(57)【要約】【課題】従来構成に対して精度を向上可能とする。【解決手段】センシングユニット部と、センシングユニット部が取付けられた台座１とを備え、台座１は、台座部１１、台座部１２、及び、当該台座部１１が有する一側面と当該台座部１２が有する一側面とを接続した台座部１３を有し、センシングユニット部は、幅広面が台座部１１が有する一側面を向き、一端が当該台座部１１が有する上面に接続された板状部２と、幅広面が台座部１２が有する一側面を向き、一端が当該台座部１２が有する上面に接続された板状部３と、一端が板状部２の他端側に接続され、他端が板状部３の他端側に接続された連結棒５とを備え、センシング部４は、板状部２が有する２つの幅広面及び板状部３が有する２つの幅広面のうちの少なくとも１つの面に取付けられ、板状部２及び板状部３は、台座１に対し、センシング部４と熱物性の近い材料から構成され、連結棒５は、板状部２及び板状部３に対し、台座１と熱物性の近い材料から構成された。【選択図】図１
2020204563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センシング部、及び当該センシング部が取付けられた取付部材から成るセンシングユニット部と、
前記センシングユニット部が取付けられた台座とを備え、
前記台座は、第１の台座部、第２の台座部、及び、当該第１の台座部が有する一側面と当該第２の台座部が有する一側面とを接続した第３の台座部を有し、
前記センシングユニット部は、
幅広面が前記第１の台座部が有する前記一側面を向き、一端が当該第１の台座部が有する上面に接続された第１の板状部と、
幅広面が前記第２の台座部が有する前記一側面を向き、一端が当該第２の台座部が有する上面に接続された第２の板状部と、
一端が前記第１の板状部の他端側に接続され、他端が前記第２の板状部の他端側に接続された連結棒とを備え、
前記センシング部は、前記第１の板状部が有する２つの幅広面及び前記第２の板状部が有する２つの幅広面のうちの少なくとも１つの面に取付けられ、
前記第１の板状部及び前記第２の板状部は、前記台座に対し、前記センシング部と熱物性の近い材料から構成され、
前記連結棒は、前記第１の板状部及び前記第２の板状部に対し、前記台座と熱物性の近い材料から構成された
ことを特徴とするモーメントセンサ。
【請求項２】
センシング部、及び当該センシング部が取付けられた取付部材から成るセンシングユニット部と、
前記センシングユニット部が取付けられた台座とを備え、
前記台座は、第１の台座部、第２の台座部、及び、当該第１の台座部が有する一側面と当該第２の台座部が有する一側面とを接続した第３の台座部を有し、
前記センシングユニット部は、
一側面が前記第１の台座部が有する前記一側面を向き、一端が当該第１の台座部が有する上面に接続された四角柱部材である第１の棒部と、
一側面が前記第２の台座部が有する前記一側面を向き、一端が当該第２の台座部が有する上面に接続された四角柱部材である第２の棒部と、
一端が前記第１の棒部の他端側に接続され、他端が前記第２の棒部の他端側に接続された連結棒とを備え、
前記センシング部は、前記第１の棒部が有する４つの側面及び前記第２の棒部が有する４つの側面のうちの少なくとも１つの面に取付けられ、
前記第１の棒部及び前記第２の棒部は、前記台座に対し、前記センシング部と熱物性の近い材料から構成され、
前記連結棒は、前記第１の棒部及び前記第２の棒部に対し、前記台座と熱物性の近い材料から構成された
ことを特徴とするモーメントセンサ。
【請求項３】
前記センシング部は、シリコンから成るセンサ素子であり、
前記第１の板状部及び前記第２の板状部は、鉄にニッケル及びコバルトを配合した合金から構成された
ことを特徴とする請求項１記載のモーメントセンサ。
【請求項４】
前記センシング部は、シリコンから成るセンサ素子であり、
前記第１の棒部及び前記第２の棒部は、鉄にニッケル及びコバルトを配合した合金から構成された
ことを特徴とする請求項２記載のモーメントセンサ。
【請求項５】
前記連結棒は、前記台座と同一部材から構成された
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか１項記載のモーメントセンサ。
【請求項６】
前記台座は、１つのブロック状部材に矩形状の開口が形成されることで、前記第１の台座部、前記第２の台座部及び前記第３の台座部が構成された
