JP2021060350A - 起歪体とそれを用いたトルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 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起歪体とそれを用いたトルクセンサを提供する。【解決手段】 起歪体２１は、第１構造体に配置される第１端部２１aと、第１構造体と複数の第３構造体により接続された第２構造体に配置される第２端部２１ｂと、第１端部と第２端部との間に位置し、歪ゲージが配置される平坦部２１ｃと、第１端部に設けられ、第１構造体に対して第１端部を位置決めする第１位置決め部Ｃと、第２端部に設けられ、第２構造体に対して第２端部を位置決めする第２位置決め部Ｄと、を具備する。【選択図】図９

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起歪体とそれを用いたトルクセンサに関する。

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）。

特開２０１３-０９６７３５号公報 特開２０１５-０４９２０９号公報 特開２０１７-１７２９８３号公報

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。

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。

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。

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。

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起歪体とそれを用いたトルクセンサを提供する。

実施形態の起歪体は、第１構造体に配置される第１端部と、前記第１構造体と複数の第３構造体により接続された第２構造体に配置される第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間に位置し、歪ゲージが配置される平坦部と、前記第１端部に設けられ、前記第１構造体に対して前記第１端部を位置決めする第１位置決め部と、前記第２端部に設けられ、前記第２構造体に対して前記第２端部を位置決めする第２位置決め部と、を具備する。

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構造体の間に設けられる起歪体とを具備し、前記起歪体は、前記第１構造体に配置される第１端部と、前記第２構造体に配置される第２端部と、前記第１端部と前記第２端部との間に位置し、歪ゲージが配置される平坦部と、前記第１端部に設けられ、前記第１構造体に対して前記第１端部を位置決めする第１位置決め部と、前記第２端部に設けられ、前記第２構造体に対して前記第２端部を位置決めする第２位置決め部と、を具備する。

本実施形態が適用されるトルクセンサを示す斜視図。 図１の一部を除いて示す平面図。 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。 図２の一部を取り出し、拡大して示す平面図。 図４のＶ-Ｖ線に沿って示す断面図。 図３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。 起歪体の位置決め部を示す平面図。 図７のＶＩＩＩ-ＶＩＩＩ線に沿って示す断面図。 本実施形態に係る起歪体を示す平面図。 図９に示す起歪体を図７に示す位置決め部に取り付けた状態を示す平面図。 図１０のＸＩ-ＸＩ線に沿って示す断面図。 起歪体の第１変形例を示す平面図。 図１２Ａの側面図。 図１２Ａに示す起歪体を図３に示す取り付け部に取り付けた状態を示す平面図。 起歪体の第２変形例を示す斜視図。 図１４に示す起歪体を図７に示す取り付け部に取り付けた状態を示す平面図。 起歪体の第３変形例を示す平面図。 図１６Ａの側面図。 図１６Ａに示す起歪体を図７に示す取り付け部に取り付けた状態を示す平面図。 図１７のＸＶＩＩＩ-ＸＶＩＩＩ線に沿って示す断面図。 起歪体の第４変形例を示す平面図。 図１９Ａの側面図。 起歪体の第５変形例を示す平面図。 図２０Ａの側面図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（起歪体の位置決め部の構成）
図７、図８は、本実施形態に係る起歪体２１の位置決め部の構成を示している。

本実施形態において、第１構造体１１、第２構造体１２、及び第３構造体１３に一体的に設けられた凹部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位置決め部Ａが設けられ、第２構造体１２に対応する部分には、第２位置決め部Ｂが設けられている。第１位置決め部Ａは、第４底部（第１凹部）３５ａを有し、第２位置決め部Ｂは、第４底部（第２凹部）３５ｂを有している。

第１位置決め部Ａの第４底部３５ａは、第２底部３２ａと第３底部３３の間に設けられ、第２位置決め部Ｂの第４底部３５ｂは、第２底部３２ｂと第３底部３３の間に設けられている。第４底部３５ａは、第２底部３２ａより深く、第３底部３３より浅い位置に設けられ、第４底部３５ｂは、第２底部３２ｂより深く、第３底部３３より浅い位置に設けられる。

第４底部３５ａ、及び第４底部３５ｂの深さは、例えば起歪体２１の厚みに応じて決定されればよく、起歪体２１が第４底部３５ａ、及び第４底部３５ｂに配置された状態において、起歪体２１の表面が第１底部３１ａ、及び第１底部３１ｂとほぼ一致されればよい。

