JPWO2019220516A1 - Actuator and torque sensor unit - Google Patents

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JPWO2019220516A1 JP2020518838A JP2020518838A JPWO2019220516A1 JP WO2019220516 A1 JPWO2019220516 A1 JP WO2019220516A1 JP 2020518838 A JP2020518838 A JP 2020518838A JP 2020518838 A JP2020518838 A JP 2020518838A JP WO2019220516 A1 JPWO2019220516 A1 JP WO2019220516A1
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尚樹 金山
尚樹 金山
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    • G01L3/02Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/14Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft

Abstract

アクチュエータ(1)のトルク計測部(2)は、アクチュエータ中心軸線(1a)に沿った方向から対峙するアクチュエータ固定部(5)と取付フランジ(7)の間に配置される。トルク計測部(2)では、歪ゲージ(3a、3b)を貼り付けたセンサピース(4)がアクチュエータ中心軸線(1a)に沿った方向に架け渡される。トルク検出用の各構成部分が半径方向ではなく軸線方向にレイアウトされるので、半径方向の設置スペースを多く必要とすることなく、トルクセンサをアクチュエータに付設できる。センサピース(4)は、取付フランジ(7)とは別部品として製作されるので、トルク計測部(2)の製作が容易である。 The torque measuring unit (2) of the actuator (1) is arranged between the actuator fixing portion (5) and the mounting flange (7) facing each other from the direction along the actuator center axis (1a). In the torque measuring unit (2), the sensor piece (4) to which the strain gauges (3a and 3b) are attached is bridged in the direction along the actuator center axis (1a). Since each component for torque detection is laid out in the axial direction instead of the radial direction, the torque sensor can be attached to the actuator without requiring a large amount of installation space in the radial direction. Since the sensor piece (4) is manufactured as a separate part from the mounting flange (7), the torque measuring unit (2) can be easily manufactured.

Description

本発明は、回転型のアクチュエータが出しているトルクを検出するトルクセンサを備えたアクチュエータ、および回転型のアクチュエータに取り付けて使用するトルクセンサユニットに関する。 The present invention relates to an actuator provided with a torque sensor that detects the torque generated by the rotary actuator, and a torque sensor unit that is attached to and used by the rotary actuator.

回転型のアクチュエータが出しているトルクを計測するためのトルクセンサとして、SIMEX30Nm(製造元:SENSODRIVE GmbH、URL:https://www.sensodrive.de/EN/products/torque-sensors/SIMEX30Nm.php)が知られている。このアクチュエータ一体型のトルクセンサでは、リング状の内側フランジおよびリング状の外側フランジが同心状に配列され、これらの間に、半径方向に延びる複数本のリブが一体形成されている。リブの部分は、歪ゲージが貼り付けられてトルク計測部となっている。内側フランジはアクチュエータの減速機に固定され、外側フランジはアクチュエータ固定部とされる。また、特許文献1には、同心状に配置した内側の回転体と外側の回転体の間を放射状に繋ぐ起歪部に歪ゲージが貼り付けられた構造のトルクセンサが記載されている。 SIMEX30Nm (manufacturer: SENSODIVE GmbH, URL: https://www.sensodrive.de/EN/products/torque-sensors/SIMEX30Nm.php) is used as a torque sensor for measuring the torque generated by the rotary actuator. Are known. In this actuator-integrated torque sensor, a ring-shaped inner flange and a ring-shaped outer flange are concentrically arranged, and a plurality of ribs extending in the radial direction are integrally formed between them. A strain gauge is attached to the rib part to form a torque measuring part. The inner flange is fixed to the reducer of the actuator, and the outer flange is the actuator fixing portion. Further, Patent Document 1 describes a torque sensor having a structure in which a strain gauge is attached to a strain generating portion that radially connects between an inner rotating body and an outer rotating body arranged concentrically.

特開2017−203645号公報JP-A-2017-203645

この構成のトルクセンサでは、同心状に配置した内側フランジおよび外側フランジの間にトルク計測用のリブが一体に作られており、半径方向の寸法が大きい。このため、アクチュエータにおける半径方向の外方に設置スペースを確保できない場合等には適していない。また、内側フランジと外側フランジの間の狭い空間に位置する細いリブに歪ゲージを貼る必要があるので、歪ゲージの貼り付け作業などが困難な場合がある。 In the torque sensor having this configuration, ribs for torque measurement are integrally formed between the inner flange and the outer flange arranged concentrically, and the radial dimension is large. Therefore, it is not suitable when the installation space cannot be secured outside in the radial direction of the actuator. Further, since it is necessary to attach the strain gauge to the thin ribs located in the narrow space between the inner flange and the outer flange, it may be difficult to attach the strain gauge.

