JPS62177426A - 力及びトルク変換装置 - Google Patents

力及びトルク変換装置

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JPS62177426A
JPS62177426A JP61301109A JP30110986A JPS62177426A JP S62177426 A JPS62177426 A JP S62177426A JP 61301109 A JP61301109 A JP 61301109A JP 30110986 A JP30110986 A JP 30110986A JP S62177426 A JPS62177426 A JP S62177426A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は様々な運動変換の分野に適応でき、特に人為的
運動を制御信号に変換する場合に有益な力及びトルクの
変換装置に関する。例えば、産業用ロボットやバックホ
ー、コンピュータグー7フイツクス装置等の機械は制御
条件が複雑であるが、本発明ではその様な分野に適した
変換装置を対象としている。
(従来の技術と発明が解決しようとする問題点)既存の
システムでは、バックホー等の車両の制御をレバー(最
近ではジョイスティック)の操作により行なう。コンピ
ュータの分野では、ジョイスティックが一般的な制御シ
ステムとして使用されているが、トランクボールやマウ
スもコンピュータに使用されることがある。これらの装
置では、動作方向が制限されるので、命令についても制
限がある。
制御システムの他に、感知システムでも、外部から及ぼ
された力やトルクを監視することが必要である。感知シ
ステムの一例としては、米国特許第3921445号(
Ilill及びSword)に記載されているように、
操作部の3本の軸についての外力及びトルクを監視する
ためのシステムがある。上記特許明細書によると、操作
部が手のような形態であり、1対のジジー(顎部)が、
電動モーフにより相対的に回転させられる状態で設けで
ある。操作部はリスト構造(手首間接状構造)であり、
感知装置により、リストにおいて互いに直交する3本の
軸に沿って、力の大きさ及び方向を検知するとともに、
上記軸を中心とするトルクの大きさ及び方向を感知する
ようになっている。上記感知装置は、操作部の縦軸の回
りを延びる複数のセンサーを配置した構造となっている
(問題点を解決するための手段) 本発明による装置では、互いに直角なX、Y、Y軸につ
いての指令信号を発生させ、具体的には、Y軸及びY軸
に沿う並進力ならびにY軸及びY軸を中心とするトルク
を表す指令信号を発生させるようになっている。そして
本発明の装置では、力及びトルクが及ぼされるボディを
設け、該ボディに弾性連結手段を取り付けて、力及びト
ルクを受けて固定基礎に対して変位するビディを付勢す
るようにし、X−Z平面での並進力の各方向成分ならび
にY軸及びY軸を中心とするトルクの各方向成分に対す
る連結手段の応答状態を検知するように感知手段を配置
した構成となっている。
後述する実施例では、各並進力及びトルクにより僅かな
変位が生じ、連結手段は中心位置へ付勢される。但し、
変位を発生させず、複数のセンサーが応答するように構
成し、各センサーにおいて、変位させようとする力やト
ルクを表す信号が発生するように本発明を具体化するこ
ともできる。例えば自動制御により変位に対抗するエネ
ルギを入力するようにしたシステムを使用することもで
き、その場合には、入力されるエネルギに対応する信号
を発生させ、該信号が外部からの力の大きさを示すよう
にする。
本発明では、並進力やトルクを、直交軸(最も好ましく
は3本の軸)についての成分に分解することができ、こ
の点において特に利用価値が高い。
以下の本発明の説明では、3軸型装置を使用した最も複
雑な例について記載する。この形態の装置は、人間工学
的に設計された複雑な制御システ11に利用できる。多
くの用途では、操作部としてハンドルやグリップが設け
られ、その場合、グリップ等は並進力及びトルクを受け
、又、並進力はあらゆる方向に及ぼされ、トルクは所望
のあらゆる軸を中心にして及ぼされると考えられる。出
力信号は種々の装置を制御するために使用でき、1個だ
