CN114111558A - 故障检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供故障检测系统，该故障检测系统具有：应变检测传感器，其检测应变；以及故障检测部，其检测应变检测传感器的故障。应变检测传感器具有：基板；电阻线图案，其搭载在基板上；以及桥式电路，其具有电阻线图案。故障检测部从桥式电路的第1中间点和第2中间点分别同时获取第1输出值和第2输出值。故障检测部根据第1输出值与第2输出值的关系是否在规定的正常范围内，来检测应变检测传感器的故障。

Description

故障检测系统

技术领域

本发明涉及故障检测系统。

背景技术

近年来，搭载于机器人的关节等的减速器的需求急速提高。通过在减速器的齿轮上搭载应变检测传感器，能够检测齿轮的应变。由此，能够检测施加于齿轮的扭矩等。关于以往的应变检测传感器，例如记载于日本特开2018-132313号公报中。在该公报中公开了一种扭矩传感器，其特征在于，该扭矩传感器具有：第1构造体，其与被计测体连结；第2构造体；第1桥式电路，其包含对传递至第1构造体与第2构造体之间的力进行检测的多个应变传感器；第2桥式电路，其包含对传递至第1构造体与第2构造体之间的力进行检测的多个应变传感器；以及控制器，其在第1桥式电路的第1输出电压与第2桥式电路的第2输出电压之差超过第1阈值电压的情况下，输出异常检测信号。由此，能够检测扭矩传感器自身的异常。

专利文献1：日本特开2018-132313号公报

但是，在被施加相同应变的部位配置多个应变检测传感器而检测出应变检测传感器的异常的情况下，需要使多个应变检测传感器的特性一致。另外，有时在构造上配置多个应变检测传感器本身就是有困难的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种如下技术：在具有根据应变获取计测值的应变检测传感器的系统中，无需在被施加相同应变的部位配置多个应变检测传感器，就能够检测应变检测传感器的故障。

本发明的例示性的第1发明为一种故障检测系统，其具有：应变检测传感器，其检测应变；以及故障检测部，其检测所述应变检测传感器的故障，其中，所述应变检测传感器具有：基板；电阻线图案，其搭载在所述基板上；以及桥式电路，其具有所述电阻线图案，所述故障检测部从所述桥式电路的第1中间点和第2中间点分别同时获取第1输出值和第2输出值，所述故障检测部根据所述第1输出值与所述第2输出值的关系是否在规定的正常范围内，来检测所述应变检测传感器的故障。

根据本申请发明，对于具有桥式电路的应变检测传感器，无需在被施加相同应变的部位配置多个应变检测传感器，就能够检测应变检测传感器的故障。

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是隔膜部和传感器基板的局部剖视图。

图4是示出传感器基板背面的图。

图5是示出传感器基板表面的图。

图6是第1桥式电路的电路图。

图7是第2桥式电路的电路图。

图8是示出第1电压计的计测值和第2电压计的计测值的曲线图。

图9是第3桥式电路的电路图。

图10是概念性地示出第2计测值的校正处理的图。

图11是温度传感器的检测电路的电路图。

图12是本发明的故障检测系统的系统结构图。

图13是示出故障检测处理的流程的流程图。

标号说明

1：动力传递装置(故障检测系统)；9：中心轴线；10：内部齿轮；11：内齿；20：柔性齿轮；21：筒状部；22：平板部；23：外齿；30：波动发生器；31：凸轮；32：挠性轴承；40：传感器基板；41：主体部；42：翼部；43：绝缘层；44：导体层；45：双面粘接带；46：信号处理电路；47：恒流源；60：故障检测部；221：隔膜部；C1：第1桥式电路；C2：第2桥式电路；C3：第3桥式电路；C4：检测电路；C5：桥式电路；R1、Ra～Rd：第1电阻线图案；R2、Re～Rh：第2电阻线图案；R3～R7：第3电阻线图案～第7电阻线图案；S1：旋转角度检测传感器；S2：扭矩检测传感器；S3：温度传感器；V1：第1电压计；V2：第2电压计；V3：第3电压计；V4：第4电压计。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请的例示性的实施方式进行说明。另外，在本申请中，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”。但是，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转速的旋转运动一边减速到比第1转速低的第2转速一边向后级传递的装置。动力传递装置1例如与马达一起组装到机器人的关节上来使用。但是，本发明的动力传递装置也可以用于助推套装、无人搬送台车等其他装置。

