力检测装置、机器人、电子部件输送装置及检查装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及力检测装置、以及使用了该力检测装置的机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置及部件加工装置。所述力检测装置具备第一基部、将根据外力而输出的电荷转换为电压并根据电压来检测外力的第一元件以及第二元件、以及与第一基部之间至少设置第一元件以及第二元件的第二基部。第一元件以及第二元件以相对于第一基部和第二基部倾斜或者垂直的方式配置，具有根据外力而输出的电荷的极化轴，并被配置成第一元件输出的电荷的极化轴与第二元件输出的电荷的极化轴彼此朝向相反方向。

【技术实现步骤摘要】
力检测装置、机器人、电子部件输送装置及检查装置
本专利技术涉及力检测装置、以及使用了该力检测装置的机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置及部件加工装置。
技术介绍
近年来，以生产效率提高为目的，推进了工业用机器人向工厂等生产设施的引进。这样的工业机器人具备能够相对于一轴或者多轴方向进行驱动的臂、以及安装于臂的前端的手、部件检查用器具、部件输送用器具、部件加工用工具等末端执行器，能够执行部件的组装作业、部件加工作业、部件检查作业等部件制造作业、以及部件输送作业等各种作业。在这样的工业用机器人中，在臂与末端执行器之间设有力检测装置。该力检测装置具备根据被施加的外力来输出电荷的压电元件(电荷输出元件)、和将从该压电元件输出的电荷转换为电压的转换电路(转换器)，能够检测施加给压电元件的外力。工业用机器人使用这样的力检测装置，来检测部件制造作业时或者部件输送作业时产生的外力，并基于检测结果来控制臂以及末端执行器。其结果，工业用机器人能够正确地执行部件制造作业或者部件输送作业等。作为这样的力检测装置，正广泛使用采用了水晶作为压电元件的水晶压电传感器。犹豫水晶压电传感器具有较宽的动态范围、较高的刚性、较高的固有频率、以及较高的承重性等优异的特性，所以被广泛地用于工业用机器人。在这样的水晶压电传感器中，由于从水晶输出的电荷微弱，所以因转换电路的漏电流引起的输出漂移的影响不能够忽略。研究了用于减少该输出漂移的各种方法。例如，在专利文献1公开了一种水晶压电传感器，该水晶压电传感器具备使用了具有与转换电路的漏电流的特性相似的电流特性的二极管的反向偏压电路。专利文献1的水晶压电传感器通过以与转换电路的漏电流大致相同的大小从二极管供给流通的方向相反的修正电流，来减少输出漂移。另外，例如在专利文献2公开了一种具备一对基板(底板以及盖板)、和配置在这一对基板之间且安装了多个压电元件的电路基板的力检测装置。若对上述基板施加外力，则一对基板相对位移而对压电元件施加外力。通过使用来自该压电元件的输出，能够检测一对基板间的外力。在使用了这样的压电元件的力检测装置中，首先，因外力引起的压电元件的变形作为电荷被输出。该电荷通过将压电元件与转换电路电连接的布线而输入到转换电路，通过转换电路被转换为电压并输出，并基于该电压对外力进行运算。专利文献1：日本特开平9－72757号公报专利文献2：日本特开平11－148878号公报然而，在如上述专利文献1的水晶压电传感器那样，使用反向偏压电路的情况下，由于需要二极管等追加部件，安装面积增大，所以小型化困难。另外，存在需要用于供给所希望的修正电流的部件精度管理这一问题。另外，在上述专利文献2的力检测装置中，存在从压电元件输出的电荷(电流)在电路基板上从将压电元件与转换电路电连接的布线，经由热焊接溶剂、抗蚀剂、垃圾、电路基板的基材等向其他布线泄漏的情况。在这样的力检测装置的压电元件中，由于从压电元件输出的电荷微弱，所以不能够忽略因泄漏(漏电流)引起的输出漂移的影响，由此，存在力检测的精度降低这一问题。
技术实现思路
