JP2023125099A

JP2023125099A - トルクセンサ

Info

Publication number: JP2023125099A
Application number: JP2022029046A
Authority: JP
Inventors: 香織宮下; Kaori Miyashita; 治彦 ▲高▼松; Haruhiko TAKAMATSU; 寿紀鈴木; Toshinori Suzuki; 湧太伊世井; Yuta Isei
Original assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Current assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Priority date: 2022-02-28
Filing date: 2022-02-28
Publication date: 2023-09-07
Also published as: EP4235128A1; KR20230128978A; US20230273078A1; CN116659718A

Abstract

【課題】検出精度の低下を抑制できるトルクセンサを提供すること。【解決手段】トルクセンサ１は、第１面２１、および、第１面２１とは反対側の第２面２２とを有する第１領域２と、第１領域２の周囲に配置される第２領域３と、第１領域２と第２領域３とを接続する複数の梁部と、第１領域２と第２領域３との間に作用するトルクを検出可能に構成され、第１領域２の第１面２１に配置される検出部と、を備える。そして、検出部は、第１領域２に積層される絶縁膜５１と、絶縁膜５１に積層され、トルクに応じて変形可能に構成される歪みゲージと、を有し、第１領域２の第２面２２には、第１面２１に貫通せず、締結具が螺合されるネジ孔部２３が形成され、ネジ孔部２３の底面と第１面２１との間の厚さＨは、ネジ孔部２３の直径Ｍの１／４以上とされている。【選択図】図３

Description

本発明は、トルクセンサに関する。

従来、ロボットの関節部等で用いられるトルクセンサが知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、第２領域の内側に配置される第１領域に絶縁膜が積層され、当該絶縁膜に歪みゲージが積層されている。これにより、第１領域と第２領域とを接続する梁部に絶縁膜を設ける必要がないので、絶縁膜の形成工程を容易にできるようにしている。

国際公開第２０２１／１１７８５５号

特許文献１では、歪みゲージが配置される第１領域にネジ孔部を設け、当該ネジ孔部にボルト等の締結具を螺合した場合に、締結具の螺合に起因する歪みを歪みゲージが検出してしまい、起歪体に加わったトルクの検出精度が低下してしまうといった問題があった。

本発明の目的は、検出精度の低下を抑制できるトルクセンサを提供することにある。

本発明のトルクセンサは、第１面、および、前記第１面とは反対側の第２面とを有する第１領域と、前記第１領域の周囲、または、前記第１領域の内側に配置される第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを接続する複数の梁部と、前記第１領域と前記第２領域との間に作用するトルクを検出可能に構成され、前記第１領域の前記第１面に配置される検出部と、を備え、前記検出部は、前記第１領域に積層される絶縁膜と、前記絶縁膜に積層され、前記トルクに応じて変形可能に構成される歪みゲージと、を有し、前記第１領域の前記第２面には、前記第１面に貫通せず、締結具が螺合されるネジ孔部が形成され、前記ネジ孔部の底面と前記第１面との間の厚さは、前記ネジ孔部の直径の１／４以上とされていることを特徴とする。

本発明では、第１領域の第２面には、検出部が配置される第１面に貫通せず、締結具が螺合されるネジ孔部が形成される。そして、ネジ孔部の底面と第１面との間の厚さは、ネジ孔部の直径の１／４以上とされている。これにより、ネジ孔部に締結具を螺合した場合に、締結具の螺合に起因する歪みを検出部に伝達しにくくすることができる。そのため、第１領域にネジ孔部を設けたとしても、トルクの検出精度が低下してしまうことを抑制することができる。

本発明のトルクセンサにおいて、前記ネジ孔部の底面と前記第１面との間の厚さは、前記ネジ孔部の直径の１／２以上とされていることが好ましい。
この構成では、ネジ孔部の底面と第１面との間の厚さは、ネジ孔部の直径の１／２以上とされているので、第１領域にネジ孔部を設けたとしても、トルクの検出精度が低下してしまうことをより確実に抑制することができる。

