CN114585893A - 扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法 - Google Patents

Abstract

提供一种能够小型化的扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法。扭矩传感器(1)具有：应变体(3)；以及检测应变体(3)的应变的光学式传感器(OS1～OS4)，应变体(3)具有：环状的外周部(5)；以及内周部(7)，其至少一部分配置在外周部(5)的径向内侧，光学式传感器(OS1～OS4)具有：标尺(SC1～SC4)，其固定于内周部(7)，配置在外周部(5)与内周部(7)之间；以及检测部(D1～D4)，其固定于外周部(5)，在外周部(5)与内周部(7)之间与标尺(SC1～SC4)对置配置。

Description

扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法

技术领域

公开的实施方式涉及扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法。

背景技术

在专利文献1中记载了一种扭矩传感器，其具有：第1部件；第2部件，其与第1部件处于相对旋转关系；连结部件，其连结第1部件和第2部件；标尺，其设置于第1部件；以及检测头，其设置于第2部件，从标尺检测位置信息。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-189516号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述的现有技术中，第1部件和第2部件通过连结部件而在轴向上被连结，在它们之间的空间内配置有标尺和检测头。因此，存在轴向尺寸增大而导致扭矩传感器的大型化的可能性。

本发明是鉴于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种能够小型化的扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，根据本发明的一个观点，应用一种扭矩传感器，其具有：应变体；以及光学式传感器，其检测所述应变体的应变，所述应变体具有：环状的外周部；以及内周部，其至少一部分配置在所述外周部的径向内侧，所述光学式传感器具有：标尺，其固定于所述外周部和所述内周部中的一方，配置在所述外周部与所述内周部之间；以及检测部，其固定于所述外周部和所述内周部中的另一方，与所述标尺对置地配置在所述外周部与所述内周部之间。

此外，根据本发明的另一观点，应用一种机器人，其在臂的末端具有上述扭矩传感器。

此外，根据本发明的另一观点，应用一种机器人，其在臂的末端具有扭矩传感器，其中，所述扭矩传感器具有：应变体；以及传感器，其检测所述应变体的应变，所述应变体具有：环状的外周部；内周部，其至少一部分配置在所述外周部的径向内侧；以及突出部，其设置于所述外周部，比所述内周部的轴向一侧的端部更朝向所述轴向一侧突出，所述扭矩传感器具有配置在所述突出部与对所述外周部或所述内周部进行固定的部件之间的密封机构。

此外，根据本发明的另一观点，应用一种扭矩传感器的扭矩计算方法，所述扭矩传感器具有：应变体；以及光学式传感器，其配置于所述应变体的周向的多个部位，检测所述应变体的应变，该扭矩计算方法具有：取得多个所述光学式传感器的输出；以及将所取得的所述多个光学式传感器的所述输出相加，基于相加后的输出来计算扭矩。

发明的效果

根据本发明的扭矩传感器等，能够实现小型化。

附图说明

图1是从Z轴正方向侧观察扭矩传感器的俯视图。

图2是从Y轴负方向侧观察扭矩传感器的侧视图。

图3是从Z轴正方向侧观察应变体的俯视图。

图4是表示图1的IV-IV截面线处的基板的截面结构的一例的剖视图。

图5是从Z轴负方向侧观察检测部的俯视图。

图6是放大表示基板中的基于一方的螺柱销的固定部分的剖视图。

图7是概念性地表示扭矩传感器的基板的整体结构的一例的说明图。

图8是表示执行扭矩计算处理的扭矩计算部的功能结构的一例的框图。

图9是用于说明通过将第1系统的输出与第2系统的输出相加来消除具有波动齿轮机构的减速器所特有的扭矩波动引起的检测误差的曲线图。

图10是从Z轴正方向侧观察未实施滞后改善对策的比较例的扭矩传感器的应变体的俯视图。

图11是表示比较例的扭矩传感器中的额定输出相对于额定载荷的滞后曲线的一例的曲线图。

图12是从Z轴正方向侧观察以120度间隔配置3个光学式传感器的变形例中的扭矩传感器的俯视图。

图13是以120度间隔配置3个光学式传感器的变形例中的、从Z轴正方向侧观察应变体的俯视图。

图14是表示以120度间隔配置3个光学式传感器的变形例中的、执行扭矩计算处理的扭矩计算部的功能结构的一例的框图。

图15是用于说明在以120度间隔配置3个光学式传感器的变形例中，通过将3个光学式传感器的输出相加，消除具有波动齿轮机构的减速器所特有的扭矩波动引起的检测误差的曲线图。

图16是表示在臂的末端具有扭矩传感器的机器人的结构的一例的外观图。

图17是表示臂的末端部的截面结构的一例的剖视图。

图18是表示扭矩传感器向致动器的组装结构的第1变形例中的、臂的末端部的截面结构的一例的剖视图。

图19是表示扭矩传感器向致动器的组装结构的第2变形例中的、臂的末端部的截面结构的一例的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明一个实施方式。

<1.扭矩传感器的整体结构>

首先，参照图1和图2，对本实施方式的扭矩传感器1的整体结构的一例进行说明。图1是从Z轴正方向侧观察扭矩传感器1的俯视图，图2是从Y轴负方向侧观察扭矩传感器1的侧视图。

如图1和图2所示，扭矩传感器1具有因外力而产生应变的应变体3。应变体3由比较轻量的金属构成。应变体3具有环状的外周部5、配置于外周部5的径向内侧且直径比外周部5小的环状的内周部7、以及将外周部5与内周部7连结的多个(该例中为4个)连结部9A～9D。另外，也可以使内周部7不是中空结构而是实心结构(圆板状的部件等)。

如图1所示，外周部5和内周部7在以Z轴为中心的径向上配置成同心圆状。在外周部5形成有供多个紧固螺栓(省略图示)贯插的多个(在本例中为12个)螺栓孔11，该多个紧固螺栓用于将该外周部5固定于外部设备(例如机器人的臂、末端执行器、减速器、电机等)。在绕Z轴的周向上，螺栓孔11以在对应于连结部9A～9D的位置比不对应于连结部9A～9D的位置密集的方式，集中配置于连结部9A～9D各自的附近。在内周部7形成有供多个紧固螺栓(省略图示)贯插的多个(在本例中为12个)螺栓孔13，该多个紧固螺栓用于将该内周部7固定于外部设备(例如机器人的臂、末端执行器、减速器、电机等)。螺栓孔13在绕Z轴的周向上以大致等角度间隔(在本例中为30度间隔)配置。

另外，关于螺栓孔13，也可以与螺栓孔11同样地集中配置在连结部9A～9D各自的附近。另外，也可以与螺栓孔13同样地，在绕Z轴的周向上以大致等角度间隔配置螺栓孔11。

如图2所示，内周部7的Z轴方向的厚度形成得比外周部5的厚度大。外周部5和内周部7配置为各自的底面(Z轴负方向侧的端面)大致齐平，内周部7的一部分比外周部5向Z轴正方向侧突出。另外，内周部7的一部分也可以比外周部5向Z轴负方向侧突出，还可以向Z轴正方向及负方向的两侧突出。另外，也可以使外周部5和内周部7的厚度大致相同，还可以使内周部7的厚度形成得比外周部5的厚度小。

连结部9A～9D在外周部5与内周部7之间的空间S(参照图2)中，在绕Z轴的周向上以大致等角度间隔(在本例中为90度间隔)配置。连结部9A～9D将外周部5和内周部7连结成能够绕Z轴以微小的量相对旋转与作为扭矩传感器1的检测对象的扭矩(绕Z轴的扭转力矩Mz)的大小相应的量。以下，为了便于说明，将空间S中周向上的连结部9A、9B之间的空间称为S1，将连结部9B、9C之间的空间称为S2，将连结部9C、9D之间的空间称为S3，将连结部9D、9A之间的空间称为S4。

另外，只要能够将外周部5与内周部7连结成具有规定的刚性，则连结部的数量、配置也可以设为上述以外的数量、配置。

如图1所示，在外周部5与内周部7之间的空间S配置有多个(在本例中为4个)基板PB1～PB4。基板PB1～PB4分别具有多个基板，构成为基板组(参照图4)。基板PB1～PB4分别在绕Z轴的周向上配置于多个连结部9A～9D之间的多个空间S1～S4。即，基板PB1配置于空间S1，基板PB2配置于空间S2，基板PB3配置于空间S3，基板PB4配置于空间S4。在基板PB3和基板PB4分别设置有用于与外部设备之间进行电源的输入、信号的收发的外部连接器15、17。

在周向上相邻的基板彼此(在本例中为基板PB4与基板PB1、基板PB1与基板PB2、基板PB2与基板PB3)分别通过连接部19、21、23跨过连结部9A、9B、9C而电连接。连接部19、21、23例如是柔性基板(FPC：Flexible Printed Circuits：柔性印刷电路)。此外，连接部只要将基板彼此以能够收发信号的方式连接即可，除了FPC以外，例如也可以使用引线、线缆、连接器等。

此外，在本实施方式中，将与Z轴垂直的方向的轴中的、在周向上通过基板PB2的大致中心位置的方向(将连结部9B、9C的角度间隔2等分的方向)的轴设为X轴，将与该X轴垂直的方向、即在周向上通过基板PB1的大致中心位置的方向(将连结部9A、9B的角度间隔2等分的方向)的轴设为Y轴。

<2.应变体的结构>

接着，参照图3对应变体3的结构的一例进行说明。图3是从Z轴正方向侧观察应变体3的俯视图。此外，图3示出了从图1所示的扭矩传感器1卸下了基板PB1～PB4以及连接部19、21、23等的状态。另外，在图3中，为了防止繁杂，省略了内周部7的螺栓孔13的图示。另外，在图3中，为了表示与标尺SC1～SC4的位置关系，用虚线表示设置于基板PB1～PB4的检测部D1～D4。

如图3所示，应变体3具有外周部5、内周部7以及连结部9A～9D，连结部9A～9D在周向上以大致90度间隔配置。内周部7具有在空间S中朝向径向外侧突出的多个(在本例中为4个)标尺固定部SF1～SF4。标尺固定部SF1～SF4在周向上以大致90度间隔配置。在标尺固定部SF1～SF4的上表面，例如通过螺钉(省略图示)分别固定有标尺SC1～SC4。虽然省略了图示，但标尺SC1～SC4分别具有沿周向配置的多个反射缝隙。

