WO2020149204A1 - トルク検出センサおよび動力伝達装置 - Google Patents

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WO2020149204A1
WO2020149204A1 PCT/JP2020/000421 JP2020000421W WO2020149204A1 WO 2020149204 A1 WO2020149204 A1 WO 2020149204A1 JP 2020000421 W JP2020000421 W JP 2020000421W WO 2020149204 A1 WO2020149204 A1 WO 2020149204A1
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resistance
line pattern
pattern
resistance line
detection sensor
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PCT/JP2020/000421
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大輔 ▲高▼木
ジョンミン パク
太平 坪根
ゴドレール　イヴァン
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日本電産シンポ株式会社
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Publication date
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    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
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    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/16—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring several components of force

Definitions

  • the present invention relates to a torque detection sensor and a power transmission device.
  • strain gauges are discretely attached at several places in the circumferential direction of the gear.
  • the torque detected by each strain gauge is the torque of a local portion of the gear.
  • An object of the present invention is to provide an inexpensive and thin torque detection sensor for circular bodies such as gears.
  • a first invention of the present application is a torque detection sensor that detects a torque applied to a circular body, and has a first resistance line pattern and a second resistance line pattern, and the first resistance line pattern is the above-mentioned
  • a resistance line inclined to one side in the circumferential direction with respect to the radial direction of the circular body is an arcuate or annular pattern in which a plurality of circumferentially arranged resistance lines are arranged, and the second resistance line pattern is the radius of the circular body.
  • the resistance line inclined to the other side in the circumferential direction with respect to the direction is an arcuate or annular pattern arranged in a plurality in the circumferential direction, and the first resistance line and the second resistance line are mutually It is placed in a non-overlapping position.
  • a second invention of the present application is a torque detection sensor for detecting a torque applied to a circular body, comprising: a circumferential strain detection resistance wire pattern for detecting circumferential strain of the circular body; A resistance line pattern for thrust strain detection for detecting strain, wherein the resistance line pattern for circumferential strain detection has a plurality of resistance lines inclined in the circumferential direction with respect to the radial direction of the circular body.
  • the resistance line pattern for thrust strain detection is a pattern in which a plurality of resistance lines extending in the radial direction of the circular body are arranged in the circumferential direction, and the resistance line pattern for circumferential strain detection is an arrayed pattern.
  • the thrust distortion detecting resistance wire pattern is arranged at a position not overlapping with each other.
  • the torque applied to the circular body can be detected by the output signal from the bridge circuit including the first resistance wire pattern and the second resistance wire pattern. Since the first resistance line pattern and the second resistance line pattern do not overlap each other, these resistance line patterns can be formed of a single layer. Therefore, an inexpensive and thin torque detection sensor for a circular body can be realized.
  • the torque applied to the circular body can be detected by the output signal from the bridge circuit including the circumferential strain detection resistance wire pattern. Further, based on the resistance value of the resistance line pattern for thrust strain detection, by correcting the output signal from the bridge circuit including the resistance line pattern for circumferential strain detection, the component caused by the axial deformation of the circular body is eliminated. You can cancel. As a result, the torque applied to the circular body can be detected more accurately. Further, since the circumferential strain detection resistance line pattern and the thrust strain detection resistance line pattern do not overlap each other, these resistance line patterns can be configured by a single layer. Therefore, an inexpensive and thin torque detection sensor for a circular body can be realized.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the power transmission device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the power transmission device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the torque detection sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the bridge circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the torque detection sensor and the diaphragm portion according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view of the torque detection sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view of the torque detection sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view of the torque detection sensor according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of the bridge circuit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view of the torque detection sensor according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view of the torque detection sensor according to the sixth embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view of the torque detection sensor according to the seventh embodiment.
  • FIG. 13 is a plan view of a torque detection sensor according to the first modification.
  • FIG. 14 is a partial cross-sectional view of a torque detection sensor and a diaphragm portion according to the second modification.
  • the direction parallel to the central axis of the power transmission device is “axial direction”
  • the direction orthogonal to the central axis of the power transmission device is “radial direction”
  • the arc is centered on the central axis of the power transmission device.
  • the directions are referred to as “circumferential directions”, respectively.
  • the “parallel direction” includes a substantially parallel direction.
  • the above-mentioned “orthogonal direction” also includes a substantially orthogonal direction.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a power transmission device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the power transmission device 1 viewed from the AA position in FIG.
  • the power transmission device 1 is a device that transmits rotational motion of a first rotation speed obtained from a motor to a subsequent stage while decelerating the rotation motion to a second rotation speed lower than the first rotation speed.
  • the power transmission device 1 is used by being incorporated in a joint of a robot together with a motor, for example.
  • the power transmission device of the present invention may be used for other devices such as an assist suit and an automated guided vehicle.
  • the power transmission device 1 of the present embodiment includes an internal gear 10, a flex gear 20, a wave generator 30, and a torque detection sensor 40.
  • the internal gear 10 is an annular gear having a plurality of internal teeth 11 on its inner peripheral surface.
  • the internal gear 10 is fixed to the frame of the device on which the power transmission device 1 is mounted by, for example, screwing.
  • the internal gear 10 is arranged coaxially with the central shaft 9. Further, the internal gear 10 is positioned radially outside a tubular portion 21 of the flex gear 20 described later.
  • the rigidity of the internal gear 10 is much higher than the rigidity of the tubular portion 21 of the flex gear 20. Therefore, the internal gear 10 can be regarded as a substantially rigid body.
  • the internal gear 10 has a cylindrical inner peripheral surface.
  • the plurality of inner teeth 11 are arranged on the inner peripheral surface at a constant pitch in the circumferential direction. Each inner tooth 11 projects inward in the radial direction.
  • the flex gear 20 is an annular gear having flexibility.
  • the flex gear 20 is rotatably supported around the central shaft 9.
  • the flex gear 20 is an example of the “circular body” in the present invention.
  • the flex gear 20 of the present embodiment has a tubular portion 21 and a flat plate portion 22.
  • the tubular portion 21 extends axially in a tubular shape around the central axis 9.
  • the axial tip of the tubular portion 21 is located outside the wave generator 30 in the radial direction and inside the internal gear 10 in the radial direction. Since the tubular portion 21 has flexibility, it can be deformed in the radial direction.
  • the distal end of the tubular portion 21 located radially inward of the internal gear 10 is a free end, so it can be displaced in the radial direction more largely than other portions.
  • the flex gear 20 has a plurality of external teeth 23.
  • the plurality of outer teeth 23 are arranged at a constant pitch in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the tubular portion 21 in the vicinity of the distal end portion in the axial direction.
  • Each outer tooth 23 projects outward in the radial direction.
  • the number of internal teeth 11 included in the internal gear 10 and the number of external teeth 23 included in the flex gear 20 are slightly different from each other.
  • the flat plate portion 22 has a diaphragm portion 221 and a thick portion 222.
  • the diaphragm portion 221 expands in a flat plate shape from the base end portion in the axial direction of the tubular portion 21 toward the outside in the radial direction, and expands in an annular shape around the central axis 9.
  • the diaphragm portion 221 can be slightly bent and deformed in the axial direction.
  • the thick portion 222 is an annular portion located on the outer side in the radial direction of the diaphragm portion 221.
  • the thickness of the thick portion 222 in the axial direction is thicker than the thickness of the diaphragm portion 221 in the axial direction.
  • the thick portion 222 is fixed to a component to be driven of the device in which the power transmission device 1 is mounted, for example, by screwing.
  • the wave generator 30 is a mechanism that causes the tubular portion 21 of the flex gear 20 to undergo periodic bending deformation.
  • the wave generator 30 has a cam 31 and a flexible bearing 32.
  • the cam 31 is rotatably supported around the central shaft 9.
  • the cam 31 has an elliptical outer peripheral surface when viewed in the axial direction.
  • the flexible bearing 32 is interposed between the outer peripheral surface of the cam 31 and the inner peripheral surface of the tubular portion 21 of the flex gear 20. Therefore, the cam 31 and the tubular portion 21 can rotate at different rotational speeds.
  • the inner ring of the flexible bearing 32 contacts the outer peripheral surface of the cam 31.
  • the outer ring of the flexible bearing 32 contacts the inner peripheral surface of the flex gear 20. Therefore, the tubular portion 21 of the flex gear 20 is deformed into an elliptical shape along the outer peripheral surface of the cam 31.
  • the outer teeth 23 of the flex gear 20 and the inner teeth 11 of the internal gear 10 mesh with each other at two locations corresponding to both ends of the major axis of the ellipse.
  • the outer teeth 23 and the inner teeth 11 do not mesh with each other at other positions in the circumferential direction.
  • the cam 31 is connected to the motor either directly or via another power transmission mechanism.
  • the cam 31 rotates about the central shaft 9 at the first rotation speed.
  • the major axis of the ellipse described above of the flex gear 20 also rotates at the first rotation speed.
  • the meshing position between the outer teeth 23 and the inner teeth 11 also changes in the circumferential direction at the first rotation speed.
  • the number of internal teeth 11 of the internal gear 10 and the number of external teeth 23 of the flex gear 20 are slightly different. Due to this difference in the number of teeth, the meshing position of the outer teeth 23 and the inner teeth 11 slightly changes in the circumferential direction for each rotation of the cam 31.
  • the flex gear 20 rotates about the central shaft 9 with respect to the internal gear 10 at a second rotation speed lower than the first rotation speed. Therefore, it is possible to take out the reduced rotational speed of the second rotational speed from the flex gear 20.
  • the torque detection sensor 40 is a sensor that detects circumferential torque applied to the flex gear 20. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the torque detection sensor 40 is fixed to the circular surface of the disk-shaped diaphragm portion 221.
  • FIG. 3 is a plan view of the torque detection sensor 40 as viewed in the axial direction.
  • the torque detection sensor 40 has a circuit board 41.
  • the circuit board 41 of the present embodiment is a flexible printed circuit board (FPC) that can be flexibly deformed.
  • the circuit board 41 has an annular main body 411 centered on the central axis 9 and a flap portion 412 protruding outward from the main body 411 in the radial direction.
  • a bridge circuit 42 including a first resistance line pattern R1 and a second resistance line pattern R2, and a signal processing circuit 43 are mounted on the circuit board 41.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged on the main body 411.
  • the signal processing circuit 43 is arranged in the flap portion 412.
  • the first resistance wire pattern R1 is a generally arcuate or annular pattern in which one conductor is bent zigzag and extends in the circumferential direction.
  • the first resistance line pattern R1 is provided in a range of about 360° around the central axis 9.
  • the first resistance line pattern R1 includes a plurality of first resistance lines r1.
  • the plurality of first resistance lines r1 are arranged in the circumferential direction in a posture substantially parallel to each other.
  • Each first resistance line r1 is inclined to one side in the circumferential direction with respect to the radial direction of the flex gear 20.
  • the inclination angle of the first resistance line r1 with respect to the radial direction is, for example, 45°.
