JP7200058B2 - トルクセンサの取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、例えばロボットアーム等に適用されるトルクセンサに係わり、トルクセンサの取り付け構造に関する。

トルクセンサは、トルクが印加される第１構造体と、トルクが出力される第２構造体と、第１構造体と第２構造体とを連結する梁としての複数の起歪部とを有し、これら起歪部にセンサ素子としての複数の歪ゲージが配置されている。これら歪ゲージによりブリッジ回路が構成されている（例えば特許文献１、２、３参照）。

自動車のエンジン等の出力部に生じるトルクを測定するトルク量変換器において、トルク以外の曲げ応力の影響を低減する技術が開発されている（例えば特許文献４参照）。

特開２０１３－０９６７３５号公報 特開２０１５－０４９２０９号公報 特開２０１７－１７２９８３号公報 特開２０１０－１６９５８６号公報

例えば円盤状のトルクセンサは、第１構造体と第２構造体と、第１構造体と第２構造体との間の第３構造体とを有し、第１構造体と第２構造体との間に歪センサとしての起歪体や、歪ゲージが設けられる。

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。

トルクセンサをロボットアームに取り付ける場合、トルクセンサの軸心とロボットアームの例えばアームや基台の軸心とを合せる必要がある。

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。

このように、トルクセンサの第１構造体とロボットアームの基台やアームとがランダムに数か所で接触した場合、トルクセンサにトルク以外の曲げモーメントや、並進力を印加した際、第１構造体や第２構造体が非対称に変形され、その変形に伴い歪センサが非対称に変形し、センサから出力が出てしまう。

トルクセンサにトルク以外の曲げモーメントや荷重（Ｘ軸方向Ｆｘ、Ｙ軸方向Ｆｙ、Ｚ軸方向Ｆｚ）すなわち並進力が印加されると、トルクセンサに設けられた複数の歪センサには変位に応じた歪が生じる。通常、トルクセンサのブリッジ回路は、トルク方向の力に対して電圧を出力し、トルク以外の方向の力に対して電圧を出力しないように構成されている。しかし、第１構造体、或は第２構造体が非対称に変形すると、トルクセンサに設けられた複数の歪センサに非対称な歪が生じる。この他軸干渉によって、センサ出力が発生し、トルクセンサの検出精度が低下していた。

本発明の実施形態は、トルクセンサの検出精度を向上させることが可能なトルクセンサの取り付け構造を提供する。

本実施形態のトルクセンサの取り付け構造は、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と、前記第１構造体の外周部より内側に設けられ、第１先端が前記外周部の近傍に配置され、前記第１先端が第１取り付け部に接触される前記第１構造体と一体構造の複数の第１接触部と、前記第２構造体の内周部の一部に設けられ、第２先端が前記内周部の近傍に配置され、前記第２先端が第２取り付け部に接触される前記第２構造体と一体構造の複数の第２接触部と、を具備する。

第１実施形態が適用されるロボットアームの一例を示す斜視図。 第１実施形態に適用されるトルクセンサの一例を示す平面図。 第１実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す平面図。 図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図。 図４の矢印Ａで示す部分を取り出して示す断面図。 第２実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す断面図。 第３実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す断面図。 図７の矢印Ｂで示す部分を取り出して示す断面図。 第３実施形態の変形例を示す断面図。 第４実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す平面図。 第４実施形態の変形例を示す平面図。 第５実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造の一例を示す平面図。 第５実施形態の変形例を示す平面図。 第５実施形態の変形例を示す概略図。 第５実施形態の変形例を示す概略図。 第６実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造を示すものであり、トルクセンサの一方の面を示す平面図。 図１６のＸＶＩＩで示す部分を取り出して示す斜視図。 図１６に示すトルクセンサの他方の面を示す平面図。 図１８のＸＩＸで示す部分を取り出して示す斜視図。 図１６に示す接触部の製造方法を説明するために示す平面図。 図１６に示す接触部の製造方法を説明するために示す側面図。 第６実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造を示す一部切除した側面図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分には同一符号を付している。

先ず、図１、図２を参照して、本実施形態が適用されるロボットアーム３０、及びトルクセンサ４０について説明する。

図１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アーム３２は、第１関節Ｊ１に設けられた第１駆動部３６により、基台３１に対して回転可能とされている。第２アーム３３は、第２関節Ｊ２に設けられた第２駆動部３７により、第１アーム３２に対して回転可能とされている。第３アーム３４は、第３関節Ｊ３に設けられた第３駆動部３８により、第２アーム３３に対して回転可能とされている。第４アーム３５は、第４関節Ｊ４に設けられた第４駆動部３９により、第３アーム３４に対して回転可能に設けられている。第４アーム３５に図示せぬハンドや各種のツールが装着される。

