WO2020012762A1 - トルクセンサの取り付け構造 - Google Patents

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WO2020012762A1
WO2020012762A1 PCT/JP2019/018144 JP2019018144W WO2020012762A1 WO 2020012762 A1 WO2020012762 A1 WO 2020012762A1 JP 2019018144 W JP2019018144 W JP 2019018144W WO 2020012762 A1 WO2020012762 A1 WO 2020012762A1
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torque sensor
sensor
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torque
mounting
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PCT/JP2019/018144
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嵩幸 遠藤
啓也 星野
陽子 安富
四輩 熊
勇二 臼井
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日本電産コパル電子株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/108—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving resistance strain gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0061—Force sensors associated with industrial machines or actuators
    • G01L5/0076—Force sensors associated with manufacturing machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J13/085—Force or torque sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
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    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/14—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/1407—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs
    • G01L3/1428—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers
    • G01L3/1457—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers involving resistance strain gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0061—Force sensors associated with industrial machines or actuators

Definitions

  • the embodiment of the present invention relates to a torque sensor applied to, for example, a robot arm and the like, and relates to a mounting structure of the torque sensor.
  • the torque sensor has a first structure to which a torque is applied, a second structure to which the torque is output, and a plurality of strain generating portions as beams connecting the first structure and the second structure.
  • a plurality of strain gauges as sensor elements are arranged in these strain generating portions.
  • a bridge circuit is configured by these strain gauges (see, for example, Patent Documents 1, 2, and 3).
  • JP 2013-097735 A JP-A-2005-049209 JP, 2017-172983, A JP 2010-169586 A
  • a disc-shaped torque sensor has a first structure, a second structure, and a third structure between the first structure and the second structure, and the first structure and the second structure.
  • a strain-generating body as a strain sensor and a strain gauge.
  • the torque sensor When the first structure is fixed to, for example, a base of a robot arm, and the second structure is fixed to, for example, an arm of a robot arm, the torque sensor includes not only the torque but also the transfer weight and load of the robot arm. And the bending moment accompanying the operation acceleration and the reaction force load are applied.
  • the shape of the first structure of the torque sensor is assumed to be, for example, a cylinder and the shape of the base of the robot arm is assumed to be a cylinder
  • the axes are matched by fitting the cylinder into the cylinder.
  • the axes coincide, it is unclear exactly where the cylinder and cylinder are in contact. That is, the cylinder and the cylinder are not true circles, and the outer diameter of the cylinder and the inner diameter of the cylinder have variations, respectively. For this reason, it is expected that the outer surface of the cylinder and the inner surface of the cylinder will come into contact at several places at random.
  • the first structure of the torque sensor and the base or arm of the robot arm come into contact at random at several places, when a bending moment other than torque or a translational force is applied to the torque sensor, the first The structure and the second structure are deformed asymmetrically, and the strain sensor is deformed asymmetrically with the deformation, and an output is output from the sensor.
  • a bending moment or load (X-axis direction Fx, Y-axis direction Fy, Z-axis direction Fz) other than torque is applied to the torque sensor, that is, a translational force is applied
  • a plurality of strain sensors provided in the torque sensor respond to displacement. Distortion occurs.
  • the bridge circuit of the torque sensor is configured to output a voltage with respect to a force in the torque direction and not output a voltage with respect to a force in a direction other than the torque.
  • the first structure or the second structure is asymmetrically deformed, asymmetrical distortion occurs in the plurality of distortion sensors provided in the torque sensor. Due to this other-axis interference, a sensor output is generated, and the detection accuracy of the torque sensor is reduced.
  • the embodiment of the present invention provides a torque sensor mounting structure capable of improving the detection accuracy of the torque sensor.
  • the mounting structure of the torque sensor according to the present embodiment includes a first structure, a second structure, a third structure provided between the first structure and the second structure, and a first structure.
  • a torque sensor including at least two sensor units provided between a structure and the second structure; one of the first structure and the first mounting unit; And a plurality of contact portions provided on one of the two attachment portions and in contact with the other of the first structure and the first attachment portion and the other of the second structure and the second attachment portion.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a robot arm to which the first embodiment is applied.
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of a torque sensor applied to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating an example of a mounting structure of the torque sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3. Sectional drawing which extracts and shows the part shown by arrow A of FIG.
  • FIG. 7 is a sectional view showing an example of a mounting structure of a torque sensor according to a second embodiment.
  • FIG. 10 is a sectional view showing an example of a torque sensor mounting structure according to a third embodiment. Sectional drawing which extracts and shows the part shown by arrow B of FIG. FIG.
  • FIG. 13 is a sectional view showing a modification of the third embodiment.
  • FIG. 14 is a plan view showing a modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 17 is a plan view showing a modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 1 shows an example of an articulated robot, that is, a robot arm 30.
  • the robot arm 30 includes, for example, a base 31, a first arm 32, a second arm 33, a third arm 34, a fourth arm 35, a first drive unit 36, a second drive unit 37 as a drive source, and a third drive unit. 38, and a fourth driving unit 39.
  • the configuration of the robot arm 30 is not limited to this, and can be deformed.
  • the first arm 32 is rotatable with respect to the base 31 by the first drive unit 36 provided on the first joint J1.
  • the second arm 33 is rotatable with respect to the first arm 32 by a second driving unit 37 provided at the second joint J2.
  • the third arm 34 is rotatable with respect to the second arm 33 by a third drive unit 38 provided at the third joint J3.
  • the fourth arm 35 is rotatably provided with respect to the third arm 34 by a fourth drive unit 39 provided at the fourth joint J4. Hands and various tools (not shown) are mounted on the fourth arm 35.
  • the first to fourth driving units 36 to 39 include, for example, a motor, a reduction gear, and a torque sensor, which will be described later.
  • FIG. 2 shows an example of a disk-shaped torque sensor 40 applied to the present embodiment.
  • the torque sensor 40 includes a first structure 41, a second structure 42, a plurality of third structures 43, a first strain sensor 44 and a second strain sensor 45 as a sensor unit, and the like.
  • the first structure 41 and the second structure 42 are formed in a ring shape, and the diameter of the second structure 42 is smaller than the diameter of the first structure 41.
  • the second structure 42 is arranged concentrically with the first structure 41, and the first structure 41 and the second structure 42 are connected by a third structure 43 as a plurality of radially arranged beams. Have been.
  • the plurality of third structures 43 transmit torque between the first structure 41 and the second structure 42.
  • the second structure 42 has a hollow portion 42a, and, for example, a wiring (not shown) is passed through the hollow portion 42a.
  • the first structure 41, the second structure 42, and the plurality of third structures 43 are made of metal, for example, stainless steel. However, as long as mechanical strength sufficient for applied torque can be obtained. It is also possible to use materials other than metals.
  • the first structure 41, the second structure 42, and the plurality of third structures 43 have, for example, the same thickness.
  • the mechanical strength of the torque sensor 40 is set by the thickness, width, and length of the third structure 43.