标尺固定部SF1向Y轴正方向突出，在周向上在基板PB1的2个固定位置(后述的基板固定部PF1、PF1的销孔25、25)的中间位置配置标尺SC1。标尺固定部SF2向X轴正方向突出，在周向上在基板PB2的2个固定位置(后述的基板固定部PF2、PF2的销孔25、25)的中间位置配置标尺SC2。标尺固定部SF3向Y轴负方向突出，在周向上在基板PB3的2个固定位置(后述的基板固定部PF3、PF3的销孔25、25)的中间位置配置标尺SC3。标尺固定部SF4向X轴负方向突出，在周向上在基板PB4的2个固定位置(后述的基板固定部PF4、PF4的销孔25、25)的中间位置配置标尺SC4。

标尺固定部SF1～SF4分别构成为与内周部7分体的片(安装片的一例)。标尺固定部SF1～SF4分别具有形成有螺栓孔27的基部29。基部29通过贯插于螺栓孔27的固定螺栓(省略图示)而相对于内周部7的固定部位(例如形成于底面侧的凹部)装卸。由此，标尺固定部SF1～SF4分别以能够装卸的方式固定于内周部7。此外，也可以将标尺固定部SF1～SF4与内周部7设为一体结构。另外，也可以将标尺固定部SF1～SF4相连而形成1个片。

外周部5具有在空间S中朝向内侧突出的多组(在本例中为4组)基板固定部PF1～PF4。基板固定部PF1～PF4的各组(即，基板固定部PF1、PF1的组、基板固定部PF2、PF2的组、基板固定部PF3、PF3的组以及基板固定部PF4、PF4的组)在周向上以大致90度间隔配置。基板固定部PF1、PF1以在周向上夹着标尺固定部SF1的方式配置，基板固定部PF2、PF2以在周向上夹着标尺固定部SF2的方式配置，基板固定部PF3、PF3以在周向上夹着标尺固定部SF3的方式配置，基板固定部PF4、PF4以在周向上夹着标尺固定部SF4的方式配置。在基板固定部PF1～PF4的各组的上表面，分别具有检测部D1～D4的基板PB1～PB4通过螺柱销31、31(参照图4)分别固定于多个(在本例中为2个部位)固定位置。

基板固定部PF1、PF1分别向Y轴负方向突出，分别形成有供用于固定基板PB1的螺柱销31(参照图4)压入的销孔25(第2销孔的一例)。基板固定部PF1、PF1对基板PB1进行固定，以使得检测部D1在周向上的基板PB1的2个固定位置(销孔25、25)的中间位置处，与标尺SC1在Z轴方向上对置配置。基板固定部PF2、PF2分别向X轴负方向突出，分别形成有供用于固定基板PB2的螺柱销31压入的销孔25。基板固定部PF2、PF2对基板PB2进行固定，以使得检测部D2在周向上的基板PB2的2个固定位置(销孔25、25)的中间位置处，与标尺SC2在Z轴方向上对置配置。

基板固定部PF3、PF3分别向Y轴正方向突出，分别形成有供用于固定基板PB3的螺柱销31压入的销孔25。基板固定部PF3、PF3对基板PB3进行固定，以使得检测部D3在周向上的基板PB3的2个固定位置(相当于销孔25、25的位置)的中间位置处，与标尺SC3在Z轴方向上对置配置。基板固定部PF4、PF4分别向X轴正方向突出，分别形成有供用于固定基板PB4的螺柱销31(参照图4)压入的销孔25。基板固定部PF4、PF4对基板PB4进行固定，以使得检测部D4在周向上的基板PB4的2个固定位置(销孔25、25)的中间位置处，与标尺SC4在Z轴方向上对置配置。

基板固定部PF1～PF4分别构成为与外周部5分体的片(安装片的一例)。基板固定部PF1～PF4分别具有形成有螺栓孔33的基部35。基部35通过贯插于螺栓孔33的固定螺栓(省略图示)，相对于外周部5的固定部位(例如形成于底面侧的凹部)装卸。由此，基板固定部PF1～PF4分别以能够装卸的方式固定于外周部5。另外，也可以将基板固定部PF1～PF4与外周部5设为一体结构。

另外，上述的应变体3的结构为一例，并不限定于此。例如，也可以将标尺固定部SF1～SF4设置于外周部5而将标尺SC1～SC4固定于外周部5，将基板固定部PF1～PF4设置于内周部7而将检测部D1～D4固定于内周部7。

<3.各基板的结构>

接着，参照图4对基板PB1～PB4各自的结构的一例进行说明。图4是表示图1的IV-IV截面线(在图3中也图示出以用于参照)处的基板PB1～PB4的截面结构的一例的剖视图。此外，在图4中，省略了连接部19、21、23、各基板上的电路部件的图示。

基板PB1～PB4各自的基板结构相同，因此在此以基板PB1为例进行说明。如图4所示，基板PB1具有多个(在本例中为3个)基板PB1a～PB1c。基板PB1a～PB1c分别为大致相同的形状，在Z轴方向上多级地配置。基板PB1a～PB1c分别被基板固定部PF1、PF1以及压入它们的2根螺柱销31、31在Z轴方向上隔开规定的间隙地支承。基板PB1a～PB1c从Z轴负方向侧朝向正方向侧，按照基板PB1a、PB1b、PB1c的顺序配置。

基板PB1a是主要进行模拟信号的信号处理的基板。在基板PB1a的下表面(Z轴负方向侧的面)，以与固定于标尺固定部SF1的标尺SC1在Z轴方向上隔开规定的间隙对置的方式，配置有检测部D1。检测部D1和标尺SC1构成了第1光学式传感器OS1，检测应变体3的应变。在基板PB1a设置有从检测部D1输出的模拟信号的放大电路、偏移的去除电路等。

基板PB1b是主要进行数字信号的信号处理的基板。在基板PB1b设置有A/D转换电路、作为后述的扭矩计算部37发挥功能的运算电路、电源监视处理电路等。这些电路的功能可以通过CPU执行的程序来安装，也可以通过ASIC、FPGA、其他电路等实际的装置来安装其一部分或全部。

基板PB1c是主要进行与通信功能相关的处理的基板。在基板PB1c设置有电源电路、用于与其他设备或基板之间进行信号收发的通信电路等。此外，在基板PB3以及基板PB4中，在基板PB3c以及基板PB4c的上表面(Z轴正方向侧的面)设置有上述的外部连接器15、17(在图4中用虚线图示)。

其他的基板PB2～PB4的基板结构与上述的基板PB1相同，因此省略说明。此外，固定于标尺固定部SF2的标尺SC2和配置于基板PB2的基板PB2a的检测部D2构成了第2光学式传感器OS2。同样地，固定于标尺固定部SF3的标尺SC3和配置于基板PB3的基板PB3a的检测部D3构成了第3光学式传感器OS3。同样地，固定于标尺固定部SF4的标尺SC4和配置于基板PB4的基板PB4a的检测部D4构成了第4光学式传感器OS4。

此外，上述的基板PB1～PB4的基板结构是一个例子，并不限定于此。例如，在能够将上述的各基板的功能安装于一张基板的情况下，也可以由一张基板构成各个基板PB1～PB4。另外，在由多个基板分担处理的情况下，并不限定于上述的模拟信号处理、数字信号处理、通信处理的分担的例子，例如，既可以由更少数量的基板(例如2张基板)分担，也可以进一步将功能细分化而由更多数量的基板(4张以上的基板)分担。

<4.检测部的结构>

接下来，参照图5，对检测部D1～D4的结构的一例进行说明。图5是从Z轴负方向侧观察检测部D1～D4的俯视图。

检测部D1～D4各自的结构相同，因此在此以检测部D1为例进行说明。如图5所示，检测部D1具有光源39和以在以Z轴为中心的径向上隔着光源39的方式配置的2个受光部41。

光源39向标尺SC1射出光。作为光源39，只要是能够向照射区域照射光的光源即可，没有特别限定，例如能够使用LED(Light Emitting Diode：发光二极管)。光源39构成为没有特别配置光学透镜等的点光源，射出扩散光。此外，在称为“点光源”的情况下，不需要是严格的点，只要是在设计上、工作原理上可视为从大致点状的位置发出扩散光的光源，则也可以从有限的射出面发出光。另外，“扩散光”并不限定于从点光源朝向全方位射出的光，包括朝向有限的一定方位扩散并射出的光。即，只要是与平行光相比具有扩散性的光，就包含在此所说的扩散光中。通过这样使用点光源，光源39能够向配置于对置的位置的标尺SC1大致均匀地照射光。另外，由于不进行基于光学元件的会聚/扩散，所以不易产生基于光学元件的误差等，能够提高光向标尺SC1的直线行进性。

各受光部41具有沿着绕Z轴的周向等间隔地排列的多个(在该例中为16个)受光元件43。即，多个受光元件43形成为具有增量图案。此外，构成受光部41的受光元件43的数量也可以是上述以外的数量。

第1光学式传感器OS1从检测部D1的光源39向标尺SC1照射光，由标尺SC1反射后的光被受光部41的各受光元件43接收。由此，第1光学式传感器OS1检测外周部5与内周部7的相对旋转量，并将该旋转量发送到扭矩计算部37(参照图8)。

其他的检测部D2～D4的结构与上述的检测部D1相同，因此省略说明。此外，第2光学式传感器OS2、第3光学式传感器OS3以及第4光学式传感器OS4也与上述同样地检测外周部5与内周部7的相对旋转的旋转量，并将该旋转量发送到扭矩计算部37(参照图8)。扭矩计算部37基于从光学式传感器OS1～OS4接收到的旋转量和连结部9A～9D的弹性系数等，计算作用于外周部5与内周部7之间的扭矩值。

此外，上述的检测部D1的结构是一例，并不限定于此。例如，在上述中，以在径向上隔着光源39的方式配置了2个受光部41，但也可以是，以在周向上隔着光源39的方式配置2个受光部。

<5.基板的固定结构>

接下来，参照图6，对基于螺柱销31的基板PB1～PB4的固定结构的一例进行说明。图6是放大表示基板PB1～PB4中的基于一方的螺柱销31的固定部分的剖视图。

基板PB1～PB4各自的固定结构相同，且2根螺柱销31各自的固定结构也相同，因此在此以基板PB1的基于一方的螺柱销31的固定结构为例进行说明。如图4所示，螺柱销31(销的一例)是具有直径不同的多个部分(在本例中为3个)的圆柱状的部件。螺柱销31具有直径最大的大直径部31A、直径为中等程度的中等直径部31B以及直径最小的小直径部31C。在大直径部31A与中等直径部31B之间形成有台阶部31a，在中等直径部31B与小直径部31C之间形成有台阶部31b。

