位移检测方式的六轴力传感器的制造方法_2

文档序号:9706435阅读:来源:国知局
2的贯通孔32b通过,并与形成于相同的位置的第一部分28的螺纹孔28b螺纹结合,其中,第三部分32的贯通孔32b在与第二部分30的贯通孔30b对应的位置形成。由此,第一部分28、第二部分30以及第三部分32相互一体连结。在该实施方式中,第一部分28、第二部分30以及第三部分32由相互相同或者不同的材料形成,相互一体地固定而呈长方体状的外观。
[0024]在第二部分30与第三部分32之间插入隔离物39(图2)。在该实施方式中,具有中心孔的共计四个环状的隔离物39以在其中心孔插通有各个螺栓34的轴部34a的状态,配置于第二部分30与第三部分32之间。隔离物39具有规定的厚度,利用其厚度来规定空间38的在第三轴(Z轴)方向上的尺寸。也能够代替作为独立的部件的隔离物39,而在第二部分30的面30a或者第三部分32的面32a,设置突出规定高度的突起,利用该突起来规定空间38的尺寸。
[0025]四个第一连结部18分别在固定部12与第一可动部14的第一部分28之间,作为在其本身非变形时与第三轴(Z轴)平行地配置的弹性梁而起作用。作为弹性梁的第一连结部18不会容易地因与第三轴(Z轴)平行的方向的力而变形(也就是说伸缩),另一方面,因与第一轴(X轴)平行的方向的力、与第二轴(Y轴)平行的方向的力、或者绕第三轴(Z轴)的旋转方向的力而弹性地产生柱倾倒那样的挠曲。通过这样的第一连结部18的作用,第一可动部14难以相对于固定部12在与第三轴(Z轴)平行的方向上位移,另一方面,能够在与第一轴(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)为中心的旋转方向上弹性地位移。此外,在各个第一连结部18未挠曲的状态下,第一可动部14的面28a、30a、32a配置为与第一轴和第二轴所成的假想平面(XY平面)平行。
[0026]在上述实施方式中,在固定部12的面12a的四角配置有第一连结部18,但也可以代替地,在矩形的面12a的相当于四边的外缘附近部位各自的中央设置第一连结部18。并且,在固定部12以及第一可动部14不具有图示的长方体状的外观、而例如具有圆板状的外观的情况下,也可以例如在每隔中心角120度的位置形成共计三个第一连结部18。固定部12以及第一可动部14能够具有各种外观,相对应地能够在所希望的位置形成所希望个数的第一连结部18,但优选,第一连结部18在第一可动部14相对于固定部12位移的期间、前者的面28a和后者的面12a能够维持大致平行的姿势的位置形成。各第一连结部18也可以是图示的四棱柱状的形状,也可以是圆柱、其它的多棱柱状的形状。各第一连结部18也可以如图示那样地整体具有一样的粗细,也可以是长度方向中央或者长度方向一端细或者粗的形状、或组合有多个曲面的形状。这样,第一连结部18能够使第一可动部14相对于固定部12进行上述的三个自由度的弹性地位移即可,能够采用上述中的各种结构。
[0027]在图1?图3的实施方式中,第二可动部20具备立方体形状的基板部分40、和从基板部分40突出的立方体形状的突出部分42 (图1、图3)。基板部分40相对于突出部分42具有在俯视(图中从Z轴方向上方观察的形态)的情况下稍大的相似的外形,在比突出部分42向侧方伸出的区域的四角,分别设有第二连结部22。基板部分40相对于第一可动部14的矩形框状的第二部分30,具有在俯视(图中从Z轴方向上方观察的形态)的情况下小的相似的外形、和相同的厚度(图中Z轴方向尺寸),配置在由第二部分30包围的位置。基板部分40具有位于与第二部分30的面30a相同的一侧(图2中下侧)的矩形平面状的面40a (图2),在面40a的相反侧(图2中上侧)形成突出部分42。在基板部分40与第二部分30之间,沿与立方体形状的基板部分40的四边相当的外缘分别形成沿第一轴(X轴)方向或者第二轴(Y轴)方向延伸的狭缝44(图1、图3)。在沿第一轴(X轴)方向延伸的一对狭缝44与它们旁边的沿第二轴(Y轴)方向延伸的一对狭缝44之间,分别形成共计四个第二连结部22 (图3)。
