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JP2015087289A - Sensor element, force detection device, robot, electronic component transfer device, electronic component inspection device, and component processing device - Google Patents

Sensor element, force detection device, robot, electronic component transfer device, electronic component inspection device, and component processing device Download PDF

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JP2015087289A
JP2015087289A JP2013226537A JP2013226537A JP2015087289A JP 2015087289 A JP2015087289 A JP 2015087289A JP 2013226537 A JP2013226537 A JP 2013226537A JP 2013226537 A JP2013226537 A JP 2013226537A JP 2015087289 A JP2015087289 A JP 2015087289A
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Japan
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output
electrode layer
piezoelectric
force detection
electronic component
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Application number
JP2013226537A
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Japanese (ja)
Inventor
河合 宏紀
Hiroki Kawai
宏紀 河合
松沢 明
Akira Matsuzawa
明 松沢
神谷 俊幸
Toshiyuki Kamiya
俊幸 神谷
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensor element, force detection device, robot, electronic component conveyance device, electronic component inspection device, and component processing device capable of reliably detecting an electric charge output from a piezoelectric plate, and having excellent detection accuracy.SOLUTION: An electric charge output element 10 comprises a laminated body in which a first sensor 12, a second sensor 13, and a third sensor 14 are laminated in a lamination direction; the first sensor 12 having a first piezoelectric plate composed of a Y cut quartz plate, and first electrode layers provided on both surfaces of the first piezoelectric plate respectively; the second sensor 13 having a second piezoelectric plate composed of an X cut quartz plate, and second electrode layers provided on both surfaces of the second piezoelectric plate respectively; the third sensor 14 having a third piezoelectric plate composed of a Y cut quartz plate, and third electrode layers provided on both surfaces of the third piezoelectric plate respectively.

Description

本発明は、センサー素子、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に関する。   The present invention relates to a sensor element, a force detection device, a robot, an electronic component transport device, an electronic component inspection device, and a component processing device.

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。   In recent years, industrial robots have been introduced into production facilities such as factories for the purpose of improving production efficiency. Such an industrial robot includes an arm that can be driven in the direction of one axis or a plurality of axes, and an end effector such as a hand, a component inspection device, or a component transfer device, which is attached to the tip of the arm. Parts manufacturing work such as parts assembly work, parts processing work, parts transport work, parts inspection work, etc. can be executed.

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。このような構成の積層体は、一般的には、各圧電基板の一方の面上に内部電極を形成し、これらを接着剤層を介して積層して形成される。その結果、圧電基板、内部電極および接着剤層の順に複数回積層された圧電素子を得ることができる。また、内部電極は、隣在する2つの圧電基板の共通電極として機能している。
しかしながら、前述したように、内部電極と、隣在する2つの圧電基板のうちの一方の圧電基板との間には接着剤層が設けられている。この接着剤層の厚さ等によっては、内部電極は、前記一方の圧電基板からの電荷の検出が不十分となるおそれがある。
In such an industrial robot, for example, a force detection device is provided between the arm and the end effector. As a force detection device used for an industrial robot, for example, a force detection device disclosed in Patent Document 1 is used. The element of the force detection device described in Patent Literature 1 includes a laminated body including a plurality of piezoelectric substrates and a plurality of internal electrodes provided therebetween. In general, the laminated body having such a structure is formed by forming internal electrodes on one surface of each piezoelectric substrate and laminating them through an adhesive layer. As a result, it is possible to obtain a piezoelectric element that is laminated a plurality of times in the order of the piezoelectric substrate, the internal electrode, and the adhesive layer. Further, the internal electrode functions as a common electrode for two adjacent piezoelectric substrates.
However, as described above, an adhesive layer is provided between the internal electrode and one of the two adjacent piezoelectric substrates. Depending on the thickness of the adhesive layer and the like, the internal electrode may be insufficient in detecting the charge from the one piezoelectric substrate.

特開2005−147830号公報JP 2005-147830 A

本発明の目的は、圧電板から出力された電荷を確実に検出することができ、優れた検出精度を有するセンサー素子、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。   An object of the present invention is to provide a sensor element, a force detection device, a robot, an electronic component transport device, an electronic component inspection device, and a component processing device that can reliably detect charges output from a piezoelectric plate and have excellent detection accuracy. Is to provide.

このような目的は、下記の本発明に係わる適用例により達成される。
[適用例1]
本発明に係わるセンサー素子は、水晶板で構成された少なくとも1枚の圧電板と、該圧電板の両面にそれぞれ設けられた電極層とを有するセンサーが積層方向に複数積層された積層体を備え、
前記積層体は、前記各センサーを前記積層方向に接合する接合層を有することを特徴とする。
これにより、従来のように、電極層が、隣在する圧電板から出力された電荷を、接合層を介して検出する構成を省略することができる。よって、圧電板から出力された電荷は、接合層を介さず、直接、電極層に検出される。このため、圧電板から出力された電荷を確実に検出することができる。
Such an object is achieved by the following application examples according to the present invention.
[Application Example 1]
A sensor element according to the present invention includes a laminated body in which a plurality of sensors each including at least one piezoelectric plate made of a quartz plate and electrode layers provided on both sides of the piezoelectric plate are laminated in the laminating direction. ,
The laminate includes a bonding layer that bonds the sensors in the stacking direction.
Thereby, the structure which detects the electric charge output from the piezoelectric plate which an electrode layer adjoins conventionally through a joining layer can be abbreviate | omitted. Therefore, the electric charge output from the piezoelectric plate is directly detected by the electrode layer without passing through the bonding layer. For this reason, the electric charge output from the piezoelectric plate can be reliably detected.

[適用例2]
本発明に係わるセンサー素子では、前記圧電板の一方の面に設けられた電極層の熱膨張係数と、前記圧電板の他方の面に設けられた電極層の熱膨張係数とは、実用上一致しているのが好ましい。
これにより、第1の圧電板、第2の圧電板および第3の圧電板では、熱膨張率の差異により生じる圧電板の変形を防止することができる。
[Application Example 2]
In the sensor element according to the present invention, the thermal expansion coefficient of the electrode layer provided on one surface of the piezoelectric plate and the thermal expansion coefficient of the electrode layer provided on the other surface of the piezoelectric plate are practically equal. It is preferable to do it.
Thereby, in the first piezoelectric plate, the second piezoelectric plate, and the third piezoelectric plate, it is possible to prevent the deformation of the piezoelectric plate caused by the difference in thermal expansion coefficient.

[適用例3]
本発明に係わるセンサー素子では、前記複数のセンサーの前記各電極層の熱膨張係数は互いに実用上一致しているのが好ましい。
これにより、熱膨張率の差異により生じる圧電板の変形をより効果的に防止することができる。
[Application Example 3]
In the sensor element according to the present invention, it is preferable that the thermal expansion coefficients of the electrode layers of the plurality of sensors are practically coincident with each other.
Thereby, the deformation | transformation of the piezoelectric plate which arises by the difference in a thermal expansion coefficient can be prevented more effectively.

[適用例4]
本発明に係わるセンサー素子では、前記各接合層の厚さは、0.2μm以上2.0μm以下であるのが好ましい。
これにより、センサー素子の小型化を図ることができるとともに、各電極層の接合強度を十分に確保することができる。
[適用例5]
本発明に係わるセンサー素子では、前記積層体では、前記接合層は、前記複数のセンサーの間にそれぞれ設けられているのが好ましい。
これにより、センサー素子は、優れた検出精度を有するものとなる。
[Application Example 4]
In the sensor element according to the present invention, the thickness of each bonding layer is preferably 0.2 μm or more and 2.0 μm or less.
Thereby, it is possible to reduce the size of the sensor element and to sufficiently ensure the bonding strength of each electrode layer.
[Application Example 5]
In the sensor element according to the present invention, in the stacked body, the bonding layer is preferably provided between the plurality of sensors.
Thereby, the sensor element has excellent detection accuracy.

[適用例6]
本発明に係わる力検出装置は、水晶板で構成された少なくとも1枚の圧電板と、該圧電板の両面にそれぞれ設けられた電極層とを有する複数のセンサーと、
複数の前記センサーが積層方向に積層された積層体を備え、
前記積層体は、前記積層方向に接合する接合層を有するセンサー素子と、
前記センサー素子から出力された電圧に基づいて、前記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、従来のように、電極層が、隣在する圧電板から出力された電荷を、接合層を介して検出する構成を省略することができる。よって、圧電板から出力された電荷は、接合層を介さず、直接、電極層に検出される。このため、圧電板から出力された電荷を確実に検出することができる。
[適用例7]
本発明に係わる力検出装置では、前記センサー素子は、3つ以上設けられているのが好ましい。
これにより、力検出装置は、6軸力を検出することができる。
[Application Example 6]
A force detection device according to the present invention includes a plurality of sensors each having at least one piezoelectric plate made of a quartz plate and electrode layers provided on both sides of the piezoelectric plate,
A plurality of sensors are provided with a laminated body laminated in the lamination direction,
The laminated body includes a sensor element having a bonding layer bonded in the stacking direction;
And an external force detection circuit that detects the external force based on the voltage output from the sensor element.
Thereby, the structure which detects the electric charge output from the piezoelectric plate which an electrode layer adjoins conventionally through a joining layer can be abbreviate | omitted. Therefore, the electric charge output from the piezoelectric plate is directly detected by the electrode layer without passing through the bonding layer. For this reason, the electric charge output from the piezoelectric plate can be reliably detected.
[Application Example 7]
In the force detection device according to the present invention, it is preferable that three or more sensor elements are provided.
Thereby, the force detection apparatus can detect 6-axis force.

[適用例8]
本発明に係わるロボットは、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。
[Application Example 8]
The robot according to the present invention has a plurality of arms, and at least one arm connecting body formed by rotatably connecting the adjacent arms of the plurality of arms;
An end effector provided on a distal end side of the arm coupling body;
It is provided between the said arm coupling body and the said end effector, The force detection apparatus of this invention which detects the external force applied to the said end effector is provided, It is characterized by the above-mentioned.

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。   Thereby, the same effect as the force detection device of the present invention can be obtained. Then, the external force detected by the force detection device can be fed back to perform the operation more precisely. Further, the contact of the end effector with the obstacle can be detected by the external force detected by the force detection device. Therefore, an obstacle avoidance operation, an object damage avoidance operation, and the like, which are difficult with conventional position control, can be easily performed, and the work can be executed more safely.

[適用例9]
本発明に係わる電子部品搬送装置は、電子部品を把持する把持部と、
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。
[Application Example 9]
An electronic component conveying apparatus according to the present invention includes a gripping unit that grips an electronic component,
It is provided with the force detection apparatus of this invention which detects the external force applied to the said holding part.
Thereby, the same effect as the force detection device of the present invention can be obtained. Then, the external force detected by the force detection device can be fed back to perform the operation more precisely. In addition, contact of the grip portion with an obstacle can be detected by the external force detected by the force detection device. Therefore, an obstacle avoidance operation, an object damage avoidance operation, and the like, which are difficult with conventional position control, can be easily performed, and the electronic component transport operation can be executed more safely.

[適用例10]
本発明に係わる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。
[Application Example 10]
An electronic component inspection apparatus according to the present invention includes a gripping unit for gripping an electronic component,
An inspection unit for inspecting the electronic component;
It is provided with the force detection apparatus of this invention which detects the external force applied to the said holding part.

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。   Thereby, the same effect as the force detection device of the present invention can be obtained. Then, the external force detected by the force detection device can be fed back to perform the operation more precisely. In addition, contact of the grip portion with an obstacle can be detected by the external force detected by the force detection device. Therefore, an obstacle avoidance operation, an object damage avoidance operation, and the like that are difficult with conventional position control can be easily performed, and an electronic component inspection operation can be performed more safely.

[適用例11]
本発明に係わる部品加工装置は、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。
[Application Example 11]
A component processing apparatus according to the present invention is provided with a tool displacing unit for mounting a tool and displacing the tool,
It is provided with the force detection apparatus of this invention which detects the external force applied to the said tool.
Thereby, the same effect as the force detection device of the present invention can be obtained. Then, by feeding back the external force detected by the force detection device, the component processing device can execute the component processing operation more precisely. Further, contact of the tool with an obstacle can be detected by an external force detected by the force detection device. Therefore, an emergency stop can be performed when an obstacle or the like comes into contact with the tool, and the component processing apparatus can execute a safer component processing operation.

