【手続補正書】
【提出日】平成23年12月16日(2011.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサであって、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
前記回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
前記基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
前記環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、前記左側支持体に接続する左側接続部材と、
前記環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、前記右側支持体に接続する右側接続部材と、
前記環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、前記環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
前記変位電極に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体に固定された固定電極と、
前記変位電極と前記固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、前記右側支持体および前記左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した前記回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記回転軸に直交する投影面についての前記左側接続点の正射影投影像と前記右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
前記変位電極を、前記環状変形体の内周面に形成された導電層によって構成し、
前記固定電極を、この導電層に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体から前記回転軸に沿った方向に突き出した導電板によって構成したことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサであって、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
前記回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
前記基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
前記環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、前記左側支持体に接続する左側接続部材と、
前記環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、前記右側支持体に接続する右側接続部材と、
前記環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、前記環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
前記変位電極に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体に固定された固定電極と、
前記変位電極と前記固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、前記右側支持体および前記左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した前記回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記回転軸に直交する投影面についての前記左側接続点の正射影投影像と前記右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
前記環状変形体の各部分のうち、所定回転方向のトルクが作用したときに、前記回転軸に近づく方向に変位する第１の部分に固定された第１の変位電極と、前記回転軸から離れる方向に変位する第２の部分に固定された第２の変位電極と、前記第１の変位電極に対向する位置に配置された第１の固定電極と、前記第２の変位電極に対向する位置に配置された第２の固定電極と、を有し、
前記検出回路が、前記第１の変位電極と前記第１の固定電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、前記第２の変位電極と前記第２の固定電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のトルクセンサにおいて、
所定回転方向のトルクが作用したときに、電極間隔が狭まる容量素子を構成する一対の電極の実効対向面積が増加し、電極間隔が広がる容量素子を構成する一対の電極の実効対向面積が減少するように、互いに対向する変位電極と固定電極とをオフセットをもたせて配置したことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項４】
所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサであって、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
前記回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
前記基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
前記環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、前記左側支持体に接続する左側接続部材と、
前記環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、前記右側支持体に接続する右側接続部材と、
前記環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、前記環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
前記変位電極に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体に固定された固定電極と、
前記変位電極と前記固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、前記右側支持体および前記左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した前記回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記回転軸に直交する投影面についての前記左側接続点の正射影投影像と前記右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
所定回転方向のトルクが作用した結果、前記固定電極に対する前記変位電極の相対位置が変化した場合にも、容量素子を構成する一対の電極の実効対向面積が変化しないように、前記固定電極および前記変位電極のうちの一方の面積を他方の面積よりも大きく設定したことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項５】
所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサであって、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
前記回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
前記基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
前記環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、前記左側支持体に接続する左側接続部材と、
前記環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、前記右側支持体に接続する右側接続部材と、
前記環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、前記環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
前記変位電極に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体に固定された固定電極と、
前記変位電極と前記固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、前記右側支持体および前記左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した前記回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記回転軸に直交する投影面についての前記左側接続点の正射影投影像と前記右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有し、前記環状変形体の内側に配置された内側環状変形体と、
前記内側環状変形体の左側の側面上の内側左側接続点を前記左側支持体に接続する内側左側接続部材と、
前記内側環状変形体の右側の側面上の内側右側接続点を前記右側支持体に接続する内側右側接続部材と、