如图1和图2所示，本实施方式的动力传递装置1是具有内部齿轮10、柔性齿轮20、波动发生器30、传感器基板40以及故障检测部60的波动齿轮减速器。

内部齿轮10是在内周面具有多个内齿11的圆环状的齿轮。内部齿轮10例如通过螺钉紧固而固定在搭载有动力传递装置1的装置的框体上。内部齿轮10与中心轴线9同轴配置。另外，内部齿轮10位于柔性齿轮20的后述的筒状部21的半径方向外侧。内部齿轮10的刚性远高于柔性齿轮20的筒状部21的刚性。因此，内部齿轮10能够实质上被视为刚体。内部齿轮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。

柔性齿轮20是具有挠性的圆环状的齿轮。柔性齿轮20被支承为能够以中心轴线9为中心进行旋转。柔性齿轮20是本发明中的“应变体”的一例。应变体是当受到外力时变形的物体。

本实施方式的柔性齿轮20具有筒状部21和平板部22。筒状部21在中心轴线9的周围沿轴向呈筒状延伸。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部齿轮10的半径方向内侧。筒状部21由于具有挠性，因此能够在半径方向上变形。特别是，位于内部齿轮10的半径方向内侧的筒状部21的前端部是自由端，因此能够比其他部分更大地在半径方向上位移。

柔性齿轮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。上述的内部齿轮10所具有的内齿11的数量与柔性齿轮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呈平板状扩展，并且以中心轴线9为中心呈圆环状扩展。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的轴向的厚度比隔膜部221的轴向的厚度厚。厚壁部222例如通过螺钉紧固而固定于搭载有动力传递装置1的装置的作为驱动对象的部件。

波动发生器30是使柔性齿轮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为中心进行旋转。凸轮31具有沿轴向观察时为椭圆形的外周面。挠性轴承32介于凸轮31的外周面与柔性齿轮20的筒状部21的内周面之间。因此，凸轮31和筒状部21能够以不同的转速进行旋转。

挠性轴承32的内圈与凸轮31的外周面接触。挠性轴承32的外圈与柔性齿轮20的内周面接触。因此，柔性齿轮20的筒状部21变形为沿着凸轮31的外周面的椭圆形状。其结果为，在相当于该椭圆的长轴的两端的2个部位，柔性齿轮20的外齿23与内部齿轮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直接或经由其他动力传递机构与马达连接。当使马达驱动时，凸轮31以中心轴线9为中心以第1转速旋转。由此，柔性齿轮20的上述椭圆的长轴也以第1转速旋转。于是，外齿23与内齿11的啮合位置也在周向上以第1转速变化。另外，如上所述，内部齿轮10的内齿11的数量与柔性齿轮20的外齿23的数量稍有不同。由于该齿数的差，在凸轮31每旋转1周时，外齿23与内齿11的啮合位置在周向上稍微变化。其结果为，柔性齿轮20相对于内部齿轮10以中心轴线9为中心而以比第1转速低的第2转速进行旋转。因此，能够从柔性齿轮20取出减速后的第2转速的旋转运动。

＜2.关于传感器基板＞

＜2-1.传感器基板的结构＞

传感器基板40是搭载有用于检测施加于柔性齿轮20的扭矩的传感器的基板。如图1所示，在本实施方式中，在圆环状的隔膜部221的圆形的表面固定有传感器基板40。

图3是隔膜部221和传感器基板40的局部剖视图。图4是示出传感器基板40的表背面中的与隔膜部221对置的背面的图。图5是示出传感器基板40的表背面中的不与隔膜部221对置的表面的图。

