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技術 センサーデバイス、力検出装置、およびロボット

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 松沢明神谷俊幸河合宏紀
出願日 2017年7月19日 (1年5ヶ月経過) 出願番号 2017-139728
公開日 2017年10月12日 (1年3ヶ月経過) 公開番号 2017-187510
状態 特許登録済
技術分野 力の測定一般 特定の目的に適した力の測定 マニプレータ
主要キーワード 変換出力回路 対荷重性 アナログ回路基板 各変換出力 アーム要素 感圧導電体 被加工部品 部品加工装置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年10月12日)のものです。
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図面 (18)

課題

導電性ペースト断線を抑制または防止することができ、信頼性の高いセンサーデバイス力検出装置ロボット電子部品搬送装置電子部品検査装置および部品加工装置を提供すること。

解決手段

本発明のセンサーデバイス6は、複数の圧電体と、前記各圧電体の間に形成された内部電極とを有する電荷出力素子10と、電荷出力素子10を収納するパッケージ60と、前記複数の内部電極と電気的に接続された第1の導電性部材65と、第1の導電性部材65と出力端子とを電気的に接続し、第1の導電性部材65よりも弾性率が低い第2の導電性部材66とを有している。また、第1の導電性部材65のヤング率は、3.4GPa以上5.0GPaであり、第2の導電性部材66のヤング率は、0.1GPa以上0.2GPa以下である。

概要

背景

近年、生産効率向上を目的として、工場等の生産施設への産業用ロボット導入が進められている。このような産業ロボットは、1軸または複数軸方向に対して駆動可能なアームと、アーム先端側に取り付けられる、ハンド部品検査用器具または部品搬送用器具等のエンドエフェクタとを備えており、部品の組み付け作業部品加工作業等の部品製造作業、部品搬送作業および部品検査作業等を実行することができる。

このような産業用ロボットにおいては、例えば、アームとエンドエフェクタとの間に、力検出装置が設けられている。産業用ロボットに用いられる力検出装置としては、例えば、特許文献1に開示されているような力検出装置が用いられる。特許文献1に記載の力検出装置の素子は、複数の圧電基板と、それらの間に設けられた複数の内部電極とで構成された積層体を有している。積層体の側面には、内部電極の側面と電気的に接続された配線が設けられており、この配線は、例えば、導電性ペーストにより構成されており、外部回路等に接続されている。
しかしながら、このような素子では、内部電極は、比較的薄いものであるため、配線と十分に電気的に接続されないおそれがある。さらに、導電性ペーストは、応力が生じた際、その応力によって破断断線)するおそれがある。

概要

導電性ペーストが断線を抑制または防止することができ、信頼性の高いセンサーデバイス、力検出装置、ロボット電子部品搬送装置電子部品検査装置および部品加工装置を提供すること。本発明のセンサーデバイス6は、複数の圧電体と、前記各圧電体の間に形成された内部電極とを有する電荷出力素子10と、電荷出力素子10を収納するパッケージ60と、前記複数の内部電極と電気的に接続された第1の導電性部材65と、第1の導電性部材65と出力端子とを電気的に接続し、第1の導電性部材65よりも弾性率が低い第2の導電性部材66とを有している。また、第1の導電性部材65のヤング率は、3.4GPa以上5.0GPaであり、第2の導電性部材66のヤング率は、0.1GPa以上0.2GPa以下である。

目的

本発明の目的は、導電性部材が断線を抑制または防止することができ、信頼性の高いセンサーデバイス、力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数の圧電体と、前記複数の圧電体の間に形成された内部電極と、出力端子を有し、前記複数の圧電体を収納するパッケージと、前記複数の内部電極と電気的に接続された第1の導電性部材と、前記第1の導電性部材と前記出力端子とを電気的に接続し、前記第1の導電性部材よりも弾性率が低い第2の導電性部材と、を備えることを特徴とするセンサーデバイス

請求項2

前記第1の導電性部材のヤング率は、3.4GPa以上5.0GPaであり、前記第2の導電性部材のヤング率は、0.1GPa以上0.2GPa以下である請求項1に記載のセンサーデバイス。

請求項3

前記第1の導電性部材および前記第2の導電性部材は、導電性を有するフィラーを含むペースト状材料で構成され、前記第1の導電性部材のフィラーの含有率は、前記第2の導電性部材のフィラーの含有率よりも大きい請求項1または2に記載のセンサーデバイス。

請求項4

前記内部電極は、膜状をなし、その厚さは、20nm以上100nm以下である請求項1ないし3のいずれか1項に記載のセンサーデバイス。

請求項5

前記パッケージは、前記圧電体が収納され、その深さが段階的に変化し、前記出力端子が設けられた段差部を有する凹部を有し、前記第2の導電性部材は、前記段差部と接続されている請求項1ないし4のいずれか1項に記載のセンサーデバイス。

請求項6

複数の圧電体と、複数の前記圧電体の間に形成された複数の内部電極と、出力端子を有し、前記圧電体を収納するパッケージと、前記複数の内部電極と電気的に接続された第1の導電性部材と、前記第1の導電性部材と前記出力端子とを電気的に接続し、前記第1の導電性部材よりも弾性率が低い第2の導電性部材と、有するセンサーデバイスと、前記センサーデバイスから出力された電圧に基づいて、センサーデバイスへ加えられた外力を検出する外力検出回路と、を備えていることを特徴とする力検出装置

請求項7

アームを複数有し、前記複数のアームの隣り合う前記アーム同士を回動自在に連結してなる少なくとも1つのアーム連結体と、前記アーム連結体の先端側に設けられたエンドエフェクタと、前記アーム連結体と前記エンドエフェクタとの間に設けられ、前記エンドエフェクタに加えられる外力を検出する請求項6に記載の前記力検出装置とを備えていることを特徴とするロボット

請求項8

電子部品把持する把持部と、前記把持部に加えられる外力を検出する請求項6に記載の前記力検出装置とを備えていることを特徴とする電子部品搬送装置

請求項9

電子部品を把持する把持部と、前記電子部品を検査する検査部と、前記把持部に加えられる外力を検出する請求項6に記載の前記力検出装置とを備えていることを特徴とする電子部品検査装置

請求項10

工具を装着し、前記工具を変位させる工具変位部と、前記工具に加えられる外力を検出する請求項6に記載の前記力検出装置とを備えていることを特徴とする部品加工装置

技術分野

背景技術

0002

近年、生産効率向上を目的として、工場等の生産施設への産業用ロボット導入が進められている。このような産業ロボットは、1軸または複数軸方向に対して駆動可能なアームと、アーム先端側に取り付けられる、ハンド部品検査用器具または部品搬送用器具等のエンドエフェクタとを備えており、部品の組み付け作業部品加工作業等の部品製造作業、部品搬送作業および部品検査作業等を実行することができる。

0003

このような産業用ロボットにおいては、例えば、アームとエンドエフェクタとの間に、力検出装置が設けられている。産業用ロボットに用いられる力検出装置としては、例えば、特許文献1に開示されているような力検出装置が用いられる。特許文献1に記載の力検出装置の素子は、複数の圧電基板と、それらの間に設けられた複数の内部電極とで構成された積層体を有している。積層体の側面には、内部電極の側面と電気的に接続された配線が設けられており、この配線は、例えば、導電性ペーストにより構成されており、外部回路等に接続されている。
しかしながら、このような素子では、内部電極は、比較的薄いものであるため、配線と十分に電気的に接続されないおそれがある。さらに、導電性ペーストは、応力が生じた際、その応力によって破断断線)するおそれがある。

先行技術

0004

特開2013−101020号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明の目的は、導電性部材が断線を抑制または防止することができ、信頼性の高いセンサーデバイス、力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工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、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明のセンサーデバイスは、複数の圧電体と、
前記複数の圧電体の間に形成された内部電極と、
出力端子を有し、前記複数の圧電体を収納するパッケージと、
前記複数の内部電極と電気的に接続された第1の導電性部材と、
前記第1の導電性部材と前記出力端子とを電気的に接続し、前記第1の導電性部材よりも弾性率が低い第2の導電性部材と、を備えることを特徴とする。
これにより、導電性部材に応力が生じた場合であっても、弾性率の低い第2の導電性部材がその応力を吸収することができる。よって、導電性部材が破断するのを抑制または防止することができる。その結果、信頼性の高いセンサーデバイスを得ることができる。

0007

[適用例2]
本発明のセンサーデバイスでは、前記第1の導電性部材のヤング率は、3.4GPa以上5.0GPaであり、第2の導電性部材のヤング率は、0.1GPa以上0.2GPa以下であるのが好ましい。
これにより、導電性部材に応力が生じた場合であっても、弾性率の低い第2の導電性部材がその応力を吸収することができる。よって、導電性部材が破断するのを効果的に抑制または防止することができる。

0008

[適用例3]
本発明のセンサーデバイスでは、前記第1の導電性部材および前記第2の導電性部材は、導電性を有するフィラーを含むペースト状材料で構成され、
前記第1の導電性部材のフィラーの含有率は、前記第2の導電性部材のフィラーの含有率よりも大きいのが好ましい。
これにより、第1の導電性部材と内部電極とを確実に電気的に接続することができる。

