ホーム > 特許ランキング > ソニーグループ株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022037596
(43)【公開日】2022-03-09
(54)【発明の名称】トルクセンサ
(51)【国際特許分類】
G01L 3/10 20060101AFI20220302BHJP
【ＦＩ】
G01L3/10 317
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020141817
(22)【出願日】2020-08-25
(71)【出願人】
【識別番号】000002185
【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮澤 清和
(57)【要約】
【課題】分解能を担保しつつ、低コスト化を実現すること。
【解決手段】トルクセンサは、センサ部と、弾性体と、検出部とを備える。センサ部は、アクチュエータの回転体である出力部のうち、回転中心から第１の距離に位置する円環状の第１の領域の回転位置と、回転中心から第１の距離よりも長い第２の距離に位置する円環状の第２の領域の回転位置とを検出する。だ弾性体は、第１の領域と、第２の領域との間に設けられる。検出部は、センサ部による検出結果に基づいて出力部に加わるトルクを検出する。
【選択図】図１
【解決手段】トルクセンサは、センサ部と、弾性体と、検出部とを備える。センサ部は、アクチュエータの回転体である出力部のうち、回転中心から第１の距離に位置する円環状の第１の領域の回転位置と、回転中心から第１の距離よりも長い第２の距離に位置する円環状の第２の領域の回転位置とを検出する。だ弾性体は、第１の領域と、第２の領域との間に設けられる。検出部は、センサ部による検出結果に基づいて出力部に加わるトルクを検出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
アクチュエータの回転体である出力部のうち、回転中心から第１の距離に位置する円環状の第１の領域の回転位置と、回転中心から前記第１の距離よりも長い第２の距離に位置する円環状の第２の領域の回転位置とを検出するセンサ部と、
前記第１の領域と、前記第２の領域との間に設けられる弾性体と、
前記センサ部による検出結果に基づいて、前記出力部に加わるトルクを検出する検出部と、
を備えるトルクセンサ。
前記第１の領域と、前記第２の領域との間に設けられる弾性体と、
前記センサ部による検出結果に基づいて、前記出力部に加わるトルクを検出する検出部と、
を備えるトルクセンサ。
【請求項2】
前記センサ部は、
前記第１の領域の回転位置を検出する第１のセンサと、前記第２の領域の回転位置を検出する第２のセンサとを有する
請求項１に記載のトルクセンサ。
前記第１の領域の回転位置を検出する第１のセンサと、前記第２の領域の回転位置を検出する第２のセンサとを有する
請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項3】
前記第１の領域に設けられる第１の位置検出用パターンと、
前記第２の領域に設けられる第２の位置検出用パターンと、
をさらに有し、
前記第１のセンサは、
前記第１の位置検出用パターンを検出することで、前記第１の領域の回転位置を検出し、
前記第２のセンサは、
前記第２の位置検出用パターンを検出することで、前記第２の領域の回転位置を検出する
請求項２に記載のトルクセンサ。
前記第２の領域に設けられる第２の位置検出用パターンと、
をさらに有し、
前記第１のセンサは、
前記第１の位置検出用パターンを検出することで、前記第１の領域の回転位置を検出し、
前記第２のセンサは、
前記第２の位置検出用パターンを検出することで、前記第２の領域の回転位置を検出する
請求項２に記載のトルクセンサ。
【請求項4】
前記検出部は、
前記第１の領域の回転位置と、前記第２の領域の回転位置との位相差に基づいて、前記トルクを検出する
請求項１に記載のトルクセンサ。
前記第１の領域の回転位置と、前記第２の領域の回転位置との位相差に基づいて、前記トルクを検出する
請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項5】
前記弾性体は、
前記弾性体を構成する部材の一部を加工することにより構成される
請求項１に記載のトルクセンサ。
前記弾性体を構成する部材の一部を加工することにより構成される
請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項6】
前記弾性体は、
前記回転中心を基準として周方向に延伸する曲線状の切欠き部を有する
請求項５に記載のトルクセンサ。
