JP3644558B2 - 撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、トルク伝達の無い状態であるにもかかわらず入力軸の回転に伴って発生するトルク検出器の検出誤差（回転リップル）を補償可能なトルク検出機構に関するものである。また、本発明は、トルク検出出力の直線性を高めることの可能なトルク検出機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な撓み噛み合い式歯車装置は、剛性内歯歯車の内側にカップ状の可撓性外歯歯車が配置され、この可撓性外歯歯車の内側には、楕円形の輪郭をした波動発生器が嵌め込まれている。可撓性外歯歯車は波動発生器によって楕円形状に撓められ、その楕円形状の長軸方向の両端の２か所で剛性内歯歯車に噛み合っている。入力軸に連結された波動発生器が回転すると、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車の噛み合い位置も周方向に移動して、双方の歯車の歯数差に応じた相対回転が発生することになる。
【０００３】
この形式の撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構としては、トルク検出素子である歪ゲージを、カップ状の可撓性外歯歯車の胴部外周面に接着固定し、当該可撓性外歯歯車の歪に基づき、撓み噛み合い式歯車装置を介して伝達されるトルクを検出するように構成されたものが知られている。
【０００４】
可撓性外歯歯車の各部分は、波動発生器によって半径方向に繰り返し変位させられる。従って、伝達トルクが実際には零の場合においても、波動発生器に連結されている入力軸が回転すると、可撓性外歯歯車の各部分が半径方向に撓まされる。すなわち、楕円形に撓まされている可撓性外歯歯車の各部分は、入力軸に連結された楕円形の波動発生器が回転すると、１回転当たり２周期の割合で半径方向に繰り返し変位する。この結果、歪ゲージからはその撓みに対応する出力が検出されてしまう。
【０００５】
従って、精度の良いトルク検出を行なうためには、かかる周期的な変位に起因した出力誤差（回転リップル）を検出出力から排除して、伝達トルクのみに起因する歪み量を検出する必要がある。この歪みは、１８０°の位相をもった正弦波成分であるので、可撓性外歯歯車に対して９０°の角度間隔で配置した一対の歪みゲージ等のトルク検出素子の出力を合成することによって、除去することができる。
【０００６】
このために、従来においては、装置の回転軸線の回りに９０度の角度間隔となるように、可撓性外歯歯車の外周面に１対の歪みゲージを接着固定し、これらの歪みゲージの出力を合成した出力を用いて伝達トルクを算出するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、撓み噛み合い式歯車装置における伝達トルクの検出精度を高めるためには、トルク検出出力に含まれる回転リップルを確実に除去すると共に、トルク検出出力の直線性を改善することが必要となる。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、従来のような９０°間隔に配置したトルク検出器を用いる場合よりも、伝達トルクの検出精度を大幅に改善することにある。
【０００９】
すなわち、本発明の課題は、トルク検出出力に含まれる回転リップルを除去して高精度のトルク検出を行なうことの可能な撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構を提案することにある。
【００１０】
また、本発明の課題は、トルク検出出力の直線性を改善して高精度のトルク検出を行なうことの可能な撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構を提案することにある。
【００１１】
さらに、本発明の課題は、トルク検出出力に含まれる回転リップルを従来よりも確実に除去でき、かつ、トルク検出出力の直線性を大幅に改善することの可能な撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構は、可撓性外歯歯車の外歯が形成されている以外の外面および内面のうちの少なくとも一方の面に対して、当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０°の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第１のトルク検出手段と、同じく当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０°の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第２のトルク検出手段とを有する構成となっている。また、前記第２のトルク検出手段は、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに（ｋ×４５°）（ｋは奇数）の角度だけ回転した位置に配置された構成となっている。そして、これら第１および第２のトルク検出手段の検出出力を加算することにより得られる合成出力に基づき前記撓み噛み合い式歯車装置の伝達トルクを検出するようになっている。
【００１３】
このように構成した本発明のトルク検出機構によれば、従来のトルク検出機構に比べて、トルク検出出力に含まれる回転リップルの振幅を大幅に低減でき、精度のよい伝達トルクの検出を行なうことができる。また、トルク検出出力の直線性を大幅に改善でき、これによっても、伝達トルクの検出精度を改善できる。
【００１４】
ここで、トルク検出出力の直線性を改善するためには、前記第２のトルク検出手段を、前記第１のトルク検出手段に対して、前記中心軸線の回りに、９０°から２７０°までの範囲内の角度だけ回転した位置に配置することが望ましい。
【００１５】
また、トルク検出出力の直線性を一層改善するためには、上記の第１および第２のトルク検出手段に加えて、更に、前記可撓性外歯歯車の前記外歯が形成されている以外の外面および内面のうちの少なくとも一方の面に対して、当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第３のトルク検出手段と、同じく当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第４のトルク検出手段とを追加し、前記合成出力に、これら第３および第４のトルク検出手段の検出出力を加算することにより得られる合成出力に基づき前記撓み噛み合い式歯車装置の伝達トルクを検出することが望ましい。この場合には、前記第２のトルク検出手段を、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに４５°回転した位置に配置し、前記第３および第４のトルク検出手段を、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに、それぞれ、１８０°および２２５°回転した位置に配置した構成を採用する。
