CN115614452A - 外齿齿轮、波动减速器以及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供外齿齿轮、波动减速器以及机器人。外齿齿轮具有体部、多个外齿、隔膜部以及应变仪。体部沿与中心轴线平行的轴向延伸。多个外齿配置于体部的轴向一侧。各外齿向径向外方延伸。隔膜部在体部的轴向另一侧沿与轴向交叉的方向扩展。应变仪配置在隔膜部的轴向一侧的面和轴向另一侧的面中的至少一方。应变仪仅配置在以穿过中心轴线的截面中的隔膜部的径向一端与径向另一端之间的径向中点为中心从隔膜部的径向一端到径向另一端的径向长度的一半以下的区域。

Description

外齿齿轮、波动减速器以及机器人

技术领域

本发明涉及外齿齿轮、波动减速器以及机器人。

背景技术

近年来，搭载于机器人的关节等的波动减速器的需求正在提高。在以往的波动减速器中，在以减速后的转速进行旋转的外齿齿轮上粘贴有应变仪。由此，能够检测施加于外齿齿轮的扭矩(日本公开公报特开2000-131160号公报)。

以往的外齿齿轮具有薄壁状的隔膜部。应变仪粘贴于该隔膜部。外齿齿轮在隔膜部的径向内侧和径向外侧中的任一方固定于输出部件。另外，外齿齿轮具有从隔膜部的径向内侧和径向外侧中的另一方沿轴向延伸的筒状部。

由于外齿齿轮具有上述的结构，因此，例如在外齿齿轮发生椭圆变形的情况下或对外齿齿轮作用有轴向的力的情况下，根据外齿齿轮的几何学的形状以及施加外力时的边界条件等，在外齿齿轮产生的应变的分布变得不均匀。因此，难以将应变仪配置在外齿齿轮的最佳的区域而在高精度地检测因扭矩而产生的外齿齿轮的应变的同时降低施加于应变仪的负载。

在以往的外齿齿轮的构造中，在隔膜部的径向的较宽的范围内配置有应变仪。因此，有可能对应变仪施加较大的负载。因此，在以往的构造中，难以在高精度地检测施加于外齿齿轮的扭矩的同时降低施加于应变仪的负载。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在高精度地检测施加于外齿齿轮的扭矩的同时降低施加于应变仪的负载的技术。

本发明的例示性的实施方式的外齿齿轮具有：体部，其呈沿与中心轴线平行的轴向延伸的筒状；多个外齿，该多个外齿配置于所述体部的轴向一侧并向径向外方延伸；隔膜部，其在所述体部的轴向另一侧沿与轴向交叉的方向扩展；以及应变仪，其配置在所述隔膜部的轴向一侧的面和轴向另一侧的面中的至少一方。所述应变仪仅配置在以穿过所述中心轴线的截面中的所述隔膜部的径向一端与径向另一端之间的径向中点为中心从所述隔膜部的径向一端到径向另一端的径向长度的一半以下的区域。

本发明的例示性的实施方式的波动减速器具有：上述的外齿齿轮；内齿齿轮，其具有多个内齿，该多个内齿配置在比所述外齿靠径向外方的位置并向径向内方延伸；以及波动发生器，其配置在所述外齿齿轮的径向内方，能够以所述中心轴线为中心进行旋转。

本发明的例示性的实施方式的机器人具有上述的波动减速器。

根据本申请发明的例示性的实施方式的外齿齿轮，能够在高精度地检测施加于外齿齿轮的扭矩的同时降低施加于应变仪的负载。另外，根据本申请发明的例示性的实施方式的波动减速器，能够更高精度地检测作用于外齿齿轮的扭矩。另外，根据本申请发明的例示性的实施方式的机器人，能够更高精度地检测作用于外齿齿轮的扭矩，能够实现高精度的机器人。

由以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1是机器人的概要图。

图2是波动减速器的纵剖视图。

图3是波动减速器的横剖视图。

图4是扭矩传感器的俯视图。

图5是外齿齿轮的局部纵剖视图。

图6是扭矩传感器的局部俯视图。

图7是包含第1电阻线至第4电阻线的桥式电路的电路图。

图8是示出隔膜部的应变的分布的曲线图。

图9是第1变形例的扭矩传感器的局部俯视图。

图10是第2变形例的扭矩传感器的局部俯视图。

图11是第3变形例的扭矩传感器的局部俯视图。

图12是第4变形例的扭矩传感器的局部俯视图。

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。

图1是搭载有一个实施方式的波动减速器1的机器人100的概要图。机器人100例如是在工业产品的生产线中进行部件的搬运、加工、组装等作业的、所谓的工业用机器人。如图1所示，机器人100具有基座框架101、臂102、马达103以及波动减速器1。

