转矩传感器的制造方法
【专利摘要】一种转矩传感器，能够保护扭杆不因过大的转矩而损伤。该转矩传感器，在固定于扭杆（10）的输入端的输入侧筒（21）上设置在扭杆（10）的轴向上立起的销（211），在固定于扭杆（10）的输出端的输出侧筒（22）上设置轴向与扭杆（10）的轴一致的孔（221）。销（211）的直径比孔（221）的直径�。诿挥卸耘じ耍�10）施加转矩的状态下，以输入侧筒（21）的销（211）分别插入到输出侧筒（22）的孔（221）的中央的状态，输入侧筒（21）和输出侧筒（22）与扭杆（10）连结。当对扭杆（10）施加了过大的转矩时，销（211）与孔（221）的边缘接触，能够抑制过大的转矩施加到扭杆（10）的输入输出端之间。
【专利说明】转矩传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及转矩传感器，通过检测扭杆的螺旋角来计测转矩。
【背景技术】
[0002]作为通过检测扭杆的螺旋角来计测转矩的转矩传感器，已知有一种转矩传感器，具备2个圆筒或圆盘，该2个圆筒或圆盘分别具备位置关系根据扭杆的螺旋量而改变的狭缝，所述转矩传感器根据通过了 2个圆筒或圆盘的磁通的相位和/或强度变化，检测施加到扭杆上的转矩(专利文献1、2)。
[0003]专利文献I :日本特开2008-175579号公报
[0004]专利文献2 ：日本特开2008-268097号公报
[0005]根据上述的转矩传感器，在对扭杆施加了超过额定值的过大转矩的情况下，扭杆发生塑性变形等损伤，导致之后不能正确地进行测定。
实用新型内容
[0006]于是，本实用新型的课题在于，在通过检测扭杆的螺旋角来计测转矩的转矩传感器中，保护扭杆不因过大的转矩而损伤。
[0007]为了解决上述课题，本实用新型的转矩传感器，包括：扭杆；第I旋转体，将所述扭杆的绕轴方向设为圆周方向，具有配置于该圆周方向上的多个狭缝，并且该第I旋转体被固定于所述扭杆的一端；第2旋转体，具有配置于所述圆周方向上的多个狭缝，并且该第2旋转体被固定于所述扭杆的另一端；和测定装置，根据通过了所述第I旋转体和所述第2旋转体的磁力信号的变化来检测所述扭杆的扭曲，在所述第I旋转体上固定有销，该销随着该第I旋转体绕所述扭杆的轴的旋转而在所述圆周方向上移动，所述第2旋转体具有被插入所述销的孔，所述孔的所述圆周方向的大小比所述销大，在没有对所述扭杆施加转矩的状态下，所述销位于所述孔的所述圆周方向的中央。
[0008]根据这种转矩传感器，当对扭杆施加转矩时，在销不与孔的边缘接触的范围内，销能够相对于孔在圆周方向上自由地相对移动，将使得销与孔的边缘接触时的转矩的大小以下的范围设为容许范围，在该容许范围内，能够无障碍地测定施加到扭杆上的转矩。另一方面，当施加到扭杆上的转矩变大，使得销与孔的边缘接触时，施加到扭杆上的转矩直接传递到扭杆的输入侧端与输出侧端之间，不作为使扭杆扭曲的力发挥作用。因此，通过将销与孔的直径的关系设定为使得转矩的容许范围的上限为导致扭杆塑性变形等受损的转矩的大小以下，从而能够保护扭杆不因过大的转矩而损伤。
[0009]在此，在这样的转矩传感器上，还可以设置通过检测所述销与所述孔的边缘的接触来输出警报的报警单元。
[0010]根据这种结构，通过报警向操作者通知在转矩传感器上施加了过大的转矩，能够防止销等各部件发生损伤。
[0011]或者，在这样的转矩传感器上，还可以设置配置于所述销与孔的边缘之间的、使该转矩传感器的固有振动频率的振动衰减的防振材。
[0012]通过设置这种防振材，能够抑制由在转矩传感器的固有振动频率处产生的谐振而给测定带来坏影响或对扭杆造成损伤。
[0013]另外，在这样的转矩传感器上，所述第I旋转体是被固定于所述扭杆的一端、并与所述扭杆呈同轴状配置的第I圆筒，所述第2旋转体是被固定于所述扭杆的另一端、并在被插入所述第I圆筒的状态下与所述扭杆呈同轴状配置的第2圆筒。
[0014]或者，在这样的转矩传感器上，所述第I旋转体是被固定于所述扭杆的一端、并与所述扭杆呈同轴状配置的第I圆盘，所述第2旋转体是被固定于所述扭杆的另一端、并在与所述第I的圆盘对置的状态下与所述扭杆呈同轴状配置的第2圆盘。
[0015]实用新型效果
[0016]如上所述，根据本实用新型，在通过检测扭杆的螺旋角来计测转矩的转矩传感器中，能够保护扭杆不因过大的转矩而损伤。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图la、图lb、图Ic和图Id分别示意性地示出本实用新型的实施方式的转矩传感器的正面、左侧面、右侧面和截面。
[0018]图2a、图2b、图2c、图2d、图2el、图2e2是表示本实用新型的实施方式的转矩传感器的结构的图。
[0019]图3a、图3bl、图3b2、图3cl和图3c2是表示本实用新型的实施方式的销和孔的关系的图。
`[0020]图4a、图4b、图4c、和图4d是表示本实用新型的实施方式的转矩传感器的其他构成例的图。
[0021]图5a、图5bl、图5b2、图5c是表示本实用新型的实施方式的转矩传感器的其他构成例的图。
[0022]图6a是另一实施方式的转矩传感器的截面图。
[0023]图6b是另一实施方式的转矩传感器的输出侧筒单体的立体图。
[0024]图6c是另一实施方式的转矩传感器的输入侧筒单体的立体图。
[0025]图6d是另一实施方式的转矩传感器中将输出侧筒和输入侧筒连结到扭杆上的状态的立体图。
[0026]图7a是再一实施方式的转矩传感器的截面。
[0027]图7b是再一实施方式的转矩传感器的输出侧筒单体的立体图。
[0028]图7c是再一实施方式的转矩传感器的输入侧筒单体的立体图。
[0029]图7d是再一实施方式的转矩传感器中将输出侧筒和输入侧筒连结到扭杆上的状态的立体图。
[0030]附图标记说明
[0031]10···扭杆、21···输入侧筒、22···输出侧筒、31···第I驱动线圈、32···第2驱动线圈、41…第I检测线圈、· 42…第2检测线圈、50···测定装置、61···基准狭缝、62···第I检测用狭缝、63···第2检测用狭缝、211…销、221…孔、400…防振材、500…绝缘材、521…压电元件、522…红外LED、523···红外传感器。【具体实施方式】
[0032]下面说明本实用新型的实施方式。
[0033]图I表不本实施方式的转矩传感器的构成。
[0034]在此，图Ia示意性地示出转矩传感器的正面，图Ib示意性地示出转矩传感器的左侧面，图Ic示意性地示出转矩传感器的右侧面，图Id示意性地示出转矩传感器的截面。
[0035]如图所示，本转矩传感器具有扭杆10、输入侧筒21、输出侧筒22、第I驱动线圈31、第2驱动线圈32、第I检测线圈41、第2检测线圈42、以及测定装置50，扭杆10被施加测定对象的转矩作为输入侧（图la、d中的右方）端和输出侧（图la、d中的左方）端之间的螺旋方向的力，输入侧筒21在该扭杆10的输入侧被固定于扭杆10,输出侧筒22在该扭杆10的输出侧被固定于扭杆10。
[0036]在此，输出侧筒22使用非磁性导电体来形成，具有扭杆10的输入侧的底面开放的圆筒形状。而且，在扭杆10的输出侧的底面的中心部分，被固定于扭杆10的输出侧。
[0037]接着，输入侧筒21使用非磁性导电体来形成，以与输出侧筒22呈同轴地插入到输出侧筒22的中空部的状态配置。另外，输入侧筒21具有在扭杆10的输出侧端将以同轴套管状隔着间隔配置的2个作为无两底面的中空圆筒形状部的内筒部和外筒部连结的形状。而且，输入侧筒21的内侧的作为圆筒形状部的内筒部被固定于扭杆10的输入侧。
[0038]另外，第I检测线圈41和第2检测线圈42以与扭杆10的旋转轴呈同轴状缠绕的状态在轴向上并列设置，成为输出侧筒22插入到中央孔的配置。
[0039]另外，第I驱动线圈31以与扭杆10的旋转轴同轴状地缠绕在输入侧筒21的内筒部和外筒部之间的状态，隔着输入侧筒21的外筒部和输出侧筒22的侧壁与第I检测线圈41相对地配置；第2驱动线圈32以与扭杆10的旋转轴同轴状地缠绕在输入侧筒21的内筒部和外筒部之间的状态，隔着输入侧筒21的外筒部和输出侧筒22的侧壁与第2检测线圈42相对地配置。
[0040]在此，图2a示出输出侧筒22单体的立体图，图2b示出输入侧筒21单体的立体图，图2c示出将输出侧筒22和输入侧筒21连结到扭杆10上的状态的立体图。
[0041]而且，如图2a_c所示，在输出侧筒22的侧壁和输入侧筒21的外筒部的、第I驱动线圈31与第I检测线圈41相对的部位和第2驱动线圈32与第2检测线圈42相对的部位分别设置有多个狭缝。
[0042]也就是说，如图2a所示，在输出侧筒22的侧壁上沿着圆周方向排列设置有多个基准狭缝61，该基准狭缝61是具有在轴向中央部处分离的形态的狭缝。
[0043]另外，如图2b所示，在输入侧筒21的外筒部的、第I驱动线圈31与第I检测线圈41相对的部分上，沿着圆周方向设置有多个第I检测用狭缝62，在第2驱动线圈32与第2检测线圈42相对的部分上，沿着圆周方向设置有多个第2检测用狭缝63。
[0044]而且，如图2c所示，在转矩传感器上，基准狭缝61和第I检测用狭缝62、基准狭缝61和第2检测用狭缝63被配置成轴向位置至少部分地重叠。
[0045]在此，基准狭缝61、第I检测用狭缝62、以及第2检测用狭缝63在圆周方向上的配置分别如下设定：从输入侧向输出侧观看时，将顺时针方向设为前方向，将逆时针方向设为后方向，在扭杆10上没有产生扭曲的状态下，如图2d所示，在径向上观看时，基准狭缝61的后侧一半与第I检测用狭缝62的前侧一半重叠，基准狭缝61的前侧一半与第2检测用狭缝63的后侧一半重叠。
[0046]在此，图2el示出在扭杆10上没有产生扭曲的状态下，从第I驱动线圈31和第2驱动线圈32侧，经由第I检测用狭缝62和第2检测用狭缝63观看输出侧筒22方向的样子，如图所示，在该状态下，基准狭缝61与第I检测用狭缝62的重叠量(面积）和基准狭缝61与第2检测用狭缝63的重叠量相等。
[0047]另一方面，在扭杆10上产生了扭曲时，基准狭缝61与第I检测用狭缝62的重叠量和基准狭缝61与第2检测用狭缝63的重叠量在大小方向上向反方向变化。S卩，例如，在扭杆10上产生图2c中箭头所示的扭曲时，基准狭缝61与第I检测用狭缝62的重叠量增力口，基准狭缝61与第2检测用狭缝63的重叠量减少，在该状态下，从第I驱动线圈31侧经由第I检测用狭缝62和第2检测用狭缝63观看输出侧筒22方向的样子如图2e2所示。
[0048]而且，伴随像这样的、基准狭缝61与第I检测用狭缝62的重叠量和基准狭缝61与第2检测用狭缝63的重叠量的彼此反方向的变化，利用交流信号来对串联连接的第I驱动线圈31和第2驱动线圈32进行驱动时，由第I检测线圈41、第2检测线圈42检测到的检测信号的相位和/或强度显示出不同的变化。其结果，由第I检测线圈41、第2检测线圈42检测到的检测信号的相位和/或强度根据扭杆10的扭曲量而显示出不同的变化。
[0049]于是，测定装置50利用交流信号来驱动第I驱动线圈31和第2驱动线圈32，测定由第I检测线圈41、第2检测线圈42检测到的检测信号的相位差或强度差，根据测定到的相位差或强度差，计算扭杆10的螺旋量、即施加到扭杆10上的转矩。
[0050]而且，如图2a、c所示，在输出侧筒22的输出侧的底面,沿着圆周方向等间隔地设置有3个孔221。另外，如图2b所示，在位于输入侧筒21的输出侧的内筒部与外筒部的连结部上，沿着圆周方向等间隔地设置有在轴向上立起的3个销211。
[0051]在此，图3a示出，在将输出侧筒22和输入侧筒21连结到扭杆10上的状态下，不对扭杆10施加转矩,从输出侧观看输出侧筒22和输入侧筒21的样子。
[0052]如图所示，销211的直径比孔221的直径�。缤糽b、d、图2c所示，在没有对扭杆10施加转矩的状态下，以输入侧筒21的销211分别插入到输出侧筒22的孔221的中央的状态，输出侧筒22和输入侧筒21连结到扭杆10上。
[0053]在此，如图3a所示，由于销211的直径比孔221的直径�。栽谙�211不与孔221的边缘接触的范围，如图3bl、Cl所示，销211能够相对于孔221在圆周方向上自由移动。因此，在销211不与孔221的边缘接触的范围内，施加到扭杆10上的转矩作为使扭杆10扭曲的力发挥作用，输入侧筒21相对于输出侧筒22进行相对移动。由此,施加到扭杆10上的转矩的大小以使得销211与孔221的边缘接触的转矩的大小以下的范围作为容许范围，在该容许范围内，能够不受阻碍地测定施加到扭杆10上的转矩。
[0054]另一方面，施加到扭杆10上的转矩变大，如图3b2、c2所示，销211与孔221的边缘接触时，向该接触方向的、销211相对于孔221在圆周方向上的相对移动受到限制。由此，当施加到扭杆10上的转矩的大小为超过容许范围的大小时,施加到扭杆10上的转矩经由输入侧筒21、销211、孔221的边缘、输出侧筒22直接传递到扭杆10的输入侧端与输出侧端之间，不作为使扭杆10扭曲的力发挥作用。另外，像这样，施加到扭杆10上的转矩的大小为超过容许范围的大小时，输入侧筒21不会对应于转矩而相对于输出侧筒22进行相对移动，不能正确地测定施加到扭杆10上的转矩。
[0055]于是，在将销211与孔221的直径的关系设定为使得转矩的容许范围的上限在使扭杆10塑性变形等受损的转矩的大小以下的、通过检测扭杆10的螺旋角来计测转矩的转矩传感器中，能够保护扭杆10不因过大的转矩而损伤。
[0056]以上说明了本实用新型的实施方式。
[0057]但是，以上的实施方式也可以如图4a所示采用在销211与孔221的边缘之间填充图4b所示的由树脂等形成的防振材400的状态来配置。
[0058]如图4c所示，防振材400的防振特性设定为，衰减的大小在转矩传感器的固有振动频率F处变大，而相对于其他振动频率能够忽略不计程度地小。也就是说，将防振材400的防振特性设定为，使转矩传感器的固有振动频率F的振动较大地衰减，而不会给其他振动频率的振动带来影响。
[0059]也就是说，对于转矩传感器的固有振动频率F以外的振动频率的移动，如图4d所示，销211能够相对于孔221自由移动。
[0060]通过设置这样的防振材400，能够抑制因在转矩传感器的固有振动频率F上产生的谐振而给测定带来坏影响或对扭杆10造成损伤。
[0061]另外，以上的实施方式也可以构成为，检测销211与孔221的边缘的接触，通过蜂鸣器声音或显示器的闪烁/点灯等来输出警报。通过这种结构，能够向操作者通知对转矩传感器施加了过大的转矩，能够防止销211等各部件发生损伤。
[0062]在此，销211与孔221的边缘的接触的检测例如可以采用如下方式进行。
[0063]也就是说，如图5a所示，将输入侧筒21经由绝缘材500与扭杆10连结，从而将输入侧筒21和与扭杆10电气连接的输出侧筒22绝缘。而且，通过作为润滑材使用了导电性膏的轴承501将扭杆10以及输出侧筒22与报警装置510的第I端子电气连接，并且通过作为润滑材使用了导电性膏的轴承502将输入侧筒21和报警装置510的第2端子电气连接，在报警装置510上监视第I端子与第2端子之间的导通。通过销211与孔221的边缘的接触，输出侧筒22和输入侧筒21电气连接，第I端子与第2端子之间导通，所以报警装置510 —旦检测到第I端子与第2端子之间的导通，就通过蜂鸣器声音或显示器的闪烁/点灯等输出警报。
[0064]或者，销211与孔221的边缘之间的接触的检测例如可以采用如下方式进行。
[0065]也就是说，如图5bI所示，用压电元件521来形成孔221的边缘部，并且，如图5b2所示，在输出侧筒22上固定设置红外LED522，该红外LED522通过从销211施加了预定大小以上的力时压电元件521所发电的电力而被点亮。
[0066]然后，如图5c所示，在转矩传感器上设置检测从红外LED522射出的红外光的红外传感器523，一旦通过红外传感器523检测到红外光，报警装置530就通过蜂鸣器声音或显示器的闪烁/点灯等输出警报。
[0067]另外，以上的实施方式也可以将销211和孔221设置成销211在扭杆10的径向上插入到孔221中。
[0068]也就是说，在该情况下，例如，图6a示出转矩传感器的截面，图6b示出输出侧筒22单体的立体图，图6c不出输入侧筒21单体的立体图，图6d不出将输出侧筒22和输入侧筒21连结到扭杆10上的状态的立体图，如图所示，在输出侧筒22的侧面沿着圆周方向等间隔地设置有3个孔221。另外，在输入侧筒21的侧面，沿着圆周方向等间隔地设置有3个在径向上立起的销21。而且，在没有对扭杆10施加转矩的状态下，以输入侧筒21的销211分别插入到输出侧筒22的孔221的中央的状态，将输出侧筒22和输入侧筒21连结到扭杆10上。
[0069]另外，以上的实施方式同样也可以适用于替代输出侧筒22和输入侧筒21而使用两个圆盘的转矩传感器。
[0070]也就是说，在该情况下，例如，图7a中所示转矩传感器的截面，替代输出侧筒22和输入侧筒21，以靠近面对的方式设置输入侧圆盘71和输出侧圆盘72，输入侧圆盘71在该扭杆10的输入侧被固定于扭杆10,输出侧圆盘72在该扭杆10的输出侧被固定于扭杆10。另外，第I驱动线圈31和第2驱动线圈32被设置成将输入侧圆盘71和输出侧圆盘72夹持彼此之间、并与第I检测线圈41和第2检测线圈42对置。
[0071]而且，图7b示出输出侧圆盘72单体的立体图，图7c示出输入侧圆盘71单体的立体图，图7d示出将输出侧圆盘72和输入侧圆盘71连结到扭杆10上的状态的立体图，如图所示，在输入侧圆盘71上设置第I检测用狭缝62和第2检测用狭缝63，第I检测用狭缝62和第2检测用狭缝63被设置成与设置在输出侧圆盘72上的基准狭缝61的重叠量根据输入侧圆盘71和输出侧圆盘72的相对旋转角度的变化而改变。
[0072]而且，在输出侧圆盘72上沿着圆周方向等间隔地设置3个孔221，在输入侧圆盘71上沿着圆周方向等间隔地设置3个在轴向上立起的销211。而且，在没有对扭杆10施加转矩的状态下，以输入侧圆盘71的销211分别插入到输出侧圆盘72的孔221的中央的状态，将输出侧圆盘72和输入侧圆盘71连结到扭杆10上。
【权利要求】
1.一种转矩传感器，其特征在于，包括： 扭杆； 第I旋转体，将所述扭杆的绕轴方向设为圆周方向，具有配置于该圆周方向上的多个狭缝，并且该第I旋转体被固定于所述扭杆的一端； 第2旋转体，具有配置于所述圆周方向上的多个狭缝，并且该第2旋转体被固定于所述扭杆的另一端；和 测定装置，根据通过了所述第I旋转体和所述第2旋转体的磁力信号的变化来检测所述扭杆的扭曲， 在所述第I旋转体上固定有销，该销随着该第I旋转体绕所述扭杆的轴的旋转而在所述圆周方向上移动， 所述第2旋转体具有被插入所述销的孔， 所述孔的所述圆周方向的大小比所述销大， 在没有对所述扭杆施加转矩的状态下，所述销位于所述孔的所述圆周方向的中央。
2.根据权利要求I所述的转矩传感器，其特征在于， 还具有通过检测所述销与所述孔的边缘的接触来输出警报的报警单元。
3.根据权利要求I或2所述的转矩传感器，其特征在于， 还具有配置于所述销与孔的边缘之间的、使该转矩传感器的固有振动频率的振动衰减的防振材。
4.根据权利要求I或2所述的转矩传感器，其特征在于， 所述第I旋转体是被固定于所述扭杆的一端、并与所述扭杆呈同轴状配置的第I圆筒，所述第2旋转体是被固定于所述扭杆的另一端、并在被插入所述第I圆筒的状态下与所述扭杆呈同轴状配置的第2圆筒。
5.根据权利要求3所述的转矩传感器，其特征在于， 所述第I旋转体是被固定于所述扭杆的一端、并与所述扭杆呈同轴状配置的第I圆筒，所述第2旋转体是被固定于所述扭杆的另一端、并在被插入所述第I圆筒的状态下与所述扭杆呈同轴状配置的第2圆筒。
6.根据权利要求I或2所述的转矩传感器，其特征在于， 所述第I旋转体是被固定于所述扭杆的一端、并与所述扭杆呈同轴状配置的第I圆盘，所述第2旋转体是被固定于所述扭杆的另一端、并在与所述第I的圆盘对置的状态下与所述扭杆呈同轴状配置的第2圆盘。
7.根据权利要求3所述的转矩传感器，其特征在于， 所述第I旋转体是被固定于所述扭杆的一端、并与所述扭杆呈同轴状配置的第I圆盘，所述第2旋转体是被固定于所述扭杆的另一端、并在与所述第I的圆盘对置的状态下与所述扭杆呈同轴状配置的第2圆盘。
【文档编号】G01L3/10GK203376093SQ201320160020
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年4月2日 优先权日:2012年4月6日
【发明者】酒井正彦 申请人:株式会社小野测器
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
