JP2022144824A - Strain body and force sensor device - Google Patents

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Masayuki Suganumata
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Abstract

To provide a strain body capable of suppressing displacement of a portion where a sensor chip is arranged, which is generated when attached to an object to be measured.SOLUTION: This strain body includes: a strain-generating part which includes a movable part deformed by receiving a predetermined axial force or moment, and a non-movable part not deformed by receiving the force or the moment; and an input transmission part which is joined to the non-movable part and not deformed upon receipt of the force or the moment. The input transmission part includes: a first frame part; and a housing part which is provided inside the first frame part and in which a sensor chip for detecting the force or the moment can be housed. A plurality of first fastening holes which can be used for fastening to an object to be measured is provided in the first frame part, and a first space part surrounding a part of the first fastening hole in a plan view is provided.SELECTED DRAWING: Figure 19

Description

本発明は、起歪体、力覚センサ装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a strain generating body and a force sensor device.

従来より、所定の軸方向の変位を検知する力覚センサ装置が知られている。一例として、センサチップと、センサチップの周囲に配置され、外力が加わる外力印加板、センサチップを支持する台座部、外力印加板を台座部に固定する外力緩衝機構、外力伝達機構である連結ロッドから成る構造体を備え、外力印加板と作用部が連結ロッドで連結されている力覚センサ装置が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a force sensor device that detects displacement in a predetermined axial direction. Examples include a sensor chip, an external force application plate arranged around the sensor chip to which an external force is applied, a pedestal supporting the sensor chip, an external force buffering mechanism fixing the external force application plate to the pedestal, and a connecting rod as an external force transmission mechanism. and a force sensor device in which an external force applying plate and an action portion are connected by a connecting rod (see, for example, Patent Document 1).

特開２００３－２５４８４３号公報JP-A-2003-254843

力覚センサ装置において、センサチップと組み合わせて使用する起歪体は、例えばロボットフランジにネジなどで締結されるが、締結する際に生じる変形によりセンサチップが配置される部分が変位し、センサチップに出力（オフセット）が発生する場合がある。センサチップに出力が発生すると、センサチップの耐荷重の悪化や力覚特性の悪化、また締結状態に依存して発生している出力のため経時変化、温度特性の悪化などが懸念される。 In the force sensor device, the strain-generating body used in combination with the sensor chip is fastened, for example, to the robot flange with a screw or the like. output (offset) may occur. When an output is generated in the sensor chip, there are concerns about deterioration of the load capacity of the sensor chip, deterioration of haptic characteristics, and deterioration of temperature characteristics and aging due to the output that is generated depending on the fastening state.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、被測定物に取り付ける際に生じる、センサチップが配置される部分の変位を抑制可能な起歪体の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a strain-generating body capable of suppressing displacement of a portion where a sensor chip is arranged, which occurs when the sensor chip is mounted on an object to be measured.

本起歪体（２００）は、所定の軸方向の力又はモーメントを受けて変形する可動部、及び前記力又は前記モーメントを受けて変形しない非可動部、を備えた起歪部（２２０）と、前記非可動部と接合され、前記力又は前記モーメントを受けて変形しない入力伝達部（２３０）と、を有し、前記入力伝達部（２３０）は、第１枠部（２３１）と、前記第１枠部（２３１）の内側に配置され、前記力又は前記モーメントを検知するセンサチップを収容可能な収容部（２３５）と、を備え、前記第１枠部（２３１）に、被測定物との締結に使用可能な複数の第１締結穴（２３８）が設けられ、平面視で、前記第１締結穴（２３８）の一部を囲む第１空間部（２３９）が設けられている。 The present strain-generating body (200) includes a strain-generating section (220) having a movable section that deforms upon receiving a predetermined axial force or moment and a non-movable section that does not deform upon receiving the force or moment. and an input transmission part (230) joined to the non-movable part and not deformed by receiving the force or the moment, the input transmission part (230) comprising a first frame part (231), and the an accommodation portion (235) arranged inside the first frame portion (231) and capable of accommodating a sensor chip that detects the force or the moment; A plurality of first fastening holes (238) that can be used for fastening with are provided, and a first space (239) is provided that surrounds part of the first fastening holes (238) in plan view.

なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。 It should be noted that the reference numerals in the above parentheses are attached to facilitate understanding, are merely examples, and are not limited to the embodiments shown in the drawings.

開示の技術によれば、被測定物に取り付ける際に生じる、センサチップが配置される部分の変位を抑制可能な起歪体を提供できる。 According to the technology disclosed, it is possible to provide a strain body that can suppress displacement of a portion where a sensor chip is arranged, which occurs when the sensor chip is attached to an object to be measured.

第１実施形態に係る力覚センサ装置を例示する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a force sensor device according to a first embodiment; FIG. 第１実施形態に係る力覚センサ装置を例示する断面斜視図である。1 is a cross-sectional perspective view illustrating a force sensor device according to a first embodiment; FIG. 入力伝達部にセンサチップが取り付けられた状態を示す上面側斜視図である。FIG. 4 is a top side perspective view showing a state in which a sensor chip is attached to an input transmission section; 入力伝達部にセンサチップが取り付けられた状態を示す下面側斜視図である。It is a bottom side perspective view showing a state in which a sensor chip is attached to the input transmission section. センサチップ１００をＺ軸方向上側から視た斜視図である。3 is a perspective view of the sensor chip 100 as seen from above in the Z-axis direction; FIG. センサチップ１００をＺ軸方向上側から視た平面図である。FIG. 3 is a plan view of the sensor chip 100 viewed from above in the Z-axis direction; センサチップ１００をＺ軸方向下側から視た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the sensor chip 100 viewed from below in the Z-axis direction; センサチップ１００をＺ軸方向下側から視た底面図である。FIG. 3 is a bottom view of the sensor chip 100 viewed from below in the Z-axis direction; 各軸にかかる力及びモーメントを示す符号を説明する図である。It is a figure explaining the code|symbol which shows the force and moment which act on each axis|shaft. センサチップ１００のピエゾ抵抗素子の配置を例示する図である。4 is a diagram illustrating the arrangement of piezoresistive elements of the sensor chip 100; FIG. 図１０に示すセンサチップの１組の検知ブロックの部分拡大図である。11 is a partially enlarged view of a set of sensing blocks of the sensor chip shown in FIG. 10; FIG. 各ピエゾ抵抗素子を用いた検出回路の一例を示す図（その１）である。1 is a diagram (1) showing an example of a detection circuit using each piezoresistive element; FIG. 各ピエゾ抵抗素子を用いた検出回路の一例を示す図（その２）である。FIG. 2 is a diagram (part 2) showing an example of a detection circuit using each piezoresistive element; Ｆｘ入力について説明する図である。It is a figure explaining Fx input. Ｆｙ入力について説明する図である。It is a figure explaining Fy input. 起歪体を構成する受力板を例示する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a force receiving plate forming a strain body; 起歪体を構成する起歪部を例示する斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating a strain-generating portion that constitutes a strain-generating body; 起歪体を構成する起歪部を例示する平面図であるFIG. 3 is a plan view illustrating a strain-generating portion that constitutes a strain-generating body; 起歪体を構成する入力伝達部を例示する上面側の斜視図である。FIG. 4 is a top perspective view illustrating an input transmission portion that constitutes a strain body; 起歪体を構成する入力伝達部を例示する平面図である。FIG. 4 is a plan view illustrating an input transmission section that constitutes a strain generating body; 起歪体を構成する入力伝達部を例示する下面側の斜視図である。FIG. 4 is a bottom side perspective view illustrating an input transmission portion that constitutes a strain body; 起歪体を構成する入力伝達部を例示する断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an input transmission section that constitutes a strain body; 起歪体を構成する蓋板を例示する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a cover plate forming a strain body; 比較例に係る起歪部を例示する斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating a strain-generating portion according to a comparative example; 比較例に係る入力伝達部を例示する斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating an input transmission section according to a comparative example; 比較例に係る起歪部上に入力伝達部を配置した状態を例示する斜視図である。FIG. 11 is a perspective view illustrating a state in which an input transmission section is arranged on a strain generating section according to a comparative example; 本実施形態に係る起歪部上に入力伝達部を配置した状態を例示する斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a state in which an input transmission section is arranged on a strain generating section according to the present embodiment; シミュレーションにおける測定点について説明する図である。It is a figure explaining the measurement point in simulation. 比較例に係る図２６の構造体の変位コンター図である。FIG. 27 is a displacement contour diagram of the structure of FIG. 26 according to a comparative example; 比較例に係る図２６の構造体の各部の変位量をまとめた図である。FIG. 27 is a diagram summarizing the amount of displacement of each part of the structure of FIG. 26 according to a comparative example; 本実施形態に係る図２７の構造体の変位コンター図である。28 is a displacement contour diagram of the structure of FIG. 27 according to the present embodiment; FIG. 本実施形態に係る図２７の構造体の各部の変位量をまとめた図である。FIG. 28 is a diagram summarizing the amount of displacement of each part of the structure of FIG. 27 according to the present embodiment;

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

〈第１実施形態〉
（力覚センサ装置１の概略構成）
図１は、第１実施形態に係る力覚センサ装置を例示する斜視図である。図２は、第１実施形態に係る力覚センサ装置を例示する断面斜視図である。図１及び図２を参照すると、力覚センサ装置１は、センサチップ１００と、起歪体２００とを有している。力覚センサ装置１は、例えば、工作機械等に使用されるロボットの腕や指等に搭載される多軸の力覚センサ装置である。 <First Embodiment>
(Schematic configuration of the force sensor device 1)
1 is a perspective view illustrating a force sensor device according to a first embodiment; FIG. FIG. 2 is a cross-sectional perspective view illustrating the force sensor device according to the first embodiment. 1 and 2, the force sensor device 1 has a sensor chip 100 and a strain body 200. As shown in FIG. The force sensor device 1 is, for example, a multi-axis force sensor device mounted on an arm or finger of a robot used in a machine tool or the like.

