專利名稱：扭矩傳感器和機(jī)器人裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被配置為檢測從輸入軸傳送到輸出軸的旋轉(zhuǎn)扭矩的扭矩傳感器， 以及一種包括該扭距傳感器的機(jī)器人裝置。
背景技術(shù)：
近年來，扭距傳感器已被應(yīng)用于例如，使用力控制系統(tǒng)的致動(dòng)器控制裝置以及用于向操作人員提供除了視覺信息和音頻信息之外的力感覺和觸覺感覺的諸如觸感設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這里，力控制意味著用于直接接收將施加到工作對(duì)象的力的目標(biāo)值并且實(shí)現(xiàn)由目標(biāo)力指示的力的控制方法。此外，在以較高的精度檢測并且反饋輸出扭矩時(shí)，可以通過力的順序來實(shí)現(xiàn)較靈活的交互服務(wù)。此外，觸感設(shè)備是被配置為在使用者實(shí)際上不能到達(dá)的環(huán)境中以現(xiàn)實(shí)方式向使用者提供使用者觸摸或握持物體的感覺的設(shè)備。觸感設(shè)備被用于在醫(yī)療領(lǐng)域或其他特定技術(shù)中的夾帶(entrain)，或者諸如微觀世界或海洋的虛擬環(huán)境中的遠(yuǎn)端進(jìn)程中，或者諸如原子反應(yīng)堆的特定的或有害的環(huán)境中。例如，日本專利申請公開第 2009-95959號(hào)公開了一種控制系統(tǒng)，其感測未知環(huán)境，從隨時(shí)間改變的周圍環(huán)境獲得適當(dāng)?shù)耐饬Σ⑶艺{(diào)整致動(dòng)器的生成力從而可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)程。通常，扭矩傳感器被設(shè)置到通過軸承支撐的旋轉(zhuǎn)部分。扭矩傳感器包括將由于扭轉(zhuǎn)力矩而應(yīng)變的應(yīng)變部分，并且測量應(yīng)變部分的應(yīng)變，由此檢測旋轉(zhuǎn)部分的旋轉(zhuǎn)扭矩。

發(fā)明內(nèi)容
然而，難于通過軸承完全消除徑向方向上的旋轉(zhuǎn)部分的振動(dòng)。因此，即使在旋轉(zhuǎn)部分中生成微小的振動(dòng)，扭矩傳感器的輸出也易于顯著地變化。順便提及，扭矩傳感器常常通過螺釘緊固到旋轉(zhuǎn)部分，并且在應(yīng)變部分上生成的應(yīng)變也受到螺釘?shù)木o固力的影響。螺釘?shù)木o固力由于負(fù)荷的大小和旋轉(zhuǎn)部分的振動(dòng)而變化，這使得扭矩傳感器更易于受到負(fù)荷和振動(dòng)的影響。為了克服上述問題，可以設(shè)想使用一種如下設(shè)計(jì)通過螺釘緊固的部分在幾何上盡可能遠(yuǎn)離應(yīng)變體。然而，上述設(shè)計(jì)導(dǎo)致了扭矩傳感器的尺寸的增加，并且因此難于將上述設(shè)計(jì)應(yīng)用于其中需要減小尺寸和重量的應(yīng)用，例如移動(dòng)機(jī)器人。此外，為了消除振動(dòng)成分， 基本上使用松弛較小的具有嚴(yán)格的配合和尺寸公差的設(shè)計(jì)。結(jié)果，增加了機(jī)械部件之間的應(yīng)力，并且因此扭矩傳感器部分變得更易于受到其他部件的壓縮力和牽引力以及其他部件的緊固力的影響?？紤]到如上文所述的情形，需要提供能夠抑制負(fù)荷和振動(dòng)的影響的尺寸縮小的扭矩傳感器以及包括該扭矩傳感器的機(jī)器人裝置?？紤]到上述情形，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種扭矩傳感器，其包括第一旋轉(zhuǎn)體，其可圍繞輸入軸旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)體，其可圍繞輸出軸旋轉(zhuǎn)；應(yīng)變體；以及檢測元件。應(yīng)變體包括第一接合部分。第一接合部分在平行于輸入軸的第一方向、垂直于第一方向的第二方向和圍繞輸入軸的第三方向上與第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)分離，并且能夠在第三方向上接合到第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)。應(yīng)變體在第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體之間傳送朝向第三方向的旋轉(zhuǎn)扭矩。檢測元件設(shè)置到應(yīng)變體以測量由于旋轉(zhuǎn)扭矩引起的應(yīng)變體的應(yīng)變。上述扭矩傳感器具有如下結(jié)構(gòu)其中第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體彼此分割，并且旋轉(zhuǎn)扭矩通過應(yīng)變體從第一旋轉(zhuǎn)體傳送到第二旋轉(zhuǎn)體。檢測元件測量在應(yīng)變體上生成的應(yīng)變，并且檢測旋轉(zhuǎn)扭矩。在該情況中，應(yīng)變體包括第一接合部分，其能夠在第一方向、第二方向和第三方向上相對(duì)于第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)移動(dòng)，并且能夠接合到第三方向。這樣，在扭矩傳感器內(nèi)部或者輸入/輸出部分中，形成了機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)，其中應(yīng)變體未在第一方向和第二方向上耦合到第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)，并且應(yīng)變體基本上在第三方向上未耦合到第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)。因此，應(yīng)變體具有上述三個(gè)方向上的預(yù)定的自由度。結(jié)果，盡可能地減少了關(guān)于振動(dòng)成分的影響，并且因此可以實(shí)現(xiàn)通過檢測元件高度準(zhǔn)確地檢測旋轉(zhuǎn)扭矩。此外，扭矩傳感器具有上述機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)， 并且因此可能防止扭矩傳感器尺寸增加。