特開 2025-25084 制御ユニット、駆動装置、および制御方法

(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】P2025025084

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】制御ユニット、駆動装置、および制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/14 20060101AFI20250214BHJP

   H02P 31/00 20060101ALI20250214BHJP

   B25J 17/00 20060101ALN20250214BHJP

【ＦＩ】

G01L3/14 A

H02P31/00

B25J17/00 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023129539

(22)【出願日】2023-08-08

(71)【出願人】

【識別番号】000107147

【氏名又は名称】ニデックドライブテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100135013

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 隆美

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 大輔

【テーマコード（参考）】

3C707

5H501

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707AS06

3C707BS09

3C707CX01

3C707CX03

3C707HT26

3C707KS21

3C707KS35

3C707KV06

5H501AA22

5H501LL32

5H501LL37

5H501LL49

5H501LL60

5H501MM09

5H501PP02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ロボットアーム駆動装置で、アームの状態を精度よく検出しつつ、モータを制御できる技術を提供する。
【解決手段】駆動装置は、モータ１０３、減速機１、および対象物を有する。減速機は、モータから出力される回転運動を減速する。対象物は、減速機から出力される回転運動により動作する。制御ユニット２は、減速機に搭載されたセンサ５０の検出値に基づいてモータを制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと、
前記モータから出力される回転運動を減速する減速機と、
前記減速機から出力される回転運動により動作する対象物と、
を有する駆動装置の制御ユニットであって、
前記減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて前記モータを制御する、制御ユニット。

【請求項2】

複数のモータと、
前記複数のモータのそれぞれから出力される回転運動を減速する複数の減速機と、
前記複数の減速機のそれぞれから出力される回転運動により動作する複数の対象物と、
を有する駆動装置の制御ユニットであって、
前記複数の減速機のうちの少なくとも１つの減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて、前記複数のモータのうちの少なくとも１つのモータを制御する、制御ユニット。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の制御ユニットであって、
前記センサは、前記減速機のギアに搭載された歪みゲージを含む、制御ユニット。

【請求項4】

請求項３に記載の制御ユニットであって、
前記センサは、前記ギアの温度に応じて出力信号が変化する温度センサである、制御ユニット。

【請求項5】

請求項４に記載の制御ユニットであって、
前記減速機は、２つの前記温度センサを有し、
前記制御ユニットは、前記２つの温度センサの出力信号の差が、所定の閾値以上になった場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【請求項6】

請求項４に記載の制御ユニットであって、
前記温度センサの出力信号の値が、所定の許容範囲から外れた場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【請求項7】

請求項３に記載の制御ユニットであって、
前記センサは、前記ギアにかかるトルクに応じて出力信号が変化するトルクセンサである、制御ユニット。

【請求項8】

請求項７に記載の制御ユニットであって、
前記減速機は、２つの前記トルクセンサを有し、
前記制御ユニットは、前記２つのトルクセンサの出力信号の差が、所定の閾値以上になった場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【請求項9】

請求項７に記載の制御ユニットであって、
前記トルクセンサの出力信号の値が、所定の許容範囲から外れた場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【請求項10】

請求項３に記載の制御ユニットであって、
前記センサは、前記ギアにかかるスラスト力に応じて出力信号が変化するスラストセンサである、制御ユニット。

【請求項11】

請求項１０に記載の制御ユニットであって、
前記減速機は、２つの前記スラストセンサを有し、
前記制御ユニットは、前記２つのスラストセンサの出力信号の差が、所定の閾値以上になった場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【請求項12】

請求項１０に記載の制御ユニットであって、
前記スラストセンサの出力信号の値が、所定の許容範囲から外れた場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【請求項13】

請求項１または請求項２に記載の制御ユニットと、
前記モータと、
前記減速機と、
前記対象物と、
を備えた駆動装置。

【請求項14】

モータと、
前記モータから出力される回転運動を減速する減速機と、
前記減速機から出力される回転運動により動作する対象物と、
を有する駆動装置の制御方法であって、
前記減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて前記モータを制御する、制御方法。

【請求項15】

複数のモータと、
前記複数のモータのそれぞれから出力される回転運動を減速する複数の減速機と、
前記複数の減速機のそれぞれから出力される回転運動により動作する複数の対象物と、
を有する駆動装置の制御方法であって、
前記複数の減速機のうちの少なくとも１つの減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて、前記複数のモータのうちの少なくとも１つのモータを制御する、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御ユニット、駆動装置、および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、モータと、モータの回転を減速する減速装置とを備えた駆動装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の駆動装置では、モータのエンコーダに取り付けられた温度センサによって、アームの温度変化による膨張・収縮を補正しつつ、モータを制御している。

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１４１５８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、この種の駆動装置では、モータとアームとの間に、減速機が配置される。このため、モータに取り付けられた温度センサでは、アームの温度変化を精度よく検出することが困難である。

【0005】

本発明の目的は、駆動装置において、アームの状態を精度よく検出しつつモータを制御できる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１発明は、モータと、前記モータから出力される回転運動を減速する減速機と、前記減速機から出力される回転運動により動作する対象物と、を有する駆動装置の制御ユニットであって、前記減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて前記モータを制御する。

【0007】

第２発明は、複数のモータと、前記複数のモータのそれぞれから出力される回転運動を減速する複数の減速機と、前記複数の減速機のそれぞれから出力される回転運動により動作する複数の対象物と、を有する駆動装置の制御ユニットであって、前記複数の減速機のうちの少なくとも１つの減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて、前記複数のモータのうちの少なくとも１つのモータを制御する。

【0008】

第３発明は、モータと、前記モータから出力される回転運動を減速する減速機と、前記減速機から出力される回転運動により動作する対象物と、を有する駆動装置の制御方法であって、前記減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて前記モータを制御する。

【0009】

第４発明は、複数のモータと、前記複数のモータのそれぞれから出力される回転運動を減速する複数の減速機と、前記複数の減速機のそれぞれから出力される回転運動により動作する複数の対象物と、を有する駆動装置の制御方法であって、前記複数の減速機のうちの少なくとも１つの減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて、前記複数のモータのうちの少なくとも１つのモータを制御する。

【発明の効果】

【0010】

第１発明、第２発明、第３発明、および第４発明によれば、減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいてモータを制御する。これにより、アームの状態を精度よく検出しつつモータを制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、駆動装置の概要図である。

【図2】図２は、モータ、減速機、アーム、および制御ユニットの構成を、概念的に示した図である。

【図3】図３は、減速機の縦断面図である。

【図4】図４は、減速機の横断面図である。

【図5】図５は、センサ基板の付近におけるフレックスギアの部分縦断面図である。

【図6】図６は、センサ基板の平面図である。

【図7】図７は、第１トルクセンサの第１ブリッジ回路の回路図である。

【図8】図８は、第２トルクセンサの第２ブリッジ回路の回路図である。

【図9】図９は、角度センサの第３ブリッジ回路の回路図である。

【図10】図１０は、角度センサの第４ブリッジ回路の回路図である。

【図11】図１１は、第３ブリッジ回路の第３電圧計の計測値と、第４ブリッジ回路の第４電圧計の計測値との、時間変化を示したグラフである。

【図12】図１２は、第１スラストセンサの第５ブリッジ回路の回路図である。

【図13】図１３は、第２スラストセンサの第６ブリッジ回路の回路図である。

【図14】図１４は、制御ユニットによる制御の流れを示すフローチャートである。

【図15】図１５は、第１変形例に係る駆動装置の概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本願の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0013】

＜１．駆動装置の構成＞
図１は、一実施形態に係る制御ユニット２を備えた駆動装置１００の概要図である。駆動装置１００は、例えば、工業製品の製造ラインにおいて、部品の搬送、加工、組立等の作業を行う、いわゆる産業用ロボットである。図１に示すように、駆動装置１００は、モータ１０３と、減速機１と、アーム１０２と、制御ユニット２とを備える。また、本実施形態の駆動装置１００は、ベースフレーム１０１をさらに備える。

