DE102022116167A1

DE102022116167A1 - Sensorvorrichtung

Info

Publication number: DE102022116167A1
Application number: DE102022116167.6A
Authority: DE
Inventors: Osamu Okazaki; Yoshihisa Usami
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2023-02-02
Also published as: CN115683414A; JP7668700B2; US12359989B2; CN115683414B; JP2023018918A; US20230036638A1

Abstract

Eine richtige Zustandsgröße soll durch Reduzieren von Einfluss einer Temperatur in einer Detektionsumgebung detektiert werden. Eine Sensorvorrichtung (60, 60G), die eine vorbestimmte Zustandsgröße detektiert, umfasst eine Korrektureinheit (417G, 61), die erste Detektion und zweite Detektion, die eine kleinere erzeugte Zustandsgröße als die erste Detektion aufweist, durchführt und die einen Detektionswert der ersten Detektion auf der Grundlage eines Detektionswerts der zweiten Detektion korrigiert. Der Detektionswert der zweiten Detektion, die die kleinere Zustandsgröße aufweist, wird weniger von einer Umgebungstemperatur beeinflusst. Daher erzielt beispielsweise die Korrektureinheit (417G, 61) eine optimierte Zustandsgröße durch Korrigieren des bei der ersten Detektion erfassten Detektionswerts auf der Grundlage des bei der zweiten Detektion erfassten Detektionswerts.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung.
Beschreibung des Standes der Technik
Beispielsweise enthält eine Sensorvorrichtung, die eine Zustandsgröße einer Zielvorrichtung detektiert, eine Vorrichtung, die Verformung eines Innenzahnrads einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps durch Verwenden eines Verformungsmessers detektiert (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. H07-20537) .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Stand der Technik besteht jedoch Raum für Verbesserungen beim Ergreifen von Maßnahmen gegen Störung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine richtige Zustandsgröße durch Reduzieren von Einfluss der Störung zu detektieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Sensorvorrichtung, die eine vorbestimmte Zustandsgröße detektiert, eine Korrektureinheit, die erste Detektion und zweite Detektion, die eine kleinere erzeugte Zustandsgröße als die erste Detektion aufweist, durchführt und die einen Detektionswert der ersten Detektion auf der Grundlage eines Detektionswerts der zweiten Detektion korrigiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine richtige Zustandsgröße durch Reduzieren von Einfluss von Störung detektiert werden.
Figurenliste

1 ist eine axiale Schnittansicht, die eine Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps darstellt, auf die eine Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Innenzahnelements.
3A stellt ein Schaltungsdiagramm einer Wheatstone-Brückenschaltung dar, die zwei Verformungsmesser in einer nicht diagonalen Anordnung enthält, und 3B stellt ein Ersatzschaltbild davon dar.
4 ist eine Vorderansicht, die ein erstes Innenzahnelement einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps darstellt, auf die eine Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 angewendet wird.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel eines ersten Innenzahnelements einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps darstellt, auf die eine Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 angewendet wird.
6 ist eine axiale Schnittansicht des ersten Innenzahnelements in 5.
7 ist eine Vorderansicht, die ein erstes Innenzahnelement einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps darstellt, auf die eine Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 angewendet wird.
8 ist eine Vorderansicht eines ersten Innenzahnelements einer Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps, auf die eine Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 angewendet wird.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
Ausführungsform 1
Bei Ausführungsform 1 wird ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Sensorvorrichtung 60 (siehe 2), die Verformung (Zustandsgröße) einer Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps (Drehvorrichtung) durch Verwenden eines Verformungsmessers 416 (Detektionseinheit) detektiert, als eine Zielvorrichtung verwendet wird, die die Zustandsgröße der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps detektiert. Die von der Sensorvorrichtung 60 detektierte Verformung wird zum Detektieren eines Drehmoments der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps verwendet.
Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps
1 ist eine axiale Schnittansicht, die die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps darstellt, auf die die Sensorvorrichtung 60 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Bei der folgenden Beschreibung wird eine Richtung parallel zu einer Drehachse 01 (die später beschrieben wird) als eine Axialrichtung bezeichnet, eine Richtung entlang eines Umfangs um die Drehachse 01 wird als eine Umfangsrichtung bezeichnet, und eine Richtung entlang eines Radius des Umfangs um die Drehachse 01 wird als eine Radialrichtung bezeichnet.
Die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps ist beispielsweise ein Drehzahlminderer. Die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps ist nicht besonders auf eine spezifische Verwendung beschränkt und ist auf verschiedene Verwendungen anwendbar. Beispielsweise wird die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps verwendet, um ein Gelenk eines kooperativen Roboters anzutreiben, der Arbeiten in Zusammenarbeit mit einer Person ausführt. Die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps enthält eine Wellengeneratorwelle 30, ein Wellengeneratorlager 31, einen ersten Außenzahnabschnitt 32 (Außenzahnrad), einen zweiten Außenzahnabschnitt 33 (Außenzahnrad), einen ersten Innenzahnabschnitt 411, einen zweiten Innenzahnabschnitt 421, ein Gehäuse 43, eine erste Abdeckung 44, eine zweite Abdeckung 45, eine dritte Abdeckung 49, Lager 46 und 47, ein Hauptlager 48 und Stoppringe 51 und 52.
Die Wellengeneratorwelle 30 ist eine hohlzylindrische Welle, die sich um die Drehachse 01 dreht, und weist einen Wellengenerator 30A mit einer nicht kreisförmigen (beispielsweise elliptischen) Außenform in einem Querschnitt senkrecht zu der Drehachse 01 (axial rechtwinkliger Querschnitt) und Wellenabschnitte 30B und 30C auf, die auf beiden Seiten in der Axialrichtung des Wellengenerators 30A vorgesehen sind. Die elliptische Form muss keine geometrisch exakte elliptische Form sein und enthält eine im Wesentlichen elliptische Form. Die Wellenabschnitte 30B und 30C sind Wellen mit einer kreisförmigen Außenform in dem Querschnitt senkrecht zu der Drehachse 01. Die Wellengeneratorwelle 30 kann eine Vollwelle sein.
Der erste Innenzahnabschnitt 411 ist so konfiguriert, dass Zähne in einem Abschnitt eines Innenumfangs eines ersten Innenzahnelements 41 vorgesehen sind, das als ein steifes Innenzahnrad dient.
Der zweite Innenzahnabschnitt 421 ist so konfiguriert, dass Zähne in einem Abschnitt eines Innenumfangs eines steifen zweiten Innenzahnelements 42 vorgesehen sind.
Der erste Außenzahnabschnitt 32 und der zweite Außenzahnabschnitt 33 sind integral so vorgesehen, dass einer und der andere in der Axialrichtung in einem Außenumfang eines flexiblen zylindrischen Metallbasisabschnitts 34 ausgerichtet sind. Der erste Außenzahnabschnitt 32, der zweite Außenzahnabschnitt 33 und der Basisabschnitt 34 bilden ein Außenzahnrad.
Der erste Außenzahnabschnitt 32 greift in den ersten Innenzahnabschnitt 411 ein, und der zweite Außenzahnabschnitt 33 greift in den zweiten Innenzahnabschnitt 421 ein.
Beispielsweise ist das Wellengeneratorlager 31 ein Rollenlager und ist zwischen dem Wellengenerator 30A und dem Basisabschnitt 34 angeordnet, in dem der erste Außenzahnabschnitt 32 und der zweite Außenzahnabschnitt 33 gebildet sind. Der Wellengenerator 30A, der erste Außenzahnabschnitt 32 und der zweite Außenzahnabschnitt 33 sind via das Wellengeneratorlager 31 relativ drehbar.
Das Wellengeneratorlager 31 weist einen Außenring 31a, der in den Basisabschnitt 34 eingepasst ist, mehrere Wälzkörper (Rollen) 31b und einen Halter 31c zum Halten der mehreren Wälzkörper 31b auf.
Die mehreren Wälzkörper 31b weisen eine erste Gruppe der Wälzkörper 31b, die in der Radialrichtung des ersten Außenzahnabschnitts 32 und des ersten Innenzahnabschnitts 411 nach innen angeordnet und in der Umfangsrichtung ausgerichtet sind, und eine zweite Gruppe der Wälzkörper 31b auf, die in der Radialrichtung des zweiten Außenzahnabschnitts 33 und des zweiten Innenzahnabschnitts 421 nach innen angeordnet und in der Umfangsrichtung ausgerichtet sind. Die Wälzkörper 31b wälzen auf Wälzflächen durch Verwenden einer Außenumfangsfläche des Wellengenerators 30A und einer Innenumfangsfläche des Außenrings 31a. Das Wellengeneratorlager 31 kann einen von dem Wellengenerator 30A getrennten Innenring aufweisen. Das Wellengeneratorlager 31 muss den Außenring 31a nicht aufweisen, und eine Innenumfangsfläche des Basisabschnitts 34 kann als eine außenringseitige Wälzfläche verwendet werden. Ein Typ des Wälzkörpers ist nicht besonders eingeschränkt und kann beispielsweise eine Kugel sein. Darüber hinaus ist die Anzahl an Reihen der Wälzkörper nicht auf zwei beschränkt. Die Anzahl kann eine Reihe oder drei oder mehr Reihen sein.