本発明の力検出装置(センサー素子)の第1実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the force detection apparatus (sensor element) of this invention. 図1に示す力検出装置の平面図である。It is a top view of the force detection apparatus shown in FIG. 図1に示す力検出装置を概略的に示す回路図である。It is a circuit diagram which shows roughly the force detection apparatus shown in FIG. 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。It is sectional drawing which shows schematically the electric charge output element of the force detection apparatus shown in FIG. (a)が第1のセンサーを示す側面図であり、(b)および(c)が従来のセンサーを示す側面図である。(A) is a side view which shows a 1st sensor, (b) And (c) is a side view which shows the conventional sensor. 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。It is a top view which shows 2nd Embodiment of the force detection apparatus of this invention. 図6中のA−A線での断面図である。It is sectional drawing in the AA line in FIG. 図6に示す力検出装置を概略的に示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram schematically showing the force detection device shown in FIG. 6. 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。It is a figure which shows an example of the single arm robot using the force detection apparatus of this invention. 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。It is a figure which shows an example of the multi-arm robot using the force detection apparatus of this invention. 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。It is a figure which shows an example of the electronic component inspection apparatus and electronic component conveyance apparatus using the force detection apparatus of this invention. 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。It is a figure which shows one example of the electronic component conveying apparatus using the force detection apparatus of this invention. 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。It is a figure which shows one example of the component processing apparatus using the force detection apparatus of this invention. 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。It is a figure which shows an example of the moving body using the force detection apparatus of this invention.

以下、本発明のセンサー素子、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(センサー素子)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)が第1のセンサーを示す側面図であり、(b)および(c)が従来のセンサーを示す側面図である。
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。
Hereinafter, a sensor element, a force detection device, a robot, an electronic component conveying device, an electronic component inspection device, and a component processing device according to the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
1 is a sectional view showing a first embodiment of a force detection device (sensor element) according to the present invention, FIG. 2 is a plan view of the force detection device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a force detection device shown in FIG. FIG. 4 is a sectional view schematically showing a charge output element of the force detection device shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a side view showing the first sensor. (B) And (c) is a side view which shows the conventional sensor.
In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 1, 4 and 7 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”.

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。
1 and 2 has a function of detecting an external force (including a moment), that is, three axes (α (X) axis, β (Y) axis, γ (Z) axis) orthogonal to each other. Has a function of detecting an external force applied along the line.
The force detection device 1 includes a first substrate 2, a second substrate 3 that is disposed at a predetermined interval from the first substrate 2, and that faces the first substrate 2, the first substrate 2, and the first substrate 2. The analog circuit board (circuit board) 4 provided between the two circuit boards 3 and the first circuit board 2 and the second board 3 are electrically connected to the analog circuit board 4. A sensor device 6 having a digital circuit board 5, a charge output element (sensor element) 10 that is mounted on an analog circuit board and outputs a signal according to an applied external force, and a package 60 that houses the charge output element 10, 2 One pressurizing bolt (fixing member) 71 is provided.

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。   As shown in FIG. 3, the analog circuit board 4 includes a conversion output circuit 90 a that converts the charge Qx output from the charge output element 10 of the mounted sensor device 6 into a voltage Vx, and the output from the charge output element 10. A conversion output circuit 90b for converting the charge Qz into the voltage Vz and a conversion output circuit 90c for converting the charge Qy output from the charge output element 10 into the voltage Vy are provided. The digital circuit board 5 includes an external force detection circuit 40 that detects the applied external force. The digital circuit board 5 is arranged on the first board 2 side of the analog circuit board 4, that is, between the analog circuit board 4 and the first board.

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。   As shown in FIG. 1, the sensor device 6 is disposed on the surface of the analog circuit board 4 on the second substrate 3 side, and a convex portion (first convex portion) 21 described later provided on the first substrate 2. And the second substrate 3. That is, the charge output element 10 is sandwiched between the convex portion 21 and the second substrate 3 via the package 60 and is pressurized. Note that either the first substrate 2 or the second substrate 3 may be a substrate on which a force is applied, but in the present embodiment, the second substrate 3 is described as a substrate on which a force is applied. The charge output element 10 may be disposed on the surface of the analog circuit board 4 on the first substrate 2 side.

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。   The shapes of the first substrate 2, the second substrate 3, the analog circuit substrate 4, and the digital circuit substrate 5 are not particularly limited, but in the present embodiment, the first substrate 2, the second substrate 3, and the analog The external shape of the circuit board 4 and the digital circuit board 5 is circular in plan view. In addition, as said other external shape in planar view of the 1st board | substrate 2, the 2nd board | substrate 3, the analog circuit board 4, and the digital circuit board 5, for example, polygons, such as a rectangle and a pentagon, an ellipse, etc. Is mentioned. Further, as the constituent materials of the first substrate 2, the second substrate 3, and the parts other than the respective elements and wirings of the analog circuit board 4, and the constituent elements of the respective parts of the digital circuit board 5 and other than the respective wirings, For example, various resin materials, various metal materials, and the like can be used.

<センサーデバイス>
センサーデバイス6は、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。電荷出力素子10は、基部61の凹部611に設置されており、その基部61の凹部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。
<Sensor device>
The sensor device 6 includes a charge output element 10 and a package 60 that houses the charge output element 10.
The package 60 includes a base (first member) 61 having a recess 611 and a lid (second member) 62 joined to the base 61. The charge output element 10 is installed in the recess 611 of the base 61, and the recess 611 of the base 61 is sealed with a lid 62. Thereby, the charge output element 10 can be protected and the highly reliable force detection apparatus 1 can be provided. Note that the upper surface of the charge output element 10 is in contact with the lid 62. The lid 62 of the package 60 is disposed on the upper side, that is, the second substrate 3 side, and the base 61 is disposed on the lower side, that is, the first substrate 2 side, and the base 61 is the analog circuit board. 4 is fixed. With this configuration, the base 61 and the lid 62 are sandwiched between the convex portion 21 and the second substrate 3 and pressurized, and the charge output element 10 is sandwiched and applied by the base 61 and the lid 62. Pressed.

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。
Moreover, it does not specifically limit as a constituent material of the base 61, For example, insulating materials, such as ceramics, etc. can be used. Moreover, it does not specifically limit as a constituent material of the cover body 62, For example, various metal materials, such as stainless steel, can be used. In addition, the constituent material of the base 61 and the constituent material of the lid 62 may be the same or different.
Further, the shape of the package 60 is not particularly limited, but in the present embodiment, the package 60 has a quadrangular shape in a plan view of the first substrate 2. Examples of the other shape in the plan view of the package 60 include other polygons such as a pentagon, a circle, and an ellipse. Moreover, when the shape of the package 60 is a polygon, the corner | angular part may be roundish, for example, and may be notched diagonally.

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。   Further, in this embodiment, the lid 62 has a plate shape, and the central portion 625 protrudes toward the second substrate 3 by bending a portion between the central portion 625 and the outer peripheral portion 626. Yes. The shape of the central portion 625 is not particularly limited, but in the present embodiment, the shape is the same as that of the charge output element 10 in a plan view of the first substrate 2, that is, a quadrangle. Note that the upper surface and the lower surface of the central portion 625 of the lid 62 are both flat.

また、パッケージ60の基部61の下面の端部には、電荷出力素子10と電気的に接続された複数の端子63が設けられている。各端子63は、それぞれ、アナログ回路基板4と電気的に接続されており、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。なお、端子63の数は、特に限定されないが、本実施形態では、4つであり、すなわち、端子63は、基部61の4つの角部にそれぞれ設けられている。
このようなパッケージ60内には、電荷出力素子10が収納されている。この電荷出力素子10については後に詳述する。
A plurality of terminals 63 that are electrically connected to the charge output element 10 are provided at the end of the lower surface of the base 61 of the package 60. Each terminal 63 is electrically connected to the analog circuit board 4, whereby the charge output element 10 and the analog circuit board 4 are electrically connected. The number of terminals 63 is not particularly limited, but is four in the present embodiment, that is, the terminals 63 are respectively provided at four corners of the base 61.
The charge output element 10 is accommodated in such a package 60. The charge output element 10 will be described in detail later.

<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。
<Conversion output circuit>
Conversion output circuits 90 a, 90 b, and 90 c are connected to the charge output element 10. The conversion output circuit 90a has a function of converting the charge Qx output from the charge output element 10 into a voltage Vx. The conversion output circuit 90b has a function of converting the charge Qz output from the charge output element 10 into a voltage Vz. The conversion output circuit 90c has a function of converting the charge Qy output from the charge output element 10 into a voltage Vy. Since the conversion output circuits 90a, 90b, and 90c are the same, the conversion output circuit 90c will be typically described below.

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。   The conversion output circuit 90c has a function of converting the charge Qy output from the charge output element 10 into a voltage Vy and outputting the voltage Vy. The conversion output circuit 90 c includes an operational amplifier 91, a capacitor 92, and a switching element 93. The first input terminal (minus input) of the operational amplifier 91 is connected to the output electrode layer 122 of the charge output element 10, and the second input terminal (plus input) of the operational amplifier 91 is grounded to the ground (reference potential point). ing. The output terminal of the operational amplifier 91 is connected to the external force detection circuit 40. The capacitor 92 is connected between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier 91. The switching element 93 is connected between the first input terminal and the output terminal of the operational amplifier 91, and is connected in parallel with the capacitor 92. The switching element 93 is connected to a drive circuit (not shown), and the switching element 93 performs a switching operation in accordance with an on / off signal from the drive circuit.

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。   When the switching element 93 is off, the charge Qy output from the charge output element 10 is stored in the capacitor 92 having the capacitance C1, and is output to the external force detection circuit 40 as the voltage Vy. Next, when the switching element 93 is turned on, both terminals of the capacitor 92 are short-circuited. As a result, the electric charge Qy stored in the capacitor 92 is discharged to 0 coulomb, and the voltage V output to the external force detection circuit 40 is 0 volt. When the switching element 93 is turned on, the conversion output circuit 90c is reset. Note that the voltage Vy output from the ideal conversion output circuit 90 c is proportional to the amount of charge Qy output from the charge output element 10.

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。   The switching element 93 is a semiconductor switching element such as a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), for example. Since the semiconductor switching element is smaller and lighter than the mechanical switch, it is advantageous for reducing the size and weight of the force detection device 1. Hereinafter, a case where a MOSFET is used as the switching element 93 will be described as a representative example.

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。   The switching element 93 has a drain electrode, a source electrode, and a gate electrode. One of the drain electrode and the source electrode of the switching element 93 is connected to the first input terminal of the operational amplifier 91, and the other of the drain electrode and the source electrode is connected to the output terminal of the operational amplifier 91. The gate electrode of the switching element 93 is connected to a drive circuit (not shown).

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。   The same drive circuit may be connected to the switching element 93 of each of the conversion output circuits 90a, 90b, and 90c, or different drive circuits may be connected to each other. Each of the switching elements 93 receives an on / off signal that is all synchronized from the drive circuit. As a result, the operations of the switching elements 93 of the conversion output circuits 90a, 90b, and 90c are synchronized. That is, the on / off timings of the switching elements 93 of the conversion output circuits 90a, 90b, and 90c coincide with each other.

<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。
<External force detection circuit>
The external force detection circuit 40 detects the applied external force based on the voltage Vx output from the conversion output circuit 90a, the voltage Vz output from the conversion output circuit 90b, and the voltage Vy output from the conversion output circuit 90c. It has the function to do. The external force detection circuit 40 includes an AD converter 401 connected to the conversion output circuits 90a, 90b, and 90c, and an arithmetic unit 402 connected to the AD converter 401.

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。
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。
The AD converter 401 has a function of converting the voltages Vx, Vy, and Vz from analog signals to digital signals. The voltages Vx, Vy, Vz digitally converted by the AD converter 401 are input to the calculation unit 402.
That is, when an external force is applied in which the relative positions of the first substrate 2 and the second substrate 3 are shifted in the α (X) axis direction, the AD converter 401 outputs the voltage Vx. Similarly, when an external force is applied in which the relative positions of the first substrate 2 and the second substrate 3 are shifted from each other in the β (Y) axis direction, the AD converter 401 outputs the voltage Vy. Further, when an external force is applied in which the relative positions of the first substrate 2 and the second substrate 3 are shifted in the γ (Z) axis direction, the AD converter 401 outputs a voltage Vz.

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。   The arithmetic unit 402 performs various processes such as correction for eliminating the difference in sensitivity between the conversion output circuits 90a, 90b, and 90c on the digitally converted voltages Vx, Vy, and Vz. The arithmetic unit 402 outputs three signals proportional to the accumulated amounts of the charges Qx, Qy, and Qz output from the charge output element 10. Since these three signals correspond to the triaxial force (shearing force and compression / tensile force) applied to the charge output element 10, the force detection device 1 detects the triaxial force applied to the charge output element 10. can do.

