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6-AXIAL-FORCE SENSOR AND METHOD FOR MEASURING 6-AXIAL- FORCE USING IT commons

Patent code P03A000278
File No. U2000P149
Posted date Aug 28, 2003
Application number P2001-017239
Publication number P2002-221459A
Patent number P3538638
Date of filing Jan 25, 2001
Date of publication of application Aug 9, 2002
Date of registration Apr 2, 2004
Inventor
  • (In Japanese)加賀美 聡
  • (In Japanese)稲葉 雅幸
  • (In Japanese)井上 博允
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人東京大学
Title 6-AXIAL-FORCE SENSOR AND METHOD FOR MEASURING 6-AXIAL- FORCE USING IT commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a 6-axial-force sensor capable of measuring without interference among translation forces in axial direction.
SOLUTION: A measuring part (1) of the 6-axial-force sensor comprises a strain part (4) where a ball (3) is provided at a tip of a rod (2), and detecting parts (5, 6, and 7) which, point-contacting to the ball (3), are provided in three axial directions, orthogonal each other. The strain part (4) deforms under a load, and a stress due to the deformation is transmitted to each of detecting parts (5, 6, and 7). The detecting parts (5, 6, and 7) are provided with a strain gauge to measure a strain in each axial direction. An electric signal of each strain gauge which is caused by a stress transmitted to the strain gauge is converted, to output a translation force in each axial direction. A momentum around each axis is calculated using the translation force and a distance from a center of axis, to measure 6-axial-force.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、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に関し、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に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2001017239thum.jpg
State of application right Registered


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