JP2016097460A - アクチュエータ、駆動機器 - Google Patents

Abstract

【課題】静的トルク校正装置によって、適正にトルク校正ができるアクチュエータを提供する。
【解決手段】アクチュエータは、本体ケーシングと、負荷を駆動するための駆動モータと、前記本体ケーシングに対して相対的に回転し、前記負荷に駆動力を伝達する駆動力伝達部と、第１伝達部に伝達される前記動力伝達部からの反力と第２伝達部に伝達される前記本体ケーシングからの反力に基づいてトルクを検出するトルクセンサーと、前記駆動モータを前記トルクセンサーの第１伝達部側に固定するモータ固定部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータ等のモータを駆動源とし、被駆動体の駆動トルクを検出するトルクセンサーを備えたアクチュエータ、駆動機器に関する。

モータ駆動される駆動機器としてトルク計測機器がある。トルク計測機器として、電動締付機、電動ドライバー等がある。トルク計測機器のトルク校正を行うトルク校正装置には、静的トルク校正装置と、動的トルク校正装置とがある。

電動締付機等のモータ駆動のトルク計測機器には、ひずみゲージ等のトルクセンサーが取り付けられ、検出したひずみに基づいてトルク値を求める。モータ駆動のトルク計測機器におけるトルク値の校正は、動的トルク校正装置により行うのが一般的である。

動的トルク校正装置による校正は、実際にトルク計測機器のモータを駆動した状態で、動的トルク校正装置が測定した値と、モータ駆動のトルク計測機器で検出したトルク値とを比較して行われる。

ところで、動的トルク校正装置は、静的トルク校正装置に比べて非常に高価である。このため、静的トルク校正装置によりモータ駆動のトルク計測機器の校正が行えれば、安価に校正を行える。静的トルク校正装置は、例えばトルクレンチの出力軸部が係合する入力軸部と、前記入力軸部のひずみを検出するセンサーと、前記センサーで検出したひずみに基づいてトルク値を求める演算部と、前記演算部で求めたトルク値を表示する表示部等により構成される。そして、トルクレンチを回し、当該トルクレンチのトグル機構等で構成されるトルクリミッターが動作したときにおける静的トルク校正装置の計測トルク値に基づいて当該トルクレンチの校正を行う。すなわち、トルクレンチのトルクリミッターに設定したトルク値が静的トルク校正装置の計測トルク値と比較される。

したがって、静的トルク校正装置により、トルクセンサーを備えたモータ駆動のトルク計測機器を校正する場合には、モータ駆動を行わずに校正を行うことになる。このため、モータ駆動のトルク計測機器については、校正の際に、出力軸の回転でトルクセンサーにひずみを検出させる必要がある。

また、モータ駆動のトルク計測機器は、機器ハウジングにモータが固定され、モータの出力軸が例えば遊星歯車減速機に連結され、遊星歯車減速機の出力軸にボルトが係合するソケットやねじが係合するビットが連結される。また、トルクセンサーは遊星歯車減速機のリングギアと機器ハウジングとの間に配置された部材を起歪体とし、前記起歪体に貼り付けた歪ゲージにより構成される（特許文献１）。

モータ駆動により例えばボルトを締め付ける際に、リングギアには反力（Ｒ１）が作用し、機器ハウジングにはモータの反力（Ｒ２）が作用する。したがって、起歪体には、反力（Ｒ１）とモータ反力（Ｒ２）が作用する。そして、反力Ｒ１と反力Ｒ２との和（Ｒ３）に応じて起歪体に生じたひずみを歪ゲージが検出する。

このようなモータ駆動のトルク計測機器において、実際にボルトを締め付けた時のトルクは反力Ｒ３に基づくものである。

しかし、静的トルク校正装置により、トルクセンサーを備えたモータ駆動のトルク計測機器を校正する場合には、モータは駆動されないため、モータ駆動のトルク計測機器が示すトルク値は反力Ｒ１のみに基づくことになり、実態と合わないことになる。

特開２００８−１１０４１４号公報

本発明の目的は、静的トルク校正装置によって、適正にトルク校正ができるアクチュエータ、モータで駆動されるトルク計測機器等の駆動機器を提供することにある。

本発明の目的を実現するアクチュエータの第１の構成は、本体ケーシングと、被駆動体を駆動するための駆動モータと、前記本体ケーシングに対して相対的に回転し、前記被駆動体に駆動力を伝達する駆動力伝達部と、第１伝達部に伝達される前記動力伝達部からの反力と第２伝達部に伝達される前記本体ケーシングからの反力に基づいてトルクを検出するトルクセンサーと、前記駆動モータを前記トルクセンサーの第１伝達部側に固定するモータ固定部と、を有する。

