CN104596678A - 力检测装置、机器人、电子部件输送装置以及检查装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及力检测装置、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。所述力检测装置具备：第一基部；第二基部；元件，其被设置在第一基部与第二基部之间，根据外力来输出电荷；转换电路，其将从元件输出的电荷转换为电压；补偿用转换电路，其对转换电路进行温度补偿；温度传感器，其检测转换电路的温度；以及外力运算电路，其根据温度传感器的检测结果、从转换电路输出的电压、和从补偿用转换电路输出的电压来运算外力。

Description

力检测装置、机器人、电子部件输送装置以及检查装置

技术领域

本发明涉及力检测装置、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

近年来，为了提高生产效率而不断向工厂等生产施设引入工业用机器人。这样的工业机器人具备能够相对于单轴或者多轴方向驱动的臂、和安装于臂前端侧的手部、部件检查用器具或者部件输送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、部件输送作业以及部件检查作业等。

在这样的工业用机器人中，例如在臂与末端执行器之间设置有力检测装置。作为用于工业用机器人的力检测装置，例如可使用专利文献1中公开那样的力检测装置。专利文献1中记载的力检测装置具备1对基部(底板以及罩板)、和设置在该1对基部之间的多个压电元件。若向上述基部施加外力，则1对基部相对位移而向压电元件施加外力。通过使用来自该压电元件的输出，能够检测1对基部间的外力。在使用了这样的压电元件的力检测装置中，因外力引起的压电元件的变形被转换为信号并输出。另外，1对基部间被加压螺栓固定，对压电元件加压。

在将这样的力检测装置用于工业用机器人的情况下，若一方的基部由于来自设置于臂、末端执行器的马达等发热源的热传递而被加热，则该基部热膨胀，接着经由加压螺栓等或者通过辐射热，另一方的基部被加热而热膨胀。由此，导致对设置于一对基部之间的压电元件的加压发生变化。这样的加压变化成为压电元件的输出中的相对于真值的噪声分量。

另外，作为能够除去或者减少因这样的温度变化引起的噪声分量的力检测装置，例如专利文献2公开了一种具备外力检测用的主压电元件、和温度补偿用的副压电元件的力检测装置。在专利文献2所公开的力检测装置中，副压电元件被配置为不产生因外力引起的加压变化，加压变化仅因力检测装置的温度变化而发生。因此，从副压电元件不检测出因作用了外力而引起的输出变化，仅检测因与力检测装置的温度变化对应的输出变化、即温度变化引起的噪声分量。通过使用这样的来自副压电元件的输出来修正(补偿)主压电元件的输出，专利文献2所记载的力检测装置除去或者减少因力检测装置的温度变化引起的噪声分量。

在这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，所以无法忽略因转换电路的漏电流引起的输出漂移的影响。用于减少该输出漂移的各种方法已被研究。

作为修正上述转换电路即积分电路的漏电流的方法，专利文献3提出了一种利用由二极管构成的反向偏置电流电路来消除积分电路的漏电流的方法。在专利文献3所记载的方法中，通过相对漏电流输入相反方向的偏置电流，能够抑制输出漂移。另外，通过利用CPU等控制偏置电流，也能够应对由温度变化引起的漏电流的变动。

专利文献1：日本特开2011－80586号公报

专利文献2：日本特开2010－25735号公报

专利文献3：日本特开平11－148878号公报

然而，在专利文献2所记载的力检测装置中，需要另外在力检测装置内部设置温度补偿用的副压电元件。因此，需要确保用于设置副压电元件的空间，难以实现力检测装置的小型化。另外，存在需要用于使温度补偿用的副压电元件的输出特性、与外力检测用的主压电元件的输出特性一致的部件精度管理之类的问题。

另外，在专利文献3所记载的方法中，由于反向偏置电流电路的举动与积分电路的举动并非完全一致，所以反向偏置电流电路无法追随于积分电路的急剧变动，存在力检测的精度降低之类的问题。

发明内容

鉴于此，本发明人们着眼于因温度变化引起的压电元件的输出变动主要取决于一对基部的热膨胀只差、即一对基部的温度差，发明了一种不使用温度补偿用的副压电元件就能够补偿因力检测装置的温度变化引起的压电元件的输出变动的力检测装置。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够使装置小型化并且提高力检测的精度的力检测装置、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。

本发明为了解决上述课题的至少一部分而提出，能够通过以下的方式或者应用例而实现。

[应用例1]

本应用例涉及的力检测装置的特征在于，具备：第一基部；第二基部；元件，其被设置在上述第一基部与上述第二基部之间，根据外力来输出电荷；转换电路，其将从上述元件输出的上述电荷转换为电压；补偿用转换电路，其对上述转换电路进行温度补偿；温度传感器，其检测上述转换电路的温度；以及外力运算电路，其根据上述温度传感器的检测结果、从上述转换电路输出的电压、和从上述补偿用转换电路输出的电压来运算上述外力。

由此，能够提高力检测的精度。即，通过将从转换电路输出的电压与从补偿用转换电路输出的电压进行减法运算，能够除去或者减少因从转换电路输出的电压所包含的漏电流等引起的噪声分量。另外，由于转换电路和补偿用转换电路都是将电荷转换为电压的电路，所以转换电路的举动与补偿用转换电路的举动一致或者近似，由此，即使在转换电路中产生急剧的变动，补偿用转换电路也能够追随该变动。另外，通过根据由温度传感器检测的转换电路的温度，来修正从转换电路输出的电压，能够应对因温度变化引起的漏电流的变动。由此，能够提高力检测装置的测定精度。

另外，在本应用例的力检测装置中，不需要用于补偿因力检测装置的温度变化引起的元件的输出变动的温度补偿用的子元件。因此，与设置上述子元件的情况相比，能够减少部件个数，另外，不需要确保用于设置子元件的空间，能够使力检测装置小型化。另外，由于不需要用于使温度补偿用的子元件的输出特性、与外力检测用的主元件的输出特性一致的部件精度管理，所以能够减少部件的制造、管理成本。

[应用例2]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选在将由上述温度传感器检测的上述转换电路的温度设为t、将从上述转换电路输出的电压设为Vo、将从上述补偿用转换电路输出的电压设为Vt、将系数设为A时，上述外力运算电路根据上述温度t来修正上述系数A，通过下述(1)式来运算上述外力Vc。

Vc＝Vo－A·Vt···(1)

由此，通过根据温度t来修正系数A，能够应对因温度变化引起的漏电流的变动，能够不受温度影响地提高力检测的精度。

[应用例3]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选具有存储部，该存储部存储表示上述系数A与上述温度t的关系的信息，上述外力运算电路根据上述信息，从上述温度t导出上述系数A。

由此，能够容易地根据温度t来修正系数A，能够应对因温度变化引起的漏电流的变动，能够不受温度影响地提高力检测的精度。

[应用例4]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选上述转换电路和补偿用转换电路由相同的部件构成。

由此，通过对从转换电路输出的电压和从补偿用转换电路输出的电压进行减法运算，能够除去或者进一步减少因从转换电路输出的电压所包含的漏电流等引起的噪声分量。另外，能够使转换电路的举动与补偿用转换电路的举动一致或者进一步近似，由此，即使在转换电路中产生急剧的变动，补偿用转换电路也能够追随该变动。

[应用例5]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选具有电路基板，该电路基板被设置在上述第一基部与上述第二基部之间，并安装有上述转换电路以及上述补偿用转换电路，上述温度传感器被安装于上述电路基板。

由此，能够更准确地检测转换电路的温度。

[应用例6]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选上述元件具有层叠的3个外力传感器，在将上述外力传感器的层叠方向设为γ轴方向、将正交于上述γ轴方向且相互正交的方向分别设为α轴方向、β轴方向的情况下，上述外力传感器的一个根据沿上述α轴方向的上述外力来输出上述电荷，上述外力传感器的一个根据沿上述β轴方向的上述外力来输出上述电荷，上述外力传感器的一个根据沿上述γ轴方向的上述外力来输出上述电荷。

由此，元件能够根据3个轴力(x、y、z轴方向的并进力成分)来输出电荷。

[应用例7]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选具有至少3个上述元件，上述外力运算电路根据上述温度传感器的检测结果、利用上述转换电路对从上述各元件输出的上述电荷进行转换而成的电压、以及从上述补偿用转换电路输出的电压，来检测6个轴力。

由此，能够无偏差地检测外力，可进行更高精度的力检测。而且，能够检测6个轴力、即x、y、z轴方向的并进力成分(剪切力以及压缩/拉伸力))以及绕x、y、z轴的旋转力成分(力矩)。

[应用例8]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选具有多个上述元件，上述各元件沿上述第一基部或者上述第二基部的周向以等角度间隔配置。

由此，能够无偏差地检测外力，可进行更高精度的力检测。而且，通过具有3个以上的元件，能够检测6个轴力、即x、y、z轴方向的并进力成分(剪切力以及压缩/拉伸力))以及绕x、y、z轴的旋转力成分(力矩)。

[应用例9]

本应用例涉及的机器人的特征在于，具备：臂；末端执行器，其被设置于上述臂；以及力检测装置，其被设置在上述臂与上述末端执行器之间，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；第二基部；元件，其被设置在上述第一基部与上述第二基部之间，根据外力来输出电荷；转换电路，其将从上述元件输出的上述电荷转换为电压；补偿用转换电路，由于上述转换电路相同的部件构成；温度传感器，其检测上述转换电路的温度；以及外力运算电路，其根据上述温度传感器的检测结果、从上述转换电路输出的电压、和从上述补偿用转换电路输出的电压，来运算上述外力。

由此，能够得到与上述应用例的力检测装置相同的效果。而且，能够反馈由力检测装置检测出的外力，更精密地执行作业。另外，能够根据力检测装置检测的外力，来检测末端执行器与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行通过现有的位置控制难以进行的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，能够更安全地执行作业。

[应用例10]

本应用例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；和力检测装置，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；第二基部；元件，其被设置在上述第一基部与上述第二基部之间，根据外力来输出电荷；转换电路，其将从上述元件输出的上述电荷转换为电压；补偿用转换电路，其由与上述转换电路相同的部件构成；温度传感器，其检测上述转换电路的温度；以及外力运算电路，其根据上述温度传感器的检测结果、从上述转换电路输出的电压、和从上述补偿用转换电路输出的电压，来运算上述外力。

由此，能够得到与上述应用例的力检测装置相同的效果。而且，能够对由力检测装置检测的外力进行反馈，更精密地执行作业。另外，能够根据力检测装置检测出的外力，来检测末端执行器与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行通过现有的位置控制难以进行的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，更安全地执行电子部件输送作业。

[应用例11]

本应用例涉及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；第二基部；元件，其被设置在上述第一基部与上述第二基部之间，根据外力来输出电荷；转换电路，其将从上述元件输出的上述电荷转换为电压；补偿用转换电路，其由与上述转换电路相同的部件构成；温度传感器，其检测上述转换电路的温度；以及外力运算电路，其根据上述温度传感器的检测结果、从上述转换电路输出的电压、和从上述补偿用转换电路输出的电压，来运算上述外力。

由此，能够得到与上述应用例的力检测装置相同的效果。而且，能够对由力检测装置检测出的外力进行反馈，更精密地执行作业。另外，能够根据力检测装置检测出的外力，来检测末端执行器与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行通过现有的位置控制难以进行的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，更安全地执行电子部件检查作业。

[应用例12]

本应用例涉及的部件加工装置的特征在于，具备：工具位移部，其被安装工具，使上述工具位移；和力检测装置，其检测上述工具被施加的外力，上述力检测装置具备：第一基部；第二基部；元件，其被设置在上述第一基部与上述第二基部之间，根据外力来输出电荷；转换电路，其将从上述元件输出的上述电荷转换为电压；补偿用转换电路，其由与上述转换电路相同的部件构成；温度传感器，其检测上述转换电路的温度；以及外力运算电路，其根据上述温度传感器的检测结果、从上述转换电路输出的电压、和从上述补偿用转换电路输出的电压，来运算上述外力。

由此，能够得到与上述应用例的力检测装置相同的效果。而且，通过对由力检测装置检测出的外力进行反馈，部件加工装置能够更精密地执行部件加工作业。另外，能够根据力检测装置检测的外力，来检测工具与障碍物的接触等。因此，能够在障碍物等接触工具的情况下紧急停止，部件加工装置能够执行更安全的部件加工作业。

[应用例13]

本应用例涉及的力检测装置的特征在于，具备：第一基部；元件，其根据外力来输出信号；第二基部，在该第二基部与上述第一基部之间设置上述元件；第一温度传感器，其被设置于上述第一基部，检测上述第一基部的温度；第二温度传感器，其被设置于上述第二基部，检测上述第二基部的温度；以及外力检测电路，其根据从上述元件输出的上述信号、上述第一温度传感器的输出、和上述第二温度传感器的输出，来检测上述外力。

由此，能够使用第一温度传感器以及第二温度传感器来检测第一基部与第二基部的温度差。由于因力检测装置的温度变化引起的元件的噪声分量主要取决于第一基部与第二基部的热膨胀的差、即第一基部与第二基部的温度差，所以外力检测电路使用第一基部与第二基部的温度差，能够从元件的输出除去或者减少因温度变化引起的噪声分量。因此，能够提高力检测装置的测定精度。并且，在本应用例涉及的力检测装置中，不需要用于对因力检测装置的温度变化引起的压电元件的输出变动进行补偿的温度补偿用的子元件。因此，不需要确保用于设置副压电元件的空间，能够使力检测装置小型化。另外，由于也不需要用于使温度补偿用的副压电元件的输出特性、与外力检测用的主压电元件的输出特性一致的部件精度管理，所以能够减少部件的制造、管理成本。

