JP2023106727A - 検出装置、減速機、ロボット、および診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】減速機に異常が発生する前に、減速機の状態の変化を検出できる技術を提供する。【解決手段】減速機１は、環状の歯車２０と、歯車に配置されたひずみゲージと、検出装置４２とを有する。検出装置４２は、診断値出力部、記憶部、比較部、および信号出力部を有する。診断値出力部は、ひずみゲージの出力信号に基づいた診断値を出力する。記憶部は、第１の基準値を記憶する。比較部は、診断値と第１の基準値とを比較する。信号出力部は、診断値が第１の基準値に到達した場合に、第１信号を出力する。これにより、減速機１に異常が発生する前に、減速機の状態の変化を検出できる。【選択図】図２

Description

本発明は、検出装置、減速機、ロボット、および診断方法に関する。

近年、ロボットの関節などに搭載される減速機の需要が高まっている。減速機は、長期の使用により状態が変化する場合がある。このため、減速機の異常を検出することが求められている。減速機の異常を検出する技術として、例えば、減速機のモータ側の回転軸の回転を検出する第１エンコーダと、減速機の負荷側の回転軸の回転を検出する第２エンコーダと、第１エンコーダの出力を減速機の減速比で除算して得られる第１検出値と第２エンコーダの出力から得られる第２検出値との差分値を求める差分検出部と、差分値に基づいて減速機の歯飛びの発生を検出する歯飛び検出部と、を備え、歯飛び検出部が、差分値と予め定めた閾値とを比較し、差分値が閾値よりも大きい又は閾値以上であるときに減速機の歯飛びの発生を検出する技術がある。（特許文献１）。
国際公開第２０１４／０９８００８号

しかしながら、上記の文献に記載された技術は、モータ側の回転軸の回転を検出する第１エンコーダと、減速機の負荷側の回転軸の回転を検出する第２エンコーダとを用いて、減速機に歯飛びが発生した場合に、検出を行うものである。従来の技術では、モータ側の回転軸の回転を検出する第１エンコーダと、減速機の負荷側の回転軸の回転を検出する第２エンコーダと、が必要であり、減速機に歯飛び等の異常が発生する前に、減速機の状態の変化を検出することはできない。

本発明の目的は、減速機に異常が発生する前に、減速機の状態の変化を検出できる技術を提供することを目的とする。

第１発明は、減速機が有する環状の歯車に配置されたひずみゲージの出力信号に基づいて、前記減速機の状態を診断する検出装置であって、前記出力信号に基づいた診断値を出力する診断値出力部と、第１の基準値を記憶する記憶部と、前記診断値と前記第１の基準値とを比較する比較部と、前記比較部での比較結果に基づいて第１信号を出力する信号出力部と、を有し、前記信号出力部は、前記診断値が前記第１の基準値に到達した場合に、前記第１信号を出力する。

第２発明は、減速機が有する環状の歯車に配置されたひずみゲージの出力信号に基づいて、前記減速機の状態を診断する検出装置であって、前記減速機は、複数の前記ひずみゲージにより構成されるブリッジ回路を２組有し、前記ひずみゲージは、径方向に延びる抵抗線が配置されたパターンまたは周方向に延びる抵抗線が配置されたパターンを含み、前記出力信号は、前記ブリッジ回路の出力信号であり、２組の前記ブリッジ回路の前記出力信号の位相差が、第１の基準値に到達した場合に、第１信号を出力する。

第３発明は、減速機が有する環状の歯車に配置されたひずみゲージの出力信号に基づいて、前記減速機の状態を診断する診断方法であって、前記出力信号に基づき、診断値を出力するステップと、前記診断値と、第１の基準値とを比較するステップと、前記比較の結果に基づいて第１信号を出力するステップと、を有し、前記診断値が前記第１の基準値に到達した場合に、前記第１信号が出力される。

第１発明から第３発明によれば、歯車に配置されたひずみゲージの出力信号に基づく診断値が、第１の基準値に到達した場合に、第１信号を出力する。これにより、減速機に異常が発生する前に、減速機の状態の変化を検出できる。

図１は、ロボットの概要図である。 図２は、減速機の縦断面図である。 図３は、減速機の横断面図である。 図４は、可撓性外歯歯車の部分縦断面図である。 図５は、基板の平面図である。 図６は、基板の部分平面図である。 図７は、ブリッジ回路の回路図である。 図８は、ブリッジ回路の回路図である。 図９は、ブリッジ回路の回路図である。 図１０は、２組のブリッジ回路の出力信号の時間変化を示したグラフである。 図１１は、検出装置の診断処理に関する機能を、概念的に示したブロック図である。 図１２は、第１診断処理の流れを示したフローチャートである。 図１３は、第１診断処理における診断値の経時変化の例を示したグラフである。 図１４は、検出装置の第２診断処理に関する機能を、概念的に示したブロック図である。 図１５は、第２診断処理の流れを示したフローチャートである。 図１６は、第２診断処理における診断値の経時変化の例を示したグラフである。 図１７は、検出装置の第３診断処理に関する機能を、概念的に示したブロック図である。 図１８は、第３診断処理の流れを示したフローチャートである。

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

＜１．ロボットについて＞
図１は、一実施形態に係る減速機１を搭載したロボット１００の概要図である。ロボット１００は、例えば、工業製品の製造ラインにおいて、部品の搬送、加工、組立等の作業を行う、いわゆる産業用ロボットである。図１に示すように、ロボット１００は、ベースフレーム１０１、アーム１０２、モータ１０３、および減速機１を備える。

アーム１０２は、ベースフレーム１０１に対して、回動可能に支持されている。モータ１０３および減速機１は、ベースフレーム１０１とアーム１０２との間の関節部に、組み込まれている。モータ１０３に駆動電流が供給されると、モータ１０３から回転運動が出力される。また、モータ１０３から出力される回転運動は、減速機１により減速されて、アーム１０２へ伝達される。これにより、ベースフレーム１０１に対してアーム１０２が、減速後の速さで回動する。

上記の通り、ロボット１００は、減速機１を備える。減速機１は、後述する検出装置４２により、減速機１の状態を診断する機能を有する。これにより、高機能なロボット１００を実現できる。

＜２．減速機の構成＞
続いて、減速機１の詳細な構造について、説明する。

なお、以下では、減速機１の中心軸９と平行な方向を「軸方向」、減速機１の中心軸９に直交する方向を「径方向」、減速機１の中心軸９を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は、略平行な方向も含む。また、上記の「直交する方向」は、略直交する方向も含む。

図２は、一実施形態に係る減速機１の縦断面図である。図３は、図２のＡ－Ａ位置から見た減速機１の横断面図である。図の煩雑化を避けるため、図３においては、断面を示すハッチングが省略されている。減速機１は、モータ１０３から得られる第１回転速度の回転運動を、第１回転速度よりも低い第２回転速度に減速する装置である。減速機１は、可撓性外歯歯車２０と、ひずみゲージＲａからＲｌ（図５参照）と、検出装置４２とを備える。また、本実施形態の減速機１は、内歯歯車１０および波動発生器３０を、さらに備える。

