力检测装置、机器臂以及电子部件输送装置的制造方法
力检测装置、机器臂以及电子部件输送装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及力检测装置、机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置。
【背景技术】
[0002]近年来，以提高生产效率为目的，向工厂等的生产设施导入工业用机器臂的情况不断进展。这种工业机器臂具备:臂，其相对于一个轴方向或者多个轴方向能够驱动；末端执行器，其为安装于臂前端侧的机械手、部件检查用器具或者部件输送用器具等，并能够执行部件的组装作业、部件加工作业等部件制造作业、部件输送作业以及部件检查作业等。
[0003]在这种工业用机器臂中，例如，在臂与末端执行器之间设置有力检测装置。工业用机器臂所使用的力检测装置例如具备:一对基板、和设置于该对基板之间的力转换器。另夕卜，对力转换器通过加压螺栓给于加压。若对上述基板施加外力，则一对基板相对位移，并通过力转换器对作用于一对基板间的力进行检测。此外，通过对力转换器给于加压，从而不仅在对力检测装置施加使一对基板相互接近的方向的外力的情况下，在施加使一对基板相互分离的方向的外力的情况下，也能够对该力进行检测。
[0004]然而，在现有的力检测装置中，例如，通过来自外部的电机等发热源的热，对一对基板、加压螺栓等进行加热，使之热膨胀，通过基板与加压螺栓的热膨胀差等，使由加压螺栓施加的加压变动，导致力转换器的输出变化。因此，无法准确地测定外力。
[0005]对于这样的技术问题，专利文献I所记载的力检测装置如其图5、图7所示，具有平台(安装板)、设置于该平台的两端的两个力测定单元、以及给于加压的预加载螺钉。而且，两个力测定单元的配置等的结构使由于因预加载螺钉等的热膨胀等产生的预压变化而产生的输出信号抵消。
[0006]专利文献1:日本特开平10 - 68665号公报
[0007]然而，在专利文献I记载的力检测装置中，由于从该受压面偏离的位置经由平台针对力测定单元的受压面传递外力，因此若平台的刚性不高，则因作用于力检测装置的外力，导致平台挠曲。另外，相反的，若为了提高平台的刚性，使平台的厚度变厚，则导致平台过厚，重量变重。另外，难以对力测定单元平衡性良好地给于加压。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供能够平衡性良好地对第一元件给于压力并能够抑制因热膨胀而产生的测定误差、或者实现装置的小型化并且能够抑制因热膨胀而产生的测定误差的力检测装置、机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置。
[0009]本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或者应用例而实现。
[0010](应用例I)
[0011]本发明的力检测装置的特征在于，具备:
[0012]第一基板；
[0013]第二基板；
[0014]第一元件，其根据外力输出信号；
[0015]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0016]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0017]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0018]由此，在基于从第一元件输出的信号检测外力时，基于从第二元件输出的信号修正从第一元件输出的该信号，由此能够除去或者减少由从上述第一元件输出的信号所包含的热膨胀产生的噪声成分。由此，能够提高测定精度。
[0019]另外，使第一元件处于其间并配置有至少一对固定部件，因此能够平衡性良好地固定第一基板与第二基板，另外，能够平衡性良好地对第一元件施加压力。
[0020](应用例2)
[0021]在本发明的检测装置中，优选在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0022]由此，在俯视第一基板时，能够使第一基板的施加有外力的部位、第二基板的施加有外力的部位、以及第一元件重叠，由此，即使使第一基板、第二基板的厚度较薄，也能够抑制该第一基板、第二基板因外力而挠曲的情况，由此，能够使装置的厚度较薄，从而能够实现小型化、轻型化。
[0023](应用例3)
[0024]本发明的力检测装置的特征在于，具备:
[0025]第一基板；
[0026]第二基板；
[0027]第一元件，其根据外力输出信号；
[0028]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0029]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0030]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0031]由此，在基于从第一元件输出的信号检测外力时，基于从第二元件输出的信号修正从该第一元件输出的信号，由此能够除去或者减少因从上述第一元件输出的信号所包含的热膨胀而产生的噪声成分。由此，能够提高测定精度。
[0032]另外，第一元件的中心轴与第二元件的中心轴不同，因此在第一基板的俯视中，能够使第一基板的施加有外力的部位、第二基板的施加有外力的部位、以及第一元件重叠，由此，即使使第一基板、第二基板的厚度较薄，也能够抑制该第一基板、第二基板因外力而挠曲的情况，因此，能够使装置的厚度较薄，从而能够实现小型化、轻型化。
[0033](应用例4)
[0034]在本发明的力检测装置中，优选通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向与施加于上述第二元件的压力的方向相同，
[0035]在上述第一基板被施加与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力时，上述第一元件与上述第二元件将上述外力作为相互相反方向的力而检测。
[0036]由此，通过取得第一元件的输出与第二元件的输出之差，而将与第一基板正交的方向的外力作为比未设置第二元件的情况大的值而检测。另一方面，通过取得第一元件的输出与第二元件的输出之差，能够补偿固定部件所施加的压力的变动大小。
[0037](应用例5)
[0038]在本发明的力检测装置中，优选上述第一基板具有用于将上述第一基板安装于第一对象物的第一安装部，
[0039]上述第二基板具有用于将上述第二基板安装于第二对象物的第二安装部，
[0040]在从上述第一基板的厚度方向的投影图像中，上述第一安装部的影子、上述第二安装部的影子、以及上述第一元件的影子重叠。
[0041]外力施加于第一安装部和第二安装部，由此，能够通过第一元件可靠地检测该外力。
[0042]另外，即使使第一基板、第二基板的厚度较薄，也能够抑制该第一基板、第二基板因外力而挠曲的情况，由此，能够使装置的厚度较薄，从而能够实现小型化、轻型化。
[0043](应用例6)
[0044]在本发明的力检测装置中，优选上述固定部件是具有头部的螺钉，
[0045]上述第二元件设置于上述第一基板与上述头部之间。
[0046]由此，通过第一基板与固定部件能够可靠地夹持第二元件。
[0047](应用例7)
[0048]在本发明的力检测装置中，优选具有检测部，该检测部基于从上述第一元件输出的信号以及从上述第二元件输出的信号来检测修正后的外力。
[0049]由此，能够提尚测定精度。
[0050](应用例8)
[0051]在本发明的力检测装置中，优选上述检测部通过取得基于从上述第一元件输出的信号求出的电压、与基于从上述第二元件输出信号求出的电压之差，来检测修正后的外力。
[0052]由此，能够提高测定精度。
[0053](应用例9)
[0054]在本发明的力检测装置中，优选具有多个上述第一元件，
[0055]上述各第一元件在沿上述第一基板或者上述第二基板的周向被配置成隔开等角度间隔。
[0056]由此，能够不偏倚地检测外力，从而能够进行更高精度的力检测。而且，通过具有三个以上的第一元件，能够检测六个轴向力，即、x、y、z轴方向的平移力成分(剪切力)以及绕X、y、z轴的转矩成分(力矩)。
[0057](应用例10)
[0058]本发明的机器臂的特征在于，具备:
[0059]臂；
[0060]末端执行器，其设置于上述臂；以及
[0061]力检测装置，其设置于上述臂与上述末端执行器之间，该力检测装置检测施加于上述末端执行器的外力，
[0062]上述力检测装置具备:
[0063]第一基板；
[0064]第二基板；
[0065]第一元件，其根据外力输出信号；
[0066]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0067]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0068]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0069]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测末端执行器朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而能够更安全地执行作业。
[0070](应用例11)
[0071]本发明的机器臂的特征在于，具备:
[0072]臂；
[0073]末端执行器，其设置于上述臂；以及
[0074]力检测装置，其设置于上述臂与上述末端执行器之间，并检测施加于上述末端执行器的外力，
[0075]上述力检测装置具备:第一基板；
[0076]第二基板；
[0077]第一元件，其根据外力输出信号；
[0078]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0079]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0080]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0081]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测末端执行器朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而能够更安全地执行作业。
[0082](应用例12)
[0083]本发明的电子部件输送装置的特征在于，具备:
[0084]把持部，其把持电子部件；和
[0085]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0086]上述力检测装置具备:
[0087]第一基板；
[0088]第二基板；
[0089]第一元件，其根据外力输出信号；
[0090]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0091]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0092]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0093]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，能够更安全地执行电子部件输送作业。
[0094](应用例13)
[0095]本发明的电子部件输送装置的特征在于，具备:
[0096]把持部，其把持电子部件；和
[0097]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0098]上述力检测装置具备:
[0099]第一基板；
[0100]第二基板；
[0101]第一元件，其根据外力输出信号；
[0102]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0103]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0104]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0105]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而能够更安全地执行电子部件输送作业。
[0106](应用例14)
[0107]本发明的电子部件检查装置的特征在于，具备:
[0108]把持部，其把持电子部件；
[0109]检查部，其检查上述电子部件；以及
[0110]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0111]上述力检测装置具备:
[0112]第一基板；
[0113]第二基板；
[0114]第一元件，其根据外力输出信号；
[0115]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及 [0116]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0117]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0118]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，能够更安全地执行电子部件检查作业。
[0119](应用例15)
[0120]本发明的电子部件检查装置的特征在于，具备:
[0121]把持部，其把持电子部件；
[0122]检查部，其检查上述电子部件；以及
[0123]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0124]上述力检测装置具备:
[0125]第一基板；
[0126]第二基板；
[0127]第一元件，其根据外力输出信号；
[0128]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0129]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0130]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0131]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，能够更安全地执行电子部件检查作业。
[0132](应用例16)
[0133]本发明的部件加工装置的特征在于，具备:
[0134]工具位移部，其安装工具并使上述工具位移；和
[0135]力检测装置，其检测施加于上述工具的外力，
[0136]上述力检测装置具备:
[0137]第一基板；
[0138]第二基板；
[0139]第一元件，其根据外力输出信号；
[0140]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0141]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0142]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0143]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，通过反馈力检测装置检测出的外力，从而部件加工装置能够更精密地执行部件加工作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测工具朝障碍物的接触等。因此，能够在工具与障碍物等接触的情况下紧急停止，从而部件加工装置能够执行更安全的部件加工作业。
[0144](应用例17)
[0145]本发明的部件加工装置的特征在于，具备:
[0146]工具位移部，其安装工具并使上述工具位移；和
[0147]力检测装置，其检测施加于上述工具的外力，
[0148]上述力检测装置具备:
[0149]第一基板；
[0150]第二基板；
[0151]第一元件，其根据外力输出信号；
[0152]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0153]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0154]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0155]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，通过反馈力检测装置检测出的外力，从而部件加工装置能够更精密地执行部件加工作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测工具朝障碍物的接触等。因此，能够在工具与障碍物等接触的情况下紧急停止，部件加工装置能够执行更安全的部件加工作业。
【附图说明】
[0156]图1是表示本发明的力检测装置的第一实施方式的剖视图。
[0157]图2是图1所示的力检测装置的俯视图。
[0158]图3是示意地表示图1所示的力检测装置的电路图。
[0159]图4是示意地表示图1所示的力检测装置的第一元件的剖视图。
[0160]图5是示意地表示图1所示的力检测装置的第二元件的剖视图。
[0161]图6是表示本发明的力检测装置的第二实施方式的分解立体图。
[0162]图7是示意地表示图6所示的力检测装置的电路图。
[0163]图8是表示本发明的力检测装置的第三实施方式的俯视图。
[0164]图9是表示本发明的力检测装置的第四实施方式的俯视图。
[0165]图10是表示使用了本发明的力检测装置的单臂机器臂的一个例子的图。
[0166]图11是表示使用了本发明的力检测装置的多臂机器臂的一个例子的图。
[0167]图12是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件检查装置以及电子部件输送装置的一个例子的图。
[0168]图13是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件输送装置的一个例子的图。
[0169]图14是表示使用了本发明的力检测装置的部件加工装置的一个例子的图。
[0170]图15是表示使用了本发明的力检测装置的移动体的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0171]以下，基于附图所示的优选的实施方式对本发明的力检测装置、机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置详细地进行说明。
[0172]第一实施方式
[0173]图1是表示本发明的力检测装置的第一实施方式的剖视图。图2是图1所示的力检测装置的俯视图。图3是示意地表示图1所示的力检测装置的电路图。图4是示意地表示图1所示的力检测装置的第一元件的剖视图。图5是示意地表示图1所示的力检测装置的第二元件的剖视图。
[0174]此外，以下，为了方便说明，将图1中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”。
[0175]图1以及图2所示的力检测装置I具有检测外力(包含力矩)的功能，即、对沿着相互正交的三个轴U (X)轴、β (Y)轴、γ (Z)轴)施加的外力进行检测的功能。
[0176]力检测装置I具备:第一基板2 ;第二基板3，其以从第一基板2隔开规定的间隔的方式配置并与第一基板2对置；两个加压螺栓(螺钉)71，它们是固定第一基板2与第二基板3的固定部件；电荷输出元件(第一元件)10，其设置于第一基板2与第二基板3之间并根据被施加的外力输出信号；以及一对电荷输出元件(第二元件)10a、10b，它们设置于第一基板2与各加压螺栓71之间并根据被施加的外力输出信号。
[0177]第一基板2、第二基板3的形状分别没有特别的限定，但在本实施方式中，在俯视第一基板2、第二基板3时(在从厚度方向观察时)，即、从相对于第一基板2、第二基板3垂直的方向观察，其外形形状呈长方形(四边形)。作为第一基板2、第二基板3的俯视时的与上述不同的外形形状，例如，可举出五边形等其他多边形、圆形、椭圆形等。另外，作为第一基板2、第二基板3的各构成材料没有特别的限定，例如，能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。此外，可以将第一基板2、第二基板3的任一个作为被施加力的一侧的基板，但在本实施方式中，将第一基板2作为被施加力的一侧的基板进行说明。
