JP2005274191A - Harmony speed reducer - Google Patents

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JP2005274191A JP2004084218A JP2004084218A JP2005274191A JP 2005274191 A JP2005274191 A JP 2005274191A JP 2004084218 A JP2004084218 A JP 2004084218A JP 2004084218 A JP2004084218 A JP 2004084218A JP 2005274191 A JP2005274191 A JP 2005274191A
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flexspline
speed reducer
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Iwao Sasaki
巌 佐々木
Shinji Yamashita
慎次 山下
Toshiyuki Kono
寿之 河野
Koji Kamimura
浩司 上村
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact harmony speed reducer capable of solving the problem of the large-size formation of the device and acquiring high-torque output characteristics and having few variations in a rated output level. <P>SOLUTION: The harmony speed reducer comprises a wave generator; a circular spline surrounding the wave generator inside; and a flexspline 43 surrounding the circular spline inside. The flexspline 43 is constituted of maraging steel. Slits 31 are formed in a section to be measured on which torque acts. A coil 2 is arranged with a prescribed gap from the section. The harmony speed reducer is provided with an impedance detection sensor for detecting torque acting on the flexspline 43 by a coil 23 as changes in impedance based on changes in the magnetic characteristics of the section to be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はロボットなどの駆動源に使用されるモータの減速機として使用される調和減速機の構造、特に、トルクセンサを組み込んだ調和減速機に関するものである。   The present invention relates to a structure of a harmonic speed reducer used as a speed reducer for a motor used for a drive source such as a robot, and more particularly to a harmonic speed reducer incorporating a torque sensor.

回転駆動系を有するロボットやマニピュレータの制御に、非接触でかつ小型のトルクセンサが要求されている。このようなトルクセンサには種々の方式があるが、非接触で小型化に有利な方式としては磁歪式トルクセンサがある。
図4は特許文献1に示されている従来の磁歪式トルクセンサを説明する図で、(a)は非接触で小型化に有利な従来の磁歪式トルクセンサの概略原理図、(b)はこれをモータと組み合わせた調和減速機を示す図である。
図4に示す磁歪式トルクセンサは、磁性体に力が印加されると磁性体の透磁率が変わるという逆磁歪効果を利用してトルク検出を行うものである。
図において、1は磁性体回転軸、2はコイル、3はモータ、4は調和減速機、5は負荷、33は膜である。
磁性体回転軸1の透磁率の変化は回転軸1の周囲に一定ギャップを保って巻いてあるコイル2またはコイルを巻いた磁気ヘッド(図示せず)のインピーダンス変化として検出する。このようなトルクセンサは負荷側回転軸に組み込んで使用される。たとえば、モータと組み合わせた調和減速機の場合、図4(b)のような構成になる。
図において、モータ3に調和減速機4を介して負荷5と回転軸1とが結合されており、この負荷側の回転軸1にトルクセンサ6が設けられている。調和減速機4ではモータ3のトルクがウエーブ・ジェネレータと、サーキュラ・スプラインと、フレクスプラインの3つの部品を介して負荷側の回転軸に伝達される。このうち、フレクスプラインは変形を必要とするため、板厚の薄い高強度を有するマルエージング鋼を用いて、長い筒状に成形されている。
ところが、図4のようにトルクセンサを出力軸に組み込んだ場合、出力軸はトルクセンサを構成する分だけ(普通20mm以上)長くする必要がある。その結果、この構成でロボットを作った場合、大形化するという問題があった。
特許第3440951号公報
A non-contact and small-sized torque sensor is required for control of a robot or manipulator having a rotational drive system. There are various types of such torque sensors, but there is a magnetostrictive torque sensor as a method that is non-contact and advantageous for downsizing.
4A and 4B are diagrams for explaining a conventional magnetostrictive torque sensor disclosed in Patent Document 1. FIG. 4A is a schematic principle diagram of a conventional magnetostrictive torque sensor that is non-contact and advantageous for downsizing, and FIG. It is a figure which shows the harmonic reduction gear which combined this with the motor.
The magnetostrictive torque sensor shown in FIG. 4 performs torque detection using the inverse magnetostrictive effect that the magnetic permeability of a magnetic material changes when a force is applied to the magnetic material.
In the figure, 1 is a magnetic rotating shaft, 2 is a coil, 3 is a motor, 4 is a harmonic speed reducer, 5 is a load, and 33 is a film.
A change in the magnetic permeability of the magnetic rotating shaft 1 is detected as a change in impedance of the coil 2 wound around the rotating shaft 1 with a constant gap or a magnetic head (not shown) wound with the coil. Such a torque sensor is used by being incorporated in a load side rotating shaft. For example, in the case of a harmonic reduction gear combined with a motor, the configuration is as shown in FIG.
In the figure, a load 5 and a rotary shaft 1 are coupled to a motor 3 via a harmonic speed reducer 4, and a torque sensor 6 is provided on the rotary shaft 1 on the load side. In the harmonic reduction gear 4, the torque of the motor 3 is transmitted to the load-side rotating shaft through three components: a wave generator, a circular spline, and a flex spline. Among these, since the flexspline requires deformation, it is formed into a long cylindrical shape using maraging steel having a thin plate and high strength.
However, when the torque sensor is incorporated into the output shaft as shown in FIG. 4, it is necessary to make the output shaft longer (usually 20 mm or more) as much as the torque sensor. As a result, when a robot is made with this configuration, there is a problem that the robot becomes large.
Japanese Patent No. 3440951