センサチップ１００は、所定の軸方向の変位を最大で６軸検知する機能を有している。起歪体２００は、印加された力及び／又はモーメントをセンサチップ１００に伝達する機能を有している。以降の実施形態では、一例として、センサチップ１００が６軸を検知する場合について説明するが、これには限定されず、例えば、センサチップ１００は３軸を検知する場合等にも用いることができる。 The sensor chip 100 has a function of detecting displacement in a predetermined axial direction up to six axes. The strain body 200 has the function of transmitting applied force and/or moment to the sensor chip 100 . In the following embodiments, as an example, a case where the sensor chip 100 detects 6 axes will be described, but the sensor chip 100 is not limited to this, and can be used, for example, when detecting 3 axes. .

起歪体２００は、受力板２１０と、起歪部２２０と、入力伝達部２３０と、蓋板２４０とを有している。受力板２１０上に起歪部２２０が積層され、起歪部２２０上に入力伝達部２３０が積層され、入力伝達部２３０上に蓋板２４０が積層され、全体として略円筒状の起歪体２００を形成している。なお、起歪体２００としての機能は主に起歪部２２０及び入力伝達部２３０が担っているため、受力板２１０及び蓋板２４０は必要に応じて設けられる。 The strain generating body 200 has a force receiving plate 210 , a strain generating portion 220 , an input transmission portion 230 and a cover plate 240 . A strain-generating section 220 is laminated on the force-receiving plate 210, an input transmission section 230 is laminated on the strain-generating section 220, a lid plate 240 is laminated on the input transmission section 230, and a substantially cylindrical strain-generating body as a whole. 200 are formed. Since the function of the strain-generating body 200 is mainly performed by the strain-generating portion 220 and the input transmission portion 230, the force-receiving plate 210 and the cover plate 240 are provided as necessary.

なお、本実施形態では、便宜上、力覚センサ装置１において、蓋板２４０側を上側又は一方の側、受力板２１０側を下側又は他方の側とする。また、各部位の蓋板２４０側の面を一方の面又は上面、受力板２１０側の面を他方の面又は下面とする。但し、力覚センサ装置１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。また、平面視とは対象物を蓋板２４０の上面の法線方向（Ｚ軸方向）から視ることを指し、平面形状とは対象物を蓋板２４０の上面の法線方向（Ｚ軸方向）から視た形状を指すものとする。 In this embodiment, for the sake of convenience, in the force sensor device 1, the cover plate 240 side is the upper side or one side, and the force receiving plate 210 side is the lower side or the other side. Also, the surface of each portion on the cover plate 240 side is one surface or upper surface, and the surface on the force receiving plate 210 side is the other surface or lower surface. However, the force sensor device 1 can be used upside down, or can be arranged at an arbitrary angle. Planar view refers to viewing an object from the normal direction (Z-axis direction) of the upper surface of the cover plate 240, and planar shape means viewing the object from the normal direction (Z-axis direction) of the upper surface of the cover plate 240. ) shall refer to the shape viewed from

図３は、入力伝達部にセンサチップが取り付けられた状態を示す上面側斜視図である。図４は、入力伝達部にセンサチップが取り付けられた状態を示す下面側斜視図である。図３及び図４に示すように、入力伝達部２３０には、入力伝達部２３０の下面から起歪部２２０側に突出する収容部２３５が設けられている。そして、収容部２３５の蓋板２４０側に、センサチップ１００が固定されている。 FIG. 3 is a top perspective view showing a state in which the sensor chip is attached to the input transmission section. FIG. 4 is a bottom side perspective view showing a state in which the sensor chip is attached to the input transmission section. As shown in FIGS. 3 and 4 , the input transmission portion 230 is provided with a housing portion 235 protruding from the lower surface of the input transmission portion 230 toward the strain generating portion 220 . The sensor chip 100 is fixed to the cover plate 240 side of the housing portion 235 .

具体的には、後述のように、収容部２３５には、蓋板２４０側に突起する４つの第２接続部２３５ｄ（後述の図１９～図２２等参照）が配置されている。そして、各々の第２接続部２３５ｄは、センサチップ１００の力点１５１～１５４（後述の図５～図８等参照）の下面と接続されている。 Specifically, as will be described later, the housing portion 235 is provided with four second connection portions 235d (see FIGS. 19 to 22 described later) that protrude toward the cover plate 240 side. Each of the second connection portions 235d is connected to the lower surface of the force points 151 to 154 (see FIGS. 5 to 8, etc., which will be described later) of the sensor chip 100. As shown in FIG.

また、収容部２３５は起歪部２２０側に入り込んでいる。そして、後述のように、起歪部２２０には、入力伝達部２３０側に突起する５本の柱状の第１接続部２２４（後述の図１７等参照）が配置されている。そして、各々の第１接続部２２４は、センサチップ１００の支持部１０１～１０５（後述の図５～図８等参照）の下面と接続されている。 In addition, the accommodating portion 235 is inserted into the strain-flexing portion 220 side. As will be described later, the strain generating portion 220 is provided with five columnar first connection portions 224 (see FIG. 17 and the like, which will be described later) that protrude toward the input transmission portion 230 side. Each of the first connecting portions 224 is connected to the lower surfaces of the supporting portions 101 to 105 (see FIGS. 5 to 8 described later) of the sensor chip 100 .

以下、センサチップ１００及び起歪体２００について詳説する。なお、以下の説明において、『平行』とは、２つの直線や辺等が０°±１０°の範囲にある場合を含むものとする。また、『垂直』又は『直交』とは、２つの直線や辺等が９０°±１０°の範囲にある場合を含むものとする。ただし、個別に特別な説明がある場合は、この限りではない。また、『中心』や『中央』は、対象物のおおよその中心や中央を示すものであり、厳密な中心や中央を示すものではない。すなわち、製造誤差程度のばらつきは、許容されるものとする。点対称や線対称等についても同様である。 The sensor chip 100 and the strain-generating body 200 will be described in detail below. In the following description, "parallel" includes cases where two straight lines, sides, etc. are in the range of 0°±10°. In addition, "perpendicular" or "perpendicular" includes cases where two straight lines, sides, etc. are in the range of 90°±10°. However, this does not apply if there is a special explanation individually. Also, "center" and "center" indicate the approximate center or center of an object, and do not indicate the exact center or center. In other words, variations on the order of manufacturing errors are allowed. The same applies to point symmetry, line symmetry, and the like.

（センサチップ１００）
図５は、センサチップ１００をＺ軸方向上側から視た斜視図である。図６は、センサチップ１００をＺ軸方向上側から視た平面図である。図７は、センサチップ１００をＺ軸方向下側から視た斜視図である。図８は、センサチップ１００をＺ軸方向下側から視た底面図である。なお、図８において、便宜上、同一高さの面を同一の梨地模様で示している。なお、ここでは、センサチップ１００の上面の一辺に平行な方向をＸ軸方向、垂直な方向をＹ軸方向、センサチップ１００の厚さ方向（センサチップ１００の上面の法線方向）をＺ軸方向としている。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向は、互いに直交している。 (Sensor chip 100)
FIG. 5 is a perspective view of the sensor chip 100 viewed from above in the Z-axis direction. FIG. 6 is a plan view of the sensor chip 100 viewed from above in the Z-axis direction. FIG. 7 is a perspective view of the sensor chip 100 viewed from below in the Z-axis direction. FIG. 8 is a bottom view of the sensor chip 100 viewed from below in the Z-axis direction. In addition, in FIG. 8, surfaces having the same height are shown with the same pear-skin pattern for the sake of convenience. Here, the direction parallel to one side of the upper surface of the sensor chip 100 is the X-axis direction, the direction perpendicular to it is the Y-axis direction, and the thickness direction of the sensor chip 100 (normal direction to the upper surface of the sensor chip 100) is the Z-axis direction. direction. The X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are orthogonal to each other.

図５～図８に示すセンサチップ１００は、１チップで最大６軸を検知できるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサチップであり、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等の半導体基板から形成されている。センサチップ１００の平面形状は、例えば、７０００μｍ角程度の矩形（正方形又は長方形）とすることができる。 A sensor chip 100 shown in FIGS. 5 to 8 is a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensor chip capable of detecting up to six axes with one chip, and is formed from a semiconductor substrate such as an SOI (Silicon On Insulator) substrate. The planar shape of the sensor chip 100 can be, for example, a rectangle (square or rectangle) of about 7000 μm square.

センサチップ１００は、柱状の５つの支持部１０１～１０５を備えている。支持部１０１～１０５の平面形状は、例えば、２０００μｍ角程度の正方形とすることができる。支持部１０１～１０４は、矩形のセンサチップ１００の四隅に配置されている。支持部１０５は、矩形のセンサチップ１００の中央に配置されている。なお、支持部１０１～１０４は本発明に係る第１支持部の代表的な一例であり、支持部１０５は本発明に係る第２支持部の代表的な一例である。 The sensor chip 100 has five columnar supports 101-105. The planar shape of the support portions 101 to 105 can be, for example, a square of about 2000 μm square. Supports 101 to 104 are arranged at four corners of rectangular sensor chip 100 . The support portion 105 is arranged in the center of the rectangular sensor chip 100 . The support portions 101 to 104 are representative examples of the first support portion according to the present invention, and the support portion 105 is a representative example of the second support portion according to the present invention.

