摩擦・せん断力をリアルタイムマッピング

摩擦・せん断力センサー

摩擦・せん断力のリアルタイムマッピングが可能に

シューズ・タイヤなどのゴム製品や、ロボット・自動車などの機械製品の分野で、摩耗・摩擦・流動・
せん断を研究する技術者にとって待望のセンサーをお届けします。
水平面応力(摩擦・せん断力)と垂直応力(圧力)をリアルタイムに分析するセンサーアレイです。

シート状センサーよる3軸方向の力のマッピング

せん断力センサー

デモンストレーション動画

柔軟なシート状センサーの変形を読み取り、摩擦・せん断力の面内分布をマッピングします。
「従来の力覚センサーでは多点検出ができない」「圧力分布だけでなく、摩擦力の分布も観察したい」 「人の指先が感じる触感を評価したい」などの要望にお応えします。

これまでのセンサーとの違い

検出点数
1点 分布(多点)
検出方向
1軸
(Z軸)
ロードセル

ロードセル

面内分布データは取得できない

圧力センサーシート

圧力センサーシート

圧力の面内分布しか選定できない

3軸
(XYZ軸)
3軸力覚センサー

3軸力覚センサー

面内分布データは取得できない

測定面がフラットなシート型センサー

せん断力センサー

今回開発した摩擦・せん断力センサー

3軸の力の面内分布データを
取得可能

開発経緯

従来の力覚センサーには圧力のみを検知する圧力センサーと、水平方向応力と圧力の3軸を検出できる3軸力覚センサーが有ります。
しかし、これらの力覚センサーはいずれも1点だけを測定するもので、接触面全体を測定することはできません。
また、面検出ができる製品として圧力センサーシートも紹介されていますが、これは垂直方向の圧力しか測定できないため、接触面での横向きの応力(摩擦・せん断力)は測定できません。

たとえば、シューズやタイヤなどのゴム製品が地面と接するとき、接触界面では地面を押す圧力以外に、水平方向に摩擦力も加わっています。摩擦力は接地時のゴムの変形や摩耗に大きく影響するため、摩擦力の分析はゴム材料の開発や劣化分析などに役立つと考えられます。

しかし、これまでは接地面全体で摩擦力の面内分布を分析できる測定機器はありませんでした。

このような課題に応えるべく、NISSHAは、多点同時、リアルタイムに摩擦・せん断力を測定できる面状センサーを開発しました。

ゴム状弾性素材の上にセンサーを配置し、弾性素材の変形をセンシングすることで、圧力のみならず水平方向の応力変化も測定できる全く新しいセンサーです。

測定例

スニーカー底面の摩擦力分布

せん断力センサー

かかとから接地し、つま先で離床するまでの様子を測定しました。
Fy方向で、接地面の変化により、靴底のゴムの動く向きが変化していることがわかります。

タイヤ接地面の摩擦力分布

せん断力センサー

デモ機をご覧いただけます

せん断力センサー

<デモ機仕様>
センサーサイズ   240×390mm
解像度       75×75点(5,625点)
サンプリングレート ~10Hz

さまざまな用途でご活用いただけます

トライボロジーの評価ツールに

shear-force-sensor

タイヤ/路面の摩擦解析

shear-force-sensor

シューズ/地面の摩擦解析

shear-force-sensor

布材などの触感評価

産業機器用センサーに

shear-force-sensor

ロボットハンド用触覚センサー

ユーザーインタフェースに

shear-force-sensor

タッチパッドの多機能化

shear-force-sensor

アミューズメント用コントローラー

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