WO2020008836A1 - Torque sensor - Google Patents
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Definitions
- the torque transmitting portion 6 is composed of a disk member 61 having circumferentially corrugated irregularities, and elliptical openings 64 are formed in four directions of the disk member 61.
- the torque transmitting portion 6 is connected to the entire circumference of the inner peripheral surface of the flange 2, the transmission efficiency of the external force is increased with respect to the torque sensor shown in FIG. 2C.
- the opening 64 reduces the effect.
Abstract
A torque sensor comprising: an outer cylindrical section (1); a flange (2) connected to one end of the outer cylindrical section (1); a flange (3) connected to the other end of the outer cylindrical section (1); an inner cylindrical section (4) positioned on the same axis as the outer cylindrical section (1); a sensor element (5) provided on an outer circumferential surface of the inner cylindrical section (4) and having a resistance gauge oriented diagonally to the axis; a torque transmission section (6) being a thin plate member that has one end thereof connected to the inner circumferential surface of the flange (2) and the other end thereof connected to the outer circumferential surface on one end side of the inner cylindrical section (4); and a torque transmission section (7) being a thin plate member that has one end thereof connected to the inner circumferential surface of the flange (3) and the other end thereof connected to the outer circumferential surface on the other end side of the inner cylindrical section (4). At least either the torque transmission section (6) or the torque transmission section (7) has an uneven surface in the radial direction relative to the axis.
Description
この発明は、トルクを検出するトルクセンサに関する。
The present invention relates to a torque sensor for detecting torque.
従来から、回転軸体の外周面に取付けられたセンサ素子を有し、トルクにより回転軸体の外周面に生じるせん断応力の大きさを、センサ素子における抵抗値変化により検出するトルクセンサがある（例えば特許文献１参照）。
また、回転軸体を外筒部及びその両端に連結された２枚のフランジから構成し、各フランジにディスク状のトルク伝達部を介して連結された内筒部を設け、この内筒部の外周面にセンサ素子が取付けられたトルクセンサも知られている。 Conventionally, there is a torque sensor that has a sensor element attached to the outer peripheral surface of a rotating shaft body and detects the magnitude of shear stress generated on the outer peripheral surface of the rotating shaft body by torque by a change in resistance value of the sensor element ( See, for example,Patent Document 1.
Further, the rotating shaft body comprises an outer cylinder portion and two flanges connected to both ends thereof, and each flange is provided with an inner cylinder portion connected via a disk-shaped torque transmitting portion. A torque sensor having a sensor element mounted on an outer peripheral surface is also known.
また、回転軸体を外筒部及びその両端に連結された２枚のフランジから構成し、各フランジにディスク状のトルク伝達部を介して連結された内筒部を設け、この内筒部の外周面にセンサ素子が取付けられたトルクセンサも知られている。 Conventionally, there is a torque sensor that has a sensor element attached to the outer peripheral surface of a rotating shaft body and detects the magnitude of shear stress generated on the outer peripheral surface of the rotating shaft body by torque by a change in resistance value of the sensor element ( See, for example,
Further, the rotating shaft body comprises an outer cylinder portion and two flanges connected to both ends thereof, and each flange is provided with an inner cylinder portion connected via a disk-shaped torque transmitting portion. A torque sensor having a sensor element mounted on an outer peripheral surface is also known.
一方、トルクセンサには、用途によっては、一端のみに径方向の外力（張力又は圧縮力）が加わる場合がある。この場合、トルク伝達部を有するトルクセンサでは、外力の方向とセンサ素子の位置との関係によっては出力誤差が生じるため、改善が必要である。
On the other hand, depending on the application, a radial external force (tension or compression force) may be applied to only one end of the torque sensor. In this case, in the torque sensor having the torque transmitting unit, an output error occurs depending on the relationship between the direction of the external force and the position of the sensor element, and therefore, improvement is necessary.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、一端のみに加えられた径方向の外力による出力誤差を低減可能とするトルクセンサを提供することを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to provide a torque sensor capable of reducing an output error due to a radial external force applied only to one end.