0009

[適用例4]
本発明のセンサーデバイスでは、前記内部電極は、膜状をなし、その厚さは、20nm以上100nm以下であるのが好ましい。
これにより、センサーデバイスの小型化を図ることができる。
[適用例5]
本発明のセンサーデバイスでは、前記パッケージは、前記圧電体が収納され、その深さが段階的に変化し、前記出力端子が設けられた段差部を有する凹部を有し、
前記第2の導電性部材は、前記段差部と接続されているのが好ましい。
これにより、第2の導電性部材とパッケージとの接触面積をできるだけ大きくすることができ、よって、第2の導電性部材とパッケージとを確実に接着することができる。

0010

[適用例6]
本発明の力検出装置は、複数の圧電体と、
複数の前記圧電体の間に形成された複数の内部電極と、
出力端子を有し、前記圧電体を収納するパッケージと、
前記複数の内部電極と電気的に接続された第1の導電性部材と、
前記第1の導電性部材と前記出力端子とを電気的に接続し、前記第1の導電性部材よりも弾性率が低い第2の導電性部材と、有するセンサーデバイスと、
前記センサーデバイスから出力された電圧に基づいて、センサーデバイスへ加えられた外力を検出する外力検出回路と、を備えていることを特徴とする。
これにより、導電性部材に応力が生じた場合であっても、弾性率の低い第2の導電性部材がその応力を吸収することができる。よって、導電性部材が破断するのを抑制または防止することができる。その結果、信頼性の高い力検出装置を得ることができる。

0011

[適用例7]
本発明のロボットは、アームを複数有し、前記複数のアームの隣り合う前記アーム同士を回動自在に連結してなる少なくとも1つのアーム連結体と、
前記アーム連結体の先端側に設けられたエンドエフェクタと、
前記アーム連結体と前記エンドエフェクタとの間に設けられ、前記エンドエフェクタに加えられる外力を検出する本発明の力検出装置とを備えていることを特徴とする。

0012

これにより、前記本発明の力検出装置と同様の効果が得られる。そして、力検出装置が検出した外力をフィードバックし、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置が検出した外力によって、エンドエフェクタの障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、より安全に作業を実行することができる。

0013

[適用例8]
本発明の電子部品搬送装置は、電子部品把持する把持部と、
前記把持部に加えられる外力を検出する本発明の力検出装置とを備えていることを特徴とする。
これにより、前記本発明の力検出装置と同様の効果が得られる。そして、力検出装置が検出した外力をフィードバックし、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置が検出した外力によって、把持部の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、より安全に電子部品搬送作業を実行することができる。

0014

[適用例9]
本発明の電子部品検査装置は、電子部品を把持する把持部と、
前記電子部品を検査する検査部と、
前記把持部に加えられる外力を検出する本発明の力検出装置とを備えていることを特徴とする。
これにより、前記本発明の力検出装置と同様の効果が得られる。そして、力検出装置が検出した外力をフィードバックし、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置が検出した外力によって、把持部の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、より安全に電子部品検査作業を実行することができる。

0015

[適用例10]
本発明の部品加工装置は、工具を装着し、前記工具を変位させる工具変位部と、
前記工具に加えられる外力を検出する本発明の力検出装置とを備えていることを特徴とする。
これにより、前記本発明の力検出装置と同様の効果が得られる。そして、力検出装置が検出した外力をフィードバックすることにより、部品加工装置は、より精密に部品加工作業を実行することができる。また、力検出装置が検出する外力によって、工具の障害物への接触等を検知することができる。そのため、工具に障害物等が接触した場合に緊急停止することができ、部品加工装置は、より安全な部品加工作業を実行可能である。

図面の簡単な説明

0016

本発明の力検出装置(センサーデバイス)の第1実施形態を示す断面図である。
図1に示す力検出装置の平面図である。
図1に示す力検出装置を概略的に示す回路図である。
図1に示す力検出装置の電荷出力素子を概略的に示す断面図である。
(a)および(b)が図1に示す電荷出力素子の出力電極層を示す平面図である。
図1に示す電荷出力素子の電極層およびグランド電極層を示す平面図であり、(a)が電極層を示す平面図、(b)がグランド電極層を示す平面図である。
図1に示すセンサーデバイスを示す断面図である。
図7中の矢印A方向から見た図である。
本発明の力検出装置の第2実施形態を示す平面図である。
図9中のA−A線での断面図である。
図9に示す力検出装置を概略的に示す回路図である。
本発明の力検出装置を用いた単腕ロボットの1例を示す図である。
本発明の力検出装置を用いた複腕ロボットの1例を示す図である。
本発明の力検出装置を用いた電子部品検査装置および電子部品搬送装置の1例を示す図である。
本発明の力検出装置を用いた電子部品搬送装置の1例を示す図である。
本発明の力検出装置を用いた部品加工装置の1例を示す図である。
本発明の力検出装置を用いた移動体の一例を示す図である。

実施例

0017

以下、本発明のセンサーデバイス、力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の力検出装置(センサーデバイス)の第1実施形態を示す断面図、図2は、図1に示す力検出装置の平面図、図3は、図1に示す力検出装置を概略的に示す回路図、図4は、図1に示す力検出装置の電荷出力素子を概略的に示す断面図、図5は、(a)および(b)が図1に示す電荷出力素子の電極層を示す平面図、図6は、図1に示す電荷出力素子の電極層およびグランド電極層を示す平面図であり、(a)が電極層を示す平面図、(b)がグランド電極層を示す平面図、図7は、図1に示すセンサーデバイスを示す断面図、図8は、図7中の矢印A方向から見た図である。
なお、以下では、説明の都合上、図1図4および図7中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。

0018

図1および図2に示す力検出装置1は、外力(モーメントを含む)を検出する機能、すなわち、互いに直交する3軸(α(X)軸、β(Y)軸、γ(Z)軸)に沿って加えられた外力を検出する機能を有する。
力検出装置1は、第1の基板2と、第1の基板2から所定の間隔を隔てて配置され、第1の基板2に対向する第2の基板3と、第1の基板2と第2の基板3との間に設けられたアナログ回路基板回路基板)4と、第1の基板2と第2の基板3との間に設けられ、アナログ回路基板4と電気的に接続されたデジタル回路基板5と、アナログ回路基板に搭載され、加えられた外力に応じて信号を出力する電荷出力素子(センサー素子)10および電荷出力素子10を収納するパッケージ60を有するセンサーデバイス6と、2つの与圧ボルト固定部材)71とを備えている。

0019

図3に示すように、アナログ回路基板4は、搭載されたセンサーデバイス6の電荷出力素子10から出力された電荷Qxを電圧Vxに変換する変換出力回路90aと、電荷出力素子10から出力された電荷Qzを電圧Vzに変換する変換出力回路90bと、電荷出力素子10から出力された電荷Qyを電圧Vyに変換する変換出力回路90cとを備えている。また、デジタル回路基板5は、加えられた外力を検出する外力検出回路40を備えている。このデジタル回路基板5は、アナログ回路基板4よりも第1の基板2側、すなわち、アナログ回路基板4と第1の基板との間に配置されている。

0020

図1に示すように、センサーデバイス6は、アナログ回路基板4の第2の基板3側の面に配置され、第1の基板2に設けられた後述する凸部(第1の凸部)21と第2の基板3とで挟持されている。すなわち、電荷出力素子10は、パッケージ60を介して凸部21と第2の基板3とで挟持され、与圧されている。なお、第1の基板2と、第2の基板3とのいずれを力が加わる側の基板としてもよいが、本実施形態では、第2の基板3を力が加わる側の基板として説明する。また、電荷出力素子10は、アナログ回路基板4の第1の基板2側の面に配置されていてもよい。

0021

第1の基板2、第2の基板3、アナログ回路基板4、デジタル回路基板5の形状は、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2、第2の基板3、アナログ回路基板4、デジタル回路基板5の平面視で、その外形形状は、円形をなしている。なお、第1の基板2、第2の基板3、アナログ回路基板4、デジタル回路基板5の平面視での前記の他の外形形状としては、例えば、四角形五角形等の多角形楕円形等が挙げられる。また、第1の基板2、第2の基板3、アナログ回路基板4の各素子および各配線以外の部位、デジタル回路基板5の各素子および各配線以外の部位の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、各種の樹脂材料、各種の金属材料等を用いることができる。

0022

<電荷出力素子>
電荷出力素子10は、互いに直交する3軸(α(X)軸、β(Y)軸、γ(Z)軸)に沿って加えられた(受けた)外力のそれぞれに応じて3つの電荷Qx、Qy、Qzを出力する機能を有する。
電荷出力素子10の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2の平面視、すなわち、第1の基板2に対して垂直な方向から見て、四角形をなしている。なお、電荷出力素子10の平面視での前記の他の外形形状としては、例えば、五角形等の他の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。

0023

図4に示すように、電荷出力素子10は、グランド基準電位点)に接地された4つのグランド電極層11と、β軸に平行な外力(せん断力)に応じて電荷Qyを出力する第1のセンサー12と、γ軸に平行な外力(圧縮引張力)に応じて電荷Qzを出力する第2のセンサー13と、α軸に平行な外力(せん断力)に応じて電荷Qxを出力する第3のセンサー14とを有し、グランド電極層11と各センサー12、13、14は交互に積層されている。なお、図4において、グランド電極層11およびセンサー12、13、14の積層方向をγ軸方向とし、γ軸方向に直交し且つ互いに直交する方向をそれぞれα軸方向、β軸方向としている。

