CN112985252A - 旋转角度检测传感器、扭矩检测传感器以及动力传递装置 - Google Patents

Abstract

提供旋转角度检测传感器、扭矩检测传感器以及动力传递装置，旋转角度检测传感器包含具有导体层的基板。导体层包含：多个第1电阻线图案，它们在周向上等间隔地配置；以及多个第2电阻线图案，它们与第1电阻线图案呈同心圆状，并且在周向上未配置有第1电阻线图案的区域等间隔地配置。第1电阻线图案是由在半径方向和周向中的任意一个方向上延伸的第1电阻线串联连接而成的图案。第2电阻线图案是由在半径方向和周向中的任意一个方向上延伸的第2电阻线串联连接而成的图案。基于这些第1电阻线图案和第2电阻线图案的电阻值的变化，能够检测输入到圆形体的旋转运动的旋转角度。

Description

旋转角度检测传感器、扭矩检测传感器以及动力传递装置

技术领域

本发明涉及旋转角度检测传感器、扭矩检测传感器以及动力传递装置。

背景技术

近年来，搭载在机器人的关节等上的减速机的需求急速上升。关于以往的减速机，例如记载在日本特开2004-198400号公报中。在该公报中，在以减速后的转速旋转的挠性外齿齿轮上粘贴有应变仪。由此，能够进行施加于挠性外齿齿轮的扭矩的检测。

专利文献1：日本特开2004-198400号公报

但是，在这种减速机中使用的挠性外齿齿轮反复进行周期性的挠曲变形。因此，应变仪的输出值包含由本来要测量的扭矩引起的成分和由挠性外齿齿轮的周期性变形引起的误差成分。该误差成分根据输入到挠性外齿齿轮的旋转运动的旋转角度而变化。因此，为了高精度地测量扭矩，需要从应变仪的输出值中消除与旋转角度对应的误差成分。

但是，在以往的构造中，应变仪自身无法检测输入到挠性外齿齿轮的旋转运动的旋转角度。因此，为了计算上述误差成分，需要从与减速机连接的马达取得旋转角度的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供旋转角度检测传感器，其能够检测输入到挠性外齿齿轮等圆形体的旋转运动的旋转角度。

本申请发明是一种旋转角度检测传感器，其检测输入到圆形体的旋转运动的旋转角度，其中，该旋转角度检测传感器包含具有导体层的基板，所述导体层包含：多个第1电阻线图案，它们在周向上等间隔地配置；以及多个第2电阻线图案，它们与所述第1电阻线图案呈同心圆状，并且在周向上未配置有所述第1电阻线图案的区域等间隔地配置，所述第1电阻线图案是由在半径方向和周向中的任意一个方向上延伸的第1电阻线串联连接而成的图案，所述第2电阻线图案是由在所述一个方向上延伸的第2电阻线串联连接而成的图案。