[0178]另外，电荷输出元件10在第一基板2、第二基板3的位置没有特别的限定，但在本实施方式中，在第一基板2的俯视中，电荷输出元件10配置于第一基板2、第二基板3的中央部。
[0179]另外，在第一基板2的俯视中的中央部，设置有将该第一基板2安装于第一对象物的紧固部(第一安装部)23。同样，在第二基板3的俯视中的中央部，设置有将该第二基板3安装于第二对象物的紧固部(第二安装部)33。作为第一对象物、第二对象物的具体例，例如在机器臂的臂与末端执行器之间设置力检测装置I的情况下，上述臂与末端执行器的一方是上述第一对象物，另一方是上述第二对象物。外力从第一对象物、第二对象物并以紧固部23、33为中心施加于第一基板2、第二基板3。此外，作为各紧固部23、33没有特别的限定，例如，可举出内螺纹等，在该情况下，使外螺纹与上述内螺纹旋合，将第一基板2、第二基板3分别安装于第一对象物、第二对象物。这样，在将力检测装置I安装于第一对象物、第二对象物时，能够容易并且迅速地进行该安装作业，而不必对于第一基板2、第二基板3实施特别的加工。
[0180]另外，虽通过两个加压螺栓71将第一基板2与第二基板3固定，但以允许两个的固定对象物的相互的规定量的移动的方式进行基于该加压螺栓71的“固定”。具体而言，通过两个加压螺栓71以允许相互的规定量的第一基板2的面方向的移动的方式固定第一基板2与第二基板3。此外，这在其他实施方式中也相同。
[0181]另外，各加压螺栓71分别在基端部具有头部715，在前端部的外周部具有外螺纹716。而且，在第一基板2形成有供两个加压螺栓71插入的两个孔25，在第二基板3形成有与两个加压螺栓71的外螺纹716旋合的两处内螺纹35。
[0182]各加压螺栓71以分别使其头部715成为第一基板2侧的方式配置，从形成于第一基板2的孔25插入，使该外螺纹716与形成于第二基板3内螺纹35旋合。另外，各加压螺栓71的头部715位于相比第一基板2的表面更靠第二基板3侧，即、沉入孔25内。而且，通过各加压螺栓71经由第一基板2与第二基板3对电荷输出元件10给予规定大小的Z轴方向(参照图4)的压力，S卩、加压。由此，能够检测Z轴方向的正反两个方向的力。此外，上述加压的大小没有特别的限定，能够适当地设定。
[0183]另外，各加压螺栓71的位置没有特别的限定，但在本实施方式中，各加压螺栓71在第一基板2的俯视中(从厚度方向观察)，使电荷输出元件10处于其间并以对置的方式配置。由此，能够平衡性良好地固定第一基板2与第二基板3，另外，能够对电荷输出元件10平衡性良好地给予加压。此外，加压螺栓71的数量不限定为两个，例如，也可以是三个以上。
[0184]作为各加压螺栓71的构成材料没有特别的限定，例如，能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。
[0185]如以上那样，电荷输出元件10在第一基板2与第二基板3的中央部被夹持。该电荷输出元件10的形状没有特别的限定，在本实施方式中，在俯视第一基板2时，电荷输出元件10的外形形状呈正方形(四边形)。作为在俯视电荷输出元件10时的与上述不同的外形形状，例如，可举出五边形等其他的多边形、圆形、椭圆形等。
[0186]另外，电荷输出元件10a、10b的形状没有特别的限定，但在本实施方式中，在俯视第一基板2时，电荷输出元件10a、10b的外形形状是与加压螺栓71的头部715对应的形状，即、呈圆形。具体而言，电荷输出元件10a、1b在俯视第一基板2时，呈圆环状。作为在俯视电荷输出元件10a、10b时的与上述不同的外形形状，例如可举出四边形、五边形等多边形、椭圆形等。
[0187]而且，各电荷输出元件10a、10b配置于第一基板2与各加压螺栓71的头部715之间，并被第一基板2与加压螺栓71夹持。由此，与电荷输出元件10相同的大小的Z轴方向的加压通过各加压螺栓71分配并施加于各电荷输出元件10a、10b。即，通过加压螺栓71施加于电荷输出元件10的加压的方向与施加于电荷输出元件10a、10b的加压的方向相同，并且其大小也相同。
[0188]另外，对于外力而言，在对第一基板2施加与第一基板2正交的方向的外力即Z轴方向的外力时(在对第一基板2通过加压螺栓71施加了与电荷输出元件10的压力的方向相同的方向的外力时)，电荷输出元件10与电荷输出元件10a、1b将该外力作为相互相反方向的力而检测。
[0189]由此，通过取得电荷输出元件10的输出与电荷输出元件10a、10b的输出之差，而将Z轴方向的外力作为未设置电荷输出元件10a、10b的情况下的大约两倍的值而检测。另一方面，通过取得电荷输出元件10的输出与电荷输出元件10a、10b的输出之差，能够对各加压螺栓71、第一基板2、第二基板3等热膨胀时等的加压螺栓71所给予的加压的变动大小进行补偿。
[0190]此处，在第一基板2的厚度方向上，电荷输出元件10的中心与电荷输出元件10a、1b的中心不同。S卩，电荷输出元件10a、10b的与第一基板2正交的方向的中心轴、与电荷输出元件10的与第一基板2正交的方向的中心轴不同。具体而言，电荷输出元件10a、10b在俯视第一基板2时被配置成使电荷输出元件10处于其间并以对置的方式配置。
[0191]另外，在俯视第一基板2时，紧固部23、紧固部33、以及电荷输出元件10重叠。即，在从第一基板2的厚度方向的投影图像中，紧固部23的影子、紧固部33的影子、以及电荷输出元件10的影子重叠。具体而言，紧固部23的与第一基板2正交的方向的中心轴、紧固部33的与第一基板2正交的方向的中心轴、以及电荷输出元件10的与第一基板2正交的方向的中心轴一致。
[0192]由此，即使使第一基板2、第二基板3的厚度较薄，也能够抑制该第一基板2、第二基板3因外力而挠曲的情况，因此，能够使装置的厚度较薄，从而能够实现小型化、轻型化。
[0193]此外，如本实施方式那样，使电荷输出元件10a、1b配置于电荷输出元件10的附近，由此能够使各加压螺栓71施加于电荷输出元件10的加压的因上述热膨胀等而产生的变动、与各加压螺栓71施加于电荷输出元件10a、10b的加压的因上述热膨胀等而产生的变动近似。
[0194]另外，如图3所示，力检测装置I具备将从电荷输出元件10输出的电荷Qxl转换 为电压Vxl的转换输出电路90a、将电荷Qzl转换为电压Vzl的转换输出电路90b、以及将电荷Qyl转换为电压Vyl的转换输出电路90c。另外，力检测装置I具备将从电荷输出元件1a输出的电荷Qzll转换为电压Vzll的转换输出电路90b、和将从电荷输出元件1b输出的电荷Qzl2转换为电压Vzl2的转换输出电路90b。另外，力检测装置I具备对所施加的外力进行检测的外力检测电路40。上述各电路例如可以设置于第一基板2、第一基板2的外侦U，另外，也可以设置于第一基板2与第一基板2之间。
[0195]电荷输出元件(第一元件、第二元件)
[0196]首先，对电荷输出元件(第一元件)10进行说明。
[0197]电荷输出元件10具有如下功能，S卩、分别根据沿着相互正交的三个轴(α⑴轴、β⑴轴、γ (Z)轴)被施加的(受到的)外力输出三种电荷Qx、Qy、Qz。
[0198]如图4所示，电荷输出元件10具有在接地点(基准电位点)接地的四个接地电极层11、根据与β轴平行的外力(剪切力)输出电荷Qy的第一传感器12、根据与γ轴平行的外力(压缩/拉伸力)输出电荷Qz的第二传感器13、以及根据与α轴平行的外力(剪切力)输出电荷Qx的第三传感器14，接地电极层11与各传感器12、13、14交替层叠。此夕卜，在图4中，将接地电极层11以及传感器12、13、14的层叠方向作为γ轴方向，分别将与γ轴方向正交且相互正交的方向作为α轴方向、β轴方向。
[0199]在图示的结构中，从图4中的下侧，以第一传感器12、第二传感器13、第三传感器14的顺序层叠，但本发明不局限于此。传感器12、13、14的层叠顺序是任意的。
[0200]接地电极层11是在接地点(基准电位点)接地的电极。构成接地电极层11的材料没有特别的限定，例如，优选金、钛、销、络、镲、铜、铁或者包含这些元素的合金。这些元素中特别优选使用铁合金亦即不锈钢。由不锈钢构成的接地电极层11具有优越的耐久性以及耐腐蚀性。
[0201]第一传感器12具有根据沿着β轴被施加的(受到的)外力(剪切力)输出电荷Qy的功能。第一传感器12构成为，根据沿着β轴的正方向被施加的外力输出正电荷，根据沿着β轴的负方向被施加的外力输出负电荷。
[0202]第一传感器12具有:第一压电体层121，其具有第一结晶轴CAl ;第二压电体层123，其与第一压电体层121对置地设置并具有第二结晶轴CA2 ;以及输出电极层122，其设置于第一压电体层121与第二压电体层123之间并输出电荷Q。
[0203]第一压电体层121由具有在β轴的负方向取向的第一结晶轴CAl的压电体构成。在针对第一压电体层121的表面施加沿着β轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果，在第一压电体层121内感应电荷。其结果，在第一压电体层121的输出电极层122侧表面附近汇集正电荷，在第一压电体层121的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第一压电体层121的表面施加沿着β轴的负方向的外力的情况下，在第一压电体层121的输出电极层122侧表面附近汇集负电荷，在第一压电体层121的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0204]第二压电体层123由具有在β轴的正方向取向的第二结晶轴CA2的压电体构成。在针对第二压电体层123的表面施加沿着β轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果，在第二压电体层123内感应电荷。其结果，在第二压电体层123的输出电极层122侧表面附近汇集正电荷，在第二压电体层123的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第二压电体层123的表面施加沿着β轴的负方向的外力的情况下，在第二压电体层123的输出电极层122侧表面附近汇集负电荷，在第二压电体层123的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0205]这样，第一压电体层121的第一结晶轴CAl朝向与第二压电体层123的第二结晶轴CA2的方向相反的方向。由此，在与由第一压电体层121或者第二压电体层123的仅任一方和输出电极层122构成第一传感器12的情况比较，能够使在输出电极层122附近汇集的正电荷或者负电荷增加。其结果，能够使从输出电极层122输出的电荷Q增加。
[0206]此外，作为第一压电体层121以及第二压电体层123的构成材料，可举出:水晶、黄晶、硅酸镓镧(La3Ga5S114)、钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅(PZT:Pb (Zr、Ti) O3)、铌酸锂、钽酸锂等。这些材料中特别优选水晶。这是因为由水晶构成的压电体层具有较广的动态范围、较高的刚性、较高的固有频率、较高的承重性等优越的特性。另外，如第一压电体层121以及第二压电体层123那样，针对沿着层的面方向的外力(剪切力)产生电荷的压电体层能够由Y型切割水晶构成。
[0207]输出电极层122具有将在第一压电体层121内以及第二压电体层123内产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qy输出的功能。如上述那样，在对第一压电体层121的表面或者第二压电体层123的表面施加沿着β轴的正方向的外力的情况下，在输出电极层122附近汇集正电荷。其结果，从输出电极层122输出正的电荷Qy。另一方面，在对第一压电体层121的表面或者第二压电体层123的表面施加沿着β轴的负方向的外力的情况下，在输出电极层122附近汇集负电荷。其结果，从输出电极层122输出负的电荷Qy。
[0208]另外，优选输出电极层122的宽度在第一压电体层121以及第二压电体层123的宽度以上。在输出电极层122的宽度比第一压电体层121或者第二压电体层123窄的情况下，第一压电体层121或者第二压电体层123的一部分不与输出电极层122接触。因此，存在无法将在第一压电体层121或者第二压电体层123产生的电荷的一部分从输出电极层122输出的情况。其结果，导致从输出电极层122输出的电荷Qy减少。此外，后述的输出电极层132、142也相同。
[0209]第二传感器13具有根据沿着γ轴被施加的(受到的)外力(压缩/拉伸力)输出电荷Qz的功能。第二传感器13构成为，根据与γ轴平行的压缩力输出正电荷，根据与γ轴平行的拉伸力输出负电荷。
[0210]第二传感器13具有:第三压电体层131，其具有第三结晶轴CA3 ;第四压电体层133，其与第三压电体层131对置地设置并具有第四结晶轴CA4 ;以及输出电极层132，其设置于第三压电体层131与第四压电体层133之间并输出电荷Qz。
[0211]第三压电体层131由具有在γ轴的正方向取向的第三结晶轴CA3的压电体构成。在针对第三压电体层131的表面施加与γ轴平行的压缩力的情况下，通过压电效果，在第三压电体层131内感应电荷。其结果，在第三压电体层131的输出电极层132侧表面附近汇集正电荷，在第三压电体层131的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第三压电体层131的表面施加与γ轴平行的拉伸力的情况下，在第三压电体层131的输出电极层132侧表面附近汇集负电荷，在第三压电体层131的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0212]第四压电体层133由具有在γ轴的负方向取向的第四结晶轴CA4的压电体构成。在相针对第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的压缩力的情况下，通过压电效果，在第四压电体层133内感应电荷。其结果，在第四压电体层133的输出电极层132侧表面附近汇集正电荷，在第四压电体层133的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的拉伸力的情况下，在第四压电体层133的输出电极层132侧表面附近汇集负电荷，在第四压电体层133的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0213]作为第三压电体层131以及第四压电体层133的构成材料，能够使用与第一压电体层121以及第二压电体层123相同的构成材料。另外，如第三压电体层131以及第四压电体层133那样，针对与层的面方向垂直的外力(压缩/拉伸力)产生电荷的压电体层能够由X型切割水晶构成。
[0214]输出电极层132具有将在第三压电体层131内以及第四压电体层133内产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qz输出的功能。如上述那样，在对第三压电体层131的表面或者第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的压缩力的情况下，在输出电极层132附近汇集正电荷。其结果，从输出电极层132输出正的电荷Qz。另一方面，在对第三压电体层131的表面或者第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的拉伸力的情况下，在输出电极层132附近汇集负电荷。其结果，从输出电极层132输出负的电荷Qz。
[0215]第三传感器14具有根据沿着α轴被施加的(受到的)外力(剪切力)输出电荷Qx的功能。第三传感器14构成为，根据沿着α轴的正方向被施加的外力输出正电荷，根据沿着α轴的负方向被施加的外力输出负电荷。
[0216]第三传感器14具有:第五压电体层141，其具有第五结晶轴CA5 ;第六压电体层143，其与第五压电体层141对置地设置并具有第六结晶轴CA6 ;以及输出电极层142，其设置于第五压电体层141与第六压电体层143之间并输出电荷Qx。
[0217]第五压电体层141由具有在α轴的负方向取向的第五结晶轴CA5的压电体构成。在针对第五压电体层141的表面施加沿着α轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果，在第五压电体层141内感应电荷。其结果，在第五压电体层141的输出电极层142侧表面附近汇集正电荷，在第五压电体层141的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第五压电体层141的表面施加沿着α轴的负方向的外力的情况下，在第五压电体层141的输出电极层142侧表面附近汇集负电荷，在第五压电体层141的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0218]第六压电体层143由具有在α轴的正方向取向的第六结晶轴CA6的压电体构成。在针对第六压电体层143的表面施加沿着α轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果，在第六压电体层143内感应电荷。其结果，在第六压电体层143的输出电极层142侧表面附近汇集正电荷，在第六压电体层143的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第六压电体层143的表面施加沿着α轴的负方向的外力的情况下，在第六压电体层143的输出电极层142侧表面附近汇集负电荷，在第六压电体层143的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0219]作为第五压电体层141以及第六压电体层143的构成材料，能够使用与第一压电体层121以及第二压电体层123相同的构成材料。另外，如第五压电体层141以及第六压电体层143那样，针对沿着层的面方向的外力(剪切力)产生电荷的压电体层与第一压电体层121以及第二压电体层123同样，能够由Y型切割水晶构成。
[0220]输出电极层142具有将在第五压电体层141内以及第六压电体层143内产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qx输出的功能。如上述那样，在对第五压电体层141的表面或者第六压电体层143的表面施加沿着α轴的正方向的外力的情况下，在输出电极层142附近汇集正电荷。其结果，从输出电极层142输出正的电荷Qx。另一方面，在对第五压电体层141的表面或者第六压电体层143的表面施加沿着α轴的负方向的外力的情况下，在输出电极层142附近汇集负电荷。其结果，从输出电极层142输出负的电荷Qx。
[0221]这样，第一传感器12、第二传感器13以及第三传感器14以使各传感器的力检测方向相互正交的方式层叠。由此，各传感器能够分别根据相互正交的力成分感应电荷。因此，电荷输出元件10能够分别根据沿着三个轴(a (X)轴、β (Y)轴、γ (Z)轴)的外力输出三种电荷Qx、Qy、Qz。
[0222]接下来，对电荷输出元件(第二元件)10a、1b进行说明。
[0223]电荷输出元件(第二元件)1a与电荷输出元件(第二元件)10b相同。而且，如图5所示，电荷输出元件10a、1b分别形成为在上述电荷输出元件10中省略了第一传感器12以及第三传感器14的构造。该电荷输出元件10a、10b具有如下功能，即，根据沿着相互正交的三个轴中的γ (Z)轴施加的外力，也就是说、与通过加压螺栓71施加于电荷输出元件10、10a、10b的加压的方向相同的方向的外力输出电荷Qz的功能。
[0224]此外，作为电荷输出元件10a、10b，也可以与上述电荷输出元件10相同。
[0225]转换输出电路
[0226]在电荷输出元件10连接有转换输出电路90a、90b、90c。转换输出电路90a具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qxl转换为电压Vxl的功能。转换输出电路90b具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qzl转换为电压Vzl的功能。转换输出电路90c具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qyl转换为电压Vyl的功能。转换输出电路90a、90b、90c相同，以下，代表性地对转换输出电路90c进行说明。