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。   As shown in FIGS. 1 and 2, in the force detection device 1, a convex portion (first convex portion) 21 is provided on the first substrate 2. The first substrate 2 and the second substrate 3 have the convex portion 21 on the inside, and the surface of the first substrate 2 and the surface of the second substrate 3 are opposed to each other with a space therebetween. The upper surface (surface facing the second substrate 3) 211 of the convex portion 21 is a flat surface. The convex portion 21 may be formed integrally with the first substrate 2 or may be formed by a separate member. In addition, the constituent material of the convex part 21 is not specifically limited, For example, it can be the same as that of the 1st board | substrate 2. As shown in FIG.

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。
Further, the position of the convex portion 21 is not particularly limited, but in the present embodiment, the convex portion 21 is disposed at the central portion of the first substrate 2.
In addition, the shape of the convex portion 21 is not particularly limited, but in the present embodiment, the shape is the same as that of the charge output element 10 in a plan view of the first substrate 2, that is, a quadrangle. In addition, as said other shape in planar view of the convex part 21, polygons, such as a square and a pentagon, an ellipse etc. are mentioned, for example.

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。   In addition, a hole 41 into which the convex portion 21 is inserted is formed in a portion of the analog circuit board 4 where the charge output element 10 is disposed, that is, in the central portion. The hole 41 is a through hole that penetrates the analog circuit board 4. The shape of the hole 41 is not particularly limited, but in the present embodiment, the shape is the same as that of the convex portion 21 in the plan view of the first substrate 2, that is, a quadrangle. The analog circuit board 4 is supported by the convex portion 21.

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。
Similarly, a hole 51 into which the convex portion 21 is inserted is formed in a portion of the digital circuit board 5 where the charge output element 10 is disposed, that is, in the central portion. The shape of the hole 51 is not particularly limited, but in the present embodiment, the shape is the same as that of the convex portion 21 in the plan view of the first substrate 2, that is, a quadrangle. The digital circuit board 5 is supported by the convex portion 21.
The analog circuit board 4 has two holes 42 through which the two pressurizing bolts 71 are inserted. Similarly, the digital circuit board 5 has two holes 52 through which the two pressurizing bolts 71 are inserted. Is formed.

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。   The protrusion 21 is inserted into the hole 41 of the analog circuit board 4 and 51 of the digital circuit board 5 and protrudes toward the charge output element 10. The sensor device 6 is sandwiched between the convex portion 21 and the second substrate 3, whereby the charge output element 10 is sandwiched between the convex portion 21 and the second substrate 3 via the package 60. . Note that the lower surface (surface facing the first substrate 2) 36 of the second substrate 3 is a flat surface, and the lower surface 36 abuts against the central portion of the lid 62 of the sensor device 6 and the upper surface of the convex portion 21. 211 abuts the base 61.

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。   Further, the dimension of the convex portion 21 is not particularly limited, but the area of the convex portion 21 is preferably equal to or larger than the area of the charge output element 10 in a plan view of the first substrate 2. It is more preferable that it is larger than the above. In the configuration shown in the figure, the area of the convex portion 21 is larger than the area of the charge output element 10. The charge output element 10 is disposed in the convex portion 21 in a plan view of the first substrate 2 (viewed from a direction perpendicular to the first substrate 2), and the center of the charge output element 10 The line and the center line of the convex portion 21 coincide with each other. In this case, the charge output element 10 does not have to protrude from the convex portion 21 in the plan view of the first substrate 2. As a result, a pressure can be applied to the entire charge output element 10, and an external force is applied to the entire charge output element 10 during force detection, so that more accurate force detection can be performed.

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。   The first substrate 2 and the second substrate 3 are fixed by two pressurizing bolts 71. The “fixing” by the pressurizing bolt 71 is performed while allowing a predetermined amount of movement of the two fixed objects. Specifically, the first substrate 2 and the second substrate 3 are fixed by two pressurizing bolts 71 while allowing a predetermined amount of movement in the surface direction of the second substrate 3 to be allowed. . This also applies to other embodiments.

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。   Each pressurizing bolt 71 is arranged so that its head 715 is on the second substrate 3 side, and is inserted from the hole 35 formed in the second substrate 3, and the hole 42 of the analog circuit board 4. The male screw 716 is inserted into the hole 52 of the digital circuit board 5 and screwed into the female screw 25 formed on the first board 2. Each pressurizing bolt 71 applies a predetermined amount of pressure in the Z-axis direction (see FIG. 4), that is, pressurization, to the charge output element 10. In addition, the magnitude | size of the said pressurization is not specifically limited, It sets suitably.

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。
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。
Further, the position of each pressurizing bolt 71 is not particularly limited, but in the present embodiment, each pressurizing bolt 71 is located on the first board 2, the second board 3, the analog circuit board 4, or the digital circuit board 5. Along the circumferential direction, they are arranged so as to face each other through the charge output element 10 in equiangular intervals (180 ° intervals), that is, in a plan view of the second substrate 3. As a result, the first substrate 2 and the second substrate 3 can be fixed with good balance, and pressure can be applied to each charge output element 10 with good balance. The number of pressurizing bolts 71 is not limited to two, and may be three or more, for example.
In addition, it does not specifically limit as a constituent material of each pressurization volt | bolt 71, For example, various resin materials, various metal materials, etc. can be used.

次に電荷出力素子10について説明する。
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。
Next, the charge output element 10 will be described.
The charge output element 10 has three charges Qx corresponding to each of external forces applied (received) along three axes (α (X) axis, β (Y) axis, γ (Z) axis) orthogonal to each other. , Qy, and Qz are output.
The shape of the charge output element 10 is not particularly limited, but in the present embodiment, the charge output element 10 has a quadrangular shape when viewed from the top of the first substrate 2, that is, from a direction perpendicular to the first substrate 2. Examples of the other external shape in plan view of the charge output element 10 include other polygons such as a pentagon, a circle, and an ellipse.

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)に接地されたグランド電極層11、15、16、17、18、19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、接合層101、102、103、104、105とを有し、グランド電極層11、15、16、17、18、19と各センサー12、13、14と、接合層101、102、103、104、105と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、15、16、17、18、19、センサー12、13、14および接合層101、102、103、104、105との積層方向を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。   As shown in FIG. 4, the charge output element 10 has a ground electrode layer 11, 15, 16, 17, 18, 19 grounded to the ground (reference potential point) and an external force (shearing force) parallel to the β axis. Accordingly, the first sensor 12 that outputs the charge Qy, the second sensor 13 that outputs the charge Qz according to the external force (compression / tensile force) parallel to the γ-axis, and the external force (shearing force) parallel to the α-axis ), And the bonding layers 101, 102, 103, 104, and 105, the ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18, and 19 and each sensor 12 , 13, and the bonding layers 101, 102, 103, 104, and 105 are alternately stacked. In FIG. 4, the stacking direction of the ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18, 19, the sensors 12, 13, 14 and the bonding layers 101, 102, 103, 104, 105 is the γ-axis direction, The directions orthogonal to the axial direction and orthogonal to each other are defined as an α axis direction and a β axis direction, respectively.

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、15、16、17、18、19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、15、16、17、18、19を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、ニッケル、金、チタニウム、アルミニウム、銅、鉄、クロム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。
In the illustrated configuration, the first sensor 12, the second sensor 13, and the third sensor 14 are stacked in this order from the lower side in FIG. 4, but the present invention is not limited to this. The stacking order of the sensors 12, 13, and 14 is arbitrary.
The ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18, and 19 are electrodes that are grounded to the ground (reference potential point). Although the material which comprises the ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18, and 19 is not specifically limited, For example, nickel, gold | metal | money, titanium, aluminum, copper, iron, chromium, or an alloy containing these is preferable. Among these, it is particularly preferable to use stainless steel which is an iron alloy. The ground electrode layer 11 made of stainless steel has excellent durability and corrosion resistance.

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の圧電体層(第1の圧電板)121と、第1の圧電体層121と対向して設けられた第2の圧電体層(第1の圧電板)123と、第1の圧電体層121の上面(第1の面)に設けられた出力電極層(第1の電極層)122aと、第2の圧電体層123の下面(第2の面)に設けられた出力電極層(第1の電極層)122bとを有している。
The first sensor 12 has a function of outputting a charge Qy according to an external force (shearing force) applied (received) along the β axis. The first sensor 12 is configured to output a positive charge according to an external force applied along the positive direction of the β axis and to output a negative charge according to an external force applied along the negative direction of the β axis. Has been.
The first sensor 12 includes a first piezoelectric layer (first piezoelectric plate) 121 and a second piezoelectric layer (first piezoelectric plate) provided to face the first piezoelectric layer 121. 123, an output electrode layer (first electrode layer) 122a provided on the upper surface (first surface) of the first piezoelectric layer 121, and a lower surface (second surface) of the second piezoelectric layer 123. Output electrode layer (first electrode layer) 122b.

第1の圧電体層121は、互いに直交する3つの結晶軸であるx軸、y軸およびz軸を有する圧電体で構成されている。その結果、x軸方向とα軸方向とが一致しており、y軸方向とγ軸方向とが一致しており、z軸方向とβ軸方向とが一致している。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122a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122a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。   The first piezoelectric layer 121 is composed of a piezoelectric body having three crystal axes that are orthogonal to each other, the x axis, the y axis, and the z axis. As a result, the x-axis direction and the α-axis direction match, the y-axis direction and the γ-axis direction match, and the z-axis direction and the β-axis direction match. When an external force along the positive direction of the β axis is applied to the surface of the first piezoelectric layer 121, electric charges are induced in the first piezoelectric layer 121 due to the piezoelectric effect. As a result, positive charges are collected near the surface of the first piezoelectric layer 121 on the output electrode layer 122a side, and negative charges are collected near the surface of the first piezoelectric layer 121 on the ground electrode layer 11 side. Similarly, when an external force along the negative direction of the β axis is applied to the surface of the first piezoelectric layer 121, negative charges are generated near the surface of the first piezoelectric layer 121 on the output electrode layer 122a side. As a result, positive charges are collected in the vicinity of the surface of the first piezoelectric layer 121 on the ground electrode layer 11 side.

第2の圧電体層123は、互いに直交する3つの結晶軸であるx軸、y軸およびz軸を有する圧電体で構成されている。その結果、x軸方向とα軸方向とが一致しており、y軸方向とγ軸方向とが一致しており、z軸方向とβ軸方向とが一致している。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122b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15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122b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15側表面近傍には正電荷が集まる。   The second piezoelectric layer 123 is composed of a piezoelectric body having three crystal axes that are orthogonal to each other, that is, an x-axis, a y-axis, and a z-axis. As a result, the x-axis direction and the α-axis direction match, the y-axis direction and the γ-axis direction match, and the z-axis direction and the β-axis direction match. When an external force along the positive direction of the β axis is applied to the surface of the second piezoelectric layer 123, electric charges are induced in the second piezoelectric layer 123 due to the piezoelectric effect. As a result, positive charges are collected near the surface of the second piezoelectric layer 123 on the output electrode layer 122b side, and negative charges are collected near the surface of the second piezoelectric layer 123 on the ground electrode layer 15 side. Similarly, when an external force along the negative direction of the β axis is applied to the surface of the second piezoelectric layer 123, negative charges are generated in the vicinity of the surface of the second piezoelectric layer 123 on the output electrode layer 122b side. The positive charges are collected near the surface of the second piezoelectric layer 123 on the ground electrode layer 15 side.

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、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という観点から、水晶で構成されている。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。   In addition, as a constituent material of the first piezoelectric layer 121 and the second piezoelectric layer 123, from the viewpoint of having excellent characteristics such as a wide dynamic range, high rigidity, high natural frequency, high load resistance, and the like. Consists of crystal. Further, like the first piezoelectric layer 121 and the second piezoelectric layer 123, a piezoelectric layer that generates an electric charge with respect to an external force (shearing force) along the surface direction of the layer is configured by a Y-cut crystal. be able to.

出力電極層122aは、第1の圧電体層121内に生じた正電荷または負電荷を電荷Qya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122a近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層122aからは、正の電荷Qyaが出力される。一方、第1の圧電体層121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122a近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層122aからは、負の電荷Qyaが出力される。   The output electrode layer 122a has a function of outputting positive charge or negative charge generated in the first piezoelectric layer 121 as the charge Qya. As described above, when an external force along the positive direction of the β axis is applied to the first piezoelectric layer 121, positive charges are collected in the vicinity of the output electrode layer 122a. As a result, positive charge Qya is output from the output electrode layer 122a. On the other hand, when an external force along the negative direction of the β axis is applied to the first piezoelectric layer 121, negative charges are collected near the output electrode layer 122a. As a result, negative charge Qya is output from the output electrode layer 122a.