根据本发明，基于多个第1电阻线图案和多个第2电阻线图案的电阻值的变化，能够检测输入到圆形体的旋转运动的旋转角度。

附图说明

图1是动力传递装置的纵剖视图。

图2是动力传递装置的横剖视图。

图3是示出扭矩检测传感器的背面的图。

图4是示出扭矩检测传感器的表面的图。

图5是隔膜部和扭矩检测传感器的局部剖视图。

图6是第1惠斯登电桥电路的电路图。

图7是第2惠斯登电桥电路的电路图。

图8是示出第1电压计的测量值和第2电压计的测量值的曲线图。

图9是第3惠斯登电桥电路的电路图。

图10是概念性地示出校正处理的图。

图11是示出变形例的扭矩检测传感器的背面的图。

标号说明

1：动力传递装置；9：中心轴线；10：内齿轮；20：挠性齿轮；21：筒状部；22：平板部；23：外齿；30：波动发生器；40：扭矩检测传感器；41：电路板；42：绝缘层；43：导体层；44：双面粘接带；221：隔膜部；222：厚壁部；411：主体部；412：挡板部；C1：第1惠斯登电桥电路；C2：第2惠斯登电桥电路；Ct：第3惠斯登电桥电路；P1：旋转角度检测用电阻线图案；P2：扭矩检测用电阻线图案；P3：信号处理电路；P4：温度检测用电阻线图案；R1、Ra～Rd：第1电阻线图案；R2、Re～Rh：第2电阻线图案；R3：第3电阻线图案；R4：第4电阻线图案；Rs：固定电阻；V1：第1电压计；V2：第2电压计；Vt：第3电压计；r1：第1电阻线；r2：第2电阻线；r3：第3电阻线；r4：第4电阻线。

具体实施方式

在下文中，将参照附图说明本申请的例示的实施方式。另外，在本申请中，分别将与动力传递装置的中心轴线平行的方向称为“轴向”，将与动力传递装置的中心轴线垂直的方向称为“半径方向”，将沿着以动力传递装置的中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。其中，上述“平行的方向”也包含大致平行的方向。另外，上述“垂直的方向”也包含大致垂直的方向。

＜1.动力传递装置的结构＞

图1是第1实施方式的动力传递装置1的纵剖视图。图2是从图1的A-A位置观察的动力传递装置1的横剖视图。该动力传递装置1是使从马达得到的第1转速的旋转运动减速到比第1转速低的第2转速并向后段传递的装置。动力传递装置1例如与马达一起组入在机器人的关节中来使用。但是，本发明的动力传递装置也可以用于辅助设备、无人搬运台车等其他装置。

如图1和图2所示，本实施方式的动力传递装置1具有内齿轮10、挠性齿轮20、波动发生器30以及扭矩检测传感器40。

内齿轮10是在内周面上具有多个内齿11的圆环状的齿轮。内齿轮10例如通过螺钉固定在安装有动力传递装置1的装置的框体上。内齿轮10与中心轴线9同轴地配置。另外，内齿轮10位于挠性齿轮20的后述的筒状部21的半径方向外侧。内齿轮10的刚性比挠性齿轮20的管状部分21的刚性高得多。因此，内齿轮10实质上可以看作是刚体。内齿轮10具有圆筒状的内周面。多个内齿11在该内周面上沿周向以一定的间距排列。各内齿11朝向半径方向内侧突出。

挠性齿轮20是具有挠性的圆环状的齿轮。挠性齿轮20被支承为能够绕中心轴线9旋转。挠性齿轮20是本发明中的“圆形体”的一例。

本实施方式的挠性齿轮20具有筒状部21和平板部22。筒状部21在中心轴线9周围沿轴向以筒状延伸。筒状部21的轴向的前端位于波动发生器30的半径方向外侧、且位于内齿轮10的半径方向内侧。由于筒状部21具有挠性，因此能够在半径方向上变形。特别是，由于位于内齿轮10的半径方向内侧的筒状部21的前端部是自由端，所以能够比其他部分更大地在半径方向上位移。

挠性齿轮20具有多个外齿23。多个外齿23在筒状部21的轴向的前端部附近的外周面上沿周向以一定的间距排列。各外齿23朝向半径方向外侧突出。上述的内齿轮10所具有的内齿11的数量与挠性齿轮20所具有的外齿23的数量稍有不同。

平板部22具有隔膜部221和厚壁部222。隔膜部221从筒状部21的轴向的基端部朝向半径方向外侧以平板状扩展，并且以中心轴线9为中心以圆环状扩展。隔膜部221能够在轴向上稍微挠曲变形。厚壁部222是位于隔膜部221的半径方向外侧的圆环状的部分。厚壁部222的轴向厚度比隔膜部221的轴向厚度厚。厚壁部222例如通过螺钉固定在动力传递装置1所搭载的装置的成为驱动对象的部件上。

