JP2023183228A - torque sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トルクセンサに関する。 The present invention relates to a torque sensor.
特許文献1には、所定の軸を中心とした剛性中央部材と剛性環状リングとの間に複数の半径方向部材を設け、この半径方向部材に生じる歪を検出することにより、剛性中央部材と剛性環状リングとの間に作用した所定の軸周りのトルク又は所定方向の力を検出するセンサが開示されている。
上記特許文献1に記載のセンサでは、所定の軸周りのトルクを検出したい場合に、所定の軸周りのトルク以外の力、例えば所定方向の力が半径方向部材に作用することにより、トルクの検出精度が低下するという不都合がある。
In the sensor described in
本発明は、上記実情の下になされたものであり、トルクの誤検出を防ぐことができるトルクセンサを提供することを目的とする。 The present invention was made under the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a torque sensor that can prevent erroneous detection of torque.
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係るトルクセンサは、
第1部材と、
第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との間に生じる軸周りのトルクを検出する検出体と、
前記軸周りの回転方向以外の前記第1部材と前記第2部材との間の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材と、
を備える。
In order to achieve the above object, a torque sensor according to a first aspect of the present invention includes:
a first member;
a second member;
a detection body that detects torque around an axis generated between the first member and the second member;
a suppressing member that suppresses changes in the relative position between the first member and the second member in a direction other than the direction of rotation around the axis;
Equipped with
前記抑制部材は、
前記軸を中心として配置された環状の部材であり、
前記軸を中心とする半径方向に、前記第1部材と前記第2部材とで保持される、
こととしてもよい。
The suppressing member is
an annular member arranged around the axis;
held by the first member and the second member in a radial direction centered on the axis;
It may also be a thing.
前記第1部材及び前記第2部材との間で、前記軸が伸びる方向に前記抑制部材を保持する保持部材を備える、
こととしてもよい。
a holding member that holds the suppressing member in the direction in which the shaft extends between the first member and the second member;
It may also be a thing.
前記抑制部材は、前記軸を中心として配置された環状の部材であり、
前記第1部材及び前記第2部材のうちの一方の部材に固定されるとともに、前記第1部材及び前記第2部材のうちの他方の部材との間で、前記軸を中心とする半径方向に、前記抑制部材を保持する保持部材を備える、
こととしてもよい。
The suppressing member is an annular member arranged around the axis,
fixed to one of the first member and the second member, and between the first member and the other of the second member in a radial direction centering on the axis. , comprising a holding member that holds the suppressing member;
It may also be a thing.
前記保持部材は、前記第1部材又は前記第2部材との間で、前記軸が伸びる方向に前記抑制部材を保持する、
こととしてもよい。
The holding member holds the suppressing member in the direction in which the axis extends between the first member and the second member.
It may also be a thing.
前記抑制部材は、
前記軸が伸びる方向に関して前記検出体の両側に配置されている、
こととしてもよい。
The suppressing member is
disposed on both sides of the detection body with respect to the direction in which the axis extends;
It may also be a thing.
前記抑制部材は、ベアリングである、
こととしてもよい。
the suppressing member is a bearing;
It may also be a thing.
前記抑制部材は、
前記軸を中心とする外周部材と、
前記軸を中心とする半径方向に関して前記外周部材よりも前記軸寄りに、前記外周部材と同心に配置された内周部材と、
前記外周部材と前記内周部材とを前記半径方向に延びて連結する連結体と、
を備え、
前記連結体の変形により、前記外周部材は、前記内周部材に対して前記軸周りに相対変位可能である、
こととしてもよい。
The suppressing member is
an outer peripheral member centered on the axis;
an inner circumferential member disposed concentrically with the outer circumferential member and closer to the axis than the outer circumferential member in a radial direction centered on the axis;
a connecting body extending in the radial direction and connecting the outer peripheral member and the inner peripheral member;
Equipped with
Due to the deformation of the connecting body, the outer circumferential member can be relatively displaced around the axis with respect to the inner circumferential member,
It may also be a thing.
前記外周部材は、前記第1部材に固定され、
前記内周部材は、前記第2部材に固定されている、
こととしてもよい。
the outer peripheral member is fixed to the first member,
the inner peripheral member is fixed to the second member;
It may also be a thing.
前記検出体は、
前記第1部材と前記第2部材とを連結する連結体を備える、
こととしてもよい。
The detection object is
comprising a connecting body that connects the first member and the second member;
It may also be a thing.