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの何れか１項記載のモーメントセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モーメントを計測するモーメントセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モーメントを計測するモーメントセンサが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３９３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、モーメントセンサが用いられるロボット等では高度化が進んでおり、モーメントセンサ自体の精度に対する要求レベルも向上し、常に改善が求められている。
【０００５】
図２に従来のモーメントセンサの構成例を示す。
従来のモーメントセンサは、図２に示すように、台座１０１、板状部１０２及びセンシング部１０３を備えている。なお、図２に示すモーメントセンサでは、計測対象である物体が有する設置面に台座１０１を連結するための連結部については図示を省略している。
【０００６】
台座１０１は、１つのブロック状部材に矩形状の開口が２つ形成されることで、台座部１０１１、台座部１０１２及び台座部１０１３が構成されている。この場合、台座部１０１３は、３枚の薄板部材から構成される。
板状部１０２は、台座部１０１１と台座部１０１２とを橋渡しするように接続されている。
センシング部１０３は、板状部１０２上に取付けられている。
【０００７】
図２に示すモーメントセンサでは、台座部１０１１と台座部１０１２を互い違いに変位させる力が加えられると、センシング部１０３にせん断が生じる。よって、センシング部１０３は上記力により生じるモーメントを計測可能である。
【０００８】
一方、図２に示すモーメントセンサでは、温度変化が生じると、台座部１０１３での伸縮の影響が板状部１０２に伝達され、センシング部１０３にも不要な歪が生じてしまう。このため、台座１０１に使用できる材料が制約を受け、更に、計測対象も制約を受けることになる。
【０００９】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、従来構成に対して精度を向上可能なモーメントセンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るモーメントセンサは、センシング部、及び当該センシング部が取付けられた取付部材から成るセンシングユニット部と、センシングユニット部が取付けられた台座とを備え、台座は、第１の台座部、第２の台座部、及び、当該第１の台座部が有する一側面と当該第２の台座部が有する一側面とを接続した第３の台座部を有し、センシングユニット部は、幅広面が第１の台座部が有する一側面を向き、一端が当該第１の台座部が有する上面に接続された第１の板状部と、幅広面が第２の台座部が有する一側面を向き、一端が当該第２の台座部が有する上面に接続された第２の板状部と、一端が第１の板状部の他端側に接続され、他端が第２の板状部の他端側に接続された連結棒とを備え、センシング部は、第１の板状部が有する２つの幅広面及び第２の板状部が有する２つの幅広面のうちの少なくとも１つの面に取付けられ、第１の板状部及び第２の板状部は、台座に対し、センシング部と熱物性の近い材料から構成され、連結棒は、第１の板状部及び第２の板状部に対し、台座と熱物性の近い材料から構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、上記のように構成したので、従来構成に対して精度を向上可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係るモーメントセンサの構成例を示す斜視図である。
【図２】従来のモーメントセンサの構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係るモーメントセンサの構成例を示す斜視図である。
モーメントセンサは、モーメントを計測する。モーメントセンサは、図１に示すように、台座１、板状部（第１の板状部）２、板状部（第２の板状部）３、センシング部４、連結棒５、連結部（第１の連結部）６、連結部（第２の連結部）７、連結部（第３の連結部）８及び連結部（第４の連結部）９を備えている。