支持部１０１と支持部１０２との間には、支持部１０１と支持部１０２とに両端を固定された（隣接する支持部同士を連結する）枠部１１２が設けられている。支持部１０２と支持部１０３との間には、支持部１０２と支持部１０３とに両端を固定された（隣接する支持部同士を連結する）枠部１１３が設けられている。 A frame portion 112 is provided between the support portion 101 and the support portion 102 and has both ends fixed to the support portion 101 and the support portion 102 (connects the adjacent support portions). A frame portion 113 is provided between the support portion 102 and the support portion 103 and has both ends fixed to the support portion 102 and the support portion 103 (connects the adjacent support portions).

支持部１０３と支持部１０４との間には、支持部１０３と支持部１０４とに両端を固定された（隣接する支持部同士を連結する）枠部１１４が設けられている。支持部１０４と支持部１０１との間には、支持部１０４と支持部１０１とに両端を固定された（隣接する支持部同士を連結する）枠部１１１が設けられている。 A frame portion 114 is provided between the support portions 103 and 104 and has both ends fixed to the support portions 103 and 104 (connects adjacent support portions). A frame portion 111 is provided between the support portion 104 and the support portion 101 and has both ends fixed to the support portion 104 and the support portion 101 (connects adjacent support portions).

言い換えれば、４つの枠部１１１、１１２、１１３、及び１１４が枠状に形成され、各枠部の交点をなす角部が、支持部１０１、１０２、１０３、及び１０４となる。 In other words, four frames 111 , 112 , 113 , and 114 are formed in a frame shape, and the corners forming the intersections of the frames become the support portions 101 , 102 , 103 , and 104 .

支持部１０１の内側の角部と、それに対向する支持部１０５の角部とは、連結部１２１により連結されている。支持部１０２の内側の角部と、それに対向する支持部１０５の角部とは、連結部１２２により連結されている。 The inner corner of the support portion 101 and the opposite corner of the support portion 105 are connected by the connecting portion 121 . The inner corner portion of the support portion 102 and the opposing corner portion of the support portion 105 are connected by the connection portion 122 .

支持部１０３の内側の角部と、それに対向する支持部１０５の角部とは、連結部１２３により連結されている。支持部１０４の内側の角部と、それに対向する支持部１０５の角部とは、連結部１２４により連結されている。 The inner corner of the support portion 103 and the opposite corner of the support portion 105 are connected by the connecting portion 123 . The inner corner of the support portion 104 and the opposite corner of the support portion 105 are connected by the connecting portion 124 .

すなわち、センサチップ１００は、支持部１０５と支持部１０１～１０４とを連結する連結部１２１～１２４を有している。連結部１２１～１２４は、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）に対して斜めに配置されている。つまり、連結部１２１～１２４は、枠部１１１、１１２、１１３、及び１１４と非平行に配置されている。 That is, the sensor chip 100 has connecting portions 121 to 124 that connect the supporting portion 105 and the supporting portions 101 to 104 . The connecting portions 121 to 124 are arranged obliquely with respect to the X-axis direction (Y-axis direction). That is, the connecting portions 121 to 124 are arranged non-parallel to the frame portions 111, 112, 113, and 114. FIG.

支持部１０１～１０５、枠部１１１～１１４、及び連結部１２１～１２４は、例えば、ＳＯＩ基板の活性層、ＢＯＸ層、及び支持層から形成することができ、それぞれの厚さは、例えば、４００μｍ～６００μｍ程度とすることができる。 The support parts 101 to 105, the frame parts 111 to 114, and the connection parts 121 to 124 can be formed from, for example, an active layer, a BOX layer, and a support layer of an SOI substrate, and each thickness is, for example, 400 μm. It can be about 600 μm.

センサチップ１００は、４つの検知ブロックＢ１～Ｂ４を有している。また、各々の検知ブロックは、歪検出素子であるピエゾ抵抗素子が配置されたＴ字型梁構造を３組備えている。ここで、Ｔ字型梁構造とは、第１検知用梁と、第１検知用梁の中央部から第１検知用梁と直交する方向に伸びて力点と接続する第２検知用梁とを含む構造を指す。 The sensor chip 100 has four sensing blocks B 1 to B 4 . Also, each sensing block has three sets of T-shaped beam structures in which piezoresistive elements, which are strain sensing elements, are arranged. Here, the T-shaped beam structure includes a first detection beam and a second detection beam that extends from the center of the first detection beam in a direction perpendicular to the first detection beam and connects to the force point. refers to the containing structure.

なお、検知用梁とは、ピエゾ抵抗素子を配置可能な梁を指すが、必ずしもピエゾ抵抗素子を配置しなくてもよい。つまり、検知用梁は、ピエゾ抵抗素子を配置することで力やモーメントの検出が可能であるが、センサチップ１００は、ピエゾ抵抗素子を配置せず、力やモーメントの検出に用いない検知用梁を有してもよい。 Note that the beam for detection refers to a beam on which a piezoresistive element can be arranged, but the piezoresistive element does not necessarily have to be arranged. In other words, the detection beam can detect forces and moments by arranging piezoresistive elements. may have

具体的には、検知ブロックＢ１は、Ｔ字型梁構造１３１Ｔ１、１３１Ｔ２、及び１３１Ｔ３を備えている。また、検知ブロックＢ２は、Ｔ字型梁構造１３２Ｔ１、１３２Ｔ２、及び１３２Ｔ３を備えている。また、検知ブロックＢ３は、Ｔ字型梁構造１３３Ｔ１、１３３Ｔ２、及び１３３Ｔ３を備えている。また、検知ブロックＢ４は、Ｔ字型梁構造１３４Ｔ１、１３４Ｔ２、及び１３４Ｔ３を備えている。以下に、より詳しい梁構造の説明を行う。 Specifically, sensing block B 1 comprises T-beam structures 131T 1 , 131T 2 and 131T 3 . Sensing block B 2 also includes T-beam structures 132T 1 , 132T 2 , and 132T 3 . Sensing block B 3 also includes T-beam structures 133T 1 , 133T 2 , and 133T 3 . Sensing block B 4 also includes T-beam structures 134T 1 , 134T 2 , and 134T 3 . A more detailed description of the beam structure will be given below.

検知ブロックＢ１には、平面視において、枠部１１１の支持部１０１に近い側と、連結部１２１の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０１の支持部１０４側の辺と平行に第１検知用梁１３１ａが設けられている。また、第１検知用梁１３１ａの長手方向の中央部に一端が接続され、支持部１０４側に向かって第１検知用梁１３１ａの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３１ｂが設けられている。第１検知用梁１３１ａと第２検知用梁１３１ｂとは、Ｔ字型梁構造１３１Ｔ１を形成している。 In the detection block B 1 , support portions 101 are provided at predetermined intervals so as to bridge the side of the frame portion 111 close to the support portion 101 and the side of the connection portion 121 close to the support portion 105 in plan view. A first detection beam 131a is provided parallel to the side on the part 104 side. In addition, a second detection beam 131b having one end connected to the longitudinal center of the first detection beam 131a and extending in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 131a toward the support portion 104 is provided. ing. The first sensing beam 131a and the second sensing beam 131b form a T - shaped beam structure 131T1.

平面視において、枠部１１１の支持部１０４に近い側と、連結部１２４の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０４の支持部１０１側の辺と平行に第１検知用梁１３１ｃが設けられている。また、第１検知用梁１３１ｃの長手方向の中央部に一端が接続され、支持部１０１側に向かって第１検知用梁１３１ｃの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３１ｄが設けられている。第１検知用梁１３１ｃと第２検知用梁１３１ｄとは、Ｔ字型梁構造１３１Ｔ２を形成している。 In plan view, parallel to the side of the support portion 104 on the side of the support portion 101 with a predetermined gap so as to bridge the side of the frame portion 111 close to the support portion 104 and the side of the connection portion 124 close to the support portion 105 . is provided with a first detection beam 131c. In addition, a second detection beam 131d is provided whose one end is connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 131c and extends in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 131c toward the support portion 101 side. ing. The first sensing beam 131c and the second sensing beam 131d form a T-shaped beam structure 131T2.

平面視において、連結部１２１の支持部１０５に近い側と、連結部１２４の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０５の枠部１１１側の辺と平行に第１検知用梁１３１ｅが設けられている。また、第１検知用梁１３１ｅの長手方向の中央部に一端が接続され、枠部１１１側に向かって第１検知用梁１３１ｅの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３１ｆが設けられている。第１検知用梁１３１ｅと第２検知用梁１３１ｆとは、Ｔ字型梁構造１３１Ｔ３を形成している。 In plan view, parallel to the side of the support portion 105 on the side of the frame portion 111 with a predetermined gap so as to bridge the side of the connection portion 121 close to the support portion 105 and the side of the connection portion 124 close to the support portion 105 . is provided with a first detection beam 131e. In addition, a second detection beam 131f is provided, one end of which is connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 131e and extends in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 131e toward the frame portion 111 side. ing. The first sensing beam 131e and the second sensing beam 131f form a T-shaped beam structure 131T3.

