JP2017151072A - Actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トルクセンサを有するアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator having a torque sensor.
一般に、回転駆動系を制御するアクチュエータには、トルクセンサが適用される。トルクセンサは、軸受に支持された回転体に取り付けられ、ねじりモーメントによって歪みを生じる起歪部を有する。この起歪部の歪みを計測することで回転体のトルクが検出される。高精度な制御を実現するためには、トルクの正確な測定が求められており、様々な技術が開発されている。 Generally, a torque sensor is applied to an actuator that controls a rotational drive system. The torque sensor is attached to a rotating body supported by a bearing, and has a strain generating portion that generates distortion due to a torsional moment. The torque of the rotating body is detected by measuring the distortion of the strain generating portion. In order to realize highly accurate control, accurate measurement of torque is required, and various techniques have been developed.
特許文献1には、異なる直径を有する一対の同心円状の環状体で形成された、第1の回転体(内輪)と第2の回転体(外輪)との分割構造を有し、起歪体を介して内輪から外輪へトルクを伝達するトルクセンサが開示されている。起歪体は、内輪と一体的に形成された、内輪の外周部から外輪の内周に向かって突出する軸部(梁)である。
起歪体は、外輪に対して、アキシャル方向、ラジアル方向及び回転方向へそれぞれ相対的に移動可能であり、かつ、回転方向に係合可能な係合部を有している。このトルクセンサでは、上記の3方向へ所定の自由度を有することで、回転体に生じる振動の影響を低減し、高精度なトルク検出が可能となる。 The strain body is movable relative to the outer ring in the axial direction, radial direction, and rotational direction, and has an engaging portion that can be engaged in the rotational direction. This torque sensor has a predetermined degree of freedom in the above three directions, thereby reducing the influence of vibration generated in the rotating body and enabling highly accurate torque detection.
特許文献2には、一次側締結部材(入力側)から二次側締結部材(出力側)へと伝達されるトルクを計測するトルクセンサが開示されている。このトルクセンサは、一次側締結部材に結合される第1構造体と、二次側締結部材に結合される第2構造体と、第1構造体と第2構造体を連結する起歪部と、起歪部の変形量を検出可能な歪みセンサとを備えている。第1構造体は、一次側締結部材に対して、ボルト接合によって結合されている。第1構造体と一次側締結部材とは、突出部と突出部を収容する溝部との組み合わせにより、トルクが作用する方向としてのトルク作用方向(円周方向)におけるボルト接合の遊びよりも小さな遊びで嵌合し合っている。 Patent Document 2 discloses a torque sensor that measures torque transmitted from a primary side fastening member (input side) to a secondary side fastening member (output side). The torque sensor includes a first structure coupled to the primary-side fastening member, a second structure coupled to the secondary-side fastening member, and a strain generating unit that couples the first structure and the second structure. And a strain sensor capable of detecting the deformation amount of the strain generating portion. The first structure is coupled to the primary side fastening member by bolt joining. The first structure and the primary side fastening member have a play smaller than the play of the bolt joint in the torque acting direction (circumferential direction) as the direction in which the torque acts by the combination of the projecting part and the groove part that accommodates the projecting part. Are mating with each other.
特許文献3には、荷重を受ける荷重メンバーと、トルクを受けるトルクメンバーとが独立して構成されたトルクセンサが開示されている。トルクメンバーの断面2次モーメントが回動方向で最大(軸芯方向で最小)になるようにすると共に、荷重メンバーの断面2次モーメントが軸心方向で最大(回動方向で最小)になるようにすることで、荷重メンバーで受けた荷重がトルクメンバーに影響を与えることを防止しながら、高精度なトルク検出が可能となる。 Patent Document 3 discloses a torque sensor in which a load member that receives a load and a torque member that receives torque are independently configured. The torque member cross-section secondary moment is maximized in the rotation direction (minimum in the axial direction), and the load member cross-section secondary moment is maximized in the axial direction (minimum in the rotation direction). Thus, highly accurate torque detection can be performed while preventing the load received by the load member from affecting the torque member.