第１駆動部３６～第４駆動部３９は、例えば後述するモータと、減速機と、トルクセンサとを具備している。

図２は、本実施形態に適用される円盤状のトルクセンサ４０の一例を示している。トルクセンサ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。

第１構造体４１と、第２構造体４２は、環状に形成され、第２構造体４２の径は、第１構造体４１の径より小さい。第２構造体４２は、第１構造体４１と同心状に配置され、第１構造体４１と第２構造体４２は、放射状に配置された複数の梁部としての第３構造体４３により連結されている。複数の第３構造体４３は、第１構造体４１と第２構造体４２との間でトルクを伝達する。第２構造体４２は、中空部４２aを有しており、中空部４２aには、例えば図示せぬ配線が通される。

第１構造体４１、第２構造体４２、複数の第３構造体４３は、金属、例えばステンレス鋼により構成されるが、印加されるトルクに対して機械的に十分な強度を得ることができれば、金属以外の材料を使用することも可能である。第１構造体４１、第２構造体４２、複数の第３構造体４３は、例えば同じ厚みを有している。トルクセンサ４０の機械的な強度は、第３構造体４３の厚みや幅、長さにより設定される。

第１構造体４１と第２構造体４２との間には、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５が設けられている。具体的には、第１歪センサ４４を構成する起歪体４４ａと、第２歪センサ４５を構成する起歪体４５ａの一端部は、第１構造体４１に接合され、起歪体４４ａ、４５ａの他端部は、第２構造体４２に接合されている。起歪体４４ａ、４５ａの厚みは、第１構造体４１、第２構造体４２、及び複数の第３構造体４３の厚みより薄い。

起歪体４４ａ、４５ａの表面には、センサ素子としての図示せぬ複数の歪ゲージがそれぞれ設けられている。起歪体４４ａに設けられたセンサ素子により第１ブリッジ回路が構成され、起歪体４５ａに設けられたセンサ素子により第２ブリッジ回路が構成される。すなわち、トルクセンサ４０は、２つのブリッジ回路を具備している。

また、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５は、第１構造体４１及び第２構造体４２の中心（トルクの作用中心）に対して対称な位置に配置されている。換言すると、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５は、環状の第１構造体４１及び第２構造体４２の直径上に配置されている。

第１歪センサ４４（起歪体４４ａ）はフレキシブル基板４６に接続され、第２歪センサ４５（起歪体４５ａ）はフレキシブル基板４７に接続されている。フレキシブル基板４６、４７は、カバー４８により覆われた図示せぬプリント基板に接続されている。プリント基板には、２つのブリッジ回路の出力電圧を増幅する演算増幅器などが配置されている。回路構成は、本実施形態の本質ではないため、説明は省略する。

（第１実施形態）
図３、図４は、第１実施形態を示している。トルクセンサ４０は、ロボットアーム３０の例えば第１駆動部３６に設けられる。しかし、トルクセンサ４０は、ロボットアーム３０の例えば第２駆動部３７～第４駆動部３９に設けることも可能である。

図３、図４において、トルクセンサ４０の第１構造体４１は、複数のボルト５１により第１アーム３２に固定される。すなわち、第１アーム３２のフランジ３２ａに複数のボルト５１が挿入され、これらボルト５１は、第１構造体４１の表面に螺合される。このため、第１アーム３２のフランジ３２ａの裏面の一部が第１構造体４１の表面に固定される。

第１駆動部３６は、例えばモータ３６ａと減速機３６ｂを含んでいる。減速機３６ｂは、例えばケース３６ｂ－１と、出力軸３６ｂ－２と、ベアリング３６ｂ－３と、図示せぬ複数のギヤなどを具備している。出力軸３６ｂ－２は、図示せぬ複数のギヤを介してモータ３６ａのシャフト３６ａ－１に連結され、ベアリング３６ｂ－３により、ケース３６ｂ－１に対して回転可能に設けられている。モータ３６ａは、減速機３６ｂのケース３６ｂ－１に設けられ、ケース３６ｂ－１は、例えば基台３１に固定されている。

トルクセンサ４０の第２構造体４２は、複数のボルト５２により、減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２に連結される。すなわち、第２構造体４２の裏面は、出力軸３６ｂ－２の表面に固定される。

一方、図４、図５に示すように、フランジ３２ａの裏面の周囲には、裏面に例えば垂直な内側面（以下、単に側面と言う）３２ｂが設けられている。側面３２ｂと裏面は、例えば段部を形成する。側面３２ｂは、トルクセンサ４０の外周面、すなわち、第１構造体４１の外周面に平行な面であり、第１構造体４１の外周面から所定の距離Ｌ１だけ離れている。

