JP2016223826A - 力検出装置及びロボット - Google Patents

Abstract

【課題】力検出素子出力への影響が少ない上で防塵防滴を実現した力検出装置及びロボットを提供する。
【解決手段】力検出装置は、力検出素子１０を収納する凹部５８を備えた第１ケース部材２と、凹部５８を覆うように組み付ける第２ケース部材３と、凹部５８を囲むように設けられるシール部材５４と、を備え、シール部材５４は、凹部５８の開口方向と異なる方向に押圧されて保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、力検出装置及びロボットに関するものである。

現在、水晶式の６軸タイプの力検出装置は、ロボットと組合せ、力制御等への応用が期待されている。また、力検出装置をロボットに搭載する場合、実際の作業環境では粉塵、切削油の飛散する環境が想定され、それらの環境でも使用できる力検出装置が求められている。

例えば、第１ケースの凹部に検出素子を収納し、第２ケースで第１ケースを覆うように組み付けし、第１ケースの一面に凹部を囲むように設けられた溝内に収容されて押圧支持されたシール部材によって気密性を保持する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この押圧する力の方向は第１ケースの凹部の開口方向としている。

特開２０１３−００２９４５号公報

しかしながら、特許文献１のような力検出装置では、図１３に示すように、検出素子を第１ケースの凹部の開口方向に与圧する。Ｚ方向にシール部材が圧縮される。また、Ｚ方向に圧縮すると検出素子への伝達力にロスが生じるとともに温度変化でシール部材の圧縮量が異なる。すなわち、与圧する方向とシール部材を押圧する方向とが同じ場合に、温度変化等によるシール部材の弾性率が変動すると、与圧する圧力に誤差が生じて、測定の精度が低下するおそれがあった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る力検出装置は、力検出素子を収納する凹部を備えた第１ケース部材と、前記凹部を覆うように組み付ける第２ケース部材と、前記凹部を囲むように設けられるシール部材と、を備え、前記シール部材は、前記凹部の開口方向と異なる方向に押圧されて保持されることを特徴とする。

本適用例によれば、シール部材を径方向に圧縮することで確実なシール性能を確保できる。その結果、力検出素子出力への影響が少ない上で防塵防滴を実現した力検出装置を提供する。

［適用例２］上記適用例に記載の力検出装置において、前記シール部材は、Ｏリングであり、前記Ｏリングが収容される溝の深さＨ、押圧前の前記Ｏリングの線径Ｗ、前記Ｏリングのつぶし率Ｅ＝（Ｗ−Ｈ）／Ｗ×１００、とすると、前記Ｏリングは、８≦Ｅ≦３０、となるように押圧されることが好ましい。

本適用例によれば、Ｏリングのつぶし率を８〜３０％の範囲で使用することで確実なシール性能を確保できる。

［適用例３］本適用例に係るロボットは、上記に記載の力検出装置を備えたことを特徴とする。

本適用例によれば、信頼性の高いロボットを提供できる。

本実施形態に係る力検出装置を示す断面図。 本実施形態に係る力検出装置を示す断面図。 本実施形態に係る力検出装置を示す平面図。 本実施形態に係るシール部材を示す図。（Ａ）は一の構成を示す図、（Ｂ）はその他の構成を示す図。 本実施形態に係るシール部材のつぶし率を示す図。 本実施形態に係る力検出装置の外部接続部と従来の力検出装置の外部接続用コネクター部とを示す平面図。 本実施形態に係る力検出装置の外部接続部を示す斜視図。 本実施形態に係る力検出装置を用いた単腕ロボットの１例を示す図。 本実施形態に係る力検出装置を用いた複腕ロボットの１例を示す図。 本実施形態に係る力検出装置を用いた電子部品検査装置及び電子部品搬送装置の１例を示す図。 本実施形態に係る力検出装置を用いた電子部品搬送装置の１例を示す図。 本実施形態に係る力検出装置を用いた部品加工装置の１例を示す図。 従来のシール部材の温度変化による変形を示す図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大又は縮小して表示している。

（力検出装置の実施形態）
図１及び図２は、本実施形態に係る力検出装置を示す断面図である。なお、以下では、図１中の上側を「上」又は「上方」、下側を「下」又は「下方」という。

