扭矩传感器制造技术

本发明专利技术提供一种能够提高检测精度的扭矩传感器。扭矩传感器(40)具备第一结构体(41)、第二结构体(42)、设置于第一结构体和第二结构体之间的第三结构体(43)、以及设置于第一结构体和第二结构体之间的至少两个传感器部(44、45)，其中第一结构体和第二结构体中靠近传感器部的一方的刚性比另一方的刚性高。器部的一方的刚性比另一方的刚性高。器部的一方的刚性比另一方的刚性高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扭矩传感器


[0001]本专利技术的实施方式涉及一种应用于例如机械臂等的扭矩传感器。

技术介绍

[0002]扭矩传感器具有被施加扭矩的第一结构体、输出扭矩的第二结构体、以及连结第一结构体和第二结构体的作为梁的多个应变产生部，在这些应变产生部配置有作为传感器元件的多个应变计。由这些应变计构成电桥电路(例如参照专利文献1、2、3)。
[0003]在测定在汽车发动机等的输出部中产生的扭矩的扭矩量转换器中，开发出一种减少扭矩以外的弯曲应力的影响的技术(例如参照专利文献4)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2013－096735号公报
[0007]专利文献2：日本特开2015－049209号公报
[0008]专利文献3：日本特开2017－172983号公报
[0009]专利文献4：日本特开2010－169586号公报