0024

図示の構成では、図4中の下側から、第1のセンサー12、第2のセンサー13、第3のセンサー14の順で積層されているが、本発明はこれに限られない。センサー12、13、14の積層順は任意である。
グランド電極層11は、グランド(基準電位点)に接地された電極である。グランド電極層11を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、金、チタニウムアルミニウム、銅、鉄またはこれらを含む合金が好ましい。これらの中でも特に、鉄合金であるステンレスを用いるのが好ましい。ステンレスにより構成されたグランド電極層11は、優れた耐久性および耐食性を有する。

0025

第1のセンサー12は、β軸に沿って加えられた(受けた)外力(せん断力)に応じて電荷Qyを出力する機能を有する。第1のセンサー12は、β軸の正方向に沿って加えられた外力に応じて正電荷を出力し、β軸の負方向に沿って加えられた外力に応じて負電荷を出力するよう構成されている。
第1のセンサー12は、第1の結晶軸CA1を有する第1の圧電体層(圧電体)121と、第1の圧電体層121と対向して設けられ、第2の結晶軸CA2を有する第2の圧電体層(圧電体)123と、第1の圧電体層121と第2の圧電体層123との間に設けられ、電荷Qを出力する出力電極層(内部電極)122を有する。

0026

第1の圧電体層121はβ軸の負方向に配向した第1の結晶軸CA1を有する圧電体によって構成されている。第1の圧電体層121の表面に対し、β軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、圧電効果により、第1の圧電体層121内に電荷が誘起される。その結果、第1の圧電体層121の出力電極層122側表面近傍には正電荷が集まり、第1の圧電体層121のグランド電極層11側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第1の圧電体層121の表面に対し、β軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、第1の圧電体層121の出力電極層122側表面近傍には負電荷が集まり、第1の圧電体層121のグランド電極層11側表面近傍には正電荷が集まる。

0027

第2の圧電体層123は、β軸の正方向に配向した第2の結晶軸CA2を有する圧電体によって構成されている。第2の圧電体層123の表面に対し、β軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、圧電効果により、第2の圧電体層123内に電荷が誘起される。その結果、第2の圧電体層123の出力電極層122側表面近傍には正電荷が集まり、第2の圧電体層123のグランド電極層11側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第2の圧電体層123の表面に対し、β軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、第2の圧電体層123の出力電極層122側表面近傍には負電荷が集まり、第2の圧電体層123のグランド電極層11側表面近傍には正電荷が集まる。

0028

このように、第1の圧電体層121の第1の結晶軸CA1は、第2の圧電体層123の第2の結晶軸CA2の方向と反対方向を向いている。これにより、第1の圧電体層121または第2の圧電体層123のいずれか一方のみと、出力電極層122によって第1のセンサー12を構成する場合と比較して、出力電極層122近傍に集まる正電荷または負電荷を増加させることができる。その結果、出力電極層122から出力される電荷Qを増加させることができる。

0029

なお、第1の圧電体層121および第2の圧電体層123の構成材料としては、水晶トパーズチタン酸バリウムチタン酸鉛チタン酸ジルコン酸鉛PZT:Pb(Zr,Ti)O3)、ニオブ酸リチウムタンタル酸リチウム等が挙げられる。これらの中でも特に、水晶が好ましい。水晶により構成された圧電体層は、広いダイナミックレンジ、高い剛性、高い固有振動数、高い対荷重性等の優れた特性を有するためである。また、第1の圧電体層121および第2の圧電体層123のように、層の面方向に沿った外力(せん断力)に対して電荷を生ずる圧電体層は、Yカット水晶により構成することができる。

0030

出力電極層122は、第1の圧電体層121内および第2の圧電体層123内に生じた正電荷または負電荷を電荷Qyとして出力する機能を有する。前述のように、第1の圧電体層121の表面または第2の圧電体層123の表面にβ軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層122近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層122からは、正の電荷Qyが出力される。一方、第1の圧電体層121の表面または第2の圧電体層123の表面にβ軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層122近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層122からは、負の電荷Qyが出力される。

0031

また、出力電極層122の幅は、第1の圧電体層121および第2の圧電体層123の幅以上であることが好ましい。出力電極層122の幅が、第1の圧電体層121または第2の圧電体層123よりも狭い場合、第1の圧電体層121または第2の圧電体層123の一部は出力電極層122と接しない。そのため、第1の圧電体層121または第2の圧電体層123に生じた電荷の一部を出力電極層122から出力できない場合がある。その結果、出力電極層122から出力される電荷Qyが減少してしまう。なお、後述する出力電極層132、142についても同様である。

0032

第2のセンサー13は、γ軸に沿って加えられた(受けた)外力(圧縮/引張力)に応じて電荷Qzを出力する機能を有する。第2のセンサー13は、γ軸に平行な圧縮力に応じて正電荷を出力し、γ軸に平行な引張力に応じて負電荷を出力するよう構成されている。
第2のセンサー13は、第3の結晶軸CA3を有する第3の圧電体層(圧電体)131と、第3の圧電体層131と対向して設けられ、第4の結晶軸CA4を有する第4の圧電体層(圧電体)133と、第3の圧電体層131と第4の圧電体層133との間に設けられ、電荷Qzを出力する出力電極層(内部電極)132を有する。

0033

第3の圧電体層131は、γ軸の正方向に配向した第3の結晶軸CA3を有する圧電体によって構成されている。第3の圧電体層131の表面に対し、γ軸に平行な圧縮力が加えられた場合、圧電効果により、第3の圧電体層131内に電荷が誘起される。その結果、第3の圧電体層131の出力電極層132側表面近傍には正電荷が集まり、第3の圧電体層131のグランド電極層11側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第3の圧電体層131の表面に対し、γ軸に平行な引張力が加えられた場合、第3の圧電体層131の出力電極層132側表面近傍には負電荷が集まり、第3の圧電体層131のグランド電極層11側表面近傍には正電荷が集まる。

0034

第4の圧電体層133は、γ軸の負方向に配向した第4の結晶軸CA4を有する圧電体によって構成されている。第4の圧電体層133の表面に対し、γ軸に平行な圧縮力が加えられた場合、圧電効果により、第4の圧電体層133内に電荷が誘起される。その結果、第4の圧電体層133の出力電極層132側表面近傍には正電荷が集まり、第4の圧電体層133のグランド電極層11側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第4の圧電体層133の表面に対し、γ軸に平行な引張力が加えられた場合、第4の圧電体層133の出力電極層132側表面近傍には負電荷が集まり、第4の圧電体層133のグランド電極層11側表面近傍には正電荷が集まる。

0035

第3の圧電体層131および第4の圧電体層133の構成材料としては、第1の圧電体層121および第2の圧電体層123と同様の構成材料を用いることができる。また、第3の圧電体層131および第4の圧電体層133のように、層の面方向に垂直な外力(圧縮/引張力)に対して電荷を生ずる圧電体層は、Xカット水晶により構成することができる。

0036

出力電極層132は、第3の圧電体層131内および第4の圧電体層133内に生じた正電荷または負電荷を電荷Qzとして出力する機能を有する。前述のように、第3の圧電体層131の表面または第4の圧電体層133の表面にγ軸に平行な圧縮力が加えられた場合、出力電極層132近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層132からは、正の電荷Qzが出力される。一方、第3の圧電体層131の表面または第4の圧電体層133の表面にγ軸に平行な引張力が加えられた場合、出力電極層132近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層132からは、負の電荷Qzが出力される。

0037

第3のセンサー14は、α軸に沿って加えられた(受けた)外力(せん断力)に応じて電荷Qxを出力する機能を有する。第3のセンサー14は、α軸の正方向に沿って加えられた外力に応じて正電荷を出力し、α軸の負方向に沿って加えられた外力に応じて負電荷を出力するよう構成されている。
第3のセンサー14は、第5の結晶軸CA5を有する第5の圧電体層(圧電体)141と、第5の圧電体層141と対向して設けられ、第6の結晶軸CA6を有する第6の圧電体層(圧電体)143と、第5の圧電体層141と第6の圧電体層143との間に設けられ、電荷Qxを出力する出力電極層(内部電極)142を有する。

0038

第5の圧電体層141は、α軸の負方向に配向した第5の結晶軸CA5を有する圧電体によって構成されている。第5の圧電体層141の表面に対し、α軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、圧電効果により、第5の圧電体層141内に電荷が誘起される。その結果、第5の圧電体層141の出力電極層142側表面近傍には正電荷が集まり、第5の圧電体層141のグランド電極層11側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第5の圧電体層141の表面に対し、α軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、第5の圧電体層141の出力電極層142側表面近傍には負電荷が集まり、第5の圧電体層141のグランド電極層11側表面近傍には正電荷が集まる。

0039

第6の圧電体層143は、α軸の正方向に配向した第6の結晶軸CA6を有する圧電体によって構成されている。第6の圧電体層143の表面に対し、α軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、圧電効果により、第6の圧電体層143内に電荷が誘起される。その結果、第6の圧電体層143の出力電極層142側表面近傍には正電荷が集まり、第6の圧電体層143のグランド電極層11側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第6の圧電体層143の表面に対し、α軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、第6の圧電体層143の出力電極層142側表面近傍には負電荷が集まり、第6の圧電体層143のグランド電極層11側表面近傍には正電荷が集まる。

