(57)【要約】 【課題】  歪センサの感度や許容トルク、あるいはトルクセンサの機械的な強度を独立に設定することが可能なトルクセンサを提供する。【解決手段】  トルクセンサは、第１領域と、第２領域と、第１領域と第２領域を連結する複数の第３領域とを具備し、計測すべきトルクが第３領域を介して第１領域と第２領域間に伝達される。第１起歪部１４は、第１領域１１と前記第２領域１２との間に設けられ、第１抵抗体が設けられる。第２起歪部１５は、第１領域１１と第２領域１２との間で、第１起歪部から離れた位置に設けられ、第２抵抗体が設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１領域と、第２領域と、前記第１領域と前記第２領域を連結する複数の第３領域とを具備し、計測すべきトルクが前記第３領域を介して前記第１領域と前記第２領域間に伝達されるトルクセンサであって、
前記第１領域と前記第２領域との間に設けられ、第１抵抗体が設けられた第１起歪部と、
前記第１領域と前記第２領域との間で、前記第１起歪部から離れた位置に設けられ、第２抵抗体が設けられた第２起歪部と、
を具備することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
複数の前記第３領域は、第１の厚さを有し、前記第１起歪部及び前記第２起歪部は、前記第１の厚さより薄い第２の厚さを有することを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。
【請求項３】
前記第１起歪部と前記第２起歪部は、前記第１領域及び前記第２領域の前記トルクの作用中心に対して対称な位置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。
【請求項４】
前記第１起歪部は、前記第１領域から突出された第１突起と、前記第２領域から突出された第２突起と、前記第１突起と第２突起を連結する前記第１抵抗体が設けられた第１起歪体を具備し、
前記第２起歪部は、前記第１領域から突出された第３突起と、前記第２領域から突出された第４突起と、前記第３突起と第４突起を連結する前記第２抵抗体が設けられた第２起歪体を具備することを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。
【請求項５】
前記第１起歪体に設けられた前記第１抵抗体は、第１歪ゲージ及び第２歪ゲージを含み、前記第２起歪体に設けられた前記第２抵抗体は、第３歪ゲージ及び第４歪ゲージを含み、前記第１歪ゲージ、第２歪ゲージ、第３歪ゲージ及び第４歪ゲージによりブリッジ回路が構成されることを特徴とする請求項４記載のトルクセンサ。
【請求項６】
前記第１突起と前記第２突起の合計の長さ、及び前記第３突起と前記第４突起の合計の長さは、それぞれ複数の前記第３領域の長さより短いことを特徴とする請求項４記載のトルクセンサ。
【請求項７】
前記第１領域及び前記第２領域は、環状であり、前記第２領域は、中空部を具備することを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えばロボットアームの関節に設けられるトルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のトルクセンサは、トルクが印加される第１の構造体と、トルクが出力される第２の構造体と、第１の構造体と第２の構造体とを連結する複数の起歪部を有し、これら起歪部に歪センサが配置されている（例えば特許文献１、２、３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−０９６７３５号公報
【特許文献２】特開２０１５−０４９２０９号公報
【特許文献３】特許第５６４０９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トルクセンサにおいて、歪センサの感度や許容トルク（最大トルク）、あるいはトルクセンサの機械的な強度を独立に設定することが困難であった。
【０００５】
