以下、図面を参照し、本発明の一実施形態の荷重センサを説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまで一例であり、本発明の荷重センサは、以下の実施形態に限定されるものではない。
The load sensor of one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the embodiment shown below is merely an example, and the load sensor of the present invention is not limited to the following embodiment.
なお、本明細書において、「Aに垂直」およびこれに類する表現は、Aに対して完全に垂直な方向のみを指すのではなく、Aに対して略垂直であることを含んで指すものとする。また、本明細書において、「Bに平行」およびこれに類する表現は、Bに対して完全に平行な方向のみを指すのではなく、Bに対して略平行であることを含んで指すものとする。また、本明細書において、「C形状」およびこれに類する表現は、完全なC形状のみを指すのではなく、見た目にC形状を連想させる形状(略C形状)を含んで指すものとする。
In this specification, "perpendicular to A" and similar expressions do not only refer to a direction that is completely perpendicular to A, but also refer to a direction that is approximately perpendicular to A. In this specification, "parallel to B" and similar expressions do not only refer to a direction that is completely parallel to B, but also refer to a direction that is approximately parallel to B. In this specification, "C-shape" and similar expressions do not only refer to a perfect C-shape, but also refer to a shape that is visually reminiscent of a C-shape (approximately a C-shape).
図1および図2に示されるように、本実施形態の荷重センサ1は、基部3に対して第1方向D1に移動する移動部材2を備えた駆動装置DRにおいて、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されたことを検知する。
As shown in Figures 1 and 2, the load sensor 1 of this embodiment detects that a load equal to or greater than a predetermined value is applied to a moving member 2 in a drive device DR that has a moving member 2 that moves in a first direction D1 relative to a base 3.
荷重センサ1が設けられる駆動装置DRは、移動部材2を第1方向D1に移動させる。本実施形態では、移動部材2が第1方向D1に移動することで、所定の駆動対象O(図1参照)が駆動される。駆動装置DRの構成は、移動部材2を第1方向D1に移動させることで、所定の駆動対象Oを駆動させることができれば、特に限定されない。本実施形態では、駆動装置DRは、図1に示されるように、移動部材2を第1方向D1に移動可能に支持する基部3と、移動部材2と、荷重センサ1と、移動部材2を移動させる駆動力を発生させる駆動部4と、駆動部4の駆動力を移動部材2に伝達する伝動部5とを備えている。本実施形態では、駆動装置DRにおいて、駆動部4が動作することで、駆動部4の駆動力が伝動部5を介して移動部材2に伝達される。これにより、移動部材2が第1方向D1に移動し、(後述する長尺部材7を介して)所定の駆動対象Oが駆動される。
The drive device DR, in which the load sensor 1 is provided, moves the moving member 2 in the first direction D1. In this embodiment, the moving member 2 moves in the first direction D1 to drive a predetermined drive target O (see FIG. 1). The configuration of the drive device DR is not particularly limited as long as the moving member 2 moves in the first direction D1 to drive the predetermined drive target O. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the drive device DR includes a base 3 that supports the moving member 2 movably in the first direction D1, the moving member 2, the load sensor 1, a drive unit 4 that generates a drive force to move the moving member 2, and a transmission unit 5 that transmits the drive force of the drive unit 4 to the moving member 2. In this embodiment, in the drive device DR, the drive unit 4 operates to transmit the drive force of the drive unit 4 to the moving member 2 via the transmission unit 5. As a result, the moving member 2 moves in the first direction D1, and the predetermined drive target O is driven (via the elongated member 7 described later).
駆動装置DRの用途は、移動部材2を第1方向D1に移動させることで、所定の駆動対象Oを駆動させることができれば、特に限定されない。本実施形態では、駆動装置DRは、ブレーキシュー等のブレーキ機構(駆動対象O)を駆動する、電動式パーキングブレーキ装置である。駆動対象Oは、本実施形態では、ブレーキ機構であるが、駆動装置DRによって直接または間接的に駆動される対象であれば特に限定されない。駆動装置DRの構造は、移動部材2を第1方向D1に移動させることで、所定の駆動対象Oを駆動させることができれば、特に限定されない。本実施形態では、駆動装置DRは、図1に示されるように、接続部材6を介して移動部材2に接続される長尺部材7をさらに備えている。図1および図2に示されるように、長尺部材7の一端は接続部材6に接続され、長尺部材7の他端は駆動対象Oに接続されている。駆動対象Oは、移動部材2によって操作された長尺部材7によって操作される。本実施形態では、長尺部材7は可撓性を有するケーブル(コントロールケーブルのインナーケーブル)であるが、長尺部材はロッド等、ケーブル以外の長尺の部材であってもよい。駆動装置DRは、移動部材2に接続される長尺部材7を有さずに、移動部材2と駆動対象Oとが直接接続された構造を有していてもよい。
The use of the drive device DR is not particularly limited as long as it can drive a predetermined drive target O by moving the moving member 2 in the first direction D1. In this embodiment, the drive device DR is an electric parking brake device that drives a brake mechanism (drive target O) such as a brake shoe. In this embodiment, the drive target O is a brake mechanism, but is not particularly limited as long as it is an object that is directly or indirectly driven by the drive device DR. The structure of the drive device DR is not particularly limited as long as it can drive a predetermined drive target O by moving the moving member 2 in the first direction D1. In this embodiment, the drive device DR further includes a long member 7 connected to the moving member 2 via a connection member 6, as shown in FIG. 1. As shown in FIGS. 1 and 2, one end of the long member 7 is connected to the connection member 6, and the other end of the long member 7 is connected to the drive target O. The drive target O is operated by the long member 7 operated by the moving member 2. In this embodiment, the long member 7 is a flexible cable (the inner cable of the control cable), but the long member may be a long member other than a cable, such as a rod. The drive device DR may have a structure in which the moving member 2 and the driven object O are directly connected without having the long member 7 connected to the moving member 2.
本明細書において、第1方向D1は、基部3に対する移動部材2の移動方向である。本実施形態では、第1方向D1は、軸状に延びる移動部材2の軸X(図1および図2参照)方向と同じ方向(平行な方向)である。なお、本明細書において、移動部材2が移動する方向のうちの一方を、第1方向D1の一方と呼び、その反対方向を第1方向D1の他方と呼ぶ。本実施形態においては、第1方向D1の一方は、駆動対象Oが駆動されるときに移動部材2が移動する方向(本実施形態では、図1および図2において右側)であり、第1方向D1の他方は、駆動対象Oが駆動されるときに移動部材2が移動する方向とは反対の方向(本実施形態では、図1および図2において左側)である。また、後述する第1センサ要素12と第2センサ要素14とが対向する方向を第2方向D2と呼ぶ。本実施形態では、第2方向D2は、第1方向D1に対して垂直な方向(移動部材2の径方向)のうちの1の方向(移動部材2に近付く方向および離れる方向を含む方向を)である。より具体的には、第2方向D2は、第1方向D1に対して垂直な方向(移動部材2の径方向)のうち、移動部材2の軸Xと後述する第1センサ要素12とが互いに離間している方向(図2における上下方向)である。また、第1方向D1および第2方向D2の両方に垂直な方向を第3方向D3(図1における上下方向)と呼ぶ。
In this specification, the first direction D1 is the moving direction of the moving member 2 relative to the base 3. In this embodiment, the first direction D1 is the same direction (parallel direction) as the axis X (see Figures 1 and 2) direction of the moving member 2 extending in an axial manner. In this specification, one of the directions in which the moving member 2 moves is called one of the first directions D1, and the opposite direction is called the other of the first directions D1. In this embodiment, one of the first directions D1 is the direction in which the moving member 2 moves when the driving object O is driven (in this embodiment, the right side in Figures 1 and 2), and the other of the first direction D1 is the direction opposite to the direction in which the moving member 2 moves when the driving object O is driven (in this embodiment, the left side in Figures 1 and 2). In addition, the direction in which the first sensor element 12 and the second sensor element 14 described later face each other is called the second direction D2. In this embodiment, the second direction D2 is one of the directions (radial direction of the moving member 2) perpendicular to the first direction D1 (including directions toward and away from the moving member 2). More specifically, the second direction D2 is the direction (vertical direction in FIG. 2) in which the axis X of the moving member 2 and the first sensor element 12 described later are spaced apart from each other, among the directions (radial direction of the moving member 2) perpendicular to the first direction D1. The direction perpendicular to both the first direction D1 and the second direction D2 is called the third direction D3 (vertical direction in FIG. 1).
基部3は、図1に示されるように、荷重センサ1、移動部材2、駆動部4、伝動部5、接続部材6等、駆動装置DRの構成部材の一部または全部を支持する。基部3の形状および構造は、駆動装置DRの構成部材を支持することができれば、特に限定されない。本実施形態では、基部3は、駆動装置DRの構成部材を収容するケーシングである。より具体的には、基部3は、荷重センサ1、移動部材2、駆動部4、伝動部5、接続部材6を内部に収容するケーシングである。基部3の構造は特に限定されないが、本実施形態では、基部3は、第2方向D2で一方側の半体である第1ケーシング(図2における下側のケーシング)と、第2方向D2で他方側の半体である第2ケーシング(図2における上側のケーシング)とを備えている。
As shown in FIG. 1, the base 3 supports some or all of the components of the drive device DR, such as the load sensor 1, the moving member 2, the drive unit 4, the transmission unit 5, and the connection member 6. The shape and structure of the base 3 are not particularly limited as long as they can support the components of the drive device DR. In this embodiment, the base 3 is a casing that houses the components of the drive device DR. More specifically, the base 3 is a casing that houses the load sensor 1, the moving member 2, the drive unit 4, the transmission unit 5, and the connection member 6 inside. The structure of the base 3 is not particularly limited, but in this embodiment, the base 3 includes a first casing (the lower casing in FIG. 2) that is one half in the second direction D2, and a second casing (the upper casing in FIG. 2) that is the other half in the second direction D2.
本実施形態では、基部3は、図1に示されるように、荷重センサ1が収容されるセンサ収容部31と、駆動部4が収容される駆動部収容部32と、接続部材6が案内され、移動部材2が移動する移動経路33と、基部3の外部へと長尺部材7が導出される導出部34とを備えている。本実施形態では、移動経路33において、移動部材2および接続部材6が基部3に対して第1方向D1に移動可能に収容されている。また、センサ収容部31において、荷重センサ1の後述する従動部材11が基部3に対して第1方向D1に移動可能に収容されている。
1, the base 3 includes a sensor housing 31 in which the load sensor 1 is housed, a drive housing 32 in which the drive 4 is housed, a movement path 33 along which the connecting member 6 is guided and the moving member 2 moves, and an outlet 34 through which the elongated member 7 is led out of the base 3. In this embodiment, the moving member 2 and the connecting member 6 are housed in the movement path 33 so as to be movable in a first direction D1 relative to the base 3. In addition, in the sensor housing 31, a driven member 11 of the load sensor 1, which will be described later, is housed so as to be movable in the first direction D1 relative to the base 3.
