WO2023105643A1 - 変位検出装置 - Google Patents

変位検出装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023105643A1
WO2023105643A1 PCT/JP2021/044987 JP2021044987W WO2023105643A1 WO 2023105643 A1 WO2023105643 A1 WO 2023105643A1 JP 2021044987 W JP2021044987 W JP 2021044987W WO 2023105643 A1 WO2023105643 A1 WO 2023105643A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
detection device
displacement detection
plate member
displacement
sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/044987
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
若林一貴
Original Assignee
ファナック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ファナック株式会社 filed Critical ファナック株式会社
Priority to PCT/JP2021/044987 priority Critical patent/WO2023105643A1/ja
Priority to TW111146654A priority patent/TW202323781A/zh
Publication of WO2023105643A1 publication Critical patent/WO2023105643A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques

Definitions

  • the present invention relates to a displacement detection device that detects displacement in a predetermined direction of a second member with respect to a first member.
  • a torque sensor that detects torque is provided on the movable shaft of the collaborative robot.
  • the collaborative robot has a contact stopping function.
  • the provision of the torque sensor enables the collaborative robot to operate the robot by direct teaching (also referred to as lead-through).
  • Some torque sensors use a displacement detection device (displacement sensor).
  • a displacement detection device displacement sensor
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-174477 shows a torque sensor that uses a displacement detection device. This displacement detector detects the displacement of the second member with respect to the first member.
  • the displacement detection device In order to accurately control collaborative robots, etc., it is preferable that the displacement detection device has high sensitivity. Therefore, techniques for increasing the sensitivity of the displacement detection device are being studied.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems.
  • An aspect of the present invention is a displacement detection device for detecting displacement of a second member in a predetermined direction with respect to a first member, comprising: a first plate member extending in the predetermined direction; a second plate member extending in the predetermined direction; and a sensor that detects displacement, wherein both ends of the first plate member and both ends of the second plate member are connected to each other, and each of the first plate member and the second plate member has both ends.
  • the second member has a first end attached to the first member and a second end attached to the second member, and has an intermediate portion interposed between the both ends, the first plate A gap is formed between the intermediate portion of the member and the intermediate portion of the second plate member, and the sensor detects a change in the gap, and when the second member is displaced in the predetermined direction, the The amount of change in the gap is greater than the amount of displacement of the second member.
  • the sensitivity of the displacement detection device can be increased.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the displacement detection device of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the displacement detection device of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a top view of the detector of the second embodiment.
  • FIG. 4 is a top view of a detector of a modification of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a front view of the detection unit of the third embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of the detection section of the third embodiment.
  • FIG. 7 is a left side view of the detection section of the third embodiment.
  • FIG. 8 is a top view of the detector of the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a front view of the detector of the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a front view of a detector of a modified example of the fifth embodiment.
  • FIG. 1 and 2 are configuration diagrams of a displacement detection device 10 according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows the displacement sensing device 10 with no external force acting on the first member 12 and the second member 14 .
  • FIG. 2 shows the displacement detection device 10 in a state where an external force acts on the second member 14 in a predetermined direction.
  • the displacement detection device 10 is attached to the first member 12 and the second member 14 .
  • the displacement detection device 10 detects displacement in a predetermined direction of the second member 14 with respect to the first member 12 .
  • the terms up/down and left/right are used to describe the configuration, operation, etc. of the displacement detection device 10 .
  • the configuration, operation, etc. of the displacement detection device 10 are not limited to a specific direction.
  • the displacement detection device 10 has a detection section 16 and a detection circuit 18 .
  • the detection unit 16 has two plate members 20 (a first plate member 20-1 and a second plate member 20-2) and a sensor 22. As shown in FIG.
  • the structure denoted by the reference numeral "x-1" (x is a number) is the structure of the first plate member 20-1.
  • the configuration denoted by "x-2" (where x is a number) is the configuration of the second plate member 20-2.
  • the first surface the surface facing the direction in which the intermediate portion 28 protrudes
  • the second surface the surface opposite to the first surface
  • Each plate member 20 is formed by pressing a metal flat plate elongated in the left-right direction.
  • Each plate member 20 has a first end 24 , a second end 26 and an intermediate portion 28 .
  • the shape of the first plate member 20-1 and the shape of the second plate member 20-2 are the same.
  • Each plate member 20 extends in the left-right direction.
  • the first end portion 24-1 and the second end portion 26-1 extend in the left-right direction, and the intermediate portion 28-1 protrudes upward perpendicular to the left-right direction.
  • the first end portion 24-2 and the second end portion 26-2 extend in the left-right direction, and the intermediate portion 28-2 protrudes downward perpendicular to the left-right direction.
  • the first end 24 (24-1, 24-2) includes the left end of the plate member 20.
  • the second end 26 (26-1, 26-2) includes the right end of the plate member 20. As shown in FIG.
  • the first end 24 and the second end 26 are parallel in the left-right direction.
  • the first end 24-1 and the second end 26-1 are located at the lowest position in the first plate member 20-1.
  • the first end portion 24-2 and the second end portion 26-2 are positioned highest in the second plate member 20-2.
  • the second surface (lower surface) of the first end portion 24-1 and the second surface (upper surface) of the first end portion 24-2 are connected to each other by an adhesive, welding, or the like.
  • first end 24 - 1 and first end 24 - 2 are attached to first member 12 .
  • At least one of the second ends 26 - 1 and 26 - 2 is attached to the second member 14 .
  • the intermediate portions 28 (28-1, 28-2) are located between the first end portion 24 and the second end portion 26. Intermediate portion 28 is connected to first end 24 and second end 26 . Further, each intermediate portion 28 has a retaining portion 30, a first ramp portion 32 and a second ramp portion 34. As shown in FIG. Each holding portion 30 holds a sensor 22 . Each holding portion 30 is parallel to the left-right direction. The holding portion 30-1 is positioned highest in the first plate member 20-1. The holding portion 30-2 is located at the lowest position in the second plate member 20-2. The holding portion 30-1 is positioned above the holding portion 30-2. The holding portion 30-1 and the holding portion 30-2 are separated from each other.
  • the first inclined portion 32 is located between the holding portion 30 and the first end portion 24 and is connected to the holding portion 30 and the first end portion 24 .
  • the second inclined portion 34 is located between the holding portion 30 and the second end portion 26 and is connected to the holding portion 30 and the second end portion 26 .
  • the first inclined portion 32 and the second inclined portion 34 are inclined by an inclination angle ⁇ with respect to the horizontal direction.
  • the slant direction of the first slant portion 32 and the slant direction of the second slant portion 34 are opposite to each other.
  • the initial value of the tilt angle ⁇ is less than 45 degrees.
  • the initial value of the inclination angle ⁇ is the angle when no external force acts on the first member 12 and the second member 14 .
  • the plate member 20 protrudes in the vertical direction by bending at four points. That is, the plate member 20 bends at the boundary between the first end portion 24 and the first inclined portion 32 and at the boundary between the second end portion 26 and the second inclined portion 34 . Further, the plate member 20 bends at the boundary between the first inclined portion 32 and the holding portion 30 and at the boundary between the second inclined portion 34 and the holding portion 30 . Note that the plate member 20 may protrude in the vertical direction by being curved.
  • the sensor 22 is a capacitance sensor whose capacitance value changes according to the change in the distance between the pair of counter electrodes 22a and 22b.
  • One counter electrode 22a is attached to the second surface (lower surface) of the holding portion 30-1.
  • the opposing electrode 22a and the holding portion 30-1 are insulated.
  • the other counter electrode 22b is attached to the second surface (upper surface) of the holding portion 30-2.
