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FORCE SENSOR

Patent code P07A010688
Posted date Oct 4, 2007
Application number P2005-138460
Publication number P2006-317222A
Patent number P4825967
Date of filing May 11, 2005
Date of publication of application Nov 24, 2006
Date of registration Sep 22, 2011
Inventor
  • (In Japanese)余 永
  • (In Japanese)茶園 尚志
  • (In Japanese)辻尾 昇三
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人 鹿児島大学
Title FORCE SENSOR
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a force sensor which can improve sensitivity without decreasing rigidity and preferably equalize sensitivity in three axis directions.
SOLUTION: The force sensor 1 is provided with a structure 11 having a beam part 2 with a cross shape in the plan view and a protrusion part 3 protruding from the center of the beam part 2. The structure 11 is made of, for example, stainless steel. Four ends of the beam part 2 are rotatably connected to elastic beams 4, respectively. The elastic beam 4 is made of, for example, duralumin. The lower end of each elastic beam 4 and each end of the beam part 2 are provided with a hole passing through it, and a shaft is inserted into the hole. They are housed in a casing 5. Four fixation parts are provided within the casing 5. Each elastic beam 4 is rotatably fixed to each fixation part 51. The upper end of each elastic beam 4 and each protrusion part are provided with a hole passing through it, and a shaft is inserted into the hole.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


ロボットの指先には力覚センサが用いられている。図11は、従来の力覚センサを示す模式図である。従来の力覚センサにおいては、構造体111の梁部102に歪ゲージ(図示せず)が貼り付けている。更に、構造体111には、梁部102の中央から突出する突出部103が形成されている。そして、突出部103の先端に力FxやFzが作用すると、梁部102に表面歪が発生し、この歪量が歪ゲージを用いて読み取られる。この読み取り値から突出部103の先端に作用した力の方向及び大きさが分析される。また、従来の力覚センサには、X-Y軸方向の感度とZ軸方向の感度とが相違するという特徴がある。



例えば、力FZが作用した場合には、支点からxの位置に、ε0=(FZx/EI)・(H/8)で表される歪ε0が発生する。但し、Eは梁部102の縦弾性係数であり、Iは梁部102の断面2次モーメントであり、Hは梁部102の高さである。



このような構成の従来の力覚センサにおいて、感度を高めるためには、構造体111の剛性を低くする必要がある。しかしながら、構造体111の剛性を低くすると、過剰な力入力があった場合、センサが容易に破壊されてしまう。即ち、感度と剛性を両立させることは困難である。



【特許文献1】
特開2004-45044号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、ロボットの指先に好適な力覚センサに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
外部からの力が作用する第1の梁部材と、
前記第1の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第1の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第2の梁部材と、
前記第2の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、
を有し、
前記対を成す第2の梁部材の各たわみの大きさに応じて前記外部からの力の大きさと方向が検出されることを特徴とする力覚センサ。

【請求項2】
 
前記第2の梁部材は、前記一端と前記他端との間に、前記一端及び前記他端よりも径が小さいくびれ部を有することを特徴とする請求項1に記載の力覚センサ。

【請求項3】
 
外部からの力が作用する第1の梁部材と、
前記第1の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第1の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第2の梁部材と、
前記第2の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、
を有し、
前記第2の梁部材は、前記一端と前記他端との間に、前記一端及び前記他端よりも径が小さいくびれ部を有することを特徴とする力覚センサ。

【請求項4】
 
前記固定手段は、前記第1の梁部材及び前記第2の梁部材を収納する筐体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の力覚センサ。

【請求項5】
 
外部からの力が作用する第1の梁部材と、
前記第1の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第1の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第2の梁部材と、
前記第2の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、
を有し、
前記固定手段は、前記第1の梁部材及び前記第2の梁部材を収納する筐体であることを特徴とする力覚センサ。

【請求項6】
 
前記第1の梁部材は、前記力が作用する領域を交点として、互いに交差する2つの梁を有し、
前記第2の梁部材は、前記2つの梁毎に1対ずつ取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の力覚センサ。

【請求項7】
 
外部からの力が作用する第1の梁部材と、
前記第1の梁部材よりも剛性が低い材料から構成され、前記第1の梁部材の前記力が作用する領域を間に挟む位置に一端が回転可能に取り付けられ、対を成す第2の梁部材と、
前記第2の梁部材の他端を回転可能に固定する固定手段と、
を有し、
前記第1の梁部材は、前記力が作用する領域を交点として、互いに交差する2つの梁を有し、
前記第2の梁部材は、前記2つの梁毎に1対ずつ取り付けられていることを特徴とする力覚センサ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005138460thum.jpg
State of application right Registered
(In Japanese)公開特許は弊社ホームページ内で開示資料とともに、特許公報も掲載しております。
アドレスは http://www.ktlo.co.jp/002_seeds_.html


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