WO2021193244A1 - 撓み噛合い式歯車装置 - Google Patents

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WO2021193244A1
WO2021193244A1 PCT/JP2021/010647 JP2021010647W WO2021193244A1 WO 2021193244 A1 WO2021193244 A1 WO 2021193244A1 JP 2021010647 W JP2021010647 W JP 2021010647W WO 2021193244 A1 WO2021193244 A1 WO 2021193244A1
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WO
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internal tooth
gear device
external
flexible meshing
strain gauge
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PCT/JP2021/010647
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マーティン ポイントナー
セバスチャン マーカート
健次 白水
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住友重機械工業株式会社
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    • F16H2057/018—Detection of mechanical transmission failures

Definitions

  • the present invention relates to a flexible meshing gear device.
  • a strain gauge is attached to the outer circumference of the fixed frame of the internal gear, and torque is detected from the detected strain (for example, a patent). See Document 1).
  • the strain gauge is attached to the outer periphery of the fixed frame of the internal gear, it is in a position where distortion due to torque is unlikely to occur from the internal gear, so that sufficient detection accuracy can be obtained. There was no fear.
  • An object of the present invention is to provide a flexure meshing gear device capable of good torque detection.
  • the present invention The exciter and An external gear that is flexed and deformed by the exciter, An internal gear that meshes with the external gear and It is a flexible meshing gear device equipped with
  • the internal tooth gear is provided between an internal tooth ring portion having internal teeth formed on the inner circumference, an external connecting portion connected to an external member, and the internal tooth ring portion and the external connecting portion.
  • the configuration includes an easily deformable portion that is more easily deformed than the internal tooth ring portion, and a strain measuring means provided in the easily deformable portion.
  • FIG. 5 is a front view of another example of the first internal tooth member of the flexible meshing gear device according to the fifth embodiment of the present invention as viewed from the axial direction. It is a perspective view which shows another example of the 1st internal tooth member of the flexible meshing type gear device which concerns on Embodiment 6 of this invention. It is an axial sectional view of the 1st internal tooth member of Embodiment 6 of this invention. It is an axial sectional view of the 1st internal tooth member of Embodiment 7 of this invention.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view showing a flexure meshing gear device according to a first embodiment of the present invention.
  • the direction parallel to the rotation axis O1 described later is the axial direction
  • the direction along the circumference centered on the rotation axis O1 is the circumferential direction
  • the direction along the circumference centered on the rotation axis O1 is along the radius of the circumference.
  • the direction is called the radial direction.
  • the flexible meshing type gear device 1 of the first embodiment is, for example, a speed reducing device.
  • the application of the flexural meshing gear device 1 is not particularly limited, and can be applied to various applications. For example, it is used to drive a joint of a collaborative robot that works in collaboration with a person.
  • the exciter shaft 30 is a hollow cylindrical shaft that rotates around the rotation shaft O1, and has a non-circular (for example, elliptical) outer shape of a cross section perpendicular to the rotation shaft O1 and a vibrating body 30A. It has shaft portions 30B and 30C provided on both sides in the axial direction of 30A.
  • the ellipse does not have to be a geometrically exact ellipse and includes a substantially ellipse.
  • the shaft portions 30B and 30C are shafts having a circular outer shape in a cross section perpendicular to the rotation shaft O1.
  • the exciter shaft 30 may be a solid shaft.
  • the first internal tooth portion 411 is configured by providing teeth on a part of the inner circumference of the first internal tooth member 41 as a rigid internal gear.
  • the second internal tooth portion 421 is configured by providing teeth on a part of the inner circumference of the second internal tooth member 42 having rigidity.
  • the first external tooth portion 32 and the second external tooth portion 33 are integrally provided side by side with one and the other in the axial direction on the outer circumference of one flexible metal cylindrical base portion 34. ing.
  • the first external tooth portion 32, the second external tooth portion 33, and the base portion 34 form an external tooth gear. Then, the first external tooth portion 32 meshes with the first internal tooth portion 411, and the second external tooth portion 33 meshes with the second internal tooth portion 421.
  • the oscillating body bearing 31 is, for example, a roller bearing, and is arranged between the oscillating body 30A and the base portion 34 on which the first external tooth portion 32 and the second external tooth portion 33 are formed.
  • the exciter 30A and the first external tooth portion 32 and the second external tooth portion 33 are made relatively rotatable via the exciter bearing 31.
  • the oscillating body bearing 31 has an outer ring 31a fitted inside the base portion 34, a plurality of rolling elements (rollers) 31b, and a cage 31c for holding the plurality of rolling elements 31b.
  • the plurality of rolling elements 31b are arranged inward in the radial direction of the first external tooth portion 32 and the first internal tooth portion 411, and the rolling elements 31b of the first group arranged in the circumferential direction, the second external tooth portion 33, and the second rolling element 31b. 2 It has a second group of rolling elements 31b arranged inward in the radial direction of the internal tooth portion 421 and arranged in the circumferential direction. These rolling elements 31b roll with the outer peripheral surface of the oscillator 30A and the inner peripheral surface of the outer ring 31a as rolling surfaces.
  • the oscillating body bearing 31 may have an inner ring that is separate from the oscillating body 30A.
  • the outer ring 31a may be eliminated and the inner peripheral surface of the base 34 may be used as the outer ring side cartwheel surface.
  • the type of rolling element is not particularly limited, and may be, for example, a ball. Further, the number of rows of the rolling elements is not limited to two, and may be one row or three or more rows.
  • the stopper rings 51 and 52 are arranged on both sides of the first external tooth portion 32 and the second external tooth portion 33 and the oscillating body bearing 31 in the axial direction, and are arranged with the first external tooth portion 32 and the second external tooth portion 33. The axial movement of the exciter bearing 31 is restricted.
  • the casing 43 covers the outer peripheral side of the second internal tooth member 42.
  • An outer ring portion of the main bearing 48 is formed on the inner peripheral portion of the casing 43, and the second internal tooth member 42 is rotatably supported via the main bearing 48.
  • the casing 43 is connected to the first internal tooth member 41 via a connecting member such as a bolt.
  • the main bearing 48 is, for example, a cross roller bearing, and has a plurality of rolling elements arranged between an inner ring portion integrated with the second internal tooth member 42 and an outer ring portion integrated with the casing 43. ..
  • the main bearing 48 may be composed of a plurality of bearings (angular contact ball bearings, tapered bearings, etc.) that are axially separated from each other between the second internal tooth member 42 and the casing 43. Further, an oil seal 541 is provided between the casing 43 and the second internal tooth member 42 on the output side of the main bearing 48 to suppress the outflow of the lubricant to the outside in the axial direction (output side). do.
  • the first cover 44 is connected to the third cover 49 via, for example, a connecting member such as a bolt (not shown), and the third cover 49 is further connected to the first internal tooth via a connecting member such as a bolt (not shown). It is connected to the member 41 and the casing 43. Then, the first cover 44 covers the first external tooth portion 32 and the first internal tooth portion 411 from the opposite output side in the axial direction.
  • the first cover 44, the third cover 49, the first internal tooth member 41, and the casing 43 are directly or indirectly connected to an external member (for example, a base end side arm member of a collaborative robot).
  • a bearing 46 is arranged between the first cover 44 and the shaft portion 30B of the exciter shaft 30, and the exciter shaft 30 is rotatably supported by the first cover 44.
  • the bearing 46 is an example of a ball bearing, another radial bearing may be used.
  • an oil seal 542 is provided between the first cover 44 and the shaft portion 30B of the exciter shaft 30 on the counter-output side of the bearing 46 to the outside in the axial direction (anti-output side). Suppresses the outflow of lubricant.
  • the second cover 45 is connected to the second internal tooth member 42 via, for example, a connecting member 533 such as a bolt, and covers the second external tooth portion 33 and the second internal tooth portion 421 from the output side in the axial direction.
  • the second cover 45 and the second internal tooth member 42 are connected to an external member (for example, the tip side arm member of the collaborative robot) that outputs the decelerated motion (this external member is the first internal tooth member 41).
  • a member that rotates relative to an external member to which etc. are connected).
  • a bearing 47 is arranged between the second cover 45 and the shaft portion 30C of the exciter shaft 30, and the exciter shaft 30 is rotatably supported by the second cover 45.
  • the bearing 47 is an example of a ball bearing, another radial bearing may be used.
  • an oil seal 543 is provided between the second cover 45 and the shaft portion 30C of the exciter shaft 30 on the output side of the bearing 47 to provide a lubricant to the outside (output side) in the axial direction. Suppress the outflow of The second cover 45 may be integrally formed with the second internal tooth member 42.
  • an O-ring 551 for sealing is inserted between the first internal tooth member 41 and the casing 43.
  • an O-ring 554 for sealing is inserted between the first internal tooth member 41 and the third cover 49, and an O-ring 552 for sealing is inserted between the third cover 49 and the first cover 44. Is inserted, and an O-ring 553 for sealing is inserted between the second internal tooth member 42 and the second cover 45. Therefore, the internal space of the flexible meshing type gear device 1 (the meshing portion of the first external tooth portion 32 and the first internal tooth portion 411, the meshing portion of the second external tooth portion 33 and the second internal tooth portion 421, the main The space in which the bearing 48, the bearings 46, 47, the exciter bearing 31, etc. exist) is a lubricant-sealed space in which the lubricant is sealed, and is sealed by oil seals 541 to 543 and O-rings 551 to 554. .
  • FIG. 2 is a perspective view of the first internal tooth member 41.
  • the first internal tooth member 41 is connected to the external member together with the internal tooth ring portion 412 in which the internal teeth of the first internal tooth portion 411 are formed on the inner circumference, the casing 43, and the third cover 49. It is provided between the external connecting portion 413 and the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413 in the radial direction, and is more easily deformed than the internal tooth ring portion 412 when torque is applied to the first internal tooth member 41 ( It is provided with an easily deformable portion 414 having a structure (with a large amount of deformation).
  • the internal tooth ring portion 412 has a ring shape, and the first internal tooth portion 411 (internal tooth) described above is formed on the inner peripheral surface thereof.
  • the external connecting portion 413 has a ring shape and is located on the outermost periphery of the first internal tooth member 41, and a plurality of mounting holes for the external member are formed through in the axial direction at regular intervals in the circumferential direction.
  • the external connecting portion 413 may be directly connected to the external member, or may be connected to the external member via the first cover 44 and the third cover 49.
  • the easily deformable portion 414 is composed of a plurality of pillar members 415 intermittently provided in the circumferential direction between the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413.
  • the pillar member 415 extends outward in the radial direction from the outer circumference of the inner tooth ring portion 412 and is connected to the inner circumference of the outer connecting portion 413.
  • a case where the easily deformable portion 414, the internal tooth ring portion 412, and the external connecting portion 413 are integrally formed of the same material (for example, a metal material, a resin material, etc.) is illustrated.
  • the case where four pillar members 415 are provided at regular intervals in the circumferential direction is illustrated.
  • the circumferential spacing of each column member 415 is preferably uniform, but not essential.
  • the number of pillar members 415 can be increased or decreased.
  • the external connecting portion 413 and the column member 415 have the same axial width (thickness), and the axial width is smaller than that of the internal tooth ring portion 412.
  • the column member 415 may have a width different from that of the external connecting portion 413 in the axial direction. For example, if the strength for ensuring the function of torque transmission is sufficient, the width in the axial direction is smaller than that of the external connecting portion 413. You may. Further, the pillar member 415 may have a recess for accommodating the strain gauge 416.
  • a ridge 413a which is convex on the output side is formed over the entire circumference in the circumferential direction, and is formed in a concave portion on the opposite output side of the casing 43. It is fitted (in-row fitting).
