特開 2024-29491 トルクセンサ

(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】P2024029491

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】トルクセンサ

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/14 20060101AFI20240228BHJP

   G01L 3/10 20060101ALI20240228BHJP

【ＦＩ】

G01L3/14 Z

G01L3/10 311

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022131791

(22)【出願日】2022-08-22

(71)【出願人】

【識別番号】000105659

【氏名又は名称】ニデックコンポーネンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阿部 純一

(57)【要約】

【課題】 発熱体からの熱が伝達される第１構造体又は第２構造体の変形を均一化することができ、印加されたトルクを正確に検出することが可能なトルクセンサを提供する。
【解決手段】 環状の第１構造体１１の内側に、第１構造体と同心状に環状の第２構造体１２が配置される。複数の第３構造体１３は、第１構造体と前記第２構造体とを接続する。複数の歪センサ１４は、第１構造体と前記第２構造体との間の歪を検出する。第１熱伝導部材１５は、第２構造体の第１面１２ａに接触された第１接触部１５ａと、第２構造体の第１側面１２ｄに対応して配置される第２接触部１５ｂとを有する。第２熱伝導部材１６は、第２構造体の第２面１２ｂに接触された第３接触部１６ａと、第１熱伝導部材の第２接触部に接触された第４接触部１６ｂとを有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状の第１構造体と、
前記第１構造体の内側に、前記第１構造体と同心状に配置され、環状の第１面と、前記第１面と平行な環状の第２面と、環状の前記第１面と環状の前記第２面とを内側で繋ぐ第１側面と、環状の前記第１面と環状の前記第２面とを外側で繋ぐ第２側面とを有する環状の第２構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体とを接続する複数の第３構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体との間の歪を検出する複数の歪センサと、
前記第２構造体の前記第１面に接触された第１接触部と、前記第２構造体の前記第１側面に対応して配置される筒状の第２接触部とを有する第１熱伝導部材と、
前記第２構造体の前記第２面に接触された第３接触部と、前記第１側面に対応して配置され、前記第１熱伝導部材の前記第２接触部に接触された筒状の第４接触部とを有する第２熱伝導部材と、
を具備するトルクセンサ。

【請求項2】

第１構造体と、前記第２構造体と、前記複数の第３構造体は、第１熱伝導率を有し、前記第１熱伝導部材と前記第２熱伝導部材は、前記第１熱伝導率より高い第２熱伝導率を有することを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。

【請求項3】

前記第１熱伝導部材の前記第１接触部は、環状であり、前記第２熱伝導部材の前記第３接触部は、環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。

【請求項4】

前記第１熱伝導部材の前記第１接触部は、前記複数の歪センサが配置された領域以外の領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。

【請求項5】

前記第１熱伝導部材の前記第１接触部は、前記複数の歪センサが配置された領域と対応する領域に凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。

【請求項6】

前記第１構造体と、前記第２構造体と、前記第３構造体は、樹脂材により構成され、
前記第１熱伝導部材と前記第２熱伝導部材は、前記樹脂材の熱伝達率より高い熱伝達率を有する金属により構成され、
前記第１熱伝導部材の前記第２接触部と前記第２熱伝導部材の前記第４接触部が一体的に構成されることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。

【請求項7】

環状の第１面と、前記第１面と平行な環状の第２面と、環状の前記第１面と環状の前記第２面を外側で繋ぐ第１側面と、環状の前記第１面と環状の前記第２面を内側で繋ぐ第１側面とを有する環状の第１構造体と、
前記第１構造体の内側に、前記第１構造体と同心状に配置された環状の第２構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体とを接続する複数の第３構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体との間の歪を検出する複数の歪センサと、
前記第１構造体の前記第１面に接触された第１接触部と、前記第１構造体の前記第１側面と対応して配置される筒状の第２接触部とを有する第１熱伝導部材と、
前記第１構造体の前記第２面に接触された第３接触部と、前記第１構造体の前記第１側面と対応して配置され、前記第１熱伝導部材の前記第２接触部に接触される筒状の第４接触部とを有する第２熱伝導部材と、
を具備するトルクセンサ。