【００１６】
一方、これらの第１乃至第４のトルク検出機構を、前記第２、第３および第４のトルク検出手段が、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに、それぞれ、４５°、２２．５°および６７．５°回転した位置となるように配置した構成を採用することができる。この構成を採用すれば、トルク検出出力に含まれる回転リップルの振幅を一層低減することができる。
【００１７】
次に、トルク検出出力に含まれる回転リップルを除去するためには、上記の構成の代わりに、第１乃至第４のトルク検出手段を次のように配置してもよい。すなわち、第１および第２のトルク検出手段の配置関係は上記の構成と同一とする。これに対して、第３および第４のトルク検出手段を、前記第１および第２のトルク検出手段に対して、前記中心軸線の回りに、９０°回転した位置となるように配置した構成とする。
【００１８】
なお、本発明を適用可能な撓み噛み合い式歯車装置の一つには、その可撓性外歯歯車が、円筒状の胴部と、この胴部の一端側を封鎖している円板状のダイヤフラムと、このダイヤフラム部の中心に一体形成されている厚肉のボスと、前記胴部の開口端側の外周面に形成された前記外歯とを備えたカップ状のものが含まれる。この場合、トルク検出手段は、前記胴部および前記ダイヤフラム部のうちの少なくとも一方の側に配置される。
【００１９】
また、本発明を適用可能な撓み噛み合い式歯車装置の一つには、前記可撓性外歯歯車が、円筒状の胴部と、この胴部の一端から半径方向の外方に広がっている環状のダイヤフラムと、このダイヤフラムの外周縁に連続している厚肉の環状のボスと、前記胴部の他端側の外周面に形成された前記外歯とを備えたシルクハット状のものが含まれる。この場合にも、トルク検出手段は、前記胴部および前記ダイヤフラム部のうちの少なくとも一方の側に配置される。
【００２０】
次に、本発明のトルク検出機構に適用可能なトルク検出手段としては、歪ゲージ式トルク検出器、磁歪式トルク検出器、光学式トルク検出器、超音波式トルク検出器を挙げることができる。これらのうちの１つを用いてもよいし、２つ以上の異なる形式のものを組み合わせて使用してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１には、本発明を適用可能な撓み噛み合い式歯車装置の例を示してある。図の装置はカップ状撓み噛み合い式歯車装置１であり、環状の剛性内歯歯車２と、この内側に配置されたカップ状の可撓性外歯歯車３と、この内側にはめ込まれた波動発生器４とを備えている。波動発生器４は楕円形の輪郭をしており、可撓性外歯歯車３の内側にはめ込まれて当該可撓性外歯歯車３を楕円形に撓めた状態にしている。この結果、可撓性外歯歯車３の外歯３１における楕円形の長軸の両端に位置している部分が、剛性内歯歯車２の内歯２１に噛み合っている。波動発生器４は入力軸（図示せず）に連結されており、波動発生器４が高速回転すると、外歯３１の内歯２１に対する噛み合い位置が円周方向に高速で移動する。外歯と内歯の歯数差は一般に２ｎ（ｎは正の整数）に設定されているので、外歯歯車３と内歯歯車２の間には相対回転が発生する。この相対回転を、一方の歯車の側から減速回転出力として取り出している。
【００２３】
可撓性外歯歯車３は、円筒状の胴部３２と、この一端側を封鎖している円板状のダイヤフラム３３と、このダイヤフラムの中心に形成した厚肉のボス３４と、胴部３２の開口端の側の外周面３５において円周方向に向けて形成した上記の外歯３１を備えている。
【００２４】
図２には、上記構成の撓み噛み合い式歯車装置１に組み付けたトルク検出機構の概略構成を示してある。この図に示すように、トルク検出機構５は第１のトルク検出器６と第２のトルク検出器７を有している。第１のトルク検出器６は、装置中心軸線１ａを中心として、９０°の角度間隔で可撓性外歯歯車３のダイヤフラム３３に配置した一対のトルク検出素子６１、６２を備えている。同様に、第２のトルク検出器７も、中心軸線１ａを中心として９０°の角度間隔でダイヤフラム３３に配置した一対のトルク検出素子７１、７２を備えている。
【００２５】
第２のトルク検出器７は、第１のトルク検出器６に対して中心軸線１ａを中心にして（ｋ×４５°）だけ回転した位置に配置されている（ｋは正の奇数である。）。すなわち、一対のトルク検出素子６１、６２に対して、一対のトルク検出素子７１、７２のそれぞれは、（ｋ×４５°）だけ回転した位置に配置されている。トルク検出素子の配置場所としては、胴部３２の外周面あるいは内周面でもよい。本例では、第２のトルク検出器７の検出素子７１、７２は、第１のトルク検出器６の検出素子６１、６２に対して４５°（ｋ＝１）だけ回転した位置に配置してある。
【００２６】
第１のトルク検出器６の一対のトルク検出素子６１、６２の出力６１Ｓ、６２Ｓは合成されて合成出力６Ｓが形成される。同様に、第２のトルク検出器７の一対のトルク検出素子７１、７２の出力７１Ｓ、７２Ｓが合成されて合成出力７Ｓが得られる。これらの合成出力６Ｓと７Ｓを合成した合成出力８Ｓがトルク検出出力として採用される。
【００２７】
このように、２組のトルク検出器６、７を相互の４５°回転した位置に配置することによって、トルク検出出力に含まれる回転リップルの振幅を大幅に低減することができる。よって、精度の良い検出を実現できる。これと同時に、トルク検出出力の直線性も大幅に改善される。
【００２８】
なお、従来のように一対のトルク検出器を９０°回転した位置に配置した構成を採用した場合には、可撓性外歯歯車の撓みに伴う１８０°周期の回転リップルを除去できる。しかし、トルク検出出力に含まれるそれ以外の回転リップル成分を低減あるいは除去することができない。
【００２９】
ここで、トルク検出器６、７のトルク検出素子６１、６２、７１、７２としては、例えば歪みゲージを用いることができる。この場合には、各トルク検出素子を、装置中心軸線１ａに対して左右に４５°傾斜した向きとなるように可撓性外歯歯車３の胴部３２あるいはダイヤフラム３３の表面に接着した一対の歪みゲージから構成すればよい。そして、これらの歪みゲージによりブリッジ回路を構成して、トルク検出出力を得るようにすればよい。
【００３０】
このような接触型のトルク検出素子の代わりに、非接触型のトルク検出素子である磁歪検出素子、光学式検出素子、超音波検出素子等を利用してもよい。
【００３１】
以下に、本発明の４５度配列を見い出すに際して行った実験例の概要を説明する。
【００３２】
歪みゲージの配置関係
図３には測定のために可撓性外歯歯車３の胴部３２およびダイヤフラム３３に接着固定したトルク検出素子としての歪みゲージの配置を、各歪みゲージに付与した符号と共に示してある。図において、装置中心軸線１ａを通る水平線Ｈを基準として、この配置関係を以下において０度歪みゲージ配置と呼ぶ。
【００３３】
この図において、一対の歪みゲージＡ１、Ａ２、あるいは歪みゲージＣ１、Ｃ２がトルク検出素子６１に、歪みゲージＡ３、Ａ４、あるいは歪みゲージＣ３、Ｃ４がトルク検出素子６２に相当し、これら４枚の歪みゲージによって第１のトルク検出器６が構成される。
