくとも３つあ
れば実施可能である。また、感知性能の向上のため、各
平坦な外側面（１３ａ）はいずれも同一とすると共に、
各外側面（１３ａ）の延長面を結んで作られる立体の断
面形状が正多角形となるようにするのが好ましい。

〔発明の効果〕

この発明は上述のような構成を有するものであるから、
ブリッジ部が平坦な板状であり、従って起歪部を平板状
とすることができる。このため、ブリッジ部の感知特性
が直線的となって非常に良好なものとなるという効果を
有するものである。

また、この発明は、溶接によってプレート部材（１１）
とブリッジ用プレート（１７）を接合しているので、低
コストで実施できると共に、プレート部材（１１）およ
びブリッジ用プレート（１７）はいずれもフラットエン
ドミル等によって容易に加工できるため、簡易に実施で
きるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法に用いるプレート部材の一実
施例を示す平面図。第２図は、同半断面正面図。第３図
は、一方のプレート部材に４枚のブリッジ用プレートを
固設した状態の平面図。第４図は、上下のプレート部材
の間にブリッジ用プレートを固設して製造したカーモー
メント・センサの半加工品の半断面正面図。第５図は、
第４図の半加工品を利用して製造したカーモーメント・
センサの半断面正面図。第６図ないし第８図は、従来の
方法の一例を示す図であって、第６図はプレート部材と
カップ部材を接合する前の状態を示す断面図、第７図は
完成したカーモーメント・センサの半断面正面図。第８
図は同平面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、片側に突出部（１３）を備えた２枚のプレート部材
   （１１）であって、この突出部（１３）がプレート部（
   １２）に直角な少なくとも３つの平坦な外側面（１３ａ
   ）およびブリッジ用プレート（１７）の位置決め手段を
   有しているものを形成する工程と、 平板状のブリッジ用プレート（１７）を上記プレート部
   材（１１）の平坦な外側面（１３ａ）の数と同数だけ形
   成する工程と、 上記ブリッジ用プレート（１７）を、上記両プレート部
   材（１１）の平坦な外側面（１３ａ）にそれぞれ接触さ
   せると共に上記両プレート（１１）を上記ブリッジ用プ
   レート（１７）を介して接続する工程と、 上記ブリッジ用プレート（１７）と上記両プレート部材
   （１１）を溶接によって接合・固着する工程と を含むことを特徴とするカーモーメント・センサの製造
   方法。 ２、上記平坦な外側面（１３ａ）およびブリッジ用プレ
   ート（１７）が、いずれも４つ形成されており、しかも
   、上記外側面（１３ａ）は正四角柱の側面のように配設
   されている特許請求の範囲第１項に記載の製造方法。 ３、上記位置決め手段が、上記突出部（１３）の各側面
   に形成された、上記ブリッジ用プレート（１７）の幅に
   ほぼ等しい幅をもつ切欠部（１４）である特許請求の範
   囲第１項または第２項に記載の製造方法。