JP2023118091A - トルクを検知するためのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】物体のトルクを検知するためのシステムを提供する。【解決手段】システム（２００、３００、４００、５００）は、フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）と、フランジの主面に形成された少なくとも１つのトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）とを備える。フランジは、アルミニウムもしくはアルミニウム合金などの等方性材料から製造、または含み、物体に接続するように構成され、フランジの主面の主軸に沿って第１の長さを有する。トルクセンサデバイスは、ａ）検知部（３４０、３５０）、およびｂ）検知膜（３４０、３５０）に形成された複数の測定トランスデューサ（３６０、３７０）を備え、ｃ）フランジの主面に平行な第２の長さ、およびｄ）フランジの主面に平行な第３の長さを有する。少なくとも１つのトルクセンサデバイスの第２の長さおよび第３の長さは、フランジの第１の長さの半分よりも短い。【選択図】図２

Description

本発明は、トルクを検知するためのシステムに関し、特に、フランジ、例えばステンレス鋼を含まないフランジに取り付けられた少なくとも１つのトルクセンサデバイスを備える、トルクを検知するためのシステムに関する。このシステムは、例えば従動軸またはロボットジョイントなど、何らかの物体のトルクを検知するように構成される。

例えば何らかの従動軸またはジョイントなどの物体のトルクを正確に検知することは、複数の用途に関連する問題である。１つの特定の用途は、ロボットのジョイントが動いている間のトルク測定に関するものである。様々な方向の負荷が作用するロボットのジョイントでは、ジョイントに作用する回転方向のトルクを正確に検知するために、通常は、測定プロセスから回転方向以外の方向の負荷を除外するための何らかのキャンセル機構を設けなければならない。しかしながら、そうした負荷を確実に除外することはきわめて困難である。

当技術分野では、ホイートストンブリッジ回路、および径方向弾性トルク伝達部を備えるトルクセンサによって、回転方向以外の方向の負荷を補償することが知られている（例えば、国際公開第２０１８／０４１９４８Ａ１号参照）。

最近では、信頼性のある正確なトルク測定を可能にし、特に測定トランスデューサの位置決めに関してある程度の製作公差を許容するコンパクトで軽量の構成に形成することができるトルクセンサデバイスが提供されている（欧州特許出願公開第３８９６４１６号）。図１Ａおよび図１Ｂは、そうしたトルクセンサデバイス１００の一例を示している。

トルクセンサデバイス１００は、内側部分１０と外側部分２０とを備える。内側部分１０から外側部分２０まで径方向に、中間部分３０が連続的に延びる。内側部分１０、外側部分２０、および中間部分３０は、例えば一体構造の円形体など、円形の本体／ダイヤフラムを形成する。

中間部分３０は、セパレータ３０ｃによって互いに隔てることが可能なサブ部分３０ａおよび３０ｂを備えることができる。セパレータ３０ｃは、縁部とすること、または図１Ｂに示すような周方向の溝３０ｃとすることができる。そうした周方向の溝３０ｃは、測定トランスデューサの位置に対して、加えられた応力およびひずみを方向付け／誘導するように働くことができる。

図１Ａのトルクセンサデバイス１００の主面の上面図に示すように、例えばサブ部分３０ａなどの中間部分３０に、またはそうした中間部分３０上に、複数の対をなす測定トランスデューサ４０が形成される。測定トランスデューサ４０は、円形体の中心を通って主面に垂直に延びる軸（軸方向軸）を中心に対称に配置される。測定トランスデューサ４０は、原理的に、ひずみに敏感なトランスデューサ、特にひずみゲージとすることができる。

さらに、内側部分１０には、サイズの異なる内側加力開口（ｉｎｎｅｒ ｆｏｒｃｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｐｅｎｉｎｇ、内側力付与開口）１１および１２が形成され、外側部分２０には、サイズの異なる外側加力開口（ｏｕｔｅｒ ｆｏｒｃｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｐｅｎｉｎｇ、外側力付与開口）２１および２２が形成される。内側加力開口１１、１２、および外側加力開口２１、２２は、軸方向に延びる孔とすることができる。

図１Ａおよび図１Ｂに示すトルクセンサデバイス１００のようなトルクセンサデバイスによって、正確なトルク測定が可能になる。しかしながら、全体的な構成は比較的複雑であり、また特に円形の本体／ダイヤフラムが材料価格の高いステンレス鋼で製造されるため、比較的高価である。