この発明に係るトルクセンサは、外筒部と、外筒部の一端に連結された第１フランジと、外筒部の他端に連結された第２フランジと、外筒部と同一の軸心上に位置する内筒部と、内筒部の外周面に設けられ、軸心に対して斜め方向を向いた抵抗ゲージを有するセンサ素子と、一端が第１フランジの内周面に連結され、他端が内筒部の一端側の外周面に連結された薄板部材である第１トルク伝達部と、一端が第２フランジの内周面に連結され、他端が内筒部の他端側の外周面に連結された薄板部材である第２トルク伝達部とを備え、第１トルク伝達部及び第２トルク伝達部のうちの少なくとも一方は、軸心に対する径方向に凹凸を有することを特徴とする。
The torque sensor according to the present invention includes an outer cylinder portion, a first flange connected to one end of the outer cylinder portion, a second flange connected to the other end of the outer cylinder portion, and the same axial center as the outer cylinder portion. An inner cylinder portion located above, a sensor element provided on the outer peripheral surface of the inner cylinder portion and having a resistance gauge oriented obliquely to the axis, and one end connected to the inner peripheral surface of the first flange; A first torque transmitting portion, which is a thin plate member having the other end connected to the outer peripheral surface on one end side of the inner cylindrical portion; and one end connected to the inner peripheral surface of the second flange, and the other end being the other end side of the inner cylindrical portion. And a second torque transmitting portion which is a thin plate member connected to the outer peripheral surface of the first member. At least one of the first torque transmitting portion and the second torque transmitting portion has irregularities in a radial direction with respect to the axis. And
この発明によれば、上記のように構成したので、一端のみに加えられた径方向の外力による出力誤差を低減可能となる。
According to the present invention, the configuration as described above makes it possible to reduce an output error due to a radial external force applied only to one end.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るトルクセンサの構成例を示す図である。
トルクセンサは、トルクを検出する。このトルクセンサは、図１に示すように、外筒部１の一端に連結されたフランジ（第１フランジ）２と、外筒部１の他端に連結されたフランジ（第２フランジ）３とを有している。外筒部１、フランジ２及びフランジ３は、例えばステンレスにより構成される。なお、フランジ２及びフランジ３のうちの一方にはモータ等の駆動系が接続され、他方には例えばロボットハンド等の負荷系が接続される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a torque sensor according toEmbodiment 1 of the present invention.
The torque sensor detects a torque. As shown in FIG. 1, the torque sensor includes a flange (first flange) 2 connected to one end of theouter cylinder 1 and a flange (second flange) 3 connected to the other end of the outer cylinder 1. have. The outer cylinder part 1, the flange 2 and the flange 3 are made of, for example, stainless steel. A drive system such as a motor is connected to one of the flanges 2 and 3, and a load system such as a robot hand is connected to the other.
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るトルクセンサの構成例を示す図である。
トルクセンサは、トルクを検出する。このトルクセンサは、図１に示すように、外筒部１の一端に連結されたフランジ（第１フランジ）２と、外筒部１の他端に連結されたフランジ（第２フランジ）３とを有している。外筒部１、フランジ２及びフランジ３は、例えばステンレスにより構成される。なお、フランジ２及びフランジ３のうちの一方にはモータ等の駆動系が接続され、他方には例えばロボットハンド等の負荷系が接続される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a torque sensor according to
The torque sensor detects a torque. As shown in FIG. 1, the torque sensor includes a flange (first flange) 2 connected to one end of the
また、トルクセンサは、外筒部１と同一（略同一の意味を含む）の軸心上に位置する内筒部４を有している。この内筒部４の外周面には、１つ以上のセンサ素子５が貼付けられている。センサ素子５は、外部からのせん断応力に応じた信号を出力する。このセンサ素子５は、上記軸心に対して斜め方向（４５度方向）を向いた抵抗ゲージを有する。なお、斜め方向は４５度方向としているが、これに限らず、ある程度のずれ（例えば４４度方向又は４６度方向等）は許容される。また図１に示すように、内筒部４を挟んで対向するように２つのセンサ素子５が設けられることで、トルクセンサは他軸干渉を低減可能となる。また、センサ素子５としては、例えば半導体歪ゲージ又は金属歪ゲージを用いることができる。
The torque sensor has an inner cylinder 4 located on the same axis (including substantially the same meaning) as the outer cylinder 1. One or more sensor elements 5 are attached to the outer peripheral surface of the inner cylindrical portion 4. The sensor element 5 outputs a signal corresponding to an external shear stress. The sensor element 5 has a resistance gauge oriented obliquely (45 degrees) with respect to the axis. Note that the oblique direction is a 45-degree direction, but is not limited to this, and a certain degree of deviation (for example, a 44-degree direction or a 46-degree direction) is allowed. Further, as shown in FIG. 1, the two sensor elements 5 are provided so as to face each other with the inner cylindrical portion 4 interposed therebetween, so that the torque sensor can reduce interference with other axes. Further, as the sensor element 5, for example, a semiconductor strain gauge or a metal strain gauge can be used.