【0014】

アーム１０２は、ベースフレーム１０１に対して、回動可能に支持されている。モータ１０３および減速機１は、ベースフレーム１０１とアーム１０２との間の関節部に、組み込まれている。モータ１０３に駆動電流が供給されると、モータ１０３から回転運動が出力される。減速機１は、モータ１０３から出力される回転運動を減速して、アーム１０２へ伝達する。これにより、ベースフレーム１０１に対してアーム１０２が、減速後の速さで回動する。すなわち、アーム１０２は、減速機１から出力される回転運動により動作する対象物である。

【0015】

制御ユニット２は、駆動装置１００の動作を制御する装置である。制御ユニット２は、コンピュータまたは電気回路により構成される。図１に示すように、制御ユニット２は、ＣＰＵ等のプロセッサ２０１、ＲＡＭ等のメモリ２０２、およびハードディスクドライブ等の記憶部２０３を有する。記憶部２０３には、駆動装置１００の動作を制御するためのプログラムＰが記憶されている。制御ユニット２は、当該プログラムＰに従って動作する。

【0016】

図２は、モータ１０３、減速機１、アーム１０２、および制御ユニット２の構成を、概念的に示した図である。図２に示すように、減速機１は、アーム１０２の状態を検出可能なセンサ５０を有する。制御ユニット２は、センサ５０およびモータ１０３と、電気的に接続されている。制御ユニット２は、減速機１に搭載されたセンサ５０の検出値に基づいて、モータ１０３を制御する。これにより、モータ１０３よりもアーム１０２に近い位置に配置されたセンサ５０に基づいて、モータ１０３を制御できる。したがって、アーム１０２の状態を精度よく検出しつつ、モータ１０３を制御できる。その結果、アーム１０２を精度よく動作させることができる。

【0017】

センサ５０の詳細な構成については、後述する。

【0018】

＜２．減速機の構成＞
続いて、減速機１の詳細な構造について、説明する。

【0019】

なお、以下では、減速機１の中心軸９と平行な方向を「軸方向」、減速機１の中心軸９に直交する方向を「径方向」、減速機１の中心軸９を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。ただし、上記の「平行な方向」は、略平行な方向も含む。また、上記の「直交する方向」は、略直交する方向も含む。

【0020】

図３は、一実施形態に係る減速機１の縦断面図である。図４は、図２のＡ－Ａ位置から見た減速機１の横断面図である。図の煩雑化を避けるため、図４においては、断面を示すハッチングが省略されている。

【0021】

この減速機１は、波動歯車減速機である。減速機１は、モータ１０３から出力される第１回転速度の回転運動を、第１回転速度よりも遅い第２回転速度に減速する。図３および図４に示すように、減速機１は、入力シャフト１０、インタナルギア２０、フレックスギア３０、および波動発生器４０を備える。

【0022】

入力シャフト１０は、減速前の第１回転速度で回転する部材である。入力シャフト１０は、モータ１０３の出力軸に接続される。入力シャフト１０は、中心軸９に沿って、軸方向に延びる。本実施形態の入力シャフト１０は、中心軸９を中心とする円筒状である。入力シャフト１０は、減速機１を軸方向に貫通する。なお、入力シャフト１０は、モータ１０３の出力軸と同一の部材であってもよい。

【0023】

インタナルギア２０は、入力シャフト１０の回転に伴い、第１回転速度よりも遅い第２回転速度で回転するギアである。インタナルギア２０は、アーム１０２に対して固定される。インタナルギア２０は、後述する外歯３２の径方向外側に配置される。インタナルギア２０の剛性は、フレックスギア３０の後述する胴部３１の剛性よりも、十分に高い。

【0024】

インタナルギア２０は、中心軸９を中心とする円環状である。インタナルギア２０は、複数の内歯２１を有する。複数の内歯２１は、インタナルギア２０の内周面から、径方向内方へ突出する。複数の内歯２１は、インタナルギア２０の内周面において、周方向に一定のピッチで配列されている。

【0025】

フレックスギア３０は、撓み変形可能な環状のギアである。フレックスギア３０は、ベースフレーム１０１に対して固定される。図３および図４に示すように、フレックスギア３０は、胴部３１、複数の外歯３２、ダイヤフラム部３３、および肉厚部３４を有する。

【0026】

胴部３１は、中心軸９を中心とする筒状の部分である。胴部３１の軸方向一方端は、ダイヤフラム部３３に接続される。胴部３１は、ダイヤフラム部３３の径方向内端部から、軸方向他方側へ向けて延びる。胴部３１の軸方向他方側の端部は、波動発生器４０の径方向外側、かつ、インタナルギア２０の径方向内側に位置する。胴部３１は、可撓性を有するため、径方向に撓み変形可能である。

【0027】

複数の外歯３２は、胴部３１の径方向外側面から、径方向外方に突出する。複数の外歯３２は、胴部３１の軸方向他方端の径方向外側面に配置される。複数の外歯３２は、周方向に一定のピッチで配列されている。複数の外歯３２の一部と、上述した複数の内歯２１の一部とは、互いに噛み合う。インタナルギア２０が有する内歯２１の数と、フレックスギア３０が有する外歯３２の数とは、僅かに相違する。

【0028】

ダイヤフラム部３３は、中心軸９を囲み、中心軸９と交差する方向に広がる。ダイヤフラム部３３は、好ましくは、中心軸９に対して直交する面に沿って広がる。ダイヤフラム部３３は、胴部３１の軸方向一方端から、径方向外側へ向けて広がる。また、ダイヤフラム部３３は、中心軸９を囲む環状である。ダイヤフラム部３３は、薄肉状であるため、僅かに撓み変形可能である。

【0029】

肉厚部３４は、ダイヤフラム部３３の径方向外側に位置する、円環状の部分である。肉厚部３４の軸方向の厚みは、ダイヤフラム部３３の軸方向の厚みよりも厚い。肉厚部３４は、ベースフレーム１０１に、直接、または他の部材を介して、固定される。

【0030】

波動発生器４０は、フレックスギア３０に周期的な撓み変形を発生させる機構である。波動発生器４０は、外歯３２の径方向内側に配置される。波動発生器４０は、カム４１および可撓性軸受４２を有する。本実施形態では、入力シャフト１０およびカム４１が、単一の部品で形成されている。ただし、カム４１は、入力シャフト１０とは別の部品であってもよい。その場合、入力シャフト１０に対してカム４１が固定されていればよい。カム４１は、フレックスギア３０に１８０°の周期で変位を与える部品である。カム４１の径方向外側面は、中心軸９を中心とする楕円形である。

【0031】

可撓性軸受４２は、撓み変形可能な軸受である。可撓性軸受４２は、カム４１の径方向外側面と、フレックスギア３０の胴部３１の径方向内側面との間に配置される。

【0032】

可撓性軸受４２の内輪は、カム４１の径方向外側面に接触する。可撓性軸受４２の外輪は、胴部３１の径方向内側面に接触する。このため、胴部３１は、カム４１の径方向外側面に沿った楕円形状に変形する。その結果、当該楕円の長軸の両端に相当する２箇所において、フレックスギア３０の外歯３２と、インタナルギア２０の内歯２１とが噛み合う。周方向の他の位置においては、外歯３２と内歯２１とが噛み合わない。

【0033】

モータ１０３を駆動させると、入力シャフト１０とともにカム４１が、中心軸９を中心として第１回転速度で回転する。これにより、フレックスギア３０の上述した楕円の長軸も、第１回転速度で回転する。そうすると、外歯３２と内歯２１との噛み合い位置も、周方向に第１回転速度で変化する。また、上述の通り、インタナルギア２０の内歯２１の数と、フレックスギア３０の外歯３２の数とは、僅かに相違する。この歯数の差によって、カム４１の１回転ごとに、外歯３２と内歯２１との噛み合い位置が、周方向に僅かに変化する。その結果、フレックスギア３０に対してインタナルギア２０が、中心軸９を中心として、第１回転速度よりも遅い第２回転速度で回転する。

