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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024016800
(43)【公開日】2024-02-07
(54)【発明の名称】波動歯車装置
(51)【国際特許分類】
F16H 1/32 20060101AFI20240131BHJP
G01L 3/14 20060101ALI20240131BHJP
【ＦＩ】
F16H1/32 B
G01L3/14 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023094393
(22)【出願日】2023-06-07
(31)【優先権主張番号】P 2022119108
(32)【優先日】2022-07-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2023001354
(32)【優先日】2023-01-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】390040051
【氏名又は名称】株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ
(74)【代理人】
【識別番号】100090170
【弁理士】
【氏名又は名称】横沢 志郎
(72)【発明者】
【氏名】堀内 雅士
【テーマコード（参考）】
3J027
【Ｆターム（参考）】
3J027FA43
3J027GB03
3J027GC07
3J027GC08
3J027GC22
3J027GD04
3J027GD08
3J027GD12
3J027GE01
3J027GE14
3J027GE30
(57)【要約】
【課題】波動歯車装置の外歯歯車のダイヤフラムに歪ゲージが貼り付けられている場合において、歪ゲージのリード線、配線パターンの断線を防止すること。
【解決手段】波動歯車装置１では、外歯歯車３のダイヤフラム３３に伝達トルク検出用の歪ゲージ１１が貼り付けられている。歪ゲージ１１の配線が、ダイヤフラム３３直上ではなく、波動発生器４による撓みの影響を受けない外歯歯車３のボス３４に固定した基板取付部品として機能するエンドプレート７の上で行われるように、当該エンドプレート７に、歪ゲージ配線用の配線、半田付け部が形成されたＦＰＣ１２が配置される。外歯歯車３の撓み変形に起因して発生する応力が、歪ゲージリード線、配線パターン、半田付け部に作用しないので、それらの断線が防止される。
【選択図】図１
【解決手段】波動歯車装置１では、外歯歯車３のダイヤフラム３３に伝達トルク検出用の歪ゲージ１１が貼り付けられている。歪ゲージ１１の配線が、ダイヤフラム３３直上ではなく、波動発生器４による撓みの影響を受けない外歯歯車３のボス３４に固定した基板取付部品として機能するエンドプレート７の上で行われるように、当該エンドプレート７に、歪ゲージ配線用の配線、半田付け部が形成されたＦＰＣ１２が配置される。外歯歯車３の撓み変形に起因して発生する応力が、歪ゲージリード線、配線パターン、半田付け部に作用しないので、それらの断線が防止される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
剛性の内歯歯車と、
前記内歯歯車にかみ合い可能なカップ形状あるいはシルクハット形状をした可撓性の外歯歯車と、
前記外歯歯車を非円形に撓めて前記内歯歯車に対して部分的にかみ合わせている波動発生器と、
前記外歯歯車を介して伝達される伝達トルクの検出に用いる複数の歪ゲージと、
前記歪ゲージの間を接続する配線パターンおよび前記歪ゲージから引き出される歪ゲージリード線が接続される半田ランドを備えた配線基板と、
を備え、
前記外歯歯車は、
半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、
前記円筒状胴部の外周面に形成された外歯と、
前記円筒状胴部の一端から半径方向に延び、前記歪ゲージが取り付けられているダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの外周縁あるいは内周縁に形成された剛性のボスと、
を備えている波動歯車装置において、
前記外歯歯車の前記ボスに取り付けた基板取付け部品を備え、
前記基板取付け部品に、前記配線基板が取り付けられていることを特徴とする波動歯車装置。
前記内歯歯車にかみ合い可能なカップ形状あるいはシルクハット形状をした可撓性の外歯歯車と、
前記外歯歯車を非円形に撓めて前記内歯歯車に対して部分的にかみ合わせている波動発生器と、
前記外歯歯車を介して伝達される伝達トルクの検出に用いる複数の歪ゲージと、
前記歪ゲージの間を接続する配線パターンおよび前記歪ゲージから引き出される歪ゲージリード線が接続される半田ランドを備えた配線基板と、
を備え、
前記外歯歯車は、
半径方向に撓み可能な円筒状胴部と、
前記円筒状胴部の外周面に形成された外歯と、
前記円筒状胴部の一端から半径方向に延び、前記歪ゲージが取り付けられているダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの外周縁あるいは内周縁に形成された剛性のボスと、
を備えている波動歯車装置において、