第４底部３５ａと隣接する側面には、起歪体２１の第１端部の隣接する３つの辺に接触することが可能な３つの第１突起３５ａ-１、３５ａ-２、３５ａ-３が設けられている。

第４底部３５ｂと隣接する側面には、起歪体２１の第２端部の隣接する３つの辺に接触することが可能な３つの第２突起３５ｂ-１、３５ｂ-２、３５ｂ-３が設けられている。

（起歪体の構成）
図９は、本実施形態に係る起歪体２１を示している。起歪体２１は、ほぼ長方形であり、長手方向において平行な２つの辺と、短手方向において平行な２つの辺を有している。起歪体２１は、長手方向の一端部としての第１端部２１ａと、長手方向の他端部としての第２端部２１ｂと、第１端部２１ａと第２端部２１ｂとの間に位置し、複数の歪ゲージが配置される平坦部２１ｃとを具備している。

さらに、第１端部２１ａは、第１位置決め部Ｃを具備し、第２端部２１ｂは、第２位置決め部Ｄを具備している。

第１位置決め部Ｃは、例えば２つの半円形の第１突起５１ａ、５１ｂを含んでいる。第２位置決め部Ｄも、例えば２つの半円形の第２突起５２ａ、５２ｂを含んでいる。第１突起５１ａ、５１ｂ、第２突起５２ａ、５２ｂの厚みは、起歪体２１（平坦部２１ｃ）の厚みと等しく、第１突起５１ａ、５１ｂ、第２突起５２ａ、５２ｂは、起歪体２１と一体的に設けられている。

第１突起５１ａ、５１ｂは、起歪体２１の短手方向の両側に設けられ、起歪体２１の長手方向と交差する方向に突出されている。第２突起５２a、５２ｂも、起歪体２１の短手方向の両側に設けられ、起歪体２１の長手方向と交差する方向に突出されている。すなわち、起歪体２１の長手方向がｙ方向に配置される場合、第１突起５１a、５１ｂ、及び第２突起５２a、５２ｂは、ｘ方向に配置される。

第１位置決め部Ｃ及び第２位置決め部Ｄは、それぞれ２つの突起を具備している。しかし、突起の数は２つに限らず、それぞれ３つであってもよい。この場合、第３突起は、例えば短手方向の辺５１ｃ、５２ｃに設けられればよい。

図１０、図１１は、起歪体２１を凹部３０内に配置した状態を示している。起歪体２１の第１位置決め部Ｃは、第１位置決め部Ａを有する第１構造体１１の第４底部（第１凹部）３５ａ内に配置され、起歪体２１の第２位置決め部Ｄは、第２位置決め部Ｂを有する第２構造体１２の第４底部（第２凹部）３５ｂ内に配置される。

第４底部３５ａ内において、起歪体２１の第１突起５１ａ、５１ｂは、第４底部３５ａの第１突起３５ａ-２、３５ａ-３にそれぞれｚ方向に線接触され、起歪体２１の第１突起５１ａと第１突起５１ｂとの間の辺５１ｃは、第４底部３５ａの第１突起３５ａ-１にｚ方向に線接触される。ｚ方向は、起歪体２１の厚みの方向である。

第４底部３５ｂ内において、起歪体２１の第２突起５２a、５２ｂは、第４底部３５ｂの第２突起３５ｂ-２、３５ｂ-３にそれぞれｚ方向に線接触される。起歪体２１の第２突起５２ａと第２突起５２ｂとの間の辺５２ｃは、第４底部３５ｂの第２突起３５ｂ-１にｚ方向に線接触される。

上記のように、起歪体２１の第１端部２１ａを第４底部３５ａの上に置き、第２端部２１ｂを第４底部３５ｂの上に置くだけで、起歪体２１は、３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に位置決めされる。すなわち、起歪体２１の第１端部２１ａは、第１位置決め部Ｃにより、第１構造体１１に対して、３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に位置決めされ、起歪体２１の第２端部２１ｂは、第２位置決め部Ｄにより、第２構造体１２に対して、３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に位置決めされる。

この状態において、図４に示すように、第１構造体１１の第１底部３１ａと起歪体２１の第１端部の上に固定プレート４１が載置され、第２構造体１２の第１底部３１ｂと起歪体２１の第２端部の上に固定プレート４１が載置される。これら固定プレート４１は、それぞれねじ４２により、第１構造体１１及び第２構造体１２に締め付けられる。このため、起歪体２１の第１端部は、第１構造体１１に固定され、第２端部は、第２構造体１２に固定される。

