JP2023117402A5

JP2023117402A5 -

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Publication number: JP2023117402A5
Application number: JP2023018486A
Authority: JP
Filing date: 2023-02-09
Publication date: 2024-06-03

Claims

第１の物体と第２の物体との間の軸方向トルクを測定するように構成されたトルクセンサであって、
垂直な中心軸ｚを有する中心領域および周辺部を有する、略円形の、略平面のトランスデューサプレートと、
前記中心領域に近接し、前記第１の物体に取り付けられるように構成された１つ以上の第１の取付孔と、
前記周辺部に近接し、前記第２の物体に取り付けられるように構成された１つ以上の第２の取付孔と、
前記中心領域と周辺部との間の前記トランスデューサプレートを貫通する複数の空隙であって、隣接する空隙が、前記中心領域と周辺部とを接続するスポークを画定する、複数の空隙と、
前記中心領域と周辺部との間の前記トランスデューサプレートを貫通する１つ以上の放射状スロットであって、各々が少なくとも１つの空隙に隣接し、放射状スロットと空隙との間の前記トランスデューサプレートが、前記中心領域と周辺部とを接続する計装ビームを画定する、１つ以上の放射状スロットと、
計装ビームに取り付けられた歪みゲージと、
前記歪みゲージに接続され、前記歪みゲージの歪み依存抵抗値に依存する電圧を出力するように構成された歪みゲージ回路と、
を備える、トルクセンサ。
少なくとも１つの空隙は、貫通孔又はアークスロットであり、少なくとも１つの放射状スロットは、貫通孔である、請求項１に記載のセンサ。
少なくとも１つの放射状スロットの２つの側面は、前記放射方向に平行である、請求項１に記載のセンサ。
少なくとも１つの放射状スロットの２つの側面は、前記放射方向に非平行である、請求項１に記載のセンサ。
前記トランスデューサプレートは、他の力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、またはトルクＴｘ、Ｔｙよりも、前記軸ｚの周りのトルクＴｚの下で、より大きな機械的コンプライアンスを示す、請求項１に記載のセンサ。
前記センサは、少なくとも４つの歪みゲージを備え、各々が別個の計装ビームに取り付けられる、請求項１に記載のセンサ。
前記歪みゲージは全て、それぞれの計装ビームの同じ側面に取り付けられる、請求項６に記載のセンサ。
各歪みゲージは、放射状スロットの内側であるそれぞれの計装ビームの側面に取り付けられる、請求項６に記載のセンサ。
各歪みゲージは、放射状スロットの前記内側の中立軸に沿ってそれぞれの計装ビームに取り付けられる、或いは、放射状スロットの前記内側の中立軸からオフセットされたそれぞれの計装ビームに取り付けられる、請求項８に記載のセンサ。
第１の２つの力またはトルクは、前記第１の２つの力またはトルクのうちの一方の歪みゲージ応答が、前記第１の２つの力またはトルクのうちの他方の下での前記歪みゲージ応答の倍数であるように、結合される、請求項６に記載のセンサ。
異なる、第２の２つの力またはトルクは、前記第２の２つの力またはトルクのうちの一方の下での前記歪みゲージ応答が前記第２の２つの力またはトルクのうちの他方の下での前記歪みゲージ応答の倍数であるように、結合される、請求項１０に記載のセンサ。
前記４つの歪みゲージ応答及び個々の及び結合された負荷は、４×４の線形システムを含み、前記軸ｚの周りのトルクＴｚは、前記４つの歪みゲージ応答及びデカップリング行列から直接決定される、請求項１１に記載のセンサ。
前記軸ｚと平行な力Ｆｚも、前記４つの歪みゲージ応答および前記デカップリング行列から直接決定される、請求項１２に記載のセンサ。
前記トルクセンサは、ロボット関節トルクセンサであり、前記第１の物体は、ロボットアームの２つのセグメント間の関節のアクチュエータであり、前記第２の物体は、前記セグメントのうちの１つに取り付けられる、請求項１に記載のセンサ。
トルクセンサを製造する方法であって、
垂直な中心軸ｚを有する中心領域および周辺部を有する、略円形の、略平面のトランスデューサプレートを提供することと、
前記中心領域に近接して１つ以上の第１の取付孔を形成することであって、前記第１の取付孔は、第１の物体に取り付けられるように構成される、ことと、
前記周辺部に近接して１つ以上の第２の取付孔を形成することであって、前記第２の取付孔は、第２の物体に取り付けられるように構成される、ことと、
前記中心領域と周辺部との間の前記トランスデューサプレートを貫通する複数の空隙を形成することであって、隣接する空隙は、前記中心領域と周辺部とを接続するスポークを画定する、ことと、
前記中心領域と周辺部との間の前記トランスデューサプレートを貫通する１つ以上の放射状スロットを形成することであって、各々が少なくとも１つの空隙に隣接し、放射状スロットと空隙との間の前記トランスデューサプレートが、前記中心領域と周辺部を接続する計装ビームを画定する、ことと、
歪みゲージを計装ビームに取り付けることと、
前記歪みゲージを、前記歪みゲージの歪み依存抵抗値に依存する電圧を出力する歪みゲージ回路に接続することと、
を含む、方法。
前記トランスデューサプレートを貫通する第１の複数の空隙を形成することは、第１の複数の貫通孔を穿孔することを含む、請求項１５に記載の方法。
歪みゲージを計装ビームに取り付けることは、４つの歪みゲージを、各々、異なる計装ビームの同じ表面に取り付けることを含む、請求項１５に記載の方法。
前記空隙および放射状スロットの位置、前記歪みゲージの配置、および前記歪みゲージ回路の構成は、２つの異なる対の力およびトルクに対する歪みゲージ応答が線形に依存し、それによって、各対の前記力の下での前記歪みゲージ応答は、当該対の前記トルクの下での歪みゲージ応答と倍数で異なり、前記４つの歪みゲージ応答は、４×４の線形システムを備え、それから、前記軸の周りの少なくともトルクが、前記歪みゲージ応答およびデカップリング行列から直接決定されるようになっている、請求項１７に記載の方法。