【0034】

＜３．センサについて＞
＜３－１．センサの構造＞
減速機１は、センサ５０を有する。図３に示すように、センサ５０は、センサ基板５１を有する。センサ基板５１は、ダイヤフラム部３３の表面に固定される。

【0035】

図５は、センサ基板５１の付近におけるフレックスギア３０の部分縦断面図である。図６は、センサ基板５１の平面図である。図５に示すように、センサ基板５１は、絶縁層５１１および導体層５１２を有する。

【0036】

絶縁層５１１は、柔軟に変形可能である。絶縁層５１１は、中心軸９に対して交差する方向に広がる。また、絶縁層５１１は、中心軸９を中心とする円環状である。絶縁層５１１は、絶縁体である樹脂または無機絶縁材料からなる。絶縁層５１１は、ダイヤフラム部３３の表面に配置される。導体層５１２は、絶縁層５１１の表面に形成される。導体層５１２の材料には、導体である金属が使用される。導体層５１２の材料には、例えば、銅合金、クロム合金、または銅が使用される。

【0037】

導体層５１２は、トルクセンサ６０、角度センサ７０、スラストセンサ８０、および温度センサ９０を含む。トルクセンサ６０、角度センサ７０、およびスラストセンサ８０は、それぞれ、歪みゲージにより構成される。すなわち、センサ５０は、減速機１のギアに搭載された歪みゲージを含む。これにより、後述するように、歪みゲージによって様々なセンサを構成することができる。また、図３に示すように、センサ５０は、信号処理回路５２を有する。信号処理回路５２は、トルクセンサ６０、角度センサ７０、スラストセンサ８０、および温度センサ９０と電気的に接続されている。

【0038】

＜３－２．トルクセンサ＞
トルクセンサ６０は、フレックスギア３０のダイヤフラム部３３にかかるトルクを検出するためのセンサである。すなわち、トルクセンサ６０は、フレックスギア３０にかかるトルクに応じて出力信号が変化するセンサである。図６に示すように、本実施形態のトルクセンサ６０は、第１トルクセンサ６１と、第２トルクセンサ６２とを有する。第２トルクセンサ６２は、第１トルクセンサ６１よりも、径方向外側に配置される。

【0039】

第１トルクセンサ６１は、４つの歪みゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを有する。４つの歪みゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのうち、２つの歪みゲージＲａ，Ｒｂは、周方向に間隔をあけて配置される。２つの歪みゲージＲａ，Ｒｂは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。中心軸９から歪みゲージＲａまでの径方向の距離と、中心軸９から歪みゲージＲｂまでの径方向の距離と、は略同一である。

【0040】

４つの歪みゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄのうち、他の２つの歪みゲージＲｃ，Ｒｄは、上記の２つの歪みゲージＲａ，Ｒｂよりも、径方向外側に配置される。２つの歪みゲージＲｃ，Ｒｄは、周方向に間隔をあけて配置される。２つの歪みゲージＲｃ，Ｒｄは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。中心軸９から歪みゲージＲｃまでの径方向の距離と、中心軸９から歪みゲージＲｄまでの径方向の距離と、は略同一である。

【0041】

また、２つの歪みゲージＲａ，Ｒｃと、２つの歪みゲージＲｂ，Ｒｄとは、同心かつ線対称に配置される。

【0042】

図６に示すように、歪みゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、それぞれ、ジグザグに曲折しながら周方向に延びるパターンである。各歪みゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、周方向に配列された互いに略平行な複数の抵抗線ｒ１を有する。各抵抗線ｒ１は、径方向および周方向の両方の成分を有する方向に延びる。

【0043】

歪みゲージＲａ，Ｒｄの抵抗線ｒ１は、径方向に対して周方向一方側に傾斜する。歪みゲージＲｂ，Ｒｃの抵抗線ｒ１は、径方向に対して周方向他方側に傾斜する。径方向に対する抵抗線ｒ１の傾斜角度は、例えば４５°である。周方向に隣り合う抵抗線ｒ１の端部同士は、径方向内側または径方向外側で交互に接続される。これにより、複数の抵抗線ｒ１が、全体として直列に接続される。

【0044】

第２トルクセンサ６２は、４つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈを有する。４つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈのうち、２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆは、周方向に間隔をあけて配置される。２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。中心軸９から歪みゲージＲｅまでの径方向の距離と、中心軸９から歪みゲージＲｆまでの径方向の距離と、は略同一である。

【0045】

４つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈのうち、他の２つの歪みゲージＲｇ，Ｒｈは、上記の２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆよりも、径方向外側に配置される。２つの歪みゲージＲｇ，Ｒｈは、周方向に間隔をあけて配置される。２つの歪みゲージＲｇ，Ｒｈは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。中心軸９から歪みゲージＲｇまでの径方向の距離と、中心軸９から歪みゲージＲｈまでの径方向の距離と、は略同一である。

【0046】

また、２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｇと、２つの歪みゲージＲｆ，Ｒｈとは、同心かつ線対称に配置される。

【0047】

図６に示すように、歪みゲージＲｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈは、それぞれ、ジグザグに曲折しながら周方向に延びるパターンである。各歪みゲージＲｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈは、周方向に配列された互いに略平行な複数の抵抗線ｒ２を有する。各抵抗線ｒ２は、径方向および周方向の両方の成分を有する方向に延びる。

【0048】

歪みゲージＲｅ，Ｒｈの抵抗線ｒ２は、径方向に対して周方向一方側に傾斜する。歪みゲージＲｆ，Ｒｇの抵抗線ｒ２は、径方向に対して周方向他方側に傾斜する。径方向に対する抵抗線ｒ２の傾斜角度は、例えば４５°である。周方向に隣り合う抵抗線ｒ２の端部同士は、径方向内側または径方向外側で交互に接続される。これにより、複数の抵抗線ｒ２が、全体として直列に接続される。

【0049】

図７は、第１トルクセンサ６１の４つの歪みゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを含む第１ブリッジ回路Ｃ１の回路図である。図７に示すように、４つの歪みゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは、互いに接続されて、第１ブリッジ回路Ｃ１を形成する。

【0050】

歪みゲージＲａと歪みゲージＲｂとは、この順に直列に接続される。歪みゲージＲｃと歪みゲージＲｄとは、この順に直列に接続される。そして、電源電圧の＋極と－極との間において、２つの歪みゲージＲａ，Ｒｂの列と、２つの歪みゲージＲｃ，Ｒｄの列とが、並列に接続される。また、２つの歪みゲージＲａ，Ｒｂの中間点Ｍ１１と、２つの歪みゲージＲｃ，Ｒｄの中間点Ｍ１２との間に、第１電圧計Ｖ１が接続される。

【0051】

各抵抗線ｒ１の抵抗値は、その抵抗線ｒ１が配置される領域にかかるトルクに応じて変化する。例えば、ダイヤフラム部３３に、中心軸９を中心として、周方向の一方側へ向かうトルクがかかると、２つの歪みゲージＲａ，Ｒｄの各抵抗線ｒ１の抵抗値が増加し、他の２つの歪みゲージＲｂ，Ｒｃの各抵抗線ｒ１の抵抗値が低下する。一方、ダイヤフラム部３３に、中心軸９を中心として、周方向の他方側へ向かうトルクがかかると、２つの歪みゲージＲａ，Ｒｄの各抵抗線ｒ１の抵抗値が低下し、他の２つの歪みゲージＲｂ，Ｒｃの各抵抗線ｒ１の抵抗値が増加する。このように、２つの歪みゲージＲａ，Ｒｄと、他の２つの歪みゲージＲｂ，Ｒｃとは、トルクに対して互いに逆向きの抵抗値変化を示す。