本発明の実施形態は、歪センサの感度や許容トルク、あるいはトルクセンサの機械的な強度を独立に設定することが可能なトルクセンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態のトルクセンサは、第１領域と、第２領域と、前記第１領域と前記第２領域を連結する複数の第３領域とを具備し、計測すべきトルクが前記第３領域を介して前記第１領域と前記第２領域間に伝達されるトルクセンサであって、前記第１領域と前記第２領域との間に設けられ、第１抵抗体が設けられた第１起歪部と、前記第１領域と前記第２領域との間で、前記第１起歪部から離れた位置に設けられ、第２抵抗体が設けられた第２起歪部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係るトルクセンサを示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図。
【図３】図１に示すトルクセンサを分解して示す斜視図。
【図４】図３に示すトルクセンサの組み立て状態を示す斜視図。
【図５】抵抗体の一例を示す断面図。
【図６】図１に示すトルクセンサとロボットの関節との関係を示す斜視図。
【図７】図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本実施形態のトルクセンサの異なる動作を説明するために示す図。
【図８】本実施形態のトルクセンサに適用されるブリッジ回路の一例を示す図。
【図９】図９（ａ）（ｂ）は、ブリッジ回路の動作を説明するために示す図。
【図１０】ブリッジ回路の異なる動作条件における出力電圧を説明するために示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図１、図２において、トルクセンサ１０は、第１構造体（第１領域）１１、第２構造体１２（第２領域）、複数の梁部（第３領域）１３、第１起歪部１４、第２起歪部１５を具備している。第１構造体１１、第２構造体１２、複数の梁部１３、第１起歪部１４、第２起歪部１５は、例えば金属により構成されるが、印加されるトルクに対して機械的な強度を十分に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。
【００１０】
トルクが印加される第１構造体１１と、トルクを出力する第２構造体１２は、環状に形成され、第２構造体１２の径は、第１構造体１１の径より小さい。第２構造体１２は、第１構造体１１と同心状に配置され、第１構造体１１と第２構造体１２は、放射状に配置された複数の梁部１３と、第１起歪部１４及び第２起歪部１５により連結されている。また、第２構造体１２は、中空部１２ａを有している。
【００１１】
第１起歪部１４と第２起歪部１５は、第１構造体１１及び第２構造体１２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。
【００１２】
図２に示すように、第１起歪部１４は、第１突起１４ａと、第２突起１４ｂと、第１起歪体１６を具備している。第１突起１４ａは、第１構造体１１から突出され、第２突起１４ｂは、第２構造体１２から突出されている。第１突起１４ａと第２突起１４ｂとの相互間には、第１間隙が設けられ、第１突起１４ａと第２突起１４ｂは、第１起歪体１６により連結されている。第１起歪体１６は、後述する抵抗体としての例えば複数の歪ゲージを具備している。
【００１３】
第２起歪部１５は、第３突起１５ａと、第４突起１５ｂと、第２起歪体１７を具備している。第３突起１５ａは、第１構造体１１から突出され、第４突起１５ｂは、第２構造体１２から突出されている。第３突起１５ａと第４突起１５ｂとの相互間には、第２間隙が設けられ、第３突起１５ａと第４突起１５ｂは、第２起歪体１７により連結されている。第２起歪体１７は、後述する抵抗体として例えば複数の歪センサ（以下、歪ゲージと称す）を具備している。
【００１４】
第１構造体１１、第２構造体１２及び梁部１３は、第１の厚さＴ１を有し、第１起歪部１４及び第２起歪部１５は、第１の厚さＴ１より薄い第２の厚さＴ２を有している。第１起歪部１４及び第２起歪部１５の剛性を得るための実質的な厚さ（第２の厚さＴ２）は、それぞれ第１起歪体１６及び第２起歪体１７の厚さに相当する。具体的には、第１の厚さＴ１が例えば１０ｍｍである場合、第２の厚さＴ１は、例えば０．７ｍｍ程度である。