前記外歯歯車の前記ボスに取り付けた基板取付け部品を備え、
前記基板取付け部品に、前記配線基板が取り付けられていることを特徴とする波動歯車装置。
【請求項2】
請求項１において、
前記配線基板は、
軸方向において前記円筒状胴部とは反対側から前記ダイヤフラムに対峙する位置に配置されているか、または、
前記軸方向において前記円筒状胴部とは反対側から、前記基板取付け部品を挟み、前記ダイヤフラムに対峙する位置に配置されている波動歯車装置。
前記配線基板は、
軸方向において前記円筒状胴部とは反対側から前記ダイヤフラムに対峙する位置に配置されているか、または、
前記軸方向において前記円筒状胴部とは反対側から、前記基板取付け部品を挟み、前記ダイヤフラムに対峙する位置に配置されている波動歯車装置。
【請求項3】
請求項１において、
前記歪ゲージは、前記歪ゲージリード線の引き出し側が前記ボスの側を向く姿勢で、前記ダイヤフラムに取り付けられている波動歯車装置。
前記歪ゲージは、前記歪ゲージリード線の引き出し側が前記ボスの側を向く姿勢で、前記ダイヤフラムに取り付けられている波動歯車装置。
【請求項4】
請求項１において、
前記ダイヤフラムに取り付けた前記歪ゲージと、前記基板取付け部品に取り付けた前記配線基板の前記半田ランドとの間には、前記歪ゲージリード線が、弛みのある状態で、架け渡されている波動歯車装置。
前記ダイヤフラムに取り付けた前記歪ゲージと、前記基板取付け部品に取り付けた前記配線基板の前記半田ランドとの間には、前記歪ゲージリード線が、弛みのある状態で、架け渡されている波動歯車装置。
【請求項5】
請求項１において、
前記配線基板は、フレキシブルプリント配線基板またはリジッドプリント配線基板である波動歯車装置。
前記配線基板は、フレキシブルプリント配線基板またはリジッドプリント配線基板である波動歯車装置。
【請求項6】
請求項１において、
前記外歯歯車はシルクハット形状をしており、前記ダイヤフラムが、前記円筒状胴部の軸方向の一端から半径方向の外方に延び、当該ダイヤフラムの前記外周縁に円環形状をした前記ボスが形成されており、
前記ボスは、前記軸方向において前記円筒状胴部とは反対側を向くボス端面を備えており、
前記基板取付け部品は、前記ボスの前記ボス端面に前記軸方向から取り付けられている波動歯車装置。
前記外歯歯車はシルクハット形状をしており、前記ダイヤフラムが、前記円筒状胴部の軸方向の一端から半径方向の外方に延び、当該ダイヤフラムの前記外周縁に円環形状をした前記ボスが形成されており、
前記ボスは、前記軸方向において前記円筒状胴部とは反対側を向くボス端面を備えており、
前記基板取付け部品は、前記ボスの前記ボス端面に前記軸方向から取り付けられている波動歯車装置。
【請求項7】
請求項６において、更に、
入力軸と、
前記入力軸の一方の軸端部を、軸受を介して、回転自在の状態で支持するエンドプレートと、
を備えており、
前記エンドプレートは、前記基板取付け部品であり、前記ボスの前記ボス端面に取り付けられており、
前記エンドプレートは、
前記軸方向において前記ダイヤフラムとは反対側を向くプレート端面と、
前記プレート端面に形成され、前記ダイヤフラムの側に窪む円環状の凹状端面と、
前記エンドプレートを前記軸方向に貫通して前記凹状端面に開口する配線穴と、
を備えており、
前記配線基板は前記凹状端面に配置されたフレキシブルプリント配線基板であり、
前記歪ゲージは、前記歪ゲージリード線の引き出し側が前記ボスの側を向く姿勢で、前記ダイヤフラムに取り付けられており、
前記ダイヤフラムに取り付けた前記歪ゲージと、前記凹状端面に取り付けた前記フレキシブルプリント配線基板の前記半田ランドとの間には、前記歪ゲージリード線が、弛みのある状態で前記配線穴を介して架け渡されている波動歯車装置。
入力軸と、
前記入力軸の一方の軸端部を、軸受を介して、回転自在の状態で支持するエンドプレートと、
を備えており、
前記エンドプレートは、前記基板取付け部品であり、前記ボスの前記ボス端面に取り付けられており、
前記エンドプレートは、
前記軸方向において前記ダイヤフラムとは反対側を向くプレート端面と、
前記プレート端面に形成され、前記ダイヤフラムの側に窪む円環状の凹状端面と、
前記エンドプレートを前記軸方向に貫通して前記凹状端面に開口する配線穴と、
を備えており、
前記配線基板は前記凹状端面に配置されたフレキシブルプリント配線基板であり、
前記歪ゲージは、前記歪ゲージリード線の引き出し側が前記ボスの側を向く姿勢で、前記ダイヤフラムに取り付けられており、
前記ダイヤフラムに取り付けた前記歪ゲージと、前記凹状端面に取り付けた前記フレキシブルプリント配線基板の前記半田ランドとの間には、前記歪ゲージリード線が、弛みのある状態で前記配線穴を介して架け渡されている波動歯車装置。
【請求項8】
請求項６において、
前記基板取付け部品は、前記ボスの前記ボス端面に取り付けたプレートであり、
前記プレートは、
前記軸方向において前記ダイヤフラムとは反対側を向くプレート端面と、
前記プレートを前記軸方向に貫通して前記プレート端面に開口する配線穴と、
を備えており、
前記配線基板は、前記プレート端面に配置されたフレキシブルプリント配線基板であり、
前記歪ゲージは、前記歪ゲージリード線の引き出し側が前記ボスの側を向く姿勢で、前記ダイヤフラムに取り付けられており、
