JP2009058388A - Torque sensor and motor with torque sensor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a torque sensor that does not require special processing of a device having a rotation output shaft, can be easily mounted to the device having the rotation output shaft, can be easily miniaturized, and has high versatility, and to provide a motor with a torque sensor. <P>SOLUTION: The torque sensor 20 includes a coupling body where a pair of first thick sections 21 and a pair of second thick sections 22 are arranged alternately and an elastically deformable thin section 23 is coupled between the adjacent thick sections 21 and the second thick sections 22, and a strain gauge 30 arranged in each thin section 23. The thick sections 21 are formed integrally and connectably with a housing 13 of a motor 11 with a speed reducer, the second thick sections 22 are formed integrally and connectably with a fixed plate 12 and are displaceable in the arranging direction of the first thick sections 21 and the second thick sections 22. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、トルクセンサ及びトルクセンサ付モータに関する。   The present invention relates to a torque sensor and a motor with a torque sensor.

多指ロボットハンドにおける物体の把持・操作は、多くの分野において実用化が望まれている。ロボットハンドにおいて、物体の把持・操作の力情報を得るためには、関節トルクの測定が重要となっている。トルクを直接計測する測定法では、歪みゲージや、磁歪式トルクセンサを用いる測定法（特許文献１〜３、非特許文献２）や、光学式トルクセンサ（非特許文献１，３）がある。   Grasping and manipulation of an object in a multi-fingered robot hand is desired to be put into practical use in many fields. In a robot hand, measurement of joint torque is important in order to obtain force information for grasping and operating an object. Measurement methods for directly measuring torque include measurement methods using strain gauges, magnetostrictive torque sensors (Patent Documents 1 to 3, Non-Patent Document 2), and optical torque sensors (Non-Patent Documents 1 and 3).

特許文献１では、駆動プーリと従動プーリ間に巻掛けられた媒介節の往復両側に一対のテンションプーリが設けられ、同テンションプーリを支持する主フレームのはり部に歪みゲージが貼り付けられた構成になっている。そして、この歪みゲージの出力により従動プーリのトルク値を求めるようにしている。   In Patent Document 1, a configuration in which a pair of tension pulleys are provided on both sides of a mediating node wound between a driving pulley and a driven pulley, and a strain gauge is attached to a beam portion of a main frame that supports the tension pulley. It has become. Then, the torque value of the driven pulley is obtained from the output of the strain gauge.

特許文献２では、モータの出力軸の先端に磁歪膜を形成し、その周囲を囲むようにして励磁コイルを配置して、磁歪式トルクセンサを構成し、磁歪膜の磁気特性変化に基づいてトルクを検出するようにしている。   In Patent Document 2, a magnetostrictive film is formed at the tip of the output shaft of a motor, an excitation coil is arranged so as to surround the periphery of the motor, and a magnetostrictive torque sensor is configured, and torque is detected based on a change in magnetic characteristics of the magnetostrictive film. Like to do.

特許文献３では、指リンクの関節回転部に設けられたセンサは長尺状に形成されて、一方の端部がモータの回転軸に固定され、他端部が指リンクに設けられた一対の突起体間に挟まれて、長手方向と突起体周りの回転方向に変位可能となっている。そして、回転軸が回転すると、同センサにおいて、回転軸と突起体間に位置するくびれ部分に設けられたゲージの出力により、トルクを検出するようになっている。   In Patent Document 3, a sensor provided in a joint rotation part of a finger link is formed in an elongated shape, one end is fixed to a rotating shaft of a motor, and the other end is provided to a pair of finger links. It is sandwiched between the protrusions and can be displaced in the longitudinal direction and the rotation direction around the protrusions. When the rotating shaft rotates, the sensor detects torque based on the output of a gauge provided at the constricted portion located between the rotating shaft and the protrusion.

非特許文献１では、ダイレクト・ドライブ手首の回転駆動するモータのロータと関節軸を結合するハブに光学式トルクセンサが設けられている。
非特許文献２では、ハーモニックドライブ（登録商標）減速装置内のフレクススプラインのねじり変形を利用してトルクを計測するようにしている。 In Non-Patent Document 1, an optical torque sensor is provided on a hub that connects a rotor of a motor that rotates a direct drive wrist and a joint shaft.
In Non-Patent Document 2, torque is measured by using torsional deformation of a flex spline in a harmonic drive (registered trademark) reduction gear.

非特許文献３では、検出器が、入力軸に連結されるリングと、同リング内に配置されるとともに出力軸に連結されるハブとを備え、前記ハブが前記リングに対して撓み可能な複数のスポークにて連結されることにより構成されている。前記リングには、固定されたフォトインタラプタの間を移動するシールドが設けられ、入力軸から出力軸に回転トルクが付与されたときに、前記フォトインタラプタに対する前記シールドの位置がスポークの歪みに応じて変化することに基づいてトルク検出を行うようにしている。
実開平５−９４７３７号公報 特開２００２−２５０６６２号公報 特開２００４−２０３６８号公報 浅田春比古，金寧鐸，「光学式トルクセンサを内蔵したダイレクト・ドライブロボットの動的コンプライアンス制御」，日本ロボット学会誌，Vol.7,No.2,pp.3-12,1989 橋本稔，ゴドレール・イヴァン，「ハーモニックドライブ（登録商標）内蔵型トルクセンサの高精度化」，日本ロボット学会誌，Vol.15,No.5,pp.146-150,1997 ヅミトリ・ツェツェルコウ(Dzmitry Tsetserukou),リイチロウ・タダクマ(Riichiro Tadakuma),ヒロユキ・カジモト(Hiroyuki Kajimoto),ススム・タチ(Susumu Tachi),「オプティカル トルク センサーズ フォー ローカル インピーダンス コントロール リアリゼーション オブ アン アンスロポモルフィック ロボット アーム (Optical Torque Sensors for Local Impedance Control Realization of an Anthropomorphic Robot Arm)」,ジャーナル・オブ・ロボティクス・アンド・メカトロニクス(Jounal of Robotics and Mechatronics),Vol.18,No2,pp.121-130,2006 In Non-Patent Document 3, a detector includes a ring connected to an input shaft, and a hub disposed in the ring and connected to an output shaft, and the hub can be bent with respect to the ring. It is comprised by connecting with spokes. The ring is provided with a shield that moves between fixed photo-interrupters, and when rotational torque is applied from the input shaft to the output shaft, the position of the shield with respect to the photo-interrupter depends on spoke distortion. Torque detection is performed based on the change.
Japanese Utility Model Publication No. 5-94737 JP 2002-250662 A JP 2004-20368 A Asada Haruhiko, Kinning Satoshi, “Dynamic compliance control of direct drive robot with built-in optical torque sensor”, Journal of Robotics Society of Japan, Vol.7, No.2, pp.3-12,1989 Satoshi Hashimoto and Godler Ivan, “Higher Accuracy of Torque Sensor with Built-in Harmonic Drive”, Journal of the Robotics Society of Japan, Vol.15, No.5, pp.146-150,1997 ZDzmitry Tsetserukou, Riichiro Tadakuma, Hiroyuki Kajimoto, Susumu Tachi, `` Optical Torque Sensors for Local Impedance Control Realization of Anthroporobot Arm (Optical Torque Sensors for Local Impedance Control Realization of an Anthropomorphic Robot Arm), Journal of Robotics and Mechatronics, Vol. 18, No 2, pp. 121-130, 2006

ところが、特許文献１では、プーリー等の複数の部品をロボットハンドに追加する必要があり、ロボットハンドに簡単に装着することが困難な問題がある。従って、特許文献１の構成では、回転出力軸を有する装置にトルクセンサを簡単に取付することができない。特許文献２では、モータの出力軸の先に磁歪式トルクセンサを結合する構成をとることから、出力軸の全長が長くなり、回転出力軸を有する装置にトルクセンサを付設した構成の小型化は容易ではない問題がある。   However, in Patent Document 1, it is necessary to add a plurality of parts such as pulleys to the robot hand, and there is a problem that it is difficult to easily attach the robot hand. Therefore, with the configuration of Patent Document 1, it is not possible to easily attach the torque sensor to a device having a rotation output shaft. In Patent Document 2, since the magnetostrictive torque sensor is coupled to the tip of the output shaft of the motor, the total length of the output shaft is increased, and the downsizing of the configuration in which the torque sensor is attached to the device having the rotation output shaft is as follows. There is a problem that is not easy.

