JP2022156891A - トルクセンサ - Google Patents
トルクセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022156891A JP2022156891A JP2021060811A JP2021060811A JP2022156891A JP 2022156891 A JP2022156891 A JP 2022156891A JP 2021060811 A JP2021060811 A JP 2021060811A JP 2021060811 A JP2021060811 A JP 2021060811A JP 2022156891 A JP2022156891 A JP 2022156891A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque sensor
- annular
- projections
- stepped portion
- length
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/14—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
- G01L3/1407—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs
- G01L3/1428—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers
- G01L3/1457—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers involving resistance strain gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/108—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving resistance strain gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/0061—Force sensors associated with industrial machines or actuators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
【課題】 第1構造体をアームに対して正確に取り付けることが可能なトルクセンサを提供する。【解決手段】 第1構造体11は、環状の第1面11aと、第1面に平行な環状の第2面11bと、第1面と第2面の外周を繋ぐ第3面11cと、第1面と第2面の内周を繋ぐ第4面11dと、を含む。環状の第2構造体12は、第1構造体の内側に同心状に配置される。複数の第3構造体13は、第1構造体と第2構造体とを接続する。複数の歪センサ14は、第1構造体と第2構造体との間に接続される。第1構造体は、第3面の一部に、複数の突起11fを具備する。各突起11fは、第1面から第2面方向に高くなる傾斜部11gと、傾斜部の頂点から連続し、第3面に平行で直線状の接触部11hを含む。【選択図】図3
Description
本発明の実施形態は、例えばロボットアーム等に適用されるトルクセンサに関する。
トルクセンサは、例えば環状の第1構造体と、第1構造体と同心状に配置された環状の第2構造体と、第1構造体と第2構造体とを接続する複数の第3構造体と、第1構造体と第2構造体との間に設けられた歪センサを具備する。第1構造体と第2構造体は、例えばロボットアームの関節に取り付けられ、アームの動作に従ってトルクを検出する。(例えば特許文献1参照)。
トルクセンサの第1構造体は、例えば筒状のアームの内側に固定され、第2構造体は、例えば基台に設けられたモータの出力軸に固定される。第1構造体は、その外側面の一部が筒状のアームの内面に接触される。第1構造体とアームの内面との接触面積は、僅かであるため、アームの軸心に対して第1構造体の軸心が斜めに取り付けられた場合、例えば水平方向のトルクに対して垂直方向のトルクの影響を受ける他軸干渉が生じ、トルクを正確に検出することができない。
本実施形態は、第1構造体をアームに対して正確に取り付けることが可能なトルクセンサを提供する。
本実施形態のトルクセンサは、環状の第1面と、前記第1面に平行な環状の第2面と、前記第1面と第2面の外周を繋ぐ第3面と、前記第1面と第2面の内周を繋ぐ第4面と、を含む第1構造体と、前記第1構造体の内側に同心状に配置された環状の第2構造体と、前記第1構造体と第2構造体とを接続する複数の第3構造体と、前記第1構造体と第2構造体との間に接続された複数の歪センサと、を具備し、前記第1構造体は、前記第3面の一部に、前記第1面から前記第2面方向に高くなる傾斜部と、前記傾斜部と連続し、前記第3面に平行で直線状の接触部と、を含む複数の突起を具備する。
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、同一部分又は同一機能を有する部分には、同一符号を付している。
図1、図2は、本実施形態に係るトルクセンサを示している。トルクセンサ10は、第1構造体11と、第2構造体12と、複数の第3構造体13と、複数の歪センサ14などを具備している。