前記ダイヤフラムに取り付けた前記歪ゲージと、前記プレート端面に取り付けた前記フレキシブルプリント配線基板の前記半田ランドとの間には、前記歪ゲージリード線が、弛みのある状態で前記配線穴を介して架け渡されている波動歯車装置。
前記基板取付け部品は、前記ボスの前記ボス端面に取り付けたプレートであり、
前記プレートは、
前記軸方向において前記ダイヤフラムとは反対側を向くプレート端面と、
前記プレートを前記軸方向に貫通して前記プレート端面に開口する配線穴と、
を備えており、
前記配線基板は、前記プレート端面に配置されたフレキシブルプリント配線基板であり、
前記歪ゲージは、前記歪ゲージリード線の引き出し側が前記ボスの側を向く姿勢で、前記ダイヤフラムに取り付けられており、
前記ダイヤフラムに取り付けた前記歪ゲージと、前記プレート端面に取り付けた前記フレキシブルプリント配線基板の前記半田ランドとの間には、前記歪ゲージリード線が、弛みのある状態で前記配線穴を介して架け渡されている波動歯車装置。
【請求項9】
請求項６において、更に、
入力軸と、
前記入力軸の一方の軸端部を、軸受を介して、回転自在の状態で支持するエンドプレートと、
前記基板取付け部品である円環状のスペーサと、
を備えており、
前記ボスの前記ボス端面には、前記スペーサを挟み、前記軸方向からエンドプレートが取り付けられており、
前記配線基板は、前記スペーサに取り付けられ、前記軸方向から前記ダイヤフラムに対峙しているリジッドプリント配線基板であり、
前記歪ゲージは、前記歪ゲージリード線の引き出し側が前記ボスの側を向く姿勢で、前記ダイヤフラムに取り付けられており、
前記ダイヤフラムに取り付けた前記歪ゲージと、前記基板取付け部品に取り付けた前記リジッドプリント配線基板の前記半田ランドとの間には、前記歪ゲージリード線が、弛みのある状態で、前記軸方向に架け渡されている波動歯車装置。
入力軸と、
前記入力軸の一方の軸端部を、軸受を介して、回転自在の状態で支持するエンドプレートと、
前記基板取付け部品である円環状のスペーサと、
を備えており、
前記ボスの前記ボス端面には、前記スペーサを挟み、前記軸方向からエンドプレートが取り付けられており、
前記配線基板は、前記スペーサに取り付けられ、前記軸方向から前記ダイヤフラムに対峙しているリジッドプリント配線基板であり、
前記歪ゲージは、前記歪ゲージリード線の引き出し側が前記ボスの側を向く姿勢で、前記ダイヤフラムに取り付けられており、
前記ダイヤフラムに取り付けた前記歪ゲージと、前記基板取付け部品に取り付けた前記リジッドプリント配線基板の前記半田ランドとの間には、前記歪ゲージリード線が、弛みのある状態で、前記軸方向に架け渡されている波動歯車装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、可撓性の外歯歯車のダイヤフラムに貼り付けた伝達トルク検出用の歪ゲージを備えた波動歯車装置に関する。
【背景技術】
【0002】
歪ゲージ式のトルク検出装置を備えたカップ型波動歯車装置、シルクハット型波動歯車装置は、特許文献１～４に提案されている。波動歯車装置において、トルク検出のために外歯歯車のダイヤフラム表面に歪ゲージを貼り、ダイヤフラム表面に直に配線を行った場合、波動発生器の回転に伴うダイヤフラム変形で歪ゲージリード線が繰り返し引っ張られる。この結果、フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）に歪ゲージリード線を半田付けした箇所で断線が多発する。半田付け付近のリード線が半田食われにより硬化し、応力集中で断線しやすくなるものと考えられる。
【0003】
特許文献１においては、歪ゲージを、カップ形状あるいはシルクハット形状の外歯歯車におけるダイヤフラムとボスとに跨る状態に貼り付けて、歪ゲージから引き出されるリード線、歪ゲージ間等を繋ぐ配線パターンの断線を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第３５１２１６０号公報
【特許文献2】特許第３６４４５５８号公報
【特許文献3】特許第４５６９９９０号公報
【特許文献4】特開２００４－４５３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、可撓性の外歯歯車のダイヤフラムに歪ゲージが貼り付けられている場合における歪ゲージのリード線、配線パターンの断線を、より確実に防止できるようにした波動歯車装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、カップ形状あるいはシルクハット形状をした可撓性の外歯歯車を備え、当該外歯歯車のダイヤフラムに伝達トルク検出用の歪ゲージが配置された構成の波動歯車装置において、歪ゲージの配線基板を、外歯歯車のダイヤフラムの表面に直に配置せず、波動発生器による撓みの影響を受けない外歯歯車のボスに固定した基板取付け部品に配置するようにしている。
【発明の効果】
【0007】
本発明の波動歯車装置では、波動発生器の回転に伴う変形の影響を受けない外歯歯車のボスに固定した基板取付け部品に配置した配線基板上で、配線、半田付けが行われれる。当該基板取付け部品に配置した配線基板にはダイヤフラムの変形に起因する応力が作用しない。よって、本発明によれば、可撓性の外歯歯車のダイヤフラムに歪ゲージが貼り付けられている場合における歪ゲージのリード線、配線パターン、半田付け部の劣化、断線を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明を適用した実施の形態１に係る波動歯車装置の概略縦断面図である。