後述の通り、減速機１は、検出装置４２により、減速機１の状態を診断する機能を有する。これにより、高機能な減速機１を実現できる。

内歯歯車１０は、中心軸９を中心とする円環状の歯車である。内歯歯車１０は、ベースフレーム１０１に対して固定される。内歯歯車１０は、可撓性外歯歯車２０と噛み合う。内歯歯車１０は、後述する外歯２２の径方向外側に配置される。内歯歯車１０の剛性は、可撓性外歯歯車２０の後述する胴部２１の剛性よりも、十分に高い。このため、内歯歯車１０は、実質的に剛体とみなすことができる。内歯歯車１０は、複数の内歯１１を有する。複数の内歯１１は、内歯歯車１０の径方向内側面から、径方向内方へ突出する。複数の内歯１１は、内歯歯車１０の内周面において、周方向に一定のピッチで配列されている。

可撓性外歯歯車２０は、撓み変形可能な環状の歯車である。可撓性外歯歯車２０は、アーム１０２に対して固定される。可撓性外歯歯車２０は、中心軸９を中心として回転可能に支持される。図２および図３に示すように、可撓性外歯歯車２０は、胴部２１と、複数の外歯２２と、環状板部２３とを有する。

胴部２１は、後述するベース部２３１の径方向端部から軸方向に延びる、筒状の部分である。本実施形態では、胴部２１は、ベース部２３１の径方向内端部から、軸方向一方側へ向けて延びる。胴部２１の軸方向一方側の端部は、波動発生器３０の径方向外側、かつ、内歯歯車１０の径方向内側に位置する。胴部２１は、可撓性を有するため、径方向に変形可能である。特に、胴部２１の軸方向一方端は、他の部分よりも大きく径方向に変位可能である。

複数の外歯２２は、胴部２１の径方向外側面から、径方向外方に突出する。複数の外歯２２は、胴部２１の軸方向一方端の径方向外側面に配置される。複数の外歯２２は、周方向に一定のピッチで配列されている。複数の外歯２２の一部と、上述した複数の内歯１１の一部とは、互いに噛み合う。内歯歯車１０が有する内歯１１の数と、可撓性外歯歯車２０が有する外歯２２の数とは、僅かに相違する。

環状板部２３は、ベース部２３１および肉厚部２３２を有する。すなわち、可撓性外歯歯車２０は、ベース部２３１を有する。ベース部２３１は、中心軸９を囲み、中心軸９と交差する方向に広がる。ベース部２３１は、好ましくは、中心軸９に対して直交する面に沿って広がる。ベース部２３１は、胴部２１の軸方向他方側の端部から、径方向外側へ向けて広がる。また、ベース部２３１は、中心軸９を囲む環状である。ベース部２３１は、薄肉状であるため、僅かに撓み変形可能である。

肉厚部２３２は、ベース部２３１の径方向外側に位置する、円環状の部分である。肉厚部２３２は、ベース部２３１の径方向外側の端部から、さらに径方向外方へ広がる。肉厚部２３２の軸方向の厚みは、ベース部２３１の軸方向の厚みよりも大きい。肉厚部２３２は、アーム１０２に、例えばボルトで固定される。

波動発生器３０は、可撓性外歯歯車２０に撓み変形を発生させる機構である。波動発生器３０は、外歯２２の径方向内方に配置される。本実施形態の波動発生器３０は、カム３１と可撓性軸受３２とを有する。カム３１は、中心軸９を中心として回転可能に支持される。カム３１の径方向外側面は、軸方向に視たときに楕円形である。可撓性軸受３２は、撓み変形可能な軸受である。可撓性軸受３２は、カム３１の径方向外側面と、可撓性外歯歯車２０の胴部２１の径方向内側面との間に配置される。したがって、カム３１と胴部２１とは、異なる回転速度で回転できる。

可撓性軸受３２の内輪は、カム３１の径方向外側面に接触する。可撓性軸受３２の外輪は、胴部２１の径方向内側面に接触する。このため、胴部２１は、カム３１の径方向外側面に沿った楕円形状に変形する。その結果、当該楕円の長軸の両端に相当する２箇所において、可撓性外歯歯車２０の外歯２２と、内歯歯車１０の内歯１１とが噛み合う。周方向の他の位置においては、外歯２２と内歯１１とが噛み合わない。

カム３１は、モータ１０３の出力シャフト（図示省略）に接続される。モータ１０３を駆動させると、カム３１は、中心軸９を中心として第１回転速度で回転する。これにより、可撓性外歯歯車２０の上述した楕円の長軸も、第１回転速度で回転する。そうすると、外歯２２と内歯１１との噛み合い位置も、周方向に第１回転速度で変化する。また、上述の通り、内歯歯車１０の内歯１１の数と、可撓性外歯歯車２０の外歯２２の数とは、僅かに相違する。この歯数の差によって、カム３１の１回転ごとに、外歯２２と内歯１１との噛み合い位置が、周方向に僅かに変化する。その結果、内歯歯車１０に対して可撓性外歯歯車２０が、中心軸９を中心として、第１回転速度よりも低い第２回転速度で回転する。

＜３．トルクセンサについて＞
続いて、トルクセンサ４０について説明する。トルクセンサ４０は、可撓性外歯歯車２０にかかるトルクを検出するためのセンサである。図２に示すように、トルクセンサ４０は、基板４１と、検出装置４２とを有する。基板４１は、可撓性外歯歯車２０のベース部２３１に配置される。

図４は、基板４１の付近における可撓性外歯歯車２０の部分縦断面図である。図４に示すように、可撓性外歯歯車２０のベース部２３１は、中心軸９に対して交差し、かつ、中心軸９を中心として円環状に広がる表面２３４を有する。表面２３４は、ベース部２３１の軸方向他方側の面である。基板４１は、ベース部２３１の当該表面２３４に固定される。

図４に示すように、基板４１は、絶縁層４１１および導体層４１２を有する。絶縁層４１１は、柔軟に変形可能である。絶縁層４１１は、中心軸９に対して交差する方向に広がる。また、絶縁層４１１は、中心軸９を中心とする円環状である。絶縁層４１１は、絶縁体である樹脂または無機絶縁材料からなる。絶縁層４１１は、ベース部２３１の表面２３４に配置される。

導体層４１２は、絶縁層４１１の表面に形成される。すなわち、導体層４１２は、ベース部２３１に配置される。導体層４１２の材料には、例えば、銅合金、クロム合金、または銅が使用される。

図５は、基板４１の平面図である。図５に示すように、導体層４１２は、複数のひずみゲージＲａからＲｄを有する。複数のひずみゲージＲａからＲｄは、可撓性外歯歯車２０にかかるトルクを検出するための抵抗器である。本実施形態では、導体層４１２に、４つのひずみゲージＲａからＲｄが含まれる。

ひずみゲージＲａとひずみゲージＲｂは、周方向に間隔をあけて配置されている。ひずみゲージＲａおよびひずみゲージＲｂは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。ひずみゲージＲａとひずみゲージＲｂとは、同心かつ線対称に配置される。また、中心軸９からひずみゲージＲａまでの径方向の距離と、中心軸９からひずみゲージＲｂまでの径方向の距離と、は略同一である。

ひずみゲージＲｃおよびひずみゲージＲｄは、ひずみゲージＲａおよびひずみゲージＲｂよりも、径方向外側に配置される。より具体的には、ひずみゲージＲｃは、ひずみゲージＲａの径方向外側に配置され、ひずみゲージＲｄは、ひずみゲージＲｂの径方向外側に配置される。

ひずみゲージＲｃとひずみゲージＲｄは、周方向に間隔をあけて配置されている。ひずみゲージＲｃおよびひずみゲージＲｄは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。ひずみゲージＲｃとひずみゲージＲｄとは、同心かつ線対称に配置される。また、中心軸９からひずみゲージＲｃまでの径方向の距離と、中心軸９からひずみゲージＲｄまでの径方向の距離と、は略同一である。

図６は、基板４１の部分平面図である。図６に示すように、ひずみゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、それぞれ、径方向および周方向に対して傾斜した抵抗線ｒ１が、周方向に繰り返し配置されたパターンを含む。具体的には、４つのひずみゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、それぞれ、１本の導線がジグザグに曲折しながら周方向に延びる。複数の抵抗線ｒ１は、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。

ひずみゲージＲａの抵抗線ｒ１は、径方向に対して、周方向一方側に傾斜する。ひずみゲージＲｂの抵抗線ｒ１は、径方向に対して、周方向他方側に傾斜する。ひずみゲージＲｃの抵抗線ｒ１は、径方向に対して、周方向他方側に傾斜する。ひずみゲージＲｄの抵抗線ｒ１は、径方向に対して、周方向一方側に傾斜する。

径方向に対する抵抗線ｒ１の傾斜角度は、例えば４５°である。周方向に隣り合う抵抗線ｒ１の端部同士は、径方向内側または径方向外側で交互に接続される。これにより、複数の抵抗線ｒ１が、全体として直列に接続される。

４つのひずみゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、互いに接続されて、ブリッジ回路Ｃ１を構成する。すなわち、減速機１は、複数のひずみゲージＲａからＲｄにより構成されるブリッジ回路Ｃ１を有する。

図７は、当該ブリッジ回路Ｃ１の回路図である。図７に示すように、ひずみゲージＲａとひずみゲージＲｂとは、この順に直列に接続される。ひずみゲージＲｃとひずみゲージＲｄとは、この順に直列に接続される。そして、電源電圧の＋極と－極との間において、２つのひずみゲージＲａ，Ｒｂの列と、２つのひずみゲージＲｃ，Ｒｄの列とが、並列に接続される。また、２つのひずみゲージＲａ，Ｒｂの中間点Ｍ１１と、２つのひずみゲージＲｃ，Ｒｄの中間点Ｍ１２とが、電圧計Ｖ１に接続される。

各ひずみゲージＲａからＲｄの抵抗値は、ベース部２３１にかかるトルクに応じて変化する。つまり、本実施形態では、４つのひずみゲージＲａからＲｄの各抵抗線ｒ１の抵抗値が、ベース部２３１にかかるトルクに応じて変化する。例えば、ベース部２３１に、中心軸９を中心として、周方向の一方側へ向かうトルクがかかると、ひずみゲージＲａ，Ｒｄの各抵抗線ｒ１の抵抗値が低下し、ひずみゲージＲｂ，Ｒｃの各抵抗線ｒ１の抵抗値が増加する。一方、ベース部２３１に、中心軸９を中心として、周方向の他方側へ向かうトルクがかかると、ひずみゲージＲａ，Ｒｄの各抵抗線ｒ１の抵抗値が増加し、ひずみゲージＲｂ，Ｒｃの各抵抗線ｒ１の抵抗値が低下する。このように、ひずみゲージＲａ，Ｒｄと、ひずみゲージＲｂ，Ｒｃとは、トルクに対して互いに逆向きの抵抗値変化を示す。

そして、４つのひずみゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの各抵抗値が変化すると、２つのひずみゲージＲａ，Ｒｂの中間点Ｍ１１と、２つのひずみゲージＲｃ，Ｒｄの中間点Ｍ１２との間の電位差が変化するので、電圧計Ｖ１の出力信号も変化する。したがって、この電圧計Ｖ１の出力信号に基づいて、ベース部２３１にかかるトルクの向きおよび大きさを検出することができる。

検出装置４２は、複数のひずみゲージＲａからＲｄおよび電圧計Ｖ１と、電気的に接続されている。検出装置４２は、減速機１が有する環状の歯車に配置されたひずみゲージの出力信号に基づいて、減速機１の状態を診断する。検出装置４２は、可撓性外歯歯車２０に取り付けられていてもよく、あるいは、可撓性外歯歯車２０から離れた位置に設けられていてもよい。電圧計Ｖ１の出力信号は、検出装置４２へ入力される。検出装置４２は、電圧計Ｖ１の出力信号に基づいて、ベース部２３１にかかるトルクの向きおよび大きさを示す検出信号を出力する。

＜４．リップル補正について＞
上述の通り、減速機１の駆動時には、可撓性外歯歯車２０に、周期的な撓み変形が生じる。このため、電圧計Ｖ１の出力信号には、本来計測したいトルクを反映した成分と、可撓性外歯歯車２０の周期的な撓み変形に起因する誤差成分（リップル誤差）とが含まれる。当該リップル誤差は、可撓性外歯歯車２０に入力される回転運動の回転角度に応じて、周期的に変化する。

そこで、本実施形態の検出装置４２は、上記のリップル誤差をキャンセルするための補正処理（リップル補正）を行う。以下では、このリップル補正について、説明する。

図５に示すように、本実施形態の導体層４１２は、複数のひずみゲージＲｅからＲｌを有する。複数のひずみゲージＲｅからＲｌは、可撓性外歯歯車２０に入力される回転運動の回転角度を検出するための抵抗器である。本実施形態では、導体層４１２に、８つのひずみゲージＲｅからＲｌが含まれる。

８つのひずみゲージＲｅからＲｌは、周方向に間隔をあけて配置される。８つのひずみゲージＲｅからＲｌは、それぞれ、１本の導線により形成される。各ひずみゲージＲｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈ，Ｒｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌは、周方向に沿って円弧状に広がる。

ひずみゲージＲｅからＲｌは、径方向に延びる抵抗線が配置されたパターンまたは周方向に延びる抵抗線が配置されたパターンを含む。本実施形態では、８つのひずみゲージＲｅからＲｌは、それぞれ、周方向に延びる抵抗線ｒ２が配置されたパターンを含む。ただし、８つのひずみゲージＲｅからＲｌは、それぞれ、周方向に延びる抵抗線ｒ２が、径方向に繰り返し配置されたパターンであってもよい。また、８つのひずみゲージＲｅからＲｌは、それぞれ、径方向に延びる抵抗線が配置されたパターンを含んでいてもよい。また、８つのひずみゲージＲｅからＲｌは、それぞれ、径方向に延びる抵抗線が配置されたパターンが、周方向に繰り返し配置されたパターンであってもよい。

８つのひずみゲージＲｅからＲｌのうち、互いに隣接しない４つのひずみゲージＲｅ，Ｒｇ，Ｒｉ，Ｒｋは、互いに接続されて、ブリッジ回路Ｃ２を構成する。また、８つのひずみゲージＲｅからＲｌのうち、残りの４つのひずみゲージＲｆ，Ｒｈ，Ｒｊ，Ｒｌは、互いに接続されて、ブリッジ回路Ｃ３を構成する。このように、減速機１は、複数のひずみゲージＲｅ，Ｒｇ，Ｒｉ，Ｒｋにより構成されるブリッジ回路Ｃ２を有する。また、本実施形態においては、減速機１は、複数のひずみゲージＲｆ，Ｒｈ，Ｒｊ，Ｒｌにより構成されるブリッジ回路Ｃ３をさらに有する。すなわち、本実施形態の減速機１は、複数のひずみゲージにより構成されるブリッジ回路を、２組有する。