臂102以能够转动的方式支承于基座框架101。马达103和波动减速器1组装在基座框架101与臂102之间的关节部上。当向马达103提供驱动电流时，从马达103输出旋转运动。另外，从马达103输出的旋转运动被波动减速器1减速而向臂102传递。由此，臂102相对于基座框架101以减速后的速度进行转动。

如上所述，机器人100具有波动减速器1。波动减速器1的后述的外齿齿轮20具有能够在高精度地检测作用于外齿齿轮20的扭矩的同时降低施加于应变仪的负载的构造。由此，能够实现高性能的机器人。

接着，对波动减速器1的详细的构造进行说明。

另外，以下，将与波动减速器1的中心轴线9平行的方向称为“轴向”，将与波动减速器1的中心轴线9垂直的方向称为“径向”，将沿着以波动减速器1的中心轴线9为中心的圆弧的方向称为“周向”。但是，上述的“平行的方向”也包括大致平行的方向。另外，上述“垂直的方向”也包括大致垂直的方向。

在本实施方式中，“径向外侧”相当于“径向一侧”，“径向内侧”相当于“径向另一侧”。因此，“径向外端”相当于“径向一端”，“径向内端”相当于“径向另一端”。

图2是一个实施方式的波动减速器1的纵剖视图。图3是从图2的A-A位置观察的波动减速器1的横剖视图。为了避免图的繁杂化，在图3中省略了表示剖面的剖面线。波动减速器1是将从马达103得到的第1转速的旋转运动减速至比第1转速低的第2转速的装置。如图1和图2所示，本实施方式的波动减速器1具有内齿齿轮10、外齿齿轮20以及波动发生器30。波动减速器1通过后述的原理，能够更高精度地检测作用于外齿齿轮20的扭矩。

内齿齿轮10是以中心轴线9为中心的圆环状的齿轮。内齿齿轮10固定于机器人100的基座框架101。内齿齿轮10与中心轴线9同轴地配置。另外，内齿齿轮10配置在外齿齿轮20的后述的外齿22的径向外方。内齿齿轮10的刚性远高于外齿齿轮20的后述的体部21的刚性。因此，内齿齿轮10能够实质上被视为刚体。内齿齿轮10在内周面具有多个内齿11。多个内齿11在内齿齿轮10的内周面沿周向以一定的间距排列。各内齿11朝向径向内方突出。即，内齿齿轮10具有多个内齿11，该多个内齿11配置在比外齿22靠径向外方的位置并向径向内方延伸。

外齿齿轮20是能够挠曲变形的环状的齿轮。外齿齿轮20固定于机器人100的臂102。外齿齿轮20被支承为能够以中心轴线9为中心进行旋转。

本实施方式的外齿齿轮20具有体部21和多个外齿22。外齿齿轮20还具有圆板部23。体部21是沿与中心轴线9平行的轴向延伸的筒状的部位。更详细而言，体部21是在中心轴线9的周围沿轴向延伸的筒状的部分。体部21的轴向一侧的端部(以下称为“轴向一端”)位于波动发生器30的径向外侧且内齿齿轮10的径向内侧。体部21由于具有挠性，因此能够在径向上变形。特别是，体部21的轴向一端由于是自由端，因此能够比其他部分在径向上更大幅地位移。

多个外齿22配置于体部21的轴向一端的径向外侧面。多个外齿22沿周向以一定的间距排列。各外齿22朝向径向外方突出。即，多个外齿22配置于体部21的轴向一侧并向径向外方延伸。上述的内齿齿轮10所具有的内齿11的数量与外齿齿轮20所具有的外齿22的数量稍有不同。

圆板部23从体部21的轴向另一侧的端部朝向径向外侧延伸。如图2所示，本实施方式的圆板部23具有弯曲部231、隔膜部232以及厚壁部233。即，外齿齿轮20具有隔膜部232。在本实施方式中，圆板部23是圆板状的部位。另外，圆板部23是包围中心轴线9的环状的部位。