  • the second resistance wire pattern R2 is an arc-shaped or annular ring-shaped pattern in which one conductor extends in the circumferential direction while bending in a zigzag manner.
  • the second resistance line pattern R2 is provided in a range of about 360° around the central axis 9.
  • the material of the second resistance line pattern R2 is, for example, copper or an alloy containing copper.
  • the second resistance line pattern R2 is located radially inward of the first resistance line pattern R1. That is, the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged at positions that do not overlap each other.
  • the second resistance line pattern R2 includes a plurality of second resistance lines r2.
  • the plurality of second resistance lines r2 are arranged in the circumferential direction in a posture substantially parallel to each other. Each second resistance line r2 is inclined to the other side in the circumferential direction with respect to the radial direction of the flex gear 20.
  • the inclination angle of the second resistance line r2 with respect to the radial direction is, for example, ⁇ 45°.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of the bridge circuit 42 including the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2.
  • the bridge circuit 42 of the present embodiment includes a first resistance line pattern R1, a second resistance line pattern R2, a first fixed resistance Ra, and a second fixed resistance Rb.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are connected in series.
  • the first fixed resistor Ra and the second fixed resistor Rb are connected in series.
  • the row of the two resistance line patterns R1 and R2 and the row of the two fixed resistors Ra and Rb are connected in parallel.
  • the midpoint M1 of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 and the midpoint M2 of the first fixed resistance Ra and the second fixed resistance Rb are connected to the voltmeter V.
  • the respective resistance values of the first resistance wire pattern R1 and the second resistance wire pattern R2 change according to the torque applied to the flex gear 20. For example, when a torque is applied to the flex gear 20 toward the one side in the circumferential direction about the central axis 9, the resistance value of the first resistance wire pattern R1 decreases, and the resistance value of the second resistance wire pattern R2. Will increase. On the other hand, when a torque is applied to the flex gear 20 about the central axis 9 toward the other side in the circumferential direction, the resistance value of the first resistance wire pattern R1 increases, and the resistance value of the second resistance wire pattern R2 increases. Is reduced. As described above, the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 exhibit resistance value changes opposite to each other with respect to the torque.
  • the middle point M1 of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 and the first fixed line Since the potential difference between the resistance Ra and the midpoint M2 of the second fixed resistance Rb changes, the measurement value of the voltmeter V changes. Therefore, based on the measured value of the voltmeter V, the direction and magnitude of the torque applied to the flex gear 20 can be detected.
  • the signal processing circuit 43 is a circuit for detecting the torque applied to the flex gear 20 based on the potential difference signal (the output signal of the bridge circuit) between the midpoints M1 and M2 measured by the voltmeter V.
  • the bridge circuit 42 including the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 is electrically connected to the signal processing circuit 43.
  • the signal processing circuit 43 includes, for example, an amplifier that amplifies the potential difference between the midpoints M1 and M2, and a circuit that calculates the direction and magnitude of the torque based on the amplified electric signal.
  • the detected torque is output to an external device connected to the signal processing circuit 43 by wire or wirelessly.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the diaphragm portion 221 and the torque detection sensor 40.
  • the torque detection sensor 40 is fixed to the diaphragm portion 221 of the flex gear 20 by the double-sided adhesive tape 44.
  • the front surface of the diaphragm portion 221 and the back surface of the circuit board 41 are fixed via the double-sided adhesive tape 44.
  • the double-sided adhesive tape 44 is made of a material having an adhesive force, which is formed into a tape shape, and is hardened to maintain its shape.
  • the double-sided adhesive tape 44 preferably has no base film and is made of only an adhesive material.
  • the torque applied to the flex gear 20 can be detected by the torque detection sensor 40. Therefore, the detected torque can be used for controlling the device in which the power transmission device 1 is mounted and detecting a failure.
  • the torque detection sensor 40 is fixed to the flex gear 20, which is the most output-side component among the components of the power transmission device 1. With this configuration, the external force applied to the flex gear 20 from the output side can be accurately detected by the torque detection sensor 40. Therefore, for example, control such as emergency stop of the device when an external force is detected can be performed with high responsiveness.
  • the strain gauge is not attached to only a part of the flex gear 20 in the circumferential direction, but the first resistance wire pattern is provided over almost the entire circumference of the flex gear 20 in the circumferential direction.
  • R1 and the second resistance line pattern R2 are provided.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged at positions that do not overlap each other. Therefore, on the circuit board 41, these resistance line patterns R1 and R2 can be formed in a single layer. This allows the circuit board 41 to have a simple structure. As a result, an inexpensive and thin torque detection sensor 40 can be realized.
  • the bridge circuit 42 and the signal processing circuit 43 are mounted on one circuit board 41.
  • the bridge circuit 42 and the signal processing circuit 43 are mounted on one circuit board 41.
  • by mounting the first resistance wire pattern R1 and the second resistance wire pattern R2 on a flexible flexible printed circuit board it is possible to further improve the detection accuracy of the torque applied to the flex gear 20.
  • the material of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 is copper or an alloy containing copper. If copper or an alloy containing copper is used, the material cost can be reduced as compared with the case of using an expensive material such as constantan. Further, by using general copper or an alloy containing copper for the wiring of the circuit board, the torque detection sensor 40 can be manufactured in the same manufacturing process as that of a normal printed wiring board. Therefore, the manufacturing cost of the torque detection sensor 40 can be further suppressed.
  • FIG. 6 is a plan view of the torque detection sensor 40 according to the second embodiment.
  • This torque detection sensor 40 differs from the first embodiment in that it has a temperature detection resistance wire pattern Rh. Since other parts are the same as those in the first embodiment, duplicate description will be omitted.
  • the material cost of the torque detection sensor 40 can be suppressed.
  • the resistance value of copper is likely to change depending on the ambient temperature. Therefore, in the torque detection sensor 40 of the second embodiment, in order to correct the influence of temperature, the temperature detection resistance wire pattern Rh is provided in the torque detection sensor 40.
  • the temperature detection resistance wire pattern Rh is mounted on the circuit board 41, similarly to the first resistance wire pattern R1 and the second resistance wire pattern R2.
  • the temperature detection resistance wire pattern Rh is electrically connected to the signal processing circuit 43.
  • the material of the temperature detecting resistance wire pattern Rh for example, the same copper or an alloy containing copper as the first resistance wire pattern R1 and the second resistance wire pattern R2 may be used.
  • the temperature detection resistance wire pattern Rh is a pattern extending in an arc shape or an annular shape along the circumferential direction of the flex gear 20. Therefore, the change in the resistance value of the temperature detection resistance wire pattern Rh due to the circumferential torque is extremely small. Therefore, the resistance value of the temperature detection resistance wire pattern Rh is dominated by the change due to temperature. Therefore, by measuring the resistance value of the temperature detecting resistance wire pattern Rh, a signal reflecting the temperature of the flex gear 20 or the environmental temperature can be obtained.
  • the signal processing circuit 43 corrects the output signal from the bridge circuit 42 including the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 with the resistance value of the temperature detection resistance line pattern Rh. Specifically, the value of the output signal from the bridge circuit 42 is increased or decreased so as to cancel the change due to temperature. Then, the torque is detected based on the corrected output signal. By doing so, it is possible to accurately detect the torque applied to the flex gear 20 while suppressing the influence of temperature change while using inexpensive copper or copper alloy.
  • the temperature detecting resistance wire pattern Rh is arranged in the radial gap between the first resistance wire pattern R1 and the second resistance wire pattern R2.
  • the temperature detection resistance line pattern Rh can be arranged at a position close to both the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2. Therefore, the correction value for the output signal of the bridge circuit 42 can be calculated more appropriately based on the resistance value of the temperature detection resistance wire pattern Rh.
  • the temperature detecting resistance wire pattern Rh the temperature of the power transmission device 1 including the flex gear 20 can be estimated. Therefore, it is possible to monitor whether the temperature of the power transmission device 1 is excessively high.
  • FIG. 7 is a plan view of the torque detection sensor 40 according to the third embodiment.
  • the shapes of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are different from those of the first embodiment. Since other parts are the same as those in the first embodiment, duplicate description will be omitted.
  • the first resistance wire pattern R1 is a generally arcuate pattern in which one conductor extends in the circumferential direction while bending in zigzag.
  • the first resistance wire pattern R1 is provided in a semicircular shape in a range of about 180° around the central axis 9.
  • the first resistance line pattern R1 includes a plurality of first resistance lines r1.
  • the plurality of first resistance lines r1 are arranged in the circumferential direction in a posture substantially parallel to each other.
  • Each first resistance line r1 is inclined to one side in the circumferential direction with respect to the radial direction of the flex gear 20.
  • the inclination angle of the first resistance line r1 with respect to the radial direction is, for example, 45°.
  • the second resistance wire pattern R2 is a generally arcuate pattern in which one conductor extends in the circumferential direction while bending in zigzag.
  • the second resistance line pattern R2 is provided in a semicircular shape in a range of about 180° around the central axis 9.
  • the second resistance line pattern R2 includes a plurality of second resistance lines r2.
  • the plurality of second resistance lines r2 are arranged in the circumferential direction in a posture substantially parallel to each other.
  • Each second resistance line r2 is inclined to the other side in the circumferential direction with respect to the radial direction of the flex gear 20.
  • the inclination angle of the second resistance line r2 with respect to the radial direction is, for example, ⁇ 45°.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged concentrically and in line symmetry. Specifically, when viewed in the axial direction, the first resistance line pattern R1 is arranged on one side and the second resistance line pattern R2 is arranged on the other side with respect to the virtual straight line L passing through the central axis 9. Will be placed. That is, the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged at positions that do not overlap each other.
  • the first resistance wire pattern R1 and the second resistance wire pattern R2 have the same diameter with respect to the central axis 9.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 exhibit resistance value changes opposite to each other with respect to torque. Therefore, the torque applied to the flex gear 20 can be detected based on the output signal from the bridge circuit 42 including the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged at positions that do not overlap each other. Therefore, on the circuit board 41, these resistance line patterns R1 and R2 can be formed in a single layer. This allows the circuit board 41 to have a simple structure. As a result, an inexpensive and thin torque detection sensor 40 can be realized.
  • the diaphragm portion 221 of the flex gear 20 When driving the power transmission device 1, the diaphragm portion 221 of the flex gear 20 is slightly displaced in the axial direction. The amount of displacement in the axial direction varies depending on the radial position of the diaphragm portion 221.
  • the axial displacement of the diaphragm portion 221 also affects the resistance values of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged at the same diameter position with respect to the central axis 9. Therefore, the resistance value of the first resistance wire pattern R1 and the resistance value of the second resistance wire pattern R2 change similarly due to the axial displacement of the diaphragm portion 221.
  • the detected value of the voltmeter V of the bridge circuit 42 is unlikely to be affected. Therefore, the influence of the axial displacement of the diaphragm portion 221 can be suppressed, and the circumferential torque applied to the flex gear 20 can be accurately detected.