【0052】

そして、４つの歪みゲージＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄの各抵抗値が変化すると、２つの歪みゲージＲａ，Ｒｂの中間点Ｍ１１と、２つの歪みゲージＲｃ，Ｒｄの中間点Ｍ１２との間の電位差が変化するので、第１電圧計Ｖ１の計測値も変化する。信号処理回路５２は、この第１電圧計Ｖ１の計測値に基づいて、ダイヤフラム部３３にかかるトルクの向きおよび大きさを検出する。

【0053】

図８は、第２トルクセンサ６２の４つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈを含む第２ブリッジ回路Ｃ２の回路図である。図８に示すように、４つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈは、互いに接続されて、第２ブリッジ回路Ｃ２を形成する。

【0054】

歪みゲージＲｅと歪みゲージＲｆとは、この順に直列に接続される。歪みゲージＲｇと歪みゲージＲｈとは、この順に直列に接続される。そして、電源電圧の＋極と－極との間において、２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆの列と、２つの歪みゲージＲｇ，Ｒｈの列とが、並列に接続される。また、２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆの中間点Ｍ２１と、２つの歪みゲージＲｇ，Ｒｈの中間点Ｍ２２との間に、第２電圧計Ｖ２が接続される。

【0055】

各抵抗線ｒ２の抵抗値は、その抵抗線ｒ２が配置される領域にかかるトルクに応じて変化する。例えば、ダイヤフラム部３３に、中心軸９を中心として、周方向の一方側へ向かうトルクがかかると、２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｈの各抵抗線ｒ２の抵抗値が増加し、他の２つの歪みゲージＲｆ，Ｒｇの各抵抗線ｒ２の抵抗値が低下する。一方、ダイヤフラム部３３に、中心軸９を中心として、周方向の他方側へ向かうトルクがかかると、２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｈの各抵抗線ｒ２の抵抗値が低下し、他の２つの歪みゲージＲｆ，Ｒｇの各抵抗線ｒ２の抵抗値が増加する。このように、２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｈと、他の２つの歪みゲージＲｆ，Ｒｇとは、トルクに対して互いに逆向きの抵抗値変化を示す。

【0056】

そして、４つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆ，Ｒｇ，Ｒｈの各抵抗値が変化すると、２つの歪みゲージＲｅ，Ｒｆの中間点Ｍ２１と、２つの歪みゲージＲｇ，Ｒｈの中間点Ｍ２２との間の電位差が変化するので、第２電圧計Ｖ２の計測値も変化する。信号処理回路５２は、この第２電圧計Ｖ２の計測値に基づいて、ダイヤフラム部３３にかかるトルクの向きおよび大きさを検出する。

【0057】

また、本実施形態の減速機１は、２つのトルクセンサ６１，６２を有する。信号処理回路５２は、２つのトルクセンサ６１，６２の出力信号のうちのいずれか１つを、トルクセンサ６０の出力信号とする。２つのトルクセンサ６１，６２を有することにより、いずれか一方のトルクセンサに異常が発生した場合でも、他方のトルクセンサによってトルクを検出できる。また、いずれか一方のトルクセンサに異常が発生した場合に、当該異常を検出できる。

【0058】

＜３－３．角度センサ＞
角度センサ７０は、減速機１に入力される回転運動の回転角度を検出するためのセンサである。図６に示すように、角度センサ７０は、８つの歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐを有する。８つの歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐは、周方向に間隔をあけて配置される。

【0059】

８つの歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐは、それぞれ、１本の導線により形成される。各歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐは、周方向に沿って円弧状に延びる抵抗線を有する。ただし、各歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐにおいて、周方向に延びる抵抗線が、径方向に繰り返し配置されていてもよい。また、各歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐの抵抗線は、径方向に延びていてもよい。また、各歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐにおいて、径方向に延びる抵抗線が、周方向に繰り返し配置されていてもよい。

【0060】

８つの歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐのうち、互いに隣接しない４つの歪みゲージＲｉ，Ｒｋ，Ｒｍ，Ｒｏは、互いに接続されて、第３ブリッジ回路Ｃ３を形成する。図９は、第３ブリッジ回路Ｃ３の回路図である。図９に示すように、歪みゲージＲｉと歪みゲージＲｋとは、この順に直列に接続される。歪みゲージＲｏと歪みゲージＲｍとは、この順に直列に接続される。そして、電源電圧の＋極と－極との間において、２つの歪みゲージＲｉ，Ｒｋの列と、２つの歪みゲージＲｏ，Ｒｍの列とが、並列に接続される。また、２つの歪みゲージＲｉ，Ｒｋの中間点Ｍ３１と、２つの歪みゲージＲｏ，Ｒｍの中間点Ｍ３２との間に、第３電圧計Ｖ３が接続される。

【0061】

８つの歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐのうち、残りの４つの歪みゲージＲｊ，Ｒｌ，Ｒｎ，Ｒｐは、互いに接続されて、第４ブリッジ回路Ｃ４を形成する。図１０は、第４ブリッジ回路Ｃ４の回路図である。図１０に示すように、歪みゲージＲｐと歪みゲージＲｎとは、この順に直列に接続される。歪みゲージＲｊと歪みゲージＲｌとは、この順に直列に接続される。そして、電源電圧の＋極と－極との間において、２つの歪みゲージＲｐ，Ｒｎの列と、２つの歪みゲージＲｊ，Ｒｌの列とが、並列に接続される。また、２つの歪みゲージＲｐ，Ｒｎの中間点Ｍ４１と、２つの歪みゲージＲｊ，Ｒｌの中間点Ｍ４２との間に、第４電圧計Ｖ４が接続される。

【0062】

減速機１の駆動時には、フレックスギア３０のダイヤフラム部３３に、周方向に伸長する部分（以下「伸長部」と称する）と、周方向に収縮する部分（以下「収縮部」と称する）とが、発生する。具体的には、２つの伸長部と２つの収縮部とが、周方向に交互に発生する。すなわち、伸長部と収縮部とは、中心軸９を中心として、周方向に９０°の間隔で交互に発生する。そして、これらの伸長部および収縮部の発生する箇所が、上述した第１回転速度で回転する。

【0063】

８つの歪みゲージＲｉ，Ｒｊ，Ｒｋ，Ｒｌ，Ｒｍ，Ｒｎ，Ｒｏ，Ｒｐの各抵抗値は、ダイヤフラム部３３の周方向の伸縮に応じて変化する。例えば、上述した伸長部が、ある歪みゲージと重なるときには、その歪みゲージの抵抗値が増加する。また、上述した収縮部が、ある歪みゲージと重なるときには、その歪みゲージの抵抗値が低下する。

【0064】

図６の例では、収縮部が歪みゲージＲｉ，Ｒｍと重なるときには、伸長部が歪みゲージＲｋ，Ｒｏと重なる。また、伸長部が歪みゲージＲｉ，Ｒｍと重なるときには、収縮部が歪みゲージＲｋ，Ｒｏと重なる。したがって、第３ブリッジ回路Ｃ３では、歪みゲージＲｉ，Ｒｍと、歪みゲージＲｋ，Ｒｏとが、逆向きの抵抗値変化を示す。

【0065】

また、図６の例では、収縮部が歪みゲージＲｐ，Ｒｌと重なるときには、伸長部が歪みゲージＲｎ，Ｒｊと重なる。また、伸長部が歪みゲージＲｐ，Ｒｌと重なるときには、収縮部が歪みゲージＲｎ，Ｒｊと重なる。したがって、第４ブリッジ回路Ｃ４では、歪みゲージＲｐ，Ｒｌと、歪みゲージＲｎ，Ｒｊとが、逆向きの抵抗値変化を示す。