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は、第1構造体11の内側に同心状に配置されている。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としての第3構造体13により接続されている。複数の第3構造体13は、第1構造体11と第2構造体12との間でトルクを伝達する。
第1構造体11、第2構造体12、及び複数の第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。
第1構造体11及び第2構造体12は、例えば同じ厚みを有し、複数の第3構造体13の厚みは、第1構造体11及び第2構造体12の厚みより薄い。トルクセンサ10の機械的な強度は、第3構造体13の厚みや幅、長さにより設定される。
第1構造体11と第2構造体12との間で、複数の第3構造体以外の位置には、複数の歪センサ14が設けられる。複数の歪センサ14は、第1構造体11及び第2構造体12の中心(トルクの作用中心)に対して対称な位置に等間隔に配置される。具体的には、図1において、8個の歪センサ14は、それぞれ例えば45°離れた位置に配置される。歪センサ14の数は、8個に限定されるものではなく、例えば4個、3個、2個であってもよい。
各歪センサ14は、起歪体14aと、図示せぬ歪ゲージとしての例えば複数の薄膜抵抗を具備している。複数の薄膜抵抗は、起歪体14a上に配置される。起歪体14aの厚みは、第3構造体13の厚みより薄い。複数の薄膜抵抗は、ブリッジ回路を構成する。
起歪体14aの一端部は、第1構造体11上に固定され、起歪体14aの他端部は、第2構造体12上に固定される。起歪体14aの固定方法は、例えばネジ止め、溶接、接着材を用いた接着を用いることが可能である。ネジ止めの場合、起歪体14aの両端部上に図示せぬ押え部材がそれぞれ載置され、これら押え部材がネジにより第1構造体11及び第2構造体に固定されることにより、起歪体14aが第1構造体11及び第2構造体に固定される。
図2に示すように、第1構造体11は、第1面としての上面11aと、上面11aに平行な第2面としての下面11bと、上面11aと下面11bとを繋ぐ第3面としての外側面11cと、上面11aと下面11bとを繋ぐ第4面としての内側面11d(図1に示す)と、を有している。
外側面11cの厚み方向ほぼ中央には、段部11eが設けられている。このため、第1構造体11の段部11eと上面11aとの間の外側面の直径は、段部11eと下面11bとの間の外側面の直径より小さくされている。
第1構造体11の段部11eと上面11aとの間の外側面には、複数の突起11fが設けられている。各突起11fは、例えば90°離れた位置に配置されている。本実施形態において、突起11fの数は、4個であるが、これに限定されるものではなく、例えば3個、5個、6個、8個であってもよい。
図3は、突起11fの具体的な構成を示している。突起11fは、略三角形の面を有する傾斜部11gと、直線状の接触部11hとを具備している。傾斜部11gは、第1構造体11の上面11aから下面11b方向に向かって高くなるように傾斜している。傾斜部11gの頂点の高さは、段部11eと下面11bとの間の外側面と一致されている。接触部11hは、傾斜部11gの頂点から連続し、下面11b方向に向かって段部11eまで延びている。したがって、接触部11hの高さは、段部11eと下面11bとの間の外側面と一致されている。
第1構造体の厚みをT1とした場合、突起11fの長さT2は、第1構造体の上面11aから段部11eまでの長さT2と等しく、長さT2は、例えば第1構造体11の厚みT1の1/3より長く、厚みT1の1/2以下(T1/3<T2≦T1/2)である。つまり、突起11fの長さT2は、第1構造体11の厚みT1の1/3以上で1/2以下である。また、接触部11hの長さは、例えば突起11fの長さの1/2以上で2/3以下である。
尚、段部11eは必ずしも必要ではなく、第1構造体11の外側面11cに複数の突起11fが設けられていてもよい。
図4は、本実施形態に係るトルクセンサをロボットアームに取り付けた場合を示しており、図5は、図4のB部を拡大して示している。
ロボットアームの筒状の本体20の内部に環状の取り付け部材21が設けられている。取り付け部材21は、環状の第4構造体21aと筒状の第5構造体21bとを具備している。第4構造体21aは、トルクセンサ10の第1構造体11の上面11aと平行であり、筒状の第5構造体21bは、第4構造体21aに垂直で、第1構造体11の外側面11cと平行である。筒状の第5構造体21bの内面の直径は、第1構造体の複数の突起11fと下面11bとの間の外側面の直径より僅かに大きい。
トルクセンサ10を取り付け部材21に取り付ける場合、トルクセンサ10が筒状の第5構造体21b内に挿入される。このとき、先ず、トルクセンサ10の突起11fに設けられた傾斜部11gが筒状の第5構造体21b内に挿入され、この後、突起11fの接触部11hが第5構造体21bの内面に接触した状態で挿入される。さらに、トルクセンサ10が筒状の第5構造体21b内に挿入されると、図5に示すように、取り付け部材21の第4構造体21aに第1構造体11の上面11aが接触される。この状態において、取り付け部材21の第5構造体21bに設けられた複数の穴21cに図示せぬネジが挿入され、第1構造体11の上面11aに設けられた複数のネジ穴11i(図1に示す)のそれぞれにネジが螺合される。このようにして、トルクセンサ10が取り付け部材21に取り付けられる。