【図2】（Ａ）は外歯歯車のダイヤフラムにおける歪ゲージの貼り付け位置および歪ゲージ番号を示す説明図、（Ｂ）はフレキシブルプリント配線基板および配線パターンの端子番号を示す説明図、（Ｃ）は歪ゲージブリッジ回路を示す回路図である。
【図3】（Ａ）は直交２軸型歪ゲージの貼り付け位置を示す説明図、（Ｂ）は２軸平面配置用の歪ゲージの貼り付け位置を示す説明図である。
【図4】本発明を適用した実施の形態２に係る波動歯車装置の概略縦断面図である。
【図5】本発明を適用した実施の形態３に係る波動歯車装置の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[実施の形態１]
図１は本発明を適用した実施の形態１に係る波動歯車装置を示す概略縦断面図である。波動歯車装置１は、剛性の内歯歯車２と、この内側に同軸に配置された可撓性の外歯歯車３と、この内側に同軸に嵌め込まれた楕円状輪郭の波動発生器４と、内歯歯車２および外歯歯車３を相対回転自在の状態で支持している主ベアリング５（クロスローラベアリング）と、入力軸６と、軸方向の一方の側である第１の側に配置されたエンドプレート７と、軸方向の他方の側である第２の側に配置されたエンドプレート８とを備えている。入力軸６の両側の軸端部は、それぞれ、入力軸ベアリング９ａ、９ｂ（ボールベアリング）を介して、エンドプレート７、８によって支持されている。また、波動歯車装置１には伝達トルク検出用のトルク検出部１０が付設されている。
図１は本発明を適用した実施の形態１に係る波動歯車装置を示す概略縦断面図である。波動歯車装置１は、剛性の内歯歯車２と、この内側に同軸に配置された可撓性の外歯歯車３と、この内側に同軸に嵌め込まれた楕円状輪郭の波動発生器４と、内歯歯車２および外歯歯車３を相対回転自在の状態で支持している主ベアリング５（クロスローラベアリング）と、入力軸６と、軸方向の一方の側である第１の側に配置されたエンドプレート７と、軸方向の他方の側である第２の側に配置されたエンドプレート８とを備えている。入力軸６の両側の軸端部は、それぞれ、入力軸ベアリング９ａ、９ｂ（ボールベアリング）を介して、エンドプレート７、８によって支持されている。また、波動歯車装置１には伝達トルク検出用のトルク検出部１０が付設されている。
【0010】
外歯歯車３はシルクハット形状をしており、外歯３１が形成されている円筒状胴部３２と、この円筒状胴部３２の第１の側の端に連続して半径方向の外方に延びるダイヤフラム３３と、この外周縁に形成されている円環状のボス３４とを備えている。外歯３１が形成されている円筒状胴部３２における第２の側の端は開口端となっており、この開口端の側の部分が、外歯３１が形成されている外歯形成部である。外歯形成部の内側に同軸に嵌め込まれた波動発生器４によって、円筒状胴部３２は楕円形状に撓められ、外歯３１が内歯歯車２の内歯２１に対して部分的にかみ合っている。波動発生器４は、入力軸６に取り付けた一定幅のカム板４１と、このカム板４１の楕円状外周面に嵌めたウエーブベアリング４２とを備えている。
【0011】
主ベアリング５は、半径方向においては、外歯歯車３の円筒状胴部３２の外周を取り囲む状態に配置されており、軸方向においては、外歯歯車３のダイヤフラム３３およびボス３４と、内歯歯車２との間に配置されている。内歯歯車２を挟み、その第１の側に主ベアリング５の内輪５１が配置され、第２の側にエンドプレート８が配置されており、これら三部材が内歯歯車２を挟み同軸状態で締結固定されている。また、外歯歯車３のボス３４を挟み、その第１の側にエンドプレート７が配置され、第２の側に主ベアリング５の外輪５２が配置されており、これらの三部材がボス３４を挟み同軸状態で締結固定されている。
【0012】
トルク検出部１０は、外歯歯車３のダイヤフラム３３に取り付けた複数組の歪ゲージ１１、エンドプレート７（基板取付け部品）に取り付けたフレキシブルプリント配線基板１２（ＦＰＣ）、歪ゲージ１１とＦＰＣ１２との間に架け渡した歪ゲージリード線１３、ＦＰＣ１２から外部に引き出されているケーブル配線１４、歪ゲージ１１の検出信号に基づき伝達トルクを算出する信号処理回路（図示せず）等から構成される。
【0013】
入力軸６の回転に伴って波動発生器４が回転すると、両歯車２、３のかみ合い位置が円周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に生じる。例えば、エンドプレート７に固定した外歯歯車３の側が固定側とすると、内歯歯車２が回転し、ここに固定されているエンドプレート８が出力軸部として機能して、不図示の負荷部材の側に減速回転が出力される。
【0014】
図２（Ａ）は外歯歯車３のダイヤフラム３３における歪ゲージ１１の貼り付け位置を示す説明図である。図２（Ｂ）はＦＰＣ１２および配線パターンの端子番号を示す説明図、図２（Ｃ）は歪ゲージ１１および配線パターンによって構成される歪ゲージブリッジ回路を示す回路図である。
【0015】
トルク検出部１０の歪ゲージ１１は、外歯歯車３のダイヤフラム３３において、円筒状胴部３２の内周面に繋がっている第１の側を向く内側端面３５に接着剤により貼り付けられている。歪ゲージ１１のそれぞれが配置されている部位は、配線保護のためにコーティング剤によって覆われたコーティング剤塗布部１６（図１参照）となっている。