弯曲部231是从体部21的轴向另一侧的端部(以下称为“轴向另一端”)朝向轴向另一侧以及径向外侧延伸的环状的部分。如图2所示，弯曲部231在穿过中心轴线9的截面中呈弧状弯曲。更具体而言，弯曲部231在穿过中心轴线9的截面中，呈以位于体部21的轴向另一端的径向外侧的点为中心的弧状。体部21的轴向另一端和隔膜部232的径向内侧的端部(以下称为“径向内端”)经由弯曲部231而平滑地相连。即，外齿齿轮20具有连接体部21和隔膜部232并在穿过中心轴线9的截面中呈弧状弯曲的弯曲部231。由此，能够提高体部21与隔膜部232的连接区域的强度。

隔膜部232是从弯曲部231的径向外侧的端部朝向径向外方扩展的环状的部分。在本实施方式中，隔膜部232是圆板状的部位。隔膜部232在体部21的轴向另一侧沿与轴向交叉的方向扩展。隔膜部232呈平板状且呈以中心轴线9为中心的圆环状。即，隔膜部232在体部21的轴向另一侧向径向一侧扩展。在本实施方式中，隔膜部232在体部21的轴向另一侧比体部21向径向外方延伸。由此，与隔膜部在体部的轴向另一侧向径向内方延伸的情况相比，能够扩大体部21的径向内方的空间，因此能够有效地利用该空间。隔膜部232呈薄壁状，因此能够稍微挠曲变形。

厚壁部233是位于隔膜部232的径向外侧的圆环状的部分。厚壁部233从隔膜部232的径向外侧的端部(以下称为“径向外端”)进一步向径向外方扩展。厚壁部233的轴向的厚度比隔膜部232的轴向的厚度大。即，外齿齿轮20具有从隔膜部232的径向一端进一步向径向一侧扩展且轴向的厚度比隔膜部232的轴向的厚度大的厚壁部233。厚壁部233例如通过螺栓而固定于机器人100的臂102。

在本实施方式中，厚壁部233比隔膜部232的轴向另一侧的面向轴向另一侧突出。因此，厚壁部233的轴向另一端配置在比隔膜部232的轴向另一端靠轴向另一侧的位置。这样，厚壁部233不会向与外齿22对置的一侧突出。因此，能够扩大外齿22侧的空间。其结果为，配置在外齿22侧的各部件的尺寸和形状、配置等的设计自由度得以提高。

波动发生器30是使外齿齿轮20的体部21产生周期性的挠曲变形的机构。波动发生器30配置在外齿22的径向内方。更详细而言，波动发生器30配置在外齿齿轮20的径向内方，能够以中心轴线9为中心进行旋转。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的径向外侧面在沿轴向观察时为椭圆形。挠性轴承32介于凸轮31的径向外侧面与外齿齿轮20的体部21的径向内侧面之间。因此，凸轮31和体部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的径向外侧面接触。挠性轴承32的外圈与体部21的径向内侧面接触。因此，体部21变形为沿着凸轮31的径向外侧面的椭圆形状。其结果为，在相当于该椭圆的长轴的两端的2个部位，外齿齿轮20的外齿22与内齿齿轮10的内齿11啮合。在周向的其他位置，外齿22与内齿11不啮合。

凸轮31与马达103的输出轴连接。当驱动马达103时，凸轮31以中心轴线9为中心以第1转速进行旋转。由此，外齿齿轮20的上述椭圆的长轴也以第1转速进行旋转。于是，外齿22与内齿11的啮合位置也在周向上以第1转速进行变化。另外，如上所述，内齿齿轮10的内齿11的数量与外齿齿轮20的外齿22的数量稍有不同。由于该齿数之差，在凸轮31每旋转1周时，外齿22与内齿11的啮合位置在周向上稍微变化。其结果为，外齿齿轮20相对于内齿齿轮10以中心轴线9为中心以比第1转速低的第2转速进行旋转。

外齿齿轮20具有扭矩传感器40。扭矩传感器40是用于检测施加于外齿齿轮20的扭矩的传感器。扭矩传感器40配置于外齿齿轮20的隔膜部232。具体而言，隔膜部232具有与中心轴线9交叉且以中心轴线9为中心呈圆环状扩展的表面234。表面234是隔膜部232的轴向另一侧的面。扭矩传感器40固定于隔膜部232的该表面234。