波动发生器30是使挠性齿轮20的筒状部21产生周期性的挠曲变形的机构。波动发生器30具有凸轮31和挠性轴承32。凸轮31被支承为能够以中心轴线9为中心旋转。凸轮31在从轴向观察时具有椭圆形的外周面。挠性轴承32介于凸轮31的外周面与挠性齿轮20的筒状部21的内周面之间。因此，凸轮31和筒状部21能够以不同的转速旋转。

挠性轴承32的内圈与凸轮31的外周面接触。挠性轴承32的外圈与挠性齿轮20的内周面接触。因此，挠性齿轮20的筒状部21变形为沿着凸轮31的外周面的椭圆形状。其结果是，在相当于该椭圆的长轴的两端的两个部位，挠性齿轮20的外齿23与内齿轮10的内齿11啮合。在周向的其他位置，外齿23与内齿11不啮合。

凸轮31直接或通过其他动力传递机构与马达连接。若驱动马达，则凸轮31以中心轴线9为中心以第1转速旋转。由此，挠性齿轮20的上述椭圆的长轴也以第1转速旋转。这样，外齿23与内齿11的啮合位置也以第1转速沿周向变化。另外，如上所述，中间齿轮10的内齿11的数量与挠性齿轮20的外齿23的数量稍有不同。根据该齿数的差，凸轮31每旋转一周，外齿23与内齿11的啮合位置在周向上稍微变化。因此，挠性齿轮20相对于内齿轮10以中心轴线9为中心以低于第1转速的第2转速旋转。因此，能够从挠性齿轮20取得减速后的第2转速的旋转运动。

＜2.关于扭矩检测传感器＞

＜2－1.扭矩检测传感器的结构＞

扭矩检测传感器40是检测施加在挠性齿轮20上的周向的扭矩的传感器。如图1所示，在本实施方式中，在圆板状的隔膜部221的圆形的表面上固定有扭矩检测传感器40。

图3是示出扭矩检测传感器40的正面和背面中的与隔膜部221对置的背面的图。

图4是示出扭矩检测传感器40的正面和背面中的不与隔膜部221对置的表面的图。

图5是隔膜部221以及扭矩检测传感器40的局部剖视图。

如图3～图5所示，扭矩检测传感器40具有电路板41。本实施方式的电路板41是可柔软地变形的挠性印刷基板(FPC)。电路板41具有以中心轴线9为中心的圆环状的主体部411和从主体部411向半径方向外侧突出的挡板部412。

如图5所示，扭矩检测传感器40的电路板41具有绝缘层42和导体层43。绝缘层42由作为绝缘体的树脂构成。导体层43由作为导体的金属构成。导体层43的材料例如使用铜或包含铜的合金。本实施方式的电路板41在绝缘层42的表面和背面双方具有导体层43。

另外，如图5所示，扭矩检测传感器40通过双面粘接带44固定在挠性齿轮20的隔膜部221上。具体而言，隔膜部221的表面和电路板41的背面通过双面粘接带44固定。双面粘接带44是将具有粘接力的材料成型为带状，并固化为能够维持形状的程度的材料。如果使用这样的双面粘接带44，则与使用具有流动性的粘接剂的情况相比，扭矩检测传感器40相对于隔膜部221的固定作业变得容易。另外，能够降低作业者的固定作业的偏差。

另外，为了将隔膜部221的变形高精度地传递到扭矩检测传感器40，优选双面粘接带44不具有基膜，仅由粘接材料构成。

在电路板41上安装有旋转角度检测用电阻线图案P1、扭矩检测用电阻线图案P2和信号处理电路P3。旋转角度检测用电阻线图案P1配置在主体部411的正面和背面中的与隔膜部221对置的背面。即，背面侧的导体层43包含旋转角度检测用电阻线图案P1。扭矩检测用电阻线图案P2配置在主体部411的正面和背面中的不与隔膜部221对置的表面上。即，表面侧的导体层43包含扭矩检测用电阻线图案P2。信号处理电路P3配置在挡板部412上。