駆動部4は、移動部材2を移動させる駆動力を発生させる。より具体的には、駆動部4は、駆動対象Oを駆動するために、移動部材2を移動させる駆動力を発生させる。本実施形態では、駆動部4の駆動力によって、後述するように、第2移動部材22が回転することにより、図2~図4に示されるように、第1移動部材21が第2移動部材22(および基部3)に対して第1方向D1の一方に相対移動する。第1移動部材21が第2移動部材22に対して第1方向D1に相対移動することによって、接続部材6が第1方向D1の一方に移動する。この接続部材6の第1方向D1の一方への移動によって、長尺部材7が第1方向D1の一方に操作されて駆動対象Oが駆動される。
The drive unit 4 generates a driving force that moves the moving member 2. More specifically, the drive unit 4 generates a driving force that moves the moving member 2 in order to drive the drive target O. In this embodiment, the drive force of the drive unit 4 rotates the second moving member 22 as described below, and as shown in Figures 2 to 4, the first moving member 21 moves relative to the second moving member 22 (and the base 3) in one direction in the first direction D1. The movement of the first moving member 21 relative to the second moving member 22 in the first direction D1 causes the connection member 6 to move in one direction in the first direction D1. This movement of the connection member 6 in one direction in the first direction D1 causes the elongated member 7 to be operated in one direction in the first direction D1, and the drive target O is driven.
駆動部4は、本実施形態では、モータ41を備えている。モータ41は、正逆回転可能に構成され、第2移動部材22を軸Xまわりで一方の回転方向と他方の回転方向に回転させることができる。モータ41は、減速機構を介して伝動部5に接続される。
In this embodiment, the drive unit 4 includes a motor 41. The motor 41 is configured to be rotatable in both forward and reverse directions, and can rotate the second moving member 22 in one rotation direction and the other rotation direction around the axis X. The motor 41 is connected to the transmission unit 5 via a reduction mechanism.
伝動部5は、移動部材2を第1方向D1に移動させる駆動部4の駆動力を移動部材2に伝達する。伝動部5の構造は、駆動部4の駆動力を移動部材2に伝達することができれば、特に限定されない。伝動部5は、例えば、1または複数の歯車などの駆動力伝達部材を備えている。本実施形態では、伝動部5の駆動力伝達部材は、図2に示されるように、第2移動部材22に嵌合する嵌合部材51を備えている。嵌合部材51は、本実施形態では、第2移動部材22を軸Xまわりに回転させるように、かつ、第2移動部材22が嵌合部材51に対して第1方向D1に移動することを許容するように、第2移動部材22と嵌合している。具体的には、図2~図4に示されるように、嵌合部材51は、第2移動部材22と同軸上に配置され、第2移動部材22の外周と軸Xまわりに係合している。これにより、嵌合部材51が軸Xまわりに回転したときに、第2移動部材22も回転し、かつ、第2移動部材22は嵌合部材51に対して第1方向D1に相対移動可能となる(図3および図4参照)。嵌合部材51の構造は特に限定されない。本実施形態では、嵌合部材51は、基部3にベアリングBを介して回転可能に支持された歯車である。本実施形態では、駆動部4の駆動力が、複数の歯車等の駆動力伝達部材を経由して嵌合部材51に伝達されると、嵌合部材51が第2移動部材22の軸Xまわりに回転し、第2移動部材22を軸Xまわりに回転させる。これにより、詳細は後述するが、軸Xまわりの回転が規制された第1移動部材21は、図2に示される状態から図3に示される状態までのように、第2移動部材22に対して第1方向D1で一方に相対移動する。
The transmission unit 5 transmits the driving force of the drive unit 4 to the moving member 2, which moves the moving member 2 in the first direction D1. The structure of the transmission unit 5 is not particularly limited as long as it can transmit the driving force of the drive unit 4 to the moving member 2. The transmission unit 5 includes, for example, one or more driving force transmission members such as gears. In this embodiment, the driving force transmission member of the transmission unit 5 includes a fitting member 51 that fits into the second moving member 22, as shown in FIG. 2. In this embodiment, the fitting member 51 fits into the second moving member 22 so as to rotate the second moving member 22 around the axis X and to allow the second moving member 22 to move in the first direction D1 relative to the fitting member 51. Specifically, as shown in FIGS. 2 to 4, the fitting member 51 is arranged coaxially with the second moving member 22 and engages with the outer periphery of the second moving member 22 around the axis X. As a result, when the engaging member 51 rotates around the axis X, the second moving member 22 also rotates, and the second moving member 22 can move relative to the engaging member 51 in the first direction D1 (see FIGS. 3 and 4). The structure of the engaging member 51 is not particularly limited. In this embodiment, the engaging member 51 is a gear rotatably supported on the base 3 via a bearing B. In this embodiment, when the driving force of the driving unit 4 is transmitted to the engaging member 51 via a driving force transmission member such as a plurality of gears, the engaging member 51 rotates around the axis X of the second moving member 22, causing the second moving member 22 to rotate around the axis X. As a result, the first moving member 21, whose rotation around the axis X is restricted, moves relative to the second moving member 22 in one direction in the first direction D1, as from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. 3, as will be described in detail later.
接続部材6は、移動部材2と長尺部材7とを接続する。本実施形態では、接続部材6は、図1および図2に示されるように、第1移動部材21の第1方向D1で他方の端部に接続されている。また、接続部材6は、長尺部材7の第1方向D1で一方の端部に接続されている。本実施形態では、接続部材6は、第1移動部材21の軸Xまわりの回転を規制するように構成されている。具体的には、接続部材6は、基部3の移動経路33において、軸Xまわり方向で基部3と係合するように構成され、第1移動部材21は接続部材6に対して軸Xまわり方向で係合するように接続されている。これにより、後述するように、第2移動部材22に螺合する第1移動部材21は、第2移動部材22が軸Xまわりに回転したときに、軸Xまわりに回転することが抑制され、軸Xまわりに回転せずに、第2移動部材22に対して第1方向D1で一方に移動する。なお、第1移動部材21の第1方向D1で他方の端部に接続部材6が一体に設けられていてもよい。
The connection member 6 connects the moving member 2 and the elongated member 7. In this embodiment, the connection member 6 is connected to the other end of the first moving member 21 in the first direction D1 as shown in FIG. 1 and FIG. 2. Also, the connection member 6 is connected to one end of the elongated member 7 in the first direction D1. In this embodiment, the connection member 6 is configured to restrict the rotation of the first moving member 21 around the axis X. Specifically, the connection member 6 is configured to engage with the base 3 in the movement path 33 of the base 3 in the direction around the axis X, and the first moving member 21 is connected to engage with the connection member 6 in the direction around the axis X. As a result, as described later, when the second moving member 22 rotates around the axis X, the first moving member 21 screwed to the second moving member 22 is suppressed from rotating around the axis X, and moves in one direction in the first direction D1 relative to the second moving member 22 without rotating around the axis X. In addition, the connecting member 6 may be integrally provided at the other end of the first moving member 21 in the first direction D1.
移動部材2は、基部3に対して第1方向D1に移動する。本実施形態では、図2に示されるように、移動部材2の第1方向D1で一方側は、(後述する連結部材8を介して)荷重センサ1(従動部材11)に接続され、移動部材2の第1方向D1で他方側は、(長尺部材7を介して)駆動対象Oに接続されている。移動部材2は、本実施形態では、駆動部4の駆動力によって基部3に対して第1方向D1の一方に移動することで、駆動対象Oを駆動する。なお、「第1方向D1に移動する」という表現は、移動部材2の一部(本実施形態では第1移動部材21)が移動部材2の他の部分(本実施形態では第2移動部材22)に対して相対移動することで、基部3に対して第1方向D1に移動すること、および、移動部材2の全体が基部3に対して第1方向D1に移動することの両方を含む。
The moving member 2 moves in the first direction D1 relative to the base 3. In this embodiment, as shown in FIG. 2, one side of the moving member 2 in the first direction D1 is connected to the load sensor 1 (follower member 11) (via a connecting member 8 described later), and the other side of the moving member 2 in the first direction D1 is connected to the drive object O (via a long member 7). In this embodiment, the moving member 2 drives the drive object O by moving in one direction in the first direction D1 relative to the base 3 by the driving force of the drive unit 4. Note that the expression "moving in the first direction D1" includes both the movement in the first direction D1 relative to the base 3 by a part of the moving member 2 (the first moving member 21 in this embodiment) moving relative to another part of the moving member 2 (the second moving member 22 in this embodiment), and the movement of the entire moving member 2 in the first direction D1 relative to the base 3.
本明細書において説明する移動部材2の構成はあくまで一例であり、移動部材2の形状および構造は、基部3に対して第1方向D1に移動するように構成され、後述する荷重センサ1の検知原理を適用可能であれば、特に限定されない。移動部材2は、1つの部材によって構成されていてもよいし、複数の部材によって構成されていてもよい。本実施形態では、移動部材2は、互いに対して第1方向D1に相対移動可能な、第1移動部材21および第2移動部材22を有している。詳細は後述するが、本実施形態では、図2および図3に示されるように、第1移動部材21が所定量移動した後(第1移動部材21が移動限度まで移動した後(図3参照))、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されると、第2移動部材22は、荷重センサ1の付勢部材16の付勢力に抗して、第1方向D1で他方に従動部材11とともに移動する(図4参照)。
The configuration of the moving member 2 described in this specification is merely an example, and the shape and structure of the moving member 2 are not particularly limited as long as it is configured to move in the first direction D1 relative to the base 3 and the detection principle of the load sensor 1 described later can be applied. The moving member 2 may be composed of one member or multiple members. In this embodiment, the moving member 2 has a first moving member 21 and a second moving member 22 that can move relative to each other in the first direction D1. Details will be described later, but in this embodiment, as shown in Figures 2 and 3, after the first moving member 21 moves a predetermined amount (after the first moving member 21 moves to its movement limit (see Figure 3)), when a load of a predetermined amount or more is applied to the moving member 2, the second moving member 22 moves together with the driven member 11 to the other side in the first direction D1 against the biasing force of the biasing member 16 of the load sensor 1 (see Figure 4).
第1移動部材21は、第2移動部材22に対して第1方向D1で相対移動するように、第2移動部材22に接続されている。本実施形態では、第1移動部材21の第1方向D1で一方側は、第2移動部材22に接続され、第1移動部材21の第1方向D1で他方側は、接続部材6に接続されている。
The first moving member 21 is connected to the second moving member 22 so as to move relative to the second moving member 22 in the first direction D1. In this embodiment, one side of the first moving member 21 in the first direction D1 is connected to the second moving member 22, and the other side of the first moving member 21 in the first direction D1 is connected to the connection member 6.
本実施形態では、第1移動部材21は、図2に示されるように、ネジ部211を有し、第2移動部材22の第1ネジ部221と螺合している。第2移動部材22が駆動部4の駆動力によって軸Xまわりに回転駆動されることで、第1移動部材21が第2移動部材22に対して第1方向D1に相対移動する。本実施形態では、第1移動部材21は、軸Xまわりの回転が規制されており、第2移動部材22が回転することによって、第2移動部材22に対して第1方向D1に移動する。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the first moving member 21 has a screw portion 211, which is screwed into the first screw portion 221 of the second moving member 22. The second moving member 22 is driven to rotate about the axis X by the driving force of the driving unit 4, so that the first moving member 21 moves relative to the second moving member 22 in the first direction D1. In this embodiment, the rotation of the first moving member 21 around the axis X is restricted, and the first moving member 21 moves in the first direction D1 relative to the second moving member 22 as the second moving member 22 rotates.