Die Stoppringe 51 und 52 sind auf beiden Seiten in der Axialrichtung des ersten Außenzahnabschnitts 32, des zweiten Außenzahnabschnitts 33 und des Wellengeneratorlagers 31 angeordnet, wodurch eine axiale Bewegung des ersten Außenzahnabschnitts 32, des zweiten Außenzahnabschnitts 33 und des Wellengeneratorlagers 31 begrenzt wird.
Das Gehäuse 43 deckt eine Außenumfangsseite des zweiten Innenzahnelements 42 ab. Ein Außenringabschnitt eines Hauptlagers 48 ist in einem Innenumfangsabschnitt des Gehäuses 43 gebildet und lagert das zweite Innenzahnelement 42 drehbar via das Hauptlager 48. Das Gehäuse 43 ist via ein Verbindungselement wie beispielsweise einen Bolzen mit dem ersten Innenzahnelement 41 verbunden.
Beispielsweise ist das Hauptlager 48 ein Kreuzrollenlager und weist mehrere Wälzkörper auf, die zwischen einem mit dem zweiten Innenzahnelement 42 integrierten Innenringabschnitt und einem mit dem Gehäuse 43 integrierten Außenringabschnitt angeordnet sind. Ein Typ des Hauptlagers 48 ist nicht besonders eingeschränkt. Das Hauptlager 48 kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass es mehrere Lager (Schrägkugellager oder Kegellager) enthält, die in der Axialrichtung zwischen dem zweiten Innenzahnelement 42 und dem Gehäuse 43 getrennt sind, oder kann ein Vierpunktkontakt-Kugellager sein. Darüber hinaus kann das Hauptlager 48 einen dedizierten Innenring und Außenring aufweisen, die von dem zweiten Innenzahnelement 42 und dem Gehäuse 43 getrennt sind.
Darüber hinaus ist eine Öldichtung 541 zwischen dem Gehäuse 43 und dem zweiten Innenzahnelement 42 auf einer Ausgangsseite des Hauptlagers 48 vorgesehen, wodurch ein Abfließen eines Schmiermittels, das in der Axialrichtung nach außen (zu der Ausgangsseite) fließt, unterdrückt wird.
Beispielsweise ist die erste Abdeckung 44 mit der dritten Abdeckung 49 via ein Verbindungselement wie beispielsweise einen Bolzen (nicht dargestellt) verbunden, und beispielsweise ist die dritte Abdeckung 49 mit dem ersten Innenzahnelement 41 und dem Gehäuse 43 via ein Verbindungselement wie beispielsweise einen Bolzen (nicht dargestellt) verbunden.
Die erste Abdeckung 44 deckt den ersten Außenzahnabschnitt 32 und den ersten Innenzahnabschnitt 411 von einer Gegenausgangsseite in der Axialrichtung ab. Die erste Abdeckung 44, die dritte Abdeckung 49, das erste Innenzahnelement 41 und das Gehäuse 43 sind direkt oder indirekt mit einem externen Element (beispielsweise einem basisendseitigen Armelement eines kooperativen Roboters) verbunden.
Beispielsweise wird eine Seite, die mit einem externen Element verbunden ist (auch als ein Gegenelement bezeichnet, beispielsweise ein Element zum Übertragen von Kraft zwischen Hauptkörpervorrichtungen, bei denen die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps als eine Komponente eingebaut ist), um eine verlangsamte Bewegung an das externe Element auszugeben, als die Ausgangsseite bezeichnet. Eine Seite, die der Ausgangsseite in der Axialrichtung gegenüberliegt, wird als die Gegenausgangsseite bezeichnet. Ein Lager 46 ist zwischen der ersten Abdeckung 44 und dem Wellenabschnitt 30B der Wellengeneratorwelle 30 angeordnet, und die Wellengeneratorwelle 30 ist durch die erste Abdeckung 44 drehbar gelagert. Als das Lager 46 wird als ein Beispiel ein Kugellager verwendet. Es können jedoch auch andere Radiallager verwendet werden.
Eine Öldichtung 542 ist zwischen der ersten Abdeckung 44 und dem Wellenabschnitt 30B der Wellengeneratorwelle 30 auf der Gegenausgangsseite des Lagers 46 vorgesehen, wodurch das Abfließen des Schmiermittels, das in der Axialrichtung nach außen (zu der Gegenausgangsseite) fließt, unterdrückt wird.
Beispielsweise ist die zweite Abdeckung 45 mit dem zweiten Innenzahnelement 42 via ein Verbindungselement 533 wie beispielsweise einer Schraube verbunden und deckt den zweiten Außenzahnabschnitt 33 und den zweiten Innenzahnabschnitt 421 von der Ausgangsseite in der Axialrichtung ab. Die zweite Abdeckung 45 und das zweite Innenzahnelement 42 sind mit einem externen Element (zum Beispiel einem spitzenseitigen Armelement des kooperativen Roboters) verbunden, das eine verlangsamte Bewegung ausgibt (das externe Element ist ein Element, das sich relativ zu einem externen Element dreht, mit dem das erste Innenzahnelement 41 verbunden ist). Ein Lager 47 ist zwischen der zweiten Abdeckung 45 und dem Wellenabschnitt 30C der Wellengeneratorwelle 30 angeordnet, und die Wellengeneratorwelle 30 ist drehbar durch die zweite Abdeckung 45 gelagert. Als das Lager 47 wird als ein Beispiel ein Kugellager verwendet. Es können jedoch andere Radiallager verwendet werden. Eine Öldichtung 543 ist zwischen der zweiten Abdeckung 45 und dem Wellenabschnitt 30C der Wellengeneratorwelle 30 auf der Ausgangsseite des Lagers 47 vorgesehen, wodurch das Abfließen des Schmiermittels, das in der Axialrichtung nach außen (zu der Ausgangsseite) fließt, unterdrückt wird. Die zweite Abdeckung 45 kann integral mit dem zweiten Innenzahnelement 42 gebildet sein.
Darüber hinaus ist ein Dichtungs-O-Ring 551 zwischen dem ersten Innenzahnelement 41 und dem Gehäuse 43 eingefügt.
In ähnlicher Weise ist ein Dichtungs-O-Ring 554 zwischen dem ersten Innenzahnelement 41 und der dritten Abdeckung 49 eingefügt, ein Dichtungs-O-Ring 552 ist zwischen der dritten Abdeckung 49 und der ersten Abdeckung 44 eingefügt, und ein Dichtungs-O-Ring 553 ist zwischen dem zweiten Innenzahnelement 42 und der zweiten Abdeckung 45 eingefügt.
Daher ist ein Innenraum der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps (ein Raum, in dem ein Eingriffsabschnitt zwischen dem ersten Außenzahnabschnitt 32 und dem ersten Innenzahnabschnitt 411, ein Eingriffsabschnitt zwischen dem zweiten Außenzahnabschnitt 33 und dem zweiten Innenzahnabschnitt 421, das Hauptlager 48, die Lager 46 und 47, das Wellengeneratorlager 31 und dergleichen vorhanden sind) ein Schmiermittelfüllraum, der mit dem Schmiermittel befüllt werden soll, und ist mit den Öldichtungen 541 bis 543 und den O-Ringen 551 bis 554 hermetisch abgedichtet.
2 ist eine perspektivische Ansicht des ersten Innenzahnelements 41. Wie dargestellt, enthält das erste Innenzahnelement 41 einen Innenzahnringabschnitt 412, von dem ein Innenumfang einen Innenzahn des ersten Innenzahnabschnitts 411 aufweist, einen Außenverbindungsabschnitt 413, der mit einem externen Element zusammen mit dem Gehäuse 43 und der dritten Abdeckung 49 verbunden ist, und einen leicht verformbaren Abschnitt 414, der zwischen dem Innenzahnringabschnitt 412 und dem Außenverbindungsabschnitt 413 in der Radialrichtung vorgesehen ist und der mit größerer Wahrscheinlichkeit als der Innenzahnringabschnitt 412 verformt wird (der einen größeren Verformungsbetrag aufweist), wenn ein Drehmoment auf das erste Innenzahnelement 41 wirkt.