また、図２には、互いに直交する３つの軸として、α軸、β軸、及びγ軸が図示されている。また、図１には、３つの軸のうち、γ軸のみを図示している。

本実施形態に係る力検出装置１は、力検出装置１に加えられた外力、すなわち、６軸力（α、β、γ軸方向の並進力成分及びα、β、γ軸周りの回転力成分）を検出する機能を有している。

力検出装置１は、図１に示すように、第１基部（第１ケース部材）２と、第１基部２から所定の間隔を隔てて配置され、第１基部２に対向する第２基部（第２ケース部材）３と、第１基部２及び第２基部３の外周部に設けられた側壁部１６と、第１基部２と第２基部３との間に収納された（設けられた）４つのアナログ回路基板４と、第１基部２と第２基部３との間に収納され（設けられ）、各アナログ回路基板４と電気的に接続されたデジタル回路基板５と、各アナログ回路基板４に１つずつ搭載され、受けた外力に応じて信号（電荷）を出力する素子である電荷出力素子（力検出素子）１０及び電荷出力素子１０を収納するパッケージ６０を有する４つのセンサーデバイス６と、８つの与圧ボルト（与圧部材）７１と、を備えている。

第１基部２はセンサーデバイス６を収納する凹部５８を備えている。第２基部３は凹部５８を覆うように組み付けられている。力検出装置１は凹部５８を囲むように設けられるシール部材５４を備えている。シール部材５４は凹部５８の開口方向と異なる方向に押圧されて保持されている。
電荷出力素子１０は圧電板を積層した構造である。電荷出力素子１０はパッケージ６０を介して応力が加える構造である。

以下に、力検出装置１の各部の構成について詳述する。
なお、以下の説明では、図２に示すように、４つのセンサーデバイス６のうち、右側に位置するセンサーデバイス６を「センサーデバイス６Ａ」といい、以降反時計回りに順に「センサーデバイス６Ｂ」、「センサーデバイス６Ｃ」、及び「センサーデバイス６Ｄ」という。また、各センサーデバイス６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを区別しない場合は、それらを「センサーデバイス６」という。

第１基部２は、図１に示すように、板状をなす底板２２と、底板２２の端部の上面に設けられ、その上面から上方に向かって突出する４つの壁部２４とを有している。底板２２（第１基部２）の平面形状（厚さ方向から見た形状）は、円形をなしている。なお、底板２２の平面形状は、図示のものに限定されず、例えば、正方形、長方形等の四角形、五角形、六角形等の多角形、及び楕円形等が挙げられる。

力検出装置１を、ロボットのアームとエンドエフェクターとの間に設け、エンドエフェクターに加えられる外力を検出する力覚センサーとして用いる場合を例に挙げると、第１基部２の下面２２１は、当該ロボットのアームに対する取付け面として機能している。

また、各壁部２４は、それぞれ、底板２２に固定（結合）されている。この固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、各壁部２４は、それぞれ、複数のネジ１７２で底板２２に固定されている。

また、各壁部２４の外方に臨む面には、それぞれ、凸部２３が突出形成されている。各凸部２３の頂面２３１は、それぞれ、底板２２に対して垂直な平面である。また、各壁部２４には、それぞれ、後述する与圧ボルト７１と螺合する２つの雌ネジ２４１が設けられている（図２参照）。

第２基部３は、図１に示すように、第１基部２に対し所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。

第２基部３は、板状をなす天板３２と、天板３２の端部の下面に設けられ、その下面から下方に向かって突出する４つの壁部３３とを有している。天板３２（第２基部３）の平面形状は、特に限定されないが、底板２２（第１基部２）の平面形状に対応した形状であることが好ましく、本実施形態では、天板３２の平面形状は、底板２２の平面形状と同様に、円形をなしている。また、天板３２は、底板２２と同じ大きさ、又は底板２２を包含する程度の大きさであることが好ましい。

力検出装置１を前記ロボットの力覚センサーとして用いる場合を例に挙げると、第２基部３の上面３２１は、当該ロボットのアームに装着されるエンドエフェクターに対する取付け面として機能している。また、第２基部３の上面３２１と、前述した第１基部２の下面２２１とは、外力が付与していない自然状態では平行となっている。

また、各壁部３３は、それぞれ、天板３２に固定（結合）されている。この固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、各壁部３３は、それぞれ、複数のネジ１７３で天板３２に固定されている。

各壁部３３の内壁面３３１は、それぞれ、天板３２に対して垂直な平面である。そして、各壁部２４の頂面２３１と各壁部３３の内壁面３３１との間には、それぞれ、センサーデバイス６が設けられている。

