本发明涉及旋转轴关节结构。
背景技术：
以往，已知一种测力模块，该测力模块测量作用于连杆或关节的力或力矩(例如，参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－56601号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
然而，专利文献1的测力模块，由于利用配置于具备马达以及减速器的驱动力发生装置的输出轴与连杆之间的转矩传感器，检测出关节部的负载转矩，并计算出作用于连杆的力，因此存在成本高的不良情况。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种旋转轴关节结构，该旋转轴关节结构能够以低成本检测出作用于连杆的力。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明采用以下方案。
本发明的一个方案提供一种旋转轴关节结构，该旋转轴关节结构具有：驱动力发生部，其具有固定于基座部件上的固定部件、以及相对于该固定部件围绕规定的轴线被旋转驱动的可动部件；连杆部件，其固定于该驱动力发生部的所述可动部件上；以及单轴应变传感器，其安装于位于空间内的所述连杆部件或者所述可动部件的表面，并检测出该表面的应变，所述空间夹在该连杆部件的固定于所述可动部件的固定区域、与所述驱动力发生部的围绕所述轴线的外周面之间。
根据本方案，将固定部件固定于外部的基座部件上，使驱动力发生部进行工作，从而能够将可动部件相对于固定部件围绕规定的轴线进行旋转驱动。在该情况下，即使物体与比驱动力发生部的围绕轴线的外周面更靠近径向外侧的连杆部件的任何位置接触，也能够利用单轴应变传感器将该物体的接触作为连杆部件或者可动部件的表面的应变而检测出。
将单轴应变传感器安装于夹在连杆部件的固定于可动部件的固定区域、与驱动力发生部的围绕轴线的外周面之间的空间内，从而即使在发生物体向基座部件与连杆部件之间夹入的情况时，也无需使物体与单轴应变传感器接触。由此，即使在发生夹入时，也能够保护单轴应变传感器，并且能够更切实地检测出夹入的发生。利用单轴应变传感器来检测出物体向连杆部件接触，从而与配备转矩传感器或者配备静电电容传感器的情况相比，能够大幅度地降低成本。
在上述方案中，所述可动部件的外径尺寸小于所述固定部件的外径尺寸，所述单轴应变传感器配置于所述连杆部件的与所述轴线大致平行的所述表面也可。
通过如此，能够将施加于围绕轴线旋转的连杆部件上的转矩变动，利用单轴应变传感器更有效地检测出。
在上述方案中，所述单轴应变传感器利用螺钉固定于所述表面也可。
通过如此，能够将单轴应变传感器简易且切实地固定于表面，能够提高组装容易性与可靠性。
在上述方案中，所述单轴应变传感器具有将检测出的应变量转换成电流值或者电压值的放大器也可。
通过如此，能够使连接单轴应变传感器的控制装置的结构简易。
在上述方案中，所述单轴应变传感器具有串行通信电路也可。
通过如此，在具有多个旋转轴关节的机器人中使用的情况下，能够最小限地抑制用于将来自单轴应变传感器的检测信号发送到控制装置中的电缆的根数，能够降低成本以及提高电缆处理的容易性。
在上述方案中，所述单轴应变传感器排列配置至少两个也可。
通过如此，即使在一个单轴应变传感器发生故障的情况下，也能够利用另一个单轴应变传感器检测出物体向连杆部件接触。
在上述方案中，所述单轴应变传感器能够以至少两个系统并列地检测出应变。
通过如此，在单一的单轴应变传感器内，能够利用并联的电路检测出应变，从而结构简易，即使在一个系统发生故障的情况下，也能够利用另一个系统检测出物体向连杆部件接触。
在上述方案中，具有覆盖所述单轴应变传感器的罩也可。
通过如此，利用罩保护单轴应变传感器，能够防止物体向连杆部件接触的误检测。
发明效果
根据本发明，起到能够以低成本检测出作用于连杆的力的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的旋转轴关节结构的立体图。
