传感器设备、力检测装置、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的制造方法_5

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,在 模拟电路基板4的供加压螺栓71贯通的部分(贯通孔),例如通过嵌合而固定有由树脂材 料等绝缘材料构成的管43。
[0243] 另外,如图14所示,与传感器设备6A连接的模拟电路基板4具备;将从传感器设 备6A的电荷输出元件10a输出的电荷Qyl转换成电压Vyl的转换输出电路90a ;将从电荷 输出元件10a输出的电荷Qzl转换成电压化1的转换输出电路90b 及将从电荷输出元 件10a输出的电荷Qxl转换成电压Vxl的转换输出电路90c。
[0244] 与传感器设备6B连接的模拟电路基板4具备;将从传感器设备6B的电荷输出元 件10a输出的电荷Qy2转换成电压Vy2的转换输出电路90a;将从电荷输出元件10a输出 的电荷Qz2转换成电压Vz2的转换输出电路90b 及将从电荷输出元件10a输出的电荷 Qx2转换成电压Vx2的转换输出电路90c。
[0245] 与传感器设备6C连接的模拟电路基板4具备;将从传感器设备6C的电荷输出元 件10a输出的电荷Qy3转换成电压Vy3的转换输出电路90a;将从电荷输出元件10a输出 的电荷Qz3转换成电压Vz3的转换输出电路90b 及将从电荷输出元件10a输出的电荷 Qx3转换成电压Vx3的转换输出电路90c。
[0246] 与传感器设备6D连接的模拟电路基板4具备;将从传感器设备6D的电荷输出元 件10a输出的电荷Qy4转换成电压Vy4的转换输出电路90a ;将从电荷输出兀件10a输出 的电荷Qz4转换成电压Vz4的转换输出电路90b 及将从电荷输出元件10a输出的电荷 Qx4转换成电压Vx4的转换输出电路90c。
[0247] 另外,如图12所示,在第一基部2与第二基部3之间,在与第一基部2上的设置有 模拟电路基板4的位置不同的位置,设置有与模拟电路基板4连接的数字电路基板5。如 图14所示,数字电路基板5具备外力检测电路40,上述外力检测电路40具有;与转换输出 电路(转换电路)90a、9化、90c连接的AD转换器401 及与AD转换器401连接的运算部 (运算电路)402。
[0248] 其中,作为上述第一基部2、第二基部3、模拟电路基板4的各元件W及各配线W外 的部位、数字电路基板5的各元件W及各配线W外的部位的构成材料,各自没有特别地限 定,例如,能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。
[0249] 另外,第一基部2、第二基部3分别由外形呈板状的部件构成,但并不限定于此,例 如,也可W构成为;一基部由呈板状的部件构成,另一基部由呈块状的部件构成。
[0巧0] <传感器设备>
[0巧1] 接下来,对传感器设备6进行详细说明。
[0252] 如图12、图13所示,传感器设备6A被第一基部2的4个凸部21中的1个凸部21 的顶面231 W及与该顶面231对置的内壁面331夹持。与该传感器设备6A相同,由与上述 不同的1个凸部21的顶面231 W及与该顶面231对置的内壁面331夹持传感器设备6B。 另外,由与上述不同的1个凸部21的顶面231 W及与该顶面231对置的内壁面331夹持传 感器设备6C。并且,由与上述不同的1个凸部21的顶面231 W及与该顶面231对置的内壁 面331夹持传感器设备抓。
[0253] 其中,在W下,将各传感器设备6A?抓被第一基部2 W及第二基部3夹持的方向 称为"夹持方向SD"。另外,也将各传感器设备6A?6D中的传感器设备6A被夹持的方向 称为"第一夹持方向",将传感器设备6B被夹持的方向称为"第二夹持方向",将传感器设备 6C被夹持的方向称为"第=夹持方向",并将传感器设备6D被夹持的方向称为"第四夹持方 向"。