具体的には、図５に示すように、第１構造体４１の外周部には、段部４１ａが設けられ、段部４１ａの側面４１ｂは、フランジ３２ａの側面３２ｂと距離Ｌ１だけ離間されている。以下、段部４１ａの側面４１ｂは、第１構造体４１の側面４１ｂとも言う。

図３乃至図５に示すように、第１構造体４１の外周部には、第１接触部としての複数のピン６１が設けられている。ピン６１の数は、偶数個、例えば４個である。ピン６１の数は、起歪体４４ａ、４５ａの数より多いか、起歪体４４ａ、４５ａの数と等しい。

４個のピン６１は、第１構造体４１の外周部に等間隔に配置されている。具体的には、ピン６１は、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線上、及びこの直線と直行する直線上に設けられている。しかし、ピン６１の数及び配置は、これに限定されるものではない。例えば第１歪センサ４４と第２歪センサ４５は、９０°毎ずらして配置された４個のピン６１に対して、４５°ずれた位置に配置してもよい。

また、例えば４個の歪センサが用いられる場合、４個の歪センサを４個のピン６１と同じ角度に配置したり、４個のピン６１からそれぞれ４５°ずれた位置に配置してもよい。

ピン６１は、例えば円柱形の金属により構成されており、図５に示すように、ピン６１の一端部は、段部４１ａの底部４１ｃに挿入されている。具体的には、ピン６１は、トルクセンサ４０の表面に直交する軸方向に圧入され、ピン６１の側面は、段部４１ａの側面４１ｂに接している。ピン６１は、金属に限定されるものではなく、樹脂により構成することも可能である。

ピン６１の直径は、フランジ３２ａの側面３２ｂと段部４１ａの側面４１ｂとの間の距離Ｌ１と等しくされている。このため、４個のピン６１の側面は、フランジ３２ａの側面３２ｂに線接触し、４個のピン６１の側面は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に線接触している。換言すると、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面４１ｂは、４個のピン６１の部分以外において、第１アーム３２のフランジ３２ａと接していない。

また、トルクセンサ４０の第２構造体４２の裏面には、第２接触部としての複数のピン６２が設けられている。ピン６２の数は、ピン６１と同様に偶数個、例えば４個である。図３に示すように、４個のピン６２は、第２構造体４２に等間隔に配置されている。ピン６２の配置はピン６１と同様である。具体的には、ピン６２は、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線上、及びこの直線と直行する直線上に設けられている。しかし、ピン６２の数及び配置は、これに限定されるものではない。

ピン６２は、ピン６１と同様に、例えば円柱形の金属により構成されており、図５に示すように、ピン６２の一端部は、第２構造体４２の裏面に挿入（圧入）されている。ピン６２は、ピン６１と同様に樹脂材で構成することも可能である。

ピン６２の直径は、ピン６１と同等であり、ピン６２の側面は、減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２の側面に線接触している。このため、出力軸３６ｂ－２の側面は、４つのピン６２を介してトルクセンサ４０の第２構造体４２に連結されている。換言すると、トルクセンサ４０の第２構造体４２は、４つのピン６２の部分以外において、出力軸３６ｂ－２の側面に接していない。

上記構成において、モータ３６ａにより減速機３６ｂが駆動されると、トルク（Ｍｚ）方向の力がトルクセンサ４０に印加される。トルクセンサ４０の第１構造体４１は、第２構造体４２に対してトルク（Ｍｚ）方向に変位する。トルクセンサ４０は、第１構造体４１が第２構造体４２に対して変位することにより、第１歪センサ４４、第２歪センサ４５から電気信号が出力され、トルクを検出することができる。

一方、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面は、４つのピン６１の部分において第１アーム３２のフランジ３２ａと接し、ピン６１以外の部分において、第１アーム３２のフランジ３２ａと接していない。さらに、トルクセンサ４０の第２構造体４２は、４つのピン６２の部分において出力軸３６ｂ－２の側面と接し、ピン６２以外の部分において、出力軸３６ｂ－２の側面と接していない。このため、第１アーム３２乃至第４アーム３５の動作により、第１アーム３２にトルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力が発生した場合、この曲げモーメントや並進力は、ピン６１及びピン６２を介してトルクセンサ４０に作用する。しかし、第１構造体４１と第１アーム３２のフランジ３２ａは、４つのピン６１により接触し、第２構造体４２と出力軸３６ｂ－２は、４つのピン６２により接触している。このため、第１構造体４１は、第２構造体４２に対してバランスよく変形することができ、第１歪センサ４４を構成する起歪体４４ａと、第２歪センサ４５を構成する起歪体４５ａは、対称的に変形することができる。したがって、第１歪センサ４４及び第２歪センサ４５は、トルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力が抑制される。