【0066】

図１１は、第３ブリッジ回路Ｃ３の第３電圧計Ｖ３の計測値ｖ３と、第４ブリッジ回路Ｃ４の第４電圧計Ｖ４の計測値ｖ４との、時間変化を示したグラフである。図１１のグラフの横軸は、時刻を示す。図１１のグラフの縦軸は、電圧値を示す。減速機１の駆動時には、図１１のように、第３電圧計Ｖ３および第４電圧計Ｖ４から、それぞれ、周期的に変化する正弦波状の計測値ｖ３，ｖ４が出力される。この計測値ｖ３，ｖ４の周期Ｔは、上述した第１回転速度の周期の１／２倍に相当する。また、第３電圧計Ｖ３の計測値ｖ３の位相に対して、第４電圧計Ｖ４の計測値ｖ４の位相が、第１回転速度の１／８周期分（計測値ｖ３，ｖ４の１／４周期分）進んでいるか、それとも第１回転速度の１／８周期分（計測値ｖ３，ｖ４の１／４周期分）遅れているかにより、入力される回転運動の向きを判断できる。

【0067】

信号処理回路５２は、これらの第３電圧計Ｖ３の計測値ｖ３および第４電圧計Ｖ４の計測値ｖ４に基づいて、減速機１に入力される回転運動の回転角度を検出する。具体的には、信号処理回路５２は、第３電圧計Ｖ３の計測値ｖ３および第４電圧計Ｖ４の計測値ｖ４の組み合わせと、回転角度とを対応づけた関数テーブルを記憶している。信号処理回路５２は、当該関数テーブルに、計測値ｖ３，ｖ４を入力することにより、回転角度を出力する。

【0068】

減速機１の駆動時には、フレックスギア３０に周期的な撓み変形が生じる。このため、上述した第１トルクセンサ６１の出力信号および第２トルクセンサ６２の出力信号には、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３０の周期的な撓み変形に起因する誤差成分（リップル誤差）とが含まれる。当該リップル誤差は、減速機１に入力される回転運動の回転角度に応じて、正弦波状に変化する。

【0069】

そこで、信号処理回路５２は、角度センサ７０により検出された回転角度に応じて、上述したリップル誤差を算出する。その後、第１トルクセンサ６１および第２トルクセンサ６２の出力信号を、算出されたリップル誤差を用いて補正する。具体的には、信号処理回路５２は、第１トルクセンサ６１および第２トルクセンサ６２の出力信号を、リップル誤差をキャンセルする方向に、増加または減少させる。その結果、信号処理回路５２は、フレックスギア３０にかかるトルクを、より精度よく出力できる。

【0070】

なお、信号処理回路５２は、上述した回転角度を演算することなく、第３電圧計Ｖ３および第４電圧計Ｖ４の各計測値ｖ３，ｖ４に所定の係数をかけて、第１トルクセンサ６１および第２トルクセンサ６２の出力信号に、合成してもよい。このようにすれば、回転角度の演算にかかる処理負担が削減される。したがって、信号処理回路５２の演算速度を向上させることができる。

【0071】

＜３－４．スラストセンサ＞
スラストセンサ８０は、フレックスギア３０にかかるスラスト力を検出するためのセンサである。すなわち、スラストセンサ８０は、フレックスギア３０にかかるスラスト力に応じて出力信号が変化するセンサである。スラスト力とは、軸方向の力のことである。図６に示すように、本実施形態のスラストセンサ８０は、第１スラストセンサ８１と、第２スラストセンサ８２とを有する。

【0072】

第１スラストセンサ８１は、４つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔを有する。４つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔのうち、２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒは、トルクセンサ６０の径方向外側に配置される。つまり、２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒは、ダイヤフラム部３３の径方向外端部に配置されるのが好ましい。また、２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒは、周方向に間隔をあけて配置される。２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。中心軸９から歪みゲージＲｑまでの径方向の距離と、中心軸９から歪みゲージＲｒまでの径方向の距離と、は略同一である。

【0073】

４つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔのうち、他の２つの歪みゲージＲｓ，Ｒｔは、トルクセンサ６０の径方向内側に配置される。つまり、２つの歪みゲージＲｓ，Ｒｔは、ダイヤフラム部３３の径方向内端部に配置されるのが好ましい。また、２つの歪みゲージＲｓ，Ｒｔは、周方向に間隔をあけて配置される。２つの歪みゲージＲｓ，Ｒｔは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。中心軸９から歪みゲージＲｓまでの径方向の距離と、中心軸９から歪みゲージＲｔまでの径方向の距離と、は略同一である。

【0074】

すなわち、２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒと、２つの歪みゲージＲｓ，Ｒｔとは、径方向に間隔をあけて配置される。

【0075】

図６に示すように、歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔは、それぞれ、ジグザグに曲折しながら周方向に延びるパターンである。各歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔは、周方向に配列された互いに略平行な複数の抵抗線ｒ３を有する。各抵抗線ｒ３は、径方向に延びる。周方向に隣り合う抵抗線ｒ３の端部同士は、径方向内側または径方向外側で交互に接続される。これにより、複数の抵抗線ｒ３が、全体として直列に接続される。

【0076】

第２スラストセンサ８２は、４つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘを有する。４つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘのうち、２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖは、上述した歪みゲージＲｑ，Ｒｒの径方向外側に配置される。また、２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖは、周方向に間隔をあけて配置される。２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。中心軸９から歪みゲージＲｕまでの径方向の距離と、中心軸９から歪みゲージＲｖまでの径方向の距離と、は略同一である。

【0077】

４つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘのうち、他の２つの歪みゲージＲｗ，Ｒｘは、上述した歪みゲージＲｓ，Ｒｔの径方向内側に配置される。また、２つの歪みゲージＲｗ，Ｒｘは、周方向に間隔をあけて配置される。２つの歪みゲージＲｗ，Ｒｘは、それぞれ、中心軸９を中心とする約１８０°の範囲に、半円弧状に設けられている。中心軸９から歪みゲージＲｗまでの径方向の距離と、中心軸９から歪みゲージＲｘまでの径方向の距離と、は略同一である。

【0078】

すなわち、２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖと、２つの歪みゲージＲｗ，Ｒｘとは、径方向に間隔をあけて配置される。

【0079】

図６に示すように、歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘは、それぞれ、ジグザグに曲折しながら周方向に延びるパターンである。各歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘは、周方向に配列された互いに略平行な複数の抵抗線ｒ４を有する。各抵抗線ｒ４は、径方向に延びる。周方向に隣り合う抵抗線ｒ４の端部同士は、径方向内側または径方向外側で交互に接続される。これにより、複数の抵抗線ｒ４が、全体として直列に接続される。

【0080】

図１２は、第１スラストセンサ８１の４つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔを含む第５ブリッジ回路Ｃ５の回路図である。図１２に示すように、４つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔは、互いに接続されて、第５ブリッジ回路Ｃ５を形成する。

【0081】

歪みゲージＲｑと歪みゲージＲｓとは、この順に直列に接続される。歪みゲージＲｔと歪みゲージＲｒとは、この順に直列に接続される。そして、電源電圧の＋極と－極との間において、２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｓの列と、２つの歪みゲージＲｔ，Ｒｒの列とが、並列に接続される。また、２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｓの中間点Ｍ５１と、２つの歪みゲージＲｔ，Ｒｒの中間点Ｍ５２との間に、第５電圧計Ｖ５が接続される。

【0082】

第１スラストセンサ８１の４つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔに含まれる複数の抵抗線ｒ３は、いずれも径方向に延びる。このため、周方向のトルクによる歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔの抵抗値の変化は、極めて小さい。ただし、フレックスギア３０のダイヤフラム部３３が軸方向に変位すると、歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔの抵抗値が変化する。

【0083】

具体的には、ダイヤフラム部３３の径方向内端部が、インタナルギア２０へ近づく方向に変位すると、４つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔのうち、外側の２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒの抵抗値が増加し、内側の２つの歪みゲージＲｓ，Ｒｔの抵抗値が低下する。一方、ダイヤフラム部３３の径方向内端部が、インタナルギア２０から遠ざかる方向に変位すると、４つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔのうち、外側の２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒの抵抗値が低下し、内側の２つの歪みゲージＲｓ，Ｒｔの抵抗値が増加する。このように、外側の２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒと、内側の２つの歪みゲージＲｓ，Ｒｔとは、ダイヤフラム部３３の軸方向の変位に対して互いに逆向きの抵抗値変化を示す。

