CN109923389A - 扭矩传感器 - Google Patents

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CN109923389A
CN109923389A CN201780068876.1A CN201780068876A CN109923389A CN 109923389 A CN109923389 A CN 109923389A CN 201780068876 A CN201780068876 A CN 201780068876A CN 109923389 A CN109923389 A CN 109923389A
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铃木隆史
池田隆男
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Abstract

本发明提供可独立地设定应变传感器的灵敏度及允许扭矩、或扭矩传感器的机械强度的扭矩传感器。扭矩传感器具备第一区域、第二区域、及连结第一区域与第二区域的多个第三区域，应测量的扭矩经由第三区域在第一区域和第二区域间传递。第一应变发生部14设置于第一区域11与上述第二区域12之间，并设置有第一电阻体。第二应变发生部15设置于第一区域11与第二区域12之间且远离第一应变发生部的位置，并设置有第二电阻体。

Description

扭矩传感器
技术领域
本发明的实施方式涉及例如设置于机器人手臂的关节的扭矩传感器。
背景技术
这种扭矩传感器具有：被施加扭矩的第一结构体、输出扭矩的第二结构体、将第一结构体与第二结构体连结的多个应变发生部(起歪部)，在这些应变发生部配置有应变传感器(例如参照专利文献1、2、3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-096735号公报
专利文献2：日本特开2015-049209号公报
专利文献3：日本专利第5640905号公报
发明内容
发明所要解决的课题
扭矩传感器中，难以独立地设定应变传感器的灵敏度及允许扭矩(最大扭矩)、或扭矩传感器的机械强度。
本发明的实施方式提供一种扭矩传感器，可独立地设定应变传感器的灵敏度及允许扭矩、或扭矩传感器的机械强度。
用于解决课题的方案
本实施方式提供一种扭矩传感器，具备：第一区域、第二区域、及将所述第一区域与所述第二区域连结的多个第三区域，应测量的扭矩经由所述第三区域在所述第一区域与所述第二区域间传递，其中，具备：第一应变发生部，其设置于所述第一区域与所述第二区域之间，且设置有第一电阻体；以及第二应变发生部，其设置于所述第一区域与所述第二区域之间、且远离所述第一应变发生部的位置，并设置有第二电阻体。
发明效果
本发明能够提供可独立地设定应变传感器的灵敏度及允许扭矩、或扭矩传感器的机械强度的扭矩传感器。
附图说明
图1是表示本实施方式的扭矩传感器的俯视图；
图2是沿着图1的II-II线的剖视图；
图3是将图1所示的扭矩传感器分解表示的立体图；
图4是表示图3所示的扭矩传感器的组装状态的立体图；
图5是表示电阻体的一例的剖视图；
图6是表示图1所示的扭矩传感器与机器人的关节的关系的立体图；
图7的(a)(b)(c)是为了说明本实施方式的扭矩传感器的不同的动作而表示的图；
图8是表示应用于本实施方式的扭矩传感器的桥接电路的一例的图；
图9的(a)(b)是为了说明桥接电路的动作而表示的图；
图10是为了说明桥接电路不同的动作条件中的输出电压而表示的图。
具体实施方式
以下，参照附图说明实施方式。附图中，对相同的部分标注相同的符号。
图1、图2中，扭矩传感器10具备：第一结构体(第一区域)11、第二结构体12(第二区域)、多个梁部(第三区域)13、第一应变发生部14、第二应变发生部15。第一结构体11、第二结构体12、多个梁部13、第一应变发生部14、第二应变发生部15例如由金属构成，但如果相对于施加的扭矩能够充分得到机械强度，则也可使用金属以外的材料。
被施加扭矩的第一结构体11和输出扭矩的第二结构体12为环状。第二结构体12的直径比第一结构体11的直径小。第二结构体12与第一结构体11配置成同心状，第一结构体11与第二结构体12利用配置成放射状的多个梁部13和第一应变发生部14及第二应变发生部15连结。另外，第二结构体12具有中空部12a。
第一应变发生部14和第二应变发生部15配置于相对于第一结构体11及第二结构体12的中心(扭矩的作用中心)成对称的位置。
如图2所示，第一应变发生部14具备第一突起14a、第二突起14b、以及第一应变发生体(起歪体)16。第一突起14a从第一结构体11突出，第二突起14b从第二结构体12突出。在第一突起14a与第二突起14b彼此之间设置有第一间隙，第一突起14a与第二突起14b利用第一应变发生体16连结。第一应变发生体16具备作为后述的电阻体的例如多个应变传感器(以下，称为应变计)。