在本实施方式中，扭矩传感器40配置于隔膜部232的两个面中的不与外齿22对置的轴向另一侧的面。即，外齿齿轮20具有后述的应变仪42。应变仪42配置于隔膜部232的轴向另一侧的面。这样，即使将应变仪42配置于隔膜部232，也能够广泛利用隔膜部232的轴向一侧的空间。另外，在制造外齿齿轮20时，容易以不与外齿22接触的方式在隔膜部232上配置应变仪42。因此，应变仪42向隔膜部232的安装作业变得容易。

但是，扭矩传感器40也可以配置于隔膜部232的轴向一侧的面。即，扭矩传感器40只要配置在隔膜部232的轴向一侧的面和轴向另一侧的面中的至少任一方即可。即，外齿齿轮20具有配置在隔膜部232的轴向一侧的面和轴向另一侧的面中的至少一方的应变仪42。

另外，在本实施方式中，扭矩传感器40位于厚壁部233的径向内侧。因此，厚壁部233的一部分和扭矩传感器40以隔膜部232的轴向位置为基准而配置在轴向的相同位置。这样，与将厚壁部233和扭矩传感器40配置在轴向的不同位置的情况相比，能够将厚壁部233和扭矩传感器40配置在轴向的狭窄的范围内。因此，即使配置有扭矩传感器40，也能够减小包含扭矩传感器40的外齿齿轮20整体的轴向的尺寸。

图4是扭矩传感器40的俯视图。图5是扭矩传感器40附近的外齿齿轮20的局部纵剖视图。如图4和图5所示，扭矩传感器40具有绝缘层41和应变仪42。

绝缘层41是能够柔软地变形的基板。绝缘层41沿与中心轴线9交叉的方向扩展。绝缘层41由作为绝缘体的树脂或无机绝缘材料构成。绝缘层41配置在隔膜部232的表面234上。绝缘层41具有主体部411和副翼部412。主体部411是以中心轴线9为中心的圆环状的部分。副翼部412是从主体部411朝向径向外侧突出的部分。

应变仪42形成在绝缘层41的表面上。应变仪42由作为导体的金属构成。应变仪42的材料例如使用铜合金、铬合金或铜。应变仪42具有第1电阻线W1至第4电阻线W4。第1电阻线W1至第4电阻线W4经由设置于副翼部412的电极(省略图示)与外部的电路连接。

第1电阻线W1是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸而得的整体为圆弧状的图案。在本实施方式中，在以中心轴线9为中心的约180°的范围内，第1电阻线W1设置为半圆状。图6是扭矩传感器40的局部俯视图。如图6所示，第1电阻线W1包含多个第1检测线w1。多个第1检测线w1以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第1检测线w1相对于径向而向周向一侧倾斜。第1检测线w1相对于径向的倾斜角度例如为45°。在周向上相邻的第1检测线w1的端部彼此在径向内侧或径向外侧交替地连接。由此，多个第1检测线w1整体上串联连接。

第2电阻线W2是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸而得的整体为圆弧状的图案。在本实施方式中，在以中心轴线9为中心的约180°的范围内，第2电阻线W2设置为半圆状。第2电阻线W2包含多个第2检测线(省略图示)。多个第2检测线以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第2检测线相对于径向而向周向另一侧倾斜。第2检测线相对于径向的倾斜角度例如为45°。在周向上相邻的第2检测线的端部彼此在径向内侧或径向外侧交替地连接。由此，多个第2检测线整体上串联连接。

第1电阻线W1和第2电阻线W2同心且线对称地配置。另外，从中心轴线9到第1电阻线W1的径向的距离与从中心轴线9到第2电阻线W2的径向的距离大致相等。

第3电阻线W3是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸而得的整体为圆弧状的图案。在本实施方式中，在以中心轴线9为中心的约180°的范围内，第3电阻线W3设置为半圆状。如图6所示，第3电阻线W3包含多个第3检测线w3。多个第3检测线w3以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第3检测线w3相对于径向而向周向另一侧倾斜。第3检测线w3相对于径向的倾斜角度例如为45°。在周向上相邻的第3检测线w3的端部彼此在径向内侧或径向外侧交替地连接。由此，多个第3检测线w3整体上串联连接。