  • the opposing electrode 22b and the holding portion 30-2 are insulated.
  • a gap G is formed between the counter electrode 22a and the counter electrode 22b.
  • the gap G can expand and contract in the vertical direction as the second member 14 is displaced in the horizontal direction with respect to the first member 12 .
  • the sensor 22 may not be a capacitance sensor.
  • sensor 22 may comprise a strain gauge.
  • Sensor 22 may also have a piezoelectric element.
  • the detection circuit 18 is connected to each of the counter electrodes 22a, 22b by conductors (not shown).
  • the detection circuit 18 applies a predetermined voltage between the pair of counter electrodes 22a and 22b to detect the capacitance value of the pair of counter electrodes 22a and 22b.
  • the detection value of the detection circuit 18 is output to an arithmetic unit (not shown) such as a computer.
  • the computing device pre-stores tables or computing equations.
  • the table or formula associates the amount of change in the capacitance value with the amount of displacement of the second member 14 in a predetermined direction (horizontal direction) with respect to the first member 12 .
  • the table or the arithmetic expression associates the variation amount of the capacitance value with the external force acting in a predetermined direction (horizontal direction).
  • each second end 26 is displaced leftward.
  • each plate member 20 is elastically deformed, and the inclination angle ⁇ of the first inclined portion 32 and the inclination angle ⁇ of the second inclined portion 34 increase.
  • the holding portion 30-1 is displaced upward.
  • the holding portion 30-2 is displaced downward. Then, the holding portion 30-1 and the holding portion 30-2 move away from each other, and the opposing electrodes 22a and 22b move away from each other. As a result, the gap G becomes large.
  • first member 12 may be horizontally displaced with respect to the second member 14 instead of the second member 14 being horizontally displaced with respect to the first member 12 .
  • the computing device computes the amount of displacement of the second member 14 with respect to the first member 12 and the external force acting in the displacement direction based on the capacitance value detected by the detection circuit 18 and a pre-stored table. do.
  • the initial value of the inclination angle ⁇ of the first inclined portion 32 and the initial value of the inclination angle ⁇ of the second inclined portion 34 are less than 45 degrees. Therefore, the amount of variation in the gap G when the second member 14 is displaced to the left or right is greater than the amount of displacement of the second member 14 . Further, in the first embodiment, as the second member 14 is displaced, both the counter electrode 22a and the counter electrode 22b are displaced. Therefore, the amount of variation in the gap G is further increased.
  • the fact that the amount of change in the gap G is larger than the amount of displacement of the second member 14 means that the sensitivity for detecting displacement is high. That is, according to the first embodiment, the sensitivity for detecting the displacement of the second member 14 can be increased.
  • the second surfaces of the two plate members 20 are connected. Thereby, the initial value of the gap G can be reduced.
  • a small initial value of the gap G means that the displacement detection sensitivity is high.
  • the sensitivity of detecting the displacement of the second member 14 can be increased in this respect as well.
  • FIG. 3 is a top view of the detector 16 of the second embodiment.
  • FIG. 4 is a top view of the detection unit 16 of the modified example of the second embodiment.
  • the displacement detection device 10 of the second embodiment is an improved example of the displacement detection device 10 of the first embodiment.
  • the displacement detection device 10 of the second embodiment includes all the configurations of the displacement detection device 10 of the first embodiment.
  • the operation of the displacement detection device 10 of the second embodiment is basically the same as the operation of the displacement detection device 10 of the first embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the description of the configurations is omitted.
  • the second member 14 shown in FIG. 1 etc. can be displaced in the width direction of each plate member 20 .
  • the width direction is orthogonal to the left-right direction and the up-down direction. If the amount of displacement in the width direction of the second member 14 increases, there is a risk that the gap G will fluctuate.
  • the second embodiment prevents the widthwise displacement of the second member 14 from being converted into a gap G variation.
  • the first inclined portion 32 is formed with a first hole 36 penetrating vertically.
  • the shape of the first hole 36 is not particularly limited.
  • the shape of the first hole 36 may be, for example, a perfect circle, an ellipse, a polygon, an elongated hole, or the like. As shown in FIG. 4, the shape of the first hole 36 may be irregular.
  • the position of the first hole 36 is also not particularly limited.
  • the number of first holes 36 may be one or plural.
  • the first aperture 36 may be located near the first end 24 or may be located near the retainer 30 .
  • a first hole 36 may be formed from the first end 24 to the retainer 30 .
  • the second inclined portion 34 is formed with a second hole 38 penetrating vertically.
  • the shape, number, positions, etc. of the second holes 38 are the same as the shape, number, positions, etc. of the first holes 36 .
  • FIG. 3 shows the configuration of the first plate member 20-1
  • the configuration of the second plate member 20-2 is the same as the configuration of the first plate member 20-1.
  • the first inclined portion 32 and the second inclined portion 34 having holes are more easily deformed in the width direction than the first inclined portion 32 and the second inclined portion 34 having no holes. That is, in the second embodiment, the first inclined portion 32 and the second inclined portion 34 have flexibility. According to the second embodiment, even if the amount of displacement of the second member 14 in the width direction increases, the first inclined portion 32 and the second inclined portion 34 can be flexibly deformed in the width direction. Therefore, fluctuations in the gap G caused by displacement of the second member 14 in the width direction are suppressed. In other words, erroneous detection by the displacement detection device 10 due to displacement of the second member 14 in the width direction is suppressed.
  • FIG. 5 is a front view of the detector 16 of the third embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of the detector 16 of the third embodiment.
  • FIG. 7 is a left side view of the detector 16 of the third embodiment.
  • the displacement detection device 10 of the third embodiment is an improved example of the displacement detection device 10 of the first embodiment.
  • the displacement detection device 10 of the third embodiment includes all the configurations of the displacement detection device 10 of the first embodiment. Further, the operation of the displacement detection device 10 of the third embodiment is basically the same as the operation of the displacement detection device 10 of the first embodiment. In the description of the third embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the description of the configurations is omitted.
  • the first embodiment when the inclination angle ⁇ of the first inclined portion 32-1 becomes larger than the initial value, a force acts to displace the first end portion 24-1 upward.
  • a force acts to displace the first end portion 24-2 downward. In this way, a force is applied to the two first ends 24 to separate the connecting portion.
  • the third embodiment prevents delamination of the two first ends 24 and delamination of the two second ends 26 .
  • the detector 16 has two fixing parts 40 .
  • One fixing portion 40 prevents the two first end portions 24 from peeling off.
  • the other fixing portion 40 prevents the two second end portions 26 from being separated.
  • the structure and function of the two fixing parts 40 are the same.
  • the fixing part 40 that prevents the separation of the two first ends 24 will be described below.
  • the fixing part 40 has a first fixing member 42 , a second fixing member 44 and a plurality of fastening members 46 .
  • the first fixing member 42 and the second fixing member 44 are metal, for example.
  • the first fixing member 42 and the second fixing member 44 are made of metal that is harder than the plate member 20 .
  • the first securing member 42 is larger than the first end 24-1.
  • the first fixing member 42 is positioned above the first end 24-1 and contacts the first surface (upper surface) of the first end 24-1.
  • the second securing member 44 is larger than the first end 24-2.
  • the second fixing member 44 is positioned below the first end 24-2 and contacts the first surface (lower surface) of the first end 24-2.
  • the fastening member 46 is a bolt, nut, screw, or the like.
  • a plurality of fastening members 46 fix four corners of the first fixing member 42 and the second fixing member 44 . In this way, the fixing part 40 fixes the two first ends 24 to each other by sandwiching the two first ends 24 and pressing them against
  • first fixing member 42 and the second fixing member 44 need not sandwich the entire two first end portions 24 .
  • the first fixing member 42 and the second fixing member 44 may sandwich portions of the two first end portions 24 adjacent to the two first inclined portions 32 .
  • the first fixing member 42 has a first positioning portion 48 .
  • the first positioning portion 48 protrudes leftward.
  • the second fixing member 44 also has two second positioning portions 50a and 50b.