  • a first strain sensor 44 and a second strain sensor 45 are provided between the first structure 41 and the second structure 42. Specifically, one end of a strain body 44a forming the first strain sensor 44 and one end of a strain body 45a forming the second strain sensor 45 are joined to the first structure 41, and the strain body 44a, The other end of 45a is joined to the second structure 42.
  • the thickness of the strain bodies 44a and 45a is smaller than the thickness of the first structure 41, the second structure 42, and the plurality of third structures 43.
  • a plurality of unillustrated strain gauges as sensor elements are provided on the surfaces of the strain generating bodies 44a and 45a, respectively.
  • a first bridge circuit is configured by the sensor element provided on the strain body 44a, and a second bridge circuit is configured by the sensor element provided on the strain body 45a. That is, the torque sensor 40 includes two bridge circuits.
  • the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45 are arranged symmetrically with respect to the center of the first structure 41 and the second structure 42 (the center of action of torque). In other words, the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45 are arranged on the diameter of the first and second annular structures 41 and 42.
  • the first strain sensor 44 (strain body 44a) is connected to the flexible board 46
  • the second strain sensor 45 (strain body 45a) is connected to the flexible board 47.
  • the flexible boards 46 and 47 are connected to a printed board (not shown) covered by a cover 48.
  • An operational amplifier for amplifying the output voltages of the two bridge circuits is disposed on the printed circuit board. Since the circuit configuration is not the essence of the present embodiment, the description is omitted.
  • the torque sensor 40 is provided in, for example, the first drive unit 36 of the robot arm 30.
  • the torque sensor 40 can be provided in, for example, the second drive unit 37 to the fourth drive unit 39 of the robot arm 30.
  • the first structure 41 of the torque sensor 40 is fixed to the first arm 32 by a plurality of bolts 51. That is, the plurality of bolts 51 are inserted into the flange 32 a of the first arm 32, and these bolts 51 are screwed to the surface of the first structure 41. Therefore, a part of the back surface of the flange 32 a of the first arm 32 is fixed to the surface of the first structure 41.
  • the first drive unit 36 includes, for example, a motor 36a and a speed reducer 36b.
  • the speed reducer 36b includes, for example, a case 36b-1, an output shaft 36b-2, a bearing 36b-3, and a plurality of gears (not shown).
  • the output shaft 36b-2 is connected to the shaft 36a-1 of the motor 36a via a plurality of gears (not shown), and is provided rotatably with respect to the case 36b-1 by bearings 36b-3.
  • the motor 36a is provided in a case 36b-1 of the speed reducer 36b, and the case 36b-1 is fixed to the base 31, for example.
  • the second structure 42 of the torque sensor 40 is connected to the output shaft 36b-2 of the speed reducer 36b by a plurality of bolts 52. That is, the back surface of the second structure 42 is fixed to the front surface of the output shaft 36b-2.
  • an inner side surface (hereinafter, simply referred to as a side surface) 32b which is perpendicular to the back surface, is provided around the back surface of the flange 32a.
  • the side surface 32b and the back surface form, for example, a step.
  • the side surface 32b is an outer peripheral surface of the torque sensor 40, that is, a surface parallel to the outer peripheral surface of the first structure 41, and is separated from the outer peripheral surface of the first structure 41 by a predetermined distance L1.
  • a step portion 41a is provided on an outer peripheral portion of the first structure 41, and a side surface 41b of the step portion 41a is separated from a side surface 32b of the flange 32a by a distance L1. I have.
  • the side surface 41b of the step portion 41a is also referred to as the side surface 41b of the first structure 41.
  • a plurality of pins 61 as first contact portions are provided on the outer peripheral portion of the first structure 41.
  • the number of pins 61 is an even number, for example, four.
  • the number of the pins 61 is greater than the number of the flexure elements 44a, 45a or equal to the number of the flexure elements 44a, 45a.
  • the four pins 61 are arranged at equal intervals on the outer peripheral portion of the first structure 41. Specifically, the pins 61 are provided on a straight line connecting the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45 and on a straight line orthogonal to the straight line. However, the number and arrangement of the pins 61 are not limited to this. For example, the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45 may be arranged at positions shifted by 45 ° with respect to the four pins 61 arranged at every 90 °.
  • the four strain sensors may be arranged at the same angle as the four pins 61 or may be arranged at positions shifted by 45 ° from the four pins 61, respectively. .
  • the pin 61 is made of, for example, a cylindrical metal, and one end of the pin 61 is inserted into the bottom 41c of the step 41a, as shown in FIG. Specifically, the pin 61 is press-fitted in an axial direction orthogonal to the surface of the torque sensor 40, and the side surface of the pin 61 is in contact with the side surface 41b of the step portion 41a.
  • the pin 61 is not limited to metal, but can be made of resin.
  • the diameter of the pin 61 is equal to the distance L1 between the side surface 32b of the flange 32a and the side surface 41b of the step portion 41a. Therefore, the side surfaces of the four pins 61 are in line contact with the side surface 32b of the flange 32a, and the side surfaces of the four pins 61 are in line contact with the side surface of the first structure 41 of the torque sensor 40. In other words, the side surface 41b of the first structure 41 of the torque sensor 40 is not in contact with the flange 32a of the first arm 32 except for the four pins 61.
  • a plurality of pins 62 as second contact portions are provided on the back surface of the second structure 42 of the torque sensor 40.
  • the number of the pins 62 is an even number, for example, four, like the pins 61.
  • the four pins 62 are arranged at equal intervals in the second structure 42.
  • the arrangement of the pin 62 is the same as that of the pin 61.
  • the pins 62 are provided on a straight line connecting the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45 and on a straight line orthogonal to the straight line.
  • the number and arrangement of the pins 62 are not limited to this.
  • the pin 62 is made of, for example, a columnar metal like the pin 61, and one end of the pin 62 is inserted (press-fitted) into the back surface of the second structure 42 as shown in FIG. 5. .
  • the pin 62 can be made of a resin material like the pin 61.
  • the diameter of the pin 62 is equivalent to that of the pin 61, and the side surface of the pin 62 is in line contact with the side surface of the output shaft 36b-2 of the speed reducer 36b. For this reason, the side surface of the output shaft 36b-2 is connected to the second structure 42 of the torque sensor 40 via the four pins 62. In other words, the second structure 42 of the torque sensor 40 does not contact the side surface of the output shaft 36b-2 except for the four pins 62.
  • the torque sensor 40 when the speed reducer 36b is driven by the motor 36a, a force in the torque (Mz) direction is applied to the torque sensor 40.
  • the first structure 41 of the torque sensor 40 is displaced in the torque (Mz) direction with respect to the second structure 42.
  • the torque sensor 40 outputs electric signals from the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45, and can detect torque.
  • the side surface of the first structure 41 of the torque sensor 40 is in contact with the flange 32a of the first arm 32 at the portion of the four pins 61, and is not in contact with the flange 32a of the first arm 32 at portions other than the pin 61.
  • the second structure 42 of the torque sensor 40 contacts the side surface of the output shaft 36b-2 at the portion of the four pins 62, and does not contact the side surface of the output shaft 36b-2 at the portion other than the pins 62.
