JP2021060346A - Fixing device for strain sensor and torque sensor using the same - Google Patents

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Abstract

To provide a fixing device for a strain sensor that can prevent reduction of the performance of the sensor and increase of the size of a device structure and that can fix the strain sensor to the structure without fail, and to provide a torque sensor using the fixing device.SOLUTION: A fixing device 41 for the strain sensor is in line-contact with edges of a strain body 21 of a strain sensor, the strain sensor having a first side 41c, a second side 41d parallel to the first side, and a surface 41b with an opening 41f between the first side and the second side, a surface being located away from the line connecting the first side and the second side together, the first side 41c being in contact with a first structure 11, and the second side 41d being located on a first structure; and a screw 42 inserted in the opening 41f and screwed with the first structure.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明の実施形態は、例えばロボットアームの関節に設けられる歪センサの固定装置とそれを用いたトルクセンサに関する。 An embodiment of the present invention relates to, for example, a fixing device for a strain sensor provided on a joint of a robot arm and a torque sensor using the same.

トルクセンサは、トルクが印加される第1構造体と、トルクが出力される第2構造体と、第1構造体と第2構造体とを連結する梁としての複数の起歪部とを有し、これら起歪部にセンサ素子としての複数の歪ゲージが配置されている。これら歪ゲージによりブリッジ回路が構成されている(例えば特許文献1、2、3参照)。 The torque sensor has a first structure to which torque is applied, a second structure to which torque is output, and a plurality of strain generating portions as beams connecting the first structure and the second structure. However, a plurality of strain gauges as sensor elements are arranged in these strain generating portions. A bridge circuit is composed of these strain gauges (see, for example, Patent Documents 1, 2 and 3).

特開2013−096735号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-096735 特開2015−049209号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-049209 特開2017−172983号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-172983

一般に、歪センサは、金属製の起歪体上にセンサ素子としての複数の歪ゲージが設けられている。この歪センサをトルクセンサに固定する方法として、例えば溶接を用いる方法、接着剤を用いる方法、複数のねじを用いる方法がある。 Generally, a strain sensor is provided with a plurality of strain gauges as sensor elements on a metal strain generating body. As a method of fixing the strain sensor to the torque sensor, for example, there are a method using welding, a method using an adhesive, and a method using a plurality of screws.

しかし、溶接により歪センサを構造体に固定する場合、溶接による起歪体の急激な温度上昇を伴う。このため、起歪体及び歪ゲージの組成や形状などが変化し、歪センサの性能に影響を与える可能性がある。 However, when the strain sensor is fixed to the structure by welding, the temperature of the strain-causing body is rapidly increased by welding. Therefore, the composition and shape of the strain-causing body and the strain gauge may change, which may affect the performance of the strain sensor.

また、接着剤を用いて歪センサを構造体に固定する場合、起歪体と構造体との間に低剛性の接着剤が介在する。このため、構造体の変形が直接起歪体に伝達されず、歪センサの感度を低下させる可能性がある。 Further, when the strain sensor is fixed to the structure using an adhesive, a low-rigidity adhesive is interposed between the strain-causing body and the structure. Therefore, the deformation of the structure is not directly transmitted to the strain-causing body, which may reduce the sensitivity of the strain sensor.

一方、ねじを用いて歪センサを構造体に固定する場合、起歪体上に押え部材を設け、押え部材をねじにより構造体に締結することにより、押え部材によって、起歪体が構造体に固定される。このような構成の場合、押え部材と起歪体は面接触するため、押え部材は、起歪体に対して高い押圧力を保持する必要がある。高い押圧力を保持するため、押え部材の大型化及び高剛性化、ねじの大型化及びねじの数の増加が必要である。したがって、押え部材やねじが設けられるトルクセンサの小型、薄型化が困難となる。 On the other hand, when the strain sensor is fixed to the structure using screws, a pressing member is provided on the strain generating body, and the pressing member is fastened to the structure with screws. It is fixed. In the case of such a configuration, since the pressing member and the strain-causing body are in surface contact with each other, the pressing member needs to maintain a high pressing force with respect to the strain-causing body. In order to maintain a high pressing force, it is necessary to increase the size and rigidity of the pressing member, increase the size of the screw, and increase the number of screws. Therefore, it is difficult to reduce the size and thickness of the torque sensor provided with the holding member and the screw.

本実施形態は、センサ性能の低下及び装置構成の大型化を防止して、歪センサを構造体に確実に固定することが可能な歪センサの固定装置とそれを用いたトルクセンサを提供する。 The present embodiment provides a strain sensor fixing device capable of reliably fixing the strain sensor to a structure by preventing deterioration of sensor performance and an increase in the size of the device configuration, and a torque sensor using the strain sensor fixing device.

実施形態に係る歪センサの固定装置は、第1の辺と、前記第1の辺に平行な第2の辺と、前記第1の辺と前記第2の辺との間に設けられ、開口部を含む面とを具備し、前記面が前記第1の辺と前記第2の辺とを結ぶ線から離れた位置に設けられ、前記第1の辺が第1構造体に接触され、前記第2の辺が前記第1構造体の上に設けられた歪センサを構成する起歪体の端部に線接触される固定部材と、前記開口部に挿入され、前記第1構造体に螺合されるねじと、を具備する。 The strain sensor fixing device according to the embodiment is provided between the first side, the second side parallel to the first side, and the first side and the second side, and has an opening. A surface including a portion is provided, the surface is provided at a position away from a line connecting the first side and the second side, and the first side is brought into contact with the first structure. A fixing member whose second side is in line contact with the end of the strain generating body constituting the strain sensor provided on the first structure, and a fixing member inserted into the opening and screwed into the first structure. It is provided with a screw to be fitted.

