传感器元件、力检测装置以及机器人制造方法及图纸

本发明专利技术涉及传感器元件、力检测装置以及机器人。在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的γ轴作为空间坐标轴情况下，传感器元件是将压电基板和电极在上述γ轴方向上层叠而形成的，传感器元件具备连接部，连接部被配置成上述电极的外沿部的一部分与上述压电基板的外沿部的一部分重叠，在上述γ轴方向上观察时上述连接部被配置成彼此不重叠，在上述压电基板的外周部的一部分形成有将上述连接部与外部连接部电连接的配线。通过本发明专利技术能够得到可缩小配线空间的小型的力检测装置。

【技术实现步骤摘要】
传感器元件、力检测装置以及机器人
本专利技术涉及传感器元件、力检测装置以及机器人。
技术介绍
以往，作为使用压电材料的力传感器，公知有如专利文献1中所述内容。即、公开了一种在专利文献1的图15中表示的、通过作为压电材料的结晶圆板16来夹持信号电极15，并且还配置有多个被被金属罩圆板17夹持的测量元件的力传感器。专利文献1：日本特开平4－231827号公报但是，对于上述的专利文献1的测量元件而言，在用于根据电荷量来运算力的运算装置中，必须将用于电荷取出的配线连接到信号电极15，并将该配线引绕至运算装置，其中，上述电荷量是施力于测量元件而产生于结晶圆板上的电荷激励而产生在信号电极15上的。因此，在力检测装置上必须确保用于配置配线的空间，从而很难小型化。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种通过在力检测装置中使用的传感器元件的侧面形成配线层，缩小配线空间的小型的力检测装置。本专利技术为解决至少一个上述课题，以如下方式或应用例来实现。〔应用例1〕本应用例的传感器元件，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的γ轴作为空间坐标轴的情况下，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面侧并沿上述γ轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面，在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述γ轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部和上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述γ轴的方向上观察时彼此不重叠，上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述γ轴的方向上观察时彼此不重叠，上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部和上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述γ轴的方向上观察时彼此不重叠，在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分形成有：将上述第一连接部与第一外部连接部电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、以及将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线，形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线。根据本应用例的传感器元件，将检测α、β、γ各轴方向的力的检测电极与地线电极（GND电极）的一部分配置成在γ轴方向上与压电基板的外沿部重叠，由此对从检测电极以及地线电极到外部连接部的配线在传感器元件外周通过例如涂敷具有导电性的涂料或者PVD法、CVD法形成覆膜，从而能够容易地实现电连接，无需保留用于配置导线的空间（空间），因此能够获得可形成小型力检测装置的传感器元件。〔应用例2〕在上述应用例中，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板在上述γ轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。根据上述应用例，通过在突起部形成有第一至第四配线，由此能够在除了压电基板的突起部以外的基板基部的整个面上形成各电极，或者能够使电极接触，因此能够减少压电基板所产生的电荷的检测损耗。从而能够更加提高力检测的精度。〔应用例3〕在上述应用例中，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板由水晶形成，上述第一压电基板、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。根据上述应用例，水晶为容易得到、加工性优良、长期稳定的材料，并且对于被施加的力能够产生稳定的电荷，因此能够得到可实现可靠性优良的力检测装置的传感器元件。〔应用例4〕本应用例的力检测装置，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的γ轴作为空间坐标轴情况下，该力检测装置具备：传感器元件；运算上述α轴方向的力的第一运算装置；运算上述β轴方向的力的第二运算装置；以及运算上述γ轴方向的力的第三运算装置，其中，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面并沿上述γ轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面，在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述γ轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部和上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述γ轴方向上观察时彼此不重叠，上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述γ轴方向上观察时彼此不重叠，上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述γ轴方向上观察时彼此不重叠，在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分形成有：将上述第一连接部与第一外部连接部电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线，形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线，上述第一外部连接部与上述第一运算装置电连接，上述第二外部连接部与上述第二运算装置电连接，上述第三外部连接部与上述第三运算装置电连接，上述第四外部连接部与地线电连接。根据上述应用例，能够以简单的构成来形成三轴力检测传感器。另外，将检测α、β、γ各轴方向的力的检测电极与地线电极（GND电极）的一部分以在γ轴方向上观察时重叠的方式配置于压电基板的外沿部，由此将从检测电极以及地线电极到外部连接部的配线在传感器元件外周通过例如涂敷具有导电性的涂料或者PVD法、CVD法形成覆膜，从而能够容易地进行电连接，由于无需保留用于配置导线的空间（空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器元件，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的γ轴作为空间坐标轴的情况下，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面侧并沿上述γ轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面，在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述γ轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部和上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述γ轴的方向上观察时彼此不重叠，上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述γ轴的方向上观察时彼此不重叠，上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部和上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述γ轴的方向上观察时彼此不重叠，在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分形成有：将上述第一连接部与第一外部连接部电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、以及将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线，形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线。...