【００１５】
梁部１３の強度は、第１構造体１１及び第２構造体１２の厚さが等しいと仮定した場合、梁部１３の幅により規定される。複数の梁部１３の強度により、第１構造体１１に印加されたトルクに応じて、第２構造体１２に対する第１構造体１１の実質的な回転角が決定される。
【００１６】
また、第２構造体１２に対する第１構造体１１の回転角に応じて第１起歪部１４、第２起歪部１５に発生した歪が第１起歪体１６及び第２起歪体１７に設けられた複数の歪ゲージにより検出される。
【００１７】
第１突起１４ａ、第２突起１４ｂ、第３突起１５ａ、第４突起１５ｂの厚さは、例えば第１の厚さＴ１より薄く、第２の厚さＴ２より厚い第３の厚さＴ３に設定されている。第１構造体１１、第２構造体１２の厚さＴ１に対する第１突起１４ａ、第２突起１４ｂ、第３突起１５ａ、第４突起１５ｂの厚さは、変更可能である。これらの厚さＴ１、Ｔ２、Ｔ３を調整することにより、トルクセンサ１０の感度を調整することが可能である。
【００１８】
第１起歪部１４の第１突起１４ａと第２突起１４ｂの長さ、及び第２起歪部１５の第３突起１５ａと第４突起１５ｂの長さは、それぞれＬ１に設定され、第１突起１４ａと第２突起１４ｂとの間に設けられた第１間隙の長さと、第２起歪部１５の第３突起１５ａと第４突起１５ｂとの間に設けられた第２間隙の長さは、それぞれＬ１より短いＬ２に設定されている。さらに、第１突起１４ａと第２突起１４ｂの合計の長さ、及び第３突起１５ａと第４突起１５ｂの合計の長さ、２×Ｌ１は、複数の梁部１３のそれぞれの長さＬ３より短く設定されている（尚、図２には、第１起歪部１４側の長さＬ１、Ｌ２のみを示している）。
【００１９】
これらの長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３を調整することにより、第１構造体１１にトルクが印加された場合において、第１起歪部１４及び第２起歪部１５に発生される歪量を調整することができる。具体的には、第１間隙の長さＬ２と第２間隙の長さＬ２は、第１突起１４ａ、第２突起１４ｂ、第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂの長さＬ１より短く設定され、第１突起１４ａ、第２突起１４ｂ、第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂの長さＬ１は、複数の梁部１３の長さＬ３より短く設定されている。このため、第１構造体１１にトルクが印加された場合、第１起歪部１４及び第２起歪部１５の歪量は、梁部１３の歪量より大きくなる。このため、後述するブリッジ回路は、大きなゲインを得ることが可能である。
【００２０】
また、トルクセンサ１０の許容トルク（最大トルク）及び機械的な強度は、第１起歪部１４及び第２起歪部１５とは、独立して第１構造体１１、第２構造体１２及び複数の梁部１３の例えば厚さ及び幅により設定することができる。
【００２１】
さらに、トルクセンサ１０の感度は、第１起歪体１６及び第２起歪体１７の厚さにより設定することができる。
【００２２】
図３、図４は、第１起歪部１４、第２起歪部１５を具体的に示している。第１起歪部１４は、第１起歪体１６を収容するための第１収容部１４ｃを有し、第２起歪部１５は、第２起歪体１７を収容する第２収容部１５ｃを有している。第１収容部１４ｃは、第１起歪部１４に対して第１起歪体１６を位置決めし、第２収容部１５ｃは、第２起歪部１５に対して第２起歪体１７を位置決めする。第１収容部１４ｃは、第１突起１４ａ及び第２突起１４ｂ上に設けられたほぼ枠状の突起により構成され、第２収容部１５ｃは、第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂ上に設けられたほぼ枠状の突起により構成されている。第１収容部１４ｃは、第１突起１４ａと第２突起１４ｂとの間の間隙に対応した間隙を有し、第２収容部１５ｃは、第３突起１５ａと第４突起１５ｂとの間の間隙に対応した間隙を有している。
【００２３】