图2是表示图1的旋转轴关节结构的侧视图。
图3是表示图1的旋转轴关节结构的主视图。
图4是表示图1的旋转轴关节结构的单轴应变传感器部分的放大图。
图5是表示图1的旋转轴关节结构的第一变形例的立体图。
图6是表示图5的旋转轴关节结构的侧视图。
图7是表示图5的旋转轴关节结构的主视图。
图8是表示图1的旋转轴关节结构的第二变形例的立体图。
图9是表示图1的旋转轴关节结构的第三变形例的立体图。
图10是表示图1的旋转轴关节结构的第四变形例的立体图。
图11是表示图10的旋转轴关节结构的单轴应变传感器部分的放大图。
图12是表示图1的旋转轴关节结构的第五变形例的立体图。
图13是表示图1的旋转轴关节结构的第六变形例的放大图。
图14是表示图1的旋转轴关节结构的第七变形例的主视图。
附图标记说明：
1：旋转轴关节结构
2：旋转轴模块(驱动力发生部)
3：连杆部件
4：单轴应变传感器
5：固定部件
6：可动部件
8：基座部件
9：螺钉
12：罩
a：中心轴(轴线)
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的一个实施方式的旋转轴关节结构1进行说明。
如图1以及图2所示，本实施方式的旋转轴关节结构1具有：旋转轴模块(驱动力发生部)2；连杆部件3，其一端固定于该旋转轴模块2上；以及单轴应变传感器4，其固定于该连杆部件3的表面。
旋转轴模块2具有：固定部件5，其形成为大致圆柱形；以及圆板状的可动部件6，其在该固定部件5的一端面的中央附近从一端面向沿着固定部件5的中心轴(轴线)a的方向突出，并且外径尺寸小于固定部件5的外径尺寸。在固定部件5的内部内置有未图示的马达，通过马达的工作，能够使可动部件6相对于固定部件5围绕固定部件5的中心轴a进行旋转。
可动部件6的端面成为用于固定连杆部件3的安装面。在安装面上，例如设置有用于紧固螺栓7的多个螺纹孔(省略图示)，该螺栓7贯穿连杆部件3。
如图2所示，固定部件5的与可动部件6相反侧的端面成为安装面，该安装面用于将固定部件5固定于外部的基座部件8、例如水平旋转的回转轴基座或另一个旋转轴模块的连杆部件的前端。
在图1所示的例子中，连杆部件3例如由空心的方形管构成。连杆部件3的一端利用螺栓7固定于可动部件6的安装面。即，连杆部件3利用螺栓7与安装面紧贴，安装面与连杆部件3紧贴的区域(在图3中以剖面线所示的区域)成为固定区域。
单轴应变传感器4，如图4所示，在沿固定部件5的中心轴a的方向观察时，通过螺纹紧固而固定于连杆部件3的一侧面(表面)，该连杆部件3的一侧面位于夹在固定部件5的围绕中心轴a的外周面与可动部件6的围绕中心轴的外周面之间的空间内。单轴应变传感器4形成为带板状，使其长度方向与连杆部件3的长度方向一致，两端利用螺钉9固定于连杆部件3上。
安装有单轴应变传感器4的连杆部件3的一侧面与固定部件5的中心轴a大致平行地配置。
在图中，附图标记10是用于读取从单轴应变传感器4输出的信号的电缆，附图标记11是用于对电缆10进行布线的设置于连杆部件3上的贯穿孔。
对如此构成的本实施方式的旋转轴关节结构1的作用，以下进行说明。
根据本实施方式的旋转轴关节结构1，将固定部件5固定于外部的基座部件8上，若使内置于固定部件5中的未图示的马达工作，则可动部件6相对于固定部件5围绕中心轴a进行旋转，使连杆部件3围绕中心轴a进行摆动。
而且，若连杆部件3进行摆动，从而连杆部件3与外部的物体进行接触，则力矩作用于连杆部件3，连杆部件3在与中心轴a正交的平面内挠曲，从而在连杆部件3的表面发生沿连杆部件3的长度方向的压缩或者拉伸方向的应变。即，若连杆部件3与外部的物体进行接触，则利用固定于连杆部件3的侧面的单轴应变传感器4，将该接触作为连杆部件3的表面的应变而检测出。
在该情况下，通过将单轴应变传感器4安装于连杆部件3的夹在可动部件6的围绕中心轴的外周面与固定部件5的围绕中心轴a的外周面之间的空间内，在图3中，能够利用单轴应变传感器4检测出：配置于比固定部件5的围绕中心轴a的外周面更靠近径向外侧的区域中的连杆部件3与物体的接触。