  • a strain gauge 416 as a strain measuring means is attached to each pillar member 415.
  • the strain gauge 416 exemplifies the case where it is attached to the surface on the counter-output side of the column member 415, but it may be attached to the surface on the output side, or it may be attached to the surface on one end or the other end in the circumferential direction. Is also good.
  • the strain gauge 416 is attached to the column member 415 in a direction for detecting the strain of expansion and contraction in the radial direction of the column member 415.
  • the direction of strain detected by the strain gauge 416 is not limited to the radial direction.
  • the easily deformable portion 414 (pillar member 415) has a first internal tooth portion 411 when a torque is applied to the first internal tooth member 41 (specifically, the external connecting portion 413 is connected to the external member). Is subjected to the meshing reaction force, and when torque is applied to the first internal tooth member 41), it is deformed more than the internal tooth ring portion 412. As a result, the radial expansion and contraction strain generated in the column member 415 also increases. Since the strain of the column member 415 has a correlation with the torque, the torque can be obtained by detecting this with the strain gauge 416.
  • each strain gauge 416 is connected to the measuring device 417 (in FIG. 2, only one strain gauge 416 is connected, but in reality, all the strain gauges 416 are connected. It is connected).
  • the measuring device 417 amplifies and records the detection signal of each strain gauge 416. Further, in the measuring device 417, the rotation phase of the exciter 30A is input from a detection unit (not shown).
  • the measuring device 417 has, for example, a data table in which the rotation phase of the exciter shaft 30 and the detection value and the torque value of each strain gauge 416 are associated with each other. The measuring device 417 specifies the rotation phase input from the detection unit and the torque value corresponding to the detected value of each strain gauge 416 with reference to the data table.
  • the data table is prepared in advance by, for example, an experiment. Specifically, a data table is created by acquiring the detected values of each strain gauge 416 while changing the rotation phase of the oscillator 30A and the torque applied to the first internal tooth member 41.
  • the method of specifying the torque from the detection value of each strain gauge 416 by the measuring device 417 is not particularly limited, and the torque value may be calculated by calculation using, for example, a predetermined calculation formula.
  • the first external tooth portion 32 and the second external tooth portion 33 do not rotate at the same rotation speed as the exciter 30A, and rise inside the first external tooth portion 32 and the second external tooth portion 33.
  • the oscillating body 30A rotates relatively.
  • the first external tooth portion 32 and the second external tooth portion 33 are bent and deformed so that the major axis position and the minor axis position move in the circumferential direction.
  • the period of this deformation is proportional to the rotation period of the exciter shaft 30.
  • the position of engagement between the tooth and the second internal tooth portion 421 also changes in the rotation direction.
  • the second external tooth portion 33 and the second internal tooth portion 421 do not rotate relatively.
  • the rotational movement of the second external tooth portion 33 is transmitted to the second internal tooth portion 421 with a reduction ratio of 1: 1.
  • the rotational movement of the exciter shaft 30 is decelerated at a reduction ratio of 100: 2 and transmitted to the second internal tooth member 42 and the second cover 45. Then, this decelerated rotational motion is output to the external member.
  • the first internal tooth member 41 has a deformable portion 414 having a configuration that is more easily deformed than the internal tooth ring portion 412, and the deformation. It has a strain gauge 416 provided in the easy portion 414. Therefore, when torque is transmitted, the first internal tooth member 41 can detect distortion in the easily deformable portion 414, which is inside the external connecting portion 413 and more easily deformed than the internal tooth ring portion 412. By detecting the strain at a position where the strain is likely to occur due to torque, the strain gauge 416 enables more accurate and good torque detection.
  • the first internal tooth member 41 of the flexible meshing type gear device 1 of the present embodiment only a part of the easily deformable portion 414 needs to be easily deformed, so that a gear meshing error may occur. It becomes possible to suppress. Further, since the strain gauge 416 is installed inside the flexure meshing gear device 1 instead of the outer circumference, the device is miniaturized.
  • the easily deformable portion 414 is composed of a pillar member 415 intermittently provided in the circumferential direction between the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413, a special member such as adding a new member is added. No method is required, and the configuration as the easily deformable portion 414 can be easily realized.
  • FIG. 3 is a front view of another example of the first internal tooth member of the flexible meshing gear device according to the second embodiment of the present invention as viewed from the axial direction.
  • the first internal tooth member 41A of the second embodiment has a different number of pillar members 415 constituting the easily deformable portion 414A as compared with the above-mentioned first internal tooth member 41. That is, the easily deformable portion 414A of the first internal tooth member 41A includes eight pillar members 415 at uniform intervals in the circumferential direction.
  • the structure and dimensions of each pillar member 415 are the same as those of the pillar member 415 of the first internal tooth member 41 described above.
  • a strain gauge 416 is individually attached to each pillar member 415.
  • the internal tooth ring portion 412 can be supported from the outside, and the bending of the internal tooth ring portion 412 can be suppressed. This makes it possible to reduce the meshing error of the gears.
  • the number of strain gauges 416 can be increased.
  • FIG. 4 is a front view of another example of the first internal tooth member of the flexible meshing gear device according to the third embodiment of the present invention as viewed from the axial direction.
  • the first internal tooth member 41B of the third embodiment is different from the first internal tooth member 41 described above in that it includes four support members 418B.
  • Each support member 418B is provided between the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413 in the radial direction, and is provided between two pillar members 415 adjacent to each other in the circumferential direction. As shown in FIG. 5, each of these support members 418B extends so as to extend in the radial direction between the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413, and one end portion thereof, for example, the inner portion.
  • the tooth ring portion 412 side is fixed, and the other end portion, for example, the external connecting portion 413 side is slidable or slidable on the inner circumference of the external connecting portion 413.
  • the external connecting portion 413 side may be fixed, and the internal tooth ring portion 412 side may be slidable or slidable.
  • Each support member 418B is composed of a member separate from the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413, and one end portion side is fixed by welding, adhesion, or other joining method. Each support member 418B may be fixed to the internal tooth ring portion 412 or the external connecting portion 413 at least in the circumferential direction. Further, each support member 418B may be formed of a material different from that of the first internal tooth member 41, such as resin, or may be formed of the same material.
  • the internal tooth ring portion 412 can be supported from the outside, and the bending of the internal tooth ring portion 412 can be suppressed. This makes it possible to reduce the meshing error of the gears. Further, since only one end side of the support member 418B is fixed to the external connecting portion 413 or the internal tooth ring portion 412 in the circumferential direction and the other end portion is not fixed, the internal tooth ring portion 412 is fixed from the outside. While supporting it, it does not suppress the expansion and contraction distortion of the column member 415 due to torque, so that good torque detection can be performed.
  • FIG. 6 is a front view of another example of the first internal tooth member of the flexible meshing gear device according to the fourth embodiment of the present invention as viewed from the axial direction.
  • the easily deformable portion 414 is composed of four pillar members 415 extending straight in the radial direction, but the present invention is not limited to this.
  • the first internal tooth member 41C of the fourth embodiment includes a plurality of support portions 415C in which the easily deformable portion 414C connects the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413 in the radial direction and the circumferential direction.
  • the plurality of bearing portions 415C are provided between the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413 at uniform intervals in the circumferential direction.
  • Each support portion 415C may be integrally formed of the same material as the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413, or may be formed of a different material. Further, both ends of each bearing portion 415C are fixed to the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413. Further, here, the case where four bearing portions 415C are provided is illustrated, but the number may be plural, and the number is not limited to four.
  • each bearing portion 415C corresponds to a pillar member.
  • Each bearing 415C has a crank shape. That is, each bearing portion 415C has a first extending portion 415Ca extending radially outward from the outer circumference of the internal tooth ring portion 412 and a second extending portion radially inward from the inner circumference of the external connecting portion 413.
  • the extending portion 415Cb and the intermediate connecting portion 415Cc along the circumferential direction or the tangential direction with respect to the circumferential direction connecting the extending end portion of the first extending portion 415Ca and the extending end portion of the second extending portion 415Cb. I have.
  • the strain gauge 416 is attached to the intermediate connecting portion 415Cc of each bearing portion 415C in a direction for detecting the stretching strain in the longitudinal direction of the intermediate connecting portion 415Cc.
  • the strain gauge 416 is provided at the intermediate connecting portion 415Cc of the bearing portion 415C having the intermediate connecting portion 415Cc which is a portion along the circumferential direction or the tangential direction with respect to the circumferential direction.
  • the intermediate connecting portion 415Cc which is a portion along the circumferential direction or the tangential direction with respect to the circumferential direction, causes more remarkable expansion and contraction distortion, so that torque detection with higher accuracy is performed. Can be done.
  • FIG. 7 is a front view of another example of the first internal tooth member of the flexible meshing gear device according to the fifth embodiment of the present invention as viewed from the axial direction.
  • the easily deformable portion 414 is composed of four pillar members 415 extending straight in the radial direction, but the present invention is not limited to this.
  • the first internal tooth member 41D of the fifth embodiment includes a plurality of support portions 415D in which the easily deformable portion 414D is fixed to the outer periphery of the internal tooth ring portion 412 and extends in the tangential direction with respect to the circumferential direction. Both ends of each bearing portion 415D are fixed to the inner circumference of the external connecting portion 413, and the intermediate portion thereof is fixed to the outer circumference of the internal tooth ring portion 412. And here, the case where four bearing portions 415D are provided is illustrated. Both ends of the four bearings 415D are connected to the ends of the other bearings 415D, and the four bearings 415D are integrally formed in a square frame shape when viewed from the axial direction.
  • each bearing portion 415D has one strain gauge 416 between each end portion fixed to the inner circumference of the external connecting portion 413 and an intermediate portion fixed to the outer circumference of the internal tooth ring portion 412. It is installed.
  • Each strain gauge 416 is attached in a direction for detecting tensile strain in the longitudinal direction of the bearing portion 415D.
  • Each support portion 415D may be integrally formed of the same material as the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413, or may be formed of a different material. Further, although the case where four bearing portions 415D are provided is illustrated here, the number is not limited to four as long as the internal tooth ring portions 412 can be surrounded at uniform intervals in the circumferential direction.
  • the easily deformable portion 414D is configured to include the support portion 415D having the above structure, but the easily deformable portion 414D is also more accurate and better than the easily deformable portion 414. It is possible to perform torque detection.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another example of the first internal tooth member of the flexible meshing gear device according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the easily deformable portion 414 is composed of four pillar members 415 intermittently in the circumferential direction, but the present invention is not limited to this.
  • the easily deformable portion 414E is formed of a ring-shaped flat plate continuous in the circumferential direction between the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413.
  • the axial thickness d3 of the easily deformable portion 414E is the axial thickness d1 of the internal tooth ring portion 412 and the axial thickness of the external connecting portion 413. It is set smaller than any of the thickness d2.
  • a plurality of strain gauges 416 are mounted on any plane of the easily deformable portion 414E at uniform intervals in the circumferential direction.
  • the strain gauge 416 may be one, and for example, a ring-shaped strain gauge may be arranged along the ring shape of the easily deformable portion 414E.
  • Each strain gauge 416 is attached in a direction for detecting elastic strain along the radial direction.
  • the easily deformable portion 414E is formed into a flat plate shape continuous in the circumferential direction, and the axial thickness d3 thereof is the axial thickness d1 of the internal tooth ring portion 412 and the outer side.
  • the thickness of the connecting portion 413 in the axial direction is set to be smaller than d2. Therefore, the easily deformable portion 414E is more easily deformed than the internal tooth ring portion 412 when the torque is transmitted to the flexible meshing gear device, and as a result, expansion and contraction distortion is likely to occur along the radial direction. Similarly, it is possible to perform good torque detection with higher accuracy.
