JP2003509685A - 表面外力分布小型感知装置 - Google Patents

表面外力分布小型感知装置

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JP2003509685A
JP2003509685A JP2001523821A JP2001523821A JP2003509685A JP 2003509685 A JP2003509685 A JP 2003509685A JP 2001523821 A JP2001523821 A JP 2001523821A JP 2001523821 A JP2001523821 A JP 2001523821A JP 2003509685 A JP2003509685 A JP 2003509685A
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force sensing
sensor
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JP2001523821A
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サアド ジャビール
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エンカース エスアールエル
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L17/00—Devices or apparatus for measuring tyre pressure or the pressure in other inflated bodies
    • G01L17/005—Devices or apparatus for measuring tyre pressure or the pressure in other inflated bodies using a sensor contacting the exterior surface, e.g. for measuring deformation
    • G—PHYSICS
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
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    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/226—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping
    • G01L5/228—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping using tactile array force sensors

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】複数のセラミック支持体よりなるセンサを保持するためにプリント板が処理された金属板であって、該プリント板上に抵抗ペーストがプリントされ、抵抗ペーストの接点ははんだ付けによってプリント板の接点と接続されて機械的及び電気的接続を行う金属板を含む表面外力分布感知用の小型感知装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表面外力の分布を感知する小型の外力感知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、多くの技術分野において、表面に対する垂直方向作用力の分布を
感知する必要性がある。 特に、静荷重が変わった際のタイヤ支持力やタイヤが異なる速度で回転する際
の滑り圧の動態を調査する際にタイヤが地面に与える外力を測定する必要がある
。 タイヤ下へ及ぼす負荷力の正確な測定は、多種に渡るタイヤの形状及びトレッ
ド形成の研究を通して有効性及び磨耗抵抗の最適化にとって重要である。
【０００３】 同様に整形外科の分野においては、人体、特に足の圧力により生ずる地面に対
する負荷力を測定する必要がある。事実、歩行中に地面に対して生ずる圧力を調
べることと同様に体重の足裏への分布を調べることも極めて重要である。 実際、足圧の静的動的研究は、矯正靴及び靴底を処方しデザインするためのみ
ならず足圧の不整性を感知するために不可欠である。 また回復期間中、自身の体を制御する能力のみならず自己の安定性感覚に影響
を与える障害を持つ人の訓練や回復に、支持部位への重力中心部の突出を計算し
てリアルタイムでモニターへ表示することも必要である。
【０００４】 かかる測定を行うために、現状は読み取り精度に見合った高度な空間分解能の
全くない耐圧性あるいは容量性センサを用いた足板あるいは表面しか提供されて
いないので、外力または圧力の分布地図を正確に描くことは不可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、外力感知装置を提供することによって小型スペース中の外力分布の
測定を可能とし、それによりきわめて小さなスペース中の外力の局部的分布を極
めて高度な正確性をもってリアルタイムで感知することを可能とし上記問題点を
解決しようとするものである。
【０００６】 上記目的に関し、本発明の特に定められた目的は、操作精度を変動する可能性
のある構造上の変更を行うことなしに相当の応力にも耐えうる感知装置を提供す
ることである。 本発明のさらに別の目的は、その特別な特性により使用に際して最高の信頼性
と安全性を保証できる装置を提供することである。 本発明のさらなる目的は、市場において容易に入手可能な構成部材及び材料を
用いて容易に製造でき、かつ経済的観点からもより競争力のある表面外力分布を
感知するための小型外力感知装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的及び本明細書において後にさらに指摘される他の目的は、複数のセ
ラミック支持体よりなるセンサを保持するためにプリント板が処理された金属板
であって、該プリント板上に抵抗ペーストがプリントされ、抵抗ペーストの接点
ははんだ付けによってプリント板の接点と接続されて機械的及び電気的接続を行
う金属板を有することを特徴とする、表面外力分布感知用の小型外力感知装置を
提供することによって達成される。 本発明の目的のさらなる特徴及び利点は、以下に実例的かつ非限定的な実施例
を図によって説明した表面外力分布を感知するための小型外力感知装置の好まし
く非限定的な実施態様の説明からより容易に明らかとなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図中、図１は本発明の外力感知装置の概略透視図である。 図２は電気操作回路を示す。 上記図中の番号で特に示してあるように、本発明に係る表面外力分布感知用の
小型外力感知装置は、プリント板２が接着剤により接着されている厚手の金属板
１から成るので前記回路自体が変形することはない。
【０００９】 厚膜あるいは薄膜技術によって製作されたセンサ３は、セラミック層５上へ抵
抗ペースト４をプリントすることによりプリント板へ設置されている。抵抗ペー
スト４は接点６を形成し、該接点ははんだ付けによってプリント板の対応する接