特許文献３では、ロボットハンド自体に特殊な加工が必要となるため、簡単にロボットハンドに装着することが困難である問題がある。従って、特許文献３では、ロボットハンド自体のように回転出力軸を有する装置側に特殊加工が必要となり、簡単にトルクセンサを装着することが困難である。   In patent document 3, since special processing is required for the robot hand itself, there is a problem that it is difficult to easily attach the robot hand. Therefore, in Patent Document 3, special processing is required on the device side having the rotation output shaft like the robot hand itself, and it is difficult to easily attach the torque sensor.

非特許文献１では、出力ファイバーと、入力ファィバーとを相対させる必要があり、例えばロボットハンドのように限られた空間内において、両ファィバーの取付精度を維持することが難しい問題があり、又、小型化が難しい。又、非特許文献３では、フォトインタラプタとシールドと両者の位置関係の管理が難しい問題があり、又、小型化が難しい。   In Non-Patent Document 1, it is necessary to make the output fiber and the input fiber relative to each other, and there is a problem that it is difficult to maintain the mounting accuracy of both fibers in a limited space such as a robot hand, Miniaturization is difficult. In Non-Patent Document 3, there is a problem that it is difficult to manage the positional relationship between the photo interrupter and the shield, and it is difficult to reduce the size.

非特許文献２では、ハーモニックドライブ（登録商標）減速装置という特定の減速装置機内部にトルク測定部位を設けることから、様々なモータへの取付が困難であり、汎用性に乏しい問題がある。   In Non-Patent Document 2, since a torque measurement part is provided inside a specific reduction gear device called a Harmonic Drive (registered trademark) reduction device, it is difficult to attach to various motors, and there is a problem of poor versatility.

本発明の目的は、回転出力軸を有する装置に特殊な加工が必要でなく、回転出力軸を有する装置に簡単に装着できるとともに容易に小型化ができ、さらには、汎用性が高いトルクセンサを提供することにある。   An object of the present invention is that a special processing is not required for a device having a rotation output shaft, and it can be easily mounted on a device having a rotation output shaft and can be easily downsized. It is to provide.

又、本発明の他の目的は、回転出力軸を有する装置や、トルクセンサ付モータが取付けられる側に特殊な加工が必要でなくて、容易に小型化ができ、さらには汎用性が高いトルクセンサ付モータを提供することにある。   Another object of the present invention is that no special processing is required on the side on which the device having the rotation output shaft or the motor with the torque sensor is mounted, and the torque can be easily reduced and the versatility is high. The object is to provide a motor with a sensor.

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、厚肉部と弾性変形可能な薄肉部とが連結された連結体と、前記薄肉部に配置された歪みゲージとを備え、前記厚肉部は、回転出力軸を有する装置のハウジングに一体に連結可能に形成された第１厚肉部と、支持部材に一体に連結可能に形成された第２厚肉部を含み、前記第１厚肉部と前記第２厚肉部間に前記薄肉部が形成されて、第１厚肉部と第２厚肉部とが互いに並んだ方向に変位可能にされていることを特徴とするトルクセンサを要旨とするものである。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 includes a connecting body in which a thick portion and a thin portion that can be elastically deformed are connected, and a strain gauge disposed in the thin portion, The thick portion includes a first thick portion formed so as to be integrally connectable to a housing of a device having a rotation output shaft, and a second thick portion formed so as to be integrally connectable to a support member, The thin portion is formed between the first thick portion and the second thick portion, and the first thick portion and the second thick portion are displaceable in a direction in which they are aligned with each other. The gist of the torque sensor is as follows.

請求項１の発明のトルクセンサは、第１厚肉部が回転出力軸を有する装置のハウジングに一体に連結され、第２厚肉部が支持部材に一体に連結される。このことにより、回転出力軸を有する装置は、トルクセンサを介して支持部材に取付支持される。   In the torque sensor of the first aspect of the invention, the first thick part is integrally connected to the housing of the device having the rotation output shaft, and the second thick part is integrally connected to the support member. Thus, the device having the rotation output shaft is attached and supported by the support member via the torque sensor.

このトルクセンサの配置の方法は、例えば、回転出力軸を有する装置と支持部材間にトルクセンサを配置する方法（以下、第１の方法という）と、支持部材とトルクセンサ間に回転出力軸を有する装置を配置する方法（以下、第２の方法という）がある。   This torque sensor arrangement method includes, for example, a method of arranging a torque sensor between a device having a rotation output shaft and a support member (hereinafter referred to as a first method), and a rotation output shaft between the support member and the torque sensor. There is a method (hereinafter referred to as a second method) for arranging a device having the same.

第１の方法の場合、回転出力軸を回転出力軸を有する装置のハウジングから支持部材側に突出させてもよく（第１実施形態参照）、或いは、前記ハウジングにおいて、支持部材側の端面とは１８０度反対側の端面から回転出力軸を突出させてもよい。   In the case of the first method, the rotation output shaft may protrude from the housing of the device having the rotation output shaft to the support member side (see the first embodiment), or in the housing, the end surface on the support member side is The rotation output shaft may protrude from the end face on the opposite side of 180 degrees.

第２の方法の場合、支持部材とトルクセンサの第２厚肉部とを連結する部材を、例えば、回転出力軸を回転出力軸を有する装置のハウジング内を貫通配置したり（第２実施形態参照）、ハウジング外に配置してもよい。   In the case of the second method, for example, a member that connects the support member and the second thick part of the torque sensor is disposed so as to penetrate the housing of the device having the rotation output shaft as the rotation output shaft (second embodiment). Reference), and may be arranged outside the housing.

請求項２の発明は、第１厚肉部と第２厚肉部とが交互に配置されるとともに互いに隣接する第１厚肉部と第２厚肉部間に弾性変形可能な薄肉部が連結された連結体と、前記薄肉部のうち少なくとも１つの薄肉部に配置された歪みゲージとを備え、前記第１厚肉部が、回転出力軸を有する装置に一体に連結可能に形成され、前記第２厚肉部が、支持部材に一体に連結可能に形成され、前記第１厚肉部と第２厚肉部とが並んだ方向に変位可能にされていることを特徴とするトルクセンサを要旨とするものである。   In the invention of claim 2, the first thick part and the second thick part are alternately arranged, and the thin part that can be elastically deformed is connected between the first thick part and the second thick part adjacent to each other. And a strain gauge disposed in at least one thin portion of the thin portions, wherein the first thick portion is formed so as to be integrally connectable to a device having a rotation output shaft, A torque sensor, wherein the second thick part is formed so as to be integrally connectable to the support member, and is displaceable in a direction in which the first thick part and the second thick part are arranged. It is a summary.

請求項２の発明においても、トルクセンサを請求項１と同様に第１の方法及び第２の方法の取付が可能である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２において、前記連結体がリング状に形成されていることを特徴とする。 Also in the invention of claim 2, the torque sensor can be attached by the first method and the second method as in the case of claim 1.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the connecting body is formed in a ring shape.

請求項４の発明は、請求項１又は請求項２において、前記連結体が、円弧状に形成されていることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のトルクセンサが、回転出力軸を有する装置であるモータに対して第１厚肉部にて取付けされていることを特徴とするトルクセンサ付モータを要旨とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the connecting body is formed in an arc shape.
According to a fifth aspect of the present invention, the torque sensor according to any one of the first to fourth aspects is attached to a motor that is a device having a rotation output shaft at a first thick portion. The gist of the motor with a torque sensor is as follows.

この場合、トルクセンサはモータのハウジングにおいて、回転出力軸が突出する側の面に第１厚肉部を取付けしてもよく、或いは、回転出力軸が突出する側とは１８０度反対側の面に対して第１厚肉部を取付けしてもよい。   In this case, the torque sensor may have the first thick portion attached to the surface on the side from which the rotation output shaft protrudes in the motor housing, or the surface opposite to the side from which the rotation output shaft protrudes. In contrast, the first thick part may be attached.

請求項６の発明は、請求項５において、前記モータが減速機付モータであることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６において、前記減速機付モータがロボットハンド用のモータであることを特徴とする。 A sixth aspect of the invention is characterized in that, in the fifth aspect, the motor is a motor with a reduction gear.
The invention of claim 7 is characterized in that, in claim 6, the motor with a speed reducer is a motor for a robot hand.