第1移動部材21の形状および構造は、第2移動部材22が軸Xまわりに回転駆動されることで、第1移動部材21が第2移動部材22に対して第1方向D1に相対移動することができれば、特に限定されない。本実施形態では、第1移動部材21は、第1方向D1に延びる軸部材によって構成されている。第1移動部材21のネジ部211は、本実施形態では、第1移動部材21の外周の設けられた雄ネジによって構成されている。しかし、例えば、第2移動部材22の第1ネジ部が第2移動部材22の外周に設けられた雄ネジによって構成されている場合は、第1移動部材が筒状に形成され、第1移動部材のネジ部は、筒状の第1移動部材の内面に設けられた雌ネジによって構成されていてもよい。
The shape and structure of the first moving member 21 are not particularly limited as long as the first moving member 21 can move relative to the second moving member 22 in the first direction D1 by driving the second moving member 22 to rotate around the axis X. In this embodiment, the first moving member 21 is configured by a shaft member extending in the first direction D1. In this embodiment, the screw portion 211 of the first moving member 21 is configured by a male screw provided on the outer periphery of the first moving member 21. However, for example, when the first screw portion of the second moving member 22 is configured by a male screw provided on the outer periphery of the second moving member 22, the first moving member may be formed in a cylindrical shape, and the screw portion of the first moving member may be configured by a female screw provided on the inner surface of the cylindrical first moving member.
第2移動部材22は、軸Xまわりに回転することで第1移動部材21を第2移動部材22に対して第1方向D1に相対移動させる。本実施形態では、第2移動部材22は、(伝動部5を介して)駆動部4に接続され、駆動部4の駆動力によって軸Xまわりに回転する。本実施形態では、第2移動部材22は、伝動部5によって伝達された駆動部4の駆動力によって第2移動部材22が軸Xまわりに回転するように、伝動部5に接続されている。具体的には、第2移動部材22は、伝動部5(嵌合部材51)と軸Xまわりに係合する被係合部223(図1参照)を有している。本実施形態では、第2移動部材22の被係合部223は、第2移動部材22の外面に設けられており、嵌合部材51の内周に設けられた係合部(図示せず)と係合することで、嵌合部材51の回転によって、第2移動部材22が軸Xまわりに回転する。
The second moving member 22 rotates around the axis X to move the first moving member 21 relative to the second moving member 22 in the first direction D1. In this embodiment, the second moving member 22 is connected to the driving unit 4 (through the transmission unit 5) and rotates around the axis X by the driving force of the driving unit 4. In this embodiment, the second moving member 22 is connected to the transmission unit 5 so that the second moving member 22 rotates around the axis X by the driving force of the driving unit 4 transmitted by the transmission unit 5. Specifically, the second moving member 22 has an engaged portion 223 (see FIG. 1) that engages with the transmission unit 5 (fitting member 51) around the axis X. In this embodiment, the engaged portion 223 of the second moving member 22 is provided on the outer surface of the second moving member 22 and engages with an engaging portion (not shown) provided on the inner circumference of the fitting member 51, so that the second moving member 22 rotates around the axis X by the rotation of the fitting member 51.
本実施形態では、第2移動部材22の第1方向D1で一方側が荷重センサ1に接続され、第2移動部材22の第1方向D1で他方側が第1移動部材21に接続されている。第2移動部材22は、図2に示されるように、第1移動部材21のネジ部211と螺合する第1ネジ部221を有している。上述したように、第2移動部材22が軸Xまわりに回転することで、第1移動部材21が第2移動部材22に対して第1方向D1に相対移動する。
In this embodiment, one side of the second moving member 22 in the first direction D1 is connected to the load sensor 1, and the other side of the second moving member 22 in the first direction D1 is connected to the first moving member 21. As shown in FIG. 2, the second moving member 22 has a first screw portion 221 that screws into the screw portion 211 of the first moving member 21. As described above, the second moving member 22 rotates around the axis X, causing the first moving member 21 to move relative to the second moving member 22 in the first direction D1.
第2移動部材22の形状および構造は、第2移動部材22が軸Xまわりに回転することで第1移動部材21を第2移動部材22に対して第1方向D1に相対移動させることができれば、特に限定されない。本実施形態では、第2移動部材22は、第1方向D1に延びる筒状部材によって構成されている。第2移動部材22の第1ネジ部221は、本実施形態では、筒状の第2移動部材22の内面に設けられた雌ネジによって構成されている。しかし、例えば、第1移動部材のネジ部が筒状の第1移動部材の内面に設けられた雌ネジによって構成されている場合、第2移動部材が軸部材によって構成され、軸部材である第2移動部材の第1ネジ部は、第2移動部材の外面に設けられた雄ネジによって構成されていてもよい。
The shape and structure of the second moving member 22 are not particularly limited as long as the second moving member 22 can rotate around the axis X to move the first moving member 21 relative to the second moving member 22 in the first direction D1. In this embodiment, the second moving member 22 is configured as a cylindrical member extending in the first direction D1. In this embodiment, the first screw portion 221 of the second moving member 22 is configured as a female screw provided on the inner surface of the cylindrical second moving member 22. However, for example, when the screw portion of the first moving member is configured as a female screw provided on the inner surface of the cylindrical first moving member, the second moving member may be configured as a shaft member, and the first screw portion of the second moving member, which is the shaft member, may be configured as a male screw provided on the outer surface of the second moving member.
また、本実施形態では、第2移動部材22は、図2に示されるように、連結部材8のネジ部81と螺合する第2ネジ部222を有している。第2ネジ部222は、第1ネジ部221と逆方向にネジ溝が切られている。また、第1移動部材21のネジ部211と、連結部材8のネジ部81とは、逆方向にネジ溝が切られている。これにより、図2および図3に示されるように、第2移動部材22が軸Xまわりに回転したときに、第1移動部材21が第2移動部材22に対して第1方向D1で一方に相対移動し、連結部材8が第2移動部材22に対して第1方向D1で他方に相対移動する(本実施形態では、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されるまでは、連結部材8は荷重センサ1に設けられた付勢部材16によって基部3に対して移動することが抑制されているので、第2移動部材22が連結部材8に対して第1方向D1で一方に移動する)。第2移動部材22の第2ネジ部222は、本実施形態では、筒状の第2移動部材22の内面に設けられた雌ネジによって構成されている。しかし、例えば、連結部材が筒状に形成され、連結部材8のネジ部が筒状の連結部材の内面に設けられた雌ネジによって構成されている場合、第2移動部材が軸部材によって構成され、軸部材である第2移動部材の第2ネジ部は、第2移動部材の外面に設けられた雄ネジによって構成されていてもよい。
2, the second moving member 22 has a second screw portion 222 that screws into the screw portion 81 of the connecting member 8. The second screw portion 222 is threaded in the opposite direction to the first screw portion 221. The screw portion 211 of the first moving member 21 and the screw portion 81 of the connecting member 8 are threaded in the opposite direction. As a result, as shown in FIGS. 2 and 3, when the second moving member 22 rotates around the axis X, the first moving member 21 moves relative to the second moving member 22 in one direction in the first direction D1, and the connecting member 8 moves relative to the second moving member 22 in the other direction in the first direction D1 (in this embodiment, until a load of a predetermined value or more is applied to the moving member 2, the connecting member 8 is suppressed from moving relative to the base 3 by the biasing member 16 provided on the load sensor 1, so that the second moving member 22 moves in one direction in the first direction D1 relative to the connecting member 8). In this embodiment, the second screw portion 222 of the second moving member 22 is configured by a female screw provided on the inner surface of the cylindrical second moving member 22. However, for example, when the connecting member is formed in a cylindrical shape and the screw portion of the connecting member 8 is configured by a female screw provided on the inner surface of the cylindrical connecting member, the second moving member may be configured by a shaft member, and the second screw portion of the second moving member, which is the shaft member, may be configured by a male screw provided on the outer surface of the second moving member.
なお、移動部材2の構成は、図1~図4に示されるものに限定されない。例えば、図5および図6に示される変形例のように、第2移動部材22と連結部材8とが螺合せず、第2移動部材22と連結部材8(および従動部材11)との間に第1方向D1での相対移動が生じないように、第2移動部材22と連結部材8とが接続されていてもよい。図5および図6に示される変形例では、駆動部4の駆動力によって第2移動部材22が軸Xまわりに回転すると、第1移動部材21が第2移動部材22に対して第1方向D1で一方に移動する。第1移動部材21が所定量移動した後(第1移動部材21が移動限度まで移動した後)、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されると、第2移動部材22は、荷重センサ1の付勢部材16の付勢力に抗して、第1方向D1で他方に従動部材11とともに移動する。なお、図5に示される変形例は、後述するように、荷重センサ1の構成が図1~図4に示される実施形態と異なる以外は、基本的な作動原理は図1~図4に示される実施形態と同様である。また、図6に示される変形例は、荷重センサ1の構成および位置が図1~図4に示される実施形態と異なる以外は、基本的な作動原理は図1~図4に示される実施形態と同様である。
The configuration of the moving member 2 is not limited to those shown in Figs. 1 to 4. For example, as in the modified example shown in Figs. 5 and 6, the second moving member 22 and the connecting member 8 may be connected so that the second moving member 22 and the connecting member 8 are not screwed together and no relative movement in the first direction D1 occurs between the second moving member 22 and the connecting member 8 (and the driven member 11). In the modified example shown in Figs. 5 and 6, when the second moving member 22 rotates around the axis X by the driving force of the driving unit 4, the first moving member 21 moves in one direction in the first direction D1 relative to the second moving member 22. After the first moving member 21 moves a predetermined amount (after the first moving member 21 moves to its movement limit), when a load equal to or greater than a predetermined value is applied to the moving member 2, the second moving member 22 moves in the other direction in the first direction D1 together with the driven member 11 against the biasing force of the biasing member 16 of the load sensor 1. As described below, the modified example shown in FIG. 5 has the same basic operating principle as the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 4, except that the configuration of the load sensor 1 differs from that of the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 4. The modified example shown in FIG. 6 has the same basic operating principle as the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 4, except that the configuration and position of the load sensor 1 differ from that of the embodiment shown in FIG. 1 to FIG. 4.