[应用例14]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选上述外力检测电路计算上述第一温度传感器的上述输出与上述第二温度传感器的上述输出的差量，通过根据上述差量修正从上述元件输出的上述信号来检测上述外力。

由此，能够通过不使用温度补偿用的子元件等的简易结构，从元件的输出除去或者减少因温度变化引起的噪声分量，进行更高精度的力检测。

[应用例15]

优选本应用例涉及的力检测装置具有多个上述元件，上述各元件沿上述第一基部或者上述第二基部的周向以等角度间隔配置。

由此，能够无偏差地检测施加于力检测装置的外力。

[应用例16]

优选本应用例涉及的力检测装置具有数量与多个上述元件的数量相等的上述第一温度传感器、和数量与多个上述元件的上述数量相等的上述第二温度传感器。

由此，能够检测各元件附近的第一基部以及第二基部的温度，能够更准确地补偿从各元件输出的信号。

[应用例17]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选上述元件具有层叠的3个外力传感器，在将上述外力传感器的层叠方向设为γ轴方向、将正交于上述γ轴方向且相互正交的方向分别设为α轴方向、β轴方向的情况下，上述外力传感器的一个根据朝向上述α轴方向的上述外力来输出上述信号，上述外力传感器的一个根据朝向上述β轴方向的上述外力来输出上述信号，上述外力传感器的一个根据朝向上述γ轴方向的上述外力来输出上述信号。

由此，元件能够根据3个轴力(x、y、z轴方向的并进力成分)来输出电荷。

[应用例18]

优选本应用例涉及的力检测装置具有至少4个上述元件，上述外力检测电路根据从上述各元件输出的上述信号、上述第一温度传感器的输出、和上述第二温度传感器的输出，来检测6个轴力。

在本应用例的力检测装置中，通过使用来自4个元件(2对元件)的输出，能够检测6个轴力、即x、y、z轴方向的并进力成分(剪切力以及压缩/拉伸力)以及绕x、y、z轴的旋转力成分(力矩))。

[应用例19]

在本应用例涉及的力检测装置中，优选上述元件以垂直于上述第一基部的状态被设置在上述第一基部与上述第二基部之间。

由此，能够仅使用来自元件的输出中、力检测装置的温度变化的影响小的与剪切力(x、y轴方向的并进力成分)对应的输出来检测6个轴力。因此，能够从元件的输出进一步除去或者减少因温度变化引起的噪声分量。

[应用例20]

本应用例涉及的机器人的特征在于，具备：臂；末端执行器，其被设置于上述臂；以及力检测装置，其被设置在上述臂与上述末端执行器之间，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；元件，其根据外力来输出信号；第二基部，在该第二基部与上述第一基部之间设置上述元件；第一温度传感器，其被设置于上述第一基部，检测上述第一基部的温度；第二温度传感器，其被设置于上述第二基部，检测上述第二基部的温度；以及外力检测电路，其根据从上述元件输出的上述信号、上述第一温度传感器的输出、和上述第二温度传感器的输出，来检测上述外力。

由此，能够得到与上述应用例的力检测装置相同的效果。而且，能够由力检测装置检测出的外力进行反馈，更精密地执行作业。另外，能够根据由力检测装置检测出的外力，来检测末端执行器与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行通过现有的位置控制难以进行的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，能够更安全地执行作业。并且，由于不需要温度补偿用的子元件，所以能够使力检测装置小型化。因此，能够使机器人小型化。

[应用例21]

本应用例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；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；元件，其根据外力来输出信号；第二基部，在该第二基部与上述第一基部之间设置上述元件；第一温度传感器，其被设置于上述第一基部，检测上述第一基部的温度；第二温度传感器，其被设置于上述第二基部，检测上述第二基部的温度；以及外力检测电路，其根据从上述元件输出的上述信号、上述第一温度传感器的输出、和上述第二温度传感器的输出，来检测上述外力。

由此，能够得到与上述应用例的力检测装置相同的效果。而且，能够对由力检测装置检测出的外力进行反馈，更精密地执行作业。另外，能够根据力检测装置检测出的外力，来检测末端执行器与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行通过现有的位置控制难以进行的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，能够更安全地执行电子部件输送作业。并且，由于不需要温度补偿用的子元件，所以能够使电子部件输送装置小型化。因此，能够使机器人小型化。

[应用例22]

本应用例涉及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；元件，其根据外力来输出信号；第二基部，在该第二基部与上述第一基部之间设置上述元件；第一温度传感器，其被设置于上述第一基部，检测上述第一基部的温度；第二温度传感器，其被设置于上述第二基部，检测上述第二基部的温度；以及外力检测电路，其根据从上述元件输出的上述信号、上述第一温度传感器的输出、和上述第二温度传感器的输出，来检测上述外力。

由此，能够得到与上述应用例的力检测装置相同的效果。而且，能够对由力检测装置检测出的外力进行反馈，更精密地执行作业。另外，能够根据力检测装置检测出的外力，来检测末端执行器与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行通过现有的位置控制难以进行的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，能够更安全地执行电子部件检查作业。并且，由于不需要温度补偿用的子元件，所以能够使力检测装置小型化。因此，能够使电子部件检查装置小型化。

[应用例23]

本应用例涉及的部件加工装置的特征在于，具备：工具位移部，其被安装工具，使上述工具位移；和力检测装置，其检测上述工具被施加的外力，上述力检测装置具备：第一基部；元件，其根据外力来输出信号；第二基部，在该第二基部与上述第一基部之间设置上述元件；第一温度传感器，其被设置于上述第一基部，检测上述第一基部的温度；第二温度传感器，其被设置于上述第二基部，检测上述第二基部的温度；以及外力检测电路，其根据从上述元件输出的上述信号、上述第一温度传感器的输出、和上述第二温度传感器的输出，来检测上述外力。

由此，能够得到与上述应用例的力检测装置相同的效果。而且，通过由力检测装置检测出的外力进行反馈，部件加工装置能够更精密地执行部件加工作业。另外，能够根据力检测装置检测出的外力，来检测工具与障碍物的接触等。因此，在障碍物等接触工具的情况下能够紧急停止，部件加工装置能够执行更安全的部件加工作业。并且，由于不需要温度补偿用的子元件，所以能够使力检测装置小型化。因此，能够使部件加工装置小型化。

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是简要表示图1所示的力检测装置的电路图。

图4是简要表示图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是表示图5所示的力检测装置的俯视图以及各传感器设备的检测方向的概念图。

图7是简要表示图5所示的力检测装置的电路图。

图8是表示本发明的力检测装置的第三实施方式的俯视图。

图9是图8中的A－A线处的剖视图。

图10是表示本发明的力检测装置的第四实施方式的剖视图。

图11是图10所示的力检测装置的俯视图。

图12是简要表示图10所示的力检测装置的电路图。

图13是表示本发明的力检测装置的第五实施方式的剖视图。

图14是表示图13所示的力检测装置的俯视图以及各传感器设备的检测方向的概念图。

图15是简要表示图13所示的力检测装置的电路图。

图16是表示本发明的力检测装置的第六实施方式的俯视图。

图17是图16中的A－A线处的剖视图。

图18是表示使用了力检测装置的单臂机器人的一个例子的图。

图19是表示使用了力检测装置的多臂机器人的一个例子的图。

图20是表示使用了力检测装置的电子部件检查装置以及电子部件输送装置的一个例子的图。

图21是表示使用了力检测装置的电子部件输送装置的一个例子的图。

图22是表示使用了力检测装置的部件加工装置的一个例子的图。

图23是表示使用了力检测装置的移动体的一个例子的图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的力检测装置、机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置、部件加工装置、以及使用了本发明的力检测装置的移动体的优选实施方式。

＜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是简要表示图1所示的力检测装置的电路图。图4是简要表示图1所示的力检测装置的电荷输出元件的剖视图。其中，以下为了便于说明，将图1中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”。另外，图1是图2所示的A－A线剖视图。

图1、图2以及图3所示的力检测装置1具有检测沿相互正交的3个轴(α(X)轴、β(Y)轴、γ(Z)轴)施加的外力(剪切力以及压缩/拉伸力)的功能。

力检测装置1具备第一基板(第一基部)2、从第一基板2隔开规定的间隔配置并与第一基板2对置的第二基板(第二基部)3、设置在第一基板2与第二基板3之间的模拟电路基板(电路基板)4、设置在第一基板2与第二基板3之间并与模拟电路基板4电连接的数字电路基板5、与模拟电路基板4连接并具有根据被施加的外力来输出电荷(信号)的电荷输出元件(元件)10和收纳电荷输出元件10的外壳60的传感器设备6、检测后述的转换电路(变换电路)90a、90b、90c的温度t的温度传感器7、以及两个加压螺栓(固定部件)81。其中，温度传感器7被安装于模拟电路基板4。

＜第一基板以及第二基板＞

如图1以及图2所示，第二基板(罩板)3从第一基板2隔开规定的间隔而配置，并与第一基板2对置。另外，第一基板2具有第一凸部21，该第一凸部21设置于第一基板2的与第二基板3对置的面上。第一基板2被配置成借助第一凸部21相对于第二基板3隔开规定的间隔而对置。其中，第一凸部21的与第二基板3对置的面为平面。另外，数字电路基板5被配置于比模拟电路基板4靠第一基板2侧，即配置于模拟电路基板4与第一基板2之间。此外，虽然可以将第一基板2和第二基板3的任一个作为施加外力的基板(罩板)，但在本实施方式中，将第二基板3作为施加外力的基板来进行说明。

如图2以及图3所示，在模拟电路基板4安装(设置)有传感器设备6、将从电荷输出元件10输出的电荷Qx转换为电压Vx的转换电路90a、将从电荷输出元件10输出的电荷Qz转换为电压Vz的转换电路90b、将从电荷输出元件10输出的电荷Qy转换为电压Vy的转换电路90c、将电荷转换为电压Vt的补偿用转换电路(补偿用变换电路)90d、以及温度传感器7。其中，补偿用转换电路90d对转换电路90a、90b、90c进行温度补偿。另外，在数字电路基板5安装有检测被施加的外力的外力检测电路40。

另外，第一基板2与第二基板3通过两个加压螺栓81，被固定成隔开规定的间隔而对置。其中，由加压螺栓81实现的“固定”以允许两个固定对象物彼此位移(移动)规定量的方式进行。具体而言，第一基板2与第二基板3通过两个加压螺栓81被固定成允许彼此在第二基板3的面方向位移规定量。即，第一基板2以及第二基板3被固定成彼此能够进行规定量的绕x轴旋转的相对位移、规定量的绕y轴旋转的相对位移、以及规定量的绕z轴旋转的相对位移。因此，在对第二基板3施加了外力的情况下，第二基板3相对于第一基板2位移，针对传感器设备6的加压发生变化。此外，加压螺栓81的数量不限定于2个，例如也可以为3个以上。

在模拟电路基板4形成有供两个加压螺栓81插通的两个孔42，同样，在数字电路基板5形成有供两个加压螺栓81插通的两个孔52。各加压螺栓81分别被配置成其头部815成为第二基板3侧，从形成于第二基板3的孔35插入，插通模拟电路基板4的孔42、数字电路基板5的孔52，其外螺纹816与形成于第一基板2的内螺纹25拧合。而且，利用各加压螺栓81对电荷输出元件10施加规定大小的Z轴方向(参照图4)的压力即加压。此外，上述加压的大小没有特别限定，可适当地设定。

第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4、数字电路基板5的形状分别没有特别限定，但在本实施方式中，第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4、数字电路基板5俯视时的外形形状呈近似圆形。此外，作为第一基板2、第二基板3、模拟电路基板4、数字电路基板5俯视时的其它外形形状，例如可举出四边形、五边形等多边形、椭圆形等。另外，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限定，例如能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。

设置在第一基板2上的第一凸部21的位置没有特别限定，但在本实施方式中，第一凸部21被配置于第一基板2的中央部。第一凸部21的形状没有特别限定，但在本实施方式中，第一基板2俯视时的形状与电荷输出元件10相同，即呈四边形。此外，作为第一凸部21俯视时的上述其它形状，例如可举出四边形、五边形等多边形、椭圆形等。该第一凸部21可以与第一基板2形成为一体，另外，也可以通过独立部件形成。此外，第一凸部21的构成材料没有特别限定，例如能够使用与第一基板2相同的材料。

另外，在模拟电路基板4的配置有电荷输出元件10的部位、即中央部形成有供第一凸部21插入的孔41。该孔41是贯通模拟电路基板4的贯通孔。孔41的形状没有特别限定，但在本实施方式中，与俯视第一基板2时的第一凸部21的形状相同，即呈四边形。其中，模拟电路基板4被支承于第一凸部21。

同样，在数字电路基板5的配置有电荷输出元件10的部位、即中央部形成有供第一凸部21插入的孔51。孔51的形状没有特别限定，但在本实施方式中，与俯视第一基板2时的第一凸部21的形状相同，即呈四边形。其中，数字电路基板5被支承于第一凸部21。