実施形態のトルクセンサは、第1構造体と、第2構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体とを接続する複数の第3構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられ、歪センサを構成する起歪体と、前記第1構造体に設けられ、前記起歪体の第1端部を前記第1構造体に固定する第1固定装置と、前記第2構造体に設けられ、前記起歪体の第2端部を前記第2構造体に固定する第2固定装置と、を具備し、前記第1固定装置及び前記第2固定装置のそれぞれは、第1の辺と、前記第1の辺に平行な第2の辺と、前記第1の辺と前記第2の辺との間に設けられ、開口部を含む面とを具備し、前記面が前記第1の辺と前記第2の辺とを結ぶ線から離れた位置に設けられ、前記第1の辺が第1構造体に接触され、前記第2の辺が前記第1構造体の上に設けられた歪センサを構成する起歪体の端部に線接触される固定部材と、前記開口部に挿入され、前記第1構造体に螺合されるねじと、を具備する。 The torque sensor of the embodiment includes a first structure, a second structure, a plurality of third structures connecting the first structure and the second structure, and the first structure and the first structure. A strain generating body provided between the two structures and forming a strain sensor, and a first fixing provided in the first structure and fixing the first end portion of the strain generating body to the first structure. A device and a second fixing device provided on the second structure and fixing the second end portion of the strain-causing body to the second structure are provided, and the first fixing device and the second fixing device are provided. Each of the devices has a first side, a second side parallel to the first side, and a surface provided between the first side and the second side and including an opening. The surface is provided at a position away from the line connecting the first side and the second side, the first side is brought into contact with the first structure, and the second side is said. A fixing member that is line-contacted with the end of a strain-causing body that constitutes a strain sensor provided on the first structure, and a screw that is inserted into the opening and screwed into the first structure. Equipped with.

本実施形態が適用されるトルクセンサを示す斜視図。The perspective view which shows the torque sensor to which this embodiment is applied. 図1の一部を除いて示す平面図。The plan view which shows except for a part of FIG. 図2に示す歪センサの取り付け部を取り出し、拡大して示す斜視図。The perspective view which takes out the attachment part of the strain sensor shown in FIG. 2 and shows it enlarged. 図2の一部を取り出し、拡大して示す平面図。A plan view showing a part of FIG. 2 taken out and enlarged. 図4のV−V線に沿って示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. 図3に示す固定部材としての固定プレートを拡大して示す斜視図。FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a fixing plate as a fixing member shown in FIG. 固定プレートの第1変形例を示す断面図。The cross-sectional view which shows the 1st modification of a fixed plate. 固定プレートの第2変形例を示す断面図。The cross-sectional view which shows the 2nd modification of a fixed plate. 固定プレートの第3変形例を示す斜視図。The perspective view which shows the 3rd modification of a fixed plate. 固定プレートと起歪体の幅の一例を示す平面図。The plan view which shows an example of the width of a fixed plate and a strain-causing body. 固定プレートと起歪体の幅の他の例を示す平面図。Top view showing another example of the width of the fixed plate and the strain generator.

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same parts are designated by the same reference numerals.

図1、図2は、本実施形態が適用されるトルクセンサ10の一例を示している。トルクセンサ10の構成は、これに限定されるものでなく、様々な構成のトルクセンサに適用することが可能である。また、トルクセンサに限らず、歪ゲージを用いた力覚センサなどに本実施形態を適用することも可能である。 1 and 2 show an example of a torque sensor 10 to which this embodiment is applied. The configuration of the torque sensor 10 is not limited to this, and can be applied to torque sensors having various configurations. Further, the present embodiment can be applied not only to a torque sensor but also to a force sensor using a strain gauge or the like.

図1において、トルクセンサ10は、第1構造体11、第2構造体12、複数の第3構造体13、複数の防水用キャップ14、ケース15、ブッシュ16、ケーブル17を具備している。 In FIG. 1, the torque sensor 10 includes a first structure 11, a second structure 12, a plurality of third structures 13, a plurality of waterproof caps 14, a case 15, a bush 16, and a cable 17.

第1構造体11と、第2構造体12は、環状に形成され、第2構造体12の径は、第1構造体11の径より小さい。第2構造体12は、第1構造体11と同心状に配置され、第1構造体11と第2構造体12は、放射状に配置された複数の梁部としての第3構造体13により連結されている。第3構造体13の数は、例えば8個であり、8個の第3構造体13が等間隔に配置されている。第3構造体13の数は、8個に限定されるものではない。 The first structure 11 and the second structure 12 are formed in an annular shape, and the diameter of the second structure 12 is smaller than the diameter of the first structure 11. The second structure 12 is arranged concentrically with the first structure 11, and the first structure 11 and the second structure 12 are connected by a third structure 13 as a plurality of beams arranged radially. Has been done. The number of the third structure 13 is, for example, eight, and the eight third structures 13 are arranged at equal intervals. The number of the third structure 13 is not limited to eight.

第1構造体11は、例えば被計測体に連結され、第2構造体12は、図示せぬ別の構造体に接続され、複数の第3構造体13は、第1構造体11から第2構造体12にトルク(図2に示すモーメント(Mz))を伝達する。逆に、第2構造体12を被計測体に連結し、第1構造体11を図示せぬ別の構造体に接続し、第2構造体12から第1構造体11に複数の第3構造体13を介してトルクを伝達してもよい。 The first structure 11 is connected to, for example, the object to be measured, the second structure 12 is connected to another structure (not shown), and the plurality of third structures 13 are connected to the first structure 11 to the second structure. Torque (moment (Mz) shown in FIG. 2) is transmitted to the structure 12. On the contrary, the second structure 12 is connected to the measured body, the first structure 11 is connected to another structure (not shown), and a plurality of third structures are connected from the second structure 12 to the first structure 11. Torque may be transmitted through the body 13.

尚、力覚センサの場合、第1構造体11、第2構造体12、第3構造体13は、三次元に変形し、図2に示す直交する3軸(x、y、z)に関して、力(Fx、Fy、Fz)とモーメント(Mx、My、Mz)を検出する。 In the case of the force sensor, the first structure 11, the second structure 12, and the third structure 13 are deformed three-dimensionally, and the three orthogonal axes (x, y, z) shown in FIG. 2 are related to each other. Forces (Fx, Fy, Fz) and moments (Mx, My, Mz) are detected.