  • the first structure 41 can be deformed in a well-balanced manner with respect to the second structure 42, and the strain-generating body 44 a forming the first strain sensor 44 and the strain-generating body 44 forming the second strain sensor 45
  • the body 45a can deform symmetrically. Therefore, the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45 suppress the output of signals for bending moments and translational forces in directions other than torque (Mx, My).
  • the first structure 41 of the torque sensor 40 is connected to the side surface 32b of the first arm 32, for example, as the first attachment portion via the four pins 61 as the first contact portion.
  • the second structure 42 is in contact with the second shaft 42 via four pins 62 as a second contact portion, and a line is formed on the side surface of the output shaft 36b-2 of the speed reducer 36b provided on the base 31 as the second mounting portion. In contact. Therefore, when a bending moment or a translational force is generated in the first arm 32 in a direction other than the torque (Mx, My), the first structure 41 of the torque sensor 40 is deformed in a well-balanced manner with respect to the second structure 42.
  • the strain body 44a of the first strain sensor 44 and the strain body 45a of the second strain sensor 45 deform symmetrically. For this reason, it is possible to suppress the output of signals for bending moments and translational forces in directions other than torque (Mx, My). Therefore, other-axis interference can be reduced, and the accuracy of torque detection can be improved.
  • the side surface of the first structure 41 of the torque sensor 40 and the side surface of the first arm 32 are not perfect circles when viewed microscopically, but are slightly deformed. are doing. Therefore, the side surface of the first structure 41 and the side surface of the first arm 32 come into contact with each other at a plurality of portions. If the side surface of the first structure 41 and the side surface of the first arm 32 are in uniform contact with each other over the entire surface, the strain-generating body 44a constituting the first strain sensor 44 and the strain-generating body constituting the second strain sensor 45 The body 45a generates a symmetrical distortion with respect to a bending moment other than the torque applied to the torque sensor 40 and a translational force.
  • the side of the first structure 41 and the side of the first arm 32 are not on, for example, a straight line connecting the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45 and a straight line orthogonal to this straight line, and are not equally spaced.
  • the deformation of the flexure element 44a and the flexure element 45a is asymmetric, and a signal is generated.
  • the side surface of the first structure 41 and the side surface of the first arm 32 contact each other via the four pins 61, and correspond to the two pins 61 arranged on the diameter.
  • the flexure element 44a and the flexure element 45a are arranged, the flexure element 44a and the flexure element 45a generate a strain symmetric with respect to a bending moment other than the torque applied to the torque sensor 40 or a translational force. Occurs.
  • the torque sensor 40 can suppress generation of a signal for a bending moment other than the torque or a translational force. Therefore, the accuracy of torque detection can be improved.
  • FIG. 6 shows a second embodiment.
  • the plurality of pins 61 are provided on the first structure 41 of the torque sensor 40, and the plurality of pins 62 are provided on the second structure 42 of the torque sensor 40.
  • the plurality of pins 61 are provided on the first structure 41 of the torque sensor 40, and the plurality of pins 62 are provided on the second structure 42 of the torque sensor 40.
  • one end of the plurality of pins 61 is inserted (press-fit) into the flange 32a of the first arm 32, and one end of the plurality of pins 62 is inserted into, for example, the output shaft 36b-2 of the reduction gear 36b. (Press fit).
  • the side surface of the pin 61 is in contact with the side surface of the first structure 41 of the torque sensor 40 and the side surface 32b of the flange 32a.
  • the side surface of the pin 62 is in contact with the side surface 42c of the step portion 42b provided on the second structure 42 of the torque sensor 40 and the side surface 36b-5 forming the step portion 36b-4 of the output shaft 36b-2. .
  • the first structure 41 of the torque sensor 40 contacts the side surface 32b of, for example, the first arm 32 as the first attachment portion via the plurality of pins 61 as the first contact portion
  • the second structure 42 contacts the side surface 36b-5 of the output shaft 36b-2 of the speed reducer 36b provided on the base 31 as the second mounting portion via a plurality of pins 62 as a second contact portion.
  • interference with other axes can be reduced as in the first embodiment, and the accuracy of torque detection can be improved.
  • the plurality of pins 61 are provided in a direction orthogonal to the surface of the torque sensor 40. However, it is not limited to this.
  • the plurality of pins 61 are press-fitted on the side surfaces of the first structure 41 of the torque sensor 40. In other words, one end of the pin 61 is pressed into the side surface of the first structure 41 along the diameter direction of the torque sensor 40.
  • the other end of the pin 61 is processed into a spherical shape and is in point contact with the side surface 32 b of the flange 32 a of the first arm 32.
  • the plurality of pins 61 are provided on the side surface of the first structure 41 of the torque sensor 40, but are not limited to this.
  • each of the plurality of pins 61 is press-fitted into the side surface 32b of the flange 32a, and the other end of the spherical shape is brought into point contact with the side surface of the first structure 41 of the torque sensor 40. You may.
  • the plurality of pins 61 are provided on the side surface of the first structure 41 of the torque sensor 40, and the other spherical end of the pin 61 is in point contact with the side surface 32b of the flange 32a. I have. For this reason, since the contact area between the pin 61 and the side surface 32b of the flange 32a is smaller than in the first and second embodiments, the output of a signal with respect to the bending moment and the translation force in directions other than the torque (Mx, My) is performed. Can be suppressed. Therefore, other-axis interference can be reduced, and the accuracy of torque detection can be improved.
  • FIG. 9 shows a modification of FIG.
  • Each of the plurality of pins 61 can be moved in and out of the first structure 41 of the torque sensor 40, and a coil spring 63 as an elastic member provided in the first structure 41 allows the pin 61 to be moved from the side of the first structure 41. It is biased in the protruding direction.
  • the pin 61 can be moved in and out from the side surface of the first structure 41, and is urged by the coil spring 63 in a direction protruding from the side surface of the first structure 41. Therefore, when a bending moment or a translational force is generated in the first arm 32 in a direction other than the torque (Mx, My), the transmission of the bending moment or the translational force to the torque sensor 40 by the pin 61 can be reduced. Therefore, it is possible to further suppress the output of signals for bending moments and translational forces in directions other than torque (Mx, My).
  • FIG. 10 shows a fourth embodiment.
  • a plurality of protrusions 32c are provided integrally on the inner surface of the first arm 32.
  • the tip of the projection 32c has a spherical shape, and the tip of the projection 32c is in point contact with the outer peripheral surface of the first structure 41 of the torque sensor 40.
  • the number of the plurality of projections 32c is an even number, for example, four.
  • the four projections 32c are arranged at equal intervals. Specifically, they are arranged on two straight lines inclined at, for example, 45 ° with respect to a straight line connecting the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45.
  • the present invention is not limited to this, and may be arranged on a straight line connecting the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45 and on a straight line orthogonal to the straight line.
  • the present invention is not limited to this.
  • a plurality of protrusions 41 d may be provided on the outer peripheral surface of the first structure 41 of the torque sensor 40, and the tips of these protrusions 41 d may be brought into point contact with the inner surface of the first arm 32. .