0040

第5の圧電体層141および第6の圧電体層143の構成材料としては、第1の圧電体層121および第2の圧電体層123と同様の構成材料を用いることができる。また、第5の圧電体層141および第6の圧電体層143のように、層の面方向に沿った外力(せん断力)に対して電荷を生ずる圧電体層は、第1の圧電体層121および第2の圧電体層123と同様に、Yカット水晶により構成することができる。

0041

出力電極層142は、第5の圧電体層141内および第6の圧電体層143内に生じた正電荷または負電荷を電荷Qxとして出力する機能を有する。前述のように、第5の圧電体層141の表面または第6の圧電体層143の表面にα軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層142近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層142からは、正の電荷Qxが出力される。一方、第5の圧電体層141の表面または第6の圧電体層143の表面にα軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層142近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層142からは、負の電荷Qxが出力される。

0042

このように、第1のセンサー12、第2のセンサー13、および第3のセンサー14は、各センサーの力検出方向が互いに直交するように積層されている。これにより、各センサーは、それぞれ、互いに直交する力成分に応じて電荷を誘起することができる。そのため、電荷出力素子10は、3軸(α(X)軸、β(Y)軸、γ(Z)軸)に沿った外力のそれぞれに応じて3つの電荷Qx、Qy、Qzを出力することができる。
また、図5および図6に示すように、出力電極層122、132、142および各グランド電極層11は、平面視で四角形をなしており、各辺の長さは、圧電体層121、123、131、133、141、143の各辺の長さよりもそれぞれ短い。

0043

図5(a)に示すように、出力電極層122は、γ軸側からみたとき、α軸正側の辺122dは、第1の圧電体層121のα軸正側の辺121dよりもα軸負側に位置しており、α軸負側の辺122bは、第1の圧電体層121のα軸負側の辺121bよりもα軸正側に位置しており、β軸正側の辺122cは、第1の圧電体層121のβ軸正側の辺122cよりもβ軸負側に位置している。また、出力電極層122のβ軸負側の辺122aは、γ軸側からみたとき、第1の圧電体層121のβ軸負側の辺121aと重なっている。

0044

図5(b)に示すように、出力電極層132は、γ軸側からみたとき、α軸正側の辺132dが、第3の圧電体層131のα軸正側131dの辺よりもα軸負側に位置しており、β軸正側の辺132cが、第3の圧電体層131のβ軸正側の辺131cよりもβ軸負側に位置しており、β軸負側の辺132aが、第3の圧電体層131のβ軸負側の辺131aよりもβ軸正側に位置している。また、出力電極層132のα軸負側の辺132bは、γ軸側からみたとき、第3の圧電体層131のα軸負側の辺131bと重なっている。

0045

図6(a)に示すように、出力電極層142は、γ軸側からみたとき、α軸正側の辺141dが、第5の圧電体層141のα軸正側の辺141dよりもα軸負側に位置しており、α軸負側の辺142bが、第5の圧電体層141のα軸負側の辺141bよりもα軸正側に位置しており、β軸負側の辺141aが、第5の圧電体層141のβ軸負側の辺142bよりもβ軸正側に位置している。また、出力電極層142のβ軸正側の辺142cは、γ軸側からみたとき、第5の圧電体層141のβ軸正側の辺141cと重なっている。

0046

図6(b)に示すように、各グランド電極層11は、γ軸側からみたとき、α軸負側の辺11bが、第1の圧電体層121のα軸負側の辺121bよりもα軸正側に位置しており、β軸正側の辺11cが、第1の圧電体層121のβ軸正側の辺121cよりもβ軸負側に位置しており、β軸負側の辺11aが、第1の圧電体層121のβ軸負側の辺121aよりもβ軸正側に位置している。また、γ軸側からみたとき、各グランド電極層11のα軸正側の辺11dは、第1の圧電体層121のα軸正側の辺121dと重なっている。
なお、本実施形態では、出力電極層122、132、142および各グランド電極層11の厚さは、20nm以上100nm以下であるのが好ましい。これにより、電荷出力素子10の薄型化を図ることができる。

0047

このような構成によれば、図7および図8に示すように、電荷出力素子10のβ軸負側の側面に設けられた導電性ペースト64aは、出力電極層122のみと電気的に接続され、電荷出力素子10のα軸負側の側面に設けられた導電性ペースト64bは、出力電極層132のみと電気的に接続され、電荷出力素子10のβ軸正側の側面に設けられた導電性ペースト64cは、出力電極層142のみと電気的に接続され、電荷出力素子10のα軸正側の側面に設けられた導電性ペースト64gは、各グランド電極層11のみと電気的に接続されることとなる。これにより、出力電極層122、132、142および各グランド電極層11では、各導電性ペースト(導電性部材)64a、64b、64c、64gを介して短絡するが防止されている。

0048

<センサーデバイス>
センサーデバイス6は、前記電荷出力素子10と、電荷出力素子10を収納するパッケージ60とを有している。
パッケージ60は、凹部611を有する基部(第1の部材)61と、その基部61に接合された蓋体(第2の部材)62とを有している。凹部611の底面612には、電荷出力素子10が配置されている。この配置状態で、凹部611は、蓋体62により封止されている。これにより、電荷出力素子10を保護することができ、信頼性の高い力検出装置1を提供することができる。なお、電荷出力素子10の上面は、蓋体62に接触している。また、パッケージ60の蓋体62は、上側、すなわち、第2の基板3側に配置され、基部61は、下側、すなわち、第1の基板2側に配置され、その基部61がアナログ回路基板4に固定されている。この構成により、基部61と蓋体62とが、凸部21と第2の基板3とで挟持されて与圧され、その基部61と蓋体62とにより、電荷出力素子10が挟持されて与圧される。

0049

また、凹部611は、その深さ(A軸方向の長さ)が段階的に変化した部分である段差部613を有している。段差部613のA軸と平行な面が第1の面614となっており、B軸と平行な面が第2の面615となっている。
第2の面615には、膜状をなし、電荷出力素子10と電気的に接続された4つの端子(出力端子)63a、63b、63c、63gが設けられている。端子63aは、電極層122と電気的に接続されており、端子63bは、出力電極層132と電気的に接続されており、端子63cは、出力電極層142と電気的に接続されており、端子63gは、各グランド電極層11と電気的に接続されている。各端子63a、63b、63c、63gは、略同様の構成であるため、以下、端子63aについて代表的に説明する。

0050

端子63aは、凹部611内に露出した部分631と、基部61埋設され、一部がパッケージ60の外側に露出した部分632とを有している。
部分631は、後述の導電性ペースト64aを介して、出力電極層122に電気的に接続されている。一方、部分632は、図示しない配線を介して、アナログ回路基板4と電気的に接続されている。これにより、電荷出力素子10とアナログ回路基板4とが電気的に接続される。

0051

各端子63の構成材料としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、クロムタングステンなどのメタライズ層下地層)に、ニッケル、金、銀、銅などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。
また、蓋体62は、本実施形態では、板状をなし、その中央部625と外周部626との間の部位が屈曲することで、中央部625が第2の基板3に向って突出している。中央部625の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2の平面視で、電荷出力素子10と同じ形状、すなわち、四角形をなしている。なお、蓋体62の中央部625の上面および下面は、いずれも平面である。

0052

また、基部61の構成材料としては、特に限定されず、例えば、セラミックス等の絶縁性材料等を用いることができる。また、蓋体62の構成材料としては、特に限定されず、例えば、ステンレス鋼等の各種の金属材料等を用いることができる。なお、基部61の構成材料と蓋体62の構成材料は、同一でもよく、また、異なっていてもよい。
また、パッケージ60の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2の平面視で、四角形をなしている。なお、パッケージ60の平面視での前記の他の形状としては、例えば、五角形等の他の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。また、パッケージ60の形状が多角形の場合、例えば、その角部が、丸みを帯びていてもよく、また、斜めに切り欠かれていてもよい。

0053

<変換出力回路>
電荷出力素子10には、変換出力回路90a、90b、90cが接続されている。変換出力回路90aは、電荷出力素子10から出力された電荷Qxを電圧Vxに変換する機能を有する。変換出力回路90bは、電荷出力素子10から出力された電荷Qzを電圧Vzに変換する機能を有する。変換出力回路90cは、電荷出力素子10から出力された電荷Qyを電圧Vyに変換する機能を有する。変換出力回路90a、90b、90cは、同様であるので、以下では、代表的に、変換出力回路90cについて説明する。

0054

変換出力回路90cは、電荷出力素子10から出力された電荷Qyを電圧Vyに変換して電圧Vyを出力する機能を有する。変換出力回路90cは、オペアンプ91と、コンデンサー92と、スイッチング素子93とを有する。オペアンプ91の第1の入力端子マイナス入力)は、電荷出力素子10の出力電極層122に接続され、オペアンプ91の第2の入力端子(プラス入力)は、グランド(基準電位点)に接地されている。また、オペアンプ91の出力端子は、外力検出回路40に接続されている。コンデンサー92は、オペアンプ91の第1の入力端子と出力端子との間に接続されている。スイッチング素子93は、オペアンプ91の第1の入力端子と出力端子との間に接続され、コンデンサー92と並列接続されている。また、スイッチング素子93は、駆動回路(図示せず)に接続されており、駆動回路からのオンオフ信号に従い、スイッチング素子93はスイッチング動作を実行する。