【0016】
歪ゲージ１１は、図２（Ａ）に示すように、直交２軸型の歪ゲージであり、２枚の歪ゲージ素子のそれぞれが、ゲージベース１１１と、そのベース表面に所定のパターンで形成された金属箔からなる抵抗線部分１１２と、抵抗線部分１１２をゲージリード線に接続するためのゲージリード端子部１１３とを備えている。
【0017】
本例の歪ゲージ１１は、ダイヤフラム３３の内側端面３５において、その円筒状胴部３２に繋がる円形内周縁部分３６よりも、ボス３４に繋がる円形外周縁部分３７の側に近い位置において、２枚の歪ゲージ素子が半径線ｒに対して左右に４５°傾斜した状態に配置されている。また、歪ゲージ１１は、そのゲージリード端子部１１３の側（ゲージリード端子の引き出し側）が、ボス側である円形外周縁部分３７の側（半径方向の外側）を向く姿勢で配置されている。
【0018】
歪ゲージ１１は、外歯歯車３の撓みに起因する出力変動補償のために、同一円周上に複数枚貼り付けられている。本例では、８組の歪ゲージ１１が、円周方向に４５°の等角度間隔でダイヤフラム３３の内側端面３５に貼り付けられている。
【0019】
ＦＰＣ１２は、図２（Ｂ）に示すように、一定幅の円環形状をした片面フレキシブル基板からなる。このＦＰＣ１２は、図１に示すように、エンドプレート７における第１の側（軸方向における円筒状胴部３２とは反対側）を向くプレート端面７１に形成した一定深さの円環状の凹状端面７２に取り付けられている。ＦＰＣ１２からは第１の側にケーブル配線１４が引き出されている。
【0020】
ＦＰＣ１２において、歪ゲージ１１のそれぞれに対応する部位１２１には、リード線接続用の半田ランド部１２２、および歪ゲージ間等を接続する配線パターン１２３、外部に引き出されるケーブル配線１４を接続するための外部引き出し配線用の半田ランド部１２４が形成されている。
【0021】
本例では、歪ゲージ１１をボス側の円形外周縁部分３７に寄せた位置に配置してある。また、エンドプレート７には軸方向に貫通して凹状端面７２に開口する配線穴７３が形成されている。歪ゲージ１１のゲージリード端子部１１３と、ＦＰＣ１２の側の対応する接続端子である半田ランド部１２２との間を結ぶ歪ゲージリード線１３は、弛みを持たせた状態で、エンドプレート７の配線穴７３を経由させて、これらの部位１１３、１２２の間に架け渡されている。
【0022】
なお、図２（Ｃ）に示すように、歪ゲージ１１は、ＦＰＣ１２上の配線パターン１２３によって接続されて、歪ゲージブリッジ回路を構成している。図２（Ｃ）に示す符号Ａ１、Ａ２～Ｈ１、Ｈ２は、それぞれ、図２（Ａ）において同一符号で示す位置にある８組の２軸直交型の歪ゲージ１１のそれぞれを示す。また、図２（Ｃ）における歪ゲージ１１のそれぞれの間の配線パターン１２３は、図２（Ｂ）において同一符号で示すＦＰＣ端子（半田ランド部１２２）の間を繋ぐ配線パターンである。
【0023】
このように構成した歪ゲージ１１、ＦＰＣ１２を含むトルク検出部１０は、次のような作用効果を奏する。
（１）波動発生器４の回転に伴う変形の影響を受けない外歯歯車３のボス３４が固定されているエンドプレート７に、歪ゲージ１１の配線パターン１２３、半田ランド部１２２が形成されたＦＰＣ１２が配置されている。これらの配線パターン１２３、半田ランド部１２２には、ダイヤフラム３３の変形に起因する応力が作用しない。ダイヤフラム３３の撓みに起因して、引張力がＦＰＣ１２に作用することがなく、ＦＰＣ１２の断線が起きにくく、歪ゲージリード線１３、配線パターン１２３、半田付け部の断線を防止できる。
（２）外歯歯車３のダイヤフラム３３における変位量が、ボス３４に繋がっている円形外周縁部分の部位では実質的に零であり、ここから、円筒状胴部３２に向けて増加していることに鑑みて、歪ゲージ１１の歪ゲージリード線１３の引き出し側がボス３４の側を向く状態で、歪ゲージ１１をダイヤフラム３３に貼り付けてある。ゲージリード端子部１１３から引き出される歪ゲージリード線１３は、ダイヤフラム３３の撓みによって大きく引っ張られることがなく、その断線が起こりにくい。これにより、歪ゲージ１１から引き出される歪ゲージリード線１３が断線しにくくなる。
（３）歪ゲージ１１から引き出される歪ゲージリード線１３は、十分な余長を取って弛ませた状態で、ＦＰＣ１２の端子（半田ランド部１２２）に半田付けされる。歪ゲージ１１が貼り付けられているダイヤフラム３３の撓みによって、歪ゲージリード線１３に大きな引張力が作用しても、弛みの部分が引張力を緩和させるので、歪ゲージリード線１３に断線が起きにくい。
（１）波動発生器４の回転に伴う変形の影響を受けない外歯歯車３のボス３４が固定されているエンドプレート７に、歪ゲージ１１の配線パターン１２３、半田ランド部１２２が形成されたＦＰＣ１２が配置されている。これらの配線パターン１２３、半田ランド部１２２には、ダイヤフラム３３の変形に起因する応力が作用しない。ダイヤフラム３３の撓みに起因して、引張力がＦＰＣ１２に作用することがなく、ＦＰＣ１２の断線が起きにくく、歪ゲージリード線１３、配線パターン１２３、半田付け部の断線を防止できる。