請求項８の発明は、請求項５乃至請求項７のうちいずれか１項において、前記第２厚肉部が、支持部材に一体に連結されていることを特徴とする。   The invention of claim 8 is characterized in that, in any one of claims 5 to 7, the second thick part is integrally connected to a support member.

請求項１乃至請求項４の発明によれば、トルクセンサを、支持部材と回転出力軸を有する装置のハウジング間や、或いは、回転出力軸を有する装置の同回転出力軸が突出する方向とは１８０度反対側の面に取付けする。このことにより、回転出力軸を有する装置に特殊な加工が必要でなく、回転出力軸を有する装置に簡単に装着できるとともに容易に小型化ができ、さらには、汎用性が高いトルクセンサを提供することができる。   According to the first to fourth aspects of the present invention, the torque sensor is defined between the housing of the device having the support member and the rotation output shaft, or the direction in which the rotation output shaft of the device having the rotation output shaft protrudes. Mount on the opposite side of 180 degrees. As a result, no special processing is required for the device having the rotation output shaft, the device can be easily mounted on the device having the rotation output shaft, can be easily reduced in size, and a highly versatile torque sensor is provided. be able to.

請求項５乃至請求項８の発明によれば、回転出力軸を有する装置や、トルクセンサ付モータが取付けされる側に特殊な加工が必要でなくて、容易に小型化ができ、さらには汎用性が高いトルクセンサ付モータを提供することができる。   According to the fifth to eighth aspects of the present invention, no special processing is required on the side on which the device having the rotation output shaft or the motor with the torque sensor is attached, and the size can be easily reduced. A motor with a torque sensor with high performance can be provided.

以下、本発明をロボットハンドに使用されるトルクセンサ及びトルクセンサ付モータに具体化した第１実施形態を図１〜６を参照して説明する。
トルクセンサ付モータは、減速機付モータ１１と、減速機付モータ１１を図示しないロボットハンドに取付けするための支持部材としての固定プレート１２と、減速機付モータ１１と固定プレート１２間に介在配置されたトルクセンサ２０とから構成されている。 A first embodiment in which the present invention is embodied in a torque sensor and a motor with a torque sensor used in a robot hand will be described below with reference to FIGS.
The motor with torque sensor includes a motor 11 with a speed reducer, a fixed plate 12 as a support member for attaching the motor 11 with a speed reducer to a robot hand (not shown), and an interposition between the motor 11 with a speed reducer and the fixed plate 12. The torque sensor 20 is made up of.

減速機付モータ１１は円柱状のハウジング１３内にモータ本体と同モータ本体の出力を減速する減速歯車機構（ともに図示しない）を備えており、減速歯車機構の回転出力軸１４がハウジング１３の固定プレート１２側の端面から突出されている。減速機付モータ１１は、回転出力軸を有する装置に相当する。   The motor 11 with a reduction gear includes a motor body and a reduction gear mechanism (both not shown) for reducing the output of the motor body in a cylindrical housing 13, and the rotation output shaft 14 of the reduction gear mechanism is fixed to the housing 13. It protrudes from the end surface on the plate 12 side. The motor 11 with a reduction gear corresponds to a device having a rotation output shaft.

トルクセンサ２０は、同じ大きさをなす一対の第１厚肉部２１と、同じ大きさをなす一対の第２厚肉部２２とが同一円上において交互に配置され、互いに隣接する第１厚肉部２１と第２厚肉部２２とが弾性変形可能に形成された薄肉部２３により連結されている。第１厚肉部２１，第２厚肉部２２及び薄肉部２３は、例えば、アルミニウムや或いは高力アルミニウム合金等から一体に形成されている。第１厚肉部２１及び第２厚肉部２２は、厚肉部を構成する。又、第１厚肉部２１、第２厚肉部２２及び薄肉部２３により、円形リング状をなす連結体を構成する。連結体を構成するトルクセンサ２０の外径は、減速機付モータ１１のハウジング１３の外径と同径にしてハウジング１３と同軸となるように配置され、トルクセンサ２０がハウジング１３から径方向に突出しないようにされている。   In the torque sensor 20, a pair of first thick parts 21 having the same size and a pair of second thick parts 22 having the same size are alternately arranged on the same circle, and are adjacent to each other. The meat part 21 and the second thick part 22 are connected by a thin part 23 formed to be elastically deformable. The first thick portion 21, the second thick portion 22, and the thin portion 23 are integrally formed from, for example, aluminum or a high-strength aluminum alloy. The first thick part 21 and the second thick part 22 constitute a thick part. Further, the first thick part 21, the second thick part 22 and the thin part 23 constitute a connecting body having a circular ring shape. The outer diameter of the torque sensor 20 constituting the coupling body is the same as the outer diameter of the housing 13 of the motor 11 with speed reducer, and is arranged so as to be coaxial with the housing 13. It does not protrude.

第１厚肉部２１、第２厚肉部２２及び薄肉部２３の固定プレート１２と対向する面２１ａ，２２ａ，２３ａ及び減速機付モータ１１に対向する面２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは平面に形成されている。第１厚肉部２１の面２１ａは、第２厚肉部２２の面２２ａに対して図２に示すようにオフセットされている。   Surfaces 21a, 22a, 23a facing the fixed plate 12 of the first thick part 21, the second thick part 22, and the thin part 23 and the faces 21b, 22b, 23b facing the motor 11 with speed reducer are formed in a plane. ing. The surface 21a of the first thick portion 21 is offset with respect to the surface 22a of the second thick portion 22 as shown in FIG.

第１厚肉部２１の面２１ａには、段付貫通孔２４が形成されている。そして、第１厚肉部２１は、段付貫通孔２４にボルト３１が挿通されてハウジング１３の固定プレート１２側の端面に設けられたネジ孔１３ａに螺合されることにより、面２１ｂが図２に示すように減速機付モータ１１のハウジング１３の端面に対し当接された状態で締結されて一体に連結されている。   A stepped through hole 24 is formed in the surface 21 a of the first thick part 21. The first thick portion 21 is inserted into the stepped through-hole 24 with a bolt 31 and screwed into a screw hole 13a provided on the end surface of the housing 13 on the fixed plate 12 side, whereby the surface 21b is illustrated. As shown in FIG. 2, it is fastened in a state where it is in contact with the end face of the housing 13 of the motor 11 with speed reducer and is integrally connected.

ボルト３１の頭部の頂面は、第１厚肉部２１の面２１ａから突出しないように同面２１ａと面一、又は、段付貫通孔２４内に位置する。又、図２に示すように、薄肉部２３と第２厚肉部２２はハウジング１３のトルクセンサ２０と対向する端面に対して間隙を介して離間され、ハウジング１３に対してはフリーな状態となっている。   The top surface of the head of the bolt 31 is positioned flush with the same surface 21 a or in the stepped through hole 24 so as not to protrude from the surface 21 a of the first thick portion 21. Further, as shown in FIG. 2, the thin wall portion 23 and the second thick wall portion 22 are separated from each other by a gap with respect to the end surface of the housing 13 that faces the torque sensor 20, and the housing 13 is in a free state. It has become.

第２厚肉部２２の固定プレート１２と対向する面２２ａには、雌ネジ孔２５が形成されている。一方、固定プレート１２には、雌ネジ孔２５と相対して段付貫通孔１５が形成されている。なお、段付貫通孔２４と雌ネジ孔２５の中心は、トルクセンサ２０が減速機付モータ１１に取付けされた際、後述する回転出力軸１４の軸心を中心とする共通の円Ｃ上に位置するように配置されている（図４（ａ）参照）。   A female screw hole 25 is formed in a surface 22 a of the second thick portion 22 facing the fixed plate 12. On the other hand, a stepped through hole 15 is formed in the fixed plate 12 so as to face the female screw hole 25. The center of the stepped through hole 24 and the female screw hole 25 is on a common circle C centering on the axis of the rotation output shaft 14 described later when the torque sensor 20 is attached to the motor 11 with speed reducer. It arrange | positions so that it may be located (refer Fig.4 (a)).

