JP2004198400A - 波動歯車装置のトルク検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 波動歯車装置1のトルク検出装置10の歪みゲージユニット5は、円弧状に検出セグメントA〜Dが連続して形成された歪みゲージパターンを備え、検出セグメントA〜Dの間からは外部配線用の端子部(1〜4)が引き出されている。歪みゲージユニット5を可撓性外歯歯車3のダイヤフラム13に貼り付け、3個の端子部を外部配線に接続するという簡単な作業により歪みゲージ5の貼り付け・配線作業が完了する。多数枚の直交2軸型の歪みゲージを位置決めしながら貼り付けてブリッジ回路構成用の配線を行う場合に比べて、配線が容易になり、設置場所も狭くてすみ、貼り付け誤差に起因した検出信号誤差も低減できる。
【選択図】 図5A
Description
前記可撓性外歯歯車の表面に貼り付けた歪みゲージユニットと、
前記歪みゲージユニットを用いて構成されるブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の出力信号に基づき前記トルクを検出する信号処理回路とを有し、
前記歪みゲージユニットは少なくとも一つの検出セグメントを備えた歪みゲージパターンを有しており、
前記検出セグメントは、一定の間隔で抵抗線を配列したグリッドパターンが所定形状となるように形成されたものであることを特徴としている。
図2A〜2Fおよび図3A〜3Dには、波動歯車装置1の可撓性外歯歯車3のダイヤフラム13(図1A参照)における内側表面13aに貼り付けられる歪みゲージユニット5として、単軸型の歪みゲージを用いた場合の貼り付け位置の各例を示してある。図2Aおよび2Bは図16A、16Bに対応している。図2Cおよび2Dも基本的には図16A、16Bに対応した構成であるが、楕円形に撓む可撓性外歯歯車3における長軸方向と短軸方向の引張り、圧縮、曲げなどの歪みが完全に同じ大きさにならないという非対称性を考慮したものであり、歪みゲージA、Bに対して歪みゲージC、Dをそれぞれ検出方向が反対となるように逆向きに貼り付けた構成としてある。ブリッジ回路6から得られる検出信号の合成信号は、図2A、2Bの場合には、(A+C)−(D+B)であるのに対して、図2C、2Dの場合には(A−C)+(D−B)となる。図2Eおよび2Fは図17A、17Bに対応する構成であり、図3A、3Bは図18A、18Bに対応する構成であり、図3C、3Dは図19A、19Bに対応する構成である。図3A、図3Cの場合においても、上記の非対称性を考慮して歪みゲージの向きを変える配置を採用することが可能である。
上記の各例は市販されている単軸型の歪みゲージを用いているが、この代わりに、特殊な歪みゲージパターンを備えた歪みゲージユニットを製作して用いることが考えられる。例えば、図18Aに示すような直交2軸型の歪みゲージを4組用いる代わりに、図4Aに示すように、歪みゲージユニット5として、ポリイミド樹脂等のシート100の表面にCu−Ni系材料などからなる歪みゲージパターンを形成したものを用いることができる。図示の歪みゲージパターンでは、直交2軸型の歪みゲージに対応する矢羽型の検出セグメントが4組(A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2)形成されており、さらに、これらのブリッジ配線パターンも一体形成された構成となっている。
ここで、上記の実施の形態2の歪みゲージパターンでは、各検出セグメントA1〜D2が半径方向に沿って形成されているので、当該歪みゲージパターンの内径を大きくし、外径を小さくすることが困難である。特に、小型の波動歯車装置の可撓性外歯歯車のダイヤフラムに歪みゲージユニット5を貼り付ける場合には、ダイヤフラムの外径が小さく、その中心には負荷側に連結されるボスが形成されているので、歪みゲージユニット5の外径を小さくし、内径を大きくする必要がある。
次に、図11A、11Bには、360度の範囲に亘るように単一の検出セグメントAが構成されている歪みゲージパターンを示してある。また、その両端には外部配線用の端子部(図における番号1、2で示す部分)も一体に形成されている。この構成に歪みゲージパターンを、波動歯車装置1の可撓性外歯歯車3のダイヤフラム13の表面に貼り付けると、360度全周に亘っての歪み検出ができるので、検出信号のリップル成分が平均化されてリップルが効果的に補償される。よって極めて簡単な歪みゲージパターンでありながら、波動歯車装置1の伝達トルクを極めて精度良く検出可能になる。
なお、図14A、14Bには、図5〜図13における検出セグメントA〜D、A1、A2を構成している抵抗線のグリッドパターン例を拡大して示してある。
2 剛性内歯歯車
3 可撓性外歯歯車
4 波動発生器
5 歪みゲージユニット
6 ブリッジ回路
7 信号処理回路
10 トルク検出装置
12 胴部
13 ダイヤフラム
13a 内側表面
A〜D、A1〜D1、A2〜D2 歪みゲージ(検出セグメント)
14 ボス
15 外歯
Claims (8)
- 可撓性外歯歯車の表面に貼り付けた歪みゲージユニットと、
前記歪みゲージユニットを用いて構成されるブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路の出力信号に基づき前記トルクを検出する信号処理回路とを有し、
前記歪みゲージユニットは少なくとも一つの検出セグメントを備えた歪みゲージパターンを有しており、
前記検出セグメントは、一定の間隔で抵抗線を配列したグリッドパターンが所定形状となるように形成されたものである波動歯車装置のトルク検出装置。 - 請求項1において、
前記歪みゲージパターンは、360度の円弧形状をした前記検出セグメントを備えている波動歯車装置のトルク検出装置。 - 請求項2において、
前記歪みゲージユニットは、第1の検出セグメントが形成された歪みゲージパターンを備えた第1の歪みゲージと、第2の検出セグメントが形成された歪みゲージパターンを備えた第2の歪みゲージとを備えた複合歪みゲージユニットであり、
前記第1の検出セグメントを形成している抵抗線のグリッドパターンは前記円弧形状の接線方向に対して45度傾斜した方向となるように形成されており、
前記第2の検出セグメントを形成している抵抗線のグリッドパターンは前記円弧形状の接線方向に対して45度傾斜した方向となるように形成されており、
前記第1の歪みゲージユニットと第2の歪みゲージユニットが、それぞれのグリッドパターンが直交する状態に積層されている波動歯車装置のトルク検出装置。 - 請求項1において、
前記歪みゲージパターンは、180度の円弧形状をした2つの前記検出セグメントを備えている波動歯車装置のトルク検出装置。 - 請求項1において、
前記歪みゲージパターンは、90度の円弧形状をした4つの連続した前記検出セグメントを備えている波動歯車装置のトルク検出装置。 - 請求項1において、
前記歪みゲージパターンは、45度の円弧形状をした少なくとも3つの前記検出セグメントを備えている波動歯車装置のトルク検出装置。 - 請求項1ないし6のうちのいずれかの項において、
前記歪みゲージパターンは、複数の前記検出セグメントを相互に接続して前記ブリッジ回路を構成するための配線パターンを備えている波動歯車装置のトルク検出装置。 - 請求項1ないし7のうちのいずれかの項において、
前記歪みゲージは、円環状のシートと、このシートの表面に形成された前記歪みゲージパターンとを備えており、
前記可撓性外歯歯車は、一端に外歯が形成されている半径方向に撓み可能な胴部と、この胴部の他端に連続して半径方向の内側あるいは外側に広がっている円環状のダイヤフラムとを備えており、
前記歪みゲージは、前記ダイヤフラムの表面に貼りつけられている波動歯車装置のトルク検出装置。
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