  • the two second positioning portions 50a and 50b protrude leftward and further extend upward.
  • the second positioning portion 50 a abuts on one widthwise end of the first positioning portion 48 .
  • the second positioning portion 50b contacts the other end of the first positioning portion 48 in the width direction. In this manner, the first positioning portion 48 is sandwiched between the second positioning portion 50a and the second positioning portion 50b.
  • the second fixing member 44 positions the first fixing member 42 .
  • first positioning portion 48 may protrude in the width direction of the first fixing member 42 .
  • the two second positioning portions 50a and 50b also protrude in the same direction as the direction in which the first positioning portion 48 protrudes.
  • the first positioning portion 48 may extend downward.
  • two first positioning portions 48 may be provided. In short, the portion of the first fixing member 42 that is parallel to the vertical direction and the portion of the second fixing member 44 that is parallel to the vertical direction come into contact with each other, and as a result, the first fixing member 42 moves to the second position. It may be positioned with respect to the fixed member 44 .
  • the fixing portion 40 presses and fixes the first end portion 24-1 and the first end portion 24-2 against each other. Therefore, according to the third embodiment, it is possible to prevent separation between the first end portion 24-1 and the first end portion 24-2. Similarly, according to the third embodiment, it is possible to prevent separation between the second end 26-1 and the second end 26-2.
  • the first fixing member 42 when the first fixing member 42 is screwed to the second fixing member 44, a force is applied to the first fixing member 42 to rotate it about the axis extending in the vertical direction. Therefore, the first fixing member 42 may be displaced with respect to the first end portion 24 .
  • the first fixing member 42 is positioned with respect to the second fixing member 44 . That is, according to the third embodiment, it is possible to prevent the first fixing member 42 from shifting with respect to the first end portion 24 .
  • FIG. 8 is a top view of the detector 16 of the fourth embodiment.
  • the displacement detection device 10 of the fourth embodiment is an improved example of the displacement detection device 10 of the first embodiment.
  • the displacement detection device 10 of the fourth embodiment includes all configurations of the displacement detection device 10 of the first embodiment. Further, the operation of the displacement detection device 10 of the fourth embodiment is basically the same as the operation of the displacement detection device 10 of the first embodiment. In the description of the fourth embodiment, the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the description of the configurations is omitted.
  • the length in the width direction of the holding portion 30 is longer than the length in the width direction of each of the first end portion 24, the first inclined portion 32, the second inclined portion 34, and the second end portion 26.
  • the widthwise length of the pair of counter electrodes 22a and 22b is also longer than the widthwise lengths of the first end portion 24, the first inclined portion 32, the second inclined portion 34, and the second end portion 26, respectively.
  • the length in the width direction of each holding portion 30 is equal to or greater than the length in the width direction of each of the counter electrodes 22a and 22b.
  • FIG. 9 is a front view of the detector 16 of the fifth embodiment.
  • the displacement detection device 10 of the fifth embodiment is an improved example of the displacement detection device 10 of the first embodiment.
  • the displacement detection device 10 of the fifth embodiment includes the configuration of the displacement detection device 10 of the first embodiment.
  • the operation of the displacement detection device 10 of the fifth embodiment is basically the same as the operation of the displacement detection device 10 of the first embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the description of the configurations is omitted.
  • the holding portion 30-1 is deformed by an unintended external force. For example, there is a possibility that an external force acting in a torsional direction acts on the holding portion 30-1 and the holding portion 30-2, causing them to deform.
  • the holding portions 30-1 and 30-2 are deformed, the pair of opposing electrodes 22a and 22b are also deformed. As a result, the gap G between the counter electrode 22a and the counter electrode 22b becomes uneven, and the accuracy of the sensor 22 is lowered.
  • the fifth embodiment prevents deformation of the pair of counter electrodes 22a and 22b.
  • the holding portions 30 (30-1, 30-2) are reinforced by reinforcing plates 52 (52a, 52b).
  • the reinforcing plate 52 is, for example, metal.
  • the reinforcing plate 52 is made of metal harder than the plate member 20 .
  • the reinforcing plate 52a is attached to the second surface (lower surface) of the holding portion 30-1.
  • the counter electrode 22a is attached to the reinforcing plate 52a.
  • the reinforcing plate 52a contacts the entire upper surface of the counter electrode 22a.
  • the opposing electrode 22a and the reinforcing plate 52a are insulated.
  • the reinforcing plate 52a is interposed between the holding portion 30-1 and the counter electrode 22a.
  • the reinforcing plate 52b is interposed between the holding portion 30-2 and the counter electrode 22b.
  • Each reinforcing plate 52 prevents deformation of the pair of opposing electrodes 22 a and 22 b by preventing deformation of each holding portion 30 . That is, according to the fifth embodiment, the gap G between the opposing electrodes 22a and 22b can be made uniform. Therefore, it is possible to prevent the accuracy of the sensor 22 from deteriorating.
  • FIG. 10 is a front view of the detector 16 of the modified example of the fifth embodiment.
  • the reinforcing plate 52 may be attached to the first surface (upper surface) of the holding portion 30 .
  • the reinforcing plate 52a may be attached to the surface (upper surface) opposite to the surface (lower surface) to which the opposing electrode 22a of the holding portion 30-1 is attached.
  • the reinforcing plate 52a covers the area behind the area where the counter electrode 22a is attached to the holding portion 30-1. The same applies to the reinforcing plate 52b.
  • An aspect of the present invention is a displacement detection device (10) for detecting displacement in a predetermined direction of a second member (14) with respect to a first member (12), wherein a first plate member (20-1) extending in the predetermined direction is provided.
  • a second plate member (20-2) extending in the predetermined direction, and a sensor (22) for detecting displacement, wherein both ends of the first plate member and both ends of the second plate member are connected to each other and each of said first plate member and said second plate member has, as opposite ends, a first end (24) attached to said first member and a second end (24) attached to said second member a portion (26), and an intermediate portion (28) interposed between the two end portions, between the intermediate portion of the first plate member and the intermediate portion of the second plate member; A gap (G) is formed, the sensor detects the variation of the gap, and when the second member is displaced in the predetermined direction, the variation of the gap is larger than the displacement of the second member.
  • each of the intermediate portion of the first plate member and the intermediate portion of the second plate member includes a holding portion (30) holding the sensor, the holding portion and the first end portion.
  • each of said first ramp and said second ramp may have one or more holes (36, 38).
  • each of the intermediate portion of the first plate member and the intermediate portion of the second plate member includes a holding portion that holds the sensor and at least one portion formed in a portion other than the holding portion. and a hole of
  • a fixing part (40) for fixing the first end of the first plate member and the first end of the second plate member to each other may be provided.
  • the fixing part has a first fixing member (42) and a second fixing member (44) that sandwich the two first ends and press them against each other, and the second fixing member comprises the The first fixation member may be positioned by contacting the first fixation member.
  • each of the intermediate portion of the first plate member and the intermediate portion of the second plate member includes a holding portion that holds the sensor and a space between the holding portion and the first end. and a first inclined portion inclined with respect to the predetermined direction; and a second inclined portion located between the holding portion and the second end portion and inclined with respect to the predetermined direction.
  • the sensor is a capacitance sensor whose capacitance value changes according to a change in the distance between the pair of counter electrodes (22a, 22b), and each of the The length of the counter electrode may be longer than the length of the first inclined portion and the length of the second inclined portion in the width direction.
  • each of the intermediate portion of the first plate member and the intermediate portion of the second plate member has a holding portion that holds the sensor, and the sensor is positioned between a pair of opposing electrodes. and the holding portion may be reinforced by a reinforcing plate (52).
  • the reinforcing plate may be interposed between the holding portion and the counter electrode.
  • the reinforcing plate may be attached to a surface of the holding portion opposite to the surface on which the counter electrode is attached.