第２検知用梁１３１ｂと第２検知用梁１３１ｄと第２検知用梁１３１ｆの他端側同士が接続して接続部１４１を形成し、接続部１４１の下面側に力点１５１が設けられている。力点１５１は、例えば、四角柱状である。Ｔ字型梁構造１３１Ｔ１、１３１Ｔ２、及び１３１Ｔ３と接続部１４１及び力点１５１とにより、検知ブロックＢ１を構成している。 The other end sides of the second detection beam 131b, the second detection beam 131d, and the second detection beam 131f are connected to each other to form a connection portion 141, and a force point 151 is provided on the lower surface side of the connection portion 141. . The power point 151 has, for example, a quadrangular prism shape. The T-shaped beam structures 131T 1 , 131T 2 , and 131T 3 , the connection portion 141 and the force point 151 constitute a detection block B 1 .

検知ブロックＢ１において、第１検知用梁１３１ａと第１検知用梁１３１ｃと第２検知用梁１３１ｆとは平行であり、第２検知用梁１３１ｂ及び１３１ｄと第１検知用梁１３１ｅとは平行である。検知ブロックＢ１の各々の検知用梁の厚さは、例えば、３０μｍ～５０μｍ程度とすることができる。 In the detection block B1, the first detection beam 131a, the first detection beam 131c, and the second detection beam 131f are parallel, and the second detection beams 131b and 131d and the first detection beam 131e are parallel. is. The thickness of each detection beam of the detection block B1 can be, for example, about 30 μm to 50 μm.

検知ブロックＢ２には、平面視において、枠部１１２の支持部１０２に近い側と、連結部１２２の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０２の支持部１０１側の辺と平行に第１検知用梁１３２ａが設けられている。また、第１検知用梁１３２ａの長手方向の中央部に一端が接続され、支持部１０１側に向かって第１検知用梁１３２ａの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３２ｂが設けられている。第１検知用梁１３２ａと第２検知用梁１３２ｂとは、Ｔ字型梁構造１３２Ｔ１を形成している。 In the detection block B2, in a plan view, the supporting portion 102 is supported at a predetermined interval so as to bridge the side of the frame portion 112 close to the supporting portion 102 and the side of the connecting portion 122 close to the supporting portion 105. A first detection beam 132a is provided parallel to the side on the part 101 side. In addition, a second detection beam 132b having one end connected to the longitudinal center of the first detection beam 132a and extending in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 132a toward the support portion 101 is provided. ing. First sensing beam 132a and second sensing beam 132b form a T - shaped beam structure 132T1.

平面視において、枠部１１２の支持部１０１に近い側と、連結部１２１の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０１の支持部１０２側の辺と平行に第１検知用梁１３２ｃが設けられている。また、第１検知用梁１３２ｃの長手方向の中央部に一端が接続され、支持部１０２側に向かって第１検知用梁１３２ｃの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３２ｄが設けられている。第１検知用梁１３２ｃと第２検知用梁１３２ｄとは、Ｔ字型梁構造１３２Ｔ２を形成している。 In plan view, parallel to the side of the support portion 101 on the side of the support portion 102 with a predetermined gap so as to bridge the side of the frame portion 112 close to the support portion 101 and the side of the connection portion 121 close to the support portion 105 . is provided with a first detection beam 132c. In addition, a second detection beam 132d having one end connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 132c and extending in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 132c toward the support portion 102 is provided. ing. The first sensing beam 132c and the second sensing beam 132d form a T-shaped beam structure 132T2.

平面視において、連結部１２２の支持部１０５に近い側と、連結部１２１の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０５の枠部１１２側の辺と平行に第１検知用梁１３２ｅが設けられている。また、第１検知用梁１３２ｅの長手方向の中央部に一端が接続され、枠部１１２側に向かって第１検知用梁１３２ｅの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３２ｆが設けられている。第１検知用梁１３２ｅと第２検知用梁１３２ｆとは、Ｔ字型梁構造１３２Ｔ３を形成している。 In plan view, parallel to the side of the support portion 105 on the frame portion 112 side with a predetermined gap so as to bridge the side of the connection portion 122 close to the support portion 105 and the side of the connection portion 121 close to the support portion 105 . is provided with a first detection beam 132e. In addition, a second detection beam 132f is provided, one end of which is connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 132e and extends in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 132e toward the frame portion 112 side. ing. The first sensing beam 132e and the second sensing beam 132f form a T-shaped beam structure 132T3 .

第２検知用梁１３２ｂと第２検知用梁１３２ｄと第２検知用梁１３２ｆの他端側同士が接続して接続部１４２を形成し、接続部１４２の下面側に力点１５２が設けられている。力点１５２は、例えば、四角柱状である。Ｔ字型梁構造１３２Ｔ１、１３２Ｔ２、及び１３２Ｔ３と接続部１４２及び力点１５２とにより、検知ブロックＢ２を構成している。 The other end sides of the second detection beam 132b, the second detection beam 132d, and the second detection beam 132f are connected to each other to form a connection portion 142, and a force point 152 is provided on the lower surface side of the connection portion 142. . The power point 152 has, for example, a quadrangular prism shape. The T-shaped beam structures 132T 1 , 132T 2 , and 132T 3 , the connecting portion 142 and the force point 152 constitute a sensing block B 2 .

検知ブロックＢ２において、第１検知用梁１３２ａと第１検知用梁１３２ｃと第２検知用梁１３２ｆとは平行であり、第２検知用梁１３２ｂ及び１３２ｄと第１検知用梁１３２ｅとは平行である。検知ブロックＢ２の各々の検知用梁の厚さは、例えば、３０μｍ～５０μｍ程度とすることができる。 In the detection block B2, the first detection beam 132a, the first detection beam 132c and the second detection beam 132f are parallel, and the second detection beams 132b and 132d and the first detection beam 132e are parallel. is. The thickness of each detection beam of the detection block B2 can be, for example, about 30 μm to 50 μm.

検知ブロックＢ３には、平面視において、枠部１１３の支持部１０３に近い側と、連結部１２３の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０３の支持部１０２側の辺と平行に第１検知用梁１３３ａが設けられている。また、第１検知用梁１３３ａの長手方向の中央部に一端が接続され、支持部１０２側に向かって第１検知用梁１３３ａの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３３ｂが設けられている。第１検知用梁１３３ａと第２検知用梁１３３ｂとは、Ｔ字型梁構造１３３Ｔ１を形成している。 In the detection block B3, there is provided a support for the support portion 103 at a predetermined interval so as to bridge the side of the frame portion 113 close to the support portion 103 and the side of the connection portion 123 close to the support portion 105 in plan view. A first detection beam 133a is provided parallel to the side on the part 102 side. In addition, a second detection beam 133b having one end connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 133a and extending in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 133a toward the support portion 102 is provided. ing. The first sensing beam 133a and the second sensing beam 133b form a T - shaped beam structure 133T1.

平面視において、枠部１１３の支持部１０２に近い側と、連結部１２２の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０２の支持部１０３側の辺と平行に第１検知用梁１３３ｃが設けられている。また、第１検知用梁１３３ｃの長手方向の中央部に一端が接続され、支持部１０３側に向かって第１検知用梁１３３ｃの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３３ｄが設けられている。第１検知用梁１３３ｃと第２検知用梁１３３ｄとは、Ｔ字型梁構造１３３Ｔ２を形成している。 In plan view, parallel to the side of the support portion 103 side of the support portion 102 with a predetermined gap so as to bridge the side of the frame portion 113 close to the support portion 102 and the side of the connection portion 122 close to the support portion 105 . is provided with a first detection beam 133c. In addition, a second detection beam 133d is provided which has one end connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 133c and extends in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 133c toward the support portion 103 side. ing. The first sensing beam 133c and the second sensing beam 133d form a T-shaped beam structure 133T2.

平面視において、連結部１２３の支持部１０５に近い側と、連結部１２２の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０５の枠部１１３側の辺と平行に第１検知用梁１３３ｅが設けられている。また、第１検知用梁１３３ｅの長手方向の中央部に一端が接続され、枠部１１３側に向かって第１検知用梁１３３ｅの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３３ｆが設けられている。第１検知用梁１３３ｅと第２検知用梁１３３ｆとは、Ｔ字型梁構造１３３Ｔ３を形成している。 In plan view, parallel to the side of the support portion 105 on the frame portion 113 side with a predetermined gap so as to bridge the side of the connection portion 123 close to the support portion 105 and the side of the connection portion 122 close to the support portion 105 . is provided with a first detection beam 133e. In addition, a second detection beam 133f is provided which has one end connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 133e and extends in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 133e toward the frame portion 113 side. ing. The first sensing beam 133e and the second sensing beam 133f form a T-shaped beam structure 133T3 .

第２検知用梁１３３ｂと第２検知用梁１３３ｄと第２検知用梁１３３ｆの他端側同士が接続して接続部１４３を形成し、接続部１４３の下面側に力点１５３が設けられている。力点１５３は、例えば、四角柱状である。Ｔ字型梁構造１３３Ｔ１、１３３Ｔ２、及び１３３Ｔ３と接続部１４３及び力点１５３とにより、検知ブロックＢ３を構成している。 The other end sides of the second detection beam 133b, the second detection beam 133d, and the second detection beam 133f are connected to each other to form a connection portion 143, and a force point 153 is provided on the lower surface side of the connection portion 143. . The power point 153 has, for example, a quadrangular prism shape. The T-shaped beam structures 133T 1 , 133T 2 , and 133T 3 , the connection portion 143 and the force point 153 constitute a detection block B 3 .