また、トルクセンサは、一端がフランジ２の内周面に連結され、他端が内筒部４の一端側の外周面に連結されたトルク伝達部（第１トルク伝達部）６を有する。トルク伝達部６は、フランジ２に加えられた外力により生じるトルクを内筒部４を介してセンサ素子５に伝達するための薄板部材である。また、トルク伝達部６は、上記軸心に対する径方向に凹凸を有している。図１では、トルク伝達部６が円周状に波形の凹凸を有するディスク部材６１から構成されている。
The torque sensor has a torque transmitting portion (first torque transmitting portion) 6 having one end connected to the inner peripheral surface of the flange 2 and the other end connected to the outer peripheral surface on one end side of the inner cylindrical portion 4. The torque transmitting section 6 is a thin plate member for transmitting torque generated by an external force applied to the flange 2 to the sensor element 5 via the inner cylindrical section 4. The torque transmitting section 6 has irregularities in the radial direction with respect to the axis. In FIG. 1, the torque transmitting section 6 is constituted by a disk member 61 having circumferentially corrugated irregularities.
また、トルクセンサは、一端がフランジ３の内周面に連結され、他端が内筒部４の他端側の外周面に連結されたトルク伝達部（第２トルク伝達部）７を有する。トルク伝達部７は、フランジ３に加えられた外力により生じるトルクを内筒部４を介してセンサ素子５に伝達するための薄板部材である。また、トルク伝達部７は、上記軸心に対する径方向に凹凸を有している。図１では、トルク伝達部７が円周状に波形の凹凸を有するディスク部材７１から構成されている。
The torque sensor has a torque transmitting section (second torque transmitting section) 7 having one end connected to the inner peripheral surface of the flange 3 and the other end connected to the outer peripheral surface on the other end side of the inner cylindrical portion 4. The torque transmitting section 7 is a thin plate member for transmitting torque generated by an external force applied to the flange 3 to the sensor element 5 via the inner cylindrical section 4. The torque transmitting section 7 has irregularities in the radial direction with respect to the axis. In FIG. 1, the torque transmitting section 7 is constituted by a disk member 71 having circumferentially corrugated irregularities.
また、トルクセンサは、センサ素子５により出力された信号をトルクとして計測する計測部８（不図示）を有する。トルクセンサに２つ以上のセンサ素子５が設けられる場合には、計測部８は、各センサ素子５により出力された信号の演算値をトルクとして計測する。なお、計測部８は、システムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の処理回路、又はメモリ等に記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等により実現される。
The torque sensor has a measuring unit 8 (not shown) that measures a signal output from the sensor element 5 as torque. When two or more sensor elements 5 are provided in the torque sensor, the measurement unit 8 measures a calculated value of a signal output from each sensor element 5 as torque. The measuring unit 8 is realized by a processing circuit such as a system LSI (Large Scale Integration) or a CPU (Central Processing Unit) that executes a program stored in a memory or the like.