（２）外歯歯車３のダイヤフラム３３における変位量が、ボス３４に繋がっている円形外周縁部分の部位では実質的に零であり、ここから、円筒状胴部３２に向けて増加していることに鑑みて、歪ゲージ１１の歪ゲージリード線１３の引き出し側がボス３４の側を向く状態で、歪ゲージ１１をダイヤフラム３３に貼り付けてある。ゲージリード端子部１１３から引き出される歪ゲージリード線１３は、ダイヤフラム３３の撓みによって大きく引っ張られることがなく、その断線が起こりにくい。これにより、歪ゲージ１１から引き出される歪ゲージリード線１３が断線しにくくなる。
（３）歪ゲージ１１から引き出される歪ゲージリード線１３は、十分な余長を取って弛ませた状態で、ＦＰＣ１２の端子（半田ランド部１２２）に半田付けされる。歪ゲージ１１が貼り付けられているダイヤフラム３３の撓みによって、歪ゲージリード線１３に大きな引張力が作用しても、弛みの部分が引張力を緩和させるので、歪ゲージリード線１３に断線が起きにくい。
【0024】
（歪ゲージの別の例および貼り付け位置）
図３は歪ゲージ１１の別の例および貼り付け位置を示す説明図である。図３（Ａ）に示す歪ゲージ１１Ａは、基本構成は歪ゲージ１１と同一であるが、そのゲージリード端子部１１３の側において、ゲージベース１１１を、ダイヤフラム３３の円形外周縁部分３７に沿った円弧形状にカットしてある。これにより、歪ゲージ１１Ａを、ボス３４の側により接近させた位置に配置してある。これにより、歪ゲージ１１Ａから引き出されるゲージリード線は、ダイヤフラム３３の撓みによる影響がより小さくなり、断線が起きにくい。
図３は歪ゲージ１１の別の例および貼り付け位置を示す説明図である。図３（Ａ）に示す歪ゲージ１１Ａは、基本構成は歪ゲージ１１と同一であるが、そのゲージリード端子部１１３の側において、ゲージベース１１１を、ダイヤフラム３３の円形外周縁部分３７に沿った円弧形状にカットしてある。これにより、歪ゲージ１１Ａを、ボス３４の側により接近させた位置に配置してある。これにより、歪ゲージ１１Ａから引き出されるゲージリード線は、ダイヤフラム３３の撓みによる影響がより小さくなり、断線が起きにくい。
【0025】
図３（Ｂ）は、歪ゲージ１１として、２軸平面配置用の歪ゲージ１１Ｂを使用した場合の例を示してある。この場合においても、歪ゲージ１１Ｂのゲージリード端子部の側を、ボス側の円形外周縁部分に向ける。また、歪ゲージ１１Ｂを、可能な限り、円形外周縁部分に接近した位置に貼り付ける。この場合においても、直交２軸型の歪ゲージ１１、１１Ａの場合と同様に、ゲージリード線の断線が起きにくいという作用効果が得られる。
【0026】
[実施の形態２]
図４は、実施の形態２に係る波動歯車装置を示す概略縦断面図である。波動歯車装置２００は、剛性の内歯歯車２２０と、この内側に同軸に配置された可撓性の外歯歯車２３０と、この内側に同軸に嵌め込まれた楕円状輪郭の波動発生器２４０と、内歯歯車２２０および外歯歯車２３０を相対回転自在の状態で支持している主ベアリング２５０（クロスローラベアリング）と、中空入力軸２６０と、伝達トルク検出用のトルク検出部３１０とを備えている。
図４は、実施の形態２に係る波動歯車装置を示す概略縦断面図である。波動歯車装置２００は、剛性の内歯歯車２２０と、この内側に同軸に配置された可撓性の外歯歯車２３０と、この内側に同軸に嵌め込まれた楕円状輪郭の波動発生器２４０と、内歯歯車２２０および外歯歯車２３０を相対回転自在の状態で支持している主ベアリング２５０（クロスローラベアリング）と、中空入力軸２６０と、伝達トルク検出用のトルク検出部３１０とを備えている。
【0027】
外歯歯車３はシルクハット形状をしており、外歯２３１が形成されている円筒状胴部２３２と、この円筒状胴部２３２の第１の側の端に連続して半径方向の外方に延びるダイヤフラム２３３と、この外周縁に形成されている円環状のボス２３４とを備えている。外歯２３１が形成されている円筒状胴部２３２における第２の側の端は開口端となっており、この開口端の側の部分が、外歯２３１が形成されている外歯形成部である。外歯形成部の内側に同軸に嵌め込まれた波動発生器２４０によって、円筒状胴部２３２は楕円形状に撓められ、外歯２３１が内歯歯車２２０の内歯２２１に対して部分的にかみ合っている。波動発生器２４０は、中空入力軸２６０の外周面に一体形成されたカム板部２４１と、このカム板部２４１の楕円状外周面に嵌めたウエーブベアリング２４２とを備えている。
【0028】
主ベアリング２５０は、半径方向においては、外歯歯車２３０の円筒状胴部の外周を取り囲む状態に配置されており、軸方向においては、外歯歯車２３０のダイヤフラム２３３およびボス２３４と、内歯歯車２２０との間に配置されている。主ベアリング２５０の内輪２５１と、この第２の側に位置する内歯歯車２２０とが、同軸状態で締結固定されている。主ベアリング２５０の外輪２５２と、この第１の側に位置するボス２３４とが、同軸状態で締結固定されている。
【0029】
トルク検出部３１０は、外歯歯車２３０のダイヤフラム２３３に取り付けた複数組の歪ゲージ３１１を備えている。また、トルク検出部３１０は、外歯歯車２３０のボス２３４において、軸方向において円筒状胴部２３２とは反対側を向く（第１の側を向く）ボス端面２３５に取り付けた基板取付け用の金属円板３１２（基板取付け部品）と、この金属円板３１２における第１の側を向く円板表面に取り付けたフレキシブルプリント配線基板３１３（ＦＰＣ）とを備えている。歪ゲージ３１１とＦＰＣ３１３との間には、金属円板３１２に形成した配線穴３１２ａを介して、弛みのある状態で、歪ゲージリード線３１４が架け渡されている。金属円板３１２は、例えば、厚さ０．３ｍｍ程度のＳＵＳ板である。ＦＰＣ３１３からは、第１の側にケーブル配線３１５が外部に引き出されており、ここを介して、歪ゲージ３１１の検出信号が不図示の信号処理回路（図示せず）に供給されて、伝達トルクの検出が行われる。