第一凸部21被插入到模拟电路基板4的孔41以及数字电路基板5的孔51，朝向第二基板3突出。另外，传感器设备6被配置在第一凸部21上。通过这样的配置，能够借助外壳60，在第一凸部21与第二基板3之间夹持电荷输出元件10。其中，第二基板3的与第一基板2对置的面为平面，该面与传感器设备6的盖体62的中央部抵接，第一凸部21与基部61抵接。

另外，第一凸部21的尺寸没有特别限定，但优选为俯视第一基板2时的第一凸部21的面积比电荷输出元件10的面积大。而且，电荷输出元件10在俯视第一基板2时(从垂直于第一基板2的方向观察)被配置于第一凸部21内，另外，电荷输出元件10的中心线与第一凸部21的中心线一致。该情况下，优选电荷输出元件10在俯视第一基板2时不从第一凸部21突出。由此，能够对电荷输出元件10整体施加加压，另外，在力检测时，对电荷输出元件10整体施加外力，能够进行更高精度的力检测。此外，也可以省略第一凸部21。

＜传感器设备＞

传感器设备6具有电荷输出元件10、和收纳电荷输出元件10的外壳60。如图1所示，传感器设备6配置于模拟电路基板4的第二基板3侧，被夹持在设置于第一基板2的第一凸部21与第二基板3之间。即，电荷输出元件10借助外壳60被夹持在第一凸部21与第二基板3之间而被加压。

外壳60具有：具有凹部611的基部61、和与该基部61接合的盖体62。电荷输出元件10被设置于基部61的凹部611内，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，能够提供可靠性高的力检测装置1。其中，电荷输出元件10的上表面与盖体62接触。另外，外壳60的盖体62被配置于上侧、即第二基板3侧，基部61被配置于下侧、即第一基板2侧，该基部61与第一凸部21抵接。通过该结构，基部61与盖体62被第一凸部21与第二基板3夹持而加压，通过该基部61与盖体62，电荷输出元件10被夹持并加压。

另外，基部61的构成材料没有特别限定，例如能够使用陶瓷等绝缘性材料等。另外，盖体62的构成材料没有特别限定，例如能够使用不锈钢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，也可以不同。

另外，外壳60的形状没有特别限定，但在本实施方式中，在俯视第一基板2时呈四边形。此外，作为外壳60俯视下的上述其它形状，例如可举出五边形等其它多边形、圆形、椭圆形等。另外，在外壳60的形状为多边形的情况下，例如其角部可以带有圆角，也可以被倾斜切去。

另外，盖体62在本实施方式中呈板状，其中央部与接触于基部61的外周部之间的部位弯曲，从而中央部向第二基板3突出。中央部的形状没有特别限定，但在本实施方式中，与俯视第一基板2时的电荷输出元件10的形状相同，即，呈四边形。其中，盖体62的中央部的上表面以及下表面都是平面。

另外，在外壳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，电荷输出元件10与模拟电路基板4电连接。此外，端子63的数量没有特别限定，但在本实施方式中为4个，即端子63分别设置于基部61的4个角部。

＜电荷输出元件(元件)＞

传感器设备6的电荷输出元件10具有分别根据沿相互正交的3个轴(α(X)轴、β(Y)轴、γ(Z)轴)被施加(受到)的外力来输出3个电荷Qα、Qβ、Qγ的功能。

电荷输出元件10的形状没有特别限定，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的方向观察时呈四边形。此外，作为电荷输出元件10俯视下的上述其它外形形状，例如可举出五边形等其它多边形、圆形、椭圆形等。

如图4所示，电荷输出元件10具有与地(基准电位点)相接的4个接地电极层11、根据平行于β轴的外力(剪切力)输出电荷Qβ的β轴用的外力传感器12、根据平行于γ轴的外力(压缩/拉伸力)输出电荷Qγ的γ轴用的外力传感器13、以及根据平行于α轴的外力(剪切力)输出电荷Qα的α轴用的外力传感器14，接地电极层11与各外力传感器12、13、14交替层叠。其中，在图4中，将接地电极层11以及各外力传感器12、13、14的层叠方向设为γ轴方向，将正交于γ轴方向且相互正交的方向分别设为α轴方向、β轴方向。

在图示的结构中，从图4中的下侧依次层叠有β轴用的外力传感器12、γ轴用的外力传感器13、α轴用的外力传感器14，但本发明不限于此。各外力传感器12、13、14的层叠顺序是任意的。

接地电极层11是与地(基准电位点)相接的电极。构成接地电极层11的材料没有特别限定，例如优选为金、钛、铝、铜、铁或者包含它们的合金。其中特别优选使用作为铁合金的不锈钢。由不锈钢构成的接地电极层11具有优良的耐久性以及耐腐蚀性。

β轴用的外力传感器12具有根据沿β轴被施加(受到)的外力(剪切力)输出电荷Qβ的功能。β轴用的外力传感器12构成为根据沿β轴的正方向被施加的外力输出正电荷，根据沿β轴的负方向被施加的外力输出负电荷。

β轴用的外力传感器12具有：具有第一晶轴晶轴CA1的第一压电体层121、与第一压电体层121对置设置并具有第二晶轴CA2的第二压电体层123、以及设置在第一压电体层121与第二压电体层123之间并输出电荷Q的输出电极层122。

第一压电体层121由具有取向于β轴的负方向的第一晶轴CA1的压电体构成。在对第一压电体层121的表面施加了沿β轴的正方向的外力的情况下，由于压电效果，在第一压电体层121内感应出电荷。其结果是，正电荷聚集于第一压电体层121的输出电极层122侧的表面附近，负电荷聚集于第一压电体层121的接地电极层11侧的表面附近。同样，在对第一压电体层121的表面施加了沿β轴的负方向的外力的情况下，负电荷聚集于第一压电体层121的输出电极层122侧的表面附近，正电荷聚集于第一压电体层121的接地电极层11侧的表面附近。

第二压电体层123由具有取向于β轴的正方向的第二晶轴CA2的压电体构成。在对第二压电体层123的表面施加了沿β轴的正方向的外力的情况下，由于压电效果，在第二压电体层123内感应出电荷。其结果是，正电荷聚集于第二压电体层123的输出电极层122侧表面附近，负电荷聚集于第二压电体层123的接地电极层11侧表面附近。同样，在对第二压电体层123的表面施加了沿β轴的负方向的外力的情况下，负电荷聚集于第二压电体层123的输出电极层122侧表面附近，正电荷聚集于第二压电体层123的接地电极层11侧表面附近。

这样，第一压电体层121的第一晶轴CA1朝向与第二压电体层123的第二晶轴CA2的方向相反的方向。由此，与仅由第一压电体层121或者第二压电体层123的某一个和输出电极层122构成β轴用的外力传感器12的情况比较，能够增加聚集于输出电极层122附近的正电荷或者负电荷。其结果是，能够增加从输出电极层122输出的电荷Q。

其中，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、黄玉、钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅(PZT：Pb(Zr，Ti)O₃)、铌酸锂、钽酸锂等。其中特别优选水晶。由水晶构成的压电体层具有动态范围大、刚性高、固有频率高、对负载性高等优良特性。另外，如第一压电体层121以及第二压电体层123那样，相对于沿层的面方向的外力(剪切力)产生电荷的压电体层能够由Y切石英构成。

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Qβ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的表面施加了沿β轴的正方向的外力的情况下，正电荷聚集于输出电极层122附近。其结果是，从输出电极层122输出正的电荷Qβ。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的表面施加了沿β轴的负方向的外力的情况下，负电荷聚集于输出电极层122附近。其结果是，从输出电极层122输出负的电荷Qβ。

另外，优选输出电极层122的宽度为第一压电体层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产生的电荷的一部分从输出电极层122输出的情况。其结果是，从输出电极层122输出的电荷Qβ减少。其中，对于后述的输出电极层132、142也如此。

γ轴用的外力传感器13具有根据沿γ轴被施加(受到)的外力(压缩/拉伸力)输出电荷Qγ的功能。γ轴用的外力传感器13构成为根据平行于γ轴的压缩力输出正电荷，根据平行于γ轴的拉伸力输出负电荷。

γ轴用的外力传感器13晶轴具有：具有第三晶轴CA3的第三压电体层131、与第三压电体层131晶轴对置设置并具有第四晶轴CA4的第四压电体层133、以及设置在第三压电体层131与第四压电体层133之间并输出电荷Qγ的输出电极层132。

第三压电体层131由具有取向于γ轴的正方向的第三晶轴CA3的压电体构成。在对第三压电体层131的表面施加了平行于γ轴的压缩力的情况下，由于压电效果，在第三压电体层131内感应出电荷。其结果是，正电荷聚集于第三压电体层131的输出电极层132侧表面附近，负电荷聚集于第三压电体层131的接地电极层11侧表面附近。同样，在对第三压电体层131的表面施加了平行于γ轴的拉伸力的情况下，负电荷聚集于第三压电体层131的输出电极层132侧表面附近，正电荷聚集于第三压电体层131的接地电极层11侧表面附近。

第四压电体层133由具有取向于γ轴的负方向的第四晶轴CA4的压电体构成。在对第四压电体层133的表面施加了平行于γ轴的压缩力的情况下，由于压电效果，在第四压电体层133内感应出电荷。其结果是，正电荷聚集于第四压电体层133的输出电极层132侧表面附近，负电荷聚集于第四压电体层133的接地电极层11侧表面附近。同样，在对第四压电体层133的表面施加了平行于γ轴的拉伸力的情况下，负电荷聚集于第四压电体层133的输出电极层132侧表面附近，正电荷聚集于第四压电体层133的接地电极层11侧表面附近。

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，如第三压电体层131以及第四压电体层133那样，相对于垂直于层的面方向的外力(压缩/拉伸力)产生电荷的压电体层能够由X切石英构成。

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内产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qγ输出的功能。如上所述，在对第三压电体层131的表面或者第四压电体层133的表面施加了平行于γ轴的压缩力的情况下，正电荷聚集于输出电极层132附近。其结果是，从输出电极层132输出正的电荷Qγ。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的表面施加了平行于γ轴的拉伸力的情况下，负电荷聚集于输出电极层132附近。其结果是，从输出电极层132输出负的电荷Qγ。

α轴用的外力传感器14具有根据沿α轴被施加(受到)的外力(剪切力)输出电荷Qα的功能。α轴用的外力传感器14构成为根据沿α轴的正方向被施加的外力输出正电荷，根据沿α轴的负方向被施加的外力输出负电荷。

α轴用的外力传感器14晶轴具有：具有第五晶轴CA5的第五压电体层141、与第五压电体层141晶轴对置设置并具有第六晶轴CA6的第六压电体层143、以及设置在第五压电体层141与第六压电体层143之间并输出电荷Qα的输出电极层142。

第五压电体层141由具有取向于α轴的负方向的第五晶轴CA5的压电体构成。在对第五压电体层141的表面施加了沿α轴的正方向的外力的情况下，由于压电效果，在第五压电体层141内感应出电荷。其结果是，正电荷聚集于第五压电体层141的输出电极层142侧表面附近，负电荷聚集于第五压电体层141的接地电极层11侧表面附近。同样，在对第五压电体层141的表面施加了沿α轴的负方向的外力的情况下，负电荷聚集于第五压电体层141的输出电极层142侧表面附近，正电荷聚集于第五压电体层141的接地电极层11侧表面附近。

第六压电体层143由具有取向于α轴的正方向的第六晶轴CA6的压电体构成。在对第六压电体层143的表面施加了沿α轴的正方向的外力的情况下，由于压电效果，在第六压电体层143内感应出电荷。其结果是，正电荷聚集于第六压电体层143的输出电极层142侧表面附近，负电荷聚集于第六压电体层143的接地电极层11侧表面附近。同样，在对第六压电体层143的表面施加了沿α轴的负方向的外力的情况下，负电荷聚集于第六压电体层143的输出电极层142侧表面附近，正电荷聚集于第六压电体层143的接地电极层11侧表面附近。

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，如第五压电体层141以及第六压电体层143那样，相对于沿层的面方向的外力(剪切力)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切石英构成。

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内产生的正电荷或者负电荷作为电荷Qα输出的功能。如上所述，在对第五压电体层141的表面或者第六压电体层143的表面施加了沿α轴的正方向的外力的情况下，正电荷聚集于输出电极层142附近。其结果是，从输出电极层142输出正的电荷Qα。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的表面施加了沿α轴的负方向的外力的情况下，负电荷聚集于输出电极层142附近。其结果是，从输出电极层142输出负的电荷Qα。

β轴用的外力传感器12、γ轴用的外力传感器13以及α轴用的外力传感器14以各外力传感器的力检测方向相互正交的方式层叠。由此，各外力传感器能够分别根据相互正交的力成分感应出电荷。因此，电荷输出元件10能够分别根据沿3个轴(α(X)轴、β(Y)轴、γ(Z)轴)的外力输出3种电荷Qα、Qβ、Qγ。

另外，由Y切石英构成的β轴用的外力传感器12、α轴用的外力传感器14的单位力的电荷产生量例如为8pC/N。另一方面，由X切石英构成的γ轴用的外力传感器13的单位力的电荷产生量例如为4pC/N。这样，通常电荷输出元件10的针对平行于γ轴的外力(压缩/拉伸力)的灵敏度为针对平行于α轴或者β轴的外力(剪切力)的灵敏度以下。因此，通常从电荷输出元件10输出的电荷Qγ为电荷Qα以及电荷Qβ以下。