Der Innenzahnringabschnitt 412 weist eine Ringform auf, und der erste Innenzahnabschnitt 411 (Innenzahn) ist auf einer Innenumfangsfläche davon gebildet.
Der Außenverbindungsabschnitt 413 weist eine Ringform auf und befindet sich in dem äußersten Umfang des ersten Innenzahnelements 41. Für das externe Element werden in konstanten Abständen in der Umfangsrichtung mehrere in der Axialrichtung durchdringende Befestigungslöcher gebildet. Der Außenverbindungsabschnitt 413 kann direkt mit dem externen Element verbunden sein oder kann via die erste Abdeckung 44 oder die dritte Abdeckung 49 mit dem externen Element verbunden sein.
Der leicht verformbare Abschnitt 414 ist so konfiguriert, dass er mehrere Säulenelemente 415 enthält, die intermittierend in der Umfangsrichtung zwischen dem Innenzahnringabschnitt 412 und dem Außenverbindungsabschnitt 413 vorgesehen sind.
Das Säulenelement 415 erstreckt sich von einem Außenumfang des Innenzahnringabschnitts 412 in der Radialrichtung nach außen und ist mit einem Innenumfang des Außenverbindungsabschnitts 413 verbunden. Hier wird als ein Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem der leicht verformbare Abschnitt 414, der Innenzahnringabschnitt 412 und der Außenverbindungsabschnitt 413 integral aus demselben Material (zum Beispiel einem Metallmaterial oder einem Harzmaterial) gebildet sind.
Darüber hinaus wird als ein Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem vier Säulenelemente 415 in konstanten Abständen in der Umfangsrichtung vorgesehen sind. Das heißt, die Säulenelemente 415 sind in beiden Endabschnitten des ersten Innenzahnelements 41 in jeder von zwei Radialrichtungen, die senkrecht zueinander sind, angeordnet.
Es ist bevorzugt, dass der Abstand zwischen den jeweiligen Säulenelementen 415 in der Umfangsrichtung gleichmäßig ist. Diese Konfiguration ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Darüber hinaus kann die Anzahl der Säulenelemente 415 erhöht oder verringert werden.
Der Außenverbindungsabschnitt 413 und das Säulenelement 415 weisen in der Axialrichtung die gleiche Breite (Dicke) auf und weisen eine engere axiale Breite als der Innenzahnringabschnitt 412 auf. Das Säulenelement 415 kann eine axiale Breite aufweisen, die sich von der des Außenverbindungsabschnitts 413 unterscheidet. Wenn beispielsweise Stärke zum Sicherstellen einer Drehmomentübertragungsfunktion ausreichend ist, kann das Säulenelement 415 eine axiale Breite aufweisen, die kleiner als die des Außenverbindungsabschnitts 413 ist. Darüber hinaus kann das Säulenelement 415 einen ausgesparten Abschnitt zum Aufnehmen des Verformungsmessers 416 aufweisen.
Ein zu der Ausgangsseite vorstehender Vorsprung 413a ist über die gesamte Umfangsrichtung auf einer ausgangsseitigen flachen Oberfläche innerhalb des Außenverbindungsabschnitts 413 in der Radialrichtung gebildet und ist in einen gegenausgangsseitigen ausgesparten Abschnitt des Gehäuses 43 eingepasst (in Zapfenweise angepasst).
Verlangsamungsbetrieb
Wenn eine Drehbewegung von einem Motor (nicht dargestellt) eingeleitet wird und sich die Wellengeneratorwelle 30 dreht, wird die Bewegung des Wellengenerators 30A auf den ersten Außenzahnabschnitt 32 und den zweiten Außenzahnabschnitt 33 übertragen. In diesem Fall sind der erste Außenzahnabschnitt 32 und der zweite Außenzahnabschnitt 33 auf eine Form begrenzt, die entlang einer Außenumfangsfläche des Wellengenerators 30A gebildet ist, und sind in einer elliptischen Form mit einem Hauptachsenabschnitt und einem Nebenachsenabschnitt bei Betrachtung in der Axialrichtung gebogen. Darüber hinaus greift der erste Außenzahnabschnitt 32 in den ersten Innenzahnabschnitt 411 des fixierten ersten Innenzahnelements 41 in dem Hauptachsenabschnitt ein. Daher drehen sich der erste Außenzahnabschnitt 32 und der zweite Außenzahnabschnitt 33 nicht mit der gleichen Drehzahl wie die des Wellengenerators 30A. Der Wellengenerator 30A dreht sich relativ innerhalb des ersten Außenzahnabschnitts 32 und des zweiten Außenzahnabschnitts 33. Dann werden als Reaktion auf die Relativdrehung der erste Außenzahnabschnitt 32 und der zweite Außenzahnabschnitt 33 gebogen und verformt, so dass sich eine Hauptachsenposition und eine Nebenachsenposition in der Umfangsrichtung bewegen. Eine Periode der Verformung ist proportional zu einer Drehperiode der Wellengeneratorwelle 30.
Wenn der erste Außenzahnabschnitt 32 und der zweite Außenzahnabschnitt 33 gebogen und verformt werden, bewegen sich die Hauptachsenpositionen. Auf diese Weise wird eine Eingriffsposition zwischen dem ersten Außenzahnabschnitt 32 und dem ersten Innenzahnabschnitt 411 in einer Drehrichtung geändert. Hier wird angenommen, dass die Anzahl an Zähnen des ersten Außenzahnabschnitts 32 auf 100 eingestellt ist und die Anzahl an Zähnen des ersten Innenzahnabschnitts 411 auf 102 eingestellt ist. In diesem Fall werden jedes Mal, wenn sich die Eingriffsposition einmal dreht, ineinandergreifende Zähne des ersten Außenzahnabschnitts 32 und des ersten Innenzahnabschnitts 411 voneinander verschoben. Auf diese Weise dreht sich (revolviert) der erste Außenzahnabschnitt 32. Wenn die Anzahl an Zähnen wie oben beschrieben eingestellt ist, wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 30 mit einem Untersetzungsverhältnis von 100:2 verlangsamt und wird auf den ersten Außenzahnabschnitt 32 übertragen.
Indessen greift der zweite Außenzahnabschnitt 33, der den Basisabschnitt 34 mit dem ersten Außenzahnabschnitt 32 gemeinsam hat, in den zweiten Innenzahnabschnitt 421 ein. Dementsprechend wird aufgrund der Drehung der Wellengeneratorwelle 30 auch die Eingriffsposition zwischen dem zweiten Außenzahnabschnitt 33 und dem zweiten Innenzahnabschnitt 421 in der Drehrichtung geändert. Indessen stimmen die Anzahl an Zähnen des zweiten Innenzahnabschnitts 421 und die Anzahl an Zähnen des zweiten Außenzahnabschnitts 33 miteinander überein. Dementsprechend drehen sich der zweite Außenzahnabschnitt 33 und der zweite Innenzahnabschnitt 421 nicht relativ. Die Drehbewegung des zweiten Außenzahnabschnitts 33 wird mit einem Untersetzungsverhältnis von 1:1 auf den zweiten Innenzahnabschnitt 421 übertragen. Aus diesen Gründen wird die Drehbewegung der Wellengeneratorwelle 30 mit einem Untersetzungsverhältnis von 100:2 verlangsamt und wird auf das zweite Innenzahnelement 42 und die zweite Abdeckung 45 übertragen. Dann wird die verlangsamte Drehbewegung an das externe Element ausgegeben.
Sensorvorrichtung
Wie in 2 dargestellt, enthält die Sensorvorrichtung 60 Verformungsmesser 416-1 bis 416-4, die als eine Detektionseinheit dienen, die bei jedem der Säulenelemente 415 des ersten Innenzahnelements 41 vorgesehen ist, und eine Messvorrichtung 417, die mit jedem der Verformungsmesser 416-1 bis 416-4 verbunden ist.
Alle der Verformungsmesser 416-1 bis 416-4 sind Verformungsmesser mit der gleichen Struktur, den gleichen Eigenschaften und der gleichen Leistung. Wenn gemeinsame Beschreibung erfolgt, ohne die Verformungsmesser voneinander zu unterscheiden, werden die Verformungsmesser allgemein als ein „Verformungsmesser 416“ bezeichnet.