【００３４】
図４に示す歪みゲージの配置関係は、図３の歪みゲージの配置関係を、全体として、中心軸線１ａの回りに４５°回転することにより得られるものである。この図の示す歪みゲージの配置を以下において４５度歪みゲージ配置と呼ぶ。
【００３５】
この図において、一対の歪みゲージＡ１、Ａ２、あるいは歪みゲージＣ１、Ｃ２がトルク検出素子７１に、歪みゲージＡ３、Ａ４、あるいは歪みゲージＣ３、Ｃ４がトルク検出素子７２に相当し、これら４枚の歪みゲージによって第２のトルク検出器７が構成される。
【００３６】
直線性とヒステリシス
図３のように配置した第１の検出器６に含まれる４枚の歪みゲージＡ１乃至Ａ４、あるいはＣ１乃至Ｃ４によりホイーストンブリッジ回路を構成し、この出力ＦＢ ＡあるいはＦＢ Ｃを測定した。同様に、図４のように配置した第２の検出器７に含まれる４枚の歪みゲージＡ１乃至Ａ４、あるいはＣ１乃至Ｃ４によりホイーストンブリッジ回路を構成し、この出力ＦＢ Ａ（４５°）あるいはＦＢ
Ｃ（４５°）を測定した。
【００３７】
それぞれのホイーストンブリッジ回路の出力データ例を図５および図６に示す。それぞれの図において、（ａ）は図３に示す第１の検出器６を構成している０度歪みゲージ配置の場合であり、（ｂ）は図４に示す第２の検出器７を構成している４５度歪みゲージ配置の場合である。
【００３８】
これらの図から分かるように、２つの歪みゲージの配置（０度歪みゲージ配置の場合と４５度歪みゲージ配置の場合）におけるそれぞれの直線性に対する誤差が反対方向に向かっている。
【００３９】
図７および図８には、２つのブリッジ回路の出力の合成した場合の測定結果を示してある。すなわち、第１および第２のトルク検出器６、７の出力を合成した場合の結果を示してある。
【００４０】
これらの図から分かるように、第１および第２のトルク検出器６、７の出力を合成することによって、検出出力の直線性が２パーセント程度まで低減される。これに対して、それぞれのトルク検出器出力単独の場合には、検出出力の直線性は約５パーセントである。従って、４５°の角度で配置した第１および第２のトルク検出器の出力を用いれば、トルク検出出力の直線性を大幅に改善できる。なお、従来のように、第１および第２のトルク検出器６、７を９０°の角度間隔で配置した場合に得られる検出出力を合成した場合には、このような結果は得られなかった。すなわち、検出出力の直線性の精度はほぼ５パーセントのままであった。
【００４１】
次に、上記の第１および第２のトルク検出器６、７に加えて、第３および第４のトルク検出器８、９を追加した。すなわち、図３に示すように、一対の歪みゲージＢ１、Ｂ２、あるいは歪みゲージＤ１、Ｄ２を含むトルク検出素子８１と、歪みゲージＢ３、Ｂ４、あるいは歪みゲージＤ３、Ｄ４を含むトルク検出素子８２とから、第３のトルク検出器８を構成した。また、図４に示すように、一対の歪みゲージＢ１、Ｂ２、あるいは歪みゲージＤ１、Ｄ２を含むトルク検出素子９１と、歪みゲージＢ３、Ｂ４、あるいは歪みゲージＤ３、Ｄ４を含むトルク検出素子９２とから、第４のトルク検出器９を構成した。
【００４２】
そして、図３に示す第１の検出器６の出力と、図４に示す第４のトルク検出器９の出力との合成出力を測定した。すなわち、図２（Ｂ）に示すように２組のトルク検出器６、７を配置した場合の検出出力を測定した。
【００４３】
この結果を、図９に示す。この図から分かるように、トルク検出出力の直線性の精度が、１パーセント程度まで低減されている。本発明者等の実験によれば、２組のトルク検出器を４５°の回転位置に配置するよりも、一方のトルク検出器に対して、他方の側を、１３５°あるいは２２５°の回転位置に配置した方が、トルク検出出力の直線性の精度を改善できることが確認された。
【００４４】
次に、本発明者等の実験によれば、図３および図４に示す第１、第２、第３および第４の４組のトルク検出器６、７、８、９の検出出力を合成することにより、トルク検出出力の直線性の精度が１パーセント程度の改善されることが確認された。
【００４５】
回転リップル
次に、図３の示す第１のトルク検出器６の出力、および図４に示す第２のトルク検出器７の出力に含まれる回転リップルについて考察した。図１０には、各トルク検出器６、７の検出出力の回転リップルと、これらの合成出力の回転リップルを示してある。この図から分かるように、回転リップルは９０°の周期をもっており、従って、４５°回転した位置に配置された第１および第２のトルク検出器６、７の出力は位相が４５°ずれている。このために、これらの出力を合成した場合には、回転リップルの振幅を５パーセントから約２パーセント程度まで低減できる。
【００４６】
ここで、本発明者等の実験によれば、４組のトルク検出器を用いる場合には、これらを２２．５°の角度間隔で配列すれば、より一層の回転リップルの低減が得られることが確認された。
【００４７】
次に、本発明者等は、４組のトルク検出器６ないし９を次のように配置して、それらの合成出力を求めた。すなわち、図１１（ａ）に示すように第１および第２のトルク検出器６、７を相対的に１３５°回転した位置にそれぞれ配置した。また、図１１（ｂ）に示すように、第３および第４のトルク検出器８、９を同じく相対的に１３５°回転した位置にそれぞれ配置した。これらの図から分かるように、第１および第２のトルク検出器６、７に対して、第３および第４のトルク検出器８、９は、全体として、相互に９０°回転した位置関係となっている。
【００４８】
従って、図１１（ｃ）に示すように、第１のトルク検出器６のトルク検出素子６１と、第４のトルク検出器９のトルク検出素子９２とは同一位置にある。これらは共通のトルク検出素子を利用している。同様に、第２のトルク検出器７のトルク検出素子７１と、第３のトルク検出器８の第２のトルク検出素子８２とは同一位置にある。これら共通のトルク検出素子を利用している。
【００４９】
この場合、２か所のトルク検出素子（歪みゲージ）が重なってしまう。従って、図１２を参照して説明すると、Ａ、Ｄのホイストンブリッジ出力をＵ１とし、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのホイストンブリッジ出力をＵ２とすれば、このトルク検出器の出力Ｕは、
Ｕ＝ ２Ｕ１ ＋ Ｕ２
として得ることができる。
【００５０】
このように４組のトルク検出器を配置した場合に得られる合成出力は、回転リップルの振幅が低減されたものであることが確認された。従って、このような配置関係を採用した場合においても、高精度のトルク検出を実現できる。
【００５１】
ここで、トルク検出素子（歪みゲージ）の配置は、上述した図１１に示すように、９０°のセットを１３５°回転したものと、図１３に示すように、９０°のセットを４５°回転したものの双方が考えられる。
【００５２】
（その他の実施の形態）
なお、以上の説明は、可撓性外歯歯車として、カップ状のものを採用した場合についてのものである。しかし、以上述べた点は、シルクハット状の可撓性外歯歯車に対しても同様に適用される。さらには、円筒状の可撓性外歯歯車に対しても同様に適用される。
【００５３】