そこで上記課題を解決するものとして、同じく特許文献1に図5のような調和減速機が開示されている。
図において、2はコイル、33は膜、42はフレクスプラインである。
この調和減速機は、ウェーブジェネレータ、サーキュラスプラインおよびフレクスプラインからなり、フレクスプラインはトルクが作用する被測定部に真空技術により膜33を形成し、その周囲に一定の空隙を設けてコイル2を配置し、フレクスプライン42にかかるトルクを被測定部の磁気特性の変化に基づくインピーダンスの変化としてセンサで検出するものである。
図に示すように、フレクスプライン42の周部に膜加工を施した場合、装置の大形化の問題は解消し、高トルク出力特性は得られるものの、定格出力レベルのばらつきが生じた。これは、減速動作時にフレクスプラインの周部がトルク印加方向のみならずラジアル方向にも変形するために発生するものであると考えられる。
さらに、励磁・検出コイルにヨークを施さなかった場合、機器に組み込んだ際に、調和減速機および出力軸周囲のフレームを鉄にした場合、組込み前と出力特性が変化した。これはフレームに反力がかかり、その磁歪をコイルが検出したためであった。
Therefore, as a solution to the above problem, Patent Document 1 discloses a harmonic speed reducer as shown in FIG.
In the figure, 2 is a coil, 33 is a film, and 42 is a flexspline.
This harmonic speed reducer consists of a wave generator, a circular spline, and a flex spline. The flex spline forms a film 33 on the part to be measured on which the torque acts by a vacuum technique, and a coil 2 is provided with a certain gap around the film 33. Then, the torque applied to the flex spline 42 is detected by the sensor as a change in impedance based on a change in the magnetic characteristics of the part to be measured.
As shown in the figure, when film processing was performed on the peripheral portion of the flexspline 42, the problem of upsizing of the apparatus was solved, and high torque output characteristics were obtained, but variations in the rated output level occurred. This is considered to occur because the periphery of the flexspline is deformed not only in the torque application direction but also in the radial direction during the deceleration operation.
In addition, when the excitation / detection coil was not provided with a yoke, the output characteristics of the harmonic reducer and the output shaft around the iron were changed from those before installation when incorporated in equipment. This was because a reaction force was applied to the frame and the magnetostriction was detected by the coil.

本発明はこれらの問題点を改善したもので、装置の大形化の問題を解消し、高トルク出力特性が得られ、しかも定格出力レベルのばらつきのない小形の調和減速機を提供するものである。   The present invention has improved these problems, and provides a small harmonized speed reducer that eliminates the problem of upsizing of the apparatus, provides high torque output characteristics, and has no variation in rated output level. is there.

上記問題を解決するため、請求項1記載の調和減速機の発明は、ウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータを内部に囲むサーキュラスプラインと、および該サーキュラスプラインを内部に囲むフレクスプラインからなる調和減速機であって、前記フレクスプラインをマルエージング鋼で構成し、トルクが作用する被測定部位にスリット又は溝を形成し、該部位から一定の空隙を設けてコイルを配置し、前記フレクスプラインにかかるトルクを前記被測定部位の磁気特性の変化に基づくインピーダンスの変化として前記コイルによって検出するインピーダンス検出センサを備えたことを特徴とする。
請求項2記載の調和減速機の発明は、ウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータを内部に囲むサーキュラスプラインと、および該サーキュラスプラインを内部に囲むフレクスプラインからなる調和減速機であって、前記フレクスプラインをマルエージング鋼で構成し、トルクが作用する被測定部位に成膜技術により0.1μm〜30μm膜厚の膜を形成し、該部位から一定の空隙を設けてコイルを配置し、前記フレクスプラインにかかるトルクを前記被測定部位の磁気特性の変化に基づくインピーダンスの変化として前記コイルによって検出するインピーダンス検出センサを備えた調和減速機において、前記膜の材質を銅か、若しくは、銅合金かアルミニウム合金のいずれかでかつ熱膨張係数が前記マルエージング鋼より大きく、引っ張り強さが10kg/mm2 以上の特性を有している材料か、又はニッケル、ニッケル鉄合金、ニッケルコバルト合金、鉄コバルト合金、ニッケル鉄コバルト合金のいずれかで形成したことことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the harmonic speed reducer according to claim 1 is a harmonic speed reducer comprising a wave generator, a circular spline surrounding the wave generator, and a flexspline surrounding the circular spline. The flexspline is made of maraging steel, a slit or groove is formed in a measured portion where torque acts, a coil is arranged with a certain gap from the portion, and the torque applied to the flexspline is An impedance detection sensor is provided that detects the change in impedance based on the change in magnetic characteristics of the measurement site using the coil.
The harmonic speed reducer according to claim 2 is a harmonic speed reducer comprising a wave generator, a circular spline surrounding the wave generator, and a flex spline surrounding the circular spline. It is composed of maraging steel, and a film with a film thickness of 0.1 μm to 30 μm is formed on the part to be measured where torque acts, and a coil is arranged with a certain gap from the part, and the flexspline In a harmonic speed reducer equipped with an impedance detection sensor that detects such a torque as a change in impedance based on a change in magnetic characteristics of the part to be measured using the coil, the material of the film is copper, or a copper alloy or aluminum alloy. And the thermal expansion coefficient is larger than that of the maraging steel and It is characterized in that it is formed of a material having a tensile strength of 10 kg / mm 2 or more or any of nickel, nickel iron alloy, nickel cobalt alloy, iron cobalt alloy, nickel iron cobalt alloy. .

