力检测装置、机器人、电子部件输送装置及检查装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及力检测装置、W及使用了该力检测装置的机器人、电子部件输送装置、 电子部件检查装置及部件加工装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，W生产效率提高为目的，推进了工业用机器人向工厂等生产设施的引进。 该样的工业机器人具备能够相对于一轴或者多轴方向进行驱动的臂、W及安装于臂的前端 的手、部件检查用器具、部件输送用器具、部件加工用工具等末端执行器，能够执行部件的 组装作业、部件加工作业、部件检查作业等部件制造作业、W及部件输送作业等各种作业。
[0003] 在该样的工业用机器人中，在臂与末端执行器之间设有力检测装置。该力检测装 置具备根据被施加的外力来输出电荷的压电元件（电荷输出元件）、和将从该压电元件输 出的电荷转换为电压的转换电路（转换器），能够检测施加给压电元件的外力。工业用机器 人使用该样的力检测装置，来检测部件制造作业时或者部件输送作业时产生的外力，并基 于检测结果来控制臂W及末端执行器。其结果，工业用机器人能够正确地执行部件制造作 业或者部件输送作业等。
[0004] 作为该样的力检测装置，正广泛使用采用了水晶作为压电元件的水晶压电传感 器。犹豫水晶压电传感器具有较宽的动态范围、较高的刚性、较高的固有频率、W及较高的 承重性等优异的特性，所W被广泛地用于工业用机器人。
[0005] 在该样的水晶压电传感器中，由于从水晶输出的电荷微弱，所W因转换电路的漏 电流引起的输出漂移的影响不能够忽略。研究了用于减少该输出漂移的各种方法。例如， 在专利文献1公开了一种水晶压电传感器，该水晶压电传感器具备使用了具有与转换电路 的漏电流的特性相似的电流特性的二极管的反向偏压电路。专利文献1的水晶压电传感器 通过W与转换电路的漏电流大致相同的大小从二极管供给流通的方向相反的修正电流，来 减少输出漂移。
[0006] 另外，例如在专利文献2公开了一种具备一对基板（底板W及盖板）、和配置在该 一对基板之间且安装了多个压电元件的电路基板的力检测装置。若对上述基板施加外力， 则一对基板相对位移而对压电元件施加外力。通过使用来自该压电元件的输出，能够检测 一对基板间的外力。在使用了该样的压电元件的力检测装置中，首先，因外力引起的压电元 件的变形作为电荷被输出。该电荷通过将压电元件与转换电路电连接的布线而输入到转换 电路，通过转换电路被转换为电压并输出，并基于该电压对外力进行运算。
[0007] 专利文献1 ;日本特开平9 - 72757号公报 [000引专利文献2 :日本特开平11 - 148878号公报
[0009] 然而，在如上述专利文献1的水晶压电传感器那样，使用反向偏压电路的情况下， 由于需要二极管等追加部件，安装面积增大，所W小型化困难。另外，存在需要用于供给所 希望的修正电流的部件精度管理该一问题。
[0010] 另外，在上述专利文献2的力检测装置中，存在从压电元件输出的电荷（电流）在 电路基板上从将压电元件与转换电路电连接的布线，经由热焊接溶剂、抗蚀剂、垃圾、电路 基板的基材等向其他布线泄漏的情况。在该样的力检测装置的压电元件中，由于从压电元 件输出的电荷微弱，所W不能够忽略因泄漏（漏电流）引起的输出漂移的影响，由此，存在 力检测的精度降低该一问题。
【发明内容】
[0011] 本发明是为了解决上述的课题的至少一部分而完成的，能够作为W下的方式或者 应用例实现。
[001引[应用例^
[0013] 本应用例所涉及的力检测装置的特征在于，具备：第一基部；第一元件W及第二 元件，将根据外力而输出的电荷转换为电压，并根据上述电压来检测上述外力；W及第二基 部，在该第二基部与上述第一基部之间，至少设置上述第一元件W及上述第二元件，上述第 一元件W及上述第二元件W相对于上述第一基部和上述第二基部倾斜或者垂直的方式配 置，具有根据上述外力而输出的电荷的极化轴，并被配置成上述第一元件输出的电荷的极 化轴与上述第二元件输出的电荷的极化轴彼此朝向相反方向。
[0014] 由此，虽然从第一元件输出的电压所包含的输出漂移的符号与从第二元件输出的 电压所包含的输出漂移的符号一致，但能够使包含于从第一元件输出的电压并与根据外力 从第一元件输出的电荷的积蓄量成比例的电压分量（真值）的符号与包含于从第二元件输 出的电压并与根据外力从第二元件输出的电荷的积蓄量成比例的电压分量（真值）的符号 相反。因此，通过使用从第一元件输出的电压、和从第二元件输出的电压来计算外力，能够 在减少从第一元件W及第二元件输出的电压所包含的输出漂移的同时，检测外力。结果，能 够提高力检测装置的检测精度W及检测分辨率。并且，由于不需要反向偏压电路那样的用 于减少输出漂移的电路，所W能够使力检测装置小型化。
[001引[应用例引