前記連結体は、
前記軸を中心とする回転方向に関する第1位置で一端が前記第1部材に接続され、前記回転方向に関する前記第1位置とは異なる第2位置で他端が前記第2部材に接続され、前記第1位置と前記第2位置との間に圧縮力又は引張力が加わると前記軸を中心とする半径方向に変形するように弾性変形体を含み、
前記検出体は、
前記弾性変形体の前記半径方向の変化に基づいて、前記トルクを検出する、
こととしてもよい。
The connected body is
One end is connected to the first member at a first position in a rotational direction about the axis, the other end is connected to the second member at a second position different from the first position in the rotational direction, and the an elastic deformable body that deforms in a radial direction about the axis when compressive force or tensile force is applied between the first position and the second position;
The detection object is
detecting the torque based on the change in the radial direction of the elastically deformable body;
It may also be a thing.
前記連結体は、
前記第1部材と前記第2部材との間を、半径方向に連結する弾性変形体を含み、
前記検出体は、
前記弾性変形体の歪みに基づいて、前記トルクを検出する、
こととしてもよい。
The connected body is
an elastically deformable body that connects the first member and the second member in the radial direction;
The detection object is
detecting the torque based on the distortion of the elastically deformable body;
It may also be a thing.
前記検出体は、前記第1部材と前記第2部材との間の前記軸周りの回転方向の相対変位を検出する角度センサ又はロータリエンコーダを備え、
前記角度センサ又は前記ロータリエンコーダで検出される前記相対変位に基づいて、前記トルクを検出する、
こととしてもよい。
The detection body includes an angle sensor or a rotary encoder that detects a relative displacement in a rotational direction around the axis between the first member and the second member,
detecting the torque based on the relative displacement detected by the angle sensor or the rotary encoder;
It may also be a thing.
本発明によれば、トルクの誤検出を防ぐことができる。 According to the present invention, erroneous detection of torque can be prevented.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same or equivalent parts are given the same reference numerals.
実施の形態1
まず、本発明の実施の形態1について説明する。図1(A)及び図1(B)に示すように、本実施の形態1に係るトルクセンサ1の形状は、全体的に円板状であるが、これには限定されない。
First,
ここでは、説明の便宜上、図示のとおり、このトルクセンサ1の中心位置に原点Oを有するXYZ3軸直交座標系を定義し、この座標系にトルクセンサ1が配置されているという前提で、各部の構造を説明する。図1(A)では、左右にX軸、上下にY軸、紙面垂直方向にZ軸が定義されている。トルクセンサ1は、図1(B)に示すように、Z軸を中心軸として配置されている。このトルクセンサ1は、Z軸周りに作用するトルクを検出する(本実施の形態では、中心軸Z周りに作用するトルクを検出する)。なお、中心軸Zは、検出されたトルクを定義するための仮想的な回転軸である。
For convenience of explanation, as shown in the figure, an XYZ three-axis orthogonal coordinate system with the origin O at the center position of the
[全体構成]
図1(A)に示すように、トルクセンサ1は、第1部材2と、第2部材3と、を備える。第1部材2及び第2部材3は環状の部材である。第1部材2及び第2部材3は、中心軸Zを中心として同心かつ同一平面内に配置されている。第1部材2は、第2部材3に対して外周に配置されている。
[overall structure]
As shown in FIG. 1(A), the
なお、「環」とは「円環」に限らず、「方形状の環」や「任意形状の輪」も含むものであり、第1部材2及び第2部材3としては、例えば「六角形の環状」や「八角形の環状」や「円弧の部分と直線状の部分とを含む環状」のものを用いてもかまわない。
Note that the term "ring" is not limited to a "circular ring" but also includes a "rectangular ring" and "arbitrarily shaped ring", and the