上記の観点から、本発明の目的は、比較的低価格で比較的容易に製造される、物体のトルクを検知するためのシステムを提供することである。

前述の要望に対処するために、本発明は、物体のトルクを検知するためのシステムを提供し、システムは、物体に接続するように構成されたフランジを備え、フランジは、フランジの主面の主軸に沿って第１の長さを有する。フランジの主面が回転対称性を示すとき、第１の長さは（各方向において）ただ１つの長さになる。フランジの主面が回転対称性を示さないとき、第１の長さは、主面に平行な方向におけるフランジの最大長さになる。

さらに、システムは、フランジの主面にまたは主面上に形成された少なくとも１つのトルクセンサデバイスを備える。フランジは、トルクセンサデバイスによって測定されるトルクを受け取るように構成され、例えば、回転シャフトおよび静止部材に接続することができる。例えば、フランジは、フランジの内側部分に形成された内側加力開口、およびフランジの外側部分に形成された外側加力開口を含むことができる。トルクセンサデバイスによって測定されるトルクは、例えば、考察中の回転シャフトおよび何らかの静止部材によって、内側加力開口および外側加力開口に接続された接続部材を介して伝達することができる。それにより、フランジの内側部分と外側部分との間に加えられたトルクを測定することが可能になる。
特に、フランジは、ギアボックスに接続することが可能であり、ロボットジョイントのギアボックスに接続され、ギアボックスを封止するように構成することができる。

少なくとも１つのトルクセンサデバイスは、検知部と、検知部にまたは検知部上に形成された複数の測定トランスデューサとを備える。検知部は、検知膜とすることができる。測定トランスデューサは、シリコンゲージ、箔ひずみゲージ、および薄層ひずみゲージのうちの少なくとも１つを含む、または少なくとも１つから構成されることができる。あるいは、測定トランスデューサは、例えば磁気的または光学的な測定方法など、他の測定方法に基づいてトルクを検知するように構成してもよい。

少なくとも１つのトルクセンサデバイスは、フランジの主面に平行な（トルクセンサデバイスの長さ方向の）第２の長さ、および第２の長さとは異なるフランジの主面に平行な（トルクセンサデバイスの幅方向の）第３の長さを有する。少なくとも１つのトルクセンサデバイスの第２の長さおよび第３の長さは、フランジの第１の長さの半分よりも短い。したがって、複数の、特に小型化されたトルクセンサデバイスを、フランジに設けることが可能である。例えば、フランジは、４０ｍｍ～１１０ｍｍ、特に５０ｍｍ～１００ｍｍ、より詳細には６０ｍｍ～９０ｍｍの直径を有することができる。

少なくとも１つのトルクセンサデバイスの検知部を製造するために、ステンレス鋼のような高価な材料が用いられることがあるが、（トルクセンサデバイスと比べて相対的に大きい）フランジは、ステンレス鋼を用いずに製造することができる。例えば、フランジは、アルミニウムもしくはアルミニウム合金などの等方性材料を含む、またはそうした等方性材料から製造される。ステンレス鋼と比べると、アルミニウムは比較的安価な材料でありながら、（例えば、通常であればトルク測定の精度に悪影響を及ぼす傾斜モーメントに対して）十分に高い剛性を与える。それによって、全体的なコストを削減することができる。さらに、１つまたは複数のトルクセンサデバイスをフランジとは別に製造することが可能になり、有利には、特にトルクが測定される物体の取り付けおよび封止について、実際の用途に応じてフランジを別個に設計することできる。

一実施形態によれば、フランジは主面に平行な円形形状を有し、特に、フランジは円形の主面を含み、第１の軸がフランジの直径を画定する。例えば、そうしたフランジによって、ロボットジョイントの円形のギアボックスを、封止手段を追加する必要なしに封止することが可能になる。あるいは、フランジは、フランジの主面の中心を通って主面に垂直に延びる軸を中心に対称をなす別の幾何形状、例えば、楕円形、正方形、六角形、または八角形などの形状を有する。

