(57)【要約】【課題】磁気式ロータリエンコーダを利用して高精度に回転体に負荷されるねじりトルクを算出することが可能なトルクセンサ或いは当該トルクセンサを用いたロボットを提供することを目的とする。【解決手段】所定の磁気パターンが形成され、かつ、所定の回転体に固定されたコードホイールと、前記コードホイールとその回転中心を同一にして前記回転体へと固定され、かつ、前記磁気パターンを読み取る複数の磁気読取素子を備えた素子担持体と、から成るトルクセンサであって、各前記磁気読取素子は、前記素子担持体上において、隣り合う前記磁気読取素子との間で為す中心角が互いに等しくなるよう配置される、トルクセンサが提供される。【選択図】図１
2018200191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の磁気パターンが形成され、かつ、所定の回転体に固定されたコードホイールと、
前記コードホイールとその回転中心を同一にして前記回転体へと固定され、かつ、前記磁気パターンを読み取る複数の磁気読取素子を備えた素子担持体と、から成るトルクセンサであって、
各前記磁気読取素子は、前記素子担持体上において、隣り合う前記磁気読取素子との間で為す中心角が互いに等しくなるよう配置される、トルクセンサ。
【請求項２】
前記複数の磁気読取素子は、３つの磁気読取素子である、請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
前記磁気パターンは、前記コードホイールの回転軸と垂直な面上に形成され、
前記素子担持体は、各前記磁気読取素子が所定の隙間を介して前記磁気パターンと対向するように各前記磁気読取素子を担持する、請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項４】
前記磁気パターンは、前記コードホイールの外周側面上に形成され、
前記素子担持体は、各前記磁気読取素子が所定の隙間を介して前記コードホイールの前記外周側面上の前記磁気パターンと対向するように各前記磁気読取素子を担持する、請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項５】
前記磁気読取素子は、ホール素子である、請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項６】
前記所定の回転体は、クロスローラベアリングにより支持されている、請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項７】
請求項１に記載のトルクセンサと、
各前記磁気読取素子からそれぞれ所定のセンサ値を読み出す制御部と、を備えたロボットであって、
前記制御部は、各前記センサ値に基づいて、所定の演算により、前記回転体に働くねじりトルクを算出する、ロボット。
【請求項８】
前記所定の演算は、少なくとも、各前記センサ値の加算平均処理を含む、請求項７に記載のロボット。
【請求項９】
請求項１に記載のトルクセンサを用いたトルク算出方法であって、
各前記磁気読取素子からそれぞれ所定のセンサ値を取得するステップと、
各前記センサ値に基づいて、所定の演算により、前記回転体に働くねじりトルクを算出するステップと、を備えたトルク算出方法。
【請求項１０】
コンピュータを、請求項１に記載のトルクセンサの制御装置として機能させるためのプログラムであって、
各前記磁気読取素子からそれぞれ所定のセンサ値を取得するステップと、
各前記センサ値に基づいて、所定の演算により、前記回転体に働くねじりトルクを算出するステップと、を備えたトルク算出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、磁気式ロータリエンコーダを利用したトルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロボット分野においては、人間との共存を見据えた安全性或いは高機能化の要請などから、外力に応じて柔軟な制御を行う力制御が注目されている。
【０００３】
この力制御における外力検出の一手法として、ロボットの関節部等に設けられて駆動される回転体にロータリエンコーダを取り付けて当該回転体に負荷される軸回りのトルク（ねじりトルク）を検出する手法がある（例えば、特許文献１）。同手法においては、ロータリエンコーダの出力から外力により回転体に生じる微小な歪み量が検出され、その後の所定の演算によりねじりトルクが算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０８０８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロボット関節等に用いられる回転体には実際には様々な外力が生じていること等から、同手法を用いて、特に力制御を行う上で重要となるねじりトルクを算出しようと試みても精確な値が得られず、結局、適切な力制御を行うことができない場合があった。
【０００６】
本発明は、上述の技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、磁気式ロータリエンコーダを利用して回転体に負荷されるねじりトルクを高精度に算出することが可能なトルクセンサ或いは当該トルクセンサを用いたロボットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の技術的課題は、以下の構成を有するトルクセンサ、ロボット、トルク算出方法、トルク算出プログラムにより解決することができる。
【０００８】
すなわち、本発明に係るトルクセンサは、所定の磁気パターンが形成され、かつ、所定の回転体に固定されたコードホイールと、前記コードホイールとその回転中心を同一にして前記回転体へと固定され、かつ、前記磁気パターンを読み取る複数の磁気読取素子を備えた素子担持体と、から成るトルクセンサであって、各前記磁気読取素子は、前記素子担持体上において、隣り合う前記磁気読取素子との間で為す中心角が互いに等しくなるよう配置される、ものである。
【０００９】
このような構成によれば、回転体にそのねじり方向以外への変形、例えば、回転体の曲げ方向又は半径方向の変形が生じて、コードホイールと素子担持体との各相対的位置関係が変化した場合であっても、均等に配置された磁気読取素子の値に基づいて、ねじり方向以外の回転体の変形の影響を減殺したねじりトルクを得ることが可能となる。すなわち、回転体に負荷されるねじりトルクを高精度に検出可能なトルクセンサを提供することができる。
【００１０】
前記複数の磁気読取素子は、３つの磁気読取素子であってもよい。
【００１１】
このような構成によれば、最小限の構成であらゆる方向の変化を検出することができるので、最小限のコストで回転体に負荷されるねじりトルクを高精度に検出可能なトルクセンサを提供することができる。
【００１２】
また、前記トルクセンサにおいて、前記磁気パターンは、前記コードホイールの回転軸と垂直な面上に形成され、前記素子担持体は、各前記磁気読取素子が所定の隙間を介して前記磁気パターンと対向するように各前記磁気読取素子を担持する、ものであってもよい。
【００１３】
このような構成によれば、特に、回転体に曲げ方向の外力が負荷されて回転体全体が変形した場合であっても、当該外力の影響を減殺することが可能なトルクセンサを提供することができる。また、半径方向においてコンパクトな構造を有するトルクセンサを提供することができる。
【００１４】
さらに、前記トルクセンサにおいて、前記磁気パターンは、前記コードホイールの外周側面上に形成され、前記素子担持体は、各前記磁気読取素子が所定の隙間を介して前記コードホイールの前記外周側面上の前記磁気パターンと対向するように各前記磁気読取素子を担持してもよい。
【００１５】
このような構成によれば、特に、回転体に半径方向の外力が負荷されて半径方向にずれるような変形が生じた場合であっても、当該影響を減殺することが可能なトルクセンサを提供することができる。また、軸方向においてコンパクトな構造を有するトルクセンサを提供することができる。
【００１６】
なお、前記トルクセンサにおいて、前記磁気読取素子は、ホール素子であってもよい。
【００１７】
また、前記所定の回転体は、クロスローラベアリングにより支持されていてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、回転体の支持に曲げ荷重等に強いクロスローラベアリングを使用してもなお生じる微小な回転体の変形を均等配置された複数の磁気読取素子により検出し、その影響を減殺することができる。
【００１９】
本発明は、上記トルクセンサを備えたロボットとしても観念することができる。すなわち、本発明に係るロボットは、上記トルクセンサと、各前記磁気読取素子からそれぞれ所定のセンサ値を読み出す制御部と、を備えたロボットであって、前記制御部は、各前記センサ値に基づいて、所定の演算により、前記回転体に働くねじりトルクを算出する、よう構成されている。
【００２０】
このような構成によれば、均等配置された磁気読取素子から取得した値に基づいて、高精度なねじりトルクを算出し、それにより、その後の高精度な力制御などを行うことができるロボットを提供することができる。なお、このロボットには、ロボットアーム等の種々のロボットが含まれることは勿論である。
【００２１】
また、前記ロボットにおいて、前記所定の演算は、少なくとも、各前記センサ値の加算平均処理を含む、ものであってもよい。
【００２２】
このような構成によれば、複数の磁気読取素子からのセンサ値を加算平均するという簡便な演算により、ねじり方向以外の回転体の変形の影響を減殺したねじりトルクを得ることが可能となる。そのため、小さい演算処理負荷で高精度にねじりトルクを算出することができる。
【００２３】
本発明は、上記トルクセンサを用いたトルク算出方法としても観念することもできる。すなわち、トルク算出方法は、各前記磁気読取素子からそれぞれ所定のセンサ値を取得するステップと、各前記センサ値に基づいて、所定の演算により、前記回転体に働くねじりトルクを算出するステップと、を備えていてもよい。
【００２４】
このような構成によれば、均等配置された磁気読取素子から取得したセンサ値に基づいて、高精度なねじりトルクを算出することができるねじりトルク算出方法を提供することができる。
【００２５】
本発明は、トルク算出プログラムとして観念することもできる。すなわち、プログラムは、コンピュータを、上記トルクセンサの制御装置として機能させるためのプログラムであって、各前記磁気読取素子からそれぞれ所定のセンサ値を取得するステップと、各前記センサ値に基づいて、所定の演算により、前記回転体に働くねじりトルクを算出するステップと、を備えている。
【００２６】
このような構成によれば、均等配置された磁気読取素子から取得した値に基づいて、高精度なねじりトルクを算出することができるねじりトルク算出プログラムを提供することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、回転体にそのねじり方向以外への変形、例えば、回転体の曲げ方向又は半径方向の変形が生じて、コードホイールと素子担持体との各相対的位置関係が変化した場合であっても、均等に配置された磁気読取素子の値に基づいて、ねじり方向以外の回転体の変形の影響を減殺したねじりトルクを得ることが可能となる。すなわち、回転体に負荷されるねじりトルクを高精度に検出可能なトルクセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係るロータリエンコーダの説明図である。
【図２】図２は、絶対角度の検出原理に関する説明図（その１）である。
【図３】図３は、絶対角度の検出原理に関する説明図（その２）である。
【図４】図４は、検出誤差の発生原理についての説明図である。
【図５】図５は、検出誤差の相殺原理についての説明図である。
【図６】図６は、回転伝達部材についての外観斜視図である。
【図７】図７は、回転伝達部材の分解斜視図である。
【図８】図８は、回転伝達部材の断面図である。
【図９】図９は、出力フランジの断面図である。
【図１０】図１０は、トルク算出に関するフローチャートである。
【図１１】図１１は、ロータリエンコーダの変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付の図を参照しつつ説明する。
【００３０】
＜１．第１の実施形態（トルクセンサ）＞
＜１．１  ロータリエンコーダの構成＞
図１〜図３を参照しつつ、本実施形態に係るトルクセンサとして機能するアブソリュート型の（アキシャル型）磁気式ロータリエンコーダ１の構成について説明する。
【００３１】
図１は、ロータリエンコーダ１の説明図であり、図１（ａ）は、磁気式ロータリエンコーダ１の内部構成の概念図を示している。同図から明らかな通り、磁気式ロータリエンコーダ１は、後述する所定の磁気パターンが形成された環状のコードホイール４と、コードホイール４と対向し（アキシャル型）、当該磁気パターンを読み取る３つの磁気検出子３ａ〜３ｃを備えた環状の基板２とから構成される。
【００３２】
３つの磁気検出子３ａ〜３ｃは、基板２上のコードホイール４との対向面において、隣り合う磁気検出子３ａ〜３ｃとの間で中心角が１２０°を為すように所定の円周上に配置されている。このコードホイール４と基板２とを回転中心を同一として所定の軸体或いは回転体へとそれぞれ固定することで、磁気検出子３ａ〜３ｃを介して当該軸体或いは回転体のねじれ角が検出される。
【００３３】
なお、磁気検出子３ａ〜３ｃは、本実施形態においては、磁気センサとして機能するホール素子である。また、基板２上には、磁気検出子３ａ〜３ｃの他にアンプ、コンパレータ、補正回路又はシリアル回路などの周辺回路が設けられていてもよい。
【００３４】
図１（ｂ）は、コードホイール４の磁気パターン形成面に対向する磁気検出子３ａ〜３ｃの配置について示す概念図である。同図から明らかな通り、コードホイール４に形成される磁気パターンは、内周側に形成される内周側パターン４ａと外周側に形成される外周側パターン４ｂとから構成され、内周側パターン４ａは、Ｎ極とＳ極の対が３１区画（すなわち６２極）、外周側パターン４ｂは、Ｎ極とＳ極の対が３２区画（すなわち、６４極）となるように磁化されている。また、当該磁気パターンを読み取るため、磁気読取素子３ａ〜３ｃが、隣り合う磁気読取素子３ａ〜３ｃとの為す中心角が１２０°となり、かつ、磁気パターンに対向するように所定の隙間を介して平行に配置されている。このように磁気検出子３ａ〜３ｃを１２０°の位置に配置することで、備え付けられる軸体或いは回転体の変形を全方位的に検出することができる。
【００３５】
次に、磁気式ロータリエンコーダ１を用いて絶対角度が検出される原理について説明する。まず、図２を参照しつつ、磁極対のどの位置に磁気検出素子３ａ〜３ｃが位置しているかを検出する原理について説明する。図２は絶対角度の検出原理に関する説明図（その１）である。図２（ａ）は、磁極対により生じる磁場、特にｘ軸上の各位置における縦磁場（同図の垂直方向の磁場の強さ）と横磁場（同図の水平方向の磁場の強さ）を概念的に示した図であり、図２（ｂ）は、磁気読取素子３ａ〜３ｃにより磁場を計測して測定位置を特定する原理について示す図である。両図から明らか通り、縦磁場又は横磁場の一方のみの磁場を観測した場合、同一の磁場を観測することが可能な位置はそれぞれ２つ存在し（図中の矢印参照）、１つに特定することができない。しかしながら、縦磁場と横磁場の両方を観測すれば、両者の磁場から１つの位置を特定することができる。従って、縦磁場と横磁場とを観測することにより、Ｎ極とＳ極の対のいずれの位置に検出素子が存在するかを特定することができる。
【００３６】
次に、図３を参照しつつ、磁気パターン上において磁気読取素子３ａ〜３ｃの絶対位置を特定する原理について説明する。図３は、絶対角度の検出原理に関する説明図（その２）である。同図から明らかな通り、磁気読取素子３は内周用読取素子と外周用読取素子とから構成され、それらは各々内周側パターン４ａと外周側パターン４ｂに対向するように配置されている。上述の通り、内周側パターン４ａには、Ｎ極とＳ極の対が３１区画（すなわち６２極）、外周側パターン４ｂには、Ｎ極とＳ極の対が３２区画（すなわち、６４極）設けられているため、内周側パターン４ａと外周側パターン４ｂとの間では各区画において生じる磁場の強さには微妙なずれ（同図において、例えば、φ１〜φ６で示されるずれ）が生じる。このずれは各区間に固有であるので、この固有のずれを観測することで磁気読取素子３のコードホイール４上における絶対位置を検出することができる。
【００３７】
＜１．２  検出誤差の相殺原理＞
図４〜図５を参照しつつ、本実施形態に係る３つの磁気読取素子３を備えた磁気式ロータリエンコーダ１により、検出誤差が相殺される原理について説明する。
【００３８】
まず、図４を参照しつつ、単一の磁気読取素子３において検出誤差が発生する原理について説明する。図４（ａ）から明らかな通り、初期状態において、磁気読取素子３が備えられた基板２とコードホイール４とは互いに平行に距離Ｄで対向して所定の軸体又は回転体へと固定されている。次に、基板２及びコードホイール４が備え付けられる軸体又は回転体に曲げ荷重等の外力が加わり、軸体又は回転体が変形すると  図４（ｂ）に示される通り、基板２とコードホイールとは平行ではなくなる。このとき、磁気読取素子３の内周側読取素子と内周側パターン４ａとの間の距離はＤからＤ２に大きくなり、外周側読取素子と外周側パターン４ｂとの間の距離はＤからＤ１へと小さくなるよう変化する。この各磁気読取素子３とコードホイール４との間の距離の変化により、検出される磁力に検出誤差が生じ、この磁力の検出誤差が原因となってねじれ角（ひいてはねじりトルク）の検出誤差が生じる。
【００３９】
しかしながら、本実施形態においては、基板２上に、磁気読取素子３が３つ備えられているので、後述の通り、この検出誤差を減殺することができる。以下、その原理について説明する。
【００４０】
図５を参照しつつ、ねじれ角の検出誤差の相殺原理について説明する。図５は、コードホイール４の磁気パターン形成面に対向する磁気読取素子３ａ〜３ｃの配置について示す概念図である。同図において、基板２及びコードホイール４が備え付けられる（図示しない）軸体又は回転体に曲げ荷重等の外力が加わると、軸体又は回転体の図中右側部分は圧縮方向に、又図中左側部分については伸長方向に変形する。このとき、図の左側に配置される磁気読取素子３ａ及び３ｂは、内周側パターン４ａとの間の距離においてはＤからｄ２又はｄ４へと小さくなることとなり、一方、外周側パターン４ｂとの距離においてはＤからｄ１又はｄ３へと大きくなることとなる。これに対して、図の右側に配置される磁気読取素子３ｃにおいては、内周側パターン４ａとの間の距離においてはＤからｄ５へと大きくなり、一方、外周側パターン４ｂとの距離においてはＤからｄ６へと小さくなる。これらの距離の変動は、上述の原理から、個別の磁気読取素子３ａ〜３ｃにおいては誤差をもたらすものの、全体としては近接方向又は離間方向のいずれの誤差ももたらすことから、各磁気読取素子３ａ〜３ｃから取得されるねじれ値の加算平均を行うことによれば、結局、曲げ荷重等の外力により生じた変形分をキャンセル又は減殺することができる。
【００４１】
すなわち、本実施形態に係るトルクセンサ（磁気式ロータリエンコーダ１）によれば、それが備え付けられる軸体又は回転体に曲げ荷重等の外力が負荷される場合であっても、精確なねじりトルクの算出を行うことができる。
【００４２】
＜２．第２の実施形態（回転伝達部材への適用例）＞
次に、第１の実施形態にて述べた磁気式ロータリエンコーダ１をロボットアームの関節部において回転伝達を担う回転伝達部材１０へと組み込んだ場合の例について説明する。
【００４３】
＜２．１  回転伝達部材の構成＞
まず、図６〜図９を参照しつつ、回転伝達部材１０の構成について説明する。
【００４４】
図６は、回転伝達部材１０の外観斜視図である。回転伝達部材１０の底部中央からは、後述するように入力軸２１が挿入・固定され、入力軸２１の回転が出力フランジ１５へと伝達されることにより出力フランジ１５が回転することとなる。
【００４５】
図７及び図８を参照しつつ、回転伝達部材１０の内部構成について説明する。図７は、回転伝達部材１０の分解斜視図である。また、図８は、回転伝達部材の断面図である。それらの図から明らかな通り、入力軸２１は、その先端において出力フランジ１５の中央部と図示しないボルトを介して接続される。また、入力軸２１は、ラジアルベアリング２０を介して、第１の入力側フランジ１９と第２の入力フランジ１６側により支持されている。また出力フランジ１５は、第１の入力側フランジ１９及び第２の入力側フランジ１６の外周上に固定されたクロスローラベアリング１７を介して、出力側フランジ１８と共に支持されている。なお、クロスローラベアリング１７は、一般に、ボールベアリング等に比して曲げ荷重などに強いことが知られているものの、そのように知られるクロスローラベアリング１７を使用しても尚、後述するように、出力フランジ１５に対して所定の荷重が負荷されるとコードホイール１４と磁気読取素子１３との間の相対的位置関係について微小なずれが生じるものである。
【００４６】
また、図７及び図８から明らかな通り、出力フランジ１５は、小径の内周側環状壁部１５ｃと周縁上に設けられた外周側環状壁部１５ｄとを有している。内周側環状壁部１５ｃの上端の外周には、断面Ｌ字型の環状のコードホイール１４が固定されている。また、外周側環状壁部１５ｄの内周面には、後述のようにリブ１５ａが設けられ、このリブ１５ａ上に、３つの磁気読取素子１３ａ〜１３ｃが１２０°間隔で配置された環状の基板１２がボルト等を用いて固定されている。このとき、コードホイール１４と３つの磁気読取素子１３ａ〜１３ｃとは出力フランジ１５が無負荷の状態において互いに平行に対向するよう配置されている。また、コードホイール１４上には、第１の実施形態と同様の磁気パターンが形成されている。
【００４７】
図９は、出力フランジ１５の断面図である。図９（ａ）は出力フランジ１５ａの正面図であり、図９（ｂ）は出力フランジ１５のＡ−Ａ断面図である。出力フランジ１５の外周側環状壁部１５ｄの内周面には、中央に基板固定孔が設けられたリブ１５ａが９０°間隔で４カ所に設けられている。基板１２は、このリブ１５ａの基板固定孔と基板１２上の固定孔を介してボルトにより外周側環状壁部１５ｄへと固定される。また、出力フランジ１５の外周側環状壁部１５ｄと内周側環状壁部１５ｃとの間は変形部材１５ｂにより接続されている。
【００４８】
なお、本実施形態においては、出力フランジ１５は、アルミ系合金であるＡ７０７５から構成されものの、例えば、他のアルミ系合金、又は炭素鋼等を使用することも出来る。
【００４９】
上述の通り、コードホイール１４は、内周側環状壁部１５ｃの外周に固定されており、一方、３つの読取素子１３ａ〜１３ｃを備えた基板１２は、変形部材１５ｂを介して外周側環状壁部１５ｄの内周側のリブ１５ａに固定されている。そのため、出力フランジをねじるような荷重がかかると、主に、変形部材１５ｂが変形し、磁気読取素子１３ａ〜１３ｃにおいてはねじれ角が観測されることとなる。また、このねじれ角を利用すれば、軸に働くねじりトルクも算出可能であるので、力制御を行うことも可能となる。
【００５０】
＜２．２  制御部の動作＞
図１０を参照しつつ、上述の構成を有する回転伝達部材１０の出力フランジ１５に生じるねじれ角及びねじりトルクを算出するための制御部の動作について説明する。なお、図８の矢印で示されるように、出力フランジ１５の図中左側に対しては圧縮方向へ、又、図中右側に対しては引っ張り方向へ荷重がかかっている。また制御部は、前記３つの磁気読取素子１３ａ〜１３ｃと直接又は間接に接続されるものであり、その取付位置は基板１２上に備えられても良いし、ロボットの内部、又は、ロボットの外部であってもよい。
【００５１】
図１０において、処理が開始すると、まず、制御部は、３つの磁気読取素子１３ａ〜１３ｃにて磁気パターンを読み取ることにより検出された角度に相当するセンサ値を取得する（Ｓ１０）。このとき、基板１２（又は磁気読取素子１３ａ〜１３ｃ）とコードホイール１４とが完全に平行であれば各磁気読取素子１３ａ〜１３ｃから検出されるセンサ値により導出される姿勢は同一の姿勢を差し示す筈であるが、本実施形態においては上述の荷重が働いており、従って、基板１２（又は磁気読取素子１３ａ〜１３ｃ）とコードホイールとの間の相対的位置関係にばらつきが生じているので３つのセンサ値から導出される姿勢は一致しない。
【００５２】
次に、取得した３つの各角度値を加算平均する処理を行う（Ｓ１１）。この加算平均処理により、上述のばらつきが相殺されたねじれ角を得ることができる。
【００５３】
このねじれ角が算出された後は、ねじりトルクを算出する（Ｓ１２）。このねじりトルクをロボットの制御系へと適宜フィードバック等することで適切な力制御を行うことができる。なお、このねじりトルクは、予め計算され図示しないメモリ等に記憶された出力フランジ１５の断面二次極モーメントＩ、剛性率Ｇ、又は出力フランジ１５の各種形状情報（例えば、フランジ径）などを適宜読み出して、既知の種々の方法で演算を行うことにより算出される。なお、上記メモリ上にねじれ角とねじりトルクとの対応関係を記述するテーブルを予め保持しておき、ねじれ角に応じて対応するねじりトルクを適宜読み出す形態としてもよいことは勿論である。
【００５４】
以上の構成によれば、３つの磁気読取素子１３ａ〜１３ｃから取得された値を加算平均するという簡便な演算により、ねじり方向以外の回転体の変形の影響を減殺したねじりトルクを得ることが可能となる。そのため、小さい演算処理負荷で高精度にねじりトルクを算出することができる。
【００５５】
また、以上の構成によれば、回転体にそのねじり方向以外への変形、例えば、回転体の曲げ方向の変形が生じて、コードホイール１４と基板１２との各相対的位置関係が変化した場合であっても、均等に配置された３つの磁気読取素子１３ａ〜１３ｃの値に基づいて、ねじり方向以外の回転体の変形の影響を減殺したねじりトルクを得ることが可能となる。すなわち、回転体に負荷されるねじりトルクを高精度に検出可能なトルクセンサを提供することができる。また、半径方向においてコンパクトな構造を有するトルクセンサを提供することができる。
【００５６】
＜３．変形例＞
上述の実施形態においては、磁気パターンはコードホイール１４の円形状の面上に形成され、基板１２とコードホイール１４の円形状の面同士を対向させて配置した。しかしながら、本発明はこのような実施形態に限定されない。従って、以下のような変形が可能である。なお、以下では、上述の実施形態と同様の事項については説明を省略する。
【００５７】
図１１は、変形例に係る（ラジアル型）磁気式ロータリエンコーダ３１の概念図である。同図から明らかな通り、本変形例に係る磁気式ロータリエンコーダ３１においては、周側面に第１の磁気パターン３４ａと第２の磁気パターン３４ｂが図において上下二段に帯状に形成されており、周側面から少し離間して、円周を三等分する位置（中心角１２０°）に磁気読取素子３３ａ〜３３ｃが対向して配置されている。なお、各磁気読取素子は図示しない基板３２等によりその外周側（裏面側）を固定保持されている。第１の実施形態と同様に、第１の磁気パターン３４ａにはＮ極とＳ極の対が３１区画（すなわち６２極）、第２の磁気パターン３４ｂには、Ｎ極とＳ極の対が３２区画（すなわち、６４極）設けられている。そのため、第１の磁気パターン３４ａと第１の磁気パターン３４ｂとの間では各区画において生じる磁場の強さには微妙なずれが生じ、これを磁気読取素子３３ａ〜３３ｃが読み取ることにより絶対角度を検出することができる。
【００５８】
このような構成によれば、特に、回転体に半径方向の外力が負荷されて半径方向にずれるような変形が生じた場合であっても、当該影響を減殺することが可能なトルクセンサを提供することができる。また、軸方向においてコンパクトな構造を有するトルクセンサを提供することができる。
【００５９】
本発明に係るトルクセンサ又はロボットは、その構成を上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成を適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明に係るトルクセンサは、例えば、家庭用又は産業用ロボットに関する産業等において利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  （アキシャル型）磁気式ロータリエンコーダ
２  基板
３  磁気読取素子
４  コードホイール
１０  回転伝達部材
１１  （アキシャル型）磁気式ロータリエンコーダ
１２  基板
１３  磁気読取素子
１４  コードホイール
１５  出力フランジ
１６  第２の入力側フランジ
１７  クロスローラベアリング
１８  出力側フランジ１８
１９  第１の入力側フランジ
２０  ラジアルベアリング
２１  入力軸
３１  （ラジアル型）磁気式ロータリエンコーダ
３３  磁気読取素子
３４  磁気パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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