第4电阻线W4是1根导体一边呈锯齿状弯折一边沿周向延伸而得的整体为圆弧状的图案。在本实施方式中，在以中心轴线9为中心的约180°的范围内，第4电阻线W4设置为半圆状。另外，第4电阻线W4包含多个第4检测线(省略图示)。多个第4检测线以相互大致平行的姿势沿周向排列。各第4检测线相对于径向而向周向一侧倾斜。第4检测线相对于径向的倾斜角度例如为45°。在周向上相邻的第4检测线的端部彼此在径向的内侧或外侧交替地连接。由此，多个第4检测线整体上串联连接。

第3电阻线W3和第4电阻线W4同心且线对称地配置。另外，从中心轴线9到第3电阻线W3的径向的距离与从中心轴线9到第4电阻线W4的径向的距离大致相等。另外，第3电阻线W3和第4电阻线W4位于比第1电阻线W1和第2电阻线W2靠径向内侧的位置。

图7是包含第1电阻线W1至第4电阻线W4的桥式电路43的电路图。如图7所示，第1电阻线W1至第4电阻线W4组装在桥式电路43中。第1电阻线W1和第2电阻线W2依次串联连接。第3电阻线W3和第4电阻线W4依次串联连接。而且，在电源电压的+极与-极之间，第1电阻线W1和第2电阻线W2的列与第3电阻线W3和第4电阻线W4的列并联连接。另外，第1电阻线W1和第2电阻线W2的中间点431以及第3电阻线W3和第4电阻线W4的中间点432与电压计V连接。

第1电阻线W1至第4电阻线W4的各检测线的电阻值根据施加于隔膜部232的扭矩而变化。例如，当以中心轴线9为中心而朝向周向的一侧的扭矩施加于隔膜部232时，各第1检测线w1的电阻值和各第4检测线的电阻值降低，各第2检测线的电阻值和各第3检测线w3的电阻值增加。另一方面，当以中心轴线9为中心而朝向周向的另一侧的扭矩施加于外齿齿轮20时，各第1检测线w1的电阻值和各第4检测线的电阻值增加，各第2检测线的电阻值和各第3检测线w3的电阻值降低。这样，第1电阻线W1和第4电阻线W4以及第2电阻线W2和第3电阻线W3表示相对于扭矩相互反向的电阻值变化。

而且，当第1电阻线W1至第4电阻线W4的各电阻值发生变化时，第1电阻线W1和第2电阻线W2的中间点431与第3电阻线W3和第4电阻线W4的中间点432之间的电位差发生变化，因此电压计V的测量值也发生变化。因此，能够根据该电压计V的测量值来检测施加于隔膜部232的扭矩的朝向和大小。

图8是示出隔膜部232发生了椭圆变形的情况下的隔膜部232的应变的分布的曲线图。图8是隔膜部232的构造分析结果。在图8的曲线图中，横轴表示径向的位置R。具体而言，横轴表示通过将距中心轴线9的距离除以从中心轴线9到隔膜部232的径向外端的距离而得的无量纲化后的值。

在图8的曲线图中，描绘了检测应变S1和等效应变S2这两种应变。检测应变S1表示因椭圆变形而在隔膜部232产生的剪切应变(以中心轴线9为基准轴的圆筒坐标系的剪切应变(εrθ))的大小。在图8的曲线图中，检测应变S1通过除以绝对值的最大值而被归一化。等效应变S2是将径向的各位置处的多方向的应变以单一的标量值进行表示而得的应变(与米塞斯应力对应的应变量)。在图8的曲线图中，等效应变S2通过除以最大值而被归一化。

如图8的曲线图所示那样，在隔膜部232的径向的范围Rd中的径向内端部附近，检测应变S1和等效应变S2双方变大。另外，在隔膜部232的径向的范围Rd中的径向外端部附近，虽然检测应变S1变小，但等效应变S2变大。

因此，在本实施方式的扭矩传感器40中，如图5和图6所示，仅在径向上的隔膜部232的中央附近配置应变仪42。具体而言，将配置应变仪42的径向的区域Rg设为以穿过中心轴线9的截面中的隔膜部232的径向外端与径向内端之间的径向中点Rm为中心从隔膜部232的径向外端到径向内端的径向长度的一半以下的区域。即，应变仪42仅配置在以穿过中心轴线9的截面中的隔膜部232的径向一端与径向另一端之间的径向中点Rm为中心从隔膜部232的径向一端到径向另一端的径向长度的一半以下的区域。即，配置应变仪42的径向的区域Rg全部包含在隔膜部232的径向范围Rd内。