図1(B)では、図1(A)の構成に加えて、さらに第1軸部材4及び第2軸部材5が図示されている。図1(B)に示すように、第1部材2は第1軸部材4に取り付けられ、第2部材3は第2軸部材5に取り付けられている。
In FIG. 1(B), in addition to the configuration of FIG. 1(A), a
トルクセンサ1は、第1部材2と第2部材3との間に生じる中心軸Z周りのトルクを検出する。図2に示すように、第1部材2は、Z軸を中心とする半径方向に関して第2部材3と空間を隔てて配置されている。この空間に検出体6が設けられている。
The
検出体6は、第1部材2と第2部材3とを接続する。検出体6は、第1部材2と第2部材3との間に生じる中心軸Z周りのトルクを検出する。検出体6の構成の詳細については、後述する。
The
図1(B)に戻り、トルクセンサ1は、抑制部材7を備える。抑制部材7は、第1部材2と第2部材3との間で、中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制する環状の部材である。
Returning to FIG. 1(B), the
本実施の形態では、抑制部材7は、例えばベアリングである。このベアリングは、半径方向の荷重に耐えるラジアルベアリングである。ラジアルベアリングは、外周に配置された環状体と内周に配置された環状体との間に転動体が挿入され、外周に配置された環状体と内周に配置された環状体とが相対回転可能に構成されている。ベアリングは、Z軸が伸びる方向の荷重にも耐えることができる。ベアリングは、その回転軸が中心軸Zと一致するように、トルクセンサ1に組み込まれている。
In this embodiment, the suppressing
図1(A)に示すように、トルクセンサ1は、保持部材8を備える。保持部材8は、環状の部材であり、図1(B)に示すように、外周寄りにおいて第1部材2に固定されるとともに、第2部材3との間で中心軸Zを中心とする半径方向に抑制部材7を保持する。さらに、保持部材8は、第2部材3との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する。
As shown in FIG. 1(A), the
図1(B)に示すように、第2部材3では、その内周寄りにおいて+Z方向に突出する凸部を有している。この凸部の外周面に抑制部材7の内周面が接するように、抑制部材7が配置される。
As shown in FIG. 1(B), the
保持部材8は、半径方向の中央にZ軸の-向き方向に突出する凸部を有している。保持部材8は、凸部の内周面が抑制部材7の外周面と接するように抑制部材7に配置される。さらに、保持部材8は、第1部材2に固定され、第2部材3に対して抑制部材7を半径方向及びZ軸の-向き方向に押さえ込む。これにより、抑制部材7を備えるトルクセンサ1が形成される。トルクセンサ1では、第1部材2及び保持部材8と、第2部材3との間で相対位置の変化が抑制されるうえ、抑制部材7と接していても第1部材2と第2部材3とが中心軸Z周りに回動可能となる。
The holding
[検出体]
検出体6についてより詳細に説明する。図2に示すように、検出体6は、連結体9を備える。連結体9は、第1部材2と第2部材3とを半径方向に連結する。連結体9は、2本が1組となって、中心軸Zを中心とする回転方向に45度間隔で設けられている。なお、連結体9はなくてもよい。このように、連結体9の数、配置に特に制限はない。
[Detected object]
The
[弾性変形体]
連結体9は、弾性変形体10を備える。図2に示すように、弾性変形体10は、細長く屈曲した部材である。弾性変形体10の一端は、中心軸Zを中心とする回転方向に関する第1位置P1で、第1部材2に接続されている。さらに、弾性変形体10の他端は、中心軸Zを中心とする回転方向に関する第1位置P1とは異なる第2位置P2で、連結体9を介して第2部材3に接続されている。
[Elastic deformable body]
The connecting body 9 includes an elastically
弾性変形体10では、これら第1部材2に接続された部分と、第2部材3に接続された部分との間に、中心軸Zを中心とする円の円周方向に延びる円周部分が接続されている。弾性変形体10は、第1位置P1と第2位置P2との間に圧縮力又は引張力が加わると、この円周部分が中心軸Zを中心とする半径方向に変位する。弾性変形体10は、第2位置P2で直接第2部材3に接続されるようにしてもよい。
In the elastically
弾性変形体10の円周部分と、第1部材2の内周面との間には、検出電極11が設けられている。検出電極11では、円周部分の半径方向の変位に応じて容量が変化する。検出体6は、弾性変形体10の半径方向の変化、すなわち検出電極11の容量の変化に基づいて、トルクを検出する。なお、弾性変形体10の円周部分と、第2部材3の外周面との間に、検出電極11を設けるようにしてもよい。
A
図3に示すように、弾性変形体10は、第1部材2と第2部材3との間を、中心軸Zを中心とする半径方向に連結するようにしてもよい。この場合、弾性変形体10には、ひずみゲージ12が取り付けられる。検出体6は、弾性変形体10の歪み、すなわちひずみゲージ12の歪みに基づいて、第1部材2と第2部材3との間のトルクを検出する。
As shown in FIG. 3, the elastically
検出体6の構成は上述したものには限られない。角度センサ、ロータリエンコーダ式、磁歪式等、様々な検出方式のものを単独又は複合的に用いることができる。すなわち、検出体6が、第1部材2と第2部材3との間の中心軸Z周りの回転方向の相対変位を検出する角度センサ又はロータリエンコーダを備え、角度センサ又はロータリエンコーダで検出される相対変位に基づいて、トルクを検出するようにしてもよい。
The configuration of the