0055

スイッチング素子93がオフの場合、電荷出力素子10から出力された電荷Qyは、静電容量C1を有するコンデンサー92に蓄えられ、電圧Vyとして外力検出回路40に出力される。次に、スイッチング素子93がオンになった場合、コンデンサー92の両端子間が短絡される。その結果、コンデンサー92に蓄えられた電荷Qyは、放電されて0クーロンとなり、外力検出回路40に出力される電圧Vは、0ボルトとなる。スイッチング素子93がオンとなることを、変換出力回路90cをリセットするという。なお、理想的な変換出力回路90cから出力される電圧Vyは、電荷出力素子10から出力される電荷Qyの蓄積量に比例する。

0056

スイッチング素子93は、例えば、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等の半導体スイッチング素子である。半導体スイッチング素子は、機械式スイッチと比べて小型および軽量であるので、力検出装置1の小型化および軽量化に有利である。以下、代表例として、スイッチング素子93としてMOSFETを用いた場合を説明する。

0057

スイッチング素子93は、ドレイン電極ソース電極、およびゲート電極を有している。スイッチング素子93のドレイン電極またはソース電極の一方がオペアンプ91の第1の入力端子に接続され、ドレイン電極またはソース電極の他方がオペアンプ91の出力端子に接続されている。また、スイッチング素子93のゲート電極は、駆動回路(図示せず)に接続されている。

0058

各変換出力回路90a、90b、90cのスイッチング素子93には、同一の駆動回路が接続されていてもよいし、それぞれ異なる駆動回路が接続されていてもよい。各スイッチング素子93には、駆動回路から、全て同期したオン/オフ信号が入力される。これにより、各変換出力回路90a、90b、90cのスイッチング素子93の動作が同期する。すなわち、各変換出力回路90a、90b、90cのスイッチング素子93のオン/オフタイミングは一致する。

0059

<外力検出回路>
外力検出回路40は、変換出力回路90aから出力される電圧Vxと、変換出力回路90bから出力される電圧Vzと、変換出力回路90cから出力される電圧Vyとに基づき、加えられた外力を検出する機能を有する。外力検出回路40は、変換出力回路90a、90b、90cに接続されたADコンバーター401と、ADコンバーター401に接続された演算部402とを有する。
ADコンバーター401は、電圧Vx、Vy、Vzをアナログ信号からデジタル信号へ変換する機能を有する。ADコンバーター401によってデジタル変換された電圧Vx、Vy、Vzは、演算部402に入力される。

0060

すなわち、第1の基板2および第2の基板3の相対位置が互いにα(X)軸方向にずれる外力が加えられた場合、ADコンバーター401は、電圧Vxを出力する。同様に、第1の基板2および第2の基板3の相対位置が互いにβ(Y)軸方向にずれる外力が加えられた場合、ADコンバーター401は、電圧Vyを出力する。また、第1の基板2および第2の基板3の相対位置が互いにγ(Z)軸方向にずれる外力が加えられた場合、ADコンバーター401は、電圧Vzを出力する。

0061

演算部402は、デジタル変換された電圧Vx、Vy、Vzに対して、例えば、各変換出力回路90a、90b、90c間の感度の差をなくす補正等の各処理を行う。そして、演算部402は、電荷出力素子10から出力される電荷Qx、Qy、Qzの蓄積量に比例する3つの信号を出力する。この3つの信号は、電荷出力素子10に加えられた3軸力(せん断力および圧縮/引張力)に対応するので、力検出装置1は、電荷出力素子10に加えられた3軸力を検出することができる。

0062

図1および図2に示すように、この力検出装置1では、第1の基板2に、凸部(第1の凸部)21が設けられている。この第1の基板2と第2の基板3とは、凸部21が内側になり、第1の基板2の面と第2の基板3の面とが間隔を隔て対向している。なお、凸部21の上面(第2の基板3と対向する面)211は、平面である。この凸部21は、第1の基板2と一体的に形成されていてもよく、また、別部材で形成されていてもよい。なお、凸部21の構成材料は、特に限定されず、例えば、第1の基板2と同様のものとすることができる。

0063

また、凸部21の位置は、特に限定されないが、本実施形態では、凸部21は、第1の基板2の中央部に配置されている。
また、凸部21の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2の平面視で、電荷出力素子10と同じ形状、すなわち、四角形をなしている。なお、凸部21の平面視での前記の他の形状としては、例えば、四角形、五角形等の多角形、楕円形等が挙げられる。

0064

また、アナログ回路基板4の電荷出力素子10が配置されている部位、すなわち、中央部には、凸部21が挿入される孔41が形成されている。この孔41は、アナログ回路基板4を貫通する貫通孔である。孔41の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2の平面視で、凸部21と同じ形状、すなわち、四角形をなしている。なお、アナログ回路基板4は、凸部21に支持されている。

0065

同様に、デジタル回路基板5の電荷出力素子10が配置されている部位、すなわち、中央部には、凸部21が挿入される孔51が形成されている。孔51の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2の平面視で、凸部21と同じ形状、すなわち、四角形をなしている。なお、デジタル回路基板5は、凸部21に支持されている。
なお、アナログ回路基板4には、2つの与圧ボルト71が挿通する2つの孔42が形成され、同様に、デジタル回路基板5には、2つの与圧ボルト71が挿通する2つの孔52が形成されている。

0066

凸部21は、アナログ回路基板4の孔41およびデジタル回路基板5の51に挿入され、電荷出力素子10に向って突出している。そして、センサーデバイス6は、凸部21と第2の基板3とで挟持され、これにより、電荷出力素子10は、パッケージ60を介して凸部21と第2の基板3とで挟持されている。なお、第2の基板3の下面(第1の基板2と対向する面)36は、平面であり、その下面36がセンサーデバイス6の蓋体62の中央部に当接し、凸部21の上面211が基部61に当接している。

0067

また、凸部21の寸法は、特に限定されないが、第1の基板2の平面視で、凸部21の面積は、電荷出力素子10の面積以上であることが好ましく、電荷出力素子10の面積よりも大きいことがより好ましい。なお、図示の構成では、凸部21の面積は、電荷出力素子10の面積よりも大きい。そして、電荷出力素子10は、第1の基板2の平面視で(第1の基板2に対して垂直な方向から見て)、凸部21内に配置され、また、電荷出力素子10の中心線と凸部21の中心線とが一致している。この場合、電荷出力素子10は、第1の基板2の平面視で、凸部21からはみ出していなければよい。これにより、電荷出力素子10全体に与圧を加えることができ、また、力検出の際、電荷出力素子10全体に外力が加わり、より精度の高い力検出を行うことができる。

0068

また、第1の基板2と、第2の基板3とは、2つの与圧ボルト71により、固定されている。なお、与圧ボルト71による「固定」は、2つの固定対象物の互いの所定量の移動を許容しつつ行われる。具体的には、第1の基板2と、第2の基板3とは、2つの与圧ボルト71により、互いの所定量の第2の基板3の面方向の移動が許容されつつ固定される。なお、これは、他の実施形態においても同様である。

0069

各与圧ボルト71は、それぞれ、その頭部715が第2の基板3側となるように配置され、第2の基板3に形成された孔35から挿入され、アナログ回路基板4の孔42、デジタル回路基板5の孔52を挿通し、その雄ネジ716が第1の基板2に形成された雌ネジ25に螺合している。そして、各与圧ボルト71により、電荷出力素子10に、所定の大きさのZ軸方向(図4参照)の圧力、すなわち、与圧が加えられる。なお、前記与圧の大きさは、特に限定されず、適宜設定される。

0070

また、各与圧ボルト71の位置は、特に限定されないが、本実施形態では、各与圧ボルト71は、第1の基板2、第2の基板3、アナログ回路基板4、デジタル回路基板5の周方向に沿って、等角度間隔(180°間隔)、すなわち、第2の基板3の平面視で、電荷出力素子10を介して対向するように配置されている。これにより、第1の基板2と第2の基板3とをバランス良く固定することができ、また、各電荷出力素子10にバランス良く与圧を加えることができる。なお、与圧ボルト71の数は、2つに限定されず、例えば、3つ以上であってもよい。

0071

なお、各与圧ボルト71の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種の樹脂材料、各種の金属材料等を用いることができる。
さて、図8に示すように、センサーデバイス6の電荷出力素子10の側面には、4つの導電性ペースト64a、64b、64c、64gが設けられている。
導電性ペースト64aは、導電性を有し、電荷出力素子10のβ軸負側の側面と、端子63aとに接触している。これにより、出力電極層122と端子63aとは、電気的に接続される。