这样，若将应变仪42仅配置在隔膜部232的径向中点Rm附近，则应变仪42不检测径向内端部附近和径向外端部附近的应变。如图8的曲线图所示那样，在径向中点Rm附近，检测应变S1和等效应变S2的变化量均较小。应变仪42仅检测该径向中点Rm附近的稳定的应变量。因此，扭矩传感器40能够高精度地检测施加于外齿齿轮20的扭矩。

另外，在将应变仪42配置于隔膜部232的径向的较宽的区域的情况下，在隔膜部232的径向内端部附近以及径向外端部附近，由于椭圆变形、中心轴线方向的力，隔膜部232产生较大的应变，有可能对应变仪42施加较大的负载。但是，在本实施方式中，由于应变仪42仅配置在以径向中点Rm为中心的径向范围Rd的一半以下的区域，因此能够抑制对应变仪42施加较大的负载。

另外，应变仪42优选仅配置在以隔膜部232的径向一端与径向另一端之间的径向中点Rm为中心从隔膜部232的径向一端到径向另一端的径向长度的40％以下的区域。换言之，更优选为，配置应变仪42的区域Rg为以隔膜部232的径向外端与径向内端之间的径向中点Rm为中心从隔膜部232的径向外端到径向内端的径向长度的40％以下的区域。由此，扭矩传感器40能够更高精度地检测施加于外齿齿轮20的扭矩。

另外，进一步优选为，配置应变仪42的区域Rg为以隔膜部232的径向外端与径向内端之间的径向中点Rm为中心从隔膜部232的径向外端到径向内端的径向长度的30％以下的区域。由此，扭矩传感器40能够更高精度地检测施加于外齿齿轮20的扭矩。

如图6所示，本实施方式的应变仪42具有第1测量部G1和第2测量部G2。第1测量部G1由上述的第1电阻线W1和第2电阻线W2构成。第2测量部G2由上述的第3电阻线W3和第4电阻线W4构成。第1测量部G1配置在比第2测量部G2靠径向外侧的位置。第1测量部G1的径向外端配置在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向外侧的位置。第2测量部G2的径向内端配置在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向内侧的位置。

在本实施方式中，第1测量部G1的径向内端配置在与隔膜部232的径向中点Rm大致相同的径向位置。另外，第2测量部G2的径向外端配置在与隔膜部232的径向中点Rm大致相同的径向位置。这样，能够在隔膜部232的径向中点Rm附近以在径向上接近的状态配置第1测量部G1和第2测量部G2。因此，能够将第1测量部G1和第2测量部G2的整体配置在不易产生误差的区域。另外，与将第1测量部G1和第2测量部G2在径向上隔着较宽的间隙而配置的情况相比，第1测量部G1和第2测量部G2的误差变小。因此，例如，在进行取第1测量部G1和第2测量部G2的输出的差分的差动输出时，差动输出的误差变小。

特别是，在本实施方式中，第1测量部G1的径向长度与第2测量部G2的径向长度大致相等。这样，能够利用第1测量部G1和第2测量部G2来抑制误差的大小出现差异。

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。以下，关于各种变形例，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明。另外，在以下的变形例的说明中，为了容易理解上述实施方式与变形例的不同点，在各部位的说明中使用相同的标号。

图9是第1变形例的扭矩传感器40的局部俯视图。在图9的例子中，第1测量部G1的径向内端配置在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向外侧的位置。另外，第2测量部G2的径向外端配置在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向内侧的位置。这样，也可以在第1测量部G1的径向内端与第2测量部G2的径向外端之间设置径向的间隙。

但是，优选第1测量部G1的径向内端与第2测量部G2的径向外端的径向的距离Rs比第1测量部G1的径向的长度R1和第2测量部G2的径向的长度R2中的任一方都短。即，优选第1测量部G1和第2测量部G2在径向上配置于接近的位置。由此，能够将第1测量部G1和第2测量部G2的整体配置在不易产生误差的区域。

图10是第2变形例的扭矩传感器40的局部俯视图。在图10的例子中，第1测量部G1和第2测量部G2以在径向上部分重叠的方式配置。具体而言，第1测量部G1的径向内端配置在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向内侧的位置。另外，第2测量部G2的径向外端配置在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向外侧的位置。