また、トルク検出器の配置位置としては、可撓性外歯歯車のダイヤフラムおよび胴部の何れであってもよい。
【００５４】
さらに、本発明のトルク検出機構に適用可能なトルク検出手段としては、歪ゲージ式トルク検出器、磁歪式トルク検出器、光学式トルク検出器、超音波式トルク検出器を挙げることができる。これらのうちの１つを用いてもよいし、２つ以上の異なる形式のものを組み合わせて使用してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構においては、その可撓性外歯歯車に対して、中心軸線の回りに、（ｋ×４５°）（ｋは奇数）の角度間隔で少なくとも２組のトルク検出器を配置し、これらの２組のトルク検出器の出力を合成した合成出力に基づき、トルクを検出するようにしている。本発明のトルク検出機構によれば、トルク検出出力の直線性の精度を改善することができる。また、同時に、トルク検出出力に含まれる回転リップルの振幅を大幅に低減することができる。
【００５６】
よって、本発明のトルク検出機構を採用すれば、従来に比べて、高精度のトルク検出を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能なカップ状撓み噛み合い式歯車装置を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、図１のカップ状の可撓性外歯歯車のダイヤフラムおよび胴部に配置された２組のトルク検出器の配置関係を示す説明図である。
【図３】カップ状の可撓性外歯歯車のダイヤフラムの部分および胴部に配置した歪みゲージの配置である０度の歪みゲージ配置を示す図である。
【図４】カップ状の可撓性外歯歯車のダイヤフラムの部分および胴部に配置した歪みゲージの配置である４５度の歪みゲージ配置を示す図である。
【図５】（ａ）は、ダイヤフラムに取り付けた０°配置の第１のトルク検出器の入力トルクに対する出力を示すグラフであり、（ｂ）は、ダイヤフラムに取り付けた４５°配置の第２のトルク検出器の入力トルクに対する出力を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、胴部に取り付けた０°配置の第１のトルク検出器の入力トルクに対する出力を示すグラフであり、（ｂ）は、胴部に取り付けた４５°配置の第２のトルク検出器の入力トルクに対する出力を示すグラフである。
【図７】ダイヤフラムに取り付けた０°配置のトルク検出器および４５°配置の第２のトルク検出器の合成出力を示すグラフである。
【図８】胴部に取り付けた０°配置のトルク検出器および４５°配置の第２のトルク検出器の合成出力を示すグラフである。
【図９】ダイヤフラムに取り付けた相対的に２２５°回転した位置に配置された第１のトルク検出器と第４のトルク検出器の合成出力を示すグラフである。
【図１０】ダイヤフラムに取り付けた第１および第２のトルク検出器の合成出力（回転リップル）を示すグラフである。
【図１１】４組のトルク検出器の配置を示す説明図である。
【図１２】トルク検出素子の位置が重なる場合におけるトルク検出器の出力について説明するための説明図である。
【図１３】４組のトルク検出器の配置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 撓み噛み合い式歯車装置
１ａ 中心軸線
２ 内歯歯車
２１ 内歯
３ 外歯歯車
３１ 外歯
３２ 胴部
３３ ダイヤフラム
６ 第１のトルク検出器
６１、６２ トルク検出素子
７ 第２のトルク検出器
７１、７２ トルク検出素子
８ 第３のトルク検出器
８１、８２ トルク検出素子
９ 第４のトルク検出器
９１、９２ トルク検出素子
【発明の属する技術分野】
本発明は撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、トルク伝達の無い状態であるにもかかわらず入力軸の回転に伴って発生するトルク検出器の検出誤差（回転リップル）を補償可能なトルク検出機構に関するものである。また、本発明は、トルク検出出力の直線性を高めることの可能なトルク検出機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
典型的な撓み噛み合い式歯車装置は、剛性内歯歯車の内側にカップ状の可撓性外歯歯車が配置され、この可撓性外歯歯車の内側には、楕円形の輪郭をした波動発生器が嵌め込まれている。可撓性外歯歯車は波動発生器によって楕円形状に撓められ、その楕円形状の長軸方向の両端の２か所で剛性内歯歯車に噛み合っている。入力軸に連結された波動発生器が回転すると、可撓性外歯歯車と剛性内歯歯車の噛み合い位置も周方向に移動して、双方の歯車の歯数差に応じた相対回転が発生することになる。
【０００３】
この形式の撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構としては、トルク検出素子である歪ゲージを、カップ状の可撓性外歯歯車の胴部外周面に接着固定し、当該可撓性外歯歯車の歪に基づき、撓み噛み合い式歯車装置を介して伝達されるトルクを検出するように構成されたものが知られている。
【０００４】
可撓性外歯歯車の各部分は、波動発生器によって半径方向に繰り返し変位させられる。従って、伝達トルクが実際には零の場合においても、波動発生器に連結されている入力軸が回転すると、可撓性外歯歯車の各部分が半径方向に撓まされる。すなわち、楕円形に撓まされている可撓性外歯歯車の各部分は、入力軸に連結された楕円形の波動発生器が回転すると、１回転当たり２周期の割合で半径方向に繰り返し変位する。この結果、歪ゲージからはその撓みに対応する出力が検出されてしまう。
【０００５】
従って、精度の良いトルク検出を行なうためには、かかる周期的な変位に起因した出力誤差（回転リップル）を検出出力から排除して、伝達トルクのみに起因する歪み量を検出する必要がある。この歪みは、１８０°の位相をもった正弦波成分であるので、可撓性外歯歯車に対して９０°の角度間隔で配置した一対の歪みゲージ等のトルク検出素子の出力を合成することによって、除去することができる。
【０００６】
このために、従来においては、装置の回転軸線の回りに９０度の角度間隔となるように、可撓性外歯歯車の外周面に１対の歪みゲージを接着固定し、これらの歪みゲージの出力を合成した出力を用いて伝達トルクを算出するようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、撓み噛み合い式歯車装置における伝達トルクの検出精度を高めるためには、トルク検出出力に含まれる回転リップルを確実に除去すると共に、トルク検出出力の直線性を改善することが必要となる。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、従来のような９０°間隔に配置したトルク検出器を用いる場合よりも、伝達トルクの検出精度を大幅に改善することにある。
【０００９】
すなわち、本発明の課題は、トルク検出出力に含まれる回転リップルを除去して高精度のトルク検出を行なうことの可能な撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構を提案することにある。