特許文献1では、アクチュエータに内蔵されたトルクセンサにおいて、4つの起歪体の係合部は、それぞれ外輪の係合凹部に対して所定の間隙を介して分離されている。これにより、検出したい軸回りのトルク以外の方向の力・トルクの伝達を遮断し、検出精度を高めている。しかしながら、外輪の係合凹部の加工精度、起歪体の係合部の幅の加工精度、それぞれ係合する係合凹部と係合部との間隙の加工精度には限界がある。
In
各間隙の幅が均等でない場合、4つの係合部が均等にそれぞれの係合凹部に当ってトルクを伝達しているのではなく、トルクの大きさによって1か所のみが当たったり、3か所が当ったりといった状態になることが考えられる。この場合、4つの起歪体の変形状態がすべて異なることになり、トルクを検出する検出素子の抵抗のブリッジバランスが崩れ、トルクの検出精度を高めることが非常に難しくなる。 If the widths of the gaps are not uniform, the four engaging portions do not evenly hit the respective engaging recesses and transmit torque, but only one place is hit depending on the magnitude of the torque. It is conceivable that a place will be hit. In this case, the deformation states of the four strain generating bodies are all different, the bridge balance of the resistance of the detection element for detecting the torque is lost, and it is very difficult to improve the torque detection accuracy.
また、起歪体は、回転伝達部材及び減速機を介して第1及び第2のベアリングによって筐体に支持されており、外輪は異なるベアリングを介して筐体に支持されている。このように、起歪体と外輪とは異なるベアリングによって筐体に支持されており、ベアリングの軸芯がずれている場合も発生しうる。トルクセンサの入力側(減速機と内輪)と出力側(外輪と出力軸)の回転軸がずれている場合、係合部と係合凹部との間の各間隙の幅を均等にすることは困難であり、4つの係合部の一部のみが対応する係合凹部に当る、片当りが生じるおそれがある。このため、起歪体に対して均一な回転トルクが付与されず(起歪体に均一な歪みが生じず)、トルクの検出精度が悪くなる。 In addition, the strain body is supported by the housing by the first and second bearings via the rotation transmitting member and the speed reducer, and the outer ring is supported by the housing via different bearings. As described above, the strain generating body and the outer ring are supported by the housing by different bearings, and the shaft center of the bearing may be displaced. When the rotational axes of the input side (reduction gear and inner ring) and the output side (outer ring and output shaft) of the torque sensor are shifted, the widths of the gaps between the engaging portion and the engaging recess are equalized. There is a risk that only one part of the four engaging parts hits the corresponding engaging concave part, and one-sided contact may occur. For this reason, a uniform rotational torque is not applied to the strain generating body (a uniform strain does not occur in the strain generating body), and the torque detection accuracy is deteriorated.
本発明は、上記のような問題点を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、起歪体の片当りを抑制し、検出精度を向上させることが可能な技術を提供することである。 The present invention has been made against the background of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the contact of the strain generating element and improving the detection accuracy. is there.
実施の形態に係るアクチュエータは、入力軸の回りに回転可能な、第1方向に延在する第1係合部を有する第1回転体と、出力軸の回りに回転可能な、前記第1方向に略直交する第2方向に延在する第2係合部を有する第2回転体と、筐体に対して前記第1回転体を支持する第1軸受と、前記筐体に対して前記第2回転体を支持する第2軸受と、前記第1係合部と前記入力軸に垂直な方向の間隙を介して係合可能な第1係合受部と、前記第2係合部と前記出力軸に垂直な方向の間隙を介して係合可能な第2係合受部とを有し、前記入力軸の回転トルクを前記出力軸に伝達する起歪体と、前記起歪体に取り付けられ、前記回転トルクによる前記起歪体の歪みを計測する検出素子とを備えるものである。 The actuator according to the embodiment includes a first rotating body having a first engaging portion extending in a first direction and rotatable around an input shaft, and the first direction rotatable around an output shaft. A second rotating body having a second engaging portion extending in a second direction substantially orthogonal to the first rotating body, a first bearing that supports the first rotating body with respect to the housing, and the first bearing with respect to the housing. A second bearing that supports the two-rotor, a first engagement receiving portion that can be engaged with the first engagement portion through a gap perpendicular to the input shaft, the second engagement portion, and the A second engagement receiving portion that is engageable via a gap in a direction perpendicular to the output shaft, and a strain generating body that transmits the rotational torque of the input shaft to the output shaft, and is attached to the strain generating body. And a detection element for measuring the strain of the strain generating body due to the rotational torque.