尚、本実施形態において、第４底部３５ａは、第１突起３５ａ-１、３５ａ-２、３５ａ-３を具備し、第４底部３５ｂは、第２突起３５ｂ-１、３５ｂ-２、３５ｂ-３を具備した。しかし、これら第１突起３５ａ-１、３５ａ-２、３５ａ-３、及び第２突起３５ｂ-１、３５ｂ-２、３５ｂ-３は、必ずしも必要ではなく、第４底部３５ａは、起歪体２１の第１端部に対応するように隣接する３つの直線状の辺を有してもよく、第４底部３５ｂも、起歪体２１の第２端部に対応するように隣接する３つの直線状の辺を有する構成としてもよい。

このような、構成によっても、起歪体２１の第１位置決め部Ｃは、第４底部３５ａの隣接する少なくとも２つの辺に線接触することができ、起歪体２１の第２位置決め部Ｄも第４底部３５ｂの隣接する少なくとも２つの辺に線接触することができる。

起歪体２１の辺５１ｃ及び辺５２ｃに例えば突起を設ければ、起歪体２１の第１位置決め部Ｃは、第４底部３５ａの隣接する３つの辺に線接触することができ、起歪体２１の第２位置決め部Ｄも第４底部３５ｂの隣接する３つの辺に線接触することができる。

（実施形態の効果）
上記実施形態によれば、起歪体２１の第１端部は、第１位置決め部Ｃを具備し、第２端部は、第２位置決め部Ｃを具備し、第１位置決め部Ｃは、第１構造体１１の第１凹部としての底部３５ａ内に配置され、第２位置決め部Ｄは、第２構造体１２の第２凹部としての底部３５ｂ内に配置される。第１位置決め部Ｃは、底部３５ａの３つの側面に線接触され、第２位置決め部Ｄも、底部３５ｂの３つの側面に線接触される。したがって、起歪体２１を第１構造体１１及び第２構造体１２に対して３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に高精度に位置決めすることができ、センサ性能を向上させることが可能である。

しかも、第１位置決め部Ｃは、底部３５ａの３つの側面に線接触され、第２位置決め部Ｄも、底部３５ｂの３つの側面に線接触される。このため、これらが面接触される場合に比べて、第１構造体１１及び第２構造体１２に印加されるｘ、ｙ方向以外の力やモーメントによる他軸干渉を抑制することができる。したがって、トルクセンサの検出精度を向上させることが可能である。

また、起歪体２１は、第１構造体１１の第１凹部としての底部３５ａと、第２構造体１２の第２凹部としての底部３５ｂ内に配置するだけで、第１構造体１１及び第２構造体１２に対して位置決めできる。このため、位置決め用の治具が不用であり、組み立てを簡単化することが可能である。

さらに、起歪体２１を位置決めするために新たな部品を必要としない。このため、部品点数の増加を抑制でき、トルクセンサ１０の大型化を防止することが可能である。

（起歪体の変形例）
（第１変形例）
図１２Ａ、１２Ｂは、起歪体２１の第１変形例を示している。

上記実施形態において、起歪体２１は、第１構造体１１の第４底部３５a、３５ｂを位置決めした。これに対して、第１変形例において、起歪体２１は、第１構造体１１と第２構造体１２の間の第３底部３３の側面を用いて位置決めされる。

図１２Ａ、１２Ｂに示すように、起歪体２１は、第１位置決め部Ｅと第２位置決め部Ｆを具備している。第１位置決め部Ｅは、起歪体２１の第１端部２１ａに設けられ、第２位置決め部Ｆは、起歪体２１の第２端部２１ｂに設けられる。

第１位置決め部Ｅと第２位置決め部Ｆは、図７に示す凹部３０の第３構造体１３に設けられた第３底部３３に対応して配置される。第１位置決め部Ｅは、第３底部３３に対応する位置において、第１構造体１１の側面に接触でき、第２位置決め部Ｆは、第３底部３３に対応する位置において、第２構造体１２の側面に接触できる。