本発明の目的を実現するアクチュエータの第２の構成は、上記第１の構成において、前記駆動力伝達部は、前記本体ケーシングの外側から駆動力が付与可能としている。

本発明の目的を実現するアクチュエータの第３の構成は、上記いずれかの構成において、前記駆動力伝達部は、遊星歯車遊星機構を有し、前記歯車遊星機構のリングギアに生じる反力が前記トルクセンサーの第１伝達部に伝達されることを特徴とする。

本発明の目的を実現するアクチュエータの第４の構成は、上記第３の構成において、前記本体ケーシング内に、前記遊星歯車機構と前記トルクセンサーが配置されていることを特徴とする。

本発明の目的を実現するアクチュエータの第５の構成は、上記いずれかの構成において、前記本体ケーシングと前記駆動モータとは、前後に直列的に配置することを特徴とする。

本発明の目的を実現するアクチュエータの第６の構成は、上記した第５の構成において、前記モータ固定部は、前記駆動モータの前部に固定された固定基板と、前記固定基板から前方に延出し、前記駆動モータを前記駆動モータの前方に配置した前記トルクセンサーの第１伝達部に固定されるモータ固定軸と、を有することを特徴とする。

本発明の目的を実現するアクチュエータの第７の構成は、上記した第６の構成において、前記モータ固定軸は、中空軸に形成されていて、前記駆動モータから前記動力伝達部に駆動力を伝達する動力伝達軸が隙間を有して挿通されていることを特徴とする。

本発明の目的を実現するアクチュエータの第８の構成は、上記いずれかの構成において、前記駆動力伝達部は、出力軸が本体ケーシングの前端から前方に支出していることを特徴とする。

本発明の目的を実現するアクチュエータの第９の構成は、上記いずれかの構成において、前記駆動モータは電動モータであることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動機器の第１の構成は、上記したいずれかの構成のアクチュエータと、前記アクチュエータを内装する外装ハウジングと、を有し、前記アクチュエータは、駆動力伝達部のみが前記外装ハウジングに対して固定されることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動機器の第２の構成は、上記駆動機器の第１の構成において、前記アクチュエータの駆動モータは、外装ハウジング内に設けたブラケットにより、前記外装ハウジングに対してモータ反力が作用しない状態に支承されることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動機器の第３の構成は、上記駆動機器のいずれかの構成において、前記アクチュエータの駆動モータが電動モータの場合、前記外装ハウジングには、前記電動モータの電源であるバッテリーが装着されることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動機器の第４の構成は、上記駆動機器のいずれかの構成において、前記外装ハウジングは、ストレート形状、ピストル型形状のいずれかであることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動機器の第５の構成は、上記駆動機器の第４の構成において、前記アクチュエータは、先端部にＬ字形状のヘッド部が設けられていることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動機器の第６の構成は、上記駆動機器のいずれかの構成において、前記外装ハウジングには、前記駆動力伝達部に前記本体ケーシングの外側から駆動力を付与可能とする孔部が形成されていることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動機器の第７の構成は、上記駆動機器のいずれかの構成において、前記駆動機器は、トルク測定機器、動力伝達機器、ロボットアーム、マニュピュレータのいずれかであることを特徴とする。

本発明の目的を実現する駆動機器の第８の構成は、上記駆動機器のいずれかの構成において、前記トルクセンサーで検出した検出値に基づいてトルク値を求める演算部と、前記演算部で求めたトルク値を表示する表示部を有することを特徴とする。

本発明のアクチュエータによれば、例えば電動モータにより駆動力伝達部を介して被駆動体を駆動する際、トルクセンサーがモータ反力を含んでトルク値を検出するため、トルクセンサーは実際に被駆動体に加わるトルク値を検出することができる。

そして、静的トルク校正装置によりアクチュエータのトルク校正を行う際には、動力伝達部を外部からの操作で回転させれば、トルクセンサーと静的トルク校正装置に同時に負荷を与えることができる。

請求項３に係る発明によれば、負荷トルクの反力が歯車遊星機構のリングギアに生じるので、トルクセンサーの第１伝達部に反力を容易に伝達することができる。

請求項４、５に係る発明によれば、アクチュエータをコンパクト化することができる。

請求項６に係る発明によれば、駆動モータのモータ反力が外装ケーシングに伝達されることなくトルクセンサーの第１伝達部に伝達させることができる。

請求項７に係る発明によれば、モータ固定軸を利用して駆動モータの駆動力を、動力伝達軸を介して動力伝達部に伝達することができ、アクチュエータをコンパクト化することができる。

