扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法技术

提供一种能够小型化的扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法。扭矩传感器(1)具有：应变体(3)；以及检测应变体(3)的应变的光学式传感器(OS1～OS4)，应变体(3)具有：环状的外周部(5)；以及内周部(7)，其至少一部分配置在外周部(5)的径向内侧，光学式传感器(OS1～OS4)具有：标尺(SC1～SC4)，其固定于内周部(7)，配置在外周部(5)与内周部(7)之间；以及检测部(D1～D4)，其固定于外周部(5)，在外周部(5)与内周部(7)之间与标尺(SC1～SC4)对置配置。之间与标尺(SC1～SC4)对置配置。之间与标尺(SC1～SC4)对置配置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法


[0001]公开的实施方式涉及扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法。

技术介绍

[0002]在专利文献1中记载了一种扭矩传感器，其具有：第1部件；第2部件，其与第1部件处于相对旋转关系；连结部件，其连结第1部件和第2部件；标尺，其设置于第1部件；以及检测头，其设置于第2部件，从标尺检测位置信息。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2012
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189516号公报

技术实现思路

[0006]专利技术所要解决的课题
[0007]在上述的现有技术中，第1部件和第2部件通过连结部件而在轴向上被连结，在它们之间的空间内配置有标尺和检测头。因此，存在轴向尺寸增大而导致扭矩传感器的大型化的可能性。
[0008]本专利技术是鉴于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种能够小型化的扭矩传感器、机器人以及扭矩计算方法。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了解决上述课题，根据本专利技术的一个观点，应用一种扭矩传感器，其具有：应变体；以及光学式传感器，其检测所述应变体的应变，所述应变体具有：环状的外周部；以及内周部，其至少一部分配置在所述外周部的径向内侧，所述光学式传感器具有：标尺，其固定于所述外周部和所述内周部中的一方，配置在所述外周部与所述内周部之间；以及检测部，其固定于所述外周部和所述内周部中的另一方，与所述标尺对置地配置在所述外周部与所述内周部之间。/>[0011]此外，根据本专利技术的另一观点，应用一种机器人，其在臂的末端具有上述扭矩传感器。
[0012]此外，根据本专利技术的另一观点，应用一种机器人，其在臂的末端具有扭矩传感器，其中，所述扭矩传感器具有：应变体；以及传感器，其检测所述应变体的应变，所述应变体具有：环状的外周部；内周部，其至少一部分配置在所述外周部的径向内侧；以及突出部，其设置于所述外周部，比所述内周部的轴向一侧的端部更朝向所述轴向一侧突出，所述扭矩传感器具有配置在所述突出部与对所述外周部或所述内周部进行固定的部件之间的密封机构。
[0013]此外，根据本专利技术的另一观点，应用一种扭矩传感器的扭矩计算方法，所述扭矩传感器具有：应变体；以及光学式传感器，其配置于所述应变体的周向的多个部位，检测所述应变体的应变，该扭矩计算方法具有：取得多个所述光学式传感器的输出；以及将所取得的
所述多个光学式传感器的所述输出相加，基于相加后的输出来计算扭矩。
[0014]专利技术的效果
[0015]根据本专利技术的扭矩传感器等，能够实现小型化。
附图说明
[0016]图1是从Z轴正方向侧观察扭矩传感器的俯视图。
[0017]图2是从Y轴负方向侧观察扭矩传感器的侧视图。
[0018]图3是从Z轴正方向侧观察应变体的俯视图。
[0019]图4是表示图1的IV
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IV截面线处的基板的截面结构的一例的剖视图。
[0020]图5是从Z轴负方向侧观察检测部的俯视图。
[0021]图6是放大表示基板中的基于一方的螺柱销的固定部分的剖视图。
[0022]图7是概念性地表示扭矩传感器的基板的整体结构的一例的说明图。
[0023]图8是表示执行扭矩计算处理的扭矩计算部的功能结构的一例的框图。
[0024]图9是用于说明通过将第1系统的输出与第2系统的输出相加来消除具有波动齿轮机构的减速器所特有的扭矩波动引起的检测误差的曲线图。
[0025]图10是从Z轴正方向侧观察未实施滞后改善对策的比较例的扭矩传感器的应变体的俯视图。
[0026]图11是表示比较例的扭矩传感器中的额定输出相对于额定载荷的滞后曲线的一例的曲线图。
[0027]图12是从Z轴正方向侧观察以120度间隔配置3个光学式传感器的变形例中的扭矩传感器的俯视图。
[0028]图13是以120度间隔配置3个光学式传感器的变形例中的、从Z轴正方向侧观察应变体的俯视图。
[0029]图14是表示以120度间隔配置3个光学式传感器的变形例中的、执行扭矩计算处理的扭矩计算部的功能结构的一例的框图。
[0030]图15是用于说明在以120度间隔配置3个光学式传感器的变形例中，通过将3个光学式传感器的输出相加，消除具有波动齿轮机构的减速器所特有的扭矩波动引起的检测误差的曲线图。
[0031]图16是表示在臂的末端具有扭矩传感器的机器人的结构的一例的外观图。
[0032]图17是表示臂的末端部的截面结构的一例的剖视图。
[0033]图18是表示扭矩传感器向致动器的组装结构的第1变形例中的、臂的末端部的截面结构的一例的剖视图。
[0034]图19是表示扭矩传感器向致动器的组装结构的第2变形例中的、臂的末端部的截面结构的一例的剖视图。
具体实施方式
[0035]以下，参照附图来说明一个实施方式。
[0036]<1.扭矩传感器的整体结构>
[0037]首先，参照图1和图2，对本实施方式的扭矩传感器1的整体结构的一例进行说明。
图1是从Z轴正方向侧观察扭矩传感器1的俯视图，图2是从Y轴负方向侧观察扭矩传感器1的侧视图。
[0038]如图1和图2所示，扭矩传感器1具有因外力而产生应变的应变体3。应变体3由比较轻量的金属构成。应变体3具有环状的外周部5、配置于外周部5的径向内侧且直径比外周部5小的环状的内周部7、以及将外周部5与内周部7连结的多个(该例中为4个)连结部9A～9D。另外，也可以使内周部7不是中空结构而是实心结构(圆板状的部件等)。
[0039]如图1所示，外周部5和内周部7在以Z轴为中心的径向上配置成同心圆状。在外周部5形成有供多个紧固螺栓(省略图示)贯插的多个(在本例中为12个)螺栓孔11，该多个紧固螺栓用于将该外周部5固定于外部设备(例如机器人的臂、末端执行器、减速器、电机等)。在绕Z轴的周向上，螺栓孔11以在对应于连结部9A～9D的位置比不对应于连结部9A～9D的位置密集的方式，集中配置于连结部9A～9D各自的附近。在内周部7形成有供多个紧固螺栓(省略图示)贯插的多个(在本例中为12个)螺栓孔13，该多个紧固螺栓用于将该内周部7固定于外部设备(例如机器人的臂、末端执行器、减速器、电机等)。螺栓孔13在绕Z轴的周向上以大致等角度间隔(在本例中为30度间隔)配置。
[0040]另外，关于螺栓孔13，也可以与螺栓孔11同样地集中配置在连结部9A～9D各自的附近。另外，也可以与螺栓孔13同样地，在绕Z轴的周向上以大致等角度间隔配置螺栓孔11。
[0041]如图2所示，内周部7的Z轴方向的厚度形成得比外周部5的厚度大。外周部5和内周部7配置为各自的底面(Z轴负方向侧的端面)大致齐平，内周部7的一部分比外周部5向Z轴正方向侧突出。另外，内周部7的一部分也可以比外周部5向Z轴负方向侧突本文档来自技高网...