Der Verformungsmesser 416-1 und der Verformungsmesser 416-3 sind entsprechend bei einem und dem anderen der zwei Säulenelemente 415 vorgesehen, die sich in beiden Endabschnitten in der Radialrichtung befinden. Der Verformungsmesser 416-2 und der Verformungsmesser 416-4 sind entsprechend bei einem und dem anderen der zwei Säulenelemente 415 vorgesehen, die sich in beiden Endabschnitten in der anderen Radialrichtung, die senkrecht zu der Radialrichtung ist, befinden.
Bei der folgenden Beschreibung werden Anordnung der zwei Verformungsmesser 416-1 und 416-3, die sich in beiden Endabschnitten in der Radialrichtung befinden, und Anordnung der zwei Verformungsmesser 416-2 und 416-4, die sich in beiden Endabschnitten in der anderen Radialrichtung befinden, als „diagonale Anordnung“ bezeichnet. Anordnung der zwei Verformungsmesser 416-1 und 416-2, der zwei Verformungsmesser 416-1 und 416-4, der zwei Verformungsmesser 416-3 und 416-2 und der zwei Verformungsmesser 416-3 und 416-4, die nicht die „diagonale Anordnung“ sind, werden als „nicht diagonale Anordnung“ bezeichnet.
Darüber hinaus wird bei einem Drehbetrieb der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps, wenn sich der Verformungsmesser 416 auf der „Hauptachsenseite“ des Wellengenerators 30A befindet, der Verformungsmesser 416 als innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs auf beiden Seiten in der Umfangsrichtung um die Hauptachse des Wellengenerators 30A angeordnet angegeben. Wenn sich der Verformungsmesser 416 näher an der Hauptachse als an der Nebenachse des Wellengenerators 30A befindet, kann der Verformungsmesser 416 darüber hinaus als auf der „Hauptachsenseite“ angeordnet beschrieben werden.
Wenn sich der Verformungsmesser 416 auf der „Nebenachsenseite“ des Wellengenerators 30A befindet, wird der Verformungsmesser 416 darüber hinaus als näher an der Nebenachse angeordnet angegeben, als wenn sich der Verformungsmesser 416 auf der Hauptachsenseite befindet (wenn sich der Verformungsmesser 416 auf einer anderen Seite als der Hauptachsenseite befindet). Darüber hinaus kann der Verformungsmesser 416 als innerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs auf beiden Seiten in der Umfangsrichtung um die Nebenachse des Wellengenerators 30A angeordnet beschrieben werden.
Beispielsweise wird als ein vorbestimmter Winkel auf der „Hauptachsenseite“ oder der „Nebenachsenseite“ ein Winkel innerhalb eines Bereichs von 45° in beide Richtungen um die Hauptachse oder die Nebenachse als ein Beispiel beschrieben. Der Winkel kann jedoch enger eingestellt werden.
Als ein Beispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem der Verformungsmesser 416 an dem Säulenelement 415 in einer Richtung zum Detektieren von Expansions- und Kontraktionsverformung des Säulenelements 415 in der Radialrichtung befestigt ist.
Die Richtung der Verformung, die von dem Verformungsmesser 416 detektiert wird, ist nicht auf die Radialrichtung beschränkt und kann die Umfangsrichtung oder die Axialrichtung sein. Alternativ kann die Richtung eine schräge Richtung sein, bei der alle dieser Richtungen kombiniert sind.
Der leicht verformbare Abschnitt 414 (Säulenelement 415) wird stärker als der Innenzahnringabschnitt 412 verformt, wenn ein Drehmoment auf das erste Innenzahnelement 41 wirkt (insbesondere in einem Zustand, bei dem der Außenverbindungsabschnitt 413 mit dem externen Element verbunden ist, wenn der erste Innenzahnabschnitt 411 eine Eingriffsreaktionskraft erfährt, so dass ein Drehmoment auf das erste Innenzahnelement 41 wirkt). Infolgedessen nimmt die Expansions- und Kontraktionsverformung in der Radialrichtung zu, die bei dem Säulenelement 415 auftritt. Die Verformung des Säulenelements 415 weist eine Korrelation mit dem Drehmoment auf. Dementsprechend kann das Drehmoment erfasst werden, indem der Verformungsmesser 416 veranlasst wird, die Verformung zu detektieren.
Jeder der Verformungsmesser 416 ist mit einer Messvorrichtung 417 verbunden. 2 stellt einen Zustand dar, bei dem nur ein Verformungsmesser 416 verbunden ist. In Wirklichkeit sind jedoch alle der Verformungsmesser 416 mit der Messvorrichtung 417 verbunden.
Der Verformungsmesser 416 weist eine Eigenschaft auf, dass ein Widerstandswert in Übereinstimmung mit der Verformung geändert wird. Daher kann die Messvorrichtung 417 die Verformung durch Empfangen eines Detektionssignals (zum Beispiel eines Spannungssignals) erfassen, das den Widerstandswert von jedem der Verformungsmesser 416 angibt.
Bei der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps zieht sich das Säulenelement 415 auf der Hauptachsenseite des im Wesentlichen elliptischen Wellengenerators 30A, der sich dreht, am meisten zusammen. Die Messvorrichtung 417 enthält eine Drehdetektionsvorrichtung (nicht dargestellt), die einen Drehwinkel des Wellengenerators 30A detektiert, und erfasst ein Verformungsdetektionssignal für jeden der Verformungsmesser 416 zu einem Zeitpunkt, zu dem jedes der Säulenelemente 415 den Drehwinkel auf der Hauptachsenseite des Wellengenerators 30A detektiert.
Darüber hinaus weist die Messvorrichtung 417 eine Datentabelle auf, in der ein Detektionswert, der durch das Verformungsdetektionssignal des auf der Hauptachsenseite des Wellengenerators 30A angeordneten Verformungsmessers 416 angegeben wird, und ein Drehmomentwert einander zugeordnet sind, und kann den Drehmomentwert unter Bezugnahme auf die Datentabelle erfassen. Die Messvorrichtung 417 kann den Drehmomentwert aus dem Detektionswert jedes der Verformungsmesser 416 berechnen und erfassen, ohne die Datentabelle zu verwenden.
Jeder der Verformungsmesser 416 führt in Reaktion auf den Drehwinkel des Wellengenerators 30A einzeln erste Detektion und zweite Detektion durch, die einen kleineren Betrag der erzeugten Verformung als die erste Detektion aufweist. Daher führt die Messvorrichtung 417 Korrektur (Temperaturkompensation) an Schwankungen, die durch Störung (Umgebungstemperatur) des Detektionswerts der ersten Detektion verursacht werden, auf der Grundlage des Detektionswerts der zweiten Detektion, die durch den anderen Verformungsmesser 416 durchgeführt wird, durch, wenn jeder der Verformungsmesser 416 die erste Detektion durchführt.
Hier ist es bevorzugt, eine Konfiguration wie folgt zu verwenden. Der andere Verformungsmesser 416, der die zweite Detektion durchführt, weist den kleineren erzeugten Betrag der Verformung (Zustandsgröße) als der Verformungsmesser 416 auf, der die erste Detektion durchführt. Die Anordnung oder die Detektionszeit ist so konfiguriert, dass die Umgebungstemperatur im Wesentlichen gleich zu der des Verformungsmessers 416 ist, der die erste Detektion durchführt.
Bei Ausführungsform 1 wird ein Beispiel beschrieben, bei dem bevorzugte Bedingungen des Verformungsmessers 416, der die zweite Detektion durchführt, durch die Anordnung in Bezug auf den Verformungsmesser 416, der die erste Detektion durchführt, realisiert werden.
3A ist ein Schaltungsdiagramm einer Wheatstone-Brückenschaltung 61, die zwei Verformungsmesser 416 in der nicht diagonalen Anordnung enthält, und 3B ist ein Ersatzschaltbild davon.
Die Wheatstone-Brückenschaltung 61 weist einen ersten bis vierten Pfad 611 bis 614 auf. Dann sind sowohl ein Endabschnitt des ersten Pfads 611 als auch ein Endabschnitt des dritten Pfads 613 mit einer positiven Elektrodenseite einer Spannungsversorgungsquelle verbunden. Darüber hinaus sind sowohl ein Endabschnitt des zweiten Pfads 612 als auch ein Endabschnitt des vierten Pfads 614 mit einer negativen Elektrodenseite (Masseseite) der Spannungsversorgungsquelle verbunden.
Darüber hinaus weist die Wheatstone-Brückenschaltung 61 einen Verbindungspunkt, bei dem der andere Endabschnitt des ersten Pfads 611 und der andere Endabschnitt des zweiten Pfads 612 verbunden sind, und einen Verbindungspunkt, bei dem der andere Endabschnitt des dritten Pfads 613 und der andere Endabschnitt des vierten Pfads 614 verbunden sind, auf. Die Messvorrichtung 417 detektiert eine Potentialdifferenz zwischen den zwei Verbindungspunkten als das Verformungsdetektionssignal.