図３は、本実施形態に係る力検出装置１を示す平面図である。
力検出装置１は、図３に示すように、力検出装置１の第１基部２と第２基部３との間にシール部材５４を設けている。力検出装置１は、シール部材５４を径方向に圧縮することで確実なシール性能を確保できる。これによれば、従来に比べて、径方向に圧縮した場合には力検出装置１全体では相殺され、出力への影響が小さくなる。

図４は、本実施形態に係るシール部材５４を示す図である。図４（Ａ）は一の構成を示す図であり、図４（Ｂ）はその他の構成を示す図である。図５は、本実施形態に係るシール部材５４のつぶし率を示す図である。
本実施形態のシール部材５４は、図４（Ａ）に示すように、Ｏリングが好ましい。Ｏリングは断面がＯ形（円形）の環型をした密封用（シール用）部品である。材質はゴムが好ましい。ゴムの他、断面が中空Ｏ型をした金属中空Ｏリング（メタル中空Ｏリング）や、テフロン（登録商標）等のプラスチックを使ったＯリングであってもよい。シール部材５４の断面形状は円、楕円、あるいはＴ字形であってもよい。

本実施形態のシール部材５４は、Ｏリングであり、Ｏリングが収容される溝の深さＨ、押圧前のＯリングの線径Ｗ、Ｏリングのつぶし率Ｅ＝（Ｗ−Ｈ）／Ｗ×１００、とすると、Ｏリングは、８≦Ｅ≦３０、となるように押圧されることが好ましい（図５参照）。

本実施形態のシール部材５４のつぶし率は、Ｅ＝δ／Ｗ×１００の式で表すこともできる。ただし、Ｅ（％）はつぶし率、δはつぶし代（＝Ｗ−Ｈ）、ＷはＯリング線径、Ｈ（ｍｍ）は溝５６の深さ（＝（Ｄ−ｄ）／２）、Ｄは外径、及びｄは内径である。

本実施形態のシール部材５４は、確実にシールするためには８％以上のつぶし率が必要である。しかしながら、３０％より大きいつぶし率をとると圧縮力によりシール部材５４が永久変形を起こし、シールに必要な弾性反力を得ることができなくなるおそれがある。これにより、シール部材５４のつぶし率を８〜３０％の範囲で使用することで確実なシール性能を確保できる。

本実施形態によれば、シール部材５４を径方向に圧縮することで確実なシール性能を確保できる。その結果、電荷出力素子１０出力への影響が少ない上で防塵防滴を実現した力検出装置を提供する。

なお、力検出装置は、図４（Ｂ）に示すように、側壁部１６の先端が外側に折れ曲がった第１基部２と、凹部５８の開口方向に対して斜めに形成された溝５６を備える第２基部３と、溝５６に収容されたシール部材５４と、を備え、シール部材５４は第１基部２の折れ曲がった内側の面と接触してもよい。

図６は、本実施形態に係る力検出装置１の外部接続部と従来の力検出装置の外部接続用コネクター部とを示す平面図である。図７は、本実施形態に係る力検出装置１の外部接続部を示す斜視図である。
従来の力検出装置は、図６の右図に示すように、防塵防滴のため外部接続用コネクター部９２に防水コネクターを使用している。外部接続用コネクター部９２に防水コネクターを使用するとともに、筐体も防水構造とする場合、ロボット（筐体）が大型化してしまうという課題があった。外部接続用コネクター部９２には、基板９９との間に配線余裕スペース９８が必要である。配線余裕スペース９８の外側にシール部材９４を設ける必要があるが、単純円形では外周全域に配線余裕スペースが生じ、大型化してしまう。

本実施形態の外部接続部９０は、図７及び図６の左図に示すように、配線余裕スペース９８だけ突出した形状のシール部材９６を備えている。これにより、外部接続部９０のシール部材９６の形状を単純円形ではなく、コネクター取付け形状に応じた異形状とすることで、小型で確実なシール性能を確保できる。

（単腕ロボット）
次に、図８に基づき、本実施形態に係るロボットである単腕ロボットを説明する。
図８は、本実施形態に係る力検出装置１を用いた単腕ロボットの１例を示す図である。
単腕ロボット５００は、図８に示すように、基台５１０と、アーム５２０と、アーム５２０の先端側に設けられたエンドエフェクター５３０と、アーム５２０とエンドエフェクター５３０との間に設けられた力検出装置１とを有する。なお、力検出装置１としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。

