JPH07103291A - ハーモニックドライブ減速機 - Google Patents
ハーモニックドライブ減速機Info
- Publication number
- JPH07103291A JPH07103291A JP4091687A JP9168792A JPH07103291A JP H07103291 A JPH07103291 A JP H07103291A JP 4091687 A JP4091687 A JP 4091687A JP 9168792 A JP9168792 A JP 9168792A JP H07103291 A JPH07103291 A JP H07103291A
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- JP
- Japan
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- harmonic drive
- flexspline
- torque sensor
- coil
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- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ハーモニックドライブ減速機を構成するマル
エージング鋼からなるフレクスプラインの周囲に一定の
空隙を設けてコイルを配置するか、または、フレクスプ
ラインの外周上の一部にスパッタリング法やイオンプレ
ーティング法、レーザ蒸着法により、フレクスプライン
の材質（マルエージング鋼）より熱膨張係数が大きく、
しかも、引っ張り強さが２０ｋｇ／ｍｍ2 以上の膜を
０．１〜３０μｍの厚さだけ被覆し、その回りにコイル
を配置した構造のハーモニックドライブ減速機としてい
る。 【効果】 出力軸にトルクセンサを組み込むスペースを
新たにとる必要がなく、ハーモニックドライブ減速機を
小形化できる。その結果、ロボット等の小型化に大きく
貢献できる。
エージング鋼からなるフレクスプラインの周囲に一定の
空隙を設けてコイルを配置するか、または、フレクスプ
ラインの外周上の一部にスパッタリング法やイオンプレ
ーティング法、レーザ蒸着法により、フレクスプライン
の材質（マルエージング鋼）より熱膨張係数が大きく、
しかも、引っ張り強さが２０ｋｇ／ｍｍ2 以上の膜を
０．１〜３０μｍの厚さだけ被覆し、その回りにコイル
を配置した構造のハーモニックドライブ減速機としてい
る。 【効果】 出力軸にトルクセンサを組み込むスペースを
新たにとる必要がなく、ハーモニックドライブ減速機を
小形化できる。その結果、ロボット等の小型化に大きく
貢献できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロボットなどの駆動源に
使用されるモータの減速機として使用されるハーモニッ
クドライブ減速機の構造、特に、トルクセンサを組み込
んだハーモニックドライブ減速機に関するものである。
使用されるモータの減速機として使用されるハーモニッ
クドライブ減速機の構造、特に、トルクセンサを組み込
んだハーモニックドライブ減速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】回転駆動系を有するロボットやマニピュ
レータの制御に、非接触でかつ小型のトルクセンサが要
求されている。このようなトルクセンサには種々の方式
があるが、非接触で小型化に有利な方式としては磁歪式
トルクセンサがある。これは、図２に概略構造を示すよ
うに、磁性体に力が印加されると磁性体の透磁率が変わ
るという逆磁歪効果を利用してトルク検出を行うもので
ある。磁性体回転軸１の透磁率の変化は回転軸１の周囲
に一定ギャップを保って巻いてあるコイル２またはコイ
ルを巻いた磁気ヘッド（図示せず）のインピーダンス変
化として検出する。このようなトルクセンサは負荷側回
転軸に組み込んで使用される。たとえば、モータと組み
合わせたハーモニックドライブ減速機（ハーモニックド
ライブ減速機とはハーモニックドライブ社の商標）場
合、図３のような構成になる。モータ３にハーモニック
ドライブ減速機４を介して負荷５と回転軸１とが結合さ
れており、この負荷側の回転軸にトルクセンサ６が設け
られている。ハーモニックドライブ減速機は図４に示す
構造となっており、モータのトルクはウエーブ・ジェネ
レータ４１、サーキュラ・スプライン４２、フレクスプ
ライン４３の３つの部品を介して負荷側の回転軸に伝達
される。このうち、フレクスプラインは変形を必要とす
るため、板厚の薄い高強度を有するマルエージング鋼を
用いて、長い筒状に成形されている。
レータの制御に、非接触でかつ小型のトルクセンサが要
求されている。このようなトルクセンサには種々の方式
があるが、非接触で小型化に有利な方式としては磁歪式
トルクセンサがある。これは、図２に概略構造を示すよ
うに、磁性体に力が印加されると磁性体の透磁率が変わ
るという逆磁歪効果を利用してトルク検出を行うもので
ある。磁性体回転軸１の透磁率の変化は回転軸１の周囲
に一定ギャップを保って巻いてあるコイル２またはコイ
ルを巻いた磁気ヘッド（図示せず）のインピーダンス変
化として検出する。このようなトルクセンサは負荷側回
転軸に組み込んで使用される。たとえば、モータと組み
合わせたハーモニックドライブ減速機（ハーモニックド