一実施形態によれば、少なくとも１つのトルクセンサデバイスの複数の測定トランスデューサは、フランジの（例えば、円形、楕円形、正方形などの対称形の）トランスデューサ部分に配置され、フランジの主面に垂直な方向のトランスデューサ部分の厚さは、（例えば、円形、楕円形、正方形などの対称形の）トランスデューサ部分の外側におけるフランジの少なくとも一部の、フランジの主面に垂直な方向の厚さよりも小さい。厚さがより小さいことにより、測定される外部から加えられるトルクを、（１つまたは複数の）測定部、すなわち、（１つまたは複数の）トルクセンサデバイスの（１つまたは複数の）場所へ伝達することが容易になる。

他の実施形態によれば、フランジのトランスデューサ部分内に補剛領域が設けられ、フランジの主面に垂直な方向の補剛領域の厚さは、フランジの主面に垂直な方向のトランスデューサ部分の厚さよりも大きい。フランジの補剛領域により、（１つまたは複数の）測定部に、傾斜モーメントに対するより高い剛性（不感受性）が与えられる。特に、補剛領域は、円形のトランスデューサ部分内の円形領域に沿って、連続にまたは不連続に形成することができる。原理的に、補剛領域の厚さは、トランスデューサ部分の厚さに応じて選択することができる（例えば、トランスデューサ部分の厚さの１．２５倍～１．５倍）。

補剛領域は、円形のトランスデューサ部分で（完全にまたは部分的に）径方向に延びる第１の部分と、トランスデューサ部分で（完全にまたは部分的に）径方向に延びる第２の部分とを備えることができ、第１の部分と第２の部分は、約３０°～９０°の間、例えば３０°～５０°の間の角度範囲を画定する。少なくとも１つのトルクセンサデバイスの複数の測定トランスデューサは、そうして画定された角度範囲に配置される。この配置は、傾斜モーメントに対するより高い剛性（不感受性）をもたらす点において特に有利であり、その結果、トルク測定をきわめて正確にすることが可能になる。

原理的には、補剛領域の幾何形状は限定されない。補剛領域は、フランジの円形のトランスデューサ部分から垂直に、またはいくらかの傾斜角をなして延びる側壁を含む、１つまたは複数のＵ字形またはＶ字形の段差部とすること、あるいはそうした段差部を含むことができる。

一実施形態によれば、少なくとも１つのトルクセンサデバイスの複数の測定トランスデューサは、２対の測定トランスデューサを含む、または２対の測定トランスデューサから構成されている。２対の測定トランスデューサの各対は、互いに８０°～１００°の範囲の角度をなして配置された２つの測定トランスデューサから構成されることができる。この角度は、９０°とすることができる。

少なくとも１対のトルクセンサデバイスのトルクセンサデバイスは、フランジの主面にまたは主面上に、フランジの主面の中心を通ってフランジの主面に垂直に延びる軸に対して互いに対向して形成することができる。１つよりも多いトルクセンサデバイスを設けることにより、原理的には、正確なトルク測定のための冗長性を与えることができる。特に、互いに対向して配置された複数対のトルクセンサデバイス（および、そのそれぞれの測定トランスデューサ）は、１つまたは複数の共通の測定チャネルを画定することができ、そうした測定チャネルは、ただ１つのトルクセンサデバイスのみによって実施された測定に比べて、より高精度のトルク測定を可能にすることができる。

前述の実施形態に従って提供されるシステムの１つまたは複数のトルクセンサデバイスによるトルクの測定は、測定トランスデューサに相当するひずみゲージに基づくものでもよい。ひずみゲージは、ホイートストンブリッジ回路に接続することができ、ホイートストンブリッジ回路は、トルクが加えられると不均衡になり、加えられたトルクに比例する電圧（ひずみゲージの抵抗の変化によって生じる）を出力する。したがって、システムの少なくとも１つのトルクセンサデバイスは、測定トランスデューサに電気的に接続されたブリッジ回路、例えばホイートストンブリッジ回路を備えることができる。システム、またはシステムの少なくとも１つのトルクセンサデバイスは、（例えば、ホイートストン）ブリッジ回路用のＤＣまたはＡＣ励起源も備えることもできる。
さらに、システム、またはシステムのトルクセンサデバイスは、プリント回路基板を備えることができ、プリント回路基板は、（例えば、ホイートストン）ブリッジ回路の上方に配置され、信号調整用の回路、特に（例えば、ホイートストン）ブリッジ回路によって提供される信号のアナログデジタル変換および／または増幅のための手段を備える。