けの制御部材で機械等の複雑高度な制御を行なうことが
できる。このことは複雑な機械を制御する場合に特に重
要であり、具体的には、油圧回路等を制御する場合のよ
うに、多数のレバーを別々に操作する必要がある場合に
特に重要である。又別の利点として、身体障害者が装置
の制御操作を行なう場合に非常に便利であるということ
がある。
実施例の装置では、並進力やトルクによりごく僅かな変
位が生じるようになっている。以下に説明する機械的な
構成については、変位により生じる数学的な誤差は極め
て小さく、非常に小さい変位角度について無視できる程
度である。
具体的な一実施例では、x、y、z軸が交差する部分が
固定基礎部に設けてあり、連結手段に、Z方向及びY方
向に延びる弾性変形可能な対構造のアームが設けてあり
、各対のアームを基礎部の上記部分から互いに反対方向
に延びてボディに連結しており、センサー手段が各連結
アームの変位状態を検知してトルクや力を計算するため
の信号を発生するようになっており、センサー手段がY
軸の両側においてZ方向に延びる連結アームでの各位置
におけるX方向の変位状態又はY軸回りのトルクを検知
するとともに、Y軸の両側においてY方向に延びる連結
アームでの各位置におけるZ方向の変位状態又はX軸回
りのトルクを検知する。
上述の実施例では、上記アームの先端側端部を拘束し、
上記第1軸と直角な軸、即ち互いに直角な第2及び第3
の軸の方向に上記端部が移動することを規制することが
好ましい。
上記実施例の構造を3方向型の装置に採用する場合、互
いに直角に延びる3対のアームをボディと連動する状態
で設け、各対のアームが、それぞれ、互いに直交する軸
の回りで拘束されるようにする。
本発明による装置では、各センサー手段での検知信号を
処理するための信号処理手段を設けて、外部からのトル
ク及び並進力に対応する出力信号を発生させ、3軸型の
場合には、出力信号が、互いに直交する3本の軸につい
ての外力及びトルクの分解成分を表すようにすることが
好ましい。
本発明の主要な第2の実施例では、連結手段に3個の連
結構造体を配列し、各連結構造体に、ボディから延びる
アームを設け、各アームを、少なくともある一定の角度
範囲において全方向に作動可能な自在継手を介して、脚
部に連結し、該脚部を、通常の状態で、固定基礎部に取
り付けられるアームに対して概ね直角な方向に延ばし、
付勢手段により脚部を中央位置へ付勢し、脚部を、脚部
の軸と概ね直角で上記自在継手の枢支点を含む平面にお
いて付勢力に対抗して移動可能な状態にしている。
各連結部材に併設するセンサー手段は、概ねある平面内
で作動するように配置し、連結部材の基準軸に沿う運動
と、基準軸に対して横方向の運動とを監視するように配
置することが好ましい。
装置が3本の基準軸を有している場合、第1軸の回りで
ボディが回転すると、その回転軸と直角な基準軸を有す
る連結部材で取り付けたセンサーにおいて、変位が生じ
る。これは及ぼされた偶力に起因するものであり、同等
かつ反対方向の反作用がある。
本発明は、通常、ごく僅かな運動を監視するような場所
に利用されるので(理想的な状況を表してはいるが)、
複数の平面での運動及び複数の平面に対する基準が実際
の運動を必ずしも正確に表すものではない。一実施例で
は平面上で運動が生じるが、他の実施例では、はぼ球面
状表面のごく僅かな部分で運動が生じる。但し、運動範
囲は僅かであり、はぼ平面運動として実際には処理でき
るので、本件明細書では平面運動として記載する。
センサーには平面状の板を設け、発光手段と光り検知手
段とにより運動を検知することが好ましい。
3個のセンサー板が検知した動作をデータ処理手段で処
理し、装置のボディに及ぼされた力等、即ちボディの並
進運動や回転運動及びそれらの組合せ、を表す信号を発
生させると効果的である。
(実施例) 次に図面により実施例を説明する。
第1実施例の基本原理を略図である第1図により説明す
る。第1図には手動操作グリップに対して内部側に取付
装置を配置した状態で実施例が示されている。金属基礎
部8には、3対の板ばね10A。
10B、 10Cが、互いに直交する3個の平面上を延
びる状態で取り付けてあり、それらのばね中心線は基礎
部8の中心で交差し、それぞれ、X軸、Y軸、Z軸に沿
って延びている。
板ばね10A、 10B、 10Cの長さは概ね同一で