ライブ減速機とはハーモニックドライブ社の商標）場
合、図３のような構成になる。モータ３にハーモニック
ドライブ減速機４を介して負荷５と回転軸１とが結合さ
れており、この負荷側の回転軸にトルクセンサ６が設け
られている。ハーモニックドライブ減速機は図４に示す
構造となっており、モータのトルクはウエーブ・ジェネ
レータ４１、サーキュラ・スプライン４２、フレクスプ
ライン４３の３つの部品を介して負荷側の回転軸に伝達
される。このうち、フレクスプラインは変形を必要とす
るため、板厚の薄い高強度を有するマルエージング鋼を
用いて、長い筒状に成形されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図３のよう
にトルクセンサを出力軸に組み込んだ場合、出力軸はト
ルクセンサを構成する分だけ（普通３０ｍｍ以上）長く
する必要がある。その結果、この構成でロボットを作っ
た場合、大形化するという問題があった。本発明はこれ
らの問題点を改善したもので、トルクセンサを組み込ん
だ小形のハーモニックドライブ減速機を提供するもので
ある。
にトルクセンサを出力軸に組み込んだ場合、出力軸はト
ルクセンサを構成する分だけ（普通３０ｍｍ以上）長く
する必要がある。その結果、この構成でロボットを作っ
た場合、大形化するという問題があった。本発明はこれ
らの問題点を改善したもので、トルクセンサを組み込ん
だ小形のハーモニックドライブ減速機を提供するもので
ある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はハーモニックド
ライブ減速機を構成するマルエージング鋼からなるフレ
クスプラインの周囲に一定の空隙を設けてコイルを配置
するか、または、フレクスプラインの外周上の一部にス
パッタリング法やイオンプレーティング法、レーザ蒸着
法により、フレクスプラインの材質（マルエージング
鋼）より熱膨張係数が大きく、しかも、引っ張り強さが
２０ｋｇ／ｍｍ2 以上の膜を０．１〜３０μｍの厚さだ
け被覆し、その回りにコイルを配置した構造のハーモニ
ックドライブ減速機としている。この膜を設ける手段に
ついては、本発明者らが先に出願（平成４年２月１９日
出願、整理番号９９９２）に関連したものである。
ライブ減速機を構成するマルエージング鋼からなるフレ
クスプラインの周囲に一定の空隙を設けてコイルを配置
するか、または、フレクスプラインの外周上の一部にス
パッタリング法やイオンプレーティング法、レーザ蒸着
法により、フレクスプラインの材質（マルエージング
鋼）より熱膨張係数が大きく、しかも、引っ張り強さが
２０ｋｇ／ｍｍ2 以上の膜を０．１〜３０μｍの厚さだ
け被覆し、その回りにコイルを配置した構造のハーモニ
ックドライブ減速機としている。この膜を設ける手段に
ついては、本発明者らが先に出願（平成４年２月１９日
出願、整理番号９９９２）に関連したものである。
【０００５】
【作用】ハーモニックドライブ減速機の出力軸につなが
るフレクスプラインの一部にトルクセンサを組み込んだ
ため、出力軸の長さを長くする必要はなく、小形にでき
る。なお、フレクスプラインの外周上の一部に膜を被覆
することにより、マルエージング鋼からなる回転軸のト
ルク出力特性を大幅に向上させることができる。
るフレクスプラインの一部にトルクセンサを組み込んだ
ため、出力軸の長さを長くする必要はなく、小形にでき
る。なお、フレクスプラインの外周上の一部に膜を被覆
することにより、マルエージング鋼からなる回転軸のト
ルク出力特性を大幅に向上させることができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を実施例を示す図に基づいて詳
細に説明する。本発明の第１の実施例はフレクスプライ
ンの外周部に空隙を介してトルク検出用のコイルを配置
したものである。モータおよび負荷と組合せてトルク出
力・特性を調べた結果、出力軸にトルクセンサを組み込
んだ場合と同様にトルクを検出できることを確認した。
本発明の第２の実施例を図１に示す。図１はフレクスプ
ラインに磁歪式のトルクセンサを組み込んだ構成図であ
る。フレクスプライン４３の外周部表面に膜３を形成
し、空隙を介してトルク検出用のコイル２を配置した状
態を示している。マルエージング鋼からなるフレクスプ
ライン４３をトリクレン、純水、アルコールの順に超音
波洗浄を施したのち、各種真空槽（スパッタリング、イ
オンプレーティング、レーザ）内にセットした。５×１
０-6Ｔｏｒｒ以下に排気したのち、フレクスプライン４
３を３００〜６００℃に加熱し、銅、銅合金、７０Ｎｉ
−Ｆｅ、アルミニウム合金、Ｎｉ−Ｃｏ合金およびＮｉ
の膜を１０μｍの厚さに形成した。このフレクスプライ
ン４３を用いて、ハーモニックドライブ減速機４を構成
し、モータおよび負荷と組合せてトルク出力・特性を調
べた。その結果、出力軸にトルクセンサを組み込んだ場
合と同様にトルクを検出できることを確認した。なお、
本実施例ではモータに組み込んだ構造で示したが、油圧
ユニットとの組合せでも同様に小形化できる。
細に説明する。本発明の第１の実施例はフレクスプライ
ンの外周部に空隙を介してトルク検出用のコイルを配置
したものである。モータおよび負荷と組合せてトルク出
力・特性を調べた結果、出力軸にトルクセンサを組み込
んだ場合と同様にトルクを検出できることを確認した。
本発明の第２の実施例を図１に示す。図１はフレクスプ