検知ブロックＢ３において、第１検知用梁１３３ａと第１検知用梁１３３ｃと第２検知用梁１３３ｆとは平行であり、第２検知用梁１３３ｂ及び１３３ｄと第１検知用梁１３３ｅとは平行である。検知ブロックＢ３の各々の検知用梁の厚さは、例えば、３０μｍ～５０μｍ程度とすることができる。 In the detection block B3 , the first detection beam 133a, the first detection beam 133c and the second detection beam 133f are parallel, and the second detection beams 133b and 133d and the first detection beam 133e are parallel. is. The thickness of each detection beam of the detection block B3 can be, for example, about 30 μm to 50 μm.

検知ブロックＢ４には、平面視において、枠部１１４の支持部１０４に近い側と、連結部１２４の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０４の支持部１０３側の辺と平行に第１検知用梁１３４ａが設けられている。また、第１検知用梁１３４ａの長手方向の中央部に一端が接続され、支持部１０３側に向かって第１検知用梁１３４ａの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３４ｂが設けられている。第１検知用梁１３４ａと第２検知用梁１３４ｂとは、Ｔ字型梁構造１３４Ｔ１を形成している。 The detection block B4 supports the support portion 104 at a predetermined interval so as to bridge the side of the frame portion 114 close to the support portion 104 and the side of the connection portion 124 close to the support portion 105 in plan view. A first detection beam 134a is provided parallel to the side on the part 103 side. In addition, a second detection beam 134b having one end connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 134a and extending in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 134a toward the support portion 103 is provided. ing. First sensing beam 134a and second sensing beam 134b form a T - shaped beam structure 134T1.

平面視において、枠部１１４の支持部１０３に近い側と、連結部１２３の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０３の支持部１０４側の辺と平行に第１検知用梁１３４ｃが設けられている。また、第１検知用梁１３４ｃの長手方向の中央部に一端が接続され、支持部１０４側に向かって第１検知用梁１３４ｃの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３４ｄが設けられている。第１検知用梁１３４ｃと第２検知用梁１３４ｄとは、Ｔ字型梁構造１３４Ｔ２を形成している。 In plan view, parallel to the side of the support portion 103 on the side of the support portion 104 with a predetermined gap so as to bridge the side of the frame portion 114 close to the support portion 103 and the side of the connection portion 123 close to the support portion 105 . is provided with a first detection beam 134c. In addition, a second detection beam 134d having one end connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 134c and extending in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 134c toward the support portion 104 is provided. ing. The first sensing beam 134c and the second sensing beam 134d form a T-shaped beam structure 134T2.

平面視において、連結部１２４の支持部１０５に近い側と、連結部１２３の支持部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて支持部１０５の枠部１１４側の辺と平行に第１検知用梁１３４ｅが設けられている。また、第１検知用梁１３４ｅの長手方向の中央部に一端が接続され、枠部１１４側に向かって第１検知用梁１３４ｅの長手方向と垂直方向に伸びる第２検知用梁１３４ｆが設けられている。第１検知用梁１３４ｅと第２検知用梁１３４ｆとは、Ｔ字型梁構造１３４Ｔ３を形成している。 In plan view, parallel to the side of the support portion 105 on the frame portion 114 side with a predetermined gap so as to bridge the side of the connection portion 124 close to the support portion 105 and the side of the connection portion 123 close to the support portion 105 . is provided with a first detection beam 134e. In addition, a second detection beam 134f is provided which has one end connected to the central portion in the longitudinal direction of the first detection beam 134e and extends in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 134e toward the frame portion 114 side. ing. The first sensing beam 134e and the second sensing beam 134f form a T-shaped beam structure 134T3 .

第２検知用梁１３４ｂと第２検知用梁１３４ｄと第２検知用梁１３４ｆの他端側同士が接続して接続部１４４を形成し、接続部１４４の下面側に力点１５４が設けられている。力点１５４は、例えば、四角柱状である。Ｔ字型梁構造１３４Ｔ１、１３４Ｔ２、及び１３４Ｔ３と接続部１４４及び力点１５４とにより、検知ブロックＢ４を構成している。 The other end sides of the second detection beam 134b, the second detection beam 134d, and the second detection beam 134f are connected to each other to form a connection portion 144, and a force point 154 is provided on the lower surface side of the connection portion 144. . The power point 154 has, for example, a quadrangular prism shape. The T-shaped beam structures 134T 1 , 134T 2 , and 134T 3 , the connecting portion 144 and the force point 154 constitute a sensing block B 4 .

検知ブロックＢ４において、第１検知用梁１３４ａと第１検知用梁１３４ｃと第２検知用梁１３４ｆとは平行であり、第２検知用梁１３４ｂ及び１３４ｄと第１検知用梁１３４ｅとは平行である。検知ブロックＢ４の各々の検知用梁の厚さは、例えば、３０μｍ～５０μｍ程度とすることができる。 In the detection block B4, the first detection beam 134a, the first detection beam 134c and the second detection beam 134f are parallel, and the second detection beams 134b and 134d and the first detection beam 134e are parallel. is. The thickness of each detection beam of the detection block B4 can be, for example, about 30 μm to 50 μm.

このように、センサチップ１００は、４つの検知ブロック（検知ブロックＢ１～Ｂ４）を有している。そして、各々の検知ブロックは、支持部１０１～１０４のうちの隣接する支持部と、隣接する支持部に連結する枠部及び連結部と、支持部１０５と、に囲まれた領域に配置されている。平面視で、各々の検知ブロックは、例えば、センサチップの中心に対して点対称に配置することができる。 Thus, the sensor chip 100 has four detection blocks (detection blocks B 1 to B 4 ). Each detection block is arranged in a region surrounded by adjacent support portions among the support portions 101 to 104, frame portions and connecting portions that connect to the adjacent support portions, and the support portion 105. there is In plan view, each detection block can be arranged point-symmetrically with respect to the center of the sensor chip, for example.

また、各々の検知ブロックは、Ｔ字型梁構造を３組備えている。各々の検知ブロックにおいて、３組のＴ字型梁構造は、平面視で、接続部を挟んで第１検知用梁が平行に配置された２組のＴ字型梁構造と、２組のＴ字型梁構造の第２検知用梁と平行に配置された第１検知用梁を備えた１組のＴ字型梁構造とを含む。そして、１組のＴ字型梁構造の第１検知用梁は、接続部と支持部１０５との間に配置されている。 Each sensing block also has three sets of T-beam structures. In each detection block, the three sets of T-shaped beam structures are, in a plan view, two sets of T-shaped beam structures in which the first detection beams are arranged in parallel with the connecting portion interposed therebetween, and two sets of T-shaped beam structures. A set of T-beam structures with a second sensing beam of the beam structure and a first sensing beam arranged in parallel. A pair of first sensing beams of a T-shaped beam structure are arranged between the connection portion and the support portion 105 .

例えば、検知ブロックＢ１では、３組のＴ字型梁構造は、平面視で、接続部１４１を挟んで第１検知用梁１３１ａと第１検知用梁１３１ｃとが平行に配置されたＴ字型梁構造１３１Ｔ１及び１３１Ｔ２と、Ｔ字型梁構造１３１Ｔ１及び１３１Ｔ２の第２検知用梁１３１ｂ及び１３１ｄと平行に配置された第１検知用梁１３１ｅを備えたＴ字型梁構造１３１Ｔ３とを含む。そして、Ｔ字型梁構造１３１Ｔ３の第１検知用梁１３１ｅは、接続部１４１と支持部１０５との間に配置されている。検知ブロックＢ２～Ｂ４も同様の構造である。 For example, in the detection block B1 , the three sets of T-shaped beam structures are T-shaped structures in which the first detection beams 131a and the first detection beams 131c are arranged in parallel with the connection portion 141 interposed therebetween in plan view. T-beam structure 131T with first sensing beam 131e arranged parallel to second sensing beams 131b and 131d of T-beam structures 131T1 and 131T2 and T-beam structures 131T1 and 131T2. 3 . The first detection beam 131e of the T-shaped beam structure 131T3 is arranged between the connection portion 141 and the support portion 105. As shown in FIG. The detection blocks B 2 to B 4 also have a similar structure.

力点１５１～１５４は、外力が印加される箇所であり、例えば、ＳＯＩ基板のＢＯＸ層及び支持層から形成することができる。力点１５１～１５４のそれぞれの下面は、支持部１０１～１０５の下面と略面一である。 Force points 151 to 154 are locations where external force is applied, and can be formed, for example, from the BOX layer and support layer of an SOI substrate. The lower surfaces of the power points 151-154 are substantially flush with the lower surfaces of the support portions 101-105.

このように、力又は変位を４つの力点１５１～１５４から取り入れることで、力の種類毎に異なる梁の変形が得られるため、６軸の分離性が良いセンサを実現することができる。力点の数は組み合わされる起歪体の変位入力箇所と同数である。 In this way, by taking in force or displacement from the four force points 151 to 154, different deformations of the beam can be obtained for each type of force, so a sensor with good six-axis separability can be realized. The number of force points is the same as the number of displacement input points of the combined strain bodies.

なお、センサチップ１００において、応力集中を抑制する観点から、内角を形成する部分はＲ状とすることが好ましい。 In addition, in the sensor chip 100, from the viewpoint of suppressing stress concentration, it is preferable that the portion forming the internal angle be rounded.