前記回転中心を基準として周方向に延伸する曲線状の切欠き部を有する
請求項５に記載のトルクセンサ。
【請求項7】
前記弾性体は、
互いに重複しない位置に、前記回転中心を基準として延伸方向が異なる複数の前記切欠き部を有する
請求項６に記載のトルクセンサ。
互いに重複しない位置に、前記回転中心を基準として延伸方向が異なる複数の前記切欠き部を有する
請求項６に記載のトルクセンサ。
【請求項8】
前記弾性体は、
前記切欠き部に挿入された緩衝材を有する
請求項６に記載のトルクセンサ。
前記切欠き部に挿入された緩衝材を有する
請求項６に記載のトルクセンサ。
【請求項9】
前記弾性体は、
非接触のぜんまいばねで構成される
請求項１に記載のトルクセンサ。
非接触のぜんまいばねで構成される
請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項10】
前記アクチュエータの出力側がオルダムタイプのカップリングを用いて、他の部材と連結される
請求項１に記載のトルクセンサ。
請求項１に記載のトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、トルクセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、労働力人口の減少に伴い、人間と同一の空間で作業にあたる協働ロボットの活躍が期待されている。協働ロボットは、人間と同一の空間で作業することから、その作業能力のみならず、動作の安全性が求められる。例えば、協働ロボットを安全に動作させるため、協働ロボットには、外部との接触や干渉等による外力を正確に検出することを目的として、予めキャリブレーションされたトルクセンサを搭載するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－１０３５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、トルクセンサは製品として高価であり、協働ロボットに搭載する際のコスト負担が問題となっている。例えば、トルクセンサの製造プロセスにおいて、ひずみゲージを利用する点がトルクセンサを高価にしている要因の１つとなっている。
【0005】
そこで、本開示では、センサとしてのトルク分解能を担保しつつ、低コスト化を実現するトルクセンサを提案する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本開示に係る一形態のトルクセンサは、センサ部と、弾性体と、検出部とを備える。センサ部は、アクチュエータの回転体である出力部のうち、回転中心から第１の距離に位置する円環状の第１の領域の回転位置と、回転中心から第１の距離よりも長い第２の距離に位置する円環状の第２の領域の回転位置とを検出する。弾性体は、第１の領域と、第２の領域との間に設けられる。検出部は、センサ部による検出結果に基づいて、出力部に加わるトルクを検出する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示に係るトルクセンサの概要を説明するための模式図である。
【図2】本開示の実施形態に係るアクチュエータの断面図である。
【図3】本開示の実施形態に係る装置の各部を回転軸方向に沿って分解して示す斜視図である。
【図4】本開示の実施形態に係る装置の各部を回転軸方向に沿って分解して示す斜視図である。
【図5】本開示の実施形態に係る起歪体の外観構成を詳細に示す三面図である。
【図8】変形例に係る切欠き部の構成例を示す図である。
【図9】変形例に係る切欠き部の構成例を示す図である。
【図10】変形例に係る緩衝材の挿入例を示す図である。
【図11】変形例に係る出力部の連結方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、本開示の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の各実施形態において、同一の部位には同一の数字又は符号を付することにより重複する説明を省略する場合がある。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の数字又は符号の後に異なる数字又は符号を付して区別する場合もある。
【0009】
また、以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
１．本開示に係る技術の概要
２．装置構成例
３．変形例
４．むすび
１．本開示に係る技術の概要
２．装置構成例
３．変形例
４．むすび
【0010】
＜＜１．本開示に係る技術の概要＞＞
本開示に係る技術の概要について説明する。本開示は、アクチュエータに搭載されるトルクセンサに関するものである。