、各板ばねの基礎部8から離れた側の端部に、ポール状
先端部11A、 IIB、 IICが設けである。先端
部は枠状の手動操作グリップ内のスロット12A、 1
2B、 12C内にそれぞれ位置している。上記先端部
がグリップに対して対応する板ばね平面と直角な方向に
移動しようとする場合、各スロットは先端部を拘束する
。即ち、例えばZ軸に沿う変位力がグリップ9に及ぼさ
れた場合、仮ばね10Bは曲がるだけであり、歪ゲージ
(図示せず)がその曲がりを測定するので、変位力に対
応する信号が発生する。各先端部のグリップ9に対する
運動は、対応する板ばねの平面内において自由である。
即ち、仮ばねの長手方向や板ばねと交差する方向に操作
グリップを移動させても、板ばねに曲がりは生じない。
各軸に対して傾斜した方向の外力は全ての仮ばねにおい
て対応する曲げ力成分に分解される。
同様に、操作グリップに及ぼされたトルクは、それぞれ
X軸、Y軸、Z軸を中心とする偶力に分解される。例え
ば、Z軸を中心とするトルクの場合には、各先端部の変
位にともなって両板ばね10Aに同一かつ逆方向の曲げ
が生じる。
各軸に沿って及ぼされる力と各軸回りに及ぼされるトル
クとの関係は以下の式で表される。
FM =R1+Rz    TX =R5R6FY =
R3+R4”rv =RI −R2Fz ” Rs +
 R6T2 = R:l  R4なおFlは■方向の力
であり、T1は■軸を中心とするトルクであり、R0〜
R6は特定の方向での相対的な変位量である。
X方向の力を操作グリップ9に及ぼすと、それに対応し
て1対の板ばね10Cに僅かな曲げが生じ、該板ばねの
一方がR,に等しい距離だけ曲がり、他方がR2に等し
い距離だけ曲がる。従って、X方向の合力FXはFX=
R,十R2で得られる。
同様に、Y軸を中心とするトルクが及ぼされた場合、1
対の仮ばね10Cの一方に変位NRIの曲げが生じ、他
方の板ばねに変位fJ R2の曲げが逆方向に生じる。
従って、Y軸を中心とする合成変位量は、Tv =R+
  Rtで表される。上記以外の力及びトルクも同様の
方法で計算できる。
第1図の略図に示す原理を利用する場合、実際には、第
2図及び第3図に示すような装置を使用する。第2図及
び第3図において、第1図の各部と同様の部分には同様
の符号が付しである。感知装置は接地面の上方において
固定構造の支持ロッド3により支持されている。上記ロ
ッド3は中央の取付ブロック8に連結している。球面状
の操作グリップ9に操作員の手を載せて力又はトルクを
及ぼすと、その力又はトルクは光学検知器により互いに
直角な個々の成分に変換される。この実施例では、X、
Y、Z方向の各板ばねが互いに間隔を隔てた1対の平坦
な弾性金属帯状体で構成されている。各1対の上記帯状
体はねじ7により中央の立方体状取付ブロック8の両面
に固定してあり、先端側の端部は継手13により相互に
連結されている。継手13には複数のねじにより端部取
付部品14も取り付けである。端部取付部品14にはボ
ール状先端部11八、 IIB、 IICを有する軸が
それぞれx、y、Z軸方向に延びる状態で設けである。
この実施例では、各板ばねに併設される光学検知器とし
て、発光ダイオード2  (LED)とフォトダイオー
ド3とがブラケット4に強固に取り付けた状態で設けで
ある。各ブラケットは取付バー6に取り付けてあり、該
バー6にねじ7により中央ブロック8に固定しである。
取付バー6と中央ブロック8の間には、パツキンブロッ
ク6Aと板ばねの中央部が挟持されている。端部取付部
品14は板ばね金属片同士を連結しており、この取付部
品14にシャッター5が取り付けであるので、シャッタ
ーの移動によりフォトダイオード3に対する発光ダイオ
ード2の照射の程度が変化する。従って電気回路の電流
変化により変位量が測定される。
各フォトダイオードは配線部を介して電子回路部に接続
しており、電子回路部において力及びトルクについての
必要な計算が行われる。
第4図に示す第2実施例では、軸31A、31B、31
Cを取り付けた取付ボール31により操作グリップ30
が形成されている。互いに直角な上記軸には3個のL形
取付構造体が回動自在に取り付けてあり、これらの構造
体を利用して操作グリップ30が取り付けである。上記
取付構造体にはV形のアーム部材、33A、33B、3