請求項８に係る発明によれば、アクチュエータの出力を出力軸という軸部材により取り出すことができる。

請求項９に係る発明によれば、電動モータの電源コードがモータ反力を本体ケーシングに伝達することは殆どないため、モータ反力の管理が容易に行える。

本発明の駆動機器としては、ナットランナー、ボルトの締め付け機等のトルク測定機器、動力伝達機器、ロボットアーム、マニュピュレータ等を例示できる。そして、これらの機器が計測する被駆動体のトルク値はモータ反力を加味しているため、実際の被駆動体を駆動する例えば締付トルクを検出することができる。そして、静的トルク校正装置によるトルク校正も容易に行うことができる。また、アクチュエータは駆動力伝達部のみを外装ハウジングに固定するだけで、駆動モータを外装ハウジングに対して固定する必要がない。

請求項１１に係る発明によれば、駆動モータを安定して外装ハウジング内に保持することができる。

請求項１２に係る発明によれば、コードレスの駆動機器にも適用することができる。

請求項１３、１４に係る発明によれば、種々の外観形状の駆動機器に適用することができる。

請求項１５に係る発明によれば、静的トルク校正装置によるトルク校正が容易に行える。

請求項１６に係る発明によれば、広範囲な機器に適用することができる。

請求項１７に係る発明によれば、検出したトルク値を表示部で確認することができる。

本発明の第1実施形態を示すアクチュエータの断面図。 図１に示すアクチュエータのトルクセンサーの分解図。 （ａ）は図２のＡ−Ａ矢視図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視図。 図２に示すトルクセンサーの組み立て状態を示す断面図。 本発明の第２実施形態を示すストレート型電動締付機の断面図。 本発明の第３実施形態を示すピストル型電動締付機の断面図。 本発明の第４実施形態を示すアングル型電動締付機の断面図。

以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

第１実施形態
図１は本発明の第1実施形態を示すアクチュエータの断面図、図２は図１に示すアクチュエータのトルクセンサーの分解図、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ矢視図、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ矢視図、図４は図２に示すトルクセンサーの組み立て状態を示す断面図である。

本実施形態のアクチュエータ１０は、電動モータ１と、動力伝達部３と、トルクセンサー５と、電動モータ１のケーシング１１をトルクセンサー５に固定するモータ固定部７と、を有する。

電動モータ１の前部にトルクセンサー５を挟んで動力伝達部３を配置する。また、電動モータ１の中心軸と動力伝達部３の中心軸とトルクセンサー５の中心軸を同一軸線上に配置している。

電動モータ１は、例えばＤＣブラシレスモータで、円筒形状のモータケーシング１１の先端部側にモータ軸１２が支出されている。本実施形態において、モータケーシング１１の前端部には、取り付け部１３が設けられる。取り付け部１３には、凹形状に形成された複数の係合凹部１４が形成されている。

動力伝達部３は、本体ケーシング３１と、遊星歯車減速機３２と、出力軸部３３とを有する。本体ケーシング３１内には、遊星歯車減速機３２と、トルクセンサー５と、動力伝達軸３５が配置される。出力軸部３３の前部は、本体ケーシング３１の前端から前方に支出されている。

遊星歯車減速機３２は、トルクセンサー５の前方に配置される。トルクセンサー５は遊星歯車減速機３２と電動モータ１との間に配置される。

遊星歯車減速機３２は、内周面に内歯３２１を備えた円筒形状のリングギア３２２と、内歯３２１と太陽ギア３２３に噛み合う複数の遊星ギア３２４と、複数の遊星ギア３２４を自転可能に支持する支持軸３２５を有するキャリア（ケージ）３２６を備える。複数の遊星ギア３２４は、太陽ギア３２３の周りに公転しながら自転する。キャリア３２６には、遊星歯車減速機３２の軸中心線と同軸に出力軸３３が設けられている。太陽ギア３２３は動力伝達軸３５の先端部に形成される。

出力軸３３には、本体ケーシング３１内に存在する部分において、軸方向と直交する方向に第１貫通孔３３１が形成されている。また、リングギア３２２には、第１貫通孔３３１と軸方向および軸方向と直交する方向で一致する第２貫通孔３２７が形成されている。出力軸３３の先端部には、例えばカプラー３９が取り付けられ、不図示のソケット等が取り外し可能に装着される。

さらに、本体ケーシング３１には、第１貫通孔３３１と第２貫通孔３２７と軸方向および軸方向と直交する方向で一致する第３貫通孔３１１が形成されている。本実施形態において、第３貫通孔３１１の内径は、第１貫通孔３３１と第２貫通孔３２７の内径よりも大径に形成している。

本実施形態において、リングギア３２２の前端は、遊星ギア３２４の軸方向の前方まで延び、この延びた部分に第２貫通孔３２７が形成される。またリングギア３２２の後端は、遊星ギア３２４の軸方向の後方まで延び、この延びた後方部分である後方嵌合部３２２ｂまで内歯３２１が形成される。