而且，具有如下优点：即使发生物体夹入基座部件8与连杆部件3之间的情况，也无需使物体与单轴应变传感器4直接接触。即，在发生夹入时，也能够保护单轴应变传感器4，并且能够更切实地检测出夹入的发生。
还具有如下优点：利用单轴应变传感器4检测出物体向连杆部件3接触，从而与配备转矩传感器或者配备静电电容传感器的情况相比，能够降低成本。尤其，具有如下优点：在串联连接多个旋转轴模块2而构成多关节结构的情况下，能够大幅度降低成本。
在本实施方式中，由于将单轴应变传感器4安装于与固定部件5的中心轴a大致平行的连杆部件3的侧面，因此具有如下优点：能够以高灵敏度检测出与中心轴a正交的平面内的连杆部件3的应变，并且高精度地检测出连杆部件3与物体接触。
在本实施方式中，由于将单轴应变传感器4利用螺钉9固定于连杆部件3的侧面，因此与利用粘接剂固定的情况相比，容易安装，能够提高组装容易性以及可靠性。
在本实施方式中，如图5至图7所示，固定于基座部件8上的固定部件5的外径尺寸，小于固定于连杆部件3上的可动部件6的外径尺寸也可。
在该情况下，也优选在比图7中利用剖面线所示的连杆部件3固定于可动部件6的固定区域更靠近径向外侧，在配置于比可动部件6的围绕中心轴的外周面更靠近径向内侧的连杆部件3的侧面配置单轴应变传感器4。由此，利用可动部件6保护单轴应变传感器4。
在上述情况下，单轴应变传感器4不限于连杆部件3的侧面，如图8所示，也可以固定于可动部件6的表面。
如图12所示，也可以使可动部件6的围绕中心轴的外周面向径向内侧凹陷一部分，在外周面的凹陷的位置配置单轴应变传感器4，以免单轴应变传感器4向比凹陷之前的状态的可动部件6的围绕中心轴的外周面更靠近径向外侧突出。在图中，双点划线表示凹陷之前的状态的可动部件6的围绕中心轴的外周面。在该情况下，如图13所示，优选具有覆盖单轴应变传感器4的罩12，该罩12在外观上以及不使物体直接与单轴应变传感器4接触的基础上，不向比凹陷之前的状态的可动部件6的围绕中心轴的外周面更靠近径向外侧突出。
在本实施方式中，如图9所示，单轴应变传感器4也可以排列固定两个以上，以测定连杆部件3中的同一的应变。在该情况下，单轴应变传感器4的排列方式为并联也可，串联也可。通过如此，即使一个单轴应变传感器4发生故障，也能够利用另一个单轴应变传感器4检测出物体向连杆部件3接触，并能够迅速停止旋转轴模块2的动作等。
单一的单轴应变传感器4也可以具有并联的两个系统以上的应变检测电路。由此，即使一个系统的应变检测电路损伤，也能够利用另一个系统的应变检测电路检测出物体向连杆部件3接触，并能够迅速停止旋转轴模块2的动作等。
在本实施方式中，如图10以及图11所示，具有覆盖单轴应变传感器4的罩12也可。具有如下优点：能够利用罩12进行保护以使得任何东西都不能与单轴应变传感器4接触，能够更切实地防止物体向连杆部件3接触的误检测。
在本实施方式中，对利用螺钉9固定单轴应变传感器4的情况进行了说明，但利用粘接剂固定也可。
在到此为止的实施例中，单轴应变传感器4使用全部配置于从外部直接观察的外侧的表面上的一例进行了说明，但如图14所示，配置于连杆部件3的内侧的表面上也可。通过如此，更容易避免物体直接与单轴应变传感器4接触，而且能够降低设置罩12的必要性。在图8以及图12中，也可以在连杆部件3的内侧的表面配置单轴应变传感器4。
单轴应变传感器4内置有将检测出的应变量转换成电流值或者电压值的放大器(省略图示)也可。能够利用内置的放大器将检测出的应变量作为电流值或者电压值而发送到控制装置中，不需要在控制装置侧设置放大器设置空间，因此能够使控制装置小型化。由于只是将单轴应变传感器4的电缆10与控制装置的信号输入模块连接即可，因此还具有能够使设置时的作业简化的优点。
单轴应变传感器4具有串行通信电路(省略图示)也可。
通过如此，具有如下优点：例如在安装有多个旋转轴模块2的多关节结构的情况下，能够把多个来自单轴应变传感器4的电缆10串联地串行连接，能够最小限地抑制所处理的电缆10的根数。由此，能够降低成本以及提高电缆处理的容易性。