JP7062540B2 - トルクセンサ - Google Patents
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Description
第1構造体をロボットアームの例えば基台に固定し、第2構造体をロボットアームの例えばアームに固定して使用する場合、トルクセンサには、トルク以外に、ロボットアームの搬送重量と負荷までの距離、及び動作加速度に伴う曲げモーメントや、その反力の荷重が加わる。
トルクセンサの第1構造体の形状を例えば円柱と仮定し、ロボットアームの基台の形状を円筒と仮定し、円柱を円筒内に嵌める場合、円柱の外径と、円筒の内径を嵌め合わせることにより、軸心が一致される。しかし、この場合、軸心は一致するものの、円柱と円筒が厳密にどこで接触しているかが不明確である。すなわち、円柱の外径と円筒の内径は、真円ではないため、円柱の外面と円筒の内面は、ランダムに数か所で接触することが予想される。
先ず、図2を参照して、本発明の各実施形態が適用されるロボットアーム30について説明する。
図2は、多関節ロボット、すなわち、ロボットアーム30の一例を示している。ロボットアーム30は、例えば基台31、第1アーム32、第2アーム33、第3アーム34、第4アーム35、駆動源としての第1駆動部36、第2駆動部37、第3駆動部38、第4駆動部39を具備している。しかし、ロボットアーム30の構成は、これに限定されるものではなく、変形可能である。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るトルクセンサ本体40を示す構成図である。
本実施形態において、トルクセンサ本体40は、トルク(Mz)に対して変形し、トルク以外(Mx、My)の曲げモーメントに対して、変形が抑制される。
トルクセンサ本体40は、第1構造体41と、第2構造体42と、複数の第3構造体43と、センサ部としての第1歪センサ44及び第2歪センサ45などを具備している。
図3は、本実施形態に係るトルクセンサ20を上から見た平面図である。
図4は、本実施形態に係る取り付け部10を下方から見た斜視図である。
取り付け部10は、トルクセンサ20を実装個所に取り付けるための部品である。例えば、取り付け部10は、基台31又は第1アーム32などのロボットアーム30の一部にボルトなどの固定するための部品で接続される。なお、取り付け部10は、実装個所に直接取り付けられる部品でなくてもよく、実装個所に取り付けるためにトルクセンサ本体40を保護するような部品(例えば、カバー)でもよい。取り付け部10は、例えば金属であるが、強度が確保できれば金属以外の材料でもよい。
取り付け部10をトルクセンサ本体40に取り付けると、取り付け部10の内側の側面は、トルクセンサ本体40の外縁にある弾性形状部E1に接触する。この状態で、取り付け部10とトルクセンサ本体40が固定される。
(第1実施形態の効果)
上記第1実施形態によれば、トルクセンサ本体40の外縁に弾性形状部E1を設けることにより、トルクセンサ本体40に加わるラジアル方向の外力を低減し、トルクセンサ20の検出精度を向上させることができる。
(第2実施形態)
第2実施形態に係るトルクセンサ20Aは、第1実施形態に係るトルクセンサ20において、トルクセンサ本体40をトルクセンサ本体40Aに代え、取り付け部10を取り付け部10Aに代えたものである。その他の点は、第1実施形態と同様である。
図6は、本実施形態に係る取り付け部10Aを下から見た平面図である。
取り付け部10Aは、第1実施形態に係る取り付け部10において、第1実施形態に係る弾性形状部E1と同様の形状の弾性形状部E2を設けたものである。弾性形状部E2は、トルクセンサ本体40Aの外縁に接触するように、取り付け部10Aの内側の側面に一体形成するように内周に沿って設けられている。
取り付け部10Aをトルクセンサ本体40Aに取り付けると、取り付け部10の内側の側面にある弾性形状部E2は、トルクセンサ本体40Aの外縁に接触する。この状態で、取り付け部10Aとトルクセンサ本体40Aが固定される。
(第2実施形態の効果)
上記第2実施形態によれば、取り付け部10Aの内側の側面に弾性形状部E2を設けることにより、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第3実施形態)
第3実施形態に係るトルクセンサ20Bは、第1実施形態に係るトルクセンサ20において、トルクセンサ本体40をトルクセンサ本体40Bに代えたものである。その他の点は、第1実施形態と同様である。