図２から図４に示すように、トルクセンサー５は、起歪体５１と、歪ゲージ５２とにより構成する。

起歪体５１は、円盤状に形成した反力伝達部５１１と、円盤状に形成した反力受け部５１２と、弾性変形する一対の弾性変形体５１３ａ、５１３ｂとを有する。歪ゲージ５２は、各弾性変形体５１３ａ、５１３ｂに貼り付けられる。

反力伝達部５１１と反力受け部５１２は、軸方向に沿って対向配置される。反力伝達部５１１は、軸中心部にねじ孔５１１ａが軸方向に貫通して形成される。反力伝達部５１１は、リングギア３２２の後方嵌合部３２２ｃに嵌合する。反力伝達部５１１の外周部には、後方嵌合部３２２ｃの内歯３２１に噛み合うギア部５１１ｂが形成される。反力伝達部５１１は、リングギア３２２の後方嵌合部３２２ｃに嵌合することで、内歯３２１とギア部５１１ｂが噛み合い、軸回りに対してリングギア３２２と一体的に結合される。

反力伝達部５１１には、外周面から軸中心に向かって穴部５１１ｃが形成される。リングギア３２２の後端部には、反力伝達部５１１の穴部５１１ｃが臨むねじ孔部３２２ａが形成され、ストッパーねじ３２２ｂがねじ孔部３２２ａにねじ込まれ、ストッパーねじ３２２ｂの先端部が穴部５１１ｃに差し込まれる。このため、ストッパーねじ３２２ｂにより、反力伝達部５１１が軸方向後方に抜け出るのが防止される。また、反力伝達部５１１の外周と本体ケーシング３１の内周面との間に、ベアリング３６が配置される。ベアリング３６により、遊星歯車減速機３２を支持しつつ、リングギア３２２に伝わる締め付け反力が本体ケーシング３１に伝わらないようにしている。

反力伝達部５１１のねじ孔５１１ａには、モータ固定部７のモータ固定軸７１の先端部に形成されたねじ部７１ａがねじ結合される。このモータ固定軸７１には、電動モータ１のモータ反力が伝達される。

反力受け部５１２は、本体ケーシング３１の後端部に内挿される。反力受け部５１２は、本体ケーシング３１の後端部に固定ねじ３７により固定される。固定ねじ３７は、反力受け部５１２に形成したねじ孔５１２ａにねじ込まれる。

反力受け部５１２には、中心軸の周りに第１軸孔部５１２ｂと、第１軸孔部５１２ｂの内径よりも大径の内径を有する第２軸孔部５１２ｃが形成される。第１軸孔部５１２ｂの内径は、モータ固定軸７１の外径よりも大径に形成され、モータ固定軸７１と反力受け部５１２とが非接触状態に保持される。したがって、モータ固定軸７１に加わるモータ反力が反力受け部５１２に伝達されないようにしている。

第２軸孔部５１２ｃには、ベアリング３８が装着される。ベアリング３８には、モータ固定軸７１が内装され、電動モータ１を支持しつつ、電動モータ１のモータ反力が反力受け部５１２に伝達されないようにしている。

一対の弾性変形体５１３ａ、５１３ｂは、反力伝達部５１１と反力受け部５１２との間に固定配置される。本実施形態において、弾性変形体５１３ａと弾性変形体５１３ｂと、反力伝達部５１１と、反力受け部５１２を、例えばアルミニウム等の金属により一体的に形成する。

一対の弾性変形体５１３ａ、５１３ｂは、厚さが薄い矩形平板形状に形成され、回転中心軸を中心に軸対称に、対向配置される。一対の弾性変形体５１３ａ、５１３ｂは、板厚方向を径方向と直交する方向に配置している。また、一対の弾性変形体５１３ａ、５１３ｂは、起歪体５に挿通されるモータ固定軸７１とは触れない位置に配置される。

本実施形態において、起歪体５１は、反力伝達部５１１がリングギア３２２の後端部に固定され、反力受け部５１２が本体ケーシング３１の後端部に固定される。遊星歯車減速機３２は、リングギア３２２が軸回りに固定されている状態で出力軸３３に負荷、例えば締め付け力が加わると、この負荷である締付力に応じて締め付け反力（Ｒ１）がリングギア３２２に伝達される。

本実施形態において、リングギア３２２は、起歪体５１を介して本体ケーシング３１に固定されている。したがって、起歪体５１の反力伝達部５１１には、リングギア３２２を介して締め付け反力が伝達される。起歪体５１は、反力受け部５１２が本体ケーシング３１に固定されているので、一対の弾性変形体５１３ａ、５１３ｂはねじり変形される。電動モータ１のモータ軸１２の回転方向を時計回り方向（以下、正回転方向とする）とすると、遊星歯車減速機３２の出力軸３３も正回転方向に回転する。また、遊星歯車減速機３２のリングギア３２２にも正回転方向の回転力が付与されているので、締め付け反力（Ｒ１）の向きは、正回転方向と逆方向である逆回転方向となる。