出力電極層122bは、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Qybとして出力する機能を有する。前述のように、第2の圧電体層123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122b近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層122bからは、正の電荷Qyaが出力される。一方、第2の圧電体層123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122b近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層122bからは、負の電荷Qybが出力される。
また、出力電極層122aから出力された電荷Qyaと、出力電極層122bから出力された電荷Qybとは、加算回路94で加算されてQyとなる。
The output electrode layer 122b has a function of outputting a positive charge or a negative charge generated in the second piezoelectric layer 123 as a charge Qyb. As described above, when an external force along the positive direction of the β axis is applied to the second piezoelectric layer 123, positive charges are collected in the vicinity of the output electrode layer 122b. As a result, positive charge Qya is output from the output electrode layer 122b. On the other hand, when an external force along the negative direction of the β axis is applied to the second piezoelectric layer 123, negative charges are collected in the vicinity of the output electrode layer 122b. As a result, negative charge Qyb is output from the output electrode layer 122b.
Further, the charge Qya output from the output electrode layer 122a and the charge Qyb output from the output electrode layer 122b are added by the adder circuit 94 to become Qy.

このように、第1のセンサー12では、第1の圧電体層121および第2の圧電体層123は、それぞれ両面に電極層が設けられている。
出力電極層122aおよび出力電極層122bを構成する材料としては、特に限定されず、グランド電極層11、15、16、17、18、19を構成する材料と同じ材料を用いることができる。
Thus, in the first sensor 12, the first piezoelectric layer 121 and the second piezoelectric layer 123 are provided with electrode layers on both surfaces.
The material constituting the output electrode layer 122a and the output electrode layer 122b is not particularly limited, and the same material as that constituting the ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18, and 19 can be used.

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の圧電体層(第2の圧電板)131と、第3の圧電体層131と対向して設けられた第4の圧電体層(第2の圧電板)133と、第3の圧電体層131の上面に設けられた出力電極層(第2の電極層)132aと、第4の圧電体層133の下面に設けられた出力電極層(第2の電極層)132bとを有している。
The second sensor 13 has a function of outputting a charge Qz according to an external force (compression / tensile force) applied (received) along the γ axis. The second sensor 13 is configured to output a positive charge according to a compressive force parallel to the γ axis and to output a negative charge according to a tensile force parallel to the γ axis.
The second sensor 13 includes a third piezoelectric layer (second piezoelectric plate) 131 and a fourth piezoelectric layer (second piezoelectric plate) provided to face the third piezoelectric layer 131. 133, an output electrode layer (second electrode layer) 132a provided on the upper surface of the third piezoelectric layer 131, and an output electrode layer (second electrode) provided on the lower surface of the fourth piezoelectric layer 133 Layer) 132b.

第3の圧電体層131は、互いに直交する3つの結晶軸であるx軸、y軸およびz軸を有している。その結果、z軸方向とα軸方向とが一致しており、x軸方向とγ軸方向とが一致しており、y軸方向とβ軸方向とが一致している。第3の圧電体層131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132a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16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132a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16側表面近傍には正電荷が集まる。   The third piezoelectric layer 131 has an x-axis, a y-axis, and a z-axis that are three crystal axes orthogonal to each other. As a result, the z-axis direction and the α-axis direction match, the x-axis direction and the γ-axis direction match, and the y-axis direction and the β-axis direction match. When a compressive force parallel to the γ-axis is applied to the third piezoelectric layer 131, a charge is induced in the third piezoelectric layer 131 due to the piezoelectric effect. As a result, positive charges are collected near the surface of the third piezoelectric layer 131 on the output electrode layer 132a side, and negative charges are collected near the surface of the third piezoelectric layer 131 on the ground electrode layer 16 side. Similarly, when a tensile force parallel to the γ-axis is applied to the surface of the third piezoelectric layer 131, negative charges gather near the surface of the third piezoelectric layer 131 on the output electrode layer 132a side, Positive charges collect near the surface of the third piezoelectric layer 131 on the ground electrode layer 16 side.

第4の圧電体層133は、互いに直交する3つの結晶軸であるx軸、y軸およびz軸を有している。その結果、z軸方向とα軸方向とが一致しており、x軸方向とγ軸方向とが一致しており、y軸方向とβ軸方向とが一致している。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132b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17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132b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17側表面近傍には正電荷が集まる。   The fourth piezoelectric layer 133 has an x-axis, a y-axis, and a z-axis that are three crystal axes orthogonal to each other. As a result, the z-axis direction and the α-axis direction match, the x-axis direction and the γ-axis direction match, and the y-axis direction and the β-axis direction match. When a compressive force parallel to the γ-axis is applied to the surface of the fourth piezoelectric layer 133, charges are induced in the fourth piezoelectric layer 133 due to the piezoelectric effect. As a result, positive charges gather near the surface of the fourth piezoelectric layer 133 on the output electrode layer 132b side, and negative charges gather near the surface of the fourth piezoelectric layer 133 on the ground electrode layer 17 side. Similarly, when a tensile force parallel to the γ-axis is applied to the surface of the fourth piezoelectric layer 133, negative charges gather near the output electrode layer 132b side surface of the fourth piezoelectric layer 133, Positive charges collect near the surface of the fourth piezoelectric layer 133 on the ground electrode layer 17 side.

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。   As the constituent material of the third piezoelectric layer 131 and the fourth piezoelectric layer 133, the same constituent material as that of the first piezoelectric layer 121 and the second piezoelectric layer 123 can be used. In addition, like the third piezoelectric layer 131 and the fourth piezoelectric layer 133, the piezoelectric layer that generates an electric charge with respect to an external force (compression / tensile force) perpendicular to the surface direction of the layer is made of X-cut quartz. Can be configured.

出力電極層132aは、第3の圧電体層131内に生じた正電荷または負電荷を電荷Qza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にγ軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層132a近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層132aからは、正の電荷Qzaが出力される。一方、第3の圧電体層131にγ軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層132a近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層132aからは、負の電荷Qyaが出力される。   The output electrode layer 132a has a function of outputting positive charges or negative charges generated in the third piezoelectric layer 131 as charges Qza. As described above, when an external force along the positive direction of the γ-axis is applied to the third piezoelectric layer 131, positive charges are collected in the vicinity of the output electrode layer 132a. As a result, a positive charge Qza is output from the output electrode layer 132a. On the other hand, when an external force along the negative direction of the γ axis is applied to the third piezoelectric layer 131, negative charges are collected in the vicinity of the output electrode layer 132a. As a result, negative charge Qya is output from the output electrode layer 132a.

出力電極層132bは、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Qzbとして出力する機能を有する。前述のように、第4の圧電体層133にγ軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層132b近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層132bからは、正の電荷Qzaが出力される。一方、第4の圧電体層133にγ軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層132b近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層132bからは、負の電荷Qzbが出力される。
また、出力電極層132aから出力された電荷Qzaと、出力電極層132bから出力された電荷Qzbとは、加算回路95で加算されてQzとなる。
The output electrode layer 132b has a function of outputting positive charges or negative charges generated in the fourth piezoelectric layer 133 as charges Qzb. As described above, when an external force along the positive direction of the γ-axis is applied to the fourth piezoelectric layer 133, positive charges are collected in the vicinity of the output electrode layer 132b. As a result, positive charge Qza is output from the output electrode layer 132b. On the other hand, when an external force along the negative direction of the γ axis is applied to the fourth piezoelectric layer 133, negative charges are collected in the vicinity of the output electrode layer 132b. As a result, a negative charge Qzb is output from the output electrode layer 132b.
Further, the charge Qza output from the output electrode layer 132a and the charge Qzb output from the output electrode layer 132b are added by the adder circuit 95 to become Qz.

このように、第2のセンサー13では、第3の圧電体層131および第4の圧電体層133は、それぞれ両面に電極層が設けられている。
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。
Thus, in the second sensor 13, the third piezoelectric layer 131 and the fourth piezoelectric layer 133 are provided with electrode layers on both surfaces.
The third sensor 14 has a function of outputting a charge Qx according to an external force (shearing force) applied (received) along the α axis. The third sensor 14 is configured to output a positive charge according to an external force applied along the positive direction of the α axis and to output a negative charge according to an external force applied along the negative direction of the α axis. Has been.

第3のセンサー14は、第5の圧電体層(第3の圧電板)141と、第5の圧電体層141と対向して設けられた第6の圧電体層(第3の圧電板)143と、第5の圧電体層141の上面(第1の面)に設けられた出力電極層(第3の電極層)142aと、第6の圧電体層143の下面(第2の面)に設けられた出力電極層(第3の電極層)142bとを有している。   The third sensor 14 includes a fifth piezoelectric layer (third piezoelectric plate) 141 and a sixth piezoelectric layer (third piezoelectric plate) provided to face the fifth piezoelectric layer 141. 143, an output electrode layer (third electrode layer) 142a provided on the upper surface (first surface) of the fifth piezoelectric layer 141, and a lower surface (second surface) of the sixth piezoelectric layer 143 And an output electrode layer (third electrode layer) 142b.

第5の圧電体層141は、互いに直交する3つの結晶軸であるx軸、y軸およびz軸を有している。その結果、z軸方向とα軸方向とが一致しており、y軸方向とγ軸方向とが一致しており、x軸方向とβ軸方向とが一致している。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142a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18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142a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18側表面近傍には正電荷が集まる。   The fifth piezoelectric layer 141 has an x-axis, a y-axis, and a z-axis that are three crystal axes orthogonal to each other. As a result, the z-axis direction and the α-axis direction match, the y-axis direction and the γ-axis direction match, and the x-axis direction and the β-axis direction match. When an external force along the positive direction of the α axis is applied to the surface of the fifth piezoelectric layer 141, electric charges are induced in the fifth piezoelectric layer 141 by the piezoelectric effect. As a result, positive charges gather near the surface of the fifth piezoelectric layer 141 on the output electrode layer 142a side, and negative charges gather near the surface of the fifth piezoelectric layer 141 on the ground electrode layer 18 side. Similarly, when an external force along the negative direction of the α axis is applied to the surface of the fifth piezoelectric layer 141, negative charges are generated near the surface of the fifth piezoelectric layer 141 on the output electrode layer 142a side. As a result, positive charges are collected in the vicinity of the surface of the fifth piezoelectric layer 141 on the ground electrode layer 18 side.

第6の圧電体層143は、互いに直交する3つの結晶軸であるx軸、y軸およびz軸を有している。その結果、z軸方向とα軸方向とが一致しており、y軸方向とγ軸方向とが一致しており、x軸方向とβ軸方向とが一致している。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142b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19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142b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19側表面近傍には正電荷が集まる。   The sixth piezoelectric layer 143 has an x-axis, a y-axis, and a z-axis that are three crystal axes orthogonal to each other. As a result, the z-axis direction and the α-axis direction match, the y-axis direction and the γ-axis direction match, and the x-axis direction and the β-axis direction match. When an external force along the positive direction of the α axis is applied to the surface of the sixth piezoelectric layer 143, electric charges are induced in the sixth piezoelectric layer 143 by the piezoelectric effect. As a result, positive charges gather near the surface of the sixth piezoelectric layer 143 on the output electrode layer 142b side, and negative charges gather near the surface of the sixth piezoelectric layer 143 on the ground electrode layer 19 side. Similarly, when an external force along the negative direction of the α axis is applied to the surface of the sixth piezoelectric layer 143, negative charges are generated near the surface of the sixth piezoelectric layer 143 on the output electrode layer 142b side. The positive charges are collected near the surface of the sixth piezoelectric layer 143 on the side of the ground electrode layer 19.

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。   As the constituent materials of the fifth piezoelectric layer 141 and the sixth piezoelectric layer 143, the same constituent materials as those of the first piezoelectric layer 121 and the second piezoelectric layer 123 can be used. Further, like the fifth piezoelectric layer 141 and the sixth piezoelectric layer 143, the piezoelectric layer that generates an electric charge with respect to an external force (shearing force) along the surface direction of the layer is the first piezoelectric layer. Similarly to 121 and the second piezoelectric layer 123, it can be composed of Y-cut quartz.

出力電極層142aは、第5の圧電体層141内に生じた正電荷または負電荷を電荷Qxa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142a近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層142aからは、正の電荷Qxaが出力される。一方、第5の圧電体層141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142a近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層142aからは、負の電荷Qxaが出力される。   The output electrode layer 142a has a function of outputting positive charges or negative charges generated in the fifth piezoelectric layer 141 as charges Qxa. As described above, when an external force along the positive direction of the α axis is applied to the surface of the fifth piezoelectric layer 141, positive charges are collected in the vicinity of the output electrode layer 142a. As a result, positive charge Qxa is output from the output electrode layer 142a. On the other hand, when an external force along the negative direction of the α axis is applied to the surface of the fifth piezoelectric layer 141, negative charges are collected near the output electrode layer 142a. As a result, a negative charge Qxa is output from the output electrode layer 142a.