＜2－2.关于旋转角度检测功能＞

旋转角度检测用电阻线图案P1是用于检测输入到挠性齿轮20的旋转运动的旋转角度的图案。如图3所示，旋转角度检测用电阻线图案P1包含4个第1电阻线图案R1和4个第2电阻线图案R2。

4个第1电阻线图案R1在中心轴线9的周围沿周向等间隔地排列。第1电阻线图案R1分别是1根导体一边曲折地弯折一边在周向上延伸的、整体为圆弧状的图案。在本实施方式中，一个第1电阻线图案R1在中心轴线9的周围的大约45°的角度范围内延伸。此外，第1电阻线图案R1包含多条第1电阻线r1。多个第1电阻线r1在周向上隔开微小的间隔排列。各第1电阻线r1沿着挠性齿轮20的半径方向直线地延伸。在周向上相邻的第1电阻线r1的端部彼此在半径方向的内侧或外侧交替连接。由此，多个第1电阻线r1作为整体串联连接。

4个第2电阻线图案R2在中心轴线9的周围沿周向等间隔地排列。第2电阻线图案R2分别是1根导体一边曲折地弯折一边在周向上延伸的、整体为圆弧状的图案。在本实施方式中，一个第2电阻线图案R2在中心轴线9的周围的大约45°的角度范围内延伸。另外，第2电阻线图案R2包含多条第2电阻线r2。多个第2电阻线r2在周向上隔开微小的间隔排列。各第2电阻线r2沿着挠性齿轮20的半径方向直线地延伸。在周向上相邻的第2电阻线r2的端部彼此在半径方向的内侧或外侧交替连接。由此，多个第2电阻线r2作为整体串联连接。

4个第2电阻线图案R2与第1电阻线图案R1呈同心圆状，且配置于在周向上未配置第1电阻线图案R1的区域。在本实施方式中，第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2在周向上交替排列。且，4个第1电阻线图案R1和4个第2电阻线图案R2整体呈以中心轴线9为中心的圆环状扩展。

图6是包含4个第1电阻线图案R1的第1惠斯登电桥电路C1的电路图。在图6的例子中，4个第1电阻线图案R1被区别表示为Ra、Rb、Rc和Rd。第1电阻线图案Ra、Rb、Rc、Rd在图3中以Ra为第1个，沿逆时针方向依次排列。

如图6所示，4个第1电阻线图案Ra、Rb、Rc、Rd组入于第1惠斯登电桥电路C1中。第1电阻线图案Ra和第1电阻线图案Rb以该顺序串联连接。第1电阻线图案Rd和第1电阻线图案Rc按照该顺序串联连接。且，在电源电压+极和-极间，两个第1电阻线图案Ra、Rb的列和两个第1电阻线图案Rd、Rc的列并联连接。第1电阻线图案Ra和第1电阻线图案Rb的中点M11与第1电阻线图案Rd和第1电阻线图案Rc的中点M12连接到第1电压计V1。

图7是包含4个第2电阻线图案R2的第2惠斯登电桥电路C2的电路图。在图7的例子中，将4个第2电阻线图案R2区别表示为Re、Rf、Rg、Rh。在图3中，第2电阻线图案Re位于第1电阻线图案Ra和第1电阻线图案Rd之间。另外，第2电阻线图案Re、Rf、Rg、Rh在图3中将Re作为第1个而顺时针地依次排列。

如图7所示，4个第2电阻线图案Re、Rf、Rg、Rh被组入于第2惠斯登电桥电路C2中。第2电阻线图案Re和第2电阻线图案Rf依次串联连接。第2电阻线图案Rh和第2电阻线图案Rg依次串联连接。且，在电源电压+极和-极间，两个第2电阻线图案Re、Rf的列和两个第2电阻线图案Rh、Rg的列并联连接。另外，第2电阻线图案Re和第2电阻线图案Rf的中点M21、以及第2电阻线图案Rh和第2电阻线图案Rg的中点M22与第2电压计V2连接。