本発明の目的は、これらの点に鑑みて、半径方向に大きな設置スペースを必要としないトルクセンサを備えたアクチュエータ、およびトルクセンサユニットを提供することにある。 In view of these points, an object of the present invention is to provide an actuator provided with a torque sensor that does not require a large installation space in the radial direction, and a torque sensor unit.

また、本発明の目的は、半径方向に大きな設置スペースを必要とせず、組立作業も容易なトルクセンサを備えたアクチュエータ、およびトルクセンサユニットを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an actuator and a torque sensor unit provided with a torque sensor which does not require a large installation space in the radial direction and is easy to assemble.

上記の課題を解決するために、本発明による、アクチュエータ出力回転部材から出力されるトルクを検出するトルクセンサを備えたアクチュエータは、
アクチュエータ固定側部材に設けたアクチュエータ固定部と、
前記アクチュエータ固定側部材に設けられ、アクチュエータ中心軸線に沿った方向から前記アクチュエータ固定部に対峙している取付フランジと
を備えており、
前記トルクセンサのトルク計測部は、
前記アクチュエータ固定部と前記取付フランジの間に、前記アクチュエータ中心軸線に沿った方向に架け渡したセンサピースと、
前記センサピースに取り付けられ、当該センサピースに生じる歪を検出する歪検出素子と
を備えている。
In order to solve the above problems, the actuator provided with the torque sensor for detecting the torque output from the actuator output rotating member according to the present invention is provided.
The actuator fixing part provided on the actuator fixing side member and
It is provided on the actuator fixing side member, and is provided with a mounting flange facing the actuator fixing portion from a direction along the actuator central axis.
The torque measuring unit of the torque sensor
A sensor piece bridged between the actuator fixing portion and the mounting flange in a direction along the actuator center axis, and a sensor piece.
It is attached to the sensor piece and includes a strain detecting element for detecting the strain generated in the sensor piece.

本発明のアクチュエータでは、トルク計測のための各構成部品(アクチュエータ固定部、取付フランジ、歪検出素子を取り付けたセンサピース)が、半径方向ではなく軸線方向にレイアウトされている。これにより、半径方向の設置スペースを多く必要とすることなく、アクチュエータのトルク検出が可能になる。よって、半径方向にコンパクトなトルクセンサを備えたアクチュエータを実現できる。 In the actuator of the present invention, each component for torque measurement (actuator fixing portion, mounting flange, sensor piece to which a strain detection element is mounted) is laid out not in the radial direction but in the axial direction. This makes it possible to detect the torque of the actuator without requiring a large amount of installation space in the radial direction. Therefore, it is possible to realize an actuator equipped with a torque sensor that is compact in the radial direction.

本発明において、センサピースは、アクチュエータ固定部および取付フランジとは別部品として製作され、アクチュエータ固定部および取付フランジのそれぞれに、ねじ止め、接着などによって、連結固定される。 In the present invention, the sensor piece is manufactured as a separate part from the actuator fixing portion and the mounting flange, and is connected and fixed to each of the actuator fixing portion and the mounting flange by screwing, adhesion, or the like.

センサピースがアクチュエータ固定部、取付フランジに一体形成されている場合に比べて、センサピースに対する歪検出素子の貼り付けなどの作業も容易になる。また、歪検出素子およびセンサピースからなるトルク計測部の交換作業も容易になる。トルク計測部の取付位置を複数箇所設けておき、必要に応じて、トルク計測部の取付箇所を変更し、あるいは取付個数を変更することも容易になる。 Compared with the case where the sensor piece is integrally formed with the actuator fixing portion and the mounting flange, the work such as attaching the strain detection element to the sensor piece becomes easier. Further, the replacement work of the torque measuring unit including the strain detection element and the sensor piece becomes easy. It is also easy to provide a plurality of mounting positions of the torque measuring unit and change the mounting points of the torque measuring unit or the number of mounted torque measuring units as needed.