前記内側環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、前記内側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる内側変位電極と、
前記内側変位電極に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体に固定された内側固定電極と、
を更に備え、
前記回転軸に直交する投影面についての前記内側左側接続点の正射影投影像と前記内側右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
前記検出回路が、前記内側変位電極と前記内側固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量を更に利用して、前記回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項６】
所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサであって、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
前記回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
前記基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
前記環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、前記左側支持体に接続する左側接続部材と、
前記環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、前記右側支持体に接続する右側接続部材と、
前記環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、前記環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
前記変位電極に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体に固定された固定電極と、
前記変位電極と前記固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、前記右側支持体および前記左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した前記回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記回転軸に直交する投影面についての前記左側接続点の正射影投影像と前記右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸まわりのトルクを検出するために、前記環状変形体が原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置され、前記左側支持体がＺ軸負領域に配置され、前記右側支持体がＺ軸正領域に配置され、
前記環状変形体のＺ軸負側の側面上に第１の左側接続点および第２の左側接続点が設けられ、
前記左側接続部材は、前記第１の左側接続点を前記左側支持体に接続する第１の左側接続部材と、前記第２の左側接続点を前記左側支持体に接続する第２の左側接続部材と、を有し、
前記環状変形体のＺ軸正側の側面上に第１の右側接続点および第２の右側接続点が設けられ、
前記右側接続部材は、前記第１の右側接続点を前記右側支持体に接続する第１の右側接続部材と、前記第２の右側接続点を前記右側支持体に接続する第２の右側接続部材と、を有し、
前記環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、前記第１の右側接続点の投影像が正のＸ軸上、前記第２の右側接続点の投影像が負のＸ軸上、前記第１の左側接続点の投影像が正のＹ軸上、前記第２の左側接続点の投影像が負のＹ軸上に配置されており、
前記環状変形体が、Ｚ軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなり、
ＸＹ平面上に、原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に対して４５°をなすＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、Ｖ軸上に配置された第１の変位電極および第１の固定電極と、Ｗ軸上に配置された第２の変位電極および第２の固定電極と、を有し、
前記検出回路が、前記第１の変位電極と前記第１の固定電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、前記第２の変位電極と前記第２の固定電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項７】
請求項６に記載のトルクセンサにおいて、
所定回転方向のトルクの作用により環状変形体のＸＹ平面上への正射影投影像の輪郭が円から楕円に変化する場合に、この楕円の短軸方向にＶ軸、長軸方向にＷ軸をとり、
トルクが作用していない状態において、第１の固定電極の位置が、第１の変位電極の位置に比べて、前記所定回転方向に所定のオフセット量だけずれ、第２の固定電極の位置が、第２の変位電極の位置に比べて、前記所定回転方向とは逆の方向に所定のオフセット量だけずれていることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項８】
所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサであって、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
前記回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
前記基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
前記環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、前記左側支持体に接続する左側接続部材と、
前記環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、前記右側支持体に接続する右側接続部材と、
前記環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、前記環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
前記変位電極に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体に固定された固定電極と、
前記変位電極と前記固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、前記右側支持体および前記左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した前記回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記回転軸に直交する投影面についての前記左側接続点の正射影投影像と前記右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸まわりのトルクを検出するために、前記環状変形体が原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置され、前記左側支持体がＺ軸負領域に配置され、前記右側支持体がＺ軸正領域に配置され、
前記環状変形体のＺ軸負側の側面上に第１の左側接続点および第２の左側接続点が設けられ、
前記左側接続部材は、前記第１の左側接続点を前記左側支持体に接続する第１の左側接続部材と、前記第２の左側接続点を前記左側支持体に接続する第２の左側接続部材と、を有し、
前記環状変形体のＺ軸正側の側面上に第１の右側接続点および第２の右側接続点が設けられ、
前記右側接続部材は、前記第１の右側接続点を前記右側支持体に接続する第１の右側接続部材と、前記第２の右側接続点を前記右側支持体に接続する第２の右側接続部材と、を有し、
前記環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、前記第１の右側接続点の投影像が正のＸ軸上、前記第２の右側接続点の投影像が負のＸ軸上、前記第１の左側接続点の投影像が正のＹ軸上、前記第２の左側接続点の投影像が負のＹ軸上に配置されており、
前記環状変形体が、Ｚ軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなり、
ＸＹ平面上に、原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に対して４５°をなし、符号をもったＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、正のＶ軸上に配置された第１の変位電極および第１の固定電極と、正のＷ軸上に配置された第２の変位電極および第２の固定電極と、負のＶ軸上に配置された第３の変位電極および第３の固定電極と、負のＷ軸上に配置された第４の変位電極および第４の固定電極と、を有し、
前記検出回路が、「前記第１の変位電極と前記第１の固定電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、前記第３の変位電極と前記第３の固定電極とによって構成される第３の容量素子の静電容量値と、の和」と、「前記第２の変位電極と前記第２の固定電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、前記第４の変位電極と前記第４の固定電極とによって構成される第４の容量素子の静電容量値と、の和」と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項９】