第1構造体11、第2構造体12、複数の第3構造体13は、金属、例えばステンレス鋼により構成されるが、印加されるトルクに対して機械的に十分な強度を得ることができれば、金属以外の材料を使用することも可能である。 The first structure 11, the second structure 12, and the plurality of third structures 13 are made of metal, for example, stainless steel, but if mechanically sufficient strength can be obtained with respect to the applied torque. , It is also possible to use materials other than metal.

図2に示すように、各第3構造体13に対応して、後述する歪センサ20が配置され、各歪センサ20は、キャップ14により覆われている。図2において、1つのキャップ14が外され、歪センサ20が露出されている。本実施形態において、歪センサ20の数は、第3構造体13の数と同一とされているが、これに限定されるものではなく、歪センサ20の数は、第3構造体13の数より少なくてもよい。 As shown in FIG. 2, a strain sensor 20 described later is arranged corresponding to each third structure 13, and each strain sensor 20 is covered with a cap 14. In FIG. 2, one cap 14 is removed to expose the strain sensor 20. In the present embodiment, the number of strain sensors 20 is the same as the number of the third structure 13, but the number is not limited to this, and the number of strain sensors 20 is the number of the third structure 13. May be less.

各歪センサ20の構成は、同一である。歪センサ20は、第1構造体11と第2構造体12との間に設けられている。すなわち、後述するように、歪センサ20の一端部は、第1構造体11に接合され、歪センサ20の他端部は、第2構造体12に接合される。 The configuration of each strain sensor 20 is the same. The strain sensor 20 is provided between the first structure 11 and the second structure 12. That is, as will be described later, one end of the strain sensor 20 is joined to the first structure 11, and the other end of the strain sensor 20 is joined to the second structure 12.

第2構造体12は、中空部12aを有しており、ケース15は、中空部12aの周囲の第2構造体12に取り付けられている。ケース15の内部には、歪センサ20から供給される電気信号を処理し、センサ信号としてのトルクの検出信号を生成する図示せぬ処理回路が設けられている。 The second structure 12 has a hollow portion 12a, and the case 15 is attached to the second structure 12 around the hollow portion 12a. Inside the case 15, a processing circuit (not shown) is provided that processes an electric signal supplied from the strain sensor 20 and generates a torque detection signal as a sensor signal.

ケース15の一部分にケーブル17を保持するブッシュ16が設けられている。ケーブル17の図示せぬ一端は、ケース15内の処理回路に接続され、ケーブル17の他端は、例えば中空部12aに通される。ケーブル17は、処理回路に外部から電源を供給したり、処理回路により処理されたセンサ信号を外部に出力したりする。処理回路の構成は、本実施形態の本質ではないため、説明は省略する。 A bush 16 for holding the cable 17 is provided in a part of the case 15. One end of the cable 17 (not shown) is connected to a processing circuit in the case 15, and the other end of the cable 17 is passed through, for example, a hollow portion 12a. The cable 17 supplies power to the processing circuit from the outside, and outputs a sensor signal processed by the processing circuit to the outside. Since the configuration of the processing circuit is not the essence of the present embodiment, the description thereof will be omitted.

図3、図4、図5は、歪センサ20、及び歪センサ20の取り付け構造を示している。 3, FIG. 4, and FIG. 5 show the strain sensor 20 and the mounting structure of the strain sensor 20.

図3は、歪センサ20の取り付け部の構成を示している。第1構造体11、第2構造体12、複数の第3構造体13には、一体的に凹部30が形成されている。凹部30の底部において、第1構造体11に対応する部分には、第1底部31aと、第1底部31aより低い第2底部32aが設けられている。第1底部31aと第2底部32aの深さの差は、図5に示すように、起歪体21の厚みとほぼ等しくされている。 FIG. 3 shows the configuration of the mounting portion of the strain sensor 20. A recess 30 is integrally formed in the first structure 11, the second structure 12, and the plurality of third structures 13. At the bottom of the recess 30, a portion corresponding to the first structure 11 is provided with a first bottom 31a and a second bottom 32a lower than the first bottom 31a. As shown in FIG. 5, the difference in depth between the first bottom portion 31a and the second bottom portion 32a is substantially equal to the thickness of the strain generating body 21.

凹部30の底部において、第2構造体12に対応する部分にも、第1底部31bと、第1底部31bより低い第2底部32bが設けられている。第1底部31bと第2底部32bの深さの差も、起歪体21の厚みとほぼ等しくされている。 In the bottom portion of the recess 30, a first bottom portion 31b and a second bottom portion 32b lower than the first bottom portion 31b are also provided in a portion corresponding to the second structure 12. The difference in depth between the first bottom portion 31b and the second bottom portion 32b is also substantially equal to the thickness of the strain generating body 21.

凹部30の底部において、第3構造体13に対応する部分には、第2底部32a、32bより低い第3底部33が設けられている。 At the bottom of the recess 30, a third bottom 33 lower than the second bottoms 32a and 32b is provided at a portion corresponding to the third structure 13.

第1構造体11に対応する第2底部32aのほぼ中央部には、開口部34aが設けられ、この開口部34a内には、ねじ山が設けられている。第2構造体12に対応する第2底部32bのほぼ中央部にも、開口部34bが設けられ、この開口部34bの内部にはねじ山が設けられている。 An opening 34a is provided in a substantially central portion of the second bottom portion 32a corresponding to the first structure 11, and a screw thread is provided in the opening 34a. An opening 34b is also provided at substantially the center of the second bottom portion 32b corresponding to the second structure 12, and a screw thread is provided inside the opening 34b.

図4に示すように、歪センサ20は、凹部30内において、第1構造体11と第2構造体12の間に設けられる。歪センサ20は、例えば金属製の起歪体21と、起歪体21の一方の表面に配置されたセンサ素子としての複数の歪ゲージ22とを具備している。 As shown in FIG. 4, the strain sensor 20 is provided between the first structure 11 and the second structure 12 in the recess 30. The strain sensor 20 includes, for example, a metal strain generating body 21 and a plurality of strain gauges 22 as sensor elements arranged on one surface of the strain generating body 21.

