CN104236757B - 力检测装置、机械手和电子部件搬运装置 - Google Patents

力检测装置、机械手和电子部件搬运装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够使装置小型化且使力检测的精度提高的力检测装置、机械手、电子部件搬运装置、电子部件检查装置、部件加工装置以及移动体。本发明的力检测装置具备第一基板、第二基板、设置于上述第一基板与上述第二基板之间的电路基板、以及搭载于上述电路基板且根据外力输出信号的元件，在上述电路基板的配置有上述元件的部位形成有孔，在上述第一基板设置有第一凸部，其插入上述孔且朝向上述元件突出。另外，从相对于上述第一基板而垂直的方向观察，上述元件配置于上述第一凸部内。

Description

力检测装置、机械手和电子部件搬运装置
技术领域
本发明涉及力检测装置、机械手、电子部件搬运装置、电子部件检查装置、部件加工装置以及移动体。
背景技术
近年来，以提高生产效率为目的，针对工厂等生产施设的工业用机械手的引入正在推进。这样的工业机械手具备能够相对于一个或多个轴向而驱动的臂和安装于臂前端侧的手部、部件检查用器具或者部件搬运用器具等末端执行器，能够执行部件的组装作业、部件加工作业等部件制造作业、部件搬运作业以及部件检查作业等。
在这样的工业用机械手中，例如，在臂与末端执行器之间设置有力检测装置。作为用于工业用机械手的力检测装置，使用例如专利文献1所公开的那样的力检测装置。专利文献1所记载的力检测装置具备一对基板、和设置于该一对基板之间且具有结晶圆板的元件。另外，对元件施加增压。若对上述基板施加外力，则一对基板相对移位，通过元件来检测作用于一对基板之间的力。在使用这样的具有结晶圆板的元件的力检测装置中，将因外力而产生的结晶圆板的变形转换为电压而输出。
专利文献1：日本特开平4-231827号公报
然而，在以往的力检测装置中，包括将从结晶圆板输出的电荷转换为电压的电路等的电路基板设置于一对基板的外侧，因此，存在装置整体大型化之类的问题。
因此，为了解决这样的问题，实现装置整体的小型化，考虑将电路基板设置于一对基板之间，在该电路基板上搭载元件。
然而，由于在按压板与元件之间夹设有电路基板，所以电路基板成为缓冲材，使施加于元件的力分散，由此，无法对元件施加充分的增压，另外，存在力检测的精度降低之类的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供能够使装置小型化并且使力检测的精度提高的力检测装置、机械手、电子部件搬运装置、电子部件检查装置、部件加工装置以及移动体。
本发明为了解决上述的课题的至少一部分而产生，作为以下的方式或者应用例而实现。
本发明的力检测装置的特征在于，具备：第一基板；第二基板；电路基板，其设置于上述第一基板与上述第二基板之间；以及元件，其搭载于上述电路基板且根据外力输出信号，在上述电路基板的配置有上述元件的部位形成有孔，在上述第一基板设置有第一凸部，上述第一凸部插入上述孔且朝向上述元件突出。
由此，由于电路基板设置于第一基板与第二基板之间，所以能够使装置小型化。
另外，能够通过第一凸部与第二基板不经由电路基板而夹持元件。由此，能够防止电路基板成为缓冲部件而使施加于元件的力分散的情况，因此，能够对元件充分地施加增压，另外，能够使力检测的精度提高。
在本发明的力检测装置中，优选从与上述第一基板垂直的方向观察，上述元件配置于上述第一凸部内。
由此，在进行力检测时，由于施加于第一基板或者第二基板的外力施加于元件整体，所以与该外力施加于元件的一部分的情况相比较，能够得到较大的检测信号，因此，能够进行更高精度的力检测。
在本发明的力检测装置中，优选上述元件由上述第一凸部与上述第二基板所夹持。
由此，能够对元件施加增压，因此，能够检测正反两方向的力。
在本发明的力检测装置中，优选上述元件由上述第一凸部与上述第二基板而增压。
由此，能够检测正反两方向的力。
在本发明的力检测装置中，优选上述第二基板的与上述第一基板对置的面是平面。
由此，在制造时不需要第二基板与元件之间的对位，能够容易地制造力检测装置。
在本发明的力检测装置中，优选具有第二凸部，上述第二凸部设置于上述第二基板且朝向上述元件突出，上述元件配置于上述第一凸部与上述第二凸部之间。
由此，能够通过第一凸部与第二凸部且不经由电路基板而夹持元件。由此，能够防止电路基板成为缓冲部件而使施加于元件的力分散的情况，因此，能够对元件充分地施加增压，另外，能够使力检测的精度提高。
在本发明的力检测装置中，优选从与上述第一基板垂直的方向观察，上述元件配置于上述第二凸部内。
由此，在进行力检测时，由于施加于第一基板或者第二基板的外力施加于元件整体，因此与该外力施加于元件的一部分的情况相比较，能够得到较大的检测信号，因此，能够进行更高精度的力检测。
在本发明的力检测装置中，优选上述元件由上述第一凸部与上述第二凸部所夹持。
由此，能够对元件施加增压，因此，能够检测正反两方向的力。
在本发明的力检测装置中，优选具备供上述元件配置且具有凹部的第一部件和对上述凹部进行密封的第二部件。
由此，使耐气性、耐水性提高。即，通过第一部件以及第二部件，能够保护元件，从而能够提供可靠性高的力检测装置。
在本发明的力检测装置中，优选上述第一凸部与上述第一部件抵接。
由此，能够通过第一凸部与第二基板经由第一部件而夹持元件，从而能够对元件施加增压，因此，能够检测正反两方向的力。
在本发明的力检测装置中，优选在上述第一部件设置有与上述元件以及上述电路基板电连接的端子。
由此，能够通过简易的结构而使元件与电路基板电连接，因此，能够减少力检测装置的制造时的麻烦、时间、成本。
在本发明的力检测装置中，优选具有多个上述元件，上述各元件以沿上述第一基板或者上述第二基板的周向等角度间隔的方式配置。
由此，能够不偏离地检测外力，从而能够进行更高精度的力检测。
在本发明的力检测装置中，优选上述第一基板与上述第二基板以使上述第一凸部成为内侧且使上述第一基板的表面与上述第二基板的表面隔开间隔的方式对置。
由此，能够通过第一凸部与第二基板不经由电路基板而将施加于第一基板或者第二基板的外力施加于元件。由此，能够防止电路基板成为缓冲部件而使施加于元件的力分散的情况，因此，能够对元件充分地施加增压，另外，能够使力检测的精度提高。
在本发明的力检测装置中，优选上述孔是贯穿上述电路基板的通孔。
由此，能够通过第一凸部与第二基板且不经由电路基板而夹持元件。由此，能够防止电路基板成为缓冲部件而使施加于元件的力分散的情况，因此，能够对元件充分地施加增压，另外，能够使力检测的精度提高。
本发明的机械手的特征在于，具备：臂；末端执行器，其设置于上述臂；以及力检测装置，其设置于上述臂与上述末端执行器之间且对施加于上述末端执行器的外力进行检测，上述力检测装置具备：第一基板；第二基板；电路基板，其设置于上述第一基板与上述第二基板之间；以及元件，其搭载于上述电路基板且根据外力输出信号，在上述电路基板的配置有上述元件的部位形成有孔，在上述第一基板设置有第一凸部，上述第一凸部插入上述孔且朝向上述元件突出。
由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置所检测出的外力，从而能够更加精密地执行作业。另外，通过力检测装置所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，能够容易地进行以往的位置控制中困难的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，从而能够更安全地执行作业。
本发明的电子部件搬运装置的特征在于，具备：把持部，其把持电子部件；和力检测装置，其对施加于上述把持部的外力进行检测，上述力检测装置具备：第一基板；第二基板；电路基板，其设置于上述第一基板与上述第二基板之间；以及元件，其搭载于上述电路基板且根据外力输出信号，在上述电路基板的配置有上述元件的部位形成有孔，在上述第一基板设置有第一凸部，上述第一凸部插入上述孔且朝向上述元件突出。
由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置所检测出的外力，从而能够更加精密地执行作业。另外，通过力检测装置所检测出的外力，能够检测把持部对障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中困难的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，从而能够更安全地执行电子部件搬运作业。