[0227]转换输出电路90c具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qyl转换为电压Vyl并输出电压Vyl的功能。转换输出电路90c具有运算放大器91、电容器92、以及开关元件93。运算放大器91的第一输入端子(负输入)连接于电荷输出元件10的输出电极层122，运算放大器91的第二输入端子(正输入)在接地点(基准电位点)接地。另外，运算放大器91的输出端子与外力检测电路40连接。电容器92连接于运算放大器91的第一输入端子与输出端子之间。开关元件93连接于运算放大器91的第一输入端子与输出端子之间，并与电容器92并联。另外，开关元件93与驱动电路(未图示)连接，且开关元件93根据来自驱动电路的开/关信号执行开关动作。
[0228]在开关元件93关闭的情况下，从电荷输出元件10输出的电荷Qyl存储于具有静电电容Cl的电容器92，作为电压Vyl输出至外力检测电路40。接下来，在开关元件93打开的情况下，电容器92的两端子之间短路。其结果，将存储于电容器92的电荷Qyl放电为O库伦，从而输出至外力检测电路40的电压V成为O伏特。将开关元件93变为打开的状态称为使转换输出电路90c复位。此外，从理想的转换输出电路90c输出的电压Vyl与从电荷输出元件10输出的电荷Qyl的蓄积量成比例。
[0229]开关元件93 例如是 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体开关元件。半导 体开关元件与机械式开关相比小型且轻型，因此对力检测装置I的小型化以及轻型化有利。以下，作为代表例，对作为开关元件93而使用MOSFET的情况进行说明。
[0230]开关元件93具有漏极电极、源极电极、以及栅极电极。开关元件93的漏极电极或者源极电极的一方连接于运算放大器91的第一输入端子，漏极电极或者源极电极的另一方连接于运算放大器91的输出端子。另外，开关元件93的栅极电极连接于驱动电路(未图示)。
[0231]可以在各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93连接有相同的驱动电路，也可以分别连接有不同的驱动电路。从驱动电路向各开关元件93输入全部同步的开/关信号。由此，各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93的动作同步。即，各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93的开/关时机一致。
[0232]另外，在电荷输出元件10a、1b分别连接有转换输出电路90b。连接于电荷输出元件1a的转换输出电路90b具有将从电荷输出元件1a输出的电荷Qzll转换为电压Vzll的功能。连接于电荷输出元件1b的转换输出电路90b具有将从电荷输出元件1b输出的电荷Qz 12转换为电压Vz 12的功能。此外，各转换输出电路90b如上所述，因此省略其说明。
[0233]外力检测电路
[0234]外力检测电路40具有如下功能，即、基于从连接于电荷输出元件10的转换输出电路90a输出的电压Vx1、从转换输出电路90b输出的电压Vz1、从转换输出电路90c输出的电压Vyl、从连接于电荷输出元件1a的转换输出电路90b输出的电压Vzl1、以及从连接于电荷输出元件1b的转换输出电路90b输出的电压Vzl2，检测施加的外力。外力检测电路40具有:AD转换器401，其与针对电荷输出元件10的转换输出电路90a、90b、90c、针对电荷输出元件1a的转换输出电路90b、针对电荷输出元件1b的转换输出电路90b连接；和运算部(检测部)402，其与AD转换器401连接。
[0235]AD转换器401具有将电压Vx1、Vy 1、Vz 1、Vz 11、Vz 12从模拟信号向数字信号转换的功能。将通过AD转换器401数字转换出的电压Vxl、Vyl、Vzl、VZll、VZ12输入至运算部402。
[0236]即，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在α⑴轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vxl。同样，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在β⑴轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vyl。另夕卜，在施加使第一基板2以及第二基板3的相对位置沿相互在γ (Z)轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vz 1、Vz 11、Vz 12。
[0237]运算部402具有如下功能，即、基于数字转换出的电压Vxl、VyU VzU VzlU Vzl2进行修正，并对X轴方向的平移力成分Fx，y轴方向的平移力成分Fy、Z轴方向的平移力成分Fz进行运算。各力成分能够通过下式求出。
[0238]Fx = Vxl
[0239]Fy = Vyl
[0240]Fz = Vzl - (Vzll+Vzl2)
[0241]这样，力检测装置I能够检测三个轴向力。
[0242]如上述那样，求出Fz时，通过取得电压Vzl与电压(Vzll+Vzl2)之差，来进行修正(补偿)。即、检测修正后的外力。由此，从电压Vzl除去以电压Vzl所包含的热膨胀为起因的误差成分的全部或者一部分。此外，对于修正，不局限于完全除去误差成分的情况，也包括减少误差成分的情况。
[0243]如以上说明那样，根据该力检测装置1，在基于从电荷输出元件10输出的信号检测外力时，基于从电荷输出元件1a输出的信号对从该电荷输出元件10输出的信号进行修正，由此能够除去或者减少因从电荷输出元件10输出的信号所包含的热膨胀而产生的误差成分。由此，能够提高测定精度。
[0244]另外，使电荷输出元件10处于其间并配置有至少一对加压螺栓71，因此能够平衡性良好地固定第一基板2与第二基板3，另外，能够对电荷输出元件10平衡性良好地施加压力。
[0245]另外，在俯视第一基板2时，紧固部23、紧固部33、电荷输出元件10重叠，因此通过作用于第一基板2、第二基板3的外力，能够抑制第一基板2、第二基板3挠曲的情况，由此，能够使第一基板2、第二基板3的厚度较薄，从而能够实现装置的小型化、轻型化。
[0246]第二实施方式
[0247]图6是表示本发明的力检测装置的第二实施方式的分解立体图。图7是示意地表示图6所示的力检测装置的电路图。
[0248]以下，以与上述的第一实施方式的不同点为中心对第二实施方式进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0249]图6所示的第二实施方式的力检测装置I具有检测外力(包括力矩)的功能，即、六个轴向力(x、y、z轴方向的平移力成分(剪切力)以及绕x、y、z轴的转矩成分(力矩))的功能。
[0250]如图6所示，力检测装置I具有四个电荷输出元件10、四组一对电荷输出元件10a、10b、以及八个加压螺栓71。各电荷输出元件10的位置没有特别的限定，但在本实施方式中，各电荷输出元件10在第一基板2、第二基板3的外周部在该第一基板2、第二基板3的周向被配置成隔开等角度间隔(90°间隔)。由此，能够不偏倚地检测外力。而且，能够检测六个轴向力。另外，在本实施方式中，各电荷输出元件10全部朝向相同的方向，但不局限于此。
[0251]另外，各加压螺栓71的位置没有特别的限定，在本实施方式中，各加压螺栓71在第一基板2、第二基板3的外周部被配置在第一基板2、第二基板3的周向。另外，各加压螺栓71在俯视第一基板2时，使对应的电荷输出元件10处于其间并以对置的方式配置。因此，在俯视第一基板2时，针对一个电荷输出元件10，一对电荷输出元件10a、1b使该电荷输出元件10处于其间并以对置的方式配置。
[0252]另外，力检测装置I具有设置于第一基板2与第二基板3之间的电路基板4，各电荷输出元件10安装于电路基板4。另外，电荷输出元件10a、10b通过未图示的布线与电路基板电连接。此外，在电路基板4形成有供八个加压螺栓71插通的八个孔41。
[0253]另外，各电荷输出元件10配置于电路基板4的第一基板2侧的面。此外，各电荷输出元件10也可以配置于电路基板4的第二基板3侧的面。
[0254]另外，第一基板2、第二基板3、电路基板4的形状分别没有特别的限定，在本实施方式中，在俯视第一基板2、第二基板3、电路基板4时，其外形形状呈圆形。此外，作为第一基板2、第二基板3、电路基板4在俯视时的与上述不同的外形形状，例如，可举出:四边形、五边形等多边形、椭圆形等。另外，作为电路基板4的各元件以及各布线以外的部位的构成材料没有特别的限定，例如，能够使用各种树脂材料等。
[0255]另外，如图7所示，电路基板4具备将从对应的电荷输出元件10输出的电荷Qxl转换为电压Vxl的转换输出电路90a、将电荷Qzl转换为电压Vzl的转换输出电路90b、将电荷Qyl转换为电压Vyl的转换输出电路90c、将电荷Qx2转换为电压Vx2的转换输出电路90a、将电荷Qz2转换为电压Vz2的转换输出电路90b、将电荷Qy2转换为电压Vy2的转换输出电路90c、将电荷Qx3转换为电压Vx3的转换输出电路90a、将电荷Qz3转换为电压Vz3的转换输出电路90b、将电荷Qy3转换为电压Vy3的转换输出电路90c、将电荷Qx4转换为电压Vx4的转换输出电路90a、将电荷Qz4转换为电压Vz4的转换输出电路90b、以及将电荷Qy4转换为电压Vy4的转换输出电路90c。
[0256]另外，电路基板4具备将从对应的电荷输出元件1a输出的电荷Qzll转换为电压Vzll的转换输出电路90b、将电荷Qz21转换为电压Vz21的转换输出电路90b、将电荷Qz31转换为电压Vz31的转换输出电路90b、以及将电荷Qz41转换为电压Vz41的转换输出电路90b ο
[0257]另外，电路基板4具备将从对应的电荷输出元件1b输出的电荷Qzl2转换为电压Vz 12的转换输出电路90b、将电荷Qz22转换为电压Vz22的转换输出电路90b、将电荷Qz32转换为电压Vz32的转换输出电路90b、以及将电荷Qz42转换为电压Vz42的转换输出电路90b ο
[0258]另外，电路基板4具备检测施加的外力的外力检测电路40。
[0259]此外，电荷输出元件10的数量不限定为上述四个，例如也可以为两个、三个、或者五个以上。其中，电荷输出元件10的数量优选为多个，更加优选为三个以上。此外，力检测装置I若至少具有三个电荷输出元件10，则能够检测六个轴向力。在电荷输出元件10为三个的情况下，电荷输出元件10的数量较少，因此能够使力检测装置I轻型化。另外，在电荷输出元件10如图示那样为四个的情况下，通过后述的非常简单的运算便能够求出六个轴向力，因此能够简化运算部402。
[0260]转换输出电路
[0261]如图7所示，在各电荷输出元件10分别连接有转换输出电路90a、90b、90c。另外，在各电荷输出元件10a、1b分别连接有转换输出电路90b。各转换输出电路90a、90b、90c与上述的第一实施方式的转换输出电路90a、90b、90c相同，因此省略其说明。
[0262]外力检测电路
[0263]外力检测电路40具有如下功能，即、基于从各转换输出电路90a输出的电压Vxl、Vx2、Vx3、Vx4、从各转换输出电路 90b 输出的电压 Vzl、Vz2、Vz3、Vz4、VzlU Vzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42、从各转换输出电路90c输出的电压Vyl、Vy2、Vy3、Vy4，检测施加的外力。此外，在图6中用括号表示与各电荷输出元件10、各电荷输出元件10a、以及各电荷输出元件1b对应的上述电压。
[0264]AD 转换器 401 具有将电压 Vx 1、Vy 1、Vz 1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4、VzlU Vzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42从模拟信号向数字信号转换的功能。将通过 AD 转换器 401 数字转换出的电压 Vx1、Vy 1、Vz 1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4、Vzll、Vzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42 输入至运算部 402。
[0265]S卩，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在α⑴轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vxl、Vx2、Vx3、Vx4。同样，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在β⑴轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vyl、Vy2、Vy3、Vy4?另外，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在γ (Z)轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vzl、Vz2、Vz3、Vz4、VzlUVzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42。
[0266]另外，第一基板2以及第二基板3相互能够进行绕X轴旋转的相对位移、绕y轴旋转的相对位移、以及绕z轴旋转的相对位移，从而能够将伴随着各旋转的外力传递至电荷输出元件1UOaUObo
[0267]运算部402具有如下功能，即、基于数字转换出的电压Vxl、VyU VzU Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4、Vzll、Vzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42 进行修正，并对X轴方向的平移力成分Fx、y轴方向的平移力成分Fy、Z轴方向的平移力成分Fz、绕X轴的转矩成分Mx、绕y轴的转矩成分My、以及绕z轴的转矩成分Mz进行运算。各力成分能够通过下式求出。
[0268]Fx = Vxl+Vx2+Vx3+Vx4
[0269]Fy = Vyl+Vy2+Vy3+Vy4
[0270]Fz = Vzl - (Vz11+Vz12)+Vz2 — (Vz21+Vz22)+Vz3 — (Vz31+Vz32)+Vz4 —(Vz41+Vz42)
[0271]Mx = [— {Vz2 — (Vz21+Vz22)} + {Vz4 — (Vz41+Vz42)} ] X R
[0272]My = [ - {Vzl — (Vzll+Vzl2)} + {Vz3 — (Vz31+Vz32)} ] X R
[0273]Mz = (Vx2 — Vx4+Vyl — Vy3) XR
[0274]这里，R为常量。
[0275]这样，力检测装置I能够检测六个轴向力。
[0276]如上述那样，求出Fz时，通过分别取得电压Vzl与电压(Vzll+Vzl2)之差、电压Vz2与电压(Vz21+Vz22)之差、电压Vz3与电压(Vz31+Vz32)之差、电压Vz4与电压(Vz41+Vz42)之差，来进行修正(补偿)。即、检测修正后的外力。由此，从电压Vzl、电压Vz2、电压Vz3、电压Vz4除去以电压Vzl、电压Vz2、电压Vz3、电压Vz4所包含的热膨胀为起因的误差成分的全部或者一部分。
[0277]同样，求出Mx时，通过分别取得电压Vz2与电压(Vz21+Vz22)之差、电压Vz4与电压(Vz41+Vz42)之差，来进行修正(补偿)。同样，求出My时，通过分别取得电压Vzl与电压(Vzll+Vzl2)之差、电压Vz3与电压(Vz31+Vz32)之差，来进行修正(补偿)。由此，从电压Vzl、电压Vz3除去以电压Vzl、电压Vz3所包含的热膨胀为起因的误差成分的全部或者一部分。
[0278]根据该力检测装置1，能够得到与上述的第一实施方式相同的效果。
[0279]第三实施方式
[0280]图8是表示本发明的力检测装置的第三实施方式的俯视图。
[0281]以下，对第三实施方式以与上述的第二实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0282]如图8所示，第三实施方式的力检测装置I具有四个电荷输出元件(第一元件)10和一个电荷输出元件(第二元件)10a，并使用 该一个电荷输出元件1a的检测结果进行修正。由此，能够减少部件数量，另外，能够简化结构。
[0283]另外，各力成分能够通过下式求出。
[0284]Fx = Vxl+Vx2+Vx3+Vx4
[0285]Fy = Vyl+Vy2+Vy3+Vy4
[0286]Fz= (Vzl+Vz2+Vz3)+Vz4 - (VzllXN)
[0287]Mx = [ — {Vz2 — (Vzll X 2)} + {Vz4 - (VzllX2)}] XR
[0288]My = [ - {Vzl - (Vzll X 2)} + {Vz3 - (VzllX2)}] XR
[0289]Mz = (Vx2 — Vx4+Vyl — Vy3) XR
[0290]这里，R为常量。
[0291]另外，N是加压螺栓的根数，在图示的结构中为“8”。
[0292]根据该力检测装置1，能够得到与上述的第二实施方式相同的效果。
[0293]第四实施方式
[0294]图9是表示本发明的力检测装置的第四实施方式的俯视图。
[0295]以下，对第四实施方式以与上述的第二实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0296]如图9所示，在第四实施方式的力检测装置I中，针对一个电荷输出元件10，仅设置有一个电荷输出元件10a。由此，与第二实施方式相比，能够减少部件数量，另外，能够简化结构。另外，与第三实施方式相比，能够提高测定精度。
[0297]另外，各力成分能够通过下式求出。
[0298]Fx = Vxl+Vx2+Vx3+Vx4
[0299]Fy = Vyl+Vy2+Vy3+Vy4
[0300]Fz = Vzl - (VzllX2)+Vz2 — (Vz21X2)+Vz3 — (Vz31X2)+Vz4 — (Vz41X2)
[0301]Mx = [ - {Vz2 - (Vz21X2)} + {Vz4 - (Vz41X2)}] XR
[0302]My = [ - {Vzl - (Vzll X 2)} + {Vz3 - (Vz31X2)}] XR
[0303]Mz = (Vx2 - Vx4+Vyl — Vy3) XR
[0304]这里，R为常量。
[0305]根据该力检测装置1，能够得到与上述的第二实施方式相同的效果。
[0306]单臂机器臂的实施方式
[0307]接下来，基于图10，对本发明的机器臂的实施方式亦即单臂机器臂进行说明。
[0308]以下，对本实施方式以与上述的各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0309]图10是表示使用了本发明的力检测装置的单臂机器臂的一个例子的图。图10的单臂机器臂500具有基台510、臂520、设置于臂520的前端侧的末端执行器530、以及设置于臂520与末端执行器530之间的力检测装置100。此外，作为力检测装置100使用与上述的各实施方式相同的装置。
[0310]基台510具有收纳产生用于使臂520转动的动力的促动器(未图示)以及对促动器进行控制的控制部(未图示)等的功能。另外，基台510例如固定于地板、壁、天花板、以及能够移动的台车上等。
[0311]臂520具有第一臂元件521、第二臂元件522、第三臂元件523、第四臂元件524以及第五臂元件525，并通过将邻接的臂彼此以能够转动的方式连结而构成。臂520通过控制部的控制，以各臂元件的连结部为中心复合地旋转或者弯曲，由此驱动。
[0312]末端执行器530具有把持对象物的功能。末端执行器530具有第一指531以及第二指532。通过臂520的驱动使末端执行器530到达规定的动作位置后，对第一指531以及第二指532的分离距离进行调整，由此能够把持对象物。
[0313]此外，此处末端执行器530为机械手，但本发明不局限于此。作为末端执行器的其他例子，例如可举出部件检查用器具、部件输送用器具、部件加工用器具、部件组装用器具、测定器等。这对于其他实施方式的末端执行器也相同。
[0314]力检测装置100具有检测施加于末端执行器530的外力的功能。将力检测装置100检测出的力反馈至基台510的控制部，由此单臂机器臂500能够执行更精密的作业。另夕卜，根据力检测装置100检测出的力，单臂机器臂500能够对末端执行器530朝障碍物的接触等进行检测。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而单臂机器臂500能够更安全地执行作业。
[0315]此外，在图示的结构中，臂520由总计五个臂元件构成，但本发明不局限于此。臂520由一个臂元件构成的情况、由二?四个臂元件构成的情况、以及由六根以上的臂元件构成的情况也在本发明的范围内。