本発明において、トルク計測部は、アクチュエータ中心軸線を中心とする同一円上に、所定の角度間隔で複数個配置される。例えば、180度の角度間隔で2か所に配置される。 In the present invention, a plurality of torque measuring units are arranged at predetermined angular intervals on the same circle centered on the actuator center axis. For example, they are arranged in two places at an angle interval of 180 degrees.

また、センサピースには、アクチュエータ中心軸線を中心とする円周方向の一方の側を向く第1素子取付面と他方の側を向く第2素子取付面とが設けられ、歪検出素子として、第1素子取付面および前記第2素子取付面に、それぞれ第1歪ゲージおよび第2歪ゲージが貼り付けられる。 Further, the sensor piece is provided with a first element mounting surface facing one side in the circumferential direction centered on the actuator center axis and a second element mounting surface facing the other side, and serves as a strain detecting element. A first strain gauge and a second strain gauge are attached to the 1-element mounting surface and the 2nd element mounting surface, respectively.

例えば、180度間隔に配置した2個のセンサピースに貼り付けた合計4枚の歪ゲージを、ホイートストンブリッジ回路が形成されるように接続して、抵抗の変化を電圧の変化に変換して出力する。これにより、アクチュエータ固定部と取付フランジの間に生じるモーメントに対応する検出信号が得られる。 For example, a total of four strain gauges attached to two sensor pieces arranged at 180 degree intervals are connected so as to form a Wheatstone bridge circuit, and changes in resistance are converted into changes in voltage for output. To do. As a result, a detection signal corresponding to the moment generated between the actuator fixing portion and the mounting flange can be obtained.

次に、本発明による、アクチュエータの出力回転部材から被駆動部材に出力されるトルクを検出するトルクセンサユニットは、
アクチュエータ固定部と、
ユニット中心軸線に沿った方向から前記アクチュエータ固定部に対峙している取付フランジと、
トルク計測部と
を有しており、
トルク計測部は、
前記アクチュエータ固定部と前記取付フランジの間に、前記ユニット中心軸線に沿った方向に架け渡したセンサピースと、
前記センサピースに取り付けられ、当該センサピースに生じる歪を検出する歪検出素子と
を備えていることを特徴としている。
Next, according to the present invention, the torque sensor unit for detecting the torque output from the output rotating member of the actuator to the driven member is
Actuator fixing part and
The mounting flange facing the actuator fixing portion from the direction along the central axis of the unit,
It has a torque measurement unit and
The torque measurement unit
A sensor piece bridged between the actuator fixing portion and the mounting flange in a direction along the central axis of the unit, and
It is characterized in that it is attached to the sensor piece and includes a strain detecting element for detecting the strain generated in the sensor piece.

本発明のトルクセンサユニットの各構成部品は、半径方向ではなく軸線方向にレイアウトされている。半径方向の設置スペースを多く必要とすることなく、アクチュエータに付設できる。 Each component of the torque sensor unit of the present invention is laid out in the axial direction instead of the radial direction. It can be attached to the actuator without requiring a lot of installation space in the radial direction.

センサピースは、アクチュエータ固定部および取付フランジとは別部品として製作され、アクチュエータ固定部および取付フランジのそれぞれに、ねじ止め、接着などによって、連結固定される。センサピースがアクチュエータ固定部、取付フランジに一体形成される場合に比べて、トルク計測部の製作が容易になる。 The sensor piece is manufactured as a separate part from the actuator fixing portion and the mounting flange, and is connected and fixed to each of the actuator fixing portion and the mounting flange by screwing, adhesion, or the like. Compared with the case where the sensor piece is integrally formed with the actuator fixing portion and the mounting flange, the torque measuring portion can be easily manufactured.

本発明を適用したトルクセンサを備えた回転型のアクチュエータを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the rotary type actuator provided with the torque sensor to which this invention is applied. 図1に示すアクチュエータの側面図である。It is a side view of the actuator shown in FIG. 図1に示すアクチュエータの平面図である。It is a top view of the actuator shown in FIG. 図1に示すアクチュエータのセンサピースを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the sensor piece of the actuator shown in FIG. 図3Aに示すセンサピースの正面図である。It is a front view of the sensor piece shown in FIG. 3A. 本発明を適用したトルクセンサユニットを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the torque sensor unit to which this invention is applied.

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following embodiments.

図1は本発明を適用したトルクセンサを備えた回転型のアクチュエータを示す斜視図であり、図2Aはアクチュエータの側面図であり、図2Bはアクチュエータの平面図である。これらの図を参照して説明すると、アクチュエータ1には、当該アクチュエータ1が出している、あるいは受けているトルクを測定するトルクセンサが付設されている。トルクセンサのトルク計測部2は、第1、第2歪ゲージ3a、3bと、これらが貼り付けられたセンサピース4とを備えている。センサピース4は単独部品として製作され、アクチュエータ1に設けられているアクチュエータ固定部5と、想像線で示す取付対象物6に取り付けられる取付フランジ7との間に取り付けられる。第1、第2歪ゲージ3a、3bによってセンサピース4の変形を検出することで、アクチュエータ1が出しているトルク(アクチュエータ固定部5が受けるモーメント)を測定できる。 FIG. 1 is a perspective view showing a rotary actuator provided with a torque sensor to which the present invention is applied, FIG. 2A is a side view of the actuator, and FIG. 2B is a plan view of the actuator. Explaining with reference to these figures, the actuator 1 is provided with a torque sensor for measuring the torque generated or received by the actuator 1. The torque measuring unit 2 of the torque sensor includes first and second strain gauges 3a and 3b, and a sensor piece 4 to which these gauges are attached. The sensor piece 4 is manufactured as a single component, and is mounted between the actuator fixing portion 5 provided on the actuator 1 and the mounting flange 7 mounted on the mounting object 6 shown by the imaginary line. By detecting the deformation of the sensor piece 4 with the first and second strain gauges 3a and 3b, the torque generated by the actuator 1 (the moment received by the actuator fixing portion 5) can be measured.

アクチュエータ中心軸線1aに沿った方向から対峙するアクチュエータ固定部5と取付フランジ7との間に、センサピース4が、アクチュエータ中心軸線1aに沿った方向に架け渡されている。これにより、トルクセンサを備えたアクチュエータ1を、半径方向にコンパクトに構成できる。また、センサピース4を単独部品とすることで、トルク計測部2の製作が容易になる。 The sensor piece 4 is bridged in the direction along the actuator center axis 1a between the actuator fixing portion 5 and the mounting flange 7 facing each other from the direction along the actuator center axis 1a. As a result, the actuator 1 provided with the torque sensor can be compactly configured in the radial direction. Further, by making the sensor piece 4 a single component, the torque measuring unit 2 can be easily manufactured.

各部の構成を更に詳しく説明する。アクチュエータ1は、同軸に連結したモータ11および減速機12を備えたギヤードモータである。減速機12は例えば遊星減速機であるが、減速機12は他の種類の減速機でもよい。モータ11はほぼ矩形の輪郭のモータケース13を備え、モータケース13の出力側の前端部には、アクチュエータ固定部5が形成されている。本例のアクチュエータ固定部5は、モータケース13の前端部から外方に広がる円環状の減速機固定部である。減速機12の減速機ケース14の後端部は、減速機固定部であるアクチュエータ固定部5の前面に同軸に連結固定されている。減速機ケース14の前端面には、減速機出力軸である出力回転部材15が露出している。また、減速機ケース14の前端部には、外方に広がる円環状の取付フランジ7が形成されている。 The configuration of each part will be described in more detail. The actuator 1 is a geared motor including a motor 11 and a speed reducer 12 coaxially connected. The speed reducer 12 is, for example, a planetary speed reducer, but the speed reducer 12 may be another type of speed reducer. The motor 11 includes a motor case 13 having a substantially rectangular contour, and an actuator fixing portion 5 is formed at a front end portion on the output side of the motor case 13. The actuator fixing portion 5 of this example is an annular speed reducer fixing portion that extends outward from the front end portion of the motor case 13. The rear end portion of the speed reducer case 14 of the speed reducer 12 is coaxially connected and fixed to the front surface of the actuator fixing portion 5 which is the speed reducer fixing portion. An output rotating member 15 which is a speed reducer output shaft is exposed on the front end surface of the speed reducer case 14. Further, an annular mounting flange 7 extending outward is formed at the front end portion of the speed reducer case 14.

アクチュエータ固定部5と取付フランジ7は、アクチュエータ中心軸線1aに沿った方向から、一定の間隔で対峙している。相互に対峙しているアクチュエータ固定部5の内側端面16と取付フランジ7の内側端面17との間に、歪ゲージ3を貼り付けたセンサピース4からなるトルク計測部2が配置されている。本例では、アクチュエータ中心軸線1aを中心とする同一円上において、180度の角度間隔で、2か所にトルク計測部2が配置されている。各トルク計測部2において、センサピース4のそれぞれには、2枚の第1、第2歪ゲージ3a、3bが貼り付けられている。 The actuator fixing portion 5 and the mounting flange 7 face each other at regular intervals from the direction along the actuator center axis 1a. A torque measuring unit 2 composed of a sensor piece 4 to which a strain gauge 3 is attached is arranged between the inner end surface 16 of the actuator fixing portion 5 facing each other and the inner end surface 17 of the mounting flange 7. In this example, the torque measuring units 2 are arranged at two locations on the same circle centered on the actuator center axis 1a at an angle interval of 180 degrees. In each torque measuring unit 2, two first and second strain gauges 3a and 3b are attached to each of the sensor pieces 4.

本例のセンサピース4は矩形枠形状をしている。センサピース4は、内側端面16、17の間において、アクチュエータ中心軸線1aに沿った方向に架け渡されている。また、センサピース4は、ねじ18aによってアクチュエータ固定部5に固定され、ねじ18bによって取付フランジ7に固定されている。 The sensor piece 4 of this example has a rectangular frame shape. The sensor piece 4 is bridged between the inner end faces 16 and 17 in a direction along the actuator center axis 1a. Further, the sensor piece 4 is fixed to the actuator fixing portion 5 by the screw 18a, and is fixed to the mounting flange 7 by the screw 18b.

図3Aはセンサピース4の一例を示す斜視図であり、図3Bはその正面図である。本例のセンサピース4は、一定厚さの矩形枠状のピースであり、直方体の中心部に、角丸の四角形のくり抜き部45が形成されている。センサピース4における左右の側枠部分41、42の外側面はそれぞれ第1素子取付面41a、第2素子取付面42aである。 FIG. 3A is a perspective view showing an example of the sensor piece 4, and FIG. 3B is a front view thereof. The sensor piece 4 of this example is a rectangular frame-shaped piece having a constant thickness, and a rectangular hollowed-out portion 45 having rounded corners is formed at the center of a rectangular parallelepiped. The outer surfaces of the left and right side frame portions 41 and 42 of the sensor piece 4 are the first element mounting surface 41a and the second element mounting surface 42a, respectively.

センサピース4の前後の端枠部分43、44の中心には、ねじ穴43a、44aが形成されており、これらにねじ18a、18bがねじ込み固定される。なお、センサピース4の形状は他の形状であってもよい。また、くり抜き形状も角丸の四角形に限定されず、例えば、亜鈴形にくり抜くこともできる。 Screw holes 43a and 44a are formed in the centers of the front and rear end frame portions 43 and 44 of the sensor piece 4, and the screws 18a and 18b are screwed and fixed in these holes. The shape of the sensor piece 4 may be another shape. Further, the hollow shape is not limited to a quadrangle with rounded corners, and can be hollowed into, for example, a dumbbell shape.

各トルク計測部2において、センサピース4は、図1、図2A、図2Bから分かるように、その側枠部分41、42が円周方向を向く状態に配置されている。側枠部分41の外側面である第1素子取付面41aには、第1歪ゲージ3aが貼り付けられている。同様に、側枠部分41の外側面である第2素子取付面42aには、第2歪ゲージ3bが貼り付けられている。第1、第2歪ゲージ3a、3bからの信号は、不図示の配線を介して所定の信号処理部に取り込まれる。 In each torque measuring unit 2, the sensor piece 4 is arranged so that its side frame portions 41 and 42 face in the circumferential direction, as can be seen from FIGS. 1, 2A and 2B. A first strain gauge 3a is attached to the first element mounting surface 41a, which is the outer surface of the side frame portion 41. Similarly, the second strain gauge 3b is attached to the second element mounting surface 42a, which is the outer surface of the side frame portion 41. The signals from the first and second strain gauges 3a and 3b are taken into a predetermined signal processing unit via wiring (not shown).