そして、第２厚肉部２２は、段付貫通孔１５に挿通されたボルト３２が雌ネジ孔２５に螺合されることにより面２２ａが図２に示すように固定プレート１２に対し当接された状態で締結されて一体に連結されている。ボルト３２の頭部の頂面は、固定プレート１２の上面（図３において）から突出しないように同面と面一、又は、段付貫通孔１５内に位置する。又、図２に示すように、薄肉部２３と第１厚肉部２１は固定プレート１２と間隙を介して離間され、固定プレート１２に対してはフリーな状態となっている。   The second thick portion 22 is brought into contact with the fixed plate 12 as shown in FIG. 2 by screwing the bolt 32 inserted into the stepped through hole 15 into the female screw hole 25. It is fastened and connected together. The top surface of the head of the bolt 32 is flush with the same surface so as not to protrude from the upper surface (in FIG. 3) of the fixing plate 12, or is located in the stepped through hole 15. Further, as shown in FIG. 2, the thin portion 23 and the first thick portion 21 are separated from the fixed plate 12 via a gap, and are free from the fixed plate 12.

各薄肉部２３は、図４（ａ）に示すように、回転出力軸１４を中心として９０度間隔で配置されている。薄肉部２３の内径側の面（すなわち、回転出力軸１４に向かう面、以下、ゲージ面２３ｃという）には、回転出力軸１４の軸心に沿うように歪みゲージ３０が貼着されている。   As shown in FIG. 4A, the thin portions 23 are arranged at intervals of 90 degrees with the rotation output shaft 14 as the center. A strain gauge 30 is attached to a surface on the inner diameter side of the thin portion 23 (that is, a surface facing the rotation output shaft 14, hereinafter referred to as a gauge surface 23 c) along the axis of the rotation output shaft 14.

固定プレート１２の中央には、貫通孔１８が形成され、回転出力軸１４が突出されている。固定プレート１２の各コーナには、固定プレート１２を図示しないロボットハンドの関節に取付するためのボルト挿通孔１９が設けられている。   A through hole 18 is formed at the center of the fixed plate 12, and the rotation output shaft 14 protrudes. Each corner of the fixing plate 12 is provided with a bolt insertion hole 19 for attaching the fixing plate 12 to a joint of a robot hand (not shown).

さて、上記のように構成されたトルクセンサ２０及びトルクセンサ付モータの作用を図４（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。なお、固定プレート１２は、図示しないロボットハンドの関節に固定されているものとする。   Now, operations of the torque sensor 20 and the motor with the torque sensor configured as described above will be described with reference to FIGS. Note that the fixed plate 12 is fixed to a joint of a robot hand (not shown).

減速機付モータ１１が回転し、関節トルクが発生すると、固定プレート１２とモータは、ある程度の剛性を有するトルクセンサ２０を介して結合されているため、相対的な変位が生ずる。すなわち、減速機付モータ１１の回転出力軸１４が回転すると、ハウジング１３には回転出力軸１４の回転方向とは反対方向に反力が働くことから、トルクセンサ２０には第１厚肉部２１と第２厚肉部２２とが相対的に変位する。具体的には、第１厚肉部２１は、減速機付モータ１１のハウジング１３に働いた反力により変位する。   When the motor 11 with a speed reducer rotates and joint torque is generated, the fixed plate 12 and the motor are coupled via the torque sensor 20 having a certain degree of rigidity, so that relative displacement occurs. That is, when the rotation output shaft 14 of the motor 11 with speed reducer rotates, a reaction force acts on the housing 13 in the direction opposite to the rotation direction of the rotation output shaft 14, so the torque sensor 20 has the first thick portion 21. And the second thick portion 22 are relatively displaced. Specifically, the first thick portion 21 is displaced by a reaction force acting on the housing 13 of the motor 11 with a speed reducer.

図４（ａ）において、回転出力軸１４が反時計回り方向に回転すると、第１厚肉部２１はＡ方向に変位し、回転出力軸１４が時計回り方向に回転すると、第１厚肉部２１はＢ方向に変位する。このように、第１厚肉部２１は、第２厚肉部２２と互いに並んだ方向に変位する。この並んだ方向は、本実施形態では、回転出力軸１４を中心とした円Ｃの周方向である。   In FIG. 4A, when the rotation output shaft 14 rotates counterclockwise, the first thick part 21 is displaced in the A direction, and when the rotation output shaft 14 rotates clockwise, the first thick part 21 is displaced in the B direction. In this way, the first thick part 21 is displaced in a direction along with the second thick part 22. This aligned direction is the circumferential direction of the circle C around the rotation output shaft 14 in the present embodiment.

一般的な片持ち梁による構造では、減速機付モータ１１の反時計回り方向の回転により、Ａ方向に負荷を生じると、図４（ｂ）に示すように薄肉部２３の（イ），（ハ）のゲージ面２３ｃが圧縮力を受け、（ロ），（ニ）のゲージ面２３ｃが引張力を受け、（イ）〜（ニ）のゲージ面２３ｃに配置された歪みゲージ３０が歪む。   In a general cantilever structure, when a load is generated in the direction A due to the counterclockwise rotation of the motor 11 with a speed reducer, as shown in FIG. The gauge surface 23c of (c) receives a compressive force, the gauge surface 23c of (b) and (d) receives a tensile force, and the strain gauge 30 disposed on the gauge surface 23c of (a) to (d) is distorted.

又、減速機付モータ１１の時計回り方向の回転により、Ｂ方向に負荷を生じると、図４（ｃ）に示すように薄肉部２３の（イ），（ハ）のゲージ面２３ｃが引張力を受け、（ロ），（ニ）のゲージ面２３ｃが圧縮力を受け、（イ）〜（ニ）のゲージ面２３ｃに配置された歪みゲージ３０が歪む。   Further, when a load is generated in the direction B by the clockwise rotation of the motor 11 with a reduction gear, the gauge surface 23c of (a) and (c) of the thin portion 23 is pulled as shown in FIG. Accordingly, the gauge surfaces 23c of (b) and (d) receive a compressive force, and the strain gauges 30 arranged on the gauge surfaces 23c of (a) to (d) are distorted.

上記のように構成されたトルクセンサ２０では、前記各歪みゲージ３０により、ゲージブリッジを構成して、トルク検出を行うことができる。図５は、４つの歪みゲージ３０を４アクティブゲージ法によりゲージブリッジを構成したものである。この場合の出力は、
Ｖout＝ＫεＶin
なお、Ｋは歪みゲージ率、εは歪み、Ｖinはブリッジ電圧、Ｖoutは出力電圧である。又、図５中、Ｒ１〜Ｒ４は、歪みゲージのゲージ抵抗である。４アクティブゲージ法では、歪みゲージ３０を単独で使用した場合の４倍の出力が得られ、温度補償が可能となる。又、ロボットハンドの姿勢変化に伴うセンサ出力の重力補償も可能となる。 In the torque sensor 20 configured as described above, each strain gauge 30 can configure a gauge bridge to perform torque detection. FIG. 5 shows a structure in which four strain gauges 30 are formed as a gauge bridge by the 4-active gauge method. The output in this case is
Vout = KεVin
K is a strain gauge factor, ε is strain, Vin is a bridge voltage, and Vout is an output voltage. In FIG. 5, R1 to R4 are gauge resistances of strain gauges. In the 4-active gauge method, an output four times that obtained when the strain gauge 30 is used alone is obtained, and temperature compensation is possible. Also, it is possible to compensate for the gravity of the sensor output accompanying the change in posture of the robot hand.

図６は、本実施形態のトルクセンサの出力の特性図である。図６に示すように、トルクの増加に伴い、歪みが線形の関係で増加し、歪みからトルクの計算ができる。
以上のように構成された第１実施形態では、下記の特徴がある。 FIG. 6 is a characteristic diagram of the output of the torque sensor of the present embodiment. As shown in FIG. 6, as the torque increases, the distortion increases in a linear relationship, and the torque can be calculated from the distortion.
The first embodiment configured as described above has the following characteristics.