本发明的电子部件检查装置的特征在于，具备：把持部，其把持电子部件；检查部，其检查上述电子部件；以及力检测装置，其对施加于上述把持部的外力进行检测，上述力检测装置具备：第一基板；第二基板；电路基板，其设置于上述第一基板与上述第二基板之间；以及元件，其搭载于上述电路基板且根据外力输出信号，在上述电路基板的配置有上述元件的部位形成有孔，在上述第一基板设置有第一凸部，上述第一凸部插入上述孔且朝向上述元件突出。
由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈力检测装置所检测出的外力，从而能够更加精密地执行作业。另外，通过力检测装置所检测出的外力，能够检测把持部对障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中困难的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，从而能够更安全地执行电子部件检查作业。
本发明的部件加工装置的特征在于，具备：工具移位部，其安装工具且使上述工具位移；和力检测装置，其对施加于上述工具的外力进行检测，上述力检测装置具备：第一基板；第二基板；电路基板，其设置于上述第一基板与上述第二基板之间；以及元件，其搭载于上述电路基板且根据外力输出信号，在上述电路基板的配置有上述元件的部位形成有孔，在上述第一基板设置有第一凸部，上述第一凸部插入上述孔且朝向上述元件突出。
由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，部件加工装置通过反馈力检测装置所检测出的外力，能够更加精密地执行部件加工作业。另外，通过力检测装置所检测出的外力，能够检测把持部对障碍物的接触等。因此，能够在工具与障碍物等接触的情况下紧急停止，从而能够执行更安全的部件加工作业。
本发明的移动体的特征在于，具备：动力部，其供给用于移动的动力；以及力检测装置，其对由上述移动所产生的外力进行检测，上述力检测装置具备：第一基板；第二基板；电路基板，其设置于上述第一基板与上述第二基板之间；以及元件，其搭载于上述电路基板且根据外力输出信号，在上述电路基板的配置有上述元件的部位形成有孔，在上述第一基板设置有第一凸部，上述第一凸部插入上述孔且朝向上述元件突出。
由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，力检测装置能够对因伴随着移动产生的振动、加速度等而产生的外力进行检测，从而移动体能够执行姿势控制、振动控制以及加速控制等的控制。
附图说明
图1是表示本发明的力检测装置的第一实施方式的剖视图。
图2是图1所示的力检测装置的俯视图。
图3是概略地表示图1所示的力检测装置的电路图。
图4是概略地表示图1所示的力检测装置的电荷输出元件的剖视图。
图5是表示本发明的力检测装置的第二实施方式的剖视图。
图6是图5所示的力检测装置的俯视图。
图7是表示本发明的力检测装置的第三实施方式的俯视图。
图8是图7中的A-A线的剖视图。
图9是概略地表示图7所示的力检测装置的电路图。
图10是表示使用本发明的力检测装置的单臂机械手的一例的图。
图11是表示使用本发明的力检测装置的多臂机械手的一例的图。
图12是表示使用本发明的力检测装置的电子部件检查装置以及电子部件搬运装置的一例的图。
图13是表示使用本发明的力检测装置的电子部件搬运装置的一例的图。
图14是表示使用本发明的力检测装置的部件加工装置的一例的图。
图15是表示使用本发明的力检测装置的移动体的一例的图。
具体实施方式
以下，基于附图所示的优选实施方式，对本发明的力检测装置、机械手、电子部件搬运装置、电子部件检查装置、部件加工装置以及移动体详细地进行说明。
第一实施方式
图1是表示本发明的力检测装置的第一实施方式的剖视图。图2是图1所示的力检测装置的俯视图。图3是概略地表示图1所示的力检测装置的电路图。图4是概略地表示图1所示的力检测装置的电荷输出元件的剖视图。
此外，以下，为了方便说明，将图1中的上侧称为“上”或者“上方”，将图1中的下侧称为“下”或者“下方”。
图1以及图2所示的力检测装置1具有检测外力（包括力矩）的功能，即、对沿相互正交的三个轴（α（X）轴、β（Y）轴、γ（Z）轴）而施加的外力进行检测的功能。
力检测装置1具备：第一基板2；第二基板3，其从第一基板2隔开规定的间隔而配置且与第一基板2对置；模拟电路基板（电路基板）4，其设置于第一基板2与第二基板3之间；数字电路基板5，其设置于第一基板2与第二基板3之间且与模拟电路基板4电连接；传感器设备6，其搭载于模拟电路基板且具有根据施加的外力而输出信号的电荷输出元件（元件）10以及收纳电荷输出元件10的封装体60；以及两个增压螺栓（固定部件）71。
如图3所示，模拟电路基板4具备转换输出电路90a，其将从搭载的传感器设备6的电荷输出元件10输出的电荷Qx转换为电压Vx；转换输出电路90b，其将从电荷输出元件10输出的电荷Qz转换为电压Vz；以及转换输出电路90c，其将从电荷输出元件10输出的电荷Qy转换为电压Vy。另外，数字电路基板5具备对施加的外力进行检测的外力检测电路40。该数字电路基板5配置于比模拟电路基板4更靠近第一基板2侧，即、配置于模拟电路基板4与第一基板之间。
如图1所示，传感器设备6配置于模拟电路基板4的靠第二基板3侧的面，且被设置于第一基板2的后述的凸部（第一凸部）21与第二基板3夹持。即，电荷输出元件10经由封装体60而被凸部21与第二基板3夹持、增压。此外，虽然可以将第一基板2与第二基板3中的任意一个作为施力侧的基板，但在本实施方式中，将第二基板3作为施力侧的基板进行说明。另外，电荷输出元件10也可以配置于模拟电路基板4的靠第一基板2侧的面。
第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4以及数字电路基板5的形状分别没有特别地限定，但在本实施方式中，在第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4以及数字电路基板5的俯视中，它们的外形形状呈圆形。另外，作为在第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4以及数字电路基板5的俯视中的上述的其他的外形形状，例如可举出四边形、五边形等多边形以及椭圆形等。另外，作为第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4的各元件以及各布线以外的部位、数字电路基板5的各元件以及各布线以外的部位的构成材料，分别没有特别地限定，例如能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。
＜电荷输出元件（元件）＞
电荷输出元件10具有的功能是分别根据沿相互正交的三个轴（α（X）轴、β（Y）轴、γ（Z）轴）施加（受到）的外力而输出三种电荷Qx、Qy、Qz。
电荷输出元件10的形状没有特别地限定，但在本实施方式中，在俯视第一基板2，即、从垂直于第一基板2的方向观察，呈四边形。另外，电荷输出元件10在俯视中的上述其他的外形形状例如可举出五边形等其他的多边形、圆形以及椭圆形等。
如图4所示，电荷输出元件10具有与地线（基准电位点）相接的四个接地电极层11、根据与β轴平行的外力（剪切力）而输出电荷Qy的第一传感器12、根据与γ轴平行的外力（压缩／拉伸力）而输出电荷Qz的第二传感器13、以及根据与α轴平行的外力（剪切力）而输出电荷Qx的第三传感器14，接地电极层11与各传感器12、13、14交互地层叠。此外，在图4中，将接地电极层11以及传感器12、13、14的层叠方向作为γ轴方向，将与γ轴方向正交且相互正交的方向分别作为α轴方向、β轴方向。
在图示的结构中，从图4中的下侧按照第一传感器12、第二传感器13、第三传感器14的顺序层叠，但本发明并不局限于此。传感器12、13、14的层叠顺序是任意的。
接地电极层11是与地线（基准电位点）相接的电极。构成接地电极层11的材料没有特别地限定，优选例如金、钛、铝、铜、铁或含有它们的合金。在这些之中特别优选使用作为铁合金的不锈钢的材料。由不锈钢构成的接地电极层11具有良好的耐久性以及耐腐蚀性。
第一传感器12具有根据沿β轴施加（受到）的外力（剪切力）而输出电荷Qy的功能。第一传感器12构成为：根据沿β轴的正方向施加的外力而输出正电荷，根据沿β轴的负方向施加的外力而输出负电荷。