出力電極層142bは、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Qxbとして出力する機能を有する。前述のように、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142b近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層142bからは、正の電荷Qxbが出力される。一方、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142b近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層142bからは、負の電荷Qxbが出力される。
また、出力電極層142aから出力された電荷Qxaと、出力電極層142bから出力された電荷Qxbとは、加算回路96で加算されてQxとなる。
The output electrode layer 142b has a function of outputting positive charges or negative charges generated in the sixth piezoelectric layer 143 as charges Qxb. As described above, when an external force along the positive direction of the α axis is applied to the surface of the sixth piezoelectric layer 143, positive charges are collected in the vicinity of the output electrode layer 142b. As a result, positive charge Qxb is output from the output electrode layer 142b. On the other hand, when an external force along the negative direction of the α axis is applied to the surface of the sixth piezoelectric layer 143, negative charges are collected near the output electrode layer 142b. As a result, a negative charge Qxb is output from the output electrode layer 142b.
The charge Qxa output from the output electrode layer 142a and the charge Qxb output from the output electrode layer 142b are added by the adder circuit 96 to become Qx.

このように、第3のセンサー14では、第5の圧電体層141および第6の圧電体層143は、それぞれ両面に電極層が設けられている。
また、電荷出力素子10は、接合層101、102、103、104、105を有している。接合層101は、出力電極層122aと出力電極層122bとの間に設けられ、出力電極層122aと出力電極層122bとを接合している。接合層102は、グランド電極層15とグランド電極層16との間に設けられ、グランド電極層15とグランド電極層16とを接合している。接合層103は、出力電極層132aと出力電極層132bとの間に設けられ、出力電極層132aと出力電極層132bとを接合している。接合層104は、グランド電極層17とグランド電極層18との間に設けられ、グランド電極層17とグランド電極層18とを接合している。接合層105は、出力電極層142aと出力電極層142bとの間に設けられ、出力電極層142aと出力電極層142bとを接合している。このような構成により、第1のセンサー12と第2のセンサー13と第3のセンサー14とは、積層方向に接合され、積層体となっている。
Thus, in the third sensor 14, the fifth piezoelectric layer 141 and the sixth piezoelectric layer 143 are provided with electrode layers on both sides.
In addition, the charge output element 10 includes bonding layers 101, 102, 103, 104, and 105. The bonding layer 101 is provided between the output electrode layer 122a and the output electrode layer 122b, and bonds the output electrode layer 122a and the output electrode layer 122b. The bonding layer 102 is provided between the ground electrode layer 15 and the ground electrode layer 16 and bonds the ground electrode layer 15 and the ground electrode layer 16 together. The bonding layer 103 is provided between the output electrode layer 132a and the output electrode layer 132b, and bonds the output electrode layer 132a and the output electrode layer 132b. The bonding layer 104 is provided between the ground electrode layer 17 and the ground electrode layer 18 and bonds the ground electrode layer 17 and the ground electrode layer 18 together. The bonding layer 105 is provided between the output electrode layer 142a and the output electrode layer 142b, and bonds the output electrode layer 142a and the output electrode layer 142b. With such a configuration, the first sensor 12, the second sensor 13, and the third sensor 14 are joined in the stacking direction to form a stacked body.

各接合層101、102、103、104、105の厚さWは、それぞれ同じであり、0.2μm以上2.0μm以下であるのが好ましく、1.0μm以上1.5μm以下であるのがより好ましい。各接合層101、102、103、104、105の厚さWを上記数値範囲とすることで、電荷出力素子10の小型化(薄型化)を図ることができるとともに、各電極層の接合強度を十分に確保することができる。
接合層101、102、103、104、105を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、シアノアクリレート系、ポリウレタン系等の接着剤等を好適に用いることができる。
The thickness W of each bonding layer 101, 102, 103, 104, 105 is the same, preferably 0.2 μm or more and 2.0 μm or less, more preferably 1.0 μm or more and 1.5 μm or less. preferable. By making the thickness W of each bonding layer 101, 102, 103, 104, 105 within the above numerical range, the charge output element 10 can be reduced in size (thinned) and the bonding strength of each electrode layer can be increased. It can be secured sufficiently.
The material constituting the bonding layers 101, 102, 103, 104, and 105 is not particularly limited. For example, a silicone-based, epoxy-based, acrylic-based, cyanoacrylate-based, polyurethane-based adhesive, or the like is preferably used. Can do.

以上説明したように、電荷出力素子10では、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方向(γ軸方向)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。   As described above, in the charge output element 10, the first sensor 12, the second sensor 13, and the third sensor 14 are stacked in the stacking direction (γ-axis direction) so that the force detection directions of the sensors are orthogonal to each other. Are stacked. Thereby, each sensor can induce an electric charge according to force components orthogonal to each other. Therefore, the charge output element 10 outputs three charges Qx, Qy, and Qz according to each of external forces along the three axes (α (X) axis, β (Y) axis, γ (Z) axis). Can do.

また、各センサーは、圧電体層をそれぞれ2枚ずつ有しているため、1枚の圧電体層で構成されている場合に比べて、より多くの電荷を検出することができる。よって、電荷出力素子10の感度の向上を図ることができる。
なお、各出力電極層122a、122b、132a、132b、142a、142bおよびグランド電極層11、15、16、17、18、19は、本実施形態では、厚さおよび面積が略同じである。
Further, since each sensor has two piezoelectric layers, more charges can be detected compared to the case where each sensor is composed of one piezoelectric layer. Therefore, the sensitivity of the charge output element 10 can be improved.
The output electrode layers 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b and the ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18, 19 have substantially the same thickness and area in this embodiment.

さて、前述したように、電荷出力素子10は、グランド電極層11、圧電体層121、出力電極層122a、接合層101、出力電極層122b、第2の圧電体層123、グランド電極層15、接合層102、グランド電極層16、第3の圧電体層131、出力電極131a、接合層103、出力電極層131b、第4の圧電体層133、グランド電極層17、接合層104、グランド電極層18、第5の圧電体層141、出力電極層142a、接合層105、出力電極層142b、第6の圧電体層143およびグランド電極層19の順にγ軸負側から積層されている。すなわち、第1の圧電体層121、第2の圧電体層123、第3の圧電体層131、第4の圧電体層133、第5の圧電体層141および第6の圧電体層143は、それぞれ、両面に電極層が設けられている。   As described above, the charge output element 10 includes the ground electrode layer 11, the piezoelectric layer 121, the output electrode layer 122a, the bonding layer 101, the output electrode layer 122b, the second piezoelectric layer 123, the ground electrode layer 15, Bonding layer 102, ground electrode layer 16, third piezoelectric layer 131, output electrode 131a, bonding layer 103, output electrode layer 131b, fourth piezoelectric layer 133, ground electrode layer 17, bonding layer 104, ground electrode layer 18, the fifth piezoelectric layer 141, the output electrode layer 142a, the bonding layer 105, the output electrode layer 142b, the sixth piezoelectric layer 143, and the ground electrode layer 19 are laminated in this order from the negative side of the γ axis. That is, the first piezoelectric layer 121, the second piezoelectric layer 123, the third piezoelectric layer 131, the fourth piezoelectric layer 133, the fifth piezoelectric layer 141, and the sixth piezoelectric layer 143 are: Each has electrode layers on both sides.

このような構成によれば、出力電極層122aは、第1の圧電体層121の専用の出力電極層となる。出力電極層122aと第1の圧電体層121との間では、接合層が省略されている分、出力電極層122aは、第1の圧電体層121から出力された電荷Qyaを確実に検出することができる。
また、出力電極層122bは、第2の圧電体層123の専用の出力電極層となる。出力電極層122bと第2の圧電体層123との間では、接合層が省略されている分、出力電極層122bは、第2の圧電体層123から出力された電荷Qybを確実に検出することができる。
According to such a configuration, the output electrode layer 122 a becomes a dedicated output electrode layer of the first piezoelectric layer 121. Since the bonding layer is omitted between the output electrode layer 122a and the first piezoelectric layer 121, the output electrode layer 122a reliably detects the charge Qya output from the first piezoelectric layer 121. be able to.
The output electrode layer 122b is a dedicated output electrode layer for the second piezoelectric layer 123. Since the bonding layer is omitted between the output electrode layer 122b and the second piezoelectric layer 123, the output electrode layer 122b reliably detects the charge Qyb output from the second piezoelectric layer 123. be able to.

また、出力電極層132aは、第3の圧電体層131の専用の出力電極層となる。出力電極層132aと第3の圧電体層131との間では、接合層が省略されている分、出力電極層132aは、第3の圧電体層131から出力された電荷Qzaを確実に検出することができる。
また、出力電極層132bは、第4の圧電体層133の専用の出力電極層となる。出力電極層132aと第4の圧電体層133との間では、接合層が省略されている分、出力電極層132aは、第4の圧電体層133から出力された電荷Qzbを確実に検出することができる。
The output electrode layer 132a is a dedicated output electrode layer for the third piezoelectric layer 131. Since the bonding layer is omitted between the output electrode layer 132a and the third piezoelectric layer 131, the output electrode layer 132a reliably detects the charge Qza output from the third piezoelectric layer 131. be able to.
The output electrode layer 132b is a dedicated output electrode layer for the fourth piezoelectric layer 133. Since the bonding layer is omitted between the output electrode layer 132a and the fourth piezoelectric layer 133, the output electrode layer 132a reliably detects the charge Qzb output from the fourth piezoelectric layer 133. be able to.

また、出力電極層142aは、第5の圧電体層141の専用の出力電極層となる。出力電極層142aと第5の圧電体層141との間では、接合層が省略されている分、出力電極層142aは、第5の圧電体層141から出力された電荷Qxaを確実に検出することができる。
また、出力電極層142bは、第6の圧電体層143の専用の出力電極層となる。出力電極層142bと第6の圧電体層143との間では、接合層が省略されている分、出力電極層142bは、第6の圧電体層143から出力された電荷Qxbを確実に検出することができる。
The output electrode layer 142a is a dedicated output electrode layer for the fifth piezoelectric layer 141. Since the bonding layer is omitted between the output electrode layer 142a and the fifth piezoelectric layer 141, the output electrode layer 142a reliably detects the charge Qxa output from the fifth piezoelectric layer 141. be able to.
The output electrode layer 142b is a dedicated output electrode layer for the sixth piezoelectric layer 143. Since the bonding layer is omitted between the output electrode layer 142b and the sixth piezoelectric layer 143, the output electrode layer 142b reliably detects the charge Qxb output from the sixth piezoelectric layer 143. be able to.

このように、電荷出力素子10では、接合層101、102、103、104、105を有しているにも関わらず各圧電体層121、123、131、133、141、143から出力された電荷を確実に検出することができる。したがって、検出精度の高い電荷出力素子10を得ることができる。
ここで、水晶板で構成された各圧電体層121、123、131、133、141、143と、出力電極層122a、122b、132a、132b、142a、142bおよびグランド電極層11、15、16、17、18、19とは、熱膨張係数が異なっている。多くの場合、電極材料では、出力電極層およびグランド電極層の熱膨張係数は、圧電体層の熱膨張係数よりも大きい。
As described above, in the charge output element 10, the charges output from the piezoelectric layers 121, 123, 131, 133, 141, and 143 despite having the bonding layers 101, 102, 103, 104, and 105. Can be reliably detected. Therefore, the charge output element 10 with high detection accuracy can be obtained.
Here, each piezoelectric material layer 121, 123, 131, 133, 141, 143 formed of a quartz plate, output electrode layers 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b, and ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18 and 19 have different thermal expansion coefficients. In many cases, in the electrode material, the thermal expansion coefficient of the output electrode layer and the ground electrode layer is larger than the thermal expansion coefficient of the piezoelectric layer.

図5(b)に示すように、例えば、圧電体層の上面のみに出力電極層が設けられていた場合には、その周辺部の温度上昇により、電極層は圧電体層よりも膨張する。このため、圧電体層には、電極層から力F1が付与される。この力F1は、熱膨張により生じる応力F2よりも大きいため、圧電体層および電極層は、図5(b)に示すように湾曲するように反るおそれがある。   As shown in FIG. 5B, for example, when the output electrode layer is provided only on the upper surface of the piezoelectric layer, the electrode layer expands more than the piezoelectric layer due to the temperature rise in the peripheral portion thereof. For this reason, force F1 is applied to the piezoelectric layer from the electrode layer. Since the force F1 is larger than the stress F2 generated by thermal expansion, the piezoelectric layer and the electrode layer may be warped so as to be bent as shown in FIG.