第二应变发生部15具备：第三突起15a、第四突起15b、以及第二应变发生体17。第三突起15a从第一结构体11突出，第四突起15b从第二结构体12突出。在第三突起15a与第四突起15b彼此之间设置有第二间隙，第三突起15a与第四突起15b利用第二应变发生体17连结。第二应变发生体17具备作为后述的电阻体的例如多个应变计。
第一结构体11、第二结构体12及梁部13具有第一厚度T1，第一应变发生部14及第二应变发生部15具有比第一厚度T1薄的第二厚度T2。用于得到第一应变发生部14及第二应变发生部15的刚性的实际的厚度(第二厚度T2)分别相当于第一应变发生体16及第二应变发生体17的厚度。具体而言，在第一厚度T1为例如10mm的情况下，第二厚度T1例如为0.7mm程度。
梁部13的强度在假定为第一结构体11及第二结构体12的厚度相等的情况下，由梁部13的宽度限定。通过多个梁部13的强度，根据施加于第一结构体11的扭矩，决定第一结构体11相对于第二结构体12的实际的旋转角。
另外，根据第一结构体11相对于第二结构体12的旋转角，第一应变发生部14、第二应变发生部15中产生的应变被设置于第一应变发生体16及第二应变发生体17的多个应变计检测。
第一突起14a、第二突起14b、第三突起15a、第四突起15b的厚度设定成例如比第一厚度T1薄，且比第二厚度T2厚的第三厚度T3。相对于第一结构体11、第二结构体12的厚度T1的第一突起14a、第二突起14b、第三突起15a、第四突起15b的厚度可变更。通过调整这些厚度T1、T2、T3，可调整扭矩传感器10的灵敏度。
第一应变发生部14的第一突起14a和第二突起14b的长度、及第二应变发生部15的第三突起15a和第四突起15b的长度分别设定成L1，设置于第一突起14a与第二突起14b之间的第一间隙的长度L2、和设置于第二应变发生部15的第三突起15a与第四突起15b之间的第二间隙的长度L2分别设定为比L1短。另外，第一突起14a和第二突起14b的合计的长度、及第三突起15a和第四突起15b的合计的长度即2×L1比多个梁部13各自的长度L3短(此外，图2仅表示第一应变发生部14侧的长度L1、L2，L3未图示)。
通过调整这些长度L1、L2、L3，在对第一结构体11施加扭矩的情况下，能够调整第一应变发生部14及第二应变发生部15中产生的应变量。具体而言，第一间隙的长度L2和第二间隙的长度L2比第一突起14a、第二突起14b、第三突起15a及第四突起15b的长度L1短，第一突起14a、第二突起14b、第三突起15a及第四突起15b的长度L1比多个梁部13的长度L3短。因此，在对第一结构体11施加扭矩的情况下，第一应变发生部14及第二应变发生部15的应变量比梁部13的应变量增大。因此，后述的桥接电路可得到较大的增益。
另外，扭矩传感器10的允许扭矩(最大扭矩)及机械强度与第一应变发生部14及第二应变发生部15独立，能够根据第一结构体11、第二结构体12及多个梁部13的例如厚度及宽度设定。
另外，扭矩传感器10的灵敏度能够根据第一应变发生体16及第二应变发生体17的厚度设定。
图3、图4具体地表示第一应变发生部14、第二应变发生部15。第一应变发生部14具有用于收纳第一应变发生体16的第一收纳部14c，第二应变发生部15具有收纳第二应变发生体17的第二收纳部15c。第一收纳部14c相对于第一应变发生部14定位第一应变发生体16，第二收纳部15c相对于第二应变发生部15定位第二应变发生体17。第一收纳部14c由设置于第一突起14a及第二突起14b上的大致框状的突起构成，第二收纳部15c由设置于第三突起15a及第四突起15b上的大致框状的突起构成。第一收纳部14c具有对应于第一突起14a与第二突起14b之间的间隙的间隙，第二收纳部15c具有对应于第三突起15a与第四突起15b之间的间隙的间隙。
如图3所示，第一应变发生体16及第二应变发生体17从第一收纳部14c及第二收纳部15c的上方分别收纳于第一收纳部14c及第二收纳部15c内。如图4所示，在第一应变发生体16及第二应变发生体17分别收纳于第一收纳部14c及第二收纳部15c的状态下，第一应变发生体16通过例如焊接固定于第一突起14a和第二突起14b。另外，第二应变发生体17通过例如焊接固定于第三突起15a、第四突起15b。第一应变发生体16及第二应变发生体17的固定方法不限定于焊接，只要是相对于施加于第一应变发生体16及第二应变发生体17的扭矩，以充分的强度，能够将第一应变发生体16及第二应变发生体17固定于第一突起14a～第四突起15b的方法即可。第一应变发生体16及第二应变发生体17的未图示的配线由绝缘部件32(图6所示)覆盖。