歪ゲージ22は、例えば薄膜抵抗素子であり、起歪体21の変形に伴い抵抗値が変化する。複数の歪ゲージ22は、図示せぬブリッジ回路を構成し、ブリッジ回路により抵抗値の変化が電気信号として検出される。複数の歪ゲージ22は、起歪体21の中央部に設けられたフレキシブル基板23(図2、図5に示す)の一端部に接続される。フレキシブル基板23の他端部は、ケース15内の処理回路に接続されている。ブリッジ回路から出力された電気信号は、フレキシブル基板23を介して処理回路に供給され、処理回路において、センサ信号としてのトルクの検出信号が生成される。 The strain gauge 22 is, for example, a thin film resistance element, and its resistance value changes as the strain generating body 21 is deformed. The plurality of strain gauges 22 form a bridge circuit (not shown), and the change in resistance value is detected as an electric signal by the bridge circuit. The plurality of strain gauges 22 are connected to one end of a flexible substrate 23 (shown in FIGS. 2 and 5) provided at the center of the strain generating body 21. The other end of the flexible substrate 23 is connected to the processing circuit in the case 15. The electric signal output from the bridge circuit is supplied to the processing circuit via the flexible substrate 23, and the processing circuit generates a torque detection signal as a sensor signal.

起歪体21は、例えば矩形状であり、起歪体21の長さは、第3底部33の長さより長くされている。起歪体21は、凹部30内に配置された状態で、固定装置40aと固定装置40bとにより、第1構造体11及び第2構造体12に固定される。 The strain-causing body 21 has, for example, a rectangular shape, and the length of the strain-causing body 21 is longer than the length of the third bottom portion 33. The strain-causing body 21 is fixed to the first structure 11 and the second structure 12 by the fixing device 40a and the fixing device 40b in a state of being arranged in the recess 30.

具体的には、図5に示すように、起歪体21の第1端部は、第1構造体11の第2底部32a上に載置され、起歪体21の第2端部は、第2構造体12の第2底部32b上に載置される。すなわち、起歪体21は、第1構造体11の第2底部32aの開口部34aと、第2構造体12の第2底部32bの開口部34bとの間に配置される。 Specifically, as shown in FIG. 5, the first end portion of the strain generating body 21 is placed on the second bottom portion 32a of the first structure 11, and the second end portion of the strain generating body 21 is It is placed on the second bottom 32b of the second structure 12. That is, the strain-causing body 21 is arranged between the opening 34a of the second bottom 32a of the first structure 11 and the opening 34b of the second bottom 32b of the second structure 12.

起歪体21の第1端部は、凹部30の第1構造体11と対応する部分に配置された固定装置40aにより第1構造体11に固定され、起歪体21の第2端部は、凹部30の第2構造体12と対応する部分に配置された固定装置40bにより、第2構造体12に固定される。 The first end portion of the strain generating body 21 is fixed to the first structure 11 by a fixing device 40a arranged in a portion corresponding to the first structure 11 of the recess 30, and the second end portion of the strain generating body 21 is fixed to the first structure 11. , It is fixed to the second structure 12 by the fixing device 40b arranged in the portion corresponding to the second structure 12 of the recess 30.

固定装置40aと固定装置40bは、同一構成であり、固定装置40aと固定装置40bは、それぞれ固定部材としての固定プレート41と、ねじ42を具備している。固定装置40aにおいて、固定プレート41は、開口部34aに螺合されるねじ42により、第1構造体11に取り付けられる。固定装置40bにおいて、固定プレート41は、開口部34bに螺合されるねじ42により、第2構造体12に取り付けられる。 The fixing device 40a and the fixing device 40b have the same configuration, and the fixing device 40a and the fixing device 40b each include a fixing plate 41 as a fixing member and a screw 42. In the fixing device 40a, the fixing plate 41 is attached to the first structure 11 by a screw 42 screwed into the opening 34a. In the fixing device 40b, the fixing plate 41 is attached to the second structure 12 by a screw 42 screwed into the opening 34b.

ねじ42は、固定プレート41の上側から挿入され、第1構造体11の開口部34a又は第2構造体12の開口部34bに螺合される。 The screw 42 is inserted from above the fixing plate 41 and screwed into the opening 34a of the first structure 11 or the opening 34b of the second structure 12.

固定装置40aのねじ42を締め付けると、起歪体21の第1端部は、固定プレート41により、第1構造体11に固定され、固定装置40bのねじ42を締め付けると、起歪体21の第2端部は、固定プレート41により、第2構造体12に固定される。 When the screw 42 of the fixing device 40a is tightened, the first end portion of the strain generating body 21 is fixed to the first structure 11 by the fixing plate 41, and when the screw 42 of the fixing device 40b is tightened, the strain generating body 21 The second end is fixed to the second structure 12 by the fixing plate 41.

(固定プレートの構成)
図6は、本実施形態に係る固定プレート41の一形態を示している。
(Structure of fixed plate)
FIG. 6 shows one form of the fixed plate 41 according to the present embodiment.

固定プレート41は、例えば第1構造体11と同様の金属により構成されるが、これに限定されるものではなく、別の材料により構成してもよい。 The fixing plate 41 is made of, for example, the same metal as the first structure 11, but is not limited to this, and may be made of another material.

固定プレート41は、例えば直方体の本体41aを有している。固定プレート41と本体41aは、同一であり、固定プレート41を単に本体41aとも言う。本体41aの例えば底面41bの第1の辺に沿って第1突起41cが設けられ、第1の辺に平行する第2の辺沿って第2突起41dが設けられている。第1突起41c及び第2突起41dは、直線状であり、互いに底面41bから同一方向に突出されている。このため、底面41bは、第1突起41cと第2突起41dとを結ぶ線から離れた位置に配置される。さらに、本体41aは、表面41eから底面41bに貫通する開口部41fを有している。 The fixed plate 41 has, for example, a rectangular parallelepiped main body 41a. The fixed plate 41 and the main body 41a are the same, and the fixed plate 41 is also simply referred to as the main body 41a. A first protrusion 41c is provided along the first side of, for example, the bottom surface 41b of the main body 41a, and a second protrusion 41d is provided along the second side parallel to the first side. The first protrusion 41c and the second protrusion 41d are linear and project from the bottom surface 41b in the same direction. Therefore, the bottom surface 41b is arranged at a position away from the line connecting the first protrusion 41c and the second protrusion 41d. Further, the main body 41a has an opening 41f penetrating from the surface 41e to the bottom surface 41b.