本開示に係る技術の概要について説明する。本開示は、アクチュエータに搭載されるトルクセンサに関するものである。
【0011】
本開示の実施形態に係るトルクセンサは、いわゆる位相差式のトルクセンサである。本開示のトルクセンサは、センサ部と、弾性体と、検出部とを備える。センサ部は、アクチュエータの回転体である出力部のうち、回転中心から第１の距離に位置する円環状の第１の領域の回転位置と、回転中心から第１の距離よりも長い第２の距離に位置する円環状の第２の領域の回転位置とを検出する。弾性体は、第１の領域と、第２の領域との間に設けられる。検出部は、センサ部による検出結果に基づいて、出力部に加わるトルクを検出する。以下、図１を用いて、本開示のトルクセンサの概要について具体的に説明する。図１は、本開示に係るトルクセンサの概要を説明するための模式図である。
【0012】
本開示の実施形態に係るトルクセンサ２００（以下、適宜「トルクセンサ２００」と称する。）は、アクチュエータの回転体である出力部２０に接続される。トルクセンサ２００は、例えば、アクチュエータのモータの動力により、出力部２０と同期して、回転中心Ｃを通る回転軸周りに周方向（矢印ｄｒで示す方向）に回転する。
【0013】
図１に示すように、トルクセンサ２００は、起歪体２１０と、センサ部２２２と、検出部２２３とを備える。起歪体２１０の外観は、平面視で真円状の円形である。起歪体２１０は、モータの出力側に対応する第１出力部２１１と、アクチュエータの出力側に対応する第２出力部２１２と、第１出力部２１１から第２出力部２１２に対してモータの動力を伝達する弾性部２１３とを備える。
【0014】
弾性部２１３は、弾性体として機能する。弾性部２１３は、少なくとも、アクチュエータの回転中心Ｃから第１の距離ｄ１（モータの出力側）に位置する円環状の第１の領域Ａ１と、回転中心Ｃから第２の距離ｄ２（＞ｄ１）（アクチュエータの出力側）に位置する円環状の第２の領域Ａ２との間に設けられる。
【0015】
また、センサ部２２２は、出力部２０（起歪体２１０）のうち、第１の領域Ａ１の回転位置Ｐ１と、第２の領域Ａ２の回転位置Ｐ２とを検出する。検出部２２３は、センサ部２２２による検出結果に基づいて、出力部２０に加わるトルクを検出する。具体的には、検出部２２３は、予めキャリブレーションを行って、回転位置Ｐ１と回転位置Ｐ２との間に生じる位置の差に対応する初期位相差θ１２を記録する。そして、検出部２２３は、出力部２０に外力が作用した時に検出される回転位置Ｐ１と回転位置Ｐ２との間に生じる位置の差を、初期位相差θ１２と比較することによりトルクを検出できる。
【0016】
このように、本開示のトルクセンサ２００は、ひずみゲージを用いることなく、センサとしてのトルク分解能を担保しつつ、低コスト化を実現する。
【0017】
＜２．装置構成例＞
以下、本開示の実施形態に係る装置構成例について説明する。図２は、本開示の実施形態に係るアクチュエータの断面図である。図２は、本開示の実施形態に係るトルクセンサ２００が搭載されるアクチュエータ１を、アクチュエータ１の回転軸を含む平面のうち、鉛直方向の平面に沿って切断した切断面を示している。また、図３及び図４は、本開示の実施形態に係る装置の各部を回転軸方向に沿って分解して示す斜視図である。
以下、本開示の実施形態に係る装置構成例について説明する。図２は、本開示の実施形態に係るアクチュエータの断面図である。図２は、本開示の実施形態に係るトルクセンサ２００が搭載されるアクチュエータ１を、アクチュエータ１の回転軸を含む平面のうち、鉛直方向の平面に沿って切断した切断面を示している。また、図３及び図４は、本開示の実施形態に係る装置の各部を回転軸方向に沿って分解して示す斜視図である。
【0018】
図２に示すように、アクチュエータ１は、モータ部１０と、出力部２０とを備える。モータ部１０は、回転軸を駆動させる動力源であるギアードモータを固定するギアードモータ固定部１１と、ギアードモータによる動力を出力するギアードモータ出力部１２とを備えて構成される。
【0019】
【0020】
起歪体２１０は、所定の厚みを有する円板状であり、第１出力部２１１と、第２出力部２１２と、弾性部２１３とを備えて構成される。
【0021】
第１出力部２１１は、アクチュエータ１のギアードモータ出力部１２に接続される。第２出力部２１２は、アクチュエータ１の出力側に対応する。例えば、アクチュエータ１が協働ロボットのひじ関節部分に設置される場合、第２出力部２１２は、前腕を構成する部材に接続される。
【0022】