具体的には、第１位置決め部Ｅは、２つの第１突起６１ａ、６１ｂを含み、第２位置決め部Ｆは、２つの第２突起６２ａ、６２ｂを含んでいる。

第１突起６１ａ、６１ｂ及び第２突起６２ａ、６２ｂの形状は、例えば円柱であり、第１突起６１ａ、６１ｂ及び第２突起６２ａ、６２ｂは、起歪体２１の裏面に配置されている。第１突起６１ａ、６１ｂ及び第２突起６２ａ、６２ｂの形状は、円柱に限定されるものではなく、例えば角柱や、球体であってもよい。

第１突起６１ａ、６１ｂ及び第２突起６２ａ、６２ｂは、例えば起歪体２１と同一の材料により形成されるが、別の材料により形成されてもよい。

図１３は、起歪体２１を凹部３０内に配置した状態を示している。起歪体２１の第１突起６１ａ、６１ｂは、第３底部３３に対応する位置において、第１構造体１１の側面に線接触され、第２突起６２ａ、６２ｂは、第３底部３３に対応する位置において、第２構造体１２の側面に線接触される。すなわち、円柱形の第１突起６１ａ、６１ｂ、及び第２突起６２ａ、６２ｂの側面は、第１構造体１１又は第２構造体１２の側面にｚ方向に線接触する。

第１突起６１ａ、６１ｂ、及び第２突起６２ａ、６２ｂの形状が角柱である場合、角柱の１つの角部が、第１構造体１１又は第２構造体１２に線接触することができる。

第１突起６１ａ、６１ｂ、及び第２突起６２ａ、６２ｂの形状が球体である場合、第１突起６１ａ、６１ｂ、及び第２突起６２ａ、６２ｂは、第１構造体１１又は第２構造体１２に点接触することができる。

（第１変形例の効果）
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できる。

しかも、第１位置決め部Ｅ及び第２位置決め部Ｆにより、起歪体２１を第１構造体１１及び第２構造体１２に対して容易に位置決めすることができる。

さらに、第１位置決め部Ｅとしての第１突起６１ａ、６１ｂ、及び第２位置決め部Ｆとしての第２突起６２ａ、６２ｂが第１構造体１１及び第２構造体１２に線接触又は点接触することにより、位置決め状態を安定に保持することができ、組み立て作業を簡単化することができる。

（第２変形例）
図１４は、起歪体２１の第２変形例を示している。

上記実施形態及び第１変形例において、起歪体２１は、主として第１構造体１１及び第２構造体１２に対してｚ方向に線接触されることにより、位置決めされた。

これに対して、第２変形例において、起歪体２１は、第１構造体１１及び第２構造体１２に対して主としてｘ、ｙ方向に線接触されることにより、位置決めされる。

図１４において、起歪体２１は、例えば矩形である。起歪体２１の長手方向に沿って平行する２つの辺は、２つの辺の全体にそれぞれ直線状の突起７１ａ、７１ｂが設けられ、起歪体２１の短手方向に沿って平行する２つの辺は、２つの辺の全体にそれぞれ直線状の突起７１ｃ、７１ｄが設けられている。

起歪体２１の第１端部２１ａに位置する第１位置決め部Ｇは、隣接する３つの辺に設けられた突起（第１突起と称す）７１ａ、７１ｂ、７１ｃを具備し、起歪体２１の第２端部２１ｂに位置する第２位置決め部Ｈは、隣接する３つの辺に設けられた突起（第２突起と称す）７１ａ、７１ｂ、７１ｄを具備している。

図１５は、起歪体２１を凹部３０内に配置した状態を示している。起歪体２１の第１位置決め部Ｇは、第１位置決め部Ａを有する第１構造体１１の第４底部（第１凹部）３５ａ内に配置され、起歪体２１の第２位置決め部Ｈは、第２位置決め部Ｂを有する第２構造体１２の第４底部（第２凹部）３５ｂ内に配置される。

第４底部３５ａ内において、起歪体２１の第１突起７１ａ、７１ｂは、第４底部３５ａの第１突起３５ａ-２、３５ａ-３にｙ方向にそれぞれ線接触又は点接触され、起歪体２１の第１突起７１ｃは、第４底部３５ａの第１突起３５ａ-１にｘ方向に線接触される。

第４底部３５ｂ内において、起歪体２１の第２突起７１ａ、７１ｂは、第４底部３５ｂの第２突起３５ｂ-２、３５ｂ-３にそれぞれｙ方向に線接触又は点接触される。起歪体２１の第２突起７１ｄは、第４底部３５ｂの第２突起３５ｂ-１にｘ方向に線接触される。