本発明のトルクセンサは、第１面、および、前記第１面とは反対側の第２面とを有する第１領域と、前記第１領域の周囲、または、前記第１領域の内側に配置される第２領域と、前記第１領域と前記第２領域とを接続する複数の梁部と、前記第１領域と前記第２領域との間に作用するトルクを検出可能に構成され、前記第１領域の前記第１面に配置される検出部と、を備え、前記検出部は、前記第１領域に積層される絶縁膜と、前記絶縁膜に積層され、前記トルクに応じて変形可能に構成される歪みゲージと、を有し、前記第１領域の前記第２面には、締結具が螺合されるネジ孔部が形成され、前記第１面が延びる方向に対する、前記歪みゲージと前記ネジ孔部の外周との間の距離は、前記ネジ孔部の直径の１／２以上とされていることを特徴とする。

本発明では、第１領域の第２面には、締結具が螺合されるネジ孔部が形成される。そして、第１面が延びる方向に対する、歪みゲージとネジ孔部の外周との間の距離は、ネジ孔部の直径の１／２以上とされている。これにより、ネジ孔部に締結具を螺合した場合に、締結具の螺合に起因する歪みを検出部に伝達しにくくすることができる。そのため、第１領域にネジ孔部を設けたとしても、トルクの検出精度が低下してしまうことを抑制することができる。

本発明のトルクセンサにおいて、前記第１面が延びる方向に対する、前記歪みゲージと前記ネジ孔部の外周との間の距離は、前記ネジ孔部の直径以上とされていることが好ましい。
この構成では、第１面が延びる方向に対する、歪みゲージとネジ孔部の外周との間の距離は、ネジ孔部の直径以上とされているので、第１領域にネジ孔部を設けたとしても、トルクの検出精度が低下してしまうことをより確実に抑制することができる。

本発明のトルクセンサにおいて、前記ネジ孔部は、前記梁部の数の整数倍設けられ、複数の前記ネジ孔部は、平面視で、前記梁部に対して対称に配置されることが好ましい。
この構成では、複数のネジ孔部は、平面視で、梁部に対して対称に配置されるので、ネジ孔部に締結具を螺合した場合に、締結具の螺合に起因する歪みが偏って発生することを抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るトルクセンサの概略を示す平面図。図１とは反対側から見たトルクセンサの概略を示す平面図。図１におけるIII-III線で切断した際の概略を示す断面図。Ｈ／Ｍとゼロ点変化率との関係を示す図。第２実施形態に係るトルクセンサの概略を示す平面図。図５とは反対側から見たトルクセンサの概略を示す平面図。図５におけるVII-VII線で切断した際の概略を示す断面図。Ｌ／Ｍとゼロ点変化率との関係を示す図。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態のトルクセンサ１について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態のトルクセンサ１の概略を示す平面図であり、図２は、図１とは反対側から見たトルクセンサ１の概略を示す平面図であり、図３は、図１におけるIII-III線で切断した際の概略を示す断面図である。なお、本実施形態のトルクセンサ１は、ロボットの関節部分等に搭載され、第１領域２と第２領域３との間に作用するトルクを検出可能に構成されている。
図１～図３に示すように、トルクセンサ１は、第１領域２と、第２領域３と、梁部４と、検出部５とを備える。

［第１領域２］
第１領域２は、金属製で円環状に形成されている。本実施形態では、第１領域２は、例えば、モーター等の駆動装置の出力軸に接続されている。これにより、第１領域２は、モーター等の駆動装置によって発生したトルクが伝達されるように構成されている。
第１領域２は、第１面２１と、当該第１面２１とは反対側の第２面２２とを有している。そして、第１領域２の第１面２１には、検出部５が配置されている。
さらに、第１領域２の第１面２１には、図示略の導体や電極等が配置されている。

また、第１領域２の第２面２２には、第１面２１には貫通しないネジ孔部２３が形成されている。本実施形態では、第１ネジ孔部２３１、第２ネジ孔部２３２、第３ネジ孔部２３３、および、第４ネジ孔部２３４の４個のネジ孔部２３が形成されている。そして、それぞれのネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４は、ボルト等の締結具が螺合可能とされている。すなわち、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４の内周面にはねじ切り加工が施されている。これにより、トルクセンサ１は、ボルト等の締結具をネジ孔部２３に螺合することにより、固定部材等に固定可能とされている。