一方、圧電体層および出力電極層の周辺部の温度下降等により、圧電体層および電極層が収縮する場合には、電極層は圧電体層よりも収縮する。このため、圧電体層には、電極層から力F3が付与される。この力F3は、熱膨張により生じる応力F4よりも大きいため、圧電体層および電極層は、図5(b)に示すように湾曲するように反るおそれがある。
しかしながら、電荷出力素子10では、そのような不具合を防止することができる。以下、このことについて説明するが、各圧電体層および各電極層では、同様の原理で不具合が防止されるため、第1の圧電体層121、出力電極層122aおよびグランド電極層11について代表的に説明する。
On the other hand, when the piezoelectric layer and the electrode layer contract due to a temperature drop around the piezoelectric layer and the output electrode layer, the electrode layer contracts more than the piezoelectric layer. For this reason, force F3 is applied to the piezoelectric layer from the electrode layer. Since the force F3 is larger than the stress F4 generated by thermal expansion, the piezoelectric layer and the electrode layer may be warped so as to be bent as shown in FIG.
However, in the charge output element 10, such a problem can be prevented. Hereinafter, this will be described. However, in each of the piezoelectric layers and each electrode layer, since the problem is prevented by the same principle, the first piezoelectric layer 121, the output electrode layer 122a, and the ground electrode layer 11 are representative. Explained.

電荷出力素子10では、第1の圧電体層121に上面には、出力電極層122aが設けられ、第1の圧電体層121の下面には、グランド電極層11が設けられている。すなわち、第1の圧電体層121は、両面に電極層が形成されている。このような構成によれば、出力電極層122aおよびグランド電極層11は、第1の圧電体層121よりも熱膨張量が多いが、出力電極層122aとグランド電極層11とは、熱膨張量が等しくなる。このため、出力電極層122aから第1の圧電体層121に加わる力F5と、グランド電極層11から第1の圧電体層121に加わる力F6とが同じ向きで、かつ、同じ大きさとなる。その結果、前述したような第1の圧電体層121の反りを防止することができる。
一方、電荷出力素子10の周辺部の温度下降が生じた場合にも、前記と同様に、出力電極層122aから第1の圧電体層121に加わる力F7と、グランド電極層11から第1の圧電体層121に加わる力F8とが同じ向きで、かつ、同じ大きさとなる。その結果、前述したような第1の圧電体層121の反りを防止することができる。
In the charge output element 10, an output electrode layer 122 a is provided on the upper surface of the first piezoelectric layer 121, and a ground electrode layer 11 is provided on the lower surface of the first piezoelectric layer 121. That is, the first piezoelectric layer 121 has electrode layers on both sides. According to such a configuration, the output electrode layer 122a and the ground electrode layer 11 have a larger thermal expansion amount than the first piezoelectric layer 121, but the output electrode layer 122a and the ground electrode layer 11 have a thermal expansion amount. Are equal. Therefore, the force F5 applied from the output electrode layer 122a to the first piezoelectric layer 121 and the force F6 applied from the ground electrode layer 11 to the first piezoelectric layer 121 are in the same direction and have the same magnitude. As a result, the warp of the first piezoelectric layer 121 as described above can be prevented.
On the other hand, even when the temperature of the peripheral portion of the charge output element 10 decreases, the force F7 applied from the output electrode layer 122a to the first piezoelectric layer 121 and the first electrode from the ground electrode layer 11 as described above. The force F8 applied to the piezoelectric layer 121 has the same direction and the same magnitude. As a result, the warp of the first piezoelectric layer 121 as described above can be prevented.

以上より、電荷出力素子10が周辺部の温度変化によって不本意な電荷を検出するのを抑制または防止することができる。その結果、検出精度の高い電荷出力素子10を得ることができる。
また、γ軸方向から見たとき、出力電極層122aとグランド電極層11とは、重なっているのが好ましい。すなわち、γ軸方向から見たとき、出力電極層122aとグランド電極層11とは、同じ大きさであるのが好ましい。これにより、熱変形の際、出力電極層122aから第1の圧電体層121に加わる力と、グランド電極層11から第1の圧電体層121に加わる力とは、確実に同じ向き、かつ、同じ大きさとなる。よって、前記反りをより効果的に防止ことができる。
As described above, it is possible to suppress or prevent the charge output element 10 from detecting unintentional charges due to a temperature change in the peripheral portion. As a result, the charge output element 10 with high detection accuracy can be obtained.
Further, when viewed from the γ-axis direction, the output electrode layer 122a and the ground electrode layer 11 preferably overlap. That is, when viewed from the γ-axis direction, the output electrode layer 122a and the ground electrode layer 11 are preferably the same size. Thus, during thermal deformation, the force applied from the output electrode layer 122a to the first piezoelectric layer 121 and the force applied from the ground electrode layer 11 to the first piezoelectric layer 121 are surely in the same direction, and It becomes the same size. Therefore, the warp can be more effectively prevented.

また、本実施形態では、出力電極層122a、122b、132a、132b、142a、142bおよびグランド電極層11、15、16、17、18、19は、同じ材料で構成されているが、異なる材料で構成されていてもよい。出力電極層122a、122b、132a、132b、142a、142bおよびグランド電極層11、15、16、17、18、19が異なる材料で構成されていた場合、出力電極層122a、122b、132a、132b、142a、142bおよびグランド電極層11、15、16、17、18、19は、熱膨張係数がそれぞれ実用上一致しているのが好ましい。これにより、前述した反りを効果的に防止することができる。また、少なくとも、出力電極層122aおよびグランド電極層11の熱膨張係数が一致し、出力電極層122bおよびグランド電極層15の熱膨張係数が一致し、出力電極層132aおよびグランド電極層16の熱膨張係数が一致し、出力電極層132bおよびグランド電極層17の熱膨張係数が一致し、出力電極層142aおよびグランド電極層18の熱膨張係数が一致し、出力電極層142bおよびグランド電極層19の熱膨張係数が一致していれば、前記効果を奏することができる。
なお、本明細書中では、「実用上一致」とは、各電極層の熱膨張係数の差が、一方の熱膨張係数の1%以下であることを言う。また、各電極層の熱膨張係数の差が、一方の熱膨張係数の10%以下であれば、前記反りを効果的に抑制することができる。
In this embodiment, the output electrode layers 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b and the ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18, 19 are made of the same material, but are made of different materials. It may be configured. When the output electrode layers 122a, 122b, 132a, 132b, 142a, 142b and the ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18, 19 are made of different materials, the output electrode layers 122a, 122b, 132a, 132b, It is preferable that the thermal expansion coefficients of 142a and 142b and the ground electrode layers 11, 15, 16, 17, 18, and 19 are practically the same. Thereby, the curvature mentioned above can be prevented effectively. Further, at least the thermal expansion coefficients of the output electrode layer 122a and the ground electrode layer 11 match, the thermal expansion coefficients of the output electrode layer 122b and the ground electrode layer 15 match, and the thermal expansion of the output electrode layer 132a and the ground electrode layer 16 The coefficients of thermal expansion match, the thermal expansion coefficients of the output electrode layer 132b and the ground electrode layer 17 match, the thermal expansion coefficients of the output electrode layer 142a and the ground electrode layer 18 match, and the heat of the output electrode layer 142b and the ground electrode layer 19 If the expansion coefficients coincide with each other, the above effect can be obtained.
In the present specification, “practically coincident” means that the difference in thermal expansion coefficient of each electrode layer is 1% or less of one thermal expansion coefficient. Moreover, if the difference in the thermal expansion coefficient of each electrode layer is 10% or less of one thermal expansion coefficient, the said curvature can be suppressed effectively.

<第2実施形態>
図6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7は、図6中のA−A線での断面図である。図8は、図6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。
Second Embodiment
FIG. 6 is a plan view showing a second embodiment of the force detection device of the present invention. 7 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 8 is a circuit diagram schematically showing the force detection device shown in FIG.
Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted.

図6および図7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軸周りの回転力成分(モーメント))を検出する機能を有する。
図6および図7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。
The force detection device 1 of the second embodiment shown in FIGS. 6 and 7 has a function of detecting an external force (including moment), that is, a six-axis force (translation force component (shear force) in the x, y, and z-axis directions). And a rotational force component (moment) around the x, y, and z axes.
As shown in FIGS. 6 and 7, the force detection device 1 has four sensor devices 6 and four pressurizing bolts 71. Although the position of each sensor device 6 is not particularly limited, in this embodiment, each sensor device 6, that is, each charge output element 10, is arranged around the first substrate 2, the second substrate 3, and the analog circuit substrate 4. Along the direction, they are arranged at equiangular intervals (90 ° intervals). Thereby, an external force can be detected without deviation. And a six-axis force can be detected. In the present embodiment, all the charge output elements 10 face the same direction, but the present invention is not limited to this.

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。
The first substrate 2 is provided with four convex portions 21 so as to correspond to the sensor devices 6. Since the convex portion 21 has been described in the first embodiment, the description thereof is omitted.
The number of sensor devices 6 is not limited to the above four, and may be two, three, five, or more, for example. However, the number of sensor devices 6 is preferably plural, and more preferably three or more. In addition, if the force detection apparatus 1 has at least three sensor devices 6, it can detect a six-axis force. When there are three sensor devices 6, since the number of sensor devices 6 is small, the force detection apparatus 1 can be reduced in weight. Further, when there are four sensor devices 6 as shown in the figure, the 6-axis force can be obtained by a very simple calculation to be described later, so that the calculation unit 402 can be simplified.

<変換出力回路>
図8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。
<Conversion output circuit>
As shown in FIG. 8, conversion output circuits 90a, 90b, and 90c are connected to each charge output element 10, respectively. Since each of the conversion output circuits 90a, 90b, and 90c is the same as the conversion output circuit 90 of the first and second embodiments described above, description thereof is omitted.

<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。
<External force detection circuit>
The external force detection circuit 40 includes voltages Vx1, Vx2, Vx3, and Vx4 output from the conversion output circuits 90a, voltages Vz1, Vz2, Vz3, and Vz4 output from the conversion output circuits 90b, and the conversion output circuits 90c. Based on the output voltages Vy1, Vy2, Vy3, and Vy4, it has a function of detecting the applied external force. The external force detection circuit 40 includes an AD converter 401 connected to the conversion output circuits 90a, 90b, and 90c, and an arithmetic unit 402 connected to the AD converter 401.

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。   The AD converter 401 has a function of converting the voltages Vx1, Vy1, Vz1, Vx2, Vy2, Vz2, Vx3, Vy3, Vz3, Vx4, Vy4, and Vz4 from analog signals to digital signals. The voltages Vx 1, Vy 1, Vz 1, Vx 2, Vy 2, Vz 2, Vx 3, Vy 3, Vz 3, Vx 4, Vy 4, Vz 4 that are digitally converted by the AD converter 401 are input to the arithmetic unit 402.

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。   That is, when an external force is applied in which the relative positions of the first substrate 2 and the second substrate 3 are shifted in the α (X) axis direction, the AD converter 401 outputs the voltages Vx1, Vx2, Vx3, and Vx4. Similarly, when an external force is applied in which the relative positions of the first substrate 2 and the second substrate 3 are shifted in the β (Y) axis direction, the AD converter 401 outputs voltages Vy1, Vy2, Vy3, and Vy4. . Further, when an external force is applied in which the relative positions of the first substrate 2 and the second substrate 3 are shifted in the γ (Z) axis direction, the AD converter 401 outputs voltages Vz1, Vz2, Vz3, and Vz4.

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。
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。
The first substrate 2 and the second substrate 3 are capable of relative displacement rotating around the x axis, relative displacement rotating around the y axis, and relative displacement rotating around the z axis. It is possible to transmit the external force accompanying to the charge output element 10.
The calculation unit 402 translates the translational force component Fx in the x-axis direction and the translation in the y-axis direction based on the digitally converted voltages Vx1, Vy1, Vz1, Vx2, Vy2, Vz2, Vx3, Vy3, Vz3, Vx4, Vy4, and Vz4. It has a function of calculating a force component Fy, a translational force component Fz in the z-axis direction, a rotational force component Mx around the x axis, a rotational force component My around the y axis, and a rotational force component Mz around the z axis. Each force component can be obtained by the following equation.

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。
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)
Here, a and b are constants.

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6および図7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。
Thus, the force detection device 1 can detect six-axis forces.
Note that the arithmetic unit 402 may perform, for example, correction that eliminates the difference in sensitivity between the conversion output circuits 90a, 90b, and 90c.
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the first substrate 2 and the second substrate 3 are fixed by four pressurizing bolts 71. The number of pressurizing bolts 71 is not limited to four, and may be two, three, five, or more, for example.