另外，从β轴用的外力传感器12、γ轴用的外力传感器13以及α轴用的外力传感器14分别输出的电荷Qα、Qβ、Qγ含有因力检测装置1的温度变化引起的噪声分量。这样的噪声分量主要是由于来自外部马达等发热源的热传递使第一基板2或者第二基板3被加热而在第一基板2的温度Tb与第二基板3的温度Tc之间产生温度差ΔT而产生的。

在第一基板2的温度Tb与第二基板3的温度Tc之间存在温度差ΔT的情况下，第一基板2的热膨胀与第二基板3的热膨胀产生差异。由于该热膨胀的差异，对电荷输出元件10的加压发生变化。对该电荷输出元件10的加压变化作为因力检测装置1的温度变化引起的噪声分量而包含于电荷Qα、Qβ、Qγ中。另外，由于如上述那样，通常从电荷输出元件10输出的电荷Qγ比电荷Qα、Qβ小，所以因力检测装置1的温度变化引起的噪声分量针对电荷Qγ的影响很大。

＜转换电路(转换输出电路)＞

如图3所示，在电荷输出元件10上连接有被安装于模拟电路基板4的转换电路(转换输出电路)90a、90b、90c。转换电路90a具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qα转换为电压Vα的功能。转换电路90b具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qγ转换为电压Vγ的功能。转换电路90c具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qβ转换为电压Vβ的功能。从转换电路90a、90b、90c分别输出的电压Vα、Vγ、Vβ作为信号向安装于数字电路基板5的外力检测电路40的AD转换器401输入。由于转换电路90a、90b、90c相同，所以下面以转换电路90c为代表进行说明。

转换电路90c具有将从电荷输出元件10输出的电荷Qβ转换为电压Vβ并输出电压Vβ的功能。转换电路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(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连接在运算放大器91的第一输入端子与输出端子之间。开关元件93连接在运算放大器91的第一输入端子与输出端子之间，与电容器92并联连接。另外，开关元件93与驱动电路(未图示)连接，根据来自驱动电路的开/关信号，开关元件93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Qβ被积蓄在具有静电电容C1的电容器92，并作为电压Vβ向外力检测电路40输出。接下来，在开关元件93连通的情况下，电容器92的两端子间被短路。其结果是，积蓄在电容器92的电荷Qβ被放电而成为0库伦，向外力检测电路40输出的电压V为0伏特。将开关元件93连通的情况称为使转换电路90c复位。其中，从理想的转换电路90c输出的电压Vβ与从电荷输出元件10输出的电荷Qβ的积蓄量成正比。

开关元件93例如是MOSFET(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor：金属-氧化层半导体场效晶体管)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，所以有利于力检测装置1的小型化以及轻型化。以下，以使用MOSFET作为开关元件93的情况为代表例来进行说明。

开关元件93具有漏极电极、源极电极以及栅极电极。开关元件93的漏极电极或者源极电极的一方与运算放大器91的第一输入端子连接，漏极电极或者源极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的栅极电极与驱动电路(未图示)连接。

在各转换电路90a、90b、90c的开关元件93上可以连接相同的驱动电路，也可以连接分别不同的驱动电路。从驱动电路向各开关元件93输入全部同步的开/关信号。由此，各转换电路90a、90b、90c的开关元件93的动作同步。即，各转换电路90a、90b、90c的开关元件93的开/关定时一致。

另外，在转换电路90a、90b、90c那样的具有电压转换功能的电路中，若减小电容器92的静电电容，则电压转换灵敏度提高，但饱和电荷量变小。如上述那样，通常从γ轴用的外力传感器13输出的电荷Qγ为从β轴用的外力传感器12以及α轴用的外力传感器14输出的电荷Qα以及电荷Qβ以下。因此，从针对电荷Qγ的灵敏度的观点考虑，优选转换电路90b的电容器92的静电电容C2为转换电路90a、90c的电容器92的静电电容C1以下。由此，能够将电荷Qγ准确地转换为电压Vγ。

这里，从理想的转换电路90c输出的电压与从电荷输出元件10输出的电荷Qβ的积蓄量成正比。然而，在实际的转换电路20c中，会产生从开关元件93流入电容器92的漏电流。这样的漏电流成为包含于被检测的电压Vβ的输出漂移D。因此，如果将与电荷Qβ的积蓄量成正比的电压分量(真实值)设为Vc，则输出的电压Vβ为Vβ＝Vc+D。

由于输出漂移D成为针对测定结果的误差，所以存在力检测装置1的检测精度以及检测分辨率降低这一问题。另外，犹豫漏电流与测定(驱动)时间成正比被累积，所以存在无法延长力检测装置1的测定时间的问题。

这样的漏电流是因栅极绝缘膜的绝缘性不足、工序规则的微细化、半导体中的杂质浓度的偏差等半导体构造以及温度、湿度等使用环境引起的。由于因半导体构造引起的漏电流在每个开关元件中为固有的值，所以通过预先测定银半导体构造引起的漏电流，能够比较容易地补偿。然而，由于因使用环境引起的漏电流随着使用环境(状况)而变动，所以补偿困难。

本实施方式的力检测装置1使用从以下说明的补偿用的转换电路90d输出的补偿用的电压Vt(严格来说是α·Vt)，能够减少(补偿)因半导体构造引起的漏电流以及因使用环境引起的漏电流所产生的影响。

＜补偿用的转换电路＞

补偿用的转换电路(补偿用转换电路)90d具有将积蓄于电容器92的电荷Qt转换为电压Vt的功能。即，转换电路90d具有输出用于补偿从转换电路90a、90b、90c输出的电压Vα、Vβ、Vγ的电压Vt的功能。

转换电路90d在本实施方式中与转换电路90a、90b、90c独立设置。这里所谓的“独立设置”是指转换电路90d的结构要素(后述的运算放大器91、电容器92以及开关元件93)与转换电路90a、90b、90c的结构要素(即运算放大器91、电容器92以及开关元件93)是不同的要素(部件)。即，转换电路90d与转换电路20独立设置，不共用其结构要素。

另外，转换电路90d虽然不需要一定与转换电路90a、90b、90c结构相同，但在本实施方式中为相同的结构(由相同的部件构成)。即，转换电路90d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)与电容器92以及开关元件93连接，运算放大器91的输入端子(正输入)与地(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连接在运算放大器91的输入端子与输出端子之间。开关元件93连接在运算放大器91的第一输入端子与输出端子之间，与电容器92并联连接。另外，在开关元件93上连接有驱动电路(未图示)，根据来自驱动电路的开/关信号，开关元件93执行开关动作。

开关元件93是与转换电路90a、90b、90c的开关元件93相同的半导体开关元件(MOSFET)。开关元件93具有漏极电极、源极电极、以及栅极电极。开关元件93的漏极电极或者源极电极的一方与运算放大器91的第一输入端子连接，漏极电极或者源极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的栅极电极与驱动电路(未图示)连接。

与开关元件93连接的驱动电路可以是与连接于转换电路90a、90b、90c的开关元件93的驱动电路相同的驱动电路，也可以是不同的驱动电路。在连接于转换电路90d的开关元件93的驱动电路、与连接于转换电路90a、90b、90c的开关元件93的驱动电路为不同的驱动电路的情况下，连接于转换电路90d的开关元件93的驱动电路输出与连接于转换电路90a、90b、90c的开关元件93的驱动电路同步的开/关信号。由此，转换电路90d的开关元件93的开关动作与转换电路90a、90b、90c的开关元件93的开关动作同步，它们的开关元件93的开/关定时一致。

开关元件93是与转换电路90a、90b、90c的开关元件93相同的半导体开关元件。因此，因开关元件93的半导体构造引起的漏电流与因转换电路90a、90b、90c的开关元件93的半导体构造引起的漏电流实际相等。这里所谓的“实际相等”是指因转换电路90d的开关元件93的半导体构造引起的漏电流、与因转换电路90a、90b、90c的开关元件93的半导体构造引起的漏电流之差相对于因这些开关元件93的半导体构造引起的漏电流小至可以被忽略。

另外，开关元件93在与转换电路90a、90b、90c的开关元件93同等的使用环境下安装。这里所谓的“使用环境”表示温度以及湿度。由此，因开关元件93的使用环境引起的漏电流能够与因转换电路90a、90b、90c的开关元件93的使用环境引起的漏电流实际相等。这里所谓的“实际相等”是指因开关元件93的使用环境引起的漏电流与因转换电路90a、90b、90c的开关元件93的使用环境引起的漏电流之差相对于因这些开关元件93的使用环境引起的漏电流小至可以被忽略。

其结果是，开关元件93的漏电流与转换电路90a、90b、90c的开关元件93的漏电流联动。即，在转换电路90a、90b、90c的开关元件93的漏电流增大时，开关元件93的漏电流也同样增大，在转换电路90a、90b、90c的开关元件93的漏电流减小时，开关元件93的漏电流也同样减小。由此，转换电路90d通过检测开关元件93的漏电流，能够间接取得转换电路90a、90b、90c的开关元件93的漏电流。

上述的“同等的使用环境下”例如可举出转换电路90d的开关元件93被安装于转换电路90a、90b、90c的开关元件93的附近的情况、转换电路90a、90b、90c的开关元件93与转换电路90d的开关元件93被安装于同一框体内的情况、转换电路90a、90b、90c的开关元件93与转换电路90d的开关元件93被安装于同一半导体基板上的情况等。此外，在本实施方式中，满足上述全部情况。

在上述3种情况中，优选转换电路90a、90b、90c的开关元件93与转换电路90d的开关元件93被安装于同一半导体基板上。通过将转换电路90a、90b、90c的开关元件93与转换电路90d的开关元件93安装于同一半导体基板上，能够容易地使转换电路90a、90b、90c的开关元件93周边的温度以及湿度、与转换电路90d的开关元件93周边的温度以及湿度实际相等。这里所谓的“实际相等”是指转换电路90d的开关元件93周边的温度以及湿度与转换电路90a、90b、90c的开关元件93的温度以及湿度之差足够小而可以忽略。

另外，在转换电路90a、90b、90c的开关元件93与转换电路90d的开关元件93被安装于同一半导体基板上的情况下，转换电路90a、90b、90c的开关元件93与转换电路90d的开关元件93能够在同一工序中形成，有利于缩短作业工序。另外，由于能够在同一工序中形成各开关元件93，所以能够抑制转换电路90a、90b、90c的开关元件93与转换电路90d的开关元件93的特性的偏差。因此，能够更高精度地使因转换电路90a、90b、90c的开关元件93的半导体构造引起的漏电流、与因转换电路90d的开关元件93的半导体构造引起的漏电流相等。

在开关元件93断开的情况下，由开关元件93产生的漏电流向具有静电电容C3的电容器92流入而积蓄电荷，由此作为补偿用的电压Vt向外力检测电路40输出。接下来，若使开关元件93连通，则电容器92的两端子间被短路。其结果是，积蓄于电容器92的电荷Qt被放电而成为0库伦，向外力检测电路40输出的电压Vt为0伏特。

在转换电路90a、90b、90c、90d那样的具有电压转换功能的电路中，若减小电容器92的静电电容，则电压转换灵敏度提高，但饱和电荷量变小。通常与开关元件93那样的半导体开关元件的漏电流对应的电荷比从电荷输出元件10输入的电荷Qα、Qγ、Qβ少。因此，优选转换电路90d的电容器92的静电电容C3比转换电路90a、90b、90c的电容器92的静电电容C1、C2小。由此，能够更准确地对由开关元件93产生的漏电流进行电压转换。

另外，转换电路90a、90b、90c的电容器92的静电电容C1、C2与转换电路90d的电容器92的静电电容C3的静电电容比C3/C1、C3/C2没有特别限定，能够根据各种条件适当地设定，优选为0.1以上0.8以下，进一步优选为0.3以上0.6以下。若静电电容比C3/C1、C3/C2低于上述下限值，则由于其它条件而存在电容器92因在开关元件93中产生的漏电流而饱和的情况。另一方面，若静电电容比C3/C1、C3/C2超过上述上限值，则由于其它条件而存在无法得到针对在开关元件93中产生的漏电流的足够灵敏度的情况。

这里，转换电路90a、90b、90c、90d的运算放大器91可以是它们每一个的运算放大器91由一个芯片构成，另外，也可以是多个运算放大器91由一个多通道的芯片构成。例如，在使用双通道芯片的情况下，优选将转换电路90a、90b、90c中欲使因被输出的电压Vα、Vγ、Vβ所包含的漏电流等引起的噪声分量成为最小而进行补偿的转换电路的运算放大器91、与补偿用的转换电路90d的运算放大器91组合。

＜温度传感器＞

温度传感器7被安装于模拟电路基板4，具有检测转换电路(变换电路)90a、90b、90c的温度t并将转换电路90a、90b、90c的温度t作为信号传递到外力检测电路40的功能。

