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1. WO2020158166 - CORPS ÉLASTIQUE ET CAPTEUR DE FORCE UTILISANT CE DERNIER

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明 細 書

発明の名称 弾性体とそれを用いた力覚センサ

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10A   10B   10C   10D   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20A   20B   21   22   23   24   25A   25B   26   27   28   29   30   31  

明 細 書

発明の名称 : 弾性体とそれを用いた力覚センサ

技術分野

[0001]
 本発明の実施形態は、例えばロボットアーム等に用いられる弾性体とそれを用いた力覚センサに関する。

背景技術

[0002]
 力覚センサは、例えばロボットアーム等に用いられ、直交する3軸(x、y、z)に関して、力(Fx、Fy、Fz)とモーメント(Mx、My、Mz)を検出する(例えば、特許文献1参照)。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2018-48915号公報

発明の概要

[0004]
 力覚センサは、6軸方向、例えば3軸方向及び3軸回り方向、に変形可能な弾性体を具備し、この弾性体に複数の歪センサが設けられている。各歪センサは、起歪体と、起歪体上に設けられた複数の歪ゲージを具備している。さらに、力覚センサは、弾性体や起歪体を外力から保護するため、ストッパを具備している。
[0005]
 弾性体及び起歪体(以下、これらを合わせてセンサ体とも言う)の剛性が高く、6軸方向の変位量が非常に小さい場合、ストッパの構造に高い加工精度が要求され、ストッパの実現が困難となる。
[0006]
 また、センサ体の剛性が、軸方向毎に大きく異なると、ストッパの設計が複雑となり、ストッパの実現が困難となる。
[0007]
 一方、ストッパを設けずにセンサ体を設計した場合、弾性体及び起歪体の変位を大きくすることが困難であるため、大きなセンサ出力を得ることができない。したがって、ノイズなどの外乱に弱く、測定精度が低いセンサとなってしまう。
[0008]
 本発明の実施形態は、十分なセンサ出力を得ることができ、測定精度を向上させることが可能な弾性体とそれを用いた力覚センサを提供するものである。
[0009]
 本実施形態の弾性体は、6軸方向に変形可能な3つ以上の第1弾性部を有する第1構造体と、前記6軸方向に変形可能な3つ以上の第2弾性部と、前記第2弾性部のそれぞれに接続され、前記6軸方向に変形可能な3つ以上の中継部を有する第2構造体と、前記第2構造体の前記中継部のそれぞれと前記第1構造体の前記第1弾性部のそれぞれとの間に設けられた複数の第3構造体と、を具備する。
[0010]
 本実施形態の力覚センサは、6軸方向に変形可能な3つ以上の第1弾性部を有する第1構造体と、前記6軸方向に変形可能な3つ以上の第2弾性部と、前記第2弾性部のそれぞれに接続され、前記6軸方向に変形可能な3つ以上の中継部を有する第2構造体と、前記第2構造体の前記中継部のそれぞれと前記第1構造体の前記第1弾性部のそれぞれとの間に設けられた複数の第3構造体と、前記第1構造体と前記中継部のそれぞれとの間に設けられた複数の歪センサと、を具備する。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 本実施形態に係る力覚センサを示す斜視図。
[図2] 図1に示す力覚センサを分解して示す斜視図。
[図3] 図2に示す力覚センサの一部を組み立てた状態を示す斜視図。
[図4] 図2に示す力覚センサの一部をさらに組み立てた状態を示す斜視図。
[図5] 図2に示す力覚センサの一部をさらに分解して示す斜視図。
[図6] 本実施形態に係る弾性体を取り出して示す平面図。
[図7] 本実施形態に係る弾性体を模式的に示す図。
[図8] 図6に示す弾性体が変形した場合の例を示すものであり、一部を取り出して示す平面図。
[図9] 図6に示す弾性体が変形した場合の他の例を示すものであり、一部を取り出して示す平面図。
[図10A] 本実施形態に係る弾性体の変形の一例を示すものであり、一部を取り出して示す側断面図。
[図10B] 図10Aに示す変形に伴う起歪体の変形の例を示す斜視図。
[図10C] 参考例としての弾性体の変形の例を示すものであり、一部を取り出して示す側断面図。
[図10D] 図10Cに示す変形に伴う起歪体の変形の例を示す斜視図。
[図11] 弾性体の第1変形例を示す平面図。
[図12] 弾性体の第2変形例を示すものであり、一部を取り出して示す斜視図。
[図13] 弾性体の第3変形例を示すものであり、一部を取り出して示す平面図。
[図14] 弾性体の第4変形例を模式的に示す図。
[図15] 弾性体の第5変形例を模式的に示す平面図。
[図16] 歪センサの一例を示す平面図。
[図17] ブリッジ回路の一例を示す回路図。
[図18] センサ体の6軸に対する変位量の一例を示す図。
[図19] 本実施形態に係るストッパ部材の一例を示す斜視図。
[図20A] 本実施形態に係るストッパを示す正面図。
[図20B] 図20Aの一部を断面として示す側面図。
[図21] ストッパと治具の関係を示す斜視図。
[図22] ストッパの第1変形例を示す正面図。
[図23] ストッパの第2変形例を示す正面図。
[図24] ストッパの第3変形例を示す正面図。
[図25A] ストッパの第4変形例を示す斜視図。
[図25B] 図25Aに示すXXVB-XXVB線に沿った断面図。
[図26] ストッパの第5変形例を示す正面図。
[図27] ストッパの第6変形例を示す正面図。
[図28] ストッパの第7変形例を示す正面図。
[図29] ストッパの第8変形例を示す正面図。
[図30] 図29の一部を取り出して示す斜視図。
[図31] ストッパの第9変形例を示す正面図。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一符号を付している。
[0013]
 図1乃至図6を用いて、本実施形態に係る力覚センサ10の構成について説明する。 
 力覚センサ10は、例えばロボットアーム等に用いられ、X、Y、Z軸方向の力(Fx、Fy、Fz)、及びX、Y、Z軸回りのトルク(モーメント:Mx、My、Mz)を検出する。
[0014]
 図1、図2に示すように、力覚センサ10は、円筒状の本体11と、本体11を覆う円筒状のカバー12とを備えている。カバー12の内部には、本体11に対して動作可能な可動体としての取付けプレート13が設けられ、取付けプレート13は、複数のネジ14によりカバー12に固定される。カバー12及び取付けプレート13は、本体11に対して動作可能に設けられる。