連結部材8は、移動部材2と荷重センサ1とを連結する。具体的には、連結部材8は、移動部材2に対して第1方向D1に加わる荷重を荷重センサ1(従動部材11)に伝達できるように、移動部材2と荷重センサ1とを連結している。連結部材8の形状および構造は、移動部材2に対して第1方向D1に加わる荷重を荷重センサ1(従動部材11)に伝達できるように、移動部材2と荷重センサ1とを連結することができれば、特に限定されない。連結部材8は、図2~図4に示されるように、移動部材2(第2移動部材22)に加わった第1方向D1での荷重が従動部材11に伝達されるように、従動部材11と連結される連結部82を有している。本実施形態では、連結部82は、従動部材11と第1方向D1で係合するように構成されている。
The connecting member 8 connects the moving member 2 and the load sensor 1. Specifically, the connecting member 8 connects the moving member 2 and the load sensor 1 so that the load applied to the moving member 2 in the first direction D1 can be transmitted to the load sensor 1 (follower member 11). The shape and structure of the connecting member 8 are not particularly limited as long as it can connect the moving member 2 and the load sensor 1 so that the load applied to the moving member 2 in the first direction D1 can be transmitted to the load sensor 1 (follower member 11). As shown in Figures 2 to 4, the connecting member 8 has a connecting portion 82 that is connected to the follower member 11 so that the load in the first direction D1 applied to the moving member 2 (second moving member 22) is transmitted to the follower member 11. In this embodiment, the connecting portion 82 is configured to engage with the follower member 11 in the first direction D1.
本実施形態では、連結部材8は、図2~図4、図7および図8に示されるように、第2移動部材22に螺合する第1方向D1に延びる軸部材として構成されている。連結部材8は、本実施形態では、第2移動部材22の第2ネジ部222と螺合するネジ部81を有している。なお、図5および図6に示される変形例のように、連結部材8はネジ部を有していなくてもよい。また、本実施形態では、連結部材8は、第2移動部材22および従動部材11とは別体として設けられているが、第2移動部材22または従動部材11と一体に設けられていてもよい。
In this embodiment, the connecting member 8 is configured as an axial member extending in the first direction D1 that screws into the second moving member 22, as shown in Figures 2 to 4, 7, and 8. In this embodiment, the connecting member 8 has a threaded portion 81 that screws into the second threaded portion 222 of the second moving member 22. Note that, as in the modified example shown in Figures 5 and 6, the connecting member 8 does not have to have a threaded portion. Also, in this embodiment, the connecting member 8 is provided separately from the second moving member 22 and the driven member 11, but it may be provided integrally with the second moving member 22 or the driven member 11.
次に、荷重センサ1について説明する。荷重センサ1は、図2~図4に示されるように、移動部材2に接続され、移動部材2の第1方向D1への移動に伴って第1方向D1に沿って移動可能な従動部材11と、従動部材11とともに移動する第1センサ要素12と、従動部材11に第1センサ要素12を取り付けるための取付部材13と、駆動装置DRの基部3に対して不動に取り付けられ、第1センサ要素12と相互作用する第2センサ要素14と、第1センサ要素12が、第2センサ要素14に対して所定の位置関係で移動するように第1センサ要素12を所定の経路に沿って案内する案内部15とを備えている。本実施形態では、荷重センサ1はさらに、従動部材11を第1方向D1に付勢する付勢部材16を備えている。
Next, the load sensor 1 will be described. As shown in Figs. 2 to 4, the load sensor 1 includes a driven member 11 connected to the moving member 2 and movable along the first direction D1 as the moving member 2 moves in the first direction D1, a first sensor element 12 that moves together with the driven member 11, a mounting member 13 for mounting the first sensor element 12 to the driven member 11, a second sensor element 14 that is fixedly mounted to the base 3 of the drive device DR and interacts with the first sensor element 12, and a guide section 15 that guides the first sensor element 12 along a predetermined path so that the first sensor element 12 moves in a predetermined positional relationship with the second sensor element 14. In this embodiment, the load sensor 1 further includes a biasing member 16 that biases the driven member 11 in the first direction D1.
<荷重センサの作動原理>
荷重センサ1は、詳細は後述するが、移動部材2に所定以上の荷重が負荷された際に、従動部材11が移動部材2とともに第1方向D1に所定量以上移動して、第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の位置関係が変化する。これにより、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されたことが検知される。したがって、駆動対象Oに所定以上の荷重が負荷されたことが検知される。より具体的には、移動部材2に所定以上の荷重が負荷された際に、従動部材11が付勢部材16の付勢力に抗して第1方向D1に所定量移動することで、従動部材11と共に第1方向D1に移動する第1センサ要素12と、基部3に対して不動な第2センサ要素14との間の位置関係が変化する。このときのセンサ出力の変化によって、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されたことが検知される。移動部材2に所定の荷重が負荷されるまでは、付勢部材16等により、従動部材11は移動しないか、移動量が所定範囲内となるように駆動装置DRの各構成部材が設計されている。したがって、従動部材11が所定量以上移動したことが第1センサ要素12および第2センサ要素14からのセンサ出力によって検知されることで、移動部材2および駆動対象Oに所定以上の荷重が負荷されたことが検知される。なお、移動部材2に負荷される「所定以上の荷重」および従動部材11の移動量である「所定量」は、荷重センサ1が適用される駆動装置DRや駆動対象Oに応じて適宜変更されるので、特に限定されない。
<Load sensor operating principle>
Although the details of the load sensor 1 will be described later, when a load equal to or greater than a predetermined value is applied to the moving member 2, the driven member 11 moves together with the moving member 2 in the first direction D1 by a predetermined amount or more, and the positional relationship between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 changes. This detects that a load equal to or greater than a predetermined value is applied to the moving member 2. Therefore, it is detected that a load equal to or greater than a predetermined value is applied to the drive target O. More specifically, when a load equal to or greater than a predetermined value is applied to the moving member 2, the driven member 11 moves by a predetermined amount in the first direction D1 against the biasing force of the biasing member 16, and this changes the positional relationship between the first sensor element 12, which moves together with the driven member 11 in the first direction D1, and the second sensor element 14, which is stationary relative to the base 3. The change in the sensor output at this time detects that a load equal to or greater than a predetermined value is applied to the moving member 2. Each component of the drive device DR is designed so that the biasing member 16 or the like prevents the driven member 11 from moving or keeps the amount of movement within a predetermined range until a predetermined load is applied to the moving member 2. Therefore, when the sensor output from the first sensor element 12 and the second sensor element 14 detects that the driven member 11 has moved a predetermined amount or more, it is detected that a load of a predetermined amount or more has been applied to the moving member 2 and the driven object O. Note that the "load of a predetermined amount or more" applied to the moving member 2 and the "predetermined amount" which is the amount of movement of the driven member 11 are not particularly limited, as they are appropriately changed depending on the drive device DR and the driven object O to which the load sensor 1 is applied.
従動部材11は、移動部材2に直接または間接的に接続されており、移動部材2の第1方向D1への移動に伴って第1方向D1に沿って移動する。従動部材11には、上述したように、取付部材13を介して第1センサ要素12が接続されている。したがって、従動部材11が第1方向D1に移動することによって、第1センサ要素12も第1方向D1に移動して、第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の位置関係が変化する。
The driven member 11 is directly or indirectly connected to the moving member 2, and moves along the first direction D1 as the moving member 2 moves in the first direction D1. As described above, the first sensor element 12 is connected to the driven member 11 via the mounting member 13. Therefore, as the driven member 11 moves in the first direction D1, the first sensor element 12 also moves in the first direction D1, and the positional relationship between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 changes.
本実施形態では、従動部材11は、従動部材11が連結された移動部材2に所定以上の荷重が負荷されるまでは従動部材11が第1方向D1に移動することが抑制されるように、付勢部材16によって付勢されている。より具体的には、駆動対象Oが移動部材2によって操作される際に、従動部材11は、第2移動部材22から(連結部材8を介して)第1方向D1のうち1つの方向(本実施形態では第1方向D1の他方(図2における左方向))に向かう力を受ける。一方、従動部材11は、付勢部材16によって、第2移動部材22から従動部材11に加わる力とは反対方向(図2における右方向)に付勢されている。したがって、従動部材11は、第2移動部材22に所定以上の荷重が負荷されるまで(第2移動部材22に加わる荷重が付勢部材16の付勢力を超えるまで)は、基部3に対する相対移動が抑制され、図2に示される所定の位置に保持される。第2移動部材22に、付勢部材16の付勢方向とは反対方向(図2における左方向)に、付勢部材16の付勢力を超える所定以上の荷重が負荷されると、従動部材11は、第2移動部材22とともに第1方向D1のうち、付勢部材16の付勢方向とは反対方向(図2における左方向)に移動する。
In this embodiment, the driven member 11 is biased by the biasing member 16 so that the driven member 11 is prevented from moving in the first direction D1 until a load equal to or greater than a predetermined load is applied to the moving member 2 to which the driven member 11 is connected. More specifically, when the driven object O is operated by the moving member 2, the driven member 11 receives a force from the second moving member 22 (through the connecting member 8) in one direction of the first direction D1 (in this embodiment, the other direction of the first direction D1 (the left direction in FIG. 2)). On the other hand, the driven member 11 is biased by the biasing member 16 in the opposite direction (the right direction in FIG. 2) to the force applied from the second moving member 22 to the driven member 11. Therefore, the relative movement of the driven member 11 with respect to the base 3 is suppressed and the driven member 11 is held in a predetermined position shown in FIG. 2 until a load equal to or greater than a predetermined load is applied to the second moving member 22 (until the load applied to the second moving member 22 exceeds the biasing force of the biasing member 16). When a load equal to or greater than a predetermined value that exceeds the biasing force of the biasing member 16 is applied to the second moving member 22 in the direction opposite to the biasing direction of the biasing member 16 (leftward in FIG. 2), the driven member 11 moves together with the second moving member 22 in the first direction D1 in the direction opposite to the biasing direction of the biasing member 16 (leftward in FIG. 2).
従動部材11が設けられる位置は、従動部材11が移動部材2および第1センサ要素12とともに第1方向D1に移動可能であれば、特に限定されない。本実施形態では、従動部材11は、移動部材2(第2移動部材22)に対して第1方向D1で一方側に設けられているが、図6の変形例に示されるように、移動部材2(第2移動部材22)に対して第1方向D1で他方側に設けられていてもよい。
The position where the driven member 11 is provided is not particularly limited as long as the driven member 11 can move in the first direction D1 together with the moving member 2 and the first sensor element 12. In this embodiment, the driven member 11 is provided on one side of the moving member 2 (second moving member 22) in the first direction D1, but as shown in the modified example of FIG. 6, the driven member 11 may be provided on the other side of the moving member 2 (second moving member 22) in the first direction D1.