如图3所示，从温度传感器7输出的转换电路90a、90b、90c的温度t被输入至安装在数字电路基板5的外力检测电路40的AD转换器401。

温度传感器7只要是能够检测转换电路90a、90b、90c的温度的传感器即可，没有特别限定。例如，能够使用热电偶、热电阻、热敏电阻等作为温度传感器7。

在图1以及图2的结构中，温度传感器7被设置在模拟电路基板4的与第二基板3对置一侧的面上，但本发明不限于此。不过，优选温度传感器7被设置于模拟电路基板4的转换电路90a、90b、90c的附近。这里所谓的“附近”是指模拟电路基板4的设置有温度传感器7的区域的温度、与设置有转换电路90a、90b、90c的区域的温度之差成为实际能够忽略的范围。由此，能够更准确地检测转换电路90a、90b、90c温度t。

＜外力检测电路＞

外力检测电路40具有根据从转换电路90a输出的电压Vα、从转换电路90b输出的电压Vγ、从转换电路90c输出的电压Vβ、从转换电路90d输出的电压Vt、温度传感器7的检测结果即从温度传感器7输出的温度t来检测(计算)呗施加的外力的功能。外力检测电路40具有转换电路90a、90b、90c、90d、与温度传感器7连接的AD转换器401、与AD转换器401连接的运算部(外力运算电路)402、以及与运算部402连接的存储部403。

AD转换器401具有将电压Vα、Vβ、Vγ、Vt以及温度t从模拟信号转换为数字信号的功能。被AD转换器401数字转换后的电压Vα、Vβ、Vγ、Vt以及温度t向运算部402输入。运算部402根据数字转换后的电压Vα、Vβ、Vγ、Vt以及温度t，来计算被施加于电荷输出元件10的3个轴力(剪切力Fx、Fy以及压缩/拉伸力Fz)。

具体而言，在将从转换电路90a、90b、90c输出的电压设为Vo、将从转换电路90d输出的电压设为Vt、将系数设为A时，运算部402根据温度t修正系数A，通过下述(1)式，运算外力(相当于外力的电压)Vc。这样将取决于温度t的系数A乘以电压Vt的理由是在不将Vt乘以A而从Vo减去Vt时，由于漏电流的大小取决于温度、电路常量等，所以在温度变化的情况下，存在无法从Vo充分除去漏电流量的噪声分量的情况。鉴于此，在该力检测装置1中，运算部402通过下述(1)式来运算Vc。由此，能够应对因温度变化引起的漏电流的变动。

Vc＝Vo－A·Vt…(1)

其中，这里由于向外力检测电路40输入与从转换电路90a、90b、90c输出的3个轴力(剪切力以及压缩/拉伸力)对应的3个电压Vα、Vβ、Vγ，所以运算部402通过下式来计算3个轴力，即x轴方向的并进力分量Fx、y轴方向的并进力分量Fy、z轴方向的并进力分量Fz。

Fx＝Vα－A·Vt

Fy＝Vβ－A·Vt

Fz＝Vγ－A·Vt

表示上述系数A与温度t的关系的信息被预先通过实验求出，并存储于存储部403。而且，运算部402根据上述信息，由温度t求出(导出)系数A。另外，表示系数A与温度t的关系的信息的方式没有特别限定，例如可举出运算式、表格等各种校准曲线等。

另外，运算部402的结构没有特别限定，例如可举出利用逻辑电路构成运算部402的情况、由用于进行上述运算的程序与执行该程序的CPU构成的情况等。其中，上述程序被存储于存储部403。

如以上说明那样，根据该力检测装置1，能够除去或者减少因从转换电路90a、90b、90c输出的电压所包含的漏电流等引起的噪声分量。另外，由于转换电路90a、90b、90c与补偿用的转换电路90d是相同的结构，所以转换电路90a、90b、90c的举动与转换电路90d的举动一致或者近似，由此，即使转换电路90a、90b、90c产生急剧的变动，转换电路90d也能够追随该变动。另外，通过根据由温度传感器7检测的转换电路90a、90b、90c的温度，来修正从转换电路90a、90b、90c输出的电压，能够应对因温度变化引起的漏电流的变动。由此，能够提高力检测装置1的测定精度。

另外，在力检测装置1中，不需要用于对因力检测装置1的温度变化引起的电荷输出元件10的输出变动进行补偿的温度补偿用的子电荷输出元件。因此，与设置上述子电荷输出元件的情况相比，能够减少部件个数，另外，不需要确保用于设置子电荷输出元件的空间，能够使力检测装置1小型化。另外，由于也不需要用于使温度补偿用的子电荷输出元件的输出特性、与外力检测用的主要的电荷输出元件10的输出特性一致的部件精度管理，所以能够减少部件的制造、管理成本。

此外，也可以对于每个转换电路90a、90b、90c，即每个电压Vα、Vβ、Vγ分别设定系数Aα、Aβ、Aγ作为上述系数A，通过下式计算x轴方向的并进力分量Fx、y轴方向的并进力分量Fy、z轴方向的并进力分量Fz。这在后述的各实施方式中也如此。

Fx＝Vα－Aα·Vt

Fy＝Vβ－Aβ·Vt

Fz＝Vγ－Aγ·Vt

<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(a)是图5所示的力检测装置的俯视图。图6(b)是表示各传感器设备6的电压Vα、Vβ、Vγ的检测方向的概念图。图7是简要表示图5所示的力检测装置的电路图。其中，以下为了便于说明，将图5、图6中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”，将左侧称为“左”或者“左方”。此外，图5是图6(a)所示的A－A线剖视图。另外，在图6(a)中，为了说明而省略第二基板3。在图6(b)中，为了说明而省略除了第一基板2的方筒状部22以及传感器设备6之外的构成要素。

以下，对于第二实施方式，以与上述第一实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项标注相同的附图标记并省略其说明。

图5、图6以及图7所示的本实施方式的力检测装置1a具有检测6个轴力(x、y、z轴方向的并进力分量以及绕x、y、z轴的旋转力分量)的功能。本实施方式的力检测装置1a具有在第一基板2与第二基板3之间以垂直于第一基板2的状态(垂直于第一基板2的与第二基板3对置的面的状态)设置的4个传感器设备6、和检测与4个传感器设备6连接的转换电路90a、90b、90c(4组)的温度的4个温度传感器7。

＜第一基板以及第二基板＞

如图6(a)所示，第一基板2俯视时具有将角切去(具有R)的近似四边形的形状。另外，图6中虽然省略，但第二基板3也具有相同的形状。第一基板2具有被设置于第一基板2的与第二基板3对置的面上的方筒状部22、和设置于方筒状部22的外周面上的4个第一凸部21。

方筒状部22是俯视时中央部分具有空洞的近似矩形形状的部件。方筒状部22可以与第一基板2一体形成，另外，也可以由独立部件形成。在方筒状部22的外周面上，4个第一凸部21被设置成平行于第一基板2的与第二基板3对置的面而突出。第一凸部21可以与方筒状部22一体形成，另外，也可以由独立部件形成。设置于方筒状部22的外周面上的4个第一凸部21分别在图6(a)中被设置于方筒状部22的上下左右的外周面(4边外侧)的中央部。

如图5以及图6(a)所示，第二基板3具有被设置在与第一基板2对置的面上的4个第二凸部31。4个第二凸部31分别形成为在使第一基板2与第二基板3对置而配置时，相对于第一基板2的方筒状部22的外周面的4边对置。另外，如图5所示，在第二基板3的与第一基板2对置的面侧设置有数字电路基板5。

另外，在设置于方筒状部22的外周面的4个第一凸部21上分别配置有传感器设备6。因此，在本实施方式中，4个传感器设备6以垂直于第一基板2的与第二基板3对置的面的状态配置。第二基板3的各个第二凸部31和第一基板2的方筒状部22的外周面的4边分别被两个加压螺栓81固定成彼此能够位移(移动)规定量。因此，能够将各传感器设备6夹持在第二基板3的第二凸部31与第一基板2的第一凸部21之间。另外，各传感器设备6的电压Vα、Vβ、Vγ的检测方向成为图6(b)所示那样的配置。

另外，如图6(a)所示，4个温度传感器7分别被安装于模拟电路基板4，配置在与4个传感器设备6连接的转换电路90a、90b、90c(4组)的附近。这样，通过将数量与传感器设备6的数量相等的(在本实施方式中为4个)温度传感器7设置在与各传感器设备6连接的转换电路90a、90b、90c的附近，能够更准确地检测与各传感器设备6连接的转换电路90a、90b、90c的温度t1、t2、t2、t4(参照图7)。

此外，设置于方筒状部22的外周面的4个第一凸部21的位置、即各传感器设备6的位置没有特别限定，但在本实施方式中，各传感器设备6、即各电荷输出元件10沿第一基板2、第二基板3的周向以等角度间隔(间隔90°)配置。由此，能够无偏差地检测外力。

另外，在第二基板3的各个第二凸部31与第一基板2的方筒状部22的外周面之间，通过加压螺栓81固定有模拟电路基板4。模拟电路基板4与各传感器设备6通过端子63而电连接。另外，模拟电路基板4、4个温度传感器7、以及数字电路基板5通过未图示的布线而电连接。

传感器设备6的数量不限定于4个，例如也可以是2个、3个或者5个以上。其中，优选传感器设备6的数量为多个，更优选为3个以上。此外，若力检测装置1a具有至少4个传感器设备6，则能够检测6个轴力。另外，在传感器设备6如图所示为4个的情况下，由于能够通过后述的非常简单的运算来求出6个轴力，所以能够简化运算部402。

＜外力检测电路＞

外力检测电路40具有根据从各转换电路90a输出的电压Vα1、Vα2、Vα3、Vα4、从各转换电路90b输出的电压Vγ1、Vγ2、Vγ3、Vγ4、从各转换电路90c输出的电压Vβ1、Vβ2、Vβ3、Vβ4、从各转换电路90d输出的电压Vt1、Vt2、Vt3、Vt4、以及分别从各温度传感器7输出的各转换电路90a、90b、90c的温度t1、t2、t3、t4来检测6个轴力(x、y、z轴方向的并进力分量以及绕x、y、z轴的旋转力分量)的功能。如图7所示，外力检测电路40具有与各转换电路90a、90b、90c、90d和各温度传感器7连接的AD转换器401、与AD转换器401连接的运算部402、以及与运算部402连接的存储部403。

AD转换器401具有将电压Vα1、Vβ1、Vγ1、Vt1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vt2、Vα3、Vβ3、Vγ3、Vt3、Vα4、Vβ4、Vγ4、Vt4、温度t1、t2、t3、t4从模拟信号转换为数字信号的功能。被AD转换器401数字转换后的电压Vα1、Vβ1、Vγ1、Vt1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vt2、Vα3、Vβ3、Vγ3、Vt3、Vα4、Vβ4、Vγ4、Vt4以及温度t1、t2、t3、t4向运算部402输入。

运算部402根据被数字转换后的电压Vα1、Vβ1、Vγ1、Vt1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vt2、Vα3、Vβ3、Vγ3、Vt3、Vα4、Vβ4、Vγ4、Vt4以及温度t1、t2、t3、t4，来计算被施加于电荷输出元件10的6个轴力。

运算部402首先通过下式来计算修正了电压Vα1、Vβ1、Vγ1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vα3、Vβ3、Vγ3、Vα4、Vβ4、Vγ4的值。其中，下式的A1、A2、A3、A4为系数，相当于第一实施方式的系数A。

Vαt1＝Vα1－A1·Vt1

Vβt1＝Vβ1－A1·Vt1

Vγt1＝Vγ1－A1·Vt1

Vαt2＝Vα2－A2·Vt2

Vβt2＝Vβ2－A2·Vt2

Vγt2＝Vγ2－A2·Vt2

Vαt3＝Vα3－A3·Vt3

Vβt3＝Vβ3－A3·Vt3

Vγt3＝Vγ3－A3·Vt3

Vαt4＝Vα4－A4·Vt4

Vβt4＝Vβ4－A4·Vt4

Vγt4＝Vγ4－A4·Vt4

这样，通过得到被修正后的电压Vαt1、Vβt1、Vγt1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vαt3、Vβt3、Vγt3、Vαt4、Vβt4、Vγt4，能够除去或者减少因力检测装置1a的漏电流等引起的噪声分量。

接下来，运算部402根据被修正后的电压Vαt1、Vβt1、Vγt1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vαt3、Vβt3、Vγt3、Vαt4、Vβt4、Vγt4，来运算x轴方向的并进力分量Fx、y轴方向的并进力分量Fy、z轴方向的并进力分量Fz、绕x轴的旋转力分量Mx、绕y轴的旋转力分量My、绕z轴的旋转力分量Mz。各力分量能够通过下式求出。

Fx＝Vγt1－Vβt2－Vγt3+Vβt4

Fy＝Vβt1+Vγt2－Vβt3－Vγt4

Fz＝Vαt1+Vαt2+Vαt3+Vαt4

Mx＝a×(Vαt4－Vαt2)

My＝b×(Vαt3－Vαt1)

Mz＝a×(Vβt4+Vβt2)+b×(Vβt3+Vβt1)

这里，a、b为常量。

这样，力检测装置1a能够检测6个轴力。另外，由上式可知，在被修正后的电压Vγt1、Vγt2、Vγt3、Vγt4全部为0的情况下，也能够计算出6个轴力(Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz)。即，能够使用被修正后的电压Vαt1、Vαt2、Vαt3、Vαt4、Vβt1、Vβt2、Vβt3、Vβt4，来计算6个轴力。