第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體可以由一對(duì)同心環(huán)形體形成，成對(duì)的同心環(huán)形體被布置為在第二方向上彼此相對(duì)并且具有彼此不同的直徑。在該情況中，應(yīng)變體包括在第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體之間在第二方向上徑向延伸的多個(gè)軸部分。通過該配置，可能防止沿第一方向的厚度尺寸增加，并且因此可能使扭矩傳感器更薄。同時(shí)，第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體可以由一對(duì)環(huán)形體形成，成對(duì)的環(huán)形體被布置為在第一方向上彼此相對(duì)。在該情況中，應(yīng)變體包括在第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體之間的在第一方向上延伸的圓柱部分。通過該配置，可能防止沿第二方向的直徑尺寸增加，并且因此可能減小扭矩傳感器的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種機(jī)器人裝置，其包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源、第一旋轉(zhuǎn)體、第二旋轉(zhuǎn)體、應(yīng)變體和檢測元件。第一旋轉(zhuǎn)體包括輸入軸并且當(dāng)從旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源接收到旋轉(zhuǎn)扭矩時(shí)可圍繞輸入軸旋轉(zhuǎn)。第二旋轉(zhuǎn)體包括輸出軸并且可圍繞輸出軸旋轉(zhuǎn)。應(yīng)變體包括第一接合部分。第一接合部分在平行于輸入軸的第一方向、垂直于第一方向的第二方向和圍繞輸入軸的第三方向上與第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)分離，并且能夠在第三方向上接合到第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)。應(yīng)變體在第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體之間傳送朝向第三方向的旋轉(zhuǎn)扭矩。檢測元件被設(shè)置到應(yīng)變體以測量由于旋轉(zhuǎn)扭矩引起的應(yīng)變體的應(yīng)變。根據(jù)上述機(jī)器人裝置，可以確保通過以上述方式配置的扭矩傳感器高度準(zhǔn)確地檢測旋轉(zhuǎn)扭矩。因此，可以實(shí)現(xiàn)輸出軸的旋轉(zhuǎn)的高度準(zhǔn)確的控制。同時(shí)，可能高度準(zhǔn)確地檢測作用在輸出軸側(cè)的負(fù)荷。此外，可能防止扭矩傳感器的尺寸增加，并且因此機(jī)器人裝置的關(guān)節(jié)，甚至機(jī)器人裝置自身的尺寸可以縮小。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可能在不增加扭矩傳感器的尺寸的情況下抑制振動(dòng)成分被傳送到應(yīng)變體，并且因此可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)扭矩的高度準(zhǔn)確的檢測。考慮如附圖中圖示的下面的本發(fā)明的最佳模式實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。


圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的扭矩傳感器的致動(dòng)器單元的截面視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的完整的扭矩傳感器的透視圖；圖3是扭矩傳感器的正視圖，其具有扭矩傳感器的主要部分的放大視圖；圖4是示出扭矩傳感器的修改的主要部分的放大視圖；圖5是扭矩傳感器的等效電路示意圖；圖6是示出不具有機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)的常規(guī)的扭矩傳感器的輸出特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖7是示出包括機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的扭矩傳感器的輸出特性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖8是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的扭矩傳感器的正視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例或第四實(shí)施例的扭矩傳感器的示意性分解透視圖；圖IOA和IOB分別是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的扭矩傳感器的主要部分的放大視圖和側(cè)視圖；以及圖IlA和IlB分別是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的扭矩傳感器的主要部分的放大視圖和側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。<第一實(shí)施例>圖1是包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的扭矩傳感器的致動(dòng)器單元的截面視圖。致動(dòng)器單元1檢測當(dāng)致動(dòng)器生成的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力被傳送到輸出構(gòu)件時(shí)生成的旋轉(zhuǎn)扭矩，并且將其檢測信號(hào)提供給控制部分。致動(dòng)器單元1被應(yīng)用到多關(guān)節(jié)型機(jī)器人裝置的關(guān)節(jié)，例如手、腿、 頸、腰等的關(guān)節(jié)。[致動(dòng)器單元的配置]致動(dòng)器單元1包括致動(dòng)器11、減速器12、扭矩傳感器13、編碼器14以及容納這些部件的外殼10。應(yīng)當(dāng)注意，在圖1中，X軸方向、Y軸方向和Z軸方向指示彼此正交的三個(gè)軸方向。