本专利技术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实现。[应用例1]本应用例所涉及的力检测装置的特征在于，具备：第一基部；第一元件以及第二元件，将根据外力而输出的电荷转换为电压，并根据上述电压来检测上述外力；以及第二基部，在该第二基部与上述第一基部之间，至少设置上述第一元件以及上述第二元件，上述第一元件以及上述第二元件以相对于上述第一基部和上述第二基部倾斜或者垂直的方式配置，具有根据上述外力而输出的电荷的极化轴，并被配置成上述第一元件输出的电荷的极化轴与上述第二元件输出的电荷的极化轴彼此朝向相反方向。由此，虽然从第一元件输出的电压所包含的输出漂移的符号与从第二元件输出的电压所包含的输出漂移的符号一致，但能够使包含于从第一元件输出的电压并与根据外力从第一元件输出的电荷的积蓄量成比例的电压分量(真值)的符号与包含于从第二元件输出的电压并与根据外力从第二元件输出的电荷的积蓄量成比例的电压分量(真值)的符号相反。因此，通过使用从第一元件输出的电压、和从第二元件输出的电压来计算外力，能够在减少从第一元件以及第二元件输出的电压所包含的输出漂移的同时，检测外力。结果，能够提高力检测装置的检测精度以及检测分辨率。并且，由于不需要反向偏压电路那样的用于减少输出漂移的电路，所以能够使力检测装置小型化。[应用例2]在本应用例所涉及的力检测装置中，优选取得从上述第一元件以及上述第二元件输出的上述电压的差量。由此，能够减少起因于输出漂移的检测误差。[应用例3]在本应用例所涉及的力检测装置中，优选在上述第一元件以及上述第二元件中，上述第一元件的上述极化轴与上述第二元件的上述极化轴在同一轴上。由此，能够在进一步减少输出漂移的同时，检测外力。应用例4]在本应用例所涉及的力检测装置中，优选上述第一元件以及上述第二元件通过将与地连接的多个接地电极层、和具有根据上述外力而输出的电荷的极化轴的三个传感器层叠而构成，上述三个传感器各自的上述极化轴彼此正交。由此，力检测装置能够检测六个轴力(x、y、z轴方向的并进力分量以及绕x、y、z轴的旋转力分量)。[应用例5]在本应用例所涉及的力检测装置中，优选在将上述三个传感器的层叠方向设为γ轴方向、与上述γ轴方向正交并且彼此正交的方向分别设为α轴方向、β轴方向的情况下，上述三个传感器中的一个是根据向上述α轴方向的上述外力而输出上述电荷的α轴用传感器，上述三个传感器中的一个是根据向上述β轴方向的上述外力而输出上述电荷的β轴用传感器，上述三个传感器中的一个是根据向上述γ轴方向的上述外力而输出上述电荷的γ轴用传感器。由此，第一元件以及第二元件能够根据三个轴力(x、y、z轴方向的并进力分量)来输出电荷。[应用例6]优选本应用例所涉及的力检测装置具有两个上述第一元件、和两个上述第二元件，一个上述第一元件以及一个上述第二元件的上述α轴用传感器的上述极化轴的方向与另一个上述第一元件以及另一个上述第二元件的上述α轴用传感器的上述极化轴的方向朝向相反方向，上述一个第一元件以及上述一个第二元件的上述γ轴用传感器的上述极化轴的方向与上述另一个第一元件以及上述另一个第二元件的上述γ轴用传感器的上述极化轴的方向朝向相反方向。由此，能够基于从第一元件以及第二元件输出的电压，在减少输出漂移的同时，检测六个轴力。[应用例7]在本应用例所涉及的力检测装置中，优选上述三个传感器的每个具有：第一压电体层，其具有第一晶轴；第二压电体层，其与上述第一压电体层对置设置，且具有第二晶轴；以及输出电极层，其设在上述第一压电体层与上述第二压电体层之间，上述第一压电体层的上述第一晶轴的方向与上述第二压电体层的上述第二晶轴的方向朝向相反方向。由此，能够使从输出电极层输出的电荷增加。[应用例8]在本应用例所涉及的力检测装置中，优选上述第一压电体层以及上述第二压电体层由水晶构成。由此，能够构成具有较宽的动态范围、较高的刚性、较高的固有频率、较高的承重性等优异的特性的压电体层。[应用例9]在本应用例所涉及的力检测装置中，优选上述第一元件以及上述第二元件在上述第一基部或者上述第二基部的周向以等角度间隔配置。由此，能够无偏差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种力检测装置，其特征在于，具备：第一基部；第一元件以及第二元件，将根据外力而输出的电荷转换为电压，并根据所述电压来检测所述外力；以及第二基部，在该第二基部与所述第一基部之间至少设置所述第一元件以及所述第二元件，所述第一元件以及所述第二元件以相对于所述第一基部和所述第二基部倾斜或者垂直的方式配置，具有根据所述外力而输出的电荷的极化轴，并被配置成所述第一元件输出的电荷的极化轴与所述第二元件输出的电荷的极化轴彼此朝向相反方向。