ここで、本実施形態では、それぞれのネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４は、平面図で、梁部４に対して対称に配置されている。
具体的には、中心Ｏから見て、第１ネジ孔部２３１は後述する第１梁部４１に対応する位置に配置されており、第２ネジ孔部２３２は後述する第２梁部４２に対応する位置に配置されており、第３ネジ孔部２３３は後述する第３梁部４３に対応する位置に配置されており、第４ネジ孔部２３４は後述する第４梁部４４に対応する位置に配置されている。さらに、本実施形態では、それぞれのネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４は、中心Ｏとする仮想円Ｃ上に等間隔で配置されている。

［第２領域３］
第２領域３は、金属製で円環状に形成されており、平面視で第１領域２の周囲に配置されている。本実施形態では、第２領域３は、第１領域２と同心円状に配置されている。そして、第２領域３は、梁部４によって第１領域２と接続されている。なお、第２領域３は、ボルト等の締結具等によって固定部材等に固定されている。

梁部４は、第１領域２の外周と、第２領域３の内周との間に配置され、第１領域２と第２領域３とを接続する部材である。そのため、梁部４は、駆動装置によって発生したトルクが第１領域２に伝達された際に、当該トルクを第２領域３に伝達する。ここで、本実施形態では、第２領域３は固定部材に固定されているので、梁部４には第１領域２と第２領域３との間のトルクが作用する。そのため、梁部４は当該トルクによる歪みが生じやすい箇所である。
本実施形態では、梁部４は、第１領域２および第２領域３と一体に、金属製の板部材により設けられている。すなわち、本実施形態では、金属製の板部材を加工することにより、第１領域２、第２領域３、および、梁部４が形成されている。なお、金属製の板部材は、曲げ撓み可能な程度の厚みを有している。

また、本実施形態では、前述したように、梁部４は、第１梁部４１、第２梁部４２、第３梁部４３、および、第４梁部４４の４個の梁部を有している。
そして、それぞれの梁部４１，４２，４３，４４は、第１領域２を挟んで、一対となる梁部４１，４２，４３，４４に対して対向する位置に配置されている。具体的には、一対となる第１梁部４１と第２梁部４２とは、第１領域２を挟んで対向する位置、つまり、第１領域２を構成する円の同一直径線上に配置される。また、一対となる第３梁部４３と第４梁部４４とは、第１領域２を挟んで対向する位置、つまり、第１領域２を構成する円の同一直径線上に配置される。

また、本実施形態では、各梁部４１，４２，４３，４４は、第１領域２側の端部および第２領域３側の端部が、中央部分よりも幅広になるように形成されている。これにより、各梁部４１，４２，４３，４４にトルクが作用した際に、応力が集中しやすい端部が幅広になっていることから、当該トルクによって各梁部４１，４２，４３，４４が損傷してしまうことを抑制できる。

［検出部５］
検出部５は、絶縁膜５１と、歪みゲージ５２とを有している。
絶縁膜５１は、第１領域２の略表面全体を覆うように積層されており、歪みゲージ５２や図示略の導体等と第１領域２との間を絶縁するための膜である。
本実施形態では、絶縁膜５１は、複数の層から構成されている。具体的には、絶縁膜５１は、絶縁性のガラス材料で形成される層や樹脂等で形成される層などで構成されている。これにより、本実施形態では、絶縁膜５１の厚さを調整しやすくすることができる。

歪みゲージ５２は、絶縁膜５１に積層され、前述した各梁部４１，４２，４３，４４に対応する位置に設けられている。そして、歪みゲージ５２は、第１歪みゲージ５２１、第２歪みゲージ５２２，第３歪みゲージ５２３，第４歪みゲージ５２４の４つの歪みゲージを有している。
そして、各歪みゲージ５２１，５２２，５２３，５２４は、それぞれ２つの抵抗体Ｒ１およびＲ２を備えて構成されている。なお、本実施形態では、抵抗体Ｒ１，Ｒ２は、印刷によって形成されている。