このため、起歪体２１は、第１端部２１ａを第４底部３５ａの上に置き、第２端部２１ｂを第４底部３５ｂの上に置くだけで、３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に位置決めされる。すなわち、起歪体２１の第１端部２１ａは、第１位置決め部Ｇの第１突起７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、及び第４底部３５ａにより、第１構造体１１に対して、３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に位置決めされ、起歪体２１の第２端部２１ｂは、第２位置決め部Ｈの第２突起７１ａ、７１ｂ、７１ｄ、及び第４底部３５ｂにより、第２構造体１２に対して、３軸（ｘ、ｙ、ｚ）方向に位置決めされる。

尚、第１構造体１１の第１位置決め部Ａ、及び第２構造体１２の第２位置決め部Ｂの構成は、第４底部３５ａの側面及び第４底部３５ｂの側面にそれぞれ複数の突起を具備する必要はなく、起歪体２１の第１端部２１ａ、及び第２端部２１ｂのように、隣接する３つの直線状の辺を具備する構成であってもよい。

（第２変形例の効果）
上記第２変形例によれば、起歪体２１は、第１位置決め部Ｇとしての第１突起７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、及び第２位置決め部Ｈとしての第２突起７１ａ、７１ｂ、７１ｄを有し、第１突起７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、及び第２突起７１ａ、７１ｂ、７１ｄにより、起歪体２１を第１構造体１１及び第２構造体１２に対して容易に位置決めすることができる。

さらに、第１突起７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、第２突起７１ａ、７１ｂ、７１ｄは、起歪体２１の４つの辺の全体に設けられているため、形状が単純である。このため、起歪体２１の製造が容易であり、起歪体２１の製造ばらつきを抑制することができる。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の位置精度を向上することができる。

（第３変形例）
図１６Ａ、１６Ｂは、起歪体２１の第３変形例を示している。

上記実施形態、第１変形例、及び第２変形例において、起歪体２１の第１端部２１ａは第１構造体１１の例えば第４底部３５ａの上に載置され、第２端部２１ｂは第２構造体１２の例えば第４底部３５ｂの上に載置された。

第３変形例において、起歪体２１の第１端部２１ａに設けられた第１位置決め部Ｉは、第１構造体１１に挿入され、第２端部２１ｂに設けられた第２位置決め部Ｊは、第２構造体１２に挿入される。

図１６Ａ、１６Ｂに示すように、起歪体２１の第１端部２１ａには、第１位置決め部Ｉが設けられ、起歪体２１の第２端部２１ｂには、第２位置決め部Ｊが設けられる。

第１位置決め部Ｉは、第１突起８１ａを具備する。第１突起８１ａは、起歪体２１の第１端部２１ａの全体が起歪体２１の裏面側に例えば直角に折曲されて形成される。

第２位置決め部Ｊは、第２突起８１ｂを具備する。第２突起８１ｂは、起歪体２１の第２端部２１ｂの全体が起歪体２１の裏面側に例えば直角に折曲されて形成される。

図１７、図１８は、起歪体２１を凹部３０内に配置した状態を示している。

図１７、図１８に示すように、凹部３０内において、第１構造体１１の第２底部３２ａには、第１凹部３７ａが設けられ、第２構造体１２の第２底部３２ｂには、第２凹部３７ｂが設けられる。

起歪体２１の第１位置決め部Ｉとしての第１突起８１ａは、第１凹部３７ａ内に挿入され、第２位置決め部Ｊとしての第２突起８１ｂは、第２凹部３７ｂ内に挿入される。第１突起８１ａと第１凹部３７ａの形状及び大きさは同等であり、第２突起８１ｂと第２凹部３７ｂの形状及び大きさも同等である。このため、起歪体２１は、第１突起８１ａが第１凹部３７ａ内に挿入され、第２突起８１ｂが第２凹部３７ｂ内に挿入される。これにより、起歪体２１は、第１構造体１１及び第２構造体１２に対して位置決めされる。

この状態において、図４、図５に示すように、起歪体２１は、固定プレート４１とねじ４２を用いて、第１構造体１１及び第２構造体１２に固定される。

（第３変形例の効果）
上記第３変形例によれば、起歪体２１は、第１位置決め部Ｉとしての第１突起８１ａと、第２位置決め部Ｊとしての第２突起８１ｂを具備し、第１突起８１ａを第１構造体１１の第１凹部３７ａに挿入し、第２突起８１ｂを第２構造体１２の第２凹部３７ｂに挿入することにより、起歪体２１を第１構造体１１及び第２構造体１２に対して容易に位置決めすることができる。