モータ固定部７は、モータ固定軸７１と、モータ取り付け部７２とを有する。モータ固定軸７１は、中空に形成されていて、軸孔部７１ｂに動力伝達軸３５が貫通する。モータ取り付け部７２は、円盤形状の基板７２０に貫通孔部７２１と、複数の係合爪部７２２とを形成する。基板７２０の前面（電動モータ１とは反対面）側にモータ固定軸７１が固定される。モータ固定軸７１は、貫通孔部７２１と軸心を一致させて取り付けられる。モータ固定軸７１の軸孔部７１内に配置される動力伝達軸３５は、後端部が電動モータ１のモータ軸１２に連結される。電動モータ１のモータ軸１２が正方向回転すると、動力伝達軸３５は正回転方向に回転し、太陽ギア３２３を正回転方向に回転させる。

モータ取り付け部７２は、基板７２０の係合爪部７２２が、モータケーシング１１の前端部に固定される取り付け部１３の各係合凹部１４に係合する。基板７２０の係合爪部７２２が取り付け部１３の各係合凹部１４に係合することで、モータ取り付け部７２と電動モータ１は、軸回りに一体化する。電動モータ１をモータ取り付け部７２の基盤７２０に対して軸方向にも一体化するために、例えば係合爪部７２２を係合凹部１４にねじにより固定するようにしても良い。

また、図１に示すように、基板７２０の係合爪部７２２に代えて円筒状の締め付け部７２３を設けるようにしても良い。締め付け部７２３は外周部にねじ部が形成され、また締め付け部７２３の後端部７２３ａをテーパー面とする。締め付け部７２３には、締付ナット部７２４が螺合する。締め付けナット部７２４は、内周部に、ねじ部７２４ａと、後端部７２３ａのテーパー面に嵌合する凹面部７２４ｂが形成される。

締付ナット部７２４を締め付け部７２３にねじ込むと、凹面部７２４ｂが前方に移動するに従って、後端部７２３ａのテーパー面と摺接し、後端部７２３ａを締め付けることで、基板７２０と電動モータ１とを軸方向および軸回りに対して一体化する。

モータ固定部７は、電動モータ１のモータケーシング１１をトルクセンサー５に対して支持する。具体的には、モータ固定軸７１の先端部が起歪体５１の反力伝達部５１１に固定される。したがって、トルクセンサー５の反力伝達部５１１に電動モータ１が支持され、電動モータ１のモータ軸１２が遊星歯車減速機３２の出力軸３３に連結される。なお、電動モータ１は、本体ケーシング３１には固定されていない。

モータ固定軸７１は、先端部のねじ部７１ａが反力伝達部５１１のねじ孔５１１ａにねじ結合（右ねじ回り）することで、正回転方向のモータ反力（Ｒ２）を反力伝達部５１１に直接伝達する。

起歪体５１の反力伝達部５１１には、正回転方向の締め付け反力（Ｒ１）と、正回転方向のモータ反力（Ｒ２）が加わる。一般に、モータ反力Ｒ２は締め付け反力Ｒ１に比べて非常に小さい。すなわち、電動モータ１を駆動して例えばボルト等を締め付ける場合、起歪体５１の反力伝達部５１１には、反力Ｒ１と反力Ｒ２の和（Ｒ１＋Ｒ２）の反力が加わる。

したがって、トルクセンサー５の歪ゲージ５２が検出し、表示する計測値（トルク値）は、反力Ｒ１と反力Ｒ２の和に基づくことになる。仮に、電動モータ１のケーシング１１を一般に行われるように本体ケーシング３１側に固定すると、起歪体５１の反力受け部５１２に正回転方向の反力（Ｒ２）が付与される。そうすると、起歪体５１の一対の弾性変形体５１３ａ、５１３ｂには、反力Ｒ１から反力Ｒ２を引いた反力に基づいて弾性変形される。このため、実際に締め付けを行う締付トルク値よりも、反力Ｒ２に対応するトルク値を差し引いた値が表示されることになる。

次に、アクチュエータ１０のトルク値の校正を静的トルク校正装置により行う場合について説明する。静的トルク校正装置についての詳しい説明は省略するが、不図示の静的トルク校正装置の入力軸にアクチュエータ１０の出力軸３３を不図示のソケット等を用いて係合する。その際、アクチュエータ１０は、静的トルク校正装置の支持部に支持される。なお、静的トルク校正によるトルク校正の際には電動モータ１への通電は行われない。

