【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及扭矩传感器，尤其是涉及具有将对作用于预定旋转轴的扭矩作为电信号输出的功能的传感器。
技术介绍
检测作用于预定旋转轴的扭矩的扭矩传感器广泛使用于各种运输机械、工业设备中。例如，在特开2009-058388号公报中发表了利用应变计检测因扭矩的作用而产生的机械变形的类型的扭矩传感器。而且,在特开2007-024641号公报中发表了一种传感器,其利用电镀处理在轴的表面形成磁致伸缩薄膜，通过测量该磁致伸缩薄膜的磁特性的变化，检测作用于轴的扭矩。另一方面，在特开2009-244134号公报中发表了一种类型的扭矩传感器，其在扭杆的端部设置磁场发生部，利用聚磁环检测该磁场发生部产生的磁通密度的变化；在特开2006-292423号公报中发表了一种类型的扭矩传感器，以在圆周方向交替排列N极和S极的方式，将多个磁铁配置成圆筒形，检测由这些磁铁产生的磁场。而且，在特开2000-019035号公报中发表了一种扭矩传感器，其备置通过扭矩的作用使环形部件的形状向直径方向变形的连杆机构，利用载荷传感器检测通过环形部件的变形施加在该直径方向的力。在工业领域中，需要体积小且具有高刚性...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.05 JP 2010-1759141.一种扭矩传感器，用于检测绕预定旋转轴(Z)的扭矩，所述扭矩传感器的特征在于包括: 环形变形体(30 ；30A),由通过作为检测对象的扭矩的作用而产生弹性变形的材质形成，具有所述旋转轴(Z)穿过的贯通开口部(H30)； 左侧支撑体(10)，在从所述旋转轴(Z)形成左右延伸的水平线的基准观察方向看时，所述左侧支撑体(10)被配置于与所述环形变形体(30 ；30A)的左侧相邻的位置； 右侧支撑体(20)，在从所述基准观察方向看时，所述右侧支撑体(20)被配置于与所述环形变形体(30 ；30A)的右侧相邻的位置； 左侧连接部件(11 ;12)，用于将所述环形变形体(30 ；30A)的左侧的侧面上的左侧连接点(Pll ;P12)与所述左侧支撑体(10)连接； 右侧连接部件(21 ;22)，用于将所述环形变形体(30 ；30A)的右侧的侧面上的右侧连接点(P21 ；P22)与所述右侧支撑体(20)连接； 移位电极(E31 E34 ;E31A E34A;E31L E34L)，被固定于所述环形变形体(30 ；30A)的内周面或外周面，发生所述环形变形体(30 ；30A)的弹性变形而引起的移位； 固定电极(E21 E24 ；E21A E24A ；E21S E24S ;E24B)，被配置于与所述移位电极(E31 E34 ；E31A E34A ；E31L E34L)相对的位置，被固定于所述左侧支撑体(10)或所述右侧支撑体(20);以及 检测电路(41 43 ;51 55)，基于由所述移位电极(E31 E34 ;E31A E34A ;E31L E34L)和所述固定电极(E21 E24 ；E21A E24A ；E21S E24S ；E24B)构成的电容元件(Cl C4 ;C4A、C4B ;C1_1 C4-2)的电容值的变化量，输出表示在向所述右侧支撑体(10)和所述左侧支撑体( 20)的一方施加了负荷的状态下，作用于另一方的所述绕旋转轴(Z)的扭矩的电信号， 其中，对于与所述旋转轴(Z)垂直的投影面的所述左侧连接点(Pll ；P12)的正投影投影图像与所述右侧连接点(P21 ；P22)的正投影投影图像形成在不同的位置。2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于， 在环形变形体(30 ；30A)的左侧的侧面上设置第一左侧连接点(Pll)和第二左侧连接点(P12)， 左侧连接部件(11 ;12)具有将所述第一左侧连接点(Pll)与左侧支撑体(10)连接的第一左侧连接部件(11)和将所述第二左侧连接点(P12)与左侧支撑体(10)连接的第二左侧连接部件(12)， 在环形变形体(30 ；30A)的右侧的侧面上设置第一右侧连接点(P21)和第二右侧连接点(P22)， 右侧连接部件(21 ;22)具有将所述第一右侧连接点(P21)与右侧支撑体(20)连接的第一右侧连接部件(21)和将所述第二右侧连接点(P22)与右侧支撑体(20)连接的第二右侧连接部件(22)， 其中，当向与旋转轴(Z)垂直的投影面投影环形变形体(30 ;30A)得到正投影投影图像时，在沿着环形变形体(30 ；30A)的轮廓的环形路径上按照第一左侧连接点(P11)、第一右侧连接点(P21)、第二左侧连接点(P12 )、第二右侧连接点(P22 )的顺序配置各连接点的正投影投影图像。