  • FIG. 8 is a plan view of the torque detection sensor 40 according to the fourth embodiment.
  • the torque detection sensor 40 has a point having a first resistance line pattern R1, a second resistance line pattern R2, a third resistance line pattern R3, and a fourth resistance line pattern R4, and a temperature detection resistance line pattern.
  • the difference from the first embodiment is that it has Rh. Since other parts are the same as those in the first embodiment, duplicate description will be omitted.
  • the circuit board 41 of the present embodiment is provided with a first resistance line pattern R1, a second resistance line pattern R2, a third resistance line pattern R3, and a fourth resistance line pattern R4.
  • a bridge circuit 42 including the temperature detecting resistance wire pattern Rh is mounted.
  • the bridge circuit 42 and the temperature detecting resistance wire pattern Rh are electrically connected to the signal processing circuit 43, respectively. Copper or an alloy containing copper, for example, is used as the material of each resistance line pattern R1, R2, R3, R4, Rh.
  • the first resistance wire pattern R1 is a generally arcuate pattern in which one conductor extends in the circumferential direction while bending in zigzag.
  • the first resistance wire pattern R1 is provided in a semicircular shape in a range of about 180° around the central axis 9.
  • the first resistance line pattern R1 includes a plurality of first resistance lines r1.
  • the plurality of first resistance lines r1 are arranged in the circumferential direction in a posture substantially parallel to each other.
  • Each first resistance line r1 is inclined to one side in the circumferential direction with respect to the radial direction of the flex gear 20.
  • the inclination angle of the first resistance line r1 with respect to the radial direction is, for example, 45°.
  • the second resistance wire pattern R2 is a generally arcuate pattern in which one conductor extends in the circumferential direction while bending in zigzag.
  • the second resistance line pattern R2 is provided in a semicircular shape in a range of about 180° around the central axis 9.
  • the second resistance line pattern R2 includes a plurality of second resistance lines r2.
  • the plurality of second resistance lines r2 are arranged in the circumferential direction in a posture substantially parallel to each other.
  • Each second resistance line r2 is inclined to the other side in the circumferential direction with respect to the radial direction of the flex gear 20.
  • the inclination angle of the second resistance line r2 with respect to the radial direction is, for example, ⁇ 45°.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged concentrically and in line symmetry. Specifically, when viewed in the axial direction, the first resistance line pattern R1 is arranged on one side and the second resistance line pattern R2 is arranged on the other side with respect to the virtual straight line L passing through the central axis 9. Will be placed.
  • the first resistance wire pattern R1 and the second resistance wire pattern R2 have the same diameter with respect to the central axis 9.
  • the third resistance wire pattern R3 is an arc-shaped pattern in which one conductor extends in the circumferential direction while bending in zigzag.
  • the third resistance line pattern R3 is provided in a semicircular shape in a range of about 180° around the central axis 9.
  • the third resistance line pattern R3 includes a plurality of third resistance lines r3.
  • the plurality of third resistance lines r3 are arranged in the circumferential direction in postures substantially parallel to each other.
  • Each third resistance line r3 is inclined to the other side in the circumferential direction with respect to the radial direction of the flex gear 20.
  • the inclination angle of the third resistance line r3 with respect to the radial direction is, for example, 45°.
  • the fourth resistance wire pattern R4 is an arc-shaped pattern as a whole, in which one conductor bends in a zigzag pattern and extends in the circumferential direction.
  • the fourth resistance line pattern R4 is provided in a semicircular shape in a range of about 180° around the central axis 9.
  • the fourth resistance line pattern R4 includes a plurality of fourth resistance lines r4.
  • the plurality of fourth resistance lines r4 are arranged in the circumferential direction in a posture substantially parallel to each other.
  • Each fourth resistance line r4 is inclined to one side in the circumferential direction with respect to the radial direction of the flex gear 20.
  • the inclination angle of the fourth resistance line r4 with respect to the radial direction is, for example, ⁇ 45°.
  • the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 are located inward of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 in the radial direction.
  • the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 are arranged concentrically and in line symmetry. Specifically, when viewed in the axial direction, the third resistance line pattern R3 is arranged on one side and the fourth resistance line pattern R4 is arranged on the other side with respect to the virtual straight line L passing through the central axis 9. Will be placed.
  • the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 have the same diameter with respect to the central axis 9.
  • the first resistance line pattern R1, the second resistance line pattern R2, the third resistance line pattern R3, and the fourth resistance line pattern R4 are arranged at positions that do not overlap each other.
  • FIG. 9 is a circuit diagram of the bridge circuit 42 including the first resistance line pattern R1, the second resistance line pattern R2, the third resistance line pattern R3, and the fourth resistance line pattern R4.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are connected in series.
  • the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 are connected in series.
  • the columns of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 and the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 are formed.
  • the columns and are connected in parallel.
  • the midpoint M1 of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 and the midpoint M2 of the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 are connected to the voltmeter V. To be done.
  • the resistance values of the first resistance line pattern R1, the second resistance line pattern R2, the third resistance line pattern R3, and the fourth resistance line pattern R4 change according to the torque applied to the flex gear 20. .. For example, when torque is applied to the flex gear 20 toward one side in the circumferential direction about the central axis 9, the resistance values of the first resistance wire pattern R1 and the fourth resistance wire pattern R4 decrease, and the second resistance wire pattern R1 decreases. The resistance values of the resistance line pattern R2 and the third resistance line pattern R3 increase.
  • the resistance values of the first resistance wire pattern R1 and the fourth resistance wire pattern R4 increase, and the second resistance wire pattern R1 increases.
  • the resistance values of the resistance line pattern R2 and the third resistance line pattern R3 decrease.
  • the first resistance line pattern R1 and the fourth resistance line pattern R4, and the second resistance line pattern R2 and the third resistance line pattern R3 change their resistance values in opposite directions with respect to the torque. Indicates.
  • the first resistance line pattern R1 changes. Since the potential difference between the midpoint M1 of the pattern R1 and the second resistance line pattern R2 and the midpoint M2 of the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 changes, the measurement of the voltmeter V is performed. The value changes. Therefore, based on the measured value of the voltmeter V, the direction and magnitude of the torque applied to the flex gear 20 can be detected.
  • the first resistance line pattern R1, the second resistance line pattern R2, the third resistance line pattern R3, and the fourth resistance line pattern R4 are arranged at positions that do not overlap each other. Therefore, on the circuit board 41, these resistance line patterns R1, R2, R3 and R4 can be formed in a single layer. This allows the circuit board 41 to have a simple structure. As a result, an inexpensive and thin torque detection sensor 40 can be realized.
  • the diaphragm portion 221 of the flex gear 20 When driving the power transmission device 1, the diaphragm portion 221 of the flex gear 20 is slightly displaced in the axial direction. The amount of displacement in the axial direction varies depending on the radial position of the diaphragm portion 221. The axial displacement of the diaphragm portion 221 also affects the resistance value of each resistance wire pattern R1, R2, R3, R4.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged at the same diameter position with respect to the central axis 9.
  • the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 are arranged at positions having the same diameter with respect to the central axis 9.
  • the resistance value of the first resistance wire pattern R1 and the resistance value of the second resistance wire pattern R2 change in the same manner due to the axial displacement of the diaphragm portion 221, and the resistance value of the third resistance wire pattern R3 changes.
  • the resistance value and the resistance value of the fourth resistance line pattern R4 change similarly. Therefore, the detected value of the voltmeter V of the bridge circuit 42 is unlikely to be affected. Therefore, the influence of the axial displacement of the diaphragm portion 221 can be suppressed, and the circumferential torque applied to the flex gear 20 can be accurately detected.
  • the temperature detection resistance wire pattern Rh is a pattern extending in an arc shape or an annular shape along the circumferential direction of the flex gear 20. Therefore, the change in the resistance value of the temperature detection resistance wire pattern Rh due to the circumferential torque is extremely small. Therefore, the resistance value of the temperature detection resistance wire pattern Rh is dominated by the change due to temperature. Therefore, by measuring the resistance value of the temperature detecting resistance wire pattern Rh, a signal reflecting the temperature of the flex gear 20 or the environmental temperature can be obtained.
  • the signal processing circuit 43 corrects the output signal from the bridge circuit 42 with the resistance value of the temperature detection resistance wire pattern Rh. Then, the torque is detected based on the corrected output signal. By doing so, it is possible to accurately detect the torque applied to the flex gear 20 while suppressing the influence of temperature change while using inexpensive copper or copper alloy.
  • the temperature is set in the radial gap between the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 and the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4.
  • the detection resistance line pattern Rh is arranged. With this configuration, the temperature detection resistance is provided at a position close to any of the first resistance line pattern R1, the second resistance line pattern R2, the third resistance line pattern R3, and the fourth resistance line pattern R4.
  • the line pattern Rh can be arranged. Therefore, the correction value for the output signal of the bridge circuit 42 can be calculated more appropriately based on the resistance value of the temperature detection resistance wire pattern Rh.
  • the temperature detecting resistance wire pattern Rh the temperature of the power transmission device 1 including the flex gear 20 can be estimated. Therefore, it is possible to monitor whether the temperature of the power transmission device 1 is excessively high.
  • FIG. 10 is a plan view of the torque detection sensor 40 according to the fifth embodiment.
  • the positions of the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 differ from those of the fourth embodiment.
  • the other parts are the same as those in the fourth embodiment, and the duplicated description will be omitted.
  • the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are arranged in line symmetry with respect to the virtual straight line L1 passing through the central axis 9 when viewed in the axial direction. ..
  • the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 form a virtual straight line L2 that passes through the central axis 9 and is orthogonal to the virtual straight line L1 when viewed in the axial direction. They are arranged symmetrically with respect to each other. That is, a virtual straight line L1 that is a boundary line between the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2, and a virtual straight line L2 that is a boundary line between the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4. And are orthogonal.
  • the circumferential position of the boundary between the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 and the boundary between the third resistance line pattern R3 and the fourth resistance line pattern R4 are determined.
  • the circumferential position does not overlap. That is, the circumferential positions of the boundary portion of the resistance line pattern are dispersed. Therefore, it is possible to reduce the periodic ripple of the output signal due to the boundary portion of the resistance line pattern. As a result, the torque applied to the flex gear 20 can be detected more accurately.
  • the virtual straight line L1 and the virtual straight line L2 do not necessarily have to be orthogonal to each other.
  • the virtual straight line L1 and the virtual straight line L2 may intersect with each other at the position of the central axis 9.
  • the angle of the virtual straight line L2 with respect to the virtual straight line L1 is 90° in the example of FIG. 10, but instead of this, the angle of the virtual straight line L2 with respect to the virtual straight line L1 may be 60° or 45°.
  • FIG. 11 is a plan view of the torque detection sensor 40 according to the sixth embodiment.
  • the shapes of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 are the same as those of the third embodiment. However, it differs from the third embodiment in that it has a thrust distortion detecting resistance wire pattern Rt. Since other parts are the same as those in the third embodiment, duplicated description will be omitted.