（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４０の第１構造体４１は、第１接触部としての４個のピン６１を介して第１取り付け部としての例えば第１アーム３２の側面３２ｂに線接触し、第２構造体４２は、第２接触部としての４個のピン６２を介して第２取り付け部としての基台３１に設けられた減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２の側面に線接触している。このため、第１アーム３２にトルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力が発生した場合、トルクセンサ４０の第１構造体４１は、第２構造体４２に対してバランスよく変形し、第１歪センサ４４の起歪体４４ａと、第２歪センサ４５の起歪体４５ａは、対称的に変形する。このため、トルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力を抑制できる。よって、他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。

仮に、例えば複数のピン６１が無い構成を想定した場合、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面や第１アーム３２の側面は、ミクロ的に見た場合、真円ではなく、僅かに変形している。このため、第１構造体４１の側面と第１アーム３２の側面は、複数の部分で接触する。第１構造体４１の側面と第１アーム３２の側面とが全面で均等に接触していれば、第１歪センサ４４を構成する起歪体４４ａと、第２歪センサ４５を構成する起歪体４５ａは、トルクセンサ４０に印加されるトルク以外の曲げモーメントや並進力に対して対称な歪を生じる。しかし、第１構造体４１の側面と第１アーム３２の側面が例えば第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線上、及びこの直線と直交する直線上になく、等間隔でない３点で接触している場合、起歪体４４ａと起歪体４５ａの変形が非対象となり、信号が発生する。

しかし、第１実施形態のように、第１構造体４１の側面と第１アーム３２の側面とが４個のピン６１を介して接触し、直径上に配置された２個のピン６１に対応して起歪体４４ａと起歪体４５ａが配置される場合、起歪体４４ａと起歪体４５ａは、トルクセンサ４０に印加されるトルク以外の曲げモーメントや並進力に対して対称な歪を生じる。このため、トルクセンサ４０は、トルク以外の曲げモーメントや並進力に対する信号の発生を抑制することができる。したがって、トルクの検出精度を向上することができる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態を示すものである。

上記第１実施形態は、複数のピン６１をトルクセンサ４０の第１構造体４１に設け、複数のピン６２をトルクセンサ４０の第２構造体４２に設けた。しかし、これに限定されるものではない。

第２実施形態において、複数のピン６１は、一端部が第１アーム３２のフランジ３２ａに挿入（圧入）され、複数のピン６２は、一端部が例えば減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２に挿入（圧入）されている。

ピン６１の側面は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面と、フランジ３２ａの側面３２ｂとに接している。ピン６２の側面は、トルクセンサ４０の第２構造体４２に設けられた段部４２ｂの側面４２ｃと、出力軸３６ｂ－２の段部３６ｂ－４を構成する側面３６ｂ－５とに接している。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態によれば、トルクセンサ４０の第１構造体４１は、第１接触部としての複数のピン６１を介して第１取り付け部としての例えば第１アーム３２の側面３２ｂに接触し、第２構造体４２は、第２接触部としての複数のピン６２を介して第２取り付け部としての基台３１に設けられた減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２の側面３６ｂ－５に接触している。このため、第２実施形態によっても第１実施形態と同様に他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。

（第３実施形態）
図７、図８は、第３実施形態を示している。

第１実施形態及び第２実施形態において、複数のピン６１は、トルクセンサ４０の面に対して直交する方向に設けられている。しかし、これに限定されるものではない。

図７、図８に示すように、第３実施形態において、複数のピン６１は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に圧入されている。換言すると、ピン６１の一端部は、トルクセンサ４０の直径方向に沿って第１構造体４１の側面に圧入されている。

ピン６１の他端部は、球面状に加工されており、第１アーム３２のフランジ３２ａの側面３２ｂに点接触している。

複数のピン６１は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に設けているが、これに限定されるものではない。

図８に破線で示すように、例えば、複数のピン６１の一端部をフランジ３２ａの側面３２ｂに圧入し、球面状の他端部をトルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に点接触させてもよい。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態によれば、複数のピン６１は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の側面に設けられ、ピン６１の球面状の他端部は、フランジ３２ａの側面３２ｂに点接触している。このため、第１実施形態や第２実施形態に比べて、ピン６１とフランジ３２ａの側面３２ｂとの接触面積が小さいため、トルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力を抑制できる。したがって、他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。