ここで、本実施形態では、各歪みゲージ５２１，５２２，５２３，５２４を構成する抵抗体Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ各梁部４１，４２，４３，４４に対応する位置に配置されている。具体的には、抵抗体Ｒ１，Ｒ２は、第１領域２において、各梁部４１，４２，４３，４４の端部と接続する位置に配置されている。これにより、第１領域２と第２領域３との間にトルクが作用し、当該トルクによって各梁部４１，４２，４３，４４に歪みが生じた際に、その歪みが抵抗体Ｒ１，Ｒ２に伝達し、当該歪みによって抵抗体Ｒ１，Ｒ２は変形するように構成されている。すなわち、抵抗体Ｒ１および抵抗体Ｒ２は、第１領域２と第２領域３との間に作用するトルクに応じて変形可能に構成されている。

また、抵抗体Ｒ１，Ｒ２は、図示略の導体および電極を介して回路基板に電気的に接続されて、ブリッジ回路を構成している。具体的には、抵抗体Ｒ１は、電源電位ＶＤＤに接続され、抵抗体Ｒ２は接地電位またはＧＮＤに接続される。これにより、各歪みゲージ５２１，５２２，５２３，５２４は、電源電位ＶＤＤと接地電位またはＧＮＤとの間に直列に接続されている。
そして、本実施形態では、トルクセンサ１は、上記トルクに応じた抵抗体Ｒ１，Ｒ２の変形によって、抵抗体Ｒ１，Ｒ２間の電圧の変化量を検出することにより、第１領域２と第２領域３との間に作用するトルクを検出可能に構成されている。なお、抵抗体Ｒ１，Ｒ２間の電圧の変化に基づくトルクの検出方法は公知であるため、詳細な説明は割愛する。

［ネジ孔部２３の形成方法とトルクの検出精度について］
次に、ネジ孔部２３の形成方法とトルクの検出精度について説明する。
前述したように、第１領域２の第２面２２に、第１面２１には貫通しないネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４を形成する。
この際、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４の底面と第１面２１との間の厚さＨが、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４の直径Ｍの１／４以上、好ましくは１／２以上となるように、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４を形成する。

図４は、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４の底面と第１面２１との間の厚さＨに対するネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４の直径Ｍの比と、歪みゲージ５２のゼロ点変化率との関係を示す図である。なお、図４では、判定基準を１とした場合のゼロ点変化率を示している。
ここで、図４では、直径約５ｍｍのネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４を設け、当該ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４にボルトを螺合した場合のゼロ点変化率の試験結果を示している。
図４に示すように、Ｈ／Ｍが０．２５（１／４）よりも小さい場合、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４にボルト等の締結具を螺合すると、歪みゲージ５２のゼロ点変化率は判定基準を上回ることが示唆されている。一方、Ｈ／Ｍを０．２５（１／４）以上とすることで、ゼロ点の変化率を判定基準以下に抑制でき、Ｈ／Ｍを０．５（１／２）とすることで、ゼロ点の変化率をさらに抑制できることが示唆されている。
通常、歪みゲージ５２によりトルクを検出するにあたって、歪みゲージ５２のゼロ点の変化率を判定基準以下に抑制することができれば、歪みゲージ５２によるトルクの検出精度を必要な範囲で維持できる。そのため、Ｈ／Ｍを０．２５（１／４）以上、好ましくは０．５（１／２）とすることで、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４に締結具を螺合することに起因したトルクの検出精度の低下を抑制できることが示唆された。

また、本実施形態では、前述したように、それぞれのネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４は、平面図で、梁部４に対して対称に配置されているので、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４に締結具を螺合した場合に、締結具の螺合に起因する歪みが偏って発生することを抑制することができる。そのため、偏った歪みの発生により、トルクの検出精度が低下してしまうことを抑制することができる。

以上のような本実施形態では、次の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、第１領域２の第２面２２には、検出部５が配置される第１面２１に貫通せず、ボルト等の締結具が螺合されるネジ孔部２３が形成される。そして、ネジ孔部２３の底面と第１面２１との間の厚さＨは、ネジ孔部２３の直径Ｍの１／４以上とされている。これにより、ネジ孔部２３に締結具を螺合した場合に、締結具の螺合に起因する歪みを検出部５に伝達しにくくすることができる。そのため、第１領域２にネジ孔部２３を設けたとしても、トルクの検出精度が低下してしまうことを抑制することができる。