  • a resistance line pattern Rt for detecting thrust strain is mounted on the circuit board 41 of this embodiment.
  • the thrust distortion detecting resistance wire pattern Rt is electrically connected to the signal processing circuit 43.
  • a material of the resistance wire pattern Rt for detecting thrust strain for example, copper or an alloy containing copper is used.
  • the torque detection sensor 40 of FIG. 11 has two resistance line patterns, an outer resistance line pattern Ro and an inner resistance line pattern Ri, as the thrust distortion detection resistance line pattern Rt.
  • the outer resistance wire pattern Ro is an arc-shaped or circular ring-shaped pattern in which one conductor extends in the circumferential direction while bending in zigzag.
  • the outer resistance wire pattern Ro is provided in a range of about 360° around the central axis 9.
  • the outer resistance line pattern Ro is located radially outside of the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2. That is, the outer resistance line pattern Ro is arranged at a position where it does not overlap the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2.
  • the outer resistance wire pattern Ro includes a plurality of outer resistance wires ro.
  • the plurality of outer resistance lines ro are arranged in the circumferential direction in postures substantially parallel to each other. Each outer resistance line ro extends in the radial direction of the flex gear 20.
  • the inner resistance wire pattern Ri is a circular or annular pattern as a whole, in which one conductor bends in a zigzag pattern and extends in the circumferential direction.
  • the inner resistance wire pattern Ri is provided in a range of about 360° around the central axis 9.
  • the inner resistance wire pattern Ri is located radially inward of the first resistance wire pattern R1 and the second resistance wire pattern R2. That is, the inner resistance line pattern Ri is arranged at a position that does not overlap the first resistance line pattern R1, the second resistance line pattern R2, and the outer resistance line pattern Ro.
  • the inner resistance wire pattern Ri includes a plurality of inner resistance wires ri.
  • the plurality of inner resistance lines ri are arranged in the circumferential direction in postures substantially parallel to each other. Each inner resistance wire ri extends in the radial direction of the flex gear 20.
  • the plurality of outer resistance lines ro included in the outer resistance line pattern Ro and the plurality of inner resistance lines ri included in the inner resistance line pattern Ri all extend in the radial direction. Therefore, the change in the resistance value of the outer resistance wire pattern Ro and the inner resistance wire pattern Ri due to the circumferential torque is extremely small.
  • the resistance values of the outer resistance wire pattern Ro and the inner resistance wire pattern Ri change significantly. Therefore, by measuring each resistance value of the outer resistance wire pattern Ro and the inner resistance wire pattern Ri, a signal that reflects the axial displacement of the diaphragm portion 221 can be obtained.
  • the signal processing circuit 43 corrects the output signal from the bridge circuit 42 including the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 with respective resistance values of the outer resistance line pattern Ro and the inner resistance line pattern Ri. To do. Specifically, the value of the output signal from the bridge circuit 42 is increased or decreased in the direction in which the influence of the axial displacement of the diaphragm portion 221 is canceled. Then, the torque is detected based on the corrected output signal. With this configuration, the influence of the axial displacement of the diaphragm portion 221 can be suppressed, and the torque applied to the flex gear 20 can be accurately detected.
  • the torque detection sensor 40 has two resistance line patterns, an outer resistance line pattern Ro and an inner resistance line pattern Ri, as the thrust distortion detection resistance line pattern Rt.
  • a bridge circuit including the outer resistance wire pattern Ro and the inner resistance wire pattern Ri can be configured. Therefore, the amount of displacement of the diaphragm portion 221 in the axial direction can be detected more accurately based on the output signal from the bridge circuit. Therefore, the correction value for the output signal from the bridge circuit 42 including the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2 can be calculated more appropriately.
  • the resistance line pattern Rt for detecting thrust strain can be added to the torque detection sensor 40 of any of the above-described embodiments.
  • the same thrust strain detection resistance wire pattern Rt as in the present embodiment may be added to the torque detection sensor 40 of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view of the torque detection sensor 40 according to the seventh embodiment.
  • This torque detection sensor 40 differs from the sixth embodiment in that it has a temperature detection resistance wire pattern Rh.
  • the other parts are the same as those in the sixth embodiment, and thus the duplicate description will be omitted.
  • the shape and action of the temperature detection resistance wire pattern Rh are the same as those of the second and fourth embodiments described above.
  • the temperature detecting resistance wire pattern Rh is arranged in the gap between the first resistance wire pattern R1 and the second resistance wire pattern R2 and the inner resistance wire pattern Ri.
  • the temperature detection resistance line pattern Rh may be located between the first resistance line pattern R1 and the second resistance line pattern R2, and the outer resistance line pattern Ro.
  • FIG. 13 is a plan view of the torque detection sensor 40 according to the first modification.
  • the circuit board 41 of the torque detection sensor 40 has three positioning portions 413. Each positioning part 413 projects outward in the radial direction from the outer peripheral part of the main body part 411 of the circuit board 41.
  • the torque detection sensor 40 is fixed to the flex gear 20 during manufacturing of the power transmission device 1, the three positioning portions 413 and the inner peripheral surface of the thick portion 222 of the flex gear 20 are brought into radial contact with each other. This facilitates the work of coaxially positioning the main body portion 411 of the circuit board 41 with respect to the flex gear 20. Further, the positioning accuracy of the main body 411 with respect to the flex gear 20 can be improved.
  • a plurality of positioning portions may be provided on the inner peripheral surface of the thick portion 222 of the flex gear 20 so as to project inward in the radial direction. Then, the circuit board 41 may be positioned with respect to the flex gear 20 by bringing the positioning portion and the outer peripheral portion of the main body portion 411 into radial contact. Further, a positioning portion may be provided on both the flex gear 20 and the circuit board 41. That is, the positioning portion may be provided on at least one of the flex gear 20 and the circuit board 41.
  • FIG. 14 is a partial cross-sectional view of the torque detection sensor 40 and the diaphragm portion 221 according to the second modification.
  • the circuit board 41 is fixed to the diaphragm portion 221 with the surface on which the resistance wire patterns R1 and R2 are mounted facing the surface of the diaphragm portion 221. By doing so, the surface of the diaphragm portion 221 and the resistance wire patterns R1 and R2 come close to each other. Thereby, the torque applied to the diaphragm portion 221 can be detected more accurately.
  • the circuit board 41 and the diaphragm portion 221 are fixed via the double-sided adhesive tape 44, not an adhesive having fluidity. Therefore, a constant space can be secured between the circuit board 41 and the surface of the diaphragm portion 221. Therefore, insulation can be maintained between the metal diaphragm part 221 and the resistance wire patterns R1 and R2.
  • both the bridge circuit 42 and the signal processing circuit 43 are mounted on the circuit board 41.
  • the signal processing circuit 43 may be provided outside the circuit board 41.
  • each resistance wire pattern copper or an alloy containing copper was used as the material of each resistance wire pattern.
  • other metals such as constantan, SUS, and aluminum may be used as the material of the resistance wire pattern.
  • a non-metal material such as ceramics or resin may be used as the material of the resistance wire pattern.
  • conductive ink may be used as the material of the resistance line pattern. When the conductive ink is used, each resistance line pattern may be printed on the surface of the circuit board 41 with the conductive ink.
  • the diaphragm portion 221 spreads radially outward from the base end portion of the tubular portion 21.
  • the diaphragm portion 221 may expand from the base end portion of the tubular portion 21 toward the inner side in the radial direction.
  • the target object for torque detection is the flex gear 20.
  • the torque detection sensor 40 having the same structure as that of the above embodiment may be used to detect the torque applied to the circular body other than the flex gear 20.
  • the first resistance line pattern R1, the second resistance line pattern R2, the third resistance line pattern R3, and the fourth resistance line pattern R4 of the above embodiment all detect the circumferential distortion of the circular body.
  • 3 is a resistance line pattern for detecting circumferential strain.
  • the number and positions of these resistance wire patterns can be appropriately changed in design.
  • the detailed configurations of the torque detection sensor and the power transmission device may be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
  • the elements appearing in each of the above-described embodiments and each modification may be appropriately combined as long as no contradiction occurs.
  • the present application can be used for a torque detection sensor and a power transmission device.