Die Messvorrichtung 417 enthält zwei Sätze der Wheatstone-Brückenschaltungen 61, die zwei Verformungsmesser 416 in der nicht diagonalen Anordnung enthalten.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält beispielsweise eine Wheatstone-Brückenschaltung 61 den Verformungsmesser 416-1 und den Verformungsmesser 416-2, und die andere Wheatstone-Brückenschaltung 61 enthält den Verformungsmesser 416-3 und den Verformungsmesser 416-4. Die zwei Verformungsmesser 416 können in der nicht diagonalen Anordnung auf andere Weise kombiniert werden.
3A stellt die Wheatstone-Brückenschaltung 61 einschließlich einer Kombination der Verformungsmesser 416-1 und 416-2 dar. Die Wheatstone-Brückenschaltung 61 einschließlich der Kombination wird beschrieben, und die anderen Wheatstone-Brückenschaltungen 61 werden bei der Beschreibung weggelassen.
Bei den anderen Wheatstone-Brückenschaltungen 61 können die Verformungsmesser 416-1 und 416-2 bei der folgenden Beschreibung entsprechend durch die Verformungsmesser 416-3 und 416-4 ersetzt werden.
Bei der Wheatstone-Brückenschaltung 61 ist der Verformungsmesser 416-1 bei dem ersten Pfad 611 vorgesehen, der Verformungsmesser 416-2 ist bei dem zweiten Pfad 612 vorgesehen, und Widerstände R1 und R2 sind entsprechend bei dem dritten Pfad 613 und dem vierten Pfad 614 vorgesehen.
Beide der Widerstände R1 und R2 weisen einen Widerstandswert, der gleich dem Widerstandswert des Verformungsmessers 416 ist, in einem Zustand auf, bei dem es keine Verformung bei einer Raumtemperatur (beispielsweise 20°C) gibt.
Wie in dem Ersatzschaltbild in 3B dargestellt, sind bei der Wheatstone-Brückenschaltung 61 der Verformungsmesser 416-1 und der Verformungsmesser 416-2, die in Reihe geschaltet sind, und die Widerstände R1 und R2, die in Reihe geschaltet sind, zwischen der positiven Elektrodenseite und der negativen Elektrodenseite der Spannungsversorgungsquelle parallelgeschaltet.
Dann erfasst die Messvorrichtung 417 die Potentialdifferenz zwischen den zwei Punkten zwischen dem Verformungsmesser 416-1 und dem Verformungsmesser 416-2 und zwischen dem Widerstand R1 und dem Widerstand R2 als eine Ausgangsspannung e (Verformungsdetektionssignal).
Wenn eine Versorgungsspannung von der Spannungsversorgungsquelle als E definiert ist, sind die Widerstandswerte des Verformungsmessers 416-1, des Verformungsmessers 416-2, des Widerstands R1 und des Widerstands R2 entsprechend als ε1 bis ε4 definiert, und die Ausgangsspannung e wird durch nachstehende Gleichung (1) ausgedrückt. $e = (K / 4) \cdot (ε 1 - ε 2 - ε 3 + ε 4) \cdot E$
Darüber hinaus ist K ein K-Faktor und beträgt normalerweise etwa 2,0.
Da ε3 = ε4 ist, wird die Ausgangsspannung e durch nachstehende Gleichung (2) ausgedrückt und ist ein Wert, der proportional zu einer Differenz zwischen den Widerstandswerten (Ausgängen) des Verformungsmessers 416-1 und des Verformungsmessers 416-2 ist. $e = (K / 4) \cdot (ε 1 - ε 2) \cdot E$
Bei dem Verformungsmesser 416 schwanken Eigenschaften des Widerstandswerts, der der Verformung entspricht, abhängig von der Umgebungstemperatur. Um die Verformung korrekt zu detektieren, ist es daher notwendig, Temperaturkompensation, die der Umgebungstemperatur entspricht, durchzuführen, wenn die Verformung detektiert wird.
Wie oben beschrieben, wird bei der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps Wärme hauptsächlich von den Eingriffsabschnitten zwischen dem ersten Innenzahnabschnitt 411 und dem ersten Außenzahnabschnitt 32 und zwischen dem zweiten Innenzahnabschnitt 421 und dem zweiten Außenzahnabschnitt 33 erzeugt. Bei dem ersten Innenzahnelement 41 wird die Wärme von dem Innenzahnringabschnitt 412 zu dem Außenverbindungsabschnitt 413 übertragen. In diesem Fall wird die Wärme unter der gleichen Bedingung auf alle der mehreren dazwischen vorhandenen Säulenelemente 415 übertragen. Daher weist jedes der Säulenelemente 415 bei jedem der Verformungsmesser 416-1 bis 416-4 immer im Wesentlichen die gleiche Umgebungstemperatur auf.
Dann befinden sich der Verformungsmesser 416-1 und der Verformungsmesser 416-2 in der nicht diagonalen Anordnung. Wenn sich beispielsweise ein Verformungsmesser 416-1 auf der Hauptachsenseite des sich drehenden Wellengenerators 30A befindet, befindet sich daher der andere Verformungsmesser 416-2 auf der Nebenachsenseite des Wellengenerators 30A. Daher ist der Verformungsbetrag des Säulenelements 415, das mit dem Verformungsmesser 416-2 versehen ist, ausreichend kleiner als der des Säulenelements 415, das mit dem Verformungsmesser 416-1 versehen ist. Beispielsweise befindet sich der Verformungsmesser 416-2 in einem Zustand, bei dem es fast keine Verformung gibt.
Das heißt, zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Verformungsmesser 416-1 die erste Detektion durchführt, bei der der auf der Hauptachsenseite des Wellengenerators 30A detektierte Verformungsbetrag (Zustandsgröße) groß ist, führt der andere Verformungsmesser 416-2, der den anderen Verformungsbetrag detektiert, die zweite Detektion durch, bei der der Verformungsbetrag (Zustandsgröße), der auf der Nebenachsenseite detektiert wird, ausreichend kleiner als der bei der ersten Detektion ist.
Der Detektionswert, der von dem Verformungsmesser 416-1 durch Durchführen der ersten Detektion erhalten wird, ist ein Wert, der erhalten wird, indem ein Schwankungswert, der von der Umgebungstemperatur in diesem Fall begleitet wird, zu einem Wert addiert wird, der dem Verformungsbetrag entspricht, der bei dem Säulenelement 415 erzeugt wird. Jedoch ist der Detektionsbetrag, der von dem Verformungsmesser 416-2 durch Durchführen der zweiten Detektion zu dem gleichen Zeitpunkt erhalten wird, nur der Schwankungswert, der von der Umgebungstemperatur in diesem Fall begleitet wird, da der Verformungsbetrag des Säulenelements 415 ausreichend klein ist.
Wie oben beschrieben, gibt die Wheatstone-Brückenschaltung 61 die Ausgangsspannung e proportional zu der Differenz zwischen den Widerstandswerten (Ausgängen) des Verformungsmessers 416-1 und des Verformungsmessers 416-2 aus. Daher ist die Ausgangsspannung e, die detektiert wird, wenn sich der Verformungsmesser 416-1 auf der Hauptachsenseite befindet, ein Wert (Detektionswert, der durch Durchführen der Temperaturkompensation erhalten wird) , der durch Subtrahieren des Schwankungswerts, der von der Umgebungstemperatur begleitet wird, von dem Wert erhalten wird, der dem Verformungsbetrag entspricht, der in dem Säulenelement 415 des Verformungsmessers 416-1 erzeugt wird.
Der Verformungsmesser 416-1 und der Verformungsmesser 416-2 befinden sich in der nicht diagonalen Anordnung. Wenn sich der Verformungsmesser 416-2 auf der Hauptachsenseite befindet, um die erste Detektion durchzuführen, führt dementsprechend der Verformungsmesser 416-1 die zweite Detektion auf der Nebenachsenseite durch. Daher kann die Temperaturkompensation des Detektionswerts des Verformungsmessers 416-2 durchgeführt werden.
Darüber hinaus ist die gleiche Wheatstone-Brückenschaltung 61 so konfiguriert, dass sie den Verformungsmesser 416-3 und den Verformungsmesser 416-4 enthält. Daher kann die Verformung detektiert werden, während die Temperaturkompensation an dem Verformungsmesser 416-3 und dem Verformungsmesser 416-4 durchgeführt wird.