請求項3記載の調和減速機の発明は、ウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータを内部に囲むサーキュラスプラインと、および該サーキュラスプラインを内部に囲むフレクスプラインからなる調和減速機であって、前記フレクスプラインをマルエージング鋼で構成し、トルクが作用する被測定部位にスリット又は溝を形成し、かつ成膜技術により0.1μm〜30μm膜厚の膜を形成し、該部位から一定の空隙を設けてコイルを配置し、前記フレクスプラインにかかるトルクを前記被測定部位の磁気特性の変化に基づくインピーダンスの変化として前記コイルによって検出するインピーダンス検出センサを備えた調和減速機において、前記膜の材質を銅か、若しくは、銅合金かアルミニウム合金のいずれかでかつ熱膨張係数が前記マルエージング鋼より大きく、引っ張り強さが10kg/mm2 以上の特性を有している材料か、又はニッケル、ニッケル鉄合金、ニッケルコバルト合金、鉄コバルト合金、ニッケル鉄コバルト合金のいずれかで形成したことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項記載の調和減速機において、前記測定部位形成されるスリット、溝、膜は、半径方向に向かって斜めに延びる短冊状のものであり、これが複数個、円周に沿って形成されていることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項記載の調和減速機において、トルク減速伝達動作時の出力側の前記フレクスプラインがトルク減速伝達動作時入力側ラジアル面に対して概垂直面を有し、この概垂直面に前記被測定部位を有することを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項5記載の調和減速機において、前記被測定部位のインピーダンス検出センサの周囲に磁気ヨークを配置したことを特徴とする。
A harmonic speed reducer according to claim 3 is a harmonic speed reducer comprising a wave generator, a circular spline surrounding the wave generator, and a flex spline surrounding the circular spline. Constructed from maraging steel, slits or grooves are formed at the site to be measured where torque acts, and a film with a film thickness of 0.1 μm to 30 μm is formed by a film forming technique, and a certain gap is provided from the part to form a coil In a harmonic speed reducer equipped with an impedance detection sensor that detects the torque applied to the flexspline as an impedance change based on a change in magnetic characteristics of the measurement site by the coil, the material of the film is copper, Alternatively, it is either a copper alloy or an aluminum alloy and has a thermal expansion coefficient of Made of any material that is larger than aging steel and has a tensile strength of 10 kg / mm 2 or more, or nickel, nickel iron alloy, nickel cobalt alloy, iron cobalt alloy, nickel iron cobalt alloy It is characterized by.
According to a fourth aspect of the present invention, in the harmonic speed reducer according to any one of the first to third aspects, the slit, groove, and film formed in the measurement site are in a strip shape extending obliquely in the radial direction. And a plurality of these are formed along the circumference.
According to a fifth aspect of the present invention, in the harmonic reduction gear according to any one of the first to fourth aspects, the flexspline on the output side during the torque deceleration transmission operation is in relation to the input side radial surface during the torque deceleration transmission operation. It has a substantially vertical plane, and the measurement site is provided on the substantially vertical plane.
According to a sixth aspect of the present invention, in the harmonic speed reducer according to the fifth aspect, a magnetic yoke is disposed around the impedance detection sensor of the measurement site.