センサチップ１００の支持部１０１～１０５は起歪体２００の非可動部に接続され、力点１５１～１５４は起歪体２００の可動部に接続される。ただし、可動と非可動との関係が逆であっても力覚センサ装置として機能する。すなわち、センサチップ１００の支持部１０１～１０５は起歪体２００の可動部に接続され、力点１５１～１５４は起歪体２００の非可動部に接続されてもよい。 The support portions 101 to 105 of the sensor chip 100 are connected to the non-movable portion of the strain body 200, and the power points 151 to 154 are connected to the movable portion of the strain body 200. FIG. However, even if the relationship between movable and non-movable is reversed, it functions as a force sensor device. That is, the support portions 101 to 105 of the sensor chip 100 may be connected to the movable portion of the strain body 200, and the force points 151 to 154 may be connected to the non-movable portion of the strain body 200. FIG.

図９は、各軸にかかる力及びモーメントを示す符号を説明する図である。図９に示すように、Ｘ軸方向の力をＦｘ、Ｙ軸方向の力をＦｙ、Ｚ軸方向の力をＦｚとする。また、Ｘ軸を軸として回転させるモーメントをＭｘ、Ｙ軸を軸として回転させるモーメントをＭｙ、Ｚ軸を軸として回転させるモーメントをＭｚとする。 FIG. 9 is a diagram for explaining symbols indicating forces and moments applied to each axis. As shown in FIG. 9, let Fx be the force in the X-axis direction, Fy be the force in the Y-axis direction, and Fz be the force in the Z-axis direction. Let Mx be the moment of rotation about the X axis, My be the moment of rotation about the Y axis, and Mz be the moment of rotation about the Z axis.

図１０は、センサチップ１００のピエゾ抵抗素子の配置を例示する図である。図１１は、図１０に示すセンサチップの１組の検知ブロックの部分拡大図である。図１０及び図１１に示すように、４つ力点１５１～１５４に対応する各検知ブロックの所定位置には、ピエゾ抵抗素子が配置されている。なお、図１０に示す他の検知ブロックにおけるピエゾ抵抗素子の配置は、図１１に示す一の検知ブロックにおけるピエゾ抵抗素子の配置と同様である。 FIG. 10 is a diagram illustrating the arrangement of piezoresistive elements of the sensor chip 100. As shown in FIG. 11 is a partial enlarged view of a set of sensing blocks of the sensor chip shown in FIG. 10. FIG. As shown in FIGS. 10 and 11, piezoresistive elements are arranged at predetermined positions of each detection block corresponding to the four power points 151-154. The arrangement of the piezoresistive elements in the other detection block shown in FIG. 10 is the same as the arrangement of the piezoresistive elements in the one detection block shown in FIG.

図５～図８、図１０、及び図１１を参照すると、接続部１４１及び力点１５１を有する検知ブロックＢ１において、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ１'は、第１検知用梁１３１ａにおいて、第２検知用梁１３１ｂと第１検知用梁１３１ｅとの間に位置する部分の第２検知用梁１３１ｂに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｘＲ３は、第１検知用梁１３１ａにおいて、第２検知用梁１３１ｂと第１検知用梁１３１ｅとの間に位置する部分の第１検知用梁１３１ｅに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＭｘＲ１は、第２検知用梁１３１ｂにおいて、接続部１４１に近い側に配置されている。 5 to 8, 10, and 11, in sensing block B1 having connection 141 and force point 151, piezoresistive element MzR1' is located at first sensing beam 131a and at second sensing beam 131a. 131b and the first detection beam 131e on the side closer to the second detection beam 131b. The piezoresistive element FxR3 is arranged on the side closer to the first detection beam 131e in the portion of the first detection beam 131a located between the second detection beam 131b and the first detection beam 131e. The piezoresistive element MxR1 is arranged on the side closer to the connecting portion 141 in the second sensing beam 131b.

また、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ２'は、第１検知用梁１３１ｃにおいて、第２検知用梁１３１ｄと第１検知用梁１３１ｅとの間に位置する部分の第２検知用梁１３１ｄに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｘＲ１は、第１検知用梁１３１ｃにおいて、第２検知用梁１３１ｄと第１検知用梁１３１ｅとの間に位置する部分の第１検知用梁１３１ｅに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＭｘＲ２は、第２検知用梁１３１ｄにおいて、接続部１４１に近い側に配置されている。 In addition, the piezoresistive element MzR2' is arranged in the first detection beam 131c on the side closer to the second detection beam 131d in the portion positioned between the second detection beam 131d and the first detection beam 131e. ing. The piezoresistive element FxR1 is arranged on the side closer to the first detection beam 131e in the portion of the first detection beam 131c located between the second detection beam 131d and the first detection beam 131e. The piezoresistive element MxR2 is arranged on the side closer to the connecting portion 141 in the second sensing beam 131d.

また、ピエゾ抵抗素子ＦｚＲ１'は、第２検知用梁１３１ｆにおいて、接続部１４１に近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｚＲ２'は、第２検知用梁１３１ｆにおいて、第１検知用梁１３１ｅに近い側に配置されている。なお、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ１'、ＦｘＲ３、ＭｘＲ１、ＭｚＲ２'、ＦｘＲ１、及びＭｘＲ２は、各々の検知用梁の長手方向の中心からオフセットした位置に配置されている。 Also, the piezoresistive element FzR1′ is arranged on the side closer to the connecting portion 141 in the second sensing beam 131f. The piezoresistive element FzR2' is arranged on the second detection beam 131f on the side closer to the first detection beam 131e. The piezoresistive elements MzR1', FxR3, MxR1, MzR2', FxR1, and MxR2 are arranged at positions offset from the longitudinal centers of the respective detection beams.

接続部１４２及び力点１５２を有する検知ブロックＢ２において、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ４は、第１検知用梁１３２ａにおいて、第２検知用梁１３２ｂと第１検知用梁１３２ｅとの間に位置する部分の第２検知用梁１３２ｂに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｙＲ３は、第１検知用梁１３２ａにおいて、第２検知用梁１３２ｂと第１検知用梁１３２ｅとの間に位置する部分の第１検知用梁１３２ｅに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＭｙＲ４は、第２検知用梁１３２ｂにおいて、接続部１４２に近い側に配置されている。 In the sensing block B2 having the connecting portion 142 and the force point 152, the piezoresistive element MzR4 is located between the second sensing beam 132b and the first sensing beam 132e in the first sensing beam 132a. 2 is arranged on the side close to the detection beam 132b. The piezoresistive element FyR3 is arranged on the side closer to the first detection beam 132e in the portion of the first detection beam 132a located between the second detection beam 132b and the first detection beam 132e. The piezoresistive element MyR4 is arranged on the side closer to the connecting portion 142 in the second sensing beam 132b.

また、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ３は、第１検知用梁１３２ｃにおいて、第２検知用梁１３２ｄと第１検知用梁１３２ｅとの間に位置する部分の第２検知用梁１３２ｄに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｙＲ１は、第１検知用梁１３２ｃにおいて、第２検知用梁１３２ｄと第１検知用梁１３２ｅとの間に位置する部分の第１検知用梁１３２ｅに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＭｙＲ３は、第２検知用梁１３２ｄにおいて、接続部１４２に近い側に配置されている。 In addition, the piezoresistive element MzR3 is arranged in the first detection beam 132c on the side closer to the second detection beam 132d in the portion positioned between the second detection beam 132d and the first detection beam 132e. there is The piezoresistive element FyR1 is arranged on the side closer to the first detection beam 132e in the portion of the first detection beam 132c located between the second detection beam 132d and the first detection beam 132e. The piezoresistive element MyR3 is arranged on the side closer to the connecting portion 142 in the second sensing beam 132d.

また、ピエゾ抵抗素子ＦｚＲ４は、第２検知用梁１３２ｆにおいて、接続部１４２に近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｚＲ３は、第２検知用梁１３２ｆにおいて、第１検知用梁１３２ｅに近い側に配置されている。なお、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ４、ＦｙＲ３、ＭｙＲ４、ＭｚＲ３、ＦｙＲ１、及びＭｙＲ３は、各々の検知用梁の長手方向の中心からオフセットした位置に配置されている。 Also, the piezoresistive element FzR4 is arranged on the side closer to the connecting portion 142 in the second sensing beam 132f. The piezoresistive element FzR3 is arranged on the second detection beam 132f on the side closer to the first detection beam 132e. The piezoresistive elements MzR4, FyR3, MyR4, MzR3, FyR1, and MyR3 are arranged at positions offset from the longitudinal centers of the respective detection beams.

接続部１４３及び力点１５３を有する検知ブロックＢ３において、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ４'は、第１検知用梁１３３ａにおいて、第２検知用梁１３３ｂと第１検知用梁１３３ｅとの間に位置する部分の第２検知用梁１３３ｂに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｘＲ２は、第１検知用梁１３３ａにおいて、第２検知用梁１３３ｂと第１検知用梁１３３ｅとの間に位置する部分の第１検知用梁１３３ｅに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＭｘＲ４は、第２検知用梁１３３ｂにおいて、接続部１４３に近い側に配置されている。 In the sensing block B3 having the connecting portion 143 and the force point 153, the piezoresistive element MzR4 ' is located in the portion of the first sensing beam 133a between the second sensing beam 133b and the first sensing beam 133e. It is arranged on the side closer to the second detection beam 133b. The piezoresistive element FxR2 is arranged on the side closer to the first detection beam 133e in the portion of the first detection beam 133a located between the second detection beam 133b and the first detection beam 133e. The piezoresistive element MxR4 is arranged on the side closer to the connecting portion 143 in the second sensing beam 133b.