本实施方式的传感器基板40是能够柔软地变形的柔性印刷基板(FPC)。如图4和图5所示，传感器基板40具有以中心轴线9为中心的圆环状的主体部41和从主体部41朝向半径方向外侧突出的翼部42。另外，如图3所示，传感器基板40具有绝缘层43和导体层44。绝缘层43由作为绝缘体的树脂构成。导体层44由作为导体的金属构成。导体层44的材料例如使用铜或含有铜的合金。本实施方式的传感器基板40在绝缘层43的表面和背面双方具有导体层44。另外，本实施方式的传感器基板40在表面的导体层44与背面的导体层44的轴向之间具有未图示的中间导体层。

另外，如图3所示，传感器基板40通过双面粘接带45固定于柔性齿轮20的隔膜部221。具体而言，隔膜部221的表面与传感器基板40的背面经由双面粘接带45而被固定。双面粘接带45是将具有粘接力的材料成型为带状，以能够维持形状的程度固化而成的。若使用这样的双面粘接带45，则与使用具有流动性的粘接剂的情况相比，传感器基板40相对于隔膜部221的固定作业变得容易。另外，能够降低由作业者进行的固定作业的偏差。

在传感器基板40上搭载有旋转角度检测传感器S1、扭矩检测传感器S2、温度传感器S3以及信号处理电路46。旋转角度检测传感器S1具有形成于主体部41的表背面中的与隔膜部221对置的背面的电阻线图案。即，背面侧的导体层44包含旋转角度检测传感器S1的电阻线图案。扭矩检测传感器S2具有形成于主体部41的表背面中的不与隔膜部221对置的表面和中间导体层的电阻线图案。即，表面侧的导体层44和中间导体层包含扭矩检测传感器S2的电阻线图案。温度传感器S3具有形成于主体部41的表背面中的不与隔膜部221对置的表面的电阻线图案。即，表面侧的导体层44包含温度传感器S3的电阻线图案。另外，温度传感器S3除了形成于表面的电阻线图案之外，还可以具有形成于中间导体层的电阻线图案。

信号处理电路46配置于翼部42。

＜2-2.关于旋转角度检测传感器＞

旋转角度检测传感器S1是根据隔膜部221的应变来检测输入到柔性齿轮20的旋转运动的旋转角度的传感器。如图4所示，旋转角度检测传感器S1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沿周向延伸而成的整体为圆弧状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约45°的角度范围内，1个第1电阻线图案R1扩展。另外，第1电阻线图案R1包含多个第1电阻线r1。多个第1电阻线r1沿周向隔开微小的间隔而排列。各第1电阻线r1沿着柔性齿轮20的半径方向呈直线状延伸。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地连接。由此，多个第1电阻线r1整体上串联连接。

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沿周向延伸而成的整体为圆弧状的图案。在本实施方式中，在中心轴线9的周围的约45°的角度范围内，1个第2电阻线图案R2扩展。另外，第2电阻线图案R2包含多个第2电阻线r2。多个第2电阻线r2沿周向隔开微小的间隔而排列。各第2电阻线r2沿着柔性齿轮20的半径方向呈直线状延伸。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地连接。由此，多个第2电阻线r2整体上串联连接。

4个第2电阻线图案R2与4个第1电阻线图案R1呈同心圆状且在周向上配置在未配置第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在周向上交替地排列。而且，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桥式电路C1的电路图。在图6的例子中，将4个第1电阻线图案R1区分地表示为Ra、Rb、Rc、Rd。第1电阻线图案Ra、Rb、Rc、Rd在图4中以Ra为第1个而逆时针地依次排列。

如图6所示，4个第1电阻线图案Ra、Rb、Rc、Rd被组装到第1桥式电路C1中。第1电阻线图案Ra和第1电阻线图案Rb依次串联连接。第1电阻线图案Rd与第1电阻线图案Rc依次串联连接。而且，在电源电压的+极与-极之间，2个第1电阻线图案Ra、Rb的列与2个第1电阻线图案Rd、Rc的列并联连接。另外，第1电阻线图案Ra和第1电阻线图案Rb的中间点M11及第1电阻线图案Rd和第1电阻线图案Rc的中间点M12与第1电压计V1连接。