致動(dòng)器11包括在圖1中的X軸方向上延伸的驅(qū)動(dòng)軸11a，并且由電機(jī)構(gòu)成，該電機(jī)被配置為使驅(qū)動(dòng)軸Ila圍繞其軸(圍繞X軸方向)旋轉(zhuǎn)。致動(dòng)器11由控制部分100控制以便進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。編碼器14連接到驅(qū)動(dòng)軸Ila以便于檢測驅(qū)動(dòng)軸Ila的轉(zhuǎn)速(r. p. m)。編碼器的輸出被提供給控制部分100，從而被驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器11的r. p. m被監(jiān)視或控制。減速器12連接到驅(qū)動(dòng)軸11a。減速器12按預(yù)定的減速比來減小從驅(qū)動(dòng)軸Ila輸入的旋轉(zhuǎn)速度，由此生成具有預(yù)定的旋轉(zhuǎn)扭矩的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。結(jié)果，旋轉(zhuǎn)傳送構(gòu)件15以上述旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)傳送構(gòu)件15固定在減速器12的輸出端和扭矩傳感器13的輸入端之間。減速器12和旋轉(zhuǎn)傳送構(gòu)件15通過軸承Bl和軸承B2被支撐到外殼10以便于可以圍繞X軸旋轉(zhuǎn)。對(duì)于減速器12，可以采用各種類型的減速器。例如，應(yīng)用了 Harmonic Drive 減速器("Harmonic Drive” 是 Harmonic Drive Systems inc.公司的注冊商標(biāo))。扭矩傳感器13將從減速器12通過旋轉(zhuǎn)傳送構(gòu)件15傳送的旋轉(zhuǎn)扭矩傳送到輸出構(gòu)件50。同時(shí)，扭矩傳感器13測量上述旋轉(zhuǎn)扭矩。如后面將描述的，扭矩傳感器13包括通過螺釘構(gòu)件Pl設(shè)置到旋轉(zhuǎn)傳送構(gòu)件15的內(nèi)環(huán)131，以及通過螺釘構(gòu)件P2設(shè)置到輸出構(gòu)件 50的輸出環(huán)132。扭矩傳感器13將減速器12的旋轉(zhuǎn)輸出傳送到輸出部件50，由此使輸出構(gòu)件50圍繞X軸旋轉(zhuǎn)。扭矩傳感器13通過軸承B3被支撐到外殼10以便于可以圍繞X軸旋轉(zhuǎn)。[扭矩傳感器]接下來，將詳細(xì)描述扭矩傳感器13。圖2是完整的扭矩傳感器13的透視圖。圖3 是扭矩傳感器13的正視圖，其具有扭矩傳感器13的主要部分的放大視圖。扭矩傳感器13包括內(nèi)環(huán)131 (第一旋轉(zhuǎn)體)、外環(huán)132 (第二旋轉(zhuǎn)體)、應(yīng)變體133 以及附著到應(yīng)變體133的檢測元件134。在第一實(shí)施例中，內(nèi)環(huán)131和外環(huán)132由一對(duì)同心環(huán)形體形成。該成對(duì)的同心環(huán)形體被布置為在垂直于X軸方向的方向(即平行于H平面的方向)上彼此相對(duì)，并且具有彼此不同的直徑。應(yīng)變體133與內(nèi)環(huán)131—體形成。內(nèi)環(huán)131通過應(yīng)變體133支撐到外環(huán) 132。內(nèi)環(huán)131、外環(huán)132和應(yīng)變體133的材料沒有特別限制，并且對(duì)于這種材料，可以使用由鐵和鋼材料以及非鐵金屬材料制成的各種結(jié)構(gòu)材料。例如，可以使用當(dāng)接收到通過減速器12生成的旋轉(zhuǎn)扭矩時(shí)相對(duì)容易地彈性變形的材料。在內(nèi)環(huán)131的中心部分中，形成了螺孔H1，螺釘構(gòu)件Pl將被插入到該螺孔Hl中。 螺孔Hl與減速器12的輸出軸同軸形成。當(dāng)螺釘構(gòu)件Pl通過螺孔Hl緊固到旋轉(zhuǎn)傳送構(gòu)件 15時(shí)，內(nèi)環(huán)131被固定到減速器12的輸出軸。這樣，內(nèi)環(huán)131可以圍繞減速器12的輸出軸旋轉(zhuǎn)。這里，減速器12的輸出軸用作內(nèi)環(huán)131的輸入軸。同時(shí)，在外環(huán)132中，形成了螺孔H2，螺釘構(gòu)件P2將被插入到這些螺孔H2中。外環(huán)132可以圍繞與上述輸入軸同軸的輸出軸Ox旋轉(zhuǎn)。此外，外環(huán)132能夠使輸出構(gòu)件50圍繞上述輸出軸旋轉(zhuǎn)。在外環(huán)132的內(nèi)周表面中，形成了接合凹入部分E12 (第二接合部分)， 其將接合到應(yīng)變體133的末端。此外，外環(huán)132在其外周表面中通過軸承B3支撐到外殼10 以便于可以旋轉(zhuǎn)。應(yīng)變體133由在內(nèi)環(huán)131和外環(huán)132之間在平行于TL平面的方向上徑向延伸的多個(gè)軸構(gòu)件形成。在第一實(shí)施例中，應(yīng)變體133由以等角間隔從內(nèi)環(huán)131的外周部分突出到外環(huán)132的內(nèi)周部分的四個(gè)軸部分(梁)形成。如圖3中所示，應(yīng)變體133的末端被形成為接合部分Ell (第一接合部分)，每個(gè)接合部分Ell具有立方體形狀，它們分別接合到外環(huán)132的接合凹入部分E12。應(yīng)變體133 的厚度等于或小于外環(huán)132在X軸方向上的厚度，并且應(yīng)變體133在X軸方向上配合到外環(huán)132中。接合凹入部分E12由凹槽構(gòu)成，每個(gè)凹槽具有矩形的橫截面。每個(gè)凹槽包括底表面al和一對(duì)側(cè)表面a2。底表面al在如下狀態(tài)下與一個(gè)接合部分Ell相對(duì)在垂直于X 軸方向的方向上在底表面al和接合部形成間隙G2。這里，每個(gè)間隙G2充分小于間隙G1。典型地，減速器常常在軸向方向(X軸方向)和徑向方向(垂直于X軸方向的方向)上生成振動(dòng)成分，并且因此減速器可能在減速器中的齒輪之間的接合中在旋轉(zhuǎn)方向上生成振動(dòng)。此外，軸承不能消除旋轉(zhuǎn)軸的徑向方向上的所有振動(dòng)。結(jié)果，在常規(guī)的扭矩傳感器中，當(dāng)不能由軸承消除的針對(duì)上述三個(gè)方向的振動(dòng)成分被輸入到應(yīng)變體時(shí)，在扭矩傳感器的輸出中包括除了旋轉(zhuǎn)扭矩之外的多軸力。