JPH06185580A - 磁歪式トルク検出器付きカップ型波動装置 - Google Patents

磁歪式トルク検出器付きカップ型波動装置

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JPH06185580A
JPH06185580A JP31664992A JP31664992A JPH06185580A JP H06185580 A JPH06185580 A JP H06185580A JP 31664992 A JP31664992 A JP 31664992A JP 31664992 A JP31664992 A JP 31664992A JP H06185580 A JPH06185580 A JP H06185580A
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JP
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cup
shaped member
magnetic
magnetic portion
peripheral surface
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JP31664992A
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English (en)
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Yoshio Sozu
義雄 惣津
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Harmonic Drive Systems Inc
Original Assignee
Harmonic Drive Systems Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で信頼性の高いトルク検出器を備えたカ
ップ状の波動装置を提案すること。 【構成】 カップ状の波動歯車式減速機1の構成要素で
あるカップ状の可撓性外歯車4の胴部41の外周面に
は、磁気的異方向性を備えた第1および第2の磁性部1
1、12が形成されている。これらの磁性部11、12
を包囲する状態の第1および第2の検出コイル13、1
4が配置され、可撓性外歯車4に加わるトルクに応じて
変化するこれらの磁性部の透磁率の変化を検出するよう
になっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカップ型波動装置に発生
するトルクを非接触で測定する磁歪式トルク検出器を備
えたカップ型波動装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】カップ型波動装置としては、剛性内歯車
およびカップ形状の可撓性外歯車を備えた波動歯車装置
が一般的に知られている。この波動歯車装置は、一般的
に、剛性内歯車と、その内側に配置されたカップ状の可
撓性外歯車と、この内側に装着された楕円形の波動発生
器から構成されている。波動発生器によって、可撓性外
歯車は楕円形状に撓められ、長軸方向の両端の部分で剛
性内歯車の噛み合わされている。波動発生器は通常はモ
ータ出力軸などの高速回転軸に連結されて高速回転す
る。波動発生器の回転により、両歯車の噛み合い位置は
周方向に移動する。外歯車の歯数は内歯車の歯数に対し
て例えば2枚少なく設定されているので、両歯車の噛み
合い位置の移動に伴って、これらの間には相対回転が発
生する。通常は内歯車が固定されているので、歯数差に
応じて大幅に減速された回転が、可撓性外歯車から得ら
れる。
【0003】このような波動歯車装置に発生するトルク
を検出するには、通常の回転軸の軸トルクを測定する方
法を採用することができる。例えば、ストレインゲージ
をカップ状可撓性外歯車の外周面に張り付け、トルクに
よる軸ねじれに起因するストレインゲージの抵抗値変化
に基づいてトルクを検出することが考えられる。また、
カップ状可撓性外歯車を磁性材から形成して、トルクに
より変化するカップ状可撓性外歯車の透磁率変化を検出
する、いわゆる磁歪効果を利用することが考えられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者のストレ
インゲージを張り付ける方法では、その張り付け精度に
よってトルク検出精度が左右されるという問題点があ
る。また、そこからの検出信号の取り出しにはスリップ
リング等を取付ける必要があるので装置が大型化する傾