3Cと脚部材32A、32B、32Cとがそれぞれ設け
てあり、それらにより操作グリップ30が基礎部34に
連結されている。
■形の各アーム部材33A、 338.33Cは対応す
る軸31A、31B、31Cに回動自在に連結されてお
り、それぞれx、y、z軸を中心にして回動自在である
各アーム部材は対応する脚部材32A、32B、32C
にボール継手35を介して連結している。ボール継手3
5は、ある限られた範囲において、全方向の相対運動を
許容する。各脚部材は基部が基礎部34に固定されてい
る七ともに、曲がり発生部分となる幅の狭い部分36を
基部の近傍に備えている。各脚部材はばね状金属材料で
形成されており、図示の位置へ脚部材を付勢するような
弾力特性を有している。
使用状態で、力やトルクが及ぼされると、一般的な場合
、各アーム・脚部材接続部が変位し、各ボール継手での
変位量が検知される。実際には、検知板組立体を各ボー
ル継手の近傍に取り付け、各脚部材32A、 32B、
 32Cの軸と直角な平面状表面においてたわみ量を正
確に測定できるようにする。
グリップに及ぼされる力及びI・ルクの成分は各変位量
に基いて以下の式から計算できる。
Fx =R+  十Rz’    Tx =  R3F
v =R:l + R4Ty =  R5Fz =Rs
 + R6Tz =  R1なおF、は1方向に及ぼさ
れる力、T、は゛■軸回りに及ぼされるトルク、R1−
R7は図示の各ボール継手の相対的な変位量である。
第4図は第2実施例の動作原理を説明するための略図で
あり、実際に具体化する場合には、第5図及び第6図に
示すような構造が採用される。
第2実施例の構造は複雑ではあるが、その構造を簡単に
説明するために、互いに直角な平面の内の1つの平面だ
けについて構造を説明する。第5図にはX−Z平面が示
されており、Y軸は図の紙面と直角である。実施例の装
置は、他の2つの直交平面についても、同様の構造及び
機能を有している。第5図及び第6図の実施例では、第
4図に示す構造と対応する部分については、同一の符号
が付しである。
第5図はボール状グリップ30を通過する平面での軸方
向断面図である。ボール状グリップ30は操作員の手に
馴染むように形成されている。蝶番部を形成する第4図
の取付軸31A、31B、31Cに代えて、それぞれ、
クランク状断面の軸31A、31B、31Cが使用され
ている。各軸はボール状グリップ30の一方の側部に極
めて隣接した位置から延びており、アーム334.33
B、 33Cとなる部分を備えている。各軸はクランク
形状であるので、3個の互いに直角な軸がボールを直径
方向に貫通して互いに重なり合うことができ、そのため
に、ボール状グリップ内の軸受点40において各軸端部
を回転自在に取り付けるごとができる。各軸の自由端部
はねじ45及び座金44により固定されており、部分球
状のキャップ46が軸の自由端部を覆う状態でねじ43
により固定しである。
各ボール継手35には部分球状ボール部材35Aが脚部
32A 、 32B 、 32Cに取り付けた状態で設
けてあり、部分球状の窪みを有する先端部材3511が
各アーム33A、338.33Cの端部に取り付けであ
る。脚部からはねじ付き延長部35Cがボール継手を貫
通して延びており、第1の固定ナツト38によりボール
継手が組み立てである。上記ねし付き延長部にはセンサ
ー組立体39が取り付けてあり、第2のナツト41によ
り所定位置に固定されている。
アーム33Bの端部に取り付けたセンサー板組立体39
は概ねX−Z平面を延びている。センサー板39は不透
明な材料であり、光依存型抵抗47に向かう光源42か
らの光を可変状態で部分的に遮るようになっている。
第4図〜第6図の実施例の各脚部の取付構造を第7図〜
第9図のように変更することもできる。
第7図〜第9図のそれぞれに示す1個の取付ユニットに
は、平面において真変位を行えるという一般的な特徴が
ある。なお、第4図〜第6図の構造では、変位動作が球
形の非常に小さい円弧において行われるので真平面運動
ではなく、測定結果に非常に僅かではあるが誤差が生じ
る。
第7図〜第9図には、脚部・アーム組合体32A。
33^に対応するボールグリップ取付部分が示されてお
り、同様の部分については同様の符号が付しである。
剛直な基礎板34が剛直な取付部に固定された空間内で
移動しないようになっている。取付アーム33八は回動