有鑒于此，在第一實(shí)施例中，扭矩傳感器13具有解耦結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)環(huán)131和外環(huán) 132如上文所述被分割。因此，每個(gè)接合部分Ell通過徑向方向上的間隙Gl并且通過圍繞輸出軸Ox的軸的方向上的間隙G2與每個(gè)接合凹入部分E12分離。此外，每個(gè)接合部分Ell 還在輸出軸Ox的軸向方向上與每個(gè)接合凹入部分E12分離。這樣，增加了應(yīng)變體133在上述三個(gè)方向上的自由度，并且因此抑制了由于三個(gè)方向上的振動(dòng)成分引起的應(yīng)變體133的變形，并且防止振動(dòng)成分被添加到扭矩傳感器13的輸出。每個(gè)間隙Gl和間隙G2的尺寸沒有特別限制，并且可以被適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，只要減速器 12的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力能夠被適當(dāng)?shù)貍魉偷捷敵鰳?gòu)件50即可。在第一實(shí)施例中，每個(gè)間隙G2的尺寸被設(shè)定為充分小于間隙Gl的尺寸。間隙G2被提供用于消除即使是軸承Bl至B3也不能消除的微小應(yīng)變。因此，即使當(dāng)每個(gè)間隙G2的尺寸被設(shè)定為微小時(shí)，仍可能充分地實(shí)現(xiàn)減少其他軸力的力矩的效果。每個(gè)間隙G2的尺寸可以被設(shè)定為例如，從約0. 2mm至約0. 5mm。應(yīng)當(dāng)注意，如圖4中所示，可以使用由彈性材料制成的填充物135來填充每個(gè)接合部分Ell和每個(gè)接合凹入部分E12之間的間隙。這樣，可以高效地吸收將傳送到應(yīng)變體133 的振動(dòng)成分，并且因此甚至可以適合其中減速器12的內(nèi)部齒輪等的后座變?yōu)閱栴}的情況。 對(duì)于填充物，使用具有低彈性模量的材料，其彈性模量低于外環(huán)132和應(yīng)變體133的彈性模量并且允許接合部分Ell相對(duì)于接合凹入部分E12的微運(yùn)動(dòng)。例如，除了橡膠和樹脂固體材料之外，有可能將油或油脂等液體材料或半固體材料用作填充物。接下來，將描述檢測元件134。檢測元件134檢測作用在應(yīng)變體133上的彎曲力矩，并且測量應(yīng)變體133的應(yīng)變。 檢測元件134的檢測信號(hào)被輸出到控制部分100。檢測元件134典型地是應(yīng)變儀，其被配置為基于電阻的改變測量變形量。然而，除此之外，例如，可以使用被配置為基于磁性能改變來測量變形量的元件。檢測元件134附著到一對(duì)應(yīng)變體133，該成對(duì)的應(yīng)變體133彼此相對(duì)，同時(shí)將輸出軸Ox夾在它們之間。具體地，如圖3中所示，如在輸出軸Ox的旋轉(zhuǎn)方向上看到的，一對(duì)檢測元件134被布置在每個(gè)應(yīng)變體133的兩側(cè)表面上。于是，當(dāng)兩對(duì)檢測元件134橋接在一起時(shí)，可以配置四量規(guī)橋(惠斯通橋)。如圖3中所示，應(yīng)變體133以如下方式形成應(yīng)變體133彼此相對(duì)，同時(shí)將輸出軸Ox夾在它們之間，就是說，四量規(guī)橋是以軸對(duì)稱方式形成的，并且因此，可以將傳感器系統(tǒng)配置為甚至消除當(dāng)應(yīng)變體因包括輸出軸的偏心、溫度改變等的問題而伸長時(shí)引起的影響。圖3示出了兩個(gè)應(yīng)變體，四個(gè)檢測元件134附著到它們。這些應(yīng)變體彼此相對(duì)，同時(shí)將輸出軸Ox夾在它們之間。附著到上述兩個(gè)應(yīng)變體中的一個(gè)應(yīng)變體的兩側(cè)的一對(duì)檢測元件134被設(shè)定為分別具有電阻值Rl和R2。此外，附著到上述兩個(gè)應(yīng)變體中的另一個(gè)應(yīng)變體的兩側(cè)的另一對(duì)檢測元件134被設(shè)定為分別具有電阻值R3和R4。形成了彼此串聯(lián)連接具有電阻Rl的檢測元件134和具有電阻R4的檢測元件134的電路。形成了彼此串聯(lián)連接具有電阻R2的檢測元件134和具有電阻R3的檢測元件134的另一電路。上述電路并聯(lián)連接。圖5示出了使用四量規(guī)方法的等效電路。當(dāng)圍繞輸出軸Ox的旋轉(zhuǎn)扭矩被施加到應(yīng)變體133時(shí)，生成了應(yīng)變。這樣，每個(gè)檢測元件134也微小地變形，并且因此每個(gè)電阻根據(jù)變形量變化。此外，當(dāng)電壓Vin被施加到通過并聯(lián)連接電阻群獲得的電路的兩端時(shí)，呈現(xiàn)在電阻群的中點(diǎn)之間的電位差Vout變?yōu)榕ぞ貍鞲衅?3的傳感器輸出。電壓Vin和電壓Vout 之間的關(guān)系如下。Vout = Vin[{R3/(R2+R3)}-{R4/(R1+R4)}]控制部分100由計(jì)算機(jī)構(gòu)成?？刂撇糠?00包括用于檢測元件134的電力供給電路、放大電路、計(jì)算電路等。具體地，放大電路和計(jì)算電路用于基于應(yīng)變體133的輸出和上述表達(dá)式(1)計(jì)算作用在應(yīng)變體133上的輸出軸Ox的旋轉(zhuǎn)扭矩。控制部分100根據(jù)扭矩傳感器13的輸出控制致動(dòng)器11的驅(qū)動(dòng)，或者將測得的旋轉(zhuǎn)扭矩輸出到其他外部電路。[致動(dòng)器單元的操作]接下來，將描述以上述方式配置的致動(dòng)器單元11的操作示例。當(dāng)致動(dòng)器11從控制部分100接收到驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸入時(shí)，致動(dòng)器11生成用于使驅(qū)動(dòng)軸Ila圍繞其軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。減速器12以預(yù)定的減速比減小通過驅(qū)動(dòng)軸Ila輸入的旋轉(zhuǎn)速度，并且生成旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。這里，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力已被轉(zhuǎn)換為預(yù)定旋轉(zhuǎn)扭矩。