請求項1に記載の発明によると、トルクを検出する部位を磁歪を有するマルエージング鋼とすることができ、トルクの方向が判るようになると共に、減速手段とトルク検出の手段を同一部材とすることができ、トルクセンサを組み込んだ調和減速機を小型化することができる。
また、請求項2に記載の発明によると、マルエージング鋼の磁歪効果をより大きくすることができ、トルクによる出力信号を増大させることができ、感度がよくなる。
また、請求項3に記載の発明によると、請求項1に記載の発明と請求項2に記載の発明の両方の効果が得られ、トルクの方向が判ると共に、感度の良い調和減速機が得られる。
また、請求項4に記載の発明によると、信号を効率よく取り出せてしかもトルクセンサを小型化することができる。
また、請求項5に記載の発明によると、減速動作時にフレクスプラインにトルク以外の歪が印加されにくい部位をトルク検出部としたため、他の歪要素が検出部に入力されることなく、精度よくトルク検出ができる。
また、請求項6に記載の発明によると、検出部以外の要素、例えば鉄製のフレームからの磁気信号の影響を受けないので、他の歪要素や温度変化等に対して変動の少ないトルク検出ができる。
According to the first aspect of the present invention, the portion for detecting the torque can be made of maraging steel having magnetostriction, and the direction of the torque can be known, and the speed reduction means and the torque detection means are made the same member. The harmonic reduction gear incorporating the torque sensor can be downsized.
According to the invention described in claim 2, the magnetostriction effect of maraging steel can be further increased, the output signal due to torque can be increased, and the sensitivity is improved.
In addition, according to the invention described in claim 3, the effects of both the invention described in claim 1 and the invention described in claim 2 can be obtained, and the direction of torque can be determined and a sensitive reduction gear with high sensitivity can be obtained. It is done.
In addition, according to the fourth aspect of the invention, it is possible to efficiently extract signals and to reduce the size of the torque sensor.
According to the fifth aspect of the present invention, since the portion where the strain other than the torque is difficult to be applied to the flexspline during the deceleration operation is used as the torque detection unit, other distortion elements are not input to the detection unit, and the accuracy is high. Torque can be detected.
Further, according to the invention described in claim 6, since it is not affected by a magnetic signal from an element other than the detection unit, for example, an iron frame, torque detection with little variation with respect to other distortion elements and temperature changes can be performed. it can.

以下、本発明を実施例を示す図に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments.

本発明の実施例を図1に示す。
図1はフレクスプラインに磁歪式のトルクセンサを組み込んだ構成図で、(a)はフレクスプラインの正面縦断面図、(b)は側面図である。
図において、43はフレクスプライン、31はフレクスプライン43の端周部表面に機械研磨あるいは化学エッチングにより形成されたスリット31(又は、溝32)である。2はソレノイド式コイルで、21の励磁用コイルと22の検出用コイルから成っている。23はヨーク23である。
図のように、フレクスプライン43の端周部表面に機械研磨あるいは化学エッチングによりスリット31を入れたり溝32を形成し、この端周部直近にギャップ0.5mmを介してヨーク23を有するソレノイド式コイル2を配置している。
また、このソレノイドコイルには励磁用21、検出用コイル22が巻回されている。
このフレクスプライン43を用いて、調和減速機4を構成し、モータおよび負荷と組合せてトルク出力特性を調べた。
この結果、(1)溝加工を施した場合、定格トルクに対し、±5%の精度でトルクを検出できた。また、(2)スリット加工を施した場合は、±10%の精度でトルクを検出できた。
なお、何もスリットおよび溝加工を施さない場合は、トルク0から定格トルクまで精度30%で、正方向、負方向の区別がつかない信号しか得られなかった。
An embodiment of the present invention is shown in FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram in which a magnetostrictive torque sensor is incorporated in a flexspline, wherein (a) is a front longitudinal sectional view of the flexspline, and (b) is a side view.
In the figure, 43 is a flexspline, and 31 is a slit 31 (or groove 32) formed on the end peripheral surface of the flexspline 43 by mechanical polishing or chemical etching. Reference numeral 2 denotes a solenoid coil, which is composed of 21 excitation coils and 22 detection coils. Reference numeral 23 denotes a yoke 23.
As shown in the drawing, a slit 31 or a groove 32 is formed on the end peripheral surface of the flexspline 43 by mechanical polishing or chemical etching, and a yoke 23 is provided in the vicinity of the end peripheral portion with a gap of 0.5 mm. The coil 2 is arranged.
Further, an exciting coil 21 and a detecting coil 22 are wound around the solenoid coil.
Using this flexspline 43, the harmonized speed reducer 4 was constructed, and the torque output characteristics were examined in combination with the motor and the load.
As a result, (1) when groove processing was performed, the torque could be detected with an accuracy of ± 5% with respect to the rated torque. In addition, (2) when slit processing was performed, torque could be detected with an accuracy of ± 10%.
In addition, when no slit and groove processing was performed, only a signal that could not be distinguished from the positive direction and the negative direction was obtained with an accuracy of 30% from the torque 0 to the rated torque.