[0028]四个第二连结部22分别在第一可动部14的第二部分30与第二可动部20的基板部分40之间,作为在其本身非变形时沿第一轴和第二轴所成的假想平面(XY平面)配置的弹性梁而起作用。作为弹性梁的第二连结部22不会容易地因与第一轴(X轴)平行的方向的力以及与第二轴(Y轴)平行的方向的力而变形(也就是说伸缩),另一方面,因与第三轴(Z轴)平行的方向的力、绕第一轴(X轴)的旋转方向的力、或者绕第二轴(Y轴)的旋转方向的力而弹性地产生梁倾倒那样的挠曲。通过这样的第二连结部22的作用,第二可动部20难以相对于第一可动部14在与第一轴(X轴)平行的方向以及与第二轴(Y轴)平行的方向上位移,另一方面,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。此外,在各个第二连结部22未挠曲的状态下,第二可动部20的面40a配置为与第一轴和第二轴所成的假想平面(XY平面)平行。
[0029]在该实施方式中,第二部分30、第二连结部22以及基板部分40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。在该构造体还增加通过螺栓34而一体地固定于第二部分30的第三部分32,也能够视为单一构造体。基板部分40和突出部分42也可以由相互相同的材料形成为一体,也可以相互分开地形成,而相互固定为一体。突出部分42在与基板部分40的面40a相反的一侧的面42a具备供力产生物体安装的多个安装孔46(图1、图3)。
[0030]在上述实施方式中,第二可动部20的基板部分40以及突出部分42的外观形成为立方体形状,但也可以具有圆柱状或其它的多棱柱状的外观。例如在第二可动部20是圆柱状的情况下,在其周围每隔中心角120度设置一个而形成共计三个圆弧状地延伸的狭缝44,从而能够在沿周向相邻的狭缝44之间形成共计三个第二连结部22。相对应地,第一可动部14的一体化所使用的螺栓34也能够在各个圆弧状狭缝44的中心附近的共计三个位置使用。并且,也可以构成为,在狭缝44内的任意的位置以不阻碍基板部分40和第二部分30的相对位移的程度将它们相互连结,在相邻的第二连结部22之间形成非贯通的槽而不是贯通的狭缝44。或者,第二连结部22也能够形成为在基板部分40与第二部分30之间延伸的隔膜状的形状。第一可动部14以及第二可动部20能够具有各种外观,相对应地能够在所希望位置形成所希望个数的第二连结部22,但优选,第二连结部22在第二可动部20相对于第一可动部14位移的期间、前者的面40a和后者的面32a在第一轴(X轴)方向以及第二轴(Y轴)方向上的位置关系不会变化那样的位置形成。这样,第二连结部22能够使第二可动部20相对于第一可动部14进行上述的三个自由度的弹性地位移即可,能够采用上述中的各种结构。
[0031]在图1?图3的实施方式中,在固定部12与第一可动部14之间,形成具有静电电容的第一间隙48 (图2)。第一检测部24通过检测第一间隙48的静电电容的变化,来对第一可动部14相对于固定部12的位移量进行检测。并且,在图1?图3的实施方式中,在第一可动部14与第二可动部20之间,形成具有静电电容的第二间隙50(图2)。第二检测部26通过检测第二间隙50的静电电容的变化,来对第二可动部20相对于第一可动部14的位移量进行检测。
[0032]参照图2以及图4?图7A详述第一检测部24的结构。其中,图5以及图6沿图4的线V-V切开六轴力传感器10进行表示。
[0033]固定部12具有从面12a向第三轴(Z轴)方向(图4中上方)分别突出的两个固定块52。各固定块52具有与面12a相比充分小的长方体形状,在空间36内配置在面12a的规定位置。一个固定块52具有沿第一轴和第三轴所成的假想平面(XZ平面)展开的第一固定面52a (图6)。另一个固定块52具有沿第二轴和第三轴所成的假想平面(YZ平面)展开的第一固定面52a(图6)。因此,一个固定块52的第一固定面52a和另一个固定块52的第一固定面52a沿相互以90度的角度交叉的方向延伸。
[0034]另一方面,第一可动部14具有从第一部分28的面28a向第三轴(Z轴)方向(图4中下方)分别突出的两个可动块54。各可动块54具有与面28a相比充分小的立方体形状,在空间36内配置在面28a的规定位置。一个可动块54在各个第一连结部18未挠曲的状态下,具有沿第一轴和第三轴所成的假想平面(XZ平面)展开的第一可动面54a。
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