（１） 本実施形態のトルクセンサ２０は、第１厚肉部２１と、第２厚肉部２２を含む厚肉部と弾性変形可能な薄肉部２３とが連結された連結体と、薄肉部２３に配置された歪みゲージ３０とを備える。又、厚肉部は、減速機付モータ１１（回転出力軸を有する装置）のハウジング１３に一体に連結可能に形成された第１厚肉部２１と、固定プレート１２（支持部材）に一体に連結可能に形成された第２厚肉部２２とから構成されている。そして、第１厚肉部２１と第２厚肉部２２間に薄肉部２３が形成されて、第１厚肉部２１と第２厚肉部２２とが互いに並んだ方向に変位可能にされているようにした。   (1) The torque sensor 20 of the present embodiment includes a connecting body in which a first thick portion 21, a thick portion including the second thick portion 22 and an elastically deformable thin portion 23 are connected, and a thin portion. 23 and a strain gauge 30 arranged at 23. The thick portion is integrated with the first thick portion 21 formed so as to be integrally connectable to the housing 13 of the motor 11 with a reduction gear (device having a rotation output shaft) and the fixed plate 12 (support member). It is comprised from the 2nd thick part 22 formed so that connection was possible. And the thin part 23 is formed between the 1st thick part 21 and the 2nd thick part 22, and the 1st thick part 21 and the 2nd thick part 22 are made to be displaceable in the direction which mutually aligned. I tried to be.

この結果、本実施形態のトルクセンサ２０は、減速機付モータ１１と固定プレート１２間に配置されて、第１厚肉部２１が減速機付モータ１１のハウジング１３に一体に連結され、第２厚肉部２２が固定プレート１２に一体に連結される。このことにより、減速機付モータ１１は、トルクセンサ２０を介して固定プレート１２に取付支持できる。   As a result, the torque sensor 20 of the present embodiment is disposed between the motor 11 with a speed reducer and the fixed plate 12, the first thick portion 21 is integrally connected to the housing 13 of the motor 11 with a speed reducer, and the second The thick portion 22 is integrally connected to the fixed plate 12. As a result, the motor 11 with a reduction gear can be mounted and supported on the fixed plate 12 via the torque sensor 20.

そして、上記のようにトルクセンサ２０を、減速機付モータ１１と固定プレート１２との間に配置して取付けができるため、減速機付モータ１１に特殊な加工が必要でなく、減速機付モータ１１に簡単に装着できるとともにトルクセンサ付モータを容易に小型化ができ、さらには、汎用性が高いトルクセンサとすることができる。   Since the torque sensor 20 can be disposed between the motor 11 with a speed reducer and the fixed plate 12 as described above, no special processing is required for the motor 11 with a speed reducer. 11 can be easily mounted, and the motor with torque sensor can be easily reduced in size, and moreover, a highly versatile torque sensor can be obtained.

（２） 本実施形態のトルクセンサ２０は、一対の第１厚肉部２１と一対の第２厚肉部２２とが交互に配置されるとともに互いに隣接する第１厚肉部２１と第２厚肉部２２間に弾性変形可能な薄肉部２３が連結された連結体と、各薄肉部２３に配置された歪みゲージ３０とを備えるようにした。又、第１厚肉部２１が、減速機付モータ１１のハウジング１３と一体に連結可能に形成され、第２厚肉部２２が、固定プレート１２に一体に連結可能に形成され、第１厚肉部２１と第２厚肉部２２とが並んだ方向に変位可能にされている。   (2) In the torque sensor 20 of the present embodiment, the pair of first thick portions 21 and the pair of second thick portions 22 are alternately arranged, and the first thick portions 21 and the second thickness adjacent to each other. A connection body in which thin-walled portions 23 that can be elastically deformed are connected between the meat portions 22 and strain gauges 30 disposed in the respective thin-wall portions 23 are provided. Further, the first thick part 21 is formed so as to be integrally connectable with the housing 13 of the motor 11 with speed reducer, and the second thick part 22 is formed so as to be integrally connectable to the fixed plate 12. It can be displaced in the direction in which the meat portion 21 and the second thick portion 22 are arranged.

この結果、トルクセンサ２０を、減速機付モータ１１と固定プレート１２との間に配置して取付けができることから、減速機付モータ１１に特殊な加工が必要でなくなる。又、減速機付モータ１１にトルクセンサ２０を簡単に装着できるとともに容易にトルクセンサ付モータを小型化ができ、さらには、汎用性が高いトルクセンサとすることができる。   As a result, the torque sensor 20 can be mounted between the motor 11 with a speed reducer and the fixed plate 12, so that no special processing is required for the motor 11 with a speed reducer. In addition, the torque sensor 20 can be easily attached to the motor 11 with a speed reducer, the motor with the torque sensor can be easily downsized, and a torque sensor with high versatility can be obtained.

（３） 本実施形態では、トルクセンサ２０を構成する連結体を円形リング状に形成して、減速機付モータ１１のハウジング１３と同じ外径にした。この結果、トルクセンサ２０がハウジング１３の径方向へ突出することがなく、トルクセンサ付モータとして小型化ができる。   (3) In the present embodiment, the connecting body constituting the torque sensor 20 is formed in a circular ring shape and has the same outer diameter as the housing 13 of the motor 11 with speed reducer. As a result, the torque sensor 20 does not protrude in the radial direction of the housing 13 and can be miniaturized as a motor with a torque sensor.

（４） 本実施形態のトルクセンサ付モータでは、トルクセンサ２０が取り付けされているモータを減速機付モータ１１とした。この結果、トルクセンサ２０により、減速機先端のトルクを測定することができる。すなわち、モータや、減速機内部の摩擦等を考慮した外部への実質的なトルクを測定できる。   (4) In the motor with torque sensor of this embodiment, the motor to which the torque sensor 20 is attached is the motor 11 with speed reducer. As a result, the torque sensor 20 can measure the torque at the tip of the speed reducer. That is, it is possible to measure a substantial torque to the outside in consideration of the friction inside the motor and the speed reducer.

（５） 本実施形態のトルクセンサ付モータでは、減速機付モータ１１がロボットハンド用のモータとしている。この結果、ロボットハンドの関節部に取付けする減速機付モータ１１に特殊な加工が必要でないとともに、ロボットハンドの関節部側にもトルク検出するための特殊な加工を施す必要がなくて、容易に小型化ができる。   (5) In the motor with a torque sensor of the present embodiment, the motor 11 with a speed reducer is used as a robot hand motor. As a result, no special processing is required for the motor 11 with a speed reducer attached to the joint portion of the robot hand, and it is not necessary to perform special processing for detecting torque on the joint portion side of the robot hand. Miniaturization is possible.

（６） 本実施形態のトルクセンサ付モータでは、第２厚肉部２２が、固定プレート１２に一体に連結されている。この結果、トルクセンサ付モータを固定プレート１２を介して例えばロボットハンドの関節部位に簡単に取付することができる。   (6) In the motor with a torque sensor of the present embodiment, the second thick part 22 is integrally connected to the fixed plate 12. As a result, the motor with a torque sensor can be easily attached to the joint part of the robot hand, for example, via the fixed plate 12.

（第２実施形態）
次に第２実施形態を図７〜９を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一構成、又は相当する構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, or the same structure, the same code | symbol is attached | subjected, the detailed description is abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different structure.

第２実施形態のトルクセンサ２０及びトルクセンサ付モータは、図７に示すように、トルクセンサ２０と、固定プレート１２との間に減速機付モータ１１を配置したところが第１実施形態と異なっている。   The torque sensor 20 and the motor with a torque sensor according to the second embodiment are different from the first embodiment in that a motor 11 with a speed reducer is arranged between the torque sensor 20 and the fixed plate 12 as shown in FIG. Yes.

トルクセンサ２０は、第１厚肉部２１、第２厚肉部２２及び薄肉部２３とが第１実施形態と同様に形成されて配置されるとともにその外径は、減速機付モータ１１のハウジング１３の外径と同径にしてハウジング１３と同軸となるように配置され、ハウジング１３から径方向に突出しないようにされている。   The torque sensor 20 includes a first thick portion 21, a second thick portion 22, and a thin portion 23 that are formed and arranged in the same manner as in the first embodiment. The outer diameter of the housing 13 is the same as the outer diameter of the housing 13 so as to be coaxial with the housing 13 so as not to protrude from the housing 13 in the radial direction.

第２実施形態では、第１厚肉部２１、第２厚肉部２２及び薄肉部２３の面２１ａ，２２ａ，２３ａは、それぞれ減速機付モータ１１に対向するところが第１実施形態と異なっている。   In the second embodiment, the surfaces 21a, 22a, and 23a of the first thick part 21, the second thick part 22, and the thin part 23 are different from the first embodiment in that they face the motor 11 with a speed reducer. .