固定プレート41の幅W1は、凹部30の幅W2(図4に示す)より狭く、固定プレート41の長さL1は、凹部30の第1構造体11に対応する部分の長さL2(図4に示す)、又は凹部30の第2構造体12に対応する部分の長さL3より短い。ここで、L2とL3の関係は、例えばL2<L3であるが、これに限定されるものではない。すなわち、固定プレート41の長さは、ねじ42が締め付けられたとき、固定プレート41が第1底部31aと起歪体21の第1端部に接触でき、又は第1底部31bと起歪体21の第2端部に接触できる長さであればよい。 The width W1 of the fixed plate 41 is narrower than the width W2 of the recess 30 (shown in FIG. 4), and the length L1 of the fixed plate 41 is the length L2 of the portion of the recess 30 corresponding to the first structure 11 (FIG. 4). The length of the portion of the recess 30 corresponding to the second structure 12 is shorter than L3. Here, the relationship between L2 and L3 is, for example, L2 <L3, but the relationship is not limited to this. That is, the length of the fixing plate 41 allows the fixing plate 41 to come into contact with the first bottom portion 31a and the first end portion of the strain generating body 21 when the screw 42 is tightened, or the first bottom portion 31b and the strain generating body 21. It may be long enough to contact the second end of the.

具体的には、図4、図5に示すように、2つの固定プレート41が凹部30の第1構造体11と対応する部分、及び第2構造体12と対応する部分に挿入された状態において、各固定プレート41の第1突起41cが第1底部31a又は第1底部31bに線接触でき、第2突起41dが起歪体21の第1端部又は第2端部に線接触できればよい。 Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, in a state where the two fixing plates 41 are inserted into the portion of the recess 30 corresponding to the first structure 11 and the portion corresponding to the second structure 12. It is sufficient that the first protrusion 41c of each fixing plate 41 can make line contact with the first bottom portion 31a or the first bottom portion 31b, and the second protrusion 41d can make line contact with the first end portion or the second end portion of the strain generating body 21.

このように、2つの固定プレート41が凹部30の中に挿入された状態において、ねじ42が各固定プレート41の開口部41fに挿入され、第1構造体11の開口部34a、又は第2構造体12の開口部34bに螺合されることにより、固定プレート41の第1突起41cが第1底部31a又は第1底部31bに線接触され、第2突起41dが起歪体21の第1端部又は第2端部に線接触される。 In this way, in a state where the two fixing plates 41 are inserted into the recesses 30, the screws 42 are inserted into the openings 41f of each fixing plate 41, and the openings 34a of the first structure 11 or the second structure By being screwed into the opening 34b of the body 12, the first protrusion 41c of the fixing plate 41 is in line contact with the first bottom 31a or the first bottom 31b, and the second protrusion 41d is the first end of the strain generating body 21. Line contact with the portion or the second end.

尚、図6に示すように、固定プレート41の第1突起41cは、直線状とされ、第1突起41cが第1底部31bに線接触した。しかし、これに限らず、例えば、図6に破線で示すように、第1突起41cを点状の突起とし、第1突起41cが第1底部31bに点接触するようにしてもよい。点状の第1突起41cは、第1の辺のほぼ中央部に設けられるが、例えば第1の辺の両端に2つの第1突起を設けてもよい。或いは、第1の辺の中央部と、両端部に3つの第1突起を設けてもよい。 As shown in FIG. 6, the first protrusion 41c of the fixing plate 41 is linear, and the first protrusion 41c is in line contact with the first bottom portion 31b. However, the present invention is not limited to this, and for example, as shown by the broken line in FIG. 6, the first protrusion 41c may be a point-like protrusion, and the first protrusion 41c may make point contact with the first bottom portion 31b. The point-shaped first protrusion 41c is provided at substantially the center of the first side, but for example, two first protrusions may be provided at both ends of the first side. Alternatively, three first protrusions may be provided at the center of the first side and at both ends.

(実施形態の効果)
上記実施形態によれば、固定プレート41は、第1突起41cと第2突起41dを有し、ねじ42を締め付けることにより、第1突起41cが第1底部31a又は第1底部31bに線接触し、第2突起41dが起歪体21の第1端部又は第2端部に線接触する。このため、例えば起歪体と固定プレートが面接触する場合に比べて、起歪体21を第1構造体11、第2構造体12に対して高い圧力で固定することが可能である。したがって、第1構造体11及び第2構造体12に対する起歪体21の固定強度のばらつきを低下させることができ、センサ性能の低下を防止することが可能である。
(Effect of embodiment)
According to the above embodiment, the fixing plate 41 has a first protrusion 41c and a second protrusion 41d, and by tightening the screw 42, the first protrusion 41c comes into line contact with the first bottom portion 31a or the first bottom portion 31b. , The second protrusion 41d makes line contact with the first end or the second end of the strain generating body 21. Therefore, for example, the strain generating body 21 can be fixed to the first structure 11 and the second structure 12 with a higher pressure than in the case where the strain generating body and the fixing plate are in surface contact with each other. Therefore, it is possible to reduce the variation in the fixing strength of the strain generating body 21 with respect to the first structure 11 and the second structure 12, and it is possible to prevent the sensor performance from being lowered.