【0084】

そして、４つの歪みゲージＲｑ，Ｒｒ，Ｒｓ，Ｒｔの各抵抗値が変化すると、２つの歪みゲージＲｑ，Ｒｓの中間点Ｍ５１と、２つの歪みゲージＲｔ，Ｒｒの中間点Ｍ５２との間の電位差が変化するので、第５電圧計Ｖ５の計測値も変化する。信号処理回路５２は、この第５電圧計Ｖ５の計測値に基づいて、フレックスギア３０にかかるスラスト力の向きおよび大きさを検出する。

【0085】

図１３は、第２スラストセンサ８２の４つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘを含む第６ブリッジ回路Ｃ６の回路図である。図１３に示すように、４つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘは、互いに接続されて、第６ブリッジ回路Ｃ６を形成する。

【0086】

歪みゲージＲｕと歪みゲージＲｗとは、この順に直列に接続される。歪みゲージＲｘと歪みゲージＲｖとは、この順に直列に接続される。そして、電源電圧の＋極と－極との間において、２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｗの列と、２つの歪みゲージＲｘ，Ｒｖの列とが、並列に接続される。また、２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｗの中間点Ｍ６１と、２つの歪みゲージＲｘ，Ｒｖの中間点Ｍ６２との間に、第６電圧計Ｖ６が接続される。

【0087】

第２スラストセンサ８２の４つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘに含まれる複数の抵抗線ｒ４は、いずれも径方向に延びる。このため、周方向のトルクによる歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘの抵抗値の変化は、極めて小さい。ただし、フレックスギア３０のダイヤフラム部３３が軸方向に変位すると、歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘの抵抗値が変化する。

【0088】

具体的には、ダイヤフラム部３３の径方向内端部が、インタナルギア２０へ近づく方向に変位すると、４つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘのうち、外側の２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖの抵抗値が増加し、内側の２つの歪みゲージＲｗ，Ｒｘの抵抗値が低下する。一方、ダイヤフラム部３３の径方向内端部が、インタナルギア２０から遠ざかる方向に変位すると、４つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘのうち、外側の２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖの抵抗値が低下し、内側の２つの歪みゲージＲｗ，Ｒｘの抵抗値が増加する。このように、外側の２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖと、内側の２つの歪みゲージＲｗ，Ｒｘとは、ダイヤフラム部３３の軸方向の変位に対して互いに逆向きの抵抗値変化を示す。

【0089】

そして、４つの歪みゲージＲｕ，Ｒｖ，Ｒｗ，Ｒｘの各抵抗値が変化すると、２つの歪みゲージＲｕ，Ｒｗの中間点Ｍ６１と、２つの歪みゲージＲｘ，Ｒｖの中間点Ｍ６２との間の電位差が変化するので、第６電圧計Ｖ６の計測値も変化する。信号処理回路５２は、この第６電圧計Ｖ６の計測値に基づいて、フレックスギア３０にかかるスラスト力の向きおよび大きさを検出する。

【0090】

また、信号処理回路５２は、２つのスラストセンサ８１，８２のいずれか一方により検出されたスラスト力に応じて、第１トルクセンサ６１および第２トルクセンサ６２の出力信号を補正する。具体的には、第１トルクセンサ６１および第２トルクセンサ６２の出力信号を、ダイヤフラム部３３の軸方向の変位の影響をキャンセルする方向に、増加または減少させる。これにより、信号処理回路５２は、フレックスギア３０にかかるトルクを、より精度よく出力できる。

【0091】

また、本実施形態の減速機１は、２つのスラストセンサ８１，８２を有する。信号処理回路５２は、２つのスラストセンサ８１，８２の出力信号のうちのいずれか１つを、スラストセンサ８０の出力信号とする。２つのスラストセンサ８１，８２を有することにより、いずれか一方のスラストセンサに異常が発生した場合でも、他方のスラストセンサによってスラスト力を検出できる。また、いずれか一方のスラストセンサに異常が発生した場合に、当該異常を検出できる。

【0092】

＜３－５．温度センサ＞
温度センサ９０は、フレックスギア３０の温度を検出するセンサである。すなわち、温度センサ９０は、フレックスギア３０の温度に応じて出力信号が変化するセンサである。図６に示すように、本実施形態の温度センサ９０は、第１温度センサ９１と、第２温度センサ９２とを有する。

【0093】

第１温度センサ９１は、１本の抵抗線ｒ５を有する。抵抗線ｒ５は、トルクセンサ６０よりも径方向内側に配置される。抵抗線ｒ５は、中心軸９を中心とする約３６０°の範囲に、円弧状に設けられている。このため、ダイヤフラム部３３が周方向、径方向、または軸方向に変位した場合でも、抵抗線ｒ５の抵抗値は、殆ど変化しない。したがって、抵抗線ｒ５の抵抗値は、温度による変化が支配的となる。信号処理回路５２は、抵抗線ｒ５と固定抵抗とにより構成されるブリッジ回路からの出力信号に基づき、抵抗線ｒ５の抵抗値を測定する。そして、信号処理回路５２は、測定された抵抗値に基づいてフレックスギア３０の温度を検出する。

【0094】

第２温度センサ９２は、１本の抵抗線ｒ６を有する。抵抗線ｒ６は、トルクセンサ６０よりも径方向外側に配置される。抵抗線ｒ６は、中心軸９を中心とする約３６０°の範囲に、円弧状に設けられている。このため、ダイヤフラム部３３が周方向、径方向、または軸方向に変位した場合でも、抵抗線ｒ６の抵抗値は、殆ど変化しない。したがって、抵抗線ｒ６の抵抗値は、温度による変化が支配的となる。信号処理回路５２は、抵抗線ｒ６と固定抵抗とにより構成されるブリッジ回路からの出力信号に基づき、抵抗線ｒ６の抵抗値を測定する。そして、信号処理回路５２は、測定された抵抗値に基づいてフレックスギア３０の温度を検出する。

【0095】

また、信号処理回路５２は、２つの温度センサ９１，９２のいずれか一方により検出された温度に応じて、第１トルクセンサ６１および第２トルクセンサ６２の出力信号を補正する。具体的には、第１トルクセンサ６１および第２トルクセンサ６２の出力信号を、温度による影響をキャンセルする方向に、増加または減少させる。これにより、信号処理回路５２は、フレックスギア３０にかかるトルクを、より精度よく出力できる。

【0096】

また、本実施形態の減速機１は、２つの温度センサ９１，９２を有する。信号処理回路５２は、２つの温度センサ９１，９２の出力信号のうちのいずれか１つを、温度センサ９０の出力信号とする。２つの温度センサ９１，９２を有することにより、いずれか一方の温度センサに異常が発生した場合でも、他方の温度センサによってフレックスギア３０の温度を検出できる。また、いずれか一方の温度センサに異常が発生した場合に、当該異常を検出できる。

【0097】

＜４．制御ユニットによる制御について＞
制御ユニット２は、上記のセンサ５０の検出値に基づいて、モータ１０３を制御する。図１４は、制御ユニット２による当該制御の流れを示すフローチャートである。

【0098】

制御ユニット２は、２つのセンサの出力信号の差が、所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、制御ユニット２は、２つの温度センサ９１，９２の出力信号の差が、予め記憶部２０３に記憶された第１閾値以上であるか否かを判定する。また、制御ユニット２は、２つのトルクセンサ６１，６２の出力信号の差が、予め記憶部２０３に記憶された第２閾値以上であるか否かを判定する。また、制御ユニット２は、２つのスラストセンサ８１，８２の出力信号の差が、予め記憶部２０３に記憶された第３閾値以上であるか否かを判定する。