弾性部２１３は、第１出力部２１１から第２出力部２１２に対して、アクチュエータ１の動力を伝達する。図５は、本開示の実施形態に係る起歪体の外観構成を詳細に示す三面図である。図５は、左から順に、起歪体２１０の正面２１０ＦＰ、右側面２１０ＳＰ、及び背面２１０ＢＰを示している。図６は、図５のＶＩ－ＶＩ線断面を一部に示す斜視図である。図７は、図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線断面を一部に示す斜視図である。
【0023】
弾性部２１３は、例えば、図５～図７に示すように、回転中心Ｃを軸として周方向（矢印ｄｒで示す方向）に延伸する曲線状の切欠き部ＳＬαを有する。切欠き部ＳＬαは、起歪体２１０を構成する金属の円板に対して、円板の中心部から外周部に向かって時計回りに渦巻き状のレーザ加工を施すことにより、弾性部２１３の内部に形成される。これにより、弾性部２１３は、アクチュエータ１の動力や、出力部２０に対する外力に対して柔軟に応答する。起歪体２１０は、弾性部２１３を歪ませながら、第１出力部２１１から第２出力部２１２に対してアクチュエータ１の動力を伝達させる。
【0024】
起歪体２１０は、切欠き部ＳＬαを有する弾性部２１３により、第１出力部２１１と第２出力部２１２とを接続することにより、ばね全長を大きくすることができる。これにより、起歪体２１０に幅広い柔軟性を持たせることができる。切欠き部ＳＬαを有する弾性部２１３をばねと見立てたときのばね定数は、例えば、以下の式（１）で表現される。式（１）において、「Ｅ」は、縦弾性係数を示し、「ｂ」は、ばねの幅を示し、「ｔ」は、ばねの厚さを示し、「Ｌ」は、ばねの全長を示す。
【0025】
【数1】
【0026】
また、図３～図５、又は図７に示すように、トルクセンサ２００の機能部２２０は、エンコーダディスク２２１と、センサ部２２２と、検出部２２３とを備えて構成される。エンコーダディスク２２１は、アクチュエータ１のモータ部１０の出力側に対応する位置に設けられる第１のエンコーダディスク２２１ａと、アクチュエータ１の出力側に対応する位置に設けられる第２のエンコーダディスク２２１ｂとで構成される。
【0027】
第１のエンコーダディスク２２１ａ及び第２のエンコーダディスク２２１ｂは、それぞれ、起歪体２１０（出力部２０）のうち、起歪体２１０の背面２１０ＢＰ（モータ部１０側の面）に設置される。
【0028】
第１のエンコーダディスク２２１ａの内径は、アクチュエータ１の回転中心Ｃから第１の距離ｄ１に一致する。これにより、第１のエンコーダディスク２２１ａの中心と回転中心Ｃと合わせて、第１のエンコーダディスク２２１ａを設置したとき、第１のエンコーダディスク２２１ａは、モータ部１０の出力側に対応する位置（第１の領域Ａ１）に配置される。第１のエンコーダディスク２２１ａには、第１のセンサ２２２ａが読み取り可能な位置検出用パターンが設けられる。第１のエンコーダディスク２２１ａに設けられる位置検出用パターンは、第１の領域Ａ１に設けられる第１の位置検出用パターンとして機能する。
【0029】
また、第２のエンコーダディスク２２１ｂの内径は、アクチュエータ１の回転中心Ｃから第２の距離ｄ２に一致する。これにより、第２のエンコーダディスク２２１ｂの中心と回転中心Ｃと合わせて、第２のエンコーダディスク２２１ｂを設置したとき、第２のエンコーダディスク２２１ｂは、アクチュエータ１の出力側に対応する位置（第２の領域Ａ２）に配置される。第２のエンコーダディスク２２１ｂには、第２のセンサ２２２ｂが読み取り可能な位置検出用パターンが設けられる。第２のエンコーダディスク２２１ｂに設けられる位置検出用パターンは、第２の領域Ａ２に設けられる第２の位置検出用パターンとして機能する。なお、トルクセンサ２００は、エンコーダディスク２２１を搭載する例に限定される必要はなく、第１の領域Ａ１の回転位置及び第２の領域Ａ２の回転位置を検出可能な位置検出パターンを、起歪体２１０の背面２１０ＢＰ（モータ部１０側の面）に直接設けてもよい。
【0030】
センサ部２２２は、位置検出用のエンコーダＩＣ（Integrated Circuit）である。センサ部２２２は、モータ部１０の出力側（出力部２０の内周側）に設置される第１のセンサ２２２ａと、アクチュエータ１の出力側（出力部２０の外周側）に設置される第２のセンサ２２２ｂとを備える。
【0031】
第１のセンサ２２２ａは、第１のエンコーダディスク２２１ａ（の位置検出パターン）を読み取ることにより、アクチュエータ１の回転中心Ｃから第１の距離ｄ１（モータの出力側）に位置する円環状の第１の領域Ａ１の回転位置（例えば、回転位置Ｐ１）を検出する。第２のセンサ２２２ｂは、第２のエンコーダディスク２２１ｂ（の位置検出パターン）を読み取ることにより、アクチュエータ１の回転中心Ｃから第２の距離ｄ２（モータの出力側）に位置する円環状の第２の領域Ａ２の回転位置（例えば、回転位置Ｐ２）を検出する。第１のセンサ２２２ａ及び第２のセンサ２２２ｂは、異方性磁気抵抗センサ等の磁気式のセンサや、光学変位センサなどの光学式のセンサや、渦電流型変位センサ等の誘導電流式のセンサ等により実現できる。