3.根据权利要求2所述的扭矩传感器，其特征在于，如果在与旋转轴(Z)垂直的投影面上画两条通过旋转轴(Z)的投影点且相互垂直的直线时，则第一左侧连接点(Pll)和第二左侧连接点(P12)的正投影投影图像被配置于第一直线(Y)上，第一右侧连接点(P21)和第二右侧连接点(P22)的正投影投影图像被配置在第二直线(X)上。4.根据权利要求1至3中任一项所述的扭矩传感器，其特征在于，使用在中心部具有贯通开口部(H10，H20)的环形结构体作为左侧支撑体(10)和右侧支撑体(20)，以确保沿着旋转轴(Z)贯通左侧支撑体(10)、环形变形体(30)、右侧支撑体(20)的各贯通开口部(H10，H30，H20)的插入孔。5.根据权利要求1至4中任一项所述的扭矩传感器，其特征在于，环形变形体(30；30A)由圆环形部件构成，所述圆环形部件通过在以旋转轴(Z)为中心轴配置的圆盘的中央部形成具有直径更小的同心圆盘的形状的贯通开口部(H30)而获得。6.根据权利要求1至5中任一项所述的扭矩传感器，其特征在于，左侧支撑体(10)和右侧支撑体(20)由圆环形部件构成，所述圆环形部件通过在以旋转轴(Z)为中心轴配置的圆盘的中央部形成具有更小的直径的同心圆盘的形状的贯通开口部(H10，H20)而获得。7.根据权利要求1至6中任一项所述的扭矩传感器，其特征在于， 由形成在环形变形体(30)的内周面的导电层构成移位电极(E31 E34 ;E31A E34A ；E31L E34L)， 由配置于与该导电层相对的位置、且从左侧支撑体(10)或右侧支撑体(20)向沿着旋转轴(Z)的方向突出的导电板构成固定电极(E21 E24 ;E2IA E24A ;E21S E24S ；E24B)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的扭矩传感器，其特征在于， 在环形变形体(30)的各部分中，所述扭矩传感器包括:第一移位电极(E31)，固定于当预定旋转方向的扭矩进行作用时向接近旋转轴(Z)的方向移位的第一部分；第二移位电极(E32)，固定于当预定旋转方向的扭矩进行作用时向远离旋转轴(Z)的方向移位的第二部分；第一固定电极(E21),配置于与所述第一移位电极(E31)相对的位置；以及第二固定电极(E22)，配置于与所述第二移位电极(E32)相对的位置， 检测电路将相当于由所述第一移位电极(E31)和所述第一固定电极(E21)构成的第一电容元件(Cl)的电容值与由所述第二移位电极(E32)和所述第二固定电极(E22)构成的第二电容元件(C2)的电容值之差的电信号作为表示所作用的扭矩的电信号进行输出。9.根据权利要求8所述的扭矩传感器，其特征在于，以偏移的方式配置相互相对的移位电极和固定电极，以便在预定旋转方向的扭矩进行作用时，构成电极间隔变窄的电容元件(Cl)的一对电极(E21，E31)的有效相对面积增加，构成电极间隔扩大的电容元件(C2 )的一对电极(E22，E32)的有效相对面积减少。10.根据权利要求1至8中任一项所述的扭矩传感器，其特征在于，设定固定电极和移位电极中的一方的面积大于另一方的面积，以便因预定旋转方向的扭矩进行作用而移位电极(E31L E34L)相对于固定电极(E21S E24S)的相对位置发生了变化时，构成电容元件(Cl C4)的一对电极的有效相对面积也不发生变化。11.根据权利要求1至10中任一项所述的扭矩传感器，期特征在于，所述扭矩传感器还包括:内侧环形变形体(90)，由通过作为检测对象的扭矩的作用而产生弹性变形的材质形成，具有旋转轴(Z)插入的贯通开口部(H90)，被配置于环形变形体(80)的内侧； 内侧左侧连接部件(63，64)，用于将所述内侧环形变形体(90)的左侧的侧面上的内侧左侧连接点与左侧支撑体(60)连接； 内侧右侧连接部件(72)，用于将所述内侧环形变形体(90)的右侧的侧面上的内侧右侧连接点与右侧支撑体(70)连接； 内侧移位电极，被固定于所述内侧环形变形体(90 )的内周面或外周面，发生由所述内侧环形变形体(90)的弹性变形而引起的移位；以及 内侧固定电极，被配置于与所述内侧移位电极相对的位置，被固定于所述左侧支撑体(60)或所述右侧支撑体(70)， 其中，对于与旋转轴(Z)垂直的投影面的所述内侧左侧连接点的正投影投影图像与所述内侧右侧连接点的正投影投影图像被形成于不同的位置， 检测电路进一步利用由所述内侧移位电极和所述内侧固定电极构成的电容元件的电容值的变化量，输出表示绕旋转轴(Z)的扭矩的电信号。