尚、第5構造体21bの内面に段部21cを設け、第1構造体11と第5構造体21bの内面との間に隙間を設けることにより、第5構造体21bに対してトルクセンサ10を挿入し易くすることができる。
(実施形態の効果)
上記実施形態によれば、トルクセンサ10は、外側面11cに複数の突起11fを有し、各突起11fは、傾斜部11gと直線状の接触部11hとを具備している。このため、トルクセンサ10をロボットアームに取り付ける場合、各突起11fの傾斜部11gが筒状の第5構造体21bへ挿入する際に案内として機能するため、挿入が容易である。
上記実施形態によれば、トルクセンサ10は、外側面11cに複数の突起11fを有し、各突起11fは、傾斜部11gと直線状の接触部11hとを具備している。このため、トルクセンサ10をロボットアームに取り付ける場合、各突起11fの傾斜部11gが筒状の第5構造体21bへ挿入する際に案内として機能するため、挿入が容易である。
しかも、突起11fの接触部11hが筒状の第5構造体21bに線接触するため、トルクセンサ10の第1構造体11の軸心が筒状の第5構造体21bの軸心に対して斜めに装着されることを防止できる。したがって、トルクセンサ10をロボットアーム20に対して正確に取り付けることができるため、他軸干渉を防止してトルクの検出精度を向上させることが可能である。
さらに、突起11fの長さは、第1構造体11の厚みの1/3以上で1/2以下であり、接触部11hの長さは、突起11fの長さの1/2以上で2/3以下である。このため、筒状の第5構造体21bに対して十分に線接触することができる。したがって、接触の安定性を保持することが可能である。
具体的には、図6に示す比較例のように、突起11fの長さが短い場合、突起11fは第5構造体21bと十分に線接触できない。このため、第1構造体11の軸心が筒状の第5構造体21bの軸心に対して斜めに装着され、他軸干渉が生じる。
さらに、本実施形態において、複数の突起11fは、第1構造体11の周囲に等間隔に配置されている。このため、トルクセンサ10が筒状の第5構造体21bに対して斜めに装着されることを防止できる。
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。
11…第1構造体、11a…上面、11b…下面、11c…外側面、11d…内側面、11e…段部、11f…突起、11g…傾斜部、11h…接触部、12…第2構造体、13…第3構造体、14…歪センサ、14a…起歪体。
Claims (5)
- 環状の第1面と、前記第1面に平行な環状の第2面と、前記第1面と第2面の外周を繋ぐ第3面と、前記第1面と第2面の内周を繋ぐ第4面と、を含む第1構造体と、
前記第1構造体の内側に同心状に配置された環状の第2構造体と、
前記第1構造体と第2構造体とを接続する複数の第3構造体と、
前記第1構造体と第2構造体との間に接続された複数の歪センサと、
を具備し、
前記第1構造体は、前記第3面の一部に、前記第1面から前記第2面方向に高くなる傾斜部と、前記傾斜部の頂点から連続し、前記第3面に平行で直線状の接触部と、を含む複数の突起
を具備することを特徴とするトルクセンサ。 - 前記複数の突起の長さは、前記第1構造体の厚みの1/3以上で1/2以下であることを特徴とする請求項1記載のトルクセンサ。
- 前記接触部の長さは、前記突起の長さの1/2以上で2/3以下であることを特徴とする請求項2記載のトルクセンサ。
- 前記複数の突起は、前記第1構造体の周囲に等間隔に配置されることを特徴とする請求項3記載のトルクセンサ。
- 前記第1構造体は、前記第3面に段部を有し、前記第1構造体の前記段部と前記第1面との間の外側面の直径は、前記段部と前記第2面側との間の外側面の直径より小さく、前記複数の突起は、前記段部と前記第1面との間の外側面に設けられることを特徴とする請求項4記載のトルクセンサ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021060811A JP2022156891A (ja) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | トルクセンサ |
PCT/JP2022/000185 WO2022209109A1 (ja) | 2021-03-31 | 2022-01-06 | トルクセンサ |
CN202280018276.5A CN116940819A (zh) | 2021-03-31 | 2022-01-06 | 扭矩传感器 |
EP22779342.9A EP4317928A1 (en) | 2021-03-31 | 2022-01-06 | Torque sensor |
US18/460,066 US20230408354A1 (en) | 2021-03-31 | 2023-09-01 | Torque sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021060811A JP2022156891A (ja) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | トルクセンサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022156891A true JP2022156891A (ja) | 2022-10-14 |