なお図１では、トルク伝達部６が円周状に波形の凹凸を有するディスク部材６１である場合を示している。しかしながら、トルク伝達部６の形状及び配置はこれに限らず、上記軸心に対する径方向に凹凸を有していればよく、例えば図２に示すような形状及び配置としてもよい。
FIG. 1 shows a case where the torque transmitting portion 6 is a disk member 61 having a circumferentially corrugated unevenness. However, the shape and arrangement of the torque transmitting section 6 are not limited to this, and it is sufficient if the torque transmitting section 6 has irregularities in the radial direction with respect to the axis, and may have the shape and arrangement as shown in FIG.
図２では、トルク伝達部６に、上記軸心に対する径方向のうちのセンサ素子５が位置する方向を除く方向に空間が存在している。図２に示すトルクセンサでは、図１に示すトルクセンサに対し、トルク伝達部６に空間を設けることで、上記径方向のうちのセンサ素子５が感度を有する方向に加えられた外力をセンサ素子５に伝達し難いように外力の伝達を軽減することができる。
で は In FIG. 2, a space exists in the torque transmitting unit 6 in a direction excluding the direction in which the sensor element 5 is located in the radial direction with respect to the axis. In the torque sensor shown in FIG. 2, by providing a space in the torque transmitting section 6 with respect to the torque sensor shown in FIG. 1, an external force applied in a direction in which the sensor element 5 has sensitivity in the radial direction is used. The transmission of the external force can be reduced so that the transmission of the external force is difficult.
例えば図２Ａでは、トルク伝達部６が円周状に波形の凹凸を有する２枚の板部材６２から構成されている。そして、２枚の板部材６２が上記軸心に対する径方向のうちのセンサ素子５が位置する方向にそれぞれ位置している。図２Ａに示すトルクセンサでは、図１に示すトルクセンサに対し、トルク伝達部６に空間が設けられることで、外力の伝達抑制が向上する。
For example, in FIG. 2A, the torque transmitting unit 6 is composed of two plate members 62 having circumferentially corrugated irregularities. The two plate members 62 are located in the radial direction with respect to the axis in the direction in which the sensor element 5 is located. In the torque sensor shown in FIG. 2A, as compared with the torque sensor shown in FIG. 1, the provision of a space in the torque transmission section 6 improves the suppression of transmission of external force.
また図２Ｂでは、トルク伝達部６が円周状に波形の凹凸を有する４枚の板部材６２から構成されている。そして、図２Ａに示す配置に加え、上記軸心に対する径方向のうちのセンサ素子５が位置する方向に対して垂直な方向にも２枚の板部材６２が位置している。図２Ｂに示すトルクセンサでは、図２Ａに示すトルクセンサに対し、板部材６２の数が増えることで、外力の伝達抑制を維持しつつトルクの伝達効率が向上する。
In FIG. 2B, the torque transmitting section 6 is composed of four plate members 62 having circumferentially corrugated irregularities. In addition to the arrangement shown in FIG. 2A, two plate members 62 are also located in a direction perpendicular to the direction in which the sensor element 5 is located in the radial direction with respect to the axis. In the torque sensor shown in FIG. 2B, as compared with the torque sensor shown in FIG. 2A, by increasing the number of plate members 62, the transmission efficiency of torque is improved while suppressing the transmission of external force.
また図２Ｃでは、トルク伝達部６が円周状に波形の凹凸を有するディスク部材６１から成り、ディスク部材６１の外周面のうちの４方向に円弧状の凹部６３が形成されている。これにより、トルク伝達部６は、内筒部４の一端側の外周面のうちの全周に連結され、且つ、フランジ２の内周面のうちの一部に連結される。その結果、図２Ｃに示すトルクセンサでは、図２Ａ，２Ｂに示すトルクセンサに対し、トルクの伝達効率が向上する。
In FIG. 2C, the torque transmitting portion 6 is composed of a disk member 61 having circumferentially corrugated irregularities, and arcuate concave portions 63 are formed in four directions on the outer peripheral surface of the disk member 61. Thus, the torque transmitting portion 6 is connected to the entire outer peripheral surface on one end side of the inner cylindrical portion 4 and is connected to a part of the inner peripheral surface of the flange 2. As a result, in the torque sensor shown in FIG. 2C, the torque transmission efficiency is improved as compared with the torque sensors shown in FIGS. 2A and 2B.