しかも、本実施形態の固定プレート41を用いた固定方法によれば、固定プレート41の第2突起41dを起歪体21に線接触させるだけで、起歪体21を第1構造体11と第2構造体12に固定させることができる。このため、例えば起歪体21を溶接により第1構造体11及び第2構造体12に固定する場合のように、起歪体21及び歪ゲージに対する熱的な変形を防止できる。また、起歪体21を接着剤で固定する場合のように、起歪体21と第1構造体11及び第2構造体12との間に低剛性部が介在しない。したがって、本実施形態の固定プレート41を用いた固定方法によれば、第1構造体及び第2構造体12に印加された力を起歪体21に確実に伝達することができ、センサの性能を向上させることが可能である。 Moreover, according to the fixing method using the fixing plate 41 of the present embodiment, the strain generating body 21 is brought into the first structure 11 and the first structure 11 by simply bringing the second protrusion 41d of the fixing plate 41 into line contact with the strain generating body 21. 2 It can be fixed to the structure 12. Therefore, thermal deformation of the strain generating body 21 and the strain gauge can be prevented, for example, when the strain generating body 21 is fixed to the first structure 11 and the second structure 12 by welding. Further, unlike the case where the strain generating body 21 is fixed with an adhesive, the low rigidity portion does not intervene between the strain generating body 21 and the first structure 11 and the second structure 12. Therefore, according to the fixing method using the fixing plate 41 of the present embodiment, the force applied to the first structure and the second structure 12 can be reliably transmitted to the strain generating body 21, and the performance of the sensor. Can be improved.

しかも、固定装置40a、40bは、1つの固定プレート41と1つのねじ42とにより構成されている。このため、部品点数が少なく、固定装置40a、40bの大型化、及びトルクセンサ10の大型化を防止することが可能である。 Moreover, the fixing devices 40a and 40b are composed of one fixing plate 41 and one screw 42. Therefore, the number of parts is small, and it is possible to prevent the fixing devices 40a and 40b from becoming large and the torque sensor 10 from becoming large.

さらに、固定装置40a、40bは、1つの固定プレート41と1つのねじ42とにより構成されているため、固定装置40a、40bの組み立てが容易である。 Further, since the fixing devices 40a and 40b are composed of one fixing plate 41 and one screw 42, the fixing devices 40a and 40b can be easily assembled.

また、ねじ42は、固定プレート41の上側から挿入され、第1構造体11の開口部34a又は第2構造体12の開口部34bに螺合される。このため、例えばねじ42を第1構造体11の開口部34a又は第2構造体12の開口部34b側から挿入し、固定プレート41に螺合させる場合に比べて、組み立て作業を容易化することが可能である。 Further, the screw 42 is inserted from the upper side of the fixing plate 41 and screwed into the opening 34a of the first structure 11 or the opening 34b of the second structure 12. Therefore, for example, the assembly work is facilitated as compared with the case where the screw 42 is inserted from the opening 34a of the first structure 11 or the opening 34b side of the second structure 12 and screwed into the fixing plate 41. Is possible.

(固定プレートの変形例)
(第1変形例)
図7は、固定プレートの第1変形例を示している。図6に示す実施形態の場合、本体41aは、扁平な底面41bに第1突起41cと第2突起41dを設けている。
(Modification example of fixed plate)
(First modification)
FIG. 7 shows a first modification of the fixed plate. In the case of the embodiment shown in FIG. 6, the main body 41a is provided with a first protrusion 41c and a second protrusion 41d on a flat bottom surface 41b.

これに対して、第1変形例において、固定プレート51の例えば直方体形状の本体51aは、湾曲した底面51bを有し、底面51bの第1の辺が第1突起51cとして機能し、第1の辺に平行する第2の辺が第2突起51dとして機能する。このため、湾曲した底面51bは、第1突起51cと第2突起51dを結ぶ線から離れた位置に配置される。底面51bの中央部には、表面51eに貫通する開口部51fが設けられている。 On the other hand, in the first modification, for example, the rectangular parallelepiped main body 51a of the fixed plate 51 has a curved bottom surface 51b, and the first side of the bottom surface 51b functions as the first protrusion 51c, and the first The second side parallel to the side functions as the second protrusion 51d. Therefore, the curved bottom surface 51b is arranged at a position away from the line connecting the first protrusion 51c and the second protrusion 51d. An opening 51f penetrating the surface 51e is provided at the center of the bottom surface 51b.

上記第1変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。しかも、第2変形例によれば、本体51aの底面51bが湾曲されているため、固定プレート51の弾性が向上する。したがって、固定プレート51により起歪体21を確実に固定することが可能である。 The same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by the above-mentioned first modification. Moreover, according to the second modification, since the bottom surface 51b of the main body 51a is curved, the elasticity of the fixing plate 51 is improved. Therefore, the strain generating body 21 can be reliably fixed by the fixing plate 51.

さらに、第1変形例によれば、本体51aの底面を湾曲に加工するだけで、第1突起51cと第2突起51dを形成することができるため、製造を容易化することが可能である。 Further, according to the first modification, the first protrusion 51c and the second protrusion 51d can be formed only by processing the bottom surface of the main body 51a into a curved shape, so that the production can be facilitated.

(第2変形例)
図8は、固定プレートの第2変形例を示している。図7に示す第1変形例において、本体51aは、湾曲された底面51bを有している。
(Second modification)
FIG. 8 shows a second modification of the fixed plate. In the first modification shown in FIG. 7, the main body 51a has a curved bottom surface 51b.

これに対して、第2変形例において、固定プレート61の例えば直方体形状の本体61aは、全体が湾曲されている。したがって、湾曲された底面61bを有し、底面61bの第1の辺が第1突起61cとして機能し、第1の辺に平行する第2の辺が第2突起61dとして機能する。このため、湾曲した底面61bは、第1突起61cと第2突起61dを結ぶ線から離れた位置に配置される。底面61bの中央部には、表面61eに貫通する開口部61fが設けられている。 On the other hand, in the second modification, the fixed plate 61, for example, the rectangular parallelepiped main body 61a, is entirely curved. Therefore, it has a curved bottom surface 61b, the first side of the bottom surface 61b functions as the first protrusion 61c, and the second side parallel to the first side functions as the second protrusion 61d. Therefore, the curved bottom surface 61b is arranged at a position away from the line connecting the first protrusion 61c and the second protrusion 61d. An opening 61f penetrating the surface 61e is provided at the center of the bottom surface 61b.

上記第2変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。しかも、第2変形例によれば、本体61aの全体が湾曲されているため、固定プレート61の弾性が向上する。したがって、固定プレート61により起歪体21をより確実に固定することが可能である。 The same effect as that of the above-described embodiment can also be obtained by the above-mentioned second modification. Moreover, according to the second modification, since the entire main body 61a is curved, the elasticity of the fixing plate 61 is improved. Therefore, the strain generating body 21 can be more reliably fixed by the fixing plate 61.