【0032】
検出部２２３は、センサ部２２２に対応するエンコーダＩＣ等と共にエンコーダ基板に設置されるトルク検出用のＩＣである。検出部２２３は、センサ部２２２による検出結果に基づいて、出力部２０に加わるトルクを検出する。検出部２２３により検出されるトルクは、以下の式（２）により算出される。
【0033】
トルク（Torque）＝（（θ２－θ１）＋θoffset）×Gain（CW，CCW）・・・（２）
【0034】
前述の式（２）において、「θoffset」は、無負荷時（重力加速度のみが作用している時）においてセンサ部２２２により検出されるセンサ値の差分を示す。また、前述の式（２）において、「θ１」は、モータ部１０の出力側（出力部２０の内周側）に設置される第１のセンサ２２２ａにより検出されるセンサ値を示す。また、前述の式（２）において、「θ２」は、アクチュエータ１の出力側（出力部２０の外周側）に設置される第２のセンサ２２２ｂにより検出されるセンサ値を示す。また、以下の式（２）において、「Gain CW」は、ＣＷ（Clock Wise）方向（時計回り方向）の起歪体２１０の感度を示す。また、以下の式（２）において、「Gain CCW」は、ＣＣＷ（Counter Clock Wise）方向（反時計回り方向）の起歪体２１０の感度を示す。「θoffset」、「Gain CW」及び「Gain CCW」は、事前にキャリブレーションを実行して予め計測される。
【0035】
起歪体２１０は、弾性部２１３を歪ませながら、第１出力部２１１から第２出力部２１２に対して、アクチュエータ１の動力を伝達する。このため、第１出力部２１１と、第２出力部２１２との間に位相差（回転位置のずれ）が生じる。また、アクチュエータ１の動作中に出力部２０が外力を受けた場合にも、起歪体２１０が備える弾性部２１３が歪み、第１出力部２１１と、第２出力部２１２との間に位相差（回転位置のずれ）が生じる。検出部２２３は、アクチュエータ１が外力を受けていない無負荷時の位相差を予め計測しておくことにより、アクチュエータ１が外力を受けた時のトルクを検出できる。具体的に、前述の式（２）に示すように、アクチュエータ１が外力を受けていない無負荷時の位相差に対応する「θoffset」と、アクチュエータ１が外力を受けている時のアクチュエータ１の出力側（出力部２０の外周側）とモータ部１０の出力側（出力部２０の内周側）との差に対応する「θ２－θ１」基づいて、トルクを算出できる。なお、センサ部２２２による位置検出と、検出部２２３によるトルク検出は同一のＩＣが処理してもよい。
【0036】
【0037】
上記実施形態では、起歪体２１０を構成する金属の円板に対して、レーザーカットにより円板の中心部から外周部に向かって時計回りに渦巻き状の一筆書き加工を施すことにより、弾性部２１３に切欠き部ＳＬαを設ける例を説明した。この例には特に限定される必要はなく、弾性部２１３は、互いに重複しない位置に、回転中心Ｃを基準として、延伸方向が異なる複数の切欠き部を有してもよい。例えば、図８に示すように、弾性部２１３は、互いに重複しない位置に、切欠き部ＳＬＲと、切欠き部ＳＬＬとを有してもよい。切欠き部ＳＬＲは、起歪体２１０を構成する金属の円板に対して、円板の中心部から外周部に向かって加工始点ＳＰＲから加工終点ＥＰＲまで時計回りに渦巻き状のレーザ加工を施すことにより、弾性部２１３の内部に形成される。また、切欠き部ＳＬＬは、起歪体２１０を構成する金属の円板に対して、円板の中心部から外周部に向かって加工始点ＳＰＬから加工終点ＥＰＬまで時計回りに渦巻き状のレーザ加工を施すことにより、弾性部２１３の内部に形成される。
【0038】
なお、時計回り方向の切欠き部ＳＬＲと、反時計回り方向の切欠き部ＳＬＬとを１枚の円板に加工して起歪体２１０を構成する例には限定されない。例えば、時計回り方向の切欠き部ＳＬＲを有する円板と、反時計回り方向の切欠き部ＳＬＬを有する円板とを、回転軸方向に重ね合わせて起歪体２１０を構成してもよい。
【0039】
＜３－１－２．弾性部のバリエーション（２）＞
また、弾性部２１３は、上記実施形態で説明した切欠き部ＳＬや、図８に示す例とは異なる形状を有してもよい。図９は、変形例に係る切欠き部の構成例を示す図である。図９に示すように、弾性部２１３は、起歪体２１０を構成する部材の一部を加工することにより、複数の切欠き部ＳＬβを有してもよい。
また、弾性部２１３は、上記実施形態で説明した切欠き部ＳＬや、図８に示す例とは異なる形状を有してもよい。図９は、変形例に係る切欠き部の構成例を示す図である。図９に示すように、弾性部２１３は、起歪体２１０を構成する部材の一部を加工することにより、複数の切欠き部ＳＬβを有してもよい。