また図２Ｄでは、トルク伝達部６が円周状に波形の凹凸を有するディスク部材６１から成り、ディスク部材６１のうちの４方向に楕円状の開口部６４が形成されている。図２Ｄに示すトルクセンサでは、トルク伝達部６がフランジ２の内周面のうちの全周に連結されているため、図２Ｃに示すトルクセンサに対して外力の伝達効率が上がってしまうものの、開口部６４によりその影響が低減される。
In FIG. 2D, the torque transmitting portion 6 is composed of a disk member 61 having circumferentially corrugated irregularities, and elliptical openings 64 are formed in four directions of the disk member 61. In the torque sensor shown in FIG. 2D, since the torque transmitting portion 6 is connected to the entire circumference of the inner peripheral surface of the flange 2, the transmission efficiency of the external force is increased with respect to the torque sensor shown in FIG. 2C. The opening 64 reduces the effect.
また図２Ｅでは、トルク伝達部６が直線状に波形の凹凸を有する４枚の板部材６２から構成されている。なお、各板部材６２の配置は図２Ｂと同一である。
{Circle around (2)} In FIG. 2E, the torque transmitting portion 6 is composed of four plate members 62 having linearly corrugated unevenness. The arrangement of each plate member 62 is the same as that in FIG. 2B.
なお上記では、トルク伝達部６の形状及び配置について説明したが、トルク伝達部７の形状及び配置についても同様である。
In the above description, the shape and arrangement of the torque transmitting unit 6 have been described, but the same applies to the shape and arrangement of the torque transmitting unit 7.
次に、実施の形態１に係るトルクセンサによる効果について説明する。以下では、トルクセンサが図１に示す構成である場合について説明する。また、従来のトルクセンサは、図３に示すように、実施の形態１におけるトルク伝達部６及びトルク伝達部７に凹凸が存在しない構成に相当する。
Next, the effect of the torque sensor according to the first embodiment will be described. Hereinafter, a case where the torque sensor has the configuration shown in FIG. 1 will be described. Further, as shown in FIG. 3, the conventional torque sensor corresponds to a configuration in which the torque transmitting unit 6 and the torque transmitting unit 7 in Embodiment 1 have no irregularities.
トルクセンサには、用途によっては、フランジ２及びフランジ３のうちの一方のみに径方向の外力（張力又は圧縮力）が加わる場合がある。この場合、外力の方向とセンサ素子５の位置との関係によってはトルクセンサに出力誤差が生じる。
例えば図３Ａに示すように、フランジ２に径方向の張力が加わった場合であって、その方向がセンサ素子５が位置する方向である場合には、センサ素子５の特性上、センサ素子５は張力に対する感度を持たないため、出力誤差は生じない。一方、例えば図３Ｂに示すように、フランジ２に径方向の張力が加わった場合であって、その方向がセンサ素子５が位置する方向ではない場合には、２つのセンサ素子５にせん断応力が加わるため、出力誤差が生じる。なお、図３ではフランジ２に張力が加わる場合を示したが、フランジ２に圧縮力が加わった場合及びフランジ３に張力又は圧縮力が加わった場合についても同様である。 Depending on the application, a radial external force (tensile force or compressive force) may be applied to only one of theflange 2 and the flange 3 depending on the application. In this case, an output error occurs in the torque sensor depending on the relationship between the direction of the external force and the position of the sensor element 5.
For example, as shown in FIG. 3A, when radial tension is applied to theflange 2 and the direction is the direction in which the sensor element 5 is located, the sensor element 5 Since it has no sensitivity to tension, no output error occurs. On the other hand, as shown in FIG. 3B, for example, when radial tension is applied to the flange 2 and the direction is not the direction in which the sensor elements 5 are located, shear stress is applied to the two sensor elements 5. Therefore, an output error occurs. Although FIG. 3 shows a case where tension is applied to the flange 2, the same applies to a case where a compression force is applied to the flange 2 and a case where a tension or a compression force is applied to the flange 3.