[0015]
 本体11は、図示せぬロボットアームの例えば本体に固定される。取付けプレート13は、ロボットアームの例えばハンド部分に固定される。
[0016]
 本体11とカバー12との間には、リング状のシール部材15が設けられている。シール部材15は、弾性材、例えばゴム製又は発泡部材により形成され、本体11とカバー12との間隙をシールするとともに、カバー12が本体11に対して動作可能としている。
[0017]
 本体11と取付けプレート13との間には、弾性体16が設けられる。弾性体16は、例えば金属製であり、後述するように、1つの第1構造体16-1と、複数に分かれた第2構造体16-2と、第1構造体16-1と第2構造体16-2との間に設けられた複数の第3構造体16-3等と、を具備する。複数の第2構造体16-2は、第1構造体16-1の周囲に等間隔に配置される。
[0018]
 本実施形態において、弾性体16は、例えば3つの第2構造体16-2を具備している。しかし、第2構造体16-2の数は3つに限定されるものではなく、3つ以上であってもよい。また、本実施形態を、力覚センサ以外の例えばトルクセンサに適用する場合、第2構造体16-2の数は、2つであってもよい。
[0019]
 図3に示すように、第1構造体16-1は、その周囲に6つの第1弾性部16-4を具備している。第1弾性部16-4は、第1構造体16-1の周囲に沿って配置され、直線状の形状を有している。
[0020]
 第2構造体16-2のそれぞれは、略U字状の2つの第2弾性部16-5と、2つの第2弾性部16-5の間に設けられ、2つの第2弾性部16-5を繋ぐ直線上の中継部16-6を具備している。
[0021]
 第3構造体16-3のそれぞれは、一端部が第1弾性部16-4に接続され、他端部が中継部16-6に接続される。第1構造体16-1と1つの第2構造体16-2との間に設けられた2つの第3構造体16-3は、平行に配置される。
[0022]
 第2構造体16-2は、複数のネジ17により本体11に固定され、第1構造体16-1は、図2、図4に示すように、複数のネジ18により取付けプレート13に固定される。
[0023]
 図2、図3に示すように、歪センサ19は、第1構造体16-1と中継部16-6との間に設けられる。具体的には、歪センサ19の一端部は、固定プレート20と第1弾性部16-4の裏面に挿入されたネジ21により、2つの第1弾性部16-4の間の第1構造体16-1に固定され、歪センサ19の他端部は固定プレート22と中継部16-6の裏面に挿入されたネジ23により、中継部16-6の中央部に固定される。歪センサ19は、後述するように、金属製の起歪体と、起歪体の表面に配置された複数の歪ゲージを具備している。
[0024]
 取付けプレート13及びカバー12が外力により、本体11に対して動作すると、第3構造体16-3、第1弾性部16-4、第2弾性部16-5、及び中継部16-6が変形する。これに伴い、歪センサ19の起歪体が変形し、歪ゲージから電気信号が出力される。
[0025]
 各歪センサ19の各歪ゲージは、後述するように、ブリッジ回路を構成し、ブリッジ回路により、X、Y、Z軸方向の力(Fx、Fy、Fz)、及びX、Y、Z軸回りのトルク(モーメント:Mx、My、Mz)が検出される。
[0026]
 図2に示すように、本体11には、弾性体16を外力から保護する複数のストッパ30が設けられている。各ストッパ30は、円筒状のストッパ部材31と、固定部材としてのネジ32と、取付けプレート13に設けられた複数の開口部13aと、により構成される。
[0027]
 本実施形態は、3つのストッパ30を具備する場合を示している。しかし、ストッパ30の数は、3つに限定されるものではなく、3つ以上であってもよい。3つのストッパ30は、3つの第2構造体16-2の隣接する構造体16-2の相互間にそれぞれ配置される。
[0028]
 ストッパ30を隣接する第2構造体16-2の相互間に配置することにより、弾性体16及び力覚センサ全体の直径及び外形の大型化を抑制することが可能である。
[0029]
 本体11の表面には複数の突起11aが設けられる。各突起11aは、隣接する第2構造体16-2の相互間に配置されている。
[0030]
 図4に示すように、ストッパ部材31は、取付けプレート13の開口部13a内に挿入された状態で、ネジ32により本体11の突起11aに固定される。ストッパ部材31の外径は、後述するように、開口部13aの内径より若干小さく設定されている。取付けプレート13が本体11に対して動作し、ストッパ部材31の外面が開口部13aの内面に当接すると、取付けプレート13の動作が阻止され、弾性体16及び歪センサ19の起歪体の破壊が防止される。
[0031]
 図5に示すように、本体11の裏面部には、印刷基板41、複数のフレキシブル印刷基板42、裏蓋43、リード線アセンブリ44、中空管45が設けられている。印刷基板41は、ブリッジ回路に電源を供給したり、ブリッジ回路の出力信号を処理したりする図示せぬ処理回路などを具備している。
[0032]
 複数のフレキシブル印刷基板42の一端部は、図2に示すように、本体11の上面側に配置され、各歪センサ19に接続される。複数のフレキシブル印刷基板42の他端部は、印刷基板41の裏面において、処理回路などに接続される。複数のフレキシブル印刷基板42は、歪ゲージに電源を供給したり、歪ゲージからの信号を処理回路に供給したりする。
[0033]
 リード線アセンブリ44は、印刷基板41に接続され、処理回路に電源を供給したり、処理回路からの信号を伝送したりする。裏蓋43は、複数のネジにより本体11に固定され、印刷基板41をカバーする。
[0034]
 本体11、カバー12、取付けプレート13、及び弾性体16の第1構造体16-1、印刷基板41、裏蓋43の中央部には、開口部が連通して設けられており、中空管45は、この開口部内に設けられる。
[0035]
 図2、図3に示すように、中空管45の一端部は、裏蓋43、印刷基板41、第1構造体16-1を貫通し、第1構造体16-1の表面に突出される。中空管45の第1構造体16-1の表面に突出された一端部には、リング状のシール部材26が設けられる。このシール部材26は、例えばゴム又は発泡材料により形成され、取付けプレート13の開口部と中空管25の一端部との間隙をシールする。これにより、カバー12の外部から取付けプレート13の内部に塵埃が侵入することが防止される。
[0036]
 (弾性体の構成)
 図6は、弾性体16と歪センサ19を示している。前述したように、弾性体16は、1つの第1構造体16-1と、3つの第2構造体16-2、複数の第3構造体16-3、第1構造体16-1に設けられた6つの第1弾性部16-4、3つの第2構造体16-2のそれぞれに設けられた2つの第2弾性部16-5、及び2つの第2弾性部16-5の間に設けられた中継部16-6を具備している。
[0037]
 第2弾性部16-5は、略U字状であり、第2構造体16-2に比べて低い曲げ又はねじれ剛性を有している。第1弾性部16-4は、第2弾性部16-5と同程度以下のねじれ剛性を有している。
[0038]