また、第１位置決め部Ｉとしての第１突起８１ａと、第２位置決め部Ｊとしての第２突起８１ｂは、起歪体２１の第１端部２１ａ及び第２端部２１ｂを折曲するだけであるため、製造が容易であり、製造ばらつきを低減することができる。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の位置精度を向上させることができる。

（第４変形例）
図１９Ａ、１９Ｂは、起歪体２１の第４変形例を示している。

第３変形例において、第１位置決め部Ｉとしての第１突起８１ａ及び第２位置決め部Ｊとしての第２突起８１ｂは、起歪体２１の第１端部２１ａ及び第２端部２１ｂの全体が折曲されて形成された。

第４変形例において、第１位置決め部Ｉとしての第１突起８２ａ、及び第２位置決め部Ｊとしての第２突起８２ｂは、起歪体２１の第１端部２１ａの一部、及び第２端部２１ｂの一部がそれぞれ折曲されて形成される。

具体的には、第１位置決め部Ｉとしての第１突起８２ａは、起歪体２１の第１端部２１ａの中央部が、起歪体２１の裏面側に直角に折曲されることにより形成され、第２位置決め部Ｊとしての第２突起８２ｂは、起歪体２１の第２端部２１ｂの中央部が、起歪体２１の裏面側に直角に折曲されることにより形成される。

第１突起８２ａ及び第２突起８２ｂの形状は、例えば四角柱である。

第１構造体１１及び第２構造体１２に設けられた凹部３０内において、第１構造体１１の第２底部３２ａには、第１突起８２ａが挿入される第１凹部（図示せず）が設けられ、第２構造体１２の第２底部３２ｂには、第２突起８２ｂが挿入される第２凹部（図示せず）が設けられる。

第１凹部及び第２凹部の形状は、第１突起８２ａ及び第２突起８２ｂの角部が、例えば線接触することが可能な形状、例えば円筒形である。しかし、第１凹部及び第２凹部の形状は、円筒形に限定されるものではなく、第１突起８２ａ及び第２突起８２ｂと同等の形状、又は、第１突起８２ａ及び第２突起８２ｂの角部が内接する形状であればよい。

起歪体２１の第１突起８２ａが第１凹部に挿入され、第２突起８２ｂが第２凹部に挿入されることにより、起歪体２１が第１構造体１１及び第２構造体１２に位置決めされる。

（第４変形例の効果）
第４変形例によっても第３変形例と同様の効果を得ることができる。

しかも、第４変形例において、第１突起８２ａ及び第２突起８２ｂは、起歪体２１の第１端部２１ａ及び第２端部２１ｂの一部に形成され、第１凹部及び第２凹部との接触面積を低減することができる。このため、他軸干渉を抑制することができ、センサの検出精度を向上させることが可能である。

（第５変形例）
図２０Ａ、２０Ｂは、起歪体２１の第５変形例を示している。第５変形例は、第４変形例のさらなる変形である。

第５変形例において、第１位置決め部Ｉとしての第１突起８３ａは、起歪体２１の第１端部２１ａの裏側に設けられ、第２位置決め部Ｊとしての第２突起８３ｂは、起歪体２１の第２端部２１ｂの裏側に設けられている。

具体的には、第１突起８３ａ及び第２突起８３ｂは、例えば起歪体２１と同一の材料により形成され、起歪体２１の第１端部２１ａ及び第２端部２１ｂに設けられる。

第１突起８３ａ及び第２突起８３ｂの形状は、例えば円柱であるが、円柱に限定されるものではない。

第１構造体１１及び第２構造体１２に設けられた凹部３０内において、第１構造体１１の第２底部３２ａには、第１突起８３ａが挿入される第１凹部（図示せず）が設けられ、第２構造体１２の第２底部３２ｂには、第２突起８３ｂが挿入される第２凹部（図示せず）が設けられる。

第１凹部及び第２凹部の形状は、第１突起８３ａ及び第２突起８３ｂの周面が、例えば線接触することが可能な多角形である。しかし、多角形に限定されるものではなく、第１突起８２ａ及び第２突起８２ｂと同等の形状であってもよい。