这样，能够将第1测量部G1和第2测量部G2的整体配置在更接近隔膜部232的径向中点Rm的位置。因此，能够将第1测量部G1和第2测量部G2配置在更不易产生误差的区域。另外，能够将第1测量部G1和第2测量部G2配置在径向的有限的区域中，并且扩大第1测量部G1和第2测量部G2的布线面积。

图11是第3变形例的扭矩传感器40的局部俯视图。在图11的例子中，第1测量部G1具有第1内侧测量部G11和第1外侧测量部G12。第1外侧测量部G12配置在比第1内侧测量部G11靠径向外侧的位置。第2测量部G2具有第2内侧测量部G21和第2外侧测量部G22。第2外侧测量部G22配置在比第2内侧测量部G21靠径向外侧的位置。另外，第2外侧测量部G22配置在比第1内侧测量部G11靠径向内侧的位置。

这样，能够在绝缘层41的单面配置比上述的实施方式多的电阻线。在上述的实施方式中，扭矩传感器40仅具有1个包含电阻线W1至W4这4个电阻线的桥式电路43。与此相对，在图11的例子中，能够设置2个包含4个电阻线的桥式电路。因此，扭矩传感器40能够从2个桥式电路分别输出检测信号。因此，通过比较该2个检测信号，能够确认2个扭矩传感器40正常地进行动作。

图12是第4变形例的扭矩传感器40的局部俯视图。在图12的例子中，第1测量部G1和第2测量部G2均配置在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向外侧的位置。即，在图12的例子中，应变仪42仅配置在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向一侧的位置。这样，能够将比隔膜部232的径向中点Rm靠径向内方的区域有效利用于应变仪42的配置以外的目的。另外，通过在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向外侧的位置配置应变仪42，能够在更长的周向区域配置应变仪42。

另外，应变仪42也可以仅配置在比隔膜部232的径向中点Rm靠径向另一侧的位置。在该情况下，能够将比隔膜部232的径向中点Rm靠径向外方的区域有效利用于应变仪42的配置以外的目的。因此，能够将隔膜部232的更长的周向区域利用于其他目的。

在上述的实施方式中，应变仪42配置在作为能够柔软地变形的基板的绝缘层41的表面上。但是，应变仪42也可以配置在隔膜部232的表面234上。例如，在隔膜部232的表面234上形成绝缘膜，在该绝缘膜的表面上通过溅射等形成导体层。而且，也可以通过蚀刻等化学手段或激光等物理手段来去除导体层的不需要的部分，由此形成应变仪42。另外，绝缘膜例如使用无机绝缘材料。

对应变仪42的检测信号进行处理的信号处理电路也可以与应变仪42一起安装于外齿齿轮20。或者，该信号处理电路也可以设置在远离外齿齿轮20的位置。即，外齿齿轮20只要是搭载有扭矩传感器40中的至少作为电阻线图案的应变仪42的齿轮即可。

另外，外齿齿轮20也可以还具有检测输入到外齿齿轮20的旋转运动的旋转角度的旋转角度传感器。这样，能够根据旋转角度检测传感器的检测值来校正扭矩传感器40的检测信号的周期性的误差。因此，能够更高精度地检测施加于外齿齿轮20的扭矩。

另外，外齿齿轮20也可以还具有测量外齿齿轮20的温度的温度传感器。这样，能够根据温度传感器的检测值来校正由扭矩传感器40的检测信号的温度变化引起的误差。因此，能够更高精度地检测施加于外齿齿轮20的扭矩。

另外，在上述的实施方式中，扭矩传感器40具有第1电阻线W1至第4电阻线W4这4个电阻线。而且，桥式电路43成为包含第1电阻线W1至第4电阻线W4这4个电阻线的全桥电路。但是，扭矩传感器40也可以仅具有2个电阻线。在该情况下，桥式电路43只要为由该2个电阻线和2个固定电阻构成的半桥电路即可。

另外，上述实施方式的外齿齿轮20是隔膜部232比体部21朝向径向外侧扩展的、所谓的“帽型”的齿轮。帽型的外齿齿轮20在能够有效利用体部21的径向内侧的空间这一点上是优异的。但是，外齿齿轮20也可以是隔膜部232比体部21朝向径向内侧扩展的、所谓的“杯型”的齿轮。在杯型的外齿齿轮20的情况下，“径向内侧”相当于“径向一侧”，“径向外侧”相当于“径向另一侧”。因此，“径向内端”相当于“径向一端”，“径向外端”相当于“径向另一端”。