又、第１実施形態では、第１厚肉部２１の面２１ａに段付貫通孔２４が形成されているのに対して、第２実施形態では、第１厚肉部２１の面２１ｂに、段付貫通孔２４が形成されているところが異なっている。そして、第１厚肉部２１は、段付貫通孔２４にボルト３１が挿通されてハウジング１３の下端面に設けられたネジ孔（図示しない）に螺合されることにより、面２１ａが図８に示すようにハウジング１３の下端面に対し当接された状態で締結されて一体に連結されている。   In the first embodiment, the stepped through hole 24 is formed in the surface 21a of the first thick portion 21, whereas in the second embodiment, the surface 21b of the first thick portion 21 is The difference is that the stepped through hole 24 is formed. The first thick portion 21 is inserted into the stepped through hole 24 with a bolt 31 and screwed into a screw hole (not shown) provided in the lower end surface of the housing 13, so that the surface 21 a has the shape shown in FIG. As shown in FIG. 1, the housing 13 is fastened in contact with the lower end surface of the housing 13 and integrally connected.

ボルト３１の頭部の頂面は、第１厚肉部２１の面２１ｂから突出しないように同面２１ｂと面一、又は、段付貫通孔２４内に位置する。又、図８に示すように、薄肉部２３と第２厚肉部２２はハウジング１３のトルクセンサ２０と対向する下端面に対して間隙を介して離間され、ハウジング１３に対してはフリーな状態となっている。   The top surface of the head of the bolt 31 is positioned flush with the same surface 21 b or in the stepped through hole 24 so as not to protrude from the surface 21 b of the first thick portion 21. As shown in FIG. 8, the thin portion 23 and the second thick portion 22 are separated from each other by a gap with respect to the lower end surface of the housing 13 facing the torque sensor 20, and are free from the housing 13. It has become.

なお、第２厚肉部２２の固定プレート１２と対向する面２２ａに設けられた雌ネジ孔２５と、固定プレート１２に設けられた段付貫通孔１５の位置関係は第１実施形態と同じである。   The positional relationship between the female screw hole 25 provided in the surface 22a of the second thick portion 22 facing the fixed plate 12 and the stepped through hole 15 provided in the fixed plate 12 is the same as in the first embodiment. is there.

又、段付貫通孔２４と雌ネジ孔２５の位置関係は第１実施形態と同様にその中心が、トルクセンサ２０が減速機付モータ１１に取付けされた際、回転出力軸１４の軸心を中心とする共通の円上に位置するように配置されている。   The positional relationship between the stepped through hole 24 and the female screw hole 25 is the same as in the first embodiment, and the center of the rotational output shaft 14 is centered when the torque sensor 20 is attached to the motor 11 with a speed reducer. It is arranged so as to be located on a common circle having a center.

そして、第２厚肉部２２は段付貫通孔１５に挿通されたボルト３２がハウジング１３に設けられた貫通孔１３ｂを介して雌ネジ孔２５に螺合されることにより、面２２ａがハウジング１３の下端面とは離間された状態で（図８参照）、固定プレート１２に対して締結され一体に連結されている。   The second thick part 22 is screwed into the female screw hole 25 through the through hole 13b provided in the housing 13 with the bolt 32 inserted into the stepped through hole 15, so that the surface 22 a is in the housing 13. In a state of being separated from the lower end surface (see FIG. 8), the fixed plate 12 is fastened and integrally connected.

ボルト３２の頭部の頂面は、固定プレート１２の上面（図９において）から突出しないように同面と面一、又は、段付貫通孔１５内に位置する。又、図８に示すように、薄肉部２３と第１厚肉部２１はハウジング１３と間隙を介して離間され、減速機付モータ１１及び固定プレート１２に対してはフリーな状態となっている。薄肉部２３の構成及び歪みゲージ３０の配置は第１実施形態と同様である。   The top surface of the head of the bolt 32 is flush with the same surface so as not to protrude from the upper surface (in FIG. 9) of the fixing plate 12 or is located in the stepped through hole 15. Further, as shown in FIG. 8, the thin portion 23 and the first thick portion 21 are separated from the housing 13 through a gap, and are free from the motor 11 with the speed reducer and the fixed plate 12. . The configuration of the thin portion 23 and the arrangement of the strain gauge 30 are the same as in the first embodiment.

上記のように構成された第２実施形態のトルクセンサ２０及びトルクセンサ付モータは、第１実施形態と同様の機能を有するので、作用の説明は省略する。
第２実施形態は、第１実施形態で述べた（２）〜（６）の特徴を有する他、以下の特徴がある。 Since the torque sensor 20 and the torque sensor-equipped motor of the second embodiment configured as described above have the same functions as those of the first embodiment, description of the operation is omitted.
The second embodiment has the following features in addition to the features (2) to (6) described in the first embodiment.

（１） 第２実施形態では、減速機付モータ１１の両端面に対してトルクセンサ２０と固定プレート１２とをそれぞれ配置して、減速機付モータ１１を挟み込むようにし、減速機付モータ１１を固定プレート１２に対してトルクセンサ２０を介して支持するようにした。   (1) In the second embodiment, the torque sensor 20 and the fixed plate 12 are respectively arranged on both end surfaces of the motor 11 with a speed reducer so that the motor 11 with the speed reducer is sandwiched between them. The stationary plate 12 is supported via a torque sensor 20.

この結果、減速機付モータ１１に特殊な加工が必要でなく、減速機付モータ１１にトルクセンサ２０を簡単に装着できるとともにトルクセンサ付モータを容易に小型化ができ、さらには、汎用性が高いトルクセンサとすることができる。   As a result, no special processing is required for the motor 11 with a speed reducer, the torque sensor 20 can be easily attached to the motor 11 with a speed reducer, and the motor with the torque sensor can be easily reduced in size. A high torque sensor can be obtained.

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第１実施形態及び第２実施形態のトルクセンサ付モータは、固定プレート付であったが、固定プレート１２を省略したトルクセンサ付モータとしてもよい。この場合、減速機付モータ１１のハウジング１３において、回転出力軸１４が突出する側の端面に第１厚肉部２１を取付けすることにより、減速機付モータ１１をトルクセンサ付モータとする。 In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
The motor with torque sensor of the first embodiment and the second embodiment has a fixed plate, but may be a motor with a torque sensor in which the fixed plate 12 is omitted. In this case, in the housing 13 of the motor 11 with a speed reducer, the motor 11 with a speed sensor is made a motor with a torque sensor by attaching the first thick portion 21 to the end surface on the side from which the rotation output shaft 14 projects.

このような構成にすると、後に固定プレート１２をトルクセンサ２０の第２厚肉部２２にボルト３２にて締結するだけで、トルクセンサ付モータを固定プレート１２を介して例えばロボットハンドの関節部位等に簡単に取付することができる。   With such a configuration, the torque sensor motor is connected to the second thick part 22 of the torque sensor 20 with the bolt 32 later, and the motor with the torque sensor is connected to the robot hand joint, for example, via the fixed plate 12. It can be easily attached to.

○ 第１実施形態では、回転出力軸１４は、固定プレート１２と対向するハウジング１３の端面から突出されているが、回転出力軸１４は、固定プレート１２と対向する端面とは１８０度反対側の端面（図１においては、ハウジング１３の下端面）から突出させてもよい。   In the first embodiment, the rotation output shaft 14 protrudes from the end surface of the housing 13 facing the fixed plate 12, but the rotation output shaft 14 is 180 degrees opposite to the end surface facing the fixed plate 12. You may make it protrude from an end surface (The lower end surface of the housing 13 in FIG. 1).

○ 又、第１実施形態及び第２実施形態のトルクセンサ付モータは、減速機付モータであったが、減速機を省略したモータに代えてもよい。
○ 第１実施形態及び第２実施形態では、回転出力軸を有する装置として、モータとしたが、回転出力軸を有する装置としては、モータに限定されるものではなく、増速歯車機構や、ハーモニックドライブ（登録商標）等の減速歯車機構等を内蔵した歯車機構の回転出力軸を備えた装置を回転出力軸を有する装置としてもよい。 In addition, although the motor with torque sensor of the first embodiment and the second embodiment is a motor with a speed reducer, it may be replaced with a motor in which the speed reducer is omitted.
In the first embodiment and the second embodiment, a motor is used as a device having a rotation output shaft. However, a device having a rotation output shaft is not limited to a motor, and includes a speed increasing gear mechanism and a harmonic. A device having a rotation output shaft of a gear mechanism incorporating a reduction gear mechanism such as a drive (registered trademark) may be used as a device having a rotation output shaft.

