JP2023093706A - トルク検出センサ、動力伝達装置、及び、ロボット - Google Patents
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Abstract
Description
<1-1.動力伝達装置の構成>
図1は、第1実施形態に係る動力伝達装置1の縦断面図である。図2は、図1のA-A位置から見た動力伝達装置1の横断面図である。この動力伝達装置1は、モータから得られる第1回転数の回転運動を、第1回転数よりも低い第2回転数に減速させつつ後段へ伝達する装置である。動力伝達装置1は、例えば、ロボットの関節に、モータとともに組み込まれて使用される。ただし、本発明の動力伝達装置は、アシストスーツ、無人搬送車などの他の装置に用いられるものであってもよい。
トルク検出センサ40は、フレックスギア20にかかる周方向のトルクを検出するセンサである。図1に示すように、本実施形態では、円板状のダイヤフラム部221の円形の表面に、トルク検出センサ40が固定されている。
続いて、第2実施形態に係るトルク検出センサ40について、説明する。図6は、第2実施形態に係るトルク検出センサ40の平面図である。このトルク検出センサ40は、温度検出用抵抗線パターンRhを有する点が、第1実施形態と相違する。他の部分については、第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
続いて、第3実施形態に係るトルク検出センサ40について、説明する。図7は、第3実施形態に係るトルク検出センサ40の平面図である。このトルク検出センサ40は、第1の抵抗線パターンR1および第2の抵抗線パターンR2の形状が、第1実施形態と相違する。他の部分については、第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
続いて、第4実施形態に係るトルク検出センサ40について、説明する。図8は、第4実施形態に係るトルク検出センサ40の平面図である。このトルク検出センサ40は、第1の抵抗線パターンR1、第2の抵抗線パターンR2、第3の抵抗線パターンR3、および第4の抵抗線パターンR4を有する点と、温度検出用抵抗線パターンRhを有する点とが、第1実施形態と相違する。他の部分については、第1実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
続いて、第5実施形態に係るトルク検出センサ40について、説明する。図10は、第5実施形態に係るトルク検出センサ40の平面図である。このトルク検出センサ40は、第3の抵抗線パターンR3および第4の抵抗線パターンR4の位置が、第4実施形態と相違する。他の部分については、第4実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
続いて、第6実施形態に係るトルク検出センサ40について、説明する。図11は、第6実施形態に係るトルク検出センサ40の平面図である。このトルク検出センサ40は、第1の抵抗線パターンR1および第2の抵抗線パターンR2の形状は、第3実施形態と同等である。ただし、スラスト歪み検出用抵抗線パターンRtを有する点が、第3実施形態と相違する。他の部分については、第3実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
続いて、第7実施形態に係るトルク検出センサ40について、説明する。図12は、第7実施形態に係るトルク検出センサ40の平面図である。このトルク検出センサ40は、温度検出用抵抗線パターンRhを有する点が、第6実施形態と相違する。他の部分については、第6実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
以上、本発明の第1実施形態~第7実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されない。
図13は、第1変形例に係るトルク検出センサ40の平面図である。図13の例では、トルク検出センサ40の回路基板41が、3つの位置決め部413を有する。各位置決め部413は、回路基板41の本体部411の外周部から、半径方向外側へ向けて突出する。動力伝達装置1の製造時において、フレックスギア20にトルク検出センサ40を固定するときには、3つの位置決め部413と、フレックスギア20の肉厚部222の内周面とを、半径方向に接触させる。これにより、フレックスギア20に対して回路基板41の本体部411を同軸に位置決めする作業が、容易となる。また、フレックスギア20に対する本体部411の位置決め精度を向上させることができる。
図14は、第2変形例に係るトルク検出センサ40およびダイヤフラム部221の部分断面図である。図14の例では、回路基板41は、抵抗線パターンR1,R2が実装された面をダイヤフラム部221の表面に向けた状態で、ダイヤフラム部221に固定されている。このようにすれば、ダイヤフラム部221の表面と抵抗線パターンR1,R2とが接近する。これにより、ダイヤフラム部221にかかるトルクを、より精度よく検出できる。
上記の実施形態では、ブリッジ回路42および信号処理回路43の両方が、回路基板41に実装されていた。しかしながら、信号処理回路43は、回路基板41の外部に設けられていてもよい。
9 中心軸
10 インタナルギア
11 内歯
20 フレックスギア
21 筒状部
22 平板部
23 外歯
30 波動発生器
31 カム
32 可撓性軸受
40 トルク検出センサ
41 回路基板
42 ブリッジ回路
43 信号処理回路
44 両面接着テープ
221 ダイヤフラム部
222 肉厚部
411 本体部
412 フラップ部
413 位置決め部
L,L1,L2 仮想直線
M1,M2 中点
R1 第1の抵抗線パターン
R2 第2の抵抗線パターン
R3 第3の抵抗線パターン
R4 第4の抵抗線パターン
Ra 第1固定抵抗
Rb 第2固定抵抗
Rh 温度検出用抵抗線パターン
Rt スラスト歪み検出用抵抗線パターン
Ro 外側抵抗線パターン
Ri 内側抵抗線パターン
V 電圧計
r1 第1抵抗線
r2 第2抵抗線
r3 第3抵抗線
r4 第4抵抗線
ro 外側抵抗線
ri 内側抵抗線
本願の第3発明は、ロボットであって、第2発明の動力伝達装置を有する。
Claims (20)
- 円形体にかかるトルクを検出するトルク検出センサであって、
第1の抵抗線パターンと第2の抵抗線パターンとを有し、