[0016] 在本应用例所涉及的力检测装置中，优选取得从上述第一元件W及上述第二元件 输出的上述电压的差量。
[0017] 由此，能够减少起因于输出漂移的检测误差。
[001引[应用例引
[0019] 在本应用例所涉及的力检测装置中，优选在上述第一元件W及上述第二元件中， 上述第一元件的上述极化轴与上述第二元件的上述极化轴在同一轴上。
[0020] 由此，能够在进一步减少输出漂移的同时，检测外力。
[00川应用例句
[0022] 在本应用例所涉及的力检测装置中，优选上述第一元件W及上述第二元件通过将 与地连接的多个接地电极层、和具有根据上述外力而输出的电荷的极化轴的H个传感器层 叠而构成，上述H个传感器各自的上述极化轴彼此正交。
[0023] 由此，力检测装置能够检测六个轴力（X、y、Z轴方向的并进力分量W及绕X、y、Z 轴的旋转力分量）。
[0024] [应用例引
[00巧]在本应用例所涉及的力检测装置中，优选在将上述H个传感器的层叠方向设为Y 轴方向、与上述y轴方向正交并且彼此正交的方向分别设为a轴方向、目轴方向的情况 下，上述H个传感器中的一个是根据向上述a轴方向的上述外力而输出上述电荷的a轴 用传感器，上述H个传感器中的一个是根据向上述目轴方向的上述外力而输出上述电荷 的目轴用传感器，上述H个传感器中的一个是根据向上述Y轴方向的上述外力而输出上 述电荷的Y轴用传感器。
[0026] 由此，第一元件W及第二元件能够根据H个轴力（x、y、z轴方向的并进力分量）来 输出电荷。
[0027] [应用例6]
[0028] 优选本应用例所涉及的力检测装置具有两个上述第一元件、和两个上述第二元 件，一个上述第一元件W及一个上述第二元件的上述a轴用传感器的上述极化轴的方向 与另一个上述第一元件W及另一个上述第二元件的上述a轴用传感器的上述极化轴的方 向朝向相反方向，上述一个第一元件W及上述一个第二元件的上述Y轴用传感器的上述 极化轴的方向与上述另一个第一元件W及上述另一个第二元件的上述Y轴用传感器的上 述极化轴的方向朝向相反方向。
[0029] 由此，能够基于从第一元件W及第二元件输出的电压，在减少输出漂移的同时，检 测六个轴力。
[0030] [应用例7]
[0031] 在本应用例所涉及的力检测装置中，优选上述H个传感器的每个具有：第一压电 体层，其具有第一晶轴；第二压电体层，其与上述第一压电体层对置设置，且具有第二晶轴； W及输出电极层，其设在上述第一压电体层与上述第二压电体层之间，上述第一压电体层 的上述第一晶轴的方向与上述第二压电体层的上述第二晶轴的方向朝向相反方向。
[0032] 由此，能够使从输出电极层输出的电荷增加。
[003引[应用例8]
[0034] 在本应用例所涉及的力检测装置中，优选上述第一压电体层W及上述第二压电体 层由水晶构成。
[0035] 由此，能够构成具有较宽的动态范围、较高的刚性、较高的固有频率、较高的承重 性等优异的特性的压电体层。
[003引[应用例9]
[0037] 在本应用例所涉及的力检测装置中，优选上述第一元件W及上述第二元件在上述 第一基部或者上述第二基部的周向W等角度间隔配置。
[00測 由此，能够无偏差地检测外力。
[003引[应用例10]
[0040] 本应用例所涉及的机器人的特征在于，具备：至少一个臂连结体，其具有多个臂， 将上述多个臂的相邻的臂彼此W转动自如的方式连结而成；末端执行器，其设在上述臂连 结体的前端侧；W及力检测装置，其设在上述臂连结体与上述末端执行器之间，并检测上述 末端执行器被施加的外力，上述力检测装置具备：第一基部；第一元件W及第二元件，将根 据外力而输出的电荷转换为电压，并根据上述电压来检测上述外力；W及第二基部，在该第 二基部与上述第一基部之间至少设置上述第一元件W及上述第二元件，上述第一元件W及 上述第二元件W相对于上述第一基部和上述第二基部倾斜或者垂直的方式配置，具有根据 上述外力而输出的电荷的极化轴，被配置成上述第一元件输出的电荷的极化轴与上述第二 元件输出的电荷的极化轴彼此朝向相反方向。
[0041] 由此，能够反馈力检测装置检测出的外力，更精密地执行作业。另外，根据力检测 装置检测出的外力，能够检测末端执行器对障碍物的接触等。因此，能够容易地进行在W往 的位置控制中困难的障碍物回避动作、对象物损伤回避动作等，能够更安全地执行作业。并 且，由于不需要反向偏压电路那样的用于减少输出漂移的电路，所W能够使力检测装置小 型化。因此，能够使机器人小型化。
[004引[应用例11]
[0043] 本应用例所涉及的电子部件输送装置的特征在于，具备；把持部，其把持电子部 件；W及力检测装置，其检测上述把持部被施加的外力，上述力检测装置具备：第一基部； 第一元件W及第二元件，将根据外力而输出的电荷转换为电压，并根据上述电压来检测上 述外力；W及第二基部，在该第二基部与上述第一基部之间至少设置上述第一元件W及上 述第二元件，上述第一元件W及上述第二元件W相对于上述第一基部和上述第二基部倾斜 或者垂直的方式配置，具有根