上述のアクチュエータにおいて、
前記入力軸回りで向かい合う前記第1係合部の側面と前記第1係合受部の側面との少なくとも一部は、面接触し、
前記出力軸回りで向かい合う前記第2係合部の側面と前記第2係合受部の側面との少なくとも一部は、面接触してもよい。
In the actuator described above,
At least a portion of the side surface of the first engagement portion and the side surface of the first engagement receiving portion facing each other around the input shaft are in surface contact with each other,
At least a part of the side surface of the second engagement portion and the side surface of the second engagement receiving portion facing each other around the output shaft may be in surface contact.
本発明によれば、起歪体の片当りを抑制し、検出精度を向上させることができるアクチュエータを提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the actuator which can suppress the contact | abutting of the strain body and can improve detection accuracy.
<実施の形態1>
以下、図面を参照して、実施の形態1について説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する構成要素には同じ符号を付している。なお、各図における寸法関係は実際の寸法関係を反映するものではない。また、説明のため、各図において、適宜相互に直交する3軸(x軸、y軸、z軸)を示している。
<
The first embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, components having the same action are denoted by the same reference numerals. In addition, the dimensional relationship in each figure does not reflect the actual dimensional relationship. For the sake of explanation, in each figure, three axes (x axis, y axis, z axis) that are orthogonal to each other are shown as appropriate.
本実施の形態は、多関節ロボットの手、足、首等の関節部に組み込まれ、当該ロボットを駆動する、トルクセンサを内蔵するアクチュエータに関する。なお、ロボットの構成は、所定作業を行うことができれば任意の構成が適用可能である。 The present embodiment relates to an actuator having a built-in torque sensor that is incorporated in a joint portion such as a hand, foot, or neck of an articulated robot and drives the robot. As the configuration of the robot, any configuration can be applied as long as a predetermined work can be performed.
図1は、本実施の形態に係るアクチュエータの構成を示す断面図である。図1に示すように、アクチュエータ1は、筐体2、エンコーダ3、ロータ4、ステータ5、減速機6、第1軸受7、第2軸受8、トルクセンサ10を備えている。エンコーダ3、ロータ4、ステータ5、減速機6、第1軸受7、第2軸受8、トルクセンサ10は、筐体2内に収容されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the actuator according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
ロータ4、ステータ5は、電動モータを構成する。ロータ4、ステータ5を有するモータとしては、一般的な三相AC同期モータ(DCブラシレスモータ)を用いることができる。モータは、図示しない制御部から供給される制御信号に応じて制御される。ロータ4は、筐体2内でx軸方向に延びるモータシャフト(駆動軸)に固定され、一体回転する。ステータ5は、ロータ4と対向配置されるコア、コイル等を有しており、筐体2内部に取り付けられている。ステータ5は、回転磁界を発生させ、ロータ4を回転駆動する。
The rotor 4 and the
エンコーダ3は、モータのモータシャフトに接続されている。エンコーダ3は、モータの回転角度を検出し、そのエンコーダ情報を図示しない制御部に供給する。 The encoder 3 is connected to the motor shaft of the motor. The encoder 3 detects the rotation angle of the motor and supplies the encoder information to a control unit (not shown).