Family
ID=83455989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021060811A Pending JP2022156891A (ja) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | トルクセンサ |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230408354A1 (ja) |
EP (1) | EP4317928A1 (ja) |
JP (1) | JP2022156891A (ja) |
CN (1) | CN116940819A (ja) |
WO (1) | WO2022209109A1 (ja) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016122845A1 (de) * | 2016-11-28 | 2018-05-30 | Tq-Systems Gmbh | Harmonisches Pinring-Getriebe, Drehmomentmessvorrichtung und Freilaufanordnung |
JP6830423B2 (ja) * | 2017-09-22 | 2021-02-17 | Ntn株式会社 | トルク検出装置 |
JP7200058B2 (ja) | 2019-07-03 | 2023-01-06 | 日本電産コパル電子株式会社 | トルクセンサの取り付け構造 |
CN209979107U (zh) * | 2019-03-29 | 2020-01-21 | 溱者(上海)智能科技有限公司 | 一种扭矩测量装置及其结构件与过载保护机构 |
-
2021
- 2021-03-31 JP JP2021060811A patent/JP2022156891A/ja active Pending
-
2022
- 2022-01-06 CN CN202280018276.5A patent/CN116940819A/zh active Pending
- 2022-01-06 WO PCT/JP2022/000185 patent/WO2022209109A1/ja active Application Filing
- 2022-01-06 EP EP22779342.9A patent/EP4317928A1/en active Pending
-
2023
- 2023-09-01 US US18/460,066 patent/US20230408354A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4317928A1 (en) | 2024-02-07 |
WO2022209109A1 (ja) | 2022-10-06 |
US20230408354A1 (en) | 2023-12-21 |
CN116940819A (zh) | 2023-10-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7059138B2 (ja) | トルクセンサの取り付け構造 | |
JP5606662B2 (ja) | トルクセンサ及びトルクセンサ付モータ | |
JP2006275650A (ja) | 六軸力センサ | |
JP6618128B2 (ja) | 力覚センサ及び力覚センサのブリッジ回路構成方法 | |
JP2007163405A (ja) | 多軸力ロードセル | |
JP2018146309A (ja) | 力覚センサ | |
JP7200058B2 (ja) | トルクセンサの取り付け構造 | |
US20210131893A1 (en) | Torque sensor attachment structure | |
WO2022209109A1 (ja) | トルクセンサ | |
EP3267170A1 (en) | Pressure sensor | |
JP2020012660A (ja) | トルクセンサ | |
JP2006242675A (ja) | 抵抗型センサ | |
JP2006058211A (ja) | 歪みゲージ型センサ | |
JP2020012657A (ja) | トルクセンサ | |
JP7159073B2 (ja) | ロードセル | |
US20220187147A1 (en) | Strain sensor fixing device and torque sensor using same | |
JP2022144684A (ja) | トルクセンサ | |
WO2023181531A1 (ja) | トルクセンサ | |
JP2020012656A (ja) | トルクセンサの取り付け構造 | |
JP2021060352A (ja) | 歪センサの固定装置とそれを用いたトルクセンサ | |
JP2020012659A (ja) | トルクセンサ | |
JP2018200191A (ja) | トルクセンサ | |
JP2020012658A (ja) | トルクセンサ | |
JP2023151155A (ja) | 力覚センサ装置 | |
JP2020148494A (ja) | ロードセル |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240201 |