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Abstract

トルク検出センサは、第１の抵抗線パターンと第２の抵抗線パターンとを有する。 第１の抵抗線パターンは、円形体の半径方向に対して周方向一方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状または円環状のパターンである。 第２の抵抗線パターンは、円形体の半径方向に対して周方向他方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状または円環状のパターンである。 第１の抵抗線と、第２の抵抗線とは、互いに重ならない位置に配置される。 このため、これらの抵抗線パターンを単層で構成することができる。 したがって、円形体用の安価かつ薄型のトルク検出センサを実現できる。

Description

トルク検出センサおよび動力伝達装置
　本発明は、トルク検出センサおよび動力伝達装置に関する。
　近年、ロボットの関節などに搭載される減速機の需要が急速に高まっている。従来の減速機については、例えば、特開２０００－１３１１６０号公報および特開２００５－６９４０１号公報に記載されている。これらの公報では、減速後の回転数で回転する歯車に、歪みゲージが貼り付けられている。これにより、歯車にかかるトルクの検出が可能となっている。
特開２０００－１３１１６０号公報 特開２００５－６９４０１号公報
　しかしながら、上記公報の構造では、歯車の周方向の数か所に、歪みゲージが離散的に貼り付けられている。各歪みゲージが検出するトルクは、歯車の局所的な一部分のトルクである。このような構造では、歯車の全周にかかるトルクを、精度よく検出することが困難であった。
　また、従来の構造では、複数の歪みゲージとは別に、歪みゲージからの出力信号を処理する回路基板を設ける必要があった。また、歪みゲージと回路基板とを接続するために、歪みゲージに導線を半田付けする必要があった。これにより、トルクの検出に関わる部分の製造コストが嵩むとともに、トルクの検出に関わる部分を全体として薄型化することが困難となっていた。
　本発明の目的は、歯車等の円形体用の安価かつ薄型のトルク検出センサを提供することである。
　本願の第１発明は、円形体にかかるトルクを検出するトルク検出センサであって、第１の抵抗線パターンと第２の抵抗線パターンとを有し、前記第１の抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に対して周方向一方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状または円環状のパターンであり、前記第２の抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に対して周方向他方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状または円環状のパターンであり、前記第１の抵抗線と、前記第２の抵抗線とが、互いに重ならない位置に配置される。
　本願の第２発明は、円形体にかかるトルクを検出するトルク検出センサであって、前記円形体の周方向の歪みを検出する周方向歪み検出用抵抗線パターンと、前記円形体の軸方向の歪みを検出するスラスト歪み検出用抵抗線パターンと、を有し、前記周方向歪み検出用抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に対して周方向に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列されたパターンであり、前記スラスト歪み検出用抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に延びる抵抗線が、周方向に複数配列されたパターンであり、前記周方向歪み検出用抵抗線パターンと、スラスト歪み検出用抵抗線パターンとは、互いに重ならない位置に配置される。
　本願の第１発明によれば、第１の抵抗線パターンと第２の抵抗線パターンとを含むブリッジ回路からの出力信号により、円形体にかかるトルクを検出できる。第１の抵抗線パターンと第２の抵抗線パターンとは、互いに重ならないため、これらの抵抗線パターンを単層で構成することができる。したがって、円形体用の安価かつ薄型のトルク検出センサを実現できる。
　本願の第２発明によれば、周方向歪み検出用抵抗線パターンを含むブリッジ回路からの出力信号により、円形体にかかるトルクを検出できる。また、スラスト歪み検出用抵抗線パターンの抵抗値に基づいて、周方向歪み検出用抵抗線パターンを含むブリッジ回路からの出力信号を補正することで、円形体の軸方向の変形に起因する成分をキャンセルできる。その結果、円形体にかかるトルクを、より精度よく検出できる。また、周方向歪み検出用抵抗線パターンとスラスト歪み検出用抵抗線パターンとは、互いに重ならないため、これらの抵抗線パターンを単層で構成することができる。したがって、円形体用の安価かつ薄型のトルク検出センサを実現できる。
図１は、第１実施形態に係る動力伝達装置の縦断面図である。 図２は、第１実施形態に係る動力伝達装置の横断面図である。 図３は、第１実施形態に係るトルク検出センサの平面図である。 図４は、第１実施形態に係るブリッジ回路の回路図である。 図５は、第１実施形態に係るトルク検出センサおよびダイヤフラム部の部分断面図である。 図６は、第２実施形態に係るトルク検出センサの平面図である。 図７は、第３実施形態に係るトルク検出センサの平面図である。 図８は、第４実施形態に係るトルク検出センサの平面図である。 図９は、第４実施形態に係るブリッジ回路の回路図である。 図１０は、第５実施形態に係るトルク検出センサの平面図である。 図１１は、第６実施形態に係るトルク検出センサの平面図である。 図１２は、第７実施形態に係るトルク検出センサの平面図である。 図１３は、第１変形例に係るトルク検出センサの平面図である。 図１４は、第２変形例に係るトルク検出センサおよびダイヤフラム部の部分断面図である。
　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。なお、本願では、動力伝達装置の中心軸と平行な方向を「軸方向」、動力伝達装置の中心軸に直交する方向を「半径方向」、動力伝達装置の中心軸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。
　＜１．第１実施形態＞
　＜１－１．動力伝達装置の構成＞
　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、無人搬送車などの他の装置に用いられるものであってもよい。
　図１および図２に示すように、本実施形態の動力伝達装置１は、インタナルギア１０、フレックスギア２０、波動発生器３０、およびトルク検出センサ４０を備えている。
　インタナルギア１０は、内周面に複数の内歯１１を有する円環状のギアである。インタナルギア１０は、動力伝達装置１が搭載される装置の枠体に、例えばねじ止めで固定される。インタナルギア１０は、中心軸９と同軸に配置される。また、インタナルギア１０は、フレックスギア２０の後述する筒状部２１の半径方向外側に位置する。インタナルギア１０の剛性は、フレックスギア２０の筒状部２１の剛性よりも、はるかに高い。このため、インタナルギア１０は、実質的に剛体とみなすことができる。インタナルギア１０は、円筒状の内周面を有する。複数の内歯１１は、当該内周面において、周方向に一定のピッチで配列されている。各内歯１１は、半径方向内側へ向けて突出する。
　フレックスギア２０は、可撓性を有する円環状のギアである。フレックスギア２０は、中心軸９を中心として回転可能に支持される。フレックスギア２０は、本発明における「円形体」の一例である。
　本実施形態のフレックスギア２０は、筒状部２１と平板部２２とを有する。筒状部２１は、中心軸９の周囲において、軸方向に筒状に延びる。筒状部２１の軸方向の先端は、波動発生器３０の半径方向外側、かつ、インタナルギア１０の半径方向内側に位置する。筒状部２１は、可撓性を有するため、半径方向に変形可能である。特に、インタナルギア１０の半径方向内側に位置する筒状部２１の先端部は、自由端であるため、他の部分よりも大きく半径方向に変位可能である。
　フレックスギア２０は、複数の外歯２３を有する。複数の外歯２３は、筒状部２１の軸方向の先端部付近の外周面において、周方向に一定のピッチで配列されている。各外歯２３は、半径方向外側へ向けて突出する。上述したインタナルギア１０が有する内歯１１の数と、フレックスギア２０が有する外歯２３の数とは、僅かに相違する。
　平板部２２は、ダイヤフラム部２２１と肉厚部２２２とを有する。ダイヤフラム部２２１は、筒状部２１の軸方向の基端部から、半径方向外側へ向けて平板状に広がり、かつ、中心軸９を中心として円環状に広がる。ダイヤフラム部２２１は、軸方向に僅かに撓み変形可能である。肉厚部２２２は、ダイヤフラム部２２１の半径方向外側に位置する、円環状の部分である。肉厚部２２２の軸方向の厚みは、ダイヤフラム部２２１の軸方向の厚みよりも、厚い。肉厚部２２２は、動力伝達装置１が搭載される装置の、駆動対象となる部品に、例えばねじ止めで固定される。
　波動発生器３０は、フレックスギア２０の筒状部２１に、周期的な撓み変形を発生させる機構である。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は、軸方向に視たときに楕円形の外周面を有する。可撓性軸受３２は、カム３１の外周面と、フレックスギア２０の筒状部２１の内周面との間に介在する。したがって、カム３１と筒状部２１とは、異なる回転数で回転できる。
　可撓性軸受３２の内輪は、カム３１の外周面に接触する。可撓性軸受３２の外輪は、フレックスギア２０の内周面に接触する。このため、フレックスギア２０の筒状部２１は、カム３１の外周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、フレックスギア２０の外歯２３と、インタナルギア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２３と内歯１１とが噛み合わない。
　カム３１は、直接または他の動力伝達機構を介して、モータに接続される。モータを駆動させると、カム３１は、中心軸９を中心として第１回転数で回転する。これにより、フレックスギア２０の上述した楕円の長軸も、第１回転数で回転する。そうすると、外歯２３と内歯１１との噛み合い位置も、周方向に第１回転数で変化する。また、上述の通り、インタナルギア１０の内歯１１の数と、フレックスギア２０の外歯２３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２３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、インタナルギア１０に対してフレックスギア２０が、中心軸９を中心として、第１回転数よりも低い第２回転数で回転する。したがって、フレックスギア２０から、減速された第２回転数の回転運動を取り出すことができる。
　＜１－２．トルク検出センサについて＞
　トルク検出センサ４０は、フレックスギア２０にかかる周方向のトルクを検出するセンサである。図１に示すように、本実施形態では、円板状のダイヤフラム部２２１の円形の表面に、トルク検出センサ４０が固定されている。
　図３は、トルク検出センサ４０を軸方向に視た平面図である。図３に示すように、トルク検出センサ４０は、回路基板４１を有する。本実施形態の回路基板４１は、柔軟に変形可能なフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。回路基板４１は、中心軸９を中心とする円環状の本体部４１１と、本体部４１１から半径方向外側へ向けて突出したフラップ部４１２とを有する。回路基板４１には、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２を含むブリッジ回路４２と、信号処理回路４３とが、実装されている。第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２は、本体部４１１に配置されている。信号処理回路４３は、フラップ部４１２に配置されている。
　第１の抵抗線パターンＲ１は、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状または円環状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約３６０°の範囲に、第１の抵抗線パターンＲ１が設けられている。第１の抵抗線パターンＲ１の材料には、例えば、銅または銅を含む合金が用いられる。第１の抵抗線パターンＲ１には、複数の第１抵抗線ｒ１が含まれる。複数の第１抵抗線ｒ１は、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各第１抵抗線ｒ１は、フレックスギア２０の半径方向に対して、周方向一方側に傾斜している。半径方向に対する第１抵抗線ｒ１の傾斜角度は、例えば４５°とされる。
　第２の抵抗線パターンＲ２は、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状または円環状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約３６０°の範囲に、第２の抵抗線パターンＲ２が設けられている。第２の抵抗線パターンＲ２の材料には、例えば、銅または銅を含む合金が用いられる。第２の抵抗線パターンＲ２は、第１の抵抗線パターンＲ１よりも、半径方向内側に位置する。すなわち、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、互いに重ならない位置に配置される。第２の抵抗線パターンＲ２には、複数の第２抵抗線ｒ２が含まれる。複数の第２抵抗線ｒ２は、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各第２抵抗線ｒ２は、フレックスギア２０の半径方向に対して、周方向他方側に傾斜している。半径方向に対する第２抵抗線ｒ２の傾斜角度は、例えば－４５°とされる。
　図４は、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２を含むブリッジ回路４２の回路図である。図４に示すように、本実施形態のブリッジ回路４２は、第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第１固定抵抗Ｒａ、および第２固定抵抗Ｒｂを含む。第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、直列に接続される。第１固定抵抗Ｒａと第２固定抵抗Ｒｂとは、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つの抵抗線パターンＲ１，Ｒ２の列と、２つの固定抵抗Ｒａ，Ｒｂの列とが、並列に接続される。また、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の中点Ｍ１と、第１固定抵抗Ｒａおよび第２固定抵抗Ｒｂの中点Ｍ２とが、電圧計Ｖに接続される。
