外齒齒輪、波動減速器以及機器人的制作方法
1.本發(fā)明涉及外齒齒輪、波動減速器以及機器人。
背景技術：
2.近年來，搭載于機器人的關節(jié)等的波動減速器的需求正在提高。在以往的波動減速器中，在以減速后的轉速進行旋轉的外齒齒輪上粘貼有應變儀。由此，能夠檢測施加于外齒齒輪的扭矩(日本公開公報特開2000-131160號公報)。
3.以往的外齒齒輪具有薄壁狀的隔膜部。應變儀粘貼于該隔膜部。外齒齒輪在隔膜部的徑向內側和徑向外側中的任一方固定于輸出部件。另外，外齒齒輪具有從隔膜部的徑向內側和徑向外側中的另一方沿軸向延伸的筒狀部。
4.由于外齒齒輪具有上述的結構，因此，例如在外齒齒輪發(fā)生橢圓變形的情況下或對外齒齒輪作用有軸向的力的情況下，根據(jù)外齒齒輪的幾何學的形狀以及施加外力時的邊界條件等，在外齒齒輪產生的應變的分布變得不均勻。因此，難以將應變儀配置在外齒齒輪的最佳的區(qū)域而在高精度地檢測因扭矩而產生的外齒齒輪的應變的同時降低施加于應變儀的負載。
5.在以往的外齒齒輪的構造中，在隔膜部的徑向的較寬的范圍內配置有應變儀。因此，有可能對應變儀施加較大的負載。因此，在以往的構造中，難以在高精度地檢測施加于外齒齒輪的扭矩的同時降低施加于應變儀的負載。
技術實現(xiàn)要素：
6.本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在高精度地檢測施加于外齒齒輪的扭矩的同時降低施加于應變儀的負載的技術。
7.本發(fā)明的例示性的實施方式的外齒齒輪具有：體部，其呈沿與中心軸線平行的軸向延伸的筒狀；多個外齒，該多個外齒配置于所述體部的軸向一側并向徑向外方延伸；隔膜部，其在所述體部的軸向另一側沿與軸向交叉的方向擴展；以及應變儀，其配置在所述隔膜部的軸向一側的面和軸向另一側的面中的至少一方。所述應變儀僅配置在以穿過所述中心軸線的截面中的所述隔膜部的徑向一端與徑向另一端之間的徑向中點為中心從所述隔膜部的徑向一端到徑向另一端的徑向長度的一半以下的區(qū)域。
8.本發(fā)明的例示性的實施方式的波動減速器具有：上述的外齒齒輪；內齒齒輪，其具有多個內齒，該多個內齒配置在比所述外齒靠徑向外方的位置并向徑向內方延伸；以及波動發(fā)生器，其配置在所述外齒齒輪的徑向內方，能夠以所述中心軸線為中心進行旋轉。
9.本發(fā)明的例示性的實施方式的機器人具有上述的波動減速器。
10.根據(jù)本技術發(fā)明的例示性的實施方式的外齒齒輪，能夠在高精度地檢測施加于外齒齒輪的扭矩的同時降低施加于應變儀的負載。另外，根據(jù)本技術發(fā)明的例示性的實施方式的波動減速器，能夠更高精度地檢測作用于外齒齒輪的扭矩。另外，根據(jù)本技術發(fā)明的例示性的實施方式的機器人，能夠更高精度地檢測作用于外齒齒輪的扭矩，能夠實現(xiàn)高精度
的機器人。
11.由以下的本發(fā)明優(yōu)選實施方式的詳細說明，參照附圖，可以更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征、要素、步驟、特點和優(yōu)點。
附圖說明
12.圖1是機器人的概要圖。
13.圖2是波動減速器的縱剖視圖。
14.圖3是波動減速器的橫剖視圖。
15.圖4是扭矩傳感器的俯視圖。
16.圖5是外齒齒輪的局部縱剖視圖。
17.圖6是扭矩傳感器的局部俯視圖。
18.圖7是包含第1電阻線至第4電阻線的橋式電路的電路圖。
19.圖8是示出隔膜部的應變的分布的曲線圖。
20.圖9是第1變形例的扭矩傳感器的局部俯視圖。
21.圖10是第2變形例的扭矩傳感器的局部俯視圖。
22.圖11是第3變形例的扭矩傳感器的局部俯視圖。
23.圖12是第4變形例的扭矩傳感器的局部俯視圖。
具體實施方式
24.以下，參照附圖對本技術的例示性的實施方式進行說明。
25.圖1是搭載有一個實施方式的波動減速器1的機器人100的概要圖。機器人100例如是在工業(yè)產品的生產線中進行部件的搬運、加工、組裝等作業(yè)的、所謂的工業(yè)用機器人。如圖1所示，機器人100具有基座框架101、臂102、馬達103以及波動減速器1。
26.臂102以能夠轉動的方式支承于基座框架101。馬達103和波動減速器1組裝在基座框架101與臂102之間的關節(jié)部上。當向馬達103提供驅動電流時，從馬達103輸出旋轉運動。另外，從馬達103輸出的旋轉運動被波動減速器1減速而向臂102傳遞。由此，臂102相對于基座框架101以減速后的速度進行轉動。
27.如上所述，機器人100具有波動減速器1。波動減速器1的后述的外齒齒輪20具有能夠在高精度地檢測作用于外齒齒輪20的扭矩的同時降低施加于應變儀的負載的構造。由此，能夠實現(xiàn)高性能的機器人。
28.接著，對波動減速器1的詳細的構造進行說明。
29.另外，以下，將與波動減速器1的中心軸線9平行的方向稱為“軸向”，將與波動減速器1的中心軸線9垂直的方向稱為“徑向”，將沿著以波動減速器1的中心軸線9為中心的圓弧的方向稱為“周向”。但是，上述的“平行的方向”也包括大致平行的方向。另外，上述“垂直的方向”也包括大致垂直的方向。
30.在本實施方式中，“徑向外側”相當于“徑向一側”，“徑向內側”相當于“徑向另一側”。因此，“徑向外端”相當于“徑向一端”，“徑向內端”相當于“徑向另一端”。
31.圖2是一個實施方式的波動減速器1的縱剖視圖。圖3是從圖2的a-a位置觀察的波動減速器1的橫剖視圖。為了避免圖的繁雜化，在圖3中省略了表示剖面的剖面線。波動減速
器1是將從馬達103得到的第1轉速的旋轉運動減速至比第1轉速低的第2轉速的裝置。如圖1和圖2所示，本實施方式的波動減速器1具有內齒齒輪10、外齒齒輪20以及波動發(fā)生器30。波動減速器1通過后述的原理，能夠更高精度地檢測作用于外齒齒輪20的扭矩。
32.內齒齒輪10是以中心軸線9為中心的圓環(huán)狀的齒輪。內齒齒輪10固定于機器人100的基座框架101。內齒齒輪10與中心軸線9同軸地配置。另外，內齒齒輪10配置在外齒齒輪20的后述的外齒22的徑向外方。內齒齒輪10的剛性遠高于外齒齒輪20的后述的體部21的剛性。因此，內齒齒輪10能夠實質上被視為剛體。內齒齒輪10在內周面具有多個內齒11。多個內齒11在內齒齒輪10的內周面沿周向以一定的間距排列。各內齒11朝向徑向內方突出。即，內齒齒輪10具有多個內齒11，該多個內齒11配置在比外齒22靠徑向外方的位置并向徑向內方延伸。
33.外齒齒輪20是能夠撓曲變形的環(huán)狀的齒輪。外齒齒輪20固定于機器人100的臂102。外齒齒輪20被支承為能夠以中心軸線9為中心進行旋轉。
34.本實施方式的外齒齒輪20具有體部21和多個外齒22。外齒齒輪20還具有圓板部23。體部21是沿與中心軸線9平行的軸向延伸的筒狀的部位。更詳細而言，體部21是在中心軸線9的周圍沿軸向延伸的筒狀的部分。體部21的軸向一側的端部(以下稱為“軸向一端”)位于波動發(fā)生器30的徑向外側且內齒齒輪10的徑向內側。體部21由于具有撓性，因此能夠在徑向上變形。特別是，體部21的軸向一端由于是自由端，因此能夠比其他部分在徑向上更大幅地位移。
35.多個外齒22配置于體部21的軸向一端的徑向外側面。多個外齒22沿周向以一定的間距排列。各外齒22朝向徑向外方突出。即，多個外齒22配置于體部21的軸向一側并向徑向外方延伸。上述的內齒齒輪10所具有的內齒11的數(shù)量與外齒齒輪20所具有的外齒22的數(shù)量稍有不同。
36.圓板部23從體部21的軸向另一側的端部朝向徑向外側延伸。如圖2所示，本實施方式的圓板部23具有彎曲部231、隔膜部232以及厚壁部233。即，外齒齒輪20具有隔膜部232。在本實施方式中，圓板部23是圓板狀的部位。另外，圓板部23是包圍中心軸線9的環(huán)狀的部位。
37.彎曲部231是從體部21的軸向另一側的端部(以下稱為“軸向另一端”)朝向軸向另一側以及徑向外側延伸的環(huán)狀的部分。如圖2所示，彎曲部231在穿過中心軸線9的截面中呈弧狀彎曲。更具體而言，彎曲部231在穿過中心軸線9的截面中，呈以位于體部21的軸向另一端的徑向外側的點為中心的弧狀。體部21的軸向另一端和隔膜部232的徑向內側的端部(以下稱為“徑向內端”)經由彎曲部231而平滑地相連。即，外齒齒輪20具有連接體部21和隔膜部232并在穿過中心軸線9的截面中呈弧狀彎曲的彎曲部231。由此，能夠提高體部21與隔膜部232的連接區(qū)域的強度。
38.隔膜部232是從彎曲部231的徑向外側的端部朝向徑向外方擴展的環(huán)狀的部分。在本實施方式中，隔膜部232是圓板狀的部位。隔膜部232在體部21的軸向另一側沿與軸向交叉的方向擴展。隔膜部232呈平板狀且呈以中心軸線9為中心的圓環(huán)狀。即，隔膜部232在體部21的軸向另一側向徑向一側擴展。在本實施方式中，隔膜部232在體部21的軸向另一側比體部21向徑向外方延伸。由此，與隔膜部在體部的軸向另一側向徑向內方延伸的情況相比，能夠擴大體部21的徑向內方的空間，因此能夠有效地利用該空間。隔膜部232呈薄壁狀，因
此能夠稍微撓曲變形。
39.厚壁部233是位于隔膜部232的徑向外側的圓環(huán)狀的部分。厚壁部233從隔膜部232的徑向外側的端部(以下稱為“徑向外端”)進一步向徑向外方擴展。厚壁部233的軸向的厚度比隔膜部232的軸向的厚度大。即，外齒齒輪20具有從隔膜部232的徑向一端進一步向徑向一側擴展且軸向的厚度比隔膜部232的軸向的厚度大的厚壁部233。厚壁部233例如通過螺栓而固定于機器人100的臂102。
40.在本實施方式中，厚壁部233比隔膜部232的軸向另一側的面向軸向另一側突出。因此，厚壁部233的軸向另一端配置在比隔膜部232的軸向另一端靠軸向另一側的位置。這樣，厚壁部233不會向與外齒22對置的一側突出。因此，能夠擴大外齒22側的空間。其結果為，配置在外齒22側的各部件的尺寸和形狀、配置等的設計自由度得以提高。
41.波動發(fā)生器30是使外齒齒輪20的體部21產生周期性的撓曲變形的機構。波動發(fā)生器30配置在外齒22的徑向內方。更詳細而言，波動發(fā)生器30配置在外齒齒輪20的徑向內方，能夠以中心軸線9為中心進行旋轉。波動發(fā)生器30具有凸輪31和撓性軸承32。凸輪31被支承為能夠以中心軸線9為中心進行旋轉。凸輪31的徑向外側面在沿軸向觀察時為橢圓形。撓性軸承32介于凸輪31的徑向外側面與外齒齒輪20的體部21的徑向內側面之間。因此，凸輪31和體部21能夠以不同的轉速進行旋轉。
42.撓性軸承32的內圈與凸輪31的徑向外側面接觸。撓性軸承32的外圈與體部21的徑向內側面接觸。因此，體部21變形為沿著凸輪31的徑向外側面的橢圓形狀。其結果為，在相當于該橢圓的長軸的兩端的2個部位，外齒齒輪20的外齒22與內齒齒輪10的內齒11嚙合。在周向的其他位置，外齒22與內齒11不嚙合。
43.凸輪31與馬達103的輸出軸連接。當驅動馬達103時，凸輪31以中心軸線9為中心以第1轉速進行旋轉。由此，外齒齒輪20的上述橢圓的長軸也以第1轉速進行旋轉。于是，外齒22與內齒11的嚙合位置也在周向上以第1轉速進行變化。另外，如上所述，內齒齒輪10的內齒11的數(shù)量與外齒齒輪20的外齒22的數(shù)量稍有不同。由于該齒數(shù)之差，在凸輪31每旋轉1周時，外齒22與內齒11的嚙合位置在周向上稍微變化。其結果為，外齒齒輪20相對于內齒齒輪10以中心軸線9為中心以比第1轉速低的第2轉速進行旋轉。
44.外齒齒輪20具有扭矩傳感器40。扭矩傳感器40是用于檢測施加于外齒齒輪20的扭矩的傳感器。扭矩傳感器40配置于外齒齒輪20的隔膜部232。具體而言，隔膜部232具有與中心軸線9交叉且以中心軸線9為中心呈圓環(huán)狀擴展的表面234。表面234是隔膜部232的軸向另一側的面。扭矩傳感器40固定于隔膜部232的該表面234。
45.在本實施方式中，扭矩傳感器40配置于隔膜部232的兩個面中的不與外齒22對置的軸向另一側的面。即，外齒齒輪20具有后述的應變儀42。應變儀42配置于隔膜部232的軸向另一側的面。這樣，即使將應變儀42配置于隔膜部232，也能夠廣泛利用隔膜部232的軸向一側的空間。另外，在制造外齒齒輪20時，容易以不與外齒22接觸的方式在隔膜部232上配置應變儀42。因此，應變儀42向隔膜部232的安裝作業(yè)變得容易。
46.但是，扭矩傳感器40也可以配置于隔膜部232的軸向一側的面。即，扭矩傳感器40只要配置在隔膜部232的軸向一側的面和軸向另一側的面中的至少任一方即可。即，外齒齒輪20具有配置在隔膜部232的軸向一側的面和軸向另一側的面中的至少一方的應變儀42。
47.另外，在本實施方式中，扭矩傳感器40位于厚壁部233的徑向內側。因此，厚壁部
233的一部分和扭矩傳感器40以隔膜部232的軸向位置為基準而配置在軸向的相同位置。這樣，與將厚壁部233和扭矩傳感器40配置在軸向的不同位置的情況相比，能夠將厚壁部233和扭矩傳感器40配置在軸向的狹窄的范圍內。因此，即使配置有扭矩傳感器40，也能夠減小包含扭矩傳感器40的外齒齒輪20整體的軸向的尺寸。
48.圖4是扭矩傳感器40的俯視圖。圖5是扭矩傳感器40附近的外齒齒輪20的局部縱剖視圖。如圖4和圖5所示，扭矩傳感器40具有絕緣層41和應變儀42。
49.絕緣層41是能夠柔軟地變形的基板。絕緣層41沿與中心軸線9交叉的方向擴展。絕緣層41由作為絕緣體的樹脂或無機絕緣材料構成。絕緣層41配置在隔膜部232的表面234上。絕緣層41具有主體部411和副翼部412。主體部411是以中心軸線9為中心的圓環(huán)狀的部分。副翼部412是從主體部411朝向徑向外側突出的部分。
50.應變儀42形成在絕緣層41的表面上。應變儀42由作為導體的金屬構成。應變儀42的材料例如使用銅合金、鉻合金或銅。應變儀42具有第1電阻線w1至第4電阻線w4。第1電阻線w1至第4電阻線w4經由設置于副翼部412的電極(省略圖示)與外部的電路連接。
51.第1電阻線w1是1根導體一邊呈鋸齒狀彎折一邊沿周向延伸而得的整體為圓弧狀的圖案。在本實施方式中，在以中心軸線9為中心的約180
°
的范圍內，第1電阻線w1設置為半圓狀。圖6是扭矩傳感器40的局部俯視圖。如圖6所示，第1電阻線w1包含多個第1檢測線w1。多個第1檢測線w1以相互大致平行的姿勢沿周向排列。各第1檢測線w1相對于徑向而向周向一側傾斜。第1檢測線w1相對于徑向的傾斜角度例如為45
°
。在周向上相鄰的第1檢測線w1的端部彼此在徑向內側或徑向外側交替地連接。由此，多個第1檢測線w1整體上串聯(lián)連接。
52.第2電阻線w2是1根導體一邊呈鋸齒狀彎折一邊沿周向延伸而得的整體為圓弧狀的圖案。在本實施方式中，在以中心軸線9為中心的約180
°
的范圍內，第2電阻線w2設置為半圓狀。第2電阻線w2包含多個第2檢測線(省略圖示)。多個第2檢測線以相互大致平行的姿勢沿周向排列。各第2檢測線相對于徑向而向周向另一側傾斜。第2檢測線相對于徑向的傾斜角度例如為45
°
。在周向上相鄰的第2檢測線的端部彼此在徑向內側或徑向外側交替地連接。由此，多個第2檢測線整體上串聯(lián)連接。
53.第1電阻線w1和第2電阻線w2同心且線對稱地配置。另外，從中心軸線9到第1電阻線w1的徑向的距離與從中心軸線9到第2電阻線w2的徑向的距離大致相等。
54.第3電阻線w3是1根導體一邊呈鋸齒狀彎折一邊沿周向延伸而得的整體為圓弧狀的圖案。在本實施方式中，在以中心軸線9為中心的約180
°
的范圍內，第3電阻線w3設置為半圓狀。如圖6所示，第3電阻線w3包含多個第3檢測線w3。多個第3檢測線w3以相互大致平行的姿勢沿周向排列。各第3檢測線w3相對于徑向而向周向另一側傾斜。第3檢測線w3相對于徑向的傾斜角度例如為45
°
。在周向上相鄰的第3檢測線w3的端部彼此在徑向內側或徑向外側交替地連接。由此，多個第3檢測線w3整體上串聯(lián)連接。
55.第4電阻線w4是1根導體一邊呈鋸齒狀彎折一邊沿周向延伸而得的整體為圓弧狀的圖案。在本實施方式中，在以中心軸線9為中心的約180
°
的范圍內，第4電阻線w4設置為半圓狀。另外，第4電阻線w4包含多個第4檢測線(省略圖示)。多個第4檢測線以相互大致平行的姿勢沿周向排列。各第4檢測線相對于徑向而向周向一側傾斜。第4檢測線相對于徑向的傾斜角度例如為45
°
。在周向上相鄰的第4檢測線的端部彼此在徑向的內側或外側交替地連接。由此，多個第4檢測線整體上串聯(lián)連接。
56.第3電阻線w3和第4電阻線w4同心且線對稱地配置。另外，從中心軸線9到第3電阻線w3的徑向的距離與從中心軸線9到第4電阻線w4的徑向的距離大致相等。另外，第3電阻線w3和第4電阻線w4位于比第1電阻線w1和第2電阻線w2靠徑向內側的位置。
57.圖7是包含第1電阻線w1至第4電阻線w4的橋式電路43的電路圖。如圖7所示，第1電阻線w1至第4電阻線w4組裝在橋式電路43中。第1電阻線w1和第2電阻線w2依次串聯(lián)連接。第3電阻線w3和第4電阻線w4依次串聯(lián)連接。而且，在電源電壓的+極與-極之間，第1電阻線w1和第2電阻線w2的列與第3電阻線w3和第4電阻線w4的列并聯(lián)連接。另外，第1電阻線w1和第2電阻線w2的中間點431以及第3電阻線w3和第4電阻線w4的中間點432與電壓計v連接。
58.第1電阻線w1至第4電阻線w4的各檢測線的電阻值根據(jù)施加于隔膜部232的扭矩而變化。例如，當以中心軸線9為中心而朝向周向的一側的扭矩施加于隔膜部232時，各第1檢測線w1的電阻值和各第4檢測線的電阻值降低，各第2檢測線的電阻值和各第3檢測線w3的電阻值增加。另一方面，當以中心軸線9為中心而朝向周向的另一側的扭矩施加于外齒齒輪20時，各第1檢測線w1的電阻值和各第4檢測線的電阻值增加，各第2檢測線的電阻值和各第3檢測線w3的電阻值降低。這樣，第1電阻線w1和第4電阻線w4以及第2電阻線w2和第3電阻線w3表示相對于扭矩相互反向的電阻值變化。
59.而且，當?shù)?電阻線w1至第4電阻線w4的各電阻值發(fā)生變化時，第1電阻線w1和第2電阻線w2的中間點431與第3電阻線w3和第4電阻線w4的中間點432之間的電位差發(fā)生變化，因此電壓計v的測量值也發(fā)生變化。因此，能夠根據(jù)該電壓計v的測量值來檢測施加于隔膜部232的扭矩的朝向和大小。
60.圖8是示出隔膜部232發(fā)生了橢圓變形的情況下的隔膜部232的應變的分布的曲線圖。圖8是隔膜部232的構造分析結果。在圖8的曲線圖中，橫軸表示徑向的位置r。具體而言，橫軸表示通過將距中心軸線9的距離除以從中心軸線9到隔膜部232的徑向外端的距離而得的無量綱化后的值。
61.在圖8的曲線圖中，描繪了檢測應變s1和等效應變s2這兩種應變。檢測應變s1表示因橢圓變形而在隔膜部232產生的剪切應變(以中心軸線9為基準軸的圓筒坐標系的剪切應變(εrθ))的大小。在圖8的曲線圖中，檢測應變s1通過除以絕對值的最大值而被歸一化。等效應變s2是將徑向的各位置處的多方向的應變以單一的標量值進行表示而得的應變(與米塞斯應力對應的應變量)。在圖8的曲線圖中，等效應變s2通過除以最大值而被歸一化。
62.如圖8的曲線圖所示那樣，在隔膜部232的徑向的范圍rd中的徑向內端部附近，檢測應變s1和等效應變s2雙方變大。另外，在隔膜部232的徑向的范圍rd中的徑向外端部附近，雖然檢測應變s1變小，但等效應變s2變大。
63.因此，在本實施方式的扭矩傳感器40中，如圖5和圖6所示，僅在徑向上的隔膜部232的中央附近配置應變儀42。具體而言，將配置應變儀42的徑向的區(qū)域rg設為以穿過中心軸線9的截面中的隔膜部232的徑向外端與徑向內端之間的徑向中點rm為中心從隔膜部232的徑向外端到徑向內端的徑向長度的一半以下的區(qū)域。即，應變儀42僅配置在以穿過中心軸線9的截面中的隔膜部232的徑向一端與徑向另一端之間的徑向中點rm為中心從隔膜部232的徑向一端到徑向另一端的徑向長度的一半以下的區(qū)域。即，配置應變儀42的徑向的區(qū)域rg全部包含在隔膜部232的徑向范圍rd內。
64.這樣，若將應變儀42僅配置在隔膜部232的徑向中點rm附近，則應變儀42不檢測徑
向內端部附近和徑向外端部附近的應變。如圖8的曲線圖所示那樣，在徑向中點rm附近，檢測應變s1和等效應變s2的變化量均較小。應變儀42僅檢測該徑向中點rm附近的穩(wěn)定的應變量。因此，扭矩傳感器40能夠高精度地檢測施加于外齒齒輪20的扭矩。
65.另外，在將應變儀42配置于隔膜部232的徑向的較寬的區(qū)域的情況下，在隔膜部232的徑向內端部附近以及徑向外端部附近，由于橢圓變形、中心軸線方向的力，隔膜部232產生較大的應變，有可能對應變儀42施加較大的負載。但是，在本實施方式中，由于應變儀42僅配置在以徑向中點rm為中心的徑向范圍rd的一半以下的區(qū)域，因此能夠抑制對應變儀42施加較大的負載。
66.另外，應變儀42優(yōu)選僅配置在以隔膜部232的徑向一端與徑向另一端之間的徑向中點rm為中心從隔膜部232的徑向一端到徑向另一端的徑向長度的40％以下的區(qū)域。換言之，更優(yōu)選為，配置應變儀42的區(qū)域rg為以隔膜部232的徑向外端與徑向內端之間的徑向中點rm為中心從隔膜部232的徑向外端到徑向內端的徑向長度的40％以下的區(qū)域。由此，扭矩傳感器40能夠更高精度地檢測施加于外齒齒輪20的扭矩。
67.另外，進一步優(yōu)選為，配置應變儀42的區(qū)域rg為以隔膜部232的徑向外端與徑向內端之間的徑向中點rm為中心從隔膜部232的徑向外端到徑向內端的徑向長度的30％以下的區(qū)域。由此，扭矩傳感器40能夠更高精度地檢測施加于外齒齒輪20的扭矩。
68.如圖6所示，本實施方式的應變儀42具有第1測量部g1和第2測量部g2。第1測量部g1由上述的第1電阻線w1和第2電阻線w2構成。第2測量部g2由上述的第3電阻線w3和第4電阻線w4構成。第1測量部g1配置在比第2測量部g2靠徑向外側的位置。第1測量部g1的徑向外端配置在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向外側的位置。第2測量部g2的徑向內端配置在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向內側的位置。
69.在本實施方式中，第1測量部g1的徑向內端配置在與隔膜部232的徑向中點rm大致相同的徑向位置。另外，第2測量部g2的徑向外端配置在與隔膜部232的徑向中點rm大致相同的徑向位置。這樣，能夠在隔膜部232的徑向中點rm附近以在徑向上接近的狀態(tài)配置第1測量部g1和第2測量部g2。因此，能夠將第1測量部g1和第2測量部g2的整體配置在不易產生誤差的區(qū)域。另外，與將第1測量部g1和第2測量部g2在徑向上隔著較寬的間隙而配置的情況相比，第1測量部g1和第2測量部g2的誤差變小。因此，例如，在進行取第1測量部g1和第2測量部g2的輸出的差分的差動輸出時，差動輸出的誤差變小。
70.特別是，在本實施方式中，第1測量部g1的徑向長度與第2測量部g2的徑向長度大致相等。這樣，能夠利用第1測量部g1和第2測量部g2來抑制誤差的大小出現(xiàn)差異。
71.以上，對本發(fā)明的一個實施方式進行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述的實施方式。以下，關于各種變形例，以與上述實施方式的不同點為中心進行說明。另外，在以下的變形例的說明中，為了容易理解上述實施方式與變形例的不同點，在各部位的說明中使用相同的標號。
72.圖9是第1變形例的扭矩傳感器40的局部俯視圖。在圖9的例子中，第1測量部g1的徑向內端配置在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向外側的位置。另外，第2測量部g2的徑向外端配置在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向內側的位置。這樣，也可以在第1測量部g1的徑向內端與第2測量部g2的徑向外端之間設置徑向的間隙。
73.但是，優(yōu)選第1測量部g1的徑向內端與第2測量部g2的徑向外端的徑向的距離rs比
第1測量部g1的徑向的長度r1和第2測量部g2的徑向的長度r2中的任一方都短。即，優(yōu)選第1測量部g1和第2測量部g2在徑向上配置于接近的位置。由此，能夠將第1測量部g1和第2測量部g2的整體配置在不易產生誤差的區(qū)域。
74.圖10是第2變形例的扭矩傳感器40的局部俯視圖。在圖10的例子中，第1測量部g1和第2測量部g2以在徑向上部分重疊的方式配置。具體而言，第1測量部g1的徑向內端配置在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向內側的位置。另外，第2測量部g2的徑向外端配置在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向外側的位置。
75.這樣，能夠將第1測量部g1和第2測量部g2的整體配置在更接近隔膜部232的徑向中點rm的位置。因此，能夠將第1測量部g1和第2測量部g2配置在更不易產生誤差的區(qū)域。另外，能夠將第1測量部g1和第2測量部g2配置在徑向的有限的區(qū)域中，并且擴大第1測量部g1和第2測量部g2的布線面積。
76.圖11是第3變形例的扭矩傳感器40的局部俯視圖。在圖11的例子中，第1測量部g1具有第1內側測量部g11和第1外側測量部g12。第1外側測量部g12配置在比第1內側測量部g11靠徑向外側的位置。第2測量部g2具有第2內側測量部g21和第2外側測量部g22。第2外側測量部g22配置在比第2內側測量部g21靠徑向外側的位置。另外，第2外側測量部g22配置在比第1內側測量部g11靠徑向內側的位置。
77.這樣，能夠在絕緣層41的單面配置比上述的實施方式多的電阻線。在上述的實施方式中，扭矩傳感器40僅具有1個包含電阻線w1至w4這4個電阻線的橋式電路43。與此相對，在圖11的例子中，能夠設置2個包含4個電阻線的橋式電路。因此，扭矩傳感器40能夠從2個橋式電路分別輸出檢測信號。因此，通過比較該2個檢測信號，能夠確認2個扭矩傳感器40正常地進行動作。
78.圖12是第4變形例的扭矩傳感器40的局部俯視圖。在圖12的例子中，第1測量部g1和第2測量部g2均配置在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向外側的位置。即，在圖12的例子中，應變儀42僅配置在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向一側的位置。這樣，能夠將比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向內方的區(qū)域有效利用于應變儀42的配置以外的目的。另外，通過在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向外側的位置配置應變儀42，能夠在更長的周向區(qū)域配置應變儀42。
79.另外，應變儀42也可以僅配置在比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向另一側的位置。在該情況下，能夠將比隔膜部232的徑向中點rm靠徑向外方的區(qū)域有效利用于應變儀42的配置以外的目的。因此，能夠將隔膜部232的更長的周向區(qū)域利用于其他目的。
80.在上述的實施方式中，應變儀42配置在作為能夠柔軟地變形的基板的絕緣層41的表面上。但是，應變儀42也可以配置在隔膜部232的表面234上。例如，在隔膜部232的表面234上形成絕緣膜，在該絕緣膜的表面上通過濺射等形成導體層。而且，也可以通過蝕刻等化學手段或激光等物理手段來去除導體層的不需要的部分，由此形成應變儀42。另外，絕緣膜例如使用無機絕緣材料。
81.對應變儀42的檢測信號進行處理的信號處理電路也可以與應變儀42一起安裝于外齒齒輪20。或者，該信號處理電路也可以設置在遠離外齒齒輪20的位置。即，外齒齒輪20只要是搭載有扭矩傳感器40中的至少作為電阻線圖案的應變儀42的齒輪即可。
82.另外，外齒齒輪20也可以還具有檢測輸入到外齒齒輪20的旋轉運動的旋轉角度的
旋轉角度傳感器。這樣，能夠根據(jù)旋轉角度檢測傳感器的檢測值來校正扭矩傳感器40的檢測信號的周期性的誤差。因此，能夠更高精度地檢測施加于外齒齒輪20的扭矩。
83.另外，外齒齒輪20也可以還具有測量外齒齒輪20的溫度的溫度傳感器。這樣，能夠根據(jù)溫度傳感器的檢測值來校正由扭矩傳感器40的檢測信號的溫度變化引起的誤差。因此，能夠更高精度地檢測施加于外齒齒輪20的扭矩。
84.另外，在上述的實施方式中，扭矩傳感器40具有第1電阻線w1至第4電阻線w4這4個電阻線。而且，橋式電路43成為包含第1電阻線w1至第4電阻線w4這4個電阻線的全橋電路。但是，扭矩傳感器40也可以僅具有2個電阻線。在該情況下，橋式電路43只要為由該2個電阻線和2個固定電阻構成的半橋電路即可。
85.另外，上述實施方式的外齒齒輪20是隔膜部232比體部21朝向徑向外側擴展的、所謂的“帽型”的齒輪。帽型的外齒齒輪20在能夠有效利用體部21的徑向內側的空間這一點上是優(yōu)異的。但是，外齒齒輪20也可以是隔膜部232比體部21朝向徑向內側擴展的、所謂的“杯型”的齒輪。在杯型的外齒齒輪20的情況下，“徑向內側”相當于“徑向一側”，“徑向外側”相當于“徑向另一側”。因此，“徑向內端”相當于“徑向一端”，“徑向外端”相當于“徑向另一端”。
86.另外，在上述的實施方式中，對搭載于機器人100的波動減速器1進行了說明。然而，也可以將同樣的構造的波動減速器1搭載于輔助套裝、無人搬運臺車等其他裝置。
87.此外，關于外齒齒輪、波動減速器、以及機器人的細部的結構，也可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內適當?shù)剡M行變更。另外，也可以在不產生矛盾的范圍內適當?shù)亟M合上述的各實施方式和各變形例中出現(xiàn)的要素。
88.本技術例如能夠利用于外齒齒輪、波動減速器以及機器人。
技術特征：
1.一種外齒齒輪，其具有：體部，其呈沿與中心軸線平行的軸向延伸的筒狀；多個外齒，該多個外齒配置于所述體部的軸向一側并向徑向外方延伸；隔膜部，其在所述體部的軸向另一側沿與軸向交叉的方向擴展；以及應變儀，其配置在所述隔膜部的軸向一側的面和軸向另一側的面中的至少一方，其特征在于，所述應變儀僅配置在以穿過所述中心軸線的截面中的所述隔膜部的徑向一端與徑向另一端之間的徑向中點為中心從所述隔膜部的徑向一端到徑向另一端的徑向長度的一半以下的區(qū)域。2.根據(jù)權利要求1所述的外齒齒輪，其特征在于，該外齒齒輪具有彎曲部，該彎曲部連接所述體部和所述隔膜部，在穿過所述中心軸線的截面中呈弧狀彎曲。3.根據(jù)權利要求1或2所述的外齒齒輪，其特征在于，所述應變儀配置在所述隔膜部的軸向另一側的面上。4.根據(jù)權利要求1至3中的任意一項所述的外齒齒輪，其特征在于，所述隔膜部在所述體部的軸向另一側向徑向一側擴展，該外齒齒輪還具有厚壁部，該厚壁部從所述隔膜部的徑向一端進一步向徑向一側擴展，該厚壁部的軸向的厚度比所述隔膜部的軸向的厚度大，所述厚壁部的軸向另一端配置在比所述隔膜部的軸向另一端靠軸向另一側的位置。5.根據(jù)權利要求1至4中的任意一項所述的外齒齒輪，其特征在于，所述應變儀僅配置在比所述隔膜部的所述徑向中點靠徑向一側的位置。6.根據(jù)權利要求1至4中的任意一項所述的外齒齒輪，其特征在于，所述應變儀具有：第1測量部，其徑向一端配置在比所述隔膜部的所述徑向中點靠徑向一側的位置；以及第2測量部，其徑向另一端配置在比所述隔膜部的所述徑向中點靠徑向另一側的位置，所述第1測量部的徑向另一端與所述第2測量部的徑向一端的徑向的距離比所述第1測量部的徑向的長度和所述第2測量部的徑向的長度中的任一方都短。7.根據(jù)權利要求6所述的外齒齒輪，其特征在于，所述第1測量部的徑向長度與所述第2測量部的徑向長度大致相等。8.根據(jù)權利要求6或7所述的外齒齒輪，其特征在于，所述第1測量部的徑向另一端配置在比所述隔膜部的所述徑向中點靠徑向另一側的位置，所述第2測量部的徑向一端配置在比所述隔膜部的所述徑向中點靠徑向一側的位置。9.根據(jù)權利要求6至8中的任意一項所述的外齒齒輪，其特征在于，所述第1測量部具有：第1內側測量部；以及第1外側測量部，其配置在比所述第1內側測量部靠徑向外側的位置，所述第2測量部具有：第2內側測量部；以及
第2外側測量部，其配置在比所述第2內側測量部靠徑向外側的位置。10.根據(jù)權利要求1至9中的任意一項所述的外齒齒輪，其特征在于，所述隔膜部在所述體部的軸向另一側比所述體部向徑向外方延伸。11.根據(jù)權利要求1至10中的任意一項所述的外齒齒輪，其特征在于，所述應變儀僅配置在以所述隔膜部的徑向一端與徑向另一端之間的所述徑向中點為中心從所述隔膜部的徑向一端到徑向另一端的徑向長度的40％以下的區(qū)域。12.一種波動減速器，其特征在于，該波動減速器具有：權利要求1至11中的任意一項所述的外齒齒輪；內齒齒輪，其具有多個內齒，該多個內齒配置在比所述外齒靠徑向外方的位置并向徑向內方延伸；以及波動發(fā)生器，其配置在所述外齒齒輪的徑向內方，能夠以所述中心軸線為中心進行旋轉。13.一種機器人，其特征在于，該機器人具有權利要求12所述的波動減速器。
技術總結
本發(fā)明提供外齒齒輪、波動減速器以及機器人。外齒齒輪具有體部、多個外齒、隔膜部以及應變儀。體部沿與中心軸線平行的軸向延伸。多個外齒配置于體部的軸向一側。各外齒向徑向外方延伸。隔膜部在體部的軸向另一側沿與軸向交叉的方向擴展。應變儀配置在隔膜部的軸向一側的面和軸向另一側的面中的至少一方。應變儀僅配置在以穿過中心軸線的截面中的隔膜部的徑向一端與徑向另一端之間的徑向中點為中心從隔膜部的徑向一端到徑向另一端的徑向長度的一半以下的區(qū)域。半以下的區(qū)域。半以下的區(qū)域。