請求項８に記載のトルクセンサにおいて、
所定回転方向のトルクの作用により環状変形体のＸＹ平面上への正射影投影像の輪郭が円から楕円に変化する場合に、この楕円の短軸方向にＶ軸、長軸方向にＷ軸をとり、
トルクが作用していない状態において、第１の固定電極の位置が、第１の変位電極の位置に比べて、前記所定回転方向に所定のオフセット量だけずれ、第２の固定電極の位置が、第２の変位電極の位置に比べて、前記所定回転方向とは逆の方向に所定のオフセット量だけずれ、第３の固定電極の位置が、第３の変位電極の位置に比べて、前記所定回転方向に所定のオフセット量だけずれ、第４の固定電極の位置が、第４の変位電極の位置に比べて、前記所定回転方向とは逆の方向に所定のオフセット量だけずれていることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１０】
請求項６または８に記載のトルクセンサにおいて、
所定回転方向のトルクが作用した結果、固定電極に対する変位電極の相対位置が変化した場合にも、容量素子を構成する一対の電極の実効対向面積が変化しないように、固定電極および変位電極のうちの一方の面積を他方の面積よりも大きく設定したことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のトルクセンサにおいて、
各変位電極を、環状変形体の内周面に形成された共通導電層によって構成したことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のトルクセンサにおいて、
環状変形体を導電性の弾性材料によって構成し、環状変形体の内周面自身を共通導電層として用いることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１３】
所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサであって、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
前記回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
前記基準観察方向から見たときに、前記環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
前記環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、前記左側支持体に接続する左側接続部材と、
前記環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、前記右側支持体に接続する右側接続部材と、
前記環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、前記環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
前記変位電極に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体に固定された固定電極と、
前記変位電極と前記固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、前記右側支持体および前記左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した前記回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記回転軸に直交する投影面についての前記左側接続点の正射影投影像と前記右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸まわりのトルクを検出するために、前記環状変形体が原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置され、前記左側支持体がＺ軸負領域に配置され、前記右側支持体がＺ軸正領域に配置され、
前記環状変形体のＺ軸負側の側面上に第１の左側接続点および第２の左側接続点が設けられ、
前記左側接続部材は、前記第１の左側接続点を前記左側支持体に接続する第１の左側接続部材と、前記第２の左側接続点を前記左側支持体に接続する第２の左側接続部材と、を有し、
前記環状変形体のＺ軸正側の側面上に第１の右側接続点および第２の右側接続点が設けられ、
前記右側接続部材は、前記第１の右側接続点を前記右側支持体に接続する第１の右側接続部材と、前記第２の右側接続点を前記右側支持体に接続する第２の右側接続部材と、を有し、
前記環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、前記第１の右側接続点の投影像が正のＸ軸上、前記第２の右側接続点の投影像が負のＸ軸上、前記第１の左側接続点の投影像が正のＹ軸上、前記第２の左側接続点の投影像が負のＹ軸上に配置されており、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、Ｚ軸が挿通する貫通開口部を有し、原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に、前記環状変形体の内側にくるように配置された内側環状変形体を更に備え、
前記内側環状変形体のＺ軸負側の側面上に第１の内側左側接続点および第２の内側左側接続点が設けられ、
前記内側環状変形体のＺ軸正側の側面上に第１の内側右側接続点および第２の内側右側接続点が設けられ、
前記第１の内側左側接続点を前記左側支持体に接続する第１の内側左側接続部材と、前記第２の内側左側接続点を前記左側支持体に接続する第２の内側左側接続部材と、前記第１の内側右側接続点を前記右側支持体に接続する第１の内側右側接続部材と、前記第２の内側右側接続点を前記右側支持体に接続する第２の内側右側接続部材と、
前記内側環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、前記内側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる内側変位電極と、
前記内側変位電極に対向する位置に配置され、前記左側支持体もしくは前記右側支持体に固定された内側固定電極と、
を更に備え、
前記内側環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、前記第１の内側右側接続点の投影像が正のＹ軸上、前記第２の内側右側接続点の投影像が負のＹ軸上、前記第１の内側左側接続点の投影像が正のＸ軸上、前記第２の内側左側接続点の投影像が負のＸ軸上に配置されており、
前記検出回路が、前記内側変位電極と前記内側固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量を更に利用して、回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、
環状変形体の左側の側面上に第１の左側接続点および第２の左側接続点が設けられ、
左側接続部材は、前記第１の左側接続点を左側支持体に接続する第１の左側接続部材と、前記第２の左側接続点を左側支持体に接続する第２の左側接続部材と、を有し、
環状変形体の右側の側面上に第１の右側接続点および第２の右側接続点が設けられ、
右側接続部材は、前記第１の右側接続点を右側支持体に接続する第１の右側接続部材と、前記第２の右側接続点を右側支持体に接続する第２の右側接続部材と、を有し、
回転軸に直交する投影面に環状変形体を投影して正射影投影像を得た場合に、環状変形体の輪郭に沿った環状路に、第１の左側接続点、第１の右側接続点、第２の左側接続点、第２の右側接続点の順に、各接続点の正射影投影像が配置されていることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のトルクセンサにおいて、
回転軸に直交する投影面上に、回転軸の投影点を通り互いに直交する２直線を引いた場合に、第１の左側接続点および第２の左側接続点の正射影投影像が第１の直線上に配置され、第１の右側接続点および第２の右側接続点の正射影投影像が第２の直線上に配置されていることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、
左側支持体および右側支持体として、中心部に貫通開口部を有する環状の構造体を用い、回転軸に沿って、左側支持体、環状変形体、右側支持体の各貫通開口部を貫く挿通孔が確保されるようにしたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、
環状変形体が、回転軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、
左側支持体および右側支持体が、回転軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項１９】
所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサであって、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有する外側環状変形体と、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、前記回転軸が挿通する貫通開口部を有し、前記外側環状変形体の内側に配置された内側環状変形体と、
前記回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、前記外側環状変形体および前記内側環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
前記基準観察方向から見たときに、前記外側環状変形体および前記内側環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
