位移检测方式的六轴力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及位移检测方式的六轴力传感器。
【背景技术】
[0002]当对传感器主体施加有力(负载)时，位移检测方式的力传感器对因该力而变形了的传感器主体的伴随变形而产生的位移量进行检测，并基于检测到的位移量对力进行检测。例如日本专利第4271475号公报(JP4271475B2)中，公开了根据形成于传感器主体的规定部位的静电电容的变化来检测位移量的力传感器。该力传感器具备外侧箱状构造体和内侧箱状构造体，使外侧箱状构造体的侧面以及上表面分别与内侧箱状构造体的侧面以及上表面对置，而在整体形成连通的间隙，并在间隙的规定位置配置有分别沿正交三轴坐标系的任一个轴向对置的多组电极，而在各个对置电极之间形成了静电电容。若外侧箱状构造体因力(负载)而变形，则间隙的形状以及尺寸与之对应地变化，从而各个对置电极间的静电电容变化。根据该静电电容的变化，计算外侧箱状构造体相对于内侧箱状构造体的位移量，并基于计算出的位移量，而构成为能够对施加于外侧箱状构造体的力的各轴向的力成分以及绕各轴的力矩成分进行检测。
【发明内容】
[0003]在对正交三轴坐标系中的各轴向的力成分以及绕各轴的力矩成分进行检测的位移检测方式的六轴力传感器中，期望:具有能够高精度地检测各个六轴的位移量的构造，另一方面能够简化该构造而使部件的加工、组装变得容易，从而能够减少制造成本。
[0004]本发明的一个方案是一种六轴力传感器，其具备:固定部；第一可动部；第一连结部，其在正交三轴坐标系中，将第一可动部连结为能够相对于固定部在与第一轴平行的方向、与正交于第一轴的第二轴平行的方向、以及以与第一轴和第二轴双方正交的第三轴为中心的旋转方向上弹性地位移；第二可动部；第二连结部，其在正交三轴坐标系中，将第二可动部连结为能够相对于第一可动部在以第一轴为中心的旋转方向、以第二轴为中心的旋转方向、以及与第三轴平行的方向上弹性地位移；第一检测部，其检测第一可动部相对于固定部的位移量；以及第二检测部，其检测第二可动部相对于第一可动部的位移量，根据由第一检测部检测到的检测值以及由第二检测部检测到的检测值，能够检测施加于第二可动部的力的、第一轴的方向的力成分、第二轴的方向的力成分、第三轴的方向的力成分、绕第一轴的力矩成分、绕第二轴的力矩成分、以及绕第三轴的力矩成分。
[0005]根据一个方案的六轴力传感器，由于各个六轴的位移量的检测能够由第一检测部和第二检测部以每三个自由度分担来实施，所以能够进行高精度的位移量检测。产生作为第一检测部的检测对象的位移量的构成部件、和产生作为第二检测部的检测对象的位移量的构成部件具有均允许三个自由度的位移的结构即可，而且由于上述构成部件双方共用第一可动部，所以六轴力传感器的构造简化，而部件的加工、组装变得容易，从而减少制造成本。
【附图说明】
[0006]图1是以示意图的方式表示第一实施方式的六轴力传感器的结构的立体图。
[0007]图2是图1的六轴力传感器的主视图。
[0008]图3是图1的六轴力传感器的俯视图。
[0009]图4是从其它方向表示图1的六轴力传感器的立体图。
[0010]图5是沿图4的线V-V切开的六轴力传感器的立体图。
[0011]图6是沿图4的线V-V切开的六轴力传感器的俯视图。
[0012]图7A是表示能够装备于图1的六轴力传感器的电极的结构的图，是表示第一检测部的图。
[0013]图7B是表示能够装备于图1的六轴力传感器的电极的结构的图，是表示第二检测部的图。
[0014]图8是表示变形例的第一检测部的切开立体图。
[0015]图9是第二实施方式的六轴力传感器的主视图。
[0016]图10是以示意图的方式表示图9的六轴力传感器的结构的剖视图。
【具体实施方式】
[0017]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。纵观全部附图，对对应的构成要素标注通用的符号。