例えば図３Ａに示すように、フランジ２に径方向の張力が加わった場合であって、その方向がセンサ素子５が位置する方向である場合には、センサ素子５の特性上、センサ素子５は張力に対する感度を持たないため、出力誤差は生じない。一方、例えば図３Ｂに示すように、フランジ２に径方向の張力が加わった場合であって、その方向がセンサ素子５が位置する方向ではない場合には、２つのセンサ素子５にせん断応力が加わるため、出力誤差が生じる。なお、図３ではフランジ２に張力が加わる場合を示したが、フランジ２に圧縮力が加わった場合及びフランジ３に張力又は圧縮力が加わった場合についても同様である。 Depending on the application, a radial external force (tensile force or compressive force) may be applied to only one of the
For example, as shown in FIG. 3A, when radial tension is applied to the
ここで、トルクセンサでは、上記外力のセンサ素子５への変形伝達を抑制するためには、トルク伝達部６及びトルク伝達部７の径方向への柔らかさが重要となる。一方、トルクセンサでは、外部から加えられたトルクのセンサ素子５への変形伝達を促進するためには、トルク伝達部６及びトルク伝達部７の回転に対する剛性が重要となる。
Here, in the torque sensor, in order to suppress the above-mentioned external force from being transmitted to the sensor element 5, deformation in the radial direction of the torque transmitting unit 6 and the torque transmitting unit 7 is important. On the other hand, in the torque sensor, the rigidity of the torque transmitting unit 6 and the torque transmitting unit 7 with respect to rotation is important in order to promote the transmission of deformation of the torque applied from the outside to the sensor element 5.
そこで、実施の形態１に係るトルクセンサでは、トルク伝達部６及びトルク伝達部７に上記径方向に凹凸を設けることで、トルクのセンサ素子５への変形伝達を上記外力のセンサ素子５への変形伝達に対して相対的に大きくする。これにより、実施の形態１に係るトルクセンサは、出力誤差の低減を実現可能となる。
すなわち、実施の形態１に係るトルクセンサでは、例えば図４Ａに示すように、フランジ２に加えられた張力の方向がセンサ素子５が位置する方向ではない場合でも、トルク伝達部６の上記径方向の凹凸によって、その張力のセンサ素子５への伝達を抑制できる。その結果、実施の形態１に係るトルクセンサは、出力誤差を低減できる。なお、図４Ａではフランジ２に張力が加わる場合を示したが、フランジ２に圧縮力が加わった場合及びフランジ３に張力又は圧縮力が加わった場合についても同様である。したがって、凹凸は、トルク伝達部６，７のうちの、張力又は圧縮力が加わるフランジ側のトルク伝達部にのみ設けられていれば十分である。 Therefore, in the torque sensor according to the first embodiment, by providing irregularities in the radial direction in thetorque transmitting unit 6 and the torque transmitting unit 7, the deformation transmission of the torque to the sensor element 5 is transmitted to the sensor element 5 of the external force. Increase relative to deformation transmission. Thereby, the torque sensor according to the first embodiment can reduce the output error.
That is, in the torque sensor according toEmbodiment 1, for example, as shown in FIG. 4A, even when the direction of the tension applied to the flange 2 is not the direction in which the sensor element 5 is located, The transmission of the tension to the sensor element 5 can be suppressed by the unevenness. As a result, the torque sensor according to the first embodiment can reduce the output error. Although FIG. 4A shows a case where tension is applied to the flange 2, the same applies to a case where a compression force is applied to the flange 2 and a case where a tension or a compression force is applied to the flange 3. Therefore, it is sufficient that the unevenness is provided only in the torque transmitting portion on the flange side to which tension or compression force is applied, of the torque transmitting portions 6 and 7.