 歪センサ19は、2つの第1弾性部16-4の間に位置する第1構造体16-1と、中継部16-6の中央部との間に設けられる。さらに、歪センサ19は、2つの第3構造体16-3の間に位置され、2つの第3構造体16-3と平行に配置される。
[0039]
 第1弾性部16-4、第2弾性部16-5、及び中継部16-6の厚みは、第1構造体16-1、第2構造体16-2、第3構造体16-3の厚みと等しく、第1弾性部16-4、第2弾性部16-5、及び中継部16-6の幅Wは、第3構造体16-3の幅と等しくされている。第2弾性部16-5は、U字状部の長さL1及びL2が長い程、及びU字状部の幅Wが細い程、柔軟であり、第1弾性部16-4及び中継部16-6も、幅が細い程、柔軟である。
[0040]
 歪センサ19を構成する起歪体19aの厚みは、第1構造体16-1、第2構造体16-2、第3構造体16-3、第1弾性部16-4、第2弾性部16-5、及び中継部16-6の厚みより薄く、起歪体19aの幅は、第3構造体16-3、第1弾性部16-4、第2弾性部16-5、及び中継部16-6の幅より広い。但し、第1弾性部16-4、第2弾性部16-5、中継部16-6、第3構造体16-3の厚み、幅の寸法、及び大小関係は、必要に応じて変更できる。
[0041]
 起歪体19aは、後述するように、厚みが薄い矩形状であり、平面の縦横比が大きい形状である。このため、起歪体19aが単体の場合、断面二次モーメントの相違により、起歪体19aは、Fx、Fy方向の力及びMz方向のモーメントに対して変位が小さく、Mx、My方向のモーメント及びFz方向の力に対して変位が大きい特性を有している。
[0042]
 一方、弾性体16の変位量が小さ過ぎる場合、上述したストッパ30の構造に対して、高い加工精度が要求される。また、Fx、Fy方向の力及びMz方向のモーメントに対する変位量と、Mx、My方向のモーメント及びFz方向の力に対する変位量が大きい場合、ストッパ30の構造が複雑となる。このため、簡単な構造のストッパで高精度な力覚センサを構成するためには、弾性体16の各軸の変位量の差が小さいことが必要である。
[0043]
 本実施形態に係る弾性体16は、X-Y平面(X軸、Y軸を含む平面)に平行な方向への変位量を増加でき、起歪体19aは、僅かしか変位していないにも関わらず、センサ体としては、大きな変位量を実現することを可能とする。
[0044]
 さらに、起歪体19aのZ軸方向の剛性は、弾性体16のZ軸方向の剛性に比べて遥かに小さい。このため、力覚センサのZ軸方向の曲げに係わる定格荷重を、起歪体19a単体に印加することはできない。したがって、起歪体19aの変位量をコントロールする必要がある。
[0045]
 したがって、弾性体16に求められる機能は、(1)X-Y平面内において、変位量が大きいこと。(2)Z軸方向の負荷を受けて、起歪体19aの変位量をコントロールすることである。
[0046]
 図7は、上述した本実施形態に係る弾性体16の構成を模式的に示している。 
 第1構造体16-1と中継部16-6との間は、直列接続された第1弾性部16-4と第3構造体16-3とにより接続され、さらに、起歪体19aにより接続される。 
 中継部16-6と第2構造体16-2は、これらの間に設けられた第2弾性部16-5により接続される。 
 ここで、第1弾性部16-4及び第2弾性部16-5は、Fx、Fy方向の力、Mz方向のモーメントに対して、弾性体16の変位量を増加させる機能を有している。以下で、具体的に説明する。
[0047]
 (第1弾性部16-4の機能)
 (1)Mz系(Fx、Fy、Mz)の変形 
 図8に示すように、弾性体16にFx、Fy方向の力が印加された場合、及びMz方向のモーメントが印加された場合、第1弾性部16-4の第3構造体16-3が接続された部分が、矢印で示すように変形する。このため、第1構造体16-1に対する第2構造体16-2の変位量が増加する。起歪体19aは、第3構造体16-3の幅と、起歪体19aの幅、及び負荷に応じて変位し、起歪体19aの変位量は、僅かである。すなわち、本実施形態の場合、起歪体19aの変位量に比べて、第1構造体16-1に対する第2構造体16-2の変位量を増加させることができる。
[0048]
 (2)Fz系(Mx、My、Fz)の変形
 図9に示すように、弾性体16にFz方向の力が印加された場合、及びMx、My方向のモーメントが印加された場合、第1弾性部16-4の第3構造体16-3が接続された部分が、矢印で示すように変形する。このため、第3構造体16-3の厚み方向の変位量が増加し、起歪体19aの厚み方向の変位量を増加させることができる。このため、後述するように、第3構造体16-3を略S字状に変形させることができ、ブリッジ回路の出力電圧を増加させることができる。
[0049]
 図10Aは、本実施形態に係る弾性体16の変形の一例を示している。
[0050]
 第1構造体16-1は、ねじれ剛性が第2弾性部16-5と同程度以下の第1弾性部16-4を有している。このため、弾性体16に例えばFz方向の力が印加された場合、第1弾性部16-4が変形することにより第2弾性部16-5の変形が減少し、中継部16-6の吊り上げ量が低減される。このため、第3構造体16-3は、略S字状に変形し、第1構造体16-1と中継部16-6との間に設けられた起歪体19aも、略S字状に変形される。
[0051]
 図10Bは、図10Aに示す弾性体16の変形に伴う起歪体19aの変形を概略的に示している。起歪体19aの表面に複数の歪ゲージ51~54が図示のように配置されているものとする。
[0052]
 弾性体16の変形に伴い起歪体19aが略S字状に変形された場合、起歪体19aの表面に設けられた歪ゲージ51、52は、伸長され、歪ゲージ53、54は圧縮される。このため、歪ゲージ51、52の抵抗値と、歪ゲージ53、54の抵抗値との差が大きくなり、歪ゲージ51~54により構成されるブリッジ回路の出力電圧を増加させることができる。したがって、力覚センサの精度を向上させることができる。
[0053]
 図10Cは、比較例としての弾性体60の変形の様子を示している。この弾性体60は、本実施形態の弾性体16から第1弾性部16-4を除いたものである。第1弾性部16-4が無い場合、弾性体60に例えばFz方向の力が印加されると、第2構造体16-2に比べて低い剛性を有する第2弾性部16-5の曲げ又はねじれ変形により、第3構造体16-3が湾曲される。これに伴い、中継部16-6が吊り上げられる。このため、第1構造体16-1と中継部16-6との間に設けられた起歪体19aも湾曲される。
[0054]
 図10Dは、図10Cに示す弾性体60の変形に伴う起歪体19aの変形を示している。弾性体60の湾曲に伴い起歪体19aが湾曲された場合、起歪体19aの表面に設けられた歪ゲージ51、52、及び歪ゲージ53、54は共に伸長される。このため、歪ゲージ51、52の抵抗値と、歪ゲージ53、54の抵抗値との差が小さく、歪ゲージ51~54により構成されるブリッジ回路の出力電圧も小さい。したがって、力覚センサの精度を向上させることが困難である。
[0055]
 (第2弾性部16-5の機能)