图7是包含4个第2电阻线图案R2的第2桥式电路C2的电路图。在图7的例子中，将4个第2电阻线图案R2区分地表示为Re、Rf、Rg、Rh。在图4中，第2电阻线图案Re位于第1电阻线图案Ra与第1电阻线图案Rd之间。另外，第2电阻线图案Re、Rf、Rg、Rh在图4中以Re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被组装到第2桥式电路C2中。第2电阻线图案Re与第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。而且，在电源电压的+极与-极之间，2个第2电阻线图案Re、Rf的列与2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的中间点M21及第2电阻线图案Rh和第2电阻线图案Rg的中间点M22与第2电压计V2连接。

在动力传递装置1驱动时，在隔膜部221产生沿半径方向伸长的部分(以下称为“伸长部”)和沿半径方向收缩的部分(以下称为“收缩部”)。具体而言，2个伸长部和2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。而且，产生这些伸长部和收缩部的部位以上述的第1转速旋转。

设置于传感器基板40的背面的第1电阻线图案Ra、Rb、Rc、Rd和第2电阻线图案Re、Rf、Rg、Rh的各电阻值根据隔膜部221的半径方向的应变而变化。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，在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4的例子中，在收缩部与第1电阻线图案Ra、Rc重叠时，伸长部与第1电阻线图案Rb、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桥式电路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4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桥式电路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桥式电路C1的第1电压计V1的计测值v1和第2桥式电路C2的第2电压计V2的计测值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计测值v1、v2。该计测值的周期T相当于上述的第1转速的周期的1/2倍。另外，能够根据第2电压计V2的计测值的相位相对于第1电压计V1的计测值的相位是超前了第1转速的1/8周期量(计测值v1、v2的1/4周期量)、还是滞后了第1转速的1/8周期量(计测值v1、v2的1/4周期量)，来判断输入的旋转运动的朝向。

因此，根据这2个电压计V1、V2的计测值v1、v2，得到输入到柔性齿轮20的旋转运动的旋转角度的计测值(第1计测值)。具体而言，例如，只要预先准备将第1电压计V1和第2电压计V2的各计测值v1、v2的组合与第1计测值对应起来的函数表，并向该函数表中输入计测值v1、v2，由此输出第1计测值即可。

＜2-3.关于扭矩检测传感器＞

扭矩检测传感器S2是根据隔膜部221的应变来检测施加于柔性齿轮20的扭矩的传感器。如图5所示，扭矩检测传感器S2包含第3电阻线图案R3、第4电阻线图案R4。另外，扭矩检测传感器S2在未图示的中间导体层包含第5电阻线图案R5和第6电阻线图案R6。

第3电阻线图案R3是1根导体一边曲折地弯折一边沿周向延伸而成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沿周向排列。各第3电阻线r3相对于柔性齿轮20的半径方向向周向一侧倾斜。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地连接。由此，多个第3电阻线r3整体上串联连接。

第4电阻线图案R4是1根导体一边曲折地弯折一边沿周向延伸而成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。另外，第4电阻线图案R4包含多个第4电阻线r4。多个第4电阻线r4以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第4电阻线r4相对于柔性齿轮20的半径方向向周向另一侧倾斜。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地连接。由此，多个第4电阻线r4整体上串联连接。

第5电阻线图案R5是1根导体一边曲折地弯折一边沿周向延伸而成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5电阻线图案R5。另外，第5电阻线图案R5包含多个第5电阻线r5。多个第5电阻线r5以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第5电阻线r5相对于柔性齿轮20的半径方向向周向另一侧倾斜。第5电阻线r5相对于半径方向的倾斜角度例如为-45°。在周向上相邻的第5电阻线r5的端部彼此在半径方向的内侧或外侧交替地连接。由此，多个第5电阻线r5整体上串联连接。