图5是表示设置于第一应变发生体16及第二应变发生体17的应变计21的一例的图，示出应变计21的端部的截面。应变计21例如具备：绝缘膜21a、薄膜电阻体(应变感应膜)21b、粘接膜21c、配线21d、粘接膜21e、作为保护膜的玻璃膜21f。例如在金属制的第一应变发生体16(第二应变发生体17)上设置绝缘膜21a，在绝缘膜21a上设置例如由Cr-N电阻体构成的薄膜电阻体21b。薄膜电阻体21b可以是直线状或多个弯曲的形状等。在薄膜电阻体21b上的端部，例如设置由铜(Cu)构成的作为电极引线的配线21d，粘接膜21c介于二者之间。在配线21d上设置粘接膜21e。绝缘膜21a、薄膜电阻体21b、及粘接膜21e利用玻璃膜21f覆盖。粘接膜21c提高配线21d与薄膜电阻体21b的紧贴性，粘接膜21e提高配线21d与玻璃膜21f的紧贴性。粘接膜21c、21e是例如含有铬(Cr)的膜。应变计21的结构不限定于此。
第一应变发生体16及第二应变发生体17各自例如具备各两个图5所示的应变计21，利用4个应变计21构成后述的桥接电路。
图6表示上述扭矩传感器10与例如设置于机器人的关节的一方的减速机30的关系。扭矩传感器10的第一结构体11利用螺栓31a、31b、31c、31d附装于减速机30。减速机30连结于未图示的马达。绝缘部件32利用螺栓31e、31f附装于扭矩传感器10的第二结构体12。绝缘部件32覆盖未图示的多个应变计21的引线。绝缘部件32、第一应变发生部14及第二应变发生部15被盖体33覆盖。盖体33利用螺栓31g、31h附装于第二结构体12。另外，第二结构体12附装于例如未图示的机器人的关节的另一方。
图7的(a)(b)(c)表示上述扭矩传感器10的动作，图7的(a)表示对第一结构体11施加扭矩的情况，图7的(b)表示沿着图示X轴方向对第一结构体11施加推力的情况，图7的(c)表示沿着图示Y轴方向对第一结构体11施加推力的情况。
如图7的(a)所示，在对第一结构体11施加扭矩的情况下，多个梁部13、第一应变发生部14及第二应变发生部15弹性变形，第一结构体11相对于第二结构体12转动。随着第一应变发生部14及第二应变发生部15的弹性变形，后述的桥接电路的平衡瓦解，并检测到扭矩。
如图7的(b)所示，在沿着X轴方向对第一结构体11施加推力的情况下，多个梁部13、第一应变发生部14及第二应变发生部15弹性变形，第一结构体11相对于第二结构体12沿着X轴方向移动。随着第一应变发生部14及第二应变发生部15的弹性变形，桥接电路的平衡瓦解。但是，如后所述，未检测到扭矩、及推力。
如图7的(c)所示，在沿着图示Y轴方向对第一结构体11施加推力的情况下，多个梁部13、第一应变发生部14及第二应变发生部15弹性变形，第一结构体11相对于第二结构体12沿着Y轴方向移动。随着第一应变发生部14及第二应变发生部15的弹性变形，桥接电路的平衡瓦解。但是，如后所述，未检测到扭矩、及推力。
图8概略地表示设置于本扭矩传感器10的桥接电路40。如上所述，第一应变发生部14的第一应变发生体16、及第二应变发生部15的第二应变发生体17各自具备两个应变计21。具体而言，第一应变发生体16具备应变计21-1、21-2，第二应变发生体17具备应变计21-3、21-4。第一应变发生体16和第二应变发生体17相对于第一结构体11及第二结构体12的中心配置成对称，应变计21-1、21-2和应变计21-3、21-4相对于第一结构体11及第二结构体12的中心也配置成对称。
桥接电路40中，应变计21-1与应变计21-3串联连接，应变计21-2与应变计21-4串联连接。串联连接的应变计21-1、21-3与串联连接的应变计21-2、21-4并联连接。向应变计21-2与应变计21-4的连接点供给电源Vo、例如5V，应变计21-1与应变计21-3的连接点例如接地。从应变计21-1与应变计21-2的连接点输出输出电压Vout+，从应变计21-3与应变计21-4的连接点输出输出电压Vout-。根据输出电压Vout+及输出电压Vout-得到以式(1)表示的扭矩传感器10的输出电压Vout。
Vout＝(Vout+－Vout-)
＝(R1/(R1+R2)-R3/(R3+R4))·Vo …(1)
其中，
R1是应变计21-1的电阻值
R2是应变计21-2的电阻值
R3是应变计21-3的电阻值
R4是应变计21-4的电阻值
在不对扭矩传感器10施加扭矩的状态下，为R1＝R2＝R3＝R4＝R。
如图7的(a)所示，图9的(a)表示对扭矩传感器10施加扭矩时的桥接电路40的电阻值的变化，如图7的(b)所示，图9的(b)表示对扭矩传感器10施加例如X轴方向的推力时的桥接电路40的电阻值的变化。图9的(a)(b)中，ΔR为电阻值的变化值。
图10表示根据式(1)求得(1)～(6)的不同的条件下的扭矩传感器10的输出电压Vout的结果。
图10中，
(1)是对扭矩传感器10未施加扭矩及推力中的任意一项的情况