すなわち、実施の形態１に係るトルクセンサでは、例えば図４Ａに示すように、フランジ２に加えられた張力の方向がセンサ素子５が位置する方向ではない場合でも、トルク伝達部６の上記径方向の凹凸によって、その張力のセンサ素子５への伝達を抑制できる。その結果、実施の形態１に係るトルクセンサは、出力誤差を低減できる。なお、図４Ａではフランジ２に張力が加わる場合を示したが、フランジ２に圧縮力が加わった場合及びフランジ３に張力又は圧縮力が加わった場合についても同様である。したがって、凹凸は、トルク伝達部６，７のうちの、張力又は圧縮力が加わるフランジ側のトルク伝達部にのみ設けられていれば十分である。 Therefore, in the torque sensor according to the first embodiment, by providing irregularities in the radial direction in the
That is, in the torque sensor according to
また、実施の形態１に係るトルクセンサでは、例えば図４Ｂに示すように、トルクセンサに通常のトルクが加えられた場合には、２つのセンサ素子５にせん断応力が加わるため、従来通りトルクが出力される。
Further, in the torque sensor according to the first embodiment, as shown in FIG. 4B, for example, when a normal torque is applied to the torque sensor, a shear stress is applied to the two sensor elements 5, so that the torque is conventionally increased. Is output.
また、他軸干渉の低減のために２つのセンサ素子５が設けられたトルクセンサでは、例えば図４Ｃに示すように、フランジ２に双方向のトルクが加わった場合に、２つのセンサ素子５に加わる信号の向きが互いに反転する。その結果、計測部８において出力が相殺され、出力誤差が低減される。
Further, in a torque sensor provided with two sensor elements 5 for reducing interference with other axes, for example, as shown in FIG. 4C, when a bidirectional torque is applied to the flange 2, the two sensor elements 5 The directions of the added signals are inverted. As a result, the output is canceled in the measuring section 8, and the output error is reduced.
以上のように、この実施の形態１によれば、トルクセンサは、外筒部１と、外筒部１の一端に連結されたフランジ２と、外筒部１の他端に連結されたフランジ３と、外筒部１と同一の軸心上に位置する内筒部４と、内筒部４の外周面に設けられ、軸心に対して斜め方向を向いた抵抗ゲージを有するセンサ素子５と、一端がフランジ２の内周面に連結され、他端が内筒部４の一端側の外周面に連結された薄板部材であるトルク伝達部６と、一端がフランジ３の内周面に連結され、他端が内筒部４の他端側の外周面に連結された薄板部材であるトルク伝達部７とを備え、トルク伝達部６及びトルク伝達部７のうちの少なくとも一方は、軸心に対する径方向に凹凸を有する。これにより、実施の形態１に係るトルクセンサは、一端のみに加えられた径方向の外力による出力誤差を低減可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the torque sensor includes the outer cylinder 1, the flange 2 connected to one end of the outer cylinder 1, and the flange 2 connected to the other end of the outer cylinder 1. 3, an inner cylinder part 4 located on the same axis as the outer cylinder part 1, and a sensor element 5 provided on the outer peripheral surface of the inner cylinder part 4 and having a resistance gauge directed obliquely to the axis. One end is connected to the inner peripheral surface of the flange 2, and the other end is a thin plate member connected to the outer peripheral surface on one end side of the inner cylindrical portion 4. And a torque transmitting portion 7 which is a thin plate member having the other end connected to the outer peripheral surface on the other end side of the inner cylindrical portion 4, and at least one of the torque transmitting portion 6 and the torque transmitting portion 7 has a shaft. It has irregularities in the radial direction with respect to the core. Thereby, the torque sensor according to the first embodiment can reduce an output error due to a radial external force applied only to one end.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
In the invention of the present application, within the scope of the invention, any constituent element of the embodiment can be modified or any constituent element of the embodiment can be omitted.
この発明に係るトルクセンサは、一端のみに加えられた径方向の外力による出力誤差を低減可能となり、トルクを検出するトルクセンサに用いるのに適している。
The torque sensor according to the present invention can reduce an output error due to a radial external force applied only to one end, and is suitable for use as a torque sensor for detecting torque.