前記外側環状変形体の左側の側面上の外側左側接続点を、前記左側支持体に接続する外側左側接続部材と、
前記外側環状変形体の右側の側面上の外側右側接続点を、前記右側支持体に接続する外側右側接続部材と、
前記内側環状変形体の左側の側面上の内側左側接続点を、前記左側支持体に接続する内側左側接続部材と、
前記内側環状変形体の右側の側面上の内側右側接続点を、前記右側支持体に接続する内側右側接続部材と、
前記外側環状変形体の内周面に固定され、前記外側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる外側変位電極と、
前記外側変位電極に対向するように、前記内側環状変形体の外周面に固定され、前記内側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる内側変位電極と、
前記外側変位電極と前記内側変位電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、前記右側支持体および前記左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した前記回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記回転軸に直交する投影面について、前記外側左側接続点の正射影投影像と前記外側右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成され、前記内側左側接続点の正射影投影像と前記内側右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにしたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２０】
ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸まわりのトルクを検出するトルクセンサであって、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、Ｚ軸が挿通する貫通開口部を有し、原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置された外側環状変形体と、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、Ｚ軸が挿通する貫通開口部を有し、原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置され、かつ、前記外側環状変形体の貫通開口部内に配置された内側環状変形体と、
前記外側環状変形体および前記内側環状変形体のＺ軸負領域側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
前記外側環状変形体および前記内側環状変形体のＺ軸正領域側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
を備え、
前記外側環状変形体のＺ軸負側の側面上に、第１の外側左側接続点および第２の外側左側接続点が設けられ、前記外側環状変形体のＺ軸正側の側面上に、第１の外側右側接続点および第２の外側右側接続点が設けられ、
前記内側環状変形体のＺ軸負側の側面上に、第１の内側左側接続点および第２の内側左側接続点が設けられ、前記内側環状変形体のＺ軸正側の側面上に、第１の内側右側接続点および第２の内側右側接続点が設けられ、
前記第１の外側左側接続点を前記左側支持体に接続する第１の外側左側接続部材と、前記第２の外側左側接続点を前記左側支持体に接続する第２の外側左側接続部材と、前記第１の外側右側接続点を前記右側支持体に接続する第１の外側右側接続部材と、前記第２の外側右側接続点を前記右側支持体に接続する第２の外側右側接続部材と、
前記第１の内側左側接続点を前記左側支持体に接続する第１の内側左側接続部材と、前記第２の内側左側接続点を前記左側支持体に接続する第２の内側左側接続部材と、前記第１の内側右側接続点を前記右側支持体に接続する第１の内側右側接続部材と、前記第２の内側右側接続点を前記右側支持体に接続する第２の内側右側接続部材と、
前記外側環状変形体の内周面に固定され、前記外側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる外側変位電極と、
前記内側環状変形体の外周面における前記外側変位電極に対向する位置に固定され、前記内側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる内側変位電極と、
前記外側変位電極と前記内側変位電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、前記右側支持体および前記左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用したＺ軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を更に備え、
前記外側環状変形体および前記内側環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、第１の外側右側接続点の投影像が正のＸ軸上、第２の外側右側接続点の投影像が負のＸ軸上、第１の外側左側接続点の投影像が正のＹ軸上、第２の外側左側接続点の投影像が負のＹ軸上、第１の内側右側接続点の投影像が正のＹ軸上、第２の内側右側接続点の投影像が負のＹ軸上、第１の内側左側接続点の投影像が正のＸ軸上、第２の内側左側接続点の投影像が負のＸ軸上に配置されていることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のトルクセンサにおいて、
外側環状変形体および内側環状変形体が、Ｚ軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２２】
請求項２１に記載のトルクセンサにおいて、
左側支持体および右側支持体として、中心部に貫通開口部を有する環状の構造体を用い、Ｚ軸に沿って、左側支持体、内側環状変形体、右側支持体の各貫通開口部を貫く挿通孔が確保されるようにしたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載のトルクセンサにおいて、
ＸＹ平面上に、原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に対して４５°をなすＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、Ｖ軸上に配置された第１の外側変位電極および第１の内側変位電極と、Ｗ軸上に配置された第２の外側変位電極および第２の内側変位電極と、を有し、
検出回路が、前記第１の外側変位電極と前記第１の内側変位電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、前記第２の外側変位電極と前記第２の内側変位電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２４】
請求項２１または２２に記載のトルクセンサにおいて、
ＸＹ平面上に、原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に対して４５°をなし、符号をもったＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、正のＶ軸上に配置された第１の外側変位電極および第１の内側変位電極と、正のＷ軸上に配置された第２の外側変位電極および第２の内側変位電極と、負のＶ軸上に配置された第３の外側変位電極および第３の内側変位電極と、負のＷ軸上に配置された第４の外側変位電極および第４の内側変位電極と、を有し、
検出回路が、「前記第１の外側変位電極と前記第１の内側変位電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、前記第３の外側変位電極と前記第３の内側変位電極とによって構成される第３の容量素子の静電容量値と、の和」と、「前記第２の外側変位電極と前記第２の内側変位電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、前記第４の外側変位電極と前記第４の内側変位電極とによって構成される第４の容量素子の静電容量値と、の和」と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２５】
請求項２３または２４に記載のトルクセンサにおいて、
各外側変位電極を、外側環状変形体の内周面に形成された共通導電層によって構成するか、もしくは、各内側変位電極を、内側環状変形体の外周面に形成された共通導電層によって構成したことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２６】
請求項２５に記載のトルクセンサにおいて、
外側環状変形体を導電性の弾性材料によって構成し、外側環状変形体の内周面自身を共通導電層として用いるようにするか、もしくは、内側環状変形体を導電性の弾性材料によって構成し、内側環状変形体の外周面自身を共通導電層として用いるようにしたことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２７】
請求項１〜２６のいずれかに記載のトルクセンサにおいて、
左側接続部材が、左側支持体の右側面から右方に突出した凸状部によって構成され、右側接続部材が、右側支持体の左側面から左方に突出した凸状部によって構成され、各凸状部の頂面が環状変形体の各接続点に接合されていることを特徴とするトルクセンサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
(1)   本発明の第１の態様は、所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサにおいて、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