Abstract

変位検出装置（１０）は、所定方向に延びる第１板部材（２０－１）及び第２板部材（２０－２）と、変位を検出するセンサ（２２）と、を備え、第１板部材の両端部と第２板部材の両端部とは互いに接続され、第１板部材及び第２板部材の各々は、第１端部（２４）と第２端部（２６）とを有し、且つ、両端部の間に介在する中間部（２８）を有し、第１板部材の中間部と第２板部材の中間部との間にギャップ（Ｇ）が形成され、センサはギャップの変動を検出し、第２部材（１４）が所定方向に変位した場合に、第２部材の変位量よりギャップの変動量が大きい。

Description

変位検出装置
　本発明は、第１部材に対する第２部材の所定方向の変位を検出する変位検出装置に関する。
　協働ロボットの可動軸部にはトルクを検出するトルクセンサが設けられる。トルクセンサが設けられることにより、協働ロボットは、接触停止機能を有する。また、トルクセンサが設けられることにより、協働ロボットは、ダイレクトティーチ（リードスルーともいう）によるロボットの操作が可能になる。
　一部のトルクセンサは、変位検出装置（変位センサ）を使用する。例えば、特開２０１９－１７４４７７号公報には、変位検出装置を使用するトルクセンサが示される。この変位検出装置は、第１部材に対する第２部材の変位を検出する。
　協働ロボット等を正確に制御するためには、変位検出装置が高感度であることが好ましい。このため、変位検出装置の感度を高くする技術が検討されている。
　本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。
[規則91に基づく訂正 13.12.2022]　
　本発明の態様は、第１部材に対する第２部材の所定方向の変位を検出する変位検出装置であって、前記所定方向に延びる第１板部材と、前記所定方向に延びる第２板部材と、変位を検出するセンサと、を備え、前記第１板部材の両端部と前記第２板部材の両端部とは互いに接続され、前記第１板部材及び前記第２板部材の各々は、両端部として、前記第１部材に取り付けられる第１端部と、前記第２部材に取り付けられる第２端部とを有し、且つ、両端部の間に介在する中間部を有し、前記第１板部材の前記中間部と前記第２板部材の前記中間部との間にギャップが形成され、前記センサは前記ギャップの変動を検出し、前記第２部材が前記所定方向に変位した場合に、前記第２部材の変位量より前記ギャップの変動量が大きい。
　本発明によれば、変位検出装置の感度を高くすることができる。
図１は、第１実施形態の変位検出装置の構成図である。 図２は、第１実施形態の変位検出装置の構成図である。 図３は、第２実施形態の検出部の上面図である。 図４は、第２実施形態の変形例の検出部の上面図である。 図５は、第３実施形態の検出部の正面図である。 図６は、第３実施形態の検出部の上面図である。 図７は、第３実施形態の検出部の左側面図である。 図８は、第４実施形態の検出部の上面図である。 図９は、第５実施形態の検出部の正面図である。 図１０は、第５実施形態の変形例の検出部の正面図である。
［１　第１実施形態］
［１－１　変位検出装置１０の構成］
　図１及び図２を用いて、第１実施形態の変位検出装置１０を説明する。図１及び図２は、第１実施形態の変位検出装置１０の構成図である。図１は、第１部材１２と第２部材１４に外力が作用していない状態の変位検出装置１０を示す。図２は、第２部材１４に所定方向の外力が作用している状態の変位検出装置１０を示す。変位検出装置１０は、第１部材１２と第２部材１４とに取り付けられる。変位検出装置１０は、第１部材１２に対する第２部材１４の所定方向の変位を検出する。なお、本明細書では、便宜上、上下、左右という表現を使用して、変位検出装置１０の構成、動作等を説明する。但し、変位検出装置１０の構成、動作等は、特定方向に限定されない。
　変位検出装置１０は、検出部１６と、検出回路１８とを有する。検出部１６は、２つの板部材２０（第１板部材２０－１、第２板部材２０－２）と、センサ２２とを有する。なお、以下の説明において、「ｘ－１」（ｘは数字）という符号が付される構成は、第１板部材２０－１の構成である。同様に、「ｘ－２」（ｘは数字）という符号が付される構成は、第２板部材２０－２の構成である。また、各々の板部材２０の面のうち、中間部２８が突出する方向に向けられる面を第１面とし、第１面の反対の面を第２面とする。
　各々の板部材２０は、左右方向に長い金属製の平板をプレス加工することによって形成される。各々の板部材２０は、第１端部２４と、第２端部２６と、中間部２８とを有する。第１板部材２０－１の形状と第２板部材２０－２の形状は、互いに同一である。各々の板部材２０は、左右方向に延びる。第１板部材２０－１においては、第１端部２４－１と第２端部２６－１とが左右方向に延び、中間部２８－１が左右方向と直交する上方向に突出する。第２板部材２０－２においては、第１端部２４－２と第２端部２６－２とが左右方向に延び、中間部２８－２が左右方向と直交する下方向に突出する。
　第１端部２４（２４－１、２４－２）は、板部材２０の左端を含む。第２端部２６（２６－１、２６－２）は、板部材２０の右端を含む。第１端部２４及び第２端部２６は、左右方向に平行である。第１端部２４－１及び第２端部２６－１は、第１板部材２０－１の中で最も下方に位置する。第１端部２４－２及び第２端部２６－２は、第２板部材２０－２の中で最も上方に位置する。第１端部２４－１の第２面（下面）と、第１端部２４－２の第２面（上面）とは、接着剤、溶接等によって互いに接続される。同様に、第２端部２６－１の第２面（下面）と、第２端部２６－２の第２面（上面）とは、接着剤、溶接等によって互いに接続される。第１端部２４－１と第１端部２４－２の少なくとも一方は、第１部材１２に取り付けられる。第２端部２６－１と第２端部２６－２の少なくとも一方は、第２部材１４に取り付けられる。
　中間部２８（２８－１、２８－２）は、第１端部２４と第２端部２６との間に位置する。中間部２８は、第１端部２４と第２端部２６とに接続される。更に、各々の中間部２８は、保持部３０と、第１傾斜部３２と、第２傾斜部３４とを有する。各々の保持部３０は、センサ２２を保持する。各々の保持部３０は、左右方向に平行である。保持部３０－１は、第１板部材２０－１の中で最も上方に位置する。保持部３０－２は、第２板部材２０－２の中で最も下方に位置する。保持部３０－１は、保持部３０－２の上方に位置する。保持部３０－１と保持部３０－２とは、互いに離間する。第１傾斜部３２は、保持部３０と第１端部２４との間に位置し、保持部３０と第１端部２４とに接続される。第２傾斜部３４は、保持部３０と第２端部２６との間に位置し、保持部３０と第２端部２６とに接続される。第１傾斜部３２と第２傾斜部３４は、左右方向に対して傾斜角度θだけ傾斜する。第１傾斜部３２の傾斜方向と第２傾斜部３４の傾斜方向は、互いに逆である。傾斜角度θの初期値は、４５度未満である。傾斜角度θの初期値というのは、第１部材１２及び第２部材１４に外力が作用していない場合の角度である。