[0巧4] 其中,在本实施方式中,如图12所示,传感器设备6设置于模拟电路基板4的第二 基部3 (侧壁33)侧,但是传感器设备6也可W设置于模拟电路基板4的第一基部2侦U。
[0巧5] 另外,如图13所示,传感器设备6A及传感器设备6B、与传感器设备6C及传感器 设备抓相对于沿着第一基部2的02轴的中屯、轴271对称地配置。目P,传感器设备6A? 抓绕第一基部2的中屯、272等角度间隔地配置。通过该样地配置传感器设备6A?抓,能 够无偏颇地检测外力。
[0256] 此外,传感器设备6A?抓的配置并不限定于图示的样子,但是优选传感器设备 6A?抓被配置于在从第二基部3的上表面321观察时与第二基部3的中屯、部(中屯、272) 尽可能分离的位置。由此,能够稳定地检测施加于力检测装置1C的外力。
[0巧7] 另外,在本实施方式中,传感器设备6A?抓全部W朝向相同的方向的状态搭载, 但是传感器设备6A?抓的朝向也可W各自不同。
[025引如图12所示,该样配置的传感器设备6具有;电荷输出元件10a ;化及收纳电荷输 出元件10a的外壳60。另外,在本实施方式中,传感器设备6A?抓是相同的结构。
[0巧9] <电荷输出元件>
[0%0] W下,对该传感器设备6所具备的电荷输出元件10a进行详述。其中,在后面对收 容电荷输出元件10a的外壳进行详述。
[0261] 电荷输出元件10a具有根据施加于力检测装置1C的外力、即根据施加于第一基部 2或者第二基部3的至少一方的基部的外力来输出电荷的功能。
[0262] 其中,由于传感器设备6A?抓所具备的各电荷输出元件10a是相同的结构,所W W 1个电荷输出元件10a为中屯、进行说明。
[026引如图15所示,传感器设备6所具备的电荷输出元件10a具有港地电极层11 ;第 一传感器12 ;第二传感器13 及第S传感器14。
[0264] 第一传感器12具有根据外力(剪切力)来输出电荷化(电荷化1、化2、化3、化4 中的任一个)的功能。第二传感器13具有根据外力(压缩/拉伸力)来输出电荷化(电 荷化1、化2、化3、化4)的功能。第S传感器14根据外力(剪切力)来输出电荷Qy (电荷 Qyl、Qy2、Qy3、Qy4)。
[02化]另外,对于传感器设备6所具备的电荷输出元件10a而言,接地电极层11与各传 感器12、13、14交替地平行地层叠。W下,将该层叠的方向称为"层叠方向LD"。该层叠方 向LD成为与上表面321的法线化2(或者下表面221的法线化1)正交的方向。另外,层叠 方向LD与夹持方向SD平行。
[0%6] 另外,电荷输出元件10a的形状虽然没有特别地限定,但是在本实施方式中,在从 相对于各侧壁33的内壁面331垂直的方向观察时,呈四边形。此外,作为各电荷输出元件 10a的其他的外形形状,例如,能够举出五边形等其他的多边形、圆形、楠圆形等。
[0%7] W下,对接地电极层11、第一传感器12、第二传感器13 W及第=传感器14进行详 述。
[026引接地电极层11是与地(基准电位点)连接的电极。构成接地电极层11的材料虽 然没有特别地限定,但是例如优选为金、铁、侣、铜、铁、镶或者包含它们的合金。在该些材 料中,尤其优选使用作为铁合金的不诱钢。由不诱钢构成的接地电极层11具有优良的耐久 性W及耐腐蚀性。
[0269] 第一传感器12具有根据与层叠方向LD(第一夹持方向)正交的方向、即与法线 化2(法线化1)的方向相同方向的第一检测方向的外力(剪切力)来输出电荷化的功能。 良P,第一传感器12构成为根据外力来输出正电荷或者负电荷。
[0270] 第一传感器12具有;第一压电体层(第一检测板)121 ;与第一压电体层121对置 地设置的第二压电体层(第一检测板)123 ; W及设置在第一压电体层121与第二压电体层 123之间的输出电极层122。
[0271] 第一压电体层121由Y型切割水晶板构成,并具有相互正交的结晶轴亦即X轴、y 轴、Z轴。y轴是沿着第一压电体层121的厚度方向的轴,X轴是沿着图15中的纸面深度方 向的轴,Z轴是沿着图15中的上下方向的轴。