抑制部材7により、第1部材2と第2部材3との相対変位が抑制され、検出体6における弾性変形体10の変形が抑制される。これにより、トルクの誤検出を防ぐことができる。例えば図1(A)に示すように、Y軸における+向き方向の力Fが加わったとしても、抑制部材7により、第1部材2と第2部材3との相対位置は変化せず、弾性変形体10は変形しない。これは、Y軸における-向き方向の力、X軸が伸びる方向の力が加わった場合でも同様である。仮に、外力が、第1部材2と第2部材3とを中心軸Z周りに回転させる成分を含んでいる場合には、その成分によるトルクを、検出体6が検出する。
The suppressing
抑制部材7は、中心軸Zが伸びる方向にも、第1部材2と第2部材3とを含むトルクセンサ1の部材に保持される。このため、トルクセンサ1を、XY平面外に加えられる力に対しても曲げにくくすることができる。
The suppressing
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材7が、第1部材2と第2部材3との間に挿入されて検出体6と併設されているため、トルクの誤検出を防ぐことができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the suppressing
第1部材2と第2部材3との間に挿入された抑制部材7が、中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制するので、中心軸Z周りの回転方向以外の第1部材2と第2部材3との相対位置の変化を、トルクとして検出体6が誤検出することを防ぐことができる。一方、抑制部材7は、第1部材2と第2部材3との中心軸Z周りの回転については抑制しないので、検出体6によりトルクを精度良く検出することが可能となる。
The suppressing
実施の形態2
次に、本発明の実施の形態2について説明する。図4に示すように、本実施の形態に係るトルクセンサ1は、第1部材2と第2部材3とを備える点については、上記実施の形態に係るトルクセンサ1と同じである。第1部材2には第1軸部材4が固定され、第2部材3には第2軸部材5が固定されており、第1部材2と第2部材3との間が検出体6で接続されている点も、上記実施の形態1と同じである。また、中心軸Zを中心として配置された環状の部材である抑制部材7を備える点も上記実施の形態1と同じである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 4, the
図4に示すように、本実施の形態に係るトルクセンサ1は、第1部材2及び第2部材3との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する保持部材8A,8Bを備える。保持部材8A及び保持部材8Bは、中心軸Zを中心として同心に配置された環状の部材である。外周寄りに配置されているのが保持部材8Aであり、内周寄りに配置されているのが保持部材8Bである。保持部材8Aは、第1部材2に固定されており、保持部材8Bは、第2部材3に固定されている。
As shown in FIG. 4, the
保持部材8Aは、第1部材2との間でZ軸が伸びる方向に抑制部材7の外周寄りの環状部分を保持する。保持部材8Bは、第1部材2との間で中心軸Zを中心とする半径方向に抑制部材7を保持する。さらに、保持部材8Bは、第2部材3との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7の内周寄りの環状部分を保持する。
The holding
第1部材2は、その外周寄りにおいて、Z軸の-向き方向に張り出した凸部を有している。その凸部の内周面に抑制部材7の外周面が接するように、抑制部材7が配置される。次いで、その抑制部材7の内周面及び内周寄りの-Z面(第1軸部材4と対向する面)に接するように、保持部材8Bが配置される。そして、第1部材2の最外の内周面に保持部材8Aが配置されている。保持部材8Aは第1部材2に固定され、保持部材8Bが第2部材3に固定されることで、抑制部材7を備えるトルクセンサ1が形成される。この構成により、第1部材2及び保持部材8Aと、第2部材3及び保持部材8Bとは、抑制部材7により相対位置の変化が抑制される一方、抑制部材7と接しているものの、中心軸Z周りには回動可能となる。
The
本実施の形態によれば、中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材7が、第1部材2と第2部材3に固定された保持部材8Bとの間に挿入されているため、トルクの誤検出を防ぐことができる。抑制部材7は、第1部材2と保持部材8Aとによって、Z軸が伸びる方向に外周寄りの部分が保持されており、第2部材3と保持部材8Bとによって、Z軸が伸びる方向に内周寄りの部分が保持されている。したがって、第1部材2と第2部材3とは、中心軸Zが伸びる方向の相対位置の変化も抑制されている。
According to the present embodiment, the suppressing
実施の形態3
次に、本発明の実施の形態3について説明する。図5に示すように、本実施の形態に係るトルクセンサ1は、第1部材2と第2部材3とを備える点について、上記実施の形態に係るトルクセンサ1と同じである。第1部材2には第1軸部材4が固定され、第2部材3には第2軸部材5が固定されており、第1部材2と第2部材3との間に検出体6が挿入されている点も、上記実施の形態1と同じである。中心軸Zを中心として配置された環状の部材である抑制部材7を備える点も上記実施の形態1と同じである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、抑制部材7は、中心軸Zを中心とする半径方向に、第1部材2と第2部材3とで保持される。トルクセンサ1は、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する保持部材8A,8Bを備える。保持部材8A及び保持部材8Bは、同心に配置された環状の部材である。保持部材8Aは第1部材2に固定されており、保持部材8Bは第2部材3に固定されている。
As shown in FIG. 5, the suppressing
保持部材8Aは、第1部材2との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する。保持部材8Bは、第2部材3との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する。