第6电阻线图案R6是1根导体一边曲折地弯折一边沿周向延伸而成的整体为圆弧状或圆环状的图案。第6电阻线图案R6位于比第5电阻线图案R5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6电阻线图案R6。另外，第6电阻线图案R6包含多个第6电阻线r6。多个第6电阻线r6以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第6电阻线r6相对于柔性齿轮20的半径方向向周向一侧倾斜。第6电阻线r6相对于半径方向的倾斜角度例如为45°。在周向上相邻的第6电阻线r6的端部彼此在半径方向的内侧或外侧交替地连接。由此，多个第6电阻线r6整体上串联连接。

图9是包含第3电阻线图案R3、第4电阻线图案R4、第5电阻线图案R5以及第6电阻线图案R6的第3桥式电路C3的电路图。第3电阻线图案R3与第4电阻线图案R4串联连接。第5电阻线图案R5与第6电阻线图案R6串联连接。而且，在电源电压的+极与-极之间，2个电阻线图案R3、R4的列与2个电阻线图案R5、R6的列并联连接。另外，第3电阻线图案R3和第4电阻线图案R4的中间点M31及第5电阻线图案R5和第6电阻线图案R6的中间点M32与第3电压计V3连接。

电阻线图案R3、R4、R5及R6的各电阻值根据施加于柔性齿轮20的扭矩而变化。例如，当对柔性齿轮20施加以中心轴线9为中心而朝向周向的一侧的扭矩时，电阻线图案R3和R6的电阻值降低，而电阻线图案R4和R5的电阻值增加。另一方面，当对柔性齿轮20施加以中心轴线9为中心而朝向周向的另一侧的扭矩时，电阻线图案R3和R6的电阻值增加，而电阻线图案R4和R5的电阻值降低。这样，电阻线图案R3和R6及电阻线图案R4和R5表示相对于扭矩相互反向的电阻值变化。

而且，当电阻线图案R3、R4、R5及R6的各电阻值变化时，电阻线图案R3和R4的中间点M31与电阻线图案R5和R6的中间点M32之间的电位差变化，因此第3电压计V3的计测值v3变化。因此，能够根据该第3电压计V3的计测值v3，来检测施加于柔性齿轮20的扭矩的朝向和大小。即，能够得到施加于柔性齿轮20的扭矩的计测值(第2计测值)。

＜2-4.关于脉动校正＞

在动力传递装置1驱动时，在柔性齿轮20上产生周期性的挠曲变形。因此，在上述的扭矩检测传感器S2的计测值中，包含反映了本来想要计测的扭矩的成分和由柔性齿轮20的周期性的挠曲变形引起的误差成分(脉动)。该误差成分根据输入到柔性齿轮20的旋转运动的旋转角度而变化。

因此，信号处理电路46根据扭矩检测传感器S2的计测值，进行用于消除上述的误差成分的校正处理。图10是概念性地示出信号处理电路46的该校正处理的图。

信号处理电路46从旋转角度检测传感器S1获取输入到柔性齿轮20的旋转运动的旋转角度的计测值(第1计测值)，并且从扭矩检测传感器S2获取施加于柔性齿轮20的扭矩的计测值(第2计测值)。信号处理电路46根据所获取的第1计测值来估计上述的误差成分。然后，使用估计出的误差成分来校正第2计测值。具体而言，使第2计测值在消除误差成分的方向上增加或减少。由此，能够输出更高精度地反映了施加于柔性齿轮20的扭矩的第2计测值。

对扭矩检测传感器S2的计测值的误差成分进行详细地说明。扭矩检测传感器S2的计测值的误差成分根据输入到柔性齿轮20的旋转运动的旋转角度而变化。对于动力传递装置1，如果处于没有组装误差或电阻线图案的各向异性等的状态，则无论隔膜部221的产生伸长部和收缩部的部位的旋转角度如何，电阻线图案的电阻值的合计值都是恒定的。因此，计测值v3的振幅成为0而不会形成为正弦波状。但是，实际上由于组装误差或电阻线图案的各向异性等，电阻线图案的电阻值的合计值会根据旋转角度而变化。在动力传递装置1驱动时，隔膜部221的产生伸长部和收缩部的部位以第1转速旋转。这样，即使在没有故障时，由柔性齿轮20的周期性的挠曲变形引起的误差成分(脉动)也包含在计测值v3中。