【００１０】
また、本発明の課題は、トルク検出出力の直線性を改善して高精度のトルク検出を行なうことの可能な撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構を提案することにある。
【００１１】
さらに、本発明の課題は、トルク検出出力に含まれる回転リップルを従来よりも確実に除去でき、かつ、トルク検出出力の直線性を大幅に改善することの可能な撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構を提案することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構は、可撓性外歯歯車の外歯が形成されている以外の外面および内面のうちの少なくとも一方の面に対して、当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０°の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第１のトルク検出手段と、同じく当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０°の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第２のトルク検出手段とを有する構成となっている。また、前記第２のトルク検出手段は、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに（ｋ×４５°）（ｋは奇数）の角度だけ回転した位置に配置された構成となっている。そして、これら第１および第２のトルク検出手段の検出出力を加算することにより得られる合成出力に基づき前記撓み噛み合い式歯車装置の伝達トルクを検出するようになっている。
【００１３】
このように構成した本発明のトルク検出機構によれば、従来のトルク検出機構に比べて、トルク検出出力に含まれる回転リップルの振幅を大幅に低減でき、精度のよい伝達トルクの検出を行なうことができる。また、トルク検出出力の直線性を大幅に改善でき、これによっても、伝達トルクの検出精度を改善できる。
【００１４】
ここで、トルク検出出力の直線性を改善するためには、前記第２のトルク検出手段を、前記第１のトルク検出手段に対して、前記中心軸線の回りに、９０°から２７０°までの範囲内の角度だけ回転した位置に配置することが望ましい。
【００１５】
また、トルク検出出力の直線性を一層改善するためには、上記の第１および第２のトルク検出手段に加えて、更に、前記可撓性外歯歯車の前記外歯が形成されている以外の外面および内面のうちの少なくとも一方の面に対して、当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第３のトルク検出手段と、同じく当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第４のトルク検出手段とを追加し、前記合成出力に、これら第３および第４のトルク検出手段の検出出力を加算することにより得られる合成出力に基づき前記撓み噛み合い式歯車装置の伝達トルクを検出することが望ましい。この場合には、前記第２のトルク検出手段を、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに４５°回転した位置に配置し、前記第３および第４のトルク検出手段を、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに、それぞれ、１８０°および２２５°回転した位置に配置した構成を採用する。
【００１６】
一方、これらの第１乃至第４のトルク検出機構を、前記第２、第３および第４のトルク検出手段が、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに、それぞれ、４５°、２２．５°および６７．５°回転した位置となるように配置した構成を採用することができる。この構成を採用すれば、トルク検出出力に含まれる回転リップルの振幅を一層低減することができる。
【００１７】
次に、トルク検出出力に含まれる回転リップルを除去するためには、上記の構成の代わりに、第１乃至第４のトルク検出手段を次のように配置してもよい。すなわち、第１および第２のトルク検出手段の配置関係は上記の構成と同一とする。これに対して、第３および第４のトルク検出手段を、前記第１および第２のトルク検出手段に対して、前記中心軸線の回りに、９０°回転した位置となるように配置した構成とする。
【００１８】
なお、本発明を適用可能な撓み噛み合い式歯車装置の一つには、その可撓性外歯歯車が、円筒状の胴部と、この胴部の一端側を封鎖している円板状のダイヤフラムと、このダイヤフラム部の中心に一体形成されている厚肉のボスと、前記胴部の開口端側の外周面に形成された前記外歯とを備えたカップ状のものが含まれる。この場合、トルク検出手段は、前記胴部および前記ダイヤフラム部のうちの少なくとも一方の側に配置される。
【００１９】
また、本発明を適用可能な撓み噛み合い式歯車装置の一つには、前記可撓性外歯歯車が、円筒状の胴部と、この胴部の一端から半径方向の外方に広がっている環状のダイヤフラムと、このダイヤフラムの外周縁に連続している厚肉の環状のボスと、前記胴部の他端側の外周面に形成された前記外歯とを備えたシルクハット状のものが含まれる。この場合にも、トルク検出手段は、前記胴部および前記ダイヤフラム部のうちの少なくとも一方の側に配置される。
【００２０】
次に、本発明のトルク検出機構に適用可能なトルク検出手段としては、歪ゲージ式トルク検出器、磁歪式トルク検出器、光学式トルク検出器、超音波式トルク検出器を挙げることができる。これらのうちの１つを用いてもよいし、２つ以上の異なる形式のものを組み合わせて使用してもよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１には、本発明を適用可能な撓み噛み合い式歯車装置の例を示してある。図の装置はカップ状撓み噛み合い式歯車装置１であり、環状の剛性内歯歯車２と、この内側に配置されたカップ状の可撓性外歯歯車３と、この内側にはめ込まれた波動発生器４とを備えている。波動発生器４は楕円形の輪郭をしており、可撓性外歯歯車３の内側にはめ込まれて当該可撓性外歯歯車３を楕円形に撓めた状態にしている。この結果、可撓性外歯歯車３の外歯３１における楕円形の長軸の両端に位置している部分が、剛性内歯歯車２の内歯２１に噛み合っている。波動発生器４は入力軸（図示せず）に連結されており、波動発生器４が高速回転すると、外歯３１の内歯２１に対する噛み合い位置が円周方向に高速で移動する。外歯と内歯の歯数差は一般に２ｎ（ｎは正の整数）に設定されているので、外歯歯車３と内歯歯車２の間には相対回転が発生する。この相対回転を、一方の歯車の側から減速回転出力として取り出している。
【００２３】