　板部材２０は、４か所が屈曲することによって上下方向に突出する。すなわち、板部材２０は、第１端部２４と第１傾斜部３２との境界、及び、第２端部２６と第２傾斜部３４との境界で屈曲する。また、板部材２０は、第１傾斜部３２と保持部３０との境界、及び、第２傾斜部３４と保持部３０との境界で屈曲する。なお、板部材２０は、湾曲することによって上下方向に突出してもよい。
　センサ２２は、一対の対向電極２２ａ、２２ｂの間の距離の変化に応じて静電容量値が変化する静電容量センサである。一方の対向電極２２ａは、保持部３０－１の第２面（下面）に取り付けられる。対向電極２２ａと保持部３０－１とは絶縁される。他方の対向電極２２ｂは、保持部３０－２の第２面（上面）に取り付けられる。対向電極２２ｂと保持部３０－２とは絶縁される。対向電極２２ａと対向電極２２ｂとの間には、ギャップＧが形成される。ギャップＧは、第１部材１２に対する第２部材１４の左右方向への変位に伴い、上下方向に伸縮しうる。
　センサ２２は、静電容量センサでなくてもよい。例えば、センサ２２は、歪ゲ－ジを有してもよい。また、センサ２２は、圧電素子を有してもよい。
　検出回路１８は、導線（不図示）によって各々の対向電極２２ａ、２２ｂに接続される。検出回路１８は、一対の対向電極２２ａ、２２ｂの間に所定の電圧を印加し、一対の対向電極２２ａ、２２ｂの静電容量値を検出する。検出回路１８の検出値は、コンピュ－タ等の演算装置（不図示）に出力される。演算装置は、テ－ブル又は演算式を予め記憶する。テ－ブル又は演算式は、静電容量値の変動量と、第１部材１２に対する第２部材１４の所定方向（左右方向）の変位量と、を対応付ける。また、テ－ブル又は演算式は、静電容量値の変動量と、所定方向（左右方向）に作用する外力と、を対応付ける。
［１－２　変位検出装置１０の動作］
　第２部材１４を右方向に引っ張る外力が作用すると、変位検出装置１０は、図１に示される状態から、図２に示される状態に変化する。第２部材１４が右方向に変位すると、各々の第２端部２６は右方向に変位する。各々の第２端部２６の右方向の変位に伴い、各々の板部材２０が弾性変形し、第１傾斜部３２の傾斜角度θ及び第２傾斜部３４の傾斜角度θが小さくなる。第１傾斜部３２－１の傾斜角度θと第２傾斜部３４－１の傾斜角度θの各々が小さくなると、保持部３０－１は下方向に変位する。第１傾斜部３２－２の傾斜角度θと第２傾斜部３４－２の傾斜角度θの各々が小さくなると、保持部３０－２は上方向に変位する。すると、保持部３０－１と保持部３０－２とが互いに近づき、対向電極２２ａと対向電極２２ｂとが互いに近づく。結果として、ギャップＧが小さくなる。
　一方、第２部材１４が左方向に変位すると、各々の第２端部２６は左方向に変位する。第２端部２６の左方向の変位に伴い、各々の板部材２０が弾性変形し、第１傾斜部３２の傾斜角度θ及び第２傾斜部３４の傾斜角度θが大きくなる。第１傾斜部３２－１の傾斜角度θと第２傾斜部３４－１の傾斜角度θの各々が大きくなると、保持部３０－１は上方向に変位する。第１傾斜部３２－２の傾斜角度θと第２傾斜部３４－２の傾斜角度θの各々が大きくなると、保持部３０－２は下方向に変位する。すると、保持部３０－１と保持部３０－２とが互いに遠ざかり、対向電極２２ａと対向電極２２ｂとが互いに遠ざかる。結果として、ギャップＧが大きくなる。
　なお、第１部材１２に対して第２部材１４が左右方向に変位するのではなく、第２部材１４に対して第１部材１２が左右方向に変位してもよい。
　演算装置は、検出回路１８によって検出される静電容量値及び予め記憶されるテ－ブル等に基づいて、第１部材１２に対する第２部材１４の変位量及びその変位方向に作用する外力を演算する。
［１－３　変位検出装置１０の作用効果］
　第１実施形態において、第１部材１２に対して第２部材１４が左右方向に変位する動作は、ギャップＧを変動させる動作に変換される。ギャップＧが変動する方向（上下方向）は、第２部材１４が変位する方向（左右方向）と直交する。各々の板部材２０は、第２部材１４の変位量を増幅してセンサ２２に伝達する。
　第１実施形態において、第１傾斜部３２の傾斜角度θの初期値及び第２傾斜部３４の傾斜角度θの初期値は４５度未満である。このため、第２部材１４が左右に変位した場合のギャップＧの変動量は、第２部材１４の変位量よりも大きくなる。また、第１実施形態において、第２部材１４の変位に伴い、対向電極２２ａと対向電極２２ｂとの両方が変位する。このため、ギャップＧの変動量は更に大きくなる。第２部材１４の変位量よりもギャップＧの変動量が大きいということは、変位を検出する感度が高くなることを意味する。つまり、第１実施形態によれば、第２部材１４の変位を検出する感度を高くすることができる。
　第１実施形態において、２つの板部材２０の第２面同士が接続される。これにより、ギャップＧの初期値を小さくすることができる。ギャップＧの初期値が小さいということは、変位検出の感度が高くなることを意味する。第１実施形態によれば、このような点でも、第２部材１４の変位を検出する感度を高くすることができる。
［２　第２実施形態］
　図３及び図４を用いて、第２実施形態の変位検出装置１０を説明する。図３は、第２実施形態の検出部１６の上面図である。図４は、第２実施形態の変形例の検出部１６の上面図である。第２実施形態の変位検出装置１０は、第１実施形態の変位検出装置１０の改良例である。第２実施形態の変位検出装置１０は、第１実施形態の変位検出装置１０の全ての構成を含む。また、第２実施形態の変位検出装置１０の動作は、第１実施形態の変位検出装置１０の動作と基本的には同じである。第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
　図１等で示される第２部材１４は、各々の板部材２０の幅方向に変位しうる。幅方向は、左右方向及び上下方向と直交する。第２部材１４の幅方向の変位量が大きくなると、ギャップＧが変動する虞がある。第２実施形態は、第２部材１４の幅方向の変位が、ギャップＧの変動に変換されることを防止する。
［２－１　変位検出装置１０の構成］
　第２実施形態において、第１傾斜部３２には、上下に貫通する第１孔３６が形成される。第１孔３６の形状は、特に限定されない。第１孔３６の形状は、例えば、真円、楕円、多角形、長孔等であってもよい。図４で示されるように、第１孔３６の形状は、不定形であってもよい。第１孔３６の位置も、特に限定されない。第１孔３６は、１つであってもよいし、複数であってもよい。第１孔３６は、第１端部２４の近くに配置されてもよいし、保持部３０の近くに配置されてもよい。第１孔３６は、第１端部２４から保持部３０にわたって形成されてもよい。
　第１傾斜部３２と同様に、第２傾斜部３４には、上下に貫通する第２孔３８が形成される。第２孔３８の形状、数、位置等は、第１孔３６の形状、数、位置等と同じである。
