JP7463656B2 - 故障検出システム - Google Patents
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Description
図1は、駆動装置100の構成を示した図である。この駆動装置100は、例えば、ロボットアームの関節に組み込まれて、ロボットアームを動作させるために使用される。ただし、駆動装置100は、アシストスーツ、無人搬送台車などの他の装置に用いられるものであってもよい。図1に示すように、駆動装置100は、モータ1と、動力伝達装置2とを備えている。図1では、モータ1および動力伝達装置2のうち、動力伝達装置2のみを断面で示している。
<2-1.センサ基板の構成>
センサ基板40は、フレックスギア20にかかるトルクを検出するためのセンサが搭載された基板である。図1に示すように、本実施形態では、円板状のダイヤフラム部221の円形の表面に、センサ基板40が固定されている。
回転角度検出センサS1は、ダイヤフラム部221の歪みに基づいて、入力軸52の回転角度を検出するセンサである。図3に示すように、回転角度検出センサS1は、4つの第1抵抗線パターンR1と、4つの第2抵抗線パターンR2とを含む。
トルク検出センサS2は、ダイヤフラム部221の歪みに基づいて、フレックスギア20にかかるトルクを検出するセンサである。図4に示すように、トルク検出センサS2は、第3抵抗線パターンR3と、第4抵抗線パターンR4とを含む。
駆動装置100の駆動時には、フレックスギア20に、周期的な撓み変形が生じる。したがって、上述したトルク検出センサS2の計測値には、本来計測したいトルクを反映した成分と、フレックスギア20の周期的な撓み変形に起因する誤差成分(リップル)とが含まれる。当該誤差成分は、フレックスギア20に入力される回転運動の回転角度に応じて変化する。
上述の通り、導体層44の材料に、銅または銅を含む合金を用いると、センサ基板40の材料費を抑えることができる。ただし、他の高価な材料と比べて、銅の抵抗値は、環境温度により変化しやすい。そこで、本実施形態のセンサ基板40は、温度の影響を補正するために、温度センサS3を備えている。図4に示すように、温度センサS3は、フレックスギア20の周方向に沿って、円弧状または円環状に延びる第5抵抗線パターンR5を有する。
続いて、上述した回転角度検出センサS1において、抵抗線パターンの断線等の故障が発生したときに、その故障を検出する、故障検出システムの機能について、説明する。図1、図3、および図4に示すように、本実施形態の駆動装置100は、故障検出部60を有する。センサ基板40の信号処理回路46は、故障検出部60と電気的に接続されている。故障検出部60は、CPU等のプロセッサや各種のメモリを備えたコンピュータ、または電気回路基板により構成される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態には限定されない。
2 動力伝達装置
9 中心軸
10 インタナルギア
11 内歯
20 フレックスギア
21 筒状部
22 平板部
23 外歯
30 波動発生器
31 カム
32 可撓性軸受
40 センサ基板
41 本体部
42 フラップ部
43 絶縁層
44 導体層
45 両面接着テープ
46 信号処理回路
47 定電流源
51 モータケーシング
52 入力軸
53 エンコーダ
60 故障検出部
100 駆動装置(故障検出システム)
221 ダイヤフラム部
461 補正処理部
C1 第1ブリッジ回路
C2 第2ブリッジ回路
C3 第3ブリッジ回路
C4 検出回路
R1,Ra~Rd 第1抵抗線パターン
R2,Re~Rh 第2抵抗線パターン
R3 第3抵抗線パターン
R4 第4抵抗線パターン
R5 第5抵抗線パターン
S1 回転角度検出センサ
S2 トルク検出センサ
S3 温度センサ
V1 第1電圧計
V2 第2電圧計
V3 第3電圧計
V4 第4電圧計
Claims (3)
- モータと、
前記モータから入力される入力軸の回転運動を減速して出力する動力伝達装置と、
前記モータに搭載され、前記入力軸の回転角度の計測値である第1計測値を取得する回転角度取得部と、
前記動力伝達装置に搭載され、前記動力伝達装置のギアの歪みに基づいて前記入力軸の回転角度の計測値である第2計測値を取得する回転角度検出センサと、
前記回転角度取得部または前記回転角度検出センサの故障を検出する故障検出部と、
を備え、
前記故障検出部は、前記回転角度取得部から前記第1計測値を取得するとともに、前記回転角度検出センサから前記第2計測値を取得し、前記第1計測値と前記第2計測値の関係が、所定の範囲内であるか否かに基づいて、前記回転角度取得部または前記回転角度検出センサの故障を検出し、
前記動力伝達装置に搭載され、前記動力伝達装置のギアの歪みに基づいて前記ギアにかかるトルクの計測値である第3計測値を取得するトルク検出センサと、
前記第3計測値を、前記第1計測値または前記第2計測値に基づいて補正する補正処理部と、
をさらに備える、故障検出システム。 - 請求項1に記載の故障検出システムであって、
前記回転角度取得部は、前記モータに搭載されたエンコーダである、故障検出システム。 - 請求項1に記載の故障検出システムであって、
前記動力伝達装置に含まれるギアに固定された基板
をさらに備え、
前記回転角度検出センサおよび前記トルク検出センサの少なくともいずれか1つは、前記基板に搭載されている、故障検出システム。
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