因此，在估计误差成分时，只要通过一边驱动动力传递装置1一边测定扭矩和旋转角度等而事先获取与旋转角度对应的误差成分的数据即可。在校正第2计测值时，只要在消除与由旋转角度检测传感器S1求出的旋转角度(第1计测值)对应的误差成分(脉动)的方向上增加或减少第2计测值即可。另外，关于第3电压计V3的计测值v3，也可以通过同样的方法，在消除与第1计测值对应的误差成分的方向上增加或减少v3的电压之后，根据校正后的v3而获取第2计测值。

另外，信号处理电路46也可以不运算上述的旋转角度，而是对第1计测值乘以规定的系数而合成为第2计测值。这样一来，能够减少旋转角度的运算所涉及的处理负担，因此能够提高信号处理电路46的运算速度。

＜2-5.关于温度校正＞

如上所述，若导体层44的材料使用铜或含有铜的合金，则能够抑制传感器基板40的材料费。但是，与其他昂贵的材料相比，铜的电阻值容易根据环境温度而变化。因此，本实施方式的传感器基板40具有温度传感器S3以校正温度的影响。如图5所示，温度传感器S3具有沿着柔性齿轮20的周向呈圆弧状或圆环状延伸的第7电阻线图案R7。

图11是包含第7电阻线图案R7的检测电路C4的电路图。如图11所示，第7电阻线图案R7的一端与恒流源47的+极连接。另外，第7电阻线图案R7的另一端与恒流源47的-极连接。另外，温度传感器S3具有第4电压计V4。如图11所示，第4电压计V4与第7电阻线图案R7并联连接。因此，第4电压计V4计测与第7电阻线图案R7的电阻值对应的电压值。具体而言，若将从恒流源47提供的电流值设为Io，则第4电压计V4的计测值v4为v4＝Io×R7。

第7电阻线图案R7呈圆弧状或圆环状，因此第7电阻线图案R7的电阻值不易受到施加于柔性齿轮20的扭矩的影响，因而由温度引起的变化成为支配性的。因此，第4电压计V4的计测值v4根据动力传递装置1的温度而变动。即，能够根据第4电压计V4的计测值v4，得到表示动力传递装置1的温度的计测值(第3计测值)。

如图10所示，信号处理电路46不仅考虑旋转角度检测传感器S1的计测值(第1计测值)，还考虑温度传感器S3的计测值(第3计测值)来校正从扭矩检测传感器S2得到的扭矩的计测值(第2计测值)。具体而言，使第2计测值在消除由温度引起的变化的方向上增加或减少。这样一来，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，从而更高精度地检测施加于柔性齿轮20的扭矩。

＜3.关于故障检测部＞

接着，对在上述的旋转角度检测传感器S1或扭矩检测传感器S2中，在发生了电阻线图案的断线、剥离、短路等故障时检测该故障的故障检测系统的功能进行说明。如图1、图4以及图5所示，本实施方式的动力传递装置1具有故障检测部60。传感器基板40的信号处理电路46与故障检测部60电连接。故障检测部60具有放大器和CPU。

图12是故障检测系统的系统结构图。在图12中，桥式电路C5具有电阻Za、Zb、Zc、Zd、第1中间点Ma以及第2中间点Mb。将从第1中间点Ma、第2中间点Mb得到的电压信号分别设为Out-、Out+。电阻Za、Zb、Zc、Zd分别相当于第1桥式电路C1中的第1电阻线图案Ra、Rb、Rc、Rd。另外，电阻Za、Zb、Zc、Zd分别相当于第2桥式电路C2中的第2电阻线图案Re、Rf、Rg、Rh。另外，电阻Za、Zb、Zc、Zd分别相当于第3桥式电路C3中的第3电阻线图案R3、第4电阻线图案R4、第6电阻线图案R6、第5电阻线图案R5。