トルクセンサ10は、回転駆動力を出力軸に伝達する際に発生する回転トルクを検出し、その検出情報を図示しない制御部に供給する。モータは、エンコーダ情報及びトルクセンサ10の検出情報を用いて制御される。トルクセンサ10については、後に詳述する。
The
減速機6は、モータのモータシャフトに接続される。減速機6は、モータシャフトから入力された回転速度を所定の減速比で減速し、所定の回転トルクを有する回転駆動力を生成する。減速機6としては、種々の形式の減速機が適用可能であるが、例えば、波動歯車減速機が用いられる。
The
図2は、図1のトルクセンサ10の構成を示す斜視図である。図2に示すように、トルクセンサ10は、第1回転体11、第2回転体12、起歪体13、検出素子14(図3)、入力軸15、出力軸16を備えている。なお、図2においては、起歪体13の構成を簡略化して図示している。図2では、起歪体13の第1突出部22、第2溝部32のみが示されている。図3は、起歪体13の構成を詳細に示す図である。図4は図3のIV−IV断面図であり、図5は図3のV−V断面図である。図6は、第1回転体の第1溝部と起歪体の第1突出部との係合関係を示す断面図である。なお、図2、4、5では、説明のため、起歪体13と、第1回転体11、第2回転体12とが係合していない状態を示している。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of the
トルクセンサ10の入力軸15は、減速機出力軸9と同軸上に形成されており、図示しないネジ等により締結されることで、第1回転体11が減速機出力軸9に固定される。第1回転体11は、減速機出力軸9を入力軸15として、入力軸15と共に回転する。出力軸16は、入力軸15と同軸上に形成されている。入力軸15、出力軸16をトルクセンサ10の回転軸とする。
The
第1回転体11は、円板状の部材である。第1回転体11の上面及び下面は、x軸に垂直な方向、すなわち、yz平面と平行な方向に配置されている。第1回転体11の一方の面には、入力軸15が接続されている。第1回転体11の他方の面には、「第1係合部」となる第1溝部21が設けられている。第1溝部21は、トルクセンサの回転軸に対して直交する方向に沿って形成されている。第1溝部21の長手方向に対して直交する断面の形状は略矩形状である。図5に示すように、第1溝部21は、第1回転体11の中央部において、入力軸15を挟んで一対で形成されている。第1回転体11は、第1軸受7によって、筐体2に対して入力軸15と共に回転する。
The first
第2回転体12は、第1回転体11と同様な円板状の部材である。第2回転体12の上面及び下面は、x軸に垂直な方向、すなわち、yz平面と平行な方向に配置されている。第2回転体12の一方の面には、出力軸16が接続されている。第2回転体12の他方の面には、「第2係合部」となる第2突出部31が設けられている。第2突出部31は、トルクセンサの回転軸に対して直交する方向に沿って形成されている。第2突出部31の長手方向に対して直交する断面の形状は略矩形状である。図4に示すように、第2突出部31は、第2回転体12の外周部において、出力軸16を挟んで一対で形成されている。第2回転体12は、第2軸受8によって、筐体2に対して出力軸16と共に回転する。
The second
第1回転体11と第2回転体12との間には、起歪体13が配置されている。起歪体13もまた、第1回転体11、第2回転体12と同様な円板状の部材である。第1回転体11、第2回転体12、起歪体13の材料は特に限定されず、鉄鋼材料や非鉄金属材料の各種構造用材料を用いることができる。
A
起歪体13としては、例えば、減速機6によって発生した回転トルクを受けることで弾性変形する材料が用いられる。第1回転体11、第2回転体12としては、起歪体13と相対して接する面の滑りが良いものが好適に用いられる。例えば、第1回転体11、第2回転体12としてカニフロン(登録商標)等のメッキを施したものを用いることができる。なお、第1回転体11、第2回転体12は変形しない方が望ましい。
As the
ここで、図3を参照して起歪体13について詳細に説明する。図3に示すように、起歪体13は、第1構造体17、第2構造体18、起歪部19、第1突出部22、第2溝部32を有している。図2、図5を参照すると、起歪体13の第1回転体11と対向する面には、第1溝部21と入力軸15に垂直な方向の間隙を介して係合可能な第1突出部22が設けられている。第1突出部22が、「第1係合受部」となる。また、図2、図4を参照すると、起歪体13の第2回転体12と対向する面には、第2突出部31と出力軸16に垂直な方向の間隙を介して係合可能な第2溝部32が設けられている。第2溝部32が「第2係合受部」となる。
Here, the
第1溝部21と第1突出部22とが第1トルク伝達機構20を構成し、第2突出部31と第2溝部32とが第2トルク伝達機構30を構成する。トルクセンサ10は、第1回転体11、第1トルク伝達機構20、起歪体13、第2トルク伝達機構30、第2回転体12を介して、減速機6から入力軸15に入力される回転トルクを出力軸16へ伝達する。
The
第1突出部22は、トルクセンサの回転軸に対して直交する第1方向に沿って形成されている。第1突出部22は、第1溝部21に対応した位置に形成されており、起歪体13の中央部において、入力軸15を挟んで一対で形成されている。第1突出部22の長手方向に対して直交する断面の形状は、略矩形状である。第1突出部22は、第1溝部21の形状に対応して形成されている。第1溝部21内に第1突出部22が収容されることにより、第1構造体17が第1回転体11に対して結合される。
The