起歪体２１の第１突起８２ａが第１凹部に挿入され、第２突起８２ｂが第２凹部に挿入されることにより、起歪体２１が第１構造体１１及び第２構造体１２に位置決めされる。

（第５変形例の効果）
第５変形例によっても第４変形例と同様の効果を得ることができる。

しかも、第５変形例において、第１突起８３ａ及び第２突起８３ｂの形状は、円柱であり、第１凹部及び第２凹部との接触面積を低減することができる。このため、他軸干渉を抑制することができ、センサの検出精度を向上させることが可能である。

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。

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、２１ａ…第１端部、２１ｂ…第２端部、２１ｃ…平坦部、３５ａ…第４底部（第１凹部）、３５ｂ…第４底部（第２凹部）、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｉ…第１位置決め部、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｊ…第２位置決め部、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、６１ａ、６１ｂ、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、８１ａ、８２ａ、８３ａ…第１突起、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、６２ａ、６２ｂ、７１ａ、７１ｂ、７１ｄ、８１ｂ、８２ｂ、８３ｂ…第２突起。

Claims (10)

1. 第１構造体に配置される第１端部と、
   前記第１構造体と複数の第３構造体により接続された第２構造体に配置される第２端部と、
   前記第１端部と前記第２端部との間に位置し、歪ゲージが配置される平坦部と、
   前記第１端部に設けられ、前記第１構造体に対して前記第１端部を位置決めする第１位置決め部と、
   前記第２端部に設けられ、前記第２構造体に対して前記第２端部を位置決めする第２位置決め部と、
   を具備することを特徴とする起歪体。
2. 前記第１位置決め部は、前記第１構造体の第１凹部の側面に線接触する複数の第１突起を具備し、
   前記第２位置決め部は、前記第２構造体の第２凹部の側面に線接触する複数の第２突起を具備することを特徴とする請求項１記載の起歪体。
3. 前記第１位置決め部は、前記第３構造体に設けられた凹部内において、前記第１構造体の側面に線接触する複数の第１突起を具備し、
   前記第２位置決め部は、前記第３構造体に設けられた凹部内において、前記第２構造体の側面に線接触する複数の第２突起を具備することを特徴とする請求項１記載の起歪体。
4. 前記第１位置決め部は、隣接した３つの辺の全体に前記第１構造体の第１凹部の側面に線接触する第１突起を具備し、
   前記第２位置決め部は、隣接した３つの辺の全体に前記第２構造体の第２凹部の側面に線接触する第２突起を具備することを特徴とする請求項１記載の起歪体。
5. 前記第１位置決め部は、前記第１構造体に設けられた第１凹部に挿入される第１突起を具備し、
   前記第２位置決め部は、前記第２構造体に設けられた第２凹部に挿入される第２突起を具備することを特徴とする請求項１記載の起歪体。
6. 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構造体の間に設けられる起歪体とを具備し、
   前記起歪体は、
   前記第１構造体に配置される第１端部と、
   前記第２構造体に配置される第２端部と、
   前記第１端部と前記第２端部との間に位置し、歪ゲージが配置される平坦部と、
   前記第１端部に設けられ、前記第１構造体に対して前記第１端部を位置決めする第１位置決め部と、
   前記第２端部に設けられ、前記第２構造体に対して前記第２端部を位置決めする第２位置決め部と、
   を具備することを特徴とするトルクセンサ。
7. 前記第１位置決め部は、前記第１構造体の第１凹部の側面に線接触する複数の第１突起を具備し、
   前記第２位置決め部は、前記第２構造体の第２凹部の側面に線接触する複数の第２突起を具備することを特徴とする請求項６記載のトルクセンサ。
8. 前記第１位置決め部は、前記第３構造体に設けられた凹部内において、前記第１構造体の側面に線接触する複数の第１突起を具備し、
   前記第２位置決め部は、前記第３構造体に設けられた凹部内において、前記第２構造体の側面に線接触する複数の第２突起を具備することを特徴とする請求項６記載のトルクセンサ。
9. 前記第１位置決め部は、隣接した３つの辺の全体に前記第１構造体の第１凹部の側面に線接触する第１突起を具備し、
   前記第２位置決め部は、隣接した３つの辺の全体に前記第２構造体の第２凹部の側面に線接触する第２突起を具備することを特徴とする請求項６記載のトルクセンサ。
10. 前記第１位置決め部は、前記第１構造体に設けられた第１凹部に嵌合される第１突起を具備し、
    前記第２位置決め部は、前記第２構造体に設けられた第２凹部に嵌合される第２突起を具備することを特徴とする請求項６記載のトルクセンサ。

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