(2)是对扭矩传感器10施加扭矩的情况
(3)是对扭矩传感器10施加推力的情况
(4)是对扭矩传感器10的应变计21-1、21-2赋予温度变化ΔT的情况
(5)是对扭矩传感器10施加扭矩，且对应变计21-1、21-2赋予温度变化ΔT的情况
(6)是对扭矩传感器10施加推力，且对应变计21-1、21-2赋予温度变化ΔT的情况
图10中，R·(1+α·ΔT)表示电阻的温度系数为α，且温度变化为ΔT时的电阻值。
在(1)(3)(4)(6)所示的条件的情况下，扭矩传感器10的输出电压Vout均为0V。即，在对第一结构体11、第二结构体12施加推力的情况、以及/或者对应变计21-1、21-2赋予温度变化的情况下，推力、温度变化相抵，扭矩传感器10的输出电压Vout均成为0V。
另外，在(2)所示的对扭矩传感器10施加扭矩的情况、及(5)所示的对扭矩传感器10施加扭矩，且对应变计21-1、21-2赋予温度变化的情况下，作为扭矩传感器10的输出电压Vout，输出-ΔR/R·Vo。该输出电压Vout为不包含电阻的温度系数α或温度变化ΔT的值。因此，上述扭矩传感器10将推力或温度变化相抵，可仅检测扭矩。
(实施方式的效果)
根据上述本实施方式，第一结构体11和第二结构体12利用多个梁部13连结，第一结构体11和第二结构体12还利用第一应变发生部14及第二应变发生部15连结。多个梁部13的厚度T1设定为比用于得到第一应变发生部14及第二应变发生部15的刚性的实际的厚度(第一应变发生体16及第二应变发生体17的厚度)T2厚。因此，扭矩传感器10的允许扭矩及扭矩传感器10的机械强度由第一结构体11、第二结构体12及梁部13限定。因此，通过改变第一结构体11、第二结构体12及梁部13的厚度T1，或改变梁部13的数量，可根据需要自由地设定扭矩传感器10的允许扭矩及扭矩传感器10的机械强度。
另外，第一应变发生部14由分别设置于第一结构体11、第二结构体12的第一突起14a及第二突起14b、和具有连结第一突起14a与第二突起14b的应变计21-1、21-2的第一应变发生体16构成，第二应变发生部15由分别设置于第一结构体11、第二结构体12的第三突起15a及第四突起15b、和设置有连结第三突起15a与第四突起15b的应变计21-3、21-4的第二应变发生体17构成。第一应变发生体16及第二应变发生体17与第一结构体11、第二结构体12、多个梁部13、第一突起14a、第二突起14b、第三突起15a及第四突起15b独立。因此，可自由地设定包含第一应变发生体16及第二应变发生体17的形状、包含厚度及/或宽度的尺寸。
另外，第一应变发生体16及第二应变发生体17与第一结构体11、第二结构体12、多个梁部13、第一突起14a、第二突起14b、第三突起15a及第四突起15b独立。因此，设置于第一应变发生体16及第二应变发生体17的应变计21-1、21-2、21-3、21-4的灵敏度及尺寸也可根据第一应变发生体16及第二应变发生体17的尺寸设定。因此，可容易地设定应变计21-1、21-2、21-3、21-4的灵敏度及尺寸。
另外，设置于第一应变发生部14的第一突起14a与第二突起14b之间的第一间隙的长度L1、和设置于第二应变发生部15的第三突起15a与第四突起15b之间的第二间隙的长度L1比第一突起14a、第二突起14b、第三突起15a及第四突起15b的长度L2短，第一突起14a、第二突起14b、第三突起15a及第四突起15b的长度L2比多个梁部13的长度L3短。因此，第一应变发生部14及第二应变发生部15能够产生比梁部13大的应变。
而且，第一应变发生体16及第二应变发生体17能够产生比梁部13大的应变，因此，可增大设置于第一应变发生体16及第二应变发生体17的应变计21-1、21-2、21-3、21-4的增益。因此，耐噪音，可提高扭矩的检测精度。
另外，第一应变发生体16与第一突起14a及第二突起14b分体地构成，第二应变发生体17与第三突起15a及第四突起15b分体地构成。因此，能够在第一应变发生体16及第二应变发生体17容易地形成微细的应变计21-1、21-2、21-3、21-4。
另外，通过将设置有应变计21-1、21-2的第一应变发生体16附装于第一应变发生部14的第一突起14a及第二突起14b，且将设置有应变计21-3、21-4的第二应变发生体17附装于第二应变发生部15的第三突起15a及第四突起15b，能够构成扭矩传感器10。因此，扭矩传感器10的制造容易。
另外，设置有第一应变发生体16的第一应变发生部14和设置有第二应变发生体17的第二应变发生部15配置于相对于第一结构体11及第二结构体12的中心成对称的位置。因此，能够将推力相抵，可仅检测扭矩。
另外，在第一应变发生体16设置一对应变计21-1、21-2，在第二应变发生体17设置一对应变计21-3、21-4，利用这些应变计21-1、21-2、21-3、21-4构成桥接电路40。因此，可将应变计21-1、21-2、21-3、21-4的温度系数的影响相抵。