[0272] 在W下,将上述图示的各箭头的前端侧作为"+ (正)",将基端侧作为"一(负)"从 而对它们进行说明。另外,将与X轴平行的方向称为"X轴方向",将与y轴平行的方向称为 "y轴方向",并将与Z轴平行的方向称为"Z轴方向"。此外,后述的第二压电体层123、第S 压电体层131、第四压电体层133、第五压电体层141 W及第六压电体层143也是同样的。
[0273] 由水晶构成的第一压电体层121具有宽动态范围、高刚性、高固有频率、高耐负载 性等优良的特性。另外,Y型切割水晶板相对于沿着其面方向的外力(剪切力)产生电荷。
[0274] 而且,在对第一压电体层121的表面施加沿着X轴的正方向的外力(剪切力)的 情况下,根据压电效应,在第一压电体层121内感应电荷。其结果是,在第一压电体层121 的输出电极层122侧表面附近聚集正电荷,在第一压电体层121的接地电极层11侧表面附 近聚集负电荷。同样,在对第一压电体层121的表面施加沿着X轴的负方向的外力的情况 下,在第一压电体层121的输出电极层122侧表面附近聚集负电荷,在第一压电体层121的 接地电极层11侧表面附近聚集正电荷。
[0275] 第二压电体层123也由Y型切割水晶板构成,并具有相互正交的结晶轴亦即X轴、 y轴、Z轴。y轴是沿着第二压电体层123的厚度方向的轴,X轴是沿着图15中的纸面深度 方向的轴,Z轴是沿着图15中的上下方向的轴。
[0276] 由水晶构成的第二压电体层123也与第一压电体层121相同,具有宽动态范围、高 刚性、高固有频率、高耐负载性等优良的特性,由于是Y型切割水晶板,从而相对于沿着其 面方向的外力(剪切力)产生电荷。
[0277] 而且,在对第二压电体层123的表面施加沿着X轴的正方向的外力(剪切力)的 情况下,根据压电效应,在第二压电体层123内感应电荷。其结果是,在第二压电体层123 的输出电极层122侧表面附近聚集正电荷,在第二压电体层123的接地电极层11侧表面附 近聚集负电荷。同样,在对第二压电体层123的表面施加沿着X轴的负方向的外力的情况 下,在第二压电体层123的输出电极层122侧表面附近聚集负电荷,在第二压电体层123的 接地电极层11侧表面附近聚集正电荷。
[027引输出电极层122具有将在第一压电体层121内化及第二压电体层123内产生的正 电荷或者负电荷作为电荷化而输出的功能。如上所述,在对第一压电体层121的表面或者 第二压电体层123的表面施加沿着X轴的正方向的外力的情况下,在输出电极层122附近 聚集正电荷。其结果是,从输出电极层122输出正的电荷化。另一方面,在对第一压电体 层121的表面或者第二压电体层123的表面施加沿着X轴的负方向的外力的情况下,在输 出电极层122附近聚集负电荷。其结果是,从输出电极层122输出负的电荷化。
[0279] 另外,对于形成第一传感器12具有第一压电体层121和第二压电体层123的结构 而言,与仅由第一压电体层121及第二压电体层123中的一方和输出电极层122构成的情 况相比,能够使聚集于输出电极层122附近的正电荷或者负电荷增加。其结果是,能够使从 输出电极层122输出的电荷化增加。其中,后述的第二传感器13、第=传感器14也是同样 的。
[0280] 另外,优选输出电极层122的大小在第一压电体层121 W及第二压电体层123的 大小W上。在输出电极层122比第一压电体层121或者第二压电体层123小的情况下,第 一压电体层121或者第二压电体层123的一部分不与输出电极层122接触。因此,存在在 第一压电体层121或者第二压电体层123内产生的电荷的一部分无法从输出电极层122输 出的情况。其结果是,从输出电极层122输出的电荷化会减少。其中,后述的输出电极层 132、142也是同样的。
[0281] 第二传感器13具有根据外力(压缩/拉伸力)来输出电荷化的功能。目P,第二 传感器13构成为;根据压缩力来输出正电荷,根据拉伸力来输出负电荷。