The holding
検出体6で接続される第1部材2及び第2部材3には、それぞれZ軸の-向き方向に突出する凸部が形成されており、それら凸部の間に環状の凹部が形成されている。この環状の凹部に抑制部材7が配置される。さらに、抑制部材7の外周寄りの環状部分が、Z軸が伸びる方向に関して第1部材2と保持部材8Aとの間に位置した状態で、保持部材8Aが第1部材2に固定され、内周寄りの環状部分が、Z軸が伸びる方向に関して第2部材3と保持部材8Bとの間に位置した状態で、保持部材8Bが第2部材3に固定される。これにより、抑制部材7を備えるトルクセンサ1が形成される。この構成により、第1部材2及び保持部材8Aと、第2部材3及び保持部材8Bとは、抑制部材7により相対位置の変化が抑制される一方で、抑制部材7と接しているものの、中心軸Z周りには回動可能となる。
The
本実施の形態によれば、第1部材2と第2部材3との間に中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材7が挿入されているため、トルクの誤検出を防ぐことができる。抑制部材7は、第1部材2と保持部材8Aとによって、外周寄りの部分が保持されており、第2部材3と保持部材8Bとによって、内周寄りの部分が保持されている。したがって、第1部材2と第2部材3とは、中心軸Zが伸びる方向の相対位置の変化も抑制されている。
According to the present embodiment, the suppressing
実施の形態4
次に、本発明の実施の形態4について説明する。図6に示すように、本実施の形態に係るトルクセンサ1は、第1部材2と第2部材3とを備えるのは、上記実施の形態に係るトルクセンサ1と同じである。第1部材2には第1軸部材4が固定され、第2部材3には第2軸部材5が固定されており、第1部材2と第2部材3との間に検出体6が挿入されている点も、上記実施の形態1と同じである。中心軸Zを中心として配置された環状の部材である抑制部材7を備える点も上記実施の形態1と同じである。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 6, the
図6に示すように、第1部材2と第2部材3との間において、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する保持部材8A,8Bを備える。保持部材8A及び保持部材8Bは、同心に配置された環状の部材である。保持部材8Aは第1部材2に固定されており、保持部材8Bは第2部材3に固定されている。
As shown in FIG. 6, holding
保持部材8Aは、第1部材2との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する。さらに、保持部材8Aは、第2部材3との間で、中心軸Zを中心とする半径方向に抑制部材7を保持する。保持部材8Bは、第2部材3との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する。
The holding
第2部材3は、内周寄りに、Z軸の+向き方向に張り出す凸部を有している。この凸部の外周面に抑制部材7の内周面が接するように、抑制部材7が第2部材3に配置されている。さらに、抑制部材7の外周寄りに保持部材8Aが配置され、内周寄りに保持部材8Bが配置される。そして、保持部材8Aが第1部材2に固定され、保持部材8Bが第2部材3に固定される。これにより、抑制部材7を備えるトルクセンサ1が形成される。この構成により、第1部材2及び保持部材8Aと、第2部材3及び保持部材8Bとは、抑制部材7により相対位置の変化が抑制される一方で、抑制部材7と接しているものの、中心軸Z周りには回動可能となる。
The
本実施の形態によれば、第1部材2および第1部材2に固定された保持部材8Aと、第2部材3および第2部材3に固定された保持部材8Bとの間に、中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材7が挿入されているため、トルクの誤検出を防ぐことができる。抑制部材7は、第1部材2と保持部材8Aとによって、外周寄りの部分が保持されており、第2部材3と保持部材8Bとによって、内周寄りの部分が保持されている。したがって、第1部材2と第2部材3とは、中心軸Zが伸びる方向の相対位置の変化も抑制されている。
According to the present embodiment, the central axis Z is disposed between the
実施の形態5
次に、本発明の実施の形態5について説明する。図7に示すように、本実施の形態に係るトルクセンサ1は、第1部材2と第2部材3とを備える点について、上記実施の形態に係るトルクセンサ1と同じである。第1部材2には第1軸部材4が固定され、第2部材3には第2軸部材5が固定されており、第1部材2と第2部材3との間に検出体6が挿入されている点も、上記実施の形態1と同じである。抑制部材7を備える点も上記実施の形態1と同じである。
Next,
図7に示すように、抑制部材7は、中心軸Zを中心とする半径方向に、第1部材2と第2部材3とで保持される。トルクセンサ1は、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する保持部材8A,8Bを備える。保持部材8A及び保持部材8Bは、環状の部材である。保持部材8Aは第1部材2に固定されており、保持部材8Bは第2部材3に固定されている。
As shown in FIG. 7, the suppressing
保持部材8Aは、第1部材2との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する。保持部材8Bは、第2部材3との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7を保持する。
The holding
