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6軸力センサ及びこれを用いた6軸力の計測方法 コモンズ

国内特許コード P03A000278
整理番号 U2000P149
掲載日 2003年8月28日
出願番号 特願2001-017239
公開番号 特開2002-221459
登録番号 特許第3538638号
出願日 平成13年1月25日(2001.1.25)
公開日 平成14年8月9日(2002.8.9)
登録日 平成16年4月2日(2004.4.2)
発明者
  • 加賀美 聡
  • 稲葉 雅幸
  • 井上 博允
出願人
  • 学校法人東京大学
発明の名称 6軸力センサ及びこれを用いた6軸力の計測方法 コモンズ
発明の概要 各軸方向の並進力が干渉されないように計測することができる6軸力センサを提供する。この6軸力センサの計測部(1)は、ロッド(2)の先端に球体(3)が設けられた起歪部(4)と、この球体(3)に対して点接触され、それぞれ直交した3軸方向に設けられた検出部(5,6,7)とを有する。この起歪部(4)は、荷重が入力されると変形し、各検出部(5,6,7)へとこの変形による応力が伝達される。また、これら検出部(5,6,7)には、それぞれの軸方向の歪を測定することができる歪ゲージが設けられており、これら歪ゲージに伝達された応力によって生じる各歪ゲージの電気信号が変換され、各軸方向の並進力が出力される。また、各軸周りのモーメントは、前記並進力と軸の中心からの距離を用いて算出され、6軸力が計測されることとなる。
従来技術、競合技術の概要 6軸力とは、それぞれ直交した3軸(x,y,z)方向の並進力と、各軸周りのモーメントとを表している。一般的な6軸力センサは、力の成分に対して感度の異なる歪部を複数配置し、これら歪部の歪量を歪ゲージによって測定して各軸力を計測している。この中でも代表的な6軸力センサは、3組の平行平板状の構造を直列に3つ組み合わせたものがある。これは、力の成分に対する感度の異なる歪部を複数配置し、その歪量を歪ゲージによって測定することにより、各軸力を計測するという方法が用いられている。このように、歪部を直列に組み合わせた構成では、全ての計測部に全ての力がかかることとなる。そのため、非測定成分の力に対する剛性を高くする必要がある。
産業上の利用分野 6軸力それぞれの力を分散して受けることができる機構を有する6軸力センサおよびこれを用いた軸力の計測方法、例えば、ロボットの歩行着地時に脚部で発生する6軸力を測定する6軸力センサおよびこれを用いた軸力の計測方法
特許請求の範囲 【請求項1】 それぞれ直交した3軸方向の並進力と、これら3軸周りのモーメントとを出力して物体が移動するときの環境との間に働く反力を計測する6軸力センサであって、ロッドの一端もしくは両端に球体もしくは多面体が設けられた起歪体と、前記球体もしくは多面体に前記3軸方向で接触し、それぞれの軸方向に歪ゲージが設けられた検出部とからなる計測部を具備し、前記起歪体に発生した応力が前記各検出部に伝達され、前記歪ゲージを用いて前記3軸方向の電気信号変化を検出し、各軸方向の並進力を測定する手段と、これら並進力、並びにこれら並進力により導かれる各軸周りのモーメントを出力する手段とを備え、前記反力を計測してなる6軸力センサ。
【請求項2】 前記計測部は、少なくとも3つ備えられており、これら計測部は、一直線上にない請求項1に記載の6軸力センサ。
【請求項3】 前記検出部は、少なくとも前記球体もしくは多面体と接触する部分が平坦となっており、前記球体もしくは多面体に対して点接触されている請求項1もしくは2に記載の6軸力センサ。
【請求項4】 ロッドの一端もしくは両端に球体もしくは多面体が設けられた起歪体と、各起歪体にそれぞれ接触され、それぞれ歪ゲージを装着された直交した3軸方向に設けられた検出部とからなる、少なくとも3つの計測部を備えた6軸力センサを用いた6軸力の計測方法であって、前記起歪体に発生した応力が、前記3軸方向の前記検出部に伝達される工程と、これら検出部に装着された前記歪ゲージを用いて前記3軸方向の電気抵抗変化を検出し、各軸方向の並進力に変換する工程と、これら並進力を用いて各軸周りのモーメントを算出する工程とを具備して6軸力を計測する6軸力の計測方法。
産業区分
  • 測定
  • その他運輸
  • 工業用ロボット
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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12980_01SUM.gif
出願権利状態 権利存続中


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