[0282] 第二传感器13具有;第=压电体层(第=检测板)131 ;与第=压电体层131对置 地设置的第四压电体层(第=检测板)133; W及设置在第=压电体层131与第四压电体层 133之间的输出电极层132。
[0283] 第S压电体层131由X型切割水晶板构成,并具有相互正交的X轴、y轴、Z轴。X 轴是沿着第=压电体层131的厚度方向的轴,y轴是沿着图15中的上下方向的轴,Z轴是沿 着图15中的纸面深度方向的轴。
[0284] 而且,在对第S压电体层131的表面施加平行于X轴的压缩力的情况下,根据压电 效应,在第=压电体层131内感应电荷。其结果是,在第=压电体层131的输出电极层132 侧表面附近聚集正电荷,在第=压电体层131的接地电极层11侧表面附近聚集负电荷。同 样,在对第=压电体层131的表面施加平行于X轴的拉伸力的情况下,在第=压电体层131 的输出电极层132侧表面附近聚集负电荷,在第=压电体层131的接地电极层11侧表面附 近聚集正电荷。
[0285] 第四压电体层133也由X型切割水晶板构成,并具有相互正交的X轴、y轴、Z轴。 X轴是沿着第四压电体层133的厚度方向的轴,y轴是沿着图15中的上下方向的轴,Z轴是 沿着图15中的纸面深度方向的轴。
[0286] 而且,在对第四压电体层133的表面施加平行于X轴的压缩力的情况下,根据压电 效应,在第四压电体层133内感应电荷。其结果是,在第四压电体层133的输出电极层132 侦懐面附近聚集正电荷,在第四压电体层133的接地电极层11侧表面附近聚集负电荷。同 样,在对第四压电体层133的表面施加平行于X轴的拉伸力的情况下,在第四压电体层133 的输出电极层132侧表面附近聚集负电荷,在第四压电体层133的接地电极层11侧表面附 近聚集正电荷。
[0287] 输出电极层132具有将在第S压电体层131内W及第四压电体层133内产生的正 电荷或者负电荷作为电荷化而输出的功能。如上所述,在对第=压电体层131的表面或者 第四压电体层133的表面施加平行于X轴的压缩力的情况下,在输出电极层132附近聚集 正电荷。其结果是,从输出电极层132输出正的电荷化。另一方面,在对第=压电体层131 的表面或者第四压电体层133的表面施加平行于X轴的拉伸力的情况下,在输出电极层132 附近聚集负电荷。其结果是,从输出电极层132输出负的电荷化。
[028引第=传感器14具有根据与层叠方向LD (第二夹持方向)正交且与第一传感器12 输出电荷化时所作用的外力的第一检测方向交叉的第二检测方向的外力(剪切力)来输 出电荷Qy的功能。目P,第=传感器14构成为根据外力来输出正电荷或者负电荷。
[0289] 第=传感器14具有;第五压电体层(第二检测板)141 ;与第五压电体层141对置 地设置的第六压电体层(第二检测板)143 ; W及设置在第五压电体层141与第六压电体层 143之间的输出电极层142。
[0290] 第五压电体层141由Y型切割水晶板构成,并具有相互正交的结晶轴亦即X轴、y 轴、Z轴。y轴是沿着第五压电体层141的厚度方向的轴,X轴是沿着图15中的上下方向的 轴,Z轴是沿着图15中的纸面深度方向的轴。
[0291] 由水晶构成的第五压电体层141具有宽动态范围、高刚性、高固有频率、高耐负载 性等优良的特性。另外,Y型切割水晶板相对于沿着其面方向的外力(剪切力)产生电荷。
[0292] 而且,在对第五压电体层141的表面施加沿着X轴的正方向的外力的情况下,根据 压电效应,在第五压电体层141内感应电荷。其结果是,在第五压电体层141的输出电极层 142侧表面附近聚集正电荷,在第五压电体层141的接地电极层11侧表面附近聚集负电荷。 同样,在对第五压电体层141的表面施加沿着X轴的负方向的外力的情况下,在第五压电 体层141的输出电极层142侧表面附近聚集负电荷,在第五压电体层141的接地电极层11
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