0072

導電性ペースト64bは、導電性を有し、電荷出力素子10のα軸負側の側面と、端子63bとに接触している。これにより、出力電極層132と端子63bとは、電気的に接続される。
導電性ペースト64cは、導電性を有し、電荷出力素子10のβ軸正側の側面と、端子63cとに接触している。これにより、出力電極層142と端子63cとは、電気的に接続される。
導電性ペースト64gは、導電性を有し、電荷出力素子10のα軸正側の側面と、端子63gとに接触している。これにより、出力電極層122と端子63gとは、電気的に接続される。

0073

以下、各導電性ペースト64a、64b、64c、64gについて詳細に説明するが、各導電性ペースト64a、64b、64c、64gは、略同様の構成であるため、導電性ペースト64aについて代表的に説明する。
図7および図8に示すように、導電性ペースト64aは、電荷出力素子10の側面に設けられた第1の導電性ペースト65と、第1の導電性ペースト65と端子63aとを接続する第2の導電性ペースト66とで構成されている。第1の導電性ペースト65および第2の導電性ペースト66は、パッケージ60の凹部611の底面612と非接触で設けられている。すなわち、第1の導電性ペースト65および第2の導電性ペースト66は、電荷出力素子10とパッケージ60との間に架設されている。このような構成によれば、第1の導電性ペースト65および第2の導電性ペースト66が、パッケージ60と必要な部分だけ接触することとなる。よって、凹部611の底面612にも電極を配置することができるとともに、各導電性ペースト64a、64b、64c、64gがα軸方向、β軸方向およびγ軸方向に変形することができる。

0074

ここで、例えば、電荷出力素子10の変形(変動)に伴い、導電性ペースト64aに圧縮応力引張応力ねじり応力およびせん断応力等(以下、これらを単に「応力」という)が生じることがある。この応力により導電性ペースト64aは、破断(断線)するおそれがある。しかしながら、本発明では、第2の導電性ペースト66の弾性率(ヤング率(縦弾性係数)、剛性率横弾性係数)、体積弾性率)は、第1の導電性ペースト65の弾性率よりも低い。これにより、前記応力が導電性ペースト64aに生じた場合であっても、弾性率の低い第2の導電性ペースト66が適度に弾性変形して前記応力を吸収することができる。すなわち、第2の導電性ペースト66が前記応力を吸収する干渉部として機能することができる。このため、前記応力によって導電性ペースト64が破断(断線)するのを抑制または防止することができる。
第1の導電性ペースト65のヤング率は、3.4GPa以上5.0GPaであるのが好ましく、4.0GPa以上4.4以下であるのがより好ましい。これにより、前記効果をより奏することができるとともに、第1の導電性ペースト65と電荷出力素子10とが接着されている状態を効果的に維持することができる。

0075

一方、第2の導電性ペースト66のヤング率は、0.1GPa以上0.2GPa以下であるのが好ましく、0.14GPa以上0.16GPa以下であるのがより好ましい。これにより、第2の導電性ペースト66は、前記効果をより奏することができるとともに、パッケージ60付近クラックが生じるのを防止することができる。
このように、各導電性ペースト64aが、第1の導電性ペースト65と、第1の導電性ペースト65よりも弾性率が低い第2の導電性ペースト66とで構成されていることで、導電性ペースト64と電荷出力素子10との高い接着性と、前記応力による破断の防止とを両立することができる。

0076

また、前述したように第2の導電性ペースト66は、段差部613に接続されている。これにより、第2の導電性ペースト66は、第1の面614および第2の面615に跨って設けることができる。このため、第2の導電性ペースト66は、方向の異なる2つの面に接触することで、パッケージ60との接触面積をできるだけ大きくすることができる。その結果、第2の導電性ペースト66は第1の導電性ペースト65よりも弾性率が低いが、第2の導電性ペースト66とパッケージ60との接着強度を十分に確保することができる。

0077

このような第1の導電性ペースト65および第2の導電性ペースト66は、例えば、樹脂材料の接着剤金属粒子等の導電性フィラーを分散させた材料(ペースト状材料)等により構成することができる。第1の導電性ペースト65を構成する材料の導電性フィラーの含有率は、第2の導電性ペースト66を構成する材料の導電性フィラーの含有率よりも大きい。前述したように、比較的薄い膜状をなす各出力電極層122、132、142および各グランド電極層11と、第1の導電性ペースト65とを確実に電気的に接続することができる。さらに、第2の導電性ペースト66は、第1の導電性ペーストよりも導電性フィラーの含有率は低いが、第2の導電性ペースト66と端子63aの部分631との接触面積は、比較的大きいため、第2の導電性ペースト66と端子63aとは、確実に電気的に接続される。さらに、パッケージ60が樹脂材料で構成されていた場合、第2の導電性パースと66のフィラーの含有率を比較的小さくすることで、第2の導電性ペースト66とパッケージ60との親和性を高めることができる。これにより、第2の導電性ペースト66とパッケージ60との接着強度を高めることができる。

0078

第1の導電性ペースト65および第2の導電性ペースト66は、同じ材料で構成されていてもよく、異なる材料で構成されていてもよい。前記樹脂材料としては、例えば、ポリオレフィンポリ塩化ビニルポリスチレンABS樹脂ナイロンポリアミド)、エチレン酢酸ビニル共重合体ポリエステルアクリル系樹脂エポキシ系樹脂ウレタン系樹脂等を用いることができる。また、前記導電性フィラーの構成材料としては、例えば、銀等の金属材料等を用いることができる。

0079

なお、導電性フィラーは、例えば、球状をなしていてもよく、フレーク状をなしていてもよい。
このように、センサーデバイス6では、導電性ペースト64が第1の導電性ペースト65と、第1の導電性ペースト65よりも弾性率が低い第2の導電性ペースト66とで構成されている。このため、導電性ペースト64に応力が発生した場合であっても、第2の導電性ペースト66がその応力を吸収することができる。よって、導電性ペースト64が破断するのを抑制または防止することができる。その結果、信頼性の高いセンサーデバイス6および力検出装置1を得ることができる。

0080

<第2実施形態>
図9は、本発明の力検出装置の第2実施形態を示す平面図である。図10は、図9中のA−A線での断面図である。図11は、図9に示す力検出装置を概略的に示す回路図である。
以下、第2実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

0081

図9および図10に示す第2実施形態の力検出装置1は、外力(モーメントを含む)を検出する機能、すなわち、6軸力(x、y、z軸方向の並進力成分(せん断力)およびx、y、z軸周り回転力成分(モーメント))を検出する機能を有する。
図9および図10に示すように、力検出装置1は、センサーデバイス6を4つ、与圧ボルト71を4つ有している。各センサーデバイス6の位置は、特に限定されないが、本実施形態では、各センサーデバイス6、すなわち、各電荷出力素子10は、第1の基板2、第2の基板3、アナログ回路基板4の周方向に沿って、等角度間隔(90°間隔)に配置されている。これにより、偏りなく外力を検出することができる。そして、6軸力を検出することができる。また、本実施形態では、各電荷出力素子10は、全て同じ方向を向いているが、これに限定されるものではない。

0082

また、第1の基板2には、各センサーデバイス6に対応するように、4つの凸部21が設けられている。なお、この凸部21については、第1実施形態で説明済みであるので、その説明は省略する。
なお、センサーデバイス6の数は、前記4つに限定されるものではなく、例えば、2つ、3つ、または5つ以上でもよい。但し、センサーデバイス6の数は、複数であることが好ましく、3つ以上であることがより好ましい。なお、力検出装置1は、少なくとも3つのセンサーデバイス6を有していれば、6軸力を検出可能である。センサーデバイス6が3つの場合、センサーデバイス6の数が少ないので、力検出装置1を軽量化することができる。また、センサーデバイス6が図示のように4つの場合、後述する非常に単純な演算によって6軸力を求めることができるので、演算部402を簡略化することができる。

0083

<変換出力回路>
図11に示すように、各電荷出力素子10には、それぞれ、変換出力回路90a、90b、90cが接続されている。各変換出力回路90a、90b、90cは、前述した第1、第2実施形態の変換出力回路90と同様であるので、その説明は省略する。

0084

<外力検出回路>
外力検出回路40は、各変換出力回路90aから出力される電圧Vx1、Vx2、Vx3、Vx4と、各変換出力回路90bから出力される電圧Vz1、Vz2、Vz3、Vz4と、各変換出力回路90cから出力される電圧Vy1、Vy2、Vy3、Vy4とに基づき、加えられた外力を検出する機能を有する。外力検出回路40は、変換出力回路90a、90b、90cに接続されたADコンバーター401と、ADコンバーター401に接続された演算部402とを有する。

0085

ADコンバーター401は、電圧Vx1、Vy1、Vz1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4をアナログ信号からデジタル信号へ変換する機能を有する。ADコンバーター401によってデジタル変換された電圧Vx1、Vy1、Vz1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4は、演算部402に入力される。

0086

すなわち、第1の基板2および第2の基板3の相対位置が互いにα(X)軸方向にずれる外力が加えられた場合、ADコンバーター401は、電圧Vx1、Vx2、Vx3、Vx4を出力する。同様に、第1の基板2および第2の基板3の相対位置が互いにβ(Y)軸方向にずれる外力が加えられた場合、ADコンバーター401は、電圧Vy1、Vy2、Vy3、Vy4を出力する。また、第1の基板2および第2の基板3の相対位置が互いにγ(Z)軸方向にずれる外力が加えられた場合、ADコンバーター401は、電圧Vz1、Vz2、Vz3、Vz4を出力する。
また、第1の基板2および第2の基板3は、互いにx軸周りに回転する相対変位、y軸周りに回転する相対変位、およびz軸周りに回転する相対変位が可能であり、各回転に伴う外力を電荷出力素子10に伝達することが可能である。