さらに、第2変形例によれば、本体61aを湾曲に加工するだけで、第1突起61cと第2突起61dを形成することができるため、製造を容易化することが可能である。 Further, according to the second modification, the first protrusion 61c and the second protrusion 61d can be formed only by processing the main body 61a into a curved shape, so that the production can be facilitated.

(第3変形例)
図9は、固定プレートの第3変形例を示している。上記実施形態及び各変形例は、固定プレートの本体に2つの辺に突起が設けられている。
(Third modification example)
FIG. 9 shows a third modification of the fixed plate. In the above embodiment and each modification, the main body of the fixing plate is provided with protrusions on two sides.

これに対して、図9に示す第3変形例において、固定プレート71の本体71aは、例えば直方体であり、本体71aの底面71bの4つの辺に沿って突起71cが設けられている。すなわち、突起71cは、底面71bの周囲に設けられている。 On the other hand, in the third modification shown in FIG. 9, the main body 71a of the fixed plate 71 is, for example, a rectangular parallelepiped, and protrusions 71c are provided along the four sides of the bottom surface 71b of the main body 71a. That is, the protrusion 71c is provided around the bottom surface 71b.

上記第3変形例によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。しかも、底面71bの周囲に突起71cを設けることにより、固定プレート71の剛性を高めることが可能であり、起歪体21をより確実に固定することが可能である。 The same effect as that of the above-described embodiment can be obtained by the above-mentioned third modification. Moreover, by providing the protrusion 71c around the bottom surface 71b, the rigidity of the fixing plate 71 can be increased, and the strain generating body 21 can be fixed more reliably.

さらに、固定プレート71の本体71aの形状は、直方体であり、底面71bの形状は長方形である場合について説明したが、固定プレート71の本体71aの形状を立方体とし、底面71bの形状を正方形とすることも可能である。この場合、4つの辺のうち、どちらの平行する2つの辺を用いても、起歪体21を固定することができる。このため、凹部30aに対する固定プレート71の向きを考慮する必要がないため、組み立て作業を簡単化することができる。 Further, the case where the shape of the main body 71a of the fixed plate 71 is a rectangular parallelepiped and the shape of the bottom surface 71b is rectangular has been described, but the shape of the main body 71a of the fixed plate 71 is a cube and the shape of the bottom surface 71b is a square. It is also possible. In this case, the strain generating body 21 can be fixed by using any of the four parallel sides, whichever is parallel. Therefore, it is not necessary to consider the orientation of the fixing plate 71 with respect to the recess 30a, so that the assembly work can be simplified.

尚、第1変形例及び第2変形例においても、本体の周囲に突起を設けることが可能である。 Also in the first modification and the second modification, it is possible to provide protrusions around the main body.

(起歪体の変形例)
図10に示すように、上記実施形態において、起歪体21の幅W3は、固定プレート41の幅W1より狭くされている。
(Modification example of strain-causing body)
As shown in FIG. 10, in the above embodiment, the width W3 of the strain generating body 21 is narrower than the width W1 of the fixed plate 41.

しかし、図11に示すように、起歪体21の幅を固定プレート41の幅W1と等しくすることも可能である。 However, as shown in FIG. 11, it is also possible to make the width of the strain generating body 21 equal to the width W1 of the fixed plate 41.

このように、起歪体21の幅を固定プレート41の幅W1と等しくした場合、固定プレート41と起歪体21の位置合わせが容易であり、固定プレート41と起歪体21とを位置合わせするための治具の構造を簡単化することができ、作業効率を向上させることが可能である。 When the width of the strain generating body 21 is made equal to the width W1 of the fixed plate 41 in this way, the alignment of the fixed plate 41 and the strain generating body 21 is easy, and the alignment of the fixed plate 41 and the strain generating body 21 It is possible to simplify the structure of the jig for performing the work and improve the work efficiency.

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, the present invention is not limited to each of the above embodiments as it is, and at the implementation stage, the components can be modified and embodied within a range that does not deviate from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in each of the above embodiments. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. In addition, components across different embodiments may be combined as appropriate.

10…トルクセンサ、11…第1構造体、12…第2構造体、13…第3構造体、21…起歪体、40a、40b…固定装置、41、51、61、71…固定プレート、41a、51a、61a、71a…本体、41b、51b、61b、71b…底面、41c、51c、61c…第1突起、41d、51d、61d…第2突起、41f、51f、61f…開口部、42…ねじ。 10 ... Torque sensor, 11 ... 1st structure, 12 ... 2nd structure, 13 ... 3rd structure, 21 ... Distortion body, 40a, 40b ... Fixing device, 41, 51, 61, 71 ... Fixed plate, 41a, 51a, 61a, 71a ... Main body, 41b, 51b, 61b, 71b ... Bottom surface, 41c, 51c, 61c ... First protrusion, 41d, 51d, 61d ... Second protrusion, 41f, 51f, 61f ... Opening, 42 …screw.

Claims (16)