【0040】
＜３－１－２．弾性部のバリエーション（３）＞
また、弾性部２１３は、起歪体２１０を加工することにより構成する例には限定されない、例えば、起歪体２１０が備える弾性部２１３の箇所に、ぜんまいばねを採用してもよい。これにより、トルクセンサ２００の量産する際の更なるコストカット効果を期待できる。
また、弾性部２１３は、起歪体２１０を加工することにより構成する例には限定されない、例えば、起歪体２１０が備える弾性部２１３の箇所に、ぜんまいばねを採用してもよい。これにより、トルクセンサ２００の量産する際の更なるコストカット効果を期待できる。
【0041】
＜３－２．緩衝材＞
また、上記実施形態及び変形例において、切欠き部ＳＬに緩衝材ＢＭを挿入してもよい。図１０は、変形例に係る緩衝材の挿入例を示す図である。図１０に示すように、弾性部１３が有する切欠き部ＳＬの全周に渡って緩衝材ＢＭを挿入する。緩衝材には、シリコンゴムやエラストマーなどを採用できる。これにより、ダンパー効果を期待できる。
また、上記実施形態及び変形例において、切欠き部ＳＬに緩衝材ＢＭを挿入してもよい。図１０は、変形例に係る緩衝材の挿入例を示す図である。図１０に示すように、弾性部１３が有する切欠き部ＳＬの全周に渡って緩衝材ＢＭを挿入する。緩衝材には、シリコンゴムやエラストマーなどを採用できる。これにより、ダンパー効果を期待できる。
【0042】
＜３－３．アクチュエータの出力側の連結方法＞
図１１は、変形例に係る出力部の連結方法の一例を示す図である。図１１に示すように、上記実施形態及び変形例において、アクチュエータ１の出力側がオルダムタイプのカップリング３０を用いて、他の部材と連結されるようにしてもよい。これにより、起歪体２１０が弾性部２１３を有することにより発生し得る軸心のずれを吸収できる。
図１１は、変形例に係る出力部の連結方法の一例を示す図である。図１１に示すように、上記実施形態及び変形例において、アクチュエータ１の出力側がオルダムタイプのカップリング３０を用いて、他の部材と連結されるようにしてもよい。これにより、起歪体２１０が弾性部２１３を有することにより発生し得る軸心のずれを吸収できる。
【0043】
＜３－４．画像処理によるトルクの検出＞
上記実施形態及び変形例において、トルクセンサ２００は、起歪体２１０が備える弾性部２１３の切欠き部ＳＬの間隔を撮像した画像を取得し、取得した画像からトルクを検出してもよい。このとき、トルクセンサ２００は、エンコーダディスク２２１及びセンサ部２２２の代わりに、弾性部２１３に設けられた切欠き部ＳＬの間隔を撮像可能な撮像部と、撮像部により取得された画像を認識する画像認識部を備えればよい。画像認識部は、例えば、切欠き部ＳＬの画像を入力して、アクチュエータ１（出力部２０）に加わるトルクの推定値を出力する学習済みモデルを用いるように構成できる。学習済みモデルは、ＣＮＮ（Convolutional Neural Network）など、機械学習に用いられる任意の学習アルゴリズムを用いて生成できる。
上記実施形態及び変形例において、トルクセンサ２００は、起歪体２１０が備える弾性部２１３の切欠き部ＳＬの間隔を撮像した画像を取得し、取得した画像からトルクを検出してもよい。このとき、トルクセンサ２００は、エンコーダディスク２２１及びセンサ部２２２の代わりに、弾性部２１３に設けられた切欠き部ＳＬの間隔を撮像可能な撮像部と、撮像部により取得された画像を認識する画像認識部を備えればよい。画像認識部は、例えば、切欠き部ＳＬの画像を入力して、アクチュエータ１（出力部２０）に加わるトルクの推定値を出力する学習済みモデルを用いるように構成できる。学習済みモデルは、ＣＮＮ（Convolutional Neural Network）など、機械学習に用いられる任意の学習アルゴリズムを用いて生成できる。
【0044】
＜＜４．むすび＞＞
本開示の実施形態に係るトルクセンサ２００は、センサ部２２２と、弾性体である起歪体２１０と、検出部２２３とを備える。センサ部２２２は、アクチュエータ１の回転体である出力部２０のうち、回転中心Ｃから第１の距離ｄ１に位置する円環状の第１の領域Ａ１の回転位置（例えば、回転位置Ｐ１）と、回転中心Ｃから第１の距離ｄ１よりも長い第２の距離ｄ２に位置する円環状の第２の領域Ａ２の回転位置（例えば、回転位置Ｐ２）とを検出する。弾性体である起歪体２１０は、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との間に設けられる。検出部２２３は、センサ部２２２による検出結果に基づいて、出力部２０に加わるトルクを検出する。