如图12所示，4个电阻Za、Zb、Zc、Zd被组装到桥式电路C5中。电阻Za和电阻Zb依次串联连接。电阻Zd和电阻Zc依次串联连接。而且，在电源电压Vin+与Vin-之间，2个电阻Za、Zb的列与2个电阻Zd、Zc的列并联连接。另外，桥式电路C5具有电阻Za和电阻Zb的第1中间点Ma及电阻Zd和电阻Zc的第2中间点Mb。对于采用与桥式电路C5同样的结构的第1桥式电路C1、第2桥式电路C2、第3桥式电路C3，能够进行下述说明的故障检测处理。

从桥式电路C5的第1中间点Ma、第2中间点Mb分别向故障检测部60的放大器同时输入Out-、Out+。若将Vin+与Vin-的差分的电压设为ΔVin，则放大器用与ΔVin/2相同电位的电压将输入到放大器的Out-、Out+分别进行差动放大，并将它们的输出输入到CPU。通过放大器对Out-、Out+进行放大，CPU容易对Out-、Out+进行处理。为了得到ΔVin/2，只要从作为电源电压的+极的Vin+到作为电源电压的-极的Vin-，将包含电阻值相同的2个电阻的分压电路与桥式电路C5并联连接，并将该分压电路的中间点的电压作为ΔVin/2而输入到放大器即可。另外，也可以取Vin+与Vin-的差分作为ΔVin，将ΔVin的一半的电压作为ΔVin/2输入到放大器。另外，用于对Out-、Out+进行差动放大的电压可以不是ΔVin/2，也可以是不超过放大器的输出范围的任意的值。

CPU对输入到CPU的Out-、Out+进行AD转换。CPU针对进行了AD转换的Out-、Out+，将Out-、Out+分别作为传感器信号而输出。进行了AD转换的Out-、Out+是为了对Out-、Out+进行比较来进行故障检测而使用的。也可以基于进行了AD转换的Out-、Out+中的任意1个，获取输入到柔性齿轮20的旋转运动的旋转角度的计测值或者施加于柔性齿轮20的扭矩的计测值。由此，即使在Out-、Out+中的任意1个发生异常，也能够基于未发生异常的另1个信号而获取输入到柔性齿轮20的旋转运动的旋转角度的计测值或者施加于柔性齿轮20的扭矩的计测值。另外，CPU将作为进行了AD转换的Out-、Out+的差分的ΔOut作为传感器信号而输出。另外，CPU对进行了AD转换的Out-、Out+进行比较来进行故障检测。

图13是示出CPU所进行的故障检测处理的流程的流程图。CPU通过对输入到CPU的Out-、Out+进行AD转换来获取第1输出值和第2输出值。此时，通过同时获取第1输出值和第2输出值，能够容易地使第1输出值和第2输出值的时间轴一致，从而容易根据波形的经时变化进行故障检测处理。然后，对第1输出值与第2输出值进行比较，判定第1输出值与第2输出值的关系是否在规定的正常范围内。在处于规定的正常范围内的情况下，判定为在桥式电路C5中未发生断线、剥离、短路等故障。另一方面，在第1输出值与第2输出值的关系偏离了规定的正常范围的情况下，判定为在桥式电路C5中发生了断线、剥离、短路等故障。

另外，在上述的判定处理中使用的“第1输出值与第2输出值的关系”例如只要设为第1输出值与第2输出值的差分或者第1输出值与第2输出值的比率即可。即，故障检测部60只要在它们的差分或比率偏离了规定的正常范围的情况下，判定为旋转角度检测传感器S1或扭矩检测传感器S2发生了故障即可。进行比较的数值例如只要设为电压的大小、电压波形的相位即可。另外，只要在第1输出值和第2输出值处于在没有故障的情况下电压的正负反转的关系的情况下，在使第1输出值或第2输出值中的任一个的电压的正负反转之后进行比较即可。在通过波形的振幅或相位的比较进行检测的情况下，容易根据波形的经时变化进行故障检测处理。即使在动力传递装置1的驱动中发生故障，也能够立即进行故障检测。

然后，故障检测部60输出与有无故障相关的检测结果。具体而言，从故障检测部60向外部的控制器输出表示检测结果的信号。检测结果也可以显示于故障检测部60或者控制器所具有的显示部。