第一传感器12具有第一压电体层121，其具有第一结晶轴CA1；第二压电体层123，其与第一压电体层121对置地设置且具有第二结晶轴CA2；以及输出电极层122，其设置于第一压电体层121与第二压电体层123之间且输出电荷Q。
第一压电体层121由具有在β轴的负方向上定向的第一结晶轴CA1的压电体构成。在相对于第一压电体层121的表面施加沿着β轴的正方向的外力的情况下，由于压电效果而在第一压电体层121内感应出电荷。其结果，在第一压电体层121的靠输出电极层122侧表面附近聚集正电荷，且在第一压电体层121的靠接地电极层11侧表面附近聚集负电荷。相同地，在相对于第一压电体层121的表面施加沿着β轴的负方向的外力的情况下，在第一压电体层121的靠输出电极层122侧表面附近聚集负电荷，且在第一压电体层121的靠接地电极层11侧表面附近聚集正电荷。
第二压电体层123由具有在β轴的正方向上定向的第二结晶轴CA2的压电体构成。在相对于第二压电体层123的表面施加沿着β轴的正方向的外力的情况下，由于压电效果而在第二压电体层123内感应出电荷。其结果，在第二压电体层123的靠输出电极层122侧表面附近聚集正电荷，且在第二压电体层123的靠接地电极层11侧表面附近聚集负电荷。相同地，在相对于第二压电体层123的表面施加沿着β轴的负方向的外力的情况下，在第二压电体层123的靠输出电极层122侧表面附近聚集负电荷，且在第二压电体层123的靠接地电极层11侧表面附近聚集正电荷。
这样，第一压电体层121的第一结晶轴CA1朝向与第二压电体层123的第二结晶轴CA2的方向相反的方向。由此，与通过第一压电体层121或者第二压电体层123的仅其中一个和输出电极层122而构成第一传感器12的情况相比较，能够使输出电极层122附近聚集的正电荷或者负电荷增加。其结果，能够使从输出电极层122输出的电荷Q增加。
此外，作为第一压电体层121以及第二压电体层123的构成材料，可举出：水晶、黄晶、钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅（PZT：Pb（Zr，Ti）O3）、铌酸锂、钽酸锂等。在这些之中特别优选水晶。因为由水晶构成的压电体层具有动态范围广、刚性高、固有振动频率高、耐负载性高等的优越特性。另外，像第一压电体层121以及第二压电体层123那样，相对于沿着层的表面方向的外力（剪切力）而产生电荷的压电体层能够由Y切割水晶构成。
输出电极层122具有将在第一压电体层121内以及第二压电体层123内产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qy而输出的功能。如上述的那样，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β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，正电荷Qy从输出电极层122输出。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β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，负电荷Qy从输出电极层122输出。
另外，优选输出电极层122的宽度在第一压电体层121以及第二压电体层123的宽度以上。在输出电极层122的宽度比第一压电体层121或者第二压电体层123窄的情况下，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，存在无法将在第一压电体层121或者第二压电体层123所产生的电荷的一部分从输出电极层122输出的情况。其结果，导致从输出电极层122输出的电荷Qy减少。此外，后述的输出电极层132、142也如此。
第二传感器13具有根据沿γ轴施加（受到）的外力（压缩／拉伸力）而输出电荷Qz的功能。第二传感器13构成为：根据与γ轴平行的压缩力而输出正电荷，且根据与γ轴平行的拉伸力而输出负电荷。
第二传感器13具有第三压电体层131，其具有第三结晶轴CA3；第四压电体层133，其与第三压电体层131对置地设置且具有第四结晶轴CA4；以及输出电极层132，其设置于第三压电体层131与第四压电体层133之间且输出电荷Qz。
第三压电体层131由具有在γ轴的正方向上定向的第三结晶轴CA3的压电体构成。在相对于第三压电体层131的表面施加与γ轴平行的压缩力的情况下，通过压电效果而在第三压电体层131内感应出电荷。其结果，在第三压电体层131的靠输出电极层132侧表面附近聚集正电荷，且在第三压电体层131的靠接地电极层11侧表面附近聚集负电荷。相同地，在相对于第三压电体层131的表面施加与γ轴平行的拉伸力的情况下，在第三压电体层131的靠输出电极层132侧表面附近聚集负电荷，且在第三压电体层131的靠接地电极层11侧表面附近聚集正电荷。
第四压电体层133由具有在γ轴的负方向上定向的第四结晶轴CA4的压电体构成。在相对于第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的压缩力的情况下，通过压电效果而在第四压电体层133内感应出电荷。其结果，在第四压电体层133的靠输出电极层132侧表面附近聚集正电荷，且在第四压电体层133的靠接地电极层11侧表面附近聚集负电荷。相同地，在相对于第四压电体层133的表面而施加与γ轴平行的拉伸力的情况下，在第四压电体层133的靠输出电极层132侧表面附近聚集负电荷，在第四压电体层133的靠接地电极层11侧表面附近聚集正电荷。
作为第三压电体层131以及第四压电体层133的构成材料，能够使用与第一压电体层121以及第二压电体层123相同的构成材料。另外，像第三压电体层131以及第四压电体层133那样，相对于与层的表面方向垂直的外力（压缩／拉伸力）而产生电荷的压电体层能够由X切割水晶构成。
输出电极层132具有将在第三压电体层131内以及第四压电体层133内所产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qz而输出的功能。如上述的那样，在对第三压电体层131的表面或者第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的压缩力的情况下，在输出电极层132附近聚集正电荷。其结果，正电荷Qz从输出电极层132输出。另一方面，在对第三压电体层131的表面或者第四压电体层133的表面施加与γ轴平行的拉伸力的情况下，在输出电极层132附近聚集负电荷。其结果，负电荷Qz从输出电极层132输出。
第三传感器14具有根据沿α轴施加（受到）的外力（剪切力）而输出电荷Qx的功能。第三传感器14构成为：根据沿α轴的正方向施加的外力而输出正电荷，且根据沿α轴的负方向施加的外力而输出负电荷。
第三传感器14具有第五压电体层141，其具有第五结晶轴CA5；第六压电体层143，其与第五压电体层141对置地设置且具有第六结晶轴CA6；以及输出电极层142，其设置于第五压电体层141与第六压电体层143之间且输出电荷Qx。
第五压电体层141由具有在α轴的负方向上定向的第五结晶轴CA5的压电体构成。在相对于第五压电体层141的表面施加沿着α轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果而在第五压电体层141内感应出电荷。其结果，在第五压电体层141的靠输出电极层142侧表面附近聚集正电荷，且在第五压电体层141的靠接地电极层11侧表面附近聚集负电荷。相同地，在相对于第五压电体层141的表面而施加沿着α轴的负方向的外力的情况下，在第五压电体层141的靠输出电极层142侧表面附近聚集负电荷，且在第五压电体层141的靠接地电极层11侧表面附近聚集正电荷。
第六压电体层143由具有在α轴的正方向上定向的第六结晶轴CA6的压电体构成。在相对于第六压电体层143的表面施加沿着α轴的正方向的外力的情况下，通过压电效果而在第六压电体层143内感应出电荷。其结果，在第六压电体层143的靠输出电极层142侧表面附近聚集正电荷，且在第六压电体层143的靠接地电极层11侧表面附近聚集负电荷。相同地，在相对于第六压电体层143的表面而施加沿着α轴的负方向的外力的情况下，在第六压电体层143的靠输出电极层142侧表面附近聚集负电荷，且在第六压电体层143的靠接地电极层11侧表面附近聚集正电荷。
