[發明專利]扭矩檢測器及扭矩檢測器的制造方法

有效

• 申請號: 201880052321.2
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN110998265B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 瀬戸祐希;石倉義之;小笠原里奈
• 申請（專利權）人: 阿自倍尓株式會社
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10;G01L3/14
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊文娟;臧建明

本發明提供一種扭矩檢測器及扭矩檢測器的制造方法。本發明包括：硅層(11)；電阻計(13)，形成于硅層(11)；槽部(111)，形成于硅層(11)的一面，使所述硅層(11)的形成有電阻計(13)的部位為薄壁部(112)；以及絕緣層(12)，與硅層(11)的一面接合。

技術領域

本發明涉及一種檢測施加至旋轉軸體的扭矩的扭矩檢測器及扭矩檢測器的制造方法。

背景技術

作為檢測施加至旋轉軸體的扭矩的方式之一，有如下的方式：在旋轉軸體的周面安裝金屬應變計(strain gauge)，通過金屬應變計的電阻值變化，而檢測因扭矩而產生于旋轉軸體的周面的剪切應力的大小。在所述方式下，相對于旋轉軸體的軸方向在45度方向上安裝四個以上的金屬應變計而構成電橋電路。

但是，在金屬應變計中，量規因數(gauge factor)小，因此難以高精度地檢測微小的應變。

另一方面，作為提高扭矩的檢測靈敏度的方法，可考慮降低旋轉軸體的剛性，增大應變量的方式。在專利文獻1中，通過對旋轉軸體施加各種加工而形成梁部，來實現靈敏度的提高。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2016-109568號公報

發明內容

發明所要解決的問題

但是，在降低旋轉軸體的剛性的方式下，會產生因應力增大而導致遲滯(hysteresis)的問題(靈敏度與遲滯的權衡(trade off)問題)，無法期待精度的提高。

另外，在現有方式下，需要配置至少四個以上的金屬應變計。因此，存在需要使各金屬應變計的相對位置及角度嚴密配合，而較為困難的問題。

在這里，在工業用機器人中，為了控制其運行，扭矩的檢測不可或缺。因此，從之前起，將扭矩檢測器安裝于工業用機器人，來檢測機械臂(robot arm)的各關節的扭矩。

另一方面，近年來，對于工業用機器人，為了與人和諧共存，要求如下的安全性，即，在與人或物等物體接觸時，瞬間探測到接觸而使運行停止。但是，工業用機器人具有自身的重量及所保持的物體的重量，進而是考慮到運行速度的牢固的框體，因此在現有的金屬應變計中，難以高精度地檢測扭矩。

本發明是為了解決如上所述的問題而完成的，其目的在于提供一種扭矩的檢測精度提高的扭矩檢測器。

解決問題的技術手段

本發明的扭矩檢測器的特征在于包括：基板層，根據外力而產生應變；電阻計(resistance gauge)，形成于基板層；槽部，形成于基板層的一面，使所述基板層的形成有電阻計的部位為薄壁部；以及絕緣層，與基板層的一面接合。

發明的效果

根據本發明，如上所述而構成，因此扭矩的檢測精度提高。

附圖說明

圖1A～圖1C是表示本發明的實施方式1的扭矩檢測器的結構例的圖，圖1A是頂視圖，圖1B是側視圖，圖1C是A-A'線截面圖。

圖2A是表示本發明的實施方式1中的電阻計的配置例的頂視圖，圖2B是表示包括圖2A所示的電阻計的全電橋電路的結構例的圖。

圖3是表示本發明的實施方式1中的應變傳感器的制造方法的一例的流程圖。

圖4A、圖4B是表示將本發明的實施方式1的應變傳感器安裝于旋轉軸體的狀態的圖，圖4A是頂視圖，圖4B是側視圖。

圖5A、圖5B是說明扭矩檢測器的基本運行原理的圖，圖5A是表示施加至旋轉軸體的扭矩的側視圖，圖5B是表示因圖5A所示的扭矩而產生于應變傳感器的應力分布的一例的圖。