CN112313490A - 扭矩传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的扭矩传感器具备：外筒部(1)；凸缘(2)，其连结于外筒部的一端；凸缘(3)，其连结于外筒部(1)的另一端；内筒部(4)，其与外筒部(1)位于同一轴心上；传感器元件(5)，其设置在内筒部(4)的外周面，具有向轴心方向倾斜的电阻计；扭矩传递部(6)，其为薄板构件，其一端连结于凸缘(2)的内周面，另一端连结于内筒部(4)的一端侧的外周面；以及扭矩传递部(7)，其为薄板构件，其一端连结于凸缘(3)的内周面，另一端连结于内筒部(4)的另一端侧的外周面，扭矩传递部(6)及扭矩传递部(7)中的至少一方在相对于轴心的径向中的除传感器元件(5)所处的方向之外的方向上具有空间。

Description

扭矩传感器

技术领域

本发明涉及检测扭矩的扭矩传感器。

背景技术

一直以来，有如下扭矩传感器：具有安装在转轴体外周面的传感器元件，根据传感器元件中的电阻值变化来检测因扭矩而产生于转轴体外周面的剪切应力的大小(例如参考专利文献1)。

此外，还有如下扭矩传感器：由外筒部以及连结于其两端的2块凸缘构成转轴体，设置经由盘状的扭矩传递部连结到各凸缘的内筒部，在该内筒部的外周面安装有传感器元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002-139391号公报

发明内容

发明要解决的问题

另一方面，根据用途的不同，扭矩传感器上有时只在一端施加径向的外力(张力或压缩力)。在该情况下，在具有扭矩传递部的扭矩传感器中，根据外力的方向与传感器元件的位置的关系的不同，会产生输出误差，因此须加以改善。

本发明是为了解决上述那样的问题而成，其目的在于提供一种可以减少仅施加于一端的径向的外力所造成的输出误差的扭矩传感器。

解决问题的技术手段

本发明的扭矩传感器具备：外筒部；第1凸缘，其连接于外筒部的一端；第2凸缘，其连结于外筒部的另一端；内筒部，其与外筒部位于同一轴心上；传感器元件，其设置在内筒部的外周面，具有相对于轴心朝向倾斜方向的电阻计；第1扭矩传递部，其为薄板构件，其一端连结于第1凸缘的内周面，另一端连结于内筒部的一端侧的外周面；以及第2扭矩传递部，其为薄板构件，其一端连结于第2凸缘的内周面，另一端连结于内筒部的另一端侧的外周面，第1扭矩传递部及第2扭矩传递部中的至少一方在相对于轴心的径向中的除传感器元件所处的方向之外的方向上具有空间。

发明的效果

根据本发明，由于是像上述那样构成的，因此可以减少仅施加于一端的径向的外力所造成的输出误差。

附图说明

图1的A、B为表示本发明的实施方式1的扭矩传感器的构成例的图，A为主视图，B为侧截面图。

图2的A～D为表示本发明的实施方式1的扭矩传感器的另一构成例的主视图。

图3的A、B为说明现有的扭矩传感器中的输出误差的发生原因的图，为表示扭矩传感器与传感器元件的状态的图。

图4的A～C为表示本发明的实施方式1的扭矩传感器的效果的图。

具体实施方式

下面，一边参考附图，一边对本发明的实施方式进行详细说明。

实施方式1.

图1为表示本发明的实施方式1的扭矩传感器的构成例的图。

扭矩传感器检测扭矩。如图1所示，该扭矩传感器具有连结于外筒部1的一端的凸缘(第1凸缘)2和连结于外筒部1的另一端的凸缘(第2凸缘)3。外筒部1、凸缘2以及凸缘3例如由不锈钢构成。另外，凸缘2及凸缘3中的一方上连接有马达等驱动系统，另一方上连接有例如机械臂等负载系统。

此外，扭矩传感器具有与外筒部1位于同一(包括大致同一这一含义)轴心上的内筒部4。在该内筒部4的外周面贴附有1个以上的传感器元件5。传感器元件5输出与来自外部的剪切应力相应的信号。该传感器元件5具有相对于上述轴心朝向倾斜方向(45度方向)的电阻计。再者，虽然倾斜方向采用的是45度方向，但并不限于此，一定程度的偏移(例如44度方向或46度方向等)是容许的。此外，如图1所示，通过以隔着内筒部4相对的方式设置2个传感器元件5，扭矩传感器可以减少他轴干扰。此外，例如可以使用半导体应变计或金属应变计作为传感器元件5。