また、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ３'は、第１検知用梁１３３ｃにおいて、第２検知用梁１３３ｄと第１検知用梁１３３ｅとの間に位置する部分の第２検知用梁１３３ｄに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｘＲ４は、第１検知用梁１３３ｃにおいて、第２検知用梁１３３ｄと第１検知用梁１３３ｅとの間に位置する部分の第１検知用梁１３３ｅに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＭｘＲ３は、第２検知用梁１３３ｄにおいて、接続部１４３に近い側に配置されている。 In addition, the piezoresistive element MzR3′ is arranged in the first detection beam 133c on the side closer to the second detection beam 133d in the portion positioned between the second detection beam 133d and the first detection beam 133e. ing. The piezoresistive element FxR4 is arranged on the side closer to the first detection beam 133e in the portion of the first detection beam 133c located between the second detection beam 133d and the first detection beam 133e. The piezoresistive element MxR3 is arranged on the side closer to the connecting portion 143 in the second sensing beam 133d.

また、ピエゾ抵抗素子ＦｚＲ４'は、第２検知用梁１３３ｆにおいて、接続部１４３に近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｚＲ３'は、第２検知用梁１３３ｆにおいて、第１検知用梁１３３ｅに近い側に配置されている。なお、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ４'、ＦｘＲ２、ＭｘＲ４、ＭｚＲ３'、ＦｘＲ４、及びＭｘＲ３は、各々の検知用梁の長手方向の中心からオフセットした位置に配置されている。 Also, the piezoresistive element FzR4′ is arranged on the side closer to the connecting portion 143 in the second sensing beam 133f. The piezoresistive element FzR3' is arranged on the second detection beam 133f on the side closer to the first detection beam 133e. The piezoresistive elements MzR4', FxR2, MxR4, MzR3', FxR4, and MxR3 are arranged at positions offset from the longitudinal center of each detection beam.

接続部１４４及び力点１５４を有する検知ブロックＢ４において、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ１は、第１検知用梁１３４ａにおいて、第２検知用梁１３４ｂと第１検知用梁１３４ｅとの間に位置する部分の第２検知用梁１３４ｂに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｙＲ２は、第１検知用梁１３４ａにおいて、第２検知用梁１３４ｂと第１検知用梁１３４ｅとの間に位置する部分の第１検知用梁１３４ｅに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＭｙＲ１は、第２検知用梁１３４ｂにおいて、接続部１４４に近い側に配置されている。 In the sensing block B4 having the connecting portion 144 and the force point 154, the piezoresistive element MzR1 is located between the second sensing beam 134b and the first sensing beam 134e in the first sensing beam 134a. 2 is arranged on the side close to the detection beam 134b. The piezoresistive element FyR2 is arranged in the first detection beam 134a on the side closer to the first detection beam 134e in the portion located between the second detection beam 134b and the first detection beam 134e. The piezoresistive element MyR1 is arranged on the side closer to the connecting portion 144 in the second sensing beam 134b.

また、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ２は、第１検知用梁１３４ｃにおいて、第２検知用梁１３４ｄと第１検知用梁１３４ｅとの間に位置する部分の第２検知用梁１３４ｄに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｙＲ４は、第１検知用梁１３４ｃにおいて、第２検知用梁１３４ｄと第１検知用梁１３４ｅとの間に位置する部分の第１検知用梁１３４ｅに近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＭｙＲ２は、第２検知用梁１３４ｄにおいて、接続部１４４に近い側に配置されている。 In addition, the piezoresistive element MzR2 is arranged on the side closer to the second detection beam 134d in the portion located between the second detection beam 134d and the first detection beam 134e in the first detection beam 134c. there is The piezoresistive element FyR4 is arranged on the side closer to the first detection beam 134e in the portion between the second detection beam 134d and the first detection beam 134e in the first detection beam 134c. The piezoresistive element MyR2 is arranged on the side closer to the connecting portion 144 in the second sensing beam 134d.

また、ピエゾ抵抗素子ＦｚＲ１は、第２検知用梁１３４ｆにおいて、接続部１４４に近い側に配置されている。ピエゾ抵抗素子ＦｚＲ２は、第２検知用梁１３４ｆにおいて、第１検知用梁１３４ｅに近い側に配置されている。なお、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ１、ＦｙＲ２、ＭｙＲ１、ＭｚＲ２、ＦｙＲ４、及びＭｙＲ２は、各々の検知用梁の長手方向の中心からオフセットした位置に配置されている。 Also, the piezoresistive element FzR1 is arranged on the side closer to the connecting portion 144 in the second sensing beam 134f. The piezoresistive element FzR2 is arranged on the second detection beam 134f on the side closer to the first detection beam 134e. The piezoresistive elements MzR1, FyR2, MyR1, MzR2, FyR4, and MyR2 are arranged at positions offset from the longitudinal center of each sensing beam.

このように、センサチップ１００では、各検知ブロックに複数のピエゾ抵抗素子を分けて配置している。これにより、力点１５１～１５４に印加された入力に応じた所定の梁に配置された複数のピエゾ抵抗素子の出力の変化に基づいて、所定の軸方向の力又はモーメントを最大で６軸検知できる。 In this way, in the sensor chip 100, a plurality of piezoresistive elements are separately arranged in each detection block. As a result, it is possible to detect forces or moments in predetermined axial directions on up to 6 axes based on changes in outputs of a plurality of piezoresistive elements arranged on predetermined beams according to inputs applied to the points of force 151 to 154. .

なお、センサチップ１００において、歪の検出に用いるピエゾ抵抗素子以外に、ダミーのピエゾ抵抗素子が配置されてもよい。ダミーのピエゾ抵抗素子は、検知用梁にかかる応力やブリッジ回路の抵抗のバランスを調整するために用いられ、例えば、歪の検出に用いるピエゾ抵抗素子も含めた全てのピエゾ抵抗素子が、支持部１０５の中心に対して点対称となるように配置される。 In the sensor chip 100, dummy piezoresistive elements may be arranged in addition to the piezoresistive elements used for strain detection. The dummy piezoresistive elements are used to adjust the balance of the stress applied to the sensing beam and the resistance of the bridge circuit. 105 are arranged so as to be point-symmetrical with respect to the center.

センサチップ１００では、Ｔ字型梁構造を構成する第１検知用梁に、Ｘ軸方向の変位及びＹ軸方向の変位を検知する複数のピエゾ抵抗素子を配置している。また、Ｔ字型梁構造を構成する第２検知用梁に、Ｚ軸方向の変位を検知する複数のピエゾ抵抗素子を配置している。また、Ｔ字型梁構造を構成する第１検知用梁に、Ｚ軸方向のモーメントを検知する複数のピエゾ抵抗素子を配置している。また、Ｔ字型梁構造を構成する第２検知用梁に、Ｘ軸方向のモーメント及びＹ軸方向のモーメントを検知する複数のピエゾ抵抗素子を配置している。 In the sensor chip 100, a plurality of piezoresistive elements for detecting the displacement in the X-axis direction and the displacement in the Y-axis direction are arranged on the first detection beam that constitutes the T-shaped beam structure. In addition, a plurality of piezoresistive elements for detecting displacement in the Z-axis direction are arranged on the second detection beam that constitutes the T-shaped beam structure. Also, a plurality of piezoresistive elements for detecting a moment in the Z-axis direction are arranged on the first detection beam that constitutes the T-shaped beam structure. In addition, a plurality of piezoresistive elements for detecting the moment in the X-axis direction and the moment in the Y-axis direction are arranged on the second detection beam that constitutes the T-shaped beam structure.

ここで、ピエゾ抵抗素子ＦｘＲ１～ＦｘＲ４は力Ｆｘを検出し、ピエゾ抵抗素子ＦｙＲ１～ＦｙＲ４は力Ｆｙを検出し、ピエゾ抵抗素子ＦｚＲ１～ＦｚＲ４及びＦｚＲ１'～ＦｚＲ４'は力Ｆｚを検出する。また、ピエゾ抵抗素子ＭｘＲ１～ＭｘＲ４はモーメントＭｘを検出し、ピエゾ抵抗素子ＭｙＲ１～ＭｙＲ４はモーメントＭｙを検出し、ピエゾ抵抗素子ＭｚＲ１～ＭｚＲ４及びＭｚＲ１'～ＭｚＲ４'はモーメントＭｚを検出する。 Here, piezoresistive elements FxR1-FxR4 detect force Fx, piezoresistive elements FyR1-FyR4 detect force Fy, and piezoresistive elements FzR1-FzR4 and FzR1'-FzR4' detect force Fz. The piezoresistive elements MxR1 to MxR4 detect the moment Mx, the piezoresistive elements MyR1 to MyR4 detect the moment My, and the piezoresistive elements MzR1 to MzR4 and MzR1' to MzR4' detect the moment Mz.

このように、センサチップ１００では、各検知ブロックに複数のピエゾ抵抗素子を分けて配置している。これにより、力点１５１～１５４に印加（伝達）された力又は変位の向き（軸方向）に応じた、所定の梁に配置された複数のピエゾ抵抗素子の出力の変化に基づいて、所定の軸方向の変位を最大で６軸検知することができる。また、各検知用梁の厚みと幅を可変することで、検出感度の均一化や、検出感度の向上等の調整を図ることができる。 In this way, in the sensor chip 100, a plurality of piezoresistive elements are separately arranged in each detection block. As a result, according to the direction (axial direction) of the force or displacement applied (transmitted) to the force points 151 to 154, the output of the plurality of piezoresistive elements arranged on the predetermined beam is changed, and the predetermined axis Directional displacement can be detected in up to six axes. Further, by varying the thickness and width of each detection beam, it is possible to make adjustments such as equalization of detection sensitivity and improvement of detection sensitivity.