本実施形態では、従動部材11は、図1および図2に示されるように、基部3のセンサ収容部31に第1方向D1に移動可能に設けられている。本実施形態では、従動部材11は、基部3に設けられた当接壁W1と、停止壁W2との間で第1方向D1に移動するように設けられている。当接壁W1は、付勢部材16によって第1方向D1に付勢された従動部材11と当接して、従動部材11を所定の位置に保持する。当接壁W1は、本実施形態では、図2に示されるように、基部3の第1方向D1の一方の端壁の内面によって構成されている。しかし、当接壁が設けられる位置は、付勢部材16によって付勢された従動部材11を、第1方向D1で所定の位置に保持できるように設けられていれば、特に限定されない。停止壁W2は、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されて従動部材11が第1方向D1に移動したときに、従動部材11と接触して停止させることで、従動部材11の移動量を所定範囲に制限する。これにより、付勢部材16が大きく変形することが抑制され、付勢部材16や駆動装置DRの構成部材の破損が抑制される。停止壁W2の形状および構造は、従動部材11と接触して停止させることで、従動部材11の移動量を所定範囲に制限することができれば、特に限定されない。本実施形態では、停止壁W2は、第1方向D1および第3方向D3に延びる、基部3の底面3a(図2参照)から略垂直に伸びる柱状の支柱部35(図9および図10参照)の一端に設けられている。
In this embodiment, the driven member 11 is provided in the sensor accommodating section 31 of the base 3 so as to be movable in the first direction D1, as shown in FIG. 1 and FIG. 2. In this embodiment, the driven member 11 is provided so as to move in the first direction D1 between an abutment wall W1 and a stop wall W2 provided in the base 3. The abutment wall W1 abuts against the driven member 11 biased in the first direction D1 by the biasing member 16 to hold the driven member 11 in a predetermined position. In this embodiment, the abutment wall W1 is formed by the inner surface of one end wall of the base 3 in the first direction D1, as shown in FIG. 2. However, the position at which the abutment wall is provided is not particularly limited as long as it is provided so as to hold the driven member 11 biased by the biasing member 16 in a predetermined position in the first direction D1. When a load equal to or greater than a predetermined value is applied to the moving member 2 and the driven member 11 moves in the first direction D1, the stopping wall W2 comes into contact with the driven member 11 to stop it, thereby limiting the amount of movement of the driven member 11 to a predetermined range. This prevents the biasing member 16 from being significantly deformed, and prevents damage to the biasing member 16 and the components of the drive device DR. The shape and structure of the stopping wall W2 are not particularly limited as long as it can limit the amount of movement of the driven member 11 to a predetermined range by coming into contact with and stopping the driven member 11. In this embodiment, the stopping wall W2 is provided at one end of a columnar support portion 35 (see FIGS. 9 and 10) that extends substantially perpendicularly from the bottom surface 3a (see FIG. 2) of the base 3 and extends in the first direction D1 and the third direction D3.
従動部材11の形状および構造は、従動部材11が移動部材2および第1センサ要素12とともに第1方向D1に移動可能であれば、特に限定されない。本実施形態では、従動部材11は、図7、図8および図10に示されるように、移動部材2と同軸状に延びる筒状体である。具体的には、従動部材11は、図2、図7および図8に示されるように、第1方向D1に対して垂直に延びる底壁111と、底壁111に対して垂直な方向(第1方向D1)に延びる側壁112とを備えた、有底筒状体によって構成されている。底壁111には、連結部材8が接続されている。具体的には、図2、図7および図8に示されるように、連結部材8の第1方向D1で一方の端部が底壁111を貫通し、連結部材8の端部において拡径した頭部に設けられた連結部82が、底壁111の外面と第1方向D1で係合している。なお、本実施形態では、連結部材8が軸Xまわりに回転することが規制されるように、連結部材8は、図8に示されるように、従動部材11に対する軸Xまわりの相対回転が規制されるように、従動部材11に取り付けられている。従動部材11も基部3に対する軸Xまわりの相対回転が規制されるように、基部3に設けられている。したがって、第2移動部材22が軸Xまわりに回転したときに、連結部材8が軸Xまわりに共回りすることが抑制される。
The shape and structure of the driven member 11 are not particularly limited as long as the driven member 11 can move in the first direction D1 together with the moving member 2 and the first sensor element 12. In this embodiment, the driven member 11 is a cylindrical body extending coaxially with the moving member 2, as shown in Figs. 7, 8 and 10. Specifically, the driven member 11 is configured as a bottomed cylindrical body having a bottom wall 111 extending perpendicular to the first direction D1 and a side wall 112 extending perpendicular to the bottom wall 111 (first direction D1), as shown in Figs. 2, 7 and 8. The connecting member 8 is connected to the bottom wall 111. Specifically, as shown in Figs. 2, 7 and 8, one end of the connecting member 8 penetrates the bottom wall 111 in the first direction D1, and the connecting portion 82 provided on the head portion with an expanded diameter at the end of the connecting member 8 engages with the outer surface of the bottom wall 111 in the first direction D1. In this embodiment, as shown in FIG. 8, the connecting member 8 is attached to the driven member 11 so that the relative rotation about the axis X with respect to the driven member 11 is restricted so that the rotation of the connecting member 8 about the axis X is restricted. The driven member 11 is also provided on the base 3 so that the relative rotation about the axis X with respect to the base 3 is restricted. Therefore, when the second moving member 22 rotates about the axis X, the connecting member 8 is restricted from rotating together about the axis X.
また、図2に示されるように、底壁111および側壁112の内面によって画定された従動部材11の内部空間には、付勢部材16が収容されている。底壁111の内面は、コイルバネである付勢部材16の第1方向D1で一方の端部が当接するバネ座として機能している。なお、付勢部材16の第1方向D1で他方の端部は、基部3に設けられたバネ座に当接している。本実施形態では、基部3のバネ座は停止壁W2に設けられている。側壁112の外面のうち、第2方向D2で一方(図2における上側)には、取付部材13が取り付けられる被取付部112aが設けられている。被取付部112aの形状および構造は、取付部材13を取り付けることができれば、特に限定されない。
2, the biasing member 16 is accommodated in the internal space of the driven member 11 defined by the inner surfaces of the bottom wall 111 and the side wall 112. The inner surface of the bottom wall 111 functions as a spring seat against which one end of the biasing member 16, which is a coil spring, abuts in the first direction D1. The other end of the biasing member 16 in the first direction D1 abuts against a spring seat provided on the base 3. In this embodiment, the spring seat of the base 3 is provided on the stop wall W2. On one side of the outer surface of the side wall 112 in the second direction D2 (the upper side in FIG. 2), a mounting portion 112a to which the mounting member 13 is attached is provided. The shape and structure of the mounting portion 112a are not particularly limited as long as the mounting member 13 can be attached.
付勢部材16は、従動部材11を第1方向D1に付勢する。具体的には、付勢部材16は、移動部材2に所定の荷重が負荷されるまでは、従動部材11が移動しないか、移動量が所定範囲内となるように、従動部材11を第1方向D1に付勢する。付勢部材16の形状および構造は、従動部材11を第1方向D1に付勢することができれば、特に限定されない。本実施形態では、付勢部材16は、第1方向D1に延びるコイルバネであるが、付勢部材16は、空気バネやゴム等、他の付勢部材であってもよい。本実施形態では、付勢部材16は、例えば、駆動装置DRが駆動されていない状態など、移動部材2が無負荷の状態で、従動部材11が当接壁W1を第1方向D1に押圧するように設けられている。具体的には、コイルバネである付勢部材16は圧縮された状態で設けられており、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されるまでは、付勢部材16の付勢力によって、従動部材11が所定の位置に保持されるように構成されている。
The biasing member 16 biases the driven member 11 in the first direction D1. Specifically, the biasing member 16 biases the driven member 11 in the first direction D1 so that the driven member 11 does not move or the amount of movement is within a predetermined range until a predetermined load is applied to the moving member 2. The shape and structure of the biasing member 16 are not particularly limited as long as it can bias the driven member 11 in the first direction D1. In this embodiment, the biasing member 16 is a coil spring extending in the first direction D1, but the biasing member 16 may be another biasing member such as an air spring or rubber. In this embodiment, the biasing member 16 is provided so that the driven member 11 presses the abutment wall W1 in the first direction D1 when the moving member 2 is in an unloaded state, such as when the drive device DR is not driven. Specifically, the biasing member 16, which is a coil spring, is provided in a compressed state, and the biasing force of the biasing member 16 is configured to hold the driven member 11 in a predetermined position until a load equal to or greater than a predetermined value is applied to the moving member 2.
第1センサ要素12および第2センサ要素14は、相互作用することで、第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の位置関係の変化を検知して、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されたことを検知する。具体的には、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されると、第1センサ要素12は従動部材11とともに第1方向D1に移動する(図4参照)。これにより、図4に示される、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されたときの、第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の位置関係は、図2および図3に示される、移動部材2に所定以上の荷重が負荷される前の第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の位置関係に対して変化する。この第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の位置関係の変化に対応したセンサ出力により、荷重センサ1は、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されたことを検知する。
The first sensor element 12 and the second sensor element 14 interact with each other to detect a change in the positional relationship between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 and detect that a load of a predetermined amount or more has been applied to the moving member 2. Specifically, when a load of a predetermined amount or more is applied to the moving member 2, the first sensor element 12 moves in the first direction D1 together with the driven member 11 (see FIG. 4). As a result, the positional relationship between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 when a load of a predetermined amount or more is applied to the moving member 2 as shown in FIG. 4 changes from the positional relationship between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 before a load of a predetermined amount or more is applied to the moving member 2 as shown in FIG. 2 and FIG. 3. The load sensor 1 detects that a load of a predetermined amount or more has been applied to the moving member 2 by the sensor output corresponding to the change in the positional relationship between the first sensor element 12 and the second sensor element 14.
第1センサ要素12および第2センサ要素14の構成は、相互作用することで、第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の位置関係の変化を検知して、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されたことを検知することができれば、特に限定されない。本実施形態では、第1センサ要素12および第2センサ要素14は、磁石とホールICとの位置関係の変動による磁界の変化を検出する磁界センサを構成している。第1センサ要素および第2センサ要素は、磁界センサではなく、発光部および受光部によってよって構成された光学センサ等、他のセンサであってもよい。本実施形態では、第1センサ要素12が磁石であり、第2センサ要素14がホールICである。従動部材11とともに第1方向D1に移動する第1センサ要素12が磁石で、第2センサ要素14がホールICである場合、基部3に対して不動に取り付けられる第2センサ要素14側に配線が設けられ、移動する第1センサ要素12には配線が必要ない。したがって、第1センサ要素12を配置する際に配線を考慮する必要が無くなり、荷重センサ1の設計の自由度を高めることができる。
The configuration of the first sensor element 12 and the second sensor element 14 is not particularly limited as long as they can detect a change in the positional relationship between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 by interacting with each other, and detect that a load of a predetermined amount or more has been applied to the moving member 2. In this embodiment, the first sensor element 12 and the second sensor element 14 constitute a magnetic field sensor that detects a change in the magnetic field due to a change in the positional relationship between the magnet and the Hall IC. The first sensor element and the second sensor element may be other sensors such as an optical sensor composed of a light emitting unit and a light receiving unit, rather than a magnetic field sensor. In this embodiment, the first sensor element 12 is a magnet, and the second sensor element 14 is a Hall IC. When the first sensor element 12 that moves in the first direction D1 together with the driven member 11 is a magnet and the second sensor element 14 is a Hall IC, wiring is provided on the side of the second sensor element 14 that is fixedly attached to the base 3, and wiring is not required for the moving first sensor element 12. Therefore, there is no need to consider wiring when arranging the first sensor element 12, and the design freedom of the load sensor 1 can be increased.