可能な状態で操作グリップ(図示せず)に連結しており
、弾性的に変位可能な取付脚部装置を介して基礎板34
に連結している。上記アームに設けられるボール継手に
は、アーム33八から延びて取付脚部装置の座部に係合
するボール35八が設けである。この脚部装置には、ボ
ール35^用の座部を形成する概ね西洋梨形の剛体板3
2八と、第1組のばね脚部36Aと、剛直な連結ディス
ク36Bと、第1組の脚部と平行に延びて基礎部34に
連結する第2のばね脚部36Cとが設けである。各組の
脚部は同一円周上に等間隔を隔てて交互に配置してあり
、複雑なばね構造体を形成している。板32八と平行な
平面において取付アーム33Aが運動すると、3個のば
ね脚部36Aが弾性的に曲がって浅いS形となり、ディ
スク3611を介して反作用が生じるとともに、第2脚
部36Cが弾性的に曲がって反対方向に同様のS形を形
成する。この様に、操作グリップ30に力が及ぼされて
関連する平面でアーム33八に変位が生じると、板32
Aが移動し、それに取り付けたシャッター39八がそれ
と平行な平面上で移動する。変位状態は光源(図示せず
)からフォトダイオード47への光の遮断の程度により
検知される。
第8図から明らかなように、シャッター39には直角に
延びる作動縁部39a、39bが設けであるので、面上
での変位状態は2つの成分に分解される。シャッターは
、西洋梨形板32Aから剛体基礎部34の孔を貫通して
延びる取付軸39Cに取り付けてあり、剛体基礎部にフ
ォトダイオードが取り付けである。
第7図に最も明瞭に示す如く、弾性脚部36八は、それ
ぞれ、ボス360を貫通して延び、又、該ボスは基礎部
34の孔内を延びている。アーム33Aが過度に移動す
ると、1個以上のボスが対応する孔の壁面と係合し、そ
れにより、運動範囲が限度される。
第4図〜第6図の実施例に代えて、第10図及び第11
図に示すように取付アームを形成し、又第12図及び第
13図のように操作グリップを形成することもできる。
これらの実施例も動作原理は同一であるが、次のような
構造上の利点がある。
第10図及び第11図に示す如く、符号33Aで示す取
付アームは概ねY形であり、端部50.51.52を有
している。端部50には、横方向に延びる位置に、取付
端部(又は第9図に示すように板32A)に連結するた
めのボール35Aが設けである。端部51の先端はX軸
に沿う貫通孔付きのスリーブ状先端部5Laを形成して
おり、上記貫通孔はアーム52の先端部を斜めに貫通す
る小径孔と並んでいる。
第12図及び第13図に示す操作グリップはプラスチッ
ク材料製で、球形ボール形頭部と円形基礎部30aとを
有しており、第10図及び第11図に示す形式の3本1
組のアームに連結されるようになっている。基礎板30
aには間隔を隔てて3個の傾斜孔30bが、それぞれ、
面取り表面から装置のX軸、Y軸、Z軸に沿って延びる
状態で設けである。それらに対応して3個の軸方向に並
ぶ孔30cが球形頭部の頂部に設けである。第12図は
X軸に沿う断面を示している。第10図及び第11図の
取付アームのアーム端部51はボルトによりタップ孔3
0bに固定され、アームの端部52は球形頭部の対応す
る内部孔30dに挿入されてアームの先端部の傾斜孔が
固定ピンを収容するための孔30cと並ぶ状態となる。
上記ピンは孔30cに螺合しているが、アーム・端部5
2の傾斜孔には摺動可能な状態で嵌合している。これに
より、取付アームは、ボール形頭部との連結部において
、X軸回りでの回転がある限度内で自由であり、又、取
付脚部装置との連結部において、Z軸回りでの回転が自
由である。この構成は概念的には第4図に示す、ものと
同様である。
従って、X軸に沿って球形頭部に変位力が及ぼされたり
、X軸回りにトルクが及ぼされた場合、アーム33Aに
併設した取付脚部32Aに変位が発生せず、何れの場合
でも、他の取付脚部が変位して運動が検知される。ボー
ル形頭部には、各アーム端部52に対して隙間を形成す
るために、中央部に孔30eが設けである。
(発明の効果) 本発明は産業用ロボットの制御に適応することができ、
その場合には、操作員の手がグリップ30を押したりね
じったりすることにより、それに対応する運動が各セン
サー板組立体に生じ、前述の計算式に基づいて及ぼされ