○ 第１実施形態では、トルクセンサ２０を円形リング状に設けたが、リング状は、円形に限定されるものではなく、楕円、三角形、四角形、五角形以上の多角形等のリング状に形成してもよい。   In the first embodiment, the torque sensor 20 is provided in a circular ring shape, but the ring shape is not limited to a circular shape, and is formed in a ring shape such as an ellipse, a triangle, a quadrangle, or a pentagon or more polygon. May be.

○ 第１実施形態のトルクセンサ２０は、歪みゲージ３０を各薄肉部２３に対して配置して４個としたが、図１０（ａ）に示すように、１つの薄肉部２３に対して歪みゲージ３０を配置するようにしてもよい。この場合、１アクティブゲージ法によりゲージブリッジを構成して、トルクを検出することができる。   In the torque sensor 20 of the first embodiment, the strain gauges 30 are arranged with respect to each thin portion 23 to be four pieces. However, as shown in FIG. A gauge 30 may be arranged. In this case, a torque bridge can be detected by configuring a gauge bridge by the one active gauge method.

そして、この構成のトルクセンサ２０を第１、又は第２実施形態と同様に減速機付モータ１１に取付したり、減速機を省略したモータに対して取付してもよい。
○ 第１実施形態のトルクセンサ２０は、歪みゲージ３０を各薄肉部２３に対して配置して４個としたが、図１０（ｂ）に示すように、第１厚肉部２１に隣接する２つの薄肉部２３に対して一対の歪みゲージ３０を配置するようにしてもよい。この場合、２アクティブゲージ法によりゲージブリッジを構成して、トルクを検出することができる。 And the torque sensor 20 of this structure may be attached to the motor 11 with a speed reducer as in the first or second embodiment, or may be attached to a motor in which the speed reducer is omitted.
○ In the torque sensor 20 of the first embodiment, the strain gauges 30 are arranged with respect to each thin portion 23 to be four, but as shown in FIG. 10B, the torque sensor 20 is adjacent to the first thick portion 21. A pair of strain gauges 30 may be arranged for the two thin portions 23. In this case, a torque bridge can be detected by configuring a gauge bridge by the two-active gauge method.

そして、この構成のトルクセンサ２０を第１、又は第２実施形態と同様に減速機付モータ１１に取付したり、減速機を省略したモータに対して取付してもよい。
○ トルクセンサ２０の構成として、第１厚肉部２１及び第２厚肉部２２を１つのみにし、第１厚肉部２１に隣接する１つ又は一対の薄肉部２３に対して１つ又は一対の歪みゲージ３０を配置するようにしてもよい。図１０（ｃ）では、上記の一例として、１つの歪みゲージ３０を備えた薄肉部２３と、第１厚肉部２１と、歪みゲージ３０を備えていない薄肉部２３と、第２厚肉部２２とが交互に連結配置されて、全体が円形状に形成されたトルクセンサ２０を図示している。 And the torque sensor 20 of this structure may be attached to the motor 11 with a speed reducer as in the first or second embodiment, or may be attached to a motor in which the speed reducer is omitted.
As a configuration of the torque sensor 20, the first thick part 21 and the second thick part 22 are only one, and one or a pair of thin parts 23 adjacent to the first thick part 21 or A pair of strain gauges 30 may be arranged. In FIG. 10C, as an example of the above, the thin portion 23 provided with one strain gauge 30, the first thick portion 21, the thin portion 23 not provided with the strain gauge 30, and the second thick portion. 22 shows a torque sensor 20 that is alternately connected and arranged and formed in a circular shape as a whole.

○ 第１実施形態ではトルクセンサ２０を円形リング状としたが、図１１（ａ）に示すように、１つの第１厚肉部２１の両側に一対の薄肉部２３を介して第２厚肉部２２を連結して、連結体を構成するトルクセンサ２０を半円状に形成してもよい。そして、各薄肉部２３に対して歪みゲージ３０を取付する。   In the first embodiment, the torque sensor 20 has a circular ring shape. However, as shown in FIG. 11A, the second thick wall is formed on both sides of one first thick wall 21 via a pair of thin walls 23. The parts 22 may be connected to form the torque sensor 20 constituting the connected body in a semicircular shape. Then, a strain gauge 30 is attached to each thin portion 23.

この場合、減速機付モータ１１に取付する場合は、図１１（ａ）に示すように、一対のトルクセンサ２０を使用して全体が、略円形状になるように配置して減速機付モータ１１と固定プレート１２に対して取付けするようにする。この場合においては、部品点数が増加するが、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。勿論、第２実施形態と同様にトルクセンサ２０を減速機付モータ１１に対して取付けしてもよい。   In this case, when attached to the motor 11 with a speed reducer, as shown in FIG. 11 (a), the motor with the speed reducer is arranged by using a pair of torque sensors 20 so as to be substantially circular as a whole. 11 and the fixing plate 12. In this case, the number of parts increases, but the same effect as in the first embodiment can be obtained. Of course, you may attach the torque sensor 20 with respect to the motor 11 with a reduction gear similarly to 2nd Embodiment.

○ 図１０（ａ）に示す実施形態の変形例として、図１１（ｂ）又は図１１（ｃ）に示すように構成してもよい。すなわち、図１１（ｂ）の変形例では、トルクセンサ２０の構成は１つとして、歪みゲージ３０は、１つの薄肉部２３のみに配置されたものである。   As a modification of the embodiment shown in FIG. 10A, a configuration as shown in FIG. 11B or FIG. That is, in the modification of FIG. 11B, the configuration of the torque sensor 20 is one, and the strain gauge 30 is disposed only in one thin portion 23.

又、図１１（ｃ）の変形例では、トルクセンサ２０の構成は１つとして、一対の歪みゲージ３０が一対の薄肉部２３に配置されたものである。
この場合、図１１（ａ）では一対のトルクセンサ２０を介して減速機付モータ１１を固定プレート１２に固定する代わりに、減速機付モータ１１を１つのトルクセンサ２０とダミー４０を介して固定プレート１２に支持する。 Further, in the modification of FIG. 11C, the torque sensor 20 has a single configuration, and a pair of strain gauges 30 are arranged in the pair of thin portions 23.
In this case, in FIG. 11A, instead of fixing the motor 11 with a speed reducer to the fixed plate 12 via a pair of torque sensors 20, the motor 11 with a speed reducer is fixed via one torque sensor 20 and a dummy 40. It is supported on the plate 12.

ダミー４０はトルクセンサ２０と同様に円弧状に形成され、歪みゲージ３０を備えていない以外は、トルクセンサ２０と同様に構成すればよい。
なお、説明の便宜上、ダミー４０の構成体においても、本変形例のトルクセンサ２０に相当する構成は、同一符号を付している。 The dummy 40 is formed in an arc shape like the torque sensor 20 and may be configured similarly to the torque sensor 20 except that the dummy gauge 40 is not provided.
For the sake of convenience of explanation, even in the configuration of the dummy 40, the configuration corresponding to the torque sensor 20 of the present modification is given the same reference numeral.

○ 又、図１２に示すように、トルクセンサ２０を構成してもよい。図１２の例では、第１厚肉部２１、第２厚肉部２２の間に薄肉部２３を間にするように連結されて、連結体を構成するトルクセンサ２０が１／４円弧状に形成されている。このようにして、第１厚肉部２１と第２厚肉部２２とが、薄肉部２３を挟んで互いに並んだ方向（すなわち、１／４円弧に沿った方向）に変位可能にされている。そして、薄肉部２３のゲージ面２３ｃに対して歪みゲージ３０が取付けされている。   As shown in FIG. 12, the torque sensor 20 may be configured. In the example of FIG. 12, the torque sensor 20 is connected to the first thick part 21 and the second thick part 22 with the thin part 23 therebetween, and the torque sensor 20 constituting the connection body is formed in a ¼ arc shape. Is formed. In this way, the first thick part 21 and the second thick part 22 are displaceable in the direction along which the thin part 23 is arranged (that is, the direction along the ¼ arc). . A strain gauge 30 is attached to the gauge surface 23 c of the thin portion 23.