  • the axial thickness d3 of the easily deformable portion 414E may be at least smaller than the axial thickness d1 of the internal tooth ring portion 412, and may be the same as or larger than the axial thickness d2 of the external connecting portion 413. good. Further, since the easily deformable portion 414E is continuous in the circumferential direction, the internal tooth ring portion 412 can be supported from the outside over the entire circumference, and the bending of the internal tooth ring portion 412 can be suppressed. This makes it possible to reduce the meshing error of the gears.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of the first internal tooth member according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the shape of the easily deformable portion 414 is devised to make the easily deformable portion 414 more easily deformed than the internal tooth ring portion 412, but the method for making the easily deformable portion 414 easily deformable is not particularly limited.
  • the easily deformable portion 414F is deformed more than the internal tooth ring portion 412 by using a material softer than the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413. It may be easy to do.
  • the easily deformable portion 414F is preferably formed of a metal material softer than the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413, and a softer resin material.
  • the thickness of the internal tooth ring portion 412, the easily deformable portion 414F, and the external connecting portion 413 may be the same in the axial direction, and the easily deformable portion 414F is thicker than the internal tooth ring portion 412 and the external connecting portion 413. You may make it larger.
  • the easily deformable portion 414F may be intermittent or continuous along the circumferential direction. When it is intermittent, it may have the same form as the easily deformable portions 414, 414A, 414C, 414D described above. Further, the support member 418B described above may be added.
  • FIG. 11 is a front view showing another example of the first internal tooth member of the flexible meshing gear device according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the first external tooth portion 32 is simply illustrated by an ellipse indicating the position of the long axis.
  • the easily deformable portion 414 has two sets of two sets of pillar members 415 individually provided on both sides of the first internal tooth member 41 in the radial direction.
  • the four pillar members 415 composed of these two sets are provided at uniform intervals in the circumferential direction, and strain gauges 416 are attached to all the pillar members 415.
  • the easily deformable portions 414 of the first internal tooth member 41G are a pair of columns on both sides of the first internal tooth member 41G in the radial direction. It is the same as the first internal tooth member 41 in that it has two sets of members 415 and each pillar member 415 is provided at uniform intervals in the circumferential direction.
  • strain gauges 56-1 and 56-2 are provided only on one of the pillar members 415 that form a pair of each.
  • strain gauge 56-1 and the strain gauge 56-2 have the same structure, and when it is not necessary to distinguish between them in the following description, the strain gauge 56 is referred to as a strain gauge 56. Further, the strain gauges 56-3 and 56-4 shown by the alternate long and short dash lines in FIG. 11 are other examples of the first internal tooth member described later, and the first internal tooth member 41G of the eighth embodiment includes the first internal tooth member 41G. Strain gauges 56-3 and 56-4 are not provided.
  • FIG. 12 is a plan view of the strain gauge 56.
  • the strain gauge 56 is a double shear type strain gauge, and has measuring portions 56A and 56B individually formed on the left and right sides in FIG. 12 on the plane of the insulator substrate.
  • Each of the measuring portions 56A and 56B has grid portions 561A and 561B in which resistance wires are folded back in parallel in multiple layers, and leads 562A and 562B extending from both ends of the grid portions 561A and 561B.
  • the resistance line of the grid portion 561A of the left measurement unit 56A in FIG. 12 extends diagonally downward to the right, and the resistance line of the grid portion 561B of the right measurement unit 56B extends diagonally downward to the left. ing.
  • the strain gauge 56 substantially has two strain gauges having different strain detection directions, and a structure capable of individually obtaining detection signals from these two strain gauges. be.
  • Each of the measuring units 56A and 56B has a structure that is highly sensitive to shrinkage strain in the direction along the extending direction of the grid units 561A and 561B, respectively.
  • the extending direction of the grid portion 561A of the measuring unit 56A and the extending direction of the grid portion 561B of the measuring unit 56B are orthogonal to each other.
  • the strain gauge 56 has a reference direction in which the drawing directions of the grid portions 561A and 561B of the two measuring portions 56A and 56B are combined as a reference direction (arrow G in FIG. 12).
  • the strain gauge 56 is attached to the column member 415 so that the reference direction G is orthogonal to the direction in which the shearing force is generated with respect to the column member 415 during the operation of the flexible meshing gear device 1. .. More specifically, the reference direction G of the strain gauge 56 is provided so as to be parallel to the longitudinal direction of the column member 415, that is, the radial direction.
  • the internal tooth ring portion 412 of the internal tooth member 41G receives a counterclockwise torque with respect to the external connecting portion 413.
  • the shearing force generated by this mainly acts on the grid portion 561B of the measuring unit 56B, and a detection signal corresponding to the torque can be obtained from the measuring unit 56B.
  • the first internal tooth member 41G has a structure in which one end and the other end in the diameter direction of a pair of pillar members 415 are symmetrical.
  • both the one column member 415 and the other column member 415 which form a pair, are generated by torque. Equal shear forces are generated. Therefore, even if the strain gauges 56 are not provided on both of the two sets of column members 415, if the strain gauges 56 are provided on only one of the column members 415, the required strain can be detected and each strain can be detected.
  • the torque can be obtained from the detection of the gauge 56. That is, the flexural meshing gear device 1 of the eighth embodiment can obtain torque particularly preferably in an environment where a bending moment in the axial direction is unlikely to occur.
  • FIG. 13 shows a Wheatstone bridge circuit 57 configured in a measuring device using each of the strain gauges 56.
  • the Wheatstone bridge circuit 57 has first to fourth paths 571 to 574. Then, both one end of the first path 571 and one end of the second path 572 are connected to the positive electrode side of the voltage supply source and the positive electrode side of the transmitter. Further, both one end of the third path 573 and one end of the fourth path 574 are connected to the negative electrode side of the voltage supply source and the negative electrode side of the transmitter. Further, the other end of the first path 571 and the other end of the third path 573 are connected, and the connection point becomes the positive electrode side output of the detection signal. Further, the other end of the second path 572 and the other end of the fourth path 574 are connected, and the connection point becomes the output on the negative electrode side of the detection signal.
  • the first path 571 is provided with the measuring unit 56A of the strain gauge 56-2 (“2A” in FIG. 13), and the second path 572 is provided with the measuring unit 56B of the strain gauge 56-2 (“2A”).
  • “2B” is provided
  • the measurement unit 56B of the strain gauge 56-1 (“1B” in FIG. 13) is provided in the third path 573
  • the strain gauge 56-1 is provided in the fourth path 574.
  • a measuring unit 56A (“1A” in FIG. 13) is provided.
  • the measuring unit 56A of the strain gauge 56-1 and the measuring unit 56A of the strain gauge 56-2 are used to position the major axis of the exciter 30A, respectively.
  • a detection signal can be obtained according to the movement.
  • the detection signal is obtained from the potential difference between the positive electrode side output and the negative electrode side output of the Wheatstone bridge circuit 57. Since the detection signal based on the shear strain detected from each column member 415 correlates with the torque of the deflection mesh gear device, the torque of the deflection mesh gear device is obtained from the detection signal based on the shear strain. Is possible.
  • the number of strain gauges 56 can be reduced with respect to the number of column members 415, and the production cost of the device can be reduced. It becomes.
  • the case where the easily deformable portion 414 of the first internal tooth member 41G has two sets (four) of column members 415 is illustrated, but the configuration has one set or three or more sets of pillar members 415. May be.
  • the double shear type strain gauge is exemplified as the strain gauge 56, the strain gauge 416 that detects the strain in the longitudinal direction (radial direction) of the column member 415 described above can also be used. Further, it is also possible to use the strain gauge 56 instead of the strain gauge 416 in each of the above-described first to seventh embodiments. Further, in the eighth embodiment, the double shear type strain gauge is illustrated, but for example, if the flexible meshing type gear device is used only in either forward or reverse rotation, any of the measuring units 56A and 56B A strain gauge having only one of them may be used.
  • the Wheatstone bridge circuit 57 In the first path 571, the measuring unit 56A of the strain gauge 56-2 (“2A” in FIG. 13) and the measuring unit 56A of the strain gauge 56-4 (“4A” in FIG. 13) are provided in series. Further, in the second path 572, the measuring unit 56B of the strain gauge 56-2 (“2B” in FIG. 13) and the measuring unit 56B of the strain gauge 56-4 (“4B” in FIG. 13) are provided in series. .. Further, in the third path 573, the measuring unit 56B of the strain gauge 56-1 (“1B” in FIG.
  • the measuring unit 56A of the strain gauge 56-1 (“1A” in FIG. 13) and the measuring unit 56A of the strain gauge 56-3 (“3A” in FIG. 13) are provided in series. ..
  • the measuring unit 56A of the strain gauge 56-1 (“1A” in FIG. 13) and the measuring unit 56A of the strain gauge 56-3 (“3A” in FIG. 13) are provided in series. ..
  • FIG. 14 is a simplified view showing another example of the first internal tooth member of the flexible meshing type gear device according to the ninth embodiment of the present invention. Also in the case of FIG. 14, the first external tooth portion 32 is simply illustrated by an ellipse indicating the position of the long axis.
  • the configuration in which the easily deformable portion 414 has an even number of column members 415 at uniform intervals in the circumferential direction is illustrated.
  • the first internal tooth member 41H of the flexible meshing type gear device according to the ninth embodiment a configuration in which a plurality of easily deformable portions 414 and an odd number of column members 415 are provided at uniform intervals in the circumferential direction is illustrated.
  • the case where seven pillar members 415 are provided is illustrated, but the number of pillar members 415 can be arbitrarily changed as long as the number of pillar members 415 is plural and odd. All the column members 415 are provided with the same strain gauges 56-1 to 56-7 as the strain gauges 56 described above in order in the circumferential direction.
  • one end of the long axis of the first external tooth portion 32 coincides with any of the pillar members 415 in the circumferential direction, as shown by a solid line in FIG.
  • the other end of the long axis of the first external tooth portion 32 meshes at an intermediate position between the other two pillar members 415.
  • the shear strain generated in the first internal tooth member 41H due to the rigidity of the column member 415 becomes small, and the other end of the long axis of the first external tooth portion 32.
  • the strain gauge in which the strain is detected is mainly a strain gauge located near the long axis of the first external tooth portion 32.
  • distortion is detected at 56-4, 56-5, 56-1, 56-2, 56-7, but for strain gauges 56-2 and 56-7, distortion is detected. Since it is far from the long axis, the detected distortion is small.
  • the shear strain generated in the first internal tooth member 41H becomes large, so that the detected values of the strain gauges 56-4 and 56-5 are large. Become.
  • the shear strain generated in the first internal tooth member 41H becomes small, so that the detected values of the strain gauges 56-1 are the strain gauges 56-4 and 56-5. It becomes smaller than.
  • the measurement is performed through the Wheatstone bridge circuit 57H (see FIG. 15 described later) in which each measuring unit 56A is connected in series and each measuring unit 56B is connected in series, the first external tooth portion 32 A medium detection signal is output, which is averaged at one end and the other end of the long axis of the above (by summing the outputs of all strain gauges).
  • the detection signals obtained from the strain gauges 56-1 to 56-7 when the long axis of the first external tooth portion 32 rotates in the circumferential direction becomes small.
  • the Wheatstone bridge circuit 57H configured in the measuring device using each of the strain gauges 56-1 to 56-7 is configured as shown in FIG.
  • “1A” to "7A” indicate the measuring units 56A of the strain gauges 56-1 to 56-7, respectively
  • “1B” to “7B” indicate the strain gauges 56-1 to 56-7, respectively.