た力及びトルクを計算する。それによりロボットを制御
して対応する運動を行わせることができる。
本発明の更に別の有益な用途として、本発明実施例の能
力を利用して2個の部分に相対的に及ぼされる力やl・
ルクを検知・測定することもできるということがある。
具体的な例としては、編隊を組んで飛行する2機の航空
機を給油装置で連結する場合がある。本発明を継手に組
み込み、2機の航空機の間の相対的な並進力及びトルク
を非常に高い精度で検知・監視するように構成すると、
非常に高い精度で航空機の制御システムに自動補償機能
を発揮させ、力及びl・ルクを許容範囲内に納めるのに
必要な動作を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の略図、第2図は球形操作
グリップの頂部を取り除いた状態で第1実施例の具体的
な形態を示す平面図、第3図は操作グリップの頂部を取
り除くとともに、中央平面の真上の中央部に於いてアー
ム構造体の前部を省略した状態で第1実施例を示す一部
切欠き側面図、第4図は取付構造体を操作グリップ装置
から外部側に向けた第2実施例の原理を示す斜視図、第
5図は装置のY方向に沿ってX−Z平面で第4図に対応
する具体的な実施例を示す断面図、第6図は第5図の実
施例の平面図、第7図は第5図及び第6図の実施例の各
脚部を取り付けるための実施例構造の拡大図、第8図は
第7図の実施例の正面図、第9図は第7図の実施例の反
転状態での平面図、第10図は第4図〜第6図のアーム
の33A、 33B、 33Cに対応して第12図及び
第13図に示す操作グリップに使用するための連結アー
ムの別の実施例の平面図、第11図は第10図の取付ア
ームの正面図、第12図は第4図〜第6図と同様の方法
で機能する装置において第10図及び第11図の取付ア
ームに使用されるボール状操作グリップの軸方向断面図
、第13図は第12図に示す操作グリップの反転状態で
の平面図である。 2−発光ダイオード(感知手段)、3・−フォトダイオ
ード(感知手段)、5−・シャッター(感知手段)、8
.34−・固定基礎部、9.30−  ボディ、10A
。 10B、 l0C−−・板ばね(弾性連結手段)  、
32A、32B、32C・−脚部材(弾性連結手段)、
39−ツヤツタ−(感知手段)、47・・−フォトダイ
オード(感知手段)。 特 許 出 願 人  ジョン ニー、ヒルトンl入3
.〆 FIG、4 FIG、5 FIG、 6  ↓7 Fee、 11

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)互いに直角なX、Y、Z軸についての指令信号を
    発生させ、上記信号が、X軸及びZ軸に沿う並進力なら
    びにX軸及びY軸を中心とするトルクを表す信号である
    力及びトルク変換装置において、力及びトルクが及ぼさ
    れるボディ9、30を設け、該ボディに弾性連結手段1
    0B、10C、32B、32Cを取り付けて、力及びト
    ルクを受けて固定基礎部8、34に対して変位するボデ
    ィを付勢するようにし、X−Z平面での並進力の各方向
    成分ならびにX軸及びY軸を中心とするトルクの各方向
    成分に対する連結手段の応答状態を検知するように感知
    手段2、3、5、39、47を配置したことを特徴とす
    る力及びトルク変換装置。
  2. (2)X、Y、Z軸が交差する部分を固定基礎部8に設
    け、連結手段に、Z方向及びY方向に延びる弾性変形可
    能な対構造のアーム10B、10Cを設け、各対のアー
    ムを基礎部8の上記部分から互いに反対方向に延ばして
    ボディ9に連結し、センサー手段2、3、5を各連結ア
    ームの変位状態を検知してトルクや力を計算するための
    信号を発生するように構成し、センサー手段を、X軸の
    両側においてZ方向に延びる連結アームの各位置におけ
    るX方向の変位状態又はY軸回りのトルクを検知すると
    ともに、Z軸の両側においてY方向に延びる連結アーム
    の各位置におけるZ方向の変位状態又はX軸回りのトル
    クを検知するように構成したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の力及びトルク変換装置。