0087

演算部402は、デジタル変換された電圧Vx1、Vy1、Vz1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4に基づき、x軸方向の並進力成分Fx、y軸方向の並進力成分Fy、z軸方向の並進力成分Fz、x軸周りの回転力成分Mx、y軸周りの回転力成分My、z軸周りの回転力成分Mzを演算する機能を有する。各力成分は、以下の式により求めることができる。

0088

Fx=Vx1+Vx2+Vx3+Vx4
Fy=Vy1+Vy2+Vy3+Vy4
Fz=Vz1+Vz2+Vz3+Vz4
Mx=b×(Vz4−Vz2)
My=a×(Vz3−Vz1)
Mz=b×(Vx2−Vx4)+a×(Vy1−Vy3)
ここで、a、bは定数である。

0089

このように、力検出装置1は、6軸力を検出することができる。
なお、演算部402は、例えば、各変換出力回路90a、90b、90c間の感度の差をなくす補正等を行うようになっていてもよい。
また、図9および図10に示すように、第1の基板2と、第2の基板3とは、4つの与圧ボルト71により、固定されている。なお、与圧ボルト71の数は、4つに限定されず、例えば、2つ、3つ、または、5つ以上であってもよい。

0090

また、各与圧ボルト71の位置は、特に限定されないが、本実施形態では、各与圧ボルト71は、第1の基板2、第2の基板3、アナログ回路基板4、デジタル回路基板5の周方向に沿って、等角度間隔(90°間隔)に配置されている。これにより、第1の基板2と第2の基板3とをバランス良く固定することができ、また、各電荷出力素子10にバランス良く与圧を加えることができる。
この力検出装置1によれば、前述した第1実施形態と同様の効果が得られる。

0091

<単腕ロボットの実施形態>
次に、図12に基づき、本発明のロボットの実施形態である単腕ロボットを説明する。以下、本実施形態について、前述した第1、第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図12は、本発明の力検出装置を用いた単腕ロボットの1例を示す図である。図12の単腕ロボット500は、基台510と、アーム520と、アーム520の先端側に設けられたエンドエフェクタ530と、アーム520とエンドエフェクタ530との間に設けられた力検出装置1とを有する。なお、力検出装置1としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。

0092

基台510は、アーム520を回動させるための動力を発生させるアクチュエーター(図示せず)およびアクチュエーターを制御する制御部(図示せず)等を収納する機能を有する。また、基台510は、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上などに固定される。
アーム520は、第1のアーム要素521、第2のアーム要素522、第3のアーム要素523、第4のアーム要素524および第5のアーム要素525を有しており、隣り合うアーム同士を回動自在に連結することにより構成されている。アーム520は、制御部の制御によって、各アーム要素の連結部を中心に複合的に回転または屈曲することにより駆動する。

0093

エンドエフェクタ530は、対象物を把持する機能を有する。エンドエフェクタ530は、第1の指531および第2の指532を有している。アーム520の駆動によりエンドエフェクタ530が所定の動作位置まで到達した後、第1の指531および第2の指532の離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。
なお、エンドエフェクタ530は、ここでは、ハンドであるが、本発明では、これに限定されるものではない。エンドエフェクタの他の例としては、例えば、部品検査用器具、部品搬送用器具、部品加工用器具、部品組立用器具、測定器等が挙げられる。これは、他の実施形態におけるエンドエフェクタについても同様である。

0094

力検出装置1は、エンドエフェクタ530に加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置1が検出する力を基台510の制御部にフィードバックすることにより、単腕ロボット500は、より精密な作業を実行することができる。また、力検出装置1が検出する力によって、単腕ロボット500は、エンドエフェクタ530の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、単腕ロボット500は、より安全に作業を実行することができる。
なお、図示の構成では、アーム520は、合計5本のアーム要素によって構成されているが、本発明はこれに限られない。アーム520が、1本のアーム要素に構成されている場合、2〜4本のアーム要素によって構成されている場合、6本以上のアーム要素によって構成されている場合も本発明の範囲内である。

0095

<複腕ロボットの実施形態>
次に、図13に基づき、本発明のロボットの実施形態である複腕ロボットを説明する。以下、本実施形態について、前述した第1、第2、第3および第4実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図13は、本発明の力検出装置を用いた複腕ロボットの1例を示す図である。図13の複腕ロボット600は、基台610と、第1のアーム620と、第2のアーム630と、第1のアーム620の先端側に設けられた第1のエンドエフェクタ640aと、第2のアーム630の先端側に設けられた第2のエンドエフェクタ640bと、第1のアーム620と第1のエンドエフェクタ640a間および第2のアーム630と第2のエンドエフェクタ640bとの間に設けられた力検出装置1を有する。なお、力検出装置1としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。

0096

基台610は、第1のアーム620および第2のアーム630を回動させるための動力を発生させるアクチュエーター(図示せず)およびアクチュエーターを制御する制御部(図示せず)等を収納する機能を有する。また、基台610は、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上などに固定される。
第1のアーム620は、第1のアーム要素621および第2のアーム要素622を回動自在に連結することにより構成されている。第2のアーム630は、第1のアーム要素631aおよび第2のアーム要素632aを回動自在に連結することにより構成されている。第1のアーム620および第2のアーム630は、制御部の制御によって、各アーム要素の連結部を中心に複合的に回転または屈曲することにより駆動する。

0097

第1、第2のエンドエフェクタ640a、640bは、対象物を把持する機能を有する。第1のエンドエフェクタ640aは、第1の指641aおよび第2の指642aを有している。第2のエンドエフェクタ640bは、第1の指641bおよび第2の指642bを有している。第1のアーム620の駆動により第1のエンドエフェクタ640aが所定の動作位置まで到達した後、第1の指641aおよび第2の指642aの離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。同様に、第2のアーム630の駆動により第2のエンドエフェクタ640bが所定の動作位置まで到達した後、第1の指641bおよび第2の指642bの離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。

0098

力検出装置1は第1、第2のエンドエフェクタ640a、640bに加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置1が検出する力を基台610の制御部にフィードバックすることにより、複腕ロボット600は、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置1が検出する力によって、複腕ロボット600は、第1、第2のエンドエフェクタ640a、640bの障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、複腕ロボット600は、より安全に作業を実行することができる。
なお、図示の構成では、アームは合計2本であるが、本発明はこれに限られない。複腕ロボット600が3本以上のアームを有している場合も、本発明の範囲内である。

0099

<電子部品検査装置および電子部品搬送装置の実施形態>
次に、図14図15に基づき、本発明の実施形態である電子部品検査装置および電子部品搬送装置を説明する。以下、本実施形態について、前述した第1、第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図14は、本発明の力検出装置を用いた電子部品検査装置および部品搬送装置の1例を示す図である。図15は、本発明の力検出装置を用いた電子部品搬送装置の1例を示す図である。

0100

図14の電子部品検査装置700は、基台710と、基台710の側面に立設された支持台720とを有する。基台710の上面には、検査対象の電子部品711が載置されて搬送される上流ステージ712uと、検査済みの電子部品711が載置されて搬送される下流側ステージ712dとが設けられている。また、上流側ステージ712uと下流側ステージ712dとの間には、電子部品711の姿勢を確認するための撮像装置713と、電気的特性を検査するために電子部品711がセットされる検査台714とが設けられている。なお、電子部品711の例として、半導体半導体ウェハー、CLDやOLED等の表示デバイス水晶デバイス、各種センサー、インクジェットヘッド、各種MEMSデバイス等などが挙げられる。

0101

また、支持台720には、基台710の上流側ステージ712uおよび下流側ステージ712dと平行な方向(Y方向)に移動可能にYステージ731が設けられており、Yステージ731からは、基台710に向かう方向(X方向)に腕部732が延設されている。また、腕部732の側面には、X方向に移動可能にXステージ733が設けられている。また、Xステージ733には、撮像カメラ734と、上下方向(Z方向)に移動可能なZステージを内蔵した電子部品搬送装置740が設けられている。また、電子部品搬送装置740の先端側には、電子部品711を把持する把持部741が設けられている。また、電子部品搬送装置740の先端と、把持部741との間には、力検出装置1が設けられている。更に、基台710の前面側には、電子部品検査装置700の全体の動作を制御する制御装置750が設けられている。なお、力検出装置1としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。