  • the projections 32c and 41d may have a semi-cylindrical shape, and the side surfaces of the semi-cylindrical projections 32c and 41d are brought into line contact with the outer peripheral surface of the first structure 41 or the inner side surface of the first arm 32. Is also good.
  • a plurality of protrusions 32c are provided on the inner surface of the first arm 32, and these protrusions 32c are brought into contact with the outer peripheral surface of the first structure 41 of the torque sensor 40, or the plurality of protrusions 41d are provided.
  • the protrusions 41 d are provided on the outer peripheral surface of the first structure 41, and these projections 41 d are in contact with the inner surface of the first arm 32.
  • the plurality of protrusions 32c are formed on the inner surface of the first arm 32, and the plurality of protrusions 41d are formed integrally on the outer peripheral surface of the first structure 41. For this reason, the number of parts is small, and the number of assembling steps can be reduced.
  • FIG. 11 shows a modification of FIG. In FIG. 11, for example, a plurality of projections 32d are provided integrally on the inner side surface of the first arm 32.
  • the protrusion 32d is formed in an arc shape along the outer peripheral surface of the first structure 41 of the torque sensor 40, and the side surface of the protrusion 32d is in surface contact with a part of the outer peripheral surface of the first structure 41 of the torque sensor 40. .
  • the number of projections of the plurality of projections 32d is an even number, for example, four.
  • the four protrusions 32d are, for example, on a straight line connecting the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45 (positions corresponding to the first strain sensor 44 and the second strain sensor 45) and on a straight line orthogonal to the straight line. Placed in However, it is also possible to arrange at the same position as in FIG.
  • the plurality of protrusions 32d are provided on the inner side surface of the first arm 32, but are not limited to this.
  • a plurality of protrusions 41 e may be provided on the outer peripheral surface of the first structure 41 of the torque sensor 40, and these protrusions 41 e may be brought into surface contact with the inner surface of the first arm 32.
  • the plurality of arc-shaped projections 32d provided on a part of the inner surface of the first arm 32 are in surface contact with a part of the outer peripheral surface of the first structure 41 of the torque sensor 40, and the first A plurality of arc-shaped projections 41 e provided on a part of the outer peripheral surface of the structure 41 are in surface contact with a part of the inner surface of the first arm 32.
  • FIG. 12 shows a fifth embodiment.
  • the fifth embodiment is a modification of the fourth embodiment, and the outer shape of the first structure 41 of the torque sensor 40 is, for example, a quadrangle or more polygon, for example, an octagon. ing.
  • Each vertex 41f of the polygon is, for example, in line contact with the inner surface of the first arm 32, for example.
  • the fifth embodiment is not limited to the case where the outer shape of the first structure 41 of the torque sensor 40 is a polygon.
  • the shape of the inner surface of the first arm 32 is a polygon
  • the outer peripheral surface of the first structure 41 of the torque sensor 40 having a disk-shaped outer shape on each side 32 e of the polygon is, for example, a line. It is also possible to make contact.
  • the outer shape of the first structure 41 of the torque sensor 40 is a polygon, and the inner surface of the first arm 32 is brought into contact with each vertex 41f of the polygon, or the inner surface of the first arm 32 is formed. Is a polygon, and the first structure 41 of the disc-shaped torque sensor 40 is brought into contact with each side 32e of the polygon. For this reason, similarly to the first to fourth embodiments, it is possible to reduce the interference between the other axes and improve the torque detection accuracy.
  • FIGS. 14 and 15 show a modification of the fifth embodiment, in which a plurality of contact portions 71 and a plurality of strain sensors 72 between the first structure 41 and the first arm 32 of the torque sensor 40 are schematically shown. Is shown.