本実施形態では、第1センサ要素12は、図2、図7および図8に示されるように、取付部材13を介して従動部材11に接続されている。これにより、第1センサ要素12は、従動部材11と所定の位置関係を維持した状態で、従動部材11と共に移動する。第1センサ要素12は、図7および図8に示されるように、磁石121と磁石ハウジング122とを備えている。磁石ハウジング122は、磁石121を取り付け可能に構成された容器である。磁石ハウジング122は磁石収容部122aと、取付部材13の一端が接続される接続部122bとを有している。磁石ハウジング122は、後述するように、案内部15内を案内され、案内部15の内部空洞に応じた形状とされている。磁石ハウジング122の形状は、案内部15の内部空洞に入る形状であれば、特に限定されないが、本実施形態では、略直方体状に形成されている。本実施形態では、磁石ハウジング122は、図8および図11に示されるように、磁石ハウジング122の第2方向D2の両端に設けられた面から第2方向D2に突出する突部Pを有している。突部Pは、案内部15との接触面積を減らすことによって案内部15との間の摺動抵抗を低減している。突部Pは、本実施形態では第1方向D1に延びるレール状に形成されている。
In this embodiment, the first sensor element 12 is connected to the driven member 11 via the mounting member 13 as shown in FIG. 2, FIG. 7, and FIG. 8. As a result, the first sensor element 12 moves together with the driven member 11 while maintaining a predetermined positional relationship with the driven member 11. As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the first sensor element 12 includes a magnet 121 and a magnet housing 122. The magnet housing 122 is a container configured to allow the magnet 121 to be attached. The magnet housing 122 has a magnet accommodating portion 122a and a connecting portion 122b to which one end of the mounting member 13 is connected. As described later, the magnet housing 122 is guided through the guide portion 15 and has a shape corresponding to the internal cavity of the guide portion 15. The shape of the magnet housing 122 is not particularly limited as long as it is a shape that fits into the internal cavity of the guide portion 15, but in this embodiment, it is formed in an approximately rectangular parallelepiped shape. In this embodiment, as shown in FIG. 8 and FIG. 11, the magnet housing 122 has a protrusion P that protrudes in the second direction D2 from the surfaces provided at both ends of the magnet housing 122 in the second direction D2. The protrusion P reduces the contact area with the guide portion 15, thereby reducing the sliding resistance between the guide portion 15. In this embodiment, the protrusion P is formed in the shape of a rail extending in the first direction D1.
第2センサ要素14は、基部3に対して不動に取り付けられる。本実施形態では、第2センサ要素14は、図2、図9および図10に示されるように、基板Sに支持され、基板Sを介して基部3に対して取り付けられている。より具体的には、第2センサ要素14が取り付けられる基板Sが、案内部15を備えた案内部材Gに固定され、案内部材Gが基部3(支柱部35)に固定されることで、第2センサ要素14が基部3に対して固定されている。第2センサ要素14が基部3に不動に取り付けられる(固定される)ことによって、第2センサ要素14は、第1方向D1、第2方向D2および第3方向D3で基部3に対して移動しない。
The second sensor element 14 is fixedly attached to the base 3. In this embodiment, the second sensor element 14 is supported by a substrate S and attached to the base 3 via the substrate S, as shown in Figures 2, 9, and 10. More specifically, the substrate S on which the second sensor element 14 is attached is fixed to a guide member G having a guide portion 15, and the guide member G is fixed to the base 3 (support portion 35), thereby fixing the second sensor element 14 to the base 3. By fixing (fixing) the second sensor element 14 to the base 3, the second sensor element 14 does not move relative to the base 3 in the first direction D1, the second direction D2, and the third direction D3.
取付部材13は、従動部材11に第1センサ要素12を取り付ける。取付部材13によって第1センサ要素12が従動部材11に取り付けられることで、図3および図4に示されるように、従動部材11が第1方向D1に移動したときに、第1センサ要素12は従動部材11と共に第1方向D1に移動する。本実施形態では、取付部材13は、図7、図8および図10に示されるように、第1方向D1に対して垂直な方向に変位可能な変位部131を有している。変位部131は、後述するように、第1センサ要素12が、案内部15の所定の経路に沿って移動するように位置を矯正されたときに、従動部材11と第1センサ要素12との間の位置関係の変化に対応して変位する(図14参照)。
The mounting member 13 mounts the first sensor element 12 to the driven member 11. The mounting member 13 mounts the first sensor element 12 to the driven member 11, so that when the driven member 11 moves in the first direction D1, the first sensor element 12 moves together with the driven member 11 in the first direction D1, as shown in Figs. 3 and 4. In this embodiment, the mounting member 13 has a displacement portion 131 that can be displaced in a direction perpendicular to the first direction D1, as shown in Figs. 7, 8, and 10. The displacement portion 131 displaces in response to a change in the positional relationship between the driven member 11 and the first sensor element 12 when the position of the first sensor element 12 is corrected so that it moves along a predetermined path of the guide portion 15, as described below (see Fig. 14).
取付部材13の形状および構造は、従動部材11に第1センサ要素12を取り付けることができ、変位部131を有していれば、特に限定されない。本実施形態では、取付部材13は、図7、図8および図10に示されるように、従動部材11に片持ち支持された、第1方向D1に延びる細長い板状部材によって構成されている。板状部材によって構成された取付部材13は、所定の剛性を有するとともに所定の可撓性を有している。なお、取付部材13は、所定の剛性を有するとともに所定の可撓性を有するワイヤやロッド等の線状部材であってもよい。取付部材13は、取付部材13の一端側に設けられ、従動部材11の外周に取り付けられる取付部132と、取付部材13の他端側に設けられ、第1センサ要素を支持する第1センサ支持部133(図2参照)とを備えている。第1方向D1で取付部132と第1センサ支持部133との間には、変位部131が設けられている。変位部131の詳細については後述する。
The shape and structure of the mounting member 13 are not particularly limited as long as it can mount the first sensor element 12 to the driven member 11 and has a displacement portion 131. In this embodiment, the mounting member 13 is configured as an elongated plate-like member extending in the first direction D1 and supported by the driven member 11 in a cantilever manner, as shown in Figures 7, 8, and 10. The mounting member 13 configured as a plate-like member has a predetermined rigidity and a predetermined flexibility. The mounting member 13 may be a linear member such as a wire or rod having a predetermined rigidity and a predetermined flexibility. The mounting member 13 includes a mounting portion 132 provided on one end side of the mounting member 13 and attached to the outer periphery of the driven member 11, and a first sensor support portion 133 (see Figure 2) provided on the other end side of the mounting member 13 and supporting the first sensor element. A displacement portion 131 is provided between the mounting portion 132 and the first sensor support portion 133 in the first direction D1. Details of the displacement portion 131 will be described later.
取付部132は、図7および図8に示されるように、従動部材11の外周に所定の固定手段によって固定される。本実施形態では、取付部132は、第1方向D1に延びる板状に形成され、ネジによって従動部材11の外周に固定されている。第1センサ支持部133は、取付部材13の、取付部132が設けられた端部とは反対側の端部に設けられており、第1センサ要素12を片持ち状に支持している。第1センサ支持部133と第1センサ要素12との間の固定方法は特に限定されないが、本実施形態では、第1センサ支持部133は、第1センサ要素12の磁石ハウジング122に挿入された状態で固定されている。
As shown in Figs. 7 and 8, the mounting portion 132 is fixed to the outer periphery of the driven member 11 by a predetermined fixing means. In this embodiment, the mounting portion 132 is formed in a plate shape extending in the first direction D1 and is fixed to the outer periphery of the driven member 11 by screws. The first sensor support portion 133 is provided at the end of the mounting member 13 opposite the end where the mounting portion 132 is provided, and supports the first sensor element 12 in a cantilever manner. There is no particular limitation on the method of fixing the first sensor support portion 133 and the first sensor element 12, but in this embodiment, the first sensor support portion 133 is fixed in a state where it is inserted into the magnet housing 122 of the first sensor element 12.
案内部15は、第1センサ要素12が第2センサ要素14に対して所定の位置関係で移動するように第1センサ要素12を所定の経路に沿って案内する。ここで、「所定の経路」とは、第1センサ要素12および第2センサ要素14によって、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されたことを正確に検知が可能となるような、第1センサ要素12の移動経路をいう。具体的には、案内部15の所定の経路は、第1方向D1に沿って略線形に延びる経路であり、少なくとも第2方向D2での第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の距離が、所定値(例えば設計上の距離)と実質的に等しくなるように、第1センサ要素12を案内するように構成されている。本実施形態では、案内部15の所定の経路は、第2方向D2での第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の距離が所定値と実質的に等しくなり、第3方向D3での第1センサ要素12の中心と、第3方向D3での第2センサ要素14の中心とが実質的に一致する(例えば、第3方向D3での第1センサ要素12の中心と、第2センサ要素14の中心との間のズレが、第3方向D3での第1センサ要素12の長さの5%以下)ように、第1センサ要素12を案内するように構成されている。
The guide unit 15 guides the first sensor element 12 along a predetermined path so that the first sensor element 12 moves in a predetermined positional relationship with respect to the second sensor element 14. Here, the "predetermined path" refers to a movement path of the first sensor element 12 that enables the first sensor element 12 and the second sensor element 14 to accurately detect that a load equal to or greater than a predetermined value is applied to the moving member 2. Specifically, the predetermined path of the guide unit 15 is a path that extends substantially linearly along the first direction D1, and is configured to guide the first sensor element 12 so that at least the distance between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 in the second direction D2 is substantially equal to a predetermined value (e.g., a design distance). In this embodiment, the predetermined path of the guide unit 15 is configured to guide the first sensor element 12 so that the distance between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 in the second direction D2 is substantially equal to a predetermined value, and the center of the first sensor element 12 in the third direction D3 and the center of the second sensor element 14 in the third direction D3 substantially coincide (for example, the deviation between the center of the first sensor element 12 and the center of the second sensor element 14 in the third direction D3 is 5% or less of the length of the first sensor element 12 in the third direction D3).
案内部15は、本実施形態では、図9および図11に示されるように、第1センサ要素12のうち、第2方向D2で移動部材2の軸X(図9参照)に近い第1面12aに対向する第1案内面151と、第1センサ要素12のうち、第2方向D2で移動部材2の軸Xから遠い第2面12bに対向する第2案内面152とを有している。また、案内部15は、本実施形態では、第1案内面151と第2案内面152とを繋ぐように延びる第3案内面153および第4案内面154を有している。第3案内面153および第4案内面154はそれぞれ、第1センサ要素12の第1面12aおよび第2面12bに対して垂直な第3面12cおよび第4面12dに対向している。案内部15の所定の経路は、本実施形態では、第1案内面151、第2案内面152、第3案内面153および第4案内面154によって画定される。
9 and 11, the guide portion 15 has a first guide surface 151 facing the first surface 12a of the first sensor element 12 that is closer to the axis X of the moving member 2 (see FIG. 9) in the second direction D2, and a second guide surface 152 facing the second surface 12b of the first sensor element 12 that is farther from the axis X of the moving member 2 in the second direction D2. In this embodiment, the guide portion 15 has a third guide surface 153 and a fourth guide surface 154 that extend to connect the first guide surface 151 and the second guide surface 152. The third guide surface 153 and the fourth guide surface 154 face the third surface 12c and the fourth surface 12d that are perpendicular to the first surface 12a and the second surface 12b of the first sensor element 12, respectively. In this embodiment, the predetermined path of the guide portion 15 is defined by a first guide surface 151, a second guide surface 152, a third guide surface 153, and a fourth guide surface 154.