基台５１０は、アーム５２０を回動させるための動力を発生させるアクチュエーター（図示せず）及びアクチュエーターを制御する制御部（図示せず）等を収納する機能を有する。また、基台５１０は、例えば、床、壁、天井、及び移動可能な台車上などに固定される。

アーム５２０は、第１アーム要素５２１、第２アーム要素５２２、第３アーム要素５２３、第４アーム要素５２４、及び第５アーム要素５２５を有しており、隣り合うアーム同士を回動自在に連結することにより構成されている。アーム５２０は、制御部の制御によって、各アーム要素の連結部を中心に複合的に回転又は屈曲することにより駆動する。

エンドエフェクター５３０は、対象物を把持する機能を有する。エンドエフェクター５３０は、第１指５３１及び第２指５３２を有している。アーム５２０の駆動によりエンドエフェクター５３０が所定の動作位置まで到達した後、第１指５３１及び第２指５３２の離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。

なお、エンドエフェクター５３０は、ここでは、ハンドであるが、本実施形態では、これに限定されるものではない。エンドエフェクターの他の例としては、例えば、部品検査用器具、部品搬送用器具、部品加工用器具、部品組立用器具、及び測定器等が挙げられる。これは、他の実施形態におけるエンドエフェクターについても同様である。

力検出装置１は、エンドエフェクター５３０に加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置１が検出する力を基台５１０の制御部にフィードバックすることにより、単腕ロボット５００は、より精密な作業を実行することができる。また、力検出装置１が検出する力によって、単腕ロボット５００は、エンドエフェクター５３０の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作及び対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、単腕ロボット５００は、より安全に作業を実行することができる。また、信頼性の高い単腕ロボット５００を提供できる。

なお、図示の構成では、アーム５２０は、合計５本のアーム要素によって構成されているが、本実施形態はこれに限られない。アーム５２０が、１本のアーム要素によって構成されている場合、２〜４本のアーム要素によって構成されている場合、及び６本以上のアーム要素によって構成されている場合も本実施形態の範囲内である。

（複腕ロボット）
次に、図９に基づき、本実施形態に係るロボットである複腕ロボットを説明する。
図９は、本実施形態に係る力検出装置１を用いた複腕ロボットの１例を示す図である。
複腕ロボット６００は、図９に示すように、基台６１０と、第１アーム６２０と、第２アーム６３０と、第１アーム６２０の先端側に設けられた第１エンドエフェクター６４０ａと、第２アーム６３０の先端側に設けられた第２エンドエフェクター６４０ｂと、第１アーム６２０と第１エンドエフェクター６４０ａとの間及び第２アーム６３０と第２エンドエフェクター６４０ｂとの間に設けられた力検出装置１とを有する。なお、力検出装置１としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。

基台６１０は、第１アーム６２０及び第２アーム６３０を回動させるための動力を発生させるアクチュエーター（図示せず）及びアクチュエーターを制御する制御部（図示せず）等を収納する機能を有する。また、基台６１０は、例えば、床、壁、天井、及び移動可能な台車上などに固定される。

第１アーム６２０は、第１アーム要素６２１及び第２アーム要素６２２を回動自在に連結することにより構成されている。第２アーム６３０は、第１アーム要素６３１及び第２アーム要素６３２を回動自在に連結することにより構成されている。第１アーム６２０及び第２アーム６３０は、制御部の制御によって、各アーム要素の連結部を中心に複合的に回転又は屈曲することにより駆動する。

第１及び第２エンドエフェクター６４０ａ，６４０ｂは、対象物を把持する機能を有する。第１エンドエフェクター６４０ａは、第１指６４１ａ及び第２指６４２ａを有している。第２エンドエフェクター６４０ｂは、第１指６４１ｂ及び第２指６４２ｂを有している。第１アーム６２０の駆動により第１エンドエフェクター６４０ａが所定の動作位置まで到達した後、第１指６４１ａ及び第２指６４２ａの離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。同様に、第２アーム６３０の駆動により第２エンドエフェクター６４０ｂが所定の動作位置まで到達した後、第１指６４１ｂ及び第２指６４２ｂの離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。