ラインに磁歪式のトルクセンサを組み込んだ構成図であ
る。フレクスプライン４３の外周部表面に膜３を形成
し、空隙を介してトルク検出用のコイル２を配置した状
態を示している。マルエージング鋼からなるフレクスプ
ライン４３をトリクレン、純水、アルコールの順に超音
波洗浄を施したのち、各種真空槽（スパッタリング、イ
オンプレーティング、レーザ）内にセットした。５×１
０-6Ｔｏｒｒ以下に排気したのち、フレクスプライン４
３を３００〜６００℃に加熱し、銅、銅合金、７０Ｎｉ
−Ｆｅ、アルミニウム合金、Ｎｉ−Ｃｏ合金およびＮｉ
の膜を１０μｍの厚さに形成した。このフレクスプライ
ン４３を用いて、ハーモニックドライブ減速機４を構成
し、モータおよび負荷と組合せてトルク出力・特性を調
べた。その結果、出力軸にトルクセンサを組み込んだ場
合と同様にトルクを検出できることを確認した。なお、
本実施例ではモータに組み込んだ構造で示したが、油圧
ユニットとの組合せでも同様に小形化できる。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明はハーモニッ
クドライブ減速機のフレクスプラインに磁歪式のトルク
センサを設けたので、出力軸にトルクセンサを組み込む
スペースを新たにとる必要がなく、ハーモニックドライ
ブ減速機を小形化できる効果がある。その結果、ロボッ
ト等の小型化に大きく貢献できる。
クドライブ減速機のフレクスプラインに磁歪式のトルク
センサを設けたので、出力軸にトルクセンサを組み込む
スペースを新たにとる必要がなく、ハーモニックドライ
ブ減速機を小形化できる効果がある。その結果、ロボッ
ト等の小型化に大きく貢献できる。
【図１】本発明のフレクスプラインに磁歪式トルクセン
サを組み込んだ構成図
サを組み込んだ構成図
【図２】磁歪式トルクセンサの構成図
【図３】従来のトルクセンサを内蔵したモータ付きハー
モニックドライブ減速機の構成図
モニックドライブ減速機の構成図
【図４】ハーモニックドライブ減速機の構造を示す図
１ 回転軸 ２ コイル ３ 膜 ４ ハーモニックドライブ減速機
Claims (3)
- 【請求項１】 ハーモニックドライブ減速機を構成する
マルエージング鋼からなるフレクスプラインの周囲に一
定の空隙を設けてコイルを配置し、フレクスプラインに
かかるトルクをフレクスプラインの磁気特性の変化に基
づくインピーダンスの変化から検出するセンサを備えた
ことを特徴とするハーモニックドライブ減速機。 - 【請求項２】 ハーモニックドライブ減速機を構成する
マルエージング鋼からなるフレクスプラインの外周上
に、前記マルエージング鋼より熱膨張係数が大きく、引
っ張り強さが２０ｋｇ／ｍｍ2 以上の膜が０．１〜３０
μｍの厚さに真空技術により形成されており、その周囲
にコイルを配置し、フレクスプラインにかかるトルクを
フレクスプラインの磁気特性の変化に基づくインピーダ
ンスの変化から検出するセンサを備えたことを特徴とす
るハーモニックドライブ減速機。 - 【請求項３】前記膜がＮｉ−Ｆｅ合金、銅、銅合金、ア
ルミニウム合金、Ｎｉ−Ｃｏ合金およびＮｉのいずれか
であることを特徴とする請求項２記載のハーモニックド
ライブ減速機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09168792A JP3440951B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 調和減速機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09168792A JP3440951B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 調和減速機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07103291A true JPH07103291A (ja) | 1995-04-18 |
| JP3440951B2 JP3440951B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=14033421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09168792A Expired - Fee Related JP3440951B2 (ja) | 1992-03-16 | 1992-03-16 | 調和減速機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3440951B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6762479B2 (en) | 1998-11-06 | 2004-07-13 | International Business Machines Corporation | Microwave array transistor for low-noise and high-power applications |
| JP2005274191A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Yaskawa Electric Corp | 調和減速機 |