静的トルク校正において、出力軸３３を回転させ、同時にトルクセンサー５の起歪体５１にねじりトルクを与えるために、棒状の調整部材４０を本体ケーシング３１の第３貫通孔３１１からリングギア３２２の第２貫通孔３２７を通し、出力軸３３の第１貫通孔３３１まで挿入する。そして、調整部材４０を正回転方向に回す。第１貫通孔３３１の内径と第２貫通孔３２７の内径は調整部材４０の外径と等しく形成され、調整部材４０が第１貫通孔３３１と第２貫通孔３２７にガタなく挿入される。

起歪体５１のねじり剛性は非常に高く、また静的トルク校正装置の入力軸も非常に剛性が高いので、実際に出力軸３３を回転させる角度は僅かである。また、第３貫通孔３１１の内径は、調整部材４０の外径よりも大きいので、調整部材４０を計測のために十分に回転させる余裕がある。

調整部材４０を回転軸回りに回すと、出力軸３３に回転力が付与され、静的トルク校正装置の入力軸にねじり応力が発生する。静的トルク校正装置は、入力軸のねじり応力を計測し、トルク値を求め、表示部に求めたトルク値を表示する。

一方、調整部材４０を回転軸回りに回すと、リングギア３２２を介して起歪体５１の反力伝達部５１１に回転軸回りの回転力が付与される。

したがって、調整部材４０による回転で、静的トルク校正装置の入力軸に生じるねじりひずみと、起歪体５１に生じるねじりひずみは同じ条件で生じるため、電動モータ１１を駆動源とするアクチュエータ１０を静的トルク校正装置でトルク値の校正を行うことができる。また、アクチュエータ１０は、トルクセンサー５が電動モータ１のモータ反力を含んでトルク値を計測するので、実際の締め付けトルク値と計測トルク値が一致する。

上記した実施形態のアクチュエータ１０において、トルクセンサー５は、図２−５に記載の構成に限定されることはなく、締付トルクの反力とモータ反力との和が起歪体に付与される構成であればどのような構成であっても良い。

また、アクチュエータ１０は、一つの遊星歯車減速機を有した構成としているが、二段またはそれ以上の構成であっても良く、減速機が無くても良い。

第２実施形態
図５は本発明の第２実施形態を示す。

図５はストレート型電動締付機の断面図で、図１に示すアクチュエータ１０を使用している。

図５に示すストレート型電動締付機６０は、外装ハウジング６１内にアクチュエータ１０が配置される。アクチュエータ１０は、本体ケース３１が外装ハウジング６１に回転軸回りおよび回転軸方向に移動不能に固定される。アクチュエータ１０は駆動力伝達部３のみが外装ハウジング６１に固定される。ただし、電動モータ１は、外装ハウジング６１に対して回転軸回りには固定されず、支持ブラケット６２に支承され、モータ反力が外装ハウジング６１に伝達されないようにしても良い。

外装ハウジング６１の後端部には、駆動回路部（不図示）が配置される区室６１１が形成される。区室６１１には、電源コード６３や通信線が接続される端子部６４が取り付けられる。外装ハウジング６１の前部にはトリガースイッチ６５が設けられる。区室６１１には、回転数の高低を調節する回転調節スイッチ６６が配置される。また、外装ハウジング６１には、不図示の表示部が配置され、トルクセンサー５で検出したトルク値などが表示される。

電動モータ１の電源コード１５は、区室６１１の壁部６１２に形成した通し孔６１３を通して端子部６４に接続されるが、電源コード１５の外径よりも通し孔６１３の内径を大径とし、モータ反力が電源コード１５を介して外装ハウジング６１に伝達されることがないようにしている。

外装ハウジング６１には、調整部材４０が挿入される孔部（不図示）が形成される。

本実施形態は、カプラー３９にソケット（不図示）を装着することで、ボルト、ナットを締め付けるトルク計測機器としてのストレート型電動締付機として説明したが、電動ドリル等の電動工具、動力伝達装置としても良い。

第３実施形態
図６は第３実施形態を示す。

図６はピストル型電動締付機の断面図で、図１に示すアクチュエータ１０を使用している。

図６に示すピストル型電動締付機８０は、第１外装ハウジング８１と、第２外装ハウジング８２とを有する。第１外装ハウジング８１に対し、第２外装ハウジング８２はほぼ直角に配置される。

第１外装ハウジング８１内にアクチュエータ１０が配置される。アクチュエータ１０は、本体ケース３１が第１外装ハウジング８１に回転軸回りおよび回転軸方向に移動不能に固定される。しかし、電動モータ１は、第１外装ハウジング８１に対して回転軸回りには固定されず、支持ブラケット８３に支承され、モータ反力が第１外装ハウジング８１に伝達されないようにしている。第１外装ハウジング８１には、調整部材４０が挿入される挿入孔（不図示）が形成される。

