传感器元件、力检测装置、机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置。
【背景技术】
[0002]近年来，以提高生产效率为目的，不断将工业用机器人导入工厂等的生产施设。这种工业机器人具备:能够相对于I个轴向或者多个轴向进行驱动的臂；以及安装于臂的前端的机械手、部件检查用器具、部件输送用器具、部件加工用工具等的末端执行器，并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、以及部件输送作业等各种作业。
[0003]在这种工业用机器人中，在臂与末端执行器之间设置有力检测装置。该力检测装置具备:根据被施加的外力而输出电荷的压电元件(电荷输出元件)、和将从上述压电元件输出的电荷转换为电压的转换电路(转换器)，其能够检测施加于压电元件的外力。工业用机器人使用这种力检测装置，对部件制造作业时或者部件输送作业时所产生的外力进行检测，并基于检测结果，控制臂以及末端执行器。其结果是，工业用机器人能够准确地执行部件制造作业或者部件输送作业等。
[0004]作为这种力检测装置，广泛使用作为压电元件使用了水晶的水晶式压电传感器(例如，参照专利文献I)。该专利文献I所记载的水晶式压电传感器具有宽动态范围、高刚性、高固有频率、高抗负载性等优秀的特性，因此被广泛使用于工业用机器人。
[0005]专利文献1:日本特开2013 - 101020号公报
[0006]然而，在这种水晶式压电元件中，由于从水晶输出的电荷较微弱，所以无法忽略由于温度变化而产生的输出漂移的影响。特别是即便在未施加有上述外力的情况下，也有可能由于因温度变化引起的热膨胀或者热收缩而在水晶产生应力。由于该应力，在水晶式压电元件中，即便在未施加有上述外力的情况下，也有可能检测到电荷。
[0007]这样，在现有的水晶式压电元件中，存在由于温度变化的影响而产生检测精度降低的不良的可能性。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供能够抑制或者防止因温度变化引起的不良的传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置。
[0009]这种目的是通过下述的本发明的应用例而实现的。
[0010]应用例I
[0011]本发明的传感器元件的特征在于，具有:
[0012]X切割板；
[0013]第IY切割板，其以上述X切割板的晶轴z与该第IY切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0014]第2Y切割板，其以上述第IY切割板的上述晶轴X与该第2Υ切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0015]层叠体，其具备多个电极层，并具备沿该层叠体的厚度方向的侧面，该多个电极层包括设置在上述切割板之间的内部电极层；以及
[0016]多个侧面端子，它们被设置在上述层叠体的侧面，并包括与各上述内部电极层连接的侧面端子，
[0017]将上述多个侧面端子设置在以上述X切割板的上述晶轴ζ为法线的上述侧面。
[0018]由此，即便在各侧面端子发生热变形(热膨胀或者热收缩)的情况下，也能够防止或者抑制作为外力而进行不必要的检测，即，能够进一步提高检测精度，而不会对于X切割板的压电效果带来影响。
[0019]应用例2
[0020]在本发明的传感器元件中，优选各上述侧面端子连接有上述层叠体的厚度方向的多个内部电极。
[0021]由此，能够一并与多个内部电极电连接。
[0022]应用例3
[0023]在本发明的传感器元件中，优选上述层叠体的上述侧面具备两对对置的对置面，
[0024]设置在一方的上述对置面的侧面端子的个数与设置在另一方的上述对置面的侧面端子的个数相等。
[0025]由此，能够减少传感器元件的侧面端子的配设方向上的机械强度的偏差。其结果是，即便各侧面端子发生热变形，也能够有效地防止或者减少在层叠体产生扭转等的情况。
[0026]应用例4
[0027]在本发明的传感器元件中，优选上述多个侧面端子由输出上述X切割板中产生的电荷的第I侧面端子、输出上述第IY切割板中产生的电荷的第2侧面端子、输出上述第2Υ切割板中产生的电荷的第3侧面端子、以及将上述层叠体接地的第4侧面端子构成，在两对对置面中的I对对置面上，在一方的对置面上设置有两个侧面端子，在另一方的对置面上设置有两个侧面端子。
[0028]由此，能够更可靠地减少传感器元件的侧面端子的配设方向上的机械强度的差巳升。
[0029]应用例5
[0030]在本发明的传感器元件中，优选上述X切割板被设置在上述第IY切割板与上述第2Υ切割板之间。
[0031]由此，能够以更高灵敏度来检测沿厚度方向被施加的(承受的)外力(压缩/拉伸力)。