【技术特征摘要】
2011.11.08 JP 2011-2442121.一种传感器元件，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的γ轴作为空间坐标轴的情况下，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面侧并沿上述γ轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面，在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述γ轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部和上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述γ轴的方向上观察时彼此不重叠，上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述γ轴的方向上观察时彼此不重叠，上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部和上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述γ轴的方向上观察时彼此不重叠，在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分形成有：将上述第一连接部与第一外部连接部电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、以及将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线，形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线。2.根据权利要求1所述的传感器元件，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板在上述γ轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。3.根据权利要求1或2所述的传感器元件，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板由水晶形成，上述第一压电基板、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。4.一种力检测装置，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的γ轴作为空间坐标轴情况下，该力检测装置具备：传感器元件；运算上述α轴方向的力的第一运算装置；运算上述β轴方向的力的第二运算装置；以及运算上述γ轴方向的力的第三运算装置，其中，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面并沿上述γ轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面，在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述γ轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部和上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述γ轴方向上观察时彼此不重叠，上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述γ轴方向上观察时彼此不重叠，上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述γ轴方向上观察时彼此不重叠，在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分形成有：将上述第一连接部与第一外部连接部电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线，形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线，上述第一外部连接部与上述第一运算装置电连接，上述第二外部连接部与上述第二运算装置电连接，上述第三外部连接部与上述第三运算装置电连接，上述第四外部连接部与地线电连接。5.根据权利要求4所述的力检测装置，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板在上述γ轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。6.根据权利要求4或5所述的力检测装置，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板由水晶形成，上述第一压电基板、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。7.根据权利要求4或者5所述的力检测装置，其特征在于，上述传感器元件被收纳于收纳容器中，该收纳容器具有收纳上述传感器元件的收纳部，在上述收纳容器中，上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部延伸而设置于上述收纳部，上述传感器元件的上述第一配线、第二配线、第三配线、第四配线与上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部电连接。8.根据权利要求7所述的力检测装置，其特征在于，上述收纳容器配置有筒状的收纳容器体、收纳容器基板和盖体，该收纳容器基板配置于上述收纳容器体的某一方的开口部，该盖体配置于另一方的开口部，在上述收纳容器体上接合上述收纳容器基板和上述盖体来形成上述收纳部，至少上述收纳容器体以及上述收纳容器基板为陶瓷。9.一种机器人，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的γ轴作为空间坐标轴情况下，该机器人具备力检测装置，该力检测装置具备：传感器元件；运算上述α轴方向的力的第一运算装置；运算上述β轴方向的力的第二运算装置；以及运算上述γ轴方向的力的第三运算装置，其中，该传感器元件是将电极设置在压电基板的主面并沿上述γ轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含上述α轴与上述β轴的主面，在检测上述α轴方向的力的第一压电基板的一方的主面设置有第一电极，在另一方的主面设置有第二电极；在检测上述β轴方向的力的第二压电基板的一方的主面设置有第三电极，在另一方的主面设置有第四电极；在检测上述γ轴方向的力的第三压电基板的一方的主面设置有第五电极，在另一方的主面设置有第六电极，上述第一电极以及上述第二电极具备上述第一电极的第一连接部和上述第二电极的第二连接部，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成上述第一电极以及上述第二电极的外沿部的一部分与上述第一压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第一连接部与上述第二连接部被配置成在上述γ轴方向上观察时彼此不重叠，上述第三电极以及上述第四电极具备上述第三电极的第三连接部和上述第四电极的第四连接部，上述第三连接部和上述第四连接部被配置成上述第三电极以及上述第四电极的外沿部的一部分与上述第二压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第三连接部与上述第四连接部被配置成在上述γ轴方向上观察时彼此不重叠，上述第五电极以及上述第六电极具备上述第五电极的第五连接部和上述第六电极的第六连接部，上述第五连接部和上述第六连接部被配置成上述第五电极以及上述第六电极的外沿部的一部分与上述第三压电基板的上述主面的外沿部的一部分重叠，上述第五连接部与上述第六连接部被配置成在上述γ轴方向上观察时彼此不重叠，在上述第一压电基板、第二压电基板、第三压电基板的外周部的一部分，形成有：将上述第一连接部与第一外部连接部进电连接的第一配线、将上述第三连接部与第二外部连接部电连接的第二配线、将上述第五连接部与第三外部连接部电连接的第三配线，形成有连接上述第二连接部、第四连接部以及第六连接部并且与第四外部连接部连接的第四配线；上述第一外部连接部与上述第一运算装置电连接，上述第二外部连接部与上述第二运算装置电连接，上述第三外部连接部与上述第三运算装置电连接，上述第四外部连接部与地线电连接。10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板在上述γ轴方向上观察时，具备突起部，上述第一连接部至第六连接部与上述突起部的外沿部的至少一部分重叠。11.根据权利要求9或10所述的机器人，其特征在于，上述第一压电基板至第三压电基板由水晶形成，上述第一压电基板、第二压电基板为Y切基板，上述第三压电基板为X切基板。12.根据权利要求9或者10所述的机器人，其特征在于，上述传感器元件被收纳于收纳容器中，该收纳容器具有收纳上述传感器元件的收纳部，在上述收纳容器中，上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部延伸而设置于上述收纳部，上述传感器元件的上述第一配线、第二配线、第三配线、第四配线与上述第一外部连接部、第二外部连接部、第三外部连接部、第四外部连接部电连接。13.根据权利要求12所述的机器人，其特征在于，上述收纳容器配置有筒状的收纳容器体、收纳容器基板和盖体，该收纳容器基板配置在上述收纳容器体的某一方的开口部，该盖体配置在另一方的开口部，在上述收纳容器体上接合上述收纳容器基板和上述盖体接合来形成上述收纳部，至少上述收纳容器体以及上述收纳容器基板为陶瓷。14.一种传感器元件，其特征在于，在设为α轴、与上述α轴正交的β轴以及与上述α轴与上述β轴正交的γ轴作为空间坐标轴情况下，将电极设置在压电基板的主面并沿上述γ轴方向层叠上述压电基板和电极而成，该压电基板具有包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本隆伸，神谷俊幸，冈秀明，河合宏纪，下平泰裕，
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