大直径部31A的直径形成为与基板固定部PF1的销孔25的直径相等或者比销孔25的直径稍大，大直径部31A被压入销孔25。另一方面，形成于基板PB1a的销孔45(第1销孔的一例)形成为比大直径部31A的直径大规定量。假设在将销孔45和大直径部31A的直径形成为大致相等，并将大直径部31A构成为压入基板PB1a的销孔45和基板固定部PF1的销孔25双方的情况下，在对基板PB1a以及应变体3(基板固定部PF1)加工销孔时要求非常高的尺寸精度，量产变得困难，并且组装作业性也降低。在本实施方式中，通过将销孔45形成为比大直径部31A的直径大，能够降低销孔的加工时所要求的尺寸精度而进行量产，并且组装作业也变得容易。

另外，在销孔45的内周面与贯插于销孔45的大直径部31A的外周面之间的间隙中填充有粘接剂47。由此，能够将基板PB1a牢固地固定于大直径部31A。此外，在图6所示的例子中，通过利用粘接剂47在基板PB1a上形成堆焊部(平滑的下摆扩展形状的焊脚)，来增加粘接面积而提高粘接强度。另外，在大直径部31A的外周面的粘接部位形成有一个或多个(在该例中为2个)槽部31c。由此，填充于槽部31c的粘接剂47成为楔子而起到锚固效果，能够进一步提高基板PB1a在Z轴方向的偏移防止效果。另外，槽部31c的数量可以是1个，也可以是3个以上。另外，也可以不必形成槽部31c。

同样地，形成于基板PB1b的销孔49(第1销孔的一例)形成为比中等直径部31B的直径大规定量。在销孔49的内周面与贯插于销孔49的中等直径部31B的外周面之间的间隙中填充有粘接剂51。在中等直径部31B的外周面的粘接部位形成有一个或多个(在该例中为2个)槽部31d。

同样地，形成于基板PB1c的销孔53(第1销孔的一例)形成为比小直径部31C的直径大规定量。在销孔53的内周面与贯插于销孔53的小直径部31C的外周面之间的间隙中填充有粘接剂55。在小直径部31C的外周面的粘接部位形成有一个或多个(在该例中为2个)槽部31e。

此外，在上述中，构成为将螺柱销31的大直径部31A压入基板固定部PF1的销孔25，但也可以构成为在大直径部31A的外周面形成外螺纹，并且在销孔25的内周面形成内螺纹，利用螺纹将大直径部31A紧固于销孔25。

其他的基板PB2～PB4的固定结构与上述的基板PB1相同，因此省略说明。

<6.基板的整体结构>

接着，参照图7对扭矩传感器1的基板PB1～PB4的整体结构的一例进行说明。图7是概念性地表示扭矩传感器1的基板PB1～PB4的整体结构的一例的说明图。

如图7所示，扭矩传感器1具有4个基板PB1～PB4。构成基板PB1的基板PB1a～PB1c通过堆叠连接器CN1以能够相互收发电力、信号的方式连接。构成基板PB2的基板PB2a～PB2c通过堆叠连接器CN2以能够相互收发电力、信号的方式连接。构成基板PB3的基板PB3a～PB3c通过堆叠连接器CN3以能够相互收发电力、信号的方式连接。构成基板PB4的基板PB4a～PB4c通过堆叠连接器CN4以能够相互收发电力、信号的方式连接。

另外，基板PB4c与基板PB1c经由层叠连接器CN4、CN1通过连接部19以能够相互收发电力、信号的方式连接。基板PB1c与基板PB2c经由层叠连接器CN1、CN2通过连接部21以能够相互收发电力、信号的方式连接。基板PB2c与基板PB3c经由层叠连接器CN2、CN3通过连接部23以能够相互收发电力、信号的方式连接。在基板PB4c设置有用于与外部设备之间进行电源的输入、信号的收发的外部连接器17，在基板PB3c设置有用于与外部设备之间进行电源的输入、信号的收发的外部连接器15。

在此，为了便于说明，将基板PB1和第1光学式传感器OS1称为第1传感器模块SM1，将基板PB2和第2光学式传感器OS2称为第2传感器模块SM2，将基板PB3和第3光学式传感器OS3称为第3传感器模块SM3，将基板PB4和第4光学式传感器OS4称为第4传感器模块SM4。

在周向上以180度的角度间隔配置的第1传感器模块SM1和第3传感器模块SM3构成第1系统，第3传感器模块SM3作为主模块发挥功能，第1传感器模块SM1作为从模块发挥功能。另外，在周向上以180度的角度间隔配置的第2传感器模块SM2和第4传感器模块SM4构成第2系统，第4传感器模块SM4作为主模块发挥功能，第2传感器模块SM2作为从模块发挥功能。

在第1系统中，第1传感器模块SM1将第1光学式传感器OS1的检测值经由第2传感器模块SM2发送到第3传感器模块SM3，第3传感器模块SM3将接收到的第1光学式传感器OS1的检测值与第3光学式传感器OS3的检测值相加来计算平均值。同样地，在第2系统中，第2传感器模块SM2将第2光学式传感器OS2的检测值经由第3传感器模块SM3发送到第4传感器模块SM4，第4传感器模块SM4将接收到的第2光学式传感器OS2的检测值与第4光学式传感器OS4的检测值相加来计算平均值。在仅进行由其他轴干涉引起的检测误差的消除(详细后述)的情况下，在第3传感器模块SM3中使用上述计算出的平均值来计算扭矩值，并经由外部连接器15发送到外部。另外，在第4传感器模块SM4中使用上述计算出的平均值来计算扭矩值，并经由外部连接器17发送到外部。

另一方面，在除了消除由其他轴干涉引起的检测误差以外，还进一步进行将扭矩传感器1与波动齿轮机构的减速器一起使用的情况下的由扭矩波动引起的检测误差的消除(详细情况后述)时，例如如下所述。即，第3传感器模块SM3和第4传感器模块SM4中的任意一方对另一方的传感器模块发送上述计算出的平均值，接收到平均值的另一方的传感器模块将这些平均值彼此相加而进一步计算平均值。然后，使用该计算出的平均值计算扭矩值，并将计算结果经由外部连接器15或外部连接器17发送到外部。

另外，以上通过主模块进行各系统中的平均值的计算，但并不限定于此。例如，也可以由从模块进行各系统中的平均值的计算，并将这些平均值发送给一个系统的主模块，由该主模块计算平均值彼此的平均来计算扭矩值。并且例如，也可以由主模块进行一个系统中的平均值的计算，并且由从模块进行另一个系统中的平均值的计算，从该从模块向一个系统的主模块发送平均值，由该主模块计算平均值彼此的平均来计算扭矩值。

如上所述，通过构成为一个系统中的主模块与从模块之间的信号等的收发经由另一个系统的从模块来进行，与将各系统的主模块与从模块直接连接的情况相比，能够简化布线。另外，由于第3传感器模块SM3和第4传感器模块SM4不被连接，由此也能够促进省布线化。

此外，上述的基板结构是一例，并不限定于此。例如，也可以通过连接部将第3传感器模块SM3与第4传感器模块SM4连接，将基板PB1～PB4连接为圆环状。并且例如，在各系统中也可以将外部连接器不设置于主模块而设置于从模块，或者除了设置于主模块以外还设置于从模块，还可以将外部连接器仅设置于任意一个系统的主模块和从模块中的至少一方。

<7.扭矩计算处理>

接着，参照图8对扭矩计算处理的一例进行说明。图8是表示执行扭矩计算处理的扭矩计算部37的功能结构的一例的框图。此外，图8所示的扭矩计算部37的处理既可以由基板PB1b、PB2b、PB3b、PB4b中的全部或一部分的多个基板分担执行，也可以仅由特定的1个基板执行。

扭矩计算部37基于多个光学式传感器(在本例中为4个光学式传感器OS1～OS4)的输出来计算扭矩值。如图8所示，扭矩计算部37具有换算部56、58、60、62、加法部57、除法部59、加法部61、除法部63、加法部65以及除法部67。

换算部56、58、60、62分别基于第1光学式传感器OS1、第2光学式传感器OS2、第3光学式传感器OS3、第4光学式传感器OS4各自的输出(检测值)和连结部9A～9D的弹性系数等，分别计算作用于外周部5与内周部7之间的扭矩值。

加法部57将由换算部56计算出的扭矩值与由换算部60计算出的扭矩值相加。除法部59将由加法部57相加后的扭矩值除以2，计算平均值。

加法部61将由换算部58计算出的扭矩值与由换算部62计算出的扭矩值相加。除法部63将由加法部61相加后的扭矩值除以2，计算平均值。

如上所述，通过将在周向上以180度间隔配置的光学式传感器OS1、OS3的输出(包括由换算部计算出的扭矩值)以及光学式传感器OS2、OS4的输出(包括由换算部计算出的扭矩值)分别相加，能够消除由其他轴干涉引起的检测误差。在此，“其他轴干涉”是指绕X轴的扭转力矩Mx、绕Y轴的扭转力矩My、X轴、Y轴、Z轴的各方向上的平移力Fx、Fy、Fz。在扭矩传感器1的外周部5与内周部7之间，除了由作为检测对象的扭矩(绕Z轴的扭转力矩Mz)引起的绕Z轴的旋转以外，有时会由于扭矩以外的干扰的力(扭转力矩Mx、My)而产生绕X轴或Y轴的相对旋转。另外，有时由于扭矩以外的干扰的力(平移力Fx、Fy、Fz)而产生X轴、Y轴、Z轴方向的相对移动。

例如，若在外周部5与内周部7之间产生绕X轴的相对旋转，则在构成第1系统的光学式传感器OS1、OS3中，标尺SC1、SC3与检测部D1、D3的间隔变动，但由于在绕Z轴的周向上维持平行的位置关系，因此绕Z轴的周向的检测位置的变化(旋转量)为0或非常小。因此，能够忽略对扭矩的检测精度的影响。另一方面，在构成第2系统的光学式传感器OS2、OS4中，标尺SC2、SC4与检测部D2、D4之间在绕Z轴的周向上产生倾斜，因此周向的检测位置变化，产生检测误差。但是，在各个光学式传感器OS2、OS4中，检测误差在绕Z轴的周向上沿相反方向(正方向和负方向)产生，因此通过将光学式传感器OS2、OS4的输出相加，能够消除由扭转力矩Mx引起的检测误差。

同样地，在外周部5与内周部7之间产生绕Y轴的相对旋转时，在构成第2系统的光学式传感器OS2、OS4中能够忽略对扭矩的检测精度的影响。另一方面，在构成第1系统的光学式传感器OS1、OS3中，标尺SC1、SC3与检测部D1、D3之间在绕Z轴的周向上产生倾斜，因此周向的检测位置变化，产生检测误差。但是，在各个光学式传感器OS1、OS3中，检测误差在绕Z轴的周向上沿相反方向(正方向和负方向)产生，因此通过将光学式传感器OS1、OS3的输出相加，能够消除由扭转力矩My引起的检测误差。

此外，在外周部5与内周部7之间产生了XY轴平面中的绕X轴以及绕Y轴以外的相对旋转的情况下，在第1系统中，如上所述，关于绕X轴的成分，能够忽略对扭矩的检测精度的影响，关于绕Y轴的成分，能够通过将光学式传感器OS1、OS3的输出相加来消除检测误差。另外，在第2系统中，如上所述，关于绕Y轴的成分，能够忽略对扭矩的检测精度的影响，关于绕X轴的成分，能够通过将光学式传感器OS2、OS4的输出相加来消除检测误差。因此，扭矩传感器1通过将光学式传感器OS1、OS3的输出以及光学式传感器OS2、OS4的输出分别相加，无论在绕XY轴平面中的哪个方向的轴产生了相对旋转的情况下，都能够消除检测误差。

并且例如，若在外周部5与内周部7之间产生X轴方向的相对移动，则在构成第2系统的光学式传感器OS2、OS4中，标尺SC2、SC4与检测部D2、D4在绕Z轴的周向上的检测位置的变化(旋转量)为0或非常小，因此能够忽略对扭矩的检测精度的影响。另一方面，在构成第1系统的光学式传感器OS1、OS3中，标尺SC1、SC3与检测部D1、D3之间在绕Z轴的周向上的检测位置发生变化，因此产生检测误差。但是，在各个光学式传感器OS1、OS3中，检测误差在绕Z轴的周向上沿相反方向(正方向和负方向)产生，因此通过将光学式传感器OS1、OS3的输出相加，能够消除基于平移力Fx的检测误差。

同样地，若在外周部5与内周部7之间产生Y轴方向的相对移动，则在构成第1系统的光学式传感器OS1、OS3中，标尺SC1、SC3与检测部D1、D3在绕Z轴的周向上的检测位置的变化(旋转量)为0或非常小，因此能够忽略对扭矩的检测精度的影响。另一方面，在构成第2系统的光学式传感器OS2、OS4中，标尺SC2、SC4与检测部D2、D4之间在绕Z轴的周向上的检测位置发生变化，因此产生检测误差。但是，在各个光学式传感器OS2、OS4中，检测误差在绕Z轴的周向上沿相反方向(正方向和负方向)产生，因此通过将光学式传感器OS2、OS4的输出相加，能够消除基于平移力Fy的检测误差。

此外，在外周部5与内周部7之间产生了XY轴平面中的X轴方向以及Y轴方向以外的相对移动的情况下，在第1系统中，如上所述，关于Y轴方向的成分，能够忽略对扭矩的检测精度的影响，关于X轴方向的成分，能够通过将光学式传感器OS1、OS3的输出相加来消除检测误差。另外，在第2系统中，如上所述，关于X轴方向的成分，能够忽略对扭矩的检测精度的影响，关于Y轴方向的成分，能够通过将光学式传感器OS2、OS4的输出相加来消除检测误差。因此，扭矩传感器1通过将光学式传感器OS1、OS3的输出以及光学式传感器OS2、OS4的输出分别相加，无论在产生了向XY轴平面中的哪个方向的相对移动的情况下，都能够消除检测误差。

此外，在外周部5与内周部7之间产生了Z轴方向的相对移动的情况下，在光学式传感器OS1～OS4的任意一个中，标尺SC1～SC4与检测部D1～D4在绕Z轴的周向上的检测位置的变化(旋转量)都分别为0或非常小，因此能够忽略对扭矩的检测精度的影响。

加法部65将由除法部59进行除法运算后的平均值与由除法部63除法运算后的平均值相加。换言之，加法部65将在周向上错开90度配置的第1系统的输出(平均值)与第2系统的输出(平均值)相加。除法部67将由加法部65相加后的平均值除以2，进一步计算平均值彼此的平均值。

如上所述，通过将在周向上错开90度配置的第1系统的输出(平均值)与第2系统的输出(平均值)相加，能够消除将扭矩传感器1与具有波动齿轮机构的减速器一起使用的情况下的该减速器所特有的扭矩波动引起的检测误差。虽然省略了图示，但通常波动齿轮机构具有刚性齿轮、波发生器、柔性齿轮。柔性齿轮通过波发生器而弯曲成椭圆状，成为在长轴的部分刚性齿轮与齿啮合、在短轴的部分齿分离的状态。在将刚性齿轮和柔性齿轮中的任意一方固定，使波发生器向顺时针方向旋转时，柔性齿轮发生弹性变形，与刚性齿轮的齿的啮合位置依次移动。当波发生器旋转1圈时，在刚性齿轮固定的情况下，柔性齿轮向逆时针方向移动刚性齿轮与柔性齿轮的齿数差(例如2)。在柔性齿轮固定的情况下，刚性齿轮向顺时针方向移动齿数差(例如2)。

通过波动齿轮机构的上述结构，在波发生器旋转1圈(360度)的期间，柔性齿轮与刚性齿轮的齿的啮合位置通过2次。由此，如图9所示，波发生器每旋转1圈产生2个周期的扭矩波动，有时表现为扭矩传感器的检测误差。该检测误差起因于扭矩波动，因此周期为180度。另一方面，第1系统的光学式传感器OS1、OS3与第2系统的光学式传感器OS2、OS4在周向上错开90度而配置，因此各自的输出的检测误差具有90度的相位差。因此，扭矩传感器1通过将第1系统的输出(平均值)与第2系统的输出(平均值)相加，能够消除具有波动齿轮机构的减速器所特有的扭矩波动引起的检测误差。

此外，上述的扭矩计算处理是一例，并不限定于此。例如，在使用不具有波动齿轮机构的减速器的情况等、仅进行由其他轴干涉引起的检测误差的消除的情况下，也可以不设置加法部65以及除法部67，而将由除法部59进行除法运算后的平均值和由除法部63进行除法运算后的平均值作为第1系统和第2系统各自的独立的扭矩值输出。在该情况下，能够消除由其他轴干涉引起的检测误差，并且使传感器输出双重化。

另外，也可以构成为，由加法部57以及除法部59将在周向上错开90度配置的第1光学式传感器OS1的输出与第2光学式传感器OS2的输出(也可以是第2光学式传感器OS2的输出与第3光学式传感器OS3的输出)相加来计算平均值，由加法部61以及除法部63将在周向上错开90度配置的第3光学式传感器OS3的输出与第4光学式传感器OS4的输出(也可以是第4光学式传感器OS4的输出与第1光学式传感器OS1的输出)相加来计算平均值，由加法部65以及除法部67计算它们的平均值。在该情况下，也能够消除由其他轴干涉引起的检测误差，并且能够消除波动齿轮机构所特有的扭矩波动引起的检测误差。另外，在该情况下，在仅进行基于扭矩波动的检测误差的消除的情况下，也可以不设置加法部65以及除法部67，而将由除法部59进行除法运算后的平均值和由除法部63进行除法运算后的平均值作为各自独立的扭矩值输出。在该情况下，能够消除由扭矩波动引起的检测误差，并且使传感器输出双重化。

此外，上述的换算部56、58、60、62、加法部57、除法部59、加法部61、除法部63、加法部65、除法部67等中的处理等并不限定于这些处理的分担例，例如，也可以由更少数量的处理部(例如1个处理部)进行处理，另外，也可以由进一步细分化的处理部进行处理。另外，这些功能例如也可以通过设置于基板PB1b、PB2b、PB3b、PB4b的CPU(省略图示)执行的程序来安装，其一部分或者全部还可以通过ASIC、FPGA、其他电路等实际的装置来安装。

另外，光学式传感器OS1、OS3或光学式传感器OS2、OS4分别是在周向上以90度以外的规定的角度间隔配置的光学式传感器的一例。另外，光学式传感器OS1、OS2、光学式传感器OS2、OS3、光学式传感器OS3、OS4、或者光学式传感器OS4、OS1分别是在周向上以180度以外的规定的角度间隔配置的光学式传感器的一例。

<8.滞后的改善对策>

接下来，参照图10以及图11，对扭矩传感器1中的滞后的改善对策的一例进行说明。图10是从Z轴正方向侧观察未实施滞后改善对策的比较例的扭矩传感器的应变体3A的俯视图。图11是表示上述比较例的扭矩传感器中的额定输出相对于额定载荷的滞后曲线的一例的曲线图。

如图10所示，在比较例的扭矩传感器的应变体3A中，在外周部5以在绕Z轴的周向上成为等角度间隔(在本例中为30度)的方式配置有多个(在本例中为12个)螺栓孔11。另外，螺栓孔11的配置以外的结构与前述图3所示的应变体3相同，因此省略说明。

如图11所示，在螺栓孔11以等间隔配置的比较例的扭矩传感器中，有时在额定输出中产生滞后HS。若该滞后变大，则表现为扭矩传感器的检测误差。作为滞后的原因，认为是由于外周部5的连结部9A～9D周边的紧固不足，在连结部9A～9D附近，在外周部5的紧固面与外部设备(例如机器人的臂、末端执行器、减速器、电机等)的紧固面之间产生滑动。

在本实施方式的扭矩传感器1中，如上述的图1以及图3所示，在绕Z轴的周向上，螺栓孔11以在对应于连结部9A～9D的位置比不对应于连结部9A～9D的位置密集的方式，集中配置于连结部9A～9D各自的附近。具体而言，例如图3所示，在与连结部9A～9D分别大致相同的角度(周向的位置)配置有螺栓孔11，在其周向两侧例如以大致15度的间隔分别配置有2个螺栓孔11。由此，能够提高外周部5的连结部9A～9D周边的紧固力。其结果是，不变更紧固螺栓的根数、螺栓尺寸，即不增加成本、不增加尺寸，就能够抑制外周部5与紧固外周部5的部件之间的紧固面的滑动。其结果是，能够减小滞后现象，降低检测误差。

<9.实施方式的效果>

如以上说明的那样，本实施方式的扭矩传感器1具有应变体3和检测应变体3的应变的光学式传感器OS1～OS4，应变体3具有环状的外周部5和至少一部分配置于外周部5的径向内侧的内周部7，光学式传感器OS1～OS4具有固定于内周部7且配置于外周部5与内周部7之间的标尺SC1～SC4、和固定于外周部5且与标尺SC1～SC4对置地配置于外周部5与内周部7之间的检测部D1～D4。

由此，能够将外周部5和内周部7的至少一部分在轴向上重叠配置，因此能够减小扭矩传感器1的轴向尺寸。另外，由于将光学式传感器OS1～OS4收纳于外周部5与内周部7的间隙的空间S，因此能够抑制光学式传感器OS1～OS4从外周部5、内周部7向外部突出(伸出)。因此，能够使扭矩传感器1小型化。

另外，在本实施方式中，特别是扭矩传感器1还具有配置在外周部5与内周部7之间且具有检测部D1～D4的基板PB1～PB4。

由此，对于具有与光学式传感器OS1～OS4相关的处理电路的基板PB1～PB4，也能够收纳于外周部5与内周部7的间隙的空间S，因此能够使扭矩传感器1紧凑化。

另外，在本实施方式中，特别是应变体3具有配置于外周部5与内周部7之间并将外周部5与内周部7连结的多个连结部9A～9D，基板PB1～PB4在周向上配置于多个连结部9A～9D之间的空间。

由此，能够不阻碍作为应变体3的功能(由连结部9A～9D连结的外周部5与内周部7相对地旋转与扭矩的大小对应的量)地将基板PB1～PB4收纳于外周部5与内周部7的间隙的空间S。

另外，在本实施方式中，特别是多个基板PB1～PB4分别在周向上配置于多个连结部9A～9D之间的多个空间S1～S4，扭矩传感器1还具有将在周向上相邻的基板彼此跨过连结部9A～9D而电连接的连接部19、21、23。

由此，能够有效利用在外周部5与内周部7之间由多个连结部9A～9D形成的多个空间S1～S4。在此基础上，能够不阻碍作为应变体3的功能地在多个基板PB1～PB4之间收发信号。

另外，在本实施方式中，特别是光学式传感器OS1～OS4配置于应变体3的周向的多个部位，扭矩传感器1还具有基于多个光学式传感器OS1～OS4的输出来计算扭矩的扭矩计算部37。

通过使用这样沿周向配置的多个光学式传感器OS1～OS4的输出，能够消除弯曲力矩(Mx、My)、平移力(Fx、Fy、Fz)等其他轴干涉引起的检测误差、以及将扭矩传感器1与具有波动齿轮机构的减速器一起使用的情况下的该减速器所特有的扭矩波动引起的检测误差。由此，能够提高扭矩的检测精度。

另外，在本实施方式中，特别是多个光学式传感器OS1～OS4中的2个光学式传感器OS1、OS3(或者光学式传感器OS2、OS4)在周向上以90度以外的规定的角度间隔配置，扭矩计算部37基于2个光学式传感器OS1、OS3(或者光学式传感器OS2、OS4)的输出来计算扭矩。

在2个光学式传感器OS1、OS3(或者光学式传感器OS2、OS4)在周向上以90度以外的角度间隔配置的情况下，在各个传感器的检测值上以规定比例重叠弯曲力矩(Mx、My)、平移力(Fx、Fy、Fz)等其他轴干涉引起的检测误差，因此通过使用它们的输出来计算扭矩，能够降低其他轴干涉的影响。

另外，在本实施方式中，特别是多个光学式传感器OS1～OS4中的2个光学式传感器OS1、OS2(或者光学式传感器OS3、OS4)在周向上以180度以外的规定的角度间隔配置，扭矩计算部37基于2个光学式传感器OS1、OS2(或者光学式传感器OS3、OS4)的输出来计算扭矩。

在2个光学式传感器OS1、OS2(或光学式传感器OS3、OS4)在周向上以180度以外的角度间隔配置的情况下，具有波动齿轮机构的减速器所特有的每旋转1圈为2个周期的扭矩波动引起的检测误差以规定比例重叠，因此通过使用它们的输出来计算扭矩，能够降低波动齿轮机构的扭矩波动的影响。

另外，在本实施方式中，特别是多个光学式传感器OS1～OS4分别在周向上以90度间隔配置。

通过使用在周向上以180度间隔配置的2个光学式传感器OS1、OS3(或光学式传感器OS2、OS4)的输出，能够降低其他轴干涉的影响。另外，通过使用在周向上以90度间隔配置的2个光学式传感器OS1、OS2(或者光学式传感器OS3、OS4)的输出，能够降低波动齿轮机构所特有的扭矩波动的影响。因此，通过使用分别以90度间隔配置的4个光学式传感器OS1～OS4的输出，能够同时降低上述双方的影响。

另外，在本实施方式中，特别是扭矩计算部37将多个光学式传感器OS1～OS4的输出相加，基于相加后的输出来计算扭矩。

从在周向上以180度间隔配置的2个光学式传感器OS1、OS3(或光学式传感器OS2、OS4)，以不同的符号(正和负)输出由其他轴干涉引起的检测误差。另外，从在周向上以90度间隔配置的2个光学式传感器OS1、OS2(或者光学式传感器OS3、OS4)，以不同的符号输出波动齿轮机构所特有的扭矩波动引起的检测误差。因此，通过将这2个光学式传感器的输出相加，能够消除检测误差。

另外，在本实施方式中，特别是应变体3具有固定于外周部5、向外周部5与内周部7之间突出并在多个固定位置(相当于销孔25、25的位置)处对具有检测部D1～D4的基板PB1～PB4进行固定的基板固定部PF1～PF4，检测部D1～D4配置于基板PB1～PB4中的多个固定位置的中间位置(销孔25、25的中间位置)。

应变体3的材料例如为铝等金属，基板PB1～PB4例如为树脂制。因此，由于各材料的热膨胀系数之差，在温度变化时，在配置于基板PB1a～PB4a侧的检测部D1～D4与配置于应变体3侧的标尺SC1～SC4之间产生相对位移，有可能产生检测误差。在本实施方式中，将检测部D1～D4配置于基板PB1～PB4中的多个固定位置(详细而言，PB1a～PB4a中的与供螺柱销31贯插的销孔45相应的位置)的中间位置。由此，在检测部D1～D4的配置位置，基板PB1a～PB4a受到来自多个固定位置的相互拉伸或相互挤压，应变体3的热膨胀、热收缩成为支配性的，能够抑制在检测部D1～D4与标尺SC1～SC4之间产生相对位移。因此，能够降低检测误差。

另外，在本实施方式中，特别是扭矩传感器1还具有螺柱销31，该螺柱销31贯插于在基板PB1～PB4形成的销孔45、49、53中并被压入到在基板固定部PF1～PF4形成的销孔25中，从而对基板PB1～PB4进行了固定。

扭矩传感器1的输出有时会随着重复温度循环而移位。作为其原因，例如考虑在基板固定部PF1～PF4与基板PB1～PB4之间，紧固面产生滑动，在检测部D1～D4与标尺SC1～SC4之间产生相对位移。在本实施方式中，将基板PB1～PB4固定于压入在基板固定部PF1～PF4的销孔25的螺柱销31，因此能够抑制基板固定部PF1～PF4与基板PB1～PB4之间的紧固面的滑动。由此，能够降低检测误差。

另外，在本实施方式中，特别是销孔45形成得比螺柱销31的大直径部31A的直径大，销孔49形成得比螺柱销31的中等直径部31B的直径大，销孔53形成得比螺柱销31的小直径部31C的直径大，在螺柱销31与销孔45、49、53的间隙中分别填充有粘接剂47、51、55。

假设在将销孔45、49、53和螺柱销31的直径形成为大致相等，将螺柱销31构成为压入基板PB1～PB4的销孔45、49、53和基板固定部PF1～PF4的销孔25双方的情况下，在对基板PB1～PB4及应变体3加工销孔时要求非常高的尺寸精度，量产变得困难。在本实施方式中，通过将销孔45、49、53形成为比螺柱销31的直径大，能够降低销孔的加工时所要求的尺寸精度而进行量产，并且通过在其间隙填充粘接剂47、51、55，能够将基板PB1～PB4牢固地固定于螺柱销31。

另外，在本实施方式中，特别是应变体3具有基板固定部PF1～PF4以及标尺固定部SF1～SF4，该基板固定部PF1～PF4以及标尺固定部SF1～SF4与外周部5以及内周部7分体且构成为能够相对于外周部5或者内周部7装卸，并构成为对检测部D1～D4或者标尺SC1～SC4进行固定的安装片。

在将构成光学式传感器OS1～OS4的标尺SC1～SC4和检测部D1～D4配置于应变体3的外周部5与内周部7之间的情况下，需要在狭窄的空间内进行精细的组装作业，作业性、生产率有可能降低。在本实施方式中，通过将对检测部D1～D4或者标尺SC1～SC4进行固定的基板固定部PF1～PF4以及标尺固定部SF1～SF4相对于外周部5以及内周部7单独单片化，能够在外周部5与内周部7的间隙的外部进行组装作业。由此，能够提高作业性、生产率。

另外，在本实施方式中，特别是应变体3具有配置于外周部5与内周部7之间并将外周部5与内周部7连结的多个连结部9A～9D，外周部5在固定该外周部5的部件(外部设备)上的紧固位置(螺栓孔11)配置为，在周向上与连结部9A～9D对应的位置比不与连结部9A～9D对应的位置密集。

在将螺栓孔11等间隔配置的上述比较例的扭矩传感器中，存在输出的滞后大的情况，成为检测误差的一个原因(参照图11)。作为其原因，例如考虑由于连结部9A～9D周边的紧固不足而在外周部5与外部设备之间，紧固面产生滑动，在检测部D1～D4与标尺SC1～SC4之间产生相对位移。因此，在本实施方式中，通过将紧固位置(螺栓孔11)紧密地配置于连结部9A～9D周边，能够将外周部5与外部设备在连结部9A～9D的周边集中紧固。由此，不变更紧固螺栓的根数、螺栓尺寸，即不增加成本、不增加尺寸，就能够抑制外周部5与外部设备之间的紧固面的滑动。其结果是，能够减小滞后现象，降低检测误差。