可撓性外歯歯車３は、円筒状の胴部３２と、この一端側を封鎖している円板状のダイヤフラム３３と、このダイヤフラムの中心に形成した厚肉のボス３４と、胴部３２の開口端の側の外周面３５において円周方向に向けて形成した上記の外歯３１を備えている。
【００２４】
図２には、上記構成の撓み噛み合い式歯車装置１に組み付けたトルク検出機構の概略構成を示してある。この図に示すように、トルク検出機構５は第１のトルク検出器６と第２のトルク検出器７を有している。第１のトルク検出器６は、装置中心軸線１ａを中心として、９０°の角度間隔で可撓性外歯歯車３のダイヤフラム３３に配置した一対のトルク検出素子６１、６２を備えている。同様に、第２のトルク検出器７も、中心軸線１ａを中心として９０°の角度間隔でダイヤフラム３３に配置した一対のトルク検出素子７１、７２を備えている。
【００２５】
第２のトルク検出器７は、第１のトルク検出器６に対して中心軸線１ａを中心にして（ｋ×４５°）だけ回転した位置に配置されている（ｋは正の奇数である。）。すなわち、一対のトルク検出素子６１、６２に対して、一対のトルク検出素子７１、７２のそれぞれは、（ｋ×４５°）だけ回転した位置に配置されている。トルク検出素子の配置場所としては、胴部３２の外周面あるいは内周面でもよい。本例では、第２のトルク検出器７の検出素子７１、７２は、第１のトルク検出器６の検出素子６１、６２に対して４５°（ｋ＝１）だけ回転した位置に配置してある。
【００２６】
第１のトルク検出器６の一対のトルク検出素子６１、６２の出力６１Ｓ、６２Ｓは合成されて合成出力６Ｓが形成される。同様に、第２のトルク検出器７の一対のトルク検出素子７１、７２の出力７１Ｓ、７２Ｓが合成されて合成出力７Ｓが得られる。これらの合成出力６Ｓと７Ｓを合成した合成出力８Ｓがトルク検出出力として採用される。
【００２７】
このように、２組のトルク検出器６、７を相互の４５°回転した位置に配置することによって、トルク検出出力に含まれる回転リップルの振幅を大幅に低減することができる。よって、精度の良い検出を実現できる。これと同時に、トルク検出出力の直線性も大幅に改善される。
【００２８】
なお、従来のように一対のトルク検出器を９０°回転した位置に配置した構成を採用した場合には、可撓性外歯歯車の撓みに伴う１８０°周期の回転リップルを除去できる。しかし、トルク検出出力に含まれるそれ以外の回転リップル成分を低減あるいは除去することができない。
【００２９】
ここで、トルク検出器６、７のトルク検出素子６１、６２、７１、７２としては、例えば歪みゲージを用いることができる。この場合には、各トルク検出素子を、装置中心軸線１ａに対して左右に４５°傾斜した向きとなるように可撓性外歯歯車３の胴部３２あるいはダイヤフラム３３の表面に接着した一対の歪みゲージから構成すればよい。そして、これらの歪みゲージによりブリッジ回路を構成して、トルク検出出力を得るようにすればよい。
【００３０】
このような接触型のトルク検出素子の代わりに、非接触型のトルク検出素子である磁歪検出素子、光学式検出素子、超音波検出素子等を利用してもよい。
【００３１】
以下に、本発明の４５度配列を見い出すに際して行った実験例の概要を説明する。
【００３２】
歪みゲージの配置関係
図３には測定のために可撓性外歯歯車３の胴部３２およびダイヤフラム３３に接着固定したトルク検出素子としての歪みゲージの配置を、各歪みゲージに付与した符号と共に示してある。図において、装置中心軸線１ａを通る水平線Ｈを基準として、この配置関係を以下において０度歪みゲージ配置と呼ぶ。
【００３３】
この図において、一対の歪みゲージＡ１、Ａ２、あるいは歪みゲージＣ１、Ｃ２がトルク検出素子６１に、歪みゲージＡ３、Ａ４、あるいは歪みゲージＣ３、Ｃ４がトルク検出素子６２に相当し、これら４枚の歪みゲージによって第１のトルク検出器６が構成される。
【００３４】
図４に示す歪みゲージの配置関係は、図３の歪みゲージの配置関係を、全体として、中心軸線１ａの回りに４５°回転することにより得られるものである。この図の示す歪みゲージの配置を以下において４５度歪みゲージ配置と呼ぶ。
【００３５】
この図において、一対の歪みゲージＡ１、Ａ２、あるいは歪みゲージＣ１、Ｃ２がトルク検出素子７１に、歪みゲージＡ３、Ａ４、あるいは歪みゲージＣ３、Ｃ４がトルク検出素子７２に相当し、これら４枚の歪みゲージによって第２のトルク検出器７が構成される。
【００３６】
直線性とヒステリシス
図３のように配置した第１の検出器６に含まれる４枚の歪みゲージＡ１乃至Ａ４、あるいはＣ１乃至Ｃ４によりホイーストンブリッジ回路を構成し、この出力ＦＢ ＡあるいはＦＢ Ｃを測定した。同様に、図４のように配置した第２の検出器７に含まれる４枚の歪みゲージＡ１乃至Ａ４、あるいはＣ１乃至Ｃ４によりホイーストンブリッジ回路を構成し、この出力ＦＢ Ａ（４５°）あるいはＦＢ
Ｃ（４５°）を測定した。
【００３７】
それぞれのホイーストンブリッジ回路の出力データ例を図５および図６に示す。それぞれの図において、（ａ）は図３に示す第１の検出器６を構成している０度歪みゲージ配置の場合であり、（ｂ）は図４に示す第２の検出器７を構成している４５度歪みゲージ配置の場合である。
【００３８】
これらの図から分かるように、２つの歪みゲージの配置（０度歪みゲージ配置の場合と４５度歪みゲージ配置の場合）におけるそれぞれの直線性に対する誤差が反対方向に向かっている。
【００３９】
図７および図８には、２つのブリッジ回路の出力の合成した場合の測定結果を示してある。すなわち、第１および第２のトルク検出器６、７の出力を合成した場合の結果を示してある。
【００４０】
これらの図から分かるように、第１および第２のトルク検出器６、７の出力を合成することによって、検出出力の直線性が２パーセント程度まで低減される。これに対して、それぞれのトルク検出器出力単独の場合には、検出出力の直線性は約５パーセントである。従って、４５°の角度で配置した第１および第２のトルク検出器の出力を用いれば、トルク検出出力の直線性を大幅に改善できる。なお、従来のように、第１および第２のトルク検出器６、７を９０°の角度間隔で配置した場合に得られる検出出力を合成した場合には、このような結果は得られなかった。すなわち、検出出力の直線性の精度はほぼ５パーセントのままであった。
【００４１】
次に、上記の第１および第２のトルク検出器６、７に加えて、第３および第４のトルク検出器８、９を追加した。すなわち、図３に示すように、一対の歪みゲージＢ１、Ｂ２、あるいは歪みゲージＤ１、Ｄ２を含むトルク検出素子８１と、歪みゲージＢ３、Ｂ４、あるいは歪みゲージＤ３、Ｄ４を含むトルク検出素子８２とから、第３のトルク検出器８を構成した。また、図４に示すように、一対の歪みゲージＢ１、Ｂ２、あるいは歪みゲージＤ１、Ｄ２を含むトルク検出素子９１と、歪みゲージＢ３、Ｂ４、あるいは歪みゲージＤ３、Ｄ４を含むトルク検出素子９２とから、第４のトルク検出器９を構成した。
【００４２】
そして、図３に示す第１の検出器６の出力と、図４に示す第４のトルク検出器９の出力との合成出力を測定した。すなわち、図２（Ｂ）に示すように２組のトルク検出器６、７を配置した場合の検出出力を測定した。
【００４３】
この結果を、図９に示す。この図から分かるように、トルク検出出力の直線性の精度が、１パーセント程度まで低減されている。本発明者等の実験によれば、２組のトルク検出器を４５°の回転位置に配置するよりも、一方のトルク検出器に対して、他方の側を、１３５°あるいは２２５°の回転位置に配置した方が、トルク検出出力の直線性の精度を改善できることが確認された。
【００４４】
次に、本発明者等の実験によれば、図３および図４に示す第１、第２、第３および第４の４組のトルク検出器６、７、８、９の検出出力を合成することにより、トルク検出出力の直線性の精度が１パーセント程度の改善されることが確認された。
【００４５】
回転リップル
次に、図３の示す第１のトルク検出器６の出力、および図４に示す第２のトルク検出器７の出力に含まれる回転リップルについて考察した。図１０には、各トルク検出器６、７の検出出力の回転リップルと、これらの合成出力の回転リップルを示してある。この図から分かるように、回転リップルは９０°の周期をもっており、従って、４５°回転した位置に配置された第１および第２のトルク検出器６、７の出力は位相が４５°ずれている。このために、これらの出力を合成した場合には、回転リップルの振幅を５パーセントから約２パーセント程度まで低減できる。
【００４６】
ここで、本発明者等の実験によれば、４組のトルク検出器を用いる場合には、これらを２２．５°の角度間隔で配列すれば、より一層の回転リップルの低減が得られることが確認された。
【００４７】
次に、本発明者等は、４組のトルク検出器６ないし９を次のように配置して、それらの合成出力を求めた。すなわち、図１１（ａ）に示すように第１および第２のトルク検出器６、７を相対的に１３５°回転した位置にそれぞれ配置した。また、図１１（ｂ）に示すように、第３および第４のトルク検出器８、９を同じく相対的に１３５°回転した位置にそれぞれ配置した。これらの図から分かるように、第１および第２のトルク検出器６、７に対して、第３および第４のトルク検出器８、９は、全体として、相互に９０°回転した位置関係となっている。
【００４８】
従って、図１１（ｃ）に示すように、第１のトルク検出器６のトルク検出素子６１と、第４のトルク検出器９のトルク検出素子９２とは同一位置にある。これらは共通のトルク検出素子を利用している。同様に、第２のトルク検出器７のトルク検出素子７１と、第３のトルク検出器８の第２のトルク検出素子８２とは同一位置にある。これら共通のトルク検出素子を利用している。
【００４９】
この場合、２か所のトルク検出素子（歪みゲージ）が重なってしまう。従って、図１２を参照して説明すると、Ａ、Ｄのホイストンブリッジ出力をＵ１とし、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのホイストンブリッジ出力をＵ２とすれば、このトルク検出器の出力Ｕは、
Ｕ＝ ２Ｕ１ ＋ Ｕ２
として得ることができる。
【００５０】
このように４組のトルク検出器を配置した場合に得られる合成出力は、回転リップルの振幅が低減されたものであることが確認された。従って、このような配置関係を採用した場合においても、高精度のトルク検出を実現できる。
【００５１】
ここで、トルク検出素子（歪みゲージ）の配置は、上述した図１１に示すように、９０°のセットを１３５°回転したものと、図１３に示すように、９０°のセットを４５°回転したものの双方が考えられる。
【００５２】
（その他の実施の形態）
なお、以上の説明は、可撓性外歯歯車として、カップ状のものを採用した場合についてのものである。しかし、以上述べた点は、シルクハット状の可撓性外歯歯車に対しても同様に適用される。さらには、円筒状の可撓性外歯歯車に対しても同様に適用される。
【００５３】
また、トルク検出器の配置位置としては、可撓性外歯歯車のダイヤフラムおよび胴部の何れであってもよい。
【００５４】
さらに、本発明のトルク検出機構に適用可能なトルク検出手段としては、歪ゲージ式トルク検出器、磁歪式トルク検出器、光学式トルク検出器、超音波式トルク検出器を挙げることができる。これらのうちの１つを用いてもよいし、２つ以上の異なる形式のものを組み合わせて使用してもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構においては、その可撓性外歯歯車に対して、中心軸線の回りに、（ｋ×４５°）（ｋは奇数）の角度間隔で少なくとも２組のトルク検出器を配置し、これらの２組のトルク検出器の出力を合成した合成出力に基づき、トルクを検出するようにしている。本発明のトルク検出機構によれば、トルク検出出力の直線性の精度を改善することができる。また、同時に、トルク検出出力に含まれる回転リップルの振幅を大幅に低減することができる。
【００５６】
よって、本発明のトルク検出機構を採用すれば、従来に比べて、高精度のトルク検出を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能なカップ状撓み噛み合い式歯車装置を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、図１のカップ状の可撓性外歯歯車のダイヤフラムおよび胴部に配置された２組のトルク検出器の配置関係を示す説明図である。
【図３】カップ状の可撓性外歯歯車のダイヤフラムの部分および胴部に配置した歪みゲージの配置である０度の歪みゲージ配置を示す図である。
【図４】カップ状の可撓性外歯歯車のダイヤフラムの部分および胴部に配置した歪みゲージの配置である４５度の歪みゲージ配置を示す図である。
【図５】（ａ）は、ダイヤフラムに取り付けた０°配置の第１のトルク検出器の入力トルクに対する出力を示すグラフであり、（ｂ）は、ダイヤフラムに取り付けた４５°配置の第２のトルク検出器の入力トルクに対する出力を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、胴部に取り付けた０°配置の第１のトルク検出器の入力トルクに対する出力を示すグラフであり、（ｂ）は、胴部に取り付けた４５°配置の第２のトルク検出器の入力トルクに対する出力を示すグラフである。
【図７】ダイヤフラムに取り付けた０°配置のトルク検出器および４５°配置の第２のトルク検出器の合成出力を示すグラフである。
【図８】胴部に取り付けた０°配置のトルク検出器および４５°配置の第２のトルク検出器の合成出力を示すグラフである。
【図９】ダイヤフラムに取り付けた相対的に２２５°回転した位置に配置された第１のトルク検出器と第４のトルク検出器の合成出力を示すグラフである。
【図１０】ダイヤフラムに取り付けた第１および第２のトルク検出器の合成出力（回転リップル）を示すグラフである。
【図１１】４組のトルク検出器の配置を示す説明図である。
【図１２】トルク検出素子の位置が重なる場合におけるトルク検出器の出力について説明するための説明図である。
【図１３】４組のトルク検出器の配置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 撓み噛み合い式歯車装置
１ａ 中心軸線
２ 内歯歯車
２１ 内歯
３ 外歯歯車
３１ 外歯
３２ 胴部
３３ ダイヤフラム
６ 第１のトルク検出器
６１、６２ トルク検出素子
７ 第２のトルク検出器
７１、７２ トルク検出素子
８ 第３のトルク検出器
８１、８２ トルク検出素子
９ 第４のトルク検出器
９１、９２ トルク検出素子
Claims (10)
- 環状の剛性内歯歯車と、この内側に配置されて前記剛性内歯歯車の内歯に噛み合い可能な外歯が外周面に形成されている環状の可撓性外歯歯車と、この可撓性外歯歯車の内側にはめ込まれて当該可撓性外歯歯車を半径方向に撓めて前記外歯を前記内歯に対して直径方向の２か所で噛み合わせた状態に保持すると共に当該噛み合わせ位置を円周方向に移動させる波動発生器とを有する撓み噛み合い式歯車装置において、
前記可撓性外歯歯車の前記外歯が形成されている以外の外面および内面のうちの少なくとも一方の面に対して、当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第１のトルク検出手段と、同じく当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第２のトルク検出手段とを有し、
前記第２のトルク検出手段は、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに（ｋ×４５°）（ｋは奇数）の角度だけ回転した位置に配置されており、
これら第１および第２のトルク検出手段の検出出力を加算することにより得られる合成出力に基づき前記撓み噛み合い式歯車装置の伝達トルクを検出することを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。 - 請求項１において、前記第２のトルク検出手段は、前記第１のトルク検出手段に対して、前記中心軸線の回りに、９０°から２７０°までの範囲内の角度だけ回転した位置に配置されていることを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。
- 請求項１において、更に、前記可撓性外歯歯車の前記外歯が形成されている以外の外面および内面のうちの少なくとも一方の面に対して、当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第３のトルク検出手段と、同じく当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第４のトルク検出手段とを有し、
前記第２のトルク検出手段は、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに４５°回転した位置に配置され、前記第３および第４のトルク検出手段は、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに、それぞれ、１８０°および２２５°回転した位置に配置されており、
前記合成出力に、これら第３および第４のトルク検出手段の検出出力を加算することにより得られる合成出力に基づき前記撓み噛み合い式歯車装置の伝達トルクを検出することを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。 - 請求項１において、更に、前記可撓性外歯歯車の前記外歯が形成されている以外の外面および内面のうちの少なくとも一方の面に対して、当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第３のトルク検出手段と、同じく当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第４のトルク検出手段とを有し、
前記第２、第３および第４のトルク検出手段は、前記第１のトルク検出手段に対して前記中心軸線の回りに、それぞれ、４５°、２２．５°および６７．５°回転した位置に配置されており、
前記合成出力に、これら第３および第４のトルク検出手段の検出出力を加算することにより得られる合成出力に基づき前記撓み噛み合い式歯車装置の伝達トルクを検出することを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。 - 請求項１において、更に、前記可撓性外歯歯車の前記外歯が形成されている以外の外面および内面のうちの少なくとも一方の面に対して、当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第３のトルク検出手段と、同じく当該可撓性外歯歯車の中心軸線の回りに９０度の角度間隔に配置された一対のトルク検出素子を備えた第４のトルク検出手段とを有し、前記第３および第４のトルク検出手段は、前記第１および第２のトルク検出手段に対して、前記中心軸線の回りに、９０°回転した位置に配置されており、
前記合成出力に、これら第３および第４のトルク検出手段の検出出力を加算することにより得られる合成出力に基づき前記撓み噛み合い式歯車装置の伝達トルクを検出することを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。 - 請求項１ないし５のうちの何れかの項において、前記可撓性外歯歯車は、円筒状の胴部と、この胴部の一端側を封鎖している円板状のダイヤフラムと、このダイヤフラム部の中心に一体形成されている厚肉のボスと、前記胴部の開口端側の外周面に形成された前記外歯とを備えたカップ状の可撓性外歯歯車であることを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。
- 請求項６において、前記トルク検出手段は、前記胴部および前記ダイヤフラム部のうちの少なくとも一方の側に配置されていることを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。
- 請求項１ないし５のうちの何れかの項において、前記トルク検出手段は、歪ゲージ式トルク検出器、磁歪式トルク検出器、光学式トルク検出器、超音波式トルク検出器のうちの少なくとも何れか一つであることを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。
- 請求項１ないし５のうちの何れかの項において、前記可撓性外歯歯車は、円筒状の胴部と、この胴部の一端から半径方向の外方に広がっている環状のダイヤフラムと、このダイヤフラムの外周縁に連続している厚肉の環状のボスと、前記胴部の他端側の外周面に形成された前記外歯とを備えたシルクハット状の可撓性外歯歯車であることを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。
- 請求項９において、前記トルク検出手段は、前記胴部および前記ダイヤフラム部のうちの少なくとも一方の側に配置されていることを特徴とする撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構。
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