向がある。さらには高速回転時にはノイズが発生しやす
い等の問題点がある。一方、後者の方法のように、カッ
プ状可撓性外歯車を磁性材から形成する場合には、この
外歯車の磁気特性を均一化することが困難であり、その
ために、回転角に応じて検出出力が変動して、正確なト
ルク検出ができないという問題点がある。
【0005】本発明の課題は、このような点に鑑みて、
小型で信頼性の高いトルク検出器を備えたカップ型波動
装置を実現することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の波動装置におい
ては、そのカップ状部材の外周面に、軸方向に対して所
定の角度をもって形成された複数条の磁気的異方部分が
周方向に配列された構成の第1の磁性部と、この第1の
磁性部とは対称となるように軸方向に対して所定の角度
をもって形成された複数条の磁気的異方部分が周方向に
配列された構成の第2の磁性部が形成されている。ま
た、第1の磁性部を包囲する状態に、カップ状部材の外
周面から所定のギャップを隔てて、カップ状部材に加わ
るトルクにより変化する第1の磁性部の透磁率変化を検
出する第1の検出コイルが配置され、同様に、第2の磁
性部を包囲する状態に、カップ状部材の外周面から所定
のギャップを隔てて、カップ状部材に加わるトルクによ
り変化する第2の磁性部の透磁率変化を検出する第2の
検出コイルが配置されている。これら第1および第2の
検出コイルの出力差から、カップ状部材に加わるトルク
が検出される。
【0007】第1および第2の磁性部は、例えば、カッ
プ状部材の外周面に、磁気的異方性を持たせた金属バン
ドなどを張り付けた構成でもよいし、あるいは、放電加
工等の方法を利用して、カップ状部材の外周面に溝等を
形成することにより磁気的異方性を持たせた構成でもよ
い。
【0008】
【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。
【0009】図1には、本発明を適用した波動歯車式減
速機を示してある。この減速機1は、円筒状のハウジン
グ2の内周面に固着された環状の剛性内歯車3を有して
いる。この剛性内歯車3の内側には、同軸状態にカップ
形状をした可撓性外歯車4が装着されており、この外歯
車4の内側には楕円形の波動発生器5が装着されてい
る。カップ形状の可撓性外歯車4は、胴部41と、カッ
プ底面を形成するダイヤフラム部42と、そのカップ底
面の中央部分に一体形成された肉厚のボス43から形成
されており、ダイヤフラム部41の開口端側の外周には
外歯44が形成されている。このボス43にはボルト6
を介して出力軸7が連結されており、この出力軸7は不
図示の負荷側に連結されている。一方、波動発生器5
は、楕円形のカム板51とこの外周に嵌めたボールベア
リング52から構成されており、カム板51には、モー
タ8の出力軸81の先端が結合されている。可撓性外歯
車4の外歯44の歯数は、剛性内歯車3の内歯31の歯
数よりも例えば2枚少なく設定されており、波動発生器
5が回転すると、その歯数差に応じて公知の原理により
大幅に減速された回転が、可撓性外歯車4から出力され
る。
【0010】ここに、可撓性外歯車4の胴部41の外周
面には、二条の磁性部11、12が形成されている。一
方の第1の磁性部11は、軸線1aに対して45度の方
向に配列した細長い磁性材11aが周方向に多数張り付
けられた構成となっている。磁性材としては軟磁性で高
磁気歪み特性を持つものが好ましい。例えば非晶質金属
を用いることができる。他方の第2の磁性部12は、第
1の磁性部とは対称に構成されており、軸線1aに対し
て逆方向に45度傾斜した状態に細長い磁性材12aを
周方向に多数張り付けた構成となっている。
【0011】これらの磁性部11、12に対峙したハウ
ジング2の内周面には、それぞれ第1および第2の検出
コイル13、14が、これらの磁性部11、12を包囲
する状態に配置されている。第1および第2の磁性部1
1、12と、第1および第2の検出コイル13、14の
間には、一定のギャップが形成されている。各検出コイ
ル13、14は、ハウジング内周面に配置した非磁性材
料からなるコイルボビンとこれに巻回した励磁コイルか
ら構成されている。これらの検出コイル13、14は、
可撓性外歯車4に発生するトルクによって変化する第1
および第2の磁性部11、12における透磁率の変化を
インダクタンス変化として電気信号に変換する。
【0012】図2には、検出コイル13、14の出力を
取り出すための回路構成を示してある。図に示すよう
に、各検出コイルを構成する励磁コイルL1、L2によ
ってブリッジ回路が構成されており、これらのコイルに
は高周波電源15が接続されている。これらのコイルの
出力は、差動増幅器16を介して取り出される。
【0013】ここで、可撓性外歯車4にトルクが加わっ
ていない状態においては、第1および第2の磁性部1
1、12の透磁率は同一であるので、第1および第2の
検出コイル13、14におけるインダクタンスも等し
い。したがって、ブリッジ回路からの出力は零である。
これに対して、可撓性外歯車4に対して、例えば、第1
の磁性部11を構成する磁性材が引っ張られ、第2の磁
性部12の側の磁性材が圧縮されるようなトルクが加わ
ると、第1の磁性部11の側の透磁率は増加し、第2の
磁性部12の側の透磁率は減少する。この結果、ブリッ
ジ回路および差動増幅器を介して、これらの差に応じた
出力電圧が得られる。この出力電圧から、可撓性外歯車
4に加わっているトルクの大きさが検出される。
【0014】なお、本例においては磁性部を、磁性材を
可撓性外歯車4の外周に張り付けることにより構成して
いる。この代わりに、例えば、可撓性外歯車4の外周面
に放電加工等の方法によって多数の溝を形成し、これに
よって、可撓性外歯車の外周面に磁気的異方性を持つ磁
性部を形成するようにしてもよい。
【0015】また、本例は波動歯車装置に関するもので
あるが、環状の剛性部材とその内側に配置した可撓性の
カップ状部材とが摩擦係合により動力伝達が行われる、
摩擦係合式の波動装置に対しても本発明を同様に適用す
ることができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、可撓性のカップ状部材の外周面に、磁気的異方性を
備えた第1および第2の磁性部を形成し、カップ状部材
に加わるトルクに起因して変化するこれらの部分の透磁
率の変化に基づき、トルクを検出するようにしている。
したがって、従来のトルク検出機構を組み込む場合に比
べて、小型で信頼性のあるトルク検出機構を備えたカッ
プ型波動歯車装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した波動歯車式減速機を示す縦断
面図である。
【図2】図1の減速機に取り付けたトルク検出器の検出
回路を示す回路図である。
【符号の説明】
1・・・減速機 2・・・ハウジング 3・・・内歯車 4・・・カップ状外歯車 41・・・胴部 5・・・波動発生器 11、12・・・磁性部 13・14・・・検出コイル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 剛性の環状部材と、この内側に配置され
    た可撓性のカップ状部材と、このカップ状部材を半径方
    向に撓めてその外周を前記環状部材の内周に部分的に係
    合させると共に、これらの係合位置を周方向に移動させ
    ることにより、前記環状部材と前記カップ状部材の間に
    相対回転を発生させる波動発生器とを有し、前記カップ
    状部材の外周面には、軸方向に対して所定の角度をもっ
    て形成された複数条の磁気的異方部分が周方向に配列さ
    れた構成の第1の磁性部および、この第1の磁性部とは
    対称となるように軸方向に対して所定の角度をもって形
    成された複数条の磁気的異方部分が周方向に配列された
    構成の第2の磁性部が形成されており、前記第1の磁性
    部を包囲する状態に前記カップ状部材の外周面から所定
    のギャップを隔てて、前記カップ状部材に加わるトルク
    により変化する前記第1の磁性部の透磁率変化を検出す
    る第1の検出コイルが配置され、前記第2の磁性部を包
    囲する状態に前記カップ状部材の外周面から所定のギャ
    ップを隔てて、前記カップ状部材に加わるトルクにより
    変化する前記第2の磁性部の透磁率変化を検出する第2
    の検出コイルが配置されており、前記第1および第2の
    検出コイルの出力差により、前記カップ状部材に加わる
    トルクを検出するようになっていることを特徴とする磁
    歪式トルク検出器付き波動装置。
JP31664992A 1992-10-31 1992-10-31 磁歪式トルク検出器付きカップ型波動装置 Pending JPH06185580A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997021991A1 (fr) * 1995-12-08 1997-06-19 Harmonic Drive Systems Inc. Dispositif de detection de couple pour engrenage de type souple
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