【0030】
中空入力軸２６０の回転に伴って波動発生器２４０が回転すると、両歯車２２０、２３０のかみ合い位置が円周方向に移動し、両歯車の歯数差に応じた相対回転が両歯車の間に生じる。例えば、外歯歯車２３０の側を固定側とすると、内歯歯車２２０が回転し、不図示の負荷部材の側に減速回転が出力される。
【0031】
なお、外歯歯車２３０のダイヤフラム２３３における歪ゲージ３１１の構成、貼り付け位置、ＦＰＣ３１３の構成は、図１、２に示す場合と同様であるので、それらの説明は省略する。
【0032】
このように構成した歪ゲージ３１１、ＦＰＣ３１３を含むトルク検出部３１０においても、実施の形態１の場合と同様な作用効果が得られる。すなわち、波動発生器２４０の回転に伴う変形の影響を受けない外歯歯車２３０のボス２３４に固定されている金属円板３１２の上に、歪ゲージ３１１の配線パターン、半田ランド部が形成されたＦＰＣ３１３が配置されているので、これらの配線パターン、半田ランド部には変形に起因する応力が作用しない。ダイヤフラム２３３の撓みに起因して、引張力がＦＰＣ３１３に作用することがなく、ＦＰＣ３１３の断線が起きにくく、歪ゲージリード線、配線パターン、半田付け部の断線を防止できる。
【0033】
[実施の形態３]
図５は実施の形態３に係るシルクハット型の波動歯車装置を示す概略縦断面図である。 波動歯車装置４００では、フレキシブルプリント配線基板の代わりに、リジッドプリント配線基板（以下、ＰＣＢという）を用いてトルク検出部が構成されている。
図５は実施の形態３に係るシルクハット型の波動歯車装置を示す概略縦断面図である。 波動歯車装置４００では、フレキシブルプリント配線基板の代わりに、リジッドプリント配線基板（以下、ＰＣＢという）を用いてトルク検出部が構成されている。
【0034】
波動歯車装置４００は、剛性の内歯歯車４２０と、この内側に同軸に配置された可撓性の外歯歯車４３０と、この内側に同軸に嵌め込まれた楕円状輪郭の波動発生器４４０と、内歯歯車４２０および外歯歯車４３０を相対回転自在の状態で支持している主ベアリング４５０（クロスローラベアリング）と、中空入力軸４６０と、軸方向の一方の側に配置されたエンドプレート４７０と、軸方向の他方の側に配置されたエンドプレート４８０とを備えている。中空入力軸４６０の両側の軸端部は、それぞれ、ボールベアリング４９１、４９２を介して、エンドプレート４７０、４８０によって支持されている。
【0035】
外歯歯車４３０はシルクハット形状をしており、外歯４３１が形成されている円筒状胴部４３２と、この一端に連続して半径方向の外方に延びるダイヤフラム４３３と、この外周縁に形成されている円環状のボス４３４とを備えている。円筒状胴部４３２は波動発生器４４０によって楕円形状に撓められ、外歯４３１が内歯歯車４２０の内歯４２１に対して部分的にかみ合っている。波動発生器４４０は、中空入力軸４６０に一体形成された一定幅のカム板４４１と、このカム板４４１の楕円状外周面に嵌めたウエーブベアリング４４２とを備えている。
【0036】
波動歯車装置４００には伝達トルク検出用のトルク検出部５１０が付設されている。トルク検出部５１０は、外歯歯車４３０のダイヤフラム４３３に取り付けた複数組の歪ゲージ５１１、ＰＣＢ（リジッドプリント配線基板）５１２、ケーブル配線（図示せず）、歪ゲージ５１１の検出信号に基づき伝達トルクを算出する信号処理回路（図示せず）等から構成される。なお、トルク検出部５１０の歪ゲージ５１１の貼り付け位置、配線パターン等は、例えば、実施の形態１における場合（図３参照）と同一とすることができる。
【0037】
本例の波動歯車装置４００では、一定厚さの円環状スペーサ６１０を、外歯歯車４３０のボス４３４と、エンドプレート４７０との間に挟み、この状態で、外輪４５２、ボス４３４、円環状スペーサ６１０およびエンドプレート４７０を同軸に締結固定してある。円環状スペーサ６１０を配置することにより、外歯歯車４３０のダイヤフラム４３３とエンドプレート４７０との間に形成されるスペース６２０を広くしている。このスペース６２０に、円環状のＰＣＢ５１２を配置し、当該ＰＣＢ５１２の外周側部分を、外歯歯車４３０のボス４３４に固定してある。ＰＣＢ５１２と、外歯歯車４３０のダイヤフラム４３３の内側端面４３５に貼り付けた歪ゲージ５１１との間に、ゲージリード線５１３が架け渡される。
【0038】
このように構成した歪ゲージ５１１、ＰＣＢ５１２を含むトルク検出部５１０においても、実施の形態１の場合と同様な作用効果が得られる。すなわち、波動発生器４４０の回転に伴う変形の影響を受けない外歯歯車４３０のボス４３４に固定されているＰＣＢ５１２の上に、歪ゲージ５１１の配線パターン、半田ランド部が形成されているので、これらの配線パターン、半田ランド部には変形に起因する応力が作用しない。ダイヤフラム４３３の撓みに起因して、引張力がＰＣＢ５１２に形成された配線パターン、半田ランド部に作用することがないので、歪ゲージリード線、配線パターン、半田付け部の断線を防止できる。
【0039】
［その他の実施の形態］