在动力传递装置1的驱动时，在隔膜部221上产生沿径向伸长的部分(以下称为“伸长部”)和沿径向收缩的部分(以下称为“收缩部”)。具体而言，两个伸长部和两个收缩部在周向上交替地产生。即，伸长部和收缩部在周向上以90°间隔交替地产生。并且，这些伸长部和收缩部的产生部位以上述的第1转速旋转。

设置在扭矩检测传感器40的背面的第1电阻线图案Ra、Rb、Rc、Rd以及第2电阻线图案Re、Rf、Rg、Rh的各电阻值根据隔膜部221的径向变形而变化。例如，在上述伸长部与某电阻线图案重叠时，该电阻线图案的电阻值增加。另外，当上述收缩部与某电阻线图案重叠时，该电阻线图案的电阻值降低。

在图3的例子中，当收缩部与第1电阻线图案Ra和Rc重叠时，伸长部与第1电阻线图案Rb和Rd重叠。另外，在伸长部与第1电阻线图案Ra、Rc重叠时，收缩部与第1电阻线图案Rb、Rd重叠。因此，在第1惠斯登电桥电路C1中，第1电阻线图案Ra、Rc和第1电阻线图案Rb、Rd表示反向的电阻值变化。

另外，在图3的例子中，在收缩部与第2电阻线图案Re、Rg重叠时，伸长部与第2电阻线图案Rf、Rh重叠。另外，在伸长部与第2电阻线图案Re、Rg重叠时，收缩部与第2电阻线图案Rf、Rh重叠。因此，在第2惠斯登电桥电路C2中，第2电阻线图案Re、Rg和第2电阻线图案Rf、Rh表示反向的电阻值变化。

图8是示出第1惠斯登电桥电路C1的第1电压计V1的测量值v1和第2惠斯登电桥电路C2的第2电压计V2的测量值v2的曲线图。如图8所示，从第1电压计V1和第2电压计V2分别输出周期性变化的正弦波状的测量值v1、v2。该测量值的周期T相当于上述第1转速的周期的1/2倍。另外，根据第2电压计V2的测量值的相位相对于第1电压计V1的测量值的相位超前第1转速的1/8周期(测量值v1、v2的1/4周期)还是滞后第1转速的1/8周期(测量值v1、v2的1/4周期)，能够判断输入的旋转运动的方向。

因此，基于这两个惠斯通电桥电路C1、C2的输出值，能够检测输入到挠性齿轮20的旋转运动的旋转角度。具体而言，例如，预先准备将第1电压计V1以及第2电压计V2的各测量值v1、v2的组合与旋转角度建立对应的函数表，通过向该函数表输入测量值v1、v2，输出旋转角度即可。这样，本实施方式的扭矩检测传感器40具有检测输入到挠性齿轮20的旋转运动的旋转角度的旋转角度检测传感器的功能。

＜2－3.关于扭矩检测功能＞

扭矩检测用电阻线图案P2是用于检测施加到挠性齿轮20的扭矩的图案。如图4所示，扭矩检测用电阻线图案P2包含第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4。

第3电阻线图案R3是1根导体一边曲折地弯折一边在周向上延伸的、整体为圆弧状或圆环状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约360°的范围内设置有第3电阻线图案R3。另外，第3电阻线图案R3包含多个第3电阻线r3。多个第3电阻线r3以相互大致平行的姿势排列在周向上。各第3电阻线r3相对于挠性齿轮20的半径方向朝周向一侧倾斜。第3电阻线r3相对于半径方向的倾斜角度例如为45°。在周向上相邻的第3电阻线r3的端部彼此在半径方向的内侧或外侧交替连接。由此，多个第3电阻线r3作为整体串联连接。