第2溝部32は、トルクセンサの回転軸に対して直交する第2方向に沿って形成されている。第2溝部32は、第2突出部31に対応した位置に形成されており、起歪体13の外周部において、出力軸16を挟んで一対で形成されている。第2溝部32の長手方向に対して直交する断面の形状は、略矩形状である。第2溝部32は、第2突出部31の形状に対応して形成されている。第2方向は、第1方向に直交する。すなわち、第1突出部22が延びる方向と第2溝部32が延びる方向との成す角度は、略90度である。第2溝部32内に第2突出部31が収容されることにより、第2構造体18は第2回転体12に対して結合される。
The
第1突出部22は、第1溝部21内に収容される。第1溝部21の内面と第1突出部22の外面との間には、所定の間隙が形成される。すなわち、第1突出部22の頂面と第1溝部21の底面との間には、x軸に垂直な方向に間隙が形成される。また、図6に示すように、第1突出部22の側面と第1溝部21の側面との間には、x軸回りの方向(回転方向)に間隙Gが形成される。
The
第2突出部31は、第2溝部32内に収容される。第2溝部32の内面と第2突出部31の外面との間には所定の間隙が形成される。すなわち、第2突出部31の頂面と第2溝部32の底面との間には、x軸に垂直な方向に間隙が形成される。また、第2突出部31側面と第2溝部32の側面との間には、x軸回りの方向(回転方向)に間隙が形成される。
The
図3に示すように、起歪部19は、第1構造体17と第2構造体18とを連結する。図3に示す例では、4つの起歪部19が等間隔で設けられている。起歪体13には、検出素子14が取り付けられている。検出素子14は、起歪部19の変形量を検出可能な薄膜の歪みセンサである。検出素子14は、スパッタリングによって起歪部19上に複数パターニングされている。複数の検出素子14の出力値に基づいて、第1構造体17と第2構造体18の間に作用するトルクが算出される。
As shown in FIG. 3, the
ここで、本実施の形態に係るアクチュエータ1の効果について説明する前に、図7〜10を参照して比較例のトルクセンサについて説明する。図7〜10に示す比較例は、特許文献1のように、トルクセンサが、内輪101と外輪102とに2分割された構造を有するトルクセンサである。4つの起歪体103は、外輪102に形成された4つの係合凹部104にそれぞれ間隙G1〜G4を介して収容されている。
Here, before describing the effect of the
図8に示すように、内輪101と外輪102の軸が完全に一致しており、かつ、間隙G1〜G4が全く同一の場合のみ、4つの起歪体103が同時に係合凹部104の側面に当り、トルクを検出する検出素子の抵抗のブリッジバランスが保たれる。
As shown in FIG. 8, only when the axes of the
しかしながら、実際には、加工精度のばらつきにより、起歪体103の一部が係合凹部104に当たる片当りが生じる。内輪101と外輪102の軸は一致しているものの、間隙G1〜G4がそれぞれ異なる場合、最も小さい間隙の箇所のみで起歪体103と係合凹部104とが当ることとなる。例えば、図9に示すように、上側の起歪体103のみが係合凹部104と当接し、他の3つの起歪体103は係合凹部104に当接しない状態となる。また、図10に示すように、内輪101と外輪102の軸がずれている場合も、最も小さい間隙の箇所のみで起歪体103と係合凹部104とが当ることとなる。
However, in actuality, due to variations in processing accuracy, a piece of the
このように、4つの起歪体103の一部のみが対応する係合凹部104に当る、片当りが生じると、4つの起歪体の変形状態が異なり、トルクの検出精度を高めることが非常に難しくなる。
In this way, when only one part of the four
次に、図2〜6を参照して、本実施の形態に係るトルクセンサ10の効果について説明する。上述したように、トルクセンサの入力軸と出力軸は、部品加工精度や組み立て精度によりずれることが考えられる。この回転軸(入力軸と出力軸)のずれにより、トルクセンサの検出素子には、トルク以外の方向の力(他軸力)が加わり、検出したいトルクの精度が落ちる。また、一般的に、減速機はアキシャル方向(x軸方向)、ラジアル方向(x軸に垂直な方向)に振動成分を有することが多く、トルクセンサの入力軸には減速機からのアキシャル方向、ラジアル方向の力が加わる。さらに、トルクセンサの入力軸には、出力軸に結合された負荷リンクからの他軸力が加わる。このため、トルク検出精度が同様に低下する。
Next, effects of the
また、入力側(第1回転体11)及び出力側(第2回転体12)を支持する軸受(第1軸受7及び第2軸受8)の剛性を上げると摩擦力が増加するため、トルクセンサに他軸力を全く伝えない程度まで軸受の剛性を上げることが現実的ではない。 Further, if the rigidity of the bearings (the first bearing 7 and the second bearing 8) that support the input side (first rotating body 11) and the output side (second rotating body 12) is increased, the frictional force increases. It is not practical to increase the bearing rigidity to such an extent that no other axial force is transmitted.