前記第1の抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に対して周方向一方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状または円環状のパターンであり、
前記第2の抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に対して周方向他方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状または円環状のパターンであり、
前記第1の抵抗線と、前記第2の抵抗線とが、互いに重ならない位置に配置されるトルク検出センサ。 - 円形体にかかるトルクを検出するトルク検出センサであって、
前記円形体の周方向の歪みを検出する周方向歪み検出用抵抗線パターンと、
前記円形体の軸方向の歪みを検出するスラスト歪み検出用抵抗線パターンと、
を有し、
前記周方向歪み検出用抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に対して周方向に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列されたパターンであり、
前記スラスト歪み検出用抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に延びる抵抗線が、周方向に複数配列されたパターンであり、
前記周方向歪み検出用抵抗線パターンと、スラスト歪み検出用抵抗線パターンとは、互いに重ならない位置に配置される、トルク検出センサ。 - 請求項1に記載のトルク検出センサであって、
前記第2の抵抗線パターンは、前記第1の抵抗線パターンよりも半径方向内側に位置する、トルク検出センサ。 - 請求項1に記載のトルク検出センサであって、
第3の抵抗線パターンと第4の抵抗線パターンとをさらに有し、
前記第1の抵抗線パターンは、円弧状のパターンであり、
前記第2の抵抗線パターンは、前記第1の抵抗線パターンと同心かつ線対称に配置される円弧状のパターンであり、
前記第3の抵抗線パターンは、前記第1の抵抗線パターンおよび前記第2の抵抗線パターンよりも半径方向内側に位置し、前記円形体の半径方向に対して周方向一方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状のパターンであり、
前記第4の抵抗線パターンは、前記第3の抵抗線パターンと同心かつ線対称に配置され、前記円形体の半径方向に対して周方向他方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状のパターンである、トルク検出センサ。 - 請求項4に記載のトルク検出センサであって、
前記第1の抵抗線パターンおよび前記第2の抵抗線パターンの境界線と、
前記第3の抵抗線パターンおよび前記第4の抵抗線パターンの境界線とが、
互いに交差する、トルク検出センサ。 - 請求項1に記載のトルク検出センサであって、
前記第1の抵抗線パターンおよび前記第2の抵抗線パターンと重ならない位置に配置され、前記円形体の半径方向に延びる抵抗線が、周方向に複数配列されたスラスト歪み検出用抵抗線パターンをさらに有する、トルク検出センサ。 - 請求項6に記載のトルク検出センサであって、
前記第1の抵抗線パターンは、円弧状のパターンであり、
前記第2の抵抗線パターンは、前記第1の抵抗線パターンと同心に配置される円弧状のパターンであり、
前記スラスト歪み検出用抵抗線パターンは、
前記第1の抵抗線パターンおよび前記第2の抵抗線パターンよりも半径方向外側に位置する外側抵抗線パターンと、
前記第1の抵抗線パターンおよび前記第2の抵抗線パターンよりも半径方向内側に位置する内側抵抗線パターンと、
を含む、トルク検出センサ。 - 請求項7に記載のトルク検出センサであって、
前記第1の抵抗線パターンと前記第2の抵抗線パターンとが、線対称に配置される、トルク検出センサ。 - 請求項1、請求項3から請求項8までのいずれか1項に記載のトルク検出センサであって、
前記円形体の周方向に沿って延びる温度検出用抵抗線パターンをさらに有する、トルク検出センサ。 - 請求項1、請求項3から請求項9までのいずれか1項に記載のトルク検出センサであって、
前記第1の抵抗線パターンと前記第2の抵抗線パターンとを少なくとも含むブリッジ回路
を備える、トルク検出センサ。 - 請求項10に記載のトルク検出センサであって、
前記ブリッジ回路の出力信号に基づいて、トルクを検出する信号処理回路
をさらに備える、トルク検出センサ。 - 請求項11に記載のトルク検出センサであって、
前記ブリッジ回路および前記信号処理回路の少なくとも一方が実装された回路基板
を有する、トルク検出センサ。 - 請求項12に記載のトルク検出センサであって、
前記回路基板は、フレキシブルプリント基板である、トルク検出センサ。 - 請求項12または請求項13に記載のトルク検出センサであって、
前記抵抗線パターンの材料は、銅または銅を含む合金である、トルク検出センサ。 - 請求項12または請求項13に記載のトルク検出センサであって、
前記抵抗線パターンの材料は、導電性インクである、トルク検出センサ。 - 請求項12から請求項15までのいずれか1項に記載のトルク検出センサと、
前記円形体と、
を有する動力伝達装置。 - 請求項16に記載の動力伝達装置であって、
前記円形体および前記回路基板のいずれか一方は、前記円形体および前記回路基板の他方と半径方向に接触する位置決め部
を有する、動力伝達装置。 - 請求項16または請求項17に記載の動力伝達装置であって、
前記円形体に前記回路基板を固定する両面接着テープをさらに有する、動力伝達装置。 - 請求項16から請求項18までのいずれか1項に記載の動力伝達装置であって、
前記回路基板は、前記抵抗線パターンが実装された面を前記円形体の表面に向けた状態で、前記円形体に固定される、動力伝達装置。 - 請求項16から請求項19までのいずれか1項に記載の動力伝達装置であって、
前記円形体は、
軸方向に筒状に延びる可撓性の筒状部と、
前記筒状部の外周面に設けられた複数の外歯と、
前記筒状部の軸方向の一端から半径方向外側または半径方向内側へ向けて広がる平板状のダイヤフラム部と、
を有し、
前記回路基板は、前記ダイヤフラム部に固定される、動力伝達装置。
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