本実施形態では、案内部15は、図9~図11に示されるように、基部3に対して取り付けられる案内部材Gに設けられている。案内部材Gは、第3方向D3で連結部材8を間に挟むようにして互いに第3方向D3に離間した一対の支柱部35に固定される固定部G1と、基板Sが固定される基板接続部G2とを有している。本実施形態では、案内部15は、基部3とは別体の案内部材Gを介して基部3に取り付けられているが、案内部は基部3に一体に設けられていてもよい。
In this embodiment, the guide portion 15 is provided on a guide member G that is attached to the base 3, as shown in Figures 9 to 11. The guide member G has a fixing portion G1 that is fixed to a pair of support portions 35 that are spaced apart from each other in the third direction D3 so as to sandwich the connecting member 8 therebetween in the third direction D3, and a board connection portion G2 to which the board S is fixed. In this embodiment, the guide portion 15 is attached to the base 3 via a guide member G that is separate from the base 3, but the guide portion may be provided integrally with the base 3.
上述したように、第2センサ要素14が基部3に対して不動に取り付けられており、第1センサ要素12は案内部15によって所定の経路で案内される。したがって、例えば、駆動装置DRを構成する構成部材間のガタや構成部材の取付位置のズレなどが生じた場合であっても、第1センサ要素12が案内部Gに案内されることで、第1センサ要素12は、第2センサ要素14に対して適切な位置(距離)となるように矯正される。したがって、荷重センサ1の検知精度の低下が抑制されたり、荷重センサ1による誤検知が抑制される。より具体的には、駆動装置DRを構成する構成部材間のガタや構成部材の取付位置のズレが生じた場合、図12に示されるように、第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の第2方向D2での位置ズレや、図13に示されるように、第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の第3方向D3での位置ズレが生じ得る。この場合、第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の距離の変化や位置ズレによって、センサ出力が変化する場合がある。そのため、荷重センサ1の検知精度が低下したり、所定以上の荷重が負荷されているのに、荷重センサ1において所定以上の荷重が負荷されていないと判断したり、所定以上の荷重が負荷されていないのに、荷重センサ1において所定以上の荷重が負荷されていると判断する誤検知が生じ得る。本実施形態では、案内部15が、第2センサ要素14に対して、第2方向D2および第3方向D3での第1センサ要素12の位置ズレが抑制されるように構成されている。したがって、駆動装置DRを構成する構成部材間のガタや構成部材の取付位置のズレ等によって、図12および図13に示されるような位置ズレが生じ得る場合であっても、図14において二点鎖線で示された状態から実線で示された状態へと、第1センサ要素12の位置が案内部15によって矯正されて、移動部材2に所定以上の荷重が負荷されたことを正確に検知することができる。
As described above, the second sensor element 14 is fixedly attached to the base 3, and the first sensor element 12 is guided along a predetermined path by the guide portion 15. Therefore, even if there is a backlash between the components constituting the drive device DR or a misalignment in the mounting position of the components, the first sensor element 12 is guided by the guide portion G, and the first sensor element 12 is corrected to an appropriate position (distance) relative to the second sensor element 14. Therefore, the deterioration of the detection accuracy of the load sensor 1 is suppressed, and erroneous detection by the load sensor 1 is suppressed. More specifically, if there is a backlash between the components constituting the drive device DR or a misalignment in the mounting position of the components, as shown in FIG. 12, a positional misalignment in the second direction D2 between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 may occur, or as shown in FIG. 13, a positional misalignment in the third direction D3 between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 may occur. In this case, the sensor output may change due to a change in the distance between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 or a positional shift. Therefore, the detection accuracy of the load sensor 1 may decrease, or the load sensor 1 may determine that a load of a certain amount or more is not being applied even when a load of a certain amount or more is being applied, or may erroneously determine that a load of a certain amount or more is being applied even when a load of a certain amount or more is not being applied. In this embodiment, the guide portion 15 is configured to suppress positional shifts of the first sensor element 12 in the second direction D2 and the third direction D3 relative to the second sensor element 14. Therefore, even if positional shifts such as those shown in Figures 12 and 13 may occur due to play between the components constituting the drive device DR or shifts in the mounting positions of the components, the position of the first sensor element 12 is corrected by the guide portion 15 from the state shown by the two-dot chain line in Figure 14 to the state shown by the solid line, and it is possible to accurately detect that a load of a certain amount or more is applied to the moving member 2.
また、本実施形態では、取付部材13は、上述したように、第1方向D1に対して垂直な方向に変位可能な変位部131を有している。変位部131は、図14に示されるように、上述した案内部15によって、第1センサ要素12の位置が矯正される際に、第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係の変化を許容する。具体的には、図14に示されるように、案内部15が設けられていない場合、駆動装置DRの構成部材間のガタや構成部材の取付位置のズレなどが生じると、第1センサ要素12が、正確な検知に適した理想の位置からズレて配置されてしまう(図12~図14の二点鎖線参照)。本実施形態では、上述したように、第1センサ要素12の位置は、案内部15によって、図14において二点鎖線で示される位置から実線で示される位置へと矯正される。このとき、第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係は、案内部15に案内される前と案内された後とで変化する(図14参照)。本実施形態では、取付部材13に変位部131が設けられていることによって、第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係が第1方向D1に対して垂直な方向で変化しても、変位部131がその方向に変位することで、第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係の変化を許容する。したがって、第1センサ要素12が案内部15に案内されることで第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係の変化があっても、第1センサ要素12、取付部材13、従動部材11等、荷重センサ1の構成部材に無理な力が加わることが抑制される。よって、荷重センサ1の構成部材の破損が抑制される。
In addition, in this embodiment, the mounting member 13 has a displacement portion 131 that can be displaced in a direction perpendicular to the first direction D1, as described above. As shown in FIG. 14, the displacement portion 131 allows a change in the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11 when the position of the first sensor element 12 is corrected by the above-mentioned guide portion 15. Specifically, as shown in FIG. 14, if the guide portion 15 is not provided, and there is a backlash between the components of the drive device DR or a misalignment in the mounting position of the components occurs, the first sensor element 12 will be positioned displaced from the ideal position suitable for accurate detection (see the two-dot chain line in FIG. 12 to FIG. 14). In this embodiment, as described above, the position of the first sensor element 12 is corrected by the guide portion 15 from the position shown by the two-dot chain line in FIG. 14 to the position shown by the solid line. At this time, the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11 changes before and after being guided by the guide portion 15 (see FIG. 14). In this embodiment, the mounting member 13 is provided with a displacement portion 131, so that even if the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11 changes in a direction perpendicular to the first direction D1, the displacement portion 131 displaces in that direction to allow the change in the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11. Therefore, even if the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11 changes as the first sensor element 12 is guided by the guide portion 15, the application of excessive force to the components of the load sensor 1, such as the first sensor element 12, the mounting member 13, and the driven member 11, is suppressed. Therefore, damage to the components of the load sensor 1 is suppressed.
なお、変位部131が変位する方向である「第1方向D1に対して垂直な方向」は、第2方向D2であることが好ましいが、第3方向D3であってもよいし、第2方向D2と第3方向D3の間の方向であってもよい。また、変位部131は、第2方向D2に主として変位しつつ、第3方向D3や他の方向に変位可能であってもよい。本実施形態では、変位部131は、第1センサ要素12を第2方向D2へと変位可能に構成されている。第2方向での第1センサ要素12と第2センサ要素14との間の位置ズレがセンサ性能に影響を及ぼしやすいので、変位部131が第1センサ要素12を第2方向D2へ変位可能とすることで、効果的にセンサ性能の低減を抑制することができる。なお、本実施形態の変位部131は、第3方向D3にもわずかに変位可能に構成されている。
The "direction perpendicular to the first direction D1" in which the displacement portion 131 is displaced is preferably the second direction D2, but may be the third direction D3, or a direction between the second direction D2 and the third direction D3. The displacement portion 131 may be displaceable in the third direction D3 or other directions while being mainly displaced in the second direction D2. In this embodiment, the displacement portion 131 is configured to be able to displace the first sensor element 12 in the second direction D2. Since a positional deviation between the first sensor element 12 and the second sensor element 14 in the second direction is likely to affect the sensor performance, the displacement portion 131 is able to displace the first sensor element 12 in the second direction D2, thereby effectively suppressing a decrease in the sensor performance. In this embodiment, the displacement portion 131 is configured to be able to be slightly displaced in the third direction D3 as well.
なお、変位部131の第1方向D1での長さL1(図7参照)は、第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係の変化を許容することが可能であれば、特に限定されない。例えば、変位部131の第1方向D1の長さL1は、第1センサ要素12の第1方向D1の長さL2の0.5~2倍、好ましくは0.8~1.5倍とすることができる。
The length L1 (see FIG. 7) of the displacement portion 131 in the first direction D1 is not particularly limited as long as it is possible to allow for changes in the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11. For example, the length L1 of the displacement portion 131 in the first direction D1 can be 0.5 to 2 times, preferably 0.8 to 1.5 times, the length L2 of the first sensor element 12 in the first direction D1.
本実施形態では、変位部131は、図7および図8に示されるように、第1センサ要素12を、第2方向D2に揺動可能な板バネである。これにより、第1センサ要素12の第2方向D2での位置が矯正された際に、変位部131が弾性変形して第2方向D2に揺動する。板バネとして設けられた変位部131が弾性変形することで、第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係が変化したときに、荷重センサ1の構成部材間での無理な力がより低減されやすく、荷重センサ1の構成部材の破損をより抑制することができる。なお、変位部131は、弾性変形可能に構成されていれば、バネ的に機能するワイヤやロッドなどによって構成されていてもよい。
In this embodiment, the displacement portion 131 is a leaf spring that can swing the first sensor element 12 in the second direction D2, as shown in Figures 7 and 8. As a result, when the position of the first sensor element 12 in the second direction D2 is corrected, the displacement portion 131 elastically deforms and swings in the second direction D2. By elastically deforming the displacement portion 131 provided as a leaf spring, when the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11 changes, excessive force between the components of the load sensor 1 is more likely to be reduced, and damage to the components of the load sensor 1 can be more effectively suppressed. Note that the displacement portion 131 may be composed of a wire or rod that functions like a spring, as long as it is configured to be elastically deformable.