第１外装ハウジング８１には、電動モータ１の回転数の高低を調節する回転調節スイッチ８４が配置される。また、第１外装ハウジング８１には、不図示の表示部が配置され、トルクセンサー５で検出したトルク値などが表示される。

第２外装ハウジング８２の上部には、トリガースイッチ８５が配置され、下端にはバッテリー８６が交換可能に配置される。第２外装ハウジング８２の下部には、駆動回路部８７が配置される。

本実施形態のピストル型電動締付機に対しても、図１に示すアクチュエータ１０を容易に組み付けることができ、静的トルク校正装置により適正なトルク校正が実現できる。

本実施形態は、カプラー３９にソケット（不図示）を装着することで、ボルト、ナットを締め付けるトルク計測機器としてのストレート型電動締付機として説明したが、電動ドリル等の電動工具、動力伝達装置としても良い。

第４実施形態
図７は第４実施形態を示す。

図７はアングル型電動締付機の断面図で、図１に示すアクチュエータ１０を使用している。

図７に示すアングル型電動締付機９０は、第１外装ハウジング９１と、第２外装ハウジング９２と、バッテリー９３を有する。第１外装ハウジング９１内には、アクチュエータ１０が配置される。第１外装ハウジング９１の後部に第２外装ハウジング９２が取り外し可能に接続される。第２外装ハウジング９２の後端部にバッテリー９３が交換可能に装着される。第２外装ハウジング９２の後端部にはトリガースイッチ９４が配置され、第２外装ハウジング９２内に駆動回路部９５が配置される。また、第２外装ハウジング９２の前端部には表示部９６が配置される。

第１外装ハウジング９１内にアクチュエータ１０が配置される。アクチュエータ１０は、本体ケース３１が第１外装ハウジング９１に回転軸回りおよび回転軸方向に移動不能に固定される。しかし、電動モータ１は、第１外装ハウジング９１に対して回転軸回りには固定されていない。なお、図５に示す実施形態と同様に、不図示の支持ブラケットにより軸回りに対して回転自在に支承し、モータ反力が第１外装ハウジング９１に伝達されないようにしてもよい。第１外装ハウジング９１には、調整部材４０が挿入される挿入孔（不図示）が形成される。

アクチュエータ１０は、先端部にＬ字形状のヘッド部４１が固定される。出力軸３３の先端部には第１傘歯車４２が取り付けられる。ヘッド部４１は、Ｌ字形状のヘッドケーシング４１１と、ヘッドケーシング４１１内に回転自在に配置される駆動軸４３と、駆動軸４３の一端に取り付けられた第２傘歯車４４を有する。

ヘッド部４１のヘッドケーシング４１１は、本体ケーシング３１に固定される。第１傘歯車４２と第２傘歯車４４が噛み合い、出力軸３３の回転が駆動軸４３に伝達される。駆動軸４３には、例えばソケット等が装着され、ボルトやナットなどを回す。

上記した第１実施形態では、駆動源を電動モータとしているが、油圧、空気等の流体を用いたモータであっても良い。また、サイズについても超小型から大型のものまでどのようなサイズであっても良い。

また、本発明のアクチュエータは、所定のトルク値でボルト等を締め付ける締め付け機に使用されるものに限定されるものではなく、例えばロボットのアーム、マニュピュレータの駆動部として使用することができる。この場合、駆動対象物を所定のトルクで駆動することができる。すなわち、モータ反力を加えたトルク値を検出することができるので、駆動対象物を設定したトルク値で高精度に駆動することができる。

また、アクチュエータ１０を装備した駆動機器として、第２実施形態から第４実施形態のトルク計測機器を示しているが、本発明の駆動機器はこれらのトルク計測機器に限定されるものではなく、上記したロボットアームやマニュピュレータ等が例示できる。

上記した第２から第４実施形態において、駆動回路部には、トルクセンサー５で検出した検出値に基づいてトルク値を求める演算部を有し、前記演算部で求めたトルク値を表示部に表示する。