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。
Further, the position of each pressurizing bolt 71 is not particularly limited, but in the present embodiment, each pressurizing bolt 71 is located on the first board 2, the second board 3, the analog circuit board 4, or the digital circuit board 5. They are arranged at equiangular intervals (90 ° intervals) along the circumferential direction. As a result, the first substrate 2 and the second substrate 3 can be fixed with good balance, and pressure can be applied to each charge output element 10 with good balance.
According to the force detection device 1, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained.

<単腕ロボットの実施形態>
次に、図9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9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9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。
<Embodiment of single arm robot>
Next, based on FIG. 9, a single-arm robot which is an embodiment of the robot of the present invention will be described. Hereinafter, the present embodiment will be described with a focus on differences from the first and second embodiments described above, and description of similar matters will be omitted.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a single arm robot using the force detection device of the present invention. The single-arm robot 500 of FIG. 9 includes a base 510, an arm 520, an end effector 530 provided on the distal end side of the arm 520, and a force detection device 1 provided between the arm 520 and the end effector 530. Have In addition, as the force detection apparatus 1, the thing similar to each embodiment mentioned above is used.

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。
The base 510 has a function of accommodating an actuator (not shown) that generates power for rotating the arm 520, a control unit (not shown) that controls the actuator, and the like. The base 510 is fixed on, for example, a floor, a wall, a ceiling, or a movable carriage.
The arm 520 includes a first arm element 521, a second arm element 522, a third arm element 523, a fourth arm element 524, and a fifth arm element 525, and rotates adjacent arms. It is configured by linking freely. The arm 520 is driven by being rotated or bent in a compound manner around the connecting portion of each arm element under the control of the control unit.

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。
The end effector 530 has a function of gripping an object. The end effector 530 has a first finger 531 and a second finger 532. After the end effector 530 reaches the predetermined operating position by driving the arm 520, the object can be gripped by adjusting the distance between the first finger 531 and the second finger 532.
The end effector 530 is a hand here, but the present invention is not limited to this. Other examples of the end effector include, for example, a component inspection device, a component transport device, a component processing device, a component assembly device, and a measuring instrument. The same applies to the end effectors in other embodiments.

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。
The force detection device 1 has a function of detecting an external force applied to the end effector 530. By feeding back the force detected by the force detection device 1 to the control unit of the base 510, the single-arm robot 500 can perform more precise work. Further, the single arm robot 500 can detect contact of the end effector 530 with an obstacle or the like by the force detected by the force detection device 1. Therefore, an obstacle avoidance operation, an object damage avoidance operation, and the like, which are difficult with conventional position control, can be easily performed, and the single-arm robot 500 can perform work more safely.
In the illustrated configuration, the arm 520 includes a total of five arm elements, but the present invention is not limited to this. When the arm 520 is constituted by one arm element, when constituted by 2 to 4 arm elements, and when constituted by 6 or more arm elements, it is within the scope of the present invention. .

<複腕ロボットの実施形態>
次に、図10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10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10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。
<Embodiment of double-arm robot>
Next, based on FIG. 10, a multi-arm robot which is an embodiment of the robot of the present invention will be described. Hereinafter, the present embodiment will be described with a focus on differences from the first and second embodiments described above, and description of similar matters will be omitted.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a multi-arm robot using the force detection device of the present invention. 10 includes a base 610, a first arm 620, a second arm 630, a first end effector 640a provided on the distal end side of the first arm 620, and a second arm 620. A second end effector 640b provided on the distal end side of the arm 630, and between the first arm 620 and the first end effector 640a and between the second arm 630 and the second end effector 640b. A force detection device 1 is provided. In addition, as the force detection apparatus 1, the thing similar to each embodiment mentioned above is used.

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631および第2のアーム要素632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。
The base 610 has a function of accommodating an actuator (not shown) that generates power for rotating the first arm 620 and the second arm 630, a control unit (not shown) that controls the actuator, and the like. Have. The base 610 is fixed on, for example, a floor, a wall, a ceiling, or a movable carriage.
The 1st arm 620 is comprised by connecting the 1st arm element 621 and the 2nd arm element 622 so that rotation is possible. The second arm 630 is configured by rotatably connecting the first arm element 631 and the second arm element 632. The first arm 620 and the second arm 630 are driven by being complexly rotated or bent around the connecting portion of each arm element under the control of the control unit.

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。   The first and second end effectors 640a and 640b have a function of gripping an object. The first end effector 640a has a first finger 641a and a second finger 642a. The second end effector 640b has a first finger 641b and a second finger 642b. After the first end effector 640a reaches a predetermined operating position by driving the first arm 620, the object is grasped by adjusting the distance between the first finger 641a and the second finger 642a. Can do. Similarly, after the second end effector 640b reaches a predetermined operation position by driving the second arm 630, the distance between the first finger 641b and the second finger 642b is adjusted to thereby adjust the object. It can be gripped.

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。
The force detection device 1 has a function of detecting an external force applied to the first and second end effectors 640a and 640b. By feeding back the force detected by the force detection device 1 to the control unit of the base 610, the multi-arm robot 600 can perform the operation more precisely. The multi-arm robot 600 can detect contact of the first and second end effectors 640a and 640b with an obstacle by the force detected by the force detection device 1. Therefore, an obstacle avoidance operation, an object damage avoidance operation, and the like that have been difficult with conventional position control can be easily performed, and the multi-arm robot 600 can perform the operation more safely.
In the illustrated configuration, there are a total of two arms, but the present invention is not limited to this. The case where the multi-arm robot 600 has three or more arms is also within the scope of the present invention.

<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11、図12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11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12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。
<Embodiments of Electronic Component Inspection Device and Electronic Component Transfer Device>
Next, based on FIG. 11 and FIG. 12, an electronic component inspection apparatus and an electronic component transport apparatus that are embodiments of the present invention will be described. Hereinafter, the present embodiment will be described focusing on the differences from the first and second embodiments described above, and the description of the same matters will be omitted.
FIG. 11 is a diagram showing an example of an electronic component inspection device and a component conveying device using the force detection device of the present invention. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of an electronic component transport apparatus using the force detection device of the present invention.

図11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側ステージ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。   An electronic component inspection apparatus 700 in FIG. 11 includes a base 710 and a support base 720 provided upright on the side surface of the base 710. On the upper surface of the base 710, an upstream stage 712u on which the electronic component 711 to be inspected is placed and transported, and a downstream stage 712d on which the inspected electronic component 711 is placed and transported are provided. ing. Further, between the upstream stage 712u and the downstream stage 712d, an imaging device 713 for confirming the posture of the electronic component 711, and an inspection table 714 on which the electronic component 711 is set for inspecting electrical characteristics. And are provided. Examples of the electronic component 711 include semiconductors, semiconductor wafers, display devices such as CLD and OLED, crystal devices, various sensors, inkjet heads, various MEMS devices, and the like.

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。   Further, the support base 720 is provided with a Y stage 731 that can move in a direction (Y direction) parallel to the upstream stage 712u and the downstream stage 712d of the base 710. An arm portion 732 is extended in a direction (X direction) toward 710. An X stage 733 is provided on the side surface of the arm 732 so as to be movable in the X direction. In addition, the X stage 733 is provided with an imaging camera 734 and an electronic component transfer device 740 incorporating a Z stage movable in the vertical direction (Z direction). In addition, a gripping portion 741 that grips the electronic component 711 is provided on the front end side of the electronic component transport apparatus 740. Further, the force detection device 1 is provided between the tip of the electronic component transport device 740 and the grip portion 741. Further, on the front side of the base 710, a control device 750 for controlling the overall operation of the electronic component inspection device 700 is provided. In addition, as the force detection apparatus 1, the thing similar to each embodiment mentioned above is used.

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。   The electronic component inspection apparatus 700 inspects the electronic component 711 as follows. First, the electronic component 711 to be inspected is placed on the upstream stage 712u and moved to the vicinity of the inspection table 714. Next, the Y stage 731 and the X stage 733 are moved to move the electronic component transport device 740 to a position immediately above the electronic component 711 placed on the upstream stage 712u. At this time, the position of the electronic component 711 can be confirmed using the imaging camera 734. Then, when the electronic component transport device 740 is lowered using the Z stage built in the electronic component transport device 740 and the electronic component 711 is gripped by the gripping portion 741, the electronic component transport device 740 is directly placed on the imaging device 713. The position of the electronic component 711 is confirmed using the imaging device 713. Next, the attitude of the electronic component 711 is adjusted using a fine adjustment mechanism built in the electronic component transport apparatus 740. Then, after moving the electronic component transport device 740 to above the inspection table 714, the Z stage built in the electronic component transport device 740 is moved to set the electronic component 711 on the inspection table 714. Since the attitude of the electronic component 711 is adjusted using the fine adjustment mechanism in the electronic component conveying apparatus 740, the electronic component 711 can be set at the correct position on the inspection table 714. Next, after the electrical characteristic inspection of the electronic component 711 is completed using the inspection table 714, the electronic component 711 is picked up from the inspection table 714, the Y stage 731 and the X stage 733 are moved, and the upper stage 712d is moved. The electronic component conveying device 740 is moved to the position, and the electronic component 711 is placed on the downstream stage 712d. Finally, the downstream stage 712d is moved to transport the electronic component 711 that has been inspected to a predetermined position.

図12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。   FIG. 12 is a diagram illustrating an electronic component transport device 740 including the force detection device 1. The electronic component transport device 740 includes a gripping portion 741, a six-axis force detection device 1 connected to the gripping portion 741, a rotation shaft 742 connected to the gripping portion 741 via the six-axis force detection device 1, and a rotation shaft. A fine adjustment plate 743 is rotatably attached to 742. The fine adjustment plate 743 is movable in the X direction and the Y direction while being guided by a guide mechanism (not shown).

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。   Further, a piezoelectric motor 744θ for rotation direction is mounted toward the end surface of the rotation shaft 742, and a driving convex portion (not shown) of the piezoelectric motor 744θ is pressed against the end surface of the rotation shaft 742. Therefore, by operating the piezoelectric motor 744θ, the rotation shaft 742 (and the gripping portion 741) can be rotated by an arbitrary angle in the θ direction. Further, a piezoelectric motor 744 x for X direction and a piezoelectric motor 744 y for Y direction are provided toward the fine adjustment plate 743, and each drive convex portion (not shown) is a surface of the fine adjustment plate 743. It is pressed against. For this reason, by operating the piezoelectric motor 744x, the fine adjustment plate 743 (and the gripper 741) can be moved by an arbitrary distance in the X direction. Similarly, the fine adjustment can be performed by operating the piezoelectric motor 744y. The plate 743 (and the gripping portion 741) can be moved by an arbitrary distance in the Y direction.

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。   Further, the force detection device 1 has a function of detecting an external force applied to the grip portion 741. By feeding back the force detected by the force detection device 1 to the control device 750, the electronic component transport device 740 and the electronic component inspection device 700 can perform work more precisely. Further, the contact of the gripping portion 741 with an obstacle can be detected by the force detected by the force detection device 1. Therefore, an obstacle avoidance operation, an object damage avoidance operation, and the like that were difficult with conventional position control can be easily performed, and the electronic component transport device 740 and the electronic component inspection device 700 can perform safer work. is there.

<部品加工装置の実施形態>
次に、図13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13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13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。
<Embodiment of component processing apparatus>
Next, an embodiment of the component processing apparatus of the present invention will be described based on FIG. Hereinafter, the present embodiment will be described with a focus on differences from the first and second embodiments described above, and description of similar matters will be omitted.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a component processing apparatus using the force detection device of the present invention. The component processing apparatus 800 of FIG. 13 is attached to a base 810, a support column 820 standing upright on the upper surface of the base 810, a feed mechanism 830 provided on a side surface of the support column 820, and a lift mechanism 830 that can be moved up and down. A tool displacement unit 840, a force detection device 1 connected to the tool displacement unit 840, and a tool 850 attached to the tool displacement unit 840 via the force detection device 1. In addition, as the force detection apparatus 1, the thing similar to each embodiment mentioned above is used.

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。   The base 810 is a base for mounting and fixing the workpiece 860. The column 820 is a column for fixing the feed mechanism 830. The feed mechanism 830 has a function of moving the tool displacement portion 840 up and down. The feed mechanism 830 includes a feed motor 831 and a guide 832 that raises and lowers the tool displacement portion 840 based on an output from the feed motor 831. The tool displacement unit 840 has a function of imparting displacement such as rotation and vibration to the tool 850. The tool displacement portion 840 includes a displacement motor 841, a tool attachment portion 843 provided at the tip of a main shaft (not shown) connected to the displacement motor 841, and a holder attached to the tool displacement portion 840 and holding the main shaft. Part 842. The tool 850 is attached to the tool attachment portion 843 of the tool displacement portion 840 via the force detection device 1 and is used for machining the workpiece 860 in accordance with the displacement given from the tool displacement portion 840. The tool 850 is not particularly limited, and is, for example, a wrench, a Phillips screwdriver, a flat-blade screwdriver, a cutter, a circular saw, a nipper, a cone, a drill, or a milling cutter.