１ 外筒部
２ フランジ（第１フランジ）
３ フランジ（第２フランジ）
４ 内筒部
５ センサ素子
６ トルク伝達部（第１トルク伝達部）
７ トルク伝達部（第２トルク伝達部）
８ 計測部
６１ ディスク部材
６２ 板部材
６３ 凹部
６４ 開口部
７１ ディスク部材 1outer cylinder 2 flange (first flange)
3 flange (second flange)
4inner cylinder part 5 sensor element 6 torque transmitting part (first torque transmitting part)
7 Torque transmission unit (second torque transmission unit)
8 Measuringunit 61 Disk member 62 Plate member 63 Recess 64 Opening 71 Disk member
２ フランジ（第１フランジ）
３ フランジ（第２フランジ）
４ 内筒部
５ センサ素子
６ トルク伝達部（第１トルク伝達部）
７ トルク伝達部（第２トルク伝達部）
８ 計測部
６１ ディスク部材
６２ 板部材
６３ 凹部
６４ 開口部
７１ ディスク部材 1
3 flange (second flange)
4
7 Torque transmission unit (second torque transmission unit)
8 Measuring
Claims (6)
- 外筒部と、
前記外筒部の一端に連結された第１フランジと、
前記外筒部の他端に連結された第２フランジと、
前記外筒部と同一の軸心上に位置する内筒部と、
前記内筒部の外周面に設けられ、前記軸心に対して斜め方向を向いた抵抗ゲージを有するセンサ素子と、
一端が前記第１フランジの内周面に連結され、他端が前記内筒部の一端側の外周面に連結された薄板部材である第１トルク伝達部と、
一端が前記第２フランジの内周面に連結され、他端が前記内筒部の他端側の外周面に連結された薄板部材である第２トルク伝達部とを備え、
前記第１トルク伝達部及び前記第２トルク伝達部のうちの少なくとも一方は、前記軸心に対する径方向に凹凸を有する
ことを特徴とするトルクセンサ。 An outer cylinder,
A first flange connected to one end of the outer cylinder,
A second flange connected to the other end of the outer cylinder,
An inner cylinder portion located on the same axis as the outer cylinder portion,
A sensor element provided on an outer peripheral surface of the inner cylindrical portion and having a resistance gauge directed obliquely to the axis;
A first torque transmitting portion which is a thin plate member having one end connected to the inner peripheral surface of the first flange and the other end connected to the outer peripheral surface on one end side of the inner cylindrical portion;
A second torque transmitting portion which is a thin plate member having one end connected to the inner peripheral surface of the second flange and the other end connected to the outer peripheral surface on the other end side of the inner cylindrical portion;
A torque sensor, wherein at least one of the first torque transmitting unit and the second torque transmitting unit has irregularities in a radial direction with respect to the axis. - 前記第１トルク伝達部及び前記第２トルク伝達部のうちの前記凹凸を有するトルク伝達部は、前記軸心に対する径方向のうちの前記センサ素子が位置する方向を除く方向に空間が存在する
ことを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。 The torque transmitting portion having the unevenness of the first torque transmitting portion and the second torque transmitting portion has a space in a direction other than a direction in which the sensor element is located in a radial direction with respect to the axis. The torque sensor according to claim 1, wherein: - 前記第１トルク伝達部及び前記第２トルク伝達部のうちの前記凹凸を有するトルク伝達部は、前記他端が、前記内筒部の外周面のうちの全周に連結された
ことを特徴とする請求項２記載のトルクセンサ。 The other end of the torque transmitting portion having the unevenness of the first torque transmitting portion and the second torque transmitting portion is connected to the entire outer peripheral surface of the inner cylindrical portion. The torque sensor according to claim 2, wherein - 前記第１トルク伝達部及び前記第２トルク伝達部のうちの前記凹凸を有するトルク伝達部は、前記一端が、前記第１フランジ及び前記第２フランジのうちの連結対象である一方のフランジの内周面のうちの一部に連結された
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載のトルクセンサ。 The one of the first torque transmitting unit and the second torque transmitting unit, which has the unevenness, has the one end in one of the first flange and the second flange to be connected. The torque sensor according to claim 2, wherein the torque sensor is connected to a part of the peripheral surface. - 前記センサ素子は、前記内筒部を挟んで対向した２つのセンサ素子である
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか１項記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the sensor element is two sensor elements that face each other across the inner cylindrical portion. - 前記凹凸は波形である
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの何れか１項記載のトルクセンサ。 The torque sensor according to claim 1, wherein the unevenness has a waveform.
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