另外，由于通常从电荷输出元件10输出的电荷Qγ为电荷Qα以及电荷Qβ以下，所以因漏电流等引起的噪声分量对如上述那样被修正后的电压Vαt1、Vαt2、Vαt3、Vαt4、Vβt1、Vβt2、Vβt3、Vβt4的影响比因漏电流等引起的噪声分量对被修正后的电压Vγt1、Vγt2、Vγt3、Vγt4的影响小。因此，通过仅使用修正后的电压Vαt1、Vαt2、Vαt3、Vαt4、Vβt1、Vβt2、Vβt3、Vβt4来检测6个轴力，能够进一步减少因漏电流等引起的噪声分量的影响，同时检测6个轴力。

此外，在本实施方式中，与各传感器设备6对应地设置有数目与传感器设备6相同的转换电路90d，但在本发明中，并不局限于此，例如也可以设置一个转换电路90d。

另外，在本实施方式中，与各传感器设备6对应地设置有数目与传感器设备6相同的温度传感器7，但在本发明中，并不局限于此，例如也可以设置一个温度传感器7。

<第三实施方式>

图8是表示本发明的力检测装置的第三实施方式的俯视图。图9是图8中的A－A线处的剖视图。以下，对于第三实施方式，以与上述第一实施方式以及第二实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项标注相同的附图标记并省略其说明。

如图8以及图9所示，本实施方式的力检测装置1b具有检测6个轴力(x、y、z轴方向的并进力分量以及绕x、y、z轴的旋转力分量)的功能。本实施方式的力检测装置1b具有在第一基板2与第二基板3之间以平行于第一基板2的状态(平行于第一基板2的与第二基板3对置的面的状态)设置的4个传感器设备6、和检测与4个传感器设备6连接的转换电路90a、90b、90c(4组)的温度的4个温度传感器7。各传感器设备6的电压Vα、Vβ、Vγ的检测方向成为图8所示那样的配置。

这样，通过以平行于第一基板2的状态配置传感器设备6，能够减少力检测装置1b的高度。另外，在该情况下，运算部402根据修正后的电压Vαt1、Vβt1、Vγt1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vαt3、Vβt3、Vγt3、Vαt4、Vβt4、Vγt4，来运算x轴方向的并进力分量Fx、y轴方向的并进力分量Fy、z轴方向的并进力分量Fz、绕x轴的旋转力分量Mx、绕y轴的旋转力分量My、绕z轴的旋转力分量Mz。各力分量能够通过下式求出。

Fx＝Vαt1+Vβt2－Vαt3－Vβt4

Fy＝Vβt1－Vαt2－Vβt3+Vαt4

Fz＝Vγt1+Vγt2+Vγt3+Vγt4

Mx＝b×(Vγt4－Vγt2)

My＝a×(Vγt3－Vγt1)

Mz＝b×(Vβt2+Vβt4)+a×(Vβt1+Vβt3)

这里，a、b为常量。

此外，传感器设备6的数量不限定于上述4个，例如也可以是2个、3个或者5个以上。其中，优选传感器设备6的数量为多个，更优选为3个以上。此外，若力检测装置1b具有至少3个传感器设备6，则能够检测6个轴力。另外，在传感器设备6为3个的情况下，由于传感器设备6的数量少，所以能够使力检测装置1b轻型化。另外，在传感器设备6如图所示那样为4个的情况下，由于能够通过上述非常简单的运算来求出6个轴力，所以能够简化运算部402。

<第四实施方式>

图10是表示本发明涉及的力检测装置的第四实施方式的剖视图。图11是图10所示的力检测装置的俯视图。图12是简要表示图10所示的力检测装置的电路图。其中，以下为了便于说明，将图10中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”。此外，图10是图11所示的A－A线剖视图。以下，对于第四实施方式，以与上述实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项标注相同的附图标记并省略其说明。

图10、图11以及图12所示的力检测装置1c具有检测沿相互正交的3个轴(α(X)轴、β(Y)轴、γ(Z)轴)被施加的外力(剪切力以及压缩/拉伸力)的功能。

力检测装置1c具备作为第一基部的第一基板(底板)2、根据外力输出信号的电荷输出元件(元件)10、与第一基板2之间设置元件10的作为第二基部的第二基板(罩板)3、设置在第一基板2与第二基板3之间的模拟电路基板(电路基板)4、设置在第一基板2与第二基板3之间并与模拟电路基板4电连接的数字电路基板5、与模拟电路基板4连接并具有根据被施加的外力来输出信号的电荷输出元件(元件)10和收纳电荷输出元件10的外壳60的传感器设备6、设置于第一基板2并检测第一基板2的温度Tb的第一温度传感器7a、设置于第二基板3并检测第二基板3的温度Tc的第二温度传感器7b、以及两个加压螺栓(固定部件)81。

＜第一基板以及第二基板＞

由于图10以及图11所示的本实施方式的第一基板2以及第二基板3与上述实施方式结构相同，故省略其说明。

＜传感器设备＞

由于图10所示的本实施方式的传感器设备6与上述实施方式结构相同，故省略其说明。

＜电荷输出元件(元件)＞

由于传感器设备6的电荷输出元件10与图4所示的第一实施方式的电荷输出元件10构造相同，故省略其说明。

＜转换电路(转换输出电路)＞

如图12所示，在电荷输出元件10上连接有被安装于模拟电路基板4的转换电路(转换输出电路)90a、90b、90c。由于本实施方式的转换电路(转换输出电路)90a、90b、90c与上述实施方式构造相同，故省略其说明。

此外，由于从电荷输出元件10输出的电荷Qα、Qβ、Qγ中含有因力检测装置1c的温度变化引起的噪声分量，所以分别转换电荷Qα、Qβ、Qγ而得到的电压Vα、Vβ、Vγ中也含有因力检测装置1c的温度变化引起的噪声分量。

＜温度传感器＞

第一温度传感器7a被设置于第一基板2，具有检测第一基板2的温度Tb并将第一基板2的温度Tb作为信号传递到外力检测电路40的功能。第二温度传感器7b被设置于第二基板3，具有检测第二基板3的温度Tc并将第二基板3的温度Tc作为信号传递到外力检测电路40的功能。

如图12所示，从第一温度传感器7a输出的第一基板2的温度Tb以及从第二温度传感器7b输出的第二基板3的温度Tc被向安装于数字电路基板5的外力检测电路40的AD转换器401输入。

第一温度传感器7a以及第二温度传感器7b只要是能够分别检测第一基板2以及第二基板3的温度的传感器即可，没有特别限定。例如能够使用热电偶、热电阻、热敏电阻等作为第一温度传感器7a以及第二温度传感器7b。

在图10以及图11的结构中，第一温度传感器7a被设置在第一基板2的与第二基板3对置一侧的面上，但本发明不限于此。只要第一温度传感器7a能够检测第一基板2的温度Tb，则也可以设置于第一基板2的另一方的面上、第一基板2的侧面上、第一凸部21的侧面上、第一基部2的内部等。这样，第一温度传感器7a可以设置于第一基板2的任意位置，但优选第一温度传感器7a设置于传感器设备6的附近。这里所谓的“附近”是指设置有第一温度传感器7a的区域(第一基板2的表面)的温度、与相接于传感器设备6的区域(与传感器设备6接触的第一凸部21的表面)的温度之差在实际可忽略的范围内。由此，能够更准确地检测对传感器设备6的输出造成影响的第一基板2的温度Tb的变化。

同样，第二温度传感器7b被设置在第二基板3的与第一基板2对置一侧的面上，但本发明不限于此。只要第二温度传感器7b能够检测第二基板3的温度Tc，则也可以设置于第二基板3的另一方的面上、第二基板3的侧面上、第二基板3的内部等。这样，第二温度传感器7b可以设置于第二基板3的任意位置，但优选第二温度传感器7b设置于传感器设备6的附近。这里所谓的“附近”是指设置有第二温度传感器7b的区域(第二基板3的表面)的温度、与相接于传感器设备6的区域(与传感器设备6接触的第二基板3的表面)的温度之差在实际可忽略的范围内。由此，能够更准确地检测对传感器设备6的输出造成影响的第二基板3的温度Tc的变化。

＜外力检测电路＞

外力检测电路40具有根据从转换电路90a输出的电压Vα、从转换电路90b输出的电压Vγ、从转换电路90c输出的电压Vβ、从第一温度传感器7a输出的温度Tb、从第二温度传感器7b输出的温度Tc来检测被施加的外力的功能。外力检测电路40具有与转换电路90a、90b、90c、第一温度传感器7a、第二温度传感器7b连接的AD转换器401；与AD转换器401连接的运算部402；以及与运算部402连接的修正值存储部403a。

AD转换器401具有将电压Vα、Vβ、Vγ以及温度Tb、Tc从模拟信号转换为数字信号的功能。被AD转换器401数字转换后的电压Vα、Vβ、Vγ以及温度Tb、Tc向运算部402输入。运算部402根据被数字转换后的电压Vα、Vβ、Vγ以及温度Tb、Tc，来计算被施加于电荷输出元件10的3个轴力(剪切力Fx、Fy以及压缩/拉伸力Fz)。

第一基板2的温度Tb与第二基板3的温度Tc之间存在温度差ΔT的情况下的电压Vα、Vβ、Vγ所包含的因温度变化引起的元件的噪声分量被预先测定，作为修正值Gα、Gβ、Gα以与温度差ΔT相关联的状态被保存于修正值存储部403a内。温度差ΔT与修正值Gα、Gβ、Gγ的关系例如被以检查表等形式存储于修正值存储部403a内。运算部402通过在根据第一基板2的温度Tb与第二基板3的温度Tc计算出温度差ΔT后，参照修正值存储部403a，能够得到适当的修正值Gα、Gβ、Gγ。

运算部402根据电压Vα、Vβ、Vγ以及修正值Gα、Gβ、Gγ，通过下式来计算3个轴力、即x轴方向的并进力分量Fx、y轴方向的并进力分量Fy、z轴方向的并进力分量Fz。

Fx＝Vα－Gα

Fy＝Vβ－Gβ

Fz＝Vγ－Gγ

这样，通过使用修正值Gα、Gβ、Gγ对电压Vα、Vβ、Vγ进行修正，能够除去或者减少因力检测装置1c的温度变化引起的噪声分量。因此，能够提高力检测装置1c的测定精度。并且，在本实施方式涉及的力检测装置1c中，不需要用于求出将因力检测装置1c的温度变化引起的电压Vα、Vβ、Vγ的噪声分量除去或者减少用的修正值Gα、Gβ、Gγ的子传感器设备。因此，不需要确保用于设置子传感器设备的空间，能够使力检测装置1c小型化。另外，由于不需要用于使求出修正值Gα、Gβ、Gγ用的子传感器的输出特性、与外力检测用的传感器设备6的输出特性一致的部件精度管理，所以能够减少部件的制造、管理成本。

＜第五实施方式＞

图13是表示本发明涉及的力检测装置的第五实施方式的剖视图。图14(a)是图13所示的力检测装置的俯视图。图14(b)是表示各传感器设备6的电压Vα、Vβ、Vγ的检测方向的概念图。图15是简要表示图13所示的力检测装置的电路图。其中，以下为了便于说明，将图13、图6中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”，将左侧称为“左”或者“左方”。此外，图13是图14(a)所示的A－A线剖视图。另外，在图14(a)中，为了说明，省略了第二基板3。在图14(b)中，为了说明，省略了除第一基板2的方筒状部22以及传感器设备6之外的构成要素。

以下，对于第五实施方式，以与上述第四实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。

图13、图14以及图15所示的本实施方式的力检测装置1d具有检测6个轴力(x、y、z轴方向的并进力分量以及绕x、y、z轴的旋转力分量)的功能。本实施方式的力检测装置1d具有在第一基板2与第二基板3之间以垂直于第一基板2的状态(垂直于第一基板2的与第二基板3对置的面的状态)设置的4个传感器设备6、设置在各传感器设备6的附近的4个第一温度传感器7a、以及4个第二温度传感器7b。

＜第一基板以及第二基板＞

如图14(a)所示，第一基板2具有俯视时角被切去(具有R)的近似四边形的形状。另外，在图14中虽然被省略，但第二基板3也具有相同的形状。第一基板2具有设置在第一基板2的与第二基板3对置的面上的方筒状部22、和设置在方筒状部22的外周面上的4个第一凸部21。

方筒状部22是在俯视时中央部分具有空洞的近似矩形形状的部件。方筒状部22可以与第一基板2一体形成，另外，也可以由独立部件形成。在方筒状部22的外周面上，4个第一凸部21被设置成平行于第一基板2的与第二基板3对置的面而突出。第一凸部21可以与方筒状部22一体形成，另外，也可以由独立部件形成。设置于方筒状部22的外周面上的4个第一凸部21分别在图14(a)中被设置在方筒状部22的上下左右的外周面(4边外侧)的中央部。

如图13以及图14(a)所示，第二基板3具有被设置在与第一基板2对置的面上的4个第二凸部31。4个第二凸部31分别形成为在使第一基板2与第二基板3以对置的方式配置时，相对于第一基板2的方筒状部22的外周面的4边对置。另外，如图13所示，在第二基板3的与第一基板2对置的面侧设置有数字电路基板5。