12.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于， 为了检测XYZ三维坐标系中的绕Z轴的扭矩，以原点O为中心，将环形变形体(30)配置于XY平面上，左侧支撑体(10)被配置于Z轴负区域，右侧支撑体(20)被配置于Z轴正区域， 在环形变形体(30)的Z轴负侧的侧面上设置第一左侧连接点(Pll)和第二左侧连接点(P12)， 左侧连接部件具有将所述第一左侧连接点(Pll)与左侧支撑体(10)连接的第一左侧连接部件(11)以及将所述第二左侧连接点(P12)与左侧支撑体(10)连接的第二左侧连接部件(12)， 在环形变形体(30)的Z轴正侧的侧面上设置第一右侧连接点(P21)和第二右侧连接点(P22)， 右侧连接部件具有将所述第一右侧连接点(P21)与右侧支撑体(20)连接的第一右侧连接部件(21)和将所述第二右侧连接点(P22)与右侧支撑体(20)连接的第二右侧连接部件(22)， 在XY平面上投影环形变形体(30)的两侧面得到正投影投影图像时，第一右侧连接点(P21)的投影图像被配置于正的X轴上，第二右侧连接点(P22)的投影图像被配置于负的X轴上，第一左侧连接点(Pll)的投影图像被配置于正的Y轴上，第二左侧连接点(P12)的投影图像被配置于负的Y轴上。13.根据权利要求12所述的扭矩传感器，其特征在于，环形变形体(30)由圆环形部件构成，所述圆环形部件通过在以Z轴为中心轴配置的圆盘的中央部形成具有直径更小的同心圆盘形状的贯通开口部(H30)而获得。14.根据权利要13所述的扭矩传感器，其特征在于，在XY平面上，当定义了通过原点O且相对于X轴和Y轴形成45°的V轴和W轴时，所述扭矩传感器具有配置于V轴上的第一移位电极(E31)和第一固定电 极(E21)以及配置于W轴上的第二移位电极(E32)和第二固定电极(E22)，检测电路(41，42，43 )将相当于由所述第一移位电极(E31)和所述第一固定电极(E21)构成的第一电容元件(Cl)的电容值与由所述第二移位电极(E32)和所述第二固定电极(E22)构成的第二电容元件(C2)的电容值之差的电信号作为表示所作用的扭矩的电信号进行输出。15.根据权利要求14所述的扭矩传感器，其特征在于， 通过预定旋转方向的扭矩的作用，环形变形体(30)投影到XY平面上的正投影投影图像的轮廓由圆形变化到椭圆形时，将该椭圆形的短轴方向作为V轴，将长轴方向作为W轴， 在扭矩不进行作用的状态下，第一固定电极(E21)的位置与第一移位电极(E31)的位置相比，向所述预定旋转方向错开预定偏移量，第二固定电极(E22)的位置与第二移位电极(E32)的位置相比，向所述预定旋转方向的反方向错开预定偏移量。16.根据权利要求13所述的扭矩传感器，其特征在于， 在XY平面上，在定义了通过原点O且相对于X轴和Y轴形成45°的具有符号的V轴和W轴时，所述扭矩传感器具有配置于正的V轴上的第一移位电极(E31)和第一固定电极(E21)、配置于正的W轴上的第二移位电极(E32)和第二固定电极(E22)、配置于负的V轴上的第三移位电极(E33)和第三固定电极(E23)、及配置于负的W轴上的第四移位电极(E34)和第四固定电极(E24)， 检测电路将相当于“由所述第一移位电极(E31)和所述第一固定电极(E21)构成的第一电容元件(Cl)的电容值与由所述第三移位电极(E33)和所述第三固定电极(E22)构成的第三电容元件的电容值(C3)之和”与“由所述第二移位电极(E32)和所述第二固定电极(E22)构成的第二电容元件(C2)的电容值与由所述第四移位电极(E34)和所述第四固定电极(E24)构成的第四电容元件(C4)的电容值之和”的差的电信号作为表示所作用的扭矩的电信号进行输出。17.根据权利要 求16所述的扭矩传感器，其特征在于， 通过预定旋转方向的扭矩的作用，环形变形体(30)投影到XY平面上的正投影投影图像的轮廓由圆形变化到椭圆形时，将该椭圆形的短轴方向作为V轴，将长轴方向作为W轴， 在扭矩不进行作用的状态下，第一固定电极(E21)的位置与第一移位电极...
【专利技术属性】
技术研发人员：西冲畅久，冈田和广，
申请(专利权)人：三角力量管理株式会社，
类型：
国别省市：
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