 第2弾性部16-5は、第2構造体16-2に比べて曲げ又はねじれ剛性が低い。このため、弾性体16にFx、Fy方向の力が印加された場合、及びMz方向のモーメントが印加された場合、第1構造体16-1と中継部16-6との間に設けられた起歪体19aが後述する第3構造体16-3により制御された量しか変位しないにも関わらず、第1構造体16-1に対する第2構造体16-2の変位量を増加させることができる。
[0056]
 具体的には、U字状の第2弾性部16-5は、厚みに比べて幅が狭くされ、第2弾性部16-5の断面二次モーメントが大きく異なっている。このため、第2弾性部16-5は、Fz方向の力に対して剛性が高く、Mz方向のモーメントに対して剛性が低い。ねじれを考慮すると、第2弾性部16-5は、Fz方向の力に対しても単純な曲げで想定している以上に柔軟性を有している。しかし、第2弾性部16-5は、Mz方向のモーメントよりも、十分にFz方向の力に対する剛性が高い。
[0057]
 (第3構造体16-3の機能)
 第3構造体16-3は、第1弾性部16-4と中継部16-6との間に設けられ、且つ、歪センサ19と平行に配置されている。このため、弾性体16にFx、Fy方向の力、及び/又はMz方向のモーメントが印加された場合、歪センサ19を構成する起歪体19aの厚み方向と幅方向の変位量を制御することができる。
[0058]
 具体的には、第3構造体16-3の厚みは、起歪体19aの厚みより厚くされ、第3構造体16-3の幅は、起歪体19aの幅より狭くされている。したがって、第3構造体16-3により、断面二次モーメントの異なる起歪体19aの厚み方向と幅方向の変位量を制御することが可能である。
[0059]
 (弾性体16及び力覚センサの効果)
 本実施形態の弾性体16は、第1構造体16-1と、複数の第2構造体16-2と、第1構造体16-1に設けられた複数の第1弾性部16-4と、第2構造体16-2のそれぞれに設けられた第2弾性部16-5と、2つの第2弾性部16-5の間に設けられた中継部16-6と、中継部16-6と第1弾性部16-4との間に設けられた第3構造体16-3とを具備し、第2弾性部16-5の剛性は、第2構造体16-2の剛性よりも低く、第1弾性部16-4の剛性は第1構造体6-1の剛性以下である。このため、弾性体16の全体的な剛性を、第1弾性部16-4及び第2弾性部16-5が無い場合に比べて低くすることができ、Fx、Fy方向の力に対して、弾性体16の変位量を増加させることができる。したがって、Fx、Fy方向の力に対して、起歪体19aの僅な変形に比べて、弾性体16の変位量を増加させることができる。
[0060]
 また、本実施形態の弾性体16は、第1弾性部16-4、第2弾性部16-5、及び中継部16-6を具備することにより、6軸方向の変位量をほぼ同等とすることができる。しかも、Fz方向の力を受けて、第3構造体16-3及び中継部16-6の変形を抑制でき、第1弾性部16-4、第3構造体16-3及び中継部16-6が略S字状に変形させることができる。これに伴い、起歪体19aをS字状に変形させることができるため、Fz方向の力に対して起歪体19aに十分な歪を与えることができる。したがって、大きなセンサ出力を得ることができ、高精度の力覚センサを構成することが可能である。
[0061]
 さらに、第1弾性部16-4の剛性が、第2弾性部16-5の剛性以下である場合、Fz方向の力に対して起歪体19aにより大きな歪を与えることができ、一層大きなセンサ出力を得ることができる。尚、ここで、剛性とは、軸剛性、曲げ剛性、せん断剛性、及びねじり剛性を含んでいる。
[0062]
 しかも、弾性体16は、6軸方向の変位量がほぼ同等であり、全体的な剛性が低い。このため、簡単な構成のストッパ30により、起歪体19aを保護することができる。
[0063]
 具体的には、高い剛性を有する弾性体の場合、ストッパ30のストッパ部材31の側面と、取付けプレート13の開口部13aの内面との隙間を例えば20μm以下とする必要がある。このため、機械加工が困難である。しかし、本実施形態のように、弾性体16の全体的な剛性が低い場合、定格荷重時の弾性体16の変位量を例えば100μm~200μmに増加させることができる。このため、ストッパ部材31の側面と、取付けプレート13の開口部13aの内面との間隔を広げることができるため、過負荷時のストッパ30の設計が容易となり、ストッパ30の機械加工が容易となる。
[0064]
 さらに、過負荷時、剛性が高いストッパ30によって、弾性体16及び起歪体19aの変位を抑制することができるため、定格荷重の範囲において、起歪体19aに十分な歪を与えることが可能である。したがって、高いセンサ出力を得ることが可能である。仮に、ストッパ30が無い場合、過負荷時も想定して、十分な安全率を見込んだ定格荷重を設定する必要がある。このため、起歪体に十分な歪を与えることができず、高いセンサ出力を取り出すことが困難である。
[0065]
 (弾性体16の変形例)
 (第1変形例) 
 図11は、弾性体16の第1変形例を示している。図11に示す弾性体16において、図6に示す弾性体16と相違するのは、中継部16-6が第2構造体16-2に固定される点である。すなわち、中継部16-6と第2構造体16-2との間には、接続部70が設けられ、中継部16-6は、接続部70により第2構造体16-2に固定される。
[0066]
 接続部70の厚みは、第2構造体16-2、中継部16-6と同等であり、幅は、例えば第3構造体16-3の幅と同等である。
[0067]
 さらに、この場合、第1構造体16-1の第1弾性部16-4は、除かれる。 
 上記構成において、図11に示す中継部16-6の梁16-6aのねじれ剛性が、接続部70の曲げ剛性に対して低く、第1構造体16-1の第1弾性部16-4が無い場合において、Fz方向の力により、第3構造体16-3が変位された場合、中継部16-6の表面は、接続部70により第1構造体16-1の表面と高さが異なるが、平行に近い姿勢に保持される。このため、起歪体19aは、図10Bに示すように、S字状に変形することができ、ブリッジ回路の出力電圧を増加させることができる。
[0068]
 (第2変形例)
 図12は、弾性体16の第2変形例を示している。図12に示す弾性体16と、図11に示す弾性体16との相違点は、図12に示す弾性体16において、第2弾性部16-5が除去されていることである。さらに、中継部16-6の梁16-6aを除いてもよい。
[0069]
 この構成によっても、Fz方向の力により、第3構造体16-3が変位された場合、中継部16-6は、接続部70により、第1構造体16-1の表面と高さが異なるが、平行に近い姿勢に保持される。したがって、第2変形例によっても第1変形例と同様の効果を得ることができる。
[0070]
 (第3変形例)
 図13は、弾性体16の第3変形例を示している。図2、図3、図6に示す弾性体16において、第3構造体16-3が設けられる第1弾性部16-4は、1つの第3構造体16-3にそれぞれ対応して設けられていた。
[0071]