  • the number of contact points between the first structure 41 of the torque sensor 40 and the first arm 32 is not limited to an even number, but may be an odd number.
  • the number of strain sensors is not limited to an even number, but may be an odd number.
  • FIG. 14 shows a case where the number of contact portions between the first structure 41 of the torque sensor 40 and the first arm 32 is even, for example, four, and the number of strain sensors is odd, for example, three. .
  • FIG. 15 shows a case where the number of contact portions between the first structure 41 of the torque sensor 40 and the first arm 32 is an odd number, for example, five, and the number of strain sensors is an odd number, for example, five. .
  • the plurality of strain sensors 72 are arranged at equal intervals, and the plurality of contact portions 71 are also arranged at equal intervals.
  • one sensor section 72 is arranged at a position corresponding to the contact section 71.
  • the number of places where the sensor unit 72 is arranged at a position corresponding to the contact unit 71 may be two or more.
  • the contact portions 71 are arranged at positions corresponding to the middle between two adjacent sensor portions 72.
  • the present invention is not limited to the above embodiments as they are, and may be embodied by modifying the components without departing from the scope of the invention at the stage of implementation.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Further, components of different embodiments may be appropriately combined.

Abstract

トルクセンサの検出精度を向上させることが可能なトルクセンサの取り付け構造を提供する。　トルクセンサ４０は、第１構造体４１と、第２構造体４２と、第１構造体と第２構造体との間に設けられた第３構造体４３と、第１構造体と第２構造体との間に設けられた少なくとも２つのセンサ部４４、４５とを具備する。複数の接触部６１、６２は、第１構造体４１と第１取り付け部３２の一方、及び前記第２構造体４２と第２取り付け部３６の一方に設けられ、第１構造体４１と第１取り付け部３２の他方、及び第２構造体４２と第２取り付け部３６の他方に接触する。

Description

トルクセンサの取り付け構造
　本発明の実施形態は、例えばロボットアーム等に適用されるトルクセンサに係わり、トルクセンサの取り付け構造に関する。
　トルクセンサは、トルクが印加される第１構造体と、トルクが出力される第２構造体と、第１構造体と第２構造体とを連結する梁としての複数の起歪部とを有し、これら起歪部にセンサ素子としての複数の歪ゲージが配置されている。これら歪ゲージによりブリッジ回路が構成されている（例えば特許文献１、２、３参照）。
　自動車のエンジン等の出力部に生じるトルクを測定するトルク量変換器において、トルク以外の曲げ応力の影響を低減する技術が開発されている（例えば特許文献４参照）。
特開２０１３－０９６７３５号公報 特開２０１５－０４９２０９号公報 特開２０１７－１７２９８３号公報 特開２０１０－１６９５８６号公報
　例えば円盤状のトルクセンサは、第１構造体と第２構造体と、第１構造体と第２構造体との間の第３構造体とを有し、第１構造体と第２構造体との間に歪センサとしての起歪体や、歪ゲージが設けられる。
　第１構造体をロボットアームの例えば基台に固定し、第２構造体をロボットアームの例えばアームに固定して使用する場合、トルクセンサには、トルク以外に、ロボットアームの搬送重量と負荷までの距離、及び動作加速度に伴う曲げモーメントや、その反力の荷重が加わる。
　トルクセンサをロボットアームに取り付ける場合、トルクセンサの軸心とロボットアームの例えばアームや基台の軸心とを合せる必要がある。
　トルクセンサの第１構造体の形状を例えば円柱と仮定し、ロボットアームの基台の形状を円筒と仮定した場合、円柱を円筒内に嵌め合わせることにより、軸心が一致される。しかし、この場合、軸心は一致するものの、円柱と円筒が厳密にどこで接触しているかが不明確である。すなわち、円柱と円筒は真円ではなく、円柱の外径と円筒の内径は、それぞればらつきを有する。このため、円柱の外面と円筒の内面は、ランダムに数か所で接触することが予想される。
　このように、トルクセンサの第１構造体とロボットアームの基台やアームとがランダムに数か所で接触した場合、トルクセンサにトルク以外の曲げモーメントや、並進力を印加した際、第１構造体や第２構造体が非対称に変形され、その変形に伴い歪センサが非対称に変形し、センサから出力が出てしまう。
　トルクセンサにトルク以外の曲げモーメントや荷重（Ｘ軸方向Ｆｘ、Ｙ軸方向Ｆｙ、Ｚ軸方向Ｆｚ）すなわち並進力が印加されると、トルクセンサに設けられた複数の歪センサには変位に応じた歪が生じる。通常、トルクセンサのブリッジ回路は、トルク方向の力に対して電圧を出力し、トルク以外の方向の力に対して電圧を出力しないように構成されている。しかし、第１構造体、或は第２構造体が非対称に変形すると、トルクセンサに設けられた複数の歪センサに非対称な歪が生じる。この他軸干渉によって、センサ出力が発生し、トルクセンサの検出精度が低下していた。
　本発明の実施形態は、トルクセンサの検出精度を向上させることが可能なトルクセンサの取り付け構造を提供する。
　本実施形態のトルクセンサの取り付け構造は、第１構造体と、第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に設けられた第３構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に設けられた少なくとも２つのセンサ部と、を具備するトルクセンサと、前記第１構造体と第１取り付け部の一方、及び前記第２構造体と第２取り付け部の一方に設けられ、前記第１構造体と第１取り付け部の他方、及び前記第２構造体と第２取り付け部の他方に接触する複数の接触部と、を具備する。
第１実施形態が適用されるロボットアームの一例を示す斜視図。 第１実施形態に適用されるトルクセンサの一例を示す平面図。 第１実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す平面図。 図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図。 図４の矢印Ａで示す部分を取り出して示す断面図。 第２実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す断面図。 第３実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す断面図。 図７の矢印Ｂで示す部分を取り出して示す断面図。 第３実施形態の変形例を示す断面図。 第４実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す平面図。 第４実施形態の変形例を示す平面図。 第５実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す平面図。 第５実施形態の変形例を示す平面図。 第５実施形態の変形例を示す概略図。 第５実施形態の変形例を示す概略図。
　以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一符号を付している。
　先ず、図１、図２を参照して、本実施形態が適用されるロボットアーム３０、及びトルクセンサ４０について説明する。
　図１は、多関節ロボット、すなわち、ロボットアーム３０の一例を示している。ロボットアーム３０は、例えば基台３１、第１アーム３２、第２アーム３３、第３アーム３４、第４アーム３５、駆動源としての第１駆動部３６、第２駆動部３７、第３駆動部３８、第４駆動部３９を具備している。しかし、ロボットアーム３０の構成は、これに限定されるものではなく、変形可能である。