技术实现思路

[0010]例如圆盘状的扭矩传感器具有第一结构体、第二结构体、以及设置于第一结构体和第二结构体之间的第三结构体，在第一结构体和第二结构体之间设置有作为传感器的应变产生体或应变计。
[0011]在将第一结构体经由包括电动机或减速器的驱动部固定于机械臂的例如基台并将第二结构体固定于机械臂的例如臂进行使用的情况下，除了扭矩以外，对扭矩传感器施加伴随机械臂的输送重量和直至负荷的距离及动作加速度而来的弯曲力矩或其反作用力的荷重。
[0012]这样，当对扭矩传感器施加扭矩以外的弯曲力矩或荷重(X轴方向Fx、Y轴方向Fy、Z轴方向Fz)即平移力(並進力)时，虽然采用使应变对称的测量器配置，但因为结构非对称、负荷非对称，所以产生非对称的位移(应变)。因此，由于其它轴干扰而产生传感器输出，扭矩传感器的检测精度下降。
[0013]本专利技术的实施方式提供一种能够提高检测精度的扭矩传感器。
[0014]本实施方式的扭矩传感器具备第一结构体、第二结构体、设置于所述第一结构体和所述第二结构体之间的第三结构体、以及设置于所述第一结构体和所述第二结构体之间的至少两个传感器部，所述第一结构体和所述第二结构体中靠近所述传感器部的一方的刚性比所述第一结构体和所述第二结构体中远离所述传感器部的另一方高。
附图说明
[0015]图1是表示应用第一实施方式的机械臂的一例的立体图。
[0016]图2是表示第一实施方式的扭矩传感器的一例的俯视图。
[0017]图3是图2的侧视图。
[0018]图4是将图2的A所示的部分放大示出的立体图。
[0019]图5是表示第二实施方式的扭矩传感器的一例的俯视图。
[0020]图6是将图5的主要部分分解示出的立体图。
[0021]图7是沿着图5的VII－VII线的剖视图。
[0022]图8是为了说明第二实施方式的效果而示出的图。
[0023]图9是表示图8的比较例的图。
[0024]图10是说明第二实施方式的效果而示出的图。
[0025]图11是表示第三实施方式的主要部分的立体图。
[0026]图12表示第三实施方式的变形例，是将主要部分分解示出的立体图。
具体实施方式
[0027]以下，参照附图对实施方式进行说明。在附图中，对相同的部分标注相同的符号。
[0028]首先，参照图1和图2对应用本实施方式的机械臂30及扭矩传感器40进行说明。
[0029]图1表示多关节机器人，即机械臂30的一例。机械臂30例如具备基台31、第一臂32、第二臂33、第三臂34、第四臂35、作为驱动源的第一驱动部36、第二驱动部37、第三驱动部38、第四驱动部39。但是，机械臂30的结构不限于此，能够变形。
[0030]第一臂32通过设置于第一关节J1的第一驱动部36能够相对于基台31旋转。第二臂33通过设置于第二关节J2的第二驱动部37能够相对于第一臂32旋转。第三臂34通过设置于第三关节J3的第三驱动部38能够相对于第二臂33旋转。第四臂35被设为通过设置于第四关节J4的第四驱动部39能够相对于第三臂34旋转。在第四臂35上安装有未图示的手部或各种工具。
[0031]第一驱动部36～第四驱动部39具备例如后述的电动机、减速器以及扭矩传感器。
[0032](第一实施方式)
[0033]图2～图5表示第一实施方式的圆盘状的扭矩传感器40。扭矩传感器40设置于机械臂30的例如第一驱动部36。但是，扭矩传感器40也能够设置于机械臂30的例如第二驱动部37～第四驱动部39。
[0034]扭矩传感器40具备第一结构体41、第二结构体42、多个第三结构体43、作为传感器部的第一应变传感器44及第二应变传感器45等。
[0035]第一结构体41和第二结构体42形成为环状，第二结构体42的直径小于第一结构体41的直径。第二结构体42被配置为与第一结构体41成同心状，第一结构体41和第二结构体42由配置为放射状的多个作为梁部的第三结构体43连结。多个第三结构体43在第一结构体41和第二结构体42之间传递扭矩。第二结构体42具有中空部42a，例如未图示的配线穿过中空部42a。
[0036]安装有扭矩传感器40的第一臂32等例如由铝构成。因此，第一结构体41、第二结构体42以及多个第三结构体43由杨氏模量比铝高的金属材料，例如不锈钢构成，但只要针对施加的扭矩或弯曲力矩获得足够的机械强度，也能够使用金属以外的材料。
[0037]在第一结构体41和第二结构体42之间设置有第一应变传感器44和第二应变传感
器45。构成第一应变传感器44的应变产生体44a和构成第二应变传感器45的应变产生体45a的一端部分别与第一结构体41接合，应变产生体44a、45a的另一端部分别与第二结构体42接合。
[0038]应变产生体44a及应变产生体45a的厚度比第一结构体41、第二结构体42及多个第三结构体43的厚度薄。
[0039]第一应变传感器44和第二应变传感器45配置于相对于第一结构体41及第二结构体42的中心(扭矩的作用中心)对称的位置。换句话说，第一应变传感器44和第二应变传感器45配置于环状的第一结构体41及第二结构体42的直径上。
[0040]在应变产生体44a及应变产生体45a的表面设置有后述的多个应变计。应变产生体44a及应变产生体45a的各应变计分别构成电桥电路。应变产生体44a及应变产生体45a分别与未图示的柔性基板连接。柔性基板与由罩46覆盖的未图示的印刷基板连接。在印刷基板上配置有将两个电桥电路的输出电压放大的运算放大器等。因为电路结构不是本实施方式的本质，所以省略说明。
[0041]图4将图2所示的区域A放大示出。在应变产生体44a的表面设置有作为传感器元件的例如四个应变计51、52、53、54。由四个应变计51、52、53、54构成电桥电路。
[0042]在第一实施方式中，应变计51、52本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种扭矩传感器，包括：第一结构体；第二结构体；第三结构体，其设置于所述第一结构体和所述第二结构体之间；以及至少两个传感器部，它们设置于所述第一结构体和所述第二结构体之间，其中，所述第一结构体和所述第二结构体中靠近所述传感器部的一方的刚性比所述第一结构体和所述第二结构体中远离所述传感器部的另一方高。2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其中，所述传感器部配置于所述第二结构体的附近。3.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其中，所述第二结构体的厚度比所述第一结构体及所述第三结构体的厚度厚。4.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其中，所述第二结构体由杨氏模量比所述第一结构体及所述第三结构体高的材料构成。5.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其中，所述第二结构体还具备加强部件。6.根据权利要求5所述的扭矩传感器，其中，所述第一结构体、所述第二结构体及所述第三结构体的厚度相等。7.根据权利要求5所述的扭矩传感器，其中，还具备将所述加强部件固定于所述第二结构体的螺丝，所述螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：星野启也，远藤嵩幸，保刈龙治，
申请(专利权)人：日本电产科宝电子株式会社，
类型：发明
国别省市：