（変形例）
図９は、図８の変形例を示している。複数のピン６１のそれぞれは、トルクセンサ４０の第１構造体４１から出入可能とされ、第１構造体４１内に設けられた弾性部材としてのコイルばね６３により、第１構造体４１の側面から突出する方向に付勢されている。

図９に示す構成は、図８に破線で示すピン６１に適用することも可能である。

本変形例によれば、ピン６１は第１構造体４１の側面から出入可能とされ、コイルばね６３により、第１構造体４１の側面から突出する方向に付勢されている。このため、第１アーム３２にトルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力が発生した場合、ピン６１により、曲げモーメントや並進力がトルクセンサ４０に伝達されることを緩和できる。したがって、トルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力を一層抑制できる。

（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態を示している。

第４実施形態において、例えば第１アーム３２の内側面には、複数の突起３２ｃが一体的に設けられている。突起３２ｃの先端は、球面状とされ、突起３２ｃの先端は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に点接触される。

複数の突起３２ｃの数は、偶数個、例えば４個である。４個の突起３２ｃは、等間隔に配置される。具体的には、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線に対して例えば４５°傾斜した２つの直線上に配置される。しかし、これに限らず、第１歪センサ４４と第２歪センサ４５を結ぶ直線上、及びこの直線と直交する直線上に配置してもよい。

複数の突起３２ｃは、第１アーム３２の内側面に設けたが、これに限定されるものではない。図１０に破線で示すように、例えばトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に複数の突起４１ｄを設け、これら突起４１ｄの先端を第１アーム３２の内側面に点接触させてもよい。

また、突起３２ｃ、４１ｄは、半円柱状であってもよく、半円柱状の突起３２ｃ、４１ｄの側面を第１構造体４１の外周面、又は第１アーム３２の内側面に線接触させてもよい。

（第４実施形態の効果）
第４実施形態によれば、複数の突起３２ｃを第１アーム３２の内側面に設け、これら突起３２ｃをトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に接触されるか、複数の突起４１ｄを第１構造体４１の外周面に設け、これら突起４１ｄを第１アーム３２の内側面に接触させている。このため、第１実施形態乃至第３実施形態と同様に他軸干渉を低減させることができ、トルクの検出精度を向上させることが可能である。

しかも、複数の突起３２ｃは、第１アーム３２の内側面に形成され、複数の突起４１ｄは、第１構造体４１の外周面に一体的に形成される。このため、部品点数が少なく、組み立て工数を削減することが可能である。

（変形例）
図１１は、図１０の変形例を示している。図１１において、例えば第１アーム３２の内側面には、複数の突起３２ｄが一体的に設けられている。突起３２ｄは、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に沿った円弧状とされ、突起３２ｄの側面は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面の一部に面接触される。

複数の突起３２ｄの突起の数は、偶数個、例えば４個である。４個の突起３２ｄは、例えば第１歪センサ４４と第２歪センサ４５とを結ぶ直線上（第１歪センサ４４と第２歪センサ４５に対応する位置）、及びこの直線と直交する直線上に配置される。しかし、図１０と同様の位置に配置することも可能である。

複数の突起３２ｄは、第１アーム３２の内側面に設けたが、これに限定されるものではない。例えばトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に複数の突起４１ｅを設け、これら突起４１ｅを第１アーム３２の内側面に面接触させてもよい。

上記変形例によっても、第１アーム３２の内側面の一部に設けられた円弧状の複数の突起３２ｄがトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面の一部に面接触され、第１構造体４１の外周面の一部に設けられた円弧状の複数の突起４１ｅが第１アーム３２の内側面の一部に面接触される。このため、トルクセンサ４０のトルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力を防止できる。したがって、他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。

（第５実施形態）
図１２は、第５実施形態を示している。

第４実施形態において、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面に複数の突起を設ける例について説明した。

図１２に示すように、第５実施形態は、第４実施形態を変形したものであり、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外形は、例えば４角形以上の多角形、例えば８角形とされている。多角形の各頂点４１ｆは、例えば第１アーム３２の内側面に、例えば線接触されている。

（変形例）
第５実施形態は、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外形を多角形とする場合に限定されるものではない。

図１３に示すように、例えば第１アーム３２の内側面の形状を多角形とし、多角形の各辺３２ｅに円盤状の外形を有するトルクセンサ４０の第１構造体４１の外周面を例えば線接触させることも可能である。

（第５実施形態の効果）
第５実施形態によれば、トルクセンサ４０の第１構造体４１の外形を多角形とし、多角形の各頂点４１ｆに第１アーム３２の内側面を接触させたり、第１アーム３２の内側面を多角形とし、多角形の各辺３２ｅに円盤状のトルクセンサ４０の第１構造体４１を接触させたりしている。このため、第１実施形態乃至第４実施形態と同様に、他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。