　なお、図３は、第１板部材２０－１の構成を示すが、第２板部材２０－２の構成も第１板部材２０－１の構成と同じである。
［２－２　変位検出装置１０の作用効果］
　孔を有する第１傾斜部３２及び第２傾斜部３４は、孔を有さない第１傾斜部３２及び第２傾斜部３４と比較して幅方向に変形しやすい。つまり、第２実施形態において、第１傾斜部３２及び第２傾斜部３４は柔軟性を有する。第２実施形態によれば、第２部材１４の幅方向の変位量が大きくなっても、第１傾斜部３２及び第２傾斜部３４が幅方向に柔軟に変形することができる。このため、第２部材１４の幅方向の変位に起因するギャップＧの変動が抑制される。つまり、第２部材１４の幅方向の変位に起因する変位検出装置１０の誤検出が抑制される。
［３　第３実施形態］
　図５～図７を用いて、第３実施形態の変位検出装置１０を説明する。図５は、第３実施形態の検出部１６の正面図である。図６は、第３実施形態の検出部１６の上面図である。図７は、第３実施形態の検出部１６の左側面図である。第３実施形態の変位検出装置１０は、第１実施形態の変位検出装置１０の改良例である。第３実施形態の変位検出装置１０は、第１実施形態の変位検出装置１０の全ての構成を含む。また、第３実施形態の変位検出装置１０の動作は、第１実施形態の変位検出装置１０の動作と基本的には同じである。第３実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
　第１実施形態において、第１傾斜部３２－１の傾斜角度θが初期値より大きくなると、第１端部２４－１を上方向に変位させる力が作用する。一方、第１傾斜部３２－２の傾斜角度θが初期値より大きくなると、第１端部２４－２を下方向に変位させる力が作用する。このように、２つの第１端部２４には接続部分を剥離させる力が作用する。第２端部２６－１及び第２端部２６－２についても同様である。第３実施形態は、２つの第１端部２４の剥離及び２つの第２端部２６の剥離を防止する。
［３－１　変位検出装置１０の構成］
　第３実施形態において、検出部１６は、２つの固定部４０を有する。一方の固定部４０は、２つの第１端部２４の剥離を防止する。他方の固定部４０は、２つの第２端部２６の剥離を防止する。２つの固定部４０の構造及び作用は同じである。以下では、２つの第１端部２４の剥離を防止する固定部４０を説明する。
　固定部４０は、第１固定部材４２と、第２固定部材４４と、複数の締結部材４６とを有する。第１固定部材４２及び第２固定部材４４は、例えば金属である。好ましくは、第１固定部材４２及び第２固定部材４４は、板部材２０よりも硬い金属である。第１固定部材４２は、第１端部２４－１より大きい。第１固定部材４２は、第１端部２４－１の上方に位置し、第１端部２４－１の第１面（上面）に接触する。第２固定部材４４は、第１端部２４－２より大きい。第２固定部材４４は、第１端部２４－２の下方に位置し、第１端部２４－２の第１面（下面）に接触する。締結部材４６は、ボルト、ナット、ねじ等である。複数の締結部材４６は、第１固定部材４２と第２固定部材４４の４隅を固定する。このようにして、固定部４０は、２つの第１端部２４を挟んで互いに押し付けることによって、２つの第１端部２４を互いに固定する。
　なお、第１固定部材４２と第２固定部材４４とは、２つの第１端部２４の全体を挟む必要はない。第１固定部材４２と第２固定部材４４とは、２つの第１端部２４のうち、２つの第１傾斜部３２に隣接する部分を挟めばよい。
　更に、第１固定部材４２は、第１位置決め部４８を有する。第１位置決め部４８は、左方向に突出する。また、第２固定部材４４は、２つの第２位置決め部５０ａ、５０ｂを有する。２つの第２位置決め部５０ａ、５０ｂは、左方向に突出し、更に上方向に延びる。第２位置決め部５０ａは、第１位置決め部４８の幅方向の一端に当接する。第２位置決め部５０ｂは、第１位置決め部４８の幅方向の他端に当接する。このようにして、第２位置決め部５０ａと第２位置決め部５０ｂとは、第１位置決め部４８を挟む。これにより、第２固定部材４４は、第１固定部材４２を位置決めする。
　なお、第１位置決め部４８は、第１固定部材４２の幅方向に突出してもよい。この場合、２つの第２位置決め部５０ａ、５０ｂも、第１位置決め部４８の突出する方向と同じ方向に突出する。また、２つの第２位置決め部５０ａ、５０ｂが上方向に延びる代わりに、第１位置決め部４８が下方向に延びてもよい。また、２つの第１位置決め部４８が設けられてもよい。要するに、第１固定部材４２のうちの上下方向と平行する部分と、第２固定部材４４のうちの上下方向と平行する部分とが互いに接触し、その結果として、第１固定部材４２が第２固定部材４４に対して位置決めされればよい。
［３－２　変位検出装置１０の作用効果］
　第３実施形態において、固定部４０は、第１端部２４－１と第１端部２４－２とを互いに押し付けて固定する。このため、第３実施形態によれば、第１端部２４－１と第１端部２４－２との剥離を防止することができる。同様に、第３実施形態によれば、第２端部２６－１と第２端部２６－２との剥離を防止することができる。
　また、第１固定部材４２を第２固定部材４４にねじ止めする際に、第１固定部材４２には、上下方向に延びる軸線を中心にして回転させる力が作用する。このため、第１端部２４に対して、第１固定部材４２がずれる可能性がある。これに対して、第３実施形態においては、第１固定部材４２が、第２固定部材４４に対して位置決めされる。つまり、第３実施形態によれば、第１端部２４に対する第１固定部材４２のずれを防止することができる。
［４　第４実施形態］
　図８を用いて、第４実施形態の変位検出装置１０を説明する。図８は、第４実施形態の検出部１６の上面図である。第４実施形態の変位検出装置１０は、第１実施形態の変位検出装置１０の改良例である。第４実施形態の変位検出装置１０は、第１実施形態の変位検出装置１０の全ての構成を含む。また、第４実施形態の変位検出装置１０の動作は、第１実施形態の変位検出装置１０の動作と基本的には同じである。第４実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
［４－１　変位検出装置１０の構成］
　第４実施形態において、保持部３０の幅方向の長さは、第１端部２４、第１傾斜部３２、第２傾斜部３４及び第２端部２６の各々の幅方向の長さよりも長い。一対の対向電極２２ａ、２２ｂの幅方向の長さも、第１端部２４、第１傾斜部３２、第２傾斜部３４及び第２端部２６の各々の幅方向の長さよりも長い。各々の保持部３０の幅方向の長さは、各々の対向電極２２ａ、２２ｂの幅方向の長さ以上である。
［４－２　変位検出装置１０の作用効果］
　第４実施形態のように、保持部３０の幅方向の長さが、板部材２０の他の部分の幅方向の長さよりも長いと、一対の対向電極２２ａ、２２ｂを幅方向に長くすることが可能になる。このため、第４実施形態によれば、検出部１６の左右方向の長さを変えることなく、一対の対向電極２２ａ、２２ｂの面積を大きくすることができる。つまり、第４実施形態によれば、第２部材１４の変位を検出する感度を高くすることができる。