第1の辺と、前記第1の辺に平行な第2の辺と、前記第1の辺と前記第2の辺との間に設けられ、開口部を含む面とを具備し、前記面が前記第1の辺と前記第2の辺とを結ぶ線から離れた位置に設けられ、前記第1の辺が第1構造体に接触され、前記第2の辺が前記第1構造体の上に設けられた歪センサを構成する起歪体の端部に線接触される固定部材と、
前記開口部に挿入され、前記第1構造体に螺合されるねじと、
を具備する歪センサの固定装置。
The surface includes a first side, a second side parallel to the first side, and a surface provided between the first side and the second side and including an opening. Is provided at a position away from the line connecting the first side and the second side, the first side is in contact with the first structure, and the second side is of the first structure. A fixing member that is line-contacted with the end of the strain-causing body that constitutes the strain sensor provided above, and
A screw inserted into the opening and screwed into the first structure,
A strain sensor fixing device comprising.
前記固定部材は、前記第1の辺と前記第2の辺との間に設けられ、前記開口部を含む扁平な面と、
前記第1の辺に沿って設けられた第1の突起と、
前記第2の辺に沿って設けられ、前記第1の突起と同一方向に突出された第2の突起と、
を具備することを特徴とする請求項1記載の歪センサの固定装置。
The fixing member is provided between the first side and the second side, and has a flat surface including the opening and a flat surface.
With the first protrusion provided along the first side,
A second protrusion provided along the second side and protruding in the same direction as the first protrusion,
The strain sensor fixing device according to claim 1, wherein the strain sensor is provided.
前記固定部材は、前記第1の辺と前記第2の辺との間に設けられ、前記開口部を含む湾曲された面を有することを特徴とする請求項1記載の歪センサの固定装置。 The strain sensor fixing device according to claim 1, wherein the fixing member is provided between the first side and the second side and has a curved surface including the opening. 前記固定部材は、全体が湾曲されていることを特徴とする請求項1記載の歪センサの固定装置。 The strain sensor fixing device according to claim 1, wherein the fixing member is curved as a whole. 前記固定部材は、前記第1の辺及び前記第2の辺を結ぶ第3の辺及び第4の辺を有し、前記面は、前記第1の辺乃至前記第4の辺を結ぶ線から離れていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の歪センサの固定装置。 The fixing member has a third side and a fourth side connecting the first side and the second side, and the surface is from a line connecting the first side to the fourth side. The strain sensor fixing device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that they are separated from each other. 前記ねじは、前記固定部材の前記第1構造体と反対側から前記開口部に挿入されることを特徴とする請求項1記載の歪センサの固定装置。 The strain sensor fixing device according to claim 1, wherein the screw is inserted into the opening from the side opposite to the first structure of the fixing member. 前記固定部材の前記第2の辺の長さは、前記起歪体の幅より長いことを特徴とする請求項1記載の歪センサの固定装置。 The strain sensor fixing device according to claim 1, wherein the length of the second side of the fixing member is longer than the width of the strain-causing body. 前記固定部材の前記第2の辺の長さは、前記起歪体の幅と等しいことを特徴とする請求項1記載の歪センサの固定装置。 The strain sensor fixing device according to claim 1, wherein the length of the second side of the fixing member is equal to the width of the strain-causing body. 第1構造体と、
第2構造体と、
前記第1構造体と前記第2構造体とを接続する複数の第3構造体と、
前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられ、歪センサを構成する起歪体と、
前記第1構造体に設けられ、前記起歪体の第1端部を前記第1構造体に固定する第1固定装置と、
前記第2構造体に設けられ、前記起歪体の第2端部を前記第2構造体に固定する第2固定装置と、
を具備し、
前記第1固定装置及び前記第2固定装置のそれぞれは、
第1の辺と、前記第1の辺に平行な第2の辺と、前記第1の辺と前記第2の辺との間に設けられ、開口部を含む面とを具備し、前記面が前記第1の辺と前記第2の辺とを結ぶ線から離れた位置に設けられ、前記第1の辺が第1構造体に接触され、前記第2の辺が前記第1構造体の上に設けられた歪センサを構成する起歪体の端部に線接触される固定部材と、
前記開口部に挿入され、前記第1構造体に螺合されるねじと、
を具備することを特徴とするトルクセンサ。
The first structure and
The second structure and
A plurality of third structures connecting the first structure and the second structure,
A strain generating body provided between the first structure and the second structure and forming a strain sensor,
A first fixing device provided in the first structure and fixing the first end portion of the strain-causing body to the first structure.
A second fixing device provided in the second structure and fixing the second end portion of the strain-causing body to the second structure.
Equipped with
Each of the first fixing device and the second fixing device
The surface includes a first side, a second side parallel to the first side, and a surface provided between the first side and the second side and including an opening. Is provided at a position away from the line connecting the first side and the second side, the first side is in contact with the first structure, and the second side is of the first structure. A fixing member that is line-contacted with the end of the strain-causing body that constitutes the strain sensor provided above, and
A screw inserted into the opening and screwed into the first structure,
A torque sensor characterized by being provided with.
前記固定部材は、前記第1の辺と前記第2の辺との間に設けられ、前記開口部を含む扁平な面と、
前記第1の辺に沿って設けられた第1の突起と、
前記第2の辺に沿って設けられ、前記第1の突起と同一方向に突出された第2の突起と、
を具備することを特徴とする請求項9記載のトルクセンサ。
The fixing member is provided between the first side and the second side, and has a flat surface including the opening and a flat surface.
With the first protrusion provided along the first side,
A second protrusion provided along the second side and protruding in the same direction as the first protrusion,
9. The torque sensor according to claim 9.
前記固定部材は、前記第1の辺と前記第2の辺との間に設けられ、前記開口部を含む湾曲された面を有することを特徴とする請求項9記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 9, wherein the fixing member is provided between the first side and the second side and has a curved surface including the opening. 前記固定部材は、全体が湾曲されていることを特徴とする請求項9記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 9, wherein the fixing member is curved as a whole. 前記固定部材は、前記第1の辺及び前記第2の辺を結ぶ第3の辺及び第4の辺を有し、前記面は、前記第1の辺乃至前記第4の辺を結ぶ線から離れていることを特徴とする請求項9乃至12のいずれかに記載のトルクセンサ。 The fixing member has a third side and a fourth side connecting the first side and the second side, and the surface is from a line connecting the first side to the fourth side. The torque sensor according to any one of claims 9 to 12, characterized in that they are separated from each other. 前記ねじは、前記固定部材の前記第1構造体又は前記第2構造体と反対側から前記開口部に挿入されることを特徴とする請求項9記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 9, wherein the screw is inserted into the opening from the side opposite to the first structure or the second structure of the fixing member. 前記固定部材の前記第2の辺の長さは、前記起歪体の幅より長いことを特徴とする請求項9記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 9, wherein the length of the second side of the fixing member is longer than the width of the strain-causing body. 前記固定部材の前記第2の辺の長さは、前記起歪体の幅と等しいことを特徴とする請求項9記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 9, wherein the length of the second side of the fixing member is equal to the width of the strain-causing body.
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