[0032]应用例6
[0033]在本发明的传感器元件中，优选上述层叠体分别包括多张上述X切割板、上述第IY切割板以及上述第Ti切割板。
[0034]由此，通过使输出的电荷更多，能够实现传感器元件的检测精度的提高。
[0035]应用例7
[0036]本发明的传感器元件的特征在于，具有:
[0037]X切割板；第IY切割板，其以上述X切割板的晶轴y与该第IY切割板的晶轴z正交的方式配置；第Ti切割板，其以上述第IY切割板的上述晶轴Z与该第2Y切割板的晶轴Z正交的方式配置；层叠体，其具备多个电极层，并具备沿该层叠体的厚度方向的侧面，该多个电极层包括设置在上述切割板彼此之间的内部电极层；以及
[0038]多个侧面端子，它们被设置在上述层叠体的侧面，并包括与各上述电极层连接的侧面端子，
[0039]将上述多个侧面端子设置在除了以上述X切割板的上述晶轴y为法线的面之外的区域。
[0040]由此，即便在各侧面端子发生热变形(热膨胀或者热收缩)的情况下，也能够防止或者抑制作为外力而进行不必要的检测，即，能够进一步提高检测精度，而不会对X切割板的压电效果带来影响。
[0041]应用例8
[0042]本发明的传感器元件的特征在于，
[0043]在将相互正交的3个轴设为A轴、B轴以及C轴时，具有:
[0044]X切割板，其根据沿上述A轴方向的外力而输出电荷；第IY切割板，其根据沿上述B轴方向的外力而输出电荷；第2￥切割板，其以相对于上述第IY切割板，绕该第IY切割板的厚度方向的轴旋转了 90°的状态而配置，并根据沿上述C轴方向的外力来输出电荷；层叠体，其具备多个电极层，并具备沿该层叠体的厚度方向的侧面，该多个电极层包括设置在上述切割板彼此之间的内部电极层；以及
[0045]多个侧面端子，它们被设置在上述层叠体的侧面，并包括与各上述内部电极层连接的侧面端子，
[0046]将上述多个侧面端子中的与上述X切割板接触的上述侧面端子设置在因其热变形而使上述X切割板沿上述B轴方向被施加的外力比沿上述C轴方向被施加的外力小这一区域。
[0047]由此，即便在各侧面端子发生热变形(热膨胀或者热收缩)的情况下，也能够防止或者抑制作为外力而进行不必要的检测，即，能够进一步提高检测精度，而不会对于X切割板的压电效果带来影响。
[0048]应用例9
[0049]本发明的力检测装置的特征在于，具备:
[0050]如下的传感器元件；以及
[0051 ] 基于从上述传感器元件输出的电压来检测上述外力的外力检测电路，
[0052]其中，所述传感器元件的特征在于，具有:
[0053]X切割板；第IY切割板，其以上述X切割板的晶轴z与晶轴X正交的方式配置；第Ti切割板，其以上述第IY切割板的上述晶轴X与晶轴X正交的方式配置；层叠体，其具备多个电极层，并具备沿上述层叠体的厚度方向的侧面，该多个电极层包括设置在上述切割板彼此之间的内部电极层；以及
[0054]多个侧面端子，它们被设置在上述层叠体的侧面，并包括与各上述内部电极层连接的侧面端子，
[0055]将上述多个侧面端子设置在以上述X切割板的上述晶轴z为法线的上述侧面。
[0056]由此，能够得到与本发明的传感器元件相同的效果，并且能够基于从传感器元件输出的电荷来检测外力。
[0057]应用例10
[0058]在本发明的力检测装置中，优选设置有3个以上上述传感器元件。
[0059]由此，在设置有3个以上传感器元件的状态下，能够实现力检测装置的检测精度的提闻。
[0060]应用例11
[0061]本发明的机器人的特征在于，具备:
[0062]至少一个臂连结体，其具有多条臂，并通过将上述多条臂的相邻的上述臂彼此以能够转动的方式连结而形成；
[0063]末端执行器，其被设置在上述臂连结体的前端侧；以及
[0064]力检测装置，其被设置在上述臂连结体与上述末端执行器之间，并检测施加于上述末端执行器的外力，
[0065]上述力检测装置的特征在于，具备:
[0066]如下的传感器元件；以及
[0067]基于从上述传感器元件输出的电压来检测上述外力的外力检测电路，
[0068]其中，所述传感器元件的特征在于，具有:
[0069]X切割板；
[0070]第IY切割板，其以上述X切割板的晶轴z与该第IY切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0071]第Ti切割板，其以上述第IY切割板的上述晶轴X与该第Ti切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0072]层叠体，其具备多个电极层，并具备沿该层叠体的厚度方向的侧面，该多个电极层包括设置在上述切割板之间的内部电极层；以及
[0073]多个侧面端子，它们被设置在上述层叠体的侧面，并包括与各上述内部电极层连接的侧面端子，
[0074]将上述多个侧面端子设置在以上述X切割板的上述晶轴z为法线的上述侧面。