○ 前記各実施形態では、歪みゲージ３０を各薄肉部２３の内径側のゲージ面２３ｃに設けたが、外径側の面や面２３ａ、２３ｂに配置してもよい。又、ゲージ面２３ｃ，及び面２３ａ、或いはゲージ面２３ｃ及び面２３ｂにそれぞれ歪みゲージ３０を配置してもよい。又、歪みゲージ３０を各薄肉部２３において、外径側の面，及び面２３ａ、或いは外径側の面及び面２３ｂにそれぞれ歪みゲージ３０を配置してもよい。   In each of the above embodiments, the strain gauge 30 is provided on the gauge surface 23c on the inner diameter side of each thin portion 23. However, the strain gauge 30 may be disposed on the outer diameter side surfaces and the surfaces 23a and 23b. Further, the strain gauges 30 may be disposed on the gauge surface 23c and the surface 23a, or the gauge surface 23c and the surface 23b, respectively. Alternatively, the strain gauges 30 may be arranged on the outer diameter side surface and the surface 23a, or on the outer diameter side surface and the surface 23b, respectively, in each thin portion 23.

○ 前記各実施形態ではロボットハンドに使用されるトルクセンサ及びトルクセンサ付モータに具体化したが、トルクセンサ及びトルクセンサ付モータはロボットハンド用に限定されるものではなく、他の用途に使用されるトルクセンサ及びトルクセンサ付モータとして使用してもよい。   ○ In each of the above embodiments, the torque sensor and the motor with the torque sensor used for the robot hand are embodied. However, the torque sensor and the motor with the torque sensor are not limited to the robot hand and are used for other purposes. You may use as a torque sensor and a motor with a torque sensor.

○ 第２実施形態では、ハウジング１３に貫通孔１３ｂを設けて、貫通孔１３ｂ内、すなわち、ハウジング１３内を貫通するボルト３２により、固定プレート１２とトルクセンサ２０とを締結した。これに代えて、固定プレート１２を第２実施形態よりも幅広くするとともに、トルクセンサ２０の外径を大きくして、ボルト３２をハウジング１３の外方に配置して、固定プレート１２とトルクセンサ２０とを締結するようにしてもよい。   In the second embodiment, the through hole 13b is provided in the housing 13, and the fixing plate 12 and the torque sensor 20 are fastened by the bolt 32 penetrating through the through hole 13b, that is, inside the housing 13. Instead, the fixing plate 12 is made wider than that of the second embodiment, the outer diameter of the torque sensor 20 is increased, and the bolt 32 is disposed outside the housing 13 so that the fixing plate 12 and the torque sensor 20 are arranged. And may be fastened.

第１実施形態のトルクセンサ付モータの斜視図。The perspective view of the motor with a torque sensor of a 1st embodiment. 同じくトルクセンサの第１厚肉部と第２厚肉部の厚み方向の相違を示す模式図。The schematic diagram which similarly shows the difference of the thickness direction of the 1st thick part of a torque sensor, and a 2nd thick part. 同じくトルクセンサ付モータの分解斜視図。The disassembled perspective view of the motor with a torque sensor similarly. （ａ）〜（ｃ）は第１実施形態のトルクセンサの作用の説明図。(A)-(c) is explanatory drawing of an effect | action of the torque sensor of 1st Embodiment. 第１実施形態のトルクセンサにおけるホイートストンブリッジ回路図。The Wheatstone bridge circuit diagram in the torque sensor of 1st Embodiment. 第１実施形態のトルクセンサの出力特性図。The output characteristic figure of the torque sensor of a 1st embodiment. 第２実施形態のトルクセンサ付モータの斜視図。The perspective view of the motor with a torque sensor of 2nd Embodiment. 同じくトルクセンサの第１厚肉部と第２厚肉部の厚み方向の相違を示す模式図。The schematic diagram which similarly shows the difference of the thickness direction of the 1st thick part of a torque sensor, and a 2nd thick part. 同じくトルクセンサ付モータの分解斜視図。The disassembled perspective view of the motor with a torque sensor similarly. （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ他の実施形態のトルクセンサの平面図。(A)-(c) is a top view of the torque sensor of other embodiment, respectively. （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ他の実施形態のトルクセンサの平面図。(A)-(c) is a top view of the torque sensor of other embodiment, respectively. 他の実施形態のトルクセンサの平面図。The top view of the torque sensor of other embodiments.

符号の説明Explanation of symbols

１１…減速機付モータ、１２…固定プレート（支持部材）、
１３…ハウジング、１４…回転出力軸、２０…トルクセンサ、
２１…第１厚肉部、２１ａ…面、２１ｂ…面、
２２…第２厚肉部、２２ａ…面、２２ｂ…面、
２３…薄肉部、２３ａ…面、２３ｂ…面
２３ｃ…ゲージ面、３０…歪みゲージ。 11 ... Motor with reduction gear, 12 ... Fixed plate (support member),
13 ... Housing, 14 ... Rotation output shaft, 20 ... Torque sensor,
21 ... 1st thick part, 21a ... surface, 21b ... surface,
22 ... 2nd thick part, 22a ... surface, 22b ... surface,
23 ... Thin wall part, 23a ... Surface, 23b ... Surface 23c ... Gauge surface, 30 ... Strain gauge.

Claims (8)

厚肉部と弾性変形可能な薄肉部とが連結された連結体と、
前記薄肉部に配置された歪みゲージとを備え、
前記厚肉部は、回転出力軸を有する装置のハウジングに一体に連結可能に形成された第１厚肉部と、支持部材に一体に連結可能に形成された第２厚肉部を含み
前記第１厚肉部と前記第２厚肉部間に前記薄肉部が形成されて、第１厚肉部と第２厚肉部とが互いに並んだ方向に変位可能にされていることを特徴とするトルクセンサ。 A connected body in which a thick part and a thin part capable of elastic deformation are connected;
A strain gauge disposed in the thin portion,
The thick part includes a first thick part formed so as to be integrally connectable to a housing of an apparatus having a rotation output shaft, and a second thick part formed so as to be integrally connectable to a support member. The thin-walled portion is formed between the first thick-walled portion and the second thick-walled portion, and the first thick-walled portion and the second thick-walled portion are displaceable in a line-up direction. Torque sensor. 第１厚肉部と第２厚肉部とが交互に配置されるとともに互いに隣接する第１厚肉部と第２厚肉部間に弾性変形可能な薄肉部が連結された連結体と、
前記薄肉部のうち少なくとも１つの薄肉部に配置された歪みゲージとを備え、
前記第１厚肉部が、回転出力軸を有する装置に一体に連結可能に形成され、
前記第２厚肉部が、支持部材に一体に連結可能に形成され、
前記第１厚肉部と第２厚肉部とが並んだ方向に変位可能にされていることを特徴とするトルクセンサ。 A connected body in which the first thick part and the second thick part are alternately arranged and the thin part capable of elastic deformation is connected between the first thick part and the second thick part adjacent to each other;
A strain gauge disposed in at least one thin portion of the thin portion,
The first thick portion is formed so as to be integrally connectable to a device having a rotation output shaft,
The second thick part is formed so as to be integrally connectable to the support member,
A torque sensor, wherein the first thick part and the second thick part are displaceable in a line-up direction. 前記連結体がリング状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルクセンサ。   The torque sensor according to claim 1, wherein the connecting body is formed in a ring shape. 前記連結体が、円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルクセンサ。   The torque sensor according to claim 1, wherein the connecting body is formed in an arc shape. 請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のトルクセンサが、回転出力軸を有する装置であるモータに対して第１厚肉部にて取付けされていることを特徴とするトルクセンサ付モータ。   The torque sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the torque sensor is attached to a motor that is a device having a rotation output shaft at a first thick portion. With motor. 前記モータが減速機付モータであることを特徴とする請求項５に記載のトルクセンサ付モータ。   The motor with a torque sensor according to claim 5, wherein the motor is a motor with a reduction gear. 前記減速機付モータがロボットハンド用のモータであることを特徴とする請求項６に記載のトルクセンサ付モータ。   The motor with a torque sensor according to claim 6, wherein the motor with a speed reducer is a motor for a robot hand. 前記第２厚肉部が、支持部材に一体に連結されていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のうちいずれか１項に記載のトルクセンサ付モータ。   The motor with a torque sensor according to any one of claims 5 to 7, wherein the second thick part is integrally connected to a support member.
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