【0099】

そして、２つのセンサの出力信号の差が、上記の閾値以上になった場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、制御ユニット２は、アラート制御を行う（ステップＳ２）。アラート制御は、例えば、アラートの出力である。アラートの出力とは、ディスプレイへのアラートの表示であってもよく、警告ランプの点灯であってもよく、あるいは、警告音の鳴動であってもよい。また、アラート制御は、制御ユニット２が、駆動装置１００の動作を停止または制限することであってもよい。また、アラート制御は、人間が知覚できる情報を発することなく、駆動装置１００の動作を制御する場合であってもよい。

【0100】

具体的には、制御ユニット２は、２つの温度センサ９１，９２の出力信号の差が、第１閾値以上になった場合、アラート制御を行う。また、制御ユニット２は、２つのトルクセンサ６１，６２の出力信号の差が、第２閾値以上になった場合、アラート制御を行う。また、制御ユニット２は、２つのスラストセンサ８１，８２の出力信号の差が、第３閾値以上になった場合、アラート制御を行う。

【0101】

２つのセンサの出力信号の差が、閾値以上になった場合は、２つのセンサのいずれか一方が故障している可能性がある。このため、制御ユニット２は、上記のアラート制御を行う。これにより、駆動装置１００のユーザが、故障の有無を確認したり、故障に対応したりすることができる。また、場合によっては、ユーザが駆動装置１００の異常を確認する必要無く、駆動装置１００の動作を制御するものであってもよい。

【0102】

ステップＳ１において、２つのセンサの出力信号の差が閾値以上になっていない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、制御ユニット２は、次に、センサ５０の出力信号の値が、所定の許容範囲から外れているか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、制御ユニット２は、温度センサ９０の出力信号の値が、予め記憶部２０３に記憶された第１許容範囲から外れているか否かを判定する。また、制御ユニット２は、トルクセンサ６０の出力信号の値が、予め記憶部２０３に記憶された第２許容範囲から外れているか否かを判定する。また、制御ユニット２は、スラストセンサ８０の出力信号の値が、予め記憶部２０３に記憶された第３許容範囲から外れているか否かを判定する。

【0103】

そして、センサ５０の出力信号の値が、上記の許容範囲から外れている場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、制御ユニット２は、アラート制御を行う（ステップＳ４）。アラート制御は、例えば、アラートの出力である。アラートの出力とは、ディスプレイへのアラートの表示であってもよく、警告ランプの点灯であってもよく、あるいは、警告音の鳴動であってもよい。また、アラート制御は、制御ユニット２が、駆動装置１００の動作を停止または制限することであってもよい。また、アラート制御は、人間が知覚できる情報を発することなく、駆動装置１００の動作を制御する場合であってもよい。

【0104】

具体的には、制御ユニット２は、温度センサ９０の出力信号の値が、第１許容範囲から外れた場合に、アラート制御を行う。また、制御ユニット２は、トルクセンサ６０の出力信号の値が、第２許容範囲から外れた場合に、アラート制御を行う。また、制御ユニット２は、スラストセンサ８０の出力信号の値が、第３許容範囲から外れた場合に、アラート制御を行う。

【0105】

温度センサ９０の出力信号の値が、第１許容範囲から外れた場合は、フレックスギア３０の温度が正常でないことを示す。トルクセンサ６０の出力信号の値が、第２許容範囲から外れた場合は、フレックスギア３０にかかるトルクが正常でないことを示す。また、スラストセンサ８０の出力信号の値が、第３許容範囲から外れた場合は、フレックスギア３０にかかるスラスト力が正常でないことを示す。このため、制御ユニット２は、上記のアラート制御を行う。これにより、駆動装置１００のユーザが、当該状況に対処できる。また、場合によっては、ユーザが駆動装置１００の異常を確認する必要無く、駆動装置１００の動作を制御するものであってもよい。

【0106】

ステップＳ３において、センサ５０の出力信号の値が許容範囲から外れていない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、制御ユニット２は、センサ５０の出力信号に基づいて、モータ１０３の制御を行う（ステップＳ５）。

【0107】

具体的には、制御ユニット２は、温度センサ９０の検出信号に基づいて、モータ１０３を制御する。温度センサ９０の検出信号は、温度の変化によるアーム１０２の膨張量または収縮量と相関がある。特に、温度センサ９０は、モータ１０３よりもアーム１０２に近い位置に配置されている。このため、温度センサ９０の検出信号は、アーム１０２の膨張量または収縮量を精度よく反映した信号となっている。したがって、温度センサ９０の検出信号に基づいて、モータ１０３を制御することで、温度の変化によるアーム１０２の膨張量または収縮量を考慮した制御を、精度よく行うことができる。

【0108】

また、制御ユニット２は、トルクセンサ６０の検出信号に基づいて、モータ１０３を制御する。トルクセンサ６０の検出信号は、アーム１０２の回転方向の揺れによりフレックスギア３０にかかるトルクを反映している。特に、トルクセンサ６０は、モータ１０３よりもアーム１０２に近い位置に配置されている。このため、トルクセンサ６０の検出信号は、アーム１０２の回転方向の揺れを精度よく反映した信号となっている。したがって、トルクセンサ６０の検出信号に基づいて、モータ１０３を制御することで、アーム１０２の回転方向の揺れを考慮した制御を、精度よく行うことができる。

【0109】

また、本実施形態のセンサ５０は、減速機１のフレックスギア３０に貼り付けられている。センサ５０は、減速機１自体の状態を検知するためにも使用でき、かつ、上記のようにアーム１０２の状態を検知するためにも使用できる。したがって、減速機１自体の状態を検知するためのセンサと、アーム１０２の状態を検知するためのセンサとを、別々に設ける必要がない。これにより、駆動装置１００に搭載されるセンサの数を低減できる。また、駆動装置１００にセンサを搭載する場合の構成を簡易にできる。

【0110】

＜５．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態には限定されない。以下では、種々の変形例について、上記実施形態との相違点を中心に説明する。

【0111】

＜５－１．第１変形例＞
図１５は、第１変形例に係る駆動装置１００の概要図である。図１５のように、駆動装置１００は、複数のモータと、複数のモータのそれぞれから出力される回転運動を減速する複数の減速機と、複数の減速機のそれぞれから出力される回転運動により動作する複数の対象物と、を有していてもよい。図１５の例では、駆動装置１００は、２つのモータ１０３Ａ，１０３Ｂと、２つのモータ１０３Ａ，１０３Ｂのそれぞれから出力される回転運動を減速する２つの減速機１Ａ，１Ｂと、２つの減速機１Ａ，１Ｂのそれぞれから出力される回転運動により動作する２つのアーム１０２Ａ，１０２Ｂと、を有する。

【0112】

アーム１０２Ａは、ベースフレーム１０１に対して、回動可能に支持されている。モータ１０３Ａおよび減速機１Ａは、ベースフレーム１０１とアーム１０２Ａとの間の第１関節部に、組み込まれている。モータ１０３Ａに駆動電流が供給されると、モータ１０３Ａから回転運動が出力される。減速機１Ａは、モータ１０３Ａから出力される回転運動を減速して、アーム１０２Ａへ伝達する。これにより、ベースフレーム１０１に対してアーム１０２Ａが、減速後の速さで回動する。すなわち、アーム１０２Ａは、減速機１Ａから出力される回転運動により動作する対象物である。

【0113】

アーム１０２Ｂは、アーム１０２Ａに対して、回動可能に支持されている。モータ１０３Ｂおよび減速機１Ｂは、アーム１０２Ａとアーム１０２Ｂとの間の第２関節部に、組み込まれている。モータ１０３Ｂに駆動電流が供給されると、モータ１０３Ｂから回転運動が出力される。減速機１Ｂは、モータ１０３Ｂから出力される回転運動を減速して、アーム１０２Ｂへ伝達する。これにより、アーム１０２Ａに対してアーム１０２Ｂが、減速後の速さで回動する。すなわち、アーム１０２Ｂは、減速機１Ｂから出力される回転運動により動作する対象物である。