此外，扭矩传感器具有一端连结于凸缘2的内周面、另一端连结于内筒部4的一端侧的外周面的扭矩传递部(第1扭矩传递部)6。扭矩传递部6是用于将因施加至凸缘2的外力而产生的扭矩经由内筒部4传递至传感器元件5的薄板构件。此外，扭矩传递部6上，在相对于上述轴心的径向中的除传感器元件5所处的方向之外的方向上存在空间。图1中，扭矩传递部6由2块板构件61构成。该板构件61分别位于相对于上述轴心的径向中的2个传感器元件5所处的方向。

此外，扭矩传感器具有一端连结于凸缘3的内周面、另一端连结于内筒部4的另一端侧的外周面的扭矩传递部(第2扭矩传递部)7。扭矩传递部7是用于将因施加至凸缘3的外力而产生的扭矩经由内筒部4传递至传感器元件5的薄板构件。此外，扭矩传递部7上，在相对于上述轴心的径向中的除传感器元件5所处的方向之外的方向上存在空间。图1中，扭矩传递部7由2块板构件71构成的。该板构件71分别位于相对于上述轴心的径向中的2个传感器元件5所处的方向。

此外，扭矩传感器具有测量由传感器元件5输出的信号来作为扭矩的测量部8(未图示)。在扭矩传感器上设置2个以上的传感器元件5的情况下，测量部8测量由各传感器元件5输出的信号的运算值来作为扭矩。再者，测量部8是通过系统LSI(Large ScaleIntegration(大规模集成))等处理电路或者执行存储器等当中存储的程序的CPU(CentralProcessing Unit)等来实现。

再者，图1中，扭矩传递部6由2块板构件61构成，该板构件61分别位于相对于上述轴心的径向中的2个传感器元件5所处的方向。但扭矩传递部6的形状及配置并不限于此，只要在相对于上述轴心的径向中的除传感器元件5所处的方向之外的方向上存在空间即可，例如也可设为图2所示那样的形状及配置。

例如，图2的A中，传感器元件5为一个，扭矩传递部6是由2块板构件61构成的。而且，其中一块板构件61位于相对于上述轴心的径向中的传感器元件5所处的方向，另一块板构件61位于与传感器元件5所处的方向相反的方向。

另外，在图2的B中，扭矩传递部6由4块板构件61构成。并且，除了图1所示的配置之外，2块板构件61还位于与相对于上述轴心的径向中的传感器元件5所处的方向垂直的方向。在图2的B所示的扭矩传感器中，相对于图1、图2的A所示的扭矩传感器，通过增加板构件61的数量，在维持外力的传递抑制的同时提高扭矩的传递效率。

另外，在图2的C中，扭矩传递部6由盘部件62构成，在盘部件62的外周面中的四个方向上形成有圆弧状的凹部63。由此，扭矩传递部6与内筒部4的一端侧的外周面中的全周连结，并且与凸缘2的内周面中的一部分连结。其结果，在图2的C所示的扭矩传感器中，相对于图1、图2的A、图2的B所示的扭矩传感器，扭矩的传递效率提高。

另外，在图2的D中，扭矩传递部6由盘部件62构成，在盘部件62中的四个方向上形成有椭圆状的开口部64。在图2的D所示的扭矩传感器中，由于扭矩传递部6与凸缘2的内周面中的全周连结，所以虽然相对于图2的C所示的扭矩传感器，外力的传递效率提高，但开口部64导致其影响降低。

另外，在上述中，对扭矩传递部6的形状及配置进行了说明，但扭矩传递部7的形状及配置也同样。

接着，对实施方式1的扭矩传感器的效果进行说明。以下，对扭矩传感器为图1所示的结构的情况进行说明。另外，如图3所示，现有的扭矩传感器相当于实施方式1中的扭矩传递部6及扭矩传递部7不存在空间的结构。

在扭矩传感器中，根据用途不同，有时只对凸缘2和凸缘3中的一方施加径向的外力(张力或压缩力)。在这种情况下，根据外力的方向与传感器元件5的位置的关系，在扭矩传感器中产生输出误差。

例如如图3的A所示，在对凸缘2施加径向的张力的情况下，在该方向是传感器元件5所处的方向的情况下，在传感器元件5的特性上，传感器元件5不具有对张力的灵敏度，因此不会产生输出误差。另一方面，例如如图3的B所示，在对凸缘2施加径向的张力的情况下，在该方向不是传感器元件5所处的方向的情况下，由于对两个传感器元件5施加剪切应力，因此产生输出误差。另外，在图3中示出了对凸缘2施加张力的情况，但对凸缘2施加压缩力的情况以及对凸缘3施加张力或压缩力的情况也同样。