点８へ接続されている。 はんだ付けはプリント板へ機械的締めを与える機能を有すると同時に他のセン
サ、外側のセンサ及び制御回路へ電気的接続を与える機能を有する。
【００１０】 セラミック上の単一センサは種々の抵抗を有するものとすることができる。さ
らに、支持手段１０がプリント板に与えられているのでセラミックの変形が容易
になっている。実際にセンサへ外力が働いた場合、セラミックは変形し抵抗を大
きくし(extend)抵抗値の変化を生ずる。 抵抗の変化は単一センサへ働く外力に直線的に比例している。 一定の抵抗が付与されたセンサは縦列及び横列上に配置されてプリント板へ接
続されている。 センサによって感知された信号はプリント板上のコネクタを介して外部へ送ら
れる。
【００１１】 図２に示した操作電子回路には、データ収集制御を行ってアナログ・デジタル
コンバータ２１を介して第１マルチプレクサ２２へ接続されているマイクロコン
トローラ２０が必要不可欠に内有され、このマルチプレクサは横列のセンサへ連
結されてセンサ抵抗によって変化する電圧を検知する操作増幅器２３へと接続さ
れている。一度に縦１列のセンサを操作する第２マルチプレクサ２５が備えられ
ている。 マイクロコントローラ２０はデータ記憶媒体２７へ連結され、さらにＰＣ２９
への接続用のインターフェイス２８が与えられている。マイクロコントローラを
備えるエレクトロニクスは、一連の通信プロトコルに従って作動するかあるいは
コンピュータの指示によって作動すると同時にマトリックスからの外力を集め記
憶する。
【００１２】 コンピュータ・ソフトウェアは、マトリックスの平面上に外力マップを表示し
、インタフェース回路はセル間を絶縁するのでいずれのセンサもその表面へ働い
た外力のみを感知する。 操作増幅器によって使用される基準電圧は、後続の増幅回路及び電力供給次第
で100 mVから10 Vの範囲で変動し得る。 マイクロコントローラは第２マルチプレクサを制御することにより一度に縦１
列のセンサを操作する。操作された縦列の電圧は次いで増幅器の出力として表示
される。マイクロコントローラは一度に１増幅器の信号を変換し、変換されたデ
ータは次いでローカルメモリ中に記憶される。
【００１３】 対コンピュータ通信プロトコルは前記データのコンピュータへの伝達を制御す
るので、該プロトコルをコンピュータのメモリ中に処理し、表示し、記憶させる
ことができる。コンピュータのエレクトロニクスは、各センサの最初のエラーを
補償し単一センサの動的反応差を修正する。
【００１４】 このように接続され配置されたセンサには表面への垂直方向外力の分布マップ
を与える目的があるので、タイヤ下への負荷力や整形外科における歩行表面上へ
作用する力等の異なる分野での応用にも適している。上記説明より、本発明が提
起された目的をどのように達成するのかを理解することができる。さらに、極め
て実用的かつ機能的なセンサ装置が提供されることに注目すべきである。
【００１５】 また、本発明概念はいろいろな変形や変更を受け得るが、それらのすべては本
発明の進歩性の範囲内に含まれるものである。さらに、あらゆる構成要素は同等
な要素によって置き換えることが出来る。実用に際しては、利用される材料、サ
イズ、形状等、需要に応じて変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の外力感知装置の概略透視図である。
【図２】 電気操作回路を示す。
【符号の説明】
１ 厚手の金属板、 ２ プリント板、 ３ センサ、 ４ 抵抗ペースト、 ５ セラミック層、 ６ 接点、 ８ 接点、 １０ 支持手段、 ２０ マイクロコントローラ、 ２１ アナログ・デジタルコンバータ ２２ 第１マルチプレクサ、 ２３ 操作増幅器、 ２５ 第２マルチプレクサ、 ２７ データ記憶媒体、 ２８ インターフェイス、 ２９ ＰＣ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のセラミック支持体よりなるセンサを保持するためにプ
    リント板が処理された金属板であって、該プリント板上に抵抗ペーストがプリン
    トされ、抵抗ペーストの接点ははんだ付けによってプリント板の接点と接続され
    て機械的及び電気的接続を行う金属板を有することを特徴とする、表面外力分布
    感知用の小型外力感知装置。
  2. 【請求項２】 センサとプリント板と中に軸受点が設けられ、はんだ付け部
    位でのせん断応力を機械的ヒステリシスとともに減じる、請求項１に記載の小型
    外力感知装置。
  3. 【請求項３】 前記センサがマトリックス状に配置されていることを特徴と
    する、請求項１または２に記載の小型外力感知装置。
  4. 【請求項４】 横列１列のセンサから信号を受け取る第１マルチプレクサと
    操作上連結したマイクロコントローラから構成されたデータ処理手段が設けられ
    ており、該マイクロコントローラがアナログ・デジタルコンバーを介してメモリ
    へ接続されており、縦列のセンサについて情報を調べるための第２マルチプレク
    サタが更に設けられている、請求項１から３のいずれかに記載の小型外力感知装
    置。
  5. 【請求項５】 センサの抵抗に従って出力電圧が変動する操作増幅器が設け
    られている、請求項１から４のいずれかに記載の小型外力感知装置。
  6. 【請求項６】 前記マイクロコントローラが、データ制御及び外力分布のリ
    アルタイムな表示のためコンピュータに接続されている、請求項１から５のいず
    れかに記載の小型外力感知装置。
JP2001523821A 1999-09-13 2000-09-13 表面外力分布小型感知装置 Pending JP2003509685A (ja)

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ITMI990565 ITMI990565U1 (it) 1999-09-13 1999-09-13 Dispositivo sensore di forza miniaturizzato per il rilevamento della distribuzione di forza su una superficie
IT99U000565 1999-09-13
PCT/IT2000/000361 WO2001020284A2 (en) 1999-09-13 2000-09-13 Miniaturised device for sensing the surface force distribution

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EP (1) EP1144970A3 (ja)
JP (1) JP2003509685A (ja)
AU (1) AU7553900A (ja)
IT (1) ITMI990565U1 (ja)
WO (1) WO2001020284A2 (ja)

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ITMI990565U1 (it) 2001-03-13
WO2001020284A2 (en) 2001-03-22
ITMI990565V0 (it) 1999-09-13
WO2001020284A3 (en) 2001-09-27

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