力検出装置１は第１及び第２エンドエフェクター６４０ａ，６４０ｂに加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置１が検出する力を基台６１０の制御部にフィードバックすることにより、複腕ロボット６００は、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置１が検出する力によって、複腕ロボット６００は、第１及び第２エンドエフェクター６４０ａ，６４０ｂの障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作及び対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、複腕ロボット６００は、より安全に作業を実行することができる。また、信頼性の高い複腕ロボット６００を提供できる。

なお、図示の構成では、アームは合計２本であるが、本実施形態はこれに限られない。複腕ロボット６００が３本以上のアームを有している場合も、本実施形態の範囲内である。

（電子部品検査装置及び電子部品搬送装置）
次に、図１０及び図１１に基づき、本実施形態に係る力検出装置１を備えた電子部品検査装置及び電子部品搬送装置を説明する。
図１０は、本実施形態に係る力検出装置１を用いた電子部品検査装置及び電子部品搬送装置の１例を示す図である。図１１は、本実施形態に係る力検出装置１を用いた電子部品搬送装置の１例を示す図である。

電子部品検査装置７００は、図１０に示すように、基台７１０と、基台７１０の側面に立設された支持台７２０とを有する。基台７１０の上面には、検査対象の電子部品７１１が載置されて搬送される上流側ステージ７１２ｕと、検査済みの電子部品７１１が載置されて搬送される下流側ステージ７１２ｄとが設けられている。また、上流側ステージ７１２ｕと下流側ステージ７１２ｄとの間には、電子部品７１１の姿勢を確認するための撮像装置７１３と、電気的特性を検査するために電子部品７１１がセットされる検査台７１４とが設けられている。なお、電子部品７１１の例として、半導体、半導体ウェハ、ＣＬＤやＯＬＥＤ等の表示デバイス、水晶デバイス、各種センサー、インクジェットヘッド、及び各種ＭＥＭＳデバイス等などが挙げられる。

また、支持台７２０には、基台７１０の上流側ステージ７１２ｕ及び下流側ステージ７１２ｄと平行な方向（Ｙ方向）に移動可能にＹステージ７３１が設けられており、Ｙステージ７３１からは、基台７１０に向かう方向（Ｘ方向）に腕部７３２が延設されている。また、腕部７３２の側面には、Ｘ方向に移動可能にＸステージ７３３が設けられている。また、Ｘステージ７３３には、撮像カメラ７３４と、上下方向（Ｚ方向）に移動可能なＺステージを内蔵した電子部品搬送装置７４０が設けられている。また、電子部品搬送装置７４０の先端側には、電子部品７１１を把持する把持部７４１が設けられている。また、電子部品搬送装置７４０の先端と、把持部７４１との間には、力検出装置１が設けられている。更に、基台７１０の前面側には、電子部品検査装置７００の全体の動作を制御する制御装置７５０が設けられている。なお、力検出装置１としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。

電子部品検査装置７００は、以下のようにして電子部品７１１の検査を行う。最初に、検査対象の電子部品７１１は、上流側ステージ７１２ｕに載せられて、検査台７１４の近くまで移動する。次に、Ｙステージ７３１及びＸステージ７３３を動かして、上流側ステージ７１２ｕに載置された電子部品７１１の真上の位置まで電子部品搬送装置７４０を移動させる。このとき、撮像カメラ７３４を用いて電子部品７１１の位置を確認することができる。そして、電子部品搬送装置７４０内に内蔵されたＺステージを用いて電子部品搬送装置７４０を降下させ、把持部７４１で電子部品７１１を把持すると、そのまま電子部品搬送装置７４０を撮像装置７１３の上に移動させて、撮像装置７１３を用いて電子部品７１１の姿勢を確認する。次に、電子部品搬送装置７４０に内蔵されている微調整機構を用いて電子部品７１１の姿勢を調整する。そして、電子部品搬送装置７４０を検査台７１４の上まで移動させた後、電子部品搬送装置７４０に内蔵されたＺステージを動かして電子部品７１１を検査台７１４の上にセットする。電子部品搬送装置７４０内の微調整機構を用いて電子部品７１１の姿勢が調整されているので、検査台７１４の正しい位置に電子部品７１１をセットすることができる。次に、検査台７１４を用いて電子部品７１１の電気的特性検査が終了した後、今度は検査台７１４から電子部品７１１を取上げ、Ｙステージ７３１及びＸステージ７３３を動かして、下流側ステージ７１２ｄ上まで電子部品搬送装置７４０を移動させ、下流側ステージ７１２ｄに電子部品７１１を置く。最後に、下流側ステージ７１２ｄを動かして、検査が終了した電子部品７１１を所定位置まで搬送する。