　第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２のそれぞれの抵抗値は、フレックスギア２０にかかるトルクに応じて変化する。例えば、フレックスギア２０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、第１の抵抗線パターンＲ１の抵抗値が低下し、第２の抵抗線パターンＲ２の抵抗値が増加する。一方、フレックスギア２０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、第１の抵抗線パターンＲ１の抵抗値が増加し、第２の抵抗線パターンＲ２の抵抗値が低下する。このように、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２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、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２のそれぞれの抵抗値が変化すると、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の中点Ｍ１と、第１固定抵抗Ｒａおよび第２固定抵抗Ｒｂの中点Ｍ２との間の電位差が変化するので、電圧計Ｖの計測値が変化する。したがって、この電圧計Ｖの計測値に基づいて、フレックスギア２０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。
　信号処理回路４３は、電圧計Ｖにより計測される中点Ｍ１，Ｍ２の間の電位差信号（ブリッジ回路の出力信号）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ための回路である。第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２を含むブリッジ回路４２は、信号処理回路４３と電気的に接続されている。信号処理回路４３には、例えば、中点Ｍ１，Ｍ２の間の電位差を増幅する増幅器や、増幅後の電気信号に基づいて、トルクの向きおよび大きさを算出するための回路が含まれる。検出されたトルクは、有線または無線により信号処理回路４３に接続された外部の装置へ出力される。
　図５は、ダイヤフラム部２２１およびトルク検出センサ４０の部分断面図である。図５に示すように、トルク検出センサ４０は、両面接着テープ４４により、フレックスギア２０のダイヤフラム部２２１に固定される。具体的には、ダイヤフラム部２２１の表面と、回路基板４１の裏面とが、両面接着テープ４４を介して固定される。両面接着テープ４４は、接着力を有する材料がテープ状に成形されて、形状を維持できる程度に硬化されたものである。このような両面接着テープ４４を用いれば、流動性を有する接着剤を用いる場合よりも、ダイヤフラム部２２１に対するトルク検出センサ４０の固定作業が容易となる。また、作業者による固定作業のばらつきを低減できる。
　なお、ダイヤフラム部２２１の変形をトルク検出センサ４０へ精度よく伝達するために、両面接着テープ４４は、ベースフィルムを有さず、接着材料のみで構成されていることが好ましい。
　以上のように、本実施形態の動力伝達装置１では、トルク検出センサ４０により、フレックスギア２０にかかるトルクを検出できる。したがって、検出したトルクを、動力伝達装置１が搭載される装置の制御や、故障検出に用いることができる。特に、本実施形態では、トルク検出センサ４０が、動力伝達装置１の構成部品のうち、最も出力側の部品であるフレックスギア２０に固定されている。このようにすれば、フレックスギア２０に出力側からかかる外力を、トルク検出センサ４０により精度よく検出することができる。したがって、例えば、外力を検出したときに装置を緊急停止させるような制御を、応答性よく行うことができる。
　特に、本実施形態のトルク検出センサ４０では、フレックスギア２０の周方向の一部分のみにひずみゲージを取り付けるのではなく、フレックスギア２０の周方向のほぼ全周に亘って、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２を設ける。これにより、フレックスギア２０にかかるトルクを、より精度よく検出できる。
　また、本実施形態のトルク検出センサ４０では、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とが、互いに重ならない位置に配置される。このため、回路基板４１上において、これらの抵抗線パターンＲ１，Ｒ２を、単一の層に形成することができる。これにより、回路基板４１をシンプルな構造とすることができる。その結果、安価かつ薄型のトルク検出センサ４０を実現できる。
　特に、本実施形態のトルク検出センサ４０では、ブリッジ回路４２と信号処理回路４３とが、１枚の回路基板４１に実装されている。このようにすれば、ブリッジ回路４２が搭載された回路基板４１とは別に、信号処理回路４３が搭載された回路基板を用意する必要がない。したがって、より安価で薄型のトルク検出センサ４０を実現できる。また、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２を、柔軟なフレキシブルプリント基板に実装することで、フレックスギア２０にかかるトルクの検出精度を、より高めることができる。
　第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の材料には、銅または銅を含む合金が用いられる。銅または銅を含む合金を用いれば、コンスタンタン等の高価な材料を用いる場合よりも、材料費を抑えることができる。また、回路基板の配線として一般的な銅または銅を含む合金を用いることにより、通常のプリント配線基板と同様の製造工程で、トルク検出センサ４０を製造できる。したがって、トルク検出センサ４０の製造コストを、より抑制できる。
　＜２．第２実施形態＞
　続いて、第２実施形態に係るトルク検出センサ４０について、説明する。図６は、第２実施形態に係るトルク検出センサ４０の平面図である。このトルク検出センサ４０は、温度検出用抵抗線パターンＲｈを有する点が、第１実施形態と相違する。他の部分については、第１実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
　上述の通り、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の材料に、銅または銅を含む合金を用いると、トルク検出センサ４０の材料費を抑えることができる。ただし、コンスタンタン等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、第２実施形態のトルク検出センサ４０は、温度の影響を補正するために、トルク検出センサ４０に温度検出用抵抗線パターンＲｈを設けている。
　温度検出用抵抗線パターンＲｈは、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２と同様に、回路基板４１上に実装されている。また、温度検出用抵抗線パターンＲｈは、信号処理回路４３と電気的に接続されている。温度検出用抵抗線パターンＲｈの材料には、例えば、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２と同じ銅または銅を含む合金を用いればよい。
　温度検出用抵抗線パターンＲｈ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パターンである。このため、周方向のトルクによる温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値の変化は、極めて小さい。したがって、温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値は、温度による変化が支配的となる。したがって、温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値を測定すれば、フレックスギア２０の温度または環境温度を反映した信号を取得できる。
　信号処理回路４３は、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２を含むブリッジ回路４２からの出力信号を、温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値で補正する。具体的には、ブリッジ回路４２からの出力信号の値を、温度による変化をキャンセルする方向に増加または減少させる。そして、補正後の出力信号に基づいて、トルクを検出する。このようにすれば、安価な銅または銅合金を使用しつつ、温度変化の影響を抑制して、フレックスギア２０にかかるトルクを精度よく検出できる。
　特に、本実施形態では、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２との間の半径方向の隙間に、温度検出用抵抗線パターンＲｈが配置されている。このようにすれば、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２のいずれとも近接した位置に、温度検出用抵抗線パターンＲｈを配置できる。したがって、温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値に基づいて、ブリッジ回路４２の出力信号に対する補正値を、より適正に算出できる。
　また、温度検出用抵抗線パターンＲｈを設けることで、フレックスギア２０を含む動力伝達装置１の温度を推定できる。したがって、動力伝達装置１の温度が過剰に高くなっていないかどうかの監視も可能となる。
　＜３．第３実施形態＞
　続いて、第３実施形態に係るトルク検出センサ４０について、説明する。図７は、第３実施形態に係るトルク検出センサ４０の平面図である。このトルク検出センサ４０は、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の形状が、第１実施形態と相違する。他の部分については、第１実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
　図７に示すように、第１の抵抗線パターンＲ１は、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約１８０°の範囲に、第１の抵抗線パターンＲ１が、半円状に設けられている。第１の抵抗線パターンＲ１には、複数の第１抵抗線ｒ１が含まれる。複数の第１抵抗線ｒ１は、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各第１抵抗線ｒ１は、フレックスギア２０の半径方向に対して、周方向一方側に傾斜している。半径方向に対する第１抵抗線ｒ１の傾斜角度は、例えば４５°とされる。
　第２の抵抗線パターンＲ２は、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約１８０°の範囲に、第２の抵抗線パターンＲ２が、半円状に設けられている。第２の抵抗線パターンＲ２には、複数の第２抵抗線ｒ２が含まれる。複数の第２抵抗線ｒ２は、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各第２抵抗線ｒ２は、フレックスギア２０の半径方向に対して、周方向他方側に傾斜している。半径方向に対する第２抵抗線ｒ２の傾斜角度は、例えば－４５°とされる。
　第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、同心かつ線対称に配置される。具体的には、軸方向に視たときに、中心軸９を通る仮想直線Ｌに対して、一方側に第１の抵抗線パターンＲ１が配置され、他方側に第２の抵抗線パターンＲ２が配置される。すなわち、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、互いに重ならない位置に配置される。また、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、中心軸９に対する径が同一である。
　この第３実施形態の構造でも、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、トルクに対して互いに逆向きの抵抗値変化を示す。このため、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２を含むブリッジ回路４２からの出力信号に基づいて、フレックスギア２０にかかるトルクを検出できる。
　また、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、互いに重ならない位置に配置される。このため、回路基板４１上において、これらの抵抗線パターンＲ１，Ｒ２を、単一の層に形成することができる。これにより、回路基板４１をシンプルな構造とすることができる。その結果、安価かつ薄型のトルク検出センサ４０を実現できる。
　動力伝達装置１の駆動時には、フレックスギア２０のダイヤフラム部２２１が、僅かに軸方向に変位する。この軸方向の変位量は、ダイヤフラム部２２１の半径方向の位置によって異なる。そして、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位は、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の抵抗値にも影響する。しかしながら、本実施形態では、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とが、中心軸９に対して同径の位置に配置される。このため、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位により、第１の抵抗線パターンＲ１の抵抗値と、第２の抵抗線パターンＲ２の抵抗値とが、同じように変化する。それゆえ、ブリッジ回路４２の電圧計Ｖの検出値が、影響を受けにくい。したがって、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位の影響を抑えて、フレックスギア２０にかかる周方向のトルクを精度よく検出できる。
　＜４．第４実施形態＞
　続いて、第４実施形態に係るトルク検出センサ４０について、説明する。図８は、第４実施形態に係るトルク検出センサ４０の平面図である。このトルク検出センサ４０は、第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第３の抵抗線パターンＲ３、および第４の抵抗線パターンＲ４を有する点と、温度検出用抵抗線パターンＲｈを有する点とが、第１実施形態と相違する。他の部分については、第１実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
　図８に示すように、本実施形態の回路基板４１には、第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第３の抵抗線パターンＲ３、および第４の抵抗線パターンＲ４を含むブリッジ回路４２と、温度検出用抵抗線パターンＲｈとが、実装されている。ブリッジ回路４２および温度検出用抵抗線パターンＲｈは、それぞれ、信号処理回路４３と電気的に接続されている。各抵抗線パターンＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒｈの材料には、例えば、銅または銅を含む合金が用いられる。
　第１の抵抗線パターンＲ１は、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約１８０°の範囲に、第１の抵抗線パターンＲ１が、半円状に設けられている。第１の抵抗線パターンＲ１には、複数の第１抵抗線ｒ１が含まれる。複数の第１抵抗線ｒ１は、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各第１抵抗線ｒ１は、フレックスギア２０の半径方向に対して、周方向一方側に傾斜している。半径方向に対する第１抵抗線ｒ１の傾斜角度は、例えば４５°とされる。