上記の実施の形態は、本発明をシルクハット形状の外歯歯車を備えた波動歯車装置に適用したものである。本発明は、カップ形状の外歯歯車を備えた波動歯車装置にも同様に適用可能である。この場合、カップ形状の外歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部の一端から半径方向の内方にダイヤフラムが延びており、ダイヤフラムの内周縁に、円環状あるいは円盤状の剛性のボスが形成されている。ボスに取り付けた基板取付け用部品に、ＦＰＣなどの配線基板が取り付けられる。
上記の実施の形態は、本発明をシルクハット形状の外歯歯車を備えた波動歯車装置に適用したものである。本発明は、カップ形状の外歯歯車を備えた波動歯車装置にも同様に適用可能である。この場合、カップ形状の外歯歯車は、半径方向に撓み可能な円筒状胴部の一端から半径方向の内方にダイヤフラムが延びており、ダイヤフラムの内周縁に、円環状あるいは円盤状の剛性のボスが形成されている。ボスに取り付けた基板取付け用部品に、ＦＰＣなどの配線基板が取り付けられる。
【符号の説明】
【0040】
１ 波動歯車装置
２ 内歯歯車
３ 外歯歯車
４ 波動発生器
５ 主ベアリング
６ 入力軸
７ エンドプレート
８ エンドプレート
９ａ、９ｂ 入力軸ベアリング
１０ トルク検出部
１１、１１Ａ、１１Ｂ 歪ゲージ
１２ フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）
１３ 歪ゲージリード線
１４ ケーブル配線
１６ コーティング剤塗布部
２１ 内歯
３１ 外歯
３２ 円筒状胴部
３３ ダイヤフラム
３４ ボス
３５ 内側端面
３６ 円形内周縁部分
３７ 円形外周縁部分
４１ カム板
４２ ウエーブベアリング
５１ 内輪
５２ 外輪
７１ プレート端面
７２ 凹状端面
７３ 配線穴
１１３ ゲージリード端子部
１２１ 部位
１２２ 半田ランド部
１２３ 配線パターン
１２４ 半田ランド部
２００ 波動歯車装置
２２０ 内歯歯車
２３０ 外歯歯車
２３１ 外歯
２３２ 円筒状胴部
２３３ ダイヤフラム
２３４ ボス
２４０ 波動発生器
２４１ カム板部
２４２ ウエーブベアリング
２５０ 主ベアリング
２６０ 中空入力軸
３１０ トルク検出部
３１１ 歪ゲージ
３１２ 金属円板（基板取付け部品）
３１２ａ 配線穴
３１３ フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）
３１４ 歪ゲージリード線
３１５ ケーブル配線
４００ 波動歯車装置
４２０ 内歯歯車
４２１ 内歯
４３０ 外歯歯車
４３１ 外歯
４３２ 円筒状胴部
４３３ ダイヤフラム
４３４ ボス
４３５ 内側端面
４４０ 波動発生器
４４１ カム板
４４２ ウエーブベアリング
４５０ 主ベアリング
４５２ 外輪
４６０ 中空入力軸
４７０ エンドプレート
４８０ エンドプレート
４９１、４９２ ボールベアリング
５１０ トルク検出部
５１１ 歪ゲージ
５１２ ＰＣＢ（リジッドプリント配線基板）
５１３ ゲージリード線
６１０ 円環状スペーサ
６２０ スペース
Ａ１、Ａ２～Ｈ１，Ｈ２ 歪ゲージ
ｒ 半径線
２ 内歯歯車
３ 外歯歯車
４ 波動発生器
５ 主ベアリング
６ 入力軸
７ エンドプレート
８ エンドプレート
９ａ、９ｂ 入力軸ベアリング
１０ トルク検出部
１１、１１Ａ、１１Ｂ 歪ゲージ
１２ フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）
１３ 歪ゲージリード線
１４ ケーブル配線
１６ コーティング剤塗布部
２１ 内歯
３１ 外歯
３２ 円筒状胴部
３３ ダイヤフラム
３４ ボス
３５ 内側端面
３６ 円形内周縁部分
３７ 円形外周縁部分
４１ カム板
４２ ウエーブベアリング
５１ 内輪
５２ 外輪
７１ プレート端面
７２ 凹状端面
７３ 配線穴
１１３ ゲージリード端子部
１２１ 部位
１２２ 半田ランド部
１２３ 配線パターン
１２４ 半田ランド部
２００ 波動歯車装置
２２０ 内歯歯車
２３０ 外歯歯車
２３１ 外歯
２３２ 円筒状胴部
２３３ ダイヤフラム
２３４ ボス
２４０ 波動発生器
２４１ カム板部
２４２ ウエーブベアリング
２５０ 主ベアリング
２６０ 中空入力軸
３１０ トルク検出部
３１１ 歪ゲージ
３１２ 金属円板（基板取付け部品）
３１２ａ 配線穴
３１３ フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）
３１４ 歪ゲージリード線
３１５ ケーブル配線
４００ 波動歯車装置
４２０ 内歯歯車
４２１ 内歯
４３０ 外歯歯車
４３１ 外歯
４３２ 円筒状胴部
４３３ ダイヤフラム
４３４ ボス
４３５ 内側端面
４４０ 波動発生器
４４１ カム板
４４２ ウエーブベアリング
４５０ 主ベアリング
４５２ 外輪
４６０ 中空入力軸
４７０ エンドプレート
４８０ エンドプレート
４９１、４９２ ボールベアリング
５１０ トルク検出部
５１１ 歪ゲージ
５１２ ＰＣＢ（リジッドプリント配線基板）
５１３ ゲージリード線
６１０ 円環状スペーサ
６２０ スペース
Ａ１、Ａ２～Ｈ１，Ｈ２ 歪ゲージ
ｒ 半径線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】