| DE102008045013A1 (de) * | 2008-08-29 | 2010-03-25 | Harmonic Drive Polymer Gmbh | Wellgetriebe mit einem Gehäuse oder Gehäuseteil aus Kunststoff |
| US8210070B2 (en) | 2009-05-22 | 2012-07-03 | National University Corporation Fukushima University | Modified crown reduction gear |
| JP2016045055A (ja) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 株式会社ロボテック | 減速機一体型トルク検出器 |
| CN110194063A (zh) * | 2018-02-27 | 2019-09-03 | 本田技研工业株式会社 | 驱动电机、电动车辆和驱动电机的控制方法 |
| CN110212702A (zh) * | 2018-02-27 | 2019-09-06 | 本田技研工业株式会社 | 驱动马达和成品的检查方法 |
| CN112240370A (zh) * | 2019-07-19 | 2021-01-19 | 皮尔茨公司 | 具有扭矩检测装置的摆线变速器 |
| DE102020107674B3 (de) | 2020-03-19 | 2021-08-05 | Harmonic Drive Se | Spannungswellengetriebeeinrichtung mit integriertem Sensor |
-
1992
- 1992-03-16 JP JP09168792A patent/JP3440951B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6762479B2 (en) | 1998-11-06 | 2004-07-13 | International Business Machines Corporation | Microwave array transistor for low-noise and high-power applications |
| JP2005274191A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Yaskawa Electric Corp | 調和減速機 |
| DE102008045013A1 (de) * | 2008-08-29 | 2010-03-25 | Harmonic Drive Polymer Gmbh | Wellgetriebe mit einem Gehäuse oder Gehäuseteil aus Kunststoff |
| DE102008045013B4 (de) * | 2008-08-29 | 2012-03-29 | Harmonic Drive Polymer Gmbh | Wellgetriebe mit einem Gehäuse oder Gehäuseteil aus Kunststoff |
| US8210070B2 (en) | 2009-05-22 | 2012-07-03 | National University Corporation Fukushima University | Modified crown reduction gear |
| JP2016045055A (ja) * | 2014-08-22 | 2016-04-04 | 株式会社ロボテック | 減速機一体型トルク検出器 |
| CN110194063A (zh) * | 2018-02-27 | 2019-09-03 | 本田技研工业株式会社 | 驱动电机、电动车辆和驱动电机的控制方法 |
| CN110212702A (zh) * | 2018-02-27 | 2019-09-06 | 本田技研工业株式会社 | 驱动马达和成品的检查方法 |
| CN112240370A (zh) * | 2019-07-19 | 2021-01-19 | 皮尔茨公司 | 具有扭矩检测装置的摆线变速器 |
| CN112240370B (zh) * | 2019-07-19 | 2024-02-27 | 皮尔茨公司 | 具有扭矩检测装置的摆线变速器 |
| DE102020107674B3 (de) | 2020-03-19 | 2021-08-05 | Harmonic Drive Se | Spannungswellengetriebeeinrichtung mit integriertem Sensor |
| EP3882488A1 (de) | 2020-03-19 | 2021-09-22 | Harmonic Drive SE | Spannungswellengetriebeeinrichtung mit integriertem sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3440951B2 (ja) | 2003-08-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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