そこで、本実施の形態では、トルクセンサ10は、第1回転体11、第2回転体12、起歪体13の分割構造を有する。第1突出部22は第1溝部21に対しラジアル方向及び回転方向に間隙を介して分離されている。また、第2突出部31は第2溝部32に対しラジアル方向及び回転方向に間隙を介して分離されている。なお、第1突出部22と第1溝部21との間の間隙、及び、第2突出部31と第2溝部32との間の間隙の大きさは特に限定されず、適宜設定可能である。
Therefore, in the present embodiment, the
さらに、起歪体13に形成された第1突出部22(第1係合受部)の延在方向と、第2溝部32の延在方向(第2係合受部)とは略直交する。第1突出部22が延びる方向と第2溝部32が延びる方向との成す角度は、略90度である。このため、第1突出部22を収容する第1回転体11の第1溝部21(第1係合部)の延在方向と、第2溝部32内に収容される第2回転体12の第2突出部31(第2係合部)の延在方向とは略直交する。
Further, the extending direction of the first projecting portion 22 (first engagement receiving portion) formed on the
トルクセンサが第1回転体11、第2回転体12、起歪体13の分割構造を有することにより、上述の間隙が形成される方向に対する起歪体13の自由度が高まる。このため、トルクセンサ10に対し、減速機6からのトルク以外の方向の他軸力、出力軸16からの他軸力が加わるのを抑制することができ、トルク検出精度を上げることが可能となる。
Since the torque sensor has the divided structure of the first
すなわち、第1突出部22は第1溝部21に対し間隙を介して分離されているため、第1回転体11と、起歪体13の回転軸がずれていても、起歪体13が上下、左右にずれることで、第1溝部21への第1突出部22のぞれぞれの当り方が均一になる。また、第2突出部31は第2溝部32に対し間隙を介して分離されているため、起歪体13と第2回転体12の回転軸がずれていても、起歪体13が上下、左右にずれることで、第2溝部32への第2突出部31のぞれぞれの当り方が均一になる。
That is, since the first projecting
このように、入力軸15と出力軸16に対して、起歪体13が回転方向以外の方向に移動することが可能となり、結果として、起歪体13には回転トルクのみが加わり、起歪体13に取り付けられる検出素子のブリッジバランスは崩れない。これにより、起歪体の片当りを抑制し、他軸力を遮断して、回転トルクの検出精度を向上させることが可能となる。
In this way, the
以上説明したように、本実施の形態によれば、トルクセンサ10が、第1回転体11、第2回転体12、起歪体13の分割構造を有しているため、検出対象の回転トルク以外の他軸力の影響を排除することができ、高精度なトルク検出を実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
また、本実施の形態によれば、起歪体13は、第1回転体11、第2回転体12のそれぞれに対して間隙を持って係合しているため、回転軸ずれがあった場合でも、係合部の片当りを緩和することができ、トルクの検出精度を向上させることができる。
Further, according to the present embodiment, since the
なお、図に示した例では、第1回転体11に第1溝部21が形成され、第2回転体12に第2突出部31が形成され、起歪体13に第1突出部22、第2溝部32が形成されているが、これに限定されない。
In the example shown in the drawing, the
例えば、第1回転体11に突出部を形成し、第2回転体12に溝部を形成してもよい。この場合、起歪体13の第1回転体11に対向する面に溝部を形成し、第2回転体12に対向する面に突出部を形成することができる。また、第1回転体11、第2回転体12のいずれにも突出部を形成してもよい。この場合、起歪体13の両面にはそれぞれ溝部が形成される。さらに、第1回転体11、第2回転体12のいずれにも溝部を形成してもよい。この場合、起歪体13の両面にはそれぞれ突出部が形成される。
For example, a protrusion may be formed on the first
<実施の形態2>
実施の形態1では、第1突出部22の長手方向に対して直交する断面の形状が略矩形状で、第1溝部21は、第1突出部22の形状に対応して形成されており、第1突出部22の側面と第1溝部21の側面との間には、x軸回りの方向に間隙が形成されている。また、実施の形態1では、第2突出部31の長手方向に対して直交する断面の形状は略矩形状で、第2溝部32は、第2突出部31の形状に対応して形成されており、第2突出部31の側面と第2溝部32の側面との間には、x軸回りの方向に間隙が形成されている。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, the shape of the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the
しかし、アクチュエータは、第1回転体11、起歪体13及び第2回転体12が回転する際に、第1回転体11、起歪体13及び第2回転体12のx軸回りのがたつきを抑制できる構成であってもよい。
However, when the first
そこで、本実施の形態の第1トルク伝達機構は、x軸回りで向かい合う第1突出部の側面と第1溝部の側面との少なくとも一部が略面接触する構成とされている。また、本実施の形態の第2トルク伝達機構は、x軸回りで向かい合う第2突出部の側面と第2溝部の側面との少なくとも一部が略面接触する構成とされている。なお、本実施の形態のアクチュエータは、実施の形態1のアクチュエータ1と略等しい構成とされているため、重複する説明は省略し、等しい構成要素には等しい符号を用いて説明する。