（２）本実施形態では、好ましくは、ネジ孔部２３の底面と第１面２１との間の厚さＨを、ネジ孔部２３の直径Ｍの１／２以上とするので、第１領域２にネジ孔部２３を設けたとしても、トルクの検出精度が低下してしまうことをより確実に抑制することができる。

本実施形態では、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４は、平面図で、梁部４に対して対称に配置されているので、ネジ孔部２３１，２３２，２３３，２３４に締結具を螺合した場合に、締結具の螺合に起因する歪みが偏って発生することを抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面に基づいて説明する。
なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一または同様の構成には同一符号を付し、説明を省略する。

図５は、本実施形態のトルクセンサ１Ａの概略を示す平面図であり、図６は、図５とは反対側から見たトルクセンサ１Ａの概略を示す平面図であり、図７は、図５におけるVII-VII線で切断した際の概略を示す断面図である。
図５～図７に示すように、トルクセンサ１Ａは、第１領域２Ａと、第２領域３と、梁部４と、検出部５とを備える。

［第１領域２Ａ］
第１領域２Ａは、前述した第１実施形態の第１領域２と同様に、金属製で円環状に形成されている。そして、第１領域２Ａは、第１面２１Ａと、当該第１面２１Ａとは反対側の第２面２２Ａとを有している。

また、第１領域２Ａの第２面２２Ａには、ネジ孔部２３Ａが形成されている。本実施形態では、第１ネジ孔部２３１Ａ、第２ネジ孔部２３２Ａ、第３ネジ孔部２３３Ａ、および、第４ネジ孔部２３４Ａの４個のネジ孔部２３Ａが形成されている。そして、それぞれのネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａは、ボルト等の締結具が螺合可能とされている。
ここで、本実施形態では、それぞれのネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａは、第１面２１Ａに貫通しないように形成されている。ただし、ネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａは、上記構成に限られるものではなく、第１面２１Ａに貫通するように形成されていてもよい。

また、本実施形態では、前述した第１実施形態と同様に、それぞれのネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａは、平面図で、梁部４に対して対称に配置されている。
さらに、それぞれのネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａは、中心Ｏとする仮想円Ｃ上に等間隔で配置されている。

［ネジ孔部２３Ａの形成方法とトルクの検出精度について］
次に、ネジ孔部２３Ａの形成方法とトルクの検出精度について説明する。
前述したように、第１領域２Ａの第２面２２Ａに、ネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａを形成する。
この際、第１面２１Ａが延びる方向に対する、歪みゲージ５２の抵抗体Ｒ１，Ｒ２とネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａの外周との間の距離Ｌは、ネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａの直径Ｍの１／２以上、好ましくは、直径Ｍ以上（等倍）となるように、ネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａを形成する。

図８は、歪みゲージ５２の抵抗体Ｒ１，Ｒ２とネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａの外周との間の距離Ｌに対するネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａの直径Ｍの比と、歪みゲージ５２のゼロ点変化率との関係を示す図である。なお、図８では、判定基準を１とした場合のゼロ点変化率を示している。
ここで、図８では、直径約３～５ｍｍのネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａを設け、当該ネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａにボルトを螺合した場合のゼロ点変化率の試験結果を示している。
図８に示すように、Ｌ／Ｍが０．５（１／２）よりも小さい場合、ネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａにボルト等の締結具を螺合すると、歪みゲージ５２のゼロ点変化率は判定基準を上回ることが示唆されている。一方、Ｌ／Ｍを０．５（１／２）以上とすることで、ゼロ点の変化率を判定基準以下に抑制でき、Ｌ／Ｍを１（等倍）とすることで、ゼロ点の変化率をさらに抑制できることが示唆されている。
これにより、Ｌ／Ｍを０．５（１／２）以上、好ましくは１（等倍）とすることで、ネジ孔部２３１Ａ，２３２Ａ，２３３Ａ，２３４Ａに締結具を螺合することに起因したトルクの検出精度の低下を抑制できることが示唆された。