 これに対して、図13に示す第3変形例の場合、2つの第3構造体16-3に対して1つの第1弾性部16-7が設けられている。起歪体19aの一端部は、2つの第3構造体16-3の間に位置する第1弾性部16-7に設けられる。
[0072]
 上記構成によっても、Fz方向の力により、第3構造体16-3が変位された場合、起歪体19aは、図10Bに示すように、S字状に変形することができ、ブリッジ回路の出力電圧を増加させることができる。
[0073]
 尚、第1弾性部16-7に設けられる第3構造体の数は、2つに限らず3つ以上であってもよい。
[0074]
 (第4変形例)
 図14は、弾性体16の第4変形例を模式的に示している。 
 弾性体16は、X-Y平面内において、起歪体19aの変位量に比べて、弾性体16自身の変位量を増加でき、Z軸方向の負荷を受けて、起歪体19aの変位量を制御できればよい。このため、上記実施形態では、図7に示すように、弾性体16は、第1構造体16-1の周囲に複数の第2構造体16-2を配置し、第1構造体16-1の第1弾性部16-4と、第2構造体16-2の中継部16-6との間に第3構造体16-3をそれぞれ配置し、第1構造体16-1と中継部16-6との間に起歪体19aをそれぞれ配置した。
[0075]
 しかし、これに限らず、図14に示すように、第2構造体16-2の周囲に複数の第1構造体16-1を配置し、第2構造体16-2の中継部16-6と、第1構造体16-1の第1弾性部16-4との間に第3構造体16-3をそれぞれ配置し、中継部16-6と第1構造体16-1との間に起歪体19aをそれぞれ配置してもよい。
[0076]
 この構成によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。 
 尚、上記実施形態及び各変形例において、弾性体16の第1弾性部16-4、第2弾性部16-5の厚さ及び材料は、第3構造体16-3と同一であるが、別の厚さ及び別の材料としてもよい。
[0077]
 (第5変形例)
 図6及び図11に示す例の場合、弾性体16は、3つの第2構造体16-2を具備している。しかし、ストッパ30の配置を変更することにより、3つの第2構造体16-2は、一体化することも可能である。
[0078]
 図15は、図6に示す弾性体16の変形例を示している。第5変形例において、第2構造体16-2は、リング状であり、1つの第2構造体16-2の複数の箇所に、それぞれ複数の第2弾性部16-5、及び中継部16-6が設けられている。その他の構成は、図6と同様である。この構成の場合、複数のストッパ30は、弾性体16の例えば外側に配置すればよい。
[0079]
 このような構成を有する弾性体16によっても、図6に示す構成の弾性体と同様の効果を得ることが可能である。
[0080]
 図11に示す弾性体16も、図15に示すように、3つの第2構造体16-2をリング状の1つの第2構造体16-2にすることも可能である。この場合においても、図11に示す弾性体16と同様の効果を得ることが可能である。
[0081]
 図14に示す弾性体16も、図15に示すように、複数の第1構造体16-1をリング状の1つの第1構造体16-1とすることも可能である。この場合においても、図14に示す弾性体16と同様の効果を得ることが可能である。
[0082]
 (歪センサの構成)
 図16は、歪センサ19の一例を示している。前述したように、歪センサ19は、起歪体19aと、起歪体19aの表面に設けられた複数の歪ゲージR1~R8により構成される。起歪体19aは、金属により構成され、その厚みは、幅より薄くされている。このため、起歪体19aは、厚み方向に変形しやすく、幅方向に変形し難い。
[0083]
 起歪体19aの一端部は第1構造体16-1に設けられ、他端部は第2構造体16-2の中継部16-6に設けられる。歪ゲージR1、R3、R5、R8は、起歪体19aの一端部近傍に設けられ、歪ゲージR2、R4、R6、R7は、起歪体19aの他端部近傍に設けられる。
[0084]
 図17は、上記歪ゲージR1~R8を用いたブリッジ回路の一例を示している。歪ゲージR1、R2、R3、R4は、第1ブリッジ回路BC1を構成し、歪ゲージR5、R6、R7、R8は、第2ブリッジ回路BC2を構成する。
[0085]
 第1ブリッジ回路BC1は、電源Vと接地GNDとの間に歪ゲージR2と歪ゲージR1の直列回路と、歪ゲージR4と歪ゲージR3の直列回路が配置される。歪ゲージR2と歪ゲージR1の接続ノードから出力電圧Vout+が出力され、歪ゲージR4と歪ゲージR3の接続ノードから出力電圧Vout-が出力される。出力電圧Vout+及び出力電圧Vout-は、演算増幅器OP1に供給され、演算増幅器OP1の出力端から出力電圧Voutが出力される。
[0086]
 第2ブリッジ回路BC2は、電源Vと接地GNDとの間に歪ゲージR6と歪ゲージR5の直列回路と、歪ゲージR8と歪ゲージR7の直列回路が配置される。歪ゲージR6と歪ゲージR5の接続ノードから出力電圧Vout+が出力され、歪ゲージR8と歪ゲージR7の接続ノードから出力電圧Vout-が出力される。出力電圧Vout+及び出力電圧Vout-は、演算増幅器OP2に供給され、演算増幅器OP2の出力端から出力電圧Voutが出力される。
[0087]
 前述したように、起歪体19aが例えばFz方向の力により、S字状に変形されることにより、第1ブリッジ回路BC1及び第2ブリッジ回路BC2から大きな出力電圧を得ることができる。
[0088]
 尚、起歪体19aに対する歪ゲージR1~R8の配置、及びブリッジ回路BC1、BC2の構成は、これに限定されるものではなく、変形可能である。
[0089]
 (ストッパの構成)
 上記ストッパ30について、さらに説明する。 
 一般に、ストッパは、円筒形のストッパ部材と、ストッパ部材が収容される円形の開口部が用いられる。この構成のストッパの場合、ストッパ部材の側面と開口部の内面との間の間隔が、各軸方向で均一である。このため、起歪体が設けられる弾性体の剛性が軸毎に異なる場合、剛性の高い軸において、ストッパの動作点が高荷重となり、起歪体の破壊を確実に防止することが困難となる。
[0090]
 図18は、センサ体(弾性体16と起歪体19a)の6軸に対する変位量の一例を示している。図18に示すように、センサ体の定格における6軸の変位量に対して、それぞれ異なる安全率が設定されている場合、各軸の動作可能範囲が異なる。
[0091]
 具体的には、Fx、Fy、Mz方向のセンサ体の動作可能範囲は、Fz、Mx、My方向のセンサ体の動作可能範囲に比べて小さい。換言すると、起歪体19aの幅方向の動作可能範囲が、起歪体19aの厚み方向の動作可能範囲に比べて小さい。
[0092]
 このように、センサ体の各軸に対する動作可能範囲が異なる場合、円筒形のストッパ部材と、円形の開口部では、動作可能範囲の小さい方向において、ストッパの動作点が高荷重となり、起歪体を十分に保護することが困難である。
[0093]
 図19、図20A、図20Bは、本実施形態に係るストッパ部材31を示している。 
 ストッパ部材31は、例えば直径の異なる第1の部分31a、第2の部分31b、第3の部分31c、2つの突起31d、ネジ32が挿入される開口部31e、及びスリット31fを具備している。