図３に示すように、第１起歪体１６及び第２起歪体１７は、第１収容部１４ｃ及び第２収容部１５ｃの上方から第１収容部１４ｃ及び第２収容部１５ｃ内にそれぞれ収容される。図４に示すように、第１起歪体１６及び第２起歪体１７が第１収容部１４ｃ及び第２収容部１５ｃにそれぞれ収容された状態において、第１起歪体１６は、第１突起１４ａと第２突起１４ｂに例えば溶接により固定される。また、第２起歪体１７は、第３突起１５ａ、第４突起１５ｂに例えば溶接により固定される。第１起歪体１６及び第２起歪体１７の固定方法は、溶接に限定されるものではなく、第１起歪体１６及び第２起歪体１７に印加されるトルクに対して、十分な強度で、第１突起１４ａ乃至第４突起１５ｂに第１起歪体１６及び第２起歪体１７を固定できる方法であればよい。第１起歪体１６及び第２起歪体１７の図示せぬ配線は、絶縁部材３２により覆われる。
【００２４】
図５は、第１起歪体１６及び第２起歪体１７に設けられた歪ゲージ２１の一例を示すものであり、歪ゲージ２１の端部の断面を示している。歪ゲージ２１は、例えば絶縁膜２１ａ、薄膜抵抗体（感歪膜）２１ｂ、接着膜２１ｃ、配線２１ｄ、接着膜２１ｅ、保護膜としてのガラス膜２１ｆを具備している。例えば金属製の第１起歪体１６（第２起歪体１７）上に絶縁膜２１ａが設けられ、絶縁膜２１ａ上に例えばＣｒ−Ｎ抵抗体により構成された薄膜抵抗体２１ｂが設けられる。直線状又は複数に屈曲された形状などが可能である。薄膜抵抗体２１ｂ上の端部に接着膜２１ｃを介在して、例えば銅（Ｃｕ）により構成された電極リードとしての配線２１ｄが設けられる。配線２１ｄ上には接着膜２１ｅが設けられる。絶縁膜２１ａ、薄膜抵抗体２１ｂ、及び接着膜２１ｅは、ガラス膜２１ｆにより覆われる。接着膜２１ｃは、配線２１ｄと薄膜抵抗体２１ｂとの密着性を高め、接着膜２１ｅは、配線２１ｄとガラス膜２１ｆとの密着性を高めている。接着膜２１ｃ、２１ｅは、例えばクロム（Ｃｒ）を含む膜である。歪ゲージ２１の構成は、これに限定されるものではない。
【００２５】
第１起歪体１６及び第２起歪体１７のそれぞれは、図５に示す歪ゲージ２１を例えば２個ずつ具備し、４個の歪ゲージ２１により、後述するブリッジ回路が構成される。
【００２６】
図６は、上記トルクセンサ１０と、例えばロボットの関節の一方に設けられた減速機３０との関係を示している。トルクセンサ１０の第１構造体１１は、ボルト３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄにより減速機３０に取着される。減速機３０は図示せぬモータに連結されている。トルクセンサ１０の第２構造体１２には、複数の歪ゲージ２１の図示せぬリード線を覆う絶縁部材３２がボルト３１ｅ、３１ｆにより取着される。絶縁部材３２、第１起歪部１４及び第２起歪部１５は、蓋体３３により覆われる。蓋体３３は、ボルト３１ｇ、３１ｈにより第２構造体１２に取着される。さらに、第２構造体１２は、例えば図示せぬロボットの関節の他方に取着される。
【００２７】
図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記トルクセンサ１０の動作を示すものであり、図７（ａ）は、第１構造体１１にトルクが印加された場合を示し、図７（ｂ）は、第１構造体１１に図示Ｘ軸方向にスラスト力が印加された場合を示し、図７（ｃ）図示Ｙ軸方向に第１構造体１１にスラスト力が印加された場合を示している。
【００２８】
図７（ａ）に示すように、第１構造体１１にトルクが印加された場合、複数の梁部１３、第１起歪部１４及び第２起歪部１５が弾性変形し、第１構造体１１は、第２構造体１２に対して回動される。第１起歪部１４及び第２起歪部１５の弾性変形に伴い、後述するブリッジ回路のバランスが崩れ、トルクが検出される。
【００２９】
図７（ｂ）に示すように、第１構造体１１にＸ軸方向にスラスト力が印加された場合、複数の梁部１３、第１起歪部１４及び第２起歪部１５が弾性変形し、第１構造体１１は、第２構造体１２に対してＸ軸方向に移動される。第１起歪部１４及び第２起歪部１５の弾性変形に伴いブリッジ回路のバランスが崩れる。しかし、後述するようにトルク、及びスラスト力は検出されない。
【００３０】