図１１は、力検出装置１を含む電子部品搬送装置７４０を示す図である。電子部品搬送装置７４０は、把持部７４１と、把持部７４１に接続された６軸の力検出装置１と、６軸の力検出装置１を介して把持部７４１に接続された回転軸７４２と、回転軸７４２に回転可能に取り付けられた微調整プレート７４３を有する。また、微調整プレート７４３は、ガイド機構（図示せず）によってガイドされながら、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能である。

また、回転軸７４２の端面に向けて、回転方向用の圧電モーター７４４θが搭載されており、圧電モーター７４４θの駆動凸部（図示せず）が回転軸７４２の端面に押しつけられている。このため、圧電モーター７４４θを動作させることによって、回転軸７４２（及び把持部７４１）をθ方向に任意の角度だけ回転させることが可能である。また、微調整プレート７４３に向けて、Ｘ方向用の圧電モーター７４４ｘと、Ｙ方向用の圧電モーター７４４ｙとが設けられており、それぞれの駆動凸部（図示せず）が微調整プレート７４３の表面に押しつけられている。このため、圧電モーター７４４ｘを動作させることによって、微調整プレート７４３（及び把持部７４１）をＸ方向に任意の距離だけ移動させることができ、同様に、圧電モーター７４４ｙを動作させることによって、微調整プレート７４３（及び把持部７４１）をＹ方向に任意の距離だけ移動させることが可能である。

また、力検出装置１は、把持部７４１に加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置１が検出する力を制御装置７５０にフィードバックすることにより、電子部品搬送装置７４０及び電子部品検査装置７００は、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置１が検出する力によって、把持部７４１の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作及び対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、電子部品搬送装置７４０及び電子部品検査装置７００は、より安全な作業を実行可能である。また、信頼性の高い電子部品搬送装置７４０及び電子部品検査装置７００を提供できる。

（部品加工装置）
次に、図１２に基づき、本実施形態に係る力検出装置１を備えた部品加工装置を説明する。
図１２は、本実施形態に係る力検出装置１を用いた部品加工装置の１例を示す図である。
部品加工装置８００は、図１２に示すように、基台８１０と、基台８１０の上面に起立形成された支柱８２０と、支柱８２０の側面に設けられた送り機構８３０と、送り機構８３０に昇降可能に取り付けられた工具変位部８４０と、工具変位部８４０に接続された力検出装置１と、力検出装置１を介して工具変位部８４０に装着された工具８５０とを有する。なお、力検出装置１としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。

基台８１０は、被加工部品８６０を載置し、固定するための台である。支柱８２０は、送り機構８３０を固定するための柱である。送り機構８３０は、工具変位部８４０を昇降させる機能を有する。送り機構８３０は、送り用モーター８３１と、送り用モーター８３１からの出力に基づいて工具変位部８４０を昇降させるガイド８３２を有する。工具変位部８４０は、工具８５０に回転、振動等の変位を与える機能を有する。工具変位部８４０は、変位用モーター８４１と、変位用モーター８４１に連結された主軸（図示せず）の先端に設けられた工具取付け部８４３と、工具変位部８４０に取り付けられ主軸を保持する保持部８４２とを有する。工具８５０は、工具変位部８４０の工具取付け部８４３に、力検出装置１を介して取り付けられ、工具変位部８４０から与えられる変位に応じて被加工部品８６０を加工するために用いられる。工具８５０は、特に限定されないが、例えば、レンチ、プラスドライバー、マイナスドライバー、カッター、丸のこ、ニッパー、錐、ドリル、及びフライス等である。

力検出装置１は、工具８５０に加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置１が検出する外力を送り用モーター８３１や変位用モーター８４１にフィードバックすることにより、部品加工装置８００は、より精密に部品加工作業を実行することができる。また、力検出装置１が検出する外力によって、工具８５０の障害物への接触等を検知することができる。そのため、工具８５０に障害物等が接触した場合に緊急停止することができ、部品加工装置８００は、より安全な部品加工作業を実行可能である。また、信頼性の高い部品加工装置８００を提供できる。