（変形例）
図１４、図１５は、第５実施形態の変形例を示しており、トルクセンサ４０の第１構造体４１と第１アーム３２との複数の接触部７１及び複数の歪センサ７２を模式的に示している。

トルクセンサ４０の第１構造体４１と第１アーム３２との接触箇所の数は、偶数個に限らず、奇数個であってもよい。

歪センサの数も偶数個に限らず、奇数個であってもよい。

図１４は、トルクセンサ４０の第１構造体４１と第１アーム３２との接触部の数が偶数個、例えば４個で、歪センサの数が奇数個、例えば３個の場合を示している。

図１５は、トルクセンサ４０の第１構造体４１と第１アーム３２との接触部の数が奇数個、例えば５個で、歪センサの数も奇数個、例えば５個の場合を示している。

複数の歪センサ７２は、等間隔に配置され、複数の接触部７１も等間隔に配置されている。

図１４に示すように、接触部７１と対応する位置に１つのセンサ部７２が配置されている。接触部７１と対応する位置にセンサ部７２が配置された箇所が２箇所以上であってもよい。

図１４、１５に示すように、隣り合う２つの接触部７１の中間に対応する位置にセンサ部７２が配置された箇所が１箇所以上あってもよい。

さらに、隣り合う２つのセンサ部７２の中間に対応する位置に接触部７１が配置された箇所が１箇所以上あってもよい。

（第６実施形態）
図１６乃至図２１は、第６実施形態に係るトルクセンサの取り付け構造を示している。

図１６、図１７に示すように、トルクセンサ４０の一方面（表面）で、第１構造体４１の周囲には、所定間隔離間して突起状の複数の第１接触部４１ｇが設けられている。第１接触部４１ｇの数は、例えば４個であり、各第１接触部４１ｇは、９０°ずつ離れて配置されている。図１６において、２つの第１接触部４１ｇは、図示せぬ第１歪センサ４４及び第２歪センサ４５が配置される位置に対応して配置されているが、これに限定されるものではない。

複数の第１接触部４１ｇは、第１構造体４１と一体的に形成されている。第１接触部４１ｇは、第１構造体４１の外周面（第１側面）４１ｈより内側に設けられ、第１接触部４１ｇの先端（第１先端）４１ｇ－１は、第１側面４１ｈの近傍に配置される。

具体的には、第１構造体４１の第１側面４１ｈには、第１側面４１ｈの直径Ｄ１より小さな直径Ｄ２を有する第２側面４１ｉが形成され、第２側面４１ｉに複数の第１接触部４１ｇが形成される。第１側面４１ｈと第２側面４１ｉとの直径の差は、距離Ｌ１１であり、第２側面４１ｉは、第１側面４１ｈより、距離Ｌ１１だけ、内側に位置している。

第１接触部４１ｇは、第２側面４１ｉの幅Ｗ１と等しい幅を有し、第１接触部４１ｇの第１先端４１ｇ－１も、第２側面４１ｉの幅Ｗ１と等しい幅を有している。すなわち、第１接触部４１ｇの第１先端４１ｇ－１は、第１構造体４１の中心を通る図示せぬ軸と平行に設けられている。このため、第１先端４１ｇ－１は、線状（又は面状）である。第１先端４１ｇ－１の位置は、第１構造体４１の第１側面４１ｈと一致されている。しかし、第１先端４１ｇ－１の位置は、第１側面４１ｈより内側であってもよい。

図１８、図１９に示すように、トルクセンサ４０の他方面（裏面）で、第２構造体４２の内周面には、突起状の複数の第２接触部４２ｇが設けられている。第２接触部４２ｇの数は、例えば４個であり、各第２接触部４２ｇは、９０°ずつ離れて配置されている。図１８において、２つの第２接触部４２ｇは、図示せぬ第１歪センサ４４及び第２歪センサ４５が配置される位置に対応して配置されているが、これに限定されるものではない。

複数の第２接触部４２ｇは、第２構造体４２と一体的に形成されている。第２接触部４２ｇは、第２構造体４２の内側面（第３側面）４２ｈより内側に設けられ、第２接触部４２ｇの先端（第２先端）４２ｇ－１は、第３側面４２ｈの近傍に配置される。

具体的には、第２構造体４２の第３側面４２ｈには、第３側面４２ｈの直径Ｄ３より大きな直径Ｄ４を有する第４側面４２ｉが形成され、第４側面４２ｉに複数の第２接触部４２ｇが形成される。第３側面４２ｈと第４側面４２ｉとの直径の差は、距離Ｌ１２であり、第４側面４２ｉは、第３側面４２ｈより、距離Ｌ１２だけ、内側に位置している。