【0114】

この場合、制御ユニット２は、第２関節部の減速機１Ｂに搭載されたセンサ５０の検出値に基づいて、第１関節部のモータ１０３Ａを制御してもよい。このようにすれば、最も先端側に位置する対象物であるアーム１０２Ｂの回転方向の揺れ、軸方向の振動、膨張量または収縮量を考慮して、第１関節部のモータ１０３Ａを制御できる。これにより、アーム１０２Ｂの先端の位置を、より精度よく制御できる。

【0115】

また、制御ユニット２は、第１関節部の減速機１Ａに搭載されたセンサ５０と、第２関節部の減速機１Ｂに搭載されたセンサ５０と、の両方の検出値に基づいて、第１関節部のモータ１０３Ａを制御してもよい。

【0116】

このように、制御ユニット２は、複数の減速機１のうちの少なくとも１つの減速機１に搭載されたセンサ５０の検出値に基づいて、複数のモータ１０３のうちの少なくとも１つのモータ１０３を制御してもよい。

【0117】

＜５－２．他の変形例＞
上記の実施形態では、１つの駆動装置１００が、１つの制御ユニット２を有していた。しかしながら、制御ユニット２は、複数の駆動装置１００を統合的に制御するシステムであってもよい。

【0118】

上記の実施形態では、センサ５０が、トルクセンサ６０、角度センサ７０、スラストセンサ８０、および温度センサ９０を有していた。しかしながら、センサ５０は、トルクセンサ６０、角度センサ７０、スラストセンサ８０、および温度センサ９０のうちの一部のセンサのみを有していてもよい。

【0119】

上記の実施形態では、トルクセンサ６０は、第１トルクセンサ６１と第２トルクセンサ６２とを有していた。しかしながら、トルクセンサ６０は、第１トルクセンサ６１および第２トルクセンサ６２のうちのいずれか１つのみであってもよい。

【0120】

上記の実施形態では、スラストセンサ８０は、第１スラストセンサ８１と第２スラストセンサ８２とを有していた。しかしながら、スラストセンサ８０は、第１スラストセンサ８１および第２スラストセンサ８２のうちのいずれか１つのみであってもよい。

【0121】

上記の実施形態では、温度センサ９０は、第１温度センサ９１と第２温度センサ９２とを有していた。しかしながら、温度センサ９０は、第１温度センサ９１および第２温度センサ９２のうちのいずれか１つのみであってもよい。

【0122】

上記の実施形態では、フレックスギア３０にセンサ５０が取り付けられていた。しかしながら、フレックスギア３０に代えてインタナルギア２０に、センサ５０が取り付けられていてもよい。

【0123】

上記実施形態の減速機１は、フレックスギア３０がベースフレーム１０１に固定され、インタナルギア２０が減速後の第２回転速度で回転していた。しかしながら、インタナルギア２０がベースフレーム１０１に固定され、フレックスギア３０が減速後の第２回転速度で回転してもよい。

【0124】

上記実施形態のフレックスギア３０は、ダイヤフラム部３３が、胴部３１から径方向外側へ向けて広がる、いわゆる「ハット型」のギアであった。しかしながら、フレックスギア３０は、ダイヤフラム部３３が、胴部３１から径方向内側へ向けて広がる、いわゆる「カップ型」のギアであってもよい。

【0125】

上記実施形態では、駆動装置１００が、アームを有する産業用ロボットであった。しかしながら、駆動装置１００は、アシストスーツや無人搬送台車などの他の装置であってもよい。

【0126】

その他、モータ、減速機、駆動装置、および制御ユニットの細部の構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変更してもよい。また、上記の実施形態および変形例に登場した要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

【0127】

＜６．総括＞
本技術は、以下の構成をとることが可能である。

【0128】

（１）モータと、前記モータから出力される回転運動を減速する減速機と、前記減速機から出力される回転運動により動作する対象物と、を有する駆動装置の制御ユニットであって、前記減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて前記モータを制御する、制御ユニット。

【0129】

（２）複数のモータと、前記複数のモータのそれぞれから出力される回転運動を減速する複数の減速機と、前記複数の減速機のそれぞれから出力される回転運動により動作する複数の対象物と、を有する駆動装置の制御ユニットであって、前記複数の減速機のうちの少なくとも１つの減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて、前記複数のモータのうちの少なくとも１つのモータを制御する、制御ユニット。

【0130】

（３）（１）または（２）に記載の制御ユニットであって、前記センサは、前記減速機のギアに搭載された歪みゲージを含む、制御ユニット。

【0131】

（４）（１）から（３）までのいずれか１つに記載の制御ユニットであって、前記センサは、前記ギアの温度に応じて出力信号が変化する温度センサである、制御ユニット。

【0132】

（５）（４）に記載の制御ユニットであって、前記減速機は、２つの前記温度センサを有し、前記制御ユニットは、前記２つの温度センサの出力信号の差が、所定の閾値以上になった場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【0133】

（６）（４）または（５）に記載の制御ユニットであって、前記温度センサの出力信号の値が、所定の許容範囲から外れた場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【0134】

（７）（１）から（３）までのいずれか１つに記載の制御ユニットであって、前記センサは、前記ギアにかかるトルクに応じて出力信号が変化するトルクセンサである、制御ユニット。

【0135】

（８）（７）に記載の制御ユニットであって、前記減速機は、２つの前記トルクセンサを有し、前記制御ユニットは、前記２つのトルクセンサの出力信号の差が、所定の閾値以上になった場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【0136】

（９）（７）または（８）に記載の制御ユニットであって、前記トルクセンサの出力信号の値が、所定の許容範囲から外れた場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【0137】

（１０）（１）から（３）までのいずれか１つに記載の制御ユニットであって、前記センサは、前記ギアにかかるスラスト力に応じて出力信号が変化するスラストセンサである、制御ユニット。

【0138】

（１１）（１０）に記載の制御ユニットであって、前記減速機は、２つの前記スラストセンサを有し、前記制御ユニットは、前記２つのスラストセンサの出力信号の差が、所定の閾値以上になった場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【0139】

（１２）（１０）または（１１）に記載の制御ユニットであって、前記スラストセンサの出力信号の値が、所定の許容範囲から外れた場合に、アラート制御を行う、制御ユニット。

【0140】

（１３）（１）から（１２）までのいずれか１つに記載の制御ユニットと、前記モータと、前記減速機と、前記対象物と、を備えた駆動装置。

【0141】

（１４）モータと、前記モータから出力される回転運動を減速する減速機と、前記減速機から出力される回転運動により動作する対象物と、を有する駆動装置の制御方法であって、前記減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて前記モータを制御する、制御方法。

【0142】

（１５）複数のモータと、前記複数のモータのそれぞれから出力される回転運動を減速する複数の減速機と、前記複数の減速機のそれぞれから出力される回転運動により動作する複数の対象物と、を有する駆動装置の制御方法であって、前記複数の減速機のうちの少なくとも１つの減速機に搭載されたセンサの検出値に基づいて、前記複数のモータのうちの少なくとも１つのモータを制御する、制御方法。

【産業上の利用可能性】

【0143】

本発明は、制御ユニット、駆動装置、および制御方法に利用できる。

【符号の説明】

【0144】

１，１Ａ，１Ｂ 減速機
２ 制御ユニット
９ 中心軸
１０ 入力シャフト
２０ インタナルギア
３０ フレックスギア
４０ 波動発生器
５０ センサ
５１ センサ基板
５２ 信号処理回路
６０，６１，６２ トルクセンサ
７０ 角度センサ
８０，８１，８２ スラストセンサ
９０，９１，９２ 温度センサ
１００ 駆動装置
１０１ ベースフレーム
１０２，１０２Ａ，１０２Ｂ アーム
１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ モータ
Ｃ１－Ｃ６ ブリッジ回路
Ｒａ－Ｒｘ 歪みゲージ
Ｖ１－Ｖ６ 電圧計
ｒ１－ｒ６ 抵抗線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】