トルクセンサ本体40Bは、第1実施形態に係るトルクセンサ本体40において、弾性形状部E1の代わりに4つの弾性形状部E3を設けたものである。弾性形状部E3は、トルクセンサ本体40Bの外縁に、周方向に等間隔で設けられている。弾性形状部E3は、湾曲した板形状の一端がトルクセンサ本体40Bの外縁に一体形成するように接続されている。弾性形状部E3は、板バネのように変形することで、弾性の性質を有する。なお、弾性形状部E3は、2以上であればいくつ設けられてもよい。また、弾性形状部E3は、湾曲した板形状の両端がトルクセンサ本体40Bの外縁に接続されてもよい。
取り付け部10をトルクセンサ本体40Bに取り付けると、取り付け部10の内側の側面は、トルクセンサ本体40の外縁にある弾性形状部E3に接触する。この状態で、取り付け部10とトルクセンサ本体40Bが固定される。
(第3実施形態の効果)
上記第3実施形態によれば、トルクセンサ本体40Bの外縁に弾性形状部E3を設けることにより、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第4実施形態)
第4実施形態に係るトルクセンサ20Cは、第2実施形態に係るトルクセンサ20Aにおいて、取り付け部10を取り付け部10Cに代えたものである。その他の点は、第2実施形態と同様である。
取り付け部10Cは、第2実施形態に係る取り付け部10Aにおいて、弾性形状部E2の代わりに、第3実施形態に係る弾性形状部E3と同様の形状の4つの弾性形状部E4を設けたものである。弾性形状部E4は、トルクセンサ本体40Aの外縁に接触するように、取り付け部10Cの内側の側面に一体形成するように内周に沿って等間隔に設けられている。なお、弾性形状部E4の数及び形状などについては、第3実施形態に係る弾性形状部E3と同様である。
取り付け部10Cをトルクセンサ本体40Aに取り付けると、取り付け部10Cの内側の側面にある弾性形状部E4は、トルクセンサ本体40Aの外縁に接触する。この状態で、取り付け部10Cとトルクセンサ本体40Aが固定される。
(第4実施形態の効果)
上記第4実施形態によれば、取り付け部10Cの内側の側面に弾性形状部E4を設けることにより、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(第5実施形態)
第5実施形態に係るトルクセンサ20Dは、第1実施形態に係るトルクセンサ20において、トルクセンサ本体40を第2実施形態に係るトルクセンサ本体40Aに代え、弾性部材E5を加えたものである。その他の点は、第1実施形態と同様である。
弾性部材E5は、取り付け部10をトルクセンサ本体40Aに取り付けた状態で、取り付け部10の内側の側面とトルクセンサ本体40Aの外縁のそれぞれに接触するように設けられる。弾性部材E5は、弾性変形する材質であれば、どのような材質でもよい。弾性部材E5は、例えば樹脂である。弾性部材E5は、独立した部品でもよいし、取り付け部10の内側又はトルクセンサ本体40Aの外縁の一方又は両方に接着されてもよいし、いずれかに一体形成されるように設けられてもよい。この状態で、取り付け部10とトルクセンサ本体40Aが固定される。
(第5実施形態の効果)
上記第5実施形態によれば、取り付け部10の内側の側面とトルクセンサ本体40Aの外縁との間に弾性形状部E5を設けることにより、第1実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
Claims (6)
- 第1構造体と、第2構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられた第3構造体と、前記第1構造体と前記第2構造体との間に設けられた少なくとも2つのセンサ部と、を具備するトルクセンサ本体と、
前記第1構造体に固定され、実装個所に取り付けるための取り付け部と、
前記トルクセンサ本体又は前記取り付け部のいずれか一方に固定されずに接触するように、前記トルクセンサ本体の外縁と前記取り付け部との間に設けられた弾性手段と
を具備することを特徴とするトルクセンサ。 - 前記弾性手段は、溝状の部分を含む形状であること
を特徴とする請求項1に記載のトルクセンサ。 - 前記弾性手段は、板バネのように弾性変形する形状であること
を特徴とする請求項1に記載のトルクセンサ。 - 前記弾性手段は、弾性変形する材質であること
を特徴とする請求項1に記載のトルクセンサ。 - 前記弾性手段は、前記トルクセンサ本体に一体形成されるように設けられたこと
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のトルクセンサ。 - 前記弾性手段は、前記取り付け部に一体形成されるように設けられたこと
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のトルクセンサ。
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