図2は、図1のフレクスプラインを組み込んだ調和減速機の断面斜視図である。
図において、41はウエーブ・ジェネレータ、42はサーキュラ・スプライン、43はフレクスプラインである。31はフレクスプライン43の端周部表面に形成されたスリット31(又は、溝32)である。また、2はソレノイド式コイルで、21の励磁用コイルと22の検出用コイルから成り、23はヨーク23である。
図2に示すとおり、モータのトルクはウエーブ・ジェネレータ41、サーキュラ・スプライン42、フレクスプライン43の3つの部品を介して負荷側の回転軸に伝達される。このうち、フレクスプライン43は変形を必要とするため、板厚の薄い高強度を有するマルエージング鋼を用いて長い筒状に成形されており、その端周部表面に機械研磨あるいは化学エッチングによりスリット31が形成されている。スリット31は貫通穴であるが、貫通しないでも良く、要は角のある部分を有すればよいので、同じ形状の溝でも同じ効果、すなわち、トルクの方向が判別可能となる効果が得られる。スリットや溝の形成によりトルクの方向が判別可能となる理由は、スリットや溝が形成されていない場合は膜の磁気異方性が+トルク、ートルク印加に対して同等なので方向検出ができないが、スリットや溝を形成しておくと、トルク印加時の最大応力の方向に膜の磁気異方性が付与されることにより、膜の磁気異方性がスリットや溝により付与され+トルク、ートルクの印加方向に対して磁気が異なるため、方向検出が可能となる。
FIG. 2 is a cross-sectional perspective view of a harmony reducer incorporating the flexspline of FIG.
In the figure, 41 is a wave generator, 42 is a circular spline, and 43 is a flexspline. Reference numeral 31 denotes a slit 31 (or groove 32) formed on the end peripheral surface of the flex spline 43. Reference numeral 2 denotes a solenoid coil, which is composed of 21 excitation coils and 22 detection coils, and 23 is a yoke 23.
As shown in FIG. 2, the torque of the motor is transmitted to the rotating shaft on the load side through three components: a wave generator 41, a circular spline 42, and a flex spline 43. Of these, the flex spline 43 needs to be deformed, so it is formed into a long cylindrical shape using maraging steel having a thin plate thickness and high strength, and slits are formed on its end peripheral surface by mechanical polishing or chemical etching. 31 is formed. Although the slit 31 is a through hole, it does not have to be penetrated. In short, it is only necessary to have a cornered portion, so that the same effect, that is, the effect that the direction of torque can be determined can be obtained even with a groove having the same shape. The reason why the direction of the torque can be determined by the formation of the slit or groove is that if the slit or groove is not formed, the magnetic anisotropy of the film is equivalent to + torque and -torque application, but the direction cannot be detected. If slits and grooves are formed, the magnetic anisotropy of the film is applied in the direction of the maximum stress when torque is applied, so that the magnetic anisotropy of the film is applied by the slits and grooves. Since the magnetism is different with respect to the application direction, the direction can be detected.

第2実施例は、実施例1のスリットや溝の代わりにその部位に膜の形成を行うものである。フレクスプライン43をトリクレン、純水、アルコールの順に超音波洗浄を施したのち、めっき浴にて銅、銅合金、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル鉄合金、ニッケルコバルト合金、鉄コバルト合金、ニッケル鉄コバルト合金の膜33を種々の厚さに形成した。このフレクスプライン端周部直近にギャップ0.5mmを介してヨーク23を有するソレノイド式コイル2を配置した。
なお、このソレノイドコイルには励磁用21、検出用22コイルが巻回されている。このフレクスプライン43を用いて、調和減速機4を構成し、モータおよび負荷と組合せてトルク出力・特性を調べた。
In the second embodiment, instead of the slits and grooves of the first embodiment, a film is formed at that portion. After ultrasonic cleaning of flexspline 43 in the order of trichrene, pure water and alcohol, copper, copper alloy, aluminum alloy, nickel, nickel iron alloy, nickel cobalt alloy, iron cobalt alloy, nickel iron cobalt alloy in plating bath The film 33 was formed in various thicknesses. A solenoid coil 2 having a yoke 23 is disposed in the vicinity of the end of the flexspline end with a gap of 0.5 mm.
In addition, the exciting coil 21 and the detecting coil 22 are wound around the solenoid coil. Using this flex spline 43, the harmonized speed reducer 4 was constructed, and the torque output and characteristics were examined in combination with the motor and the load.

I)銅、銅合金、アルミニウム合金のめっき膜33を施した場合:
(1)銅、銅合金、アルミニウム合金のめっき膜33を施した場合、0.05μm厚では、膜33を施さない場合と同等の出力レベルであった。
(2)膜厚が0.1μmの場合、膜付けを行なった後、400℃で熱処理を行なうと、実施例1の場合に比べ精度がさらに50%程度改善した。
(3)膜厚を1μm、5μm、10μmとした場合、精度向上が実施例1の場合に比べ60〜80%向上し、30μmで実施例1の場合に比べ精度がさらに50%程度改善した。
ただし、これらの場合も熱処理を行なわなければ同等であった。
(4)膜厚を50μmにしたところ、成膜の効果は見られなかった。
I) When plated film 33 of copper, copper alloy, or aluminum alloy is applied:
(1) When the plated film 33 of copper, copper alloy, or aluminum alloy was applied, the output level was the same as that when the film 33 was not applied at a thickness of 0.05 μm.
(2) When the film thickness was 0.1 μm, the heat treatment was performed at 400 ° C. after film deposition, and the accuracy was further improved by about 50% compared to the case of Example 1.
(3) When the film thickness was 1 μm, 5 μm, and 10 μm, the accuracy was improved by 60 to 80% compared to the case of Example 1, and the accuracy was further improved by about 50% compared to the case of Example 1 at 30 μm.
However, these cases were also equivalent if no heat treatment was performed.
(4) When the film thickness was 50 μm, no effect of film formation was observed.