  • the measuring unit 56B is shown.
  • a resistor R1 is provided in the first path 571
  • a resistor R2 is provided in the second path 572
  • strain gauges 56-1 to 56-7 are provided in the third path 573.
  • the measuring units 56A are provided in series connection
  • the measuring units 56B of the strain gauges 56-1 to 56-7 are provided in series connection in the fourth path 574.
  • the resistors R1 and R2 are equal to the resistance values of the seven measuring units 56A connected in series when no distortion occurs (also equal to the resistance values of the seven measuring units 56B connected in series).
  • each measuring unit 56A or each measuring unit 56B of the strain gauges 56-1 to 56-7 is connected and arranged in series in any of the four paths 571 to 574. ing. Therefore, when the long axis of the first external tooth portion 32 rotates in the circumferential direction, the individual detection signals obtained from the individual strain gauges 56-1 to 56-7 are summed even if they become small. A detection signal can be obtained, and the detection signal can be increased. Further, by setting the number of the pillar members to a plurality and an odd number, it is possible to reduce the variation in the detection signal (total value) caused by the position in the circumferential direction of the long axis of the first external tooth portion 32.
  • the Wheatstone bridge circuit 57H-1 shown in FIG. 16 and the Wheatstone bridge circuit 57H-2 shown in FIG. 17 are used. It may consist of two Wheatstone bridge circuits.
  • a resistor R1 is provided in the first path 571
  • a resistor R2 is provided in the second path 572
  • a strain gauge 56 is provided in the third path 573.
  • Each measuring unit 56A of -1 to 56-7 is provided in series
  • a resistor R3 is provided in the fourth path 574.
  • the resistors R1 to R3 are equal to the resistance values of the seven measuring units 56A connected in series when no distortion occurs (also equal to the resistance values of the seven measuring units 56B connected in series).
  • a resistor R5 is provided in the first path 571
  • a resistor R6 is provided in the second path 572
  • a resistor R4 is provided in the third path 573. Is provided, and each measuring unit 56B of strain gauges 56-1 to 56-7 is provided in series in the fourth path 574.
  • the resistors R4 to R6 are equal to the resistance values of the seven measuring units 56B connected in series when no distortion occurs.
  • one end of the first path 571 and the second path 572 is connected to the positive electrode side of the voltage supply source and the positive electrode side of the transmitter, and the third path 573 and the third path 573 and the third path 572 are connected to each other.
  • One end of the 4-path 574 is connected to the negative electrode side of the voltage supply source and the negative electrode side of the transmitter.
  • the other end of the first path 571 and the third path 573 is the positive electrode side output of the detection signal
  • the other end of the second path 572 and the fourth path 574 is the negative electrode side output of the detection signal.
  • the Wheatstone bridge circuits 57H-1 and 57H-2 are all supplied with a voltage from the same source, and different (independent) detection signals are obtained for each Wheatstone bridge circuit 57H-1 and 57H-2. It is possible. With such a configuration, it is possible to individually obtain two comparable detection signals from each Wheatstone bridge circuit 57H-1, 57H-2 for safety level diagnosis.
  • the easily deformable portion and the strain gauge may be provided on the second internal tooth member.
  • the second internal tooth member has an internal tooth ring portion having internal teeth formed on the inner circumference and an external connecting portion connected to the external member, and a deformable portion and a strain gauge are provided between them. Should be.
  • the first internal tooth member or the second internal tooth member is provided with the easily deformable portion and the strain gauge, which of the first internal tooth member and the second internal tooth member is on the non-rotating side or power transmission. It may be on the upstream side in the direction.
  • strain gauges 416 and 56 are attached to all the column members 415, but the present invention is not limited to this, and strain gauges are attached only to some column members 415. 416,56 may be attached. Further, in each of the above embodiments, the strain gauge 416 is arranged on the axial end surface of the column member 415, but the present invention is not limited to this, and for example, the strain gauge 416 may be arranged on the circumferential surface of the column member 415.
  • a tubular meshing gear device has been described as an example as the flexural meshing gear device 1.
  • the present invention can be suitably applied to a flexible meshing type gear device other than the tubular type, for example, a cup type or a top hat type.
  • the present invention has industrial applicability for a flexible meshing gear device.
  • Deflection meshing gear device 30 Exciting body shaft 30A Exciting body 32 First external tooth part (external tooth gear) 33 Second external tooth (external gear) 41, 41A, 41B, 41C, 41D, 41E, 41F 1st internal tooth member (internal gear) 411 First internal tooth (internal tooth) 412 Internal tooth ring part 413 External connecting part 414, 414A, 414C, 414D, 414E, 414F Deformable part 415 Pillar member 415C, 415D Support part 416 Strain gauge (strain measuring means) 56,56-1 to 56-7 Strain gauge (double shear type strain gauge) 56A, 56B Measuring unit 417 Measuring device 418B Support member 57, 57H-1, 57H-2 Wheatstone bridge circuit 571 1st path 572 2nd path 573 3rd path 574 4th path