[0075]由此，能够得到与上述本发明的传感器元件相同的效果。而且，对力检测装置检测出的外力进行反馈，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测末端执行器向障碍物的接触等。因此，能够容易地进行在现有的位置控制中难以实现的障碍物避免动作、对象物损伤避免动作等，从而能够更安全地执行作业。
[0076]应用例12
[0077]本发明的电子部件输送装置的特征在于，具备:
[0078]把持部，其把持电子部件；以及
[0079]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0080]上述力检测装置的特征在于，具备:
[0081]如下的传感器元件；以及
[0082]基于从上述传感器元件输出的电压来检测上述外力的外力检测电路，
[0083]其中，上述传感器元件的特征在于，具有:
[0084]X切割板；
[0085]第IY切割板，其以上述X切割板的晶轴z与该第IY切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0086]第Ti切割板，其以上述第IY切割板的上述晶轴X与该第Ti切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0087]层叠体，其具备多个电极层，并具备沿该层叠体的厚度方向的侧面，该多个电极层包括设置在上述切割板之间的内部电极层；以及
[0088]多个侧面端子，它们被设置在上述层叠体的侧面，并包括与各上述内部电极层连接的侧面端子，
[0089]将上述多个侧面端子设置在以上述X切割板的上述晶轴z为法线的上述侧面。
[0090]由此，能够得到与上述本发明的传感器元件相同的效果。而且，对力检测装置检测出的外力进行反馈，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部向障碍物的接触等。因此，能够容易地进行在现有的位置控制中难以实现的障碍物避免动作、对象物损伤避免动作等，从而能够更安全地执行电子部件输送作业。
[0091]应用例13
[0092]本发明的电子部件检查装置的特征在于，具备:
[0093]把持部，其把持电子部件；
[0094]检查部，其检查上述电子部件；以及
[0095]力检测装置，其检测施加于上述把持部的外力，
[0096]上述力检测装置的特征在于，具备:
[0097]如下的传感器元件；以及
[0098]基于从上述传感器元件输出的电压来检测上述外力的外力检测电路，
[0099]其中，传感器元件的特征在于，具有:
[0100]X切割板；
[0101]第IY切割板，其以上述X切割板的晶轴z与该第IY切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0102]第Ti切割板，其以上述第IY切割板的上述晶轴X与该第Ti切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0103]层叠体，其具备多个电极层，并具备沿该层叠体的厚度方向的侧面，该多个电极层包括设置在上述切割板之间的内部电极层；以及
[0104]多个侧面端子，它们被设置在上述层叠体的侧面，并包括与各上述内部电极层连接的侧面端子，
[0105]将上述多个侧面端子设置在以上述X切割板的上述晶轴z为法线的上述侧面。
[0106]由此，能够得到与上述本发明的传感器元件相同的效果。而且，对力检测装置检测出的外力进行反馈，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部向障碍物的接触等。因此，能够容易地进行在现有的位置控制中难以实现的障碍物避免动作、对象物损伤避免动作等，从而能够更安全地执行电子部件检查作业。
[0107]应用例14
[0108]本发明的部件加工装置的特征在于，具备:
[0109]工具位移部，其安装工具并使该工具位移；以及
[0110]力检测装置，其检测施加于上述工具的外力，
[0111]上述力检测装置的特征在于，具备:
[0112]如下的传感器元件；以及
[0113]基于从上述传感器元件输出的电压来检测上述外力的外力检测电路，
[0114]所述传感器元件的特征在于，具有:
[0115]X切割板；
[0116]第IY切割板，其以上述X切割板的晶轴z与该第IY切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0117]第Ti切割板，其以上述第IY切割板的上述晶轴X与该第Ti切割板的晶轴X正交的方式配置；
[0118]层叠体，其具备多个电极层，并具备沿该层叠体的厚度方向的侧面，该多个电极层包括设置在上述切割板之间的内部电极层；以及
[0119]多个侧面端子，它们被设置在上述层叠体的侧面，并