II)ニッケル、ニッケル鉄合金、ニッケルコバルト合金、鉄コバルト合金、ニッケル鉄コバルト合金のめっき膜を施した場合:
(1)このめっき膜を施した場合は、成膜後400℃の熱処理を行なうことにより、熱処理を行なわないものより、10%の精度改善の効果が見られた。
(2)0.05μm厚では、膜を施さない場合と同等の出力レベルであった。
(3)膜厚が0.1μmの場合、実施例1の場合に比べ精度がさらに40%程度改善した。
(4)膜厚を1μm、5μm、10μmとした場合、精度向上が実施例1の場合に比べ50〜70%向上し、30μmで実施例1の場合に比べ精度がさらに40%程度改善した。
(5)なお、膜厚を50μmにすることは今回の実験では困難であった。
以上のように、実施例2によれば、膜を形成したことにより、実施例1の場合に比べ精度がさらに改善した。
II) When nickel, nickel iron alloy, nickel cobalt alloy, iron cobalt alloy, nickel iron cobalt alloy plating film is applied:
(1) When this plating film was applied, a heat treatment at 400 ° C. was performed after the film formation, and an effect of improving accuracy by 10% was seen compared to the case where the heat treatment was not performed.
(2) At 0.05 μm thickness, the output level was the same as when no film was applied.
(3) When the film thickness was 0.1 μm, the accuracy was further improved by about 40% compared to the case of Example 1.
(4) When the film thickness was 1 μm, 5 μm, and 10 μm, the accuracy was improved by 50 to 70% compared to the case of Example 1, and the accuracy was further improved by about 40% compared to the case of Example 1 at 30 μm.
(5) It was difficult to make the film thickness 50 μm in this experiment.
As described above, according to Example 2, the accuracy was further improved compared to Example 1 by forming the film.

第3実施例は、実施例1におけるスリットや溝を形成した後、さらににその部位に膜の形成を行うものである。
フレクスプライン43の端周部表面に機械研磨あるいは化学エッチングによりスリットを入れたり溝形成を行なった。その後、このフレクスプライン43をトリクレン、純水、アルコールの順に超音波洗浄を施したのち、めっき浴にて銅、銅合金、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル鉄合金、ニッケルコバルト合金、鉄コバルト合金、ニッケル鉄コバルト合金の膜33を種々の厚さに形成した。このフレクスプライン端周部直近にギャップ0.5mmを介してヨーク23を有するソレノイド式コイル2を配置した。
以上のように、実施例3によれば、実施例1と2の両方の効果を備えたものとなり、装置の大形化の問題を解消し、しかも定格出力レベルのばらつきのない、トルクの方向が判り、かつ高トルク出力特性が得られた。
In the third embodiment, after the slits and grooves in the first embodiment are formed, a film is further formed on the portion.
A slit or a groove was formed on the surface of the end peripheral portion of the flexspline 43 by mechanical polishing or chemical etching. Thereafter, the flexspline 43 is subjected to ultrasonic cleaning in the order of trichrene, pure water, and alcohol, and then copper, copper alloy, aluminum alloy, nickel, nickel iron alloy, nickel cobalt alloy, iron cobalt alloy, nickel in a plating bath. The iron-cobalt alloy film 33 was formed in various thicknesses. A solenoid coil 2 having a yoke 23 is disposed in the vicinity of the end of the flexspline end with a gap of 0.5 mm.
As described above, according to the third embodiment, the effects of both the first and second embodiments are achieved, the problem of the upsizing of the apparatus is solved, and the direction of torque without variation in the rated output level is eliminated. And high torque output characteristics were obtained.

このように、調和減速機を構成するフレクスプラインの端面にスリットあるいは溝を形成し、また、膜を施すことにより、この端面部の逆磁歪効果をヨーク付きコイルにより検出する構成を備えるので、スペースをとらず、調和減速機でトルクを検出することができる。   In this way, a slit or groove is formed on the end surface of the flexspline that constitutes the harmonic reduction gear, and a film is provided to detect the inverse magnetostriction effect of this end surface portion with a coil with a yoke. The torque can be detected by the harmonized speed reducer.

調和減速機は原動機器の出力を増大することができるので、電動機以外にも、油圧、エンジンなどの用途にも適用できる。   Since the harmonic reduction gear can increase the output of the prime mover, it can be applied not only to the electric motor but also to applications such as hydraulics and engines.