因此，在实施方式1所涉及的扭矩传感器中，通过在扭矩传递部6以及扭矩传递部7中设置空间，来限定外力的传递方向，以使施加在相对于上述轴心的径向中的、传感器元件5具有灵敏度的方向上的外力不会传递到传感器元件5。由此，实施方式1的扭矩传感器能够实现输出误差的降低。

即，在实施方式1的扭矩传感器中，例如如图4的A所示，即使在施加在凸缘2上的张力的方向不是传感器元件5所处的方向的情况下，也能够通过扭矩传递部6的空间来抑制由凸缘2的伸长引起的传感器元件5的变形，能够抑制张力向传感器元件5的传递。其结果，实施方式1的扭矩传感器能够降低输出误差。另外，在图4的A中示出了对凸缘2施加张力的情况，但对凸缘2施加压缩力的情况以及对凸缘3施加张力或压缩力的情况也同样。因此，仅在扭矩传递部6、7中的施加张力或压缩力的凸缘侧的扭矩传递部上设置空间就足够了。

另外，在实施方式1的扭矩传感器中，例如如图4的B所示，在扭矩传感器上施加了通常的扭矩的情况下，由于在两个传感器元件5上施加剪切应力，所以如以往那样输出扭矩。

另外，在为了降低他轴干涉而设置有两个传感器元件5的扭矩传感器中，例如如图4的C所示，在对凸缘2施加了双向的扭矩的情况下，施加于两个传感器元件5的信号的方向相互反转。其结果，在测量部8中输出被抵消，输出误差被降低。

如上所述，根据该实施方式1，扭矩传感器具备：外筒部1；凸缘2，其连结于外筒部1的一端；凸缘3，其连结于外筒部1的另一端；内筒部4，其与外筒部1位于同一轴心上；传感器元件5，其设置在内筒部4的外周面，具有相对于轴心朝向倾斜方向的电阻计；扭矩传递部6，其为薄板构件，其一端连结于凸缘2的内周面，另一端连结于内筒部4的一端侧的外周面；以及扭矩传递部7，其为薄板构件，其一端连结于凸缘3的内周面，另一端连结于内筒部4的另一端侧的外周面；扭矩传递部6及扭矩传递部7中的至少一方在相对于轴心的径向中的除传感器元件5所处的方向之外的方向上具有空间。由此，实施方式1的扭矩传感器可以减少仅施加于一端的径向的外力所造成的输出误差。

再者，本申请发明可以在本发明的范围内进行实施方式的任意构成要素的变形或者实施方式的任意构成要素的省略。

产业上的可利用性

本发明的扭矩传感器可以减少仅施加于一端的径向的外力所造成的输出误差，适合用于检测扭矩的扭矩传感器。

符号说明

1…外筒部

2…凸缘(第1凸缘)

3…凸缘(第2凸缘)

4…内筒部

5…传感器元件

6…扭矩传递部(第1扭矩传递部)

7…扭矩传递部(第2扭矩传递部)

8…测量部

61…板构件

62…盘构件

63…凹部

64…开口部

71…板构件。

Claims (4)

1.一种扭矩传感器，其特征在于，具备：

外筒部；

第1凸缘，其连接于所述外筒部的一端；

第2凸缘，其连结于所述外筒部的另一端；

内筒部，其与所述外筒部位于同一轴心上；

传感器元件，其设置在所述内筒部的外周面，具有相对于所述轴心朝向倾斜方向的电阻计；

第1扭矩传递部，其为薄板构件，其一端连结于所述第1凸缘的内周面，另一端连结于所述内筒部的一端侧的外周面；以及

第2扭矩传递部，其为薄板构件，其一端连结于所述第2凸缘的内周面，另一端连结于所述内筒部的另一端侧的外周面；

所述第1扭矩传递部及所述第2扭矩传递部中的至少一方在相对于所述轴心的径向中的除所述传感器元件所处的方向之外的方向上具有空间。

2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，

所述第1扭矩传递部及所述第2扭矩传递部中的具有所述空间的扭矩传递部的所述另一端连结于所述内筒部的外周面中的全周。

3.根据权利要求1或2所述的扭矩传感器，其特征在于，

所述第1扭矩传递部及所述第2扭矩传递部中的具有所述空间的扭矩传递部的所述一端连结于所述第1凸缘及所述第2凸缘中的作为连结对象那一方的凸缘的内周面中的一部分。

4.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，

所述传感器元件是隔着所述内筒部相对的2个传感器元件。

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