【請求項8】

環状の第１構造体と、
前記第１構造体の内側に、前記第１構造体と同心状に配置され、発熱体からの熱を受ける環状の第１面と、前記第１面と平行な環状の第２面と、環状の前記第１面と環状の前記第２面とを内側で繋ぐ第１側面と、環状の前記第１面と環状の前記第２面とを外側で繋ぐ第２側面とを有する環状の第２構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体とを接続する複数の第３構造体と、
前記第１構造体と前記第２構造体との間の歪を検出する複数の歪センサと、
前記第２構造体の前記第２面に接触された第３接触部と、前記第１側面に対応して配置され、前記発熱体からの熱を受ける筒状の第４接触部とを有する第２熱伝導部材と、
を具備するトルクセンサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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関する。

【背景技術】

【0002】

歪センサに対する熱の影響を防止した力／トルクセンサが開発されている。この力／トルクセンサは、中央ボアを有するツールインターフェース領域と、ツールインターフェース領域の周りに配置された環状のマウントインターフェース領域と、ツールインターフェース領域とマウントインターフェース領域とを接続する複数のビームと、中央ボアに接触する熱伝動部材と、熱伝動部材と中央ボア以外の部分とを絶縁する熱絶縁部材とを具備している（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１９６３６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

トルクセンサが適用されるロボットアームは、モータやモータの制御回路等の発熱体を含んでいる。例えば第１構造体と、第２構造体と、これらを接続する梁としての複数の第３構造体と、を具備するトルクセンサにおいて、例えば第２構造体の表面に発熱体からの熱が伝達される場合、第２構造体の表面と、表面に平行な裏面との間に温度差が生じる。このため、第２構造体の表面から裏面に向かって温度分布が不均一となり、さらに、第２構造体の表面内及び裏面内においても温度分布が不均一なる。この結果、第１構造体と第２構造体との間にトルクが印加された場合、第２構造体は均一に変形しないこととなり、第１構造体と第２構造体との間に接続された複数の歪センサは、印加されたトルクを正確に検出することができない。この課題は、第２構造体に限らず、第１構造体に発熱体からの熱が伝達される場合においても発生する。

【0005】

本発明は、発熱体からの熱が伝達される第１構造体又は第２構造体の変形を均一化することができ、印加されたトルクを正確に検出することが可能なトルクセンサを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態のトルクセンサは、環状の第１構造体と、前記第１構造体の内側に、前記第１構造体と同心状に配置され、環状の第１面と、前記第１面と平行な環状の第２面と、環状の前記第１面と環状の前記第２面とを内側で繋ぐ第１側面と、環状の前記第１面と環状の前記第２面とを外側で繋ぐ第２側面とを有する環状の第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体とを接続する複数の第３構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間の歪を検出する複数の歪センサと、前記第２構造体の前記第１面に接触された第１接触部と、前記第２構造体の前記第１側面に対応して配置される筒状の第２接触部とを有する第１熱伝導部材と、前記第２構造体の前記第２面に接触された第３接触部と、前記第１側面に対応して配置され、前記第１熱伝導部材の前記第２接触部に接触された筒状の第４接触部とを有する第２熱伝導部材と、を具備するトルクセンサ。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態に係るトルクセンサを示す平面図。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図。

【図3】図１に示す第１熱伝導部材を取出して概略的に示す図。

【図4】第１熱伝導部材の第１変形例を概略的に示す図。

【図5】図４に示す第１熱伝導部材と歪センサの位置を概略的に示す図。

【図6】第１熱伝導部材の第２変形例を概略的に示す図。

【図7】第２実施形態に係るトルクセンサを示す断面図。

【図8】第３実施形態に係るトルクセンサを示す断面図。

【図9】図８の一部を取出して示すものであり、一部を断面として示す斜視図。

【図10】第４実施形態に係るトルクセンサを示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

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。

【0009】

（第１実施形態）
図１、図２は、第１実施形態に係るトルクセンサを示している。トルクセンサ１０は、第１構造体１１と、第２構造体１２と、複数の第３構造体１３と、複数の歪センサ１４、第１熱伝導部材１５、第２熱伝導部材１６などを具備している。

【0010】

第１構造体１１と、第２構造体１２は、環状であり、第２構造体１２は、第１構造体１１の内側に同心状に配置されている。第１構造体１１と第２構造体１２は、放射状に配置された複数の梁としての第３構造体１３により接続されている。複数の第３構造体１３は、第１構造体１１と第２構造体１２との間でトルクを伝達する。

【0011】

第１構造体１１、第２構造体１２、及び複数の第３構造体１３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、例えば樹脂材を使用することも可能である。

【0012】

図２に示すように、第１構造体１１、第２構造体１２、及び複数の第３構造体１３は、例えば同じ厚みを有しているが、第３構造体１３の厚みは、第１構造体１１及び第２構造体１２の厚みより薄くてもよい。トルクセンサ１０の機械的な強度は、第３構造体１３の厚みや幅、長さにより設定される。

【0013】

第１構造体１１及び第２構造体１２は、第１面（表面）１１ａ、１２ａと、第１面１１ａ、１２ａと平行な第２面（裏面）１１ｂ、１２ｂとをそれぞれ有している。第１構造体１１は、第１面１１ａと第２面１１ｂとを繋ぐ側面１１ｃを少なくとも含み、第２構造体１２は、中央の開口部１２ｃ内に第１面１２ａと第２面１２ｂとを繋ぐ側面１２ｄを少なくとも有している。

【0014】

第１構造体１１は、第１面１１ａから第２面１１ｂに貫通する複数の孔１１ｄを含み、第２構造体１２は、第１面１２ａから第２面１２ｂ貫通する複数の孔１２ｅを含んでいる。

【0015】

第１構造体１１と第２構造体１２との間で、複数の第３構造体１３以外の位置には、複数の歪センサ１４が設けられる。具体的には、複数の歪センサ１４は、第１構造体１１の第１面１１ａと第２構造体１２の第１面１２ａとの間で、第１構造体１１及び第２構造体１２の中心（トルクの作用中心）に対して対称な位置に等間隔に配置される。さらに、具体的には、図１において、８個の歪センサ１４は、それぞれ例えば４５°離れた位置に配置される。歪センサ１４の数は、８個に限定されるものではなく、例えば４個、３個、２個であってもよい。

【0016】

歪センサ１４は、第３構造体１３以外の位置に設けているが、第１構造体１１と第２構造体１２との間のトルクにより生じる歪を検出することができれば、第３構造体１３に歪センサ１４を設けてもよい。

【0017】

各歪センサ１４は、起歪体１４ａと、図示せぬ歪ゲージとしての例えば複数の薄膜抵抗を具備している。複数の薄膜抵抗は、起歪体１４ａ上に配置される。起歪体１４ａの厚みは、第３構造体１３の厚みより薄い。複数の薄膜抵抗は、ブリッジ回路を構成する。

【0018】

起歪体１４ａの一端部は、第１構造体１１上に固定され、起歪体１４ａの他端部は、第２構造体１２上に固定される。起歪体１４ａの固定方法は、例えばネジ止め、溶接、接着材を用いた接着を用いることが可能である。ネジ止めの場合、起歪体１４ａの両端部上に図示せぬ押え部材がそれぞれ載置され、これら押え部材がネジにより第１構造体１１及び第２構造体１２に固定されることにより、起歪体１４ａが第１構造体１１及び第２構造体１２に固定される。

【0019】

図２に示すように、第２構造体１２の第１面１２ａには、第１熱伝導部材１５が装着され、第２構造体１２の第２面１２ｂには、第２熱伝導部材１６が装着される。

【0020】

図３に示すように、第１熱伝導部材１５は、第２構造体１２の第１面１２ａの全面に接触される環状のフランジとしての第１接触部１５ａと、第１接触部１５ａの内側で、第２構造体１２の開口部１２ｃ内に挿入される筒状の第２接触部１５ｂとを含んでいる。第１接触部１５ａは、第２構造体１２の複数の孔１２ｅに対応して、複数の孔１５ｃを含んでいる。

【0021】

図１、図２に示す第２熱伝導部材１６は、第２構造体１２の第２面１２ｂの全面に接触される環状のフランジとしての第３接触部１６ａと、第２構造体１２の開口部１２ｃ内に挿入される筒状の第４接触部１６ｂとを含んでいる。第４接触部１６ｂは、第２構造体１２の開口部１２ｃ内に挿入された状態において、第２構造体１２の開口部１２ｃの側面１２ｄと第１熱伝導部材１５の第２接触部１５ｂとに接触される。第２熱伝導部材１６の第４接触部１６ｂが第２構造体１２の側面１２ｄに接触されるのは、例えば芯出しのためである。このため、心出しができれば、第２熱伝導部材１６の第４接触部１６ｂの長さ（第２構造体１２の第１面１１ａと第２面１１ｂと直交する方向の長さ）は、第２構造体１２の厚み（第２構造体１２の第１面１１ａと第２面１１ｂと直交する方向の厚み）の半分以下であってもよい。

【0022】

さらに、第２熱伝導部材１６の第４接触部１６ｂは、第１熱伝導部材１５の第２接触部１５ｂに接触されていれば、第２構造体１２の開口部１２ｃの側面１２ｄに接触されていなくてもよい。或いは、第２熱伝導部材１６の第４接触部１６ｂは、複数箇所で第２構造体１２の側面１２ｄに接触してもよい。第４接触部１６ｂと第２構造体１２の側面１２ｄとの接触は、点接触や線接触でもよい。第４接触部１６ｂと第２構造体１２の側面１２ｄとの接触位置は、歪センサ１４が配置される位置を避けてもよい。

【0023】

また、第２接触部１５ｂと第４接触部１６ｂは、熱伝導を良好とするため、これらの間にグリスを塗布したり、第２接触部１５ｂと第４接触部１６ｂを機械的に接続したりしてもよい。

【0024】

さらに第３接触部１３ａは第２構造体１２の複数の孔１２ｅに対応して、複数の孔１６ｃを含んでいる。

【0025】

第１熱伝導部材１５及び第２熱伝導部材１６は、トルクセンサ１０の材料に比べて高い熱伝導率を有する材料により構成される。具体的には、トルクセンサ１０がステンレススチールにより構成される場合、第１熱伝導部材１５及び第２熱伝導部材１６は、例えばアルミニウム、真鍮、銅、又は銅合金により構成される。しかし、これらの材料は、例示であり、その他の材料を適用することが可能である。また、第１熱伝導部材１５の材料と第２熱伝導部材１６の材料は、トルクセンサ１０の材料の熱伝導率より高ければ、異なる材料を適用してもよい。

【0026】

また、図２に示すように、第２熱伝導部材１６の第３接触部１６ａ及び第４接触部１６ｂの厚みは、第１熱伝導部材１５の第１接触部１５ａ及び第２接触部１５ｂの厚みより厚くされている。しかし、第１熱伝導部材１５及び第２熱伝導部材１６に適用される材料に応じて、第１熱伝導部材１５及び第２熱伝導部材１６の厚みを変えることが可能である。

【0027】

上記構成のトルクセンサ１０が図示せぬロボットアームの関節に取付けられる場合、第１構造体１１の複数の孔１１ｄに複数のボルトがそれぞれ挿入され、第１構造体１１の例えば第２面１１ｂにロボットアームの関節の一方が接続される。また、第２構造体１２の複数の孔１２ｅ、第１熱伝導部材１５の複数の孔１５ｃ、及び第２熱伝導部材１６の複数の孔１６ｃに複数のボルトがそれぞれ挿入され、第２構造体１２の例えば第１面１２ａにロボットアームの関節の他方が接続される。

【0028】

図２示すように、ロボットアームの発熱体２０としての例えばモータや制御回路が、トルクセンサ１０の例えば第２構造体１２側に装着される場合、発熱体２０は、直接又は間接的に第１熱伝導部材１５に接続される。発熱体２０から発生された熱は、第１熱伝導部材１５の第１接触部１５ａから第２接触部１５ｂに伝達され、第２熱伝導部材１６の第４接触部１６ｂを介して第２熱伝導部材１６の第３接触部１６ａに伝達される。第１熱伝導部材１５及び第２熱伝導部材１６の熱伝導率は、トルクセンサ１０の熱伝導率より高いため、発熱体２０から発生された熱は、第２構造体１２の第１面１２ａと第２面１２ｂとにほぼ均等に伝達される。このため、第２構造体１２の第１面１２ａと第２面１２ｂの温度は、ほぼ等しくなる。したがって、第１構造体１１と第２構造体１２との間にトルクが印加された場合、第２構造体１２の不均一な変形を防止することができる。よって、複数の歪センサ１４は、トルクセンサ１０に印加されたトルクを正確に検出することが可能である。

【0029】

（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１０の第２構造体１２の第１面１２ａに第１熱伝導部材１５を取付け、第２面１２ｂに第１熱伝導部材１５に接触された第２熱伝導部材１６を取付けている。このため、第１熱伝導部材１５と第２熱伝導部材１６により、第２構造体１２の第１面１２ａの温度と、第２面１２ｂの温度とを等しくすることができる。このため、印加されたトルクに対して第２構造体１２の不均一な変形を防止することが可能であり、第１構造体１１と第２構造体１２との間に接続される複数の歪センサ１４に均等にトルクを伝達することができる。したがって、印加されたトルクを正確に検出することができる。

【0030】

しかも、第２構造体１２に取付けられる第１熱伝導部材１５及び第２熱伝導部材１６は、金属により構成されている。このため、第２構造体１２の剛性を高めることが可能であり、トルクセンサ１０の検出精度を向上させることが可能である。

【0031】

(第１変形例)
図４、図５は、第１熱伝導部材１５の第１変形例を示している。第１実施形態において、第１熱伝導部材１５は、環状の第１接触部１５ａの全体が第２構造体１２の第１面１２ａに接触していた。

【0032】

これに対して、第１変形例において、第１熱伝導部材１５は、例えば３つの第１接触部１５ｄを有している。第１接触部１５ｄは、第２構造体１２の歪センサ１４が配置されていない領域に対応して配置される。具体的には、各第１接触部１５ｄは、例えば扇形であり、第２接触部１５ｂの周囲に所定間隔離間して配置され、第２構造体１２の歪センサ１４が配置されていない領域に接触される。

【0033】

図５は、第１変形例が適用されたトルクセンサ１０を概略的に示している。このトルクセンサ１０は、第１構造体１１と第２構造体１２との間に３つの歪センサ１４が等間隔に配置された場合を示している。図５において、第３構造体１３は、省略されている。

【0034】

第１熱伝導部材１５の３つの第１接触部１５ｄは、第２構造体１２の歪センサ１４が配置されていない領域に接触するように配置される。第１熱伝導部材１５の第２接触部１５ｂは、第２熱伝導部材１６の第４接触部１６ｂに接触され、第２熱伝導部材１６の環状の第３接触部１６ａは、第２構造体１２の第２面１２ｂに接触される。

【0035】

第１変形例によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。しかも、第１変形例の場合、第１接触部１５ｄは、歪センサ１４から離れて配置されているため、第１接触部１５ｄの熱が歪センサ１４に伝達されることを防止できる。したがって、歪センサ１４に対する熱の影響を抑制することができ、より正確にトルクを検出することが可能である。

【0036】

（第２変形例）
図６は、第２変形例を示している。第１変形例において、第１熱伝導部材１５の隣接する第１接触部１５ｄの相互間は、空間である。
これに対して、第２変形例において、第１熱伝導部材１５の隣接する第１接触部１５ｅの相互間は、凹部１５ｆである。第２変形例も、歪センサ１４の数が３つの場合を示している。

【0037】

具体的には、第１熱伝導部材１５は、環状のフランジであり、３つの第１接触部１５ｅは、筒状の第２接触部１５ｂの周囲に等間隔に配置されている。各第１接触部１５ｅの形状は、扇形である。隣接する第１接触部１５ｅの相互間には、非接触部としての凹部１５ｆがそれぞれ形成されている。各凹部１５ｆの形状も扇形であり、歪センサ１４に対応して配置されている。このため、第１熱伝導部材１５の各第１接触部１５ｅは、第２構造体１２の第１面１２ａに接触され、各凹部１５ｆは、第２構造体１２の第１面１２ａに接触されない。

【0038】

第２変形例によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることが可能である。しかも、第１熱伝導部材１５は、環状であり、各凹部１５ｆにおいて第２構造体１２の第１面１２ａ、及び歪センサ１４から離れている。このため、歪センサ１４に対する熱の影響を抑制することができるとともに、第２構造体１２の剛性を高めることができる。したがって、印加されるトルクを正確に検出することが可能である。

【0039】

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態を示している。第１実施形態において、発熱体２０は、トルクセンサ１０の第２構造体１２に取着されている。
これに対して、第２実施形態において、発熱体２０は、トルクセンサ１０の第１構造体１１に装着される。この場合、第１熱伝導部材２１は、第１構造体１１の第１面１１ａに取付けられ、第２熱伝導部材２２は、第１構造体１１の第２面１１ｂに装着される。

【0040】

具体的には、第１熱伝導部材２１は、第１構造体１１の第１面１１ａの全面に接触される環状の第１接触部２１ａと、第１接触部２１ａの外側で、第１構造体１１の側面１１ｃに対向して配置される筒状の第２接触部２１ｂとを含んでいる。

【0041】

第２熱伝導部材２２は、第１構造体１１の第２面１１ｂの全面に接触される環状の第３接触部２２ａと、第３接触部２２ａの外側で、第１構造体１１の側面１１ｃと第１熱伝導部材２１の第２接触部２１ｂとの間に配置され、これらに接触される筒状の第４接触部２２ｂとを含んでいる。第４接触部２２ｂは、第１熱伝導部材２１の第２接触部２１ｂと接触されていれば、第１構造体１１の側面１１ｃに接触されていなくてもよい。

【0042】

第１熱伝導部材２１及び第２熱伝導部材２２は、第１実施形態と同様に、トルクセンサ１０の材料に比べて高い熱伝導率を有する材料により構成される。具体的には、トルクセンサ１０がステンレススチールにより構成される場合、第１熱伝導部材２１及び第２熱伝導部材２２は、例えばアルミニウム、真鍮、銅、又は銅合金により構成される。しかし、これらの材料は、例示であり、その他の材料を適用することが可能である。また、第１熱伝導部材２１の材料と第２熱伝導部材２２の材料は、トルクセンサ１０の材料の熱伝導率より高ければ、異なる材料を適用してもよい。

【0043】

また、図７において、第２熱伝導部材２２の第３接触部２２ａ及び第４接触部２２ｂの厚みは、第１熱伝導部材２１の第１接触部２１ａ及び第２接触部２１ｂの厚みより厚くされている。しかし、第１熱伝導部材２１及び第２熱伝導部材２２に適用される材料に応じて、第１熱伝導部材２１及び第２熱伝導部材２２の厚みを変えることが可能である。

【0044】

第１熱伝導部材２１の第１接触部２１ａは、第１構造体１１の複数の孔１１ｄと連通する複数の孔２１ｃを有し、第２熱伝導部材２２の第３接触部２２ａは、第１構造体１１の複数の孔１１ｄと連通する複数の孔２２ｃを有している。

【0045】

上記構成において、トルクセンサ１０が図示せぬロボットアームの関節に取付けられる場合、第２構造体１２の複数の孔１２ｅに複数のボルトがそれぞれ挿入され、第２構造体１２の例えば第２面１２ｂにロボットアームの関節の一方が接続される。また、第１構造体１１の複数の孔１１ｄ、第１熱伝導部材２１の複数の孔２１ｃ、及び第２熱伝導部材２２の複数の孔２２ｃに複数のボルトがそれぞれ挿入され、第１構造体１１の例えば第１面１１ａにロボットアームの関節の他方が接続される。

【0046】

トルクセンサ１０の例えば第１構造体１１にロボットアームの発熱体２０としてのモータや制御回路が接続される場合、発熱体２０から発生された熱は、第１熱伝導部材２１の第１接触部２１ａから第２接触部２１ｂに伝達され、第２熱伝導部材２２の第４接触部２２ｂを介して第２熱伝導部材２２の第３接触部２２ａに伝達される。第１熱伝導部材２１及び第２熱伝導部材２２の熱伝導率は、トルクセンサ１０の熱伝導率より高いため、発熱体２０から発生された熱は、第１構造体１１の第２面１１ｂと第１面１１ａとにほぼ均等に伝達される。このため、第１構造体１１の第１面１１ａと第２面１１ｂの温度は、ほぼ等しくなり、印加されたトルクに対して第１構造体１１の不均一な変形を防止することができる。したがって、複数の歪センサ１４は、トルクセンサ１０に印加されたトルクを正確に検出することが可能である。

【0047】

（第２実施形態の効果）
第２実施形態によっても、第１構造体１１の第１面１１ａに第１熱伝導部材２１を介して接続された発熱体２０からの熱を第１熱伝導部材２１及び第２熱伝導部材２２を介して第１構造体１１の第２面１１ｂに伝達することができる。このため、印加されたトルクに対して第１構造体１１の不均一な変形を防止できるため、第１実施形態と同様に、トルクセンサ１０に印加されたトルクを正確に検出することが可能である。

【0048】

尚、第１熱伝導部材２１の第２接触部２１ｂと第２熱伝導部材２２の第４接触部２２ｂは、第１構造体１１の側面１１ｃにおいて、接触されているが、例えば、第１構造体１１と第２構造体１２との間で接触させることも可能である。この場合、第１熱伝導部材２１の第２接触部２１ｂと第２熱伝導部材２２の第４接触部２２ｂとを隣接する第３構造体１３の間で接続する必要があるが、トルクセンサ１０の外径寸法の大型化を防止することが可能である。

【0049】

（第３実施形態）
図８、図９は、第３実施形態を示している。第１及び第２実施形態において、トルクセンサ１０は、金属、例えばステンレススチールにより形成され、トルクセンサ１０に対して、金属製の第１熱伝導部材１５と第２熱伝導部材１６が装着されている。
これに対して、第２実施形態おいて、トルクセンサ３０は、例えば樹脂材により形成され、トルクセンサ３０の例えば第２構造体１２に金属製の熱伝導部材３１が装着される。

【0050】

熱伝導部材３１は、樹脂製のトルクセンサ１０の熱伝導率より高い熱伝導率を有する金属、例えば例えばステンレススチール、アルミニウム、真鍮、銅、又は銅合金により構成されるが、これらに限定されるものではなく、別の材料を適用することも可能である。

【0051】

図９に示すように、熱伝導部材３１は、第２構造体１２の第１面１２ａに接触する環状の第１接触部３１ａと、第２構造体１２の第２面１２ｂに接触する環状の第２接触部３１ｂと、第２構造体１２の開口部１２ｃ内に配置され、第１接触部３１ａと第２接触部３１ｂとを接続する筒状の第３接触部３１ｃとを含んでいる。換言すると、熱伝導部材３１は、第１実施形態の第１熱伝導部材１５の第２接触部１５ｂと第２熱伝導部材１６の第４接触部１６ｂとが一体とされた構成である。

【0052】

第１接触部３１ａは、第２構造体１２の複数の孔１２ｅに対応して複数の孔３１ｄを含み、第２接触部３１ｂは、第２構造体１２の複数の孔１２ｅに対応して複数の孔３１ｄを含んでいる。

【0053】

第３実施形態において、トルクセンサ３０は、熱伝導部材３１に対して所謂インサート成型により形成される。具体的には、トルクセンサ３０は、金属製の熱伝導部材３１に対して、トルクセンサ３０の形状を有する型を装着し、この型内に樹脂を注入することにより形成される。

【0054】

第３実施形態において、熱伝導部材３１は、第２構造体１２に装着されているが、第２実施形態と同様に、第１構造体１１に装着することも可能である。この場合も、金属製の熱伝導部材３１に対してトルクセンサ３０をインサート成型により形成することが可能である。

【0055】

（第３実施形態の効果）
第３実施形態によっても、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
しかも、第３実施形態の場合、金属製の熱伝導部材３１に対してトルクセンサ３０をインサート成型により形成することができるため、熱伝導部材３１をトルクセンサ３０に装着する組立作業が不要であり、製造コストを低減することが可能である。

【0056】

（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態を示している。第１乃至第３実施形態において、トルクセンサ１０、３０は、第１熱伝導部材１５、２１、第２熱伝導部材１６、２２、又は熱伝導部材３１を介在してロボットアームの発熱体２０に接続された。
これに対して、第４実施形態において、トルクセンサ１０は、直接ロボットアームの発熱体４１に接続される。

【0057】

図１０において、ロボットアームの発熱体４１は、トルクセンサ１０の第２構造体１２の第１面１２ａに配置される。発熱体４１は、例えばモータの台座やモータの制御回路、又は、制御回路が配置される台などである。

【0058】

発熱体４１は、第２構造体１２の第１面１２ａの全体に接触される環状の接触部４１ａを有している。接触部４１ａの内径は、第２構造体１２の開口部１２ｃの直径より小さく、接触部４１ａの内面（以下、側面とも言う）４１ｂは、第２構造体１２の開口部１２ｃの側面１２ｄより内側に位置されている。しかし、後述する熱伝導部材４２との十分な接触が可能であれば、接触部４１ａの側面４１ｂは、第２構造体１２の開口部１２ｃの側面１２ｄと同一位置であってもよい。

【0059】

さらに、発熱体４１の接触部４１ａは、第２構造体１２の複数の孔１２ｅに対応して複数の例えばネジ孔４１ｃを有している。

【0060】

熱伝導部材４２は、第２構造体１２の第２面１２ｂに装着される。熱伝導部材４２は、トルクセンサ１０の熱伝導率より高い熱伝導率を有する金属、例えば例えばアルミニウム、真鍮、銅、又は銅合金により構成されるが、これらに限定されるものではなく、別の材料を適用することも可能である。

【0061】

熱伝導部材４２は、第２構造体１２の第２面１２ｂの全面に接触される環状のフランジとしての第１接触部４２ａと、第１接触部４２ａに接続され、第２構造体１２の開口部１２ｃを通り第２構造体１２の第１面１２ａ側に延出された筒状の第２接触部４２ｂとを含んでいる。

【0062】

熱伝導部材４２の第２接触部４２ｂは、第２構造体１２の開口部１２ｃの側面１２ｄと第２構造体１２の第１面１２ａに装着された発熱体４１の側面４１ｂに接触されるように、段部４２ｄを有している。しかし、段部４２ｄは、発熱体４１の側面４１ｂと第２構造体１２の開口部１２ｃの側面１２ｄとが同一位置である場合、不要である。

【0063】

熱伝導部材４２の第１接触部４２ａは、第２構造体１２の複数の孔１２ｅに対応して複数の例えば孔４２ｃを有している。

【0064】

熱伝導部材４２の複数の孔４２ｃ、第２構造体１２の複数の孔１２ｅ、及び発熱体４１の複数のネジ孔４１ｃに図示せぬボルトが挿入されることにより、発熱体４１と熱伝導部材４２が第２構造体１２に装着される。

【0065】

図示せぬロボットアームの一方は、トルクセンサ１０の例えば第１構造体１１に取付けられ、他方は、トルクセンサ１０の第２構造体１２に取付けられる。発熱体４１は、ロボットアームの他方に含まれている。

【0066】

この状態において、第２構造体１２の第１面１２ａに装着された発熱体４１からの熱は、熱伝導部材４２を介して第２構造体１２の第２面１２ｂに伝達される。このため、第２構造体１２の第１面１２ａの温度と第２面１２ｂの温度がほぼ等しくされる。したがって、第１構造体１１と第２構造体１２との間にトルクが印加された場合、第２構造体１２の不均一な変形を防止でき、歪センサ１４により正確なトルクを検出することが可能である。

【0067】

（第４実施形態の効果）
第４実施形態によっても、第１実施形態乃至第３実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
しかも、第４実施形態の場合、１つの熱伝導部材４２を用意するだけでよいため、部品点数、及び組立工数を削減できるため、製造コストを低減することが可能である。

【0068】

尚、第４実施形態において、発熱体４１は、第２構造体１２に取付けられたが、発熱体４１が第１構造体１１に取付けられる場合、熱伝導部材の第１接触部を第１構造体１１に取付ければよい。この場合、熱伝導部材４２の第２接触部は、第１構造体１１の外側で発熱体４１に接触されればよい。

【0069】

また、上記第１乃至第４実施形態は、本発明をトルクセンサに適用した場合について説明したが、これに限らず、トルク及びトルク以外の方向の力を検出する力覚センサに本発明を適用することも可能である。

【0070】

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。

【符号の説明】

【0071】

１０、３０…トルクセンサ、１１…第１構造体、１２…第２構造体、１３…第３構造体、１４…歪センサ、１５、２１…第１熱伝導部材、１５ａ、１５ｄ、１５ｅ、２１ａ、３１ａ、４２ａ…第１接触部、１５ｂ、２１ｂ、３１ｂ、４２ｂ…第２接触部、１５ｆ…凹部、１６、２２…第２熱伝導部材、１６ａ、２２ａ、３１ｃ…第３接触部、１６ｂ、２２ｂ…第４接触部、２０、４１…発熱体、３１、４２…熱伝導部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】