［５　第５実施形態］
　図９を用いて、第５実施形態の変位検出装置１０を説明する。図９は、第５実施形態の検出部１６の正面図である。第５実施形態の変位検出装置１０は、第１実施形態の変位検出装置１０の改良例である。第５実施形態の変位検出装置１０は、第１実施形態の変位検出装置１０の構成を含む。また、第５実施形態の変位検出装置１０の動作は、第１実施形態の変位検出装置１０の動作と基本的には同じである。第５実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その構成の説明を省略する。
　変位検出装置１０には様々な方向から外力が作用する。保持部３０－１は、意図しない外力によって変形する。例えば、保持部３０－１と保持部３０－２とに捩じれ方向の外力が作用して変形する可能性がある。保持部３０－１及び保持部３０－２が変形すると、一対の対向電極２２ａ、２２ｂも変形する。すると、対向電極２２ａと対向電極２２ｂとの間のギャップＧが不均一となり、センサ２２の精度が低下する。第５実施形態は、一対の対向電極２２ａ、２２ｂの変形を防止する。
［５－１　変位検出装置１０の構成］
　第５実施形態において、保持部３０（３０－１、３０－２）は、補強板５２（５２ａ、５２ｂ）によって補強される。補強板５２は、例えば金属である。好ましくは、補強板５２は、板部材２０よりも硬い金属である。補強板５２ａは、保持部３０－１の第２面（下面）に取り付けられる。対向電極２２ａは、補強板５２ａに取り付けられる。補強板５２ａは、対向電極２２ａの上面全体に接触する。対向電極２２ａと補強板５２ａとは絶縁される。このように、補強板５２ａは、保持部３０－１と対向電極２２ａとの間に介在する。同様に、補強板５２ｂは、保持部３０－２と対向電極２２ｂとの間に介在する。
［５－２　変位検出装置１０の作用効果］
　各々の補強板５２は、各々の保持部３０の変形を防止することによって、一対の対向電極２２ａ、２２ｂの変形を防止する。つまり、第５実施形態によれば、対向電極２２ａと対向電極２２ｂとの間のギャップＧを均一にすることができる。従って、センサ２２の精度が低下することを防止することができる。
［５－３　第５実施形態の変形例］
　図１０は、第５実施形態の変形例の検出部１６の正面図である。図１０で示されるように、補強板５２は、保持部３０における第１面（上面）に取り付けられてもよい。言い換えると、補強板５２ａは、保持部３０－１の対向電極２２ａが取り付けられる面（下面）とは反対の面（上面）に取り付けられてもよい。この場合、補強板５２ａは、保持部３０－１に対向電極２２ａが取り付けられる範囲の裏側の範囲を覆う。補強板５２ｂも同様である。
［６　その他の実施形態］
　第２実施形態～第５実施形態のうちの１以上の実施形態を組み合わせることも可能である。
［７　実施形態から得られる発明］
　上記実施形態から把握しうる発明について、以下に記載する。
[規則91に基づく訂正 13.12.2022]　
　本発明の態様は、第１部材（１２）に対する第２部材（１４）の所定方向の変位を検出する変位検出装置（１０）であって、前記所定方向に延びる第１板部材（２０－１）と、前記所定方向に延びる第２板部材（２０－２）と、変位を検出するセンサ（２２）と、を備え、前記第１板部材の両端部と前記第２板部材の両端部とは互いに接続され、前記第１板部材及び前記第２板部材の各々は、両端部として、前記第１部材に取り付けられる第１端部（２４）と、前記第２部材に取り付けられる第２端部（２６）とを有し、且つ、両端部の間に介在する中間部（２８）を有し、前記第１板部材の前記中間部と前記第２板部材の前記中間部との間にギャップ（Ｇ）が形成され、前記センサは前記ギャップの変動を検出し、前記第２部材が前記所定方向に変位した場合に、前記第２部材の変位量より前記ギャップの変動量が大きい。
　本発明の態様において、前記第１板部材の前記中間部及び前記第２板部材の前記中間部の各々は、前記センサを保持する保持部（３０）と、前記保持部と前記第１端部との間に位置し、前記所定方向に対して傾斜する第１傾斜部（３２）と、前記保持部と前記第２端部との間に位置し、前記所定方向に対して傾斜する第２傾斜部（３４）と、を有してもよい。
　本発明の態様において、前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部の各々は、１以上の孔（３６、３８）を有してもよい。
　本発明の態様において、前記第１板部材の前記中間部及び前記第２板部材の前記中間部の各々は、前記センサを保持する保持部と、前記保持部以外の部分に形成される１以上の孔と、を有してもよい。
　本発明の態様において、前記第１板部材の前記第１端部と前記第２板部材の前記第１端部とを互いに固定する固定部（４０）を備えてもよい。
　本発明の態様において、前記固定部は、２つの前記第１端部を挟んで互いに押し付ける第１固定部材（４２）及び第２固定部材（４４）を有し、前記第２固定部材は、前記第１固定部材と接触することによって前記第１固定部材を位置決めしてもよい。
　本発明の態様において、前記第１板部材の前記中間部及び前記第２板部材の前記中間部の各々は、前記センサを保持する保持部と、前記保持部と前記第１端部との間に位置し、前記所定方向に対して傾斜する第１傾斜部と、前記保持部と前記第２端部との間に位置し、前記所定方向に対して傾斜する第２傾斜部と、を有し、前記センサは、一対の対向電極（２２ａ、２２ｂ）の間の距離の変化に応じて静電容量値が変化する静電容量センサであり、前記所定方向と直交する幅方向における各々の前記対向電極の長さが、前記幅方向における前記第１傾斜部の長さ及び前記第２傾斜部の長さより長くてもよい。
　本発明の態様において、前記第１板部材の前記中間部及び前記第２板部材の前記中間部の各々は、前記センサを保持する保持部を有し、前記センサは、一対の対向電極の間の距離の変化に応じて静電容量値が変化する静電容量センサであり、前記保持部は、補強板（５２）によって補強されてもよい。
　本発明の態様において、前記補強板は、前記保持部と前記対向電極との間に介在してもよい。
　本発明の態様において、前記補強板は、前記保持部における前記対向電極が取り付けられる面とは反対の面に取り付けられてもよい。
１０…変位検出装置　　　　　　　　　　　　１２…第１部材
１４…第２部材　　　　　　　　　　　　　　２０－１…第１板部材
２０－２…第２板部材　　　　　　　　　　　２２…センサ
２２ａ、２２ｂ…対向電極　　　　　　　　　
２４、２４－１、２４－２…第１端部
２６、２６－１、２６－２…第２端部　　　　
２８、２８－１、２８－２…中間部
３０、３０－１、３０－２…保持部　　　　　
３２、３２－１、３２－２…第１傾斜部
３４、３４－１、３４－２…第２傾斜部　　　３６…第１孔（孔）
３８…第２孔（孔）　　　　　　　　　　　　４０…固定部
４２…第１固定部材　　　　　　　　　　　　４４…第２固定部材