另外，在设置于方筒状部22的外周面的4个第一凸部21上分别配置有传感器设备6。因此，在本实施方式中，4个传感器设备6以垂直于第一基板2的与第二基板3对置的面的状态配置。第二基板3的各个第二凸部31与第一基板2的方筒状部22的外周面的4边分别被两个加压螺栓81固定成彼此能够位移(移动)规定量。因此，能够将各传感器设备6夹持在第二基板3的第二凸部31与第一基板2的第一凸部21之间。另外，各传感器设备6的电压Vα、Vβ、Vγ的检测方向成为图14(b)所示那样的配置。

另外，在方筒状部22的内周面上的与形成有第一凸部21的位置对应的位置(借助方筒状部22与第一凸部21对置的位置)分别配置有第一温度传感器7a。并且，在第二凸部31的与第一基板2的方筒状部22对置的面的相反侧的面上与传感器设备6对应的位置(借助第二凸部31与传感器设备6对置的位置)分别配置有第二温度传感器7b。

这样，通过将数量与传感器设备6的数量相等的(在本实施方式中为4个)第一温度传感器7a以及第二温度传感器7b设置于各传感器设备6的附近，能够更准确地检测对各传感器设备6造成影响的第一基板2的温度Tb以及第二基板3的温度Tc。

此外，设置于方筒状部22的外周面的4个第一凸部21的位置、即各传感器设备6的位置没有特别限定，但在本实施方式中，各传感器设备6、即各电荷输出元件10在第一基板2、第二基板3的周向以等角度间隔(间隔90°)配置。由此，能够无偏差地检测外力。

另外，在第二基板3的各个第二凸部31与第一基板2的方筒状部22的外周面之间通过加压螺栓81固定有模拟电路基板4。模拟电路基板4与各传感器设备6通过端子63而电连接。另外，模拟电路基板4、第一温度传感器7a以及第二温度传感器7b与数字电路基板5通过未图示的布线而电连接。

传感器设备6的数量不限定于上述4个，例如也可以是2个、3个或者5个以上。其中，优选传感器设备6的数量为多个，更优选为3个以上。此外，若力检测装置1d具有至少4个传感器设备6，则能够检测6个轴力。另外，由于在传感器设备6如图示那样为4个的情况下，能够通过后述的非常简单的运算来求出6个轴力，所以能够简化运算部402。

＜外力检测电路＞

外力检测电路40具有根据从各转换电路90a输出的电压Vα1、Vα2、Vα3、Vα4、从各转换电路90b输出的电压Vγ1、Vγ2、Vγ3、Vγ4、从各转换电路90c输出的电压Vβ1、Vβ2、Vβ3、Vβ4、分别从第一温度传感器7a输出的第一基板2的温度Tb1、Tb2、Tb3、Tb4、分别从第二温度传感器7b输出的第二基板3的温度Tc1、Tc2、Tc3、Tc4来检测6个轴力(x、y、z轴方向的并进力分量以及绕x、y、z轴的旋转力分量)的功能。如图15所示，外力检测电路40具有与转换电路90a、90b、90c、第一温度传感器7a、第二温度传感器7b连接的AD转换器401；与AD转换器401连接的运算部402；以及与运算部402连接的修正值存储部403a。

AD转换器401具有将电压Vα1、Vβ1、Vγ1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vα3、Vβ3、Vγ3、Vα4、Vβ4、Vγ4、温度Tb1、Tb2、Tb3、Tb4、Tc1、Tc2、Tc3、Tc4从模拟信号转换为数字信号的功能。被AD转换器401数字转换后的电压Vα1、Vβ1、Vγ1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vα3、Vβ3、Vγ3、Vα4、Vβ4、Vγ4以及温度Tb1、Tb2、Tb3、Tb4、Tc1、Tc2、Tc3、Tc4向运算部402输入。

运算部402根据被数字转换后的电压Vα1、Vβ1、Vγ1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vα3、Vβ3、Vγ3、Vα4、Vβ4、Vγ4以及温度Tb1、Tb2、Tb3、Tb4、Tc1、Tc2、Tc3、Tc4，来计算被施加于电荷输出元件10的6个轴力。

运算部402最初根据温度Tb1、Tb2、Tb3、Tb4、Tc1、Tc2、Tc3、Tc4，来计算温度差ΔT1＝Tb1－Tc1、ΔT2＝Tb2－Tc2、ΔT3＝Tb3－Tc3、以及ΔT4＝Tb4－Tc4。接下来，运算部402通过参照修正值存储部403a，能够得到与温度差ΔT1对应的修正值Gα1、Gβ1、Gγ1、与温度差ΔT2对应的修正值Gα2、Gβ2、Gγ2、与温度差ΔT3对应的修正值Gα3、Gβ3、Gγ3、以及与温度差ΔT4对应的修正值Gα4、Gβ4、Gγ4。

接下来，运算部402使用所得到的修正值Gα1、Gβ1、Gγ1，以如下方式修正电压Vα1、Vβ1、Vγ1，得到修正后的电压Vαt1、Vβt1、Vγt1。同样，运算部402得到被修正后的电压Vαt2、Vβt2、Vγt2、被修正后的电压Vαt3、Vβt3、Vγt3、以及根据电压Vα4、Vβ4、Vγ4修正后的电压Vαt4、Vβt4、Vγt4。

Vαt1＝Vα1－Gα1

Vβt1＝Vβ1－Gβ1

Vγt1＝Vγ1－Gγ1

Vαt2＝Vα2－Gα2

Vβt2＝Vβ2－Gβ2

Vγt2＝Vγ2－Gγ2

Vαt3＝Vα3－Gα3

Vβt3＝Vβ3－Gβ3

Vγt3＝Vγ3－Gγ3

Vαt4＝Vα4－Gα4

Vβt4＝Vβ4－Gβ4

Vγt4＝Vγ4－Gγ4

这样，通过得到被修正后的电压Vαt1、Vβt1、Vγt1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vαt3、Vβt3、Vγt3、Vαt4、Vβt4、Vγt4，能够除去或者减少因力检测装置1d的温度变化引起的噪声分量。

接下来，运算部402根据被修正后的电压Vαt1、Vβt1、Vγt1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vαt3、Vβt3、Vγt3、Vαt4、Vβt4、Vγt4，来运算x轴方向的并进力分量Fx、y轴方向的并进力分量Fy、z轴方向的并进力分量Fz、绕x轴的旋转力分量Mx、绕y轴的旋转力分量My、绕z轴的旋转力分量Mz。各力分量能够通过下式求出。

Fx＝Vγt1－Vβt2－Vγt3+Vβt4

Fy＝Vβt1+Vγt2－Vβt3－Vγt4

Fz＝Vαt1+Vαt2+Vαt3+Vαt4

Mx＝a×(Vαt4－Vαt2)

My＝b×(Vαt3－Vαt1)

Mz＝a×(Vβt4+Vβt2)+b×(Vβt3+Vβt1)

这里，a、b为常量。

这样，力检测装置1d能够检测6个轴力。另外，由上式可知，在被修正后的电压Vγt1、Vγt2、Vγt3、Vγt4全部为0的情况下，也能够计算6个轴力(Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz)。即，能够使用被修正后的电压Vαt1、Vαt2、Vαt3、Vαt4、Vβt1、Vβt2、Vβt3、Vβt4来计算6个轴力。

因温度变化引起的噪声分量对如上述那样被修正后的电压Vαt1、Vαt2、Vαt3、Vαt4、Vβt1、Vβt2、Vβt3、Vβt4的影响比因温度变化引起的噪声分量对被修正后的电压Vγt1、Vγt2、Vγt3、Vγt4的影响小。因此，通过仅使用被修正后的电压Vαt1、Vαt2、Vαt3、Vαt4、Vβt1、Vβt2、Vβt3、Vβt4来检测6个轴力，能够进一步减少第一基板2以及第二基板3因温度变化等引起的变形对各力检测装置的加压变化的影响，并且能够检测6个轴力。

＜第六实施方式＞

图16是表示本发明涉及的力检测装置的第六实施方式的俯视图。图17是图16中的A－A线处的剖视图。以下，对第六实施方式，以与上述第四实施方式以及第五实施方式的不同点为中心进行说明，对相同的事项省略其说明。

图16以及图17所示的本实施方式的力检测装置1e具有检测6个轴力(x、y、z轴方向的并进力分量以及绕x、y、z轴的旋转力分量)的功能。本实施方式的力检测装置1e具有在第一基板2与第二基板3之间以平行于第一基板2的状态(平行于第一基板2的与第二基板3对置的面的状态)设置的4个传感器设备6、设置在各传感器设备6的附近的4个第一温度传感器7a、以及4个第二温度传感器7b。各传感器设备6的电压Vα、Vβ、Vγ的检测方向成为图16所示那样的配置。

这样，通过以平行于第一基板2的状态配置传感器设备6，能够减少力检测装置1e的高度。另外，在该情况下，运算部402根据修正后的电压Vαt1、Vβt1、Vγt1、Vα2、Vβ2、Vγ2、Vαt3、Vβt3、Vγt3、Vαt4、Vβt4、Vγt4，来运算x轴方向的并进力分量Fx、y轴方向的并进力分量Fy、z轴方向的并进力分量Fz、绕x轴的旋转力分量Mx、绕y轴的旋转力分量My、绕z轴的旋转力分量Mz。各力分量能够通过下式求出。

Fx＝Vαt1+Vβt2－Vαt3－Vβt4

Fy＝Vβt1－Vαt2－Vβt3+Vαt4

Fz＝Vγt1+Vγt2+Vγt3+Vγt4

Mx＝b×(Vγt4－Vγt2)

My＝a×(Vγt3－Vγt1)

Mz＝b×(Vβt2+Vβt4)+a×(Vβt1+Vβt3)

这里，a、b为常量。

＜单臂机器人的实施方式＞

接下来，根据图18，说明作为本发明的机器人的实施方式的单臂机器人。

图18是表示使用了力检测装置的单臂机器人的一个例子的图。图18的单臂机器人500具有基台510、臂520、设置于臂520的前端侧的末端执行器530、以及设置在臂520与末端执行器530之间的力检测装置100。其中，作为力检测装置100，使用上述各实施方式的力检测装置1～1e的某一个。

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)以及控制致动器的控制部(未图示)等进行收纳的功能。另外，基台510例如被固定于地面、墙壁、天井、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，通过使相邻的臂彼此转动自如地连结而构成。臂520通过根据控制部的控制，以各臂单元的连结部为中心复合地旋转或者弯曲来进行驱动。

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。在利用臂520的驱动使末端执行器530到达规定的动作位置后，通过调整第一指531以及第二指532的分离距离，能够把持对象物。

此外，末端执行器530这里为手部，但在本发明中不限定于。作为末端执行器的其它例，例如可举出部件检查用器具、部件输送用器具、部件加工用器具、部件组装用器具、测定器等。这一点在其它实施方式的末端执行器中也如此。

力检测装置100具有检测被施加于末端执行器530的外力的功能。通过将力检测装置100检测的力反馈至基台510的控制部，单臂机器人500能够执行更精密的作业。另外，根据力检测装置100检测的力，单臂机器人500能够检测末端执行器530与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行难以通过现有的位置控制进行的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，单臂机器人500能够更安全地执行作业。

此外，在图示的结构中，臂520由合计5个臂单元构成，但本发明不限于此。臂520由1个臂单元构成的情况、由2～4个臂单元构成的情况、由6个以上臂单元构成的情况也在本发明的范围内。

＜多臂机器人的实施方式＞

接下来，根据图19，说明作为本发明的机器人的实施方式的多臂机器人。

图19是表示使用了力检测装置的多臂机器人的一个例子的图。图19的多臂机器人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、设置在第一臂620与第一末端执行器640a之间以及第二臂630与第二末端执行器640b之间的力检测装置100。其中，使用上述各实施方式的力检测装置1～1e的任一个作为力检测装置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)以及控制致动器的控制部(未图示)等进行收纳的功能。另外，基台610例如被固定于地面、墙壁、天井、能够移动的台车上等。

第一臂620通过将第一臂单元621以及第二臂单元622转动自如地连结而构成。第二臂630通过将第一臂单元631以及第二臂单元632转动自如地连结而构成。第一臂620以及第二臂630通过根据控制部的控制，以各臂单元的连结部为中心复合地旋转或者弯曲而进行驱动。

第一末端执行器640a以及第二末端执行器640b(也称为第一、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以及第二指642a。第二末端执行器640b具有第一指641b以及第二指642b。在通过第一臂620的驱动而使第一末端执行器640a到达规定的动作位置后，通过调整第一指641a以及第二指642a的分离距离，能够把持对象物。同样，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后，通过调整第一指641b以及第二指642b的分离距离，能够把持对象物。

力检测装置100具有检测被施加于第一、第二末端执行器640a、640b的外力的功能。通过将力检测装置100检测的力反馈至基台610的控制部，多臂机器人600能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置100检测的力，多臂机器人600能够检测第一、第二末端执行器640a、640b与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行通过现有的位置控制难以进行的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，多臂机器人600能够更安全地执行作业。

此外，在图示的结构中，合计有2个臂，但本发明不限于此。多臂机器人600具有3个以上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输送装置的实施方式＞

接下来，根据图20、图21，说明本发明的电子部件检查装置以及电子部件输送装置的实施方式。

图20是表示使用了力检测装置的电子部件检查装置以及部件输送装置的一个例子的图。图21是表示使用了力检测装置的电子部件输送装置的一个例子的图。

如图20所示，电子部件检查装置700具有基台710和直立设置于基台710的侧面的支承台720。在基台710的上表面设置有载置并输送检查对象的电子部件711的上游侧工作台712u、和载置并输送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、和为了检查电特性而供电子部件711放置的检查台714。其中，作为电子部件711的例子，可举出半导体、半导体晶片、CLD、OLED等显示设备、晶体设备、各种传感器、喷墨头、各种MEMS设备等等。