[0316]多臂机器臂的实施方式
[0317]接下来，基于图11对本发明的机器臂的实施方式亦即多臂机器臂进行说明。
[0318]以下，对本实施方式以与上述的各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0319]图11是表示使用了本发明的力检测装置的多臂机器臂的一个例子的图。图11的多臂机器臂600具有基台610、第一臂620、第二臂630、设置于第一臂620的前端侧的第一末端执行器640a、设置于第二臂630的前端侧的第二末端执行器640b、以及设置于第一臂620与第一末端执行器640a间以及第二臂630与第二末端执行器640b之间的力检测装置100。此外，作为力检测装置100，使用与上述的各实施方式相同的装置。
[0320]基台610具有收纳产生用于使第一臂620以及第二臂630转动的动力的促动器(未图示)以及对促动器进行控制的控制部(未图示)等的功能。另外，基台610例如固定于地板、壁、天花板、以及能够移动的台车上等。
[0321]第一臂620通过将第一臂元件621以及第二臂元件622以能够转动的方式连结而构成。第二臂630通过将第一臂元件631以及第二臂元件632以能够转动的方式连结而构成。第一臂620以及第二臂630通过控制部的控制，以各臂元件的连结部为中心复合地旋转或者弯曲，由此驱动。
[0322]第一、第二末端执行器640a、640b具有把持对象物的功能。第一末端执行器640a具有第一指641a以及第二指642a。第二末端执行器640b具有第一指641b以及第二指642bο通过第一臂620的驱动使第一末端执行器640a到达规定的动作位置后，调整第一指641a以及第二指642a的分离距离，由此能够把持对象物。同样，通过第二臂630的驱动使第二末端执行器640b到达规定的动作位置后，调整第一指641b以及第二指642b的分离距离，由此能够把持对象物。
[0323]力检测装置100具有检测施加于第一、第二末端执行器640a、640b的外力的功能。通过将力检测装置100检测出的力反馈至基台610的控制部，多臂机器臂600能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置100检测出的力，多臂机器臂600能够检测第一、第二末端执行器640a、640b朝障碍物的接触等。
[0324]因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而多臂机器臂600能够更安全地执行作业。
[0325]此外，在图示的结构中，臂总计为两个，但本发明不局限于此。多臂机器臂600具有三个以上的臂的情况也在本发明的范围内。
[0326]电子部件检查装置以及电子部件输送装置的实施方式
[0327]接下来，基于图12、图13对本发明的实施方式亦即电子部件检查装置以及电子部件输送装置进行说明。以下，对本实施方式以与上述的各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0328]图12是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件检查装置以及电子部件输送装置的一个例子的图。图13是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件输送装置的一个例子的图。
[0329]图12的电子部件检查装置700具有基台710、和立设于基台710的侧面的支承台720。在基台710的上表面设置有载置并输送检查对象的电子部件711的上游侧工作台712u、和载置并输送检查完毕的电子部件711的下游侧工作台712d。另外，在上游侧工作台712u与下游侧工作台712d之间设置有用于确认电子部件711的姿势的拍摄装置713、和为了检查电特性而供电子部件711放置的检查台714。此外，作为电子部件711的例子，可举出半导体、半导体晶片、CLD、OLED等显示设备、水晶设备、各种传感器、喷墨头、各种MEMS设备等等。
[0330]另外，在支承台720设置有能够沿与基台710的上游侧工作台712u以及下游侧工作台712d平行的方向(Y方向)移动的Y型工作台731，臂部732从Y型工作台731，向朝向基台710的方向(X方向)延伸配置。另外，在臂部732的侧面设置有能够沿X方向移动的X型工作台733。另外，在X型工作台733设置有摄像机734、和内置了能够沿上下方向(Z方向)移动的Z工作台的电子部件输送装置740。另外，在电子部件输送装置740的前端侧设置有把持电子部件711的把持部741。另外，在电子部件输送装置740的前端与把持部741之间设置有力检测装置100。而且，在基台710的前面侧设置有对电子部件检查装置700的整体动作进行控制的控制装置750。此外，作为力检测装置100，使用与上述的各实施方式相同的装置。
[0331]电子部件检查装置700如以下那样进行电子部件711的检查。首先，检查对象的电子部件711载置于上游侧工作台712u，并移动至检查台714的附近。接下来，使Y型工作台731以及X型工作台733移动，从而使电子部件输送装置740移动至载置于上游侧工作台712u的电子部件711的正上方的位置。此时，能够使用摄像机734确认电子部件711的位置。然后，若使用内置于电子部件输送装置740内的Z工作台而使电子部件输送装置740下降，并通过把持部741把持电子部件711，则保持原样使电子部件输送装置740移动至拍摄装置713的上方，使用拍摄装置713确认电子部件711的姿势。接下来，使用内置于电子部件输送装置740的微调机构来调整电子部件711的姿势。然后，使电子部件输送装置740移动至检查台714的上方后，使内置于电子部件输送装置740的Z工作台移动而将电子部件711放置在检查台714的上方。使用电子部件输送装置740内的微调机构调整电子部件711的姿势，因此能够在检查台714的正确位置放置电子部件711。接下来，在使用检查台714结束电子部件711的电特性检查之后，这次从检查台714取下电子部件711，使Y型工作台731以及X型工作台733移动，从而使电子部件输送装置740移动至下游侧工作台712d上，在下游侧工作台712d放置电子部件711。最后，使下游侧工作台712d移动，将检查结束的电子部件711输送至规定位置。
[0332]图13是表示包含力检测装置100的电子部件输送装置740的图。电子部件输送装置740具有把持部741、连接于把持部741的六个轴向力检测装置100、经由六个轴向力检测装置100连接于把持部741的旋转轴742、以及以能够旋转的方式安装于旋转轴742的微调板743。另外，微调板743能够一边被引导机构(未图示)引导，一边沿X方向以及Y方向移动。
[0333]另外，以朝向旋转轴742的端面的方式搭载旋转方向用的压电电机744 Θ，压电电机744 Θ的驱动凸部(未图示)推压旋转轴742的端面。因此，通过使压电电机744 Θ动作，能够使旋转轴742 (以及把持部741)沿Θ方向旋转任意的角度。另外，以朝向微调板743的方式设置有X方向用的压电电机744x、和Y方向用的压电电机744y，各个驱动凸部(未图示)推压微调板743的表面。因此，通过使压电电机744x动作，能够使微调板743(以及把持部741)沿X方向移动任意的距离，同样，通过使压电电机744y动作，能够使微调板743 (以及把持部741)沿Y方向移动任意的距离。
[0334]另外，力检测装置100具有检测施加于把持部741的外力的功能。
[0335]将力检测装置100检测出的力反馈至控制装置750，由此电子部件输送装置740以及电子部件检查装置700能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置100检测出的力，能够检测把持部741朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而电子部件输送装置740以及电子部件检查装置700能够执行更安全的作业。
[0336]部件加工装置的实施方式
[0337]接下来，基于图14对本发明的部件加工装置的实施方式进行说明。以下，对本实施方式以与上述各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0338]图14是表示使用了本发明的力检测装置的部件加工装置的一个例子的图。图14的部件加工装置800具有基台810、立起形成于基台810的上表面的支柱820、设置于支柱820的侧面的进给机构830、以能够升降的方式安装于进给机构830的工具位移部840、连接于工具位移部840的力检测装置100、以及经由力检测装置I安装于工具位移部840的工具850。此外，作为力检测装置100，使用与上述各实施方式相同的装置。
[0339]基台810是用于载置并固定被加工部件860的台。支柱820是用于固定进给机构830的柱。进给机构830具有使工具位移部840升降的功能。进给机构830具有进给用电机831、和基于来自进给用电机831的输出使工具位移部840升降的引导件832。工具位移部840具有对工具850给予旋转、振动等位移的功能。工具位移部840具有位移用电机841、设置于连结于位移用电机841的主轴(未图示)的前端的工具安装部843、以及安装于工具位移部840并保持主轴的保持部842。工具850经由力检测装置I安装于工具位移部840的工具安装部843，并为了根据从工具位移部840给予的位移对被加工部件860进行加工而使用。工具850没有特别的限定，例如是扳手、十字螺丝刀、一字螺丝刀、切刀、圆锯、钳子、锥子、钻头、铣刀等。
[0340]力检测装置1 00具有检测施加于工具850的外力的功能。将力检测装置I检测出的外力反馈至进给用电机831、位移用电机841，由此部件加工装置800能够更精密地执行部件加工作业。另外，通过力检测装置100检测出的外力，能够检测工具850朝障碍物的接触等。因此，在工具850与障碍物等接触的情况下能够紧急停止，从而部件加工装置800能够执行更安全的部件加工作业。
[0341]移动体的实施方式
[0342]接下来，基于图15对本发明的移动体的实施方式进行说明。以下，对本实施方式以与上述各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0343]图15是表示使用了本发明的力检测装置的移动体的一个例子的图。图15的移动体900能够借助给予的动力而移动。移动体900没有特别的限定，例如是汽车、摩托车、飞机、船、电车等交通工具、双足步行机器臂、车轮移动机器臂等机器臂等。
[0344]移动体900具有主体910 (例如，交通工具的壳体、机器臂的主体等)、供给用于使主体910移动的动力的动力部920、检测由主体910的移动产生的外力的本发明的力检测装置100、以及控制部930。此外，作为力检测装置100，使用与上述各实施方式相同的装置。
[0345]若借助从动力部920供给的动力使主体910移动，则伴随着移动，产生振动、加速度等。力检测装置100对因伴随着移动产生的振动、加速度等而产生的外力进行检测。通过力检测装置100检测出的外力传递至控制部930。控制部930根据从力检测装置100传递的外力控制动力部920等，由此能够执行姿势控制、振动控制以及加速控制等的控制。
[0346]以上，虽基于图示的实施方式对本发明的力检测装置、机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置进行了说明，但本发明不限定于此，各部分的结构能够置换为具有相同的功能的任意的结构。
[0347]另外，也可以对本发明附加其他任意的构成物。
[0348]另外，本发明也可以将上述实施方式中的任意的两个以上的结构(特征)组合。
[0349]另外，在上述实施方式中，虽作为固定部件使用了加压螺栓(螺钉)，但本发明不限定于此。
[0350]另外，在上述实施方式中，虽作为根据外力输出信号的元件，使用了利用压电体的元件，但在本发明中，只要是根据施加的外力输出变化的元件，便不局限于此，此外，例如可举出使用了感压导电体等的元件。
[0351]另外，本发明的机器臂只要具有臂，便不限定于臂型机器臂(机器臂)，也可以是其他形式的机器臂，例如，也可以是SCARA机器臂，脚式步行(行走)机器臂等。
[0352]另外，本发明的力检测装置不局限于机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置，也能够应用于其他装置，例如，其他的输送装置、其他的检查装置、振动计、加速度计、重力计、动力计、地震计、倾斜计等测定装置、输入装置等。
[0353]附图标记说明:1、100...力检测装置；2...第一基板；23...紧固部；25...孔；
3...第二基板；33...紧固部；35...内螺纹；4...电路基板；40...外力检测电路；
401...AD转换器；402...运算部；41...孔；71...加压螺栓；715...头部；716...外螺纹；90a、90b、90c...转换输出电路；91...运算放大器；92...电容器；93...开关元件；10、10a、1b...电荷输出元件(元件)；11...接地电极层;12...第一传感器；121...第一压电体层；122...输出电极层；123...第二压电体层；13...第二传感器；131...第三压电体层；132...输出电极层；133...第四压电体层；14...第三传感器；141...第五压电体层；142...输出电极层；143...第六压电体层；500...单臂机器臂；510...基台；
520...臂；521...第一臂元件；522...第二臂元件；523...第三臂元件；524...第四臂元件；525...第五臂元件；530...末端执行器；531...第一指；532...第二指；600...多臂机器臂;610...基台；620...第一臂；621...第一臂元件；622...第二臂元件；630...第二臂;631...第一臂元件;632...第二臂元件；640a...第一末端执行器；641a...第一指;642a...第二指；640b...第二末端执行器；641b...第一指；642b...第二指；700...电子部件检查装置；710...基台；711...电子部件；712u...上游侧工作台；712d...下游侧工作台；713...拍摄装置；714...检查台；720...支承台；731...Y型工作台；732...臂部；733...X型工作台；734...摄像机；740...电子部件输送装置；741...把持部；742...旋转轴；743...微调板；744x、744y、744 Θ...压电电机；750...控制装置；800...部件加工装置;810...基台；820...支柱；830...进给机构；831...进给用电机；832...引导件；840...工具位移部；841...位移用电机；842...保持部；843...工具安装部；850...工具；860...被加工部件；900...移动体；910...主体；920...动力部；930...控制部；CA1...第一结晶轴；CA2...第二结晶轴；CA3...第三结晶轴；CA4...第四结晶轴；CA5...第五结晶轴；CA6...第六结晶轴。
【主权项】
1.一种力检测装置，其特征在于，具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。2.根据权利要求1所述的力检测装置，其特征在于， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。3.一种力检测装置，其特征在于，具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。4.根据权利要求1?3中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向与施加于所述第二元件的压力的方向相同， 在所述第一基板被施加与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力时，所述第一元件与所述第二元件将所述外力作为相互相反方向的力而检测。5.根据权利要求1?4中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 所述第一基板具有用于将所述第一基板安装于第一对象物的第一安装部， 所述第二基板具有用于将所述第二基板安装于第二对象物的第二安装部， 在从所述第一基板的厚度方向的投影图像中，所述第一安装部的影子、所述第二安装部的影子、以及所述第一元件的影子重叠。6.根据权利要求1?5中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 所述固定部件是具有头部的螺钉， 所述第二元件设置于所述第一基板与所述头部之间。7.根据权利要求1?6中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 具有检测部，该检测部基于从所述第一元件输出的信号以及从所述第二元件输出的信号来检测修正后的外力。8.根据权利要求7所述的力检测装置，其特征在于， 所述检测部通过取得基于从所述第一元件输出的信号求出的电压与基于从所述第二元件输出信号求出的电压之差，来检测修正后的外力。9.根据权利要求1?8中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 具有多个所述第一元件， 所述各第一元件在所述第一基板或者所述第二基板的周向被配置成隔开等角度间隔。10.一种机器臂，其特征在于，具备: 臂； 末端执行器，其设置于所述臂；以及 力检测装置，其设置于所述臂与所述末端执行器之间，该力检测装置检测施加于所述末端执行器的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。11.一种机器臂，其特征在于，具备: 臂； 末端执行器，其设置于所述臂；以及 力检测装置，其设置于所述臂与所述末端执行器之间，并检测施加于所述末端执行器的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。12.一种电子部件输送装置，其特征在于，具备: 把持部，其把持电子部件；和 力检测装置，其检测施加于所述把持部的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。13.一种电子部件输送装置，其特征在于，具备: 把持部，其把持电子部件；和 力检测装置，其检测施加于所述把持部的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。14.一种电子部件检查装置，其特征在于，具备: 把持部，其把持电子部件； 检查部，其检查所述电子部件；以及 力检测装置，其检测施加于所述把持部的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。15.一种电子部件检查装置，其特征在于，具备: 把持部，其把持电子部件； 检查部，其检查所述电子部件；以及 力检测装置，其检测施加于所述把持部的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。16.一种部件加工装置，其特征在于，具备: 工具位移部，其安装工具并使所述工具位移；和 力检测装置，其检测施加于所述工具的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。17.—种部件加工装置，其特征在于，具备: 工具位移部，其安装工具并使所述工具位移；和 力检测装置，其检测施加于所述工具的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。
【专利摘要】本发明涉及力检测装置、机器臂以及电子部件输送装置。上述力检测装置具备：第一基板；第二基板；第一元件，其根据外力输出信号；固定部件，其对设置于第一基板与第二基板之间的第一元件进行夹持，并对第一元件施加压力；以及第二元件，其设置于第一基板与固定部件之间，并根据与通过固定部件施加于第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，在从第一基板的厚度方向观察时，针对第一元件配置有至少一对固定部件。
【IPC分类】G01L1/16, B25J19/02
【公开号】CN104897318
【申请号】CN201510079397
【发明人】神谷俊幸
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月13日
【技术领域】
[0001]本发明涉及力检测装置、机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置。