[0094]
 第1の部分31aは、第1の直径D1を有し、第2の部分31bの直径は、第1の部分31aの直径より小さく、第3の部分31cの直径は、第2の部分31bの直径より小さい。第2の部分31bには、2つの突起31dが設けられている。これら突起31dは、例えば弾性体16(起歪体19a)の動作可能範囲が小さい方向(Fx、Fy、Mz方向)に対応して第2の部分31bの両側に設けられている。突起31dの表面は、開口部13aの内面に沿って湾曲されている。
[0095]
 図20A、図20Bにおいて、L11は、第1の部分31aと取付けプレート13の開口部13aの内面との間の間隔(距離)を示している。この間隔L11は、例えば弾性体16の動作可能範囲の大きい方向(Fz、Mx、My方向、すなわち、起歪体19aの厚み方向)の間隔である。また、L12は、突起31dと開口部13aの内面との間の間隔を示している。この間隔L12は、例えば弾性体6の動作可能範囲の小さい方向(Fx、Fy、Mz方向、すなわち、起歪体19aの幅方向)の間隔である。L11とL12との関係は、L11>L12である。
[0096]
 具体的には、図20A、図20Bで示す例の場合、L11は、例えば0.21mm、L12は、例えば0.11mmであることが好ましい。
[0097]
 すなわち、起歪体19aの変形し難い方向(Fx、Fy、Mz方向)の間隔L12が、変形異し易い方向(Fz、Mx、My方向)の間隔L11より狭く設定されている。
[0098]
 尚、ストッパ部材31の間隔L11に対応する部分は、開口部13aの内面に接触する第1の接触部(CP1)であり、間隔L12に対応する部分は、開口部13aの内面に接触する第2の接触部(CP2)である。
[0099]
 第3の部分31cは、ストッパ部材31と開口部13aとの間の間隔を調整するための円筒形の治具(図2に80で示す)を装着する部分である。
[0100]
 第3の部分31cには、スリット31fが設けられている。スリット31fの中心は、2つの突起31dの中心を結ぶ直線の中央に対応した位置に設けられる。
[0101]
 図2、図4に示すように、取り付けプレート13のストッパ30と対応する位置には、スリット13dが設けられている。スリット13dは、開口部13aに連通し、さらに、ストッパ部材31の第3の部分31cに設けられたスリット31fとも連通可能とされている。
[0102]
 図21は、ストッパ30を拡大して示している。ストッパ部材31と開口部13aとの間の間隔は、治具80を用いて調整される。治具80は、挿入部80aと、キー80bと、つまみ80cとを具備している。
[0103]
 挿入部80aは、円筒形であり、円筒の厚みは、第3の部分31cの側面と開口部13aの内面との間の距離にほぼ等しく製造されている。第3の部分31cの側面と開口部13aの内面との間の距離は、第1の間隔L11より広い。
[0104]
 キー80bは、挿入部80a設けられ、治具80の軸心に沿って配置されている。キー80bは、ストッパ部材31のスリット31fと取り付けプレート13のスリット13dとを重ね合わせた形状とほぼ等しい形状を有している。
[0105]
 つまみ80cは、例えば円柱形状であり、軸心に沿って挿入部80aに貫通する穴80dを具備している。この穴80d内には、ストッパ部材31を固定するための、例えば図示せぬ六角レンチが挿入される。
[0106]
 ストッパ部材31と開口部13aとの間の間隔を調整する場合、図2、図21に示すネジ32が緩められ、ストッパ30に治具80が挿入される。具体的には、治具80の挿入部80aがストッパ部材31の第3の部分31cと開口部13aとの間に挿入される。
[0107]
 治具80の挿入部80aの厚みは、第3の部分31cの側面と開口部13aの内面との間の距離にほぼ等しいため、挿入部80aを第3の部分31cと開口部13aとの間に挿入するだけで、図20Aに示す間隔L11及びL12を設定することができる。
[0108]
 また、治具80がストッパ30に装入されることにより、治具80のキー80bは、ストッパ部材31のスリット31fと取り付けプレート13のスリット13dの中に挿入される。このため、ストッパ部材31の突起31dの位置をX-Y平面と平行に設定することができる。
[0109]
 治具80をストッパ30に装入した状態で、六角レンチを穴80dに挿入し、ネジ32を締めることにより、ストッパ部材31が本体11に固定され、ストッパ部材31の調整が完了する。
[0110]
 ストッパ部材31がストッパとして機能する場合において、起歪体19aの変形し易い方向(Fz、Mx、My方向)に弾性体16が変形した場合、ストッパ部材31の第1の部分31aが開口部13aの内面に接触し、第2の部分31b、第3の部分31c、及び突起31dは、開口部13aの内面に接触しない。
[0111]
 また、起歪体19aの変形し難い方向(Fx、Fy、Mz方向)に弾性体16が変形した場合、ストッパ部材31の第1の部分31a、第2の部分31b、及び第3の部分31cは、開口部13aの内面に接触せず、突起31dが開口部13aの内面に接触する。このため、起歪体19aが保護される。
[0112]
 (ストッパの効果)
 上記構成によれば、ストッパ部材31の第2の部分は、起歪体19aの動作可能範囲の小さい方向(Fx、Fy、Mz、起歪体19aの幅方向)に一対の突起31dを有し、取付けプレート13の開口部13aの内面と突起31dとの間隔L12が、ストッパ部材31の第1の部分31aと取付けプレート13の開口部13aの内面との間隔L11より狭くされている。このため、起歪体19aの動作可能範囲の小さい方向において、ストッパの動作点が高荷重となることを防止でき、起歪体19aを十分に保護することができる。
[0113]
 しかも、定格動作範囲内で起歪体19aを十分に変形させることができるため、大きなセンサ出力を得ることができる。したがって、高精度の力覚センサを実現することができる。
[0114]
 また、本実施形態のストッパ30を用いることにより、センサ体の6軸方向の剛性の不均一を許容することも可能である。センサ体の6軸方向の剛性を均一化しようとする場合、一般的には、弾性体16及び起歪体19aの形状が大型化する。しかし、本実施形態のストッパ30を用いることにより、センサ体の6軸方向の剛性の不均一を許容することが可能であるため、弾性体16及び起歪体19aの大型化を防止でき、小型の力覚センサを実現することが可能である。
[0115]
 (ストッパの変形例)
 上記ストッパ部材31は、第2の部分31bに2つの突起31dを設けたが、ストッパ30等の構造は、上記の例に限定されるものではない。
[0116]
 (第1変形例)
 図22は、ストッパ30の第1変形例を示している。図20Aに示すストッパ30は、ストッパ部材31の第2の部分31bに突起31dを設けた。これに対して、第1変形例において、ストッパ部材31の第2の部分31bは、突起31dを有さず、円筒形であり、第2の部分31bに対応する開口部13aの内面に一対の突起13bが設けられている。