Technische Wirkungen von Ausführungsform 1
Die Sensorvorrichtung 60 erfasst den Detektionswert auf der Grundlage der ersten Detektion, wenn der Verformungsbetrag bei dem Säulenelement 415 von jedem der Verformungsmesser 416 groß ist, und den Detektionswert auf der Grundlage der zweiten Detektion, bei der der Verformungsbetrag kleiner als die erste Detektion ist, und weist die Wheatstone-Brückenschaltung 61 auf, die den Detektionswert der ersten Detektion auf der Grundlage des Detektionswerts der zweiten Detektion korrigiert. Daher kann die Verformung genauer detektiert werden, indem Einfluss von Temperaturdrift unterdrückt wird, die eine Störung verursacht, wenn die Verformung detektiert wird. Darüber hinaus kann das Drehmoment der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps genauer detektiert werden, indem die Verformung genauer detektiert wird.
Darüber hinaus werden bei der Wheatstone-Brückenschaltung 61 der Sensorvorrichtung 60 die erste Detektion und die zweite Detektion durch separate Verformungsmesser 416 durchgeführt (zum Beispiel, bei dem Beispiel von 3A, der Verformungsmesser 416-1 und der Verformungsmesser 416-2).
Da die erste Detektion und die zweite Detektion zu dem gleichen Zeitpunkt durchgeführt werden können, ist es daher möglich, eine für einen gesamten Messprozess erforderliche Zeit zu verkürzen.
Darüber hinaus verwendet die Sensorvorrichtung 60 eine Konfiguration, bei der jeder mehrerer Verformungsmesser 416 nacheinander die erste Detektion und die zweite Detektion als Reaktion auf den Drehbetrieb der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps durchführt. Auf diese Weise wird die Verformung durch den Verformungsmesser 416 (zum Beispiel 416-1) detektiert, der die erste Detektion durchführt, und die Korrektur wird auf der Grundlage der Detektion des Verformungsmessers 416 (zum Beispiel 416-2) durchgeführt, der zu dem gleichen Zeitpunkt die zweite Detektion durchführt.
Daher ist es möglich, die von der Temperaturkompensation begleitete Verformung zu detektieren, ohne einen dedizierten Verformungsmesser für Korrektur (Verformungsmesser für die Temperaturkompensation) vorzubereiten, und es ist möglich, die Anzahl der erforderlichen Verformungsmesser 416 zu reduzieren.
Darüber hinaus ist es nicht notwendig, einen Raum zum Installieren des Verformungsmessers für die Temperaturkompensation sicherzustellen. Darüber hinaus ist es möglich, eine Größe der Zielvorrichtung zu reduzieren.
Darüber hinaus ist die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps, die als eine Zielvorrichtung dient, eine Drehvorrichtung, die einen Drehbetrieb durchführt. Die Sensorvorrichtung 60 kann die von der Temperaturkompensation begleitete Verformung während des Drehbetriebs durch Durchführen der ersten Detektion und der zweiten Detektion als Reaktion auf den Drehbetrieb der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps kontinuierlich detektieren.
Insbesondere ist die Zielvorrichtung die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps. Da sich eine Position der Hauptachse des Wellengenerators 30A dreht, sind dementsprechend die mehreren Verformungsmesser 416 um den Wellengenerator 30A angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, die von der Temperaturkompensation begleitete Verformung als Reaktion auf den Drehbetrieb periodisch und kontinuierlich zu detektieren.
Obwohl die Wheatstone-Brückenschaltung 61 als ein Beispiel der Korrektureinheit beschrieben wurde, ist das Beispiel nicht auf die Wheatstone-Brückenschaltung beschränkt. Als die Korrektureinheit kann eine Konfiguration verwendet werden, die andere Schaltungen enthält, die Korrektur des Subtrahierens des Detektionswerts des Verformungsdetektionssignals des Verformungsmessers 416, der die zweite Detektion durchführt, von dem Detektionswert des Verformungsdetektionssignals des Verformungsmessers 416, der die erste Detektion durchführt, durchführen.
Ausführungsform 2
4 ist eine Vorderansicht, die ein erstes Innenzahnelement 41D der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps darstellt, auf die eine Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Bei oben beschriebener Ausführungsform 1 wurde eine Konfiguration, bei der die vier Verformungsmesser 416 in einem gleichmäßigen Abstand in der Umfangsrichtung vorgesehen sind, als ein Beispiel beschrieben. Die Anzahl der Verformungsmesser 416 ist jedoch nicht auf das oben beschriebene Beispiel beschränkt und kann auch eine ungerade Zahl sein.
Beispielsweise können, wie in 4 dargestellt, sieben Säulenelemente 415 vorgesehen sein, und die Verformungsmesser 416-1 bis 416-7 können einzeln bei jedem der Säulenelemente 415 vorgesehen sein.
In einem Fall der oben beschriebenen Anordnung, befinden sich beispielsweise in einem Zustand, in dem sich der Verformungsmesser 416-1 auf der Hauptachsenseite des Wellengenerators 30A befindet, die Verformungsmesser 416-2, 416-3, 416-6 und 416-7, die sich in der nicht diagonalen Anordnung mit dem Verformungsmesser 416-1 befinden, auf der Nebenachsenseite. Das heißt, wenn sich der Verformungsmesser 416-1 auf der Hauptachsenseite befindet und einen großen Verformungsbetrag detektiert, ist der detektierte Verformungsbetrag der Verformungsmesser 416-2, 416-3, 416-6 und 416-7 auf der Nebenachsenseite ausreichend klein. Wenn der Detektionswert der ersten Detektion durch den Verformungsmesser 416-1 erfasst wird, ist es daher bevorzugt, den Detektionswert durch Durchführen der zweiten Detektion von beliebigen der Verformungsmesser 416-2, 416-3, 416-6 und 416-7 zu erfassen.
In Bezug auf jeden der Verformungsmesser 416 ist die Wheatstone-Brückenschaltung 61 beispielsweise so konfiguriert, dass sie den anderen Verformungsmesser 416 in der nicht diagonalen Anordnung enthält. Dementsprechend kann, selbst wenn die Anzahl der angebrachten Verformungsmesser 416 anders als bei dem ersten Innenzahnelement 41D ist, die Verformung auf die gleiche Weise wie die des ersten Innenzahnelements 41 detektiert werden.
Selbst in einem Fall von Ausführungsform 2 kann anstelle der Wheatstone-Brückenschaltung als die Korrektureinheit eine Konfiguration verwendet werden, die andere Schaltungen enthält, die Korrektur des Subtrahierens des Detektionswerts des Verformungsdetektionssignals des Verformungsmessers 416, der die zweite Detektion durchführt, von dem Detektionswert des Verformungsdetektionssignals des Verformungsmessers 416, der die erste Detektion durchführt, durchführen.
Ausführungsform 3
5 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Innenzahnelements 41E der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps, auf die eine Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Bei dem ersten Innenzahnelement 41 ist der leicht verformbare Abschnitt 414 so konfiguriert, dass er die vier Säulenelemente 415 enthält, die intermittierend in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Die Konfiguration ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Bei dem ersten Innenzahnelement 41E ist ein leicht verformbarer Abschnitt 414E so gebildet, dass er eine ringförmige flache Platte aufweist, die in der Umfangsrichtung zwischen dem Innenzahnringabschnitt 412 und dem Außenverbindungsabschnitt 413 kontinuierlich ist.
Wie jedoch in der axialen Schnittansicht in 6 dargestellt ist, ist eine axiale Dicke d3 des leicht verformbaren Abschnitts 414E so eingestellt, dass sie kleiner als jede von einer axialen Dicke d1 des Innenzahnringabschnitts 412 und einer axialen Dicke d2 des Außenverbindungsabschnitts 413 ist.
Dann werden die mehreren Verformungsmesser 416 in einem gleichmäßigen Abstand in der Umfangsrichtung an einer beliebigen flachen Oberfläche des leicht verformbaren Abschnitts 414E befestigt. Hier wird als ein Beispiel ein Fall beschrieben, bei dem die vier Verformungsmesser 416 vorgesehen sind. Die Anzahl der Verformungsmesser 416 ist nicht auf vier beschränkt und kann erhöht oder verringert werden.
Die jeweiligen Verformungsmesser 416 sind in einer Richtung zum Detektieren der Expansions- und Kontraktionsverformung entlang der Radialrichtung befestigt.
Auf diese Weise weist bei dem ersten Innenzahnelement 41E der leicht verformbare Abschnitt 414E eine flache Plattenform auf, die in der Umfangsrichtung kontinuierlich ist. Die axiale Dicke d3 wird so eingestellt, dass sie kleiner als die axiale Dicke d1 des Innenzahnringabschnitts 412 und die axiale Dicke d2 des Außenverbindungsabschnitts 413 ist. Daher wird der leicht verformbare Abschnitt 414E mit größerer Wahrscheinlichkeit als der Innenzahnringabschnitt 412 verformt, wenn das Drehmoment bei der Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps übertragen wird. Infolgedessen ist es wahrscheinlich, dass die Expansions- und Kontraktionsverformung entlang der Radialrichtung auftritt. Wie bei dem leicht verformbaren Abschnitt 414 kann auch der leicht verformbare Abschnitt 414E das Drehmoment genauer und zufriedenstellender detektieren. Die axiale Dicke d3 des leicht verformbaren Abschnitts 414E kann kleiner als mindestens die axiale Dicke d1 des Innenzahnringabschnitts 412 sein und kann gleich der axialen Dicke d2 oder größer als die axiale Dicke d2 des Außenverbindungsabschnitts 413 sein.
Der leicht verformbare Abschnitt 414E wird leicht verformt, indem die Dicke reduziert wird. Anstatt des Reduzierens der Dicke kann der leicht verformbare Abschnitt 414E jedoch auch aus einem weicheren Metallmaterial oder einem weicheren Harzmaterial als die anderen Abschnitte (Innenzahnringabschnitt 412 und Außenverbindungsabschnitt 413) gebildet sein.
Darüber hinaus sind bei Ausführungsformen 1 bis 3 die leicht verformbaren Abschnitte 414 und 414E bei den ersten Innenzahnelementen 41, 41D und 41E vorgesehen, aber diese Konfiguration ist nicht wesentlich.
Für das erste Innenzahnelement, das keinen leicht verformbaren Abschnitt aufweist, können die mehreren Verformungsmesser 416 an mehreren Stellen vorgesehen sein, bei denen die Verformung aufgrund des Drehbetriebs der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps auftritt und auf die die Temperatur in ähnlicher Weise übertragen wird.
Ausführungsform 4
7 ist eine Vorderansicht, die ein erstes Innenzahnelement 41F der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps darstellt, auf die eine Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Die bei dem ersten Innenzahnelement 41 vorgesehene Sensorvorrichtung 60 ist wie folgt konfiguriert. Jeder der Verformungsmesser 416, die in einem gleichmäßigen Abstand in der Umfangsrichtung vorgesehen ist, führt die erste Detektion durch, wenn er sich auf der Hauptachsenseite des Wellengenerators 30A befindet. Der andere Verformungsmesser 416 in der nicht diagonalen Anordnung, der sich auf der Nebenachsenseite befindet, führt zu dem gleichen Zeitpunkt die zweite Detektion durch.
Das heißt, alle der Verformungsmesser 416, die bei dem ersten Innenzahnelement 41 vorgesehen sind, sind so konfiguriert, dass sie die erste Detektion und die zweite Detektion durchführen, und der Verformungsmesser, der ausschließlich die zweite Detektion durchführt, ist nicht vorgesehen.
Im Unterschied dazu enthält die Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 einen dedizierten Verformungsmesser 416a, der nur die zweite Detektion durchführt, ohne die erste Detektion durchzuführen (eine Zustandsgröße zu detektieren). Der Verformungsmesser 416a ist ein Verformungsmesser mit der gleichen Struktur, den gleichen Eigenschaften und der gleichen Leistung wie der Verformungsmesser 416.
Das erste Innenzahnelement 41F weist ein Säulenelement 415a auf, das sich wie bei dem Säulenelement 415 von einem Außenumfang des Innenzahnringabschnitts 412 in der Radialrichtung nach außen erstreckt und dessen sich erstreckender Endabschnitt nicht mit dem Außenverbindungsabschnitt 413 in Kontakt kommt. Der Verformungsmesser 416a ist bei dem Säulenelement 415a vorgesehen.
Das Säulenelement 415a ist aus dem gleichen Material wie das Säulenelement 415 gebildet und ist so eingestellt, dass es die gleiche Breite und Dicke aufweist. Auf diese Weise wird die Temperatur im gleichen Ausmaß wie das Säulenelement 415 übertragen. Indessen kommt das Säulenelement 415a nicht mit dem Außenverbindungsabschnitt 413 in Kontakt. Dementsprechend weist das Säulenelement 415a während des Drehbetriebs der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps eine Struktur auf, bei der die Verformung nicht auftritt, selbst wenn es sich auf der Hauptachsenseite des Wellengenerators 30A befindet.
Da der Verformungsmesser 416a an dem Säulenelement 415a befestigt ist, kann der Verformungsmesser 416a die zweite Detektion in einem Zustand durchführen, bei dem der Einfluss der Verformungsänderung im Wesentlichen durch den Drehbetrieb der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps bei einer Umgebungstemperatur eliminiert wird, die im Wesentlichen gleich der der anderen Verformungsmesser 416 ist.
Dann kann die Sensorvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 die Temperaturkompensation durchführen und kann richtige Verformung durch Subtrahieren des Detektionswerts des Verformungsdetektionssignals, das durch die zweite Detektion des Verformungsmessers 416a erhalten wird, von dem Detektionswert des Verformungsdetektionssignals, das durch die erste Detektion des Verformungsmessers 416 erhalten wird, der sich während des Drehbetriebs der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps auf der Hauptachsenseite des Wellengenerators 30A befindet, detektieren.
In diesem Fall ist die Wheatstone-Brückenschaltung 61 für jeden der Verformungsmesser 416 konfiguriert, indem eine Schaltverbindung des Verformungsmessers 416a durchgeführt wird, so dass eine Wheatstone-Brückenverbindung zu einem Zeitpunkt der ersten Detektion von jedem der Verformungsmesser 416 durchgeführt wird.
Darüber hinaus kann alternativ, wenn die erste Detektion von jedem der Verformungsmesser 416 durchgeführt wird, eine Softwareverarbeitung durchgeführt werden, so dass der Detektionswert einer Korrekturverarbeitung (Subtraktionsverarbeitung) auf der Grundlage des Detektionswerts unterzogen wird, der durch die zweite Detektion des Verformungsmessers 416a erhalten wird.
Ausführungsform 5
8 ist eine Vorderansicht eines ersten Innenzahnelements 41G der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps, auf die eine Sensorvorrichtung 60G gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Bei der Sensorvorrichtung 60 werden die erste Detektion und die zweite Detektion durch separate Verformungsmesser 416 durchgeführt, und die von Temperaturkompensation begleitete Verformung wird aus dem Detektionswert auf der Grundlage jedes der Verformungsdetektionssignale detektiert.
Im Gegensatz dazu führt bei der Sensorvorrichtung 60G jeder der Verformungsmesser 416 die erste Detektion durch, wenn er sich auf der Hauptachsenseite des Wellengenerators 30A befindet, und führt die zweite Detektion durch, wenn sich der Wellengenerator 30A dreht und sich der Verformungsmesser auf der Nebenachsenseite befindet. Die Temperaturkompensation wird durch Subtrahieren des Detektionswerts des Verformungsdetektionssignals auf der Grundlage der zweiten Detektion, die durch den Verformungsmesser 416 durchgeführt wird, von dem Detektionswert des Verformungsdetektionssignals auf der Grundlage der ersten Detektion, die durch denselben Verformungsmesser 416 durchgeführt wird, durchgeführt.
Daher verwendet die Sensorvorrichtung 60G nicht die Wheatstone-Brückenschaltung 61, die die Verformungsdetektion und die Temperaturkompensation zu dem gleichen Zeitpunkt durchführt, als die Korrektureinheit.
Die Sensorvorrichtung 60G weist mehrere Verarbeitungsschaltungen 418 zum Detektieren eines Widerstandswerts, die mit jedem der Verformungsmesser 416 verbunden sind, und eine Messvorrichtung 417G auf, die als die Korrektureinheit dient, die mit jeder der Verarbeitungsschaltungen 418 verbunden ist.
Dann enthält die Messvorrichtung 417G für jeden der Verformungsmesser 416 eine Speichereinheit, die den Detektionswert auf der Grundlage des Verformungsdetektionssignals während der ersten Detektion und den Detektionswert auf der Grundlage des Verformungsdetektionssignals während der zweiten Detektion speichert. Wenn der Detektionswert während der letzten ersten Detektion und der Detektionswert während der letzten zweiten Detektion in der Speichereinheit für jeden der Verformungsmesser 416 abgeglichen sind, berechnet die Messvorrichtung 417G darüber hinaus den Detektionswert der Verformung, der der Temperaturkompensation unterzogen wurde, für jeden der Verformungsmesser 416.