Therefore, the first torque transmission mechanism of the present embodiment is configured such that at least a part of the side surface of the first projecting portion and the side surface of the first groove portion facing each other around the x-axis are substantially in surface contact. In addition, the second torque transmission mechanism of the present embodiment is configured such that at least a part of the side surface of the second projecting portion and the side surface of the second groove portion facing each other around the x-axis are substantially in surface contact. In addition, since the actuator of this Embodiment is set as the structure substantially the same as the
例えば、図11に示すように、第1突出部23の先端部における長手方向に対して直交する断面の形状を略台形状に形成している。一方、第1溝部24の長手方向に対して直交する断面の形状を略台形状に形成している。そして、図12に示すように、第1突出部23の傾斜面23aと第1溝部24の傾斜面24aとが略面接触している。つまり、第1突出部23と第1溝部24とは、x軸回りに隙間無く係合されている。
For example, as shown in FIG. 11, the shape of the cross section orthogonal to the longitudinal direction at the tip of the
また、図11に示すように、第2突出部33の先端部における長手方向に対して直交する断面の形状を略台形状に形成している。一方、第2溝部34の長手方向に対して直交する断面の形状を略台形状に形成している。そして、第2突出部33の傾斜面33aと第2溝部34の傾斜面34aとが略面接触している。つまり、第2突出部33と第2溝部34とは、x軸回りに隙間無く係合されている。
Moreover, as shown in FIG. 11, the shape of the cross section orthogonal to the longitudinal direction in the front-end | tip part of the 2nd protrusion part 33 is formed in the substantially trapezoid shape. On the other hand, the cross-sectional shape orthogonal to the longitudinal direction of the
このような構成により、トルクセンサが回転する際に、第1回転体11、起歪体13及び第2回転体12のx軸回りのがたつきを抑制できる。そのため、トルクセンサの検出精度を向上させることができる。
With such a configuration, when the torque sensor rotates, rattling around the x-axis of the first
しかも、上述のように、第1突出部23の先端部を略台形状に形成し、第1溝部24を第1突出部23の形状に対応するように形成し、第2突出部33の先端部を略台形状に形成し、第2溝部34を第2突出部33の形状に対応するように形成している。そのため、第2回転体12によるx軸−方向への起歪体13の押し込み量を調整すると、簡単に、第1突出部23の傾斜面23aと第1溝部24の傾斜面24a、及び第2突出部33の傾斜面33aと第2溝部34の傾斜面34aとを略面接触させることができる。
Moreover, as described above, the tip of the
ここで、例えば、図1を引用して説明すると、第2回転体12は、当該第2回転体12の外周面から外方に突出するフランジ部12aを備え、第2回転体12のx軸方向の位置は、第2回転体12のフランジ部12aと第1軸受7との間に配置される間座41及びシム42の厚さに依存する構成とされている場合、間座41及びシム42の厚さを調整することで、第2回転体12によるx軸−方向への起歪体13の押し込み量を調整すればよい。ちなみに、第2回転体12は、当該第2回転体12のフランジ部12aが第2軸受8と間座41とで挟み込まれることで、x軸方向の位置が固定される。これにより、間座41及びシム42の厚さを調整することで、簡単に第1突出部23の傾斜面23aと第1溝部24の傾斜面24a、及び第2突出部33の傾斜面33aと第2溝部34の傾斜面34aとを略面接触させることができる。
Here, for example, referring to FIG. 1, the second
なお、本実施の形態の第1突出部23及び第2突出部33は、先端部を略台形状に形成しているが、第1回転体11、起歪体13及び第2回転体12の回転軸がx軸上に配置された状態で、x軸方向から見て、ラジアル方向に延在する軸を中心に線対称に傾斜面が配置され、且つ第1突出部23及び第2突出部33における向かい合う傾斜面の間隔がアキシャル方向に狭くなる形状であればよい。また、第1溝部24は、第1突出部23の傾斜面と略面接触する傾斜面を有し、第2溝部34は、第2突出部33の傾斜面と略面接触する傾斜面を有していればよい。