【背景技术】
[0002]近年来，以提高生产效率为目的，向工厂等的生产设施导入工业用机器臂的情况不断进展。这种工业机器臂具备:臂，其相对于一个轴方向或者多个轴方向能够驱动；末端执行器，其为安装于臂前端侧的机械手、部件检查用器具或者部件输送用器具等，并能够执行部件的组装作业、部件加工作业等部件制造作业、部件输送作业以及部件检查作业等。
[0003]在这种工业用机器臂中，例如，在臂与末端执行器之间设置有力检测装置。工业用机器臂所使用的力检测装置例如具备:一对基板、和设置于该对基板之间的力转换器。另夕卜，对力转换器通过加压螺栓给于加压。若对上述基板施加外力，则一对基板相对位移，并通过力转换器对作用于一对基板间的力进行检测。此外，通过对力转换器给于加压，从而不仅在对力检测装置施加使一对基板相互接近的方向的外力的情况下，在施加使一对基板相互分离的方向的外力的情况下，也能够对该力进行检测。
[0004]然而，在现有的力检测装置中，例如，通过来自外部的电机等发热源的热，对一对基板、加压螺栓等进行加热，使之热膨胀，通过基板与加压螺栓的热膨胀差等，使由加压螺栓施加的加压变动，导致力转换器的输出变化。因此，无法准确地测定外力。
[0005]对于这样的技术问题，专利文献I所记载的力检测装置如其图5、图7所示，具有平台(安装板)、设置于该平台的两端的两个力测定单元、以及给于加压的预加载螺钉。而且，两个力测定单元的配置等的结构使由于因预加载螺钉等的热膨胀等产生的预压变化而产生的输出信号抵消。
[0006]专利文献1:日本特开平10 - 68665号公报
[0007]然而，在专利文献I记载的力检测装置中，由于从该受压面偏离的位置经由平台针对力测定单元的受压面传递外力，因此若平台的刚性不高，则因作用于力检测装置的外力，导致平台挠曲。另外，相反的，若为了提高平台的刚性，使平台的厚度变厚，则导致平台过厚，重量变重。另外，难以对力测定单元平衡性良好地给于加压。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供能够平衡性良好地对第一元件给于压力并能够抑制因热膨胀而产生的测定误差、或者实现装置的小型化并且能够抑制因热膨胀而产生的测定误差的力检测装置、机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置。
[0009]本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或者应用例而实现。
[0010](应用例I)
[0011]本发明的力检测装置的特征在于，具备:
[0012]第一基板；
[0013]第二基板；
[0014]第一元件，其根据外力输出信号；
[0015]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0016]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0017]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0018]由此，在基于从第一元件输出的信号检测外力时，基于从第二元件输出的信号修正从第一元件输出的该信号，由此能够除去或者减少由从上述第一元件输出的信号所包含的热膨胀产生的噪声成分。由此，能够提高测定精度。
[0019]另外，使第一元件处于其间并配置有至少一对固定部件，因此能够平衡性良好地固定第一基板与第二基板，另外，能够平衡性良好地对第一元件施加压力。
[0020](应用例2)
[0021]在本发明的检测装置中，优选在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0022]由此，在俯视第一基板时，能够使第一基板的施加有外力的部位、第二基板的施加有外力的部位、以及第一元件重叠，由此，即使使第一基板、第二基板的厚度较薄，也能够抑制该第一基板、第二基板因外力而挠曲的情况，由此，能够使装置的厚度较薄，从而能够实现小型化、轻型化。
[0023](应用例3)
[0024]本发明的力检测装置的特征在于，具备:
[0025]第一基板；
[0026]第二基板；
[0027]第一元件，其根据外力输出信号；
[0028]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0029]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0030]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0031]由此，在基于从第一元件输出的信号检测外力时，基于从第二元件输出的信号修正从该第一元件输出的信号，由此能够除去或者减少因从上述第一元件输出的信号所包含的热膨胀而产生的噪声成分。由此，能够提高测定精度。
[0032]另外，第一元件的中心轴与第二元件的中心轴不同，因此在第一基板的俯视中，能够使第一基板的施加有外力的部位、第二基板的施加有外力的部位、以及第一元件重叠，由此，即使使第一基板、第二基板的厚度较薄，也能够抑制该第一基板、第二基板因外力而挠曲的情况，因此，能够使装置的厚度较薄，从而能够实现小型化、轻型化。
[0033](应用例4)
[0034]在本发明的力检测装置中，优选通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向与施加于上述第二元件的压力的方向相同，
[0035]在上述第一基板被施加与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力时，上述第一元件与上述第二元件将上述外力作为相互相反方向的力而检测。
[0036]由此，通过取得第一元件的输出与第二元件的输出之差，而将与第一基板正交的方向的外力作为比未设置第二元件的情况大的值而检测。另一方面，通过取得第一元件的输出与第二元件的输出之差，能够补偿固定部件所施加的压力的变动大小。
[0037](应用例5)
[0038]在本发明的力检测装置中，优选上述第一基板具有用于将上述第一基板安装于第一对象物的第一安装部，
[0039]上述第二基板具有用于将上述第二基板安装于第二对象物的第二安装部，
[0040]在从上述第一基板的厚度方向的投影图像中，上述第一安装部的影子、上述第二安装部的影子、以及上述第一元件的影子重叠。
[0041]外力施加于第一安装部和第二安装部，由此，能够通过第一元件可靠地检测该外力。
[0042]另外，即使使第一基板、第二基板的厚度较薄，也能够抑制该第一基板、第二基板因外力而挠曲的情况，由此，能够使装置的厚度较薄，从而能够实现小型化、轻型化。
[0043](应用例6)
[0044]在本发明的力检测装置中，优选上述固定部件是具有头部的螺钉，
[0045]上述第二元件设置于上述第一基板与上述头部之间。
[0046]由此，通过第一基板与固定部件能够可靠地夹持第二元件。
[0047](应用例7)
[0048]在本发明的力检测装置中，优选具有检测部，该检测部基于从上述第一元件输出的信号以及从上述第二元件输出的信号来检测修正后的外力。
[0049]由此，能够提尚测定精度。
[0050](应用例8)
[0051]在本发明的力检测装置中，优选上述检测部通过取得基于从上述第一元件输出的信号求出的电压、与基于从上述第二元件输出信号求出的电压之差，来检测修正后的外力。
[0052]由此，能够提高测定精度。
[0053](应用例9)
[0054]在本发明的力检测装置中，优选具有多个上述第一元件，
[0055]上述各第一元件在沿上述第一基板或者上述第二基板的周向被配置成隔开等角度间隔。
[0056]由此，能够不偏倚地检测外力，从而能够进行更高精度的力检测。而且，通过具有三个以上的第一元件，能够检测六个轴向力，即、x、y、z轴方向的平移力成分(剪切力)以及绕X、y、z轴的转矩成分(力矩)。
[0057](应用例10)
[0058]本发明的机器臂的特征在于，具备:
[0059]臂；
[0060]末端执行器，其设置于上述臂；以及
[0061]力检测装置，其设置于上述臂与上述末端执行器之间，该力检测装置检测施加于上述末端执行器的外力，
[0062]上述力检测装置具备:
[0063]第一基板；
[0064]第二基板；
[0065]第一元件，其根据外力输出信号；
[0066]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0067]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0068]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0069]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测末端执行器朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而能够更安全地执行作业。
[0070](应用例11)
[0071]本发明的机器臂的特征在于，具备:
[0072]臂；
[0073]末端执行器，其设置于上述臂；以及
[0074]力检测装置，其设置于上述臂与上述末端执行器之间，并检测施加于上述末端执行器的外力，
[0075]上述力检测装置具备:第一基板；
[0076]第二基板；
[0077]第一元件，其根据外力输出信号；
[0078]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0079]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0080]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0081]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测末端执行器朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而能够更安全地执行作业。
[0082](应用例12)
[0083]本发明的电子部件输送装置的特征在于，具备:
[0084]把持部，其把持电子部件；和
[0085]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0086]上述力检测装置具备:
[0087]第一基板；
[0088]第二基板；
[0089]第一元件，其根据外力输出信号；
[0090]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0091]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0092]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0093]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，能够更安全地执行电子部件输送作业。
[0094](应用例13)
[0095]本发明的电子部件输送装置的特征在于，具备:
[0096]把持部，其把持电子部件；和
[0097]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0098]上述力检测装置具备:
[0099]第一基板；
[0100]第二基板；
[0101]第一元件，其根据外力输出信号；
[0102]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0103]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0104]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0105]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而能够更安全地执行电子部件输送作业。
[0106](应用例14)
[0107]本发明的电子部件检查装置的特征在于，具备:
[0108]把持部，其把持电子部件；
[0109]检查部，其检查上述电子部件；以及
[0110]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0111]上述力检测装置具备:
[0112]第一基板；
[0113]第二基板；
[0114]第一元件，其根据外力输出信号；
[0115]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及 [0116]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0117]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0118]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，能够更安全地执行电子部件检查作业。
[0119](应用例15)
[0120]本发明的电子部件检查装置的特征在于，具备:
[0121]把持部，其把持电子部件；
[0122]检查部，其检查上述电子部件；以及
[0123]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0124]上述力检测装置具备:
[0125]第一基板；
[0126]第二基板；
[0127]第一元件，其根据外力输出信号；
[0128]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0129]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0130]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0131]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置检测出的外力，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，能够更安全地执行电子部件检查作业。
[0132](应用例16)
[0133]本发明的部件加工装置的特征在于，具备:
[0134]工具位移部，其安装工具并使上述工具位移；和
[0135]力检测装置，其检测施加于上述工具的外力，
[0136]上述力检测装置具备:
[0137]第一基板；
[0138]第二基板；
[0139]第一元件，其根据外力输出信号；
[0140]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0141]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0142]在从上述第一基板的厚度方向观察时，针对上述第一元件配置有至少一对上述固定部件。
[0143]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，通过反馈力检测装置检测出的外力，从而部件加工装置能够更精密地执行部件加工作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测工具朝障碍物的接触等。因此，能够在工具与障碍物等接触的情况下紧急停止，从而部件加工装置能够执行更安全的部件加工作业。
[0144](应用例17)
[0145]本发明的部件加工装置的特征在于，具备:
[0146]工具位移部，其安装工具并使上述工具位移；和
[0147]力检测装置，其检测施加于上述工具的外力，
[0148]上述力检测装置具备:
[0149]第一基板；
[0150]第二基板；
[0151]第一元件，其根据外力输出信号；
[0152]固定部件，其对设置于上述第一基板与上述第二基板之间的上述第一元件进行夹持，并对上述第一元件施加压力；以及
[0153]第二元件，其设置于上述第一基板与上述固定部件之间，并根据与通过上述固定部件施加于上述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，
[0154]在上述第一基板的厚度方向上，上述第一元件的中心与上述第二元件的中心不同。
[0155]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，通过反馈力检测装置检测出的外力，从而部件加工装置能够更精密地执行部件加工作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测工具朝障碍物的接触等。因此，能够在工具与障碍物等接触的情况下紧急停止，部件加工装置能够执行更安全的部件加工作业。
【附图说明】
[0156]图1是表示本发明的力检测装置的第一实施方式的剖视图。
[0157]图2是图1所示的力检测装置的俯视图。
[0158]图3是示意地表示图1所示的力检测装置的电路图。
[0159]图4是示意地表示图1所示的力检测装置的第一元件的剖视图。
[0160]图5是示意地表示图1所示的力检测装置的第二元件的剖视图。
[0161]图6是表示本发明的力检测装置的第二实施方式的分解立体图。
[0162]图7是示意地表示图6所示的力检测装置的电路图。
[0163]图8是表示本发明的力检测装置的第三实施方式的俯视图。
[0164]图9是表示本发明的力检测装置的第四实施方式的俯视图。
[0165]图10是表示使用了本发明的力检测装置的单臂机器臂的一个例子的图。
[0166]图11是表示使用了本发明的力检测装置的多臂机器臂的一个例子的图。
[0167]图12是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件检查装置以及电子部件输送装置的一个例子的图。
[0168]图13是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件输送装置的一个例子的图。
[0169]图14是表示使用了本发明的力检测装置的部件加工装置的一个例子的图。
[0170]图15是表示使用了本发明的力检测装置的移动体的一个例子的图。
【具体实施方式】
[0171]以下，基于附图所示的优选的实施方式对本发明的力检测装置、机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置详细地进行说明。
[0172]第一实施方式
[0173]图1是表示本发明的力检测装置的第一实施方式的剖视图。图2是图1所示的力检测装置的俯视图。图3是示意地表示图1所示的力检测装置的电路图。图4是示意地表示图1所示的力检测装置的第一元件的剖视图。图5是示意地表示图1所示的力检测装置的第二元件的剖视图。
[0174]此外，以下，为了方便说明，将图1中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”。
[0175]图1以及图2所示的力检测装置I具有检测外力(包含力矩)的功能，即、对沿着相互正交的三个轴U (X)轴、β (Y)轴、γ (Z)轴)施加的外力进行检测的功能。
[0176]力检测装置I具备:第一基板2 ;第二基板3，其以从第一基板2隔开规定的间隔的方式配置并与第一基板2对置；两个加压螺栓(螺钉)71，它们是固定第一基板2与第二基板3的固定部件；电荷输出元件(第一元件)10，其设置于第一基板2与第二基板3之间并根据被施加的外力输出信号；以及一对电荷输出元件(第二元件)10a、10b，它们设置于第一基板2与各加压螺栓71之间并根据被施加的外力输出信号。
[0177]第一基板2、第二基板3的形状分别没有特别的限定，但在本实施方式中，在俯视第一基板2、第二基板3时(在从厚度方向观察时)，即、从相对于第一基板2、第二基板3垂直的方向观察，其外形形状呈长方形(四边形)。作为第一基板2、第二基板3的俯视时的与上述不同的外形形状，例如，可举出五边形等其他多边形、圆形、椭圆形等。另外，作为第一基板2、第二基板3的各构成材料没有特别的限定，例如，能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。此外，可以将第一基板2、第二基板3的任一个作为被施加力的一侧的基板，但在本实施方式中，将第一基板2作为被施加力的一侧的基板进行说明。
[0178]另外，电荷输出元件10在第一基板2、第二基板3的位置没有特别的限定，但在本实施方式中，在第一基板2的俯视中，电荷输出元件10配置于第一基板2、第二基板3的中央部。
[0179]另外，在第一基板2的俯视中的中央部，设置有将该第一基板2安装于第一对象物的紧固部(第一安装部)23。同样，在第二基板3的俯视中的中央部，设置有将该第二基板3安装于第二对象物的紧固部(第二安装部)33。作为第一对象物、第二对象物的具体例，例如在机器臂的臂与末端执行器之间设置力检测装置I的情况下，上述臂与末端执行器的一方是上述第一对象物，另一方是上述第二对象物。外力从第一对象物、第二对象物并以紧固部23、33为中心施加于第一基板2、第二基板3。此外，作为各紧固部23、33没有特别的限定，例如，可举出内螺纹等，在该情况下，使外螺纹与上述内螺纹旋合，将第一基板2、第二基板3分别安装于第一对象物、第二对象物。这样，在将力检测装置I安装于第一对象物、第二对象物时，能够容易并且迅速地进行该安装作业，而不必对于第一基板2、第二基板3实施特别的加工。
[0180]另外，虽通过两个加压螺栓71将第一基板2与第二基板3固定，但以允许两个的固定对象物的相互的规定量的移动的方式进行基于该加压螺栓71的“固定”。具体而言，通过两个加压螺栓71以允许相互的规定量的第一基板2的面方向的移动的方式固定第一基板2与第二基板3。此外，这在其他实施方式中也相同。
[0181]另外，各加压螺栓71分别在基端部具有头部715，在前端部的外周部具有外螺纹716。而且，在第一基板2形成有供两个加压螺栓71插入的两个孔25，在第二基板3形成有与两个加压螺栓71的外螺纹716旋合的两处内螺纹35。
[0182]各加压螺栓71以分别使其头部715成为第一基板2侧的方式配置，从形成于第一基板2的孔25插入，使该外螺纹716与形成于第二基板3内螺纹35旋合。另外，各加压螺栓71的头部715位于相比第一基板2的表面更靠第二基板3侧，即、沉入孔25内。而且，通过各加压螺栓71经由第一基板2与第二基板3对电荷输出元件10给予规定大小的Z轴方向(参照图4)的压力，S卩、加压。由此，能够检测Z轴方向的正反两个方向的力。此外，上述加压的大小没有特别的限定，能够适当地设定。
[0183]另外，各加压螺栓71的位置没有特别的限定，但在本实施方式中，各加压螺栓71在第一基板2的俯视中(从厚度方向观察)，使电荷输出元件10处于其间并以对置的方式配置。由此，能够平衡性良好地固定第一基板2与第二基板3，另外，能够对电荷输出元件10平衡性良好地给予加压。此外，加压螺栓71的数量不限定为两个，例如，也可以是三个以上。
[0184]作为各加压螺栓71的构成材料没有特别的限定，例如，能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。
[0185]如以上那样，电荷输出元件10在第一基板2与第二基板3的中央部被夹持。该电荷输出元件10的形状没有特别的限定，在本实施方式中，在俯视第一基板2时，电荷输出元件10的外形形状呈正方形(四边形)。作为在俯视电荷输出元件10时的与上述不同的外形形状，例如，可举出五边形等其他的多边形、圆形、椭圆形等。
[0186]另外，电荷输出元件10a、10b的形状没有特别的限定，但在本实施方式中，在俯视第一基板2时，电荷输出元件10a、10b的外形形状是与加压螺栓71的头部715对应的形状，即、呈圆形。具体而言，电荷输出元件10a、1b在俯视第一基板2时，呈圆环状。作为在俯视电荷输出元件10a、10b时的与上述不同的外形形状，例如可举出四边形、五边形等多边形、椭圆形等。
[0187]而且，各电荷输出元件10a、10b配置于第一基板2与各加压螺栓71的头部715之间，并被第一基板2与加压螺栓71夹持。由此，与电荷输出元件10相同的大小的Z轴方向的加压通过各加压螺栓71分配并施加于各电荷输出元件10a、10b。即，通过加压螺栓71施加于电荷输出元件10的加压的方向与施加于电荷输出元件10a、10b的加压的方向相同，并且其大小也相同。
[0188]另外，对于外力而言，在对第一基板2施加与第一基板2正交的方向的外力即Z轴方向的外力时(在对第一基板2通过加压螺栓71施加了与电荷输出元件10的压力的方向相同的方向的外力时)，电荷输出元件10与电荷输出元件10a、1b将该外力作为相互相反方向的力而检测。
[0189]由此，通过取得电荷输出元件10的输出与电荷输出元件10a、10b的输出之差，而将Z轴方向的外力作为未设置电荷输出元件10a、10b的情况下的大约两倍的值而检测。另一方面，通过取得电荷输出元件10的输出与电荷输出元件10a、10b的输出之差，能够对各加压螺栓71、第一基板2、第二基板3等热膨胀时等的加压螺栓71所给予的加压的变动大小进行补偿。
[0190]此处，在第一基板2的厚度方向上，电荷输出元件10的中心与电荷输出元件10a、1b的中心不同。S卩，电荷输出元件10a、10b的与第一基板2正交的方向的中心轴、与电荷输出元件10的与第一基板2正交的方向的中心轴不同。具体而言，电荷输出元件10a、10b在俯视第一基板2时被配置成使电荷输出元件10处于其间并以对置的方式配置。
[0191]另外，在俯视第一基板2时，紧固部23、紧固部33、以及电荷输出元件10重叠。即，在从第一基板2的厚度方向的投影图像中，紧固部23的影子、紧固部33的影子、以及电荷输出元件10的影子重叠。具体而言，紧固部23的与第一基板2正交的方向的中心轴、紧固部33的与第一基板2正交的方向的中心轴、以及电荷输出元件10的与第一基板2正交的方向的中心轴一致。
[0192]由此，即使使第一基板2、第二基板3的厚度较薄，也能够抑制该第一基板2、第二基板3因外力而挠曲的情况，因此，能够使装置的厚度较薄，从而能够实现小型化、轻型化。
[0193]此外，如本实施方式那样，使电荷输出元件10a、1b配置于电荷输出元件10的附近，由此能够使各加压螺栓71施加于电荷输出元件10的加压的因上述热膨胀等而产生的变动、与各加压螺栓71施加于电荷输出元件10a、10b的加压的因上述热膨胀等而产生的变动近似。
[0194]另外，如图3所示，力检测装置I具备将从电荷输出元件10输出的电荷Qxl转换 为电压Vxl的转换输出电路90a、将电荷Qzl转换为电压Vzl的转换输出电路90b、以及将电荷Qyl转换为电压Vyl的转换输出电路90c。另外，力检测装置I具备将从电荷输出元件1a输出的电荷Qzll转换为电压Vzll的转换输出电路90b、和将从电荷输出元件1b输出的电荷Qzl2转换为电压Vzl2的转换输出电路90b。另外，力检测装置I具备对所施加的外力进行检测的外力检测电路40。上述各电路例如可以设置于第一基板2、第一基板2的外侦U，另外，也可以设置于第一基板2与第一基板2之间。
[0195]电荷输出元件(第一元件、第二元件)
[0196]首先，对电荷输出元件(第一元件)10进行说明。
[0197]电荷输出元件10具有如下功能，S卩、分别根据沿着相互正交的三个轴(α⑴轴、β⑴轴、γ (Z)轴)被施加的(受到的)外力输出三种电荷Qx、Qy、Qz。
[0198]如图4所示，电荷输出元件10具有在接地点(基准电位点)接地的四个接地电极层11、根据与β轴平行的外力(剪切力)输出电荷Qy的第一传感器12、根据与γ轴平行的外力(压缩/拉伸力)输出电荷Qz的第二传感器13、以及根据与α轴平行的外力(剪切力)输出电荷Qx的第三传感器14，接地电极层11与各传感器12、13、14交替层叠。此夕卜，在图4中，将接地电极层11以及传感器12、13、14的层叠方向作为γ轴方向，分别将与γ轴方向正交且相互正交的方向作为α轴方向、β轴方向。
[0199]在图示的结构中，从图4中的下侧，以第一传感器12、第二传感器13、第三传感器14的顺序层叠，但本发明不局限于此。传感器12、13、14的层叠顺序是任意的。
[0200]接地电极层11是在接地点(基准电位点)接地的电极。构成接地电极层11的材料没有特别的限定，例如，优选金、钛、销、络、镲、铜、铁或者包含这些元素的合金。这些元素中特别优选使用铁合金亦即不锈钢。由不锈钢构成的接地电极层11具有优越的耐久性以及耐腐蚀性。
[0201]第一传感器12具有根据沿着β轴被施加的(受到的)外力(剪切力)输出电荷Qy的功能。第一传感器12构成为，根据沿着β轴的正方向被施加的外力输出正电荷，根据沿着β轴的负方向被施加的外力输出负电荷。
[0202]第一传感器12具有:第一压电体层121，其具有第一结晶轴CAl ;第二压电体层123，其与第一压电体层121对置地设置并具有第二结晶轴CA2 ;以及输出电极层122，其设置于第一压电体层121与第二压电体层123之间并输出电荷Q。
[0203]第一压电体层121由具有在β轴的负方向取向的第一结晶轴CAl的压电体构成。在针对第一压电体层121的表面施加沿着β轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果，在第一压电体层121内感应电荷。其结果，在第一压电体层121的输出电极层122侧表面附近汇集正电荷，在第一压电体层121的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第一压电体层121的表面施加沿着β轴的负方向的外力的情况下，在第一压电体层121的输出电极层122侧表面附近汇集负电荷，在第一压电体层121的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0204]第二压电体层123由具有在β轴的正方向取向的第二结晶轴CA2的压电体构成。在针对第二压电体层123的表面施加沿着β轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果，在第二压电体层123内感应电荷。其结果，在第二压电体层123的输出电极层122侧表面附近汇集正电荷，在第二压电体层123的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第二压电体层123的表面施加沿着β轴的负方向的外力的情况下，在第二压电体层123的输出电极层122侧表面附近汇集负电荷，在第二压电体层123的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0205]这样，第一压电体层121的第一结晶轴CAl朝向与第二压电体层123的第二结晶轴CA2的方向相反的方向。由此，在与由第一压电体层121或者第二压电体层123的仅任一方和输出电极层122构成第一传感器12的情况比较，能够使在输出电极层122附近汇集的正电荷或者负电荷增加。其结果，能够使从输出电极层122输出的电荷Q增加。
[0206]此外，作为第一压电体层121以及第二压电体层123的构成材料，可举出:水晶、黄晶、硅酸镓镧(La3Ga5S114)、钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅(PZT:Pb (Zr、Ti) O3)、铌酸锂、钽酸锂等。这些材料中特别优选水晶。这是因为由水晶构成的压电体层具有较广的动态范围、较高的刚性、较高的固有频率、较高的承重性等优越的特性。另外，如第一压电体层121以及第二压电体层123那样，针对沿着层的面方向的外力(剪切力)产生电荷的压电体层能够由Y型切割水晶构成。
[0207]输出电极层122具有将在第一压电体层121内以及第二压电体层123内产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qy输出的功能。如上述那样，在对第一压电体层121的表面或者第二压电体层123的表面施加沿着β轴的正方向的外力的情况下，在输出电极层122附近汇集正电荷。其结果，从输出电极层122输出正的电荷Qy。另一方面，在对第一压电体层121的表面或者第二压电体层123的表面施加沿着β轴的负方向的外力的情况下，在输出电极层122附近汇集负电荷。其结果，从输出电极层122输出负的电荷Qy。
[0208]另外，优选输出电极层122的宽度在第一压电体层121以及第二压电体层123的宽度以上。在输出电极层122的宽度比第一压电体层121或者第二压电体层123窄的情况下，第一压电体层121或者第二压电体层123的一部分不与输出电极层122接触。因此，存在无法将在第一压电体层121或者第二压电体层123产生的电荷的一部分从输出电极层122输出的情况。其结果，导致从输出电极层122输出的电荷Qy减少。此外，后述的输出电极层132、142也相同。
[0209]第二传感器13具有根据沿着γ轴被施加的(受到的)外力(压缩/拉伸力)输出电荷Qz的功能。第二传感器13构成为，根据与γ轴平行的压缩力输出正电荷，根据与γ轴平行的拉伸力输出负电荷。
[0210]第二传感器13具有:第三压电体层131，其具有第三结晶轴CA3 ;第四压电体层133，其与第三压电体层131对置地设置并具有第四结晶轴CA4 ;以及输出电极层132，其设置于第三压电体层131与第四压电体层133之间并输出电荷Qz。
[0211]第三压电体层131由具有在γ轴的正方向取向的第三结晶轴CA3的压电体构成。在针对第三压电体层131的表面施加与γ轴平行的压缩力的情况下，通过压电效果，在第三压电体层131内感应电荷。其结果，在第三压电体层131的输出电极层132侧表面附近汇集正电荷，在第三压电体层131的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第三压电体层131的表面施加与γ轴平行的拉伸力的情况下，在第三压电体层131的输出电极层132侧表面附近汇集负电荷，在第三压电体层131的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0212]第四压电体层133由具有在γ轴的负方向取向的第四结晶轴CA4的压电体构成。在相针对第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的压缩力的情况下，通过压电效果，在第四压电体层133内感应电荷。其结果，在第四压电体层133的输出电极层132侧表面附近汇集正电荷，在第四压电体层133的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的拉伸力的情况下，在第四压电体层133的输出电极层132侧表面附近汇集负电荷，在第四压电体层133的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0213]作为第三压电体层131以及第四压电体层133的构成材料，能够使用与第一压电体层121以及第二压电体层123相同的构成材料。另外，如第三压电体层131以及第四压电体层133那样，针对与层的面方向垂直的外力(压缩/拉伸力)产生电荷的压电体层能够由X型切割水晶构成。
[0214]输出电极层132具有将在第三压电体层131内以及第四压电体层133内产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qz输出的功能。如上述那样，在对第三压电体层131的表面或者第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的压缩力的情况下，在输出电极层132附近汇集正电荷。其结果，从输出电极层132输出正的电荷Qz。另一方面，在对第三压电体层131的表面或者第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的拉伸力的情况下，在输出电极层132附近汇集负电荷。其结果，从输出电极层132输出负的电荷Qz。
[0215]第三传感器14具有根据沿着α轴被施加的(受到的)外力(剪切力)输出电荷Qx的功能。第三传感器14构成为，根据沿着α轴的正方向被施加的外力输出正电荷，根据沿着α轴的负方向被施加的外力输出负电荷。
[0216]第三传感器14具有:第五压电体层141，其具有第五结晶轴CA5 ;第六压电体层143，其与第五压电体层141对置地设置并具有第六结晶轴CA6 ;以及输出电极层142，其设置于第五压电体层141与第六压电体层143之间并输出电荷Qx。
[0217]第五压电体层141由具有在α轴的负方向取向的第五结晶轴CA5的压电体构成。在针对第五压电体层141的表面施加沿着α轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果，在第五压电体层141内感应电荷。其结果，在第五压电体层141的输出电极层142侧表面附近汇集正电荷，在第五压电体层141的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第五压电体层141的表面施加沿着α轴的负方向的外力的情况下，在第五压电体层141的输出电极层142侧表面附近汇集负电荷，在第五压电体层141的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0218]第六压电体层143由具有在α轴的正方向取向的第六结晶轴CA6的压电体构成。在针对第六压电体层143的表面施加沿着α轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果，在第六压电体层143内感应电荷。其结果，在第六压电体层143的输出电极层142侧表面附近汇集正电荷，在第六压电体层143的接地电极层11侧表面附近汇集负电荷。同样，在针对第六压电体层143的表面施加沿着α轴的负方向的外力的情况下，在第六压电体层143的输出电极层142侧表面附近汇集负电荷，在第六压电体层143的接地电极层11侧表面附近汇集正电荷。
[0219]作为第五压电体层141以及第六压电体层143的构成材料，能够使用与第一压电体层121以及第二压电体层123相同的构成材料。另外，如第五压电体层141以及第六压电体层143那样，针对沿着层的面方向的外力(剪切力)产生电荷的压电体层与第一压电体层121以及第二压电体层123同样，能够由Y型切割水晶构成。
[0220]输出电极层142具有将在第五压电体层141内以及第六压电体层143内产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qx输出的功能。如上述那样，在对第五压电体层141的表面或者第六压电体层143的表面施加沿着α轴的正方向的外力的情况下，在输出电极层142附近汇集正电荷。其结果，从输出电极层142输出正的电荷Qx。另一方面，在对第五压电体层141的表面或者第六压电体层143的表面施加沿着α轴的负方向的外力的情况下，在输出电极层142附近汇集负电荷。其结果，从输出电极层142输出负的电荷Qx。
[0221]这样，第一传感器12、第二传感器13以及第三传感器14以使各传感器的力检测方向相互正交的方式层叠。由此，各传感器能够分别根据相互正交的力成分感应电荷。因此，电荷输出元件10能够分别根据沿着三个轴(a (X)轴、β (Y)轴、γ (Z)轴)的外力输出三种电荷Qx、Qy、Qz。
[0222]接下来，对电荷输出元件(第二元件)10a、1b进行说明。
[0223]电荷输出元件(第二元件)1a与电荷输出元件(第二元件)10b相同。而且，如图5所示，电荷输出元件10a、1b分别形成为在上述电荷输出元件10中省略了第一传感器12以及第三传感器14的构造。该电荷输出元件10a、10b具有如下功能，即，根据沿着相互正交的三个轴中的γ (Z)轴施加的外力，也就是说、与通过加压螺栓71施加于电荷输出元件10、10a、10b的加压的方向相同的方向的外力输出电荷Qz的功能。
[0224]此外，作为电荷输出元件10a、10b，也可以与上述电荷输出元件10相同。
[0225]转换输出电路
[0226]在电荷输出元件10连接有转换输出电路90a、90b、90c。转换输出电路90a具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qxl转换为电压Vxl的功能。转换输出电路90b具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qzl转换为电压Vzl的功能。转换输出电路90c具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qyl转换为电压Vyl的功能。转换输出电路90a、90b、90c相同，以下，代表性地对转换输出电路90c进行说明。
[0227]转换输出电路90c具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qyl转换为电压Vyl并输出电压Vyl的功能。转换输出电路90c具有运算放大器91、电容器92、以及开关元件93。运算放大器91的第一输入端子(负输入)连接于电荷输出元件10的输出电极层122，运算放大器91的第二输入端子(正输入)在接地点(基准电位点)接地。另外，运算放大器91的输出端子与外力检测电路40连接。电容器92连接于运算放大器91的第一输入端子与输出端子之间。开关元件93连接于运算放大器91的第一输入端子与输出端子之间，并与电容器92并联。另外，开关元件93与驱动电路(未图示)连接，且开关元件93根据来自驱动电路的开/关信号执行开关动作。
[0228]在开关元件93关闭的情况下，从电荷输出元件10输出的电荷Qyl存储于具有静电电容Cl的电容器92，作为电压Vyl输出至外力检测电路40。接下来，在开关元件93打开的情况下，电容器92的两端子之间短路。其结果，将存储于电容器92的电荷Qyl放电为O库伦，从而输出至外力检测电路40的电压V成为O伏特。将开关元件93变为打开的状态称为使转换输出电路90c复位。此外，从理想的转换输出电路90c输出的电压Vyl与从电荷输出元件10输出的电荷Qyl的蓄积量成比例。
[0229]开关元件93 例如是 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体开关元件。半导 体开关元件与机械式开关相比小型且轻型，因此对力检测装置I的小型化以及轻型化有利。以下，作为代表例，对作为开关元件93而使用MOSFET的情况进行说明。
[0230]开关元件93具有漏极电极、源极电极、以及栅极电极。开关元件93的漏极电极或者源极电极的一方连接于运算放大器91的第一输入端子，漏极电极或者源极电极的另一方连接于运算放大器91的输出端子。另外，开关元件93的栅极电极连接于驱动电路(未图示)。
[0231]可以在各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93连接有相同的驱动电路，也可以分别连接有不同的驱动电路。从驱动电路向各开关元件93输入全部同步的开/关信号。由此，各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93的动作同步。即，各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93的开/关时机一致。
[0232]另外，在电荷输出元件10a、1b分别连接有转换输出电路90b。连接于电荷输出元件1a的转换输出电路90b具有将从电荷输出元件1a输出的电荷Qzll转换为电压Vzll的功能。连接于电荷输出元件1b的转换输出电路90b具有将从电荷输出元件1b输出的电荷Qz 12转换为电压Vz 12的功能。此外，各转换输出电路90b如上所述，因此省略其说明。
[0233]外力检测电路
[0234]外力检测电路40具有如下功能，即、基于从连接于电荷输出元件10的转换输出电路90a输出的电压Vx1、从转换输出电路90b输出的电压Vz1、从转换输出电路90c输出的电压Vyl、从连接于电荷输出元件1a的转换输出电路90b输出的电压Vzl1、以及从连接于电荷输出元件1b的转换输出电路90b输出的电压Vzl2，检测施加的外力。外力检测电路40具有:AD转换器401，其与针对电荷输出元件10的转换输出电路90a、90b、90c、针对电荷输出元件1a的转换输出电路90b、针对电荷输出元件1b的转换输出电路90b连接；和运算部(检测部)402，其与AD转换器401连接。
[0235]AD转换器401具有将电压Vx1、Vy 1、Vz 1、Vz 11、Vz 12从模拟信号向数字信号转换的功能。将通过AD转换器401数字转换出的电压Vxl、Vyl、Vzl、VZll、VZ12输入至运算部402。
[0236]即，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在α⑴轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vxl。同样，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在β⑴轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vyl。另夕卜，在施加使第一基板2以及第二基板3的相对位置沿相互在γ (Z)轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vz 1、Vz 11、Vz 12。
[0237]运算部402具有如下功能，即、基于数字转换出的电压Vxl、VyU VzU VzlU Vzl2进行修正，并对X轴方向的平移力成分Fx，y轴方向的平移力成分Fy、Z轴方向的平移力成分Fz进行运算。各力成分能够通过下式求出。
[0238]Fx = Vxl
[0239]Fy = Vyl
[0240]Fz = Vzl - (Vzll+Vzl2)
[0241]这样，力检测装置I能够检测三个轴向力。
[0242]如上述那样，求出Fz时，通过取得电压Vzl与电压(Vzll+Vzl2)之差，来进行修正(补偿)。即、检测修正后的外力。由此，从电压Vzl除去以电压Vzl所包含的热膨胀为起因的误差成分的全部或者一部分。此外，对于修正，不局限于完全除去误差成分的情况，也包括减少误差成分的情况。
[0243]如以上说明那样，根据该力检测装置1，在基于从电荷输出元件10输出的信号检测外力时，基于从电荷输出元件1a输出的信号对从该电荷输出元件10输出的信号进行修正，由此能够除去或者减少因从电荷输出元件10输出的信号所包含的热膨胀而产生的误差成分。由此，能够提高测定精度。
[0244]另外，使电荷输出元件10处于其间并配置有至少一对加压螺栓71，因此能够平衡性良好地固定第一基板2与第二基板3，另外，能够对电荷输出元件10平衡性良好地施加压力。
[0245]另外，在俯视第一基板2时，紧固部23、紧固部33、电荷输出元件10重叠，因此通过作用于第一基板2、第二基板3的外力，能够抑制第一基板2、第二基板3挠曲的情况，由此，能够使第一基板2、第二基板3的厚度较薄，从而能够实现装置的小型化、轻型化。
[0246]第二实施方式
[0247]图6是表示本发明的力检测装置的第二实施方式的分解立体图。图7是示意地表示图6所示的力检测装置的电路图。
[0248]以下，以与上述的第一实施方式的不同点为中心对第二实施方式进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0249]图6所示的第二实施方式的力检测装置I具有检测外力(包括力矩)的功能，即、六个轴向力(x、y、z轴方向的平移力成分(剪切力)以及绕x、y、z轴的转矩成分(力矩))的功能。
[0250]如图6所示，力检测装置I具有四个电荷输出元件10、四组一对电荷输出元件10a、10b、以及八个加压螺栓71。各电荷输出元件10的位置没有特别的限定，但在本实施方式中，各电荷输出元件10在第一基板2、第二基板3的外周部在该第一基板2、第二基板3的周向被配置成隔开等角度间隔(90°间隔)。由此，能够不偏倚地检测外力。而且，能够检测六个轴向力。另外，在本实施方式中，各电荷输出元件10全部朝向相同的方向，但不局限于此。
[0251]另外，各加压螺栓71的位置没有特别的限定，在本实施方式中，各加压螺栓71在第一基板2、第二基板3的外周部被配置在第一基板2、第二基板3的周向。另外，各加压螺栓71在俯视第一基板2时，使对应的电荷输出元件10处于其间并以对置的方式配置。因此，在俯视第一基板2时，针对一个电荷输出元件10，一对电荷输出元件10a、1b使该电荷输出元件10处于其间并以对置的方式配置。
[0252]另外，力检测装置I具有设置于第一基板2与第二基板3之间的电路基板4，各电荷输出元件10安装于电路基板4。另外，电荷输出元件10a、10b通过未图示的布线与电路基板电连接。此外，在电路基板4形成有供八个加压螺栓71插通的八个孔41。
[0253]另外，各电荷输出元件10配置于电路基板4的第一基板2侧的面。此外，各电荷输出元件10也可以配置于电路基板4的第二基板3侧的面。
[0254]另外，第一基板2、第二基板3、电路基板4的形状分别没有特别的限定，在本实施方式中，在俯视第一基板2、第二基板3、电路基板4时，其外形形状呈圆形。此外，作为第一基板2、第二基板3、电路基板4在俯视时的与上述不同的外形形状，例如，可举出:四边形、五边形等多边形、椭圆形等。另外，作为电路基板4的各元件以及各布线以外的部位的构成材料没有特别的限定，例如，能够使用各种树脂材料等。
[0255]另外，如图7所示，电路基板4具备将从对应的电荷输出元件10输出的电荷Qxl转换为电压Vxl的转换输出电路90a、将电荷Qzl转换为电压Vzl的转换输出电路90b、将电荷Qyl转换为电压Vyl的转换输出电路90c、将电荷Qx2转换为电压Vx2的转换输出电路90a、将电荷Qz2转换为电压Vz2的转换输出电路90b、将电荷Qy2转换为电压Vy2的转换输出电路90c、将电荷Qx3转换为电压Vx3的转换输出电路90a、将电荷Qz3转换为电压Vz3的转换输出电路90b、将电荷Qy3转换为电压Vy3的转换输出电路90c、将电荷Qx4转换为电压Vx4的转换输出电路90a、将电荷Qz4转换为电压Vz4的转换输出电路90b、以及将电荷Qy4转换为电压Vy4的转换输出电路90c。
[0256]另外，电路基板4具备将从对应的电荷输出元件1a输出的电荷Qzll转换为电压Vzll的转换输出电路90b、将电荷Qz21转换为电压Vz21的转换输出电路90b、将电荷Qz31转换为电压Vz31的转换输出电路90b、以及将电荷Qz41转换为电压Vz41的转换输出电路90b ο
[0257]另外，电路基板4具备将从对应的电荷输出元件1b输出的电荷Qzl2转换为电压Vz 12的转换输出电路90b、将电荷Qz22转换为电压Vz22的转换输出电路90b、将电荷Qz32转换为电压Vz32的转换输出电路90b、以及将电荷Qz42转换为电压Vz42的转换输出电路90b ο
[0258]另外，电路基板4具备检测施加的外力的外力检测电路40。
[0259]此外，电荷输出元件10的数量不限定为上述四个，例如也可以为两个、三个、或者五个以上。其中，电荷输出元件10的数量优选为多个，更加优选为三个以上。此外，力检测装置I若至少具有三个电荷输出元件10，则能够检测六个轴向力。在电荷输出元件10为三个的情况下，电荷输出元件10的数量较少，因此能够使力检测装置I轻型化。另外，在电荷输出元件10如图示那样为四个的情况下，通过后述的非常简单的运算便能够求出六个轴向力，因此能够简化运算部402。
[0260]转换输出电路
[0261]如图7所示，在各电荷输出元件10分别连接有转换输出电路90a、90b、90c。另外，在各电荷输出元件10a、1b分别连接有转换输出电路90b。各转换输出电路90a、90b、90c与上述的第一实施方式的转换输出电路90a、90b、90c相同，因此省略其说明。
[0262]外力检测电路
[0263]外力检测电路40具有如下功能，即、基于从各转换输出电路90a输出的电压Vxl、Vx2、Vx3、Vx4、从各转换输出电路 90b 输出的电压 Vzl、Vz2、Vz3、Vz4、VzlU Vzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42、从各转换输出电路90c输出的电压Vyl、Vy2、Vy3、Vy4，检测施加的外力。此外，在图6中用括号表示与各电荷输出元件10、各电荷输出元件10a、以及各电荷输出元件1b对应的上述电压。
[0264]AD 转换器 401 具有将电压 Vx 1、Vy 1、Vz 1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4、VzlU Vzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42从模拟信号向数字信号转换的功能。将通过 AD 转换器 401 数字转换出的电压 Vx1、Vy 1、Vz 1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4、Vzll、Vzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42 输入至运算部 402。
[0265]S卩，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在α⑴轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vxl、Vx2、Vx3、Vx4。同样，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在β⑴轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vyl、Vy2、Vy3、Vy4?另外，在施加有使第一基板2以及第二基板3的相对位置相互在γ (Z)轴方向偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vzl、Vz2、Vz3、Vz4、VzlUVzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42。
[0266]另外，第一基板2以及第二基板3相互能够进行绕X轴旋转的相对位移、绕y轴旋转的相对位移、以及绕z轴旋转的相对位移，从而能够将伴随着各旋转的外力传递至电荷输出元件1UOaUObo
[0267]运算部402具有如下功能，即、基于数字转换出的电压Vxl、VyU VzU Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4、Vzll、Vzl2、Vz21、Vz22、Vz31、Vz32、Vz41、Vz42 进行修正，并对X轴方向的平移力成分Fx、y轴方向的平移力成分Fy、Z轴方向的平移力成分Fz、绕X轴的转矩成分Mx、绕y轴的转矩成分My、以及绕z轴的转矩成分Mz进行运算。各力成分能够通过下式求出。
[0268]Fx = Vxl+Vx2+Vx3+Vx4
[0269]Fy = Vyl+Vy2+Vy3+Vy4
[0270]Fz = Vzl - (Vz11+Vz12)+Vz2 — (Vz21+Vz22)+Vz3 — (Vz31+Vz32)+Vz4 —(Vz41+Vz42)
[0271]Mx = [— {Vz2 — (Vz21+Vz22)} + {Vz4 — (Vz41+Vz42)} ] X R
[0272]My = [ - {Vzl — (Vzll+Vzl2)} + {Vz3 — (Vz31+Vz32)} ] X R
[0273]Mz = (Vx2 — Vx4+Vyl — Vy3) XR
[0274]这里，R为常量。
[0275]这样，力检测装置I能够检测六个轴向力。
[0276]如上述那样，求出Fz时，通过分别取得电压Vzl与电压(Vzll+Vzl2)之差、电压Vz2与电压(Vz21+Vz22)之差、电压Vz3与电压(Vz31+Vz32)之差、电压Vz4与电压(Vz41+Vz42)之差，来进行修正(补偿)。即、检测修正后的外力。由此，从电压Vzl、电压Vz2、电压Vz3、电压Vz4除去以电压Vzl、电压Vz2、电压Vz3、电压Vz4所包含的热膨胀为起因的误差成分的全部或者一部分。
[0277]同样，求出Mx时，通过分别取得电压Vz2与电压(Vz21+Vz22)之差、电压Vz4与电压(Vz41+Vz42)之差，来进行修正(补偿)。同样，求出My时，通过分别取得电压Vzl与电压(Vzll+Vzl2)之差、电压Vz3与电压(Vz31+Vz32)之差，来进行修正(补偿)。由此，从电压Vzl、电压Vz3除去以电压Vzl、电压Vz3所包含的热膨胀为起因的误差成分的全部或者一部分。
[0278]根据该力检测装置1，能够得到与上述的第一实施方式相同的效果。
[0279]第三实施方式
[0280]图8是表示本发明的力检测装置的第三实施方式的俯视图。
[0281]以下，对第三实施方式以与上述的第二实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0282]如图8所示，第三实施方式的力检测装置I具有四个电荷输出元件(第一元件)10和一个电荷输出元件(第二元件)10a，并使用 该一个电荷输出元件1a的检测结果进行修正。由此，能够减少部件数量，另外，能够简化结构。
[0283]另外，各力成分能够通过下式求出。
[0284]Fx = Vxl+Vx2+Vx3+Vx4
[0285]Fy = Vyl+Vy2+Vy3+Vy4
[0286]Fz= (Vzl+Vz2+Vz3)+Vz4 - (VzllXN)
[0287]Mx = [ — {Vz2 — (Vzll X 2)} + {Vz4 - (VzllX2)}] XR
[0288]My = [ - {Vzl - (Vzll X 2)} + {Vz3 - (VzllX2)}] XR
[0289]Mz = (Vx2 — Vx4+Vyl — Vy3) XR
[0290]这里，R为常量。
[0291]另外，N是加压螺栓的根数，在图示的结构中为“8”。
[0292]根据该力检测装置1，能够得到与上述的第二实施方式相同的效果。
[0293]第四实施方式
[0294]图9是表示本发明的力检测装置的第四实施方式的俯视图。
[0295]以下，对第四实施方式以与上述的第二实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0296]如图9所示，在第四实施方式的力检测装置I中，针对一个电荷输出元件10，仅设置有一个电荷输出元件10a。由此，与第二实施方式相比，能够减少部件数量，另外，能够简化结构。另外，与第三实施方式相比，能够提高测定精度。
[0297]另外，各力成分能够通过下式求出。
[0298]Fx = Vxl+Vx2+Vx3+Vx4
[0299]Fy = Vyl+Vy2+Vy3+Vy4
[0300]Fz = Vzl - (VzllX2)+Vz2 — (Vz21X2)+Vz3 — (Vz31X2)+Vz4 — (Vz41X2)
[0301]Mx = [ - {Vz2 - (Vz21X2)} + {Vz4 - (Vz41X2)}] XR
[0302]My = [ - {Vzl - (Vzll X 2)} + {Vz3 - (Vz31X2)}] XR
[0303]Mz = (Vx2 - Vx4+Vyl — Vy3) XR
[0304]这里，R为常量。
[0305]根据该力检测装置1，能够得到与上述的第二实施方式相同的效果。
[0306]单臂机器臂的实施方式
[0307]接下来，基于图10，对本发明的机器臂的实施方式亦即单臂机器臂进行说明。
[0308]以下，对本实施方式以与上述的各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0309]图10是表示使用了本发明的力检测装置的单臂机器臂的一个例子的图。图10的单臂机器臂500具有基台510、臂520、设置于臂520的前端侧的末端执行器530、以及设置于臂520与末端执行器530之间的力检测装置100。此外，作为力检测装置100使用与上述的各实施方式相同的装置。
[0310]基台510具有收纳产生用于使臂520转动的动力的促动器(未图示)以及对促动器进行控制的控制部(未图示)等的功能。另外，基台510例如固定于地板、壁、天花板、以及能够移动的台车上等。
[0311]臂520具有第一臂元件521、第二臂元件522、第三臂元件523、第四臂元件524以及第五臂元件525，并通过将邻接的臂彼此以能够转动的方式连结而构成。臂520通过控制部的控制，以各臂元件的连结部为中心复合地旋转或者弯曲，由此驱动。
[0312]末端执行器530具有把持对象物的功能。末端执行器530具有第一指531以及第二指532。通过臂520的驱动使末端执行器530到达规定的动作位置后，对第一指531以及第二指532的分离距离进行调整，由此能够把持对象物。
[0313]此外，此处末端执行器530为机械手，但本发明不局限于此。作为末端执行器的其他例子，例如可举出部件检查用器具、部件输送用器具、部件加工用器具、部件组装用器具、测定器等。这对于其他实施方式的末端执行器也相同。
[0314]力检测装置100具有检测施加于末端执行器530的外力的功能。将力检测装置100检测出的力反馈至基台510的控制部，由此单臂机器臂500能够执行更精密的作业。另夕卜，根据力检测装置100检测出的力，单臂机器臂500能够对末端执行器530朝障碍物的接触等进行检测。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而单臂机器臂500能够更安全地执行作业。
[0315]此外，在图示的结构中，臂520由总计五个臂元件构成，但本发明不局限于此。臂520由一个臂元件构成的情况、由二?四个臂元件构成的情况、以及由六根以上的臂元件构成的情况也在本发明的范围内。
[0316]多臂机器臂的实施方式
[0317]接下来，基于图11对本发明的机器臂的实施方式亦即多臂机器臂进行说明。
[0318]以下，对本实施方式以与上述的各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0319]图11是表示使用了本发明的力检测装置的多臂机器臂的一个例子的图。图11的多臂机器臂600具有基台610、第一臂620、第二臂630、设置于第一臂620的前端侧的第一末端执行器640a、设置于第二臂630的前端侧的第二末端执行器640b、以及设置于第一臂620与第一末端执行器640a间以及第二臂630与第二末端执行器640b之间的力检测装置100。此外，作为力检测装置100，使用与上述的各实施方式相同的装置。
[0320]基台610具有收纳产生用于使第一臂620以及第二臂630转动的动力的促动器(未图示)以及对促动器进行控制的控制部(未图示)等的功能。另外，基台610例如固定于地板、壁、天花板、以及能够移动的台车上等。
[0321]第一臂620通过将第一臂元件621以及第二臂元件622以能够转动的方式连结而构成。第二臂630通过将第一臂元件631以及第二臂元件632以能够转动的方式连结而构成。第一臂620以及第二臂630通过控制部的控制，以各臂元件的连结部为中心复合地旋转或者弯曲，由此驱动。
[0322]第一、第二末端执行器640a、640b具有把持对象物的功能。第一末端执行器640a具有第一指641a以及第二指642a。第二末端执行器640b具有第一指641b以及第二指642bο通过第一臂620的驱动使第一末端执行器640a到达规定的动作位置后，调整第一指641a以及第二指642a的分离距离，由此能够把持对象物。同样，通过第二臂630的驱动使第二末端执行器640b到达规定的动作位置后，调整第一指641b以及第二指642b的分离距离，由此能够把持对象物。
[0323]力检测装置100具有检测施加于第一、第二末端执行器640a、640b的外力的功能。通过将力检测装置100检测出的力反馈至基台610的控制部，多臂机器臂600能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置100检测出的力，多臂机器臂600能够检测第一、第二末端执行器640a、640b朝障碍物的接触等。
[0324]因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而多臂机器臂600能够更安全地执行作业。
[0325]此外，在图示的结构中，臂总计为两个，但本发明不局限于此。多臂机器臂600具有三个以上的臂的情况也在本发明的范围内。
[0326]电子部件检查装置以及电子部件输送装置的实施方式
[0327]接下来，基于图12、图13对本发明的实施方式亦即电子部件检查装置以及电子部件输送装置进行说明。以下，对本实施方式以与上述的各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0328]图12是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件检查装置以及电子部件输送装置的一个例子的图。图13是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件输送装置的一个例子的图。
[0329]图12的电子部件检查装置700具有基台710、和立设于基台710的侧面的支承台720。在基台710的上表面设置有载置并输送检查对象的电子部件711的上游侧工作台712u、和载置并输送检查完毕的电子部件711的下游侧工作台712d。另外，在上游侧工作台712u与下游侧工作台712d之间设置有用于确认电子部件711的姿势的拍摄装置713、和为了检查电特性而供电子部件711放置的检查台714。此外，作为电子部件711的例子，可举出半导体、半导体晶片、CLD、OLED等显示设备、水晶设备、各种传感器、喷墨头、各种MEMS设备等等。
[0330]另外，在支承台720设置有能够沿与基台710的上游侧工作台712u以及下游侧工作台712d平行的方向(Y方向)移动的Y型工作台731，臂部732从Y型工作台731，向朝向基台710的方向(X方向)延伸配置。另外，在臂部732的侧面设置有能够沿X方向移动的X型工作台733。另外，在X型工作台733设置有摄像机734、和内置了能够沿上下方向(Z方向)移动的Z工作台的电子部件输送装置740。另外，在电子部件输送装置740的前端侧设置有把持电子部件711的把持部741。另外，在电子部件输送装置740的前端与把持部741之间设置有力检测装置100。而且，在基台710的前面侧设置有对电子部件检查装置700的整体动作进行控制的控制装置750。此外，作为力检测装置100，使用与上述的各实施方式相同的装置。
[0331]电子部件检查装置700如以下那样进行电子部件711的检查。首先，检查对象的电子部件711载置于上游侧工作台712u，并移动至检查台714的附近。接下来，使Y型工作台731以及X型工作台733移动，从而使电子部件输送装置740移动至载置于上游侧工作台712u的电子部件711的正上方的位置。此时，能够使用摄像机734确认电子部件711的位置。然后，若使用内置于电子部件输送装置740内的Z工作台而使电子部件输送装置740下降，并通过把持部741把持电子部件711，则保持原样使电子部件输送装置740移动至拍摄装置713的上方，使用拍摄装置713确认电子部件711的姿势。接下来，使用内置于电子部件输送装置740的微调机构来调整电子部件711的姿势。然后，使电子部件输送装置740移动至检查台714的上方后，使内置于电子部件输送装置740的Z工作台移动而将电子部件711放置在检查台714的上方。使用电子部件输送装置740内的微调机构调整电子部件711的姿势，因此能够在检查台714的正确位置放置电子部件711。接下来，在使用检查台714结束电子部件711的电特性检查之后，这次从检查台714取下电子部件711，使Y型工作台731以及X型工作台733移动，从而使电子部件输送装置740移动至下游侧工作台712d上，在下游侧工作台712d放置电子部件711。最后，使下游侧工作台712d移动，将检查结束的电子部件711输送至规定位置。
[0332]图13是表示包含力检测装置100的电子部件输送装置740的图。电子部件输送装置740具有把持部741、连接于把持部741的六个轴向力检测装置100、经由六个轴向力检测装置100连接于把持部741的旋转轴742、以及以能够旋转的方式安装于旋转轴742的微调板743。另外，微调板743能够一边被引导机构(未图示)引导，一边沿X方向以及Y方向移动。
[0333]另外，以朝向旋转轴742的端面的方式搭载旋转方向用的压电电机744 Θ，压电电机744 Θ的驱动凸部(未图示)推压旋转轴742的端面。因此，通过使压电电机744 Θ动作，能够使旋转轴742 (以及把持部741)沿Θ方向旋转任意的角度。另外，以朝向微调板743的方式设置有X方向用的压电电机744x、和Y方向用的压电电机744y，各个驱动凸部(未图示)推压微调板743的表面。因此，通过使压电电机744x动作，能够使微调板743(以及把持部741)沿X方向移动任意的距离，同样，通过使压电电机744y动作，能够使微调板743 (以及把持部741)沿Y方向移动任意的距离。
[0334]另外，力检测装置100具有检测施加于把持部741的外力的功能。
[0335]将力检测装置100检测出的力反馈至控制装置750，由此电子部件输送装置740以及电子部件检查装置700能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置100检测出的力，能够检测把持部741朝障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中较困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，从而电子部件输送装置740以及电子部件检查装置700能够执行更安全的作业。
[0336]部件加工装置的实施方式
[0337]接下来，基于图14对本发明的部件加工装置的实施方式进行说明。以下，对本实施方式以与上述各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0338]图14是表示使用了本发明的力检测装置的部件加工装置的一个例子的图。图14的部件加工装置800具有基台810、立起形成于基台810的上表面的支柱820、设置于支柱820的侧面的进给机构830、以能够升降的方式安装于进给机构830的工具位移部840、连接于工具位移部840的力检测装置100、以及经由力检测装置I安装于工具位移部840的工具850。此外，作为力检测装置100，使用与上述各实施方式相同的装置。
[0339]基台810是用于载置并固定被加工部件860的台。支柱820是用于固定进给机构830的柱。进给机构830具有使工具位移部840升降的功能。进给机构830具有进给用电机831、和基于来自进给用电机831的输出使工具位移部840升降的引导件832。工具位移部840具有对工具850给予旋转、振动等位移的功能。工具位移部840具有位移用电机841、设置于连结于位移用电机841的主轴(未图示)的前端的工具安装部843、以及安装于工具位移部840并保持主轴的保持部842。工具850经由力检测装置I安装于工具位移部840的工具安装部843，并为了根据从工具位移部840给予的位移对被加工部件860进行加工而使用。工具850没有特别的限定，例如是扳手、十字螺丝刀、一字螺丝刀、切刀、圆锯、钳子、锥子、钻头、铣刀等。
[0340]力检测装置1 00具有检测施加于工具850的外力的功能。将力检测装置I检测出的外力反馈至进给用电机831、位移用电机841，由此部件加工装置800能够更精密地执行部件加工作业。另外，通过力检测装置100检测出的外力，能够检测工具850朝障碍物的接触等。因此，在工具850与障碍物等接触的情况下能够紧急停止，从而部件加工装置800能够执行更安全的部件加工作业。
[0341]移动体的实施方式
[0342]接下来，基于图15对本发明的移动体的实施方式进行说明。以下，对本实施方式以与上述各实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。
[0343]图15是表示使用了本发明的力检测装置的移动体的一个例子的图。图15的移动体900能够借助给予的动力而移动。移动体900没有特别的限定，例如是汽车、摩托车、飞机、船、电车等交通工具、双足步行机器臂、车轮移动机器臂等机器臂等。
[0344]移动体900具有主体910 (例如，交通工具的壳体、机器臂的主体等)、供给用于使主体910移动的动力的动力部920、检测由主体910的移动产生的外力的本发明的力检测装置100、以及控制部930。此外，作为力检测装置100，使用与上述各实施方式相同的装置。
[0345]若借助从动力部920供给的动力使主体910移动，则伴随着移动，产生振动、加速度等。力检测装置100对因伴随着移动产生的振动、加速度等而产生的外力进行检测。通过力检测装置100检测出的外力传递至控制部930。控制部930根据从力检测装置100传递的外力控制动力部920等，由此能够执行姿势控制、振动控制以及加速控制等的控制。
[0346]以上，虽基于图示的实施方式对本发明的力检测装置、机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置进行了说明，但本发明不限定于此，各部分的结构能够置换为具有相同的功能的任意的结构。
[0347]另外，也可以对本发明附加其他任意的构成物。
[0348]另外，本发明也可以将上述实施方式中的任意的两个以上的结构(特征)组合。
[0349]另外，在上述实施方式中，虽作为固定部件使用了加压螺栓(螺钉)，但本发明不限定于此。
[0350]另外，在上述实施方式中，虽作为根据外力输出信号的元件，使用了利用压电体的元件，但在本发明中，只要是根据施加的外力输出变化的元件，便不局限于此，此外，例如可举出使用了感压导电体等的元件。
[0351]另外，本发明的机器臂只要具有臂，便不限定于臂型机器臂(机器臂)，也可以是其他形式的机器臂，例如，也可以是SCARA机器臂，脚式步行(行走)机器臂等。
[0352]另外，本发明的力检测装置不局限于机器臂、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置，也能够应用于其他装置，例如，其他的输送装置、其他的检查装置、振动计、加速度计、重力计、动力计、地震计、倾斜计等测定装置、输入装置等。
[0353]附图标记说明:1、100...力检测装置；2...第一基板；23...紧固部；25...孔；
3...第二基板；33...紧固部；35...内螺纹；4...电路基板；40...外力检测电路；
401...AD转换器；402...运算部；41...孔；71...加压螺栓；715...头部；716...外螺纹；90a、90b、90c...转换输出电路；91...运算放大器；92...电容器；93...开关元件；10、10a、1b...电荷输出元件(元件)；11...接地电极层;12...第一传感器；121...第一压电体层；122...输出电极层；123...第二压电体层；13...第二传感器；131...第三压电体层；132...输出电极层；133...第四压电体层；14...第三传感器；141...第五压电体层；142...输出电极层；143...第六压电体层；500...单臂机器臂；510...基台；
520...臂；521...第一臂元件；522...第二臂元件；523...第三臂元件；524...第四臂元件；525...第五臂元件；530...末端执行器；531...第一指；532...第二指；600...多臂机器臂;610...基台；620...第一臂；621...第一臂元件；622...第二臂元件；630...第二臂;631...第一臂元件;632...第二臂元件；640a...第一末端执行器；641a...第一指;642a...第二指；640b...第二末端执行器；641b...第一指；642b...第二指；700...电子部件检查装置；710...基台；711...电子部件；712u...上游侧工作台；712d...下游侧工作台；713...拍摄装置；714...检查台；720...支承台；731...Y型工作台；732...臂部；733...X型工作台；734...摄像机；740...电子部件输送装置；741...把持部；742...旋转轴；743...微调板；744x、744y、744 Θ...压电电机；750...控制装置；800...部件加工装置;810...基台；820...支柱；830...进给机构；831...进给用电机；832...引导件；840...工具位移部；841...位移用电机；842...保持部；843...工具安装部；850...工具；860...被加工部件；900...移动体；910...主体；920...动力部；930...控制部；CA1...第一结晶轴；CA2...第二结晶轴；CA3...第三结晶轴；CA4...第四结晶轴；CA5...第五结晶轴；CA6...第六结晶轴。
【主权项】
1.一种力检测装置，其特征在于，具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。2.根据权利要求1所述的力检测装置，其特征在于， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。3.一种力检测装置，其特征在于，具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。4.根据权利要求1?3中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向与施加于所述第二元件的压力的方向相同， 在所述第一基板被施加与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力时，所述第一元件与所述第二元件将所述外力作为相互相反方向的力而检测。5.根据权利要求1?4中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 所述第一基板具有用于将所述第一基板安装于第一对象物的第一安装部， 所述第二基板具有用于将所述第二基板安装于第二对象物的第二安装部， 在从所述第一基板的厚度方向的投影图像中，所述第一安装部的影子、所述第二安装部的影子、以及所述第一元件的影子重叠。6.根据权利要求1?5中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 所述固定部件是具有头部的螺钉， 所述第二元件设置于所述第一基板与所述头部之间。7.根据权利要求1?6中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 具有检测部，该检测部基于从所述第一元件输出的信号以及从所述第二元件输出的信号来检测修正后的外力。8.根据权利要求7所述的力检测装置，其特征在于， 所述检测部通过取得基于从所述第一元件输出的信号求出的电压与基于从所述第二元件输出信号求出的电压之差，来检测修正后的外力。9.根据权利要求1?8中任一项所述的力检测装置，其特征在于， 具有多个所述第一元件， 所述各第一元件在所述第一基板或者所述第二基板的周向被配置成隔开等角度间隔。10.一种机器臂，其特征在于，具备: 臂； 末端执行器，其设置于所述臂；以及 力检测装置，其设置于所述臂与所述末端执行器之间，该力检测装置检测施加于所述末端执行器的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。11.一种机器臂，其特征在于，具备: 臂； 末端执行器，其设置于所述臂；以及 力检测装置，其设置于所述臂与所述末端执行器之间，并检测施加于所述末端执行器的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。12.一种电子部件输送装置，其特征在于，具备: 把持部，其把持电子部件；和 力检测装置，其检测施加于所述把持部的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。13.一种电子部件输送装置，其特征在于，具备: 把持部，其把持电子部件；和 力检测装置，其检测施加于所述把持部的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。14.一种电子部件检查装置，其特征在于，具备: 把持部，其把持电子部件； 检查部，其检查所述电子部件；以及 力检测装置，其检测施加于所述把持部的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。15.一种电子部件检查装置，其特征在于，具备: 把持部，其把持电子部件； 检查部，其检查所述电子部件；以及 力检测装置，其检测施加于所述把持部的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。16.一种部件加工装置，其特征在于，具备: 工具位移部，其安装工具并使所述工具位移；和 力检测装置，其检测施加于所述工具的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在从所述第一基板的厚度方向观察时，针对所述第一元件配置有至少一对所述固定部件。17.—种部件加工装置，其特征在于，具备: 工具位移部，其安装工具并使所述工具位移；和 力检测装置，其检测施加于所述工具的外力， 所述力检测装置具备: 第一基板； 第二基板； 第一元件，其根据外力输出信号； 固定部件，其对设置于所述第一基板与所述第二基板之间的所述第一元件进行夹持，并对所述第一元件施加压力；以及 第二元件，其设置于所述第一基板与所述固定部件之间，并根据与通过所述固定部件施加于所述第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号， 在所述第一基板的厚度方向上，所述第一元件的中心与所述第二元件的中心不同。
【专利摘要】本发明涉及力检测装置、机器臂以及电子部件输送装置。上述力检测装置具备：第一基板；第二基板；第一元件，其根据外力输出信号；固定部件，其对设置于第一基板与第二基板之间的第一元件进行夹持，并对第一元件施加压力；以及第二元件，其设置于第一基板与固定部件之间，并根据与通过固定部件施加于第一元件的压力的方向相同的方向的外力成分来输出信号，在从第一基板的厚度方向观察时，针对第一元件配置有至少一对固定部件。
【IPC分类】G01L1/16, B25J19/02
【公开号】CN104897318
【申请号】CN201510079397
【发明人】神谷俊幸
【申请人】精工爱普生株式会社
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年2月13日
最新回复(0)