一実施形態によれば、システムには少なくとも１対のトルクセンサデバイスが含まれ、少なくとも１対のトルクセンサデバイスの一方のトルクセンサデバイスは、ホイートストンブリッジ回路の半分を含み、少なくとも１対のトルクセンサデバイスの他方のトルクセンサデバイスは、ホイートストンブリッジ回路のもう半分を含む。ホイートストンブリッジ回路を分散させることにより、少なくとも１対のトルクセンサデバイスのトルクセンサデバイスによって画定される１つまたは複数の測定チャネルを、確実に検知することが可能になる。

さらに、ロボット、特に協働ロボット（ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｒｏｂｏｔ）が提供され、ロボットは、ギアボックスを含むジョイントを備え、前述の実施形態の１つによるシステムをさらに備える。特に、フランジをジョイントに取り付け、ロボットのジョイントのギアボックスを封止するように位置決めすることができる。前述の補剛領域により、ロボットのジョイントによって加えられる軸方向の負荷および傾斜モーメントに対する十分な剛性が確実に与えられている場合には、ロボットはクロスローラベアリング（ｃｒｏｓｓ ｒｏｌｌｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ）を含まなくてもよい。したがって、クロスローラベアリングを不要にすることができるため、コストを削減することが可能である。

本開示のさらなる特徴および例示的な実施形態、ならびに利点について、図面に関して詳しく説明する。本開示は、以下の実施形態の説明によって限定されると解釈すべきではないことを理解されたい。さらに、以下に説明する特徴のいくつかまたはすべてを別の形で組み合わせることも可能であることを理解すべきである。

当技術分野のトルクセンサデバイスの一例を示す図である。 当技術分野のトルクセンサデバイスの一例を示す図である。 フランジと少なくとも１つのトルクセンサデバイスとを備える、本発明の一実施形態による物体のトルクを検知するためのシステムを示す図である。 トルクセンサデバイス、例えば、図２に示すシステムに含まれるトルクセンサデバイスの詳細を示す図である。 トルクセンサデバイス、例えば、図２に示すシステムに含まれるトルクセンサデバイスの詳細を示す図である。 本発明の一実施形態による物体のトルクを検知するためのシステムに含まれるフランジを示す図である。 本発明の一実施形態によるロボットアームのトルクを検知するためのシステムの適用例を示す図である。

本発明は、フランジにまたはフランジ上に形成された少なくとも１つのトルクセンサデバイスを備えるシステムを提供する。システムは、例えば回転シャフトまたはロボットジョイントなどの物体のトルクを確実に測定することを可能にし、その測定は、軸方向もしくは径方向の負荷、または傾斜モーメントの影響をあまり受けないが、システムの製造プロセスを、比較的容易にかつ比較的低コストで実施することができる。システムの少なくとも１つのトルクセンサデバイスによって行われるトルク測定に基づくトルク制御は、有利には、例えば協働ロボットなどのロボットに実装して、ロボットと人間の対話を容易にすることが可能である。

図２は、本発明の一実施形態による物体のトルクを検知するためのシステム２００を示している。システム２００は、円形フランジ２１０の主面にまたは主面上に形成された１対の比較的小さいトルクセンサデバイス２２０および２３０を備える。フランジ２１０は、比較的高価な材料であるステンレス鋼を含まなくてもよい。システム２００のうちの比較的大きいフランジ構成要素２１０をステンレス鋼で製造する必要がないことは、全体的なコストの点で有利になり得る。例えば、フランジ２１０は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金から製造または構成することができる。

フランジは、例えば、４０ｍｍ～１１０ｍｍ、特に５０ｍｍ～１００ｍｍ、より詳細には６０ｍｍ～９０ｍｍの直径を有することができる。システム２００は、２０Ｎｍ～２００Ｎｍ、特に３０Ｎｍ～１９０Ｎｍ、より詳細には４０Ｎｍ～１８０Ｎｍの範囲のトルクを検知するように構成することができる。

比較的小さいトルクセンサデバイス２２０および２３０はそれぞれ、それぞれのトルクセンサデバイスの長さ方向におけるフランジ２１０の主面に平行な長さ、およびトルクセンサデバイスの幅方向におけるフランジの主面に平行な長さを有する。長さ方向における長さと幅方向における長さのどちらも、フランジ２１０の直径の半分よりも小さく、例えば、フランジ２１０の直径の１／３または１／４よりも小さい。