本開示の実施形態に係るトルクセンサ２００は、センサ部２２２と、弾性体である起歪体２１０と、検出部２２３とを備える。センサ部２２２は、アクチュエータ１の回転体である出力部２０のうち、回転中心Ｃから第１の距離ｄ１に位置する円環状の第１の領域Ａ１の回転位置（例えば、回転位置Ｐ１）と、回転中心Ｃから第１の距離ｄ１よりも長い第２の距離ｄ２に位置する円環状の第２の領域Ａ２の回転位置（例えば、回転位置Ｐ２）とを検出する。弾性体である起歪体２１０は、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２との間に設けられる。検出部２２３は、センサ部２２２による検出結果に基づいて、出力部２０に加わるトルクを検出する。
【0045】
このようなことから、トルクセンサ２００は、ひずみゲージを用いることなく、センサのトルク分解能を担保しつつ、低コスト化を実現する。
【0046】
また、トルクセンサ２００のセンサ部２２２は、第１の領域Ａ１の回転位置（例えば、回転位置Ｐ１）を検出する第１のセンサ２２２ａと、第２の領域Ａ２の回転位置（例えば、回転位置Ｐ２）を検出する第２のセンサ２２２ｂとを有する。これにより、第１の領域Ａ１の回転位置と、第２の領域Ａ２の回転位置とを精度よく検出できる。
【0047】
また、トルクセンサ２００は、第１の領域Ａ１に設けられる第１の位置検出用パターンとして機能する第１のエンコーダディスク２２１ａと、第２の領域Ａ２に設けられる第２の位置検出用パターンとして機能する第２のエンコーダディスク２２１ｂとをさらに有する。第１のセンサ２２２ａは、第１の位置検出用パターンとして機能する第１のエンコーダディスク２２１ａを検出することで、第１の領域Ａ１の回転位置（例えば、回転位置Ｐ１）を検出する。第２のセンサ２２２ｂは、第２の位置検出用パターンとして機能する第２のエンコーダディスク２２１ｂを検出することで、第２の領域Ａ２の回転位置（例えば、回転位置Ｐ２）を検出する。これにより、簡易な構成で、第１の領域Ａ１の回転位置と、第２の領域Ａ２の回転位置とを検出できる。
【0048】
また、トルクセンサ２００の検出部２２３は、第１の領域Ａ１の回転位置Ｐ１と、第２の領域Ａ２の回転位置Ｐ２との位相差に基づいて、トルクを検出する。これにより、トルク分解能を担保できる。
【0049】
また、トルクセンサ２００の弾性体である起歪体２１０は、起歪体２１０を構成する部材の一部を加工することにより構成される。これにより、起歪体２１０の製造コストをできるだけ抑えることができる。
【0050】
また、トルクセンサ２００の弾性体である起歪体２１０は、アクチュエータ１の回転中心Ｃを基準として周方向（例えば、矢印ｄｒで示す方向）に延伸する曲線状の切欠き部ＳＬを有する。これにより、起歪体２１０を弾性体として機能させることができる。
【0051】
また、トルクセンサ２００の弾性体である起歪体２１０は、互いに重複しない位置に、回転中心Ｃを基準として延伸方向が異なる切欠き部ＳＬＲと、切欠き部ＳＬＬとを有する。これにより、時計回り方向（ＣＷ方向）と、反時計回り方向（ＣＣＷ方向）でのトルクゲインの差異を低減させることができる。
【0052】
また、トルクセンサ２００の弾性体である起歪体２１０は、切欠き部ＳＬに挿入された緩衝材ＢＭを有する。これにより、ダンパー効果を期待できる。
【0053】
また、トルクセンサ２００の弾性体である起歪体２１０は、非接触のぜんまいばねで構成されてもよい。これにより、切欠き部ＳＬを形成するためのレーザ加工を実施する場合と比較して、トルクセンサ２００の量産する際の更なるコストカット効果を期待できる。
【0054】
また、トルクセンサ２００は、アクチュエータ１の出力側がオルダムタイプのカップリング３０を用いて、他の部材と連結されるようにしてもよい。これにより、起歪体２１０が弾性部２１３を有することにより発生し得る軸心のずれを吸収できる。
【0055】
以上、本開示の実施形態及び変形例について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【0056】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示の技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者にとって明らかな他の効果を奏しうる。
【0057】
なお、本開示の技術は、本開示の技術的範囲に属するものとして、以下のような構成もとることができる。
（１）
アクチュエータの回転体である出力部のうち、回転中心から第１の距離に位置する円環状の第１の領域の回転位置と、回転中心から前記第１の距離よりも長い第２の距離に位置する円環状の第２の領域の回転位置とを検出するセンサ部と、
前記第１の領域と、前記第２の領域との間に設けられる弾性体と、