【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，其中，该扭矩传感器具有：应变体；以及光学式传感器，其检测所述应变体的应变，所述应变体具有：环状的外周部；以及内周部，其至少一部分配置在所述外周部的径向内侧，所述光学式传感器具有：标尺，其固定于所述外周部和所述内周部中的一方，配置在所述外周部与所述内周部之间；以及检测部，其固定于所述外周部和所述内周部中的另一方，与所述标尺对置地配置在所述外周部与所述内周部之间。2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其中，该扭矩传感器还具有基板，所述基板配置在所述外周部与所述内周部之间，具有所述检测部。3.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其中，所述应变体具有多个连结部，所述多个连结部配置在所述外周部与所述内周部之间，将所述外周部与所述内周部连结，所述基板在周向上配置于所述多个连结部之间的空间。4.根据权利要求3所述的扭矩传感器，其中，多个所述基板分别在所述周向上配置于所述多个连结部之间的多个空间，所述扭矩传感器还具有连接部，所述连接部跨过所述连结部将在所述周向上相邻的所述基板彼此电连接。5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，所述光学式传感器配置于所述应变体的周向的多个部位，所述扭矩传感器还具有扭矩计算部，所述扭矩计算部基于多个所述光学式传感器的输出来计算扭矩。6.根据权利要求5所述的扭矩传感器，其中，所述多个光学式传感器中的2个所述光学式传感器在所述周向上以90度以外的规定的角度间隔配置，所述扭矩计算部基于所述2个光学式传感器的输出来计算所述扭矩。7.根据权利要求5所述的扭矩传感器，其中，所述多个光学式传感器中的2个所述光学式传感器在所述周向上以180度以外的规定的角度间隔配置，所述扭矩计算部基于所述2个光学式传感器的输出来计算所述扭矩。8.根据权利要求5～7中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，所述多个光学式传感器是在所述周向上以90度间隔配置的4个所述光学式传感器。9.根据权利要求5～7中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，所述多个光学式传感器是在所述周向上以120度间隔配置的3个所述光学式传感器。10.根据权利要求5～9中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，
所述扭矩计算部将所述多个光学式传感器的输出相加，并基于相加后的输出来计算所述扭矩。11.根据权利要求1～10中的任意一项所述的扭矩传感器，其中，所述外周部具有比所述内周部的轴向一侧的端部更向所述轴向一侧突出的突出部，所述扭矩传感器还具有第1密封机构，所述第1密封机构配置在所述突出部与对所述外周部或所述内周部进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵飞，藤间久美子，曾我健仁，贞包健一，吉田康，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：