Claims (10)

  1. [規則91に基づく訂正 13.12.2022]　
    　第１部材（１２）に対する第２部材（１４）の所定方向の変位を検出する変位検出装置（１０）であって、
    　前記所定方向に延びる第１板部材（２０－１）と、
    　前記所定方向に延びる第２板部材（２０－２）と、
    　変位を検出するセンサ（２２）と、
    　を備え、
    　前記第１板部材の両端部と前記第２板部材の両端部とは互いに接続され、
    　前記第１板部材及び前記第２板部材の各々は、両端部として、前記第１部材に取り付けられる第１端部（２４）と、前記第２部材に取り付けられる第２端部（２６）とを有し、且つ、両端部の間に介在する中間部（２８）を有し、
    　前記第１板部材の前記中間部と前記第２板部材の前記中間部との間にギャップ（Ｇ）が形成され、
    　前記センサは前記ギャップの変動を検出し、
    　前記第２部材が前記所定方向に変位した場合に、前記第２部材の変位量より前記ギャップの変動量が大きい、変位検出装置。
  2. 　請求項１に記載の変位検出装置であって、
    　前記第１板部材の前記中間部及び前記第２板部材の前記中間部の各々は、
    　　前記センサを保持する保持部（３０）と、
    　　前記保持部と前記第１端部との間に位置し、前記所定方向に対して傾斜する第１傾斜部（３２）と、
    　　前記保持部と前記第２端部との間に位置し、前記所定方向に対して傾斜する第２傾斜部（３４）と、を有する、変位検出装置。
  3. 　請求項２に記載の変位検出装置であって、
    　前記第１傾斜部及び前記第２傾斜部の各々は、１以上の孔（３６、３８）を有する、変位検出装置。
  4. 　請求項１に記載の変位検出装置であって、
    　前記第１板部材の前記中間部及び前記第２板部材の前記中間部の各々は、
    　　前記センサを保持する保持部と、
    　　前記保持部以外の部分に形成される１以上の孔と、
    　を有する、変位検出装置。
  5. 　請求項１に記載の変位検出装置であって、
    　前記第１板部材の前記第１端部と前記第２板部材の前記第１端部とを互いに固定する固定部（４０）を備える、変位検出装置。
  6. 　請求項５に記載の変位検出装置であって、
    　前記固定部は、２つの前記第１端部を挟んで互いに押し付ける第１固定部材（４２）及び第２固定部材（４４）を有し、
    　前記第２固定部材は、前記第１固定部材と接触することによって前記第１固定部材を位置決めする、変位検出装置。
  7. 　請求項１に記載の変位検出装置であって、
    　前記第１板部材の前記中間部及び前記第２板部材の前記中間部の各々は、
    　　前記センサを保持する保持部と、
    　　前記保持部と前記第１端部との間に位置し、前記所定方向に対して傾斜する第１傾斜部と、
    　　前記保持部と前記第２端部との間に位置し、前記所定方向に対して傾斜する第２傾斜部と、を有し、
    　前記センサは、一対の対向電極（２２ａ、２２ｂ）の間の距離の変化に応じて静電容量値が変化する静電容量センサであり、
    　前記所定方向と直交する幅方向における各々の前記対向電極の長さが、前記幅方向における前記第１傾斜部の長さ及び前記第２傾斜部の長さより長い、変位検出装置。
  8. 　請求項１に記載の変位検出装置であって、
    　前記第１板部材の前記中間部及び前記第２板部材の前記中間部の各々は、前記センサを保持する保持部を有し、
    　前記センサは、一対の対向電極の間の距離の変化に応じて静電容量値が変化する静電容量センサであり、
    　前記保持部は、補強板（５２）によって補強される、変位検出装置。
  9. 　請求項８に記載の変位検出装置であって、
    　前記補強板は、前記保持部と前記対向電極との間に介在する、変位検出装置。
  10. 　請求項８に記載の変位検出装置であって、
    　前記補強板は、前記保持部における前記対向電極が取り付けられる面とは反対の面に取り付けられる、変位検出装置。
PCT/JP2021/044987 2021-12-07 2021-12-07 変位検出装置 WO2023105643A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/044987 WO2023105643A1 (ja) 2021-12-07 2021-12-07 変位検出装置
TW111146654A TW202323781A (zh) 2021-12-07 2022-12-06 位移檢測裝置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/044987 WO2023105643A1 (ja) 2021-12-07 2021-12-07 変位検出装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023105643A1 true WO2023105643A1 (ja) 2023-06-15

Family

ID=86729882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/044987 WO2023105643A1 (ja) 2021-12-07 2021-12-07 変位検出装置

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW202323781A (ja)
WO (1) WO2023105643A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05322671A (ja) * 1992-05-21 1993-12-07 Murata Mfg Co Ltd 静電駆動共振型歪検出素子及びその製造方法
JP2002529684A (ja) * 1998-11-04 2002-09-10 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト 歪み測定器
JP2006177822A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Tokyo Electric Power Co Inc:The トンネル内空変位計測システム、トンネル内空変位計測方法およびトンネル内空変位計
JP2019174477A (ja) * 2019-05-09 2019-10-10 株式会社トライフォース・マネジメント トルクセンサ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05322671A (ja) * 1992-05-21 1993-12-07 Murata Mfg Co Ltd 静電駆動共振型歪検出素子及びその製造方法
JP2002529684A (ja) * 1998-11-04 2002-09-10 インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト 歪み測定器
JP2006177822A (ja) * 2004-12-22 2006-07-06 Tokyo Electric Power Co Inc:The トンネル内空変位計測システム、トンネル内空変位計測方法およびトンネル内空変位計
JP2019174477A (ja) * 2019-05-09 2019-10-10 株式会社トライフォース・マネジメント トルクセンサ

Also Published As

Publication number Publication date
TW202323781A (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10890496B2 (en) Force sensor
EP0388346B1 (en) Touch sensing display screen apparatus
US20120180575A1 (en) Capacitance-type force sensor
US8220343B2 (en) Force sensing device
US20090316380A1 (en) Stress-Limiting Device For Forced-Based Input Panels
US9128540B2 (en) Force sensor for use in an input device and methods for constructing and using the sensor
JP6673979B2 (ja) 変位検出方式の力センサ
US20160091376A1 (en) Displacement detection type six-axis force sensor
US20080165159A1 (en) Force-based input device having a modular sensing component
US11499878B2 (en) Force sensor
US20200348195A1 (en) Torque sensor
WO2023105643A1 (ja) 変位検出装置
CN109959359A (zh) 应变传感器、多轴力传感器及机器人
JP5318831B2 (ja) 操作位置検出装置
JP7106065B2 (ja) フォースプレート
US9885624B2 (en) Strain sensor, and load detection device using same
JP4230241B2 (ja) 触圧センサ、把持ロボット
JP2004226380A (ja) 触覚センサ及び分布型触覚センサ
JP2022111488A (ja) 静電容量センサ
JP5611793B2 (ja) ロードセル
JP2019010721A (ja) エンドエフェクタ
JP7432973B1 (ja) 力覚センサ
JPH05187940A (ja) 力検出装置とその方法
WO2023238682A1 (ja) 変形検出センサ
WO2023032289A1 (ja) 多方向入力装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21967145

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023565745

Country of ref document: JP