另外，在支承台720设置有能够向平行于基台710的上游侧工作台712u以及下游侧工作台712d的方向(Y方向)移动的Y工作台731，从Y工作台731向朝向基台710的方向(X方向)延伸配置有臂部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、和能够沿上下方向(Z方向)移动的内置有Z工作台的电子部件输送装置740。另外，在电子部件输送装置740的前端侧设置有把持电子部件711的把持部741。另外，在电子部件输送装置740的前端与把持部741之间设置有力检测装置100。并且，在基台710的前面侧设置有控制电子部件检查装置700的整体动作的控制装置750。其中，使用上述各实施方式的力检测装置1～1e的任一个作为力检测装置100。

电子部件检查装置700如下那样进行电子部件711的检查。最初，将检查对象的电子部件711载置于上游侧工作台712u，并移动到检查台714的附近。接下来，移动Y工作台731以及X工作台733，使电子部件输送装置740移动到被载置于上游侧工作台712u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来确认电子部件711的位置。然后，若使用内置于电子部件输送装置740内的Z工作台使电子部件输送装置740下降并利用把持部741把持电子部件711，则使电子部件输送装置740原样移动到拍摄装置713之上，使用拍摄装置713来确认电子部件711的姿势。接下来，使用内置于电子部件输送装置740的微调机构来调整电子部件711的姿势。然后，在使电子部件输送装置740移动到检查台714之上后，移动内置于电子部件输送装置740的Z工作台，将电子部件711放置于检查台714之上。由于使用电子部件输送装置740内的微调机构调整了电子部件711的姿势，所以能够在检查台714的正确位置放置电子部件711。接下来，在使用检查台714结束了电子部件711的电特性检查后，接着从检查台714举起电子部件711，移动Y工作台731以及X工作台733，使电子部件输送装置740移动到下游侧工作台712d，将电子部件711放置在下游侧工作台712d。最后，使下游侧工作台712d动作，将检查结束了的电子部件711输送到规定位置。

如图21所示，电子部件输送装置740包括力检测装置100。详细而言，电子部件输送装置740具有把持部741、与把持部741连接的6轴的力检测装置100、经由6轴的力检测装置100与把持部741连接的旋转轴742、以及以能够旋转的方式被安装于旋转轴742的微调板743。另外，微调板743能够一边被引导机构(未图示)引导一边沿X方向以及Y方向移动。

另外，朝向旋转轴742的端面搭载有旋转方向用的压电马达744θ，压电马达744θ的驱动凸部(未图示)被按压于旋转轴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设置有X方向用的压电马达744x和Y方向用的压电马达744y，各自的驱动凸部(未图示)被按压于微调板743的表面。因此，通过使压电马达744x动作，能够使微调板743(以及把持部741)沿X方向移动任意的距离，同样，通过使压电马达744y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具有检测被施加于把持部741的外力的功能。通过将力检测装置100检测的力反馈至控制装置750，电子部件输送装置740以及电子部件检查装置700能够更精密地执行作业。另外，能够根据力检测装置100检测的力来检测把持部741与障碍物的接触等。因此，能够容易地进行通过现有的位置控制难以进行的躲避障碍物动作、避免对象物损伤动作等，电子部件输送装置740以及电子部件检查装置700能够执行更安全的作业。

＜部件加工装置的实施方式＞

接下来，根据图22，说明本发明的部件加工装置的实施方式。

图22是表示使用了力检测装置的部件加工装置的一个例子的图。图22的部件加工装置800具有基台810、直立形成于基台810的上表面的支柱820、设置于支柱820的侧面的输送机构830、能够升降地安装于输送机构830的工具位移部840、与工具位移部840连接的力检测装置100、以及经由力检测装置100被安装于工具位移部840的工具850。其中，使用上述各实施方式的力检测装置1～1e的任一个作为力检测装置100。

基台810是用于载置、固定被加工部件860的台。支柱820是用于固定输送机构830的柱。输送机构830具有使工具位移部840升降的功能。输送机构830具有输送用马达831、和根据来自输送用马达831的输出使工具位移部840升降的引导器832。工具位移部840具有对工具850赋予旋转、振动等位移的功能。工具位移部840具有位移用马达841、在与位移用马达841连结的主轴(未图示)的前端设置的工具安装部843、以及安装于工具位移部840并保持主轴的保持部842。工具850经由力检测装置100被安装于工具位移部840的工具安装部843，用于根据由工具位移部840赋予的位移来加工被加工部件860。工具850没有特别限定，例如是扳手、十字螺丝刀、一字螺丝刀、切刀、圆锯、钳子、锥子、钻头、铣刀等。

力检测装置100具有检测被施加于工具850的外力的功能。通过将力检测装置100检测的外力反馈至输送用马达831、位移用马达841，部件加工装置800能够更精密地执行部件加工作业。另外，能够根据力检测装置100检测的外力来检测工具850与障碍物的接触等。因此，能够在障碍物等接触工具850的情况下紧急停止，部件加工装置800能够执行更安全的部件加工作业。

＜移动体的实施方式＞

接下来，根据图23，说明使用了本发明的力检测装置的移动体的实施方式。

图23是表示使用了力检测装置的移动体的一个例子的图。图23的移动体900能够通过被赋予的动力而移动。移动体900没有特别限定，例如是汽车、自行车、飞机、船、电车等交通工具、双足步行机器人、车轮移动机器人等机器人等。

移动体900具有主体910(例如交通工具的框体、机器人的主体等)、供给用于使主体910移动的动力的动力部920、检测因主体910的移动所产生的外力的力检测装置100、以及控制部930。其中，使用上述各实施方式的力检测装置1～1e的任一个作为力检测装置100。

若利用从动力部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检测因伴随着移动所产生的振动、加速度等引起的外力。被力检测装置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传递来的外力来控制动力部920等，由此执行姿势控制、振动控制以及加速控制等控制。

以上，以实施方式为例说明了本发明的力检测装置、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，但本发明不限定于此，各部分的结构能够置换为具有相同功能的任意结构。另外，可以在本发明中附加其它任意的结构物。

另外，本发明也可以将上述实施方式中的任意2种以上结构(特征)组合。

另外，在本发明中可以省略外壳。

另外，在上述实施方式中，作为根据外力而输出信号的元件采用的是使用了压电体的结构，但在本发明中，只要是根据被施加的外力而输出变化的结构即可，并不局限于此，此外，例如可举出使用了感压导电体等的结构。

另外，在本发明中，可以代替加压螺栓而使用例如不具有对元件赋予加压的功能的部件，另外，可以采用螺栓以外的固定方法。

另外，本发明的机器人只要具有臂即可，不限定于臂型机器人(机械臂)，也可以是其它形式的机器人，例如SCARA机器人、腿式行走(行驶)机器人等。

另外，本发明的力检测装置并不局限用于机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置、部件加工装置以及移动体，也能够应用于其它的装置，例如其它的输送装置、其它的检查装置、测振仪、加速度计、重力仪、测力计、地震仪、测斜仪等测定装置、输入装置等。

附图标记说明：1、1a、1b、1c、1d、1e、100…力检测装置；2…第一基板(第一基部)；3…第二基板(第二基部)；4…模拟电路基板；5…数字电路基板；6…传感器设备；7…温度传感器；7a…第一温度传感器；7b…第二温度传感器；10…电荷输出元件(元件)；11…接地电极层；12…β轴用的外力传感器；13…γ轴用的外力传感器；14…α轴用的外力传感器；21…第一凸部；22…方筒状部；25…内螺纹；31…第二凸部；35…孔；40…外力检测电路；41、42…孔；51、52…孔；60…外壳；61…基部；62…盖体；63…端子；81…加压螺栓；90a、90b、90c、90d…转换电路；91…运算放大器；92…电容器；93…开关元件；121…第一压电体层；122…输出电极层；123…第二压电体层；131…第三压电体层；132…输出电极层；133…第四压电体层；141…第五压电体层；142…输出电极层；143…第六压电体层；401…AD转换器；402…运算部；403…存储部；403a…修正值存储部；500…单臂机器人；600…多臂机器人；700…电子部件检查装置；740…电子部件输送装置；800…部件加工装置；900…移动体。

Claims (12)

1.一种力检测装置，其特征在于，具备：

第一基部；

第二基部；

元件，其被设置在所述第一基部与所述第二基部之间，根据外力来输出电荷；

转换电路，其将从所述元件输出的所述电荷转换为电压；

补偿用转换电路，其对所述转换电路进行温度补偿；

温度传感器，其检测所述转换电路的温度；以及

外力运算电路，其根据所述温度传感器的检测结果、从所述转换电路输出的电压、以及从所述补偿用转换电路输出的电压来运算所述外力。

2.根据权利要求1所述的力检测装置，其特征在于，

在将由所述温度传感器检测的所述转换电路的温度设为t、从所述转换电路输出的电压设为Vo、从所述补偿用转换电路输出的电压设为Vt、系数设为A时，所述外力运算电路根据所述温度t来修正所述系数A，通过下述(1)式来运算所述外力Vc，

Vc＝Vo－A·Vt···(1)。

3.根据权利要求2所述的力检测装置，其特征在于，

所述力检测装置具有存储部，该存储部存储表示所述系数A与所述温度t的关系的信息，

所述外力运算电路根据所述信息，从所述温度t导出所述系数A。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的力检测装置，其特征在于，

所述转换电路和补偿用转换电路由相同的部件构成。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的力检测装置，其特征在于，

所述力检测装置具有电路基板，该电路基板被设置在所述第一基部与所述第二基部之间，并安装有所述转换电路以及所述补偿用转换电路，

所述温度传感器被安装于所述电路基板。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的力检测装置，其特征在于，

所述元件具有被层叠的3个外力传感器，

在将所述外力传感器的层叠方向设为γ轴方向、正交于所述γ轴方向且相互正交的方向分别设为α轴方向、β轴方向的情况下，

所述外力传感器的一个根据沿所述α轴方向的所述外力来输出所述电荷，

所述外力传感器的一个根据沿所述β轴方向的所述外力来输出所述电荷，

所述外力传感器的一个根据沿所述γ轴方向的所述外力来输出所述电荷。

7.根据权利要求6所述的力检测装置，其特征在于，

所述力检测装置具有至少3个所述元件，

所述外力运算电路根据所述温度传感器的检测结果、利用所述转换电路对从各所述元件输出的所述电荷进行转换而成的电压、以及从所述补偿用转换电路输出的电压，来检测6个轴力。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的力检测装置，其特征在于，

所述力检测装置具有多个所述元件，

各所述元件沿所述第一基部或者所述第二基部的周向以等角度间隔配置。

9.一种机器人，其特征在于，具备：

臂；

末端执行器，其被设置于所述臂；以及

力检测装置，其被设置在所述臂与所述末端执行器之间，检测所述末端执行器被施加的外力，

所述力检测装置具备：

第一基部；

第二基部；

元件，其被设置在所述第一基部与所述第二基部之间，根据外力来输出电荷；

转换电路，其将从所述元件输出的所述电荷转换为电压；

补偿用转换电路，其将电荷转换为电压；

温度传感器，其检测所述转换电路的温度；以及

外力运算电路，其根据所述温度传感器的检测结果、从所述转换电路输出的电压、以及从所述补偿用转换电路输出的电压，来运算所述外力。

10.一种电子部件输送装置，其特征在于，具备：

把持部，其把持电子部件；和

力检测装置，其检测所述把持部被施加的外力，

所述力检测装置具备：

第一基部；

第二基部；

元件，其被设置在所述第一基部与所述第二基部之间，根据外力来输出电荷；

转换电路，其将从所述元件输出的所述电荷转换为电压；

补偿用转换电路，其由与所述转换电路相同的部件构成；

温度传感器，其检测所述转换电路的温度；以及

外力运算电路，其根据所述温度传感器的检测结果、从所述转换电路输出的电压、以及从所述补偿用转换电路输出的电压，来运算所述外力。

11.一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，其检测所述把持部被施加的外力，

所述力检测装置具备：

第一基部；

第二基部；

元件，其被设置在所述第一基部与所述第二基部之间，根据外力来输出电荷；

转换电路，其将从所述元件输出的所述电荷转换为电压；

补偿用转换电路，其由与所述转换电路相同的部件构成；

温度传感器，其检测所述转换电路的温度；以及

外力运算电路，其根据所述温度传感器的检测结果、从所述转换电路输出的电压、以及从所述补偿用转换电路输出的电压，来运算所述外力。

12.一种部件加工装置，其特征在于，具备：

工具位移部，其被安装工具，使所述工具位移；和

力检测装置，其检测所述工具被施加的外力，

所述力检测装置具备：

第一基部；

第二基部；

元件，其被设置在所述第一基部与所述第二基部之间，根据外力来输出电荷；

转换电路，其将从所述元件输出的所述电荷转换为电压；

补偿用转换电路，其由与所述转换电路相同的部件构成；

温度传感器，其检测所述转换电路的温度；以及

外力运算电路，其根据所述温度传感器的检测结果、从所述转换电路输出的电压、以及从所述补偿用转换电路输出的电压，来运算所述外力。