<10.变形例>

此外，公开的实施方式不限于上述内容，在不脱离其主旨以及技术思想的范围内能够进行各种变形。以下，对这样的变形例进行说明。

(10-1.以120度间隔配置3个光学式传感器的情况)

在上述实施方式中，将4个光学式传感器OS1～OS4以90度间隔配置，但也可以将3个光学式传感器以120度间隔配置。以下，使用图12～图15对其详细内容进行说明。

首先，参照图12说明本变形例的扭矩传感器101的整体结构的一例。图12是从Z轴正方向侧观察扭矩传感器101的俯视图。

如图12所示，应变体103具有多个(在本例中为3个)连结部9A～9C。连结部9A～9C在外周部5与内周部7之间的空间S中，在绕Z轴的周向上以大致等角度间隔(在本例中为120度间隔)配置。以下，为了便于说明，将空间S中周向上的连结部9A、9B之间的空间称为S1，将连结部9B、9C之间的空间称为S2，将连结部9C、9A之间的空间称为S3。

在外周部5与内周部7之间的空间S配置有多个(在本例中为3个)基板PB1～PB3。基板PB1～PB3的基本结构与上述实施方式相同，但与空间S1、S2、S3在周向上比上述实施方式长对应地，基板PB1～PB3也可以在周向上较长地形成。基板PB1～PB3分别在绕Z轴的周向上配置于多个连结部9A～9C之间的多个空间S1～S3。即，基板PB1配置于空间S1，基板PB2配置于空间S2，基板PB3配置于空间S3。在基板PB1和基板PB3分别设置有用于在与外部设备之间进行电源的输入、信号的收发的外部连接器17、15。

在周向上相邻的基板彼此(在本例中为基板PB1与基板PB2、基板PB2与基板PB3)分别通过连接部21、23跨过连结部9B、9C而电连接。此外，扭矩传感器101的上述以外的结构与上述实施方式的扭矩传感器1相同，因此省略说明。

接着，参照图13对应变体103的结构的一例进行说明。图13是从Z轴正方向侧观察应变体103的俯视图。另外，在图13中，为了防止繁杂，省略了内周部7的螺栓孔13的图示。另外，在图13中，为了表示与标尺SC1～SC3的位置关系，用虚线表示设置于基板PB1～PB3的检测部D1～D3。

如图13所示，应变体103具有外周部5、内周部7以及连结部9A～9C，连结部9A～9C在周向上以大致120度间隔配置。内周部7具有在空间S中朝向径向外侧突出的多个(在本例中为3个)标尺固定部SF1～SF3。标尺固定部SF1～SF3在周向上以大致120度间隔配置。在标尺固定部SF1～SF3的上表面，例如通过螺钉(省略图示)分别固定有标尺SC1～SC3。

外周部5具有在空间S中朝向内侧突出的多组(在本例中为3组)基板固定部PF1～PF3。基板固定部PF1～PF3的各组(即，基板固定部PF1、PF1的组、基板固定部PF2、PF2的组、以及基板固定部PF3、PF3的组)在周向上以大致120度间隔配置。在基板固定部PF1～PF3的各组的上表面，分别具有检测部D1～D3的基板PB1～PB3通过螺柱销31、31分别在多个(在本例中为2处)固定位置处被固定。此外，应变体103的上述以外的结构与上述实施方式的应变体3相同，因此省略说明。

接着，参照图14对本变形例的扭矩计算处理的一例进行说明。图14是表示执行扭矩计算处理的扭矩计算部137的功能结构的一例的框图。

扭矩计算部137基于多个光学式传感器(在本例中为3个光学式传感器OS1～OS3)的输出来计算扭矩值。如图14所示，扭矩计算部137具有换算部164、166、168、加法部165以及除法部167。

换算部164、166、168分别基于第1光学式传感器OS1、第2光学式传感器OS2、第3光学式传感器OS3各自的输出(检测值)和连结部9A～9C的弹性系数等，分别计算作用于外周部5与内周部7之间的扭矩值。加法部165将由换算部164计算出的扭矩值、由换算部166计算出的扭矩值以及由换算部168计算出的扭矩值相加。除法部167将由加法部165相加后的检测值除以3，计算平均值。

如上所述，通过将在周向上以120度间隔配置的光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出(包括由换算部计算出的扭矩值)相加，能够消除由其他轴干涉引起的检测误差。例如，若在外周部5与内周部7之间产生绕X轴的相对旋转，则在光学式传感器OS1中，标尺SC1与检测部D1的间隔变动，但由于在绕Z轴的周向上维持平行的位置关系，因此绕Z轴的周向的检测位置的变化(旋转量)为0或非常小。因此，能够忽略对扭矩的检测精度的影响。另一方面，在光学式传感器OS2、OS3中，在标尺SC2、SC3与检测部D2、D3之间存在在绕Z轴的周向上产生倾斜的成分，因此周向的检测位置变化，产生检测误差。但是，在各个光学式传感器OS2、OS3中，检测误差在绕Z轴的周向上沿相反方向(正方向和负方向)产生，因此通过将光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出相加，能够消除由扭转力矩Mx引起的检测误差。

同样地，若在外周部5与内周部7之间产生绕Y轴的相对旋转，则在光学式传感器OS1中，在标尺SC1与检测部D1之间存在在绕Z轴的周向上产生倾斜的成分，且在光学式传感器OS2、OS3中，在标尺SC2、SC3与检测部D2、D3之间存在在绕Z轴的周向上产生倾斜的成分。因此，在光学式传感器OS1～OS3中，周向的检测位置都变化，产生检测误差。但是，在光学式传感器OS1和光学式传感器OS2、OS3中，检测误差在绕Z轴的周向上沿相反方向(正方向和负方向)产生，因此通过将光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出相加，能够消除由扭转力矩My引起的检测误差。

此外，即使在外周部5与内周部7之间产生了XY轴平面中的绕X轴以及绕Y轴以外的相对旋转的情况下，通过将光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出相加，也能够如上述那样针对绕X轴的成分以及绕Y轴的成分双方消除检测误差。因此，扭矩传感器101通过将光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出相加，无论在绕XY轴平面中的哪个方向的轴产生了相对旋转的情况下，都能够消除检测误差。

并且例如，若在外周部5与内周部7之间产生X轴方向的相对移动，则在光学式传感器OS1中，在标尺SC1与检测部D之间绕Z轴的周向检测位置发生变化，因此产生检测误差。另外，在光学式传感器OS2、OS3中，在标尺SC2、SC3与检测部D2、D3之间存在绕Z轴的周向上的检测位置发生变化的成分，因此产生检测误差。但是，在光学式传感器OS1和光学式传感器OS2、OS3中，检测误差在绕Z轴的周向上沿相反方向(正方向和负方向)产生，因此通过将光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出相加，能够消除基于平移力Fx的检测误差。

同样地，若在外周部5与内周部7之间产生Y轴方向的相对移动，则在光学式传感器OS1中，标尺SC1与检测部D1在绕Z轴的周向上的检测位置的变化(旋转量)为0或非常小，因此能够忽略对扭矩的检测精度的影响。另一方面，在光学式传感器OS2、OS3中，在标尺SC2、SC3与检测部D2、D3之间存在绕Z轴的周向上的检测位置发生变化的成分，因此产生检测误差。但是，在各个光学式传感器OS2、OS3中，检测误差在绕Z轴的周向上沿相反方向(正方向和负方向)上产生，因此通过将光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出相加，能够消除基于平移力Fy的检测误差。

此外，即使在外周部5与内周部7之间产生XY轴平面中的X轴方向以及Y轴方向以外的相对移动的情况下，通过将光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出相加，也能够如上述那样针对X轴方向的成分以及Y轴方向的成分双方消除检测误差。因此，扭矩传感器101通过将光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出分别相加，无论在产生了向XY轴平面中的哪个方向的相对移动的情况下，都能够消除检测误差。

另外，通过将在周向上以120度间隔配置的光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出相加，除了消除上述的由其他轴干涉引起的检测误差之外，还能够消除将扭矩传感器1与具有波动齿轮机构的减速器一起使用的情况下的该减速器所特有的扭矩波动引起的检测误差。

即，如上所述，在波动齿轮机构中，如图15所示，波发生器每旋转1圈产生2个周期的扭矩波动，有时表现为扭矩传感器的检测误差。该检测误差起因于扭矩波动，因此周期为180度。另一方面，光学式传感器OS1、OS2、OS3分别在周向上错开120度配置，因此如图15所示，各个输出的检测误差具有120度的相位差。因此，扭矩传感器101通过将光学式传感器OS1、OS2、OS3的输出相加，能够消除由具有波动齿轮机构的减速器所特有的扭矩波动引起的检测误差。

此外，在以上的变形例中，光学式传感器OS1、OS2、光学式传感器OS2、OS3、或者光学式传感器OS3、OS1分别是在周向上以90度以外的规定的角度间隔配置的光学式传感器的一例，并且是在周向上以180度以外的规定的角度间隔配置的光学式传感器的一例。

在以上说明的变形例的扭矩传感器101中，3个光学式传感器OS1～OS3在周向上以120度间隔配置。在该情况下，如上所述，在各个光学式传感器OS1～OS3的检测值上，以规定比例重叠有由其他轴干涉引起的检测误差以及波动齿轮机构所特有的扭矩波动引起的检测误差。因此，通过使用在周向上以120度间隔配置的3个光学式传感器OS1～OS3的输出(相加并计算平均值)，能够同时降低其他轴干涉的影响以及波动齿轮机构所特有的扭矩波动的影响双方。

此外，在上述变形例中，作为在周向上以90度以外或180度以外的规定的角度间隔配置的光学式传感器的一例，对在周向上以120度间隔配置的3个光学式传感器OS1～OS3进行了说明，但光学式传感器的角度配置并不限定于此。例如，能够在周向上以60度间隔等各种角度间隔配置光学式传感器等。

(10-2.其他)