【技术特征摘要】
2013.10.31 JP 2013-226530;2013.10.31 JP 2013-226531.一种力检测装置，其特征在于，具备：第一基部；第二基部；以及第一元件、第二元件、第三元件以及第四元件，在所述第一基部与所述第二基部之间相对于所述第一基部和所述第二基部倾斜或者垂直配置，将根据外力而输出的电荷转换为电压，并根据所述电压来检测所述外力，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件以及所述第四元件分别通过将具有根据所述外力而输出的电荷的极化轴的多个传感器层叠来构成，在将所述多个传感器的层叠方向设为γ轴方向，将与所述γ轴方向正交且相互正交的方向分别设为α轴方向、β轴方向的情况下，所述多个传感器包括根据向所述α轴方向的所述外力而输出所述电荷的α轴用传感器、和根据向所述β轴方向的所述外力而输出所述电荷的β轴用传感器，所述第一元件的所述α轴用传感器的所述极化轴的方向与所述第三元件的所述α轴用传感器的所述极化轴的方向朝向相反方向，所述第一元件的所述β轴用传感器的所述极化轴的方向与所述第三元件的所述β轴用传感器的所述极化轴的方向朝向相反方向，所述第二元件的所述α轴用传感器的所述极化轴的方向与所述第四元件的所述α轴用传感器的所述极化轴的方向朝向相反方向，所述第二元件的所述β轴用传感器的所述极化轴的方向与所述第四元件的所述β轴用传感器的所述极化轴的方向朝向相反方向。2.根据权利要求1所述的力检测装置，其特征在于，所述力检测装置取得从所述第一元件以及所述第三元件输出的所述电压的差量。3.根据权利要求2所述的力检测装置，其特征在于，所述力检测装置取得从所述第二元件以及所述第四元件输出的所述电压的差量。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的力检测装置，其特征在于，所述第一元件的所述β轴用传感器的极化轴的方向与所述第三元件的所述β轴用传感器的极化轴的方向在同一轴上。5.根据权利要求4所述的力检测装置，其特征在于，所述第二元件的所述β轴用传感器的极化轴的方向与所述第四元件的所述β轴用传感器的极化轴的方向在同一轴上。6.根据权利要求1～3中任意一项所述的力检测装置，其特征在于，所述多个传感器中的至少一个是根据向所述γ轴方向的所述外力而输出所述电荷的γ轴用传感器。7.根据权利要求1～3中任意一项所述的力检测装置，其特征在于，所述多个传感器的每个具有：第一压电体层，其具有第一晶轴；第二压电体层，其与所述第一压电体层对置设置且具有第二晶轴；以及输出电极层，其设在所述第一压电体层与所述第二压电体层之间，所述第一压电体层的所述第一晶轴的方向与所述第二压电体层的所述第二晶轴的方向朝向相反方向。8.根据权利要求7所述的力检测装置，其特征在于，所述第一压电体层以及所述第二压电体层由水晶构成。9.根据权利要求1所述的力检测装置，其特征在于，所述第一元件、所述第二元件、所述第三元件以及所述第四元件的每一个在所述第一基部或者所述第二基部的周向以等角度间隔配置。10.一种机器人，其特征在于，具备：至少一个臂连结体，其具有多个臂，并将所述多个臂的相邻的臂彼此以转动自如的方式连结而成；末端执行器，其设在所述臂连结体的前端侧；以及权利要求1至9中任意一项所述的力检测装置，其设在所述臂连结体与所述末端执行器之间，并检测所述末端执行器被施加的外力。11.一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；以及力检测装置，其检测所述把持部被施加的外力，所述力检测装置具备：第一基部；第二基部；以及第一元件、第二元件、第三元件以及第四元件，在所述第一基部与所述第二基部之间相对于所述第一基部和所述第二基部倾斜或者垂直配置，将根据外力而输出的电荷转换为电压，并根据所述电压来检测所述外力，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤英俊，松本隆伸，神谷俊幸，冈秀明，河合宏纪，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP