JPWO2021187342A5 - - Google Patents

Claims (17)

1. 内輪部と、
   外輪部と、
   前記内輪部と前記外輪部とを接続する複数の接続部と、
   歪を抵抗値の変化として捉える複数の歪センサと、
   を備え、
   前記複数の接続部は、
   前記内輪部の内輪中心を通る第１仮想線上にそれぞれ配置され、かつ、前記内輪中心に対して互いに反対側に配置された第１接続部および第３接続部と、
   前記内輪部の前記内輪中心を通る第２仮想線であって前記第１仮想線と直交する前記第２仮想線上にそれぞれ配置され、かつ、前記内輪中心に対して互いに反対側に配置された第２接続部および第４接続部と、
   を有し、
   前記複数の歪センサは、
   前記第１接続部上に配置された第１歪センサと、
   前記第２接続部上に配置された第２歪センサと、
   前記第３接続部上に配置された第３歪センサと、
   前記第４接続部上に配置された第４歪センサと、
   を有し、
   前記複数の歪センサのそれぞれは、
   平面視において第３仮想線と重なる半導体基板と、
   前記半導体基板に形成された複数の抵抗素子と、
   を有し、
   前記複数の抵抗素子は、
   第１抵抗素子と、
   第２抵抗素子と、
   を含み、
   前記第１抵抗素子と前記第２抵抗素子とのなす第１角度は、直角であり、
   前記第３仮想線は、前記第１角度を二等分する方向に延在し、
   前記複数の歪センサのうちの前記第１歪センサは、前記第３仮想線が前記第１仮想線と一致するように前記第１接続部上に配置され、
   前記複数の歪センサのうちの前記第２歪センサは、前記第３仮想線が前記第２仮想線と一致するように前記第２接続部上に配置され、
   前記複数の歪センサのうちの前記第３歪センサは、前記第３仮想線が前記第１仮想線と一致し、かつ、前記内輪中心に対して前記第３歪センサの前記第１抵抗素子が前記第１歪センサの前記第１抵抗素子と点対称になり、かつ、前記内輪中心に対して前記第３歪センサの前記第２抵抗素子が前記第１歪センサの前記第２抵抗素子と点対称となるように前記第３接続部上に配置され、
   前記複数の歪センサのうちの前記第４歪センサは、前記第３仮想線が前記第２仮想線と一致し、かつ、前記内輪中心に対して前記第４歪センサの前記第１抵抗素子が前記第２歪センサの前記第１抵抗素子と点対称になり、かつ、前記内輪中心に対して前記第４歪センサの前記第２抵抗素子が前記第２歪センサの前記第２抵抗素子と点対称となるように前記第４接続部上に配置され、
   前記半導体基板は、
   第１辺と、
   前記第１辺と直交する第２辺と、
   を有し、
   前記第１抵抗素子は、前記第１辺と並行して配置され、
   前記第２抵抗素子は、前記第２辺と並行して配置されている、トルクセンサ。
2. 請求項１に記載のトルクセンサにおいて、
   前記トルクセンサは、前記複数の歪センサからの出力に基づいて、前記内輪中心を通り、かつ、前記内輪部に垂直な法線軸回りのトルクを算出する算出部を有する、トルクセンサ。
3. 請求項２に記載のトルクセンサにおいて、
   前記算出部は、
   前記第１歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との第１差分と、前記第２歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値の第２差分と、前記第３歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との第３差分と、前記第４歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値の第４差分と、を加算した合計出力に基づいて、前記内輪部に垂直な法線軸回りのトルクを算出する、トルクセンサ。
4. 請求項１に記載のトルクセンサにおいて、
   前記複数の抵抗素子のそれぞれは、前記半導体基板に導電型不純物を導入することにより形成された拡散抵抗素子である、トルクセンサ。
5. 請求項１に記載のトルクセンサにおいて、
   前記複数の抵抗素子は、
   第３抵抗素子と、
   第４抵抗素子と、
   を含み、
   前記第３抵抗素子と前記第４抵抗素子とのなす第２角度は、直角であり、
   前記第３仮想線は、前記第２角度を二等分する方向に延在する、トルクセンサ。
6. 請求項５に記載のトルクセンサにおいて、
   前記トルクセンサは、前記複数の歪センサからの出力に基づいて、前記半導体基板の主面に対する法線軸回りのトルクを算出する算出部を有し、
   前記算出部は、
   前記第１歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との差分と前記第１歪センサにおける前記第３抵抗素子の抵抗値と前記第４抵抗素子の抵抗値との差分とを加算した第１合計と、
   前記第２歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との差分と前記第２歪センサにおける前記第３抵抗素子の抵抗値と前記第４抵抗素子の抵抗値との差分とを加算した第２合計と、
   前記第３歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との差分と前記第３歪センサにおける前記第３抵抗素子の抵抗値と前記第４抵抗素子の抵抗値との差分とを加算した第３合計と、
   前記第４歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との差分と前記第４歪センサにおける前記第３抵抗素子の抵抗値と前記第４抵抗素子の抵抗値との差分とを加算した第４合計と、
   を加算した合計出力に基づいて、前記内輪部に垂直な法線軸回りのトルクを算出する、トルクセンサ。
7. 請求項１に記載のトルクセンサにおいて、
   前記外輪部には、ネジ穴が形成されている、トルクセンサ。
8. 請求項７に記載のトルクセンサにおいて、
   前記外輪部は、前記ネジ穴にネジを螺合することにより、前記外輪部と一体的に回転可能な部材と締結可能に構成されている、トルクセンサ。
9. 請求項８に記載のトルクセンサにおいて、
   前記部材は、リンクである、トルクセンサ。
10. 請求項１に記載のトルクセンサにおいて、
    前記トルクセンサは、ロボット関節構造を構成する部品である、トルクセンサ。
11. 請求項１に記載されたトルクセンサと、
    前記トルクセンサの前記内輪部と接続された駆動部と、
    を有する、ロボット関節構造であって、
    前記駆動部と前記外輪部の間には、ベアリング部材が介在しない、ロボット関節構造。
12. 内輪部と、
    外輪部と、
    前記内輪部と前記外輪部とを接続する複数の接続部と、
    歪を抵抗値の変化として捉える複数の歪センサと、
    を備え、
    前記複数の接続部は、
    前記内輪部の内輪中心を通る第１仮想線上にそれぞれ配置され、かつ、前記内輪中心に対して互いに反対側に配置された第１接続部および第４接続部と、
    前記内輪部の前記内輪中心を通る第２Ａ仮想線であって前記第１仮想線と内輪中心で交差する前記第２Ａ仮想線上にそれぞれ配置され、かつ、前記内輪中心に対して互いに反対側に配置された第２接続部および第５接続部と、
    前記内輪部の前記内輪中心を通る第２Ｂ仮想線であって前記第１仮想線と内輪中心で交差する前記第２Ｂ仮想線上にそれぞれ配置され、かつ、前記内輪中心に対して互いに反対側に配置された第３接続部および第６接続部と、
    を有し、
    前記複数の歪センサは、
    前記第１接続部上に配置された第１歪センサと、
    前記第２接続部上に配置された第２歪センサと、
    前記第３接続部上に配置された第３歪センサと、
    前記第４接続部上に配置された第４歪センサと、
    前記第５接続部上に配置された第５歪センサと、
    前記第６接続部上に配置された第６歪センサと、
    を有し、
    前記複数の歪センサのそれぞれは、
    平面視において第３仮想線と重なる半導体基板と、
    前記半導体基板に形成された複数の抵抗素子と、
    を有し、
    前記複数の抵抗素子は、
    第１抵抗素子と、
    第２抵抗素子と、
    を含み、
    前記第１抵抗素子と前記第２抵抗素子とのなす第１角度は、直角であり、
    前記第３仮想線は、前記第１角度を二等分する方向に延在し、
    前記複数の歪センサのうちの前記第１歪センサは、前記第３仮想線が前記第１仮想線と一致するように前記第１接続部上に配置され、
    前記複数の歪センサのうちの前記第２歪センサは、前記第３仮想線が前記第２Ａ仮想線と一致するように前記第２接続部上に配置され、
    前記複数の歪センサのうちの前記第３歪センサは、前記第３仮想線が前記第２Ｂ仮想線と一致するように前記第２接続部上に配置され、
    前記複数の歪センサのうちの前記第４歪センサは、前記第３仮想線が前記第１仮想線と一致し、かつ、前記内輪中心に対して前記第４歪センサの前記第１抵抗素子が前記第１歪センサの前記第１抵抗素子と点対称になり、かつ、前記内輪中心に対して前記第４歪センサの前記第２抵抗素子が前記第１歪センサの前記第２抵抗素子と点対称となるように前記第４接続部上に配置され、
    前記複数の歪センサのうちの前記第５歪センサは、前記第３仮想線が前記第２Ａ仮想線と一致し、かつ、前記内輪中心に対して前記第５歪センサの前記第１抵抗素子が前記第２歪センサの前記第１抵抗素子と点対称になり、かつ、前記内輪中心に対して前記第５歪センサの前記第２抵抗素子が前記第２歪センサの前記第２抵抗素子と点対称となるように前記第５接続部上に配置され、
    前記複数の歪センサのうちの前記第６歪センサは、前記第３仮想線が前記第２Ｂ仮想線と一致し、かつ、前記内輪中心に対して前記第６歪センサの前記第１抵抗素子が前記第３歪センサの前記第１抵抗素子と点対称になり、かつ、前記内輪中心に対して前記第６歪センサの前記第２抵抗素子が前記第３歪センサの前記第２抵抗素子と点対称となるように前記第６接続部上に配置され、
    前記半導体基板は、
    第１辺と、
    前記第１辺と直交する第２辺と、
    を有し、
    前記第１抵抗素子は、前記第１辺と並行して配置され、
    前記第２抵抗素子は、前記第２辺と並行して配置されている、トルクセンサ。
13. 請求項１２に記載のトルクセンサにおいて、
    前記内輪中心を通る仮想線であって前記第１仮想線と直交する前記仮想線を第２仮想線と定義すると、前記第２仮想線は、前記第２Ａ仮想線と前記第２Ｂ仮想線との二等分線である、トルクセンサ。
14. 請求項１２に記載のトルクセンサにおいて、
    前記トルクセンサは、前記複数の歪センサからの出力に基づいて、前記内輪中心を通り、かつ、前記内輪部に垂直な法線軸回りのトルクを算出する算出部を有する、トルクセンサ。
15. 請求項１４に記載のトルクセンサにおいて、