基準観察方向から見たときに、環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、左側支持体に接続する左側接続部材と、
環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、右側支持体に接続する右側接続部材と、
環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体に固定された固定電極と、
変位電極と固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体および左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
回転軸に直交する投影面についての左側接続点の正射影投影像と右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
変位電極を、環状変形体の内周面に形成された導電層によって構成し、
固定電極を、この導電層に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体から回転軸に沿った方向に突き出した導電板によって構成するようにしたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
(2)   本発明の第２の態様は、所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサにおいて、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
基準観察方向から見たときに、環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、左側支持体に接続する左側接続部材と、
環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、右側支持体に接続する右側接続部材と、
環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体に固定された固定電極と、
変位電極と固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体および左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
回転軸に直交する投影面についての左側接続点の正射影投影像と右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
環状変形体の各部分のうち、所定回転方向のトルクが作用したときに、回転軸に近づく方向に変位する第１の部分に固定された第１の変位電極と、回転軸から離れる方向に変位する第２の部分に固定された第２の変位電極と、第１の変位電極に対向する位置に配置された第１の固定電極と、第２の変位電極に対向する位置に配置された第２の固定電極と、を有し、
検出回路が、第１の変位電極と第１の固定電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、第２の変位電極と第２の固定電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力するようにしたものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
(3)   本発明の第３の態様は、上述した第２の態様に係るトルクセンサにおいて、
所定回転方向のトルクが作用したときに、電極間隔が狭まる容量素子を構成する一対の電極の実効対向面積が増加し、電極間隔が広がる容量素子を構成する一対の電極の実効対向面積が減少するように、互いに対向する変位電極と固定電極とをオフセットをもたせて配置したものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
(4)   本発明の第４の態様は、所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサにおいて、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
基準観察方向から見たときに、環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、左側支持体に接続する左側接続部材と、
環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、右側支持体に接続する右側接続部材と、
環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体に固定された固定電極と、
変位電極と固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体および左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
回転軸に直交する投影面についての左側接続点の正射影投影像と右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
所定回転方向のトルクが作用した結果、固定電極に対する変位電極の相対位置が変化した場合にも、容量素子を構成する一対の電極の実効対向面積が変化しないように、固定電極および変位電極のうちの一方の面積を他方の面積よりも大きく設定したものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
(5)   本発明の第５の態様は、所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサにおいて、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
基準観察方向から見たときに、環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、左側支持体に接続する左側接続部材と、
環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、右側支持体に接続する右側接続部材と、
環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体に固定された固定電極と、
変位電極と固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体および左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
回転軸に直交する投影面についての左側接続点の正射影投影像と右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有し、環状変形体の内側に配置された内側環状変形体と、
内側環状変形体の左側の側面上の内側左側接続点を左側支持体に接続する内側左側接続部材と、
内側環状変形体の右側の側面上の内側右側接続点を右側支持体に接続する内側右側接続部材と、
内側環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、内側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる内側変位電極と、
内側変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体に固定された内側固定電極と、
を更に設け、
回転軸に直交する投影面についての内側左側接続点の正射影投影像と内側右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
検出回路が、内側変位電極と内側固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量を更に利用して、回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力するようにしたものである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
(6)   本発明の第６の態様は、所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサにおいて、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
基準観察方向から見たときに、環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、左側支持体に接続する左側接続部材と、
環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、右側支持体に接続する右側接続部材と、
環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体に固定された固定電極と、
変位電極と固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体および左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
回転軸に直交する投影面についての左側接続点の正射影投影像と右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸まわりのトルクを検出するために、環状変形体が原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置され、左側支持体がＺ軸負領域に配置され、右側支持体がＺ軸正領域に配置され、
環状変形体のＺ軸負側の側面上に第１の左側接続点および第２の左側接続点が設けられ、