关于进行第1输出值与第2输出值的比较的时机，例如只要持续进行比较即可。由此，即使发生故障，也能够立即检测出故障。

关于第1输出值与第2输出值的比较，也可以根据Out-、Out+以及ΔOut的关系，来确定电阻Za、Zb的列和电阻Zd、Zc的列中的哪一个发生了故障。也可以将表示其结果的信号输出到故障检测部60。

关于第1输出值与第2输出值的关系是否在“规定的正常范围内”的检测方法，例如可以在根据第1输出值与第2输出值的差分得到的波形的振幅或相位成为阈值以上时，输出故障检测信号。由此，能够持续监视波形的经时变化，检测发生了故障时的信号变化。

如上所述，在该动力传递装置1中，故障检测部60从桥式电路的第1中间点和第2中间点分别获取第1输出值和第2输出值。然后，根据第1输出值与第2输出值的关系是否在规定的正常范围内，来检测旋转角度检测传感器S1或扭矩检测传感器S2的故障。

这样，无需为了旋转角度检测传感器S1或扭矩检测传感器S2的故障检测而对同一柔性齿轮20设置2个以上的旋转角度检测传感器S1或2个以上的扭矩检测传感器S2。

＜4.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实施方式。

在上述实施方式中，信号处理电路46搭载在传感器基板40上。然而，信号处理电路46也可以设置在传感器基板40的外部。例如，也可以在构成故障检测部60的计算机或电路基板上组装有信号处理电路46。

另外，在上述实施方式中，各电阻线图案的材料使用铜或含有铜的合金。然而，电阻线图案的材料也可以使用SUS、铝等其他金属。另外，电阻线图案的材料也可以使用陶瓷、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油墨。在使用导电性油墨的情况下，只要在传感器基板40的表面上用导电性油墨印刷各电阻线图案即可。

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

另外，在上述实施方式中，传感器基板40固定于动力传递装置1的柔性齿轮20。然而，传感器基板40也可以固定于柔性齿轮20以外的齿轮。

另外，在上述实施方式中，动力传递装置1具有故障检测部60。即，动力传递装置1自身具有作为故障检测系统的功能。然而，故障检测部60也可以与动力传递装置1分开设置。而且，也可以由动力传递装置1和故障检测部60构成故障检测系统。

此外，关于故障检测系统的细部的结构，也可以在不脱离本发明的主旨的范围内适当地进行变更。另外，也可以在不产生矛盾的范围内适当地组合上述的各实施方式和各变形例中出现的要素。

产业上的可利用性

本申请能够用于故障检测系统。

Claims (5)

1.一种故障检测系统，其具有：

应变检测传感器，其检测应变；以及

故障检测部，其检测所述应变检测传感器的故障，

其中，

所述应变检测传感器具有：

基板；

电阻线图案，其搭载在所述基板上；以及

桥式电路，其具有所述电阻线图案，

所述故障检测部从所述桥式电路的第1中间点和第2中间点分别同时获取第1输出值和第2输出值，

所述故障检测部根据所述第1输出值与所述第2输出值的关系是否在规定的正常范围内，来检测所述应变检测传感器的故障。

2.根据权利要求1所述的故障检测系统，其中，

所述应变检测传感器包含根据应变来检测扭矩的扭矩检测传感器和根据应变来检测旋转运动的旋转角度的旋转角度检测传感器中的至少任意一个传感器，

所述第1输出值和第2输出值是应变检测传感器所包含的所述旋转角度检测传感器和所述扭矩检测传感器中的至少任意一个传感器的输出。

3.根据权利要求1或2所述的故障检测系统，其中，

当根据所述第1输出值和所述第2输出值的差分得到的波形的振幅或相位为阈值以上时，输出故障检测信号。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的故障检测系统，其中，

所述故障检测系统还具有应变体，

所述应变检测传感器检测所述应变体的应变，

所述基板搭载在所述应变体上。

5.根据权利要求4所述的故障检测系统，其中，

所述应变体是波动齿轮减速器的柔性齿轮。

Images