  3. (3)Y方向の並進力又はZ軸回りのトルクに応答する
    弾性変形可能な連結アーム10AをX方向に延びる状態
    で設け、該アームに併設される複数のセンサー要素を上
    記センサー手段に設けたことを特徴とする特許請求の範
    囲第2項に記載の力及びトルク変換装置。
  4. (4)各連結アーム10A、10B、10Cをある限ら
    れた範囲で自由に運動できる状態でボティ9の部分に係
    合させるとともに、X軸方向のアーム10AのY方向の
    移動を拘束し、かつ、X軸回りの回転とZ及びX方向の
    移動を自由にし、Y軸方向のアーム10BのZ方向の移
    動を拘束し、かつ、Y軸回りの回転とX及びY方向の移
    動を自由にし、Z軸方向のアーム10CのX方向の移動
    を拘束し、かつ、Z軸回りの回転とY及びZ方向の移動
    を自由にしたことを特徴とする特許請求の範囲第3項に
    記載の力及びトルク変換装置。
  5. (5)上記ボディ9にハウジング部材を設け、その概ね
    中心部に固定基礎部8の一部分を設けるとともに、該基
    礎部の取付アーム3をハウジングを貫通させて外部へ突
    出させ、上記弾性変形可能な連結アーム10A、10B
    、10Cを上記固定基礎部8の上記部分からX、Y、Z
    軸に沿って延ばして別々の位置においてハウジングに係
    合させ、各連結アームにボール状先端部11A、11B
    、11Cをハウジング内の対応するスロット12A、1
    2B、12Cと係合する状態で設けたことを特徴とする
    特許請求の範囲第4項に記載の力及びトルク変換装置。
  6. (6)各連結アーム10A、10B、10Cを帯状ばね
    部材で形成し、該帯状部材を各平面が互いに直角になる
    状態でX、Y、Z方向に延ばしたことを特徴とする特許
    請求の範囲第5項に記載の力及びトルク変換装置。
  7. (7)それぞれX、Y、Z軸に沿って延びる各対の連結
    アームに併設されるセンサー装置を、上記アームの弾性
    的変位量を監視できる状態で、上記センサー手段に設け
    、各センサー装置に、電磁放射線源2から電子的電磁放
    射線感知装置3への電磁放射線ビームを通常は部分的に
    遮るシャッター要素5を設け、上記感知装置3を回路に
    連結し、上記感知装置3の電気特性がそこに放射される
    電磁放射線の量に応じて変化し、それにより、シャッタ
    ー要素5の位置に対応するようにしたことを特徴とする
    特許請求の範囲第6項に記載の力及びトルク変換装置。
  8. (8)連結手段に3個の連結構造体を配列し、各連結構
    造体に、ボディ30から延びるアーム33A、33B、
    33Cを設け、各アームを少なくともある一定の角度範
    囲において全方向に作動可能な継手35を介して、脚部
    32A、32B、32Cに連結し、該脚部を通常の状態
    で、アームの作動軸に概ね直角に延ばし、上記作動軸を
    上記継手を通してX、Y、Z軸の交差点から延ばし、上
    記脚部を固定基礎部34に取り付け、センサー手段39
    、47を各脚部での変位量を監視するように配置すると
    ともに、X方向に長い脚部33BがZ方向の変位に応答
    し、Y方向に長い脚部33AがZ方向及びX方向の変位
    に応答し、Z方向に長い脚部33CがX方向の変位に応
    答するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の力及びトルク変換装置。
  9. (9)連結手段に3個の連結構造体を配列し、各連結構
    造体に、ボディ30から延びるアーム33A、33B、
    33Cを設け、各アームを、少なくともある一定の角度
    範囲において全方向に作動可能な継手35を介して、脚
    部32A、32B、32Cに連結し、該脚部を、通常の
    状態で、アームの作動軸に概ね直角に延ばし、上記作動
    軸を上記継手35を通してX、Y、Z軸の交差点から延
    ばし、上記脚部を固定基礎部34に取り付け、センサー
    手段39、47を、上記自在継手から固定基礎部へ各脚
    部が延びる方向に対して直角な各平面での各脚部での変