[0117]
 具体的には、一対の突起13bは、開口部13aのFx、Fy、Mz方向の対向面にそれぞれ設けられる。突起13bは扁平な表面を有し、突起13bの表面と第2の部分31bの表面との間隔はL12とされる。突起13bが扁平な表面を有する理由は、ストッパ部材31が開口部13aのZ軸方向に移動した場合、突起13bがストッパ部材31の第2の部分31bに接触することを回避するためである。
[0118]
 (第2変形例)
 図23は、ストッパ30の第2変形例を示している。第2変形例において、開口部13aの形状は、図20Aと同様に円形であり、ストッパ部材31の第2の部分31bの形状が楕円形とされている。
[0119]
 具体的には、楕円の長軸が、Fx、Fy、Mz方向に沿って配置され、長軸の一端部及び他端部と、開口部13aの内面との間隔がL12に設定される。このため、楕円の長軸部分が突起31dと同様の作用を行うことができる。
[0120]
 (第3変形例)
 図24は、ストッパ30の第3変形例を示している。図23に示す第2変形例は、ストッパ部材31の第2の部分31bの形状が楕円形とされた。これに対して、第3変形例において、ストッパ部材31の第2の部分31bの形状は、円形であり、ストッパ部材31の第2の部分31bに対応する開口部13aの部分13cの形状が楕円形とされている。
[0121]
 具体的には、開口部13aの部分13cは、楕円形の短軸がFx、Fy、Mz方向に配置され、ストッパ部材31の第2の部分31bと開口部13aの部分13cの内面との間隔がL12とされる。
[0122]
 上記第1乃至第3変形例によっても、図19、図20A、図20Bに示す例と同様の効果を得ることが可能である。
[0123]
 (第4変形例)
 図25A、25Bは、ストッパ30の第4変形例を示すものであり、ストッパ部材31のみを示している。図19に示すストッパ部材31は、第1の部分31a、第2の部分31b、及び第3の部分31cを有し、一対の突起31dは、第2の部分31bに設けられている。このように、複数の段差を有する構成の場合、高精度の加工を容易に行うことができる。しかし、第2の部分31bは、必ずしも必要ではない。
[0124]
 図25A、25Bに示すように、第4変形例において、ストッパ部材31は、第2の部分31bを具備しておらず、一対の突起31dは、第1の部分31aに設けられている。
[0125]
 図25A、25Bに示す構造のストッパ部材31によっても、図19に示すストッパ部材31と同様の機能及び効果を得ることができる。
[0126]
 (第5変形例)
 図26は、ストッパ30の第5変形例を示している。第5変形例も第4変形例と同様に、ストッパ部材31は、第2の部分31bを具備しておらず、第1の部分31aは、一対の突起31dを持たずに円筒状である。
[0127]
 第1の部分31aに対応する開口部13aの内面は、一対の突起13bを具備している。一対の突起13bは、開口部13aのFx、Fy、Mz方向の対向面にそれぞれ設けられ、突起13bの表面は、扁平とされている。突起13bの表面とストッパ部材31の第1の部分31aとの間隔はL12あり、突起13b以外の開口部13aの内面と第1の部分31aの側面との間隔はL11である。
[0128]
 (第6変形例)
 図27は、ストッパ30の第6変形例を示している。第6変形例も第4変形例と同様に、ストッパ部材31は、第2の部分31bを具備しておらず、第1の部分31aと第3の部分31cを具備している。第1の部分31aは、楕円形である。楕円の長軸が、Fx、Fy、Mz方向に配置され、楕円の短軸が、Fz、Mx、My方向に配置されている。
[0129]
 開口部13aは、円形である。第1の部分31aにおいて、楕円の長軸の一端部及び他端部と、開口部13aの内面との間隔はL12であり、楕円の短軸の一端部及び他端部と、開口部13aの内面との間隔はL11である。
[0130]
 (第7変形例)
 図28は、ストッパ30の第7変形例を示している。第7変形例の第4変形例と同様に、ストッパ部材31は、第2の部分31bを具備しておらず、第1の部分31aと第3の部分31cを具備している。第1の部分31aと第3の部分31cは、円筒形である。
[0131]
 開口部13aの第1の部分31aと対応する部分は、楕円形であり、楕円形の短軸がFx、Fy、Mz方向に配置され、楕円の長軸がFz、Mx、My方向に配置されている。楕円の短軸の一端部及び他端部と、開口部13aの内面との間隔はL12であり、楕円の長軸の一端部及び他端部と、開口部13aの内面との間隔はL11である。
[0132]
 開口部13aの第3の部分31cと対応する部分は、破線で示すように、円形である。しかし、治具80の挿入部80aの外径を楕円形とすれば、開口部13aの全体を楕円形とすることも可能である。
[0133]
 上記の第5乃至第7変形例によっても、図19、図20A、図20Bに示す例と同様の効果を得ることが可能である。
[0134]
 上述したストッパ30は、円筒形又は一部が楕円形のストッパ部材31と、円形又は楕円形の開口部13aを具備している。しかし、ストッパ部材31と、開口部13aの形状は、これに限定されるものではない。
[0135]
 (第8変形例)
 図29、図30は、ストッパ30の第8変形例を示している。第8変形例において、ストッパ部材31の第1の部分31aは、Fx、Fy、Mz方向の辺の長さE1と、Fz、Mx、My方向の辺の長さE2が等しい例えば正方形である。
[0136]
 第1の部分31aに対応する開口部13aの形状は、長方形である。長方形の短辺がFx、Fy、Mz方向に配置され、長方形の長辺がFz、Mx、My方向に配置されている。長方形の短辺と、ストッパ部材31の第1の部分31aとの間隔はL11であり、長方形の長辺と、ストッパ部材31の第1の部分31aとの間隔はL12である。
[0137]
 開口部13aにおいて、ストッパ部材31の第3の部分31cに対応する部分は、破線で示すように、円形である。このため、治具80を用いてストッパ部材31の位置決めを行うことが可能である。
[0138]
 (第9変形例)
 図31は、ストッパ30の第9変形例を示している。第9変形例において、ストッパ部材31の第1の部分31aに対応する開口部13aの形状は、正方形である。ストッパ部材31の第1の部分31aは、長方形であり、長方形のFx、Fy、Mz方向の辺の長さE1が、Fz、Mx、My方向の辺の長さE2より長い。
[0139]
 ストッパ部材31において、長方形の短辺と、開口部13aの内面との間隔はL12であり、長方形の長辺と、開口部13aの内面との間隔はL11である。
[0140]
 開口部13aにおいて、ストッパ部材31の第3の部分31cに対応する部分は、破線で示すように、円形である。このため、治具80を用いてストッパ部材31の位置決めを行うことが可能である。
[0141]
 第8及び第9変形例によっても、第1乃至第7変形例と同様の効果を得ることができる。
[0142]
 その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