本発明の第1実施例に係るフレクスプラインに磁歪式のトルクセンサを組み込んだ構成図で、(a)はフレクスプラインの正面縦断面図、(b)は側面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the block diagram which incorporated the magnetostriction type torque sensor in the flexspline which concerns on 1st Example of this invention, (a) is a front longitudinal cross-sectional view of a flexspline, (b) is a side view. 図1のフレクスプラインを組み込んだ調和減速機の断面斜視図である。It is a cross-sectional perspective view of the harmonic reduction gear incorporating the flexspline of FIG. 本発明の第2実施例に係るフレクスプラインに磁歪式のトルクセンサを組み込んだ構成図で、(a)はフレクスプラインの正面縦断面図、(b)は側面図である。It is the block diagram which incorporated the magnetostriction type torque sensor in the flexspline which concerns on 2nd Example of this invention, (a) is a front longitudinal cross-sectional view of a flexspline, (b) is a side view. 従来の磁歪式トルクセンサを説明する図で、(a)は従来の磁歪式トルクセンサの概略原理図、(b)はこれをモータと組み合わせた調和減速機を示す図である。It is a figure explaining the conventional magnetostrictive torque sensor, (a) is a schematic principle figure of the conventional magnetostrictive torque sensor, (b) is a figure which shows the harmonic reduction gear which combined this with the motor. フレクスプラインに磁歪式のトルクセンサを組み込んだ従来技術2に係る構成図である。It is a block diagram which concerns on the prior art 2 which incorporated the magnetostrictive type torque sensor in the flexspline.

符号の説明Explanation of symbols

1 回転軸
2 ソレノイド式コイル
21 励磁用コイル
22 検出用コイル
23 ヨーク
31 スリット
32 溝
33 膜
4 調和減速機
41 ウエーブ・ジェネレータ
42 サーキュラ・スプライン
43 フレクスプライン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Solenoid coil 21 Excitation coil 22 Detection coil 23 Yoke 31 Slit 32 Groove 33 Film 4 Harmonic reducer 41 Wave generator 42 Circular spline 43 Flexspline

Claims (6)

ウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータを内部に囲むサーキュラスプラインと、および該サーキュラスプラインを内部に囲むフレクスプラインからなる調和減速機であって、前記フレクスプラインをマルエージング鋼で構成し、
トルクが作用する被測定部位にスリット又は溝を形成し、該部位から一定の空隙を設けてコイルを配置し、前記フレクスプラインにかかるトルクを前記被測定部位の磁気特性の変化に基づくインピーダンスの変化として前記コイルによって検出するインピーダンス検出センサを備えたことを特徴とする調和減速機。
A harmonic speed reducer comprising a wave generator, a circular spline surrounding the wave generator, and a flexspline surrounding the circular spline, the flexspline being made of maraging steel,
A slit or groove is formed in the measurement site where torque acts, a coil is arranged with a certain gap from the site, and the torque applied to the flexspline is changed based on the change in the magnetic characteristics of the measurement site. A harmonic speed reducer characterized by comprising an impedance detection sensor for detecting by the coil.
ウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータを内部に囲むサーキュラスプラインと、および該サーキュラスプラインを内部に囲むフレクスプラインからなる調和減速機であって、前記フレクスプラインをマルエージング鋼で構成し、
トルクが作用する被測定部位に成膜技術により0.1μm〜30μm膜厚の膜を形成し、該部位から一定の空隙を設けてコイルを配置し、前記フレクスプラインにかかるトルクを前記被測定部位の磁気特性の変化に基づくインピーダンスの変化として前記コイルによって検出するインピーダンス検出センサを備えた調和減速機において、
前記膜の材質を銅か、若しくは、銅合金かアルミニウム合金のいずれかでかつ熱膨張係数が前記マルエージング鋼より大きく、引っ張り強さが10kg/mm2 以上の特性を有している材料か、又はニッケル、ニッケル鉄合金、ニッケルコバルト合金、鉄コバルト合金、ニッケル鉄コバルト合金のいずれかで形成したことを特徴とする調和減速機。
A harmonic speed reducer comprising a wave generator, a circular spline surrounding the wave generator, and a flexspline surrounding the circular spline, the flexspline being made of maraging steel,
A film having a film thickness of 0.1 μm to 30 μm is formed by a film forming technique on a measurement site where torque acts, a coil is arranged with a certain gap from the site, and the torque applied to the flexspline is measured on the measurement site In a harmonic speed reducer equipped with an impedance detection sensor that detects an impedance change based on a change in magnetic characteristics of the coil,
The material of the film is copper, or a material having a characteristic that the thermal expansion coefficient is larger than that of the maraging steel and the tensile strength is 10 kg / mm 2 or more, either copper alloy or aluminum alloy, Alternatively, a harmonized speed reducer formed of any one of nickel, nickel iron alloy, nickel cobalt alloy, iron cobalt alloy, and nickel iron cobalt alloy.
ウェーブジェネレータと、該ウェーブジェネレータを内部に囲むサーキュラスプラインと、および該サーキュラスプラインを内部に囲むフレクスプラインからなる調和減速機であって、前記フレクスプラインをマルエージング鋼で構成し、
トルクが作用する被測定部位にスリット又は溝を形成し、かつ成膜技術により0.1μm〜30μm膜厚の膜を形成し、該部位から一定の空隙を設けてコイルを配置し、前記フレクスプラインにかかるトルクを前記被測定部位の磁気特性の変化に基づくインピーダンスの変化として前記コイルによって検出するインピーダンス検出センサを備えた調和減速機において、
前記膜の材質を銅か、若しくは、銅合金かアルミニウム合金のいずれかでかつ熱膨張係数が前記マルエージング鋼より大きく、引っ張り強さが10kg/mm2 以上の特性を有している材料か、又はニッケル、ニッケル鉄合金、ニッケルコバルト合金、鉄コバルト合金、ニッケル鉄コバルト合金のいずれかで形成したことを特徴とする調和減速機。
A harmonic speed reducer comprising a wave generator, a circular spline surrounding the wave generator, and a flexspline surrounding the circular spline, the flexspline being made of maraging steel,
A slit or groove is formed in a measurement target site where torque acts, and a film having a film thickness of 0.1 μm to 30 μm is formed by a film forming technique, and a coil is arranged with a certain gap from the part, and the flexspline In a harmonic speed reducer equipped with an impedance detection sensor that detects the torque applied to the coil as a change in impedance based on a change in magnetic characteristics of the measurement site,
The material of the film is copper, or a material having a characteristic that the thermal expansion coefficient is larger than that of the maraging steel and the tensile strength is 10 kg / mm 2 or more, either copper alloy or aluminum alloy, Alternatively, a harmonized speed reducer formed of any one of nickel, nickel iron alloy, nickel cobalt alloy, iron cobalt alloy, and nickel iron cobalt alloy.
前記測定部位形成されるスリット、溝、膜は、半径方向に向かって斜めに延びる短冊状のものであり、これが複数個、円周に沿って形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の調和減速機。   The slits, grooves, and films formed in the measurement site are strips extending obliquely in the radial direction, and a plurality of the slits, grooves, and films are formed along the circumference. The harmonic reduction device according to any one of 3. トルク減速伝達動作時の出力側の前記フレクスプラインがトルク減速伝達動作時入力側ラジアル面に対して概垂直面を有し、この概垂直面に前記被測定部位を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の調和減速機。   The output side flex spline at the time of torque deceleration transmission operation has a substantially vertical plane with respect to the input side radial surface at the time of torque deceleration transmission operation, and has the portion to be measured on the substantially vertical plane. The harmonic reduction gear of any one of 1-4. 前記被測定部位のインピーダンス検出センサの周囲に磁気ヨークを配置したことを特徴とする請求項5記載の調和減速機。   6. The harmonic reduction gear according to claim 5, wherein a magnetic yoke is disposed around an impedance detection sensor at the measurement site.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010249733A (en) * 2009-04-17 2010-11-04 Honda Motor Co Ltd Magnetostrictive torque sensor and method for manufacturing the same
KR101766032B1 (en) * 2015-09-02 2017-08-23 현대자동차주식회사 System and method for measuring output torque of driving module compring harmonic drive

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05231967A (en) * 1992-02-19 1993-09-07 Yaskawa Electric Corp Magnetostrictive torque sensor
JPH07103291A (en) * 1992-03-16 1995-04-18 Yaskawa Electric Corp Harmonic drive reduction gear
JPH09166506A (en) * 1995-12-18 1997-06-24 Yaskawa Electric Corp Magnetostrictive distortion sensor
JPH10227704A (en) * 1997-02-14 1998-08-25 Honda Motor Co Ltd Torque sensor
JP2001041833A (en) * 1999-08-03 2001-02-16 Shinko Electric Co Ltd Torque sensor element and its manufacture
JP2003344186A (en) * 2002-05-24 2003-12-03 Mitsubishi Materials Corp Method for manufacturing magnetostrictive torque sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05231967A (en) * 1992-02-19 1993-09-07 Yaskawa Electric Corp Magnetostrictive torque sensor
JPH07103291A (en) * 1992-03-16 1995-04-18 Yaskawa Electric Corp Harmonic drive reduction gear
JPH09166506A (en) * 1995-12-18 1997-06-24 Yaskawa Electric Corp Magnetostrictive distortion sensor
JPH10227704A (en) * 1997-02-14 1998-08-25 Honda Motor Co Ltd Torque sensor
JP2001041833A (en) * 1999-08-03 2001-02-16 Shinko Electric Co Ltd Torque sensor element and its manufacture
JP2003344186A (en) * 2002-05-24 2003-12-03 Mitsubishi Materials Corp Method for manufacturing magnetostrictive torque sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010249733A (en) * 2009-04-17 2010-11-04 Honda Motor Co Ltd Magnetostrictive torque sensor and method for manufacturing the same
KR101766032B1 (en) * 2015-09-02 2017-08-23 현대자동차주식회사 System and method for measuring output torque of driving module compring harmonic drive

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