JP2021096105A - 回転角度検出センサ、トルク検出センサ、および動力伝達装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態に係る動力伝達装置1の縦断面図である。図2は、図1のA−A位置から見た動力伝達装置1の横断面図である。この動力伝達装置1は、モータから得られる第1回転数の回転運動を、第1回転数よりも低い第2回転数に減速させつつ後段へ伝達する装置である。動力伝達装置1は、例えば、ロボットの関節に、モータとともに組み込まれて使用される。ただし、本発明の動力伝達装置は、アシストスーツ、無人搬送台車などの他の装置に用いられるものであってもよい。
<2−1.トルク検出センサの構成>
トルク検出センサ40は、フレックスギア20にかかる周方向のトルクを検出するセンサである。図1に示すように、本実施形態では、円板状のダイヤフラム部221の円形の表面に、トルク検出センサ40が固定されている。
回転角度検出用抵抗線パターンP1は、フレックスギア20に入力される回転運動の回転角度を検出するためのパターンである。図3に示すように、回転角度検出用抵抗線パターンP1は、4つの第1抵抗線パターンR1と、4つの第2抵抗線パターンR2とを含む。
トルク検出用抵抗線パターンP2は、フレックスギア20にかかるトルクを検出するためのパターンである。図4に示すように、トルク検出用抵抗線パターンP2は、第3抵抗線パターンR3と、第4抵抗線パターンR4とを含む。
ただし、動力伝達装置1の駆動時には、フレックスギア20に、周期的な撓み変形が生じる。したがって、第3電圧計Vtの計測値は、本来計測したいトルクを反映した成分と、フレックスギア20の周期的な撓み変形に起因する誤差成分(リップル)が含まれる。当該誤差成分は、フレックスギア20に入力される回転運動の回転角度に応じて変化する。
また、上述の通り、導体層43の材料に、銅または銅を含む合金を用いると、トルク検出センサ40の材料費を抑えることができる。ただし、他の高価な材料と比べて、銅の抵抗値は、環境温度により変化しやすい。そこで、本実施形態では、温度の影響を補正するために、トルク検出センサ40に温度検出用抵抗線パターンP4を設けている。図4に示すように、温度検出用抵抗線パターンP4は、トルク検出用抵抗線パターンP2と同じ回路基板41の表面に配置されている。すなわち、表面側の導体層43が、温度検出用抵抗線パターンP4を含む。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されない。
9 中心軸
10 インタナルギア
20 フレックスギア
21 筒状部
22 平板部
23 外歯
30 波動発生器
40 トルク検出センサ
41 回路基板
42 絶縁層
43 導体層
44 両面接着テープ
221 ダイヤフラム部
222 肉厚部
411 本体部
412 フラップ部
C1 第1ホイートストンブリッジ回路
C2 第2ホイートストンブリッジ回路
Ct 第3ホイートストンブリッジ回路
P1 回転角度検出用抵抗線パターン
P2 トルク検出用抵抗線パターン
P3 信号処理回路
P4 温度検出用抵抗線パターン
R1,Ra〜Rd 第1抵抗線パターン
R2,Re〜Rh 第2抵抗線パターン
R3 第3抵抗線パターン
R4 第4抵抗線パターン
Rs 固定抵抗
V1 第1電圧計
V2 第2電圧計
Vt 第3電圧計
r1 第1抵抗線
r2 第2抵抗線
r3 第3抵抗線
r4 第4抵抗線
Claims (13)
- 円形体に入力される回転運動の回転角度を検出する回転角度検出センサであって、
導体層を有する基板
を備え、
前記導体層は、
周方向に等間隔に配置された複数の第1抵抗線パターンと、
前記第1抵抗線パターンと同心円状に、かつ、周方向において前記第1抵抗線パターンが配置されない領域に、等間隔に配置された複数の第2抵抗線パターンと、
を含み、
前記第1抵抗線パターンは、半径方向および周方向のいずれか一方向に延びる第1抵抗線が、直列に接続されたパターンであり、
前記第2抵抗線パターンは、前記一方向に延びる第2抵抗線が、直列に接続されたパターンである、回転角度検出センサ。 - 請求項1に記載の回転角度検出センサであって、
前記複数の第1抵抗線パターンおよび前記複数の第2抵抗線パターンはそれぞれ、ホイートストンブリッジ回路に組み込まれる、回転角度検出センサ。 - 請求項1または請求項2に記載の回転角度検出センサであって、
前記第1抵抗線パターンおよび前記第2抵抗線パターンは、それぞれ、円弧状である、回転角度検出センサ。 - 請求項3に記載の回転角度検出センサであって、
前記導体層は、
4つの前記第1抵抗線パターンと、
4つの前記第2抵抗線パターンと、
を有し、
前記第1抵抗線パターンおよび前記第2抵抗線パターンは、それぞれ、前記円形体の中心軸を中心として45°の角度範囲に広がる、回転角度検出センサ。 - 請求項4に記載の回転角度検出センサであって、
前記第1抵抗線パターンおよび前記第2抵抗線パターンは、全体として一つの円環状に広がる、回転角度検出センサ。 - 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の回転角度検出センサを含むトルク検出センサであって、
前記導体層は、
前記円形体に掛かるトルクを検出するためのトルク検出用抵抗線パターン
を含む、トルク検出センサ。 - 請求項6に記載のトルク検出センサであって、
前記回転角度検出センサにより検出される前記回転角度に基づいて、前記トルク検出用抵抗線パターンの計測値を補正する信号処理回路
を備える、トルク検出センサ。 - 請求項6または請求項7に記載のトルク検出センサであって、
前記導体層は、
前記円形体の温度を検出するための温度検出用抵抗線パターン
を含む、トルク検出センサ。 - 請求項6から請求項8までのいずれか一項に記載のトルク検出センサであって、
前記導体層の材料は、銅または銅を含む合金である、トルク検出センサ。 - 請求項6から請求項9までのいずれか一項に記載のトルク検出センサであって、
複数の前記導体層を有する、トルク検出センサ。 - 請求項6から請求項10までのいずれか一項に記載のトルク検出センサと、
前記円形体と、
を有する動力伝達装置。 - 請求項11に記載の動力伝達装置であって、
前記円形体は、
軸方向に筒状に延びる可撓性の筒状部と、
前記筒状部の外周面に設けられた複数の外歯と、
前記筒状部の軸方向の一方側から半径方向外側または半径方向内側に向けて広がる平板状のダイヤフラム部と、
を有し、
前記基板は、前記ダイヤフラム部に固定される、動力伝達装置。 - 請求項11に記載の動力伝達装置であって、
前記円形体は、
太陽輪の周囲を自転しながら公転する複数の遊星輪が内接するリングであり、
前記基板は、前記リングの表面に固定される、動力伝達装置。
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