以上のような本実施形態では、次の効果を奏することができる。
（４）本実施形態では、第１領域２Ａの第２面２２Ａには、ボルト等の締結具が螺合されるネジ孔部２３Ａが形成される。そして、第１面２１Ａが延びる方向に対する、歪みゲージ５２の抵抗体Ｒ１，Ｒ２とネジ孔部２３Ａの外周との間の距離Ｌは、ネジ孔部２３の直径Ｍの１／２以上とされている。これにより、ネジ孔部２３Ａに締結具を螺合した場合に、締結具の螺合に起因する歪みを検出部５に伝達しにくくすることができる。そのため、第１領域２Ａにネジ孔部２３Ａを設けたとしても、トルクの検出精度が低下してしまうことを抑制することができる。

（５）本実施形態では、好ましくは、第１面２１Ａが延びる方向に対する、歪みゲージ５２とネジ孔部２３Ａの外周との間の距離Ｌを、ネジ孔部２３の直径Ｍの等倍とするので、第１領域２Ａにネジ孔部２３Ａを設けたとしても、トルクの検出精度が低下してしまうことをより確実に抑制することができる。

［変形例］
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

前記各実施形態では、第２領域３は、前記第１領域２Ａの周囲に配置されていたが、これに限定されない。例えば、第２領域は、第１領域の内側に配置されていてもよい。すなわち、第２領域の周囲に配置される第１領域に検出部およびネジ孔部が設けられていてもよい。なお、この場合、第１領域の内側に配置される第２領域は、ボルト等の締結具等によって固定部材に固定される。

前記各実施形態では、ネジ孔部２３，２３Ａは４個設けられていたが、これに限定されない。例えば、ネジ孔部は８個設けられていてもよく、梁部の整数倍設けられていればよい。さらに、ネジ孔部の個数が梁部の整数倍でない場合も本発明に含まれる。

前記各実施形態では、第１領域２，２Ａは円環状に形成されていたが、これに限定されない。例えば、第１領域は、平面視で矩形状に形成されていてもよく、あるいは、十字状等に形成されていてもよい。

前記各実施形態では、第２領域３は円環状に形成されていたが、これに限定されない。例えば、第２領域は、多角環状に形成されていてもよく、第１領域の周りを囲うように配置されていればよい。さらに、第２領域には、厚さ方向に対して凹部や凸部が形成されていてもよい。

前記各実施形態では、梁部４は４個設けられていたが、これに限定されない。例えば、梁部は５個以上設けられていてもよく、あるいは、３個以下であってもよく、複数の梁部が設けられていればよい。また、各梁部は、一対となる梁部に対して、第１領域を挟んで対向する位置に配置されていなくてもよい。

前記各実施形態では、各梁部４１，４２，４３，４４は、第１領域２，２Ａ側の端部および第２領域３側の端部が、中央部分よりも幅広になるように形成されていたが、これに限定されない。例えば、梁部は、端部と中央部分とが同じ幅になるように形成されていてもよい。また、梁部に凹部や凸部が形成されていてもよく、第１領域と第２領域とを接続するように構成されていればよい。

前記各実施形態では、絶縁膜５１は、複数の層から構成されていたが、これに限定されない。例えば、絶縁膜は、単層の絶縁層から構成されていてもよい。

前記各実施形態では、検出部５は、絶縁膜５１および歪みゲージ５２を有して構成されていたが、これに限定されない。例えば、検出部は、歪みゲージを覆う保護膜を有して構成されていてもよい。

前記各実施形態では、抵抗体Ｒ１，Ｒ２は、印刷により形成されていたが、これに限定されない。例えば、抵抗体は、蒸着やスパッタリングにより形成されていてもよく、あるいは、絶縁膜に貼付されていてもよい。

前記各実施形態では、絶縁膜５１は、第１領域２，２Ａの略表面全体を覆うように積層されていたが、これに限定されない。例えば、絶縁膜は第１領域の一部を覆うように積層されていてもよく、少なくとも、歪みゲージ、導体、電極が配置される位置に積層されていればよい。つまり、絶縁膜は、歪みゲージ、導体、および、電極と、第１領域との間を絶縁できるように配置されていればよい。