[0018]图1?图3中表示第一实施方式的六轴力传感器10。六轴力传感器10具备:固定部12 ;第一可动部14 ;第一连结部18，其在正交三轴坐标系16中，将第一可动部14连结为相对于固定部12能够在与第一轴(图中X轴)平行的方向、与正交于第一轴的第二轴(图中Y轴)平行的方向、以及以与第一轴和第二轴双方正交的第三轴(图中Z轴)为中心的旋转方向上弹性地位移；第二可动部20 ;第二连结部22，其在正交三轴坐标系16中，将第二可动部20连结为相对于第一可动部14能够在以第一轴(X轴)为中心的旋转方向、以第二轴(Y轴)为中心的旋转方向、以及与第三轴(Z轴)平行的方向上弹性地位移；第一检测部24，其检测第一可动部14相对于固定部12的位移量；以及第二检测部26，其检测第二可动部20相对于第一可动部14的位移量。
[0019]固定部12是当例如在机器人臂等机械、构造体(未图示。以下为机械类。)安装力传感器10时被直接或者间接地固定于该机械类的基础部分。第二可动部20是例如安装在机器人手等、产生作为力传感器10的检测对象的力(负载)的物体(未图示。以下为力产生物体。)而承接该力的力承接部分。从力产生物体施加于第二可动部20的力(负载)从第二可动部20施加到第二连结部22而使第二连结部22弹性变形，并且使第二可动部20相对于第一可动部14主要在以第一轴(X轴)为中心的旋转方向、以第二轴(Y轴)为中心的旋转方向、以及与第三轴(Z轴)平行的方向中任一个方向或者两个方向以上的组合方向上弹性地位移。第二检测部26对第二可动部20随着第二连结部22的弹性变形而产生的、相对于第一可动部14在各轴上的位移量进行检测。并且，从第二可动部20施加于第二连结部22的力从第二连结部22向第一可动部14传递，另外从第一可动部14对第一连结部18施加而使第一连结部18弹性变形，并且使第一可动部14相对于固定部12主要在与第一轴(X轴)平行的方向、与第二轴(Y轴)平行的方向、以及以第三轴(Z轴)为中心的旋转方向中任一个方向或者两个方向以上的组合方向上弹性地位移。第一检测部24对第一可动部14随着第一连结部18的弹性变形而产生的、相对于固定部12在各轴上的位移量进行检测。
[0020]在图1?图3的实施方式中，固定部12具有立方体形状，在沿第一轴和第二轴所成的假想平面(XY平面)展开的矩形平面状的面12a的四角分别设置在与第三轴(Z轴)平行的方向上延长的柱状的第一连结部18。第一可动部14具备矩形平板状的第一部分28、矩形框状的第二部分30、以及介于第一部分28与第二部分30之间的矩形平板状的第三部分32。第一部分28和第三部分32相互独立地形成，而相互一体固定。并且，第二部分30和第三部分32相互独立地形成，而相互一体固定。第一部分28与第三部分32之间的固定、以及第二部分30与第三部分32之间的固定例如能够通过两者共用的螺栓34而以所谓的共同紧固式的方式进行(图2)。或者，第一部分28与第三部分32之间的固定、以及第二部分30与第三部分32之间的固定也能够分别通过其它的螺栓等固定机构来进行。
[0021]第一部分28具有在俯视(图中从Z轴方向上方观察的形态)的情况下与固定部12相同的外形的立方体形状，具有经由空间36与固定部12的面12a对置的矩形平面状的面28a(图2)。四个第一连结部18分别在与固定部12连结的端部(图中下端)的相反侧的端部(图中上端)，与第一部分28的面28a的四角连结。在该实施方式中，固定部12、第一连结部18以及第一部分28由相互相同的材料形成为一体，而构成了呈长方体状的外观的单一构造体。
[0022]第三部分32具有在俯视(图中从Z轴方向上方观察的形态)的情况下与第一部分28相同的外形的立方体形状，外形匹配地重叠固定于第一部分28。第三部分32具有朝向第一部分28的面28a的相反侧的矩形平面状的面32a (图2)。第二部分30具有在俯视(图中从Z轴方向上方观察的形态)的情况下与第三部分32相同的矩形的外形，外形匹配地固定于第三部分32。第二部分30具有经由空间38与第三部分32的面32a对置的矩形框状且平面状的面30a (图2)。
[0023]在该实施方式中，在矩形框状的第二部分30的相当于四边的部分的中央，形成有共计四个贯通孔30b，在这些贯通孔30b分别插通螺栓34的轴部34a。各螺栓34的轴部34a的外螺纹部分在第三部分3