検出体6で接続される第1部材2及び第2部材3には、それぞれZ軸の+向き方向に突出する環状の凸部が形成されており、凸部の間に環状の凹部が形成されている。この環状の凹部に抑制部材7が配置される。抑制部材7の外周寄りの部分が、Z軸が伸びる方向に関して第1部材2と保持部材8Aとの間に位置した状態で、保持部材8Aが第1部材2に固定される。一方、抑制部材7の内周寄りの部分が、Z軸が伸びる方向に関して第2部材3と保持部材8Bとの間に位置した状態で、保持部材8Bが第2部材3に固定される。これにより、抑制部材7を備えるトルクセンサ1が形成される。この構成により、第1部材2及び保持部材8Aと、第2部材3及び保持部材8Bとの間では、抑制部材7により相対位置の変化が抑制される一方で、抑制部材7と接しているものの、第1部材2と第2部材3とは、中心軸Z周りに回動可能となる。
The
本実施の形態によれば、第1部材2と第2部材3との間に中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材7が挿入されているため、トルクの誤検出を防ぐことができる。抑制部材7は、第1部材2と保持部材8Aとによって、外周寄りの部分が保持されており、第2部材3と保持部材8Bとによって、内周寄りの部分が保持されている。したがって、第1部材2と第2部材3とは、中心軸Zが伸びる方向の相対位置の変化も抑制されている。
According to the present embodiment, the suppressing
実施の形態6
次に、本発明の実施の形態6について説明する。図8に示すように、本実施の形態に係るトルクセンサ1において第1部材2と第2部材3とを備えるのは、上記実施の形態に係るトルクセンサ1と同じである。第1部材2には第1軸部材4が固定され、第2部材3には第2軸部材5が固定されており、第1部材2と第2部材3との間に検出体6が挿入されている点も、上記実施の形態1と同じである。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 8, the
本実施の形態に係るトルクセンサ1は、抑制部材7A,7Bを備える。抑制部材7Aは、中心軸Zが伸びる方向に関して、X軸を基準として正となる位置に配置され、抑制部材7Bは、中心軸Zが伸びる方向に関して、X軸を基準として負となる位置に配置されている。
図8に示すように、トルクセンサ1は、第1部材2及び第2部材3との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7Aを保持する保持部材8A,8Bを備える。保持部材8A及び保持部材8Bは、同心に配置された環状の部材である。保持部材8Aは第1部材2に固定されており、保持部材8Bは第2部材3に固定されている。
As shown in FIG. 8, the
保持部材8Aは、第1部材2との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7Aの外周寄りの環状部分を保持する。さらに、保持部材8Aは、第2部材3との間で、中心軸Zを中心とする半径方向に抑制部材7Aを保持する。保持部材8Bは、第2部材3との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7Aの内周寄りの環状部分を保持する。
The holding
第1部材2及び保持部材8Aと、第2部材3及び保持部材8Bとは、抑制部材7Aにより相対位置の変化が抑制される一方で、抑制部材7Aと接しているものの、中心軸Z周りには回動可能となる。
The
一方、抑制部材7Bは、中心軸Zを中心とする半径方向に、第1部材2と第2部材3とで保持される。トルクセンサ1は、Z軸が伸びる方向に抑制部材7Bを保持する保持部材8C,8Dを備える。保持部材8C及び保持部材8Dは、同心に配置された環状の部材である。保持部材8Cは第1部材2に固定されており、保持部材8Dは第2部材3に固定されている。
On the other hand, the suppressing
保持部材8Cは、第1部材2との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7Bを保持する。保持部材8Dは、第2部材3との間で、Z軸が伸びる方向に抑制部材7Bを保持する。
The holding
本実施の形態に係るトルクセンサ1によれば、第1部材2と第2部材3との間に中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材7A,7Bが挿入されているため、トルクの誤検出を防ぐことができる。抑制部材7A,7Bは、検出体6を挟むように配置されているので、トルクセンサ1は、XY平面外の方向の力に対しても、頑強となる。
According to the
実施の形態7
次に、本発明の実施の形態7について説明する。図9に示すように、本実施の形態に係るトルクセンサ1は、第1部材2と第2部材3とを備えるのは、上記実施の形態に係るトルクセンサ1と同じである。第1部材2には第1軸部材4が固定され、第2部材3には第2軸部材5が固定されており、第1部材2と第2部材3との間に検出体6が挿入されている点も、上記実施の形態1と同じである。本実施の形態では、抑制部材7が上記実施の形態と異なる。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 9, the
本実施の形態では、抑制部材7は、外周寄りの位置と内周寄りの位置とにそれぞれ取り付け穴が設けられた取り付け穴付きベアリングである。抑制部材7は、外周寄りに位置する取り付け穴を介して、第1部材2に固定された保持部材8とボルト20で連結され、更に、内周寄りに位置する取り付け穴を介して、第2部材3とボルト21で連結されている。これにより、抑制部材7の外周寄りは、第1部材2と連動して回転可能であり、抑制部材7の内周寄りは、第2部材3と連動して回転可能である。なお、第1部材2と保持部材8とは、ボルト22で連結されている。
In this embodiment, the suppressing
本実施の形態に係るトルクセンサ1は、まず、環状の保持部材8の内周寄りに環状の抑制部材7が配置され、ボルト20で両部材が締結されて、保持部材8と抑制部材7の組立体が形成される。さらに、この組立体が、ボルト21により、第2部材3と締結される。さらに、第1部材2と保持部材8とがボルト22で連結される。これにより、抑制部材7を備えるトルクセンサ1が組み立てられる。この構成により、第1部材2及び保持部材8と第2部材3との間で、抑制部材7により相対位置の変化が抑制される一方で、第1部材2と第2部材3とが、抑制部材7と接しているものの、中心軸Z周りに回動可能となる。
In the
本実施の形態によれば、第1部材2と第2部材3との間に中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材7が挿入されているため、トルクの誤検出を防ぐことができる。
According to the present embodiment, the suppressing
実施の形態8
次に、本発明の実施の形態8について説明する。本実施の形態では、抑制部材7が上記実施の形態と異なる。図10に示すように、本実施の形態に係るトルクセンサ1は、第1部材2と第2部材3とを備える点について、上記実施の形態に係るトルクセンサ1と同じである。第1部材2には第1軸部材4が固定され、第2部材3には第2軸部材5が固定されており、第1部材2と第2部材3との間に検出体6が配置されている点も、上記実施の形態1と同じである。本実施の形態では、抑制部材7が上記実施の形態と異なる。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the suppressing
抑制部材7は、中心軸Zを中心とする環状の外周部材7aと、外周部材7aと同心に配置された環状の内周部材7bと、外周部材7aおよび内周部材7bを半径方向に連結する連結部材7cと、を備える。内周部材7bは、中心軸Zを中心とする半径方向に関して外周部材7aよりも中心軸Z寄りに配置される。この内周部材7bを外周部材7aと連結する連結部材7cにより、外周部材7aと内周部材7bとの相対位置は、半径方向の力により変化しにくくなっている一方で、外周部材7aと内周部材7bとは、中心軸Z周りに回転方向に相対変位可能となっている。
The suppressing
第1部材2は、Z軸の-向き方向に外周部分が張り出して形成された環状の凸部を有している。抑制部材7は、この凸部の内周に配置されている。抑制部材7の外周部材7aは第1部材2に固定され、内周部材7bは第2部材3に固定される。これにより、検出体6に並んで配設された抑制部材7を備えるトルクセンサ1が形成される。この構成により、第1部材2と第2部材3とは、抑制部材7により相対位置の変化が抑制される一方で、抑制部材7と接しているものの、中心軸Z周りには回動可能となる。
The
本実施の形態によれば、第1部材2と第2部材3との間に中心軸Z周りの回転方向以外の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材7が挿入されているため、トルクの誤検出を防ぐことができる。
According to the present embodiment, the suppressing
本実施の形態に係る抑制部材7は、ベアリングと併用可能である。検出体6に対して、抑制部材7の反対となる位置に、ベアリングを配置するようにしてもよい。
The suppressing
抑制部材7を備えることにより、第1部材2と第2部材3との相対変位により、検出体6が破損するのを防止することができる。
By providing the suppressing
この発明は、この発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、この発明の範囲を限定するものではない。すなわち、この発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 This invention is capable of various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of this invention. Further, the embodiments described above are for explaining the present invention, and do not limit the scope of the present invention. That is, the scope of the invention is indicated by the claims rather than the embodiments. Various modifications made within the scope of the claims and the meaning of the invention equivalent thereto are considered to be within the scope of this invention.
本発明は、トルクの検出に適用することができる。 The present invention can be applied to torque detection.
1 トルクセンサ、2 第1部材、3 第2部材、4 第1軸部材、5 第2軸部材、6 検出体、7,7A,7B 抑制部材、7a 外周部材、7b 内周部材、7c 連結部材、8,8A,8B,8C,8D 保持部材、9 連結体、10 弾性変形体、11 検出電極、12 ひずみゲージ、20,21,22 ボルト
Claims (13)
第2部材と、
前記第1部材と前記第2部材との間に生じる軸周りのトルクを検出する検出体と、
前記軸周りの回転方向以外の前記第1部材と前記第2部材との間の相対位置が変化するのを抑制する抑制部材と、
を備えるトルクセンサ。 a first member;
a second member;
a detection body that detects torque around an axis generated between the first member and the second member;
a suppressing member that suppresses changes in the relative position between the first member and the second member in a direction other than the direction of rotation around the axis;
Torque sensor equipped with.
前記軸を中心として配置された環状の部材であり、
前記軸を中心とする半径方向に、前記第1部材と前記第2部材とで保持される、
請求項1に記載のトルクセンサ。 The suppressing member is
an annular member arranged around the axis;
held by the first member and the second member in a radial direction centered on the axis;
The torque sensor according to claim 1.
請求項2に記載のトルクセンサ。 a holding member that holds the suppressing member in the direction in which the shaft extends between the first member and the second member;
The torque sensor according to claim 2.
前記第1部材及び前記第2部材のうちの一方の部材に固定されるとともに、前記第1部材及び前記第2部材のうちの他方の部材との間で、前記軸を中心とする半径方向に、前記抑制部材を保持する保持部材を備える、
請求項1に記載のトルクセンサ。 The suppressing member is an annular member arranged around the axis,
fixed to one of the first member and the second member, and between the first member and the other of the second member in a radial direction centering on the axis. , comprising a holding member that holds the suppressing member;
The torque sensor according to claim 1.
請求項4に記載のトルクセンサ。 The holding member holds the suppressing member in the direction in which the axis extends between the first member and the second member.
The torque sensor according to claim 4.
前記軸が伸びる方向に関して前記検出体の両側に配置されている、
請求項1に記載のトルクセンサ。 The suppressing member is
disposed on both sides of the detection body with respect to the direction in which the axis extends;
The torque sensor according to claim 1.
請求項1に記載のトルクセンサ。 the suppressing member is a bearing;
The torque sensor according to claim 1.
前記軸を中心とする外周部材と、
前記軸を中心とする半径方向に関して前記外周部材よりも前記軸寄りに、前記外周部材と同心に配置された内周部材と、
前記外周部材と前記内周部材とを前記半径方向に延びて連結する連結体と、
を備え、
前記連結体の変形により、前記外周部材は、前記内周部材に対して前記軸周りに相対変位可能である、
請求項1に記載のトルクセンサ。 The suppressing member is
an outer peripheral member centered on the axis;
an inner circumferential member disposed concentrically with the outer circumferential member and closer to the axis than the outer circumferential member in a radial direction centered on the axis;
a connecting body extending in the radial direction and connecting the outer peripheral member and the inner peripheral member;
Equipped with
Due to the deformation of the connecting body, the outer circumferential member can be relatively displaced around the axis with respect to the inner circumferential member,
The torque sensor according to claim 1.
前記内周部材は、前記第2部材に固定されている、
請求項8に記載のトルクセンサ。 the outer peripheral member is fixed to the first member,
the inner peripheral member is fixed to the second member;
The torque sensor according to claim 8.
前記第1部材と前記第2部材とを連結する連結体を備える、
請求項1に記載のトルクセンサ。 The detection object is
comprising a connecting body that connects the first member and the second member;
The torque sensor according to claim 1.
前記軸を中心とする回転方向に関する第1位置で一端が前記第1部材に接続され、前記回転方向に関する前記第1位置とは異なる第2位置で他端が前記第2部材に接続され、前記第1位置と前記第2位置との間に圧縮力又は引張力が加わると前記軸を中心とする半径方向に変形するように弾性変形体を含み、
前記検出体は、
前記弾性変形体の前記半径方向の変化に基づいて、前記トルクを検出する、
請求項10に記載のトルクセンサ。 The connected body is
One end is connected to the first member at a first position in a rotational direction about the axis, the other end is connected to the second member at a second position different from the first position in the rotational direction, and the an elastic deformable body that deforms in a radial direction about the axis when compressive force or tensile force is applied between the first position and the second position;
The detection object is
detecting the torque based on the change in the radial direction of the elastically deformable body;
The torque sensor according to claim 10.
前記第1部材と前記第2部材との間を、半径方向に連結する弾性変形体を含み、
前記検出体は、
前記弾性変形体の歪みに基づいて、前記トルクを検出する、
請求項10に記載のトルクセンサ。 The connected body is
an elastically deformable body that connects the first member and the second member in the radial direction;
The detection object is
detecting the torque based on the distortion of the elastically deformable body;
The torque sensor according to claim 10.
前記角度センサ又は前記ロータリエンコーダで検出される前記相対変位に基づいて、前記トルクを検出する、
請求項10に記載のトルクセンサ。 The detection body includes an angle sensor or a rotary encoder that detects a relative displacement in a rotational direction around the axis between the first member and the second member,
detecting the torque based on the relative displacement detected by the angle sensor or the rotary encoder;
The torque sensor according to claim 10.
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---|---|---|---|
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2022
- 2022-06-15 JP JP2022096740A patent/JP2023183228A/en active Pending
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