請求の範囲

[請求項1]
 6軸方向に変形可能な3つ以上の第1弾性部を有する第1構造体と、
 前記6軸方向に変形可能な3つ以上の第2弾性部と、前記第2弾性部のそれぞれに接続され、前記6軸方向に変形可能な3つ以上の中継部を有する第2構造体と、
 前記第2構造体の前記中継部のそれぞれと前記第1構造体の前記第1弾性部のそれぞれとの間に設けられた複数の第3構造体と、
 を具備することを特徴とする弾性体。
[請求項2]
 前記第2構造体は、前記第2弾性部と前記中継部をそれぞれ有する3つ以上の部分に分かれていることを特徴とする請求項1記載の弾性体。
[請求項3]
 前記第2構造体の外形は、リングであることを特徴とする請求項1記載の弾性体。
[請求項4]
 6軸方向に変形可能な3つ以上の第1弾性部を有する第1構造体と、
 前記6軸方向に変形可能な3つ以上の第2弾性部と、前記第2弾性部のそれぞれに接続され、前記6軸方向に変形可能な3つ以上の中継部を有する第2構造体と、
 前記第2構造体の前記中継部のそれぞれと前記第1構造体の前記第1弾性部のそれぞれとの間に設けられた複数の第3構造体と、
 前記第1構造体と前記中継部のそれぞれとの間に設けられた複数の歪センサと、
 を具備することを特徴とする力覚センサ。
[請求項5]
 前記第2構造体は、前記第2弾性部と前記中継部をそれぞれ有する3つ以上の部分に分かれていることを特徴とする請求項4記載の力覚センサ。
[請求項6]
 前記第2構造体の外形は、リングであることを特徴とする請求項4記載の力覚センサ。
[請求項7]
 前記中継部のそれぞれは、前記第3構造体のそれぞれの長手方向と交差する方向に設けられることを特徴とする請求項4記載の力覚センサ。
[請求項8]
 前記第1構造体の前記第1弾性部のそれぞれは、前記第3構造体のそれぞれの長手方向と交差する方向に設けられることを特徴とする請求項4記載の力覚センサ。
[請求項9]
 前記第3構造体、前記第1弾性部、及び前記第2弾性部の厚みは等しく、前記第3構造体、前記第1弾性部、及び前記第2弾性部の幅は、前記厚みより狭いことを特徴とする請求項4記載の力覚センサ。
[請求項10]
 1つの前記第1弾性部は、1つの前記第3構造体に接続されることを特徴とする請求項4記載の力覚センサ。
[請求項11]
 1つの前記第1弾性部は、少なくとも2つの前記第3構造体に接続されることを特徴とする請求項4記載の力覚センサ。
[請求項12]
 前記第2弾性部は、U字状であり、前記中継部は、2つの前記第2弾性部の間に設けられることを特徴とする請求項4記載の力覚センサ。
[請求項13]
 第1構造体と、
 第2構造体と、
 6軸方向に変形可能な3つ以上の中継部と、
 前記中継部のそれぞれと前記第1構造体との間に設けられた複数の第3構造体と、
 前記第2構造体と前記中継部のそれぞれとを接続する複数の接続部と、
 前記第1構造体と前記中継部のそれぞれとの間に設けられた複数の歪センサと、
 を具備することを特徴とする力覚センサ。
[請求項14]
 前記第2構造体と前記中継部のそれぞれとを接続する複数の第2弾性部をさらに具備することを特徴とする請求項13記載の力覚センサ。
[請求項15]
 前記第2構造体は、3つ以上部分に分けられ、前記第2弾性部のそれぞれと前記中継部のそれぞれは、前記3つ以上部分にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項14記載の力覚センサ。
[請求項16]
 前記第2構造体の外形は、リングであることを特徴とする請求項14記載の力覚センサ。
[請求項17]
 6軸方向に変形可能な複数の第1弾性部を有する複数の第1構造体と、
 6軸方向に変形可能な複数の第2弾性部と、前記第2弾性部のそれぞれに接続された複数の中継部とを有する第2構造体と、
 複数の前記中継部と複数の前記第1弾性部との間に設けられた複数の第3構造体と、
 複数の前記中継部と前記第1構造体の各部分との間に設けられた複数の歪センサと、
を具備することを特徴とする力覚センサ。
[請求項18]
 前記歪センサは、起歪体と、前記起歪体に設けられた複数の歪ゲージを具備することを特徴とする請求項4、13、17のいずれかに記載の力覚センサ。
[請求項19]
 前記複数の歪センサは、複数の歪ゲージが設けられる起歪体を具備し、前記起歪体の厚みは、前記第1構造体、第2構造体、第3構造体の厚みより薄いことを特徴とする請求項18記載の力覚センサ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10A]

[ 図 10B]

[ 図 10C]

[ 図 10D]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20A]

[ 図 20B]

[ 図 21]

[ 図 22]

[ 図 23]

[ 図 24]

[ 図 25A]

[ 図 25B]

[ 図 26]

[ 図 27]

[ 図 28]

[ 図 29]

[ 図 30]

[ 図 31]