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Abstract

良好なトルク検出が可能となる撓み噛合い式歯車装置を提供する。　このため、撓み噛合い式歯車装置１は、起振体３０Ａと、起振体により撓み変形される外歯歯車３３と、外歯歯車と噛合う内歯歯車４１と、を備え、内歯歯車は、内周に内歯４１１が形成された内歯リング部４１２と、外部部材に連結される外部連結部４１３と、内歯リング部と外部連結部との間に設けられ、内歯リング部よりも変形しやすい構成とされた変形容易部４１４と、当該変形容易部に設けられた歪み測定手段４１６と、を有している。

Description

撓み噛合い式歯車装置
　本発明は、撓み噛合い式歯車装置に関する。
　撓み変形する外歯歯車を備えた撓み噛合い式歯車装置等の歯車装置は、内歯歯車の固定枠の外周に歪みゲージを取り付け、検出された歪みからトルク検出が行われていた（例えば特許文献１を参照）。
実開平０７－２０５３７号公報
　しかしながら、上記従来の歯車装置は、内歯歯車の固定枠の外周に歪みゲージが取り付けているので、内歯歯車からトルクに起因する歪みが生じにくい位置にあるため、十分な検出精度が得られないおそれがあった。
　本発明は、良好なトルク検出が可能となる撓み噛合い式歯車装置を提供することを目的とする。
　本発明は、
　起振体と、
　前記起振体により撓み変形される外歯歯車と、
　前記外歯歯車と噛合う内歯歯車と、
　を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
　前記内歯歯車は、内周に内歯が形成された内歯リング部と、外部部材に連結される外部連結部と、前記内歯リング部と前記外部連結部との間に設けられ、前記内歯リング部よりも変形しやすい構成とされた変形容易部と、当該変形容易部に設けられた歪み測定手段と、を有する構成とした。
　本発明によれば、良好なトルク検出が可能となる撓み噛合い式歯車装置を提供することが可能となる。
本発明の実施形態１に係る撓み噛合い式歯車装置を示す軸方向断面図である。 第１内歯部材の斜視図である。 本発明の実施形態２に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を軸方向から見た正面図である。 本発明の実施形態３に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を軸方向から見た正面図である。 実施形態３の第１内歯部材のサポート部材周辺を拡大した部分正面図である。 本発明の実施形態４に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を軸方向から見た正面図である。 本発明の実施形態５に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を軸方向から見た正面図である。 本発明の実施形態６に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を示す斜視図である。 本発明の実施形態６の第１内歯部材の軸方向断面図である。 本発明の実施形態７の第１内歯部材の軸方向断面図である。 本発明の実施形態８の第１内歯部材の正面図である。 二重剪断型歪みゲージの平面図である。 図１２の歪みゲージを用いた測定装置において構成されるホイートストンブリッジ回路を示している。 本発明の実施形態９に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を示す簡略図である。 図１４の撓み噛合い式歯車装置測定装置において構成されるホイートストンブリッジ回路を示している。 図１４の撓み噛合い式歯車装置測定装置の他の例において構成される一方のホイートストンブリッジ回路である。 図１４の撓み噛合い式歯車装置測定装置の他の例において構成される他方のホイートストンブリッジ回路である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
［実施形態１］
　図１は、本発明の実施形態１に係る撓み噛合い式歯車装置を示す軸方向断面図である。
　なお、以下の説明では、後述する回転軸Ｏ１に平行な方向を軸方向、回転軸Ｏ１を中心とする円周に沿った方向を周方向、回転軸Ｏ１を中心とする円周の半径に沿った方向を半径方向という。
　実施形態１の撓み噛合い式歯車装置１は、例えば、減速装置である。撓み噛合い式歯車装置１の用途は特に限定されることなく、様々な用途に適用でき、例えば人と協働で作業を行う協働ロボットの関節を駆動するのに用いられる。この撓み噛合い式歯車装置１は、起振体軸３０、起振体軸受３１、第１外歯部３２、第２外歯部３３、第１内歯部４１１、第２内歯部４２１、ケーシング４３、第１カバー４４、第２カバー４５、第３カバー４９、軸受４６、４７、主軸受４８及びストッパーリング５１、５２を備える。
　起振体軸３０は、回転軸Ｏ１を中心に回転する中空筒状の軸であり、回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が非円形（例えば楕円状）の起振体３０Ａと、起振体３０Ａの軸方向の両側に設けられた軸部３０Ｂ、３０Ｃとを有する。楕円状は、幾何学的に厳密な楕円である必要はなく、略楕円を含む。軸部３０Ｂ、３０Ｃは、回転軸Ｏ１に垂直な断面の外形が円形の軸である。なお、起振体軸３０は、中実軸であってもよい。
　第１内歯部４１１は、剛性を有する内歯歯車としての第１内歯部材４１の内周の一部に歯が設けられて構成される。
　第２内歯部４２１は、剛性を有する第２内歯部材４２の内周の一部に歯が設けられて構成される。
　第１外歯部３２と第２外歯部３３とは、可撓性を有する一つの金属製の円筒状の基部３４の外周において、軸方向の一方と他方とに並んで一体的に設けられている。これら第１外歯部３２、第２外歯部３３及び基部３４は、外歯歯車を構成している。
　そして、第１外歯部３２は、第１内歯部４１１と噛合し、第２外歯部３３は、第２内歯部４２１と噛合している。
　起振体軸受３１は、例えばコロ軸受であり、起振体３０Ａと第１外歯部３２及び第２外歯部３３が形成された基部３４との間に配置される。起振体３０Ａと第１外歯部３２及び第２外歯部３３とは、起振体軸受３１を介して相対的に回転可能にされる。
　起振体軸受３１は、基部３４の内側に嵌入される外輪３１ａと、複数の転動体（コロ）３１ｂと、複数の転動体３１ｂを保持する保持器３１ｃとを有する。
　複数の転動体３１ｂは、第１外歯部３２及び第１内歯部４１１の径方向内方に配置され、周方向に並ぶ第１群の転動体３１ｂと、第２外歯部３３及び第２内歯部４２１の径方向内方に配置され、周方向に並ぶ第２群の転動体３１ｂとを有する。これらの転動体３１ｂは、起振体３０Ａの外周面と外輪３１ａの内周面とを転走面として転動する。起振体軸受３１は、起振体３０Ａとは別体の内輪を有してもよい。また、起振体軸受３１は、外輪３１ａをなくして、基部３４の内周面を外輪側転走面としてもよい。転動体の種類も特に限定されるものではなく、例えば玉でもよい。また、転動体の列数も２つに限定されるものではなく、１列でもよいし、３列以上でもよい。
　ストッパーリング５１、５２は、第１外歯部３２及び第２外歯部３３と起振体軸受３１との軸方向の両側に配置され、第１外歯部３２及び第２外歯部３３と起振体軸受３１の軸方向の移動を規制する。
　ケーシング４３は、第２内歯部材４２の外周側を覆う。ケーシング４３の内周部には、主軸受４８の外輪部が形成されており、主軸受４８を介して第２内歯部材４２を回転自在に支持している。ケーシング４３は、例えば、ボルトのような連結部材を介して第１内歯部材４１と連結される。
　主軸受４８は、例えば、クロスローラ軸受であり、第２内歯部材４２と一体化された内輪部とケーシング４３と一体化された外輪部との間に配置される複数の転動体とを有する。なお、主軸受４８は、第２内歯部材４２とケーシング４３との間で、軸方向に離間した複数の軸受（アンギュラ玉軸受、テーパ軸受等）から構成されてもよい。
　また、ケーシング４３と第２内歯部材４２との間であって、主軸受４８よりも出力側には、オイルシール５４１が設けられ、軸方向外側（出力側）への潤滑剤の流出を抑制する。
　第１カバー４４は、例えば、図示しないボルト等の連結部材を介して第３カバー４９と連結され、さらに、第３カバー４９は、例えば、図示しないボルト等の連結部材を介して第１内歯部材４１及びケーシング４３と連結されている。
　そして、第１カバー４４は、第１外歯部３２と第１内歯部４１１とを軸方向の反出力側から覆う。第１カバー４４、第３カバー４９、第１内歯部材４１及びケーシング４３は、直接または間接的に外部部材（例えば、協働ロボットの基端側アーム部材）に連結される。
　なお、外部部材（相手部材ともいう。例えば、撓み噛合い式歯車装置１を部品として組み込む本体装置の相互に動力伝達が行われる一方の部材等）と連結されて減速された運動を外部部材に出力する側を出力側と呼び、軸方向における出力側とは反対側を反出力側と呼ぶ。第１カバー４４と起振体軸３０の軸部３０Ｂとの間には軸受４６が配置され、起振体軸３０は、回転自在に第１カバー４４に支持される。なお、軸受４６は、玉軸受を例示しているが他のラジアル軸受を使用しても良い。
　また、第１カバー４４と起振体軸３０の軸部３０Ｂとの間であって、軸受４６よりも反出力側には、オイルシール５４２が設けられ、軸方向外側（反出力側）への潤滑剤の流出を抑制する。
　第２カバー４５は、例えば、ボルト等の連結部材５３３を介して第２内歯部材４２と連結され、第２外歯部３３と第２内歯部４２１とを軸方向の出力側から覆う。第２カバー４５及び第２内歯部材４２は、減速された運動を出力する外部部材（例えば、協働ロボットの先端側アーム部材）に連結される（この外部部材は、第１内歯部材４１等が連結される外部部材に対して相対回転する部材）。
　第２カバー４５と起振体軸３０の軸部３０Ｃとの間には軸受４７が配置され、起振体軸３０は、回転自在に第２カバー４５に支持される。なお、軸受４７は、玉軸受を例示しているが他のラジアル軸受を使用しても良い。
　また、第２カバー４５と起振体軸３０の軸部３０Ｃとの間であって、軸受４７よりも出力側には、オイルシール５４３が設けられ、軸方向外側（出力側）への潤滑剤の流出を抑制する。なお、第２カバー４５は、第２内歯部材４２と一体的に形成されてもよい。
　さらに、第１内歯部材４１とケーシング４３との間にはシール用のＯリング５５１が介挿されている。
　同様に、第１内歯部材４１と第３カバー４９との間にはシール用のＯリング５５４が介挿され、第３カバー４９と第１カバー４４との間にはシール用のＯリング５５２が介挿され、第２内歯部材４２と第２カバー４５との間にはシール用のＯリング５５３が介挿されている。
　従って、撓み噛合い式歯車装置１の内部空間（第１外歯部３２と第１内歯部４１１の噛合い部、第２外歯部３３と第２内歯部４２１の噛合い部、主軸受４８、軸受４６，４７、起振体軸受３１等の存在する空間）は、潤滑剤が封入される潤滑剤封入空間とされ、オイルシール５４１～５４３やＯリング５５１～５５４によって密封されている。
　図２は第１内歯部材４１の斜視図である。図示のように、第１内歯部材４１は、内周に第１内歯部４１１の内歯が形成された内歯リング部４１２と、ケーシング４３及び第３カバー４９と共に外部部材に連結される外部連結部４１３と、半径方向における内歯リング部４１２と外部連結部４１３との間に設けられ、第１内歯部材４１にトルクが作用したときに内歯リング部４１２よりも変形しやすい（変形量が大きい）構成とされた変形容易部４１４とを備えている。
　内歯リング部４１２は、リング状であってその内周面に前述した第１内歯部４１１（内歯）が形成されている。
　外部連結部４１３は、リング状であって第１内歯部材４１の最外周に位置し、周方向に一定間隔で外部部材に対する複数の取付穴が軸方向に貫通形成されている。なお、外部連結部４１３は、直接、外部部材に連結されてもよいし、第１カバー４４や第３カバー４９を介して外部部材に連結されてよい。
　変形容易部４１４は、内歯リング部４１２と外部連結部４１３との間に周方向に間欠的に設けられた複数の柱部材４１５により構成されている。
　柱部材４１５は、内歯リング部４１２の外周から半径方向外側に向かって延出され、外部連結部４１３の内周に連結されている。なお、ここでは、変形容易部４１４、内歯リング部４１２及び外部連結部４１３は、同一材料（例えば、金属材料、樹脂材料等）により一体的に形成されている場合を例示する。