作为第五压电体层141以及第六压电体层143的构成材料，能够使用与第一压电体层121以及第二压电体层123相同的构成材料。另外，像第五压电体层141以及第六压电体层143那样，相对于沿着层的表面方向的外力（剪切力）而产生电荷的压电体层与第一压电体层121以及第二压电体层123相同，能够由Y切割水晶构成。
输出电极层142具有将在第五压电体层141内以及第六压电体层143内所产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qx而输出的功能。如上述的那样，在对第五压电体层141的表面或者第六压电体层143的表面施加沿着α轴的正方向的外力的情况下，在输出电极层142附近聚集正电荷。其结果，正电荷Qx从输出电极层142输出。另一方面，在对第五压电体层141的表面或者第六压电体层143的表面施加沿着α轴的负方向的外力的情况下，在输出电极层142附近聚集负电荷。其结果，负电荷Qx从输出电极层142输出。
这样，第一传感器12、第二传感器13以及第三传感器14以使各传感器的力检测方向相互正交的方式层叠。由此，各传感器能够根据相互正交的力的成分而分别感应电荷。因此，电荷输出元件10能够根据沿着三个轴（α（X）轴、β（Y）轴、γ（Z）轴）的外力而分别输出三种电荷Qx、Qy、Qz。
＜传感器设备＞
传感器设备6具有上述电荷输出元件10和收纳电荷输出元件10的封装体60。
封装体60具有基部（第一部件）61，其具有凹部611；以及盖体（第二部件）62，其与该基部61接合。电荷输出元件10设置于基部61的凹部611，该基部61的凹部611由盖体62密封。由此，能够保护电荷输出元件10，从而能够提供可靠性高的力检测装置1。此外，电荷输出元件10的上表面与盖体62接触。另外，封装体60的盖体62配置于上侧，即、第二基板3侧，基部61配置于下侧，即、第一基板2侧，该基部61固定于模拟电路基板4。通过该结构，基部61和盖体62由凸部21与第二基板3夹持、增压，从而通过该基部61与盖体62来对电荷输出元件10进行夹持、增压。
另外，作为基部61的构成材料并没有特别地限定，例如，能够使用陶瓷等绝缘性材料等。另外，作为盖体62的构成材料并没有特别地限定，例如，能够使用不锈钢等各种金属材料等。此外，基部61的构成材料与盖体62的构成材料可以相同，另外也可以不同。
另外，封装体60的形状并没有特别地限定，但在本实施方式中，在第一基板2的俯视中呈四边形。此外，封装体60在俯视中的上述的其他的形状可举出：例如五边形等其他的多边形、圆形以及椭圆形等。另外，在封装体60的形状为多边形的情况下，例如，其角部可以是圆角，另外，也可以是斜切角。
另外，在本实施方式中，盖体62呈板状，其中央部625与外周部626之间的部位弯曲，从而中央部625朝向第二基板3而突出。中央部625的形状并没有特别地限定，但在本实施方式中，第一基板2的俯视中呈与电荷输出元件10相同的形状，即、四边形。此外，盖体62的中央部625的上表面以及下面都是平面。
另外，在封装体60的基部61的下表面的端部设置有多个与电荷输出元件10电连接的端子63。各端子63分别与模拟电路基板4电连接，由此，使电荷输出元件10与模拟电路基板4电连接。此外，端子63的个数并没有特别地限定，但在本实施方式中为四个，即、端子63分别设置于基部61的四个角部。
＜转换输出电路＞
在电荷输出元件10连接有转换输出电路90a、90b、90c。转换输出电路90a具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qx转换为电压Vx的功能。转换输出电路90b具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qz转换为电压Vz的功能。转换输出电路90c具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qy转换为电压Vy的功能。由于转换输出电路90a、90b、90c是相同的，所以以下，以转换输出电路90c为代表进行说明。
转换输出电路90c具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qy转换为电压Vy而输出电压Vy的功能。转换输出电路90c具有运算放大器91、电容器92以及开关元件93。运算放大器91的第一输入端子（负输入）与电荷输出元件10的输出电极层122连接，运算放大器91的第二输入端子（正输入）与地线（基准电位点）相接。另外，运算放大器91的输出端子与外力检测电路40连接。电容器92在运算放大器91的第一输入端子与输出端子之间连接。开关元件93在运算放大器91的第一输入端子与输出端子之间连接，且与电容器92并联。另外，开关元件93与驱动电路（未图示）连接，且开关元件93根据来自驱动电路的开/关信号，执行开关动作。
在开关元件93断开的情况下，从电荷输出元件10输出的电荷Qy存储于具有电容量C1的电容器92，且作为电压Vy而输出至外力检测电路40。接下来，在开关元件93连通的情况下，电容器92的两端子之间短路。其结果，存储于电容器92的电荷Qy放电而成为0库伦，且输出至外力检测电路40的电压V成为0伏。将开关元件93成为连通的状态称为使转换输出电路90c复位。此外，从理想的转换输出电路90c输出的电压Vy与从电荷输出元件10输出的电荷Qy的积蓄量成正比。
开关元件93例如为MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor金属氧化物半导体场效应晶体管）等半导体开关元件。由于半导体开关元件与机械式开关相比是小型以及轻型的，所以对力检测装置1的小型化以及轻型化有利。以下，作为代表例，对使用MOSFET作为开关元件93的情况进行说明。
开关元件93具有漏电极、源电极以及栅电极。开关元件93的漏电极或者源电极的一方与运算放大器91的第一输入端子连接，漏电极或者源电极的另一方与运算放大器91的输出端子连接。另外，开关元件93的栅电极与驱动电路（未图示）连接。
可以在各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93连接相同的驱动电路，也可以分别连接不同的驱动电路。从驱动电路向各开关元件93输入全部同步的开/关信号。因此，各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93的动作同步。即，各转换输出电路90a、90b、90c的开关元件93的开/关的时刻一致。
＜外力检测电路＞
外力检测电路40具有基于从转换输出电路90a输出的电压Vx、从转换输出电路90b输出的电压Vz、以及从转换输出电路90c输出的电压Vy对施加的外力进行检测的功能。外力检测电路40具有与转换输出电路90a、90b、90c连接的AD转换器401、和与AD转换器401连接的运算部402。
AD转换器401具有将电压Vx、Vy、Vz从模拟信号向数字信号转换的功能。通过AD转换器401而进行了数字转换的电压Vx、Vy、Vz被输入至运算部402。
即，在施加使第一基板2以及第二基板3的相对位置在α（X）轴方向上相互偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vx。相同地，在施加使第一基板2以及第二基板3的相对位置在β（Y）轴方向上相互偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vy。另外，在施加使第一基板2以及第二基板3的相对位置在γ（Z）轴方向上相互偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vz。
运算部402对被数字转换的电压Vx、Vy、Vz进行例如消除各转换输出电路90a、90b、90c之间的灵敏度之差的修正等各种处理。而且，运算部402输出与从电荷输出元件10输出的电荷Qx、Qy、Qz的积蓄量成正比的三个信号。由于这三个信号与施加于电荷输出元件10的三个轴向力（剪切力以及压缩／拉伸力）对应，所以力检测装置1能够检测施加于电荷输出元件10的三个轴向力。
如图1以及图2所示，在该力检测装置1中，在第一基板2设置有凸部（第一凸部）21。该第一基板2与第二基板3以使凸部21成为内侧且使第一基板2的面与第二基板3的面隔开间隔的方式对置。此外，凸部21的上表面（与第二基板3对置的面）211是平面。该凸部21可以与第一基板2一体地形成，另外也可以由单独部件形成。此外，凸部21的构成材料没有特别地限定，例如能够使用与第一基板2相同的材料。