【００１４】
台座１は、台座部（第１の台座部）１１、台座部（第２の台座部）１２及び台座部（第３の台座部）１３を有している。台座１は、例えばステンレスから構成される。
【００１５】
台座部１１は、ブロック状の部材である。
台座部１２は、ブロック状の部材である。
台座部１３は、台座部１１が有する一側面と台座部１２が有する一側面とを接続する。
【００１６】
台座１は、例えば、１つのブロック状部材に矩形状の開口が１つ以上（図１では２つ）形成されることで、台座部１１、台座部１２及び台座部１３が構成される。図１に示す台座１では、台座部１３は３枚の薄板部材から構成される。
【００１７】
板状部２は、幅広面が台座部１１が有する上記一側面を向き、一端が台座部１１が有する上面に接続されている。板状部２は、台座１に対し、センシング部４と熱物性（熱膨張係数）の近い材料から構成されている。例えば、センシング部４がシリコンから構成されたセンサ素子である場合には、板状部２は、鉄にニッケル及びコバルトを配合した合金等から構成される。
図１では、板状部２は、台座部１１が有する上面における、台座部１１が有する上記一側面付近に、配置されている。
【００１８】
板状部３は、幅広面が台座部１２が有する上記一側面を向き、一端が台座部１２が有する上面に接続されている。板状部３は、台座１に対し、センシング部４と熱物性（熱膨張係数）の近い材料から構成されている。例えば、センシング部４がシリコンから構成されたセンサ素子である場合には、板状部３は、鉄にニッケル及びコバルトを配合した合金等から構成される。
図１では、板状部３は、台座部１２が有する上面における、台座部１２が有する上記一側面付近に、配置されている。
【００１９】
センシング部４は、板状部２が有する２つの幅広面及び板状部３が有する２つの幅広面のうちの少なくとも１つの面に取付けられている。図１では、センシング部４は、板状部２が有する外側の幅広面に搭載されている。センシング部４としては、例えば、センサ素子、歪ゲージ、又は成膜された抵抗ゲージが挙げられる。図１では、センシング部４としてセンサ素子が用いられている。
【００２０】
連結棒５は、一端が板状部２の他端側に接続され、他端が板状部３の他端側に接続されている。連結棒５は、板状部２及び板状部３に対し、台座１と熱物性（熱膨張係数）の近い材料から構成されている。連結棒５は、例えば、台座１と同一材料から構成される。
【００２１】
なお、板状部（第１の板状部）２、板状部（第２の板状部）３及び連結棒５は、センシング部４が取付けられた取付部材を構成する。
また、センシング部４及び取付部材は、センシングユニット部を構成する。
【００２２】
連結部６〜９は、計測対象である物体が有する設置面に台座１をネジ等により連結するための部位である。図１では、連結部６〜９は台座１と一体に構成されているが、これに限らず、別体に構成されていてもよい。
【００２３】
連結部６は、板状部材である。連結部６は、一端が、台座１が有する一対の側面のうちの一方に接続されている。図１では、連結部６は、一端が、台座１の短手方向における一方の側面の一端側に、下面が台座１が有する下面に連なって接続されている。また、連結部６には、ネジ穴６１が設けられている。
【００２４】
連結部７は、板状部材である。連結部７は、一端が、台座１が有する一対の側面のうちの一方に、連結部６と並んで接続されている。図１では、連結部７は、一端が、台座１の短手方向における一方の側面の他端側に、下面が台座１が有する下面に連なって接続されている。また、連結部７には、ネジ穴７１が設けられている。
【００２５】
連結部８は、板状部材である。連結部８は、一端が、台座１が有する一対の側面のうちの他方に接続されている。図１では、連結部８は、一端が、台座１の短手方向における他方の側面の一端側に、下面が台座１が有する下面に連なって接続されている。また、連結部８には、ネジ穴８１（不図示）が設けられている。
【００２６】
連結部９（不図示）は、板状部材である。連結部９は、一端が、台座１が有する一対の側面のうちの他方に、連結部８と並んで接続されている。図１では、連結部９は、一端が、台座１の短手方向における他方の側面の他端側に、下面が台座１が有する下面に連なって接続されている。また、連結部９には、ネジ穴９１（不図示）が設けられている。
【００２７】