另外，在上述的实施方式中，对搭载于机器人100的波动减速器1进行了说明。然而，也可以将同样的构造的波动减速器1搭载于辅助套装、无人搬运台车等其他装置。

此外，关于外齿齿轮、波动减速器、以及机器人的细部的结构，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。

本申请例如能够利用于外齿齿轮、波动减速器以及机器人。

Claims (13)

1.一种外齿齿轮，其具有：

体部，其呈沿与中心轴线平行的轴向延伸的筒状；

多个外齿，该多个外齿配置于所述体部的轴向一侧并向径向外方延伸；

隔膜部，其在所述体部的轴向另一侧沿与轴向交叉的方向扩展；以及

应变仪，其配置在所述隔膜部的轴向一侧的面和轴向另一侧的面中的至少一方，

其特征在于，

所述应变仪仅配置在以穿过所述中心轴线的截面中的所述隔膜部的径向一端与径向另一端之间的径向中点为中心从所述隔膜部的径向一端到径向另一端的径向长度的一半以下的区域。

2.根据权利要求1所述的外齿齿轮，其特征在于，

该外齿齿轮具有弯曲部，该弯曲部连接所述体部和所述隔膜部，在穿过所述中心轴线的截面中呈弧状弯曲。

3.根据权利要求1或2所述的外齿齿轮，其特征在于，

所述应变仪配置在所述隔膜部的轴向另一侧的面上。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的外齿齿轮，其特征在于，

所述隔膜部在所述体部的轴向另一侧向径向一侧扩展，

该外齿齿轮还具有厚壁部，该厚壁部从所述隔膜部的径向一端进一步向径向一侧扩展，该厚壁部的轴向的厚度比所述隔膜部的轴向的厚度大，

所述厚壁部的轴向另一端配置在比所述隔膜部的轴向另一端靠轴向另一侧的位置。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的外齿齿轮，其特征在于，

所述应变仪仅配置在比所述隔膜部的所述径向中点靠径向一侧的位置。

6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的外齿齿轮，其特征在于，

所述应变仪具有：

第1测量部，其径向一端配置在比所述隔膜部的所述径向中点靠径向一侧的位置；以及

第2测量部，其径向另一端配置在比所述隔膜部的所述径向中点靠径向另一侧的位置，

所述第1测量部的径向另一端与所述第2测量部的径向一端的径向的距离比所述第1测量部的径向的长度和所述第2测量部的径向的长度中的任一方都短。

7.根据权利要求6所述的外齿齿轮，其特征在于，

所述第1测量部的径向长度与所述第2测量部的径向长度大致相等。

8.根据权利要求6或7所述的外齿齿轮，其特征在于，

所述第1测量部的径向另一端配置在比所述隔膜部的所述径向中点靠径向另一侧的位置，

所述第2测量部的径向一端配置在比所述隔膜部的所述径向中点靠径向一侧的位置。

9.根据权利要求6至8中的任意一项所述的外齿齿轮，其特征在于，

所述第1测量部具有：

第1内侧测量部；以及

第1外侧测量部，其配置在比所述第1内侧测量部靠径向外侧的位置，

所述第2测量部具有：

第2内侧测量部；以及

第2外侧测量部，其配置在比所述第2内侧测量部靠径向外侧的位置。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的外齿齿轮，其特征在于，

所述隔膜部在所述体部的轴向另一侧比所述体部向径向外方延伸。

11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的外齿齿轮，其特征在于，

所述应变仪仅配置在以所述隔膜部的径向一端与径向另一端之间的所述径向中点为中心从所述隔膜部的径向一端到径向另一端的径向长度的40％以下的区域。

12.一种波动减速器，其特征在于，

该波动减速器具有：

权利要求1至11中的任意一项所述的外齿齿轮；

内齿齿轮，其具有多个内齿，该多个内齿配置在比所述外齿靠径向外方的位置并向径向内方延伸；以及

波动发生器，其配置在所述外齿齿轮的径向内方，能够以所述中心轴线为中心进行旋转。

13.一种机器人，其特征在于，

该机器人具有权利要求12所述的波动减速器。

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