另外，配置成同心状的第一结构体11及第二结构体12中，第二结构体12具有中空部12a。因此，可在中空部12a中穿过多个应变计的配线及机器人的控制所需要的配线，可进行空间的有效利用。
此外，本实施方式中，第一结构体11及第二结构体12配置成同心状，第一结构体11和第二结构体12利用多个梁部13连结。但是，不限定于此，也可设为下面那样的结构。
例如将第一结构体及第二结构体设为直线状，且平行地配置第一结构体和第二结构体。利用多个梁部连结第一结构体与第二结构体。另外，在第一结构体和第二结构体的长度方向中央部配置具有设置有电阻体的应变发生体的第一传感器部和与第一传感器部相同结构的第二传感器部，利用第一传感器部和第二传感器部连结第一结构体与第二结构体。在第一传感器部的第二结构体和第二传感器部的第二结构体的长度方向中央部从扭矩的作用中心以等距离，且第一传感器部和第二传感器部相互平行那样的位置配置第一传感器部和第二传感器部。即，将第一传感器部的应变发生体和第二传感器部的应变发生体配置于相对于扭矩的作用中心成对称的位置。通过该结构，也可得到与上述实施方式同样的效果。
另外，本发明不限定于上述各实施方式的情况，在实施阶段，能够在不脱离其宗旨的范围内变形构成要素并具体化。另外，通过上述各实施方式中公开的多个构成要素的适宜的组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素删除一些结构要素。另外，也可以适宜组合不同的实施方式所涉及的构成要素。
产业上的可利用性
本发明的实施方式的扭矩传感器可应用于例如机器人手臂的关节。
符号说明
10…扭矩传感器，11…第一结构体，12…第二结构体，13…梁部，14…第一应变发生部，14a…第一突起，14b…第二突起，15…第二应变发生部，15a…第三突起，15b…第四突起，16…第一应变发生体，17…第二应变发生体，21、21-1、21-2、21-3、21-4…应变计。

Claims (7)

1.一种扭矩传感器，具备：第一区域、第二区域、及将所述第一区域与所述第二区域连结的多个第三区域，应测量的扭矩经由所述第三区域在所述第一区域与所述第二区域间传递，其特征在于，
所述扭矩传感器具备：
第一应变发生部，其设置于所述第一区域与所述第二区域之间，且设置有第一电阻体；以及
第二应变发生部，其设置于所述第一区域与所述第二区域之间、且远离所述第一应变发生部的位置，并设置有第二电阻体。
2.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，
所述多个第三区域具有第一厚度，所述第一应变发生部及所述第二应变发生部具有比所述第一厚度薄的第二厚度。
3.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，
所述第一应变发生部和所述第二应变发生部配置于相对于所述第一区域及所述第二区域的扭矩的作用中心成对称的位置。
4.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，
所述第一应变发生部具备：从所述第一区域突出的第一突起、从所述第二区域突出的第二突起、以及设置有连结所述第一突起与第二突起的所述第一电阻体的第一应变发生体，
所述第二应变发生部具备：从所述第一区域突出的第三突起、从所述第二区域突出的第四突起、以及设置有连结所述第三突起与第四突起的所述第二电阻体的第二应变发生体。
5.根据权利要求4所述的扭矩传感器，其特征在于，
设置于所述第一应变发生体的所述第一电阻体包含第一应变计及第二应变计，设置于所述第二应变发生体的所述第二电阻体包含第三应变计及第四应变计，由所述第一应变计、第二应变计、第三应变计及第四应变计构成桥接电路。
6.根据权利要求4所述的扭矩传感器，其特征在于，
所述第一突起与所述第二突起的合计的长度、及所述第三突起与所述第四突起的合计的长度分别比所述多个第三区域的长度短。
7.根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，
所述第一区域及所述第二区域为环状，所述第二区域具备中空部。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114303046A (zh) * 2019-10-09 2022-04-08 日本电产科宝电子株式会社 应变传感器的固定装置和使用该固定装置的扭矩传感器

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6808469B2 (ja) * 2016-12-07 2021-01-06 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサ
JP7091545B2 (ja) * 2018-03-08 2022-06-27 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサ
JP6987676B2 (ja) * 2018-03-08 2022-01-05 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサ
JP6968739B2 (ja) * 2018-03-29 2021-11-17 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサ
JP6910991B2 (ja) 2018-07-02 2021-07-28 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサの支持装置
JP6910990B2 (ja) * 2018-07-02 2021-07-28 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサの支持装置
JP7059138B2 (ja) 2018-07-13 2022-04-25 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサの取り付け構造
JP7066560B2 (ja) * 2018-07-13 2022-05-13 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサの取り付け構造
JP2020012657A (ja) * 2018-07-13 2020-01-23 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサ
CN112513603B (zh) 2018-07-13 2022-02-22 日本电产科宝电子株式会社 扭矩传感器的安装结构
JP7062540B2 (ja) * 2018-07-13 2022-05-06 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサ
TWI716789B (zh) * 2018-12-20 2021-01-21 財團法人工業技術研究院 多軸力感測裝置
JP7159072B2 (ja) * 2019-02-07 2022-10-24 日本電産コパル電子株式会社 ロードセル
JP7159073B2 (ja) * 2019-02-07 2022-10-24 日本電産コパル電子株式会社 ロードセル
JP1667822S (zh) * 2019-11-29 2020-09-07
JP1667823S (zh) * 2019-11-29 2020-09-07
JP7322179B2 (ja) * 2019-12-13 2023-08-07 長野計器株式会社 トルクセンサ
JP7471825B2 (ja) 2020-01-07 2024-04-22 キヤノン株式会社 検出装置、検出方法、制御方法、ロボット装置、物品の製造方法、プログラム、および記録媒体
CN112665765A (zh) * 2020-12-01 2021-04-16 哈尔滨工业大学 一种基于并联分载原理的机器人高刚度关节力矩传感器
CN112539862A (zh) * 2020-12-04 2021-03-23 法奥意威(苏州)机器人***有限公司 一种机器人关节的扭矩测量装置
JP2022146379A (ja) 2021-03-22 2022-10-05 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサ

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005249772A (ja) * 2004-08-23 2005-09-15 A & D Co Ltd 回転型分力計測装置
CN1914493A (zh) * 2004-02-03 2007-02-14 株式会社小野测器 扭矩测量仪
US20090301217A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-10 Kulite Semiconductor Products, Inc. Multiple axis load cell controller
CN103076131A (zh) * 2012-12-31 2013-05-01 东南大学 用于测量大型机械臂大力与小力矩的六维力与力矩传感器
CN104048791A (zh) * 2014-06-24 2014-09-17 东南大学 一种低维间耦合的双十字梁型六维力和力矩传感器
CN105973515A (zh) * 2016-06-28 2016-09-28 北京轻客智能科技有限责任公司 爪盘式功率计以及包括此爪盘式功率计的骑行装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5640905B2 (zh) 1973-10-31 1981-09-24
US5648617A (en) * 1995-08-25 1997-07-15 Applied Robotics, Inc. Single axis robot force sensor assembly
US6038933A (en) * 1997-07-15 2000-03-21 Mts Systems Corporation Multi-axis load cell
JP4368353B2 (ja) * 2004-02-04 2009-11-18 株式会社小野測器 トルク計
JP4877665B2 (ja) * 2006-01-16 2012-02-15 有限会社ケイテックシステム ３軸力覚センサ
DE102009053043A1 (de) * 2009-11-16 2011-05-19 Baumer Innotec Ag Kraftmesszelle zur Messung der Einspritzkraft beim Spritzgießen
JP5640905B2 (ja) 2011-06-14 2014-12-17 トヨタ自動車株式会社 起歪体及びこれを含む装置
JP5699904B2 (ja) 2011-10-28 2015-04-15 トヨタ自動車株式会社 起歪体及びトルクセンサ
JP6135408B2 (ja) 2013-09-04 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 トルクセンサ、駆動装置、及びロボット
JP2017172983A (ja) * 2016-03-18 2017-09-28 株式会社安川電機 ロボット及びトルクセンサ
CN106153237A (zh) * 2016-06-14 2016-11-23 南京神源生智能科技有限公司 一种小型六维力和力矩传感器
JP6968739B2 (ja) * 2018-03-29 2021-11-17 日本電産コパル電子株式会社 トルクセンサ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1914493A (zh) * 2004-02-03 2007-02-14 株式会社小野测器 扭矩测量仪
JP2005249772A (ja) * 2004-08-23 2005-09-15 A & D Co Ltd 回転型分力計測装置
US20090301217A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-10 Kulite Semiconductor Products, Inc. Multiple axis load cell controller
CN103076131A (zh) * 2012-12-31 2013-05-01 东南大学 用于测量大型机械臂大力与小力矩的六维力与力矩传感器
CN104048791A (zh) * 2014-06-24 2014-09-17 东南大学 一种低维间耦合的双十字梁型六维力和力矩传感器
CN105973515A (zh) * 2016-06-28 2016-09-28 北京轻客智能科技有限责任公司 爪盘式功率计以及包括此爪盘式功率计的骑行装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114303046A (zh) * 2019-10-09 2022-04-08 日本电产科宝电子株式会社 应变传感器的固定装置和使用该固定装置的扭矩传感器

Also Published As

Publication number Publication date
EP3553485A1 (en) 2019-10-16
US11085839B2 (en) 2021-08-10
EP3553485A4 (en) 2020-08-19
JP2018091813A (ja) 2018-06-14
US20190250051A1 (en) 2019-08-15
KR20190093556A (ko) 2019-08-09
WO2018105209A1 (ja) 2018-06-14
KR102368172B1 (ko) 2022-02-25

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