図８は、ブリッジ回路Ｃ２の回路図である。図８に示すように、ひずみゲージＲｅとひずみゲージＲｇとは、この順に直列に接続される。ひずみゲージＲｋとひずみゲージＲｉとは、この順に直列に接続される。そして、電源電圧の＋極と－極との間において、２つのひずみゲージＲｅ，Ｒｇの列と、２つのひずみゲージＲｋ，Ｒｉの列とが、並列に接続される。また、２つのひずみゲージＲｅ，Ｒｇの中間点Ｍ２１と、２つのひずみゲージＲｋ，Ｒｉの中間点Ｍ２２とが、電圧計Ｖ２に接続される。

図９は、ブリッジ回路Ｃ３の回路図である。図９に示すように、ひずみゲージＲｌとひずみゲージＲｊとは、この順に直列に接続される。ひずみゲージＲｆとひずみゲージＲｈとは、この順に直列に接続される。そして、電源電圧の＋極と－極との間において、２つのひずみゲージＲｌ，Ｒｊの列と、２つのひずみゲージＲｆ，Ｒｈの列とが、並列に接続される。また、２つのひずみゲージＲｌ，Ｒｊの中間点Ｍ３１と、２つのひずみゲージＲｆ，Ｒｈの中間点Ｍ３２とが、電圧計Ｖ３に接続される。

減速機１の駆動時には、可撓性外歯歯車２０のベース部２３１に、周方向に伸長する部分（以下「伸長部」と称する）と、周方向に収縮する部分（以下「収縮部」と称する）とが、発生する。具体的には、２つの伸長部と２つの収縮部とが、周方向に交互に発生する。すなわち、伸長部と収縮部とは、中心軸９を中心として、周方向に９０°の間隔で交互に発生する。そして、これらの伸長部および収縮部の発生する箇所が、上述した第１回転速度で回転する。

８つのひずみゲージＲｅからＲｌの各抵抗値は、ベース部２３１の周方向の伸縮に応じて変化する。例えば、上述した伸長部が、あるひずみゲージと重なるときには、そのひずみゲージの抵抗値が増加する。また、上述した収縮部が、あるひずみゲージと重なるときには、そのひずみゲージの抵抗値が低下する。

図５の例では、収縮部がひずみゲージＲｅ，Ｒｉと重なるときには、伸長部がひずみゲージＲｇ，Ｒｋと重なる。また、伸長部がひずみゲージＲｅ，Ｒｉと重なるときには、収縮部がひずみゲージＲｇ，Ｒｋと重なる。したがって、ブリッジ回路Ｃ２では、ひずみゲージＲｅ，Ｒｉと、ひずみゲージＲｇ，Ｒｋとが、逆向きの抵抗値変化を示す。

また、図５の例では、収縮部がひずみゲージＲｌ，Ｒｈと重なるときには、伸長部がひずみゲージＲｊ，Ｒｆと重なる。また、伸長部がひずみゲージＲｌ，Ｒｈと重なるときには、収縮部がひずみゲージＲｊ，Ｒｆと重なる。したがって、ブリッジ回路Ｃ３では、ひずみゲージＲｌ，Ｒｈと、ひずみゲージＲｊ，Ｒｆとが、逆向きの抵抗値変化を示す。

図１０は、ブリッジ回路Ｃ２の電圧計Ｖ２の出力信号ｖ２と、ブリッジ回路Ｃ３の電圧計Ｖ３の出力信号ｖ３との、時間変化を示したグラフである。図１０のグラフの横軸は、時刻を示す。図１０のグラフの縦軸は、電圧値を示す。減速機１の駆動時には、図１０のように、電圧計Ｖ２および電圧計Ｖ３から、それぞれ、周期的に変化する正弦波状の出力信号ｖ２，ｖ３が出力される。この出力信号ｖ２，ｖ３の周期Ｔは、上述した第１回転速度の周期の１／２倍に相当する。また、電圧計Ｖ２の出力信号ｖ２の位相に対して、電圧計Ｖ３の出力信号ｖ３の位相が、第１回転速度の１／８周期分（出力信号ｖ２，ｖ３の１／４周期分）進んでいるか、それとも第１回転速度の１／８周期分（出力信号ｖ２，ｖ３の１／４周期分）遅れているかにより、入力される回転運動の向きを判断できる。

検出装置４２は、これらの電圧計Ｖ２，Ｖ３の出力信号ｖ２，ｖ３に基づいて、可撓性外歯歯車２０に入力される回転運動の回転角度を検出する。具体的には、例えば、検出装置４２は、電圧計Ｖ２の出力信号ｖ２および電圧計Ｖ３の出力信号ｖ３の組み合わせと、回転角度とを対応づけた関数テーブルを記憶した記憶部を有する。検出装置４２は、当該関数テーブルに、出力信号ｖ２，ｖ３を入力することにより、回転角度を出力する。

また、可撓性外歯歯車２０の回転角度に対して、リップル誤差は、正弦波状に変化する。検出装置４２は、出力された回転角度に応じて、上述したリップル誤差を算出する。その後、検出装置４２は、算出されたリップル誤差を用いて、電圧計Ｖ１の出力信号を補正する。その結果、検出装置４２は、可撓性外歯歯車２０にかかるトルクを、より精度よく出力できる。

なお、検出装置４２は、上述した回転角度を演算することなく、２つの電圧計Ｖ２，Ｖ３の各出力信号ｖ２，ｖ３に基づいて、リップル誤差を直接算出してもよい。このようにすれば、回転角度の演算にかかる処理負担が削減される。したがって、検出装置４２の演算速度を向上させることができる。

本実施形態では、回転角度を検出するためのひずみゲージＲｅからＲｌが、トルクを検出するためのひずみゲージＲａからＲｄよりも、径方向外側に配置されている。しかしながら、回転角度を検出するためのひずみゲージＲｅからＲｌが、トルクを検出するためのひずみゲージＲａからＲｄよりも、径方向内側に配置されていてもよい。

上述した４つのひずみゲージＲｅ，Ｒｇ，Ｒｉ，Ｒｋのうちの、２つのひずみゲージＲｅ，Ｒｇまたは２つのひずみゲージＲｉ，Ｒｋを省略してもよい。その場合であっても、ブリッジ回路Ｃ２を、２つの固定抵抗を用いたハーフブリッジ回路とすることで、回転角度に応じた出力信号を得ることができる。同様に、上述した４つのひずみゲージＲｆ，Ｒｈ，Ｒｊ，Ｒｌのうちの、２つのひずみゲージＲｆ，Ｒｈまたは２つのひずみゲージＲｊ，Ｒｌを省略してもよい。その場合であっても、ブリッジ回路Ｃ３を、２つの固定抵抗を用いたハーフブリッジ回路とすることで、回転角度に応じた出力信号を得ることができる。

＜５．診断機能について＞
検出装置４２は、上述したひずみゲージＲａからＲｄまたはひずみゲージＲｅからＲｌの出力信号に基づいて、減速機１の状態を診断することができる。以下では、この診断処理について説明する。図１１は、検出装置４２の診断処理に関する機能を、概念的に示したブロック図である。図１１に示すように、検出装置４２は、診断値出力部４２１、記憶部４２２、比較部４２３、信号出力部４２４、および制御部４２５を有する。診断値出力部４２１、比較部４２３，信号出力部４２４、および制御部４２５は、例えば、検出装置４２が有するマイコンが、プログラムに従って動作することにより、実現される。記憶部４２２は、例えば、検出装置４２が有するメモリにより実現される。

なお、比較部４２３と信号出力部４２４は、単一の構成要素であることが望ましい。例えば、比較部４２３と信号出力部４２４は、同一のマイコンにより実現されることが望ましい。これにより、比較部４２３と信号出力部４２４とを、異なる構成要素とする場合に比べて、検出装置４２の構成をシンプルにすることができる。

＜５－１．第１診断処理：角度センサを利用する場合＞
まず、回転角度を検出するためのひずみゲージＲｅからＲｌの出力信号を利用して、減速機１の状態を診断する第１診断処理について、説明する。図１２は、第１診断処理の流れを示したフローチャートである。

減速機１の駆動時には、診断値出力部４２１が、ひずみゲージＲｅからＲｌからの出力信号に基づいた診断値を出力する（ステップＳ１１）。第１診断処理では、診断値出力部４２１は、ブリッジ回路Ｃ２，Ｃ３の出力信号に基づいた診断値を出力する。より具体的には、診断値出力部４２１は、電圧計Ｖ２の出力信号ｖ２の最大値と最小値との差、または電圧計Ｖ３の出力信号ｖ３の最大値と最小値との差を、診断値として出力する。つまり、診断値は、出力信号ｖ２の最大値と最小値との差、または、出力信号ｖ３の最大値と最小値との差である。なお、上記の「最大値」は、カム３１が半回転する間の出力信号ｖ２，ｖ３の最大値である。また、上記の「最小値」は、カム３１が半回転する間の出力信号ｖ２，ｖ３の最小値である。

図１１に示すように、記憶部４２２には、第１の基準値Ｔｈ１が記憶されている。比較部４２３は、記憶部４２２から、第１の基準値Ｔｈ１を読み出す。そして、比較部４２３は、診断値出力部４２１から出力される診断値と、第１の基準値Ｔｈ１とを、比較する（ステップＳ１２）。

図１３は、診断値の経時変化の例を示したグラフである。図１３の横軸は、減速機１の使用開始日からの経過日数を示している。図１３の縦軸は、診断値の値を示している。なお、図１３の縦軸は、減速機１の使用開始時における診断値が１となるようにスケーリングした値を示している。図１３に示すように、第１の基準値Ｔｈ１は、減速機１が正常に駆動しているとき、例えば減速機１の使用開始時において、診断値出力部４２１から出力される診断値よりも、小さい。

減速機１の使用に伴う経時変化により、診断値は、徐々に小さくなる場合がある。ステップＳ１２では、診断値が、第１の基準値Ｔｈ１に到達したか否かが判定される。診断値が第１の基準値Ｔｈ１よりも大きい場合（ステップＳ１２：ｎｏ）、検出装置４２は、ステップＳ１１に戻って、診断値の出力処理を再度実行する。すなわち、診断値が第１の基準値Ｔｈ１まで到達していない場合、検出装置４２は、ステップＳ１１に戻って、診断値の出力処理を再度実行する。

一方、診断値が第１の基準値Ｔｈ１以下となった場合（ステップＳ１２：ｙｅｓ）、信号出力部４２４は、第１信号を出力する（ステップＳ１３）。すなわち、診断値が第１の基準値Ｔｈ１に到達した場合に、信号出力部４２４は、第１信号を出力する。このように、信号出力部４２４は、比較部４２３での比較結果に基づいて、第１信号を出力する。これにより、減速機１に異常が発生する前に、減速機１の状態の変化を検出できる。また、本実施形態においては、環状の歯車２０に配置されたひずみゲージＲｅからＲｌがあれば、例えば、モータ１０３がセンサ等を有していない場合でも、減速機１の状態の変化を検出できる。

以上のように、この第１診断処理では、電圧計Ｖ２の出力信号ｖ２の最大値と最小値との差、および、電圧計Ｖ３の出力信号ｖ３の最大値と最小値との差が、経時変化により低下することを利用して、減速機１の状態の変化を検出できる。

第１の基準値Ｔｈ１は、例えば、減速機１を事前に駆動させることにより、予め取得した診断値に基づく値とされる。このようにすれば、減速機１の機差に合わせて、第１の基準値Ｔｈ１を適切に設定できる。例えば、第１の基準値Ｔｈ１は、減速機１を事前に駆動させることにより、予め取得した診断値の平均値に対して、標準偏差の３倍離れた値とすることが望ましい。例えば、予め取得した診断値の平均値が１．００、標準偏差が０．００５である場合、第１の基準値Ｔｈ１は、１．００－０．００５×３＝０．９８５とすればよい。これにより、第１の基準値Ｔｈ１を適切に設定できる。したがって、第１信号を、適切なタイミングで出力できる。第１の基準値Ｔｈ１を上記の値にすることにより、減速機１を駆動する際の様々な要因による統計的な揺らぎで第１信号が出力されることを抑制できる。

第１の基準値Ｔｈ１は、記憶部４２２に、予め固定値として記憶される。ただし、減速機１を駆動させながら、診断値出力部４２１から出力される診断値に基づいて第１の基準値Ｔｈ１を決定し、記憶部４２２に記憶させてもよい。

その場合、第１の基準値Ｔｈ１は、第１信号の出力時よりも前における出力信号ｖ２，ｖ３の最大値と最小値の差よりも小さい値とする。これにより、第１信号を、適切なタイミングで出力できる。また、第１の基準値Ｔｈ１は、第１信号の出力時よりも前における出力信号ｖ２，ｖ３の最大値と最小値の差の平均値の９７％以下の値とすることが望ましい。これにより、第１信号を、より適切なタイミングで出力できる。第１の基準値Ｔｈ１を上記の値にすることにより、減速機１を駆動する際の様々な要因による統計的な揺らぎで第１信号が出力されることを抑制できる。

減速機１は、第１信号が出力された後も駆動可能である。このため、検出装置４２は、減速機１の駆動を継続させつつ、減速機１の状態の変化を検出できる。本実施形態では、制御部４２５は、第１信号が出力された場合でも、減速機１を停止させない。具体的には、制御部４２５は、モータ１０３を停止させるための信号を、出力しない。換言すると、本実施形態では、減速機１がまだ十分に駆動できる状態においても、ひずみゲージＲｅからＲｌの出力に基づいて、減速機１に変化が起こる予兆を診断できる。

図１１に示すように、記憶部４２２には、第２の基準値Ｔｈ２が記憶されている。信号出力部４２４が第１信号を出力した後、比較部４２３は、記憶部４２２から、第２の基準値Ｔｈ２を読み出す。そして、比較部４２３は、診断値出力部４２１から出力される診断値と、第２の基準値Ｔｈ２とを、比較する（ステップＳ１４）。

図１３に示すように、第２の基準値Ｔｈ２は、第１の基準値Ｔｈ１よりも小さい値である。すなわち、第２の基準値Ｔｈ２は、第１信号の出力以前の診断値に対して、第１の基準値Ｔｈ１よりも離れた値である。ステップＳ１４では、診断値が、第２の基準値Ｔｈ２に到達したか否かが判定される。

診断値が第２の基準値Ｔｈ２よりも大きい場合（ステップＳ１４：ｎｏ）、検出装置４２は、ステップＳ１４の処理を再度実行する。すなわち、診断値が第２の基準値Ｔｈ２まで到達していない場合、検出装置４２は、ステップＳ１４の処理を再度実行する。一方、診断値が第２の基準値Ｔｈ２以下となった場合（ステップＳ１４：ｙｅｓ）、信号出力部４２４は、第２信号を出力する（ステップＳ１５）。すなわち、診断値が第２の基準値Ｔｈ２に到達した場合に、信号出力部４２４は、第２信号を出力する。つまり、信号出力部４２４は、第１信号を出力した後、診断値が、第１信号の出力以前の診断値に対して、第１の基準値Ｔｈ１よりも離れた第２の基準値Ｔｈ２に到達した場合に、第２信号を出力する。これにより、検出装置４２は、減速機１の状態の変化が、より進んだことを検出できる。例えば、検出装置４２は、減速機１の駆動の継続が困難であることを検出できる。

信号出力部４２４から第２信号が出力された場合、制御部４２５は、減速機１を停止させる（ステップＳ１６）。具体的には、制御部４２５は、モータ１０３を停止させるための信号を、出力する。これにより、減速機１の状態の変化が、第１信号の出力時よりも進んだ場合に、減速機１を停止させることができる。

なお、制御部４２５は、信号出力部４２４から第１信号が出力された時点で、減速機１を停止させてもよい。

＜５－２．第２診断処理：トルクセンサを利用する場合＞
次に、トルクを検出するためのひずみゲージＲａからＲｄの出力信号を利用して、減速機１の状態を診断する第２診断処理について、説明する。図１４は、検出装置４２の第２診断処理に関する機能を、概念的に示したブロック図である。図１５は、第２診断処理の流れを示したフローチャートである。

減速機１の駆動時には、診断値出力部４２１が、ひずみゲージＲａからＲｄからの出力信号に基づいた診断値を出力する（ステップＳ２１）。第２診断処理では、診断値出力部４２１は、ブリッジ回路Ｃ１の出力信号に基づいた診断値を出力する。つまり、出力信号は、ブリッジ回路Ｃ１の出力信号である。より具体的には、診断値出力部４２１は、電圧計Ｖ１の出力信号の最大値を、診断値として出力する。なお、上記の「最大値」は、可撓性外歯歯車２０に特定の大きさのトルクがかかったときの電圧計Ｖ１の出力信号の最大値である。

図１４に示すように、記憶部４２２には、第１の基準値Ｔｈ３が記憶されている。比較部４２３は、記憶部４２２から、第１の基準値Ｔｈ３を読み出す。そして、比較部４２３は、診断値出力部４２１から出力される診断値と、第１の基準値Ｔｈ３とを、比較する（ステップＳ２２）。

図１６は、診断値の経時変化の例を示したグラフである。図１６の横軸は、減速機１の使用開始日からの経過日数を示している。図１６の縦軸は、診断値の値を示している。なお、図１６の縦軸は、減速機１の使用開始時における診断値が１となるようにスケーリングした値を示している。図１６に示すように、第１の基準値Ｔｈ３は、減速機１が正常に駆動しているとき、例えば減速機１の使用開始時において、診断値出力部４２１から出力される診断値よりも、大きい。

減速機１の使用に伴う経時変化により、診断値は、徐々に大きくなる場合がある。ステップＳ２２では、診断値が、第１の基準値Ｔｈ３に到達したか否かが判定される。診断値が第１の基準値Ｔｈ３よりも小さい場合（ステップＳ２２：ｎｏ）、検出装置４２は、ステップＳ２１に戻って、診断値の出力処理を再度実行する。すなわち、診断値が第１の基準値Ｔｈ３まで到達していない場合、検出装置４２は、ステップＳ２１に戻って、診断値の出力処理を再度実行する。

一方、診断値が第１の基準値Ｔｈ３以上となった場合（ステップＳ２２：ｙｅｓ）、信号出力部４２４は、第１信号を出力する（ステップＳ２３）。すなわち、診断値が第１の基準値Ｔｈ３に到達した場合に、信号出力部４２４は、第１信号を出力する。このように、信号出力部４２４は、比較部４２３での比較結果に基づいて、第１信号を出力する。これにより、減速機１に異常が発生する前に、減速機１の状態の変化を検出できる。

以上のように、この第２診断処理では、電圧計Ｖ１の出力信号の最大値が、経時変化により増加することを利用して、減速機１の状態の変化を検出できる。つまり、診断値は、出力信号の最大値である。

第１の基準値Ｔｈ３は、例えば、減速機１を事前に駆動させることにより、予め取得した診断値に基づく値とされる。このようにすれば、減速機１の機差に合わせて、第１の基準値Ｔｈ３を適切に設定できる。例えば、第１の基準値Ｔｈ３は、減速機１を事前に駆動させることにより、予め取得した診断値の平均値に対して、標準偏差の３倍離れた値とすることが望ましい。例えば、予め取得した診断値の平均値が１．００、標準偏差が０．０２である場合、第１の基準値Ｔｈ３は、１．００＋０．０２×３＝１．０６とすればよい。これにより、第１の基準値Ｔｈ３を適切に設定できる。したがって、第１信号を、適切なタイミングで出力できる。第１の基準値Ｔｈ３を上記の値にすることにより、減速機１を駆動する際の様々な要因による統計的な揺らぎで第１信号が出力されることを抑制できる。

第１の基準値Ｔｈ３は、記憶部４２２に、予め固定値として記憶される。ただし、減速機１を駆動させながら、診断値出力部４２１から出力される診断値に基づいて第１の基準値Ｔｈ３を決定し、記憶部４２２に記憶させてもよい。

その場合、第１の基準値Ｔｈ３は、第１信号の出力よりも前における出力信号の最大値よりも大きい。つまり、第１の基準値Ｔｈ３は、第１信号の出力時よりも前における電圧計Ｖ１の出力信号の最大値よりも大きい値とする。これにより、第１信号を、適切なタイミングで出力できる。また、第１の基準値Ｔｈ３は、第１信号の出力よりも前における出力信号の最大値の平均値の１０３％以上の値である。第１の基準値Ｔｈ３は、第１信号の出力時よりも前における電圧計Ｖ１の出力信号の最大値の平均値の１０３％以上の値とすることが望ましい。これにより、第１信号を、より適切なタイミングで出力できる。また、第１の基準値Ｔｈ３を上記の値にすることにより、減速機１を駆動する際の様々な要因による統計的な揺らぎで第１信号が出力されることを抑制できる。

減速機１は、第１信号が出力された後も駆動可能である。このため、検出装置４２は、減速機１の駆動を継続させつつ、減速機１の状態の変化を検出できる。本実施形態では、制御部４２５は、第１信号が出力された場合でも、減速機１を停止させない。具体的には、制御部４２５は、モータ１０３を停止させるための信号を、出力しない。

図１４に示すように、記憶部４２２には、第２の基準値Ｔｈ４が記憶されている。信号出力部４２４が第１信号を出力した後、比較部４２３は、記憶部４２２から、第２の基準値Ｔｈ４を読み出す。そして、比較部４２３は、診断値出力部４２１から出力される診断値と、第２の基準値Ｔｈ４とを、比較する（ステップＳ２４）。

図１６に示すように、第２の基準値Ｔｈ４は、第１の基準値Ｔｈ３よりも大きい値である。すなわち、第２の基準値Ｔｈ４は、第１信号の出力以前の診断値に対して、第１の基準値Ｔｈ３よりも離れた値である。ステップＳ２４では、診断値が、第２の基準値Ｔｈ４に到達したか否かが判定される。

診断値が第２の基準値Ｔｈ４よりも小さい場合（ステップＳ２４：ｎｏ）、検出装置４２は、ステップＳ２４の処理を再度実行する。すなわち、診断値が第２の基準値Ｔｈ４まで到達していない場合、検出装置４２は、ステップＳ２４の処理を再度実行する。一方、診断値が第２の基準値Ｔｈ４以上となった場合（ステップＳ２４：ｙｅｓ）、信号出力部４２４は、第２信号を出力する（ステップＳ２５）。すなわち、診断値が第２の基準値Ｔｈ４に到達した場合に、信号出力部４２４は、第２信号を出力する。これにより、検出装置４２は、減速機１の状態の変化が、より進んだことを検出できる。例えば、検出装置４２は、減速機１の駆動の継続が困難であることを検出できる。

信号出力部４２４から第２信号が出力された場合、制御部４２５は、減速機１を停止させる（ステップＳ２６）。具体的には、制御部４２５は、モータ１０３を停止させるための信号を、出力する。これにより、減速機１の状態の変化が、第１信号の出力時よりも進んだ場合に、減速機１を停止させることができる。

なお、制御部４２５は、信号出力部４２４から第１信号が出力された時点で、減速機１を停止させてもよい。

＜５－３．第３診断処理：デドイダル検出の場合＞
続いて、回転角度を検出するためのひずみゲージＲｅからＲｌの出力信号を利用して、減速機１がデドイダル状態になっていないかどうかを診断する第３診断処理について、説明する。デドイダル状態とは、内歯歯車１０の中心線に対して、可撓性外歯歯車２０の中心線がずれた状態のことである。図１７は、検出装置４２の第３診断処理に関する機能を、概念的に示したブロック図である。図１８は、第３診断処理の流れを示したフローチャートである。

減速機１の駆動時には、診断値出力部４２１が、ひずみゲージＲｅからＲｌからの出力信号に基づいた診断値を出力する（ステップＳ３１）。第３診断処理では、診断値出力部４２１は、ブリッジ回路Ｃ２，Ｃ３の出力信号に基づいた診断値を出力する。つまり、出力信号は、ブリッジ回路Ｃ２，Ｃ３の出力信号である。より具体的には、診断値出力部４２１は、電圧計Ｖ２の出力信号ｖ２と電圧計Ｖ３の出力信号ｖ３との位相差を、診断値として出力する。なお、診断値出力部４２１は、例えば、図１０に示すように、出力信号ｖ２のゼロクロス時刻と、出力信号ｖ３のゼロクロス時刻との時間差Δｔを、周期Ｔで除した値Δｔ／Ｔを、位相差として算出すればよい。

図１７に示すように、記憶部４２２には、第１の基準値Ｔｈ５が記憶されている。比較部４２３は、記憶部４２２から、第１の基準値Ｔｈ５を読み出す。そして、比較部４２３は、診断値出力部４２１から出力される診断値と、第１の基準値Ｔｈ５とを、比較する（ステップＳ３２）。

減速機１が正常に駆動している場合、診断値出力部４２１から出力される診断値は、ほぼ変化しない。しかしながら、減速機１がデドイダル状態になると、診断値出力部４２１から出力される診断値が、変化する。

ステップＳ３２では、診断値が、第１の基準値Ｔｈ５に到達したか否かが判定される。診断値が、第１の基準値Ｔｈ５まで到達していない場合（ステップＳ３２：ｎｏ）、検出装置４２は、ステップＳ３１に戻って、診断値の出力処理を再度実行する。

一方、診断値が、第１の基準値Ｔｈ５に到達した場合（ステップＳ３２：ｙｅｓ）、信号出力部４２４は、第１信号を出力する（ステップＳ３３）。すなわち、２組のブリッジ回路Ｃ２，Ｃ３の出力信号の位相差が、第１の基準値Ｔｈ５に到達した場合に、信号出力部４２４は、第１信号を出力する。このように、信号出力部４２４は、比較部４２３での比較結果に基づいて、第１信号を出力する。これにより、減速機１に異常が発生する前に、減速機１の状態の変化を検出できる。

以上のように、この第３診断処理では、減速機１がデドイダル状態へ変化するときに、電圧計Ｖ２の出力信号ｖ２と電圧計Ｖ３の出力信号ｖ３との位相差が変化することを利用して、減速機１がデドイダル状態になりつつあることを、検出できる。

第１の基準値Ｔｈ５は、例えば、減速機１を事前に駆動させることにより、予め取得した診断値に基づく値とされる。このようにすれば、減速機１の機差に合わせて、第１の基準値Ｔｈ５を適切に設定できる。例えば、第１の基準値Ｔｈ５は、減速機１を事前に駆動させることにより、予め取得した診断値の平均値に対して、標準偏差の３倍離れた値とすることが望ましい。これにより、第１の基準値Ｔｈ５を適切に設定できる。したがって、第１信号を、適切なタイミングで出力できる。

第１の基準値Ｔｈ５は、記憶部４２２に、予め固定値として記憶される。ただし、減速機１を駆動させながら、診断値出力部４２１から出力される診断値に基づいて第１の基準値Ｔｈ５を決定し、記憶部４２２に記憶させてもよい。

減速機１は、第１信号が出力された後も駆動可能である。このため、検出装置４２は、減速機１の駆動を継続させつつ、減速機１の状態の変化を検出できる。本実施形態では、制御部４２５は、第１信号が出力された場合でも、減速機１を停止させない。具体的には、制御部４２５は、モータ１０３を停止させるための信号を、出力しない。

図１７に示すように、記憶部４２２には、第２の基準値Ｔｈ６が記憶されている。信号出力部４２４が第１信号を出力した後、比較部４２３は、記憶部４２２から、第２の基準値Ｔｈ６を読み出す。そして、比較部４２３は、診断値出力部４２１から出力される診断値と、第２の基準値Ｔｈ６とを、比較する（ステップＳ３４）。

第２の基準値Ｔｈ６は、第１信号の出力以前の診断値に対して、第１の基準値Ｔｈ５よりも離れた値である。ステップＳ３４では、診断値が、第２の基準値Ｔｈ６に到達したか否かが判定される。

診断値が第２の基準値Ｔｈ６まで到達していない場合（ステップＳ３４：ｎｏ）、検出装置４２は、ステップＳ３４の処理を再度実行する。一方、診断値が第２の基準値Ｔｈ６に到達した場合（ステップＳ３４：ｙｅｓ）、信号出力部４２４は、第２信号を出力する（ステップＳ３５）。これにより、検出装置４２は、減速機１が、よりデドイダル状態に近づいたことを検出できる。例えば、検出装置４２は、減速機１の駆動の継続が困難であることを検出できる。

信号出力部４２４から第２信号が出力された場合、制御部４２５は、減速機１を停止させる（ステップＳ３６）。具体的には、制御部４２５は、モータ１０３を停止させるための信号を、出力する。これにより、減速機１が、第１信号の出力時よりも、デドイダル状態に近づいた場合に、減速機１を停止させることができる。

なお、制御部４２５は、信号出力部４２４から第１信号が出力された時点で、減速機１を停止させてもよい。

＜６．変形例＞
以上、本発明の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。

上記の実施形態では、ひずみゲージＲａからＲｌが、柔軟に変形可能な絶縁層４１１の表面に配置されていた。しかしながら、ひずみゲージＲａからＲｌは、ベース部２３１の表面２３４に配置されていてもよい。例えば、ベース部２３１の表面２３４に、絶縁膜を形成し、当該絶縁膜の表面に、スパッタリングなどで導体層を形成する。そして、エッチング等の化学的手段またはレーザなどの物理的手段により、導体層の不要な部分を除去することにより、ひずみゲージＲａからＲｌを形成してもよい。なお、絶縁膜には、例えば、無機絶縁材料が使用される。

また、上記の実施形態の可撓性外歯歯車２０は、ベース部２３１が、胴部２１から径方向外側へ向けて広がる、いわゆる「ハット型」の可撓性外歯歯車であった。ハット型の可撓性外歯歯車２０は、胴部２１の径方向内側のスペースを有効活用できる点で、優れている。ただし、可撓性外歯歯車２０は、ベース部２３１が、胴部２１から径方向内側へ向けて広がる、いわゆる「カップ型」の可撓性外歯歯車であってもよい。

また、上記の実施形態では、ロボット１００に搭載される減速機１について説明した。しかしながら、同様の構造の減速機１を、アシストスーツ、無人搬送台車などの他の装置に搭載してもよい。

その他、検出装置、減速機、およびロボットの細部の構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更してもよい。また、上記の実施形態および変形例に登場した要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、検出装置、減速機、ロボット、および診断方法に利用できる。

１ 減速機
９ 中心軸
１０ 内歯歯車
２０ 可撓性外歯歯車
４０ トルクセンサ
４１ 基板
４２ 検出装置
１００ ロボット
２３１ ベース部
４２１ 診断値出力部
４２２ 記憶部
４２３ 比較部
４２４ 信号出力部
４２５ 制御部
Ｃ１からＣ３ ブリッジ回路
ＲａからＲｌ ひずみゲージ
Ｔｈ１，Ｔｈ３，Ｔｈ５ 第１の基準値
Ｔｈ２，Ｔｈ４，Ｔｈ６ 第２の基準値
Ｖ１からＶ３ 電圧計

Claims (18)

1. 減速機が有する環状の歯車に配置されたひずみゲージの出力信号に基づいて、前記減速機の状態を診断する検出装置であって、
   前記出力信号に基づいた診断値を出力する診断値出力部と、
   第１の基準値を記憶する記憶部と、
   前記診断値と前記第１の基準値とを比較する比較部と、
   前記比較部での比較結果に基づいて第１信号を出力する信号出力部と、
   を有し、
   前記信号出力部は、前記診断値が前記第１の基準値に到達した場合に、前記第１信号を出力する、検出装置。
2. 請求項１に記載の検出装置であって、
   前記減速機は、前記第１信号が出力された後も駆動可能である、検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の検出装置であって、
   前記比較部と前記信号出力部は、単一の構成要素である、検出装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の検出装置であって、
   前記第１の基準値は、前記減速機を事前に駆動させることにより、予め取得した前記診断値に基づく値である、検出装置。
5. 請求項４に記載の検出装置であって、
   前記第１の基準値は、前記減速機を事前に駆動させることにより、予め取得した前記診断値の平均値に対して標準偏差の３倍離れた値である、検出装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の検出装置であって、
   前記信号出力部は、前記第１信号を出力した後、前記診断値が、前記第１信号の出力以前の前記診断値に対して、前記第１の基準値よりも離れた第２の基準値に到達した場合に、第２信号を出力する、検出装置。
7. 請求項６に記載の検出装置であって、
   前記第２信号が出力された場合に、前記減速機を停止させる制御部
   をさらに有する、検出装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の検出装置であって、
   前記減速機は、複数の前記ひずみゲージにより構成されるブリッジ回路を有し、
   前記ひずみゲージは、径方向に延びる抵抗線が配置されたパターンまたは周方向に延びる抵抗線が配置されたパターンを含み、
   前記出力信号は、前記ブリッジ回路の出力信号であり、
   前記診断値は、前記出力信号の最大値と最小値との差であり、
   前記信号出力部は、前記診断値が、前記第１の基準値以下となった場合に、前記第１信号を出力する、検出装置。
9. 請求項８に記載の検出装置であって、
   前記第１の基準値は、前記第１信号の出力よりも前における前記出力信号の最大値と最小値の差よりも小さい、検出装置。
10. 請求項８または請求項９に記載の検出装置であって、
    前記第１の基準値は、前記第１信号の出力よりも前における前記出力信号の最大値と最小値の差の平均値の９７％以下の値である、検出装置。
11. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の検出装置であって、
    前記減速機は、複数の前記ひずみゲージにより構成されるブリッジ回路を有し、
    前記ひずみゲージは、径方向および周方向に対して傾斜した抵抗線が周方向に繰り返し配置されたパターンを含み、
    前記出力信号は、前記ブリッジ回路の出力信号であり、
    前記診断値は、前記出力信号の最大値であり、
    前記信号出力部は、前記診断値が、前記第１の基準値以上となった場合に、前記第１信号を出力する、検出装置。
12. 請求項１１に記載の検出装置であって、
    前記第１の基準値は、前記第１信号の出力よりも前における前記出力信号の最大値よりも大きい、検出装置。
13. 請求項１１または請求項１２に記載の検出装置であって、
    前記第１の基準値は、記第１信号の出力よりも前における前記出力信号の最大値の平均値の１０３％以上の値である、検出装置。
14. 減速機が有する環状の歯車に配置されたひずみゲージの出力信号に基づいて、前記減速機の状態を診断する検出装置であって、
    前記減速機は、複数の前記ひずみゲージにより構成されるブリッジ回路を２組有し、
    前記ひずみゲージは、径方向に延びる抵抗線が配置されたパターンまたは周方向に延びる抵抗線が配置されたパターンを含み、
    前記出力信号は、前記ブリッジ回路の出力信号であり、
    ２組の前記ブリッジ回路の前記出力信号の位相差が、第１の基準値に到達した場合に、第１信号を出力する、検出装置。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれか１項に記載の検出装置と、
    前記歯車と、
    前記ひずみゲージと、
    を備える、減速機。
16. 請求項１５に記載の減速機であって、
    前記歯車は、可撓性外歯歯車であり、
    前記可撓性外歯歯車と噛み合う内歯歯車と、
    前記可撓性外歯歯車に撓み変形を発生させる波動発生器と、
    をさらに備える、減速機。
17. 請求項１５または請求項１６に記載の減速機を備える、ロボット。
18. 減速機が有する環状の歯車に配置されたひずみゲージの出力信号に基づいて、前記減速機の状態を診断する診断方法であって、
    前記出力信号に基づき、診断値を出力するステップと、
    前記診断値と、第１の基準値とを比較するステップと、
    前記比較の結果に基づいて第１信号を出力するステップと、
    を有し、
    前記診断値が前記第１の基準値に到達した場合に、前記第１信号が出力される診断方法。

Images