另外，凸部21的位置没有特别地限定，但在本实施方式中，凸部21配置于第一基板2的中央部。
另外，凸部21的形状并没有特别地限定，但在本实施方式中，在第一基板2的俯视中，凸部21的形状呈与电荷输出元件10相同的形状，即、四边形。此外，作为凸部21的俯视的上述其他的形状，例如可举出：四边形、五边形等多边形以及椭圆形等。
另外，在模拟电路基板4的配置有电荷输出元件10的部位，即、中央部形成有供凸部21插入的孔41。该孔41是贯穿模拟电路基板4的通孔。孔41的形状没有特别地限定，但在本实施方式中，在第一基板2的俯视中，孔41的形状呈与凸部21相同的形状，即、四边形。此外，将模拟电路基板4支承于凸部21。
相同地，在数字电路基板5的配置有电荷输出元件10的部位，即，中央部形成有供凸部21插入的孔51。孔51的形状没有特别地限定，但在本实施方式中，在第一基板2的俯视中，孔51的形状呈与凸部21相同的形状，即、四边形。此外，将数字电路基板5支承于凸部21。
此外，在模拟电路基板4形成有供两个增压螺栓71插通的两个孔42，相同地，在数字电路基板5形成有供两个增压螺栓71插通的两个孔52。
凸部21插入模拟电路基板4的孔41以及数字电路基板5的51，且朝向电荷输出元件10突出。而且，传感器设备6被凸部21与第二基板3夹持，由此，电荷输出元件10经由封装体60被凸部21与第二基板3夹持。此外，第二基板3的下表面（与第一基板2对置的面）36是平面，该下表面36与传感器设备6的盖体62的中央部抵接，凸部21的上表面211与基部61抵接。
另外，凸部21的尺寸没有特别地限定，但在第一基板2的俯视中，凸部21的面积优选在电荷输出元件10的面积以上，更优选比电荷输出元件10的面积大。此外，在图示的结构中，凸部21的面积比电荷输出元件10的面积更大。而且，在第一基板2的俯视中（从与第一基板2垂直的方向观察），电荷输出元件10配置于凸部21内，另外，电荷输出元件10的中心线与凸部21的中心线一致。在该情况下，在第一基板2的俯视中，只要电荷输出元件10不从凸部21露出即可。由此，能够对电荷输出元件10整体施加增压，另外，在进行力检测时，能够对电荷输出元件10整体施加外力，从而能够进行精度更高的力检测。
另外，第一基板2与第二基板3通过两个增压螺栓71来固定。此外，在允许两个固定对象物的相互的规定量的移动的同时进行通过增压螺栓71进行的“固定”。具体而言，通过两个增压螺栓71，在允许第一基板2与第二基板3相互在第二基板3的表面方向的规定量的移动的同时对第一基板2与第二基板3进行固定。此外，这在其他的实施方式中也相同。
各增压螺栓71分别以其头部715在第二基板3侧的方式配置，从形成于第二基板3的孔35插入，并插通模拟电路基板4的孔42以及数字电路基板5的孔52，其外螺纹716与形成于第一基板2的内螺纹25旋合。而且，通过各增压螺栓71对电荷输出元件10施加规定大小的Z轴方向（参照图4）的压力，即、增压。此外，上述增压的大小并没有特别地限定，可以适当地设定。
另外，各增压螺栓71的位置并没有特别地限定，但在本实施方式中，各增压螺栓71以沿第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4以及数字电路基板5的周向等角度间隔（180°间隔）的方式，即、以在第二基板3的俯视中隔着电荷输出元件10而对置的方式配置。由此，能够平衡地固定第一基板2与第二基板3，另外，能够平衡地对各电荷输出元件10施加增压。此外，增压螺栓71的个数并不局限于两个，例如，也可以是三个以上。
此外，作为各增压螺栓71的构成材料并没有特别地限定，例如，能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。
如以上说明的那样，根据该力检测装置1，由于模拟电路基板4以及数字电路基板5设置于第一基板2与第二基板3之间，所以能够使装置小型化。
另外，通过凸部21与第二基板3，能够不经由模拟电路基板4以及数字电路基板5而夹持传感器设备6，即、能够经由封装体60而夹持电荷输出元件10。由此，能够对电荷输出元件10充分地施加增压，另外，能够使力检测的精度提高。
另外，由于封装体60的盖体62的中央部625朝向第二基板3突出，所以即使第二基板3的下表面36是平面，也能够对电荷输出元件10充分地施加增压，另外，在力检测时，能够防止难以施加外力的情况。而且，由于第二基板3的下表面36是平面，所以在制造时不需要进行第二基板3与电荷输出元件10的对位，从而能够容易地制造力检测装置1。
＜第二实施方式＞
图5是表示本发明的力检测装置的第二实施方式的剖视图。图6是图5所示的力检测装置的俯视图。
此外，以下，为了方便说明，将图5中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”。
以下，以与上述第一实施方式的不同点为中心对第二实施方式进行说明，对相同的事项省略说明。
如图5所示，在第二实施方式的力检测装置1中，在第二基板3也设置有凸部（第二凸部）31。凸部31配置于与电荷输出元件10对应的位置，且朝向电荷输出元件10突出。另外，凸部31的下表面（与第一基板2对置的面）311是平面。该凸部31可以与第二基板3一体地形成，另外，也可以形成为单独部件。此外，凸部31的构成材料没有特别地限定，例如，能够使用与第二基板3相同的材料。
另外，凸部31的形状并没有特别地限定，但在本实施方式中，在第一基板2的俯视中，凸部31的形状呈与电荷输出元件10相同的形状，即、四边形。此外，作为凸部31的俯视中的上述的其他的形状，例如可举出：四边形、五边形等多边形以及椭圆形等。
传感器设备6配置于凸部21与凸部31之间，凸部31的下表面311与盖体62抵接，凸部21的上表面211与基部61抵接。即，传感器设备6由凸部21与凸部31夹持，由此，电荷输出元件10经由封装体60而由凸部21与凸部31夹持。
另外，凸部31的尺寸并没有特别地限定，但在第一基板2的俯视中，凸部31的面积优选在电荷输出元件10的面积以上，更优选比电荷输出元件10的面积大。此外，在图示的结构中，凸部31的面积比电荷输出元件10的面积更大。而且，在第一基板2的俯视中（从与第一基板2垂直的方向观察），电荷输出元件10配置在凸部31内，另外，电荷输出元件10的中心线与凸部21的中心线一致。在该情况下，只要电荷输出元件10在第一基板2的俯视中不从凸部31露出即可。由此，能够对电荷输出元件10整体施加增压，另外，在进行力检测时，对电荷输出元件10整体施加外力，从而能够进行精度更高的力检测。
根据该力检测装置1，能够得到与上述的第一实施方式相同的效果。
第三实施方式
图7是表示本发明的力检测装置的第三实施方式的俯视图。图8是图7中的A-A线的剖视图。图9是概略地表示图7所示的力检测装置的电路图。
以下，以与上述的第一实施方式的不同点为中心对第三实施方式进行说明，对相同的事项省略说明。
图7以及图8所示的第三实施方式的力检测装置1具有检测外力（包括力矩）的功能，即、检测六个轴向力（x、y、z轴方向的平移力成分（剪切力）以及绕x、y、z轴的旋转力成分（力矩））的功能。
如图7以及图8所示，力检测装置1具有四个传感器设备6和四个增压螺栓71。各传感器设备6的位置并没有特别地限定，但本实施方式中，各传感器设备6，即、各电荷输出元件10以沿第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4的周向等角度间隔（90°间隔）的方式配置。由此，能够没有偏差地检测外力。而且，能够检测六个轴向力。另外，在本实施方式中，各电荷输出元件10全部朝向相同的方向，但并不局限于此。
另外，在第一基板2以与各传感器设备6对应的方式设置有四个凸部21。此外，由于该凸部21在第一实施方式已经说明，所以省略其说明。
此外，传感器设备6的个数并不局限于上述四个，例如也可以是两个、三个或者五个以上。其中，传感器设备6的个数优选为多个，更优选为三个以上。此外，若力检测装置1至少具有三个传感器设备6，则能够检测六个轴向力。在传感器设备6为三个的情况下，由于传感器设备6的个数少，所以能够使力检测装置1轻型化。另外，由于在传感器设备6如图示的那样为四个的情况下，通过后述的非常简单的运算而能够求出六个轴向力，所以能够使运算部402简单化。
＜转换输出电路＞
如图9所示，各电荷输出元件10分别与转换输出电路90a、90b、90c连接。各转换输出电路90a、90b、90c与上述的第一、第二实施方式的转换输出电路90相同，所以省略其说明。