　また、柱部材４１５は、周方向について一定の間隔で四つ設けられている場合を例示する。各柱部材４１５の周方向の間隔は、均一であることが好ましいが、必須ではない。また、柱部材４１５の個数も増減可能である。
　外部連結部４１３及び柱部材４１５は、軸方向の幅（厚み）が等しく、内歯リング部４１２よりも軸方向の幅が小さくなっている。なお、柱部材４１５は、外部連結部４１３と軸方向の幅が異なってもよく、例えばトルク伝達の機能確保のための強度が十分であれば、外部連結部４１３よりも軸方向の幅を小さくしても良い。また、柱部材４１５は、歪みゲージ４１６を収める凹部を有してもよい。
　なお、外部連結部４１３の半径方向内側における出力側の平面には、周方向全周に渡って、出力側に凸となる凸条４１３ａが形成されており、ケーシング４３の反出力側の凹部に嵌入（インロー嵌合）されている。
　各柱部材４１５には、それぞれ、歪み測定手段としての歪みゲージ４１６が取り付けられている。歪みゲージ４１６は、柱部材４１５における反出力側の面に取り付けられた場合を例示するが、出力側の面に取り付けても良いし、周方向の一端部又は他端部側の面に取り付けても良い。
　歪みゲージ４１６は、柱部材４１５における半径方向の伸縮の歪みを検出する方向で当該柱部材４１５に取り付けられている。なお、歪みゲージ４１６が検出する歪みの方向は半径方向に限定されるものではない。
　変形容易部４１４（柱部材４１５）は、第１内歯部材４１にトルクが作用したときに（具体的には、外部連結部４１３が外部部材に連結された状態で、第１内歯部４１１が噛合い反力を受けることで、第１内歯部材４１にトルクが作用したときに）、内歯リング部４１２よりも大きく変形する。その結果、柱部材４１５に生じる半径方向の伸縮歪みも大きくなる。この柱部材４１５の歪みにはトルクとの相関があるため、これを歪みゲージ４１６で検出することにより、トルクを取得することができる。
　図２に示すように、各歪みゲージ４１６は、測定装置４１７に接続されている（図２では一つの歪みゲージ４１６のみが接続されている状態を図示しているが実際は全ての歪みゲージ４１６が接続されている）。
　測定装置４１７は、各歪みゲージ４１６の検出信号を増幅して記録する。また、測定装置４１７は、起振体３０Ａの回転位相が図示しない検出部から入力される。
　測定装置４１７は、例えば、起振体軸３０の回転位相と各歪みゲージ４１６の検出値とトルク値とを対応付けたデータテーブルを保有している。測定装置４１７は、検出部から入力された回転位相と各歪みゲージ４１６の検出値に対応するトルク値をデータテーブルを参照して特定する。データテーブルは、例えば実験により予め準備される。具体的には、起振体３０Ａの回転位相および第１内歯部材４１に付与するトルクを変化させながら、各歪みゲージ４１６の検出値を取得することでデータテーブルを作成する。なお、測定装置４１７が、各歪みゲージ４１６の検出値からトルクを特定する方法が特に限定されるものではなく、例えば予め用意された演算式で演算によりトルク値を算出する構成としても良い。
［減速動作］
　図示略のモータ等から回転運動が入力され、起振体軸３０が回転すると、起振体３０Ａの運動が第１外歯部３２及び第２外歯部３３に伝わる。このとき、第１外歯部３２及び第２外歯部３３は、起振体３０Ａの外周面に沿った形状に規制され、軸方向から見て、長軸部分と短軸部分とを有する楕円形状に撓んでいる。さらに、第１外歯部３２は、固定された第１内歯部材４１の第１内歯部４１１と長軸部分で噛合っている。このため、第１外歯部３２及び第２外歯部３３は、起振体３０Ａと同じ回転速度で回転することはなく、第１外歯部３２及び第２外歯部３３の内側で起振体３０Ａが相対的に回転する。そして、この相対的な回転に伴って、第１外歯部３２及び第２外歯部３３は長軸位置と短軸位置とが周方向に移動するように撓み変形する。この変形の周期は、起振体軸３０の回転周期に比例する。
　第１外歯部３２及び第２外歯部３３が撓み変形する際、その長軸位置が移動することで、第１外歯部３２と第１内歯部４１１との噛合う位置が回転方向に変化する。ここで、第１外歯部３２の歯数が１００で、第１内歯部４１１の歯数が１０２だとすると、噛合う位置が一周するごとに、第１外歯部３２と第１内歯部４１１との噛合う歯がずれていき、これにより第１外歯部３２が回転（自転）する。上記の歯数であれば、起振体軸３０の回転運動は減速比１００：２で減速されて第１外歯部３２に伝達される。
　一方、第１外歯部３２と基部３４を共通とする第２外歯部３３は、第２内歯部４２１と噛合っているため、起振体軸３０の回転によって第２外歯部３３と第２内歯部４２１との噛合う位置も回転方向に変化する。一方、第２内歯部４２１の歯数と第２外歯部３３の歯数とは一致しているため、第２外歯部３３と第２内歯部４２１とは相対的に回転せず、第２外歯部３３の回転運動が減速比１：１で第２内歯部４２１へ伝達される。これらによって、起振体軸３０の回転運動が減速比１００：２で減速されて、第２内歯部材４２及び第２カバー４５へ伝達される。そして、この減速された回転運動が外部部材に出力される。
　上記減速動作において、第１内歯部４１１では、内歯リング部４１２から変形容易部４１４を介して外部連結部４１３にトルクが伝達される。
　このとき、変形容易部４１４の各柱部材４１５では、それぞれに設けられた歪みゲージ４１６により検出された半径方向の歪みが測定装置４１７に入力され、これらに基づくトルク値が導出される。
　なお、これらの構成よって取得されたトルク値は、例えば、撓み噛合い式歯車装置１を部品として組み込んでいる本体装置の制御装置等に入力され、当該制御装置におけるトルク値の異常発生の検出に使用することができる。例えば、撓み噛合い式歯車装置１が協働ロボットの関節に組み込まれている場合には、異常なトルク値の上昇によりロボットアームと人との接触を検知して、ロボットの停止や回避動作などが可能となる。
［実施形態の技術的効果］
　以上のように、本実施形態の撓み噛合い式歯車装置１によれば、第１内歯部材４１は、内歯リング部４１２よりも変形しやすい構成とされた変形容易部４１４と、当該変形容易部４１４に設けられた歪みゲージ４１６とを有している。
　このため、トルク伝達が行われる際に、第１内歯部材４１は、外部連結部４１３よりも内側で内歯リング部４１２よりも変形しやすい変形容易部４１４において歪みを検出することができるので、トルクによる歪みが生じやすい位置で歪みゲージ４１６が歪みの検出を行うことで、より精度の高い良好なトルク検出を行うことが可能となる。
　また、トルクによる歪みの生じ難い外周部で歪みの検出を行う場合には、その検出精度の向上のためには、外周部でのトルクによる歪みが生じ易くなるように第１内歯部材が全体的に非硬質材料で形成する等の対策が必要となるが、その対策には、歯車の噛合い誤差が生じやすくなるという難点がある。
　これに対して、本実施形態の撓み噛合い式歯車装置１の第１内歯部材４１は、変形容易部４１４からなる一部分のみを変形容易とすれば良いので、歯車の噛合い誤差の発生を抑制することが可能となる。
　また、歪みゲージ４１６を撓み噛合い式歯車装置１の外周ではなく内部に設置しているので、装置が小型化される。
　また、変形容易部４１４は、内歯リング部４１２と外部連結部４１３との間に周方向に間欠的に設けられた柱部材４１５により構成されているので、新たな部材を加える等の特別な方法が不要であり、変形容易部４１４としての構成を容易に実現することが可能となる。
［実施形態２］
　図３は、本発明の実施形態２に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を軸方向から見た正面図である。
　実施形態２の第１内歯部材４１Ａは、前述した第１内歯部材４１と比較して、変形容易部４１４Ａを構成する柱部材４１５の数が異なっている。即ち、この第１内歯部材４１Ａの変形容易部４１４Ａは、周方向に均一な間隔で八つの柱部材４１５を備えている。なお、一つ一つの柱部材４１５の構造や寸法は前述した前述した第１内歯部材４１の柱部材４１５と同一である。
　そして、各柱部材４１５には、個別に歪みゲージ４１６が取り付けられている。
　このように、第１内歯部材４１Ａでは、柱部材４１５の数を増やすことにより、内歯リング部４１２を外側から支えることができ、内歯リング部４１２の撓みを抑制することができる。これにより、歯車の噛合い誤差を低減することが可能となる。
　また、歪みゲージ４１６の数を増やすことが可能となる。
［実施形態３］
　図４は、本発明の実施形態３に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を軸方向から見た正面図である。
　実施形態３の第１内歯部材４１Ｂは、前述した第１内歯部材４１と比較して、四つのサポート部材４１８Ｂを備えている点が異なっている。
　各サポート部材４１８Ｂは、半径方向について、内歯リング部４１２と外部連結部４１３との間に設けられ、周方向について隣り合う二つの柱部材４１５の中間に設けられている。
　これらのサポート部材４１８Ｂは、いずれも、図５に示すように、内歯リング部４１２と外部連結部４１３との間で半径方向に渡るように延出されており、その一端部、例えば、内歯リング部４１２側は固定され、他端部、例えば、外部連結部４１３側は、当該外部連結部４１３の内周に摺接又は滑動可能となっている。なお、外部連結部４１３側を固定し、内歯リング部４１２側を摺接又は滑動可能としても良い。
　各サポート部材４１８Ｂは、内歯リング部４１２及び外部連結部４１３とは別部材で構成されており、一端部側は、溶接、接着、その他の接合方法により固定されている。なお、各サポート部材４１８Ｂは、内歯リング部４１２又は外部連結部４１３に対して少なくとも周方向に固定されていればよい。また、各サポート部材４１８Ｂは、例えば、樹脂等のように第１内歯部材４１とは別材料で形成しても良いし、同一材料で形成しても良い。
　このように、第１内歯部材４１Ｂでは、サポート部材４１８Ｂを設けることにより、内歯リング部４１２を外側から支えることができ、内歯リング部４１２の撓みを抑制することができる。これにより、歯車の噛合い誤差を低減することが可能となる。
　さらに、サポート部材４１８Ｂは、その一端部側のみが外部連結部４１３又は内歯リング部４１２に対して周方向に固定され、他端部は固定されてないので、内歯リング部４１２を外側から支えつつも、トルクによる柱部材４１５の伸縮歪みを抑制しないので、良好なトルク検出を行うことが可能となる。
［実施形態４］
　図６は、本発明の実施形態４に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を軸方向から見た正面図である。
　前述した第１内歯部材４１は、変形容易部４１４が、半径方向に真っ直ぐに延出された四つの柱部材４１５で構成されているがこれに限定されない。
　実施形態４の第１内歯部材４１Ｃは、変形容易部４１４Ｃが、内歯リング部４１２と外部連結部４１３とを半径方向及び周方向について連結する複数の支承部４１５Ｃを備えている。
　複数の支承部４１５Ｃは、周方向について均一間隔で内歯リング部４１２と外部連結部４１３との間に設けられている。各支承部４１５Ｃは、内歯リング部４１２及び外部連結部４１３と同一材料で一体的に形成しても良いし、別材料で形成しても良い。また、各支承部４１５Ｃは、その両端部が内歯リング部４１２及び外部連結部４１３に固定されている。また、ここでは、支承部４１５Ｃが四つ設けられる場合を例示しているが、複数であれば良く、その数は四つに限定されない。なお、実施形態４においては、各支承部４１５Ｃが柱部材に該当する。
　各支承部４１５Ｃは、クランク状を呈している。即ち、各支承部４１５Ｃは、内歯リング部４１２の外周から半径方向外側に延出された第一延出部４１５Ｃａと、外部連結部４１３の内周から半径方向内側に延出された第二延出部４１５Ｃｂと、第一延出部４１５Ｃａの延出端部と第二延出部４１５Ｃｂの延出端部とを連結する周方向又は周方向に対する接線方向に沿った中間連結部４１５Ｃｃとを備えている。
　そして、歪みゲージ４１６は、各支承部４１５Ｃの中間連結部４１５Ｃｃにおいて、当該中間連結部４１５Ｃｃの長手方向の伸縮歪みを検出する方向に取り付けられている。
　このように、第１内歯部材４１Ｃでは、周方向又は周方向に対する接線方向に沿った部位である中間連結部４１５Ｃｃを有する支承部４１５Ｃの当該中間連結部４１５Ｃｃに歪みゲージ４１６を設けている。
　これにより、撓み噛合い式歯車装置のトルク伝達時において、周方向又は周方向に対する接線方向に沿った部位である中間連結部４１５Ｃｃは、より顕著に伸縮歪みが生じるので、より精度の高いトルク検出を行うことが可能となる。
［実施形態５］
　図７は、本発明の実施形態５に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を軸方向から見た正面図である。
　前述した第１内歯部材４１は、変形容易部４１４が、半径方向に真っ直ぐに延出された四つの柱部材４１５で構成されているがこれに限定されない。