左側接続部材は、第１の左側接続点を左側支持体に接続する第１の左側接続部材と、第２の左側接続点を左側支持体に接続する第２の左側接続部材と、を有し、
環状変形体のＺ軸正側の側面上に第１の右側接続点および第２の右側接続点が設けられ、
右側接続部材は、第１の右側接続点を右側支持体に接続する第１の右側接続部材と、第２の右側接続点を右側支持体に接続する第２の右側接続部材と、を有し、
環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、第１の右側接続点の投影像が正のＸ軸上、第２の右側接続点の投影像が負のＸ軸上、第１の左側接続点の投影像が正のＹ軸上、第２の左側接続点の投影像が負のＹ軸上に配置されており、
環状変形体が、Ｚ軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなり、
ＸＹ平面上に、原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に対して４５°をなすＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、Ｖ軸上に配置された第１の変位電極および第１の固定電極と、Ｗ軸上に配置された第２の変位電極および第２の固定電極と、を有し、
検出回路が、第１の変位電極と第１の固定電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、第２の変位電極と第２の固定電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力するようにしたものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
(7)   本発明の第７の態様は、上述した第６の態様に係るトルクセンサにおいて、
所定回転方向のトルクの作用により環状変形体のＸＹ平面上への正射影投影像の輪郭が円から楕円に変化する場合に、この楕円の短軸方向にＶ軸、長軸方向にＷ軸をとり、
トルクが作用していない状態において、第１の固定電極の位置が、第１の変位電極の位置に比べて、所定回転方向に所定のオフセット量だけずれ、第２の固定電極の位置が、第２の変位電極の位置に比べて、所定回転方向とは逆の方向に所定のオフセット量だけずれているようにしたものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
(8)   本発明の第８の態様は、所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサにおいて、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
基準観察方向から見たときに、環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、左側支持体に接続する左側接続部材と、
環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、右側支持体に接続する右側接続部材と、
環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体に固定された固定電極と、
変位電極と固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体および左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
回転軸に直交する投影面についての左側接続点の正射影投影像と右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸まわりのトルクを検出するために、環状変形体が原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置され、左側支持体がＺ軸負領域に配置され、右側支持体がＺ軸正領域に配置され、
環状変形体のＺ軸負側の側面上に第１の左側接続点および第２の左側接続点が設けられ、
左側接続部材は、第１の左側接続点を左側支持体に接続する第１の左側接続部材と、第２の左側接続点を左側支持体に接続する第２の左側接続部材と、を有し、
環状変形体のＺ軸正側の側面上に第１の右側接続点および第２の右側接続点が設けられ、
右側接続部材は、第１の右側接続点を右側支持体に接続する第１の右側接続部材と、第２の右側接続点を右側支持体に接続する第２の右側接続部材と、を有し、
環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、第１の右側接続点の投影像が正のＸ軸上、第２の右側接続点の投影像が負のＸ軸上、第１の左側接続点の投影像が正のＹ軸上、第２の左側接続点の投影像が負のＹ軸上に配置されており、
環状変形体が、Ｚ軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなり、
ＸＹ平面上に、原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に対して４５°をなし、符号をもったＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、正のＶ軸上に配置された第１の変位電極および第１の固定電極と、正のＷ軸上に配置された第２の変位電極および第２の固定電極と、負のＶ軸上に配置された第３の変位電極および第３の固定電極と、負のＷ軸上に配置された第４の変位電極および第４の固定電極と、を有し、
検出回路が、「第１の変位電極と第１の固定電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、第３の変位電極と第３の固定電極とによって構成される第３の容量素子の静電容量値と、の和」と、「第２の変位電極と第２の固定電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、第４の変位電極と第４の固定電極とによって構成される第４の容量素子の静電容量値と、の和」と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力するようにしたものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
(9)   本発明の第９の態様は、上述した第８の態様に係るトルクセンサにおいて、
所定回転方向のトルクの作用により環状変形体のＸＹ平面上への正射影投影像の輪郭が円から楕円に変化する場合に、この楕円の短軸方向にＶ軸、長軸方向にＷ軸をとり、
トルクが作用していない状態において、第１の固定電極の位置が、第１の変位電極の位置に比べて、所定回転方向に所定のオフセット量だけずれ、第２の固定電極の位置が、第２の変位電極の位置に比べて、所定回転方向とは逆の方向に所定のオフセット量だけずれ、第３の固定電極の位置が、第３の変位電極の位置に比べて、所定回転方向に所定のオフセット量だけずれ、第４の固定電極の位置が、第４の変位電極の位置に比べて、所定回転方向とは逆の方向に所定のオフセット量だけずれているようにしたものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
(10)  本発明の第１０の態様は、上述した第６または第８の態様に係るトルクセンサにおいて、
所定回転方向のトルクが作用した結果、固定電極に対する変位電極の相対位置が変化した場合にも、容量素子を構成する一対の電極の実効対向面積が変化しないように、固定電極および変位電極のうちの一方の面積を他方の面積よりも大きく設定したものである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
(11)  本発明の第１１の態様は、上述した第１０の態様に係るトルクセンサにおいて、
各変位電極を、環状変形体の内周面に形成された共通導電層によって構成したものである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
(12)  本発明の第１２の態様は、上述した第１１の態様に係るトルクセンサにおいて、
環状変形体を導電性の弾性材料によって構成し、環状変形体の内周面自身を共通導電層として用いるようにしたものである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
(13)  本発明の第１３の態様は、所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサにおいて、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有する環状変形体と、
回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
基準観察方向から見たときに、環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
環状変形体の左側の側面上の左側接続点を、左側支持体に接続する左側接続部材と、
環状変形体の右側の側面上の右側接続点を、右側支持体に接続する右側接続部材と、
環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、
変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体に固定された固定電極と、
変位電極と固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体および左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
回転軸に直交する投影面についての左側接続点の正射影投影像と右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにし、
ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸まわりのトルクを検出するために、環状変形体が原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置され、左側支持体がＺ軸負領域に配置され、右側支持体がＺ軸正領域に配置され、
環状変形体のＺ軸負側の側面上に第１の左側接続点および第２の左側接続点が設けられ、
左側接続部材は、第１の左側接続点を左側支持体に接続する第１の左側接続部材と、第２の左側接続点を左側支持体に接続する第２の左側接続部材と、を有し、
環状変形体のＺ軸正側の側面上に第１の右側接続点および第２の右側接続点が設けられ、
右側接続部材は、第１の右側接続点を右側支持体に接続する第１の右側接続部材と、第２の右側接続点を右側支持体に接続する第２の右側接続部材と、を有し、
環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、第１の右側接続点の投影像が正のＸ軸上、第２の右側接続点の投影像が負のＸ軸上、第１の左側接続点の投影像が正のＹ軸上、第２の左側接続点の投影像が負のＹ軸上に配置されており、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、Ｚ軸が挿通する貫通開口部を有し、原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に、環状変形体の内側にくるように配置された内側環状変形体を更に設け、
内側環状変形体のＺ軸負側の側面上に第１の内側左側接続点および第２の内側左側接続点が設けられ、
内側環状変形体のＺ軸正側の側面上に第１の内側右側接続点および第２の内側右側接続点が設けられ、
第１の内側左側接続点を左側支持体に接続する第１の内側左側接続部材と、第２の内側左側接続点を左側支持体に接続する第２の内側左側接続部材と、第１の内側右側接続点を右側支持体に接続する第１の内側右側接続部材と、第２の内側右側接続点を右側支持体に接続する第２の内側右側接続部材と、
内側環状変形体の内周面もしくは外周面に固定され、内側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる内側変位電極と、
内側変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体もしくは右側支持体に固定された内側固定電極と、
を更に設け、
内側環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、第１の内側右側接続点の投影像が正のＹ軸上、第２の内側右側接続点の投影像が負のＹ軸上、第１の内側左側接続点の投影像が正のＸ軸上、第２の内側左側接続点の投影像が負のＸ軸上に配置されており、
検出回路が、内側変位電極と内側固定電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量を更に利用して、回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力するようにしたものである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
(14)  本発明の第１４の態様は、上述した第１〜第１３の態様に係るトルクセンサにおいて、
環状変形体の左側の側面上に第１の左側接続点および第２の左側接続点が設けられ、
左側接続部材は、第１の左側接続点を左側支持体に接続する第１の左側接続部材と、第２の左側接続点を左側支持体に接続する第２の左側接続部材と、を有し、
環状変形体の右側の側面上に第１の右側接続点および第２の右側接続点が設けられ、
右側接続部材は、第１の右側接続点を右側支持体に接続する第１の右側接続部材と、第２の右側接続点を右側支持体に接続する第２の右側接続部材と、を有し、
回転軸に直交する投影面に環状変形体を投影して正射影投影像を得た場合に、環状変形体の輪郭に沿った環状路に、第１の左側接続点、第１の右側接続点、第２の左側接続点、第２の右側接続点の順に、各接続点の正射影投影像が配置されているようにしたものである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
(15)  本発明の第１５の態様は、上述した第１４の態様に係るトルクセンサにおいて、
回転軸に直交する投影面上に、回転軸の投影点を通り互いに直交する２直線を引いた場合に、第１の左側接続点および第２の左側接続点の正射影投影像が第１の直線上に配置され、第１の右側接続点および第２の右側接続点の正射影投影像が第２の直線上に配置されているようにしたものである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
(16)  本発明の第１６の態様は、上述した第１〜第１５の態様に係るトルクセンサにおいて、
左側支持体および右側支持体として、中心部に貫通開口部を有する環状の構造体を用い、回転軸に沿って、左側支持体、環状変形体、右側支持体の各貫通開口部を貫く挿通孔が確保されるようにしたものである。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
(17)  本発明の第１７の態様は、上述した第１〜第１６の態様に係るトルクセンサにおいて、
環状変形体が、回転軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなるようにしたものである。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
(18)  本発明の第１８の態様は、上述した第１〜第１７の態様に係るトルクセンサにおいて、
左側支持体および右側支持体が、回転軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなるようにしたものである。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
(19)  本発明の第１９の態様は、所定の回転軸まわりのトルクを検出するトルクセンサにおいて、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有する外側環状変形体と、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、回転軸が挿通する貫通開口部を有し、外側環状変形体の内側に配置された内側環状変形体と、
回転軸が左右に伸びる水平線をなすような基準観察方向から見たときに、外側環状変形体および内側環状変形体の左側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
基準観察方向から見たときに、外側環状変形体および内側環状変形体の右側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
外側環状変形体の左側の側面上の外側左側接続点を、左側支持体に接続する外側左側接続部材と、
外側環状変形体の右側の側面上の外側右側接続点を、右側支持体に接続する外側右側接続部材と、
内側環状変形体の左側の側面上の内側左側接続点を、左側支持体に接続する内側左側接続部材と、
内側環状変形体の右側の側面上の内側右側接続点を、右側支持体に接続する内側右側接続部材と、
外側環状変形体の内周面に固定され、外側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる外側変位電極と、
外側変位電極に対向するように、内側環状変形体の外周面に固定され、内側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる内側変位電極と、
外側変位電極と内側変位電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体および左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用した回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を設け、
回転軸に直交する投影面について、外側左側接続点の正射影投影像と外側右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成され、内側左側接続点の正射影投影像と内側右側接続点の正射影投影像とが異なる位置に形成されるようにしたものである。
【手続補正２４】
【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】
(20)  本発明の第２０の態様は、ＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸まわりのトルクを検出するトルクセンサにおいて、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、Ｚ軸が挿通する貫通開口部を有し、原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置された外側環状変形体と、
検出対象となるトルクの作用により弾性変形を生じる材質からなり、Ｚ軸が挿通する貫通開口部を有し、原点Ｏを中心としてＸＹ平面上に配置され、かつ、外側環状変形体の貫通開口部内に配置された内側環状変形体と、
外側環状変形体および内側環状変形体のＺ軸負領域側に隣接する位置に配置された左側支持体と、
外側環状変形体および内側環状変形体のＺ軸正領域側に隣接する位置に配置された右側支持体と、
を設け、
外側環状変形体のＺ軸負側の側面上に、第１の外側左側接続点および第２の外側左側接続点が設けられ、外側環状変形体のＺ軸正側の側面上に、第１の外側右側接続点および第２の外側右側接続点が設けられ、
内側環状変形体のＺ軸負側の側面上に、第１の内側左側接続点および第２の内側左側接続点が設けられ、内側環状変形体のＺ軸正側の側面上に、第１の内側右側接続点および第２の内側右側接続点が設けられ、