前記センサ部による検出結果に基づいて、前記出力部に加わるトルクを検出する検出部と、
を備えるトルクセンサ。
（２）
前記センサ部は、
前記第１の領域の回転位置を検出する第１のセンサと、前記第２の領域の回転位置を検出する第２のセンサとを有する
前記（１）に記載のトルクセンサ。
（３）
前記第１の領域に設けられる第１の位置検出用パターンと、
前記第２の領域に設けられる第２の位置検出用パターンと、
をさらに有し、
前記第１のセンサは、
前記第１の位置検出用パターンを検出することで、前記第１の領域の回転位置を検出し、
前記第２のセンサは、
前記第２の位置検出用パターンを検出することで、前記第２の領域の回転位置を検出する
前記（２）に記載のトルクセンサ。
（４）
前記検出部は、
前記第１の領域の回転位置と、前記第２の領域の回転位置との位相差に基づいて、前記トルクを検出する
前記（１）に記載のトルクセンサ。
（５）
前記弾性体は、
前記弾性体を構成する部材の一部を加工することにより構成される
前記（１）に記載のトルクセンサ。
（６）
前記弾性体は、
前記回転中心を基準として周方向に延伸する曲線状の切欠き部を有する
前記（５）に記載のトルクセンサ。
（７）
前記弾性体は、
互いに重複しない位置に、前記回転中心を基準として延伸方向が異なる複数の前記切欠き部を有する
前記（６）に記載のトルクセンサ。
（８）
前記弾性体は、
前記切欠き部に挿入された緩衝材を有する
前記（６）に記載のトルクセンサ。
（９）
前記弾性体は、
非接触のぜんまいばねで構成される
前記（１）に記載のトルクセンサ。
（１０）
前記アクチュエータの出力側がオルダムタイプのカップリングを用いて、他の部材と連結される
前記（１）に記載のトルクセンサ。
（１）
アクチュエータの回転体である出力部のうち、回転中心から第１の距離に位置する円環状の第１の領域の回転位置と、回転中心から前記第１の距離よりも長い第２の距離に位置する円環状の第２の領域の回転位置とを検出するセンサ部と、
前記第１の領域と、前記第２の領域との間に設けられる弾性体と、
前記センサ部による検出結果に基づいて、前記出力部に加わるトルクを検出する検出部と、
を備えるトルクセンサ。
（２）
前記センサ部は、
前記第１の領域の回転位置を検出する第１のセンサと、前記第２の領域の回転位置を検出する第２のセンサとを有する
前記（１）に記載のトルクセンサ。
（３）
前記第１の領域に設けられる第１の位置検出用パターンと、
前記第２の領域に設けられる第２の位置検出用パターンと、
をさらに有し、
前記第１のセンサは、
前記第１の位置検出用パターンを検出することで、前記第１の領域の回転位置を検出し、
前記第２のセンサは、
前記第２の位置検出用パターンを検出することで、前記第２の領域の回転位置を検出する
前記（２）に記載のトルクセンサ。
（４）
前記検出部は、
前記第１の領域の回転位置と、前記第２の領域の回転位置との位相差に基づいて、前記トルクを検出する
前記（１）に記載のトルクセンサ。
（５）
前記弾性体は、
前記弾性体を構成する部材の一部を加工することにより構成される
前記（１）に記載のトルクセンサ。
（６）
前記弾性体は、
前記回転中心を基準として周方向に延伸する曲線状の切欠き部を有する
前記（５）に記載のトルクセンサ。
（７）
前記弾性体は、
互いに重複しない位置に、前記回転中心を基準として延伸方向が異なる複数の前記切欠き部を有する
前記（６）に記載のトルクセンサ。
（８）
前記弾性体は、
前記切欠き部に挿入された緩衝材を有する
前記（６）に記載のトルクセンサ。
（９）
前記弾性体は、
非接触のぜんまいばねで構成される
前記（１）に記載のトルクセンサ。
（１０）
前記アクチュエータの出力側がオルダムタイプのカップリングを用いて、他の部材と連結される
前記（１）に記載のトルクセンサ。
【符号の説明】
【0058】
１ アクチュエータ
１０ モータ部
２０ 出力部
３０ カップリング
２００ トルクセンサ
２１０ 起歪体
２１１ 第１出力部
２１２ 第２出力部
２１３ 弾性部
２２０ 機能部
２２１ エンコーダディスク
２２１ａ 第１のエンコーダディスク
２２１ｂ 第２のエンコーダディスク
２２２ センサ部
２２２ａ 第１のセンサ
２２２ｂ 第２のセンサ
２２３ 検出部
１０ モータ部
２０ 出力部
３０ カップリング
２００ トルクセンサ
２１０ 起歪体
２１１ 第１出力部
２１２ 第２出力部
２１３ 弾性部
２２０ 機能部
２２１ エンコーダディスク
２２１ａ 第１のエンコーダディスク
２２１ｂ 第２のエンコーダディスク
２２２ センサ部
２２２ａ 第１のセンサ
２２２ｂ 第２のセンサ
２２３ 検出部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】