　第２の抵抗線パターンＲ２は、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約１８０°の範囲に、第２の抵抗線パターンＲ２が、半円状に設けられている。第２の抵抗線パターンＲ２には、複数の第２抵抗線ｒ２が含まれる。複数の第２抵抗線ｒ２は、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各第２抵抗線ｒ２は、フレックスギア２０の半径方向に対して、周方向他方側に傾斜している。半径方向に対する第２抵抗線ｒ２の傾斜角度は、例えば－４５°とされる。
　第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、同心かつ線対称に配置される。具体的には、軸方向に視たときに、中心軸９を通る仮想直線Ｌに対して、一方側に第１の抵抗線パターンＲ１が配置され、他方側に第２の抵抗線パターンＲ２が配置される。また、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、中心軸９に対する径が同一である。
　第３の抵抗線パターンＲ３は、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約１８０°の範囲に、第３の抵抗線パターンＲ３が、半円状に設けられている。第３の抵抗線パターンＲ３には、複数の第３抵抗線ｒ３が含まれる。複数の第３抵抗線ｒ３は、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各第３抵抗線ｒ３は、フレックスギア２０の半径方向に対して、周方向他方側に傾斜している。半径方向に対する第３抵抗線ｒ３の傾斜角度は、例えば４５°とされる。
　第４の抵抗線パターンＲ４は、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約１８０°の範囲に、第４の抵抗線パターンＲ４が、半円状に設けられている。第４の抵抗線パターンＲ４には、複数の第４抵抗線ｒ４が含まれる。複数の第４抵抗線ｒ４は、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各第４抵抗線ｒ４は、フレックスギア２０の半径方向に対して、周方向一方側に傾斜している。半径方向に対する第４抵抗線ｒ４の傾斜角度は、例えば－４５°とされる。
　第３の抵抗線パターンＲ３および第４の抵抗線パターンＲ４は、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２よりも、半径方向内側に位置する。また、第３の抵抗線パターンＲ３と第４の抵抗線パターンＲ４とは、同心かつ線対称に配置される。具体的には、軸方向に視たときに、中心軸９を通る仮想直線Ｌに対して、一方側に第３の抵抗線パターンＲ３が配置され、他方側に第４の抵抗線パターンＲ４が配置される。また、第３の抵抗線パターンＲ３と第４の抵抗線パターンＲ４とは、中心軸９に対する径が同一である。
　このように、第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第３の抵抗線パターンＲ３、および第４の抵抗線パターンＲ４は、いずれも、互いに重ならない位置に配置される。
　図９は、第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第３の抵抗線パターンＲ３、および第４の抵抗線パターンＲ４を含むブリッジ回路４２の回路図である。図９に示すように、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、直列に接続される。第３の抵抗線パターンＲ３と第４の抵抗線パターンＲ４とは、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、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の列と、第３の抵抗線パターンＲ３および第４の抵抗線パターンＲ４の列とが、並列に接続される。また、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の中点Ｍ１と、第３の抵抗線パターンＲ３および第４の抵抗線パターンＲ４の中点Ｍ２とが、電圧計Ｖに接続される。
　第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第３の抵抗線パターンＲ３、および第４の抵抗線パターンＲ４のそれぞれの抵抗値は、フレックスギア２０にかかるトルクに応じて変化する。例えば、フレックスギア２０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、第１の抵抗線パターンＲ１および第４の抵抗線パターンＲ４の抵抗値が低下し、第２の抵抗線パターンＲ２および第３の抵抗線パターンＲ３の抵抗値が増加する。一方、フレックスギア２０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、第１の抵抗線パターンＲ１および第４の抵抗線パターンＲ４の抵抗値が増加し、第２の抵抗線パターンＲ２および第３の抵抗線パターンＲ３の抵抗値が低下する。このように、第１の抵抗線パターンＲ１および第４の抵抗線パターンＲ４と、第２の抵抗線パターンＲ２および第３の抵抗線パターンＲ３とは、トルクに対して互いに逆向きの抵抗値変化を示す。
　このように、第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第３の抵抗線パターンＲ３、および第４の抵抗線パターンＲ４のそれぞれの抵抗値が変化すると、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の中点Ｍ１と、第３の抵抗線パターンＲ３および第４の抵抗線パターンＲ４の中点Ｍ２との間の電位差が変化するので、電圧計Ｖの計測値が変化する。したがって、この電圧計Ｖの計測値に基づいて、フレックスギア２０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。
　また、第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第３の抵抗線パターンＲ３、および第４の抵抗線パターンＲ４は、互いに重ならない位置に配置される。このため、回路基板４１上において、これらの抵抗線パターンＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を、単一の層に形成することができる。これにより、回路基板４１をシンプルな構造とすることができる。その結果、安価かつ薄型のトルク検出センサ４０を実現できる。
　動力伝達装置１の駆動時には、フレックスギア２０のダイヤフラム部２２１が、僅かに軸方向に変位する。この軸方向の変位量は、ダイヤフラム部２２１の半径方向の位置によって異なる。そして、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位は、各抵抗線パターンＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の抵抗値にも影響する。しかしながら、本実施形態では、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とが、中心軸９に対して同径の位置に配置される。また、第３の抵抗線パターンＲ３と第４の抵抗線パターンＲ４とが、中心軸９に対して同径の位置に配置される。このため、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位により、第１の抵抗線パターンＲ１の抵抗値と第２の抵抗線パターンＲ２の抵抗値とが同じように変化し、第３の抵抗線パターンＲ３の抵抗値と第４の抵抗線パターンＲ４の抵抗値とが、同じように変化する。それゆえ、ブリッジ回路４２の電圧計Ｖの検出値が、影響を受けにくい。したがって、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位の影響を抑えて、フレックスギア２０にかかる周方向のトルクを精度よく検出できる。
　温度検出用抵抗線パターンＲｈ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パターンである。このため、周方向のトルクによる温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値の変化は、極めて小さい。したがって、温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値は、温度による変化が支配的となる。したがって、温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値を測定すれば、フレックスギア２０の温度または環境温度を反映した信号を取得できる。
　信号処理回路４３は、ブリッジ回路４２からの出力信号を、温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値で補正する。そして、補正後の出力信号に基づいて、トルクを検出する。このようにすれば、安価な銅または銅合金を使用しつつ、温度変化の影響を抑制して、フレックスギア２０にかかるトルクを精度よく検出できる。
　特に、本実施形態では、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２と、第３の抵抗線パターンＲ３および第４の抵抗線パターンＲ４との間の半径方向の隙間に、温度検出用抵抗線パターンＲｈが配置されている。このようにすれば、第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第３の抵抗線パターンＲ３、および第４の抵抗線パターンＲ４のいずれとも近接した位置に、温度検出用抵抗線パターンＲｈを配置できる。したがって、温度検出用抵抗線パターンＲｈの抵抗値に基づいて、ブリッジ回路４２の出力信号に対する補正値を、より適正に算出できる。
　また、温度検出用抵抗線パターンＲｈを設けることで、フレックスギア２０を含む動力伝達装置１の温度を推定できる。したがって、動力伝達装置１の温度が過剰に高くなっていないかどうかの監視も可能となる。
　＜５．第５実施形態＞
　続いて、第５実施形態に係るトルク検出センサ４０について、説明する。図１０は、第５実施形態に係るトルク検出センサ４０の平面図である。このトルク検出センサ４０は、第３の抵抗線パターンＲ３および第４の抵抗線パターンＲ４の位置が、第４実施形態と相違する。他の部分については、第４実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
　図１０に示すように、第１の抵抗線パターンＲ１と第２の抵抗線パターンＲ２とは、軸方向に視たときに、中心軸９を通る仮想直線Ｌ１に対して線対称に配置される。これに対し、第３の抵抗線パターンＲ３と第４の抵抗線パターンＲ４とは、軸方向に視たときに、中心軸９を通り、かつ、上記の仮想直線Ｌ１と直交する仮想直線Ｌ２に対して線対称に配置される。すなわち、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の境界線である仮想直線Ｌ１と、第３の抵抗線パターンＲ３および第４の抵抗線パターンＲ４の境界線である仮想直線Ｌ２とが、直交している。
　このようにすれば、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の境界部の周方向の位置と、第３の抵抗線パターンＲ３および第４の抵抗線パターンＲ４の境界部の周方向の位置とが、重ならない。すなわち、抵抗線パターンの境界部の周方向の位置が分散する。このため、抵抗線パターンの境界部に起因する出力信号の周期的なリップルを低減できる。その結果、フレックスギア２０にかかるトルクを、より精度よく検出できる。
　なお、仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２とは、必ずしも直交していなくてもよい。仮想直線Ｌ１と仮想直線Ｌ２とは、中心軸９の位置において、互いに交差していればよい。仮想直線Ｌ１に対する仮想直線Ｌ２の角度は、図１０の例では９０°であるが、これに代えて、仮想直線Ｌ１に対する仮想直線Ｌ２の角度を、６０°や４５°としてもよい。
　＜６．第６実施形態＞
　続いて、第６実施形態に係るトルク検出センサ４０について、説明する。図１１は、第６実施形態に係るトルク検出センサ４０の平面図である。このトルク検出センサ４０は、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２の形状は、第３実施形態と同等である。ただし、スラスト歪み検出用抵抗線パターンＲｔを有する点が、第３実施形態と相違する。他の部分については、第３実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
　図１１に示すように、本実施形態の回路基板４１には、スラスト歪み検出用抵抗線パターンＲｔが実装されている。スラスト歪み検出用抵抗線パターンＲｔは、信号処理回路４３と電気的に接続されている。スラスト歪み検出用抵抗線パターンＲｔの材料には、例えば、銅または銅を含む合金が用いられる。
　図１１のトルク検出センサ４０は、スラスト歪み検出用抵抗線パターンＲｔとして、外側抵抗線パターンＲｏと、内側抵抗線パターンＲｉと、の２つの抵抗線パターンを有する。
　外側抵抗線パターンＲｏは、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状または円環状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約３６０°の範囲に、外側抵抗線パターンＲｏが設けられている。外側抵抗線パターンＲｏは、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２よりも、半径方向外側に位置する。すなわち、外側抵抗線パターンＲｏは、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２と重ならない位置に配置されている。外側抵抗線パターンＲｏには、複数の外側抵抗線ｒｏが含まれる。複数の外側抵抗線ｒｏは、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各外側抵抗線ｒｏは、フレックスギア２０の半径方向に延びる。
　内側抵抗線パターンＲｉは、１本の導体がジグザグに曲折しながら周方向に延びる、全体として円弧状または円環状のパターンである。本実施形態では、中心軸９の周囲の約３６０°の範囲に、内側抵抗線パターンＲｉが設けられている。内側抵抗線パターンＲｉは、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２よりも、半径方向内側に位置する。すなわち、内側抵抗線パターンＲｉは、第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、および外側抵抗線パターンＲｏと重ならない位置に配置されている。内側抵抗線パターンＲｉには、複数の内側抵抗線ｒｉが含まれる。複数の内側抵抗線ｒｉは、互いに略平行な姿勢で、周方向に配列される。各内側抵抗線ｒｉは、フレックスギア２０の半径方向に延びる。
　このように、外側抵抗線パターンＲｏに含まれる複数の外側抵抗線ｒｏと、内側抵抗線パターンＲｉに含まれる複数の内側抵抗線ｒｉとは、いずれも半径方向に延びる。このため、周方向のトルクによる外側抵抗線パターンＲｏおよび内側抵抗線パターンＲｉの抵抗値の変化は、極めて小さい。ただし、フレックスギア２０のダイヤフラム部２２１が軸方向に変位すると、外側抵抗線パターンＲｏおよび内側抵抗線パターンＲｉの抵抗値は、大きく変化する。したがって、外側抵抗線パターンＲｏおよび内側抵抗線パターンＲｉの各抵抗値を測定すれば、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位量を反映した信号を取得できる。