Bei der bei Ausführungsform 5 beschriebenen Sensorvorrichtung 60G führt jeder der Verformungsmesser 416 die erste Detektion und die zweite Detektion in einer beliebigen Reihenfolge durch und detektiert einzeln die von der Temperaturkompensation begleitete Verformung für jeden der Verformungsmesser 416 auf der Grundlage des Detektionswerts, der durch die erste Detektion erfasst wird, die durch denselben Verformungsmesser 416 durchgeführt wird, und des Detektionswerts, der durch die zweite Detektion erfasst wird.
Daher ist ein dedizierter Verformungsmesser zum Durchführen der zweiten Detektion unnötig. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, ein Paar des Verformungsmessers 416 zum Durchführen der ersten Detektion und des anderen Verformungsmessers 416 zum Durchführen der zweiten Detektion vorzubereiten. Daher ist es möglich, eine vereinfachte Konfiguration, erleichterte Herstellung und eine reduzierte Anzahl an Komponenten zu erzielen.
Wenn die mehreren Verformungsmesser 416 vorgesehen sind, ist es darüber hinaus nicht notwendig, die Anordnung auszuwählen, bei der die Umgebungstemperaturen der jeweiligen Verformungsmesser 416 einander gleich sind, und es ist möglich, einen Freiheitsgrad bei Konstruktion sicherzustellen.
Darüber hinaus ist es gemäß der oben beschriebenen Konfiguration möglich, die minimale Anzahl der Verformungsmesser 416 auf nur einen zu reduzieren.
Darüber hinaus führt bei der Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps, die als die Zielvorrichtung dient, jeder der Verformungsmesser 416 die erste Detektion durch, wenn er sich auf der Hauptachsenseite des Wellengenerators 30A befindet, und führt die zweite Detektion durch, wenn er sich auf der Nebenachsenseite befindet, und detektiert die von der Temperaturkompensation begleitete Verformung aus den Detektionswerten.
Wie oben beschrieben, kann die Sensorvorrichtung 60G besonders bevorzugt die Verformung für die Zahnradvorrichtung 1 des Biegeeingriffstyps detektieren, bei der wahrscheinlich jeder der Verformungsmesser 416 eine Gelegenheit hat, die erste Detektion und die zweite Detektion periodisch durchzuführen.
Andere Konfigurationen
Details bei den oben beschriebenen jeweiligen Ausführungsformen können in dem Schutzumfang, der nicht vom Erfindungsgedanken abweicht, angemessen geändert werden.
Beispielsweise wurde bei der Sensorvorrichtung, die bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wurde, die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps eines rohrförmigen Typs, die als die Zielvorrichtung dient, als ein Beispiel beschrieben. Die Sensorvorrichtung ist jedoch auch bevorzugt auf die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps außer dem rohrförmigen Typ, beispielsweise einen Topftyp oder einen Zylinderhuttyp, anwendbar.
Darüber hinaus ist die bei den jeweiligen Ausführungsformen beschriebene Sensorvorrichtung nicht auf die Zahnradvorrichtung des Biegeeingriffstyps, die als die Zielvorrichtung dient, beschränkt und ist auch auf andere Vorrichtungen, die verschiedene Betriebe einschließlich eines Drehbetriebs und eines Linearbewegungsbetriebs durchführen, wie beispielsweise einen Motor, einen Linearmotor, eine Kugelspindeleinheit und Spritzgießmaschinen anwendbar. In diesem Fall ist es, wenn eine Konfiguration mit den mehreren Verformungsmessern verwendet wird, bevorzugt, die mehreren Verformungsmesser um ein Element anzuordnen, das den Drehbetrieb durchführt, oder die mehreren Verformungsmesser parallel in einem Betriebsbereich eines Elements anzuordnen, das den Linearbewegungsbetrieb durchführt.
Darüber hinaus wurde der Verformungsmesser als die Detektionseinheit beschrieben. Ohne darauf beschränkt zu sein, ist die Konfiguration der Sensorvorrichtung jedoch auf verschiedene Sensoren anwendbar, die die Korrektur, wie beispielsweise die Temperaturkompensation, erfordern. Beispielsweise enthält die Detektionseinheit außer dem Verformungsmesser einen magnetischen Sensor und einen Schwingungssensor.
Darüber hinaus wird bei den Ausführungsformen die Korrektur durchgeführt, indem der Detektionswert der zweiten Detektion von dem Detektionswert der ersten Detektion subtrahiert wird. Jedoch ist ein Korrekturverfahren nicht besonders eingeschränkt, solange der Detektionswert der ersten Detektion auf der Grundlage des Detektionswerts der zweiten Detektion korrigiert wird. Beispielsweise kann der Detektionswert der zweiten Detektion mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert werden und kann von dem Detektionswert der ersten Detektion subtrahiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Zahnradvorrichtung
30: Wellengeneratorwelle
30A: Wellengenerator
32: erster Außenzahnabschnitt (Außenzahnrad)
33: zweiter Außenzahnabschnitt (Außenzahnrad)
41: erstes Innenzahnelement
411: erster Innenzahnabschnitt
412: Innenzahnringabschnitt
413: Außenverbindungsabschnitt
414: leicht verformbarer Abschnitt
415: Säulenelement
416, 416-1 bis 416-7: Verformungsmesser (Detektionseinheit)
417: Messvorrichtung
417G: Messvorrichtung (Korrektureinheit)
418: Verarbeitungsschaltung
42: zweites Innenzahnelement
421: zweiter Innenzahnabschnitt
60, 60G: Sensorvorrichtung
61: Wheatstone-Brückenschaltung (Korrektureinheit)
O1: Drehachse
R1, R2: Widerstand

Claims

Sensorvorrichtung (60, 60G), die eine vorbestimmte Zustandsgröße detektiert, umfassend: eine Korrektureinheit (417G, 61), die erste Detektion und zweite Detektion, die eine kleinere erzeugte Zustandsgröße als die erste Detektion aufweist, durchführt, und die einen Detektionswert der ersten Detektion auf der Grundlage eines Detektionswerts der zweiten Detektion korrigiert.
Sensorvorrichtung (60, 60G) nach Anspruch 1, wobei die erste Detektion und die zweite Detektion von verschiedenen Detektionseinheiten (416, 416-1 bis 416-7) durchgeführt werden.
Sensorvorrichtung (60, 60G) nach Anspruch 2, wobei mehrere der Detektionseinheiten (416, 416-1 bis 416-7) die erste Detektion und die zweite Detektion als Reaktion auf einen Betrieb einer Zielvorrichtung durchführen.
Sensorvorrichtung (60, 60G) nach Anspruch 3, wobei die Zielvorrichtung eine Drehvorrichtung ist und die mehreren Detektionseinheiten (416, 416-1 bis 416-7) die erste Detektion und die zweite Detektion als Reaktion auf Drehung der Drehvorrichtung durchführen.
Sensorvorrichtung (60, 60G) nach Anspruch 4, wobei die Drehvorrichtung eine Zahnradvorrichtung (1) des Biegeeingriffstyps ist, die einen Wellengenerator (30A) aufweist, der eine im Wesentlichen elliptische Außenform in einem axial rechtwinkligen Querschnitt aufweist, und die Detektionseinheit (416, 416-1 bis 416-7) auf einer Hauptachsenseite des Wellengenerators (30A) die erste Detektion durchführt und die Detektionseinheit (416, 416-1 bis 416-7) auf einer Nebenachsenseite des Wellengenerators (30A) die zweite Detektion durchführt.
Sensorvorrichtung (60, 60G) nach Anspruch 1, wobei die erste Detektion und die zweite Detektion von derselben Detektionseinheit (416, 416-1 bis 416-7) durchgeführt werden und zwischen der ersten Detektion und der zweiten Detektion im Laufe der Zeit umgeschaltet wird.
Sensorvorrichtung (60, 60G) nach Anspruch 6, wobei eine Zielvorrichtung eine Zahnradvorrichtung (1) des Biegeeingriffstyps ist, die einen Wellengenerator (30A) aufweist, der eine im Wesentlichen elliptische Außenform in einem axial rechtwinkligen Querschnitt aufweist, und die Detektionseinheit (416, 416-1 bis 416-7) die erste Detektion durchführt, wenn sich die Detektionseinheit (416, 416-1 bis 416-7) näher an einer Hauptachsenseite als an einer Nebenachsenseite des Wellengenerators (30A) befindet, und die zweite Detektion durchführt, wenn sich die Detektionseinheit (416, 416-1 bis 416-7) im Vergleich dazu, wenn die erste Detektion durchgeführt wird, näher an der Nebenachsenseite befindet.