    位を監視するように配置したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の力及びトルク変換装置。
  10. (10)上記ボディ30にボール状要素31を設け、各
    連結アーム33A、33B、33Cをクランク形アーム
    で形成し、各アームの一部により、対応する作動軸と直
    角に延びる回転軸を中心にしてボディ30にアームを取
    り付け、上記アームのその他の部分をボール状要素の外
    周部分から自在継手35へ作動軸と直角な角度で延ばし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の力及
    びトルク変換装置。
  11. (11)各取付アーム33A、33B、33Cが概ねY
    形で、一端部から横方向に延びる部材35Aを有してお
    り、該部材により対応する脚部との自在継手35連結部
    を形成し、他のアームの他端部にそれぞれ横方向孔51
    を同心に設けて細長い固定要素を介してボディ30に回
    動可能に取り付け、ボディの形状をボール状にして外向
    きフランジ状の基礎部30aを設け、上記他のアーム5
    1の1つを上記フランジ状基礎部30aに連結し、他の
    アーム52をボール状ボディ内の孔30dに挿入し、各
    Y形アームの横方向孔の軸を装置のX、Y、Z軸上に位
    置させ、上記軸をボール状ボディの概ね中心部で交差さ
    せたことを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の力
    及びトルク変換装置。
  12. (12)各脚部を弾性連結構造体で形成し、該構造体に
    、取付アーム30A、30B、30Cと係合するための
    自在継手部材を形成する板部材32Aと、板部材32A
    に対して直角に延びる弾性脚部構造体36A、36B、
    36Cとを設け、該弾性脚部構造体により、板部材を中
    央位置に付勢して板部材をそれ自身の平面において弾性
    的に変位できるようにし、センサー手段39、47を板
    部材の平面と平行な方向での変位状態を監視するように
    配置したことを特徴とする特許請求の範囲第9項ないし
    第11項のいずれかに記載の力及びトルク変換装置。
  13. (13)上記連結構造体に、空間内に固定される剛直な
    基礎部材34と、剛直な連結部36Bと、剛体基礎部3
    4から概ねそれと直角に延びる軸の回りで間隔を隔てて
    通常は互いに平行に配列される複数の弾性ピンとを設け
    、上記ピンに、装置の剛体基礎部34と剛体連結部36
    Bとに固定される第1組の少なくとも3本のピンと、剛
    体連結部36Bから剛体基礎部34の各孔を貫通して上
    記板部材32Aに連結する第2組の少なくとも3本のピ
    ン36Aとを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
    12項に記載の力及びトルク変換装置。
  14. (14)外部からの力を互いに直角な3本の軸X、Y、
    Zに沿う並進成分と、上記3本の軸の回りのトルク成分
    とに変換するための装置において、力が及ぼされるボデ
    ィ30を設け、3個の連結部材33A、33B、33C
    をボディに取り付けて該ボディから各連結部材上の連結
    点35まで延ばし、ボディ9、30が中央位置にある状
    態で連結部材がボディの中心点から互いに直角に延びる
    各基準軸X、Y、Zに沿って位置するようにし、脚手段
    32A、32B、32Cを、動作範囲及び動作量が限定
    された自在継手を介して上記連結点35において各連結
    部材に回動自在に連結し、連結部材を中央位置に向って
    付勢する付勢手段32A、32B、32C、36、36
    A、36B、36Cを設け、各連結部材や各連結脚部の
    変位状態を感知するためのセンサー手段39、47を設
    けて、外部からの力の特性を測定するようにしたことを
    特徴とする力及びトルク変換装置。
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