第２接触部４２ｇは、第４側面４２ｉの幅Ｗ２と等しい幅を有し、第２接触部４２ｇの第２先端４２ｇ－１も、側面４２ｉの幅Ｗ２と等しい幅を有している。すなわち、第２接触部４２ｇの第２先端４２ｇ－１は、第２構造体４２の中心を通る図示せぬ軸と平行に設けられる。このため、第２先端４２ｇ－１は、線状（又は面状）である。第２先端４２ｇ－１は、第２構造体４２の第３側面４２ｈの近傍に配置されている。しかし、第２先端４２ｇ－１の位置は、第３側面４２ｈと一致されてもよい。

第２構造体４２の第２接触部４２ｇは、第１構造体４１の第１接触部４１ｇに対応した位置に設けているが、これに限定されるものではなく、第１接触部４１ｇが設けられる位置と別の位置に設けてもよい。

尚、第１接触部４１ｇ及び第２接触部４２ｇは、いずれも線状（又は面状）の先端を有している。しかし、これに限定されるものではなく、第１接触部４１ｇは、図１７の破線内に示すように、例えば点状の先端を有する突起であってもよい。第２接触部４２ｇも同様に、点状の先端を有する突起であってもよい。

また、第１接触部４１ｇの数、及び第２接触部４２ｇの数は、共に４個であったが、４個に限定されるものではない。さらに、第１接触部４１ｇの数と第２接触部４２ｇの数は、異なっていてもよい。

図２０Ａ、図２０Ｂは、第１構造体４１に設けられた第１接触部４１ｇの製造方法を示している。

図２０Ａ、図２０Ｂの矢印Ａで示すように、先ず、第１構造体４１の外形を形成するため、例えば旋盤により第１構造体４１の外周面（第１側面）４１ｈが切削される。第１側面４１ｈは、第１接触部４１ｇが形成される部分も含んでいる。

次に、図２０Ｂの矢印Ｂで示すように、例えばフライス盤により、第１側面４１ｈの一部が切削され、第２側面４１ｉ、及び第１接触部４１ｇが形成される。具体的には、第１接触部４１ｇは、第１側面４１ｈの一部をフライス盤により切削し、第２側面４１ｉを形成した結果構造として形成される。このため、第１接触部４１ｇの第１先端４１ｇ－１は、旋盤により切削された加工跡として形成され、第１構造体４１の回転軸とほぼ平行で同心円状に形成することができる。したがって、第１構造体４１の回転軸と複数の第１接触部４１ｇの中心（複数の第１先端４１ｇ－１の中心）とを一致させることができる。

第１構造体４１及び第１接触部４１ｇと同様の製造方法により、第２構造体４２及び第２接触部４２ｇを形成することができる。このため、第２接触部４２ｇの第２先端４２ｇ－１は、旋盤により切削された加工跡として形成され、第２構造体４２の回転軸とほぼ平行で同心円状に形成することができる。したがって、第２構造体４２の回転軸と複数の第２接触部４２ｇの中心（複数の第２先端４２ｇ－１の中心）とを一致させることができる。

図２１は、第６実施形態に係るトルクセンサ４０をロボットアーム３０の例えば第１駆動部３６に取り付けた場合を示している。

トルクセンサ４０の第１構造体４１は、第１アーム３２のフランジ３２ａに固定され、第１構造体４１の複数の第１接触部４１ｇは、フランジ３２ａの側面３２ｂに接触される。具体的には、複数の第１接触部４１ｇの第１先端４１ｇ－１は、フランジ３２ａの側面３２ｂにそれぞれ線又は面で接触される。

一方、トルクセンサ２０の第２構造体４２は、減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２に固定され、第２構造体４２の複数の第２接触部４２ｇは、出力軸３６ｂ－２の側面にそれぞれ接触される。具体的には、複数の第２接触部４２ｇは、出力軸３６ｂ－２の側面にそれぞれ線又は面で接触される。

（第６実施形態の効果）
上記第６実施形態によれば、第１構造体４１に設けられた複数の第１接触部４１ｇは、第１構造体４１と一体構造であり、第２構造体４２に設けられた複数の第２接触部４２ｇは、第２構造体４２と一体構造である。このため、第１構造体４１の回転軸と複数の第１接触部４１ｇの中心とを一致させることができ、第２構造体４２の回転軸の中心と複数の第２接触部４２ｇの中心とを一致させることができる。したがって、第１アーム３２の軸心を第１構造体４１の回転中心に正確に取り付けることができ、減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２の軸心を第２構造体４２の回転中心に正確に取り付けることができる。このため、第１アーム３２にトルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力が発生した場合、トルクセンサ４０の第１構造体４１は、第２構造体４２に対してバランスよく変形し、第１歪センサ４４の起歪体４４ａと、第２歪センサ４５の起歪体４５ａは、対称的に変形する。したがって、トルク以外（Ｍｘ、Ｍｙ）方向の曲げモーメントや並進力に対する信号の出力を抑制できる。よって、他軸干渉を低減でき、トルクの検出精度を向上させることが可能である。