第4电阻线图案R4是1根导体一边曲折地弯折一边在周向上延伸的、整体为圆弧状或圆环状的图案。第4电阻线图案R4位于比第3电阻线图案R3靠半径方向内侧的位置。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约360°的范围内设置有第4电阻线图案R4。此外，第4电阻线图案R4包含多条第4电阻线r4。多个第4电阻线r4以相互大致平行的姿势排列在周向上。各第4电阻线r4相对于挠性齿轮20的半径方向朝周向的另一侧倾斜。第4电阻线r4相对于半径方向的倾斜角度例如为45°。在周向上相邻的第4电阻线r4的端部彼此在半径方向的内侧或外侧交替连接。由此，多个第4电阻线r4作为整体串联连接。

图9是包含第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的第3惠斯登电桥电路Ct的电路图。如图9所示，本实施方式的第3惠斯登电桥电路Ct包含第3电阻线图案R3、第4电阻线图案R4以及两个固定电阻Rs。第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4串联连接。两个固定电阻器Rs串联连接。且，在电源电压+极和-极间，两个电阻线图案R3、R4的列和两个固定电阻Rs的列并联连接。此外，第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的中点M1以及两个固定电阻Rs的中点M2与第3电压计Vt连接。

第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的电阻值根据施加到挠性齿轮20的扭矩而变化。例如，当在挠性齿轮20上施加以中心轴线9为中心朝向周向一侧的扭矩时，第3电阻线图案R3的电阻值降低，第4电阻线图案R4的电阻值增加。另一方面，当在挠性齿轮20上施加以中心轴线9为中心朝向周向的另一侧的扭矩时，第3电阻线图案R3的电阻值增加，第4电阻线图案R4的电阻值降低。这样，第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4表示相对于扭矩相互反向的电阻值变化。

而且，若第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4的各电阻值变化，则第3电阻线图案R3以及第4电阻线图案R4的中点M1与两个固定电阻Rs的中点M2间的电位差变化，因此第3电压计Vt的测量值vt变化。因此，基于第3电压计Vt的测量值vt，可以检测施加到挠性齿轮20的扭矩的方向和大小。

＜2－4.关于波动校正＞

但是，在动力传递装置1的驱动时，在挠性齿轮20上产生周期性的挠曲变形。因此，第3电压计Vt的测量值包含反映本来要测量的扭矩的成分、和起因于挠性齿轮20的周期性的挠曲变形的误差成分(波动)。该误差成分根据输入到挠性齿轮20的旋转运动的旋转角度而变化。

因此，信号处理电路P3根据第3电压计Vt的测量值，进行用于消除上述误差成分的校正处理。图10是概念性地示出信号处理电路P3的校正处理的图。如图10所示，向信号处理电路P3输入第1电压计V1、第2电压计V2以及第3电压计Vt的各测量值v1、v2、vt。信号处理电路P3首先基于第1电压计V1和第2电压计V2的测量值v1和v2检测输入到挠性齿轮20的旋转运动的旋转角度。然后，根据检测出的旋转角度，推定上述误差成分。然后，使用推定出的误差成分校正第3电压计Vt的测量值vt。其结果是，能够更高精度地输出施加在挠性齿轮20上的扭矩。

另外，信号处理电路P3也可以不运算上述旋转角度，而对第1电压计V1以及第2电压计V2的各测量值v1、v2乘以规定的系数，而与第3电压计Vt的测量值vt合成。这样，由于减少了旋转角度的运算的处理负担，所以能够提高信号处理电路P3的运算速度。

<2-5.关于温度校正＞

另外，如上所述，在导体层43的材料中使用铜或包含铜的合金时，能够抑制扭矩检测传感器40的材料费。但是，与其他高价的材料相比，铜的电阻值容易因环境温度而变化。因此，在本实施方式中，为了校正温度的影响，在扭矩检测传感器40上设置温度检测用电阻线图案P4。如图4所示，温度检测用电阻线图案P4配置在与扭矩检测用电阻线图案P2相同的电路板41的表面上。即，表面侧的导体层43包含温度检测用电阻线图案P4。