前記各実施形態において、歪みゲージを有して構成される複数のブリッジ回路、例えば、第１ブリッジ回路と第２ブリッジ回路とを備えて構成されていてもよい。そして、第１ブリッジ回路と第２ブリッジ回路との出力の差が、所定の範囲を超えるか否かを判定する判定部を備えて構成されていてもよい。
このように構成することで、歪みゲージを有して構成される第１ブリッジ回路または第２ブリッジ回路のいずれかに異常が生じた場合に、当該異常を検知することができる。

前記各実施形態では、歪みゲージ５２は第１領域２，２Ａに設けられていたが、これに限定されない。例えば、歪みゲージは、梁部に設けられていてもよい。

前記各実施形態では、トルクセンサ１は、ロボットの関節部分等に搭載されていたが、これに限定されない。例えば、トルクセンサは、車等の輸送機械や、加工装置等の産業用機械に搭載されていてもよく、様々な分野においてトルクが作用する箇所に適用することができる。

１，１Ａ…トルクセンサ、２，２Ａ…第１領域、３…第２領域、４…梁部、２１，２１Ａ…第１面、２２，２２Ａ…第２面、２３，２３Ａ…ネジ孔部、５…検出部、５１…絶縁膜、５２…歪みゲージ、４１…第１梁部、４２…第２梁部、４３…第３梁部、４４…第４梁部、２３１，２３１Ａ…第１ネジ孔部、２３２，２３２Ａ…第２ネジ孔部、２３３，２３３Ａ…第３ネジ孔部、２３４，２３４Ａ…第４ネジ孔部、Ｒ１…抵抗体、Ｒ２…抵抗体。

Claims

第１面、および、前記第１面とは反対側の第２面とを有する第１領域と、
前記第１領域の周囲、または、前記第１領域の内側に配置される第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域とを接続する複数の梁部と、
前記第１領域と前記第２領域との間に作用するトルクを検出可能に構成され、前記第１領域の前記第１面に配置される検出部と、を備え、
前記検出部は、前記第１領域に積層される絶縁膜と、前記絶縁膜に積層され、前記トルクに応じて変形可能に構成される歪みゲージと、を有し、
前記第１領域の前記第２面には、前記第１面に貫通せず、締結具が螺合されるネジ孔部が形成され、
前記ネジ孔部の底面と前記第１面との間の厚さは、前記ネジ孔部の直径の１／４以上とされている
ことを特徴とするトルクセンサ。
請求項１に記載のトルクセンサにおいて、
前記ネジ孔部の底面と前記第１面との間の厚さは、前記ネジ孔部の直径の１／２以上とされている
ことを特徴とするトルクセンサ。
第１面、および、前記第１面とは反対側の第２面とを有する第１領域と、
前記第１領域の周囲、または、前記第１領域の内側に配置される第２領域と、
前記第１領域と前記第２領域とを接続する複数の梁部と、
前記第１領域と前記第２領域との間に作用するトルクを検出可能に構成され、前記第１領域の前記第１面に配置される検出部と、を備え、
前記検出部は、前記第１領域に積層される絶縁膜と、前記絶縁膜に積層され、前記トルクに応じて変形可能に構成される歪みゲージと、を有し、
前記第１領域の前記第２面には、締結具が螺合されるネジ孔部が形成され、
前記第１面が延びる方向に対する、前記歪みゲージと前記ネジ孔部の外周との間の距離は、前記ネジ孔部の直径の１／２以上とされている
ことを特徴とするトルクセンサ。
請求項３に記載のトルクセンサにおいて、
前記第１面が延びる方向に対する、前記歪みゲージと前記ネジ孔部の外周との間の距離は、前記ネジ孔部の直径以上とされている
ことを特徴とするトルクセンサ。
請求項１または請求項２に記載のトルクセンサにおいて、
前記ネジ孔部は、前記梁部の数の整数倍設けられ、
複数の前記ネジ孔部は、平面視で、前記梁部に対して対称に配置される
ことを特徴とするトルクセンサ。