また、複数の第１接触部４１ｇは第１構造体４１と一体構造であり、複数の第２接触部４２ｇは、第２構造体４２と一体構造である。このため、第１構造体４１に対して複数の第１接触部４１ｇを組み立て、第２構造体４２に対して第２接触部４２ｇを組み立てる必要がない。しかも、第１アーム３２や減速機３６ｂの出力軸３６ｂ－２は、特別な加工を必要としない。したがって、組み立て工数を削減することができる。

さらに、複数の第１接触部４１ｇは、第１構造体４１から第１側面４１ｈを形成するために切削加工した結果構造として形成され、複数の第２接触部４２ｇは、第２構造体４２から第３側面４２ｈを形成するために切削加工した結果構造として形成される。このため、第１構造体４１の回転軸と複数の第１接触部４１ｇの中心とを容易に一致させることができ、第２構造体４２の回転軸の中心と複数の第２接触部４２ｇの中心とを容易に一致させることができる。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

３２…第１アーム（第１取り付け部）、３６…第１駆動部（第２取り付け部）、４０…トルクセンサ、４１…第１構造体、４２…第２構造体、４３…第３構造体、４１ｇ…第１接触部、４１ｈ…第１側面、４１ｉ…第２側面、４２ｇ…第２接触部、４２ｈ…第３側面、４２ｉ…第４側面。

Claims (13)

1. 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と、
   前記第１構造体の外周部より内側に設けられ、第１先端が前記外周部の近傍に配置され、前記第１先端が第１取り付け部に接触される前記第１構造体と一体構造の複数の第１接触部と、
   前記第２構造体の内周部の一部に設けられ、第２先端が前記内周部の近傍に配置され、前記第２先端が第２取り付け部に接触される前記第２構造体と一体構造の複数の第２接触部と、
   を具備するトルクセンサの取り付け構造。
2. 前記複数の第２接触部は、前記複数の第１接触部の反対側に設けられる請求項１記載のトルクセンサの取り付け構造。
3. 前記第１構造体は、前記外周部としての第１側面の直径より小さな直径を有する第２側面を有し、前記複数の第１接触部は、前記第２側面に設けられる請求項１記載のトルクセンサの取り付け構造。
4. 前記複数の第１接触部の前記第１先端は、前記第１構造体の前記外周部に一致される請求項３記載のトルクセンサの取り付け構造。
5. 前記第２構造体は、前記内周部としての第３側面の直径より大きな直径を有する第４側面を有し、前記複数の第２接触部は、前記第４側面に設けられる請求項１記載のトルクセンサの取り付け構造。
6. 前記複数の第２接触部の前記第２先端は、前記第２構造体の前記内周部の内側に位置される請求項５記載のトルクセンサの取り付け構造。
7. 前記第１接触部は、前記第１構造体の回転軸と平行に配置される請求項４記載のトルクセンサの取り付け構造。
8. 前記第２接触部は、前記第２構造体の回転軸と平行に配置される請求項６記載のトルクセンサの取り付け構造。
9. 前記複数の第１接触部の前記第１先端は、前記第１取り付け部に線接触する請求項７記載のトルクセンサの取り付け構造。
10. 前記複数の第２接触部の前記第２先端は、前記第２取り付け部に線接触する請求項８記載のトルクセンサの取り付け構造。
11. 前記第１先端は、前記第１構造体の回転軸に対して同心円状に切削された加工跡である請求項９記載のトルクセンサの取り付け構造。
12. 前記第２先端は、前記第２構造体の回転軸に対して同心円状に切削された加工跡である請求項１０記載のトルクセンサの取り付け構造。
13. 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と、
    前記第１構造体の外周部より内側に等間隔に設けられ、第１先端が前記外周部の近傍に配置され、前記第１先端が第１取り付け部の少なくとも３箇所に線接触される前記第１構造体と一体構造の少なくとも３つの第１接触部と、
    前記第２構造体の内周部の一部に等間隔に設けられ、第２先端が前記内周部の近傍に配置され、前記第２先端が第２取り付け部の少なくとも３箇所に線接触される前記第２構造体と一体構造の少なくとも３つの第２接触部と、
    を具備するトルクセンサの取り付け構造。

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