[发明专利]扭矩传感器

说明书

本发明的扭矩传感器具备：环状变形体；第一以及第二位移电极，产生因环状变形体的弹性变形而引起的位移；第一以及第二固定电极，配置于与第一以及第二位移电极对置的位置；以及检测电路，基于由各个位移电极和固定电极构成的第一以及第二电容元件的静电电容值的变动量而输出示出扭矩的电信号。环状变形体具备高弹力部和具有比所述高弹力部的弹簧常数小的弹簧常数的低弹力部。检测电路将相当于第一电容元件的静电电容值的第一电信号、和相当于所述第二电容元件的静电电容值的第二电信号作为示出所作用的扭矩的电信号输出，并基于第一电信号与第二电信号的比率来判定该扭矩传感器是否正常发挥机能。

技术领域

本发明涉及扭矩传感器，尤其涉及具有将作用于绕规定的旋转轴的扭矩作为电信号输出的功能的传感器。

背景技术

检测作用于绕规定的旋转轴的扭矩的扭矩传感器广泛利用于各种各样的运输设备、工业设备中。例如，在下述的专利文献1中公开了一种类型的扭矩传感器，其通过应变计来检测由扭矩的作用所产生的机械变形。另外，在专利文献2中公开了一种传感器，其由电镀处理而在轴表面形成磁致伸缩膜，并通过测定该磁致伸缩膜的磁特性的变化来检测作用于轴的扭矩。另一方面，在专利文献3中公开了一种类型的扭矩传感器，其在扭杆的端部设置磁发生部，使用聚磁环检测由该磁发生部产生的磁的磁通密度的变化，在专利文献4中公开了一种类型的扭矩传感器，其以在圆周方向交替排列N极和S极的方式，将多个磁铁配置成圆筒状，检测由这些磁铁产生的磁场。进一步地，在专利文献5中公开了一种扭矩传感器，其准备由扭矩的作用使环状构件的形状向径向变形的连杆机构，通过载荷传感器检测由环状构件的变形而向该径向施加的力。另外，在引用文献6中公开了一种静电电容类型的扭矩传感器，其基于因由扭矩的作用在环状的弹性环所产生的变形而引起的电容元件的静电电容值的变动量来检测扭矩。

近年来，在扩大这样的扭矩传感器向生活支援机器人的用途，追求高安全性。然而，例如，在目前的静电电容类型的扭矩传感器中，具备包含扭矩检测部的机构部、CV转换电路、包含微型计算机的电子电路，但存在由结露、冲击、过负荷或者在提供该静电电容的一对平行平板间混入异物而故障的可能性。特别是，由于扭矩传感器的扭矩检测部具有可挠性，因此由过负荷、反复载荷而产生金属疲劳。由该情况而存在在构成该扭矩检测部的弹性体产生裂纹等并最终断裂的担心。

作为判断扭矩传感器是否故障的简便的方法，公开了如下方法：将多个(例如三个)在引用文献6中所记载的扭矩传感器沿着检测对象的扭矩的旋转轴并列排列，评价各扭矩传感器的输出信号之差。在该方法中，将三个输出信号逐两个进行比较，如果两个扭矩传感器的输出信号之差存在于规定的范围内，则判断为该扭矩传感器正常发挥机能，另一方面，如果该差不存在于规定的范围内，则判断为该扭矩传感器未正常发挥机能(故障)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2009-058388号公报

专利文献2：日本专利特开2007-024641号公报

专利文献3：日本专利特开2009-244134号公报

专利文献4：日本专利特开2006-292423号公报

专利文献5：日本专利特开2000-019035号公报

专利文献6：日本专利特开2012-037300号公报

然而，在采用了使用多个扭矩传感器来判断该扭矩传感器是否正常发挥机能的方法的情况下，根据扭矩传感器的个数而成本增大。进一步地，问题是为了设置扭矩传感器而所需要的空间也增大。当然，通过将安装于机器人等的扭矩传感器拆下来进行故障诊断而能够判断该扭矩传感器是否正常发挥机能。然而，由于将本安装好的扭矩传感器拆下来较麻烦，因此期望能够更简便地进行故障诊断的扭矩传感器。

发明内容