    前記算出部は、
    前記第１歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との第１差分と、前記第２歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値の第２差分と、前記第３歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との第３差分と、前記第４歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値の第４差分と、前記第５歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との第５差分と、前記第６歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値の第６差分と、を加算した合計出力に基づいて、前記内輪部に垂直な法線軸回りのトルクを算出する、トルクセンサ。
16. 請求項１または１２に記載のトルクセンサにおいて、
    前記複数の歪センサのそれぞれは、歪を抵抗値の変化として捉え、前記抵抗値の変化を前記複数の歪センサのそれぞれの内部で電圧値に変換して出力するように構成されている、トルクセンサ。
17. 内輪部と、
    外輪部と、
    前記内輪部と前記外輪部とを接続する複数の接続部と、
    歪を抵抗値の変化として捉える複数の歪センサと、
    を備え、
    前記複数の接続部は、
    前記内輪部の内輪中心を通る第１仮想線上にそれぞれ配置され、かつ、前記内輪中心に対して互いに反対側に配置された第１接続部および第３接続部と、
    前記内輪部の前記内輪中心を通る第２仮想線であって前記第１仮想線と直交する前記第２仮想線上にそれぞれ配置され、かつ、前記内輪中心に対して互いに反対側に配置された第２接続部および第４接続部と、
    を有し、
    前記複数の歪センサは、
    前記第１接続部上に配置された第１歪センサと、
    前記第２接続部上に配置された第２歪センサと、
    前記第３接続部上に配置された第３歪センサと、
    前記第４接続部上に配置された第４歪センサと、
    を有し、
    前記複数の歪センサのそれぞれは、
    平面視において第３仮想線と重なる半導体基板と、
    前記半導体基板に形成された複数の抵抗素子と、
    を有し、
    前記複数の抵抗素子は、
    第１抵抗素子と、
    第２抵抗素子と、
    を含み、
    前記第１抵抗素子と前記第２抵抗素子とのなす第１角度は、直角であり、
    前記第３仮想線は、前記第１角度を二等分する方向に延在し、
    前記複数の歪センサのうちの前記第１歪センサは、前記第３仮想線が前記第１仮想線と一致するように前記第１接続部上に配置され、
    前記複数の歪センサのうちの前記第２歪センサは、前記第３仮想線が前記第２仮想線と一致するように前記第２接続部上に配置され、
    前記複数の歪センサのうちの前記第３歪センサは、前記第３仮想線が前記第１仮想線と一致し、かつ、前記内輪中心に対して前記第３歪センサの前記第１抵抗素子が前記第１歪センサの前記第１抵抗素子と点対称になり、かつ、前記内輪中心に対して前記第３歪センサの前記第２抵抗素子が前記第１歪センサの前記第２抵抗素子と点対称となるように前記第３接続部上に配置され、
    前記複数の歪センサのうちの前記第４歪センサは、前記第３仮想線が前記第２仮想線と一致し、かつ、前記内輪中心に対して前記第４歪センサの前記第１抵抗素子が前記第２歪センサの前記第１抵抗素子と点対称になり、かつ、前記内輪中心に対して前記第４歪センサの前記第２抵抗素子が前記第２歪センサの前記第２抵抗素子と点対称となるように前記第４接続部上に配置され、
    前記複数の抵抗素子は、
    第３抵抗素子と、
    第４抵抗素子と、
    を含み、
    前記第３抵抗素子と前記第４抵抗素子とのなす第２角度は、直角であり、
    前記第３仮想線は、前記第２角度を二等分する方向に延在し、
    前記トルクセンサは、前記複数の歪センサからの出力に基づいて、前記半導体基板の主面に対する法線軸回りのトルクを算出する算出部を有し、
    前記算出部は、
    前記第１歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との差分と前記第１歪センサにおける前記第３抵抗素子の抵抗値と前記第４抵抗素子の抵抗値との差分とを加算した第１合計と、
    前記第２歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との差分と前記第２歪センサにおける前記第３抵抗素子の抵抗値と前記第４抵抗素子の抵抗値との差分とを加算した第２合計と、
    前記第３歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との差分と前記第３歪センサにおける前記第３抵抗素子の抵抗値と前記第４抵抗素子の抵抗値との差分とを加算した第３合計と、
    前記第４歪センサにおける前記第１抵抗素子の抵抗値と前記第２抵抗素子の抵抗値との差分と前記第４歪センサにおける前記第３抵抗素子の抵抗値と前記第４抵抗素子の抵抗値との差分とを加算した第４合計と、
    を加算した合計出力に基づいて、前記内輪部に垂直な法線軸回りのトルクを算出する、トルクセンサ。