JP2022037741A - 剥がれ検出システム - 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.センサ基板の構成>
センサ基板40は、フレックスギア20にかかるトルクを検出するためのセンサが搭載された基板である。図1に示すように、本実施形態では、円環状のダイヤフラム部221の円形の表面に、センサ基板40が固定されている。
回転角度検出センサS1は、ダイヤフラム部221の歪みに基づいて、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センサである。図4に示すように、回転角度検出センサS1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。
トルク検出センサS2は、ダイヤフラム部221の歪みに基づいて、フレックスギア20にかかるトルクを検出するセンサである。図5に示すように、トルク検出センサS2は、第3抵抗線パターンR3、第4抵抗線パターンR4とを含む。また、トルク検出センサS2は、図示しない中間導体層に、第5抵抗線パターンR5、および第6抵抗線パターンR6とを含む。
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、上述したトルク検出センサS2の計測値には、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)とが含まれる。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。
上述の通り、導体層44の材料に、銅または銅を含む合金を用いると、センサ基板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、本実施形態のセンサ基板40は、温度の影響を補正するために、温度センサS3を備えている。図5に示すように、温度センサS3は、フレックスギア20の周方向に沿って、円弧状または円環状に延びる第7抵抗線パターンR7を有する。
続いて、上述した回転角度検出センサS1またはトルク検出センサS2に関し、センサ基板40のフレックスギア20からの剥がれが発生したときに、その剥がれを検出する、剥がれ検出システムの機能について、説明する。図1、図4、および図5に示すように、本実施形態の動力伝達装置1は、剥がれ検出部60を有する。センサ基板40の信号処理回路46は、剥がれ検出部60と電気的に接続されている。剥がれ検出部60は、CPU等のプロセッサや各種のメモリを備えたコンピュータ、または電気回路基板により構成される。
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
11 内歯
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
31 カム
32 可撓性軸受
40 センサ基板
41 本体部
42 フラップ部
43 絶縁層
44 導体層
45 両面接着テープ
46 信号処理回路
47 定電流源
60 剥がれ検出部
221 ダイヤフラム部
C1 第1ブリッジ回路
C2 第2ブリッジ回路
C3 第3ブリッジ回路
C4 検出回路
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~R7 第3抵抗線パターン~第7抵抗線パターン
S1 回転角度検出センサ
S2 トルク検出センサ
S3 温度センサ
V1 第1電圧計
V2 第2電圧計
V3 第3電圧計
V4 第4電圧計
Claims (4)
- ギアを有する動力伝達装置と、
前記ギアに搭載され、前記ギアの歪みを検出する歪み検出センサと、
剥がれ検出部と、
を備えた剥がれ検出システムであって、
前記歪み検出センサは、
前記ギアに固着された基板と、
前記基板に搭載された抵抗線パターンと、
前記抵抗線パターンを有するブリッジ回路と、
を備え、
前記剥がれ検出部は、
前記基板の前記ギアからの剥がれが無い時に、前記ブリッジ回路から取得した正常時信号をあらかじめ参照信号として記憶しており、
前記参照信号の記憶時よりも後の時間に、前記ブリッジ回路から第1出力値を取得し、
前記第1出力値と前記参照信号との関係が、所定の正常範囲内であるか否かに基づいて、前記基板の前記ギアからの剥がれを検出する、剥がれ検出システム。 - 請求項1に記載の剥がれ検出システムであって、
前記歪み検出センサは、
前記ギアの歪みに基づいて、前記ギアにかかるトルクを検出するトルク検出センサと、
前記ギアの歪みに基づいて、前記ギア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と、
の少なくともいずれか1つを含み、
前記第1出力値および前記参照信号は、前記歪み検出センサに含まれる、前記回転角度検出センサおよび前記トルク検出センサの少なくともいずれか1つの出力である、剥がれ検出システム。 - 請求項1または請求項2に記載の剥がれ検出システムであって、
前記第1出力値と前記参照信号との差分から得られる波形の、振幅または位相がしきい値以上になると、剥がれ検出信号を出力する、剥がれ検出システム。 - 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の剥がれ検出システムであって、
前記ギアは、
波動歯車減速機のフレックスギアである、剥がれ検出システム。
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