なお、本例では2か所にトルク計測部2(2個のセンサピース4)を対向配置している。トルク計測部2(センサピース4)の数は2か所に限らない。3か所以上に、トルク計測部2(センサピース4)を所定の角度間隔で配置することできる。例えば、4個のトルク計測部(センサピース4)を等角度間隔で配置することができる。また、センサピース4の個数と、歪ゲージ3a、3bの枚数とは、直接には関係がない。適切にホイートストンブリッジを構成してトルク検出ができるように、センサピースの個数および歪ゲージの枚数を設定することができる。 In this example, the torque measuring units 2 (two sensor pieces 4) are arranged to face each other at two places. The number of torque measuring units 2 (sensor pieces 4) is not limited to two. Torque measuring units 2 (sensor pieces 4) can be arranged at three or more locations at predetermined angular intervals. For example, four torque measuring units (sensor pieces 4) can be arranged at equal angular intervals. Further, the number of sensor pieces 4 and the number of strain gauges 3a and 3b are not directly related to each other. The number of sensor pieces and the number of strain gauges can be set so that the Wheatstone bridge can be properly configured to detect torque.

アクチュエータ1は、その減速機固定部であるアクチュエータ固定部5が、不図示の固定側部材に固定される。出力回転部材15が、図1において想像線で示す取付対象物6の側の被駆動部材、例えばロボットアーム(図示せず)に接続される。例えば、ロボットアームが何かに固定されている状態で、アクチュエータ1がトルクを出すと、出力回転部材15が出したトルクは、アクチュエータ固定部5の側から反モーメントとしてアクチュエータ1に掛かる。反モーメントは、アクチュエータ1に固定されたセンサピース4を変形させる。センサピース4の変形に応じて、そこに貼り付けた第1、第2歪ゲージ3が伸縮して、それらの抵抗値が変化する。 In the actuator 1, the actuator fixing portion 5 which is the speed reducer fixing portion is fixed to a fixed side member (not shown). The output rotating member 15 is connected to a driven member on the side of the mounting object 6 shown by the imaginary line in FIG. 1, for example, a robot arm (not shown). For example, when the actuator 1 outputs a torque while the robot arm is fixed to something, the torque generated by the output rotating member 15 is applied to the actuator 1 as an anti-moment from the side of the actuator fixing portion 5. The anti-moment deforms the sensor piece 4 fixed to the actuator 1. The first and second strain gauges 3 attached to the sensor piece 4 expand and contract according to the deformation of the sensor piece 4, and their resistance values change.

1個のセンサピース4に着目すると、アクチュエータ1にモーメントが掛かった場合に、センサピース4の一方の側枠部分、例えば側枠部分41の第1素子取付面41aに伸びが生じる。他方の側枠部分42の第2素子取付面42aには縮みが生じる。第1、第2素子取付面41a、42aに貼ってある第1、第2歪ゲージ3a、3bも同様に伸び縮みが生じ、それらの抵抗値が変化する。他方のセンサピース4においても同様である。4枚の歪ゲージでホイートストンブリッジを構成することで、抵抗変化を電気的に取り出して、アクチュエータ1に掛かるモーメントを検出できる。 Focusing on one sensor piece 4, when a moment is applied to the actuator 1, one side frame portion of the sensor piece 4, for example, the first element mounting surface 41a of the side frame portion 41 is stretched. The second element mounting surface 42a of the other side frame portion 42 shrinks. The first and second strain gauges 3a and 3b attached to the first and second element mounting surfaces 41a and 42a also expand and contract in the same manner, and their resistance values change. The same applies to the other sensor piece 4. By forming a Wheatstone bridge with four strain gauges, it is possible to electrically extract the resistance change and detect the moment applied to the actuator 1.

(トルクセンサユニット)
次に、本発明によるトルクセンサをユニットとして構成して、アクチュエータもしくは、他の減速機に取り付けることもできる。図4はトルクセンサユニットの一例を示す斜視図である。トルクセンサユニット50は、不図示のアクチュエータの出力回転部材から被駆動部材に出力されるトルクを検出するために、アクチュエータ固定部55と、ユニット中心軸線50aに沿った方向からアクチュエータ固定部55に対峙している取付フランジ57と、アクチュエータ固定部55と取付フランジ57の間に、ユニット中心軸線50aに沿った方向に架け渡したトルク計測部52とを備えている。トルク計測部52は、センサピース54と、センサピース54に貼り付けた歪ゲージ53a、53bとを備えている。センサピース54は、取付フランジ57の内側端面66にねじ68bによって固定され、取付フランジ57の内側端面67にねじ68aによって固定されている。
(Torque sensor unit)
Next, the torque sensor according to the present invention can be configured as a unit and attached to an actuator or another speed reducer. FIG. 4 is a perspective view showing an example of the torque sensor unit. The torque sensor unit 50 faces the actuator fixing portion 55 and the actuator fixing portion 55 from the direction along the unit central axis 50a in order to detect the torque output from the output rotating member of the actuator (not shown) to the driven member. A torque measuring unit 52 is provided between the mounting flange 57 and the actuator fixing portion 55 and the mounting flange 57 in a direction along the unit central axis 50a. The torque measuring unit 52 includes a sensor piece 54 and strain gauges 53a and 53b attached to the sensor piece 54. The sensor piece 54 is fixed to the inner end surface 66 of the mounting flange 57 by screws 68b, and is fixed to the inner end surface 67 of the mounting flange 57 by screws 68a.