以上，对使用光学式的传感器作为检测应变体3的应变的传感器的情况进行了说明，但传感器的种类并不限定于此。例如，也可以在连结部9A～9D设置应变仪。另外，也可以使用磁传感器来检测外周部5与内周部7的相对旋转量。另外，也可以代替标尺和检测部而设置对置的电极，使用检测该电极间的距离的静电电容式的传感器等。

<11.扭矩传感器的应用例>

接着，参照图16～图19，对上述实施方式的扭矩传感器1(也可以是变形例的扭矩传感器101)的应用例进行说明。在此，将扭矩传感器1应用于机器人的臂。

(11-1.机器人的结构)

参照图16，对在臂的末端具有扭矩传感器1的机器人200的结构的一例进行说明。如图16所示，机器人200是具有基台201、主体部202、以及独立地构成的2个臂203L、203R的所谓双臂机器人。此外，机器人200不一定需要是双臂机器人，也可以是仅具有单一的臂的机器人。

基台201例如通过地脚螺栓等固定于机器人200的设置面(例如地面)。此外，基台201也可以固定于地面以外的面(例如顶面、侧面等)。主体部202可回转地支承于基台201的上端部。

臂203L可转动地支承于主体部202的一侧的侧部。该臂203L具有肩部204L、上臂A部205L、上臂B部206L、下臂部207L、腕A部208L、腕B部209L和凸缘部210L。

肩部204L可转动地支承于主体部202的一侧的侧部。通过设置于肩部204L与主体部202之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该肩部204L相对于主体部202的一侧的侧部被转动驱动。

上臂A部205L可回转地支承于肩部204L的末端侧。通过设置于上臂A部205L与肩部204L之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该上臂A部205L相对于肩部204L的末端侧被回转驱动。

上臂B部206L可转动地支承于上臂A部205L的末端侧。通过设置于上臂B部206L与上臂A部205L之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该上臂B部206L相对于上臂A部205L的末端侧被转动驱动。

下臂部207L可回转地支承于上臂B部206L的末端侧。通过设置于下臂部207L与上臂B部206L之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该下臂部207L相对于上臂B部206L的末端侧被回转驱动。

腕A部208L可转动地支承于下臂部207L的末端侧。通过设置于腕A部208L与下臂部207L之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该腕A部208L相对于下臂部207L的末端侧被转动驱动。

腕B部209L可回转地支承于腕A部208L的末端侧。通过设置于腕B部209L与腕A部208L之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该腕B部209L相对于腕A部208L的末端侧被回转驱动。

凸缘部210L可转动地支承于腕B部209L的末端侧。通过设置于凸缘部210L与腕B部209L之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该凸缘部210L相对于腕B部209L的末端侧被转动驱动。

在凸缘部210L的末端经由扭矩传感器1安装有手220L。手220L与凸缘部210L的转动一起经由扭矩传感器1转动。该手220L具有能够在相互靠近和远离的方向上动作的一对爪部件230。

另一方面，臂203R具有与上述臂203L左右对称的结构，可转动地支承于主体部202的另一侧的侧部。该臂203R具有肩部204R、上臂A部205R、上臂B部206R、下臂部207R、腕A部208R、腕B部209R和凸缘部210R。

肩部204R可转动地支承于主体部202的另一侧的侧部。通过设置于肩部204R与主体部202之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该肩部204R相对于主体部202的另一侧的侧部被转动驱动。

上臂A部205R可回转地支承于肩部204R的末端侧。通过设置于上臂A部205R与肩部204R之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该上臂A部205R相对于肩部204R的末端侧被回转驱动。

上臂B部206R可转动地支承于上臂A部205R的末端侧。通过设置于上臂B部206R与上臂A部205R之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该上臂B部206R相对于上臂A部205R的末端侧被转动驱动。

下臂部207R可回转地支承于上臂B部206R的末端侧。通过设置于下臂部207R与上臂B部206R之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该下臂部207R相对于上臂B部206R的末端侧被回转驱动。

腕A部208R可转动地支承于下臂部207R的末端侧。通过设置于腕A部208R与下臂部207R之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该腕A部208R相对于下臂部207R的末端侧被转动驱动。

腕B部209R可回转地支承于腕A部208R的末端侧。通过设置于腕B部209R与腕A部208R之间的关节部的致动器(省略图示)的驱动，该腕B部209R相对于腕A部208R的末端侧被回转驱动。

凸缘部210R可转动地支承于腕B部209R的末端侧。通过设置于凸缘部210R与腕B部209R之间的关节部的致动器AcR(参照后述的图17)的驱动，该凸缘部210R相对于腕B部209R的末端侧被转动驱动。

在凸缘部210R的末端经由扭矩传感器1安装有手220R。手220R与凸缘部210R的转动一起经由扭矩传感器1转动。该手220R具有能够在相互靠近和远离的方向上动作的一对爪部件240。

另外，上述致动器分别由例如具有减速器等的伺服电机构成。另外，在上述中，将绕沿着臂203L、203R的长度方向(或者延伸材料方向)的旋转轴心的旋转称为“转动”，将绕与臂203L、203R的长度方向(或者延伸材料方向)大致垂直的旋转轴心的旋转称为“回转”来进行区分。

另外，上述说明中的“垂直”不是严格的，允许实质上产生的公差、误差。另外，上述说明中的“垂直”并不意味着假想轴心相交，只要假想轴心彼此所成的方向交叉，则也包含扭转的位置的情况。

(11-2.扭矩传感器向致动器的组装结构)

接下来，参照图17，对机器人200中的扭矩传感器1向致动器的组装结构的一例进行说明。此外，臂203L、203R各自的组装结构相同，因此在此以臂203R中的扭矩传感器1向致动器AcR的组装结构为例进行说明。图17是表示臂203R的末端部的截面结构的一例的剖视图。此外，在图17中，省略扭矩传感器1的外周部5以及内周部7以外的结构的图示。

如图17所示，凸缘部210R可转动地支承于臂203R的腕B部209R的末端。通过设置于凸缘部210R与腕B部209R之间的关节部的致动器AcR的驱动，凸缘部210R被转动驱动。在凸缘部210R的末端经由扭矩传感器1安装有手220R。手220R与凸缘部210R的转动一起经由扭矩传感器1转动。

致动器AcR具有伺服电机SVM和减速器RG。伺服电机SVM具有电机框架251、托架253、轴承255、电机轴257、转子259以及定子261。电机框架251与托架253通过螺栓(省略图示)紧固，并安装于手腕B部209R的末端。在托架253的内周设置有例如2个轴承255，使中空状的电机轴257向基端侧(与扭矩传感器1相反的一侧)突出而将其支承为能够旋转。在电机轴257的外周设置有转子259，与设置于电机框架251的内周的定子261在径向上隔开间隙地对置配置。在电机轴257的内侧贯插有固定于电机框架251的圆筒状的套筒263，能够在内部布线线缆等。

减速器RG是具有波动齿轮机构的减速器。减速器RG具有滑动轴承265、刚性齿轮267、柔性齿轮269以及波发生器271。滑动轴承265具有外圈273、滑动体275和内圈277。外圈273与柔性齿轮269一起通过螺栓(省略图示)固定于伺服电机SVM的托架253。内圈277固定于刚性齿轮267，与刚性齿轮267一起经由滑动体275被支承为能够相对于外圈273旋转。波发生器271的内周侧与电机轴257连结，与电机轴257一起旋转。当波发生器271(输入)旋转1圈时，由于柔性齿轮269被固定，因此刚性齿轮267(输出)向与波发生器271相同的旋转方向移动刚性齿轮267与柔性齿轮269的齿数差(例如2)。另外，减速器RG具有覆盖波发生器271的轴承279的轴承罩281。

凸缘部210R通过螺栓(省略图示)固定于减速器RG的刚性齿轮267。在凸缘部210R的基端侧形成有密封槽211，在该密封槽211内设置有在相对于轴承盖281滑动的同时进行密封的密封部件213。另外，在凸缘部210R的内周侧设置有将套筒263支承为能够旋转的轴承215。

扭矩传感器1的外周部5通过贯插于螺栓孔11的多个(在本例中为12个)紧固螺栓(省略图示)而紧固于凸缘部210R。另外，扭矩传感器1的内周部7通过贯插于螺栓孔13的多个(在本例中为12个)紧固螺栓(省略图示)而紧固于手220R。

根据如以上那样构成的机器人200，通过扭矩传感器1的小型化，能够实现抑制臂的长度方向尺寸增大并且提高关节部的扭矩的检测精度的机器人。另外，通过提高关节部的扭矩的检测精度，能够提高扭矩控制的精度、与外部物体的接触等的检测精度，因此能够期待应用于例如与人共存的机器人等。

此外，以上对在臂末端的致动器AcR设置有扭矩传感器1的情况进行了说明，但也可以在其他关节部的致动器设置扭矩传感器1。

(11-3.扭矩传感器向致动器的组装结构的第1变形例)

在图17所示的结构中，也可以使扭矩传感器具有凸缘部的功能而不需要凸缘部，从而实现臂的长度方向尺寸的减小。图18是表示本变形例中的臂203R的末端部的截面结构的一例的剖视图。

如图18所示，本变形例的扭矩传感器301具有外周部305和内周部307。外周部305具有比内周部307的基端侧(与手220R相反的一侧)的端部更向基端侧突出的圆筒状的突出部309。另外，扭矩传感器301具有配置在突出部309与减速器RG(对内周部进行固定的部件的一例)的滑动轴承265的外圈273之间的密封部件317(第1密封机构的一例)。此外，具有突出部309的外周部305的外径形成为与托架253的外径大致相同或比其小。扭矩传感器301的外周部305通过贯插于螺栓孔11的多个(在本例中为12个)紧固螺栓(省略图示)而紧固于手220R。

在内周部307的基端侧形成有密封槽311，在该密封槽311内设置有在相对于减速器RG的轴承盖281滑动的同时进行密封的密封部件313(第2密封机构的一例)。另外，在内周部307的内周侧设置有将套筒263支承为能够旋转的轴承315。扭矩传感器301的内周部307通过贯插于螺栓孔13的多个(在本例中为12个)紧固螺栓(省略图示)而紧固于减速器RG的刚性齿轮267。