１０ アクチュエータ
１ 電動モータ
１１ モータケーシング １２ モータ軸
１３ 取付け部 １４ 係合凹部
３ 動力伝達部
３１ 本体ケーシング ３２ 遊星歯車減速機 ３３ 出力軸部
３５ 動力伝達軸 ３６、３８ ベアリング ３７ 固定ねじ
３９ カプラー
４０ 調整部材
３１１ 第３貫通孔
３２１ 内歯 ３２２ リングギア
３２２ａ ねじ孔部 ３２２ｂ ストッパーねじ
３２２ｃ 後方嵌合部
３２３ 太陽ギア ３２４ 遊星ギア ３２５ 支持軸
３２６ キャリア（ケージ）
３３１ 第１貫通孔 ３２７ 第２貫通孔
５ トルクセンサー
５１ 起歪体 ５２ 歪ゲージ
５１１ 反力伝達部 ５１２ 反力受け部
５１１ａ ねじ孔 ５１１ｂ ギア部 ５１１ｃ 穴部
５１３ａ、５１３ｂ 弾性変形体
５１２ａ ねじ孔 ５１２ｂ 第１軸孔部
５１２ｃ 第２軸孔部
７ モータ固定部
７１ モータ固定軸 ７２ モータ取り付け部
７１ａ ねじ部 ７１ｂ 軸孔部
７２０ 基板 ７２１ 貫通孔部 ７２２ 係合爪部
７２３ 締め付け部 ７２３ａ 後端部 ７２４ 締付ナット部
７２４ａ ねじ部 ７２４ｂ 凹面部
６０ ストレート型電動締付機
６１ 外装ハウジング ６２ 支持ブラケット ６３ 電源コード
６４ 端子部 ６５ トリガースイッチ ６６ 回転調節スイッチ
６１１ 区室 ６１２ 壁部 ６１３ 通し孔
８０ ピストル型電動締付機
８１ 第１外装ハウジング ８２ 第２外装ハウジング
８３ 支持ブラケット ８４ 回転調節スイッチ
８５ トリガースイッチ ８６ バッテリー ８７ 駆動回路部
９０ アングル型電動締付機
９１ 第１外装ハウジング ９２ 第２外装ハウジング
９３ バッテリー ９４ トリガースイッチ ９５ 駆動回路部
９６ 表示部
４１ ヘッド部 ４２ 第１傘歯車 ４３ 駆動軸
４４ 第２傘歯車
４１１ ヘッドケーシング

Claims (17)

1. 本体ケーシングと、
   被駆動体を駆動するための駆動モータと、
   前記本体ケーシングに対して相対的に回転し、前記被駆動体に駆動力を伝達する駆動力伝達部と、
   第１伝達部に伝達される前記動力伝達部からの反力と第２伝達部に伝達される前記本体ケーシングからの反力に基づいてトルクを検出するトルクセンサーと、
   前記駆動モータを前記トルクセンサーの第１伝達部側に固定するモータ固定部と、
   を有することを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記駆動力伝達部は、前記本体ケーシングの外側から駆動力が付与可能としていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記駆動力伝達部は、遊星歯車遊星機構を有し、前記歯車遊星機構のリングギアに生じる反力が前記トルクセンサーの第１伝達部に伝達されることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 前記本体ケーシング内に、前記遊星歯車機構と前記トルクセンサーが配置されていることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記本体ケーシングと前記駆動モータとは、前後に直列的に配置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータ。
6. 前記モータ固定部は、前記駆動モータの前部に固定された固定基板と、前記固定基板から前方に延出し、前記駆動モータを前記駆動モータの前方に配置した前記トルクセンサーの第１伝達部に固定されるモータ固定軸と、を有することを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記モータ固定軸は、中空軸に形成されていて、前記駆動モータから前記動力伝達部に駆動力を伝達する動力伝達軸が隙間を有して挿通されていることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 前記駆動力伝達部は、出力軸が本体ケーシングの前端から前方に支出していることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のアクチュエータ。
9. 前記駆動モータは電動モータであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のアクチュエータ。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のアクチュエータと、
    前記アクチュエータを内装する外装ハウジングと、
    を有し、
    前記アクチュエータは、駆動力伝達部のみが前記外装ハウジングに対して固定されることを特徴とする駆動機器。
11. 前記アクチュエータの駆動モータは、外装ハウジング内に設けたブラケットにより、前記外装ハウジングに対してモータ反力が作用しない状態に支承されることを特徴とする請求項１０に記載の駆動機器。
12. 前記アクチュエータの駆動モータが電動モータの場合、前記外装ハウジングには、前記電動モータの電源であるバッテリーが装着されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の駆動機器。
13. 前記外装ハウジングは、ストレート形状、ピストル型形状のいずれかであることを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の駆動機器。
14. 前記アクチュエータは、先端部にＬ字形状のヘッド部が設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の駆動機器。
15. 前記外装ハウジングには、前記駆動力伝達部に前記本体ケーシングの外側から駆動力を付与可能とする孔部が形成されていることを特徴とする請求項１０から１４のいずれかに記載の駆動機器。
16. 前記駆動機器は、トルク測定機器、動力伝達機器、ロボットアーム、マニュピュレータのいずれかであることを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載の駆動機器。
17. 前記トルクセンサーで検出した検出値に基づいてトルク値を求める演算部と、前記演算部で求めたトルク値を表示する表示部を有することを特徴とする請求項１０から１６のいずれかに記載の駆動機器。