なお図１では、連結部６〜９がそれぞれ板状部材である場合を示した。しかしながら、これに限らず、連結部６〜９は、計測対象である物体が有する設置面に台座１を連結可能であればよい。
【００２８】
図１に示すモーメントセンサでは、台座部１１と台座部１２を互い違いに変位させる力が加えられると、台座部１１及び台座部１２は変位するが連結棒５は変位しないため、センシング部４にせん断が生じる。よって、センシング部４は上記力により生じるモーメントを計測可能である。
【００２９】
次に、図１に示すモーメントセンサによる効果について説明する。
図２に示す従来のモーメントセンサでは、板状部１０２が台座部１０１１及び台座部１０１２を橋渡しするように配置されており、すなわち、板状部１０２が熱変形を抑制するような配置とされている。この従来のモーメントセンサでは、十分な熱応力の抑制がされず、温度変化によりセンシング部１０３に不要な歪が生じることになる。
【００３０】
これに対し、実施の形態１に係るモーメントセンサでは、板状部２及び板状部３は、連結棒５側が拘束されておらず、長手方向に自由に伸縮可能に構成されている。また、板状部２及び板状部３は、台座１に対し、センシング部４と熱物性の近い材料から構成されている。これにより、実施の形態１に係るモーメントセンサは、従来構成に対して熱応力が抑制され、すなわち、温度変化によりセンシング部４に不要な歪が生じることを軽減可能となる。
また、実施の形態１に係るモーメントセンサは、連結棒５が、板状部２及び板状部３に対し、台座１と熱物性の近い材料から構成されている。これにより、実施の形態１に係るモーメントセンサは、温度変化により板状部２及び板状部３が曲げられる影響も軽減可能となる。
【００３１】
なお図１では、モーメントセンサが板状部２，３を有する場合を示した。しかしながら、これに限らず、モーメントセンサは、板状部２，３に代えて、２つの四角柱部材である棒部（第１の棒部及び第２の棒部）を有していてもよい。
この場合、一方の棒部は、一側面が台座部１１が有する上記一側面を向き、一端が台座部１１が有する上面に接続される。また、他方の棒部は、一側面が台座部１２が有する上記一側面を向き、一端が台座部１２が有する上面に接続される。２つの棒部の材質については板状部２，３と同様である。また、センシング部４は、一方の棒部が有する４つの側面及び他方の棒部が有する４つの側面のうちの少なくとも１つの面に取付けられる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態１によれば、モーメントセンサは、センシング部４、及び当該センシング部４が取付けられた取付部材から成るセンシングユニット部と、センシングユニット部が取付けられた台座１とを備え、台座１は、台座部１１、台座部１２、及び、当該台座部１１が有する一側面と当該台座部１２が有する一側面とを接続した台座部１３を有し、センシングユニット部は、幅広面が台座部１１が有する一側面を向き、一端が当該台座部１１が有する上面に接続された板状部２と、幅広面が台座部１２が有する一側面を向き、一端が当該台座部１２が有する上面に接続された板状部３と、一端が板状部２の他端側に接続され、他端が板状部３の他端側に接続された連結棒５とを備え、センシング部４は、板状部２が有する２つの幅広面及び板状部３が有する２つの幅広面のうちの少なくとも１つの面に取付けられ、板状部２及び板状部３は、台座１に対し、センシング部４と熱物性の近い材料から構成され、連結棒５は、板状部２及び板状部３に対し、台座１と熱物性の近い材料から構成された。これにより、実施の形態１に係るモーメントセンサは、従来構成に対して精度を向上可能である。
【００３３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、若しくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  台座
２  板状部（第１の板状部）
３  板状部（第２の板状部）
４  センシング部
５  連結棒
６  連結部（第１の連結部）
７  連結部（第２の連結部）
８  連結部（第３の連結部）
９  連結部（第４の連結部）
１１  台座部
１２  台座部
１３  台座部
６１  ネジ穴
７１  ネジ穴
８１  ネジ穴
９１  ネジ穴
【図１】
2020204563.tif 000003
【図２】
2020204563.tif 000004