　実施形態５の第１内歯部材４１Ｄは、変形容易部４１４Ｄが、内歯リング部４１２の外周に対して固定され、周方向に対する接線方向に延びる複数の支承部４１５Ｄを備えている。
　各支承部４１５Ｄは、その両端部が外部連結部４１３の内周に固定され、その中間部が内歯リング部４１２の外周に固定されている。
　そして、ここでは、支承部４１５Ｄが四つ設けられている場合を例示する。四つの支承部４１５Ｄは、その両端部が他の支承部４１５Ｄの端部に連結され、軸方向から見て、四つの支承部４１５Ｄは、一体となって正方形の枠状を呈している。
　さらに、各支承部４１５Ｄは、外部連結部４１３の内周に固定されたそれぞれの端部と内歯リング部４１２の外周に対して固定された中間部との間に一つずつ歪みゲージ４１６が取り付けされている。各歪みゲージ４１６は、支承部４１５Ｄの長手方向の伸縮歪みを検出する方向に取り付けられている。
　各支承部４１５Ｄは、内歯リング部４１２及び外部連結部４１３と同一材料で一体的に形成しても良いし、別材料で形成しても良い。
　また、ここでは、支承部４１５Ｄが四つ設けられる場合を例示しているが、内歯リング部４１２を周方向に均一間隔で囲繞可能であれば、その数は四つに限定されない。
　このように、第１内歯部材４１Ｄでは、変形容易部４１４Ｄが上記構造の支承部４１５Ｄを備える構成としているが、この変形容易部４１４Ｄも変形容易部４１４と同様に、より精度の高い良好なトルク検出を行うことが可能である。
［実施形態６］
　図８は、本発明の実施形態６に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を示す射視図である。
　前述した第１内歯部材４１は、変形容易部４１４が、周方向に間欠的な四つの柱部材４１５で構成されているがこれに限定されない。
　実施形態６の第１内歯部材４１Ｅは、変形容易部４１４Ｅが、内歯リング部４１２と外部連結部４１３との間で周方向に連続したリング状の平板から形成されている。
　但し、図９の軸方向断面図に示すように、この変形容易部４１４Ｅの軸方向の厚さｄ３が、内歯リング部４１２の軸方向の厚さｄ１及びと外部連結部４１３の軸方向の厚さｄ２のいずれよりも小さく設定されている。
　そして、複数の歪みゲージ４１６が、周方向に均一間隔で変形容易部４１４Ｅのいずれかの平面上に取り付けられている。ここでは、歪みゲージ４１６を四つ設ける場合を例示する。なお、歪みゲージ４１６は一つでもよく、例えばリング状の歪みゲージを変形容易部４１４Ｅのリング形状に沿って配置してもよい。
　各歪みゲージ４１６は、半径方向に沿って伸縮歪みを検出する方向に取り付けられている。
　このように、第１内歯部材４１Ｅでは、変形容易部４１４Ｅを周方向に連続した平板状としており、その軸方向厚さｄ３が、内歯リング部４１２の軸方向の厚さｄ１及びと外部連結部４１３の軸方向の厚さｄ２よりも小さく設定されている。このため、変形容易部４１４Ｅは、撓み噛合い式歯車装置のトルク伝達時において、内歯リング部４１２よりも変形し易く、その結果半径方向に沿って伸縮歪みも生じやすく、変形容易部４１４と同様に、より精度の高い良好なトルク検出を行うことが可能である。なお、変形容易部４１４Ｅの軸方向厚さｄ３は、少なくとも内歯リング部４１２の軸方向厚さｄ１よりも小さければよく、外部連結部４１３の軸方向厚さｄ２と同じかｄ２より大きくてもよい。
　また、変形容易部４１４Ｅは、周方向に連続しているので、全周に渡って内歯リング部４１２を外側から支えることができ、内歯リング部４１２の撓みを抑制することができる。これにより、歯車の噛合い誤差を低減することが可能となる。
［実施形態７］
　図１は、本発明の実施形態７の第１内歯部材の軸方向断面図である。
　前述した各実施形態では、変形容易部４１４の形状を工夫することで内歯リング部４１２よりも変形し易くしたが、変形容易部４１４を変形し易くする手法は特に限定されない。例えば、図１０に示す第１内歯部材４１Ｆのように、変形容易部４１４Ｆは、内歯リング部４１２さらには外部連結部４１３よりも軟質材料とすることにより、内歯リング部４１２よりも変形し易くしてもよい。例えば、変形容易部４１４Ｆは、内歯リング部４１２、外部連結部４１３よりも軟質な金属材料、より軟質な樹脂材料で形成することが好ましい。
　その場合、内歯リング部４１２と変形容易部４１４Ｆと外部連結部４１３の軸方向の厚さは同一でも良いし、変形容易部４１４Ｆが内歯リング部４１２や外部連結部４１３よりも厚さを大きくしても良い。
　また、変形容易部４１４Ｆは、周方向に沿って間欠的であっても連続的であっても良い。間欠的とする場合には、前述した変形容易部４１４，４１４Ａ，４１４Ｃ，４１４Ｄと同じ形態としても良い。さらに、前述したサポート部材４１８Ｂを加えてもよい。
［実施形態８］
　図１１は、本発明の実施形態８に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を示す正面図である。なお、図１１では、第１外歯部３２を、長軸位置を示す楕円で簡略的に図示している。
　前述した第１内歯部材４１では、変形容易部４１４が、第１内歯部材４１の直径方向の両側に個別に設けられた二つ一組の柱部材４１５を二組有する。そして、これら二組からなる四つの柱部材４１５は、周方向に均一間隔で設けられ、全ての柱部材４１５には歪みゲージ４１６が取り付けられている。
　これに対して、実施形態８に係る撓み噛合い式歯車装置では、第１内歯部材４１Ｇの変形容易部４１４が、第１内歯部材４１Ｇの直径方向の両側で二つ一組となる柱部材４１５を二組有し、各柱部材４１５を周方向に均一間隔で有する点は、第１内歯部材４１と同じである。そして、第１内歯部材４１Ｇでは、それぞれの二つ一組となる柱部材４１５の一方にのみ歪みゲージ５６－１，５６－２が設けられている。
　なお、上記歪みゲージ５６－１と歪みゲージ５６－２とは、同一構造のものであり、以下の説明において、これらを区別する必要がない場合には、歪みゲージ５６という。
　また、図１１において二点鎖線で示した歪みゲージ５６－３，５６－４は、後述する第１内歯部材の他の例であり、本実施形態８の第１内歯部材４１Ｇには、歪みゲージ５６－３，５６－４は設けられていない。
　図１２は、歪みゲージ５６の平面図である。図示のように、この歪みゲージ５６は、二重剪断型歪みゲージであり、絶縁体の基板の平面上で図１２における左右に個別に形成された測定部５６Ａ，５６Ｂを有する。
　各測定部５６Ａ，５６Ｂは、抵抗線が平行に幾重にも折り返されたグリッド部５６１Ａ，５６１Ｂと、グリッド部５６１Ａ，５６１Ｂの両端部から延びるリード５６２Ａ，５６２Ｂとを有する。
　図１２における左側の測定部５６Ａのグリッド部５６１Ａの抵抗線は、右斜め下方向に沿って延びており、右側の測定部５６Ｂのグリッド部５６１Ｂの抵抗線は、左斜め下方向に沿って延びている。
　この構造から分かるように、この歪みゲージ５６は、実質的には、歪みの検出方向が異なる二つの歪みゲージを有し、これら二つの歪みゲージから個別に検出信号を得ることが可能な構造である。
　各測定部５６Ａ，５６Ｂは、それぞれのグリッド部５６１Ａ，５６１Ｂの延線方向に沿った方向に対する収縮歪みに対して高感度となる構造である。そして、測定部５６Ａのグリッド部５６１Ａの延線方向と測定部５６Ｂのグリッド部５６１Ｂの延線方向とは、互いに直交している。
　歪みゲージ５６は、二つの測定部５６Ａ，５６Ｂのグリッド部５６１Ａ，５６１Ｂの各延線方向を合成した方向を基準方向とする（図１２の矢印Ｇ）。そして、撓み噛合い式歯車装置１の動作時に柱部材４１５に対して剪断力が発生する方向に対して、基準方向Ｇが直交するように、歪みゲージ５６は、柱部材４１５に取り付けられている。より詳細には、歪みゲージ５６の基準方向Ｇは、柱部材４１５の長手方向、つまり、半径方向に平行となるように設けられている。
　上記の場合、起振体軸３０の時計方向の回転により、第１内歯部材４１Ｇに対して第１外歯部３２が反時計方向に相対的に回転する場合（以下、正回転時という）、第１内歯部材４１Ｇの内歯リング部４１２は、外部連結部４１３に対して時計方向のトルクを受ける。これにより生じる剪断力は、主に、測定部５６Ａのグリッド部５６１Ａに作用し、トルクに応じた検出信号を測定部５６Ａから得ることが出来る。
　また、起振体軸３０の反時計方向の回転により、第１内歯部材４１Ｇに対して第１外歯部３２が時計方向に相対的に回転する場合（以下、逆回転時という）、第１内歯部材４１Ｇの内歯リング部４１２は、外部連結部４１３に対して反時計方向のトルクを受ける。これにより生じる剪断力は、主に、測定部５６Ｂのグリッド部５６１Ｂに作用し、トルクに応じた検出信号を測定部５６Ｂから得ることが出来る。
　第１内歯部材４１Ｇは、二つ一組となる柱部材４１５の直径方向の一端部と他端部とが対称となる構造である。この場合、撓み噛合い式歯車装置１の動作時には、軸方向に対する曲げモーメントが生じない限りは、二つ一組となる一方の柱部材４１５と他方の柱部材４１５とは、いずれもトルクによって生じる剪断力が等しく発生する。
　従って、二つ一組の柱部材４１５の両方に歪みゲージ５６を設けなくとも、いずれか一方の柱部材４１５にのみ歪みゲージ５６を設ければ、必要な歪みを検出することができ、各歪みゲージ５６の検出からトルクを求めることができる。
　つまり、実施形態８の撓み噛合い式歯車装置１は、軸方向に対する曲げモーメントが生じ難い環境での利用において、特に好適にトルクを求めることができる。
　図１３は、上記各歪みゲージ５６を用いた測定装置において構成されるホイートストンブリッジ回路５７を示している。
　ホイートストンブリッジ回路５７は、第１～第４経路５７１～５７４を有する。
　そして、第１経路５７１の一端部と第２経路５７２の一端部とがいずれも電圧供給源の正極側及びトランスミッターの正極側に接続されている。また、第３経路５７３の一端部と第４経路５７４の一端部とがいずれも電圧供給源の負極側及びトランスミッターの負極側に接続されている。
　さらに、第１経路５７１の他端部と第３経路５７３の他端部とが連結され、当該連結点が検出信号の正極側出力となる。また、第２経路５７２の他端部と第４経路５７４の他端部とが連結され、当該連結点が検出信号の負極側出力となる。
　図１３に示すように、第１経路５７１には歪みゲージ５６－２の測定部５６Ａ（図１３では「２Ａ」）が設けられ、第２経路５７２には歪みゲージ５６－２の測定部５６Ｂ（図１３では「２Ｂ」）が設けられ、第３経路５７３には歪みゲージ５６－１の測定部５６Ｂ（図１３では「１Ｂ」）が設けられ、第４経路５７４には歪みゲージ５６－１の測定部５６Ａ（図１３では「１Ａ」）が設けられる。
　なお、図１３の場合も、二点鎖線で示した「３Ａ」、「３Ｂ」、「４Ａ」、「４Ｂ」は、後述する第１内歯部材の他の例における歪みゲージ５６－３，５６－４の各測定部５６Ａ，５６Ｂを示すものであり、本実施形態８のホイートストンブリッジ回路５７には、「３Ａ」、「３Ｂ」、「４Ａ」、「４Ｂ」は設けられていない。
　上記ホイートストンブリッジ回路５７では、第１外歯部３２の正回転時に、歪みゲージ５６－１の測定部５６Ａと歪みゲージ５６－２の測定部５６Ａとにより、それぞれ起振体３０Ａの長軸位置の移動に応じて検出信号を得ることが出来る。当該検出信号は、ホイートストンブリッジ回路５７の正極側出力と負極側出力の電位差から求められる。そして、各柱部材４１５から検出される剪断歪みに基づく検出信号は、撓み噛合い式歯車装置のトルクと相関があるため、剪断歪みに基づく検出信号から撓み噛合い式歯車装置のトルクを得ることが可能である。
　以上のように、実施形態８に係る撓み噛合い式歯車装置では、柱部材４１５の本数に対して、歪みゲージ５６の個体数を低減することができ、装置の生産コスト低減を図ることが可能となる。
　なお、実施形態８では、第１内歯部材４１Ｇの変形容易部４１４が二組（四本）の柱部材４１５を有する場合を例示したが、一組又は三組以上の柱部材４１５を有する構成としても良い。
　また、歪みゲージ５６として、二重剪断型歪みゲージを例示したが、前述した柱部材４１５の長手方向（半径方向）の歪みを検出する歪みゲージ４１６を利用することも可能である。
　また、前述した各実施形態１～７における歪みゲージ４１６に替えて、歪みゲージ５６を利用することも可能である。
　さらに、実施形態８では、二重剪断型歪みゲージを例示したが、例えば、撓み噛合い式歯車装置が、正逆いずれかの回転でしか利用されない環境であれば、測定部５６Ａ，５６Ｂのいずれか一方のみを備える歪みゲージを利用しても良い。
　また、実施形態１のように、全ての柱部材４１５に歪みゲージ５６－１～５６－４を設けた場合には、図１１及び図１３の二点鎖線で示すように、ホイートストンブリッジ回路５７の第１経路５７１には、歪みゲージ５６－２の測定部５６Ａ（図１３では「２Ａ」）と歪みゲージ５６－４の測定部５６Ａ（図１３では「４Ａ」）とが直列で設けられる。
　また、第２経路５７２には、歪みゲージ５６－２の測定部５６Ｂ（図１３では「２Ｂ」）と歪みゲージ５６－４の測定部５６Ｂ（図１３では「４Ｂ」）とが直列で設けられる。
　また、第３経路５７３には、歪みゲージ５６－１の測定部５６Ｂ（図１３では「１Ｂ」）と歪みゲージ５６－３の測定部５６Ｂ（図１３では「３Ｂ」）とが直列で設けられる。
　また、第４経路５７４には、歪みゲージ５６－１の測定部５６Ａ（図１３では「１Ａ」）と歪みゲージ５６－３の測定部５６Ａ（図１３では「３Ａ」）とが直列で設けられる。
　これにより、各柱部材４１５から検出される剪断歪みに基づく検出信号から撓み噛合い式歯車装置のトルクを得ることが可能である。
［実施形態９］
　図１４は、本発明の実施形態９に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材の他の例を示す簡略図である。なお、図１４の場合も、第１外歯部３２を、長軸位置を示す楕円で簡略的に図示している。
　前述した実施形態１では、変形容易部４１４が偶数の柱部材４１５を周方向に均一間隔で有する構成を例示した。
　これに対して、実施形態９に係る撓み噛合い式歯車装置の第１内歯部材４１Ｈでは、変形容易部４１４が複数かつ奇数の柱部材４１５を周方向に均一間隔で有する構成を例示する。本実施形態９では、柱部材４１５を七本有する場合を例示するが、柱部材４１５は、複数かつ奇数であれば任意に変更可能である。
　全ての柱部材４１５には、前述した歪みゲージ５６と同一の歪みゲージ５６－１～５６－７が周方向に順番に設けられている。
　第１内歯部材４１Ｈの柱部材４１５が奇数本の場合、図１４に実線で示すように、第１外歯部３２の長軸の一端部が周方向についていずれかの柱部材４１５と一致する位置で噛合う場合、第１外歯部３２の長軸の他端部は、他の二本の柱部材４１５の中間の位置で噛合う。
　この場合、第１外歯部３２の長軸の一端部側では、柱部材４１５の剛性によって第１内歯部材４１Ｈに生じる剪断歪みは小さくなり、第１外歯部３２の長軸の他端部側では、第１内歯部材４１Ｈに生じる剪断歪みは大きくなる。
　ここで、各歪みゲージ５６－１～５６－７のうち、歪みが検出される歪みゲージは主として第１外歯部３２の長軸付近に位置する歪みゲージとなる。図１４の実線で示す例の場合には、５６－４，５６－５、５６－１、５６－２、５６－７で歪みが検出されるが、歪みゲージ５６－２および５６－７については、長軸から離れているため、検出される歪みは僅かである。前述したように、第１外歯部３２の長軸の他端部側では、第１内歯部材４１Ｈに生じる剪断歪みが大きくなるため、歪みゲージ５６－４および５６－５の検出値は大きくなる。一方、第１外歯部３２の長軸の一端部側では、第１内歯部材４１Ｈに生じる剪断歪みが小さくなるため、歪みゲージ５６－１の検出値は歪みゲージ５６－４および５６－５に比べて小さくなる。しかし、各々の測定部５６Ａが直列に接続されると共に各々の測定部５６Ｂが直列に接続されているホイートストンブリッジ回路５７Ｈ（後述の図１５参照）を通じて測定が行われるので、第１外歯部３２の長軸の一端部と他端部とで平均化されて（全ての歪みゲージの出力が合計されることで）中程度の検出信号が出力される。
　また、図１４に二点鎖線で示すように、第１外歯部３２の長軸の両端部がいずれも周方向について各柱部材４１５と一致しないが柱部材４１５に近い位置で噛合う場合、第１外歯部３２の長軸の一端側および他端側の両方において第１内歯部材４１Ｈに生じる剪断歪みは中程度となる。
　従って、各歪みゲージ５６－１～５６－７の検出値が合計されると、やはり中程度の検出信号が出力される。
　従って、柱部材の数を複数かつ奇数とすることで、第１外歯部３２の長軸が周方向に回転移動する場合に各歪みゲージ５６－１～５６－７から得られる検出信号の（合計値や平均値の）変動幅は小さくなる。これに対処するために、上記各歪みゲージ５６－１～５６－７を用いた測定装置において構成されるホイートストンブリッジ回路５７Ｈは、図１５に示すように構成される。
　なお、図１５では、「１Ａ」～「７Ａ」がそれぞれ歪みゲージ５６－１～５６－７の測定部５６Ａを示し、「１Ｂ」～「７Ｂ」がそれぞれ歪みゲージ５６－１～５６－７の測定部５６Ｂを示している。
　図１５に示すように、第１経路５７１には抵抗器Ｒ１が設けられ、第２経路５７２には抵抗器Ｒ２が設けられ、第３経路５７３には歪みゲージ５６－１～５６－７の各測定部５６Ａが直列接続で設けられ、第４経路５７４には歪みゲージ５６－１～５６－７の各測定部５６Ｂが直列接続で設けられる。
　抵抗器Ｒ１，Ｒ２は、歪みが生じていないときの直列接続された七つの測定部５６Ａの抵抗値に等しくなっている（直列接続された七つの測定部５６Ｂの抵抗値とも等しい）。
　このように、ホイートストンブリッジ回路５７Ｈでは、四つの経路５７１～５７４のいずれかの経路に、歪みゲージ５６－１～５６－７の各測定部５６Ａ又は各測定部５６Ｂを直列に接続して配置している。
　このため、第１外歯部３２の長軸が周方向に回転移動する場合に個々の歪みゲージ５６－１～５６－７から得られる個々の検出信号は小さくなる場合でも、各々の合計された検出信号が得ることができ、検出信号を大きくすることが可能となる。また、柱部材の数を複数かつ奇数とすることで、第１外歯部３２の長軸の周方向位置に起因する検出信号（の合計値）のばらつきを低減できる。
　また、上記各歪みゲージ５６－１～５６－７を用いた測定装置において構成されるホイートストンブリッジ回路としては、図１６に示すホイートストンブリッジ回路５７Ｈ－１と図１７に示すホイートストンブリッジ回路５７Ｈ－２の二つのホイートストンブリッジ回路から構成しても良い。
　ホイートストンブリッジ回路５７Ｈ－１は、図１６に示すように、第１経路５７１には抵抗器Ｒ１が設けられ、第２経路５７２には抵抗器Ｒ２が設けられ、第３経路５７３には歪みゲージ５６－１～５６－７の各測定部５６Ａが直列接続で設けられ、第４経路５７４には抵抗器Ｒ３が設けられている。
　抵抗器Ｒ１～Ｒ３は、歪みが生じていないときの直列接続された七つの測定部５６Ａの抵抗値に等しくなっている（直列接続された七つの測定部５６Ｂの抵抗値とも等しい）。
　ホイートストンブリッジ回路５７Ｈ－２は、図１７に示すように、第１経路５７１には抵抗器Ｒ５が設けられ、第２経路５７２には抵抗器Ｒ６が設けられ、第３経路５７３には抵抗器Ｒ４が設けられ、第４経路５７４には歪みゲージ５６－１～５６－７の各測定部５６Ｂが直列接続で設けられている。
　抵抗器Ｒ４～Ｒ６は、歪みが生じていないときの直列接続された七つの測定部５６Ｂの抵抗値に等しくなっている。
　ホイートストンブリッジ回路５７Ｈ－１，５７Ｈ－２のいずれの場合も、第１経路５７１及び第２経路５７２の一端部が電圧供給源の正極側及びトランスミッターの正極側に接続され、第３経路５７３及び第４経路５７４の一端部が電圧供給源の負極側及びトランスミッターの負極側に接続されている。さらに、第１経路５７１及び第３経路５７３の他端部が検出信号の正極側出力となり、第２経路５７２及び第４経路５７４の他端部が検出信号の負極側出力となっている。
　そして、各ホイートストンブリッジ回路５７Ｈ－１，５７Ｈ－２は、いずれも同じ供給源から電圧が供給されており、各ホイートストンブリッジ回路５７Ｈ－１，５７Ｈ－２ごとに異なる（独立した）検出信号を得ることが可能である。
　このような構成により、安全レベルの診断のために比較可能な二つの検出信号を各ホイートストンブリッジ回路５７Ｈ－１，５７Ｈ－２から個別に取得することが可能である。
［その他］
　上記各実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　また、上記各実施形態では、第１内歯部材に変形容易部及び歪みゲージを設ける構成を例示したが、第２内歯部材に変形容易部及び歪みゲージを設けても良い。その場合も、第２内歯部材は、内周に内歯が形成された内歯リング部と外部部材に連結される外部連結部とを有し、その間に変形容易部及び歪みゲージを設ける構成とすべきである。
　また、第１内歯部材と第２内歯部材のいずれに変形容易部及び歪みゲージを設けるかに拘わらず、第１内歯部材と第２内歯部材のいずれが、非回転側又は動力伝達方向上流側であっても良い。また、上記各実施形態１～９（実施形態８を除く）では、すべての柱部材４１５に歪みゲージ４１６，５６を取り付けたが、これに限定されず、一部の柱部材４１５にのみ歪みゲージ４１６，５６を取り付けてもよい。また、上記各実施形態では、柱部材４１５の軸方向端面に歪みゲージ４１６を配置したが、これに限定されず、例えば柱部材４１５の周方向の面に配置してもよい。
　また、上記各実施形態では、撓み噛合い式歯車装置１として筒型の噛合い式歯車装置を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、筒型以外の撓み噛合い式歯車装置、例えばカップ型やシルクハット型などにも好適に適用できる。
　本発明は、撓み噛合い式歯車装置について産業上の利用可能性がある。
１　撓み噛合い式歯車装置
３０　起振体軸
３０Ａ　起振体
３２　第１外歯部（外歯歯車）
３３　第２外歯部（外歯歯車）
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅ，４１Ｆ　第１内歯部材（内歯歯車）
４１１　第１内歯部（内歯）
４１２　内歯リング部
４１３　外部連結部
４１４，４１４Ａ，４１４Ｃ，４１４Ｄ，４１４Ｅ，４１４Ｆ　変形容易部
４１５　柱部材
４１５Ｃ，４１５Ｄ　支承部
４１６　歪みゲージ（歪み測定手段）
５６，５６－１～５６－７　歪みゲージ（二重剪断型歪みゲージ）
５６Ａ，５６Ｂ　測定部
４１７　測定装置
４１８Ｂ　サポート部材
５７，５７Ｈ－１，５７Ｈ－２　ホイートストンブリッジ回路
５７１　第１経路
５７２　第２経路
５７３　第３経路
５７４　第４経路

Claims (11)

  1. 　起振体と、
    　前記起振体により撓み変形される外歯歯車と、
    　前記外歯歯車と噛合う内歯歯車と、
    　を備えた撓み噛合い式歯車装置であって、
    　前記内歯歯車は、内周に内歯が形成された内歯リング部と、外部部材に連結される外部連結部と、前記内歯リング部と前記外部連結部との間に設けられ、前記内歯リング部よりも変形しやすい構成とされた変形容易部と、当該変形容易部に設けられた歪み測定手段と、を有する撓み噛合い式歯車装置。
  2. 　前記変形容易部は、前記内歯リング部と前記外部連結部との間に周方向に間欠的に設けられた柱部材により構成される
    　請求項１に記載の撓み噛合い式歯車装置。
  3. 　前記柱部材と前記柱部材の間に設けられ、前記内歯リング部の変形を抑制するサポート部材を有する請求項２に記載の撓み噛合い式歯車装置。
  4. 　前記サポート部材は、前記内歯リング部および前記外部連結部と別体とされ、前記内歯リング部または前記外部連結部に対して周方向に固定される請求項３に記載の撓み噛合い式歯車装置。
  5. 　前記変形容易部は、前記内歯歯車の直径方向の両側に設けられた二つ一組の前記柱部材を、一組又は複数組有し、
    　前記二つ一組となる前記柱部材の内の一方にのみ前記歪み測定手段が設けられている
    　請求項２から４のいずれか一項に記載の撓み噛合い式歯車装置。
  6. 　前記柱部材は、周方向に間欠的に、複数かつ奇数本設けられている
    　請求項２から４のいずれか一項に記載の撓み噛合い式歯車装置。
  7. 　前記歪み測定手段は、二方向の歪みに対応する測定部を個別に有する二重剪断型歪みゲージである
    　請求項２から６のいずれか一項に記載の撓み噛合い式歯車装置。
  8. 　複数の前記柱部材に個別に設けられた前記二重剪断型歪みゲージを備え、
    　複数の前記二重剪断型歪みゲージの一方の方向に対応する前記測定部が直列に接続されて一つの経路に組み込まれ、
    　複数の前記二重剪断型歪みゲージの他方の方向に対応する前記測定部が直列に接続されて他の経路に組み込まれた、
    ホイートストンブリッジ回路を有する
    　請求項７に記載の撓み噛合い式歯車装置。
  9. 　複数の前記柱部材に個別に設けられた前記二重剪断型歪みゲージを備え、
    　複数の前記二重剪断型歪みゲージの一方の方向に対応する前記測定部が直列に接続されて一つの経路に組み込まれたホイートストンブリッジ回路と、
    　複数の前記二重剪断型歪みゲージの他方の方向に対応する前記測定部が直列に接続されて一つの経路に組み込まれた他のホイートストンブリッジ回路と、
    　を有する
    　請求項７に記載の撓み噛合い式歯車装置。
  10. 　前記変形容易部は、前記内歯リング部よりも軸方向厚みが小さい請求項１から９のいずれか一項に記載の撓み噛合い式歯車装置。
  11. 　前記変形容易部は、前記外部連結部よりも変形しやすい構成とされる請求項１から１０のいずれか一項に記載の撓み噛合い式歯車装置。
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