＜外力检测电路＞
外力检测电路40具有基于从各转换输出电路90a输出的电压Vx1、Vx2、Vx3、Vx4、从各转换输出电路90b输出的电压Vz1、Vz2、Vz3、Vz4、以及从各转换输出电路90c输出的电压Vy1、Vy2、Vy3、Vy4而检测所施加的外力的功能。外力检测电路40具有与转换输出电路90a、90b、90c连接的AD转换器401和与AD转换器401连接的运算部402。
AD转换器401具有将电压Vx1、Vy1、Vz1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4从模拟信号向数字信号转换的功能。将通过AD转换器401而被数字转换的电压Vx1、Vy1、Vz1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4输入运算部402。
即，在施加使第一基板2以及第二基板3的相对位置在α（X）轴方向上相互偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vx1、Vx2、Vx3、Vx4。相同地，在施加使第一基板2以及第二基板3的相对位置在β（Y）轴方向上相互偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vy1、Vy2、Vy3、Vy4。另外，在施加使第一基板2以及第二基板3的相对位置在γ（Z）轴方向上相互偏离的外力的情况下，AD转换器401输出电压Vz1、Vz2、Vz3、Vz4。
另外，第一基板2以及第二基板3能够进行相互绕x轴旋转的相对位移、绕y轴旋转的相对位移以及绕z轴旋转的相对位移，从而能够将伴随着各旋转的外力传递到电荷输出元件10。
运算部402具有基于被数字转换的电压Vx1、Vy1、Vz1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4而对X轴方向的平移力成分Fx、Y轴方向的平移力成分Fy、Z轴方向的平移力成分Fz、绕x轴的旋转力成分Mx、绕y轴的旋转力成分My、绕z轴的旋转力成分Mz进行计算的功能。能够通过以下算式求出各力成分。
Fx＝Vx1＋Vx2＋Vx3＋Vx4
Fy＝Vy1＋Vy2＋Vy3＋Vy4
Fz＝Vz1＋Vz2＋Vz3＋Vz4
Mx＝b×（Vz4-Vz2）
My＝a×（Vz3-Vz1）
Mz＝b×（Vx2-Vx4）＋a×（Vy1-Vy3）
其中，a、b为常数。
这样，力检测装置1能够检测六个轴向力。
此外，运算部402例如也可以形成为进行消除各转换输出电路90a、90b、90c之间的灵敏度之差的修正等。
另外，如图7以及图8所示，第一基板2与第二基板3通过四个增压螺栓71来固定。此外，增压螺栓71的个数并不局限于四个，例如也可以为两个、三个或者五个以上。
另外，各增压螺栓71的位置并没有特别地限定，但在本实施方式中，各增压螺栓71以沿第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4、数字电路基板5的周向等角度间隔（90°间隔）的方式配置。由此，能够平衡地固定第一基板2与第二基板3，另外，能够平衡地对各电荷输出元件10施加增压。
根据该力检测装置1，能够得到与上述的第一实施方式相同的效果。
此外，第三实施方式也能够在第二实施方式中适用。即，也可以在第三实施方式的第二基板3设置第二实施方式的凸部31。
＜单臂机械手的实施方式＞
接下来，基于图10对本发明的机械手的实施方式即单臂机械手进行说明。以下，以与上述的第一、第二以及第三实施方式的不同点为中心对本实施方式进行说明，对相同的事项省略说明。
图10是表示使用本发明的力检测装置的单臂机械手的一例的图。图10的单臂机械手500具有基台510、臂520、设置于臂520的前端侧的末端执行器530、以及设置于臂520与末端执行器530之间的力检测装置100。此外，使用与上述的各实施方式相同的装置作为力检测装置100。
基台510具有对产生用于使臂520转动的动力的致动器（未图示）和对致动器进行控制的控制部（未图示）等进行收纳的功能。另外，基台510固定在例如地板、墙壁、顶棚以及能够移动的台车上等。
臂520具有第一臂单元521、第二臂单元522、第三臂单元523、第四臂单元524以及第五臂单元525，且通过能够转动地连结相邻的臂彼此而构成。由于控制部的控制而使臂520以各臂单元的连结部为中心地复合地旋转或者屈曲，从而对臂520进行驱动。
末端执行器530具有把持对象物的功能。末端执行器530具有第一指531以及第二指532。在通过臂520的驱动使末端执行器530到达规定的动作位置之后，通过对第一指531以及第二指532的分离距离进行调整，因而能够把持对象物。
此外，这里，末端执行器530是手部，但在本发明中，并不局限于此。作为末端执行器的其他例子，例如可举出：部件检查用器具、部件搬运用器具、部件加工用器具、部件组装用器具以及测量器等。这对于其他的实施方式的末端执行器也相同。
力检测装置100具有检测施加于末端执行器530的外力的功能。通过将力检测装置100所检测出的力反馈到基台510的控制部，从而单臂机械手500能够更加精密地执行作业。另外，通过力检测装置100所检测出的力，单臂机械手500能够检测出末端执行器530对障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中困难的躲避障碍物动作以及避免对象物损伤动作等，从而能够使单臂机械手500更加安全地执行作业。
此外，在图示的结构中，臂520由共计五个臂单元构成，但本发明并不局限于此。臂520由一个臂单元构成的情况、由2～4个臂单元构成的情况以及由六个以上臂单元构成的情况也在本发明的范围内。
＜多臂机械手的实施方式＞
接下来，基于图11对本发明的机械手的实施方式即多臂机械手进行说明。以下，以与上述的第一、第二、第三以及第四实施方式的不同点为中心对本实施方式进行说明，对相同的事项省略说明。
图11是表示使用本发明的力检测装置的多臂机械手的一例的图。图11的多臂机械手600具有基台610、第一臂620、第二臂630、设置于第一臂620的前端侧的第一末端执行器640a、设置于第二臂630的前端侧的第二末端执行器640b、以及设置于第一臂620与第一末端执行器640a之间和设置于第二臂630与第二末端执行器640b之间的力检测装置100。此外，使用与上述的各实施方式相同的装置作为力检测装置100。
基台610具有对产生用于使第一臂620以及第二臂630转动的动力的致动器（未图示）和对致动器进行控制的控制部（未图示）等进行收纳的功能。另外，基台610固定在例如地板、墙壁、顶棚以及能够移动的台车上等。
第一臂620通过能够转动地连结第一臂单元621以及第二臂单元622而构成。第二臂630通过能够转动地连结第一臂单元631以及第二臂单元632而构成。由控制部的控制而使第一臂620以及第二臂630以各臂单元的连结部为中心地复合地旋转或者屈曲，从而对第一臂620以及第二臂630进行驱动。
第一、第二末端执行器640a、640b具有把持对象物的功能。第一末端执行器640a具有第一指641a和第二指642a。第二末端执行器640b具有第一指641b和第二指642b。在通过第一臂620的驱动使第一末端执行器640a到达规定的动作位置之后，通过对第一指641a和第二指642a的分离距离进行调整，能够把持对象物。相同地，在通过第二臂630的驱动使第二末端执行器640b到达规定的动作位置之后，通过对第一指641b和第二指642b的分离距离进行调整，能够把持对象物。
力检测装置100具有检测施加于第一、第二末端执行器640a、640b的外力的功能。通过将力检测装置100所检测出的力反馈到基台610的控制部，从而能够使多臂机械手600更加精密地执行作业。另外，通过力检测装置100所检测出的力，多臂机械手600能够检测出第一、第二末端执行器640a、640b对障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中困难的躲避障碍物动作和避免对象物损伤动作等，多臂机械手600能够更加安全地执行作业。
此外，在图示的结构中，臂共计为两个，但本发明并不局限于此。多臂机械手600具有三个以上的臂的情况也在本发明的范围内。
＜电子部件检查装置以及电子部件搬运装置的实施方式＞
接下来，基于图12、图13对本发明的实施方式即电子部件检查装置以及电子部件搬运装置进行说明。以下，以与上述的第一、第二以及第三实施方式的不同点为中心对本实施方式进行说明，对相同的事项省略说明。