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。   The force detection device 1 has a function of detecting an external force applied to the tool 850. By feeding back the external force detected by the force detection device 1 to the feed motor 831 and the displacement motor 841, the component processing device 800 can execute the component processing operation more precisely. Further, the contact of the tool 850 with an obstacle or the like can be detected by the external force detected by the force detection device 1. Therefore, an emergency stop can be performed when an obstacle or the like comes in contact with the tool 850, and the component processing apparatus 800 can execute a safer component processing operation.

<移動体の実施形態>
次に、図14に基づき、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14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14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、船、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。
<Embodiment of moving body>
Next, based on FIG. 14, embodiment of a moving body is described. Hereinafter, the present embodiment will be described with a focus on differences from the first and second embodiments described above, and description of similar matters will be omitted.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a moving body using the force detection device of the present invention. The moving body 900 of FIG. 14 can move with the applied power. The moving body 900 is not particularly limited, and is, for example, a vehicle such as an automobile, a motorcycle, an airplane, a ship, or a train, a robot such as a bipedal walking robot, or a wheeled robot.

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。
The moving body 900 detects a main body 910 (e.g., a vehicle casing, a robot main body, etc.), a power unit 920 that supplies power for moving the main body 910, and an external force generated by the movement of the main body 910. The force detection device 1 of the present invention and a control unit 930 are provided. In addition, as the force detection apparatus 1, the thing similar to each embodiment mentioned above is used.
When the main body 910 is moved by the power supplied from the power unit 920, vibration, acceleration, and the like are generated with the movement. The force detection device 1 detects an external force caused by vibration, acceleration, or the like that occurs with movement. The external force detected by the force detection device 1 is transmitted to the control unit 930. The control unit 930 can execute control such as posture control, vibration control, and acceleration control by controlling the power unit 920 and the like according to the external force transmitted from the force detection device 1.

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。
The sensor device, the force detection device, the robot, the electronic component transport device, the electronic component inspection device, and the component processing device of the present invention have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to this. Instead, the configuration of each part can be replaced with any configuration having the same function. In addition, any other component may be added to the present invention.
In addition, the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the embodiment.

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。
In the present invention, the package, that is, the first member and the second member may be omitted.
In the present invention, the element may protrude from the first convex portion in a plan view of the first substrate.
In the present invention, the element may protrude from the second convex portion in a plan view of the first substrate.

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。
In the above embodiment, a device using a piezoelectric body is used as an element for outputting a signal in accordance with an external force. However, in the present invention, if the output changes depending on the applied external force, this element may be used. In addition, the thing using a pressure sensitive conductor etc. is mentioned, for example.
Further, in the present invention, instead of the pressurizing bolt, for example, one having no function of applying pressurization to the element may be used, or a fixing method other than the bolt may be adopted.

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、電子部品検査装置および部品加工装置に限らず、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。
In addition, the robot of the present invention is not limited to an arm type robot (robot arm) as long as it has an arm, but is another type of robot such as a scalar robot, a legged walking (running) robot, or the like. Also good.
Further, the force detection device (sensor device) of the present invention is not limited to a robot, an electronic component transfer device, an electronic component inspection device, and a component processing device, but other devices such as other transfer devices, other inspection devices, vibrations. It can also be applied to measuring devices such as gauges, accelerometers, gravimeters, dynamometers, seismometers, inclinometers, and input devices.

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 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 61…基部 611…凹部 62…蓋体 625…中央部 626…外周部 63…端子 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 94…加算回路 10…電荷出力素子 11、15、16、17、18、19…グランド電極層 12…第1のセンサー 121…第1の圧電体層 122a、122b…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 132a、132b…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 142a、142b…出力電極層 143…第6の圧電体層 101、102、103、104、105…接合層 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 631…第1のアーム要素 632…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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Force detection apparatus 2 ... 1st board | substrate 21 ... Protruding part 211 ... Upper surface 25 ... Female screw 3 ... 2nd board | substrate 35 ... Hole 36 ... Lower surface 4 ... Analog circuit board 40 ... External force detection circuit 401 ... AD converter 402 ... Arithmetic unit 41, 42 ... hole 5 ... digital circuit board 51, 52 ... hole 6 ... sensor device 60 ... package 61 ... base 611 ... concave part 62 ... lid body 625 ... central part 626 ... outer peripheral part 63 ... terminal 71 ... pressure bolt 715: Head 716: Male screw 90a, 90b, 90c ... Conversion output circuit 91 ... Operational amplifier 92 ... Capacitor 93 ... Switching element 94 ... Adder circuit 10 ... Charge output element 11, 15, 16, 17, 18, 19 ... Ground electrode Layer 12 ... first sensor 121 ... first piezoelectric layer 122a, 122b ... output electrode layer 123 Second piezoelectric layer 13 ... Second sensor 131 ... Third piezoelectric layer 132a, 132b ... Output electrode layer 133 ... Fourth piezoelectric layer 14 ... Third sensor 141 ... Fifth piezoelectric layer 142a , 142b ... output electrode layer 143 ... sixth piezoelectric layer 101, 102, 103, 104, 105 ... bonding layer 500 ... single arm robot 510 ... base 520 ... arm 521 ... first arm element 522 ... second Arm element 523 ... Third arm element 524 ... Fourth arm element 525 ... Fifth arm element 530 ... End effector 531 ... First finger 532 ... Second finger 600 ... Multi-arm robot 610 ... Base 620 ... 1st arm 621 ... 1st arm element 622 ... 2nd arm element 630 ... 2nd arm 631 ... 1st arm element 632 ... 2nd Arm element 640a ... first end effector 641a ... first finger 642a ... second finger 640b ... second end effector 641b ... first finger 642b ... second finger 700 ... electronic component inspection device 710 ... base 711 ... Electronic components 712u ... Upstream stage 712d ... Downstream stage 713 ... Imaging device 714 ... Inspection table 720 ... Supporting table 731 ... Y stage 732 ... Arms 733 ... X stage 734 ... Imaging camera 740 ... Electronic component conveying device 741 ... Gripping part 742 ... Rotating shaft 743 ... Fine adjustment plate 744x, 744y, 744θ ... Piezoelectric motor 750 ... Control device 800 ... Part processing device 810 ... Base 820 ... Pole 830 ... Feed mechanism 831 ... Feed motor 832 ... Guide 840 ... Tool Displacement part 841 ... Displacement motor 842 ... Holding part 843 ... Tool mounting part 850 ... Tool 860 ... Parts to be processed 900 ... Moving body 910 ... Main body 920 ... Power part 930 ... Control part

Claims (11)

水晶板で構成された少なくとも1枚の圧電板と、該圧電板の両面にそれぞれ設けられた電極層とを有するセンサーが積層方向に複数積層された積層体を備え、
前記積層体は、前記各センサーを前記積層方向に接合する接合層を有することを特徴とするセンサー素子。
Comprising a laminate in which a plurality of sensors having at least one piezoelectric plate made of a quartz plate and electrode layers respectively provided on both sides of the piezoelectric plate are laminated in a lamination direction;
The stacked body includes a bonding layer that bonds the sensors in the stacking direction.
前記圧電板の一方の面に設けられた電極層の熱膨張係数と、前記圧電板の他方の面に設けられた電極層の熱膨張係数とは、実用上一致している請求項1に記載のセンサー素子。   The thermal expansion coefficient of the electrode layer provided on one surface of the piezoelectric plate and the thermal expansion coefficient of the electrode layer provided on the other surface of the piezoelectric plate are practically coincident. Sensor element. 前記複数のセンサーの前記各電極層の熱膨張係数は互いに実用上一致している請求項1または2に記載のセンサー素子。   The sensor element according to claim 1, wherein the thermal expansion coefficients of the electrode layers of the plurality of sensors are practically coincident with each other. 前記接合層の厚さは、0.2μm以上2.0μm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素子。   The sensor element according to claim 1, wherein a thickness of the bonding layer is 0.2 μm or more and 2.0 μm or less. 前記積層体では、前記接合層は、前記複数のセンサーの間にそれぞれ設けられている請求項1ないし4のいずれか1項に記載のセンサー素子。   5. The sensor element according to claim 1, wherein the bonding layer is provided between the plurality of sensors. 水晶板で構成された少なくとも1枚の圧電板と、該圧電板の両面にそれぞれ設けられた電極層とを有する複数のセンサーと、
複数の前記センサーが積層方向に積層された積層体を備え、
前記積層体は、前記積層方向に接合する接合層を有するセンサー素子と、
前記センサー素子から出力された電圧に基づいて、前記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。
A plurality of sensors having at least one piezoelectric plate made of a quartz plate, and electrode layers respectively provided on both sides of the piezoelectric plate;
A plurality of sensors are provided with a laminated body laminated in the lamination direction,
The laminated body includes a sensor element having a bonding layer bonded in the stacking direction;
An external force detection circuit that detects the external force based on a voltage output from the sensor element.
前記センサーデバイスは、3つ以上設けられている請求項6に記載の力検出装置。   The force detection device according to claim 6, wherein three or more sensor devices are provided. 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または7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。
A plurality of arms, and at least one arm connecting body formed by rotatably connecting the adjacent arms of the plurality of arms;
An end effector provided on a distal end side of the arm coupling body;
A robot comprising the force detection device according to claim 6 or 7, wherein the robot is provided between the arm coupling body and the end effector and detects an external force applied to the end effector.
電子部品を把持する把持部と、
前記把持部に加えられる外力を検出する請求項6または7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。
A gripper for gripping electronic components;
An electronic component conveying apparatus comprising: the force detecting device according to claim 6 or 7 that detects an external force applied to the gripping portion.
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または7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。
A gripper for gripping electronic components;
An inspection unit for inspecting the electronic component;
An electronic component inspection apparatus comprising: the force detection device according to claim 6 or 7 that detects an external force applied to the grip portion.
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または7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。
A tool displacing part for mounting the tool and displacing the tool;
A component processing apparatus comprising: the force detection device according to claim 6 or 7 that detects an external force applied to the tool.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018054563A (en) * 2016-09-30 2018-04-05 セイコーエプソン株式会社 Force detection device, drive unit and robot
CN108414850A (en) * 2017-01-30 2018-08-17 精工爱普生株式会社 Electronic component handling apparatus and electronic component inspection device
JP6919275B2 (en) * 2017-03-31 2021-08-18 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric drive devices, piezoelectric motors, robots, electronic component transfer devices and printers
JP2019027923A (en) * 2017-07-31 2019-02-21 セイコーエプソン株式会社 Pressure device, electronic component conveyance device, and electronic component inspection device
JP2019174234A (en) * 2018-03-28 2019-10-10 セイコーエプソン株式会社 Sensor element, sensor device, force detector, and robot
CN109950391A (en) * 2019-03-26 2019-06-28 西人马(厦门)科技有限公司 Charge output element, assembly method and piezoelectric acceleration sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3281612A (en) * 1962-09-12 1966-10-25 List Hans Piezoelectric device, particularly a force measuring instrument and the process of manufacturing same
JPH09131690A (en) * 1995-11-09 1997-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 6-shaft load detector
JP2002084008A (en) * 2000-09-06 2002-03-22 Fdk Corp Shear type piezoelectric element with laminated structure
JP2008124198A (en) * 2006-11-10 2008-05-29 Seiko Epson Corp Handler teaching method and handler
JP2013101018A (en) * 2011-11-08 2013-05-23 Seiko Epson Corp Sensor element, force detecting device, and robot

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005147830A (en) * 2003-11-14 2005-06-09 Mitsubishi Materials Corp Piezoelectric element and combustion pressure sensor
JP5895615B2 (en) * 2012-03-09 2016-03-30 セイコーエプソン株式会社 Sensor module, force detection device and robot

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3281612A (en) * 1962-09-12 1966-10-25 List Hans Piezoelectric device, particularly a force measuring instrument and the process of manufacturing same
JPH09131690A (en) * 1995-11-09 1997-05-20 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 6-shaft load detector
JP2002084008A (en) * 2000-09-06 2002-03-22 Fdk Corp Shear type piezoelectric element with laminated structure
JP2008124198A (en) * 2006-11-10 2008-05-29 Seiko Epson Corp Handler teaching method and handler
JP2013101018A (en) * 2011-11-08 2013-05-23 Seiko Epson Corp Sensor element, force detecting device, and robot

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