減速器 12的輸出通過旋轉(zhuǎn)傳送構(gòu)件15和扭矩傳感器13傳送到輸出構(gòu)件50。以該方式，使輸出構(gòu)件50圍繞輸出軸Ox旋轉(zhuǎn)。扭矩傳感器13檢測輸出構(gòu)件50的旋轉(zhuǎn)扭矩，并且將其輸出提供給控制部分100。 控制部分100根據(jù)扭矩傳感器13的輸出和編碼器14的輸出以如下方式控制致動(dòng)器11的驅(qū)動(dòng)使得輸出構(gòu)件50的旋轉(zhuǎn)扭矩變?yōu)轭A(yù)定值。第一實(shí)施例的扭矩傳感器13具有如下結(jié)構(gòu)其中內(nèi)環(huán)131和外環(huán)132彼此分割， 并且減速器12的輸出扭矩通過應(yīng)變體133從內(nèi)環(huán)131傳送到外環(huán)132。檢測元件134測量由于圍繞輸出軸Ox的旋轉(zhuǎn)扭矩引起的在應(yīng)變體133上生成的應(yīng)變，并且將其測量信號(hào)輸出到控制部分100。此時(shí)，每個(gè)應(yīng)變體133能夠分別在輸出軸Ox的徑向方向和旋轉(zhuǎn)方向上在間隙Gl 和間隙G2的范圍內(nèi)相對(duì)于外環(huán)132移動(dòng)。此外，對(duì)于軸向方向，應(yīng)變體133不受外環(huán)132 的約束。就是銳，在扭矩傳感器13內(nèi)部，形成了機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)，其中應(yīng)變體133未在軸向方向和徑向方向上耦合到外環(huán)132，并且基本上未在旋轉(zhuǎn)方向上耦合到外環(huán)132。因此，每個(gè)應(yīng)變體133在上述三個(gè)方向中的每個(gè)方向上具有關(guān)于外環(huán)132的預(yù)定的自由度。結(jié)果，盡可能地減小了有關(guān)由于軸承Bl至B3對(duì)向內(nèi)環(huán)131和外環(huán)132加壓、減速器12內(nèi)部的齒輪的微小振動(dòng)、螺釘構(gòu)件Pl和P2的緊固力引起的振動(dòng)成分的影響。因此，可以實(shí)現(xiàn)通過檢測元件Π4高度準(zhǔn)確地檢測旋轉(zhuǎn)扭矩。圖6示出了不具有機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)的扭矩傳感器的示例性輸出值。這里，不具有機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)的扭矩傳感器意味著其中應(yīng)變體與內(nèi)環(huán)和外環(huán)一體形成的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)驗(yàn)中， 繪制了當(dāng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)軸在正方向上旋轉(zhuǎn)一次和在反方向上旋轉(zhuǎn)一次時(shí)的傳感器輸出的圖。
相反地，圖7示出了當(dāng)以與圖6相同的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)的根據(jù)第一實(shí)施例的扭矩傳感器13的示例性輸出值。比較圖6和圖7，根據(jù)第一實(shí)施例，可以理解，根據(jù)旋轉(zhuǎn)角度的扭矩波動(dòng)被顯著減小。如上文所述，根據(jù)第一實(shí)施例，機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)在扭矩傳感器13內(nèi)部形成，并且因此防止作為待檢測目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)扭矩之外的其他軸力影響扭矩傳感器13。就是說，由于軸承 Bl至B3對(duì)旋轉(zhuǎn)部分加壓、軸承Bl至B3之間的中心度誤差引起的多軸力的影響，以及由于減速器12的振動(dòng)和螺釘構(gòu)件P1、P2的緊固力引起的多軸力的影響被減小，并且因此可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的扭矩測量。這樣，有可能高精度地檢測作用在致動(dòng)器單元1的輸出軸上的旋轉(zhuǎn)扭矩，這允許關(guān)節(jié)的準(zhǔn)確的扭矩控制和作用在機(jī)器人的各部件上的力的準(zhǔn)確估計(jì)。此外，根據(jù)第一實(shí)施例，扭矩傳感器13具有機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)，并且因此防止為了扭矩檢測而增加傳感器結(jié)構(gòu)的尺寸。特別地，根據(jù)第一實(shí)施例，其中第一旋轉(zhuǎn)體(內(nèi)環(huán)131) 和第二旋轉(zhuǎn)體(外環(huán)13 被布置為在徑向方向上彼此相對(duì)，有可能配置在軸向方向上具有減小的尺寸(厚度尺寸)的扭矩傳感器。<第二實(shí)施例>接下來，將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖8是根據(jù)第二實(shí)施例的扭矩傳感器的正視圖。第二實(shí)施例的扭矩傳感器23包括內(nèi)環(huán)231(第一旋轉(zhuǎn)體)、外環(huán)232(第二旋轉(zhuǎn)體)和應(yīng)變體233。與第一實(shí)施例相似，內(nèi)環(huán)231和外環(huán)232由一對(duì)同心環(huán)形體形成。該成對(duì)的同心環(huán)形體被布置為在垂直于X軸方向的方向(即平行于H平面的方向)上彼此相對(duì)，并且具有彼此不同的直徑。內(nèi)環(huán)231包括輸入軸，減速器的輸出扭矩輸入到該輸入軸，并且外環(huán)232包括用于使輸出構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的輸出軸(Ox)。應(yīng)變體233被支撐在內(nèi)環(huán)231和外環(huán)232之間，并且將減速器的輸出扭矩從內(nèi)環(huán)231傳送到外環(huán)232。盡管被配置為檢測應(yīng)變體233的微變形的檢測元件附著到應(yīng)變體233，但是省略了檢測元件的圖示。根據(jù)第二實(shí)施例的扭矩傳感器23具有內(nèi)環(huán)231、外環(huán)232和應(yīng)變體233的三重分割結(jié)構(gòu)。就是說，應(yīng)變體233包括軸部分233a和基部分23北。軸部分233a通過兩個(gè)接合結(jié)構(gòu)23a接合到外環(huán)232?；糠?3 通過兩個(gè)接合結(jié)構(gòu)2 接合到內(nèi)環(huán)231。上述接合結(jié)構(gòu)23a、23b以如下方式形成使得應(yīng)變體233可以在扭矩傳感器23的軸向方向、徑向方向和旋轉(zhuǎn)方向的三個(gè)方向上與內(nèi)環(huán)231和外環(huán)232分離，并且因此傳送到應(yīng)變體233的其他軸力被消除。根據(jù)以上述方式配置的第二實(shí)施例的扭矩傳感器23，與上述第一實(shí)施例比較，增加了內(nèi)環(huán)231和外環(huán)232彼此相對(duì)微小移動(dòng)的自由度。這樣，有可能獲得進(jìn)一步減小作用在應(yīng)變體233上的其他軸力的效果。<第三實(shí)施例>圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的扭矩傳感器的示意性分解透視圖。第三實(shí)施例的扭矩傳感器33包括第一旋轉(zhuǎn)體331、第二旋轉(zhuǎn)體332、應(yīng)變體333和檢測元件334。在第三實(shí)施例中，第一旋轉(zhuǎn)體331和第二旋轉(zhuǎn)體332由一對(duì)環(huán)形體形成，該成對(duì)的環(huán)形體被布置為在X軸方向上彼此相對(duì)。應(yīng)變體333具有在X軸方向上在第一旋轉(zhuǎn)體331 和第二旋轉(zhuǎn)體332之間延伸的圓柱形(圓柱部分)。應(yīng)變體333的兩端的部分分別通過接合結(jié)構(gòu)33a和接合結(jié)構(gòu)33b (它們在圖9中以陰影示意性示出)接合到第一旋轉(zhuǎn)體331和第二旋轉(zhuǎn)體332。第一旋轉(zhuǎn)體331、第二旋轉(zhuǎn)體332和應(yīng)變體333的材料沒有特別限制，并且對(duì)于這種材料，可以使用由鐵和鋼材料以及非鐵金屬材料制成的各種結(jié)構(gòu)材料。例如，可以使用當(dāng)接收到通過減速器生成的旋轉(zhuǎn)扭矩時(shí)相對(duì)容易地彈性變形的材料。第一旋轉(zhuǎn)體331包括在X軸上延伸的輸入軸，減速器的輸出扭矩輸入到該輸入軸， 并且第一旋轉(zhuǎn)體331能夠圍繞輸入軸旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，第二旋轉(zhuǎn)體332包括用于使輸出構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的輸出軸(Ox)，并且能夠圍繞輸出軸旋轉(zhuǎn)。與上述第一實(shí)施例相似，第一旋轉(zhuǎn)體331和第二旋轉(zhuǎn)體332通過外殼中的軸承支撐以便于可以旋轉(zhuǎn)。圖10示出了應(yīng)變體333和第二旋轉(zhuǎn)體332之間的接合結(jié)構(gòu)3 的細(xì)節(jié)。圖IOA 是接合結(jié)構(gòu)33b的透視圖。圖IOB是接合結(jié)構(gòu)33b的側(cè)視圖。應(yīng)當(dāng)注意，應(yīng)變體333和第一旋轉(zhuǎn)體331之間的接合結(jié)構(gòu)33a具有與這些圖中示出的接合結(jié)構(gòu)3 相同的結(jié)構(gòu)，并且因此省略了其描述。如圖IOA和圖IOB中所示，應(yīng)變體333和第二旋轉(zhuǎn)體332通過接合結(jié)構(gòu)3 彼此接合。在應(yīng)變體333中，形成了接合部分E31 (第一接合部分)，其接合到在第二旋轉(zhuǎn)體332 中形成的接合部分E32(第二接合部分)。接合部分E32被形成為具有凹陷和凸出。具體地，每個(gè)接合部分E32包括底表面bl和一對(duì)側(cè)表面1^2。底表面bl與接合部分E31相對(duì)，在 X軸方向上在它們之間形成間隙Si。成對(duì)的側(cè)面板1^2與接合部分E31相對(duì)，在圍繞X軸的方向上在它們之間形成間隙S2。根據(jù)第三實(shí)施例的扭矩傳感器33具有解耦結(jié)構(gòu)，其中第一旋轉(zhuǎn)體331和第二旋轉(zhuǎn)體332如上文所述相對(duì)彼此分割。每個(gè)接合部分E31通過軸向方向(輸出軸Ox的軸向方向)上的間隙Sl并且通過圍繞輸出軸Ox的軸的方向上的間隙S2與接合部分E32分離。 此外，每個(gè)接合部分E31還在徑向方向(垂直于輸出軸Ox的方向)上與接合部分E32分離。這樣，增加了上述三個(gè)方向上的應(yīng)變體333的自由度，并且因此抑制了由于上述三個(gè)方向上的振動(dòng)成分引起的應(yīng)變體333的變形，并且防止振動(dòng)成分被添加到扭矩傳感器33的輸出ο每個(gè)間隙Sl和間隙S2的尺寸沒有特別限制，對(duì)于間隙Sl和間隙S2，可以設(shè)定與第一實(shí)施例中描述的間隙Gl和間隙G2相同的值。應(yīng)當(dāng)注意，可以使用具有低彈性模量的材料來填充接合部分E31和接合部分E32之間的間隙，這些材料包括橡膠、樹脂、油脂等(參見圖4)。檢測元件334檢測作用在應(yīng)變體333上的扭轉(zhuǎn)力矩，并且測量應(yīng)變體333的應(yīng)變。 檢測元件334的檢測信號(hào)被輸出到控制部分。檢測元件334典型地是應(yīng)變儀，其被配置為基于電阻的改變測量變形量。然而，除此之外，例如，可以使用被配置為基于磁性能改變來測量變形量的元件。兩對(duì)檢測元件334以如下方式附著到應(yīng)變體333的周表面使得成對(duì)的檢測元件 334中的每一對(duì)的一個(gè)檢測元件與另一個(gè)相對(duì)，并且輸出軸Ox被夾在它們之間。具體地，如圖9中所示，四個(gè)檢測元件334以如下方式布置一對(duì)檢測元件334中的檢測元件334彼此相對(duì)的方向與另一對(duì)檢測元件334中的檢測元件334彼此相對(duì)的方向正交，由此以與第一實(shí)施例相似的方式配置四量規(guī)橋(惠斯通橋)。可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定每個(gè)檢測元件334附著到應(yīng)變體333的取向、位置等。根據(jù)第三實(shí)施例，在扭矩傳感器33的輸入/輸出部分中形成了機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)，并
11且因此防止作為待檢測目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)扭矩之外的其他軸力影響扭矩傳感器33。這樣，與第一實(shí)施例相似，有可能高精度地檢測作用在致動(dòng)器單元的輸出軸上的旋轉(zhuǎn)扭矩，這允許關(guān)節(jié)的準(zhǔn)確的扭矩控制和作用在機(jī)器人的各部件上的力的準(zhǔn)確估計(jì)。此外，根據(jù)第三實(shí)施例，扭矩傳感器33具有機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)，并且因此防止為了扭矩檢測而增加傳感器結(jié)構(gòu)的尺寸。特別地，根據(jù)第三實(shí)施例，其中第一旋轉(zhuǎn)體331和第二旋轉(zhuǎn)體332在軸向方向上彼此相對(duì)，有可能配置在徑向方向上具有減小的尺寸(直徑尺寸) 的扭矩傳感器。〈第四實(shí)施例〉圖9以及圖IlA和IlB示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的扭矩傳感器。在這些圖中，與上述第三實(shí)施例的部分對(duì)應(yīng)的部分由相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略了其詳細(xì)描述。第四實(shí)施例的扭矩傳感器43與上述第三實(shí)施例的不同之處在于應(yīng)變體333和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)體331和332之間的接合結(jié)構(gòu)43a、43b。圖IlA是應(yīng)變體333和第二旋轉(zhuǎn)體332之間的接合結(jié)構(gòu)4 的透視圖。圖IlB是接合結(jié)構(gòu)43b的側(cè)視圖。應(yīng)當(dāng)注意，應(yīng)變體333和第一旋轉(zhuǎn)體331之間的接合結(jié)構(gòu)43a與所示出的接合結(jié)構(gòu)43b的接合結(jié)構(gòu)4 相同，并且因此這里省略了其描述。如圖IlA和圖IlB所示，應(yīng)變體333和第二旋轉(zhuǎn)體332通過接合結(jié)構(gòu)4 彼此接合。在應(yīng)變體333中，存在環(huán)形布置的接合部分E41 (第一接合部分)，其接合到在第二旋轉(zhuǎn)體332中形成的接合部分E42(第二接合部分)。在第四實(shí)施例中，接合部分E41由在X軸方向上延伸的多個(gè)圓柱軸部分形成，并且接合部分E42由多個(gè)圓孔形成，接合部分E41配合到這些圓形孔中。每個(gè)接合部分E42包括底表面和內(nèi)周表面。底表面與一個(gè)接合部分E41 相對(duì)，在X軸方向上在它們之間形成間隙Si。內(nèi)周表面與接合部分E41相對(duì)，在圍繞X軸方向的方向上上在它們之間形成間隙S2。根據(jù)第四實(shí)施例的扭矩傳感器43具有解耦結(jié)構(gòu)，其中第一旋轉(zhuǎn)體331和第二旋轉(zhuǎn)體332如上文所述相對(duì)彼此分割。接合部分E41通過軸向方向(輸出軸Ox的軸向方向) 上的間隙Sl并且通過圍繞輸出軸Ox的軸的方向上的間隙S2與接合部分E42分離。此外， 接合部分E41還在徑向方向(垂直于輸出軸Ox的方向)上與接合部分E42分離。這樣，增加了上述三個(gè)方向上的應(yīng)變體333的自由度，并且因此抑制了由于上述三個(gè)方向上的振動(dòng)成分引起的應(yīng)變體333的變形，并且防止振動(dòng)成分被添加到扭矩傳感器43的輸出。根據(jù)第四實(shí)施例，在扭矩傳感器43的輸入/輸出部分中形成了機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)，并且因此防止作為待檢測目標(biāo)的旋轉(zhuǎn)扭矩之外的其他軸力影響扭矩傳感器43。這樣，與第一實(shí)施例相似，有可能高精度地檢測作用在致動(dòng)器單元的輸出軸上的旋轉(zhuǎn)扭矩，這允許關(guān)節(jié)的準(zhǔn)確的扭矩控制和作用在機(jī)器人的各部件上的力的準(zhǔn)確估計(jì)。此外，根據(jù)第四實(shí)施例，扭矩傳感器43具有機(jī)械解耦結(jié)構(gòu)，并且因此防止為了扭矩檢測而增加傳感器結(jié)構(gòu)的尺寸。特別地，根據(jù)第四實(shí)施例，其中第一旋轉(zhuǎn)體331和第二旋轉(zhuǎn)體332在軸向方向上彼此相對(duì)，有可能配置在徑向方向上具有減小的尺寸(直徑尺寸) 的扭矩傳感器。盡管上文描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且基于本發(fā)明的技術(shù)思想可以進(jìn)行本發(fā)明的各種修改。例如，盡管在上述第一實(shí)施例中，使用了其中應(yīng)變體133固定到第一旋轉(zhuǎn)體(內(nèi)環(huán)131)并且與第二旋轉(zhuǎn)體(外環(huán)132)分離的結(jié)構(gòu)，但是也可能可替選地使用其中應(yīng)變體133 固定到第二旋轉(zhuǎn)體并且與第一旋轉(zhuǎn)體分離的結(jié)構(gòu)。此外，盡管在上述第三和第四實(shí)施例中，使用了其中應(yīng)變體333與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)體331 和332分離的結(jié)構(gòu)，但是也可能使用其中應(yīng)變體333僅與旋轉(zhuǎn)體331和332中的任何一個(gè)分離的結(jié)構(gòu)。此外，盡管在上述實(shí)施例中，描述了其中將根據(jù)本發(fā)明的扭矩傳感器應(yīng)用到機(jī)器人裝置的關(guān)節(jié)的示例，但是本發(fā)明不限于此。例如，本發(fā)明還可應(yīng)用于檢測軸向扭矩或輸出扭矩的另一扭矩傳感器。本申請包含與在2010年3月30日提交日本專利局的日本在先專利申請JP 2010-076781中公開的主題內(nèi)容相關(guān)的主題內(nèi)容，該在先申請的整體內(nèi)容通過引用合并于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要和其他因素進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變更。