フランジ２１０には、場合によりサイズの異なる外側加力開口２１１が形成され、やはり場合によりサイズの異なる内側加力開口（図２には示さず）によって補われる。外側加力開口２１１および内側加力開口は、軸方向に延びる孔とすることができる。この孔は、例えば円形または多角形の断面など、任意の適切な幾何形状を有することができる。トルクセンサデバイス２２０および２３０によって測定されるトルクは、例えば考察中の回転シャフトおよび何らかの静止部材によって、内側加力開口および外側加力開口２１１に接続された接続部材を介して伝達することができる。それにより、フランジの内側部分と外側部分との間に加えられたトルクを測定することができる。

トルクセンサデバイス２２０は、何らかの回路２２２を含むプリント回路基板２２１を備え、回路２２２は、例えば、プリント回路基板２２１によって覆われた回路デバイスが提供する電圧出力信号のアナログデジタル変換など、信号を調整するように構成される。信号の調整には、プリント回路基板２２１によって覆われた回路デバイスが提供する電圧出力信号の増幅も含むことができる。プリント回路基板２２１は、電子的構成要素およびコネクタを搭載するセラミック、ガラス、もしくは任意の他の材料から製造または構成することができる。プリント回路基板２２１によって覆われた回路デバイスは、トルクセンサデバイス２２０の測定トランスデューサに接続される。
特に、回路デバイスは、当技術分野では知られているように、加えられたトルクを電圧出力信号に変換するためのホイートストンブリッジ素子（抵抗器）を備えることができる。実際の用途に応じて、トルクセンサデバイス２２０に、ハーフホイートストンブリッジまたはフルホイートストンブリッジを用いることができる。

同様に、トルクセンサデバイス２３０は、何らかの回路２３２を含むプリント回路基板２３１を備え、回路２３２は、例えば、プリント回路基板２３１によって覆われた回路デバイスが提供する電圧出力信号のアナログデジタル変換など、信号を調整するように構成される。信号の調整には、プリント回路基板２３１によって覆われた回路デバイスが提供する電圧出力信号の増幅も含むことができる。プリント回路基板２３１によって覆われた回路デバイスは、トルクセンサデバイス２３０の測定トランスデューサに接続される。特に、回路デバイスは、加えられたトルクを電圧出力信号に変換するためのホイートストンブリッジ素子（抵抗器）を備えることができる。実際の用途に応じて、トルクセンサデバイス２３０に、ハーフホイートストンブリッジまたはフルホイートストンブリッジを用いることができる。

２つのトルクセンサデバイス２２０および２３０は、円形フランジ２００の中心を通って円形フランジ２００の主面に垂直な方向に延びる軸方向軸を中心に、互いに対向して配置される。原理的には、図２に示すトルクセンサデバイス２２０および２３０のようなトルクセンサデバイスは、円形フランジ２００の中心を通って円形フランジの主面に垂直な方向に延びる軸方向軸を中心に、対をなして対称または非対称に配置することができ、トルクセンサデバイスは、１つまたは複数の測定チャネルを画定する。いくつかの実施形態では、フランジ２００にトルクセンサデバイス２２０、２３０の一方のみを設けるのではなく、フランジ２００に２つのトルクセンサデバイス２２０、２３０を設けることによって、トルク測定について１００％の冗長性を与えることができる。

図３Ａおよび図３Ｂは、トルクを検知するためのシステム３００のトルクセンサデバイス、例えば図２に示すシステム２００に含まれるトルクセンサデバイス２２０および２３０の詳細を示している。システム３００は、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金から製造または構成されたフランジ３１０を備える。フランジ３１０は、外側加力開口３１１および内側加力開口３１２を含む。第１のトルクセンサデバイスの第１の検知膜３４０および第２のトルクセンサデバイスの第２の検知膜３５０が、フランジ３１０に取り付けられる（図３Ａ参照）。第１の検知膜３４０および第２の検知膜３５０は、ステンレス鋼から構成されること、またはステンレス鋼を含むことができる。検知膜のそれぞれに、測定トランスデューサ３６０、３７０、例えばひずみゲージが、図３Ｂに示すように形成される。
例えば、２対の測定トランスデューサ３６０、３７０を設け、測定トランスデューサ３６０、３７０の各対の個々のトランスデューサが約９０°の角度範囲を画定する。各対の測定トランスデューサ３６０、３７０は、フランジ上で図３Ｂに示す検知膜３２０、３３０を含むトルクセンサデバイスと対向して配置された別のトルクセンサデバイスに含まれるそれぞれの他の対の測定トランスデューサと共に、測定チャネルを画定することができる（図２参照）。