第１の外側左側接続点を左側支持体に接続する第１の外側左側接続部材と、第２の外側左側接続点を左側支持体に接続する第２の外側左側接続部材と、第１の外側右側接続点を右側支持体に接続する第１の外側右側接続部材と、第２の外側右側接続点を右側支持体に接続する第２の外側右側接続部材と、
第１の内側左側接続点を左側支持体に接続する第１の内側左側接続部材と、第２の内側左側接続点を左側支持体に接続する第２の内側左側接続部材と、第１の内側右側接続点を右側支持体に接続する第１の内側右側接続部材と、第２の内側右側接続点を右側支持体に接続する第２の内側右側接続部材と、
外側環状変形体の内周面に固定され、外側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる外側変位電極と、
内側環状変形体の外周面における外側変位電極に対向する位置に固定され、内側環状変形体の弾性変形に起因した変位を生じる内側変位電極と、
外側変位電極と内側変位電極とによって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体および左側支持体の一方に負荷がかかった状態において他方に作用したＺ軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、
を更に設け、
外側環状変形体および内側環状変形体の両側面をＸＹ平面上に投影して正射影投影像を得た場合に、第１の外側右側接続点の投影像が正のＸ軸上、第２の外側右側接続点の投影像が負のＸ軸上、第１の外側左側接続点の投影像が正のＹ軸上、第２の外側左側接続点の投影像が負のＹ軸上、第１の内側右側接続点の投影像が正のＹ軸上、第２の内側右側接続点の投影像が負のＹ軸上、第１の内側左側接続点の投影像が正のＸ軸上、第２の内側左側接続点の投影像が負のＸ軸上に配置されているようにしたものである。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
(21)  本発明の第２１の態様は、上述の第２０の態様に係るトルクセンサにおいて、
外側環状変形体および内側環状変形体が、Ｚ軸を中心軸として配置された円盤の中央部に、より径の小さな同心円盤の形状をした貫通開口部を形成することにより得られる円環状の部材からなるようにしたものである。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
(22)  本発明の第２２の態様は、上述の第２１の態様に係るトルクセンサにおいて、
左側支持体および右側支持体として、中心部に貫通開口部を有する環状の構造体を用い、Ｚ軸に沿って、左側支持体、内側環状変形体、右側支持体の各貫通開口部を貫く挿通孔が確保されるようにしたものである。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
(23)  本発明の第２３の態様は、上述の第２１または第２２の態様に係るトルクセンサにおいて、
ＸＹ平面上に、原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に対して４５°をなすＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、Ｖ軸上に配置された第１の外側変位電極および第１の内側変位電極と、Ｗ軸上に配置された第２の外側変位電極および第２の内側変位電極と、を設け、
検出回路が、第１の外側変位電極と第１の内側変位電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、第２の外側変位電極と第２の内側変位電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力するようにしたものである。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
(24)  本発明の第２４の態様は、上述の第２１または第２２の態様に係るトルクセンサにおいて、
ＸＹ平面上に、原点Ｏを通りＸ軸およびＹ軸に対して４５°をなし、符号をもったＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、正のＶ軸上に配置された第１の外側変位電極および第１の内側変位電極と、正のＷ軸上に配置された第２の外側変位電極および第２の内側変位電極と、負のＶ軸上に配置された第３の外側変位電極および第３の内側変位電極と、負のＷ軸上に配置された第４の外側変位電極および第４の内側変位電極と、を設け、
検出回路が、「第１の外側変位電極と第１の内側変位電極とによって構成される第１の容量素子の静電容量値と、第３の外側変位電極と第３の内側変位電極とによって構成される第３の容量素子の静電容量値と、の和」と、「第２の外側変位電極と第２の内側変位電極とによって構成される第２の容量素子の静電容量値と、第４の外側変位電極と第４の内側変位電極とによって構成される第４の容量素子の静電容量値と、の和」と、の差に相当する電気信号を、作用したトルクを示す電気信号として出力するようにしたものである。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
(25)  本発明の第２５の態様は、上述の第２３または第２４の態様に係るトルクセンサにおいて、
各外側変位電極を、外側環状変形体の内周面に形成された共通導電層によって構成するか、もしくは、各内側変位電極を、内側環状変形体の外周面に形成された共通導電層によって構成したものである。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
(26)  本発明の第２６の態様は、上述の第２５の態様に係るトルクセンサにおいて、
外側環状変形体を導電性の弾性材料によって構成し、外側環状変形体の内周面自身を共通導電層として用いるようにするか、もしくは、内側環状変形体を導電性の弾性材料によって構成し、内側環状変形体の外周面自身を共通導電層として用いるようにしたものである。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
(27)  本発明の第２７の態様は、上述の第１〜第２６の態様に係るトルクセンサにおいて、
左側接続部材が、左側支持体の右側面から右方に突出した凸状部によって構成され、右側接続部材が、右側支持体の左側面から左方に突出した凸状部によって構成され、各凸状部の頂面が環状変形体の各接続点に接合されているようにしたものである。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
図５に示すとおり、環状変形体３０には、円形の貫通開口部Ｈ３０が設けられているが、これは、検出に必要な弾性変形を生じさせるためのものである。後述するように、この基本構造部に検出対象となるトルクが作用した場合、環状変形体３０は楕円形に変形する必要がある。このような環状変形体３０の弾性変形のしやすさは、センサの検出感度を左右するパラメータになる。弾性変形しやすい環状変形体３０を用いれば、微小なトルクでも検出可能な感度の高いセンサを実現することができるが、検出可能なトルクの最大値は抑制されることになる。逆に、弾性変形しにくい環状変形体３０を用いれば、検出可能なトルクの最大値を大きくとることができるが、感度は低下するため、微小なトルクの検出はできなくなる。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
＜＜＜  §２．  本発明におけるトルクの検出原理  ＞＞＞
続いて、ここでは、§１で述べた基本構造部にトルクが作用した場合、各部がどのように変形するかを考えてみる。図７は、図２に示す基本構造部をＸＹ平面で切断し、図２の左方向から見た断面図である。なお、この図７に示されたＸＹ座標系は、通常のＸＹ座標系を裏側から見たものになる（Ｘ軸正方向は図の左方向になる）。したがって、このＸＹ座標系では、左上領域が第１象限、右上領域が第２象限、右下領域が第３象限、左下領域が第４象限になる。図示のＩ〜IVは、この座標系の各象限を示すものである。図にハッチングを施した断面部分は、環状変形体３０の部分に相当し、その奥に、右側支持体２０が見えている。図の点Ｐ１１〜Ｐ２２は、図４および図６に示した各接続点Ｐ１１〜Ｐ２２のＸＹ平面上への正射影投影像である。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
以上が、本発明におけるトルクの検出原理である。本発明では、このような原理に基づくトルク検出を行うために、これまで述べてきた基本構造部に、更に、容量素子と検出回路とを付加することになる。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
＜＜＜  §３．  容量素子と検出回路  ＞＞＞
上述したとおり、本発明では、図２に示す基本構造部に、更に、容量素子と検出回路を付加し、トルクセンサを構成することになる。図８に示すように、トルクの作用により、環状変形体３０は楕円に変形する。このような変形により、最も大きな変位を生じる部分は、Ｖ軸上に位置する部分あるいはＷ軸上に位置する部分であるから、環状変形体３０の特定部分の変位に基づいて、環状変形体３０の変形量（作用したトルクの大きさ）を測定するには、Ｖ軸上に位置する部分あるいはＷ軸上に位置する部分の変位を測定するのが最も効率的である。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
結局、本発明に係るトルクセンサは、§１で説明した基本構造部（左側支持体１０，右側支持体２０，環状変形体３０）に、環状変形体３０の内周面もしくは外周面に固定され環状変形体３０の弾性変形に起因した変位を生じる変位電極と、この変位電極に対向する位置に配置され、左側支持体１０もしくは右側支持体２０に固定された固定電極と、これら変位電極および固定電極によって構成される容量素子の静電容量値の変動量に基づいて、右側支持体２０に負荷がかかった状態において左側支持体１０に作用した回転軸まわりのトルクを示す電気信号を出力する検出回路と、を付加することにより構成されるセンサということになる。