図７（ｃ）に示すように、第１構造体１１に図示Ｙ軸方向にスラスト力が印加された場合、複数の梁部１３、第１起歪部１４及び第２起歪部１５が弾性変形し、第１構造体１１は、第２構造体１２に対してＹ軸方向に移動される。第１起歪部１４及び第２起歪部１５の弾性変形に伴いブリッジ回路のバランスが崩れる。しかし、後述するようにトルク、及びスラスト力は検出されない。
【００３１】
図８は、本トルクセンサ１０に設けられたブリッジ回路４０を概略的に示している。前述したように、第１起歪部１４の第１起歪体１６、及び第２起歪部１５の第２起歪体１７は、それぞれ２つの歪ゲージ２１を具備している。具体的には、第１起歪体１６は、歪ゲージ２１−１、２１−２を具備し、第２起歪体１７は、歪ゲージ２１−３、２１−４を具備している。第１起歪体１６と第２起歪体１７は、第１構造体１１及び第２構造体１２の中心に対して対称に配置され、歪ゲージ２１−１、２１−２と、歪ゲージ２１−３、２１−４も第１構造体１１及び第２構造体１２の中心に対して対称に配置される。
【００３２】
ブリッジ回路４０において、歪ゲージ２１−１と歪ゲージ２１−３は直列接続され、歪ゲージ２１−２と歪ゲージ２１−４は直列接続される。直列接続された歪ゲージ２１−１、２１−３は、直列接続された歪ゲージ２１−２、２１−４と並列接続される。歪ゲージ２１−２と歪ゲージ２１−４の接続点に電源Ｖｏ、例えば５Ｖが供給され、歪ゲージ２１−１と歪ゲージ２１−３の接続点は、例えば接地される。歪ゲージ２１−１と歪ゲージ２１−２の接続点から出力電圧Ｖout+が出力され、歪ゲージ２１−３と歪ゲージ２１−４の接続点から出力電圧Ｖout-が出力される。出力電圧Ｖout+及び出力電圧Ｖout-から式（１）で示すトルクセンサ１０の出力電圧Ｖoutが得られる。
【００３３】
Ｖout＝（Ｖout+−Ｖout-）
＝（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）−Ｒ３（Ｒ３＋Ｒ４））・Ｖｏ      …（１）
ここで、
Ｒ１は、歪ゲージ２１−１の抵抗値
Ｒ２は、歪ゲージ２１−２の抵抗値
Ｒ３は、歪ゲージ２１−３の抵抗値
Ｒ４は、歪ゲージ２１−４の抵抗値
であり、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒである。
【００３４】
図９（ａ）は、図７（ａ）に示すように、トルクセンサ１０にトルクが印加された場合におけるブリッジ回路４０の抵抗値の変化を示し、図９（ｂ）は、図７（ｂ）に示すように、トルクセンサ１０に例えばＸ軸方向のスラスト力が印加された場合におけるブリッジ回路４０の抵抗値の変化を示している。図９（ａ）（ｂ）において、ΔＲは、抵抗値の変化の値である。
【００３５】
図１０は、（１）乃至（６）の異なる条件におけるトルクセンサ１０の出力電圧Ｖoutを式（１）から求めた結果を示すものである。
【００３６】
図１０において、
（１）は、トルクセンサ１０にトルク及びスラスト力のいずれもが印加されていない場合
（２）は、トルクセンサ１０にトルクを印加した場合
（３）は、トルクセンサ１０にスラスト力を印加した場合
（４）は、トルクセンサ１０の歪ゲージ２１−１、２１−２に温度変化ΔＴを与えた場合
（５）は、トルクセンサ１０にトルクを印加し、歪ゲージ２１−１、２１−２に温度変化ΔＴを与えた場合
（６）は、トルクセンサ１０にスラスト力を印加し、歪ゲージ２１−１、２１−２に温度変化ΔＴを与えた場合
図１０において、Ｒ・（１＋α・ΔＴ）は、抵抗の温度係数がα、温度変化ΔＴの時の抵抗値を示している。
【００３７】
（１）（３）（４）（６）に示す条件の場合、トルクセンサ１０の出力電圧Ｖoutは、いずれも０Ｖである。すなわち、第１構造体１１、第２構造体１２にスラスト力が印加された場合、及び／又は歪ゲージ２１−１、２１−２に温度変化を与えられた場合、スラスト力や温度変化が相殺され、トルクセンサ１０の出力電圧Ｖoutは、いずれも０Ｖとなる。
【００３８】
また、（２）に示すトルクセンサ１０にトルクを印加した場合、及び（５）に示すトルクセンサ１０にトルクを印加し、歪ゲージ２１−１、２１−２に温度変化を与えた場合、トルクセンサ１０の出力電圧Ｖoutとして、−ΔＲ／Ｒ・Ｖｏが出力される。この出力電圧Ｖoutは、抵抗の温度係数αや温度変化ΔＴを含まない値である。したがって、上記トルクセンサ１０は、スラスト力や温度変化を相殺してトルクのみを検出することが可能である。