温度检测用电阻线图案P4是沿着挠性齿轮20的周向以圆弧状或圆环状延伸的图案。因此，基于周向的扭矩的温度检测用电阻线图案P4的电阻值的变化极小。因此，温度检测用电阻线图案P4的电阻值因温度而产生的变化成为支配性的。因此，只要测定温度检测用电阻线图案P4的电阻值，就可以获得反映挠性齿轮20的温度或环境温度的信号。

信号处理电路P3不仅考虑上述旋转角度，还考虑温度检测用电阻线图案P4的电阻值，对第3电压计Vt的测量值进行校正。具体而言，使第3电压计Vt的测量值vt向消除由温度引起的变化的方向增加或减少。这样，能够在使用廉价的铜或铜合金的同时，抑制温度变化的影响，能够更高精度地检测施加于挠性齿轮20的扭矩。

＜3.变形例＞

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述的实施方式。

在上述实施方式中，第1电阻线图案R1所包含的多条第1电阻线r1和第2电阻线图案R2所包含的多条第2电阻线r2分别沿半径方向延伸。这是为了检测隔膜部221的半径方向的周期性变形。但是，在动力传递装置1的驱动时，隔膜部221不仅在半径方向上，而且在周向上也周期性地变形。因此，如图11所示，第1电阻线r1和第2电阻线r2的方向可以是周向。即，第1电阻线图案R1所包含的多条第1电阻线r1和第2电阻线图案R2所包含的多条第2电阻线r2分别在半径方向和周向中的任意一个方向上延伸即可。

但是，第1电阻线r1和第2电阻线r2的朝向，根据成为检测对象的圆形体，优选为半径方向和周向中的变形较大的朝向。即，在成为检测对象的圆形体的半径方向的变形大于周向的变形的情况下，如图3所示，优选将第1电阻线r1以及第2电阻线r2的朝向设为半径方向。相反，在成为检测对象的圆形体的半径方向的变形比周向的变形小的情况下，如图11所示，优选将第1电阻线r1以及第2电阻线r2的朝向设为周向。由此，能够得到更大的检测信号。因此，能够更高精度地检测旋转角度。

具体而言，如上述实施方式那样，在将扭矩检测传感器40安装于挠性齿轮20的隔膜部221的情况下，优选第1电阻线r1以及第2电阻线r2的朝向为半径方向。另外，在将扭矩检测传感器40安装在挠性齿轮20的圆筒部或内齿轮10上的情况下，优选第1电阻线r1和第2电阻线r2的朝向为周向。

另外，上述实施方式的旋转角度检测用电阻线图案P1包含4个第1电阻线图案R1和4个第2电阻线图案R2。但是，旋转角度检测用电阻线图案P1中包含的第1电阻线图案R1和第2电阻线图案R2的数量也可以分别为4个以外。

另外，电路板41的导体层43也可以包含旋转角度检测用电阻线图案P1、扭矩检测用电阻线图案P2、以及温度检测用电阻线图案P4以外的电阻线图案。例如，导电层43可以包含用于检测挠性齿轮20的轴向变形的电阻线图案。

另外，在上述实施方式中，信号处理电路P3安装在电路板41上。但是，信号处理电路P3也可以设置在电路板41的外部。

另外，在上述实施方式中，在各电阻线图案的材料中使用铜或包含铜的合金。但是，也可以在电阻线图案的材料中使用SUS、铝等其他金属。另外，电阻线图案的材料也可以使用陶瓷或树脂等非金属材料。另外，电阻线图案的材料，也可以使用导电性墨。在使用导电性墨的情况下，只要在电路板41的表面用导电性墨印刷各电阻线图案即可。

另外，在上述实施方式的挠性齿轮20中，隔膜部221从筒状部21的基端部向半径方向外侧扩展。但是，隔膜部221也可以从筒状部21的基端部向半径方向内侧扩展。

另外，在上述实施方式中，扭矩检测的对象物是挠性齿轮20。但是，也可以将具有与上述实施方式相同的结构的扭矩检测传感器40用于检测施加在挠性齿轮20以外的圆形体上的扭矩。但是，圆形体优选根据输入的旋转运动而周期性地挠曲变形。