以上、本発明の力検出装置及びロボットを図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、力検出装置及びロボットを構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明の力検出装置及びロボットは、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

また、本発明の力検出装置では、電荷出力素子（圧電素子）は、４つ設けられていたが、電荷出力素子の数は、これに限定されない。例えば、電荷出力素子は、１つであっても、２つであっても、３つであってもよく、また５つ以上であってもよい。

また、本発明では、与圧ボルトに替えて、例えば、素子に与圧を加える機能を有してないものを用いてもよく、またボルト以外の固定方法を採用してもよい。

また、本発明のロボットは、アームを有していれば、アーム型ロボット（ロボットアーム）に限定されず、他の形式のロボット、例えばスカラーロボットあるいは脚式歩行（走行）ロボット等であってもよい。

また、本発明の力検出装置は、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、及び部品加工装置に限らず、他の装置、例えば、他の搬送装置、他の検査装置、自動車、バイク、飛行機、船、電車等の乗り物、２足歩行ロボット、車輪移動ロボット等の移動体、振動計、加速度計、重力計、動力計、地震計、傾斜計等の測定装置、及び入力装置等にも適用することができる。

１…力検出装置 ２…第１基部（第１ケース部材） ３…第２基部（第２ケース部材） ４…アナログ回路基板 ５…デジタル回路基板 ６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ…センサーデバイス １０…電荷出力素子（力検出素子） １６…側壁部 ２２…底板 ２３…凸部 ２４…壁部 ３２…天板 ３３…壁部 ５４…シール部材 ５６…溝 ５８…凹部 ６０…パッケージ ７１…与圧ボルト ９０…外部接続部 ９２…外部接続用コネクター部 ９４，９６…シール部材 ９８…配線余裕スペース ９９…基板 １７２，１７３…ネジ ２２１…下面 ２３１…頂面 ２４１…雌ネジ ３２１…上面 ３３１…内壁面 ５００…単腕ロボット ５１０…基台 ５２０…アーム ５２１…第１アーム要素 ５２２…第２アーム要素 ５２３…第３アーム要素 ５２４…第４アーム要素 ５２５…第５アーム要素 ５３０…エンドエフェクター ５３１…第１指 ５３２…第２指 ６００…複腕ロボット ６１０…基台 ６２０…第１アーム ６２１…第１アーム要素 ６２２…第２アーム要素 ６３０…第２アーム ６３１…第１アーム要素 ６３２…第２アーム要素 ６４０ａ…第１エンドエフェクター ６４０ｂ…第２エンドエフェクター ６４１ａ…第１指 ６４１ｂ…第１指 ６４２ａ…第２指 ６４２ｂ…第２指 ７００…電子部品検査装置 ７１０…基台 ７１１…電子部品 ７１２ｄ…下流側ステージ ７１２ｕ…上流側ステージ ７１３…撮像装置 ７１４…検査台 ７２０…支持台 ７３１…Ｙステージ ７３２…腕部 ７３３…Ｘステージ ７３４…撮像カメラ ７４０…電子部品搬送装置 ７４１…把持部 ７４２…回転軸 ７４３…微調整プレート ７４４ｘ，７４４ｙ，７４４θ…圧電モーター ７５０…制御装置 ８００…部品加工装置 ８１０…基台 ８２０…支柱 ８３０…送り機構 ８３１…送り用モーター ８３２…ガイド ８４０…工具変位部 ８４１…変位用モーター ８４２…保持部 ８４３…工具取付け部 ８５０…工具 ８６０…被加工部品。

Claims (3)

1. 力検出素子を収納する凹部を備えた第１ケース部材と、
   前記凹部を覆うように組み付ける第２ケース部材と、
   前記凹部を囲むように設けられるシール部材と、
   を備え、
   前記シール部材は、前記凹部の開口方向と異なる方向に押圧されて保持されることを特徴とする力検出装置。
2. 請求項１に記載の力検出装置において、
   前記シール部材は、Ｏリングであり、
   前記Ｏリングが収容される溝の深さＨ、
   押圧前の前記Ｏリングの線径Ｗ、
   前記Ｏリングのつぶし率Ｅ＝（Ｗ−Ｈ）／Ｗ×１００、とすると、
   前記Ｏリングは、
   ８≦Ｅ≦３０、
   となるように押圧されることを特徴とする力検出装置。
3. 請求項１又は２に記載の力検出装置を備えたことを特徴とするロボット。

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