アクチュエータ固定部55は例えば上記のアクチュエータ1におけるアクチュエータ固定部5に固定される部位であり、取付フランジ57は上記のアクチュエータ1の取付フランジ7に固定される部位である。また、センサピース54は上記のセンサピース4に対応し、歪ゲージ53a、53bは上記の歪ゲージ3a、3bに対応する。これらの部位は、上記の例の場合と同様に構成できるので、説明を省略する。 The actuator fixing portion 55 is, for example, a portion fixed to the actuator fixing portion 5 of the actuator 1, and the mounting flange 57 is a portion fixed to the mounting flange 7 of the actuator 1. Further, the sensor piece 54 corresponds to the above-mentioned sensor piece 4, and the strain gauges 53a and 53b correspond to the above-mentioned strain gauges 3a and 3b. Since these parts can be configured in the same manner as in the above example, the description thereof will be omitted.

Claims (9)

アクチュエータ出力回転部材から被駆動部材に出力されるトルクを検出するトルクセンサを備えたアクチュエータであって、
アクチュエータ固定側部材に設けたアクチュエータ固定部と、
前記アクチュエータ固定側部材に設けられ、アクチュエータ中心軸線に沿った方向から前記アクチュエータ固定部に対峙している取付フランジと
を備えており、
前記トルクセンサのトルク計測部は、
前記アクチュエータ固定部と前記取付フランジの間に、前記アクチュエータ中心軸線に沿った方向に架け渡したセンサピースと、
前記センサピースに取り付けられ、当該センサピースに生じる歪を検出する歪検出素子と
を備えているアクチュエータ。
Actuator output An actuator equipped with a torque sensor that detects the torque output from the rotating member to the driven member.
The actuator fixing part provided on the actuator fixing side member and
It is provided on the actuator fixing side member, and is provided with a mounting flange facing the actuator fixing portion from a direction along the actuator central axis.
The torque measuring unit of the torque sensor
A sensor piece bridged between the actuator fixing portion and the mounting flange in a direction along the actuator center axis, and a sensor piece.
An actuator attached to the sensor piece and provided with a strain detecting element for detecting the strain generated in the sensor piece.
請求項1において、
前記歪検出素子が取り付けられた前記センサピースは、前記アクチュエータ固定部および前記取付フランジとは別個の部品であり、
前記センサピースは、前記アクチュエータ固定部および前記取付フランジのそれぞれに連結固定されているアクチュエータ。
In claim 1,
The sensor piece to which the strain detection element is mounted is a separate component from the actuator fixing portion and the mounting flange.
The sensor piece is an actuator that is connected and fixed to each of the actuator fixing portion and the mounting flange.
請求項1において、
前記トルク計測部は、前記アクチュエータ中心軸線を中心とする同一円上に、所定の角度間隔で複数個配置されているアクチュエータ。
In claim 1,
A plurality of the torque measuring units are arranged at predetermined angular intervals on the same circle centered on the actuator center axis.
請求項1において、
前記センサピースは、前記アクチュエータ中心軸線を中心とする円周方向の一方の側を向く第1素子取付面と他方の側を向く第2素子取付面とを備えており、
前記歪検出素子は、前記第1素子取付面および前記第2素子取付面に、それぞれ貼り付けた第1歪ゲージおよび第2歪ゲージであるアクチュエータ。
In claim 1,
The sensor piece includes a first element mounting surface facing one side in the circumferential direction about the actuator center axis and a second element mounting surface facing the other side.
The strain detecting element is an actuator which is a first strain gauge and a second strain gauge attached to the first element mounting surface and the second element mounting surface, respectively.
請求項1において、
モータと、
前記モータのモータケースにおける出力側の前端部に形成した前記アクチュエータ固定部である円環状の減速機取付フランジと、
前記減速機取付フランジに同軸に取り付けた減速機と、
前記減速機の減速機ケースにおける出力側の前端面に露出している前記アクチュエータ出力回転部材と、
前記減速機ケースの前端部に形成された円環状の前記取付フランジと
を備えているアクチュエータ。
In claim 1,
With the motor
An annular speed reducer mounting flange, which is an actuator fixing portion, formed at a front end portion on the output side of the motor case of the motor,
A speed reducer mounted coaxially on the speed reducer mounting flange and