また、本実施形態では、変位部131は、図8に示されるように、変位部131の一部の幅が他の部分に対して狭くなった幅狭部131aを有している。この場合、幅狭部131aにおいて変位部131が弾性変形しやすくなる。したがって、第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係の変化に容易に追随することができる。本実施形態では、変位部131は、幅狭部131aと、幅狭部131aに対して幅が広い幅広部131bとを有している。この場合、幅広部131bの部分では変位部131の剛性が高く、変位部131が全体として撓み過ぎることが抑制される。したがって、第1センサ要素12と従動部材11とが連動して第1方向D1に移動するときに、変位部131全体が撓み過ぎて、第1センサ要素12と従動部材11との第1方向D1での距離が変化してしまうことが抑制される。したがって、変位部131が幅狭部131aおよび幅広部131bとを有している場合、第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係の変化に容易に追随しつつ、第1方向D1での第1センサ要素12と従動部材11との間の距離が変化することによる誤検知が抑制される。
In this embodiment, the displacement portion 131 has a narrow portion 131a in which the width of a part of the displacement portion 131 is narrower than that of the other part, as shown in FIG. 8. In this case, the displacement portion 131 is more likely to be elastically deformed in the narrow portion 131a. Therefore, it is possible to easily follow the change in the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11. In this embodiment, the displacement portion 131 has a narrow portion 131a and a wide portion 131b that is wider than the narrow portion 131a. In this case, the rigidity of the displacement portion 131 is high in the wide portion 131b, and the displacement portion 131 as a whole is prevented from bending too much. Therefore, when the first sensor element 12 and the driven member 11 move in the first direction D1 in conjunction with each other, the entire displacement portion 131 is prevented from bending too much, and the distance between the first sensor element 12 and the driven member 11 in the first direction D1 is prevented from changing. Therefore, when the displacement portion 131 has a narrow portion 131a and a wide portion 131b, it easily follows the change in the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11, while suppressing false detection due to a change in the distance between the first sensor element 12 and the driven member 11 in the first direction D1.
また、本実施形態では、変位部131は、図2に示されるように、取付部132から第1センサ支持部133に向かうにつれて、移動部材2の軸Xに近付くように傾斜して延びている。この場合、変位部131が取付部132から移動部材2の軸Xに平行に延びている場合と比較して、第1センサ支持部133によって支持された第1センサ要素12は、移動部材2の軸Xに近付いた位置に配置することができる。したがって、第1センサ要素12および第2センサ要素14を第2方向D2で移動部材2に近付いた位置に配置することができ、基部3を第2方向D2で小型化することができる。
In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the displacement portion 131 extends at an incline so as to approach the axis X of the moving member 2 as it moves from the mounting portion 132 toward the first sensor support portion 133. In this case, compared to the case in which the displacement portion 131 extends from the mounting portion 132 parallel to the axis X of the moving member 2, the first sensor element 12 supported by the first sensor support portion 133 can be positioned closer to the axis X of the moving member 2. Therefore, the first sensor element 12 and the second sensor element 14 can be positioned closer to the moving member 2 in the second direction D2, and the base 3 can be made smaller in size in the second direction D2.
つぎに、第2実施形態の荷重センサについて、図15および図16を用いて説明する。なお、以下の説明において、上述した第1実施形態と共通する事項についての説明は省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態で説明した事項の全ては、発明の目的を達成できる限りにおいて、第2実施形態の荷重センサに適用することができ、本実施形態の構成と、第1実施形態で説明した内容とを組み合わせて用いることができる。また、第1実施形態で説明した構成により得られる効果は、当該構成を有している限り、第2実施形態においても得ることができる。
Next, the load sensor of the second embodiment will be described with reference to Figures 15 and 16. In the following description, the matters common to the first embodiment described above will be omitted, and the differences will be mainly described. All matters described in the first embodiment can be applied to the load sensor of the second embodiment as long as the object of the invention can be achieved, and the configuration of this embodiment can be used in combination with the contents described in the first embodiment. Furthermore, the effects obtained by the configuration described in the first embodiment can also be obtained in the second embodiment as long as the second embodiment has the configuration.
本実施形態では、図15および図16に示されるように、変位部131が、第1センサ要素12を第2方向D2へと変位可能に構成された第1変位部1311と、第1センサ要素12を第3方向D3へと変位可能に構成された第2変位部1312とを有している。第1変位部1311は、主として第2方向D2へ変位する部分であり、図15において矢印A1で示される方向に容易に変位することができる。また、第2変位部1312は、主として第3方向D3へ変位する部分であり、図16において矢印A2で示される方向に容易に変位することができる。本実施形態では、第1変位部1311は、第1センサ要素12を第2方向D2に揺動可能な板バネであり、第2変位部1312は、第1センサ要素12を第3方向D3に揺動可能な板バネである。本実施形態では、上述したように、変位部131が、主として第2方向D2に変位する部分である第1変位部1311と、主として第3方向D3に変位する部分である第2変位部1312との両方を有している。この場合、例えば、駆動装置DRを構成する構成部材間のガタや構成部材の取付位置のズレなどによって、第1センサ要素12と従動部材11との間の位置関係が第2方向D2および第3方向D3の両方において変化する場合であっても、容易に変位部131が第2方向D2および第3方向D3に変位することができる。
15 and 16, the displacement portion 131 has a first displacement portion 1311 configured to be able to displace the first sensor element 12 in the second direction D2, and a second displacement portion 1312 configured to be able to displace the first sensor element 12 in the third direction D3. The first displacement portion 1311 is a portion that mainly displaces in the second direction D2, and can be easily displaced in the direction indicated by the arrow A1 in FIG. 15. The second displacement portion 1312 is a portion that mainly displaces in the third direction D3, and can be easily displaced in the direction indicated by the arrow A2 in FIG. 16. In this embodiment, the first displacement portion 1311 is a leaf spring that can swing the first sensor element 12 in the second direction D2, and the second displacement portion 1312 is a leaf spring that can swing the first sensor element 12 in the third direction D3. In this embodiment, as described above, the displacement portion 131 has both the first displacement portion 1311, which is a portion that is primarily displaced in the second direction D2, and the second displacement portion 1312, which is a portion that is primarily displaced in the third direction D3. In this case, even if the positional relationship between the first sensor element 12 and the driven member 11 changes in both the second direction D2 and the third direction D3 due to, for example, backlash between the components that make up the drive device DR or misalignment of the mounting positions of the components, the displacement portion 131 can easily displace in the second direction D2 and the third direction D3.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。なお、上記した実施形態は、以下の構成を有する発明を主に説明するものである。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. Note that the above embodiment mainly describes an invention having the following configuration.
(1)基部に対して第1方向に移動する移動部材を備えた駆動装置において、前記移動部材に所定以上の荷重が負荷されたことを検知する荷重センサであって、前記荷重センサが、
前記移動部材に接続され、前記移動部材の前記第1方向への移動に伴って前記第1方向に沿って移動可能な従動部材と、
前記従動部材とともに移動する第1センサ要素と、
前記従動部材に前記第1センサ要素を取り付けるための取付部材と、
前記駆動装置の前記基部に対して不動に取り付けられ、前記第1センサ要素と相互作用する第2センサ要素と、
前記第1センサ要素が、第2センサ要素に対して所定の位置関係で移動するように前記第1センサ要素を所定の経路に沿って案内する案内部と
を備え、
前記取付部材は、前記第1方向に対して垂直な方向に変位可能な変位部を有している、荷重センサ。
(1) A load sensor for detecting a load equal to or greater than a predetermined load being applied to a moving member in a drive device that is provided with a moving member that moves in a first direction relative to a base, the load sensor comprising:
a driven member connected to the moving member and movable along the first direction in association with movement of the moving member in the first direction;
a first sensor element moving with the driven member;
a mounting member for mounting the first sensor element to the driven member;
a second sensor element fixedly attached to the base of the actuator and interacting with the first sensor element;
a guide portion that guides the first sensor element along a predetermined path so that the first sensor element moves in a predetermined positional relationship with the second sensor element;
The mounting member has a displacement portion that is displaceable in a direction perpendicular to the first direction.
(2)前記変位部は、前記第1センサ要素を、前記第1センサ要素と前記第2センサ要素とが対向する方向である第2方向、および/または、前記第1方向および前記第2方向に垂直な第3方向へと変位可能に構成されている、(1)に記載の荷重センサ。
(2) The load sensor according to (1), wherein the displacement unit is configured to displace the first sensor element in a second direction in which the first sensor element and the second sensor element face each other, and/or in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction.
(3)前記変位部が、前記第1センサ要素を、前記第2方向に揺動可能な板バネである、(1)または(2)に記載の荷重センサ。
(3) The load sensor according to (1) or (2), in which the displacement portion is a leaf spring that can swing the first sensor element in the second direction.
(4)前記変位部が、前記変位部の一部の幅が他の部分に対して狭くなった幅狭部を有している、(1)~(3)のいずれか1つに記載の荷重センサ。
(4) A load sensor according to any one of (1) to (3), in which the displacement portion has a narrow portion in which the width of a portion of the displacement portion is narrower than that of the other portion.
(5)前記変位部が、
前記第1センサ要素を、前記第1センサ要素と前記第2センサ要素とが対向する方向である第2方向へと変位可能に構成された第1変位部と、
前記第1センサ要素を、前記第1方向および第2方向に垂直な第3方向へと変位可能に構成された第2変位部と
を有している、(1)~(4)のいずれか1つに記載の荷重センサ。
(5) The displacement portion is
a first displacement unit configured to be able to displace the first sensor element in a second direction in which the first sensor element and the second sensor element face each other;
A load sensor described in any one of (1) to (4), having a second displacement portion configured to be able to displace the first sensor element in a third direction perpendicular to the first direction and the second direction.
(6)前記第1変位部は、前記第1センサ要素を前記第2方向に揺動可能な板バネであり、
前記第2変位部は、前記第1センサ要素を前記第3方向に揺動可能な板バネである、
(1)~(5)のいずれか1つに記載の荷重センサ。
(6) The first displacement portion is a leaf spring that can swing the first sensor element in the second direction,
The second displacement portion is a leaf spring that can swing the first sensor element in the third direction.
A load sensor according to any one of (1) to (5).
(7)前記従動部材は、前記移動部材と同軸状に延びる筒状体であり、
前記取付部材は、前記従動部材に片持ち支持された、前記第1方向に延びる細長い板状部材によって構成され、
前記取付部材は、
前記取付部材の一端側に設けられ、前記従動部材の外周に取り付けられる取付部と、
前記取付部材の他端側に設けられ、前記第1センサ要素を支持する第1センサ支持部と
を備え、
前記変位部は、前記取付部と前記第1センサ支持部との間に延びる板バネによって構成され、
前記変位部は、前記取付部から前記第1センサ支持部に向かうにつれて、前記移動部材の軸に近付くように傾斜して延びている、(1)~(6)のいずれか1つに記載の荷重センサ。
(7) The driven member is a cylindrical body extending coaxially with the moving member,
the mounting member is configured by an elongated plate-like member that is cantilevered on the driven member and extends in the first direction,
The mounting member is
a mounting portion provided on one end side of the mounting member and attached to an outer periphery of the driven member;
a first sensor support portion provided on the other end side of the mounting member and supporting the first sensor element;
the displacement portion is formed by a leaf spring extending between the mounting portion and the first sensor support portion,
The load sensor according to any one of (1) to (6), wherein the displacement portion extends at an incline so as to approach the axis of the movable member as it moves from the mounting portion toward the first sensor support portion.
(8)前記第1センサ要素が磁石である、(1)~(7)のいずれか1つに記載の荷重センサ。
(8) A load sensor according to any one of (1) to (7), in which the first sensor element is a magnet.