图12是表示使用本发明的力检测装置的电子部件检查装置以及部件搬运装置的一例的图。图13是表示使用本发明的力检测装置的电子部件搬运装置的一例的图。
图12的电子部件检查装置700具有基台710和立设于基台710的侧面的支持台720。在基台710的上表面设置有载置且搬运检查对象的电子部件711的上游侧工作台712u和载置且搬运检查完毕的电子部件711的下游侧工作台712d。另外，在上游侧工作台712u与下游侧工作台712d之间，设置有用于确认电子部件711的姿势的拍摄装置713和为了检查电气特性而放置电子部件711的检查台714。此外，作为电子部件711的例子，可举出：半导体、半导体晶片、CLD、OLED等的显示装置、水晶装置、各种传感器、喷墨头、各种MEMS装置等。
另外，在支承台720设置有Y工作台731，其能够沿着与基台710的上游侧工作台712u以及下游侧工作台712d平行的方向（Y方向）移动，从Y工作台731沿着朝向基台710的方向（X方向）延伸地设置有臂部732。另外，在臂部732的侧面设置有能够沿X方向移动的X工作台733。另外，在X工作台733设置有拍摄照相机734和内置能够沿上下方向（Z方向）移动的Z工作台的电子部件搬运装置740。另外，在电子部件搬运装置740的前端侧设置有把持电子部件711的把持部741。另外，在电子部件搬运装置740的前端与把持部741之间设置有力检测装置100。而且，在基台710的前面侧设置有对电子部件检查装置700的整体的动作进行控制的控制装置750。此外，使用与上述的各实施方式相同的装置作为力检测装置100。
电子部件检查装置700像以下这样进行电子部件711的检查。首先，将检查对象的电子部件711载置于上游侧工作台712u，移动至检查台714的附近。接下来，使Y工作台731以及X工作台733动作，从而将电子部件搬运装置740移动至上游侧工作台712u所载置的电子部件711的正上方的位置。此时，能够使用拍摄照相机734对电子部件711的位置进行确认。然后，若利用内置于电子部件搬运装置740的Z工作台而使电子部件搬运装置740下降，且通过把持部741把持电子部件711，则保持原样将电子部件搬运装置740移动至拍摄装置713的上方，使用拍摄装置713对电子部品711的姿势进行确认。接下来，使用内置于电子部件搬运装置740的微调机构对电子部件711的姿势进行调整。而且，在使电子部件搬运装置740移动至检查台714的上方之后，使内置于电子部件搬运装置740的Z工作台动作从而将电子部件711放置于检查台714的上方。由于使用电子部件搬运装置740内的微调机构对电子部件711的姿势进行调整，所以能够在检查台714的正确的位置上放置电子部件711。接下来，在利用检查台714结束了电子部件711的电气特性检查之后，接下来将电子部件711从检查台714提起，通过使Y工作台731以及X工作台733动作而将电子部品搬运装置740移动至下游侧工作台712d上，在下游侧工作台712d放置电子部件711。最后，使下游侧工作台712d动作，从而将检查结束的电子部件711搬运至规定位置。
图13是表示包括力检测装置100的电子部件搬运装置740的图。电子部件搬运装置740具有把持部741、与把持部741连接的六个轴向力检测装置100、经由六个轴向力检测装置100而与把持部741连接的旋转轴742、以及能够旋转地安装于旋转轴742的微调板743。另外，微调板743被引导机构（未图示）引导，并且能够沿X方向以及Y方向移动。
另外，朝向旋转轴742的端面而搭载有旋转方向用的压电马达744θ，且将压电马达744θ的驱动凸部（未图示）推压于旋转轴742的端面。因此，通过使压电马达744θ动作，能够使旋转轴742（以及把持部741）沿θ方向旋转任意的角度。另外，朝向微调板743而设置有X方向用的压电马达744x和Y方向用的压电马达744y，分别将它们的驱动凸部（未图示）推压于微调板743的表面。因此，通过使压电马达744x进行动作，从而能够使微调板743（以及把持部741）沿X方向移动任意的距离，相同地，通过使压电马达744y进行动作，能够使微调板743（以及把持部741）沿Y方向移动任意的距离。
另外，力检测装置100具有检测施加于把持部741的外力的功能。通过将力检测装置100所检测出的力反馈至控制装置750，能够使电子部件搬运装置740以及电子部件检查装置700更加精密地执行作业。另外，通过力检测装置100所检测出的力，能够检测出把持部741对障碍物的接触等。因此，能够容易地进行以往的位置控制中困难的躲避障碍物动作和避免对象物损伤动作等，从而使电子部件搬运装置740以及电子部件检查装置700能够执行更加安全的作业。
＜部件加工装置的实施方式＞
接下来，基于图14对本发明的部件加工装置的实施方式进行说明。以下，以与上述的第一、第二以及第三实施方式的不同点为中心对本实施方式进行说明，对相同的事项省略说明。
图14是表示使用本发明的力检测装置的部件加工装置的一例的图。图14的部件加工装置800具有基台810、在基台810的上表面直立形成的支柱820、设置于支柱820的侧面的进给机构830、能够升降地安装于进给机构830的工具移位部840、与工具移位部840连接的力检测装置100、以及经由力检测装置100而安装于工具移位部840的工具850。此外，使用与上述的各实施方式相同的装置作为力检测装置100。
基台810是用于载置且固定被加工部件860的台。支柱820是用于固定进给机构830的柱。进给机构830具有使工具移位部840升降的功能。进给机构830具有进给用马达831和基于来自进给用马达831的输出而使工具移位部840升降的导轨832。工具移位部840具有对工具850施加旋转、振动等的移位的功能。工具移位部840具有移位用马达841、设置于与移位用马达841连结的主轴（未图示）的前端的工具安装部843、以及安装于工具移位部840且对主轴进行保持的保持部842。工具850经由力检测装置100而安装于工具移位部840的工具安装部843，为了根据从工具移位部840施加的移位来加工被加工部件860而使用。工具850并没有特别地限定，例如，为扳手、十字螺丝刀、平头螺丝刀、刀具、圆锯、钳子、锥子、钻头、铣刀等。
力检测装置100具有检测施加于工具850的外力的功能。通过将力检测装置100所检测出的外力反馈到进给用马达831、移位用马达841，能够使部件加工装置800更精密地执行部件加工作业。另外，通过力检测装置100所检测出的外力，能够检测出工具850对障碍物的接触等。因此，能够在工具850与障碍物等接触的情况下紧急停止，从而能够使部件加工装置800进行更加安全的部件加工作业。
＜移动体的实施方式＞
接下来，基于图15对本发明的移动体的实施方式进行说明。以下，以与上述的第一、第二以及第三实施方式的不同点为中心对本实施方式进行说明，对相同的事项省略说明。
图15是表示使用本发明的力检测装置的移动体的一例的图。图15的移动体900能够通过施加的动力而移动。移动体900没有特别地限定，但例如是汽车、摩托车、飞机、船、电车等交通工具、双足步行机械手、车轮移动机械手等的机械手等。
移动体900具有主体910（例如，交通工具的外壳、机械手的主体等）、供给用于使主体910移动的动力的动力部920、对由于主体910的移动而产生的外力进行检测的本发明的力检测装置100、以及控制部930。此外，使用与上述的各实施方式相同的装置作为力检测装置100。
若通过从动力部920供给的动力使主体910移动，则伴随着移动而产生振动、加速度等。力检测装置100对因伴随着移动而产生的振动、加速度等而产生的外力进行检测。将通过力检测装置100检测出的外力传递至控制部930。控制部930根据从力检测装置100传递的外力而控制动力部920等，从而能够执行姿势控制、振动控制以及加速控制等控制。
以上，基于图示的实施方式对本发明的力检测装置、机械手、电子部件搬运装置、电子部件检查装置，部件加工装置以及移动体进行了说明，但本发明并不局限于此，能够将各部分的结构置换为具有相同功能的任意结构。另外，也可以对本发明添加其他任意的构成物。
另外，本发明也可以是对上述实施方式中的任意两个以上的结构（特征）进行组合而得的结构。
另外，在本发明中，也可以省略封装体，即、第一部件与第二部件。
另外，在本发明中，元件在第一基板的俯视中也可以从第一凸部露出。
另外，在本发明中，元件在第一基板的俯视中也可以从第二凸部露出。