The actuator output rotating member exposed on the front end surface on the output side of the reducer case of the reducer,
An actuator including an annular mounting flange formed on the front end of the speed reducer case.
アクチュエータの出力回転部材から被駆動部材に出力されるトルクを検出するトルクセンサユニットであって、
アクチュエータ固定部と、
ユニット中心軸線に沿った方向から前記アクチュエータ固定部に対峙している取付フランジと、
トルク計測部と
を有しており、
前記トルク計測部は、
前記アクチュエータ固定部と前記取付フランジの間に、前記ユニット中心軸線に沿った方向に架け渡したセンサピースと、
前記センサピースに取り付けられ、当該センサピースに生じる歪を検出する歪検出素子と
を備えているトルクセンサユニット。
A torque sensor unit that detects the torque output from the output rotating member of the actuator to the driven member.
Actuator fixing part and
The mounting flange facing the actuator fixing portion from the direction along the central axis of the unit,
It has a torque measurement unit and
The torque measuring unit
A sensor piece bridged between the actuator fixing portion and the mounting flange in a direction along the central axis of the unit, and
A torque sensor unit that is attached to the sensor piece and includes a strain detecting element that detects the strain generated in the sensor piece.
請求項6において、
前記センサピースは、前記アクチュエータ固定部および前記取付フランジとは別個の部品であり、
前記センサピースは、前記アクチュエータ固定部および前記取付フランジのそれぞれに連結固定されているトルクセンサユニット。
In claim 6,
The sensor piece is a separate component from the actuator fixing portion and the mounting flange.
The sensor piece is a torque sensor unit that is connected and fixed to each of the actuator fixing portion and the mounting flange.
請求項6において、
前記歪検出素子が取り付けられている前記センサピースは、前記ユニット中心軸線を中心とする同一円上に、所定の角度間隔で複数個配置されているトルクセンサユニット。
In claim 6,
The sensor piece to which the strain detecting element is attached is a torque sensor unit in which a plurality of the sensor pieces are arranged at predetermined angular intervals on the same circle centered on the center axis of the unit.
請求項6において、
前記センサピースは、前記ユニット中心軸線を中心とする円周方向の一方の側を向く第1素子取付面と他方の側を向く第2素子取付面とを備えており、
前記歪検出素子は、前記第1素子取付面および前記第2素子取付面に、それぞれ貼り付けた第1歪ゲージおよび第2歪ゲージであるトルクセンサユニット。
In claim 6,
The sensor piece includes a first element mounting surface facing one side in the circumferential direction about the center axis of the unit and a second element mounting surface facing the other side.
The strain detection element is a torque sensor unit which is a first strain gauge and a second strain gauge attached to the first element mounting surface and the second element mounting surface, respectively.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62112023A (en) * 1985-11-09 1987-05-23 Shinpo Kogyo Kk Torque detecting device
US5533410A (en) * 1993-12-03 1996-07-09 Westinghouse Electric Corporation Motor power measuring cell for motor operated valves
JP3029548U (en) * 1996-03-28 1996-10-01 株式会社共和電業 Simple installation type torque converter
JP2016099163A (en) * 2014-11-19 2016-05-30 株式会社東日製作所 Torque sensor
JP2016130730A (en) * 2015-01-07 2016-07-21 株式会社ロボテック Motor system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62112023A (en) * 1985-11-09 1987-05-23 Shinpo Kogyo Kk Torque detecting device
US5533410A (en) * 1993-12-03 1996-07-09 Westinghouse Electric Corporation Motor power measuring cell for motor operated valves
JP3029548U (en) * 1996-03-28 1996-10-01 株式会社共和電業 Simple installation type torque converter
JP2016099163A (en) * 2014-11-19 2016-05-30 株式会社東日製作所 Torque sensor
JP2016130730A (en) * 2015-01-07 2016-07-21 株式会社ロボテック Motor system

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