　第１アーム３２は、第１関節Ｊ１に設けられた第１駆動部３６により、基台３１に対して回転可能とされている。第２アーム３３は、第２関節Ｊ２に設けられた第２駆動部３７により、第１アーム３２に対して回転可能とされている。第３アーム３４は、第３関節Ｊ３に設けられた第３駆動部３８により、第２アーム３３に対して回転可能とされている。第４アーム３５は、第４関節Ｊ４に設けられた第４駆動部３９により、第３アーム３４に対して回転可能に設けられている。第４アーム３５に図示せぬハンドや各種のツールが装着される。
　第１駆動部３６～第４駆動部３９は、例えば後述するモータと、減速機と、トルクセンサとを具備している。
　図２は、本実施形態に適用される円盤状のトルクセンサ４０の一例を示している。トルクセンサ４０は、第１構造体４１と、第２構造体４２と、複数の第３構造体４３と、センサ部としての第１歪センサ４４及び第２歪センサ４５などを具備している。
　第１構造体４１と、第２構造体４２は、環状に形成され、第２構造体４２の径は、第１構造体４１の径より小さい。第２構造体４２は、第１構造体４１と同心状に配置され、第１構造体４１と第２構造体４２は、放射状に配置された複数の梁部としての第３構造体４３により連結されている。複数の第３構造体４３は、第１構造体４１と第２構造体４２との間でトルクを伝達する。第２構造体４２は、中空部４２aを有しており、中空部４２aには、例えば図示せぬ配線が通される。
　第１構造体４１、第２構造体４２、複数の第３構造体４３は、金属、例えばステンレス鋼により構成されるが、印加されるトルクに対して機械的に十分な強度を得ることができれば、金属以外の材料を使用することも可能である。第１構造体４１、第２構造体４２、複数の第３構造体４３は、例えば同じ厚みを有している。トルクセンサ４０の機械的な強度は、第３構造体４３の厚みや幅、長さにより設定される。
　第１構造体４１と第２構造体４２との間には、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５が設けられている。具体的には、第１歪センサ４４を構成する起歪体４４ａと、第２歪センサ４５を構成する起歪体４５ａの一端部は、第１構造体４１に接合され、起歪体４４ａ、４５ａの他端部は、第２構造体４２に接合されている。起歪体４４ａ、４５ａの厚みは、第１構造体４１、第２構造体４２、及び複数の第３構造体４３の厚みより薄い。
　起歪体４４ａ、４５ａの表面には、センサ素子としての図示せぬ複数の歪ゲージがそれぞれ設けられている。起歪体４４ａに設けられたセンサ素子により第１ブリッジ回路が構成され、起歪体４５ａに設けられたセンサ素子により第２ブリッジ回路が構成される。すなわち、トルクセンサ４０は、２つのブリッジ回路を具備している。
　また、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５は、第１構造体４１及び第２構造体４２の中心（トルクの作用中心）に対して対称な位置に配置されている。換言すると、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５は、環状の第１構造体４１及び第２構造体４２の直径上に配置されている。
　第１歪センサ４４（起歪体４４ａ）はフレキシブル基板４６に接続され、第２歪センサ４５（起歪体４５ａ）はフレキシブル基板４７に接続されている。フレキシブル基板４６、４７は、カバー４８により覆われた図示せぬプリント基板に接続されている。プリント基板には、２つのブリッジ回路の出力電圧を増幅する演算増幅器などが配置されている。回路構成は、本実施形態の本質ではないため、説明は省略する。
　（第１実施形態）
　図３、図４は、第１実施形態を示している。トルクセンサ４０は、ロボットアーム３０の例えば第１駆動部３６に設けられる。しかし、トルクセンサ４０は、ロボットアーム３０の例えば第２駆動部３７～第４駆動部３９に設けることも可能である。
　図３、図４において、トルクセンサ４０の第１構造体４１は、複数のボルト５１により第１アーム３２に固定される。すなわち、第１アーム３２のフランジ３２ａに複数のボルト５１が挿入され、これらボルト５１は、第１構造体４１の表面に螺合される。このため、第１アーム３２のフランジ３２ａの裏面の一部が第１構造体４１の表面に固定される。
　第１駆動部３６は、例えばモータ３６ａと減速機３６ｂを含んでいる。減速機３６ｂは、例えばケース３６ｂ－１と、出力軸３６ｂ－２と、ベアリング３６ｂ－３と、図示せぬ複数のギヤなどを具備している。出力軸３６ｂ－２は、図示せぬ複数のギヤを介してモータ３６ａのシャフト３６ａ－１に連結され、ベアリング３６ｂ－３により、ケース３６ｂ－１に対して回転可能に設けられている。モータ３６ａは、減速機３６ｂのケース３６ｂ－１に設けられ、ケース３６ｂ－１は、例えば基台３１に固定されている。
　トルクセンサ４０の第２構造体４２は、複数のボルト５２により、減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２に連結される。すなわち、第２構造体４２の裏面は、出力軸３６ｂ－２の表面に固定される。
　一方、図４、図５に示すように、フランジ３２ａの裏面の周囲には、裏面に例えば垂直な内側面（以下、単に側面と言う）３２ｂが設けられている。側面３２ｂと裏面は、例えば段部を形成する。側面３２ｂは、トルクセンサ４０の外周面、すなわち、第１構造体４１の外周面に平行な面であり、第１構造体４１の外周面から所定の距離Ｌ１だけ離れている。
　具体的には、図５に示すように、第１構造体４１の外周部には、段部４１ａが設けられ、段部４１ａの側面４１ｂは、フランジ３２ａの側面３２ｂと距離Ｌ１だけ離間されている。以下、段部４１ａの側面４１ｂは、第１構造体４１の側面４１ｂとも言う。
　図３乃至図５に示すように、第１構造体４１の外周部には、第１接触部としての複数のピン６１が設けられている。ピン６１の数は、偶数個、例えば４個である。ピン６１の数は、起歪体４４ａ、４５ａの数より多いか、起歪体４４ａ、４５ａの数と等しい。
　４個のピン６１は、第１構造体４１の外周部に等間隔に配置されている。具体的には、ピン６１は、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線上、及びこの直線と直行する直線上に設けられている。しかし、ピン６１の数及び配置は、これに限定されるものではない。例えば第１歪センサ４４と第２歪センサ４５は、９０°毎ずらして配置された４個のピン６１に対して、４５°ずれた位置に配置してもよい。
　また、例えば４個の歪センサが用いられる場合、４個の歪センサを４個のピン６１と同じ角度に配置したり、４個のピン６１からそれぞれ４５°ずれた位置に配置してもよい。
　ピン６１は、例えば円柱形の金属により構成されており、図５に示すように、ピン６１の一端部は、段部４１ａの底部４１ｃに挿入されている。具体的には、ピン６１は、トルクセンサ４０の表面に直交する軸方向に圧入され、ピン６１の側面は、段部４１ａの側面４１ｂに接している。ピン６１は、金属に限定されるものではなく、樹脂により構成することも可能である。
　ピン６１の直径は、フランジ３２ａの側面３２ｂと段部４１ａの側面４１ｂとの間の距離Ｌ１と等しくされている。このため、４個のピン６１の側面は、フランジ３２ａの側面３２ｂに線接触し、４個のピン６１の側面は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に線接触している。換言すると、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面４１ｂは、４個のピン６１の部分以外において、第１アーム３２のフランジ３２ａと接していない。
　また、トルクセンサ４０の第２構造体４２の裏面には、第２接触部としての複数のピン６２が設けられている。ピン６２の数は、ピン６１と同様に偶数個、例えば４個である。図３に示すように、４個のピン６２は、第２構造体４２に等間隔に配置されている。ピン６２の配置はピン６１と同様である。具体的には、ピン６２は、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線上、及びこの直線と直行する直線上に設けられている。しかし、ピン６２の数及び配置は、これに限定されるものではない。
　ピン６２は、ピン６１と同様に、例えば円柱形の金属により構成されており、図５に示すように、ピン６２の一端部は、第２構造体４２の裏面に挿入（圧入）されている。ピン６２は、ピン６１と同様に樹脂材で構成することも可能である。
　ピン６２の直径は、ピン６１と同等であり、ピン６２の側面は、減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２の側面に線接触している。このため、出力軸３６ｂ－２の側面は、４つのピン６２を介してトルクセンサ４０の第２構造体４２に連結されている。換言すると、トルクセンサ４０の第２構造体４２は、４つのピン６２の部分以外において、出力軸３６ｂ－２の側面に接していない。
　上記構成において、モータ３６ａにより減速機３６ｂが駆動されると、トルク（Ｍｚ）方向の力がトルクセンサ４０に印加される。トルクセンサ４０の第１構造体４１は、第２構造体４２に対してトルク（Ｍｚ）方向に変位する。トルクセンサ４０は、第１構造体４１が第２構造体４２に対して変位することにより、第１歪センサ４４、第２歪センサ４５から電気信号が出力され、トルクを検出することができる。