另外，在上述实施方式中，作为根据外力输出信号的元件，使用的是利用了压电体的元件，但在本发明中，只要是输出根据施加的外力而变化的元件则并不局限于此，其他例如可举出：使用压敏导体等的元件等。
另外，在本发明中，也可以使用例如不具有对元件施加增压的功能的部件来替代增压螺栓，另外，也可以采用螺栓以外的固定方法。
另外，本发明的机械手只要具有臂则并不局限于臂型机械手（机械手臂），也可以是其他形式的机械手，例如水平关节型机械手，足式步行（行走）机械手等。
另外，本发明的力检测装置并不局限于机械手、电子部件搬运装置、电子部件检查装置、部件加工装置以及移动体，也能够用于其他的装置，例如其他的搬运装置、其他的检查装置、振动计、加速度计、重力计、功率计、地震仪、倾斜仪等的测定装置以及输入装置等。
附图标记的说明
1、100…力检测装置；2…第一基板；21…凸部；211…上表面；25…内螺纹；3…第二基板；31…凸部；311…下表面；35…孔；36…下表面；4…模拟回路基板；40…外力检测电路；401…AD转换器；402…运算部；41、42…孔；5…数字电路基板；51、52…孔；6…传感器设备；60…封装体；61…基部；611…凹部；62…盖体；625…中央部；626…外周部；63…端子；71…增压螺栓；715…头部；716…外螺纹；90a、90b、90c...转换输出电路；91...运算放大器；92...电容器；93...开关元件10...电荷输出元件（元件）；11...接地电极层；12...第一传感器；121...第一压电体层；122...输出电极层；123...第二压电体层；13...第二传感器；131...第三压电体层；132...输出电极层；133...第四压电体层；14...第三传感器；141...第五压电体层；142...输出电极层；143...第六压电体层；500...单臂机械手；510...基台；520...臂；521...第一臂单元；522...第二臂单元；523...第三臂单元；524...第四臂单元；525...第五臂单元；530...末端执行器；531...第一指；532...第二指；600...多臂机械手；610...基台；620...第一臂；621...第一臂单元；622...第二臂单元；630...第二臂631...第一臂单元；632...第二臂单元；640a...第一末端执行器；641a...第一指；642a...第二指；640b...第二末端执行器；641b...第一指；642b...第二指；700...电子部件检查装置；710...基台；711...电子部件；712u...上流侧工作台；712d...下游侧工作台；713...拍摄装置；714...检查台720...支承台；731...Y工作台；732...臂部；733...X工作台；734...拍摄照相机；740...电子部件搬运装置；741...把持部；742...旋转轴；743...微调板；744x、744y、744θ...压电马达；750...控制装置；800...部件加工装置；810...基台；820...支柱；830...进给机构；831...进给用马达；832...导轨；840...工具移位部；841...移位用马达；842...保持部；843...工具安装部；850...工具；860...被加工部件；900...移动体；910...主体；920...动力部；930...控制部；CA1...第一结晶轴；CA2...第二结晶轴；CA3...第三结晶轴；CA4...第四结晶轴；CA5...第五结晶轴；CA6...第六结晶轴。

Claims (18)

1.一种力检测装置，其特征在于，具备：
第一基板；
第二基板；
电路基板，其设置于所述第一基板与所述第二基板之间；
搭载于所述电路基板且根据外力输出信号的元件；
配置所述元件且具有凹部的第一部件；以及
对所述凹部进行密封的第二部件，
在所述电路基板的配置有所述元件的部位形成有孔，
在所述第一基板设置有第一凸部，所述第一凸部插入到所述孔且朝向所述元件突出。
2.根据权利要求1所述的力检测装置，其中，
从相对于所述第一基板垂直的方向观察，所述元件配置于所述第一凸部内。
3.根据权利要求1或2所述的力检测装置，其中，
所述元件被所述第一凸部与所述第二基板夹持。
4.根据权利要求3所述的力检测装置，其中，
所述元件被所述第一凸部与所述第二基板增压。
5.根据权利要求1或2所述的力检测装置，其中，
所述第二基板的与所述第一基板对置的面是平面。
6.根据权利要求1或2所述的力检测装置，其中，
具有第二凸部，所述第二凸部设置于所述第二基板且朝向所述元件突出，
所述元件配置于所述第一凸部与所述第二凸部之间。
7.根据权利要求6所述的力检测装置，其中，
从相对于所述第一基板垂直的方向观察，所述元件配置于所述第二凸部内。
8.根据权利要求6所述的力检测装置，其中，
所述元件被所述第一凸部与所述第二凸部夹持。
9.根据权利要求1或2所述的力检测装置，其中，
所述第一凸部与所述第一部件抵接。
10.根据权利要求1或2所述的力检测装置，其中，
在所述第一部件设置有与所述元件以及所述电路基板电连接的端子。
11.根据权利要求1或2所述的力检测装置，其中，
具有多个所述元件，
所述各元件沿所述第一基板或者所述第二基板的周向以等角度间隔的方式配置。
12.根据权利要求1或2所述的力检测装置，其中，
所述第一基板与所述第二基板以使所述第一凸部成为内侧且所述第一基板的面与所述第二基板的面隔开间隔的方式对置。
13.根据权利要求1或2所述的力检测装置，其中，
所述孔是贯穿所述电路基板的通孔。
14.一种机械手，其特征在于，具备：
臂；
末端执行器，其设置于所述臂；以及
力检测装置，其设置于所述臂与所述末端执行器之间且对施加于所述末端执行器的外力进行检测，
所述力检测装置具备：
第一基板；
第二基板；
电路基板，其设置于所述第一基板与所述第二基板之间；
搭载于所述电路基板且根据外力输出信号的元件；
配置所述元件且具有凹部的第一部件；以及
对所述凹部进行密封的第二部件，
在所述电路基板的配置有所述元件的部位形成有孔，
在所述第一基板设置有第一凸部，所述第一凸部插入到所述孔且朝向所述元件突出。
15.一种电子部件搬运装置，其特征在于，具备：
把持部，其把持电子部件；和
力检测装置，其对施加于所述把持部的外力进行检测，
所述力检测装置具备：
第一基板；
第二基板；
电路基板，其设置于所述第一基板与所述第二基板之间；
搭载于所述电路基板且根据外力输出信号的元件；
配置所述元件且具有凹部的第一部件；以及
对所述凹部进行密封的第二部件，
在所述电路基板的配置有所述元件的部位形成有孔，
在所述第一基板设置有第一凸部，所述第一凸部插入到所述孔且朝向所述元件突出。
16.一种电子部件检查装置，其特征在于，具备：
把持部，其把持电子部件；
检查部，其检查所述电子部件；以及
力检测装置，其对施加于所述把持部的外力进行检测，
所述力检测装置具备：
第一基板；
第二基板；
电路基板，其设置于所述第一基板与所述第二基板之间；
搭载于所述电路基板且根据外力输出信号的元件；
配置所述元件且具有凹部的第一部件；以及
对所述凹部进行密封的第二部件，
在所述电路基板的配置有所述元件的部位形成有孔，
在所述第一基板设置有第一凸部，所述第一凸部插入到所述孔且朝向所述元件突出。
17.一种部件加工装置，其特征在于，具备：
工具移位部，其安装工具且使所述工具位移；和
力检测装置，其对施加于所述工具的外力进行检测，
所述力检测装置具备：
第一基板；
第二基板；
电路基板，其设置于所述第一基板与所述第二基板之间；
搭载于所述电路基板且根据外力输出信号的元件；
配置所述元件且具有凹部的第一部件；以及
对所述凹部进行密封的第二部件，
在所述电路基板的配置有所述元件的部位形成有孔，
在所述第一基板设置有第一凸部，所述第一凸部插入到所述孔且朝向所述元件突出。
18.一种移动体，其特征在于，具备：
动力部，其供给用于移动的动力；以及
力检测装置，其对由所述移动所产生的外力进行检测，
所述力检测装置具备：
第一基板；
第二基板；
电路基板，其设置于所述第一基板与所述第二基板之间；
搭载于所述电路基板且根据外力输出信号的元件；
配置所述元件且具有凹部的第一部件；以及
对所述凹部进行密封的第二部件，
在所述电路基板的配置有所述元件的部位形成有孔，
在所述第一基板设置有第一凸部，所述第一凸部插入到所述孔且朝向所述元件突出。
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