【００３９】
（実施形態の効果）
上記本実施形態によれば、第１構造体１１と第２構造体１２は、複数の梁部１３によって連結され、さらに、第１構造体１１と第２構造体１２は、第１起歪部１４及び第２起歪部１５により連結されている。複数の梁部１３の厚さＴ１は、第１起歪部１４及び第２起歪部１５の剛性を得るための実質的な厚さ（第１起歪体１６及び第２起歪体１７の厚さ）Ｔ２より厚く設定されている。このため、トルクセンサ１０の許容トルクやトルクセンサ１０の機械的な強度は、第１構造体１１、第２構造体１２及び梁部１３により規定され、第１構造体１１、第２構造体１２及び梁部１３の厚さＴ１を変えたり、梁部１３の数を変えたりすることにより、必要に応じて自由に設定することが可能である。
【００４０】
また、第１起歪部１４は、第１構造体１１、第２構造体１２にそれぞれ設けられた第１突起１４ａ及び第２突起１４ｂと、第１突起１４ａと第２突起１４ｂを連結する歪ゲージ２１−１、２１−２を有する第１起歪体１６により構成され、第２起歪部１５は、第１構造体１１、第２構造体１２にそれぞれ設けられた第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂと、第３突起１５ａと第４突起１５ｂを連結する歪ゲージ２１−３、２１−４が設けられた第２起歪体１７により構成されている。第１起歪体１６及び第２起歪体１７は、第１構造体１１、第２構造体１２、複数の梁部１３、第１突起１４ａ、第２突起１４ｂ、第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂから独立しているため、第１起歪体１６及び第２起歪体１７の形状や厚さ及び／又は幅を含むサイズを自由に設定することが可能である。
【００４１】
さらに、第１起歪体１６及び第２起歪体１７が第１構造体１１、第２構造体１２、複数の梁部１３、第１突起１４ａ、第２突起１４ｂ、第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂから独立しているため、第１起歪体１６及び第２起歪体１７に設けられる歪ゲージ２１−１、２１−２、２１−３、２１−４の感度やサイズも、第１起歪体１６及び第２起歪体１７のサイズに応じて設定することが可能である。したがって、歪ゲージ２１−１、２１−２、２１−３、２１−４の感度やサイズを容易に設定することが可能である。
【００４２】
また、第１起歪部１４の第１突起１４ａと第２突起１４ｂとの間に設けられた第１間隙の長さＬ１と、第２起歪部１５の第３突起１５ａと第４突起１５ｂとの間に設けられた第２間隙の長さＬ１は、第１突起１４ａ、第２突起１４ｂ、第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂの長さＬ２より短く設定され、第１突起１４ａ、第２突起１４ｂ、第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂの長さＬ２は、複数の梁部１３の長さＬ３より短く設定されている。このため、第１起歪部１４及び第２起歪部１５は、梁部１３より大きな歪を発生することができる。
【００４３】
しかも、第１起歪体１６及び第２起歪部１５は、梁部１３と比較して大きな歪を発生することができるため、第１起歪体１６及び第２起歪体１７に設けられた歪ゲージ２１−１、２１−２、２１−３、２１−４のゲインを大きくすることが可能である。したがって、ノイズに強く、トルクの検出精度を向上させることが可能である。
【００４４】
また、第１起歪体１６は、第１突起１４ａ及び第２突起１４ｂと別体に構成され、第２起歪体１７は、第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂと別体に構成されている。このため、第１起歪体１６及び第２起歪体１７に微細な歪ゲージ２１−１、２１−２、２１−３、２１−４を容易に形成することができる。
【００４５】