　信号処理回路４３は、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２を含むブリッジ回路４２からの出力信号を、外側抵抗線パターンＲｏおよび内側抵抗線パターンＲｉのそれぞれの抵抗値で補正する。具体的には、ブリッジ回路４２からの出力信号の値を、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位の影響をキャンセルする方向に、増加または減少させる。そして、補正後の出力信号に基づいて、トルクを検出する。このようにすれば、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位の影響を抑制して、フレックスギア２０にかかるトルクを精度よく検出できる。
　特に、本実施形態のトルク検出センサ４０は、スラスト歪み検出用抵抗線パターンＲｔとして、外側抵抗線パターンＲｏと内側抵抗線パターンＲｉとの２つの抵抗線パターンを有する。このようにすれば、外側抵抗線パターンＲｏと内側抵抗線パターンＲｉとを含むブリッジ回路を構成することができる。したがって、当該ブリッジ回路からの出力信号に基づいて、ダイヤフラム部２２１の軸方向の変位量を、より精度よく検出できる。したがって、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２を含むブリッジ回路４２からの出力信号に対する補正値を、より適正に算出できる。
　なお、スラスト歪み検出用抵抗線パターンＲｔは、上述した任意の実施形態のトルク検出センサ４０に追加することができる。例えば、第１実施形態のトルク検出センサ４０に、本実施形態と同様のスラスト歪み検出用抵抗線パターンＲｔを追加してもよい。
　＜７．第７実施形態＞
　続いて、第７実施形態に係るトルク検出センサ４０について、説明する。図１２は、第７実施形態に係るトルク検出センサ４０の平面図である。このトルク検出センサ４０は、温度検出用抵抗線パターンＲｈを有する点が、第６実施形態と相違する。他の部分については、第６実施形態と同等であるため、重複説明を省略する。
　温度検出用抵抗線パターンＲｈの形状および作用については、上述した第２実施形態および第４実施形態と同等である。本実施形態では、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２と、内側抵抗線パターンＲｉとの間の隙間に、温度検出用抵抗線パターンＲｈが配置されている。ただし、温度検出用抵抗線パターンＲｈの位置は、第１の抵抗線パターンＲ１および第２の抵抗線パターンＲ２と、外側抵抗線パターンＲｏとの間であってもよい。
　＜８．変形例＞
　以上、本発明の第１実施形態～第７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。
　＜８－１．第１変形例＞
　図１３は、第１変形例に係るトルク検出センサ４０の平面図である。図１３の例では、トルク検出センサ４０の回路基板４１が、３つの位置決め部４１３を有する。各位置決め部４１３は、回路基板４１の本体部４１１の外周部から、半径方向外側へ向けて突出する。動力伝達装置１の製造時において、フレックスギア２０にトルク検出センサ４０を固定するときには、３つの位置決め部４１３と、フレックスギア２０の肉厚部２２２の内周面とを、半径方向に接触させる。これにより、フレックスギア２０に対して回路基板４１の本体部４１１を同軸に位置決めする作業が、容易となる。また、フレックスギア２０に対する本体部４１１の位置決め精度を向上させることができる。
　なお、フレックスギア２０の肉厚部２２２の内周面に、半径方向内側へ突出する複数の位置決め部を設けてもよい。そして、当該位置決め部と、本体部４１１の外周部とを、半径方向に接触させることにより、フレックスギア２０に対する回路基板４１の位置決めを行ってもよい。また、フレックスギア２０および回路基板４１の両方に、位置決め部を設けてもよい。すなわち、位置決め部は、フレックスギア２０および回路基板４１の少なくともいずれか一方に設けられていればよい。
　＜８－２．第２変形例＞
　図１４は、第２変形例に係るトルク検出センサ４０およびダイヤフラム部２２１の部分断面図である。図１４の例では、回路基板４１は、抵抗線パターンＲ１，Ｒ２が実装された面をダイヤフラム部２２１の表面に向けた状態で、ダイヤフラム部２２１に固定されている。このようにすれば、ダイヤフラム部２２１の表面と抵抗線パターンＲ１，Ｒ２とが接近する。これにより、ダイヤフラム部２２１にかかるトルクを、より精度よく検出できる。
　回路基板４１とダイヤフラム部２２１とは、流動性を有する接着剤ではなく、両面接着テープ４４を介して固定される。このため、回路基板４１とダイヤフラム部２２１の表面との間に、一定の間隔を確保できる。したがって、金属製のダイヤフラム部２２１と、抵抗線パターンＲ１，Ｒ２との間において、絶縁を保つことができる。
　＜８－３．他の変形例＞
　上記の実施形態では、ブリッジ回路４２および信号処理回路４３の両方が、回路基板４１に実装されていた。しかしながら、信号処理回路４３は、回路基板４１の外部に設けられていてもよい。
　また、上記の実施形態では、各抵抗線パターンの材料に、銅または銅を含む合金が使用されていた。しかしながら、抵抗線パターンの材料に、コンスタンタン、ＳＵＳ、アルミニウム等の他の金属を用いてもよい。また、抵抗線パターンの材料に、セラミックスや樹脂などの非金属材を用いてもよい。また、抵抗線パターンの材料に、導電性インクを用いてもよい。導電性インクを用いる場合には、回路基板４１の表面に、導電性インクで各抵抗線パターンをプリントすればよい。
　また、上記の実施形態のフレックスギア２０では、ダイヤフラム部２２１が、筒状部２１の基端部から半径方向外側へ向けて広がっていた。しかしながら、ダイヤフラム部２２１は、筒状部２１の基端部から半径方向内側へ向けて広がるものであってもよい。
　また、上記の実施形態では、トルク検出の対象物が、フレックスギア２０であった。しかしながら、上記実施形態と同等の構造を有するトルク検出センサ４０を、フレックスギア２０以外の円形体にかかるトルクを検出するために、用いてもよい。
　上記の実施形態の第１の抵抗線パターンＲ１、第２の抵抗線パターンＲ２、第３の抵抗線パターンＲ３、および第４の抵抗線パターンＲ４は、全て、円形体の周方向の歪みを検出する周方向歪み検出用抵抗線パターンである。これらの抵抗線パターンの数や位置は、適宜に設計変更可能である。その他、トルク検出センサおよび動力伝達装置の細部の構成についても、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、上記の各実施形態および各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。
　本出願は、２０１９年１月１８日に出願された日本特許出願である特願２０１９－００７１４１号に基づく優先権を主張し、当該日本特許出願に記載されたすべての記載内容を援用する。
　本願は、トルク検出センサおよび動力伝達装置に利用できる。
　１　動力伝達装置
　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　トルク検出センサ
　４１　回路基板
　４２　ブリッジ回路
　４３　信号処理回路
　４４　両面接着テープ
　２２１　ダイヤフラム部
　２２２　肉厚部
　４１１　本体部
　４１２　フラップ部
　４１３　位置決め部
　Ｌ，Ｌ１，Ｌ２　仮想直線
　Ｍ１，Ｍ２　中点
　Ｒ１　第１の抵抗線パターン
　Ｒ２　第２の抵抗線パターン
　Ｒ３　第３の抵抗線パターン
　Ｒ４　第４の抵抗線パターン
　Ｒａ　第１固定抵抗
　Ｒｂ　第２固定抵抗
　Ｒｈ　温度検出用抵抗線パターン
　Ｒｔ　スラスト歪み検出用抵抗線パターン
　Ｒｏ　外側抵抗線パターン
　Ｒｉ　内側抵抗線パターン
　Ｖ　電圧計
　ｒ１　第１抵抗線
　ｒ２　第２抵抗線
　ｒ３　第３抵抗線
　ｒ４　第４抵抗線
　ｒｏ　外側抵抗線
　ｒｉ　内側抵抗線

 

Claims (12)

  1. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    　円形体にかかるトルクを検出するトルク検出センサであって、
    　第１の抵抗線パターンと第2の抵抗線パターンとを有し、
    　前記第１の抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に対して周方向一方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状または円環状のパターンであり、
    　前記第２の抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に対して周方向他方側に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列された円弧状または円環状のパターンであり、
    　前記第１の抵抗線と、前記第２の抵抗線とが、互いに重ならない位置に配置されるトルク検出センサ。
  2. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    　円形体にかかるトルクを検出するトルク検出センサであって、
    　前記円形体の周方向の歪みを検出する周方向歪み検出用抵抗線パターンと、
    　前記円形体の軸方向の歪みを検出するスラスト歪み検出用抵抗線パターンと、
    を有し、
    　前記周方向歪み検出用抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に対して周方向に傾斜した抵抗線が、周方向に複数配列されたパターンであり、
    　前記スラスト歪み検出用抵抗線パターンは、前記円形体の半径方向に延びる抵抗線が、周方向に複数配列されたパターンであり、前記周方向歪み検出用抵抗線パターンと、スラスト歪み検出用抵抗線パターンとは、互いに重ならない位置に配置される、トルク検出センサ。
  3. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
  4. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
  5. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
  6. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
  7. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
  8. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
  9. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
  10. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
  11. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
  12. [規則91に基づく訂正 03.02.2020]　
    [削除]
     
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112230145B (zh) * 2020-10-16 2024-04-19 中车永济电机有限公司 一种模块化直线感应电机旋转试验装置
US20230349684A1 (en) * 2020-12-17 2023-11-02 Shenzhen University System and method for measuring rock volume change under microwave irradiation
CN116929622B (zh) * 2023-08-21 2024-04-23 浙江来福谐波传动股份有限公司 一种谐波减速机径向受力的检测设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10148591A (ja) * 1996-09-19 1998-06-02 Fuji Koki Corp 圧力検出装置
JP4518467B2 (ja) * 2002-09-17 2010-08-04 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車装置のトルク検出装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8624340D0 (en) * 1986-10-10 1986-11-12 Badcock F D M Drum weigher
JP2545317Y2 (ja) * 1991-09-20 1997-08-25 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車変速機のトルク検出装置
JP2929155B2 (ja) * 1993-09-02 1999-08-03 株式会社共和電業 ダイヤフラム型変換器に使用するひずみゲージ
US5763793A (en) * 1997-01-16 1998-06-09 Methode Electronics, Inc. Error correcting torque sensor
JP2000131160A (ja) * 1998-10-23 2000-05-12 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd 撓み噛み合い式歯車装置のトルク検出機構
JP3512160B2 (ja) * 1999-05-12 2004-03-29 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ トルク検出機構付き波動歯車装置
JP2007240355A (ja) * 2006-03-09 2007-09-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 歪検出装置
JP2008232804A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Jtekt Corp トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置
JP6272267B2 (ja) * 2015-04-16 2018-01-31 日本ギア工業株式会社 電動アクチュエータにおけるトルク検出装置
CN105509936B (zh) 2015-11-27 2018-04-10 北京卫星制造厂 一种可适应月面环境的薄膜溅射力传感器
TWI648526B (zh) * 2017-04-11 2019-01-21 向一股份有限公司 電力的飛輪扭力量測裝置
CN109163828A (zh) * 2018-08-02 2019-01-08 武汉华星光电半导体显示技术有限公司 一种电阻应变片及压力传感器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10148591A (ja) * 1996-09-19 1998-06-02 Fuji Koki Corp 圧力検出装置
JP4518467B2 (ja) * 2002-09-17 2010-08-04 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車装置のトルク検出装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7544329B2 (ja) 2020-08-25 2024-09-03 ニデックドライブテクノロジー株式会社 剥がれ検出システム

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