In addition, although the
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。実施の形態において示した各構成部材の形状や組み合せ等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. The shapes and combinations of the constituent members shown in the embodiments are merely examples, and various changes can be made based on design requirements and the like.
1 アクチュエータ
2 筐体
3 エンコーダ
4 ロータ
5 ステータ
6 減速機
7 第1軸受
8 第2軸受
9 減速機出力軸
10 トルクセンサ
11 第1回転体
12 第2回転体、12a フランジ部
13 起歪体
14 検出素子
15 入力軸
16 出力軸
17 第1構造体
18 第2構造体
19 起歪部
20 第1トルク伝達機構
21 第1溝部
22 第1突出部
23 第1突出部、23a 傾斜面
24 第1溝部、24a 傾斜面
30 第2トルク伝達機構
31 第2突出部
32 第2溝部
33 第2突出部、33a 傾斜面
34 第2溝部、34a 傾斜面
41 間座
42 シム
DESCRIPTION OF
Claims (2)
出力軸の回りに回転可能な、前記第1方向に略直交する第2方向に延在する第2係合部を有する第2回転体と、
筐体に対して前記第1回転体を支持する第1軸受と、
前記筐体に対して前記第2回転体を支持する第2軸受と、
前記第1係合部と前記入力軸に垂直な方向の間隙を介して係合可能な第1係合受部と、前記第2係合部と前記出力軸に垂直な方向の間隙を介して係合可能な第2係合受部とを有し、前記入力軸の回転トルクを前記出力軸に伝達する起歪体と、
前記起歪体に取り付けられ、前記回転トルクによる前記起歪体の歪みを計測する検出素子と、
を備える、アクチュエータ。 A first rotating body having a first engaging portion extending in a first direction and rotatable around an input shaft;
A second rotating body having a second engaging portion that is rotatable around an output shaft and extends in a second direction substantially orthogonal to the first direction;
A first bearing that supports the first rotating body with respect to a housing;
A second bearing that supports the second rotating body with respect to the housing;
A first engagement receiving portion engageable via a gap in a direction perpendicular to the first engagement portion and the input shaft; and a gap in a direction perpendicular to the second engagement portion and the output shaft. A strain generating body that has a second engagement receiving portion that can be engaged, and transmits a rotational torque of the input shaft to the output shaft;
A detection element attached to the strain body and measuring the strain of the strain body due to the rotational torque;
An actuator.
前記出力軸回りで向かい合う前記第2係合部の側面と前記第2係合受部の側面との少なくとも一部は、面接触する、請求項1に記載のアクチュエータ。 At least a portion of the side surface of the first engagement portion and the side surface of the first engagement receiving portion facing each other around the input shaft are in surface contact with each other,
2. The actuator according to claim 1, wherein at least a part of a side surface of the second engagement portion and a side surface of the second engagement receiving portion facing each other around the output shaft are in surface contact.
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