例如，在具有太阳轮和一边自转一边在太阳轮的周围公转的多个行星轮的行星减速器中，也可以在内接有多个行星轮的环上安装本发明的旋转角度检测传感器或扭矩检测传感器。在这种情况下，电路板可以固定在环的圆形表面上。即，本发明中的圆形体也可以是行星减速器的环。

此外，关于旋转角度检测传感器、扭矩检测传感器以及动力传递装置的细节的结构，在不脱离本发明的主旨的范围内，也可以适当地变更。另外，也可以在不产生矛盾的范围内，适当地组合上述各实施方式以及各变形例中出现的要素。

产业上的可利用性

本申请可用于旋转角度检测传感器、扭矩检测传感器以及动力传递装置。

Claims (13)

1.一种旋转角度检测传感器，其检测输入到圆形体的旋转运动的旋转角度，其中，

该旋转角度检测传感器包含具有导体层的基板，

所述导体层包含：

多个第1电阻线图案，它们在周向上等间隔地配置；以及

多个第2电阻线图案，它们与所述第1电阻线图案呈同心圆状，并且在周向上未配置有所述第1电阻线图案的区域等间隔地配置，

所述第1电阻线图案是由在半径方向和周向中的任意一个方向上延伸的第1电阻线串联连接而成的图案，

所述第2电阻线图案是由在所述一个方向上延伸的第2电阻线串联连接而成的图案。

2.根据权利要求1所述的旋转角度检测传感器，其中，

所述多个第1电阻线图案和所述多个第2电阻线图案分别组入于惠斯登电桥电路。

3.根据权利要求1或2所述的旋转角度检测传感器，其中，

所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案分别为圆弧状。

4.根据权利要求3所述的旋转角度检测传感器，其中，

所述导体层具有4个所述第1电阻线图案和4个所述第2电阻线图案，

所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案分别以所述圆形体的中心轴线为中心在45°的角度范围内扩展。

5.根据权利要求4所述的旋转角度检测传感器，其中，

所述第1电阻线图案和所述第2电阻线图案作为整体而呈一个圆环状扩展。

6.一种扭矩检测传感器，其包含权利要求1至5中的任意一项所述的旋转角度检测传感器，其中，

所述导体层包含用于检测施加于所述圆形体的扭矩的扭矩检测用电阻线图案。

7.根据权利要求6所述的扭矩检测传感器，其中，

该扭矩检测传感器具有根据由所述旋转角度检测传感器检测出的所述旋转角度来校正所述扭矩检测用电阻线图案的测量值的信号处理电路。

8.根据权利要求6或7所述的扭矩检测传感器，其中，

所述导体层包含用于检测所述圆形体的温度的温度检测用电阻线图案。

9.根据权利要求6或7所述的扭矩检测传感器，其中，

所述导体层的材料是铜或包含铜的合金。

10.根据权利要求6或7所述的扭矩检测传感器，其中，

该扭矩检测传感器具有多个所述导体层。

11.一种动力传递装置，其具有：

权利要求6至10中的任意一项所述的扭矩检测传感器；以及

所述圆形体。

12.根据权利要求11所述的动力传递装置，其中，

所述圆形体具有：

挠性的筒状部，其在轴向上呈筒状延伸；

多个外齿，它们设置于所述筒状部的外周面；以及

平板状的隔膜部，其从所述筒状部的轴向的一侧向半径方向外侧或半径方向内侧扩展，

所述基板固定于所述隔膜部。

13.根据权利要求11所述的动力传递装置，其中，

所述圆形体是内接有多个行星轮的环，该行星轮一边自转一边在太阳轮的周围公转，

所述基板固定于所述环的表面。

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