此外，扭矩传感器301的上述以外的结构(应变体、连结部、基板、光学式传感器等)、扭矩计算处理的内容等与上述实施方式的扭矩传感器1相同，因此省略说明。

根据以上说明的变形例，通过设置于扭矩传感器301的密封部件317，能够确保减速器RG与扭矩传感器301之间的外周的防尘、防滴性。另外，能够通过设置于扭矩传感器301的轴承315将套筒263支承为能够旋转。这样，通过使扭矩传感器301具有上述凸缘部210R的功能(密封件、轴承等)，能够使凸缘部210R与扭矩传感器一体化，从而不需要凸缘部210R。其结果，能够减小凸缘部210R的厚度量的尺寸，因此能够减小安装有扭矩传感器301的机器人臂的长度方向尺寸。另外，能够将扭矩传感器301的外径收纳于致动器AcR的外径内，也不会导致臂粗细的增大。而且，由于不需要凸缘部210R，因此能够减少部件数量，并且能够降低成本。

另外，在本变形例中，特别是扭矩传感器301还具有配置在内周部307与固定该内周部307的减速器RG(轴承罩281)之间的密封部件313。由此，起到如下效果。即，在致动器AcR和扭矩传感器301为中空结构的情况下，由于在内部附设有电气布线、线缆等，因此优选设为更高的防尘/防滴规格。在本变形例中，除了密封部件317之外还设置密封部件313，因此通过2重的密封结构，能够在减速器RG与扭矩传感器301之间确保更高的防尘、防滴性。

(11-4.扭矩传感器向致动器的组装结构的第2变形例)

在图18所示的结构中，也可以通过将扭矩传感器组装于减速器而使减速器与扭矩传感器一体化，实现臂的长度方向尺寸的进一步减小。图19是表示本变形例中的臂203R的末端部的截面结构的一例的剖视图。

本变形例的扭矩传感器401具有外周部405和内周部407。外周部405具有朝向基端侧突出的圆筒状的突出部409。另外，扭矩传感器401具有配置在突出部409与减速器RG(对内周部进行固定的部件的一例)的滑动轴承265的外圈273之间的密封部件417(第1密封机构的一例)。此外，具有突出部409的外周部405的外径形成为与托架253的外径大致相同或比其小。扭矩传感器401的外周部405通过贯插于螺栓孔11的多个(在本例中为12个)紧固螺栓(省略图示)而紧固于手220R。

内周部407具有形成为在内周面具有齿的内齿轮的刚性齿轮部419。该刚性齿轮部419、配置于该刚性齿轮部419内侧的柔性齿轮269以及波发生器271构成波动齿轮机构。另外，在内周部407的基端侧形成有密封槽411，在该密封槽411内设置有在相对于减速器RG的轴承盖281滑动的同时进行密封的密封部件413(第2密封机构的一例)。另外，在内周部407的内周侧设置有将套筒263支承为能够旋转的轴承415。扭矩传感器401的内周部407通过贯插于螺栓孔13的多个(在本例中为12个)紧固螺栓(省略图示)而紧固于减速器RG的滑动轴承265的内圈277。

此外，扭矩传感器401的上述以外的结构(应变体、连结部、基板、光学式传感器等)、扭矩计算处理的内容等与上述实施方式的扭矩传感器1相同，因此省略说明。

根据以上说明的变形例，扭矩传感器401的内周部407兼用作减速器RG的刚性齿轮。由此，能够将扭矩传感器401组装于减速器RG。其结果，能够减小扭矩传感器401的厚度尺寸，因此能够进一步减小安装有扭矩传感器401的机器人的臂的长度方向尺寸。另外，能够将扭矩传感器401的外径收纳于致动器AcR的外径内，也不会导致臂粗细的增大。并且，在减速器RG中不需要刚性齿轮，由此能够减少部件数量，并且能够降低成本。

另外，在以上的说明中，当存在“垂直”“平行”“平面”等记载时，其不是严格意义上的记载。即，这些“垂直”“平行”“平面”允许设计上、制造上的公差和误差，是“实质上垂直”“实质上平行”“实质上为平面”的意思。

此外，在以上的说明中，当存在外观上的尺寸、大小、形状、位置等“同一”“相同”“相等”“不同”等记载时，其不是严格意义上的记载。即，这些“同一”“相同”“相等”“不同”允许设计上、制造上的公差和误差，是“实质上同一”“实质上相同”“实质上相等”“实质上不同”的意思。

此外，除了以上已经叙述的方法以外，还可以适当组合利用上述实施方式和各变形例的方法。另外，虽然没有一一例示，但上述实施方式和各变形例可在不脱离其主旨的范围内，施加各种变更进行实施。

标号说明

1：扭矩传感器；3：应变体；5：外周部；7：内周部；9A～9D：连结部；11：螺栓孔(紧固位置)；19：连接部；21：连接部；23：连接部；25：销孔(第2销孔)；31：螺柱销(销)；37：扭矩计算部；45：销孔(第1销孔)；47：粘接剂；49：销孔(第1销孔)；51：粘接剂；53：销孔(第1销孔)；55：粘接剂；101：扭矩传感器；103：应变体；200：机器人；301：扭矩传感器；305：外周部；307：内周部；309：突出部；313：密封部件(第2密封机构)；317：密封部件(第1密封机构)；401：扭矩传感器；405：外周部；407：内周部；409：突出部；413：密封部件(第2密封机构)；417：密封部件(第1密封机构)；419：刚性齿轮部；D1～D4：检测部；OS1：第1光学式传感器；OS2：第2光学式传感器；OS3：第3光学式传感器；OS4：第4光学式传感器；PB1～PB4：基板；PF1～PF4：基板固定部(安装片)；S：空间；S1～S4：空间；SC1～SC4：标尺；SF1～SF4：标尺固定部(安装片)。

Claims (21)

1.一种扭矩传感器，其中，该扭矩传感器具有：

应变体；以及

光学式传感器，其检测所述应变体的应变，

所述应变体具有：

环状的外周部；以及

内周部，其至少一部分配置在所述外周部的径向内侧，

所述光学式传感器具有：

标尺，其固定于所述外周部和所述内周部中的一方，配置在所述外周部与所述内周部之间；以及

检测部，其固定于所述外周部和所述内周部中的另一方，与所述标尺对置地配置在所述外周部与所述内周部之间。

2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其中，

该扭矩传感器还具有基板，所述基板配置在所述外周部与所述内周部之间，具有所述检测部。

3.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其中，

所述应变体具有多个连结部，所述多个连结部配置在所述外周部与所述内周部之间，将所述外周部与所述内周部连结，

所述基板在周向上配置于所述多个连结部之间的空间。

4.根据权利要求3所述的扭矩传感器，其中，

多个所述基板分别在所述周向上配置于所述多个连结部之间的多个空间，

所述扭矩传感器还具有连接部，所述连接部跨过所述连结部将在所述周向上相邻的所述基板彼此电连接。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述光学式传感器配置于所述应变体的周向的多个部位，

所述扭矩传感器还具有扭矩计算部，所述扭矩计算部基于多个所述光学式传感器的输出来计算扭矩。

6.根据权利要求5所述的扭矩传感器，其中，

所述多个光学式传感器中的2个所述光学式传感器在所述周向上以90度以外的规定的角度间隔配置，

所述扭矩计算部基于所述2个光学式传感器的输出来计算所述扭矩。

7.根据权利要求5所述的扭矩传感器，其中，

所述多个光学式传感器中的2个所述光学式传感器在所述周向上以180度以外的规定的角度间隔配置，

所述扭矩计算部基于所述2个光学式传感器的输出来计算所述扭矩。

8.根据权利要求5～7中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述多个光学式传感器是在所述周向上以90度间隔配置的4个所述光学式传感器。

9.根据权利要求5～7中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述多个光学式传感器是在所述周向上以120度间隔配置的3个所述光学式传感器。

10.根据权利要求5～9中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述扭矩计算部将所述多个光学式传感器的输出相加，并基于相加后的输出来计算所述扭矩。

11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述外周部具有比所述内周部的轴向一侧的端部更向所述轴向一侧突出的突出部，

所述扭矩传感器还具有第1密封机构，所述第1密封机构配置在所述突出部与对所述外周部或所述内周部进行固定的部件之间。

12.根据权利要求1～11中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述扭矩传感器还具有第2密封机构，所述第2密封机构配置在所述内周部与对所述外周部或所述内周部进行固定的部件之间。

13.根据权利要求1～11中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述内周部兼用作对该内周部进行固定的减速器的内齿轮。

14.根据权利要求1～13中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述应变体具有基板固定部，所述基板固定部固定于所述外周部和所述内周部中的所述另一方，向所述外周部与所述内周部之间突出，在多个固定位置处对具有所述检测部的基板进行固定，

所述检测部配置在所述基板中的所述多个固定位置的中间位置。

15.根据权利要求14所述的扭矩传感器，其中，

该扭矩传感器还具有销，所述销贯插在形成于所述基板的第1销孔中并被压入到形成于所述基板固定部的第2销孔中，对所述基板进行了固定。

16.根据权利要求15所述的扭矩传感器，其中，

所述第1销孔形成为比所述销的直径大，在所述销与所述第1销孔的间隙中填充有粘接剂。

17.根据权利要求1～16中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述应变体具有安装片，所述安装片与所述外周部以及所述内周部分体且构成为能够相对于所述外周部或所述内周部装卸，对所述检测部或所述标尺进行固定。

18.根据权利要求1～17中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，

所述应变体具有多个连结部，所述多个连结部配置在所述外周部与所述内周部之间，将所述外周部与所述内周部连结，

所述外周部在对该外周部进行固定的部件上的紧固位置被配置为：在周向上与所述连结部对应的位置比不与所述连结部对应的位置更密集。

19.一种机器人，其中，该机器人在臂的末端具有权利要求1～18中的任意1项所述的扭矩传感器。

20.一种机器人，其在臂的末端具有扭矩传感器，其中，

所述扭矩传感器具有：

应变体；以及

传感器，其检测所述应变体的应变，

所述应变体具有：

环状的外周部；

内周部，其至少一部分配置在所述外周部的径向内侧；以及

突出部，其设置于所述外周部，比所述内周部的轴向一侧的端部更朝向所述轴向一侧突出，

所述扭矩传感器具有配置在所述突出部与对所述外周部或所述内周部进行固定的部件之间的密封机构。

21.一种扭矩传感器的扭矩计算方法，所述扭矩传感器具有：应变体；以及光学式传感器，其配置于所述应变体的周向的多个部位，检测所述应变体的应变，该扭矩计算方法包括：

取得多个所述光学式传感器的输出；以及

将所取得的所述多个光学式传感器的所述输出相加，基于相加后的输出来计算扭矩。

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