さらに、歪ゲージ２１−１、２１−２が設けられた第１起歪体１６を第１起歪部１４の第１突起１４ａ及び第２突起１４ｂに取着し、歪ゲージ２１−３、２１−４が設けられた第２起歪体１７を第２起歪部１５の第３突起１５ａ及び第４突起１５ｂ取着することによりトルクセンサ１０を構成できる。このため、トルクセンサ１０の製造が容易である。
【００４６】
また、第１起歪体１６が設けられた第１起歪部１４と、第２起歪体１７が設けられた第２起歪部１５は、第１構造体１１及び第２構造体１２の中心に対して対称な位置に配置されている。このため、スラスト力を相殺でき、トルクのみを検出することが可能である。
【００４７】
さらに、第１起歪体１６に一対の歪ゲージ２１−１、２１−２が設けられ、第２起歪体１７に一対の歪ゲージ２１−３、２１−４が設けられ、これら歪ゲージ２１−１、２１−２、２１−３、２１−４によりブリッジ回路４０が構成されている。このため、歪ゲージ２１−１、２１−２、２１−３、２１−４の温度係数の影響を相殺することが可能である。
【００４８】
また、同心状に配置された第１構造体１１及び第２構造体１２において、第２構造体１２は、中空部１２ａを有している。このため、中空部１２ａに複数の歪ゲージの配線やロボットの制御に必要な配線を通すことが可能であり、スペースの有効利用が可能である。
【００４９】
尚、本実施形態において、第１構造体１１及び第２構造体１２は同心状に配置され、第１構造体１１と第２構造体１２が複数の梁部１３により連結されていた。しかし、これに限定されるものではなく、次のような構成とすることも可能である。
【００５０】
例えば第１構造体及び第２構造体を直線状として第１構造体と第２構造体を平行に配置し、複数の梁部により第１構造体と第２構造体を連結し、さらに、第１構造体と第２構造体の長手方向中央部に第１構造体と第２構造体を連結する抵抗体が設けられた起歪体を設けた第１センサ部と、第１センサ部と同一構成の第２センサ部を用意する。第１センサ部の第２構造体と第２センサ部の第２構造体の長手方向中央部がトルクの作用中心から等距離で、第１センサ部と第２センサ部が互いに平行にとなるような位置に第１センサ部と第２センサ部を配置する。すなわち、第１センサ部の起歪体と第２センサ部の起歪体をトルクの作用中心に対して対称の位置に配置する。この構成によっても、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【００５１】
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。
【符号の説明】
【００５２】
１０…トルクセンサ、１１…第１構造体、１２…第２構造体、１３…梁部、１４…第１起歪部、１４ａ…第１突起、１４ｂ…第２突起、１５…第２起歪部、１５ａ…第３突起、１５ｂ…第４突起、１６…第１起歪体、１７…第２起歪体、２１、２１−１、２１−２、２１−３、２１−４…歪ゲージ。
【図１】
2018091813.tif 000003
【図２】
2018091813.tif 000004
【図３】
2018091813.tif 000005
【図４】
2018091813.tif 000006
【図５】
2018091813.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018091813.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年5月18日(2017.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
Ｖout＝（Ｖout+−Ｖout-）
＝（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２）−Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４））・Ｖｏ      …（１）
ここで、
Ｒ１は、歪ゲージ２１−１の抵抗値
Ｒ２は、歪ゲージ２１−２の抵抗値
Ｒ３は、歪ゲージ２１−３の抵抗値
Ｒ４は、歪ゲージ２１−４の抵抗値
であり、トルクセンサ１０にトルクが印加されていない状態において、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒである。