[发明专利]转矩检测设备和机器人设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测例如作用在无限旋转轴上的旋转转矩的转矩检测设备、以及包括该转矩检测设备的机器人设备(robot apparatus)。

背景技术

在现有技术中，作为测量旋转转矩的方法，已知下面的方法。具体地，在该方法中，在作为检测目标的驱动轴和支持该驱动轴以使其可旋转的固定部分之间提供应变体。通过检测应变体的形变量，测量绕驱动轴的轴作用的旋转转矩。例如，下面的日本专利No.3136816(下文称为专利文献1)公开了一种具有转矩传感器的机器人臂(robot arm)，其包括内环、外环和传感器。内环耦接到由伺服电机驱动并由减速器(reducer)减速的轴。外环耦接到机器人臂的第一构件。传感器检测由于旋转转矩引起的内环和外环之间的相对位移。这种机器人臂检测在第一构件的旋转期间产生的内环和外环之间的相对位移，从而测量作用在第一构件上的旋转转矩。

发明内容

近年来，需要开发测量例如轮的无限旋转的旋转器的旋转转矩的技术。然而，利用上述专利文献1中公开的配置，转矩传感器与被测目标一起无限地旋转。结果，附接到转矩传感器的传感器缆线缠绕在旋转轴的外周周围，使得难于正确地检测转矩。

另外，被设置在输入轴和输出轴之间的转矩传感器易受其他轴部件的影响。从而，还存在不可能精确地检测仅仅希望的旋转轴部件的转矩值的问题。

考虑上述情况，需要提供一种能够正确地检测无限旋转的旋转器的旋转转矩的转矩检测设备和机器人设备。

根据本发明的一个实施例，提供一种转矩检测设备，该转矩检测设备包括基部、驱动部和检测部。

驱动部包括在第一轴的方向具有主轴的转子和配置为使转子绕主轴旋转的定子。

检测部包括应变体和检测元件。应变体包括被固定到基部的第一端部和被固定到转子的第二端部，并与转子同心地设置。检测元件被设置到应变体上以检测应变体相对于基部的绕第一轴的应变。

在转矩检测设备中，驱动部通过定子绕第一轴旋转转子。当旋转转子时，定子接收在与转子的旋转方向相反的方向上的驱动反作用力。然后，检测部检测转子作用在定子上的驱动反作用力，从而检测转子的旋转转矩。也就是说，设置在基部和定子之间的应变体通过作用在定子上的驱动反作用力绕第一轴发生形变，并且检测元件检测应变体的应变。如上所述，在没有与转子一起旋转检测部的情况下检测转子的旋转转矩。从而，可以正确地检测无限旋转转子的旋转转矩。

通常，对于驱动部，使用电机(电力电机)。除此之外，对于驱动部，还可以使用例如旋转筒的致动器，其利用例如气动压力或液动压力的流体压力作为驱动介质来旋转转子。

转矩检测设备还可以包括框体。框体被固定到基部，以支持定子使其可以绕第一轴旋转。

在该配置中，通过框体将定子支持到基部以使其可旋转，从而可以有效地消除轴部件的除绕第一轴的相对于定子的旋转转矩之外的影响。从而，可以正确地检测仅仅绕第一轴的旋转转矩。

转矩检测设备还可以包括旋转构件。旋转构件被设置在框体周围，以便由于转子的旋转而可以绕第一轴旋转。

旋转构件被设置在框周围，从而可以实现转矩检测设备的沿第一轴的方向的尺寸的减小。结果，可容易地消除其他轴部件，从而可以防止降低检测精度。

旋转构件例如是轮胎。在该情况中，转矩检测设备被配置为旋转轮胎的轮。从而，可以正确地且高精度地检测无限旋转轮的旋转转矩。另外，可以高精度地控制对轮的旋转驱动。

对于构成检测部的应变体的配置没有特别的限制，可以使用各种配置。例如，应变体可包括轴状部，其在两端包括第一端部和第二端部。在该情况中，检测元件被提供到轴状部。

可替换地，应变体可包括第一环状体、第二环状体和连接部。第一环状体包括第一端部并被形成为具有第一直径。第二环状体包括第二端部并被形成为具有不同于第一直径的第二直径。连接部被配置为连接在第一环状体和第二环状体之间。在该情况中，检测元件被提供到连接部。

根据本发明的另一实施例，提供一种机器人设备，其包括主体、驱动部、检测部和轮。

驱动部包括在第一轴的方向具有主轴的转子和被配置为使转子绕主轴旋转的定子。

检测部包括应变体和检测元件。应变体包括被固定到主体的第一端部和被固定到转子的第二端部，并与转子同心地设置。检测元件被提供到应变体，以检测应变体相对于主体的绕第一轴的应变。

轮耦接到转子以便由于转子的旋转而绕第一轴旋转，从而移动主体。