1權(quán)利要求
1.一種扭矩傳感器，包括 第一旋轉(zhuǎn)體，其可圍繞輸入軸旋轉(zhuǎn)； 第二旋轉(zhuǎn)體，其可圍繞輸出軸旋轉(zhuǎn)；應(yīng)變體，其包括第一接合部分，所述第一接合部分在平行于所述輸入軸的第一方向、垂直于所述第一方向的第二方向和圍繞所述輸入軸的第三方向上與所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)分離，并且能夠在所述第三方向上接合到所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)，并且所述應(yīng)變體在所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體之間傳送朝向所述第三方向的旋轉(zhuǎn)扭矩；以及檢測元件，其設(shè)置到所述應(yīng)變體以測量由于所述旋轉(zhuǎn)扭矩引起的所述應(yīng)變體的應(yīng)變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭矩傳感器，其中所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體是一對(duì)同心環(huán)形體，所述成對(duì)的同心環(huán)形體被布置為在所述第二方向上彼此相對(duì)并且具有彼此不同的直徑，以及所述應(yīng)變體包括在所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體之間在所述第二方向上徑向延伸的多個(gè)軸部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的扭矩傳感器，其中所述第一接合部分被形成到所述多個(gè)軸部分中的一個(gè)的末端， 所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)包括第二接合部分，其能夠在所述第三方向上接合到所述第一接合部分，以及所述第二接合部分包括第一表面，其與所述第一接合部分相對(duì)，在它們之間在所述第二方向上形成第一間隙，以及第二表面，其與所述第一接合部分相對(duì)，在它們之間在所述第三方向上形成第二間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的扭矩傳感器，其中所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體是一對(duì)環(huán)形體，所述成對(duì)的環(huán)形體被布置為在所述第一方向上彼此相對(duì)，以及所述應(yīng)變體包括在所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體之間在所述第一方向上延伸的圓柱部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的扭矩傳感器，其中所述第一接合部分被形成到所述圓柱部分的末端，所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)包括第二接合部分，其能夠在所述第三方向上接合到所述第一接合部分，以及所述第二接合部分包括第一表面，其與所述第一接合部分相對(duì)，在它們之間在所述第一方向上形成第一間隙，以及第二表面，其與所述第一接合部分相對(duì)，在它們之間在所述第三方向上形成第二間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的扭矩傳感器，其中所述第二間隙小于所述第一間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的扭矩傳感器，進(jìn)一步包括可變形填充層，其填充在所述第一接合部分和所述第二接合部分之間。
8.一種機(jī)器人裝置，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源；第一旋轉(zhuǎn)體，其包括輸入軸并且當(dāng)從所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源接收到旋轉(zhuǎn)扭矩時(shí)可圍繞所述輸入軸旋轉(zhuǎn)；第二旋轉(zhuǎn)體，其包括輸出軸并且可圍繞所述輸出軸旋轉(zhuǎn)；應(yīng)變體，其包括第一接合部分，所述第一接合部分在平行于所述輸入軸的第一方向、垂直于所述第一方向的第二方向和圍繞所述輸入軸的第三方向上與所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)分離，并且能夠在所述第三方向上接合到所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)，并且所述應(yīng)變體在所述第一旋轉(zhuǎn)體和所述第二旋轉(zhuǎn)體之間傳送朝向所述第三方向的旋轉(zhuǎn)扭矩；以及檢測元件，其被設(shè)置到所述應(yīng)變體以測量由于旋轉(zhuǎn)扭矩引起的所述應(yīng)變體的應(yīng)變。
全文摘要
本發(fā)明涉及扭矩傳感器和包括該扭矩傳感器的機(jī)器人裝置。扭矩傳感器包括第一旋轉(zhuǎn)體、第二旋轉(zhuǎn)體、應(yīng)變體以及檢測元件。第一旋轉(zhuǎn)體可圍繞輸入軸旋轉(zhuǎn)。第二旋轉(zhuǎn)體可圍繞輸出軸旋轉(zhuǎn)。應(yīng)變體包括第一接合部分。第一接合部分在平行于輸入軸的第一方向、垂直于第一方向的第二方向和圍繞輸入軸的第三方向上與旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)分離，并且能夠在第三方向上接合到旋轉(zhuǎn)體中的至少一個(gè)。應(yīng)變體在第一旋轉(zhuǎn)體和第二旋轉(zhuǎn)體之間傳送朝向第三方向的旋轉(zhuǎn)扭矩。檢測元件被設(shè)置到應(yīng)變體以測量由于旋轉(zhuǎn)扭矩引起的應(yīng)變體的應(yīng)變。
文檔編號(hào)G01L3/10GK102235926SQ20111007631
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者川浪康范, 長阪憲一郎 申請人:索尼公司