　一方、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面は、４つのピン６１の部分において第１アーム３２のフランジ３２ａと接し、ピン６１以外の部分において、第１アーム３２のフランジ３２ａと接していない。さらに、トルクセンサ４０の第２構造体４２は、４つのピン６２の部分において出力軸３６ｂ－２の側面と接し、ピン６２以外の部分において、出力軸３６ｂ－２の側面と接していない。このため、第１アーム３２乃至第４アーム３５の動作により、第１アーム３２にトルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力が発生した場合、この曲げモーメントや並進力は、ピン６１及びピン６２を介してトルクセンサ４０に作用する。しかし、第１構造体４１と第１アーム３２のフランジ３２ａは、４つのピン６１により接触し、第２構造体４２と出力軸３６ｂ－２は、４つのピン６２により接触している。このため、第１構造体４１は、第２構造体４２に対してバランスよく変形することができ、第１歪センサ４４を構成する起歪体４４ａと、第２歪センサ４５を構成する起歪体４５ａは、対称的に変形することができる。したがって、第１歪センサ４４及び第２歪センサ４５は、トルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力が抑制される。
　（第１実施形態の効果）
　上記第１実施形態によれば、トルクセンサ４０の第１構造体４１は、第１接触部としての４個のピン６１を介して第１取り付け部としての例えば第１アーム３２の側面３２ｂに線接触し、第２構造体４２は、第２接触部としての４個のピン６２を介して第２取り付け部としての基台３１に設けられた減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２の側面に線接触している。このため、第１アーム３２にトルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力が発生した場合、トルクセンサ４０の第１構造体４１は、第２構造体４２に対してバランスよく変形し、第１歪センサ４４の起歪体４４ａと、第２歪センサ４５の起歪体４５ａは、対称的に変形する。このため、トルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力を抑制できる。よって、他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。
　仮に、例えば複数のピン６１が無い構成を想定した場合、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面や第１アーム３２の側面は、ミクロ的に見た場合、真円ではなく、僅かに変形している。このため、第１構造体４１の側面と第１アーム３２の側面は、複数の部分で接触する。第１構造体４１の側面と第１アーム３２の側面とが全面で均等に接触していれば、第１歪センサ４４を構成する起歪体４４ａと、第２歪センサ４５を構成する起歪体４５ａは、トルクセンサ４０に印加されるトルク以外の曲げモーメントや並進力に対して対称な歪を生じる。しかし、第１構造体４１の側面と第１アーム３２の側面が例えば第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線上、及びこの直線と直交する直線上になく、等間隔でない３点で接触している場合、起歪体４４ａと起歪体４５ａの変形が非対象となり、信号が発生する。
　しかし、第１実施形態のように、第１構造体４１の側面と第１アーム３２の側面とが４個のピン６１を介して接触し、直径上に配置された２個のピン６１に対応して起歪体４４ａと起歪体４５ａが配置される場合、起歪体４４ａと起歪体４５ａは、トルクセンサ４０に印加されるトルク以外の曲げモーメントや並進力に対して対称な歪を生じる。このため、トルクセンサ４０は、トルク以外の曲げモーメントや並進力に対する信号の発生を抑制することができる。したがって、トルクの検出精度を向上することができる。
　（第２実施形態）
　図６は、第２実施形態を示すものである。
　上記第１実施形態は、複数のピン６１をトルクセンサ４０の第１構造体４１に設け、複数のピン６２をトルクセンサ４０の第２構造体４２に設けた。しかし、これに限定されるものではない。
　第２実施形態において、複数のピン６１は、一端部が第１アーム３２のフランジ３２ａに挿入（圧入）され、複数のピン６２は、一端部が例えば減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２に挿入（圧入）されている。
　ピン６１の側面は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面と、フランジ３２ａの側面３２ｂとに接している。ピン６２の側面は、トルクセンサ４０の第２構造体４２に設けられた段部４２ｂの側面４２ｃと、出力軸３６ｂ－２の段部３６ｂ－４を構成する側面３６ｂ－５とに接している。
　（第２実施形態の効果）
　第２実施形態によれば、トルクセンサ４０の第１構造体４１は、第１接触部としての複数のピン６１を介して第１取り付け部としての例えば第１アーム３２の側面３２ｂに接触し、第２構造体４２は、第２接触部としての複数のピン６２を介して第２取り付け部としての基台３１に設けられた減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２の側面３６ｂ－５に接触している。このため、第２実施形態によっても第１実施形態と同様に他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。
　（第３実施形態）
　図７、図８は、第３実施形態を示している。
　第１実施形態及び第２実施形態において、複数のピン６１は、トルクセンサ４０の面に対して直交する方向に設けられている。しかし、これに限定されるものではない。
　図７、図８に示すように、第３実施形態において、複数のピン６１は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に圧入されている。換言すると、ピン６１の一端部は、トルクセンサ４０の直径方向に沿って第１構造体４１の側面に圧入されている。
　ピン６１の他端部は、球面状に加工されており、第１アーム３２のフランジ３２ａの側面３２ｂに点接触している。
　複数のピン６１は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に設けているが、これに限定されるものではない。
　図８に破線で示すように、例えば、複数のピン６１の一端部をフランジ３２ａの側面３２ｂに圧入し、球面状の他端部をトルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に点接触させてもよい。
　（第３実施形態の効果）
　第３実施形態によれば、複数のピン６１は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に設けられ、ピン６１の球面状の他端部は、フランジ３２ａの側面３２ｂに点接触している。このため、第１実施形態や第２実施形態に比べて、ピン６１とフランジ３２ａの側面３２ｂとの接触面積が小さいため、トルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力を抑制できる。したがって、他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。
　（変形例）
　図９は、図８の変形例を示している。複数のピン６１のそれぞれは、トルクセンサ４０の第１構造体４１から出入可能とされ、第１構造体４１内に設けられた弾性部材としてのコイルばね６３により、第１構造体４１の側面から突出する方向に付勢されている。
　図９に示す構成は、図８に破線で示すピン６１に適用することも可能である。
　本変形例によれば、ピン６１は第１構造体４１の側面から出入可能とされ、コイルばね６３により、第１構造体４１の側面から突出する方向に付勢されている。このため、第１アーム３２にトルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力が発生した場合、ピン６１により、曲げモーメントや並進力がトルクセンサ４０に伝達されることを緩和できる。したがって、トルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力を一層抑制できる。
　（第４実施形態）
　図１０は、第４実施形態を示している。
　第４実施形態において、例えば第１アーム３２の内側面には、複数の突起３２ｃが一体的に設けられている。突起３２ｃの先端は、球面状とされ、突起３２ｃの先端は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に点接触される。
　複数の突起３２ｃの数は、偶数個、例えば４個である。４個の突起３２ｃは、等間隔に配置される。具体的には、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線に対して例えば４５°傾斜した２つの直線上に配置される。しかし、これに限らず、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線上、及びこの直線と直交する直線上に配置してもよい。
　複数の突起３２ｃは、第１アーム３２の内側面に設けたが、これに限定されるものではない。図１０に破線で示すように、例えばトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に複数の突起４１ｄを設け、これら突起４１ｄの先端を第１アーム３２の内側面に点接触させてもよい。
　また、突起３２ｃ、４１ｄは、半円柱状であってもよく、半円柱状の突起３２ｃ、４１ｄの側面を第１構造体４１の外周面、又は第１アーム３２の内側面に線接触させてもよい。
　（第４実施形態の効果）
　第４実施形態によれば、複数の突起３２ｃを第１アーム３２の内側面に設け、これら突起３２ｃをトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に接触されるか、複数の突起４１ｄを第１構造体４１の外周面に設け、これら突起４１ｄを第１アーム３２の内側面に接触させている。このため、第１実施形態乃至第３実施形態と同様に他軸干渉を低減させることができ、トルクの検出精度を向上させることが可能である。
　しかも、複数の突起３２ｃは、第１アーム３２の内側面に形成され、複数の突起４１ｄは、第１構造体４１の外周面に一体的に形成される。このため、部品点数が少なく、組み立て工数を削減することが可能である。
　（変形例）
　図１１は、図１０の変形例を示している。図１１において、例えば第１アーム３２の内側面には、複数の突起３２ｄが一体的に設けられている。突起３２ｄは、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に沿った円弧状とされ、突起３２ｄの側面は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面の一部に面接触される。
　複数の突起３２ｄの突起の数は、偶数個、例えば４個である。４個の突起３２ｄは、例えば第１歪センサ４４と第２歪センサ４５とを結ぶ直線上（第１歪センサ４４と第２歪センサ４５に対応する位置）、及びこの直線と直交する直線上に配置される。しかし、図１０と同様の位置に配置することも可能である。
　複数の突起３２ｄは、第１アーム３２の内側面に設けたが、これに限定されるものではない。例えばトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に複数の突起４１ｅを設け、これら突起４１ｅを第１アーム３２の内側面に面接触させてもよい。
　上記変形例によっても、第１アーム３２の内側面の一部に設けられた円弧状の複数の突起３２ｄがトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面の一部に面接触され、第１構造体４１の外周面の一部に設けられた円弧状の複数の突起４１ｅが第１アーム３２の内側面の一部に面接触される。このため、トルクセンサ４０のトルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力を防止できる。したがって、他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。
　（第５実施形態）
　図１２は、第５実施形態を示している。
　第４実施形態において、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に複数の突起を設ける例について説明した。
　図１２に示すように、第５実施形態は、第４実施形態を変形したものであり、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外形は、例えば４角形以上の多角形、例えば８角形とされている。多角形の各頂点４１ｆは、例えば第１アーム３２の内側面に、例えば線接触されている。
　（変形例）
　第５実施形態は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外形を多角形とする場合に限定されるものではない。
　図１３に示すように、例えば第１アーム３２の内側面の形状を多角形とし、多角形の各辺３２ｅに円盤状の外形を有するトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面を例えば線接触させることも可能である。
　（第５実施形態の効果）
　第５実施形態によれば、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外形を多角形とし、多角形の各頂点４１ｆに第１アーム３２の内側面を接触させたり、第１アーム３２の内側面を多角形とし、多角形の各辺３２ｅに円盤状のトルクセンサ４０の第１構造体４１を接触させたりしている。このため、第１実施形態乃至第４実施形態と同様に、他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。
　（変形例）
　図１４、図１５は、第５実施形態の変形例を示しており、トルクセンサ４０の第１構造体４１と第１アーム３２との複数の接触部７１及び複数の歪センサ７２を模式的に示している。
　トルクセンサ４０の第１構造体４１と第１アーム３２との接触箇所の数は、偶数個に限らず、奇数個であってもよい。
　歪センサの数も偶数個に限らず、奇数個であってもよい。
　図１４は、トルクセンサ４０の第１構造体４１と第１アーム３２との接触部の数が偶数個、例えば４個で、歪センサの数が奇数個、例えば３個の場合を示している。
　図１５は、トルクセンサ４０の第１構造体４１と第１アーム３２との接触部の数が奇数個、例えば５個で、歪センサの数も奇数個、例えば５個の場合を示している。
　複数の歪センサ７２は、等間隔に配置され、複数の接触部７１も等間隔に配置されている。
　図１４に示すように、接触部７１と対応する位置に１つのセンサ部７２が配置されている。接触部７１と対応する位置にセンサ部７２が配置された箇所が２箇所以上であってもよい。
　図１４、１５に示すように、隣り合う２つの接触部７１の中間に対応する位置にセンサ部７２が配置された箇所が１箇所以上あってもよい。
　さらに、隣り合う２つのセンサ部７２の中間に対応する位置に接触部７１が配置された箇所が１箇所以上あってもよい。
　その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

Claims (21)

  1. 　第１構造体と、第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に設けられた第３構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に設けられた少なくとも２つのセンサ部と、を具備するトルクセンサと、
    　前記第１構造体と第１取り付け部の一方、及び前記第２構造体と第２取り付け部の一方に設けられ、前記第１構造体と第１取り付け部の他方、及び前記第２構造体と第２取り付け部の他方に接触する複数の接触部と、
    　を具備することを特徴とするトルクセンサの取り付け構造。
  2. 　前記接触部は複数の第１接触部と複数の第２接触部を含み、前記第１接触部は、前記第１構造体と前記第１取り付け部の一方に設けられ、前記第２接触部は、前記第２構造体と前記第２取り付け部の一方に設けられることを特徴とする請求項１記載のトルクセンサの取り付け構造。
  3. 　前記複数の接触部は、等間隔に配置されることを特徴とする請求項１記載のトルクセンサの取り付け構造。
  4. 　前記接触部の数は、４個であることを特徴とする請求項３記載のトルクセンサの取り付け構造。
  5. 　前記接触部の数は、偶数個で前記センサ部の数以上であり、前記センサ部の数は偶数個で、各センサ部は等間隔に配置され、前記接触部と対応する位置に配置されることを特徴とする請求項３記載のトルクセンサの取り付け構造。
  6. 　前記接触部の数は、偶数個で前記センサ部の数以上であり、前記センサ部の数は偶数個で、各センサ部は等間隔に配置され、隣接する前記接触部の中間の位置に対応して配置されることを特徴とする請求項３記載のトルクセンサの取り付け構造。
  7. 　前記センサ部は、等間隔に配置され、１個以上の前記センサ部が前記接触部と対応する位置に配置されることを特徴とする請求項３記載のトルクセンサの取り付け構造。
  8. 　前記センサ部は、等間隔に配置され、１個以上の前記センサ部が隣り合う２つの前記接触部の中間に対応する位置に配置されることを特徴とする請求項３記載のトルクセンサの取り付け構造。
  9. 　前記センサ部は、等間隔に配置され、１個以上の前記接触部が隣り合う２つの前記センサ部の中間に対応する位置に配置されることを特徴とする請求項３記載のトルクセンサの取り付け構造。
  10. 　前記接触部は、それぞれピンであることを特徴とする請求項１記載のトルクセンサの取り付け構造。 
  11. 　前記各ピンの側面は前記第１構造体と前記第１取り付け部の側面、又は前記第２構造体と前記第２取り付け部の側面に接触されることを特徴とする請求項１０記載のトルクセンサの取り付け構造。
  12. 　前記各ピンは、前記第１構造体と前記第１取り付け部の一方に挿入されることを特徴とする請求項１１記載のトルクセンサの取り付け構造。
  13. 　前記第１構造体と前記第１取り付け部の一方は、段差を有し、前記各ピンの一端部は、前記段差の底部に挿入され、前記各ピンの他端部の側面は、前記第１構造体と前記第１取り付け部の他方に接触されることを特徴とする請求項１２記載のトルクセンサの取り付け構造。
  14. 　前記各ピンの先端は、前記第１構造体と前記第１取り付け部の一方の側面に接触されることを特徴とする請求項１０記載のトルクセンサの取り付け構造。
  15. 　前記各ピンの先端は、球体状であることを特徴とする請求項１４記載のトルクセンサの取り付け構造。
  16. 　前記各ピンは、前記第１構造体と前記第１取り付け部の一方の側面に挿入されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載のトルクセンサの取り付け構造。
  17. 　前記各ピンを前記第１構造体と前記第１取り付け部の一方から突出する方向に付勢する弾性部材をさらに具備することを特徴とする請求項１６記載のトルクセンサの取り付け構造。
  18. 　前記接触部は、前記第１構造体と第１取り付け部の一方に設けられた突起であることを特徴とする請求項１記載のトルクセンサの取り付け構造。
  19. 　前記突起は、球体状又は円弧状であることを特徴とする請求項１８記載のトルクセンサの取り付け構造。
  20. 　前記トルクセンサの前記第１構造体は、多角形であり、前記多角形の頂点は、円筒状の前記第１取り付け部の内面に接触することを特徴とする請求項１又は２記載のトルクセンサの取り付け構造。
  21. 　前記第１取り付け部の内面は、多角形であり、前記多角形の辺は、前記トルクセンサの周囲に接触することを特徴とする請求項１又は２記載のトルクセンサの取り付け構造。
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