図４は、トルクを検知するためのシステムのフランジ、例えば、図２に示すフランジ２１０または図３Ａに示すフランジ３１０の詳細を、それぞれ図２および図３Ａに示す方向とは反対の方向からの図として示している。フランジ４１０は、例えば、アルミニウムもしくはアルミニウム合金から製造または構成される。フランジ４１０は、外側加力開口４１１および内側加力開口４１２を含む。いくつかの実施形態において、トルクを検知するためのシステムに含まれるフランジは、均一な厚さを有する。しかしながら、図４に示すフランジ４１０は、弱化／薄化した円形トランスデューサ部分４１５を有し、そのトランスデューサ部分４１５に、測定トランスデューサ、例えばひずみゲージが形成される。さらに、横断方向の負荷（ｃｒｏｓｓ ｌｏａｄ、クロス荷重）に対する剛性を高めるために、測定トランスデューサよりも低い部分に、補剛リップ（段差部）４１８、４１９を含む補剛領域が設けられる。
補剛リップ４１８および４１９はそれぞれ、測定トランスデューサが形成される２０°～４０°の角度範囲を画定することができる。補剛領域（補剛リップ４１８、４１９）は、円形トランスデューサ部分４１５の厚さの１．２５～１．５倍の範囲の厚さを有することができる。補剛領域（補剛リップ４１８、４１９）は、フランジ４１０と同じ材料で製造することができ、フランジ４１０と一体に製造することができる。例えば、特にコストを理由にクロスロールベアリング（ｃｒｏｓｓ ｒｏｌｌ ｂｅａｒｉｎｇ）を設けないとき、ロボットのジョイント／アームのトルク測定は、横断方向の負荷による悪影響を受ける可能性がある。補剛領域を設けることによって、横断方向の負荷および軸方向の負荷に対して高い剛性が与えられるが、トルクに関する感度にはあまり影響しない。
補剛リップ４１８、４１９は、フランジ４１０の主面から垂直にまたはいくらかの傾斜角をなし、設けられた測定トランスデューサと反対の方向に延びる側壁を有するＵ字形またはＶ字形として形成することができるが、測定トランスデューサは、図４に示す斜視図ではフランジ４１０によって隠されている。

図５には、フランジ５１０、第１のトルクセンサデバイス５２０、および第２のトルクセンサデバイス５３０を備える、トルクを検知するためのシステム５００の適用例、例えば、それぞれ図２、図３、および図４に示すシステム２００、システム３００、およびシステム４００のうちの１つの適用例が示されている。システム５００は、例えば協働ロボットなどのロボットのギアボックス５８０に結合される。ギアボックス５８０は、システム５００のフランジ５１０によって封止することができる。システム５００によって、ロボットのロボットアーム５５０のトルク／ロボットアーム５５０に加えられたトルクを測定することができ、その測定を、トルク制御の点からギアの動作を制御するために用いることが可能である。

１００ 当技術分野のトルクセンサデバイス
２００、３００、４００、５００ トルクを検知するためのシステム
２１０、３１０、４１０、５１０ フランジ
２１１、３１１、４１１ 外側加力開口
３１２、４１２ 内側加力開口
２２０、２３０、５２０、５３０ トルクセンサデバイス
２２１、２３１ プリント回路基板
２２２、２３２ 回路
３４０、３５０ 検知部／膜
３６０、３７０ 測定トランスデューサ
４１５ トランスデューサ部分
４１８、４１９ 補剛リップ
５８０ ギアボックス
５９０ ロボットアーム

Claims (15)