0102

電子部品検査装置700は、以下のようにして電子部品711の検査を行う。最初に、検査対象の電子部品711は、上流側ステージ712uに載せられて、検査台714の近くまで移動する。次に、Yステージ731およびXステージ733を動かして、上流側ステージ712uに載置された電子部品711の真上の位置まで電子部品搬送装置740を移動させる。このとき、撮像カメラ734を用いて電子部品711の位置を確認することができる。そして、電子部品搬送装置740内に内蔵されたZステージを用いて電子部品搬送装置740を降下させ、把持部741で電子部品711を把持すると、そのまま電子部品搬送装置740を撮像装置713の上に移動させて、撮像装置713を用いて電子部品711の姿勢を確認する。次に、電子部品搬送装置740に内蔵されている微調整機構を用いて電子部品711の姿勢を調整する。そして、電子部品搬送装置740を検査台714の上まで移動させた後、電子部品搬送装置740に内蔵されたZステージを動かして電子部品711を検査台714の上にセットする。電子部品搬送装置740内の微調整機構を用いて電子部品711の姿勢が調整されているので、検査台714の正しい位置に電子部品711をセットすることができる。次に、検査台714を用いて電子部品711の電気的特性検査が終了した後、今度は検査台714から電子部品711を取り上げ、Yステージ731およびXステージ733を動かして、下流側ステージ712d上まで電子部品搬送装置740を移動させ、下流側ステージ712dに電子部品711を置く。最後に、下流側ステージ712dを動かして、検査が終了した電子部品711を所定位置まで搬送する。

0103

図15は、力検出装置1を含む電子部品搬送装置740を示す図である。電子部品搬送装置740は、把持部741と、把持部741に接続された6軸力検出装置1と、6軸力検出装置1を介して把持部741に接続された回転軸742と、回転軸742に回転可能に取り付けられた微調整プレート743を有する。また、微調整プレート743は、ガイド機構(図示せず)によってガイドされながら、X方向およびY方向に移動可能である。

0104

また、回転軸742の端面に向けて、回転方向用の圧電モーター744θが搭載されており、圧電モーター744θの駆動凸部(図示せず)が回転軸742の端面に押しつけられている。このため、圧電モーター744θを動作させることによって、回転軸742(および把持部741)をθ方向に任意の角度だけ回転させることが可能である。また、微調整プレート743に向けて、X方向用の圧電モーター744xと、Y方向用の圧電モーター744yとが設けられており、それぞれの駆動凸部(図示せず)が微調整プレート743の表面に押しつけられている。このため、圧電モーター744xを動作させることによって、微調整プレート743(および把持部741)をX方向に任意の距離だけ移動させることができ、同様に、圧電モーター744yを動作させることによって、微調整プレート743(および把持部741)をY方向に任意の距離だけ移動させることが可能である。

0105

また、力検出装置1は、把持部741に加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置1が検出する力を制御装置750にフィードバックすることにより、電子部品搬送装置740および電子部品検査装置700は、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置1が検出する力によって、把持部741の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、電子部品搬送装置740および電子部品検査装置700は、より安全な作業を実行可能である。

0106

<部品加工装置の実施形態>
次に、図16に基づき、本発明の部品加工装置の実施形態を説明する。以下、本実施形態について、前述した第1、第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図16は、本発明の力検出装置を用いた部品加工装置の1例を示す図である。図16の部品加工装置800は、基台810と、基台810の上面に起立形成された支柱820と、支柱820の側面に設けられた送り機構830と、送り機構830に昇降可能に取り付けられた工具変位部840と、工具変位部840に接続された力検出装置1と、力検出装置1を介して工具変位部840に装着された工具850を有する。なお、力検出装置1としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。

0107

基台810は、被加工部品860を載置し、固定するための台である。支柱820は、送り機構830を固定するための柱である。送り機構830は、工具変位部840を昇降させる機能を有する。送り機構830は、送り用モーター831と、送り用モーター831からの出力に基づいて工具変位部840を昇降させるガイド832を有する。工具変位部840は、工具850に回転、振動等の変位を与える機能を有する。工具変位部840は、変位用モーター841と、変位用モーター841に連結された主軸(図示せず)の先端に設けられた工具取付け部843と、工具変位部840に取り付けられ主軸を保持する保持部842とを有する。工具850は、工具変位部840の工具取付け部843に、力検出装置1を介して取り付けられ、工具変位部840から与えられる変位に応じて被加工部品860を加工するために用いられる。工具850は、特に限定されないが、例えば、レンチプラスドライバーマイナスドライバーカッター丸のこニッパ、錐、ドリルフライス等である。

0108

力検出装置1は、工具850に加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置1が検出する外力を送り用モーター831や変位用モーター841にフィードバックすることにより、部品加工装置800は、より精密に部品加工作業を実行することができる。また、力検出装置1が検出する外力によって、工具850の障害物への接触等を検知することができる。そのため、工具850に障害物等が接触した場合に緊急停止することができ、部品加工装置800は、より安全な部品加工作業を実行可能である。

0109

<移動体の実施形態>
次に、図17に基づき、本発明の移動体の実施形態を説明する。以下、本実施形態について、前述した第1、第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図17は、本発明の力検出装置を用いた移動体の1例を示す図である。図17の移動体900は、与えられた動力により移動することができる。移動体900は、特に限定されないが、例えば、自動車バイク飛行機電車等の乗り物2足歩行ロボット車輪移動ロボット等のロボット等である。

0110

移動体900は、本体910(例えば、乗り物の筐体、ロボットのメインボデー等)と、本体910を移動させるための動力を供給する動力部920と、本体910の移動により発生する外力を検出する本発明の力検出装置1と、制御部930を有する。なお、力検出装置1としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。
動力部920から供給された動力によって本体910が移動すると、移動に伴い振動や加速度等が生じる。力検出装置1は、移動に伴い生じた振動や加速度等による外力を検出する。力検出装置1によって検出された外力は、制御部930に伝達される。制御部930は、力検出装置1から伝達された外力に応じて動力部920等を制御することにより、姿勢制御振動制御および加速制御等の制御を実行することができる。

0111

以上、本発明のセンサーデバイス、力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。

0112

また、本発明では、パッケージ、すなわち、第1の部材、第2の部材が省略されていてもよい。
また、本発明では、素子は、第1の基板の平面視で、第1の凸部からはみ出していてもよい。
また、本発明では、素子は、第1の基板の平面視で、第2の凸部からはみ出していてもよい。

0113

また、前記実施形態では、外力に応じて信号を出力する素子として、圧電体を用いたものを使用しているが、本発明では、加えられる外力に応じて出力が変化するものであればこれに限定されず、その他、例えば、感圧導電体等を用いたものが挙げられる。
また、本発明では、与圧ボルトに替えて、例えば、素子に与圧を加える機能を有してないものを用いてもよく、また、ボルト以外の固定方法を採用してもよい。

0114

また、本発明のロボットは、アームを有していれば、アーム型ロボット(ロボットアーム)に限定されず、他の形式のロボット、例えば、スカラーロボット脚式歩行走行)ロボット等であってもよい。
また、本発明の力検出装置(センサーデバイス)は、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体に限らず、他の装置、例えば、他の搬送装置、他の検査装置振動計加速度計重力計動力計地震計傾斜計等の測定装置入力装置等にも適用することができる。

0115

1…力検出装置2…第1の基板21…凸部 211…上面 25…雌ネジ3…第2の基板 31…凸部 311…下面 35…孔 36…下面 4…アナログ回路基板40…外力検出回路401…ADコンバーター402…演算部 41、42…孔 5…デジタル回路基板51、52…孔 6…センサーデバイス60…パッケージ60…基部 611…凹部 612…底面 613…段差部 614…第1の面 615…第2の面 62…蓋体625…中央部 626…外周部 63a、63b、63c、63g…端子631…部分 632…部分 64a、64b、64c、64d…導電性ペースト65…第1の導電性ペースト 66…第2の導電性ペースト 71…与圧ボルト715…頭部 716…雄ネジ90a、90b、90c…変換出力回路91…オペアンプ92…コンデンサー93…スイッチング素子10…電荷出力素子(素子) 11…グランド電極層12…第1のセンサー121…第1の圧電体層122…出力電極層 123…第2の圧電体層 13…第2のセンサー 131…第3の圧電体層 132…出力電極層 133…第4の圧電体層 14…第3のセンサー 141…第5の圧電体層 142…出力電極層 143…第6の圧電体層 121a、121b、121c、121d…辺 122a、122b、122c、122d…辺 131a、131b、131c、131d…辺 132a、132b、132c、132d…辺 141a、141b、141c、141d…辺 142a、142b、142c、142d…辺 11a、11b、11c、11d…辺 500…単腕ロボット510…基台520…アーム521…第1のアーム要素522…第2のアーム要素 523…第3のアーム要素 524…第4のアーム要素 525…第5のアーム要素 530…エンドエフェクタ531…第1の指 532…第2の指 600…複腕ロボット610…基台 620…第1のアーム 621…第1のアーム要素 622…第2のアーム要素 630…第2のアーム 631a…第1のアーム要素 632a…第2のアーム要素 640a…第1のエンドエフェクタ 641a…第1の指 642a…第2の指 640b…第2のエンドエフェクタ 641b…第1の指 642b…第2の指 700…電子部品検査装置710…基台 711…電子部品712u…上流側ステージ712d…下流側ステージ713…撮像装置714…検査台720…支持台731…Yステージ 732…腕部 733…Xステージ 734…撮像カメラ740…電子部品搬送装置741…把持部742…回転軸743…微調整プレート744x、744y、744θ…圧電モーター750…制御装置800…部品加工装置810…基台 820…支柱830…送り機構831…送り用モーター 832…ガイド840…工具変位部 841…変位用モーター842…保持部 843…工具取付け部 850…工具 860…被加工部品900…移動体910…本体 920…動力部930…制御部

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