1. 物体のトルクを検知するためのシステム（２００、３００、４００、５００）であって、
   ● 前記物体に接続するように構成されたフランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）であって、前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の主面の主軸に沿って第１の長さを有するフランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）と、
   ● 前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に形成された少なくとも１つのトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）であって、
   ａ）検知部（３４０、３５０）、および
   ｂ）前記検知部（３４０、３５０）に形成された複数の測定トランスデューサ（３６０、３７０）
   を備え、
   ｃ）前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に平行な第２の長さ、および
   ｄ）前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に平行な第３の長さ
   を有する、少なくとも１つのトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）と
   を備え、
   前記少なくとも１つのトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）の前記第２の長さおよび前記第３の長さは、前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記第１の長さの半分よりも短い、
   システム（２００、３００、４００、５００）。
   
2. 前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）は、ステンレス鋼を含まない、
   請求項１に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
   
3. 前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）は、等方性材料、特にアルミニウムもしくはアルミニウム合金を含む、またはそうした等方性材料から構成されている、
   請求項１または２に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
   
4. 前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面は、対称形、特に円形であり、前記第１の長さは、前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の直径を画定する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
   
5. 前記少なくとも１つのトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）の前記複数の測定トランスデューサ（３６０、３７０）は、前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）のトランスデューサ部分（４１５）、特に円形のトランスデューサ部分（４１５）に配置され、
   前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に垂直な方向の前記トランスデューサ部分（４１５）の厚さは、前記トランスデューサ部分（４１５）の外側における前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の少なくとも一部の、前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に垂直な方向の厚さよりも小さい、
   請求項４に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
   
6. 前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記トランスデューサ部分（４１５）に設けられた補剛領域をさらに備え、
   前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に垂直な方向の前記補剛領域の厚さは、前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に垂直な方向の前記トランスデューサ部分（４１５）の前記厚さよりも大きい、
   請求項５に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
   
7. 前記補剛領域は、前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面から垂直に、またはいくらかの傾斜角をなして延びる側壁を含む、１つまたは複数のＵ字形またはＶ字形の段差部（４１８、４１９）である、またはそうした段差部（４１８、４１９）を含む、
   請求項６に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
   
8. 前記補剛領域は、
   前記トランスデューサ部分（４１５）で径方向に延びる第１の部分と、
   前記トランスデューサ部分（４１５）で径方向に延びる第２の部分と
   を備え、
   前記第１の部分および前記第２の部分は、３０°～９０°の範囲の角度範囲を画定し、
   前記少なくとも１つのトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）の前記複数の測定トランスデューサ（３６０、３７０）は、そうして画定された角度範囲に配置されている、
   請求項６または７に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
   
9. 前記少なくとも１つのトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）の前記複数の測定トランスデューサ（３６０、３７０）は、２対の測定トランスデューサ（３６０、３７０）を含む、または２対の測定トランスデューサ（３６０、３７０）から構成されている、
   請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
   
10. 前記２対の測定トランスデューサ（３６０、３７０）の各対は、互いに８０°～１００°の範囲の角度をなして配置された２つの測定トランスデューサ（３６０、３７０）から構成されている、
    請求項９に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
    
11. 前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に、少なくとも１対のトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）を備えており、
    前記少なくとも１対のトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）は、
    前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面の中心を通って前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に垂直に延びる軸に対して互いに対向して形成されている、
    請求項９または１０に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
    
12. 前記少なくとも１対のトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）の前記トルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）は、前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面の中心を通って前記フランジ（２１０、３１０、４１０、５１０）の前記主面に垂直に延びる前記軸に対して軸対称に位置決めされている、
    請求項１１に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
    
13. 前記少なくとも１対のトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）の一方のトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）は、ブリッジ回路、特にホイートストンブリッジ回路の半分を含み、
    前記少なくとも１対のトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）の他方のトルクセンサデバイス（２２０、２３０、５２０、５３０）は、前記ブリッジ回路、特に前記ホイートストンブリッジ回路のもう半分を含む、
    請求項９から１２のいずれか一項に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
    
14. 前記システム（２００、３００、４００、５００）は、ロボットのジョイント、特にロボットのジョイントのギアボックス（５８０）に取り付けるように構成されている、請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム（２００、３００、４００、５００）。
    
15. ロボット、特に協働ロボットであって、ギアボックス（５８０）を含むジョイントを備え、
    請求項１４に記載の、特に前記ジョイントに取り付けられた前記システム（２００、３００、４００、５００）をさらに備え、
    特に前記ジョイントはクロスローラベアリングを含まない、ロボット。

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