なお、ピエゾ抵抗素子の数を減らし、５軸以下の所定の軸方向の変位を検知するセンサチップとすることも可能である。 By reducing the number of piezoresistive elements, it is also possible to provide a sensor chip that detects displacement in predetermined axial directions of five axes or less.

センサチップ１００において、力及びモーメントは、例えば、以下に説明する検出回路を用いて検出できる。図１２及び図１３に各ピエゾ抵抗素子を用いた検出回路の一例を示す。図１２及び図１３において、四角で囲まれた数字は外部出力端子を示している。例えば、Ｎｏ１はＦｘ軸Ｆｙ軸Ｆｚ軸の電源端子、Ｎｏ２はＦｘ軸出力マイナス端子、Ｎｏ３はＦｘ軸のＧＮＤ端子、Ｎｏ４はＦｘ軸出力プラス端子である。Ｎｏ１９はＦｙ軸出力マイナス端子、Ｎｏ２０はＦｙ軸のＧＮＤ端子、Ｎｏ２１はＦｙ軸出力プラス端子である。Ｎｏ２２はＦｚ軸出力マイナス端子、Ｎｏ２３はＦｚ軸のＧＮＤ端子、Ｎｏ２４はＦｚ軸出力プラス端子である。 In the sensor chip 100, forces and moments can be detected using, for example, detection circuitry as described below. 12 and 13 show an example of a detection circuit using each piezoresistive element. In FIGS. 12 and 13, squared numbers indicate external output terminals. For example, No. 1 is the power supply terminal for the Fx, Fy, and Fz axes, No. 2 is the Fx axis output minus terminal, No. 3 is the Fx axis GND terminal, and No. 4 is the Fx axis output plus terminal. No. 19 is an Fy-axis output minus terminal, No. 20 is an Fy-axis GND terminal, and No. 21 is an Fy-axis output plus terminal. No. 22 is an Fz-axis output minus terminal, No. 23 is an Fz-axis GND terminal, and No. 24 is an Fz-axis output plus terminal.

また、Ｎｏ９はＭｘ軸出力マイナス端子、Ｎｏ１０はＭｘ軸のＧＮＤ端子、Ｎｏ１１はＭｘ軸出力プラス端子である。Ｎｏ１２はＭｘ軸Ｍｙ軸Ｍｚ軸の電源端子である。Ｎｏ１３はＭｙ軸出力マイナス端子、Ｎｏ１４はＭｙ軸のＧＮＤ端子、Ｎｏ１５はＭｙ軸出力プラス端子である。Ｎｏ１６はＭｚ軸出力マイナス端子、Ｎｏ１７はＭｚ軸のＧＮＤ端子、Ｎｏ１８はＭｚ軸出力プラス端子である。 Further, No. 9 is the Mx-axis output minus terminal, No. 10 is the Mx-axis GND terminal, and No. 11 is the Mx-axis output plus terminal. No. 12 is a power supply terminal for the Mx-axis, My-axis, and Mz-axis. No. 13 is the My axis output minus terminal, No. 14 is the My axis GND terminal, and No. 15 is the My axis output plus terminal. No. 16 is the Mz-axis output minus terminal, No. 17 is the Mz-axis GND terminal, and No. 18 is the Mz-axis output plus terminal.

次に、検知用梁の変形について説明する。図１４は、Ｆｘ入力について説明する図である。図１５は、Ｆｙ入力について説明する図である。図１４に示すように、センサチップ１００が搭載される起歪体２００からの入力がＦｘである場合、４つの力点１５１～１５４の全てが同じ方向（図１４の例では右方向）に移動しようとする。同様に、図１５に示すように、センサチップ１００が搭載される起歪体２００からの入力がＦｙである場合、４つの力点１５１～１５４の全てが同じ方向（図１５の例では上方向）に移動しようとする。すなわち、センサチップ１００では、４つの検知ブロックが存在するが、いずれの検知ブロックにおいても、Ｘ軸方向の変位及びＹ軸方向の変位に対して、すべての力点が同じ方向に移動する。 Next, deformation of the detection beam will be described. FIG. 14 is a diagram explaining the Fx input. FIG. 15 is a diagram explaining the Fy input. As shown in FIG. 14, when the input from the strain-generating body 200 on which the sensor chip 100 is mounted is Fx, all four force points 151 to 154 will move in the same direction (rightward in the example of FIG. 14). and Similarly, as shown in FIG. 15, when the input from the strain-generating body 200 on which the sensor chip 100 is mounted is Fy, the four power points 151 to 154 are all in the same direction (upward in the example of FIG. 15). try to move to That is, in the sensor chip 100, there are four detection blocks, and in any of the detection blocks, all force points move in the same direction with respect to the displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction.

センサチップ１００では、Ｔ字型梁構造の第１検知用梁の中に、入力の変位方向に対して直交する第１検知用梁を１つ以上有し、入力の変位方向に対して直交する第１検知用梁が大きな変形に対応できる。 The sensor chip 100 has one or more first detection beams orthogonal to the input displacement direction among the first detection beams of the T-shaped beam structure, and the first detection beams are orthogonal to the input displacement direction. The first sensing beam can accommodate large deformations.

Ｆｘ入力の検知に使用する梁は、第１検知用梁１３１ａ、１３１ｃ、１３３ａ、及び１３３ｃであり、いずれも力点から一定距離離れたＴ字型梁構造の第１検知用梁である。また、Ｆｙ入力の検知に使用する梁は、第１検知用梁１３２ａ、１３２ｃ、１３４ａ、及び１３４ｃであり、いずれも力点から一定距離離れたＴ字型梁構造の第１検知用梁である。 The beams used to detect the Fx input are the first detection beams 131a, 131c, 133a, and 133c, all of which are T-shaped beam structure first detection beams at a certain distance from the force point. The beams used to detect the Fy input are the first detection beams 132a, 132c, 134a, and 134c, all of which are T-shaped beam structure first detection beams separated from the force point by a certain distance.

Ｆｘ入力及びＦｙ入力において、ピエゾ抵抗素子が配置されたＴ字型梁構造の第１検知用梁が大きく変形することで、入力される力を効果的に検知できる。また、入力の検知に使用しない梁もＦｘ入力及びＦｙ入力の変位に追従して大きく変形可能に設計されているため、大きなＦｘ入力及び／又はＦｙ入力があっても検知用梁が破壊されることがない。 In the Fx input and the Fy input, the input force can be effectively detected by greatly deforming the first detection beam having a T-shaped beam structure in which the piezoresistive element is arranged. In addition, since the beams not used for input detection are also designed to be able to deform greatly following the displacement of the Fx input and Fy input, even if there is a large Fx input and/or Fy input, the detection beam will be destroyed. never.

なお、従来のセンサチップでは、Ｆｘ入力及び／又はＦｙ入力に対して大きく変形できない梁が存在していたため、大きなＦｘ入力及び／又はＦｙ入力があった場合には、変形できない検知用梁が破壊されるおそれがあった。センサチップ１００では、このような問題を抑制できる。すなわち、センサチップ１００では、様々な方向の変位に対する梁の破壊耐性を向上できる。 In the conventional sensor chip, there are beams that cannot be greatly deformed by Fx input and/or Fy input, so if there is a large Fx input and/or Fy input, the detection beam that cannot be deformed will be destroyed. was likely to be The sensor chip 100 can suppress such problems. That is, in the sensor chip 100, the beam's resistance to destruction against displacement in various directions can be improved.

このように、センサチップ１００は、入力の変位方向に対して直交する第１検知用梁を１つ以上有し、入力の変位方向に対して直交する第１検知用梁が大きく変形できる。そのため、Ｆｘ入力及びＦｙ入力を効果的に検知できると共に、大きなＦｘ入力及び／又はＦｙ入力があっても検知用梁が破壊されることがない。その結果、センサチップ１００は、大きな定格にも対応でき、測定範囲や耐荷重の向上が可能となる。例えば、センサチップ１００では、定格を従来の１０倍程度である５００Ｎとすることも可能である。 Thus, the sensor chip 100 has one or more first detection beams orthogonal to the input displacement direction, and the first detection beams orthogonal to the input displacement direction can be largely deformed. Therefore, the Fx input and Fy input can be effectively detected, and the detection beam will not be destroyed even if there is a large Fx input and/or Fy input. As a result, the sensor chip 100 can cope with a large rating, and the measurement range and load capacity can be improved. For example, the sensor chip 100 can be rated at 500N, which is about 10 times that of the conventional one.

また、各検知ブロックにおいて力点から３方向へ繋がるＴ字型梁構造が入力によって異なる変形をするため、多軸の力を分離性良く検出できる。 In addition, in each detection block, the T-shaped beam structure extending from the point of force in three directions deforms differently depending on the input, so multiaxial forces can be detected with good separation.

また、梁がＴ字型であるため、梁から枠部や連結部へ至る経路が多いため、配線をセンサチップの外周部へ引き回すことが容易となり、レイアウト自由度を向上できる。 In addition, since the beam is T-shaped, there are many paths from the beam to the frame portion and the connecting portion, so that wiring can be easily routed to the outer peripheral portion of the sensor chip, and the degree of freedom in layout can be improved.

センサチップ１００では、Ｚ軸方向のモーメントに対しては、各力点を挟んで対向して配置された第１検知用梁１３１ａ、１３１ｃ、１３２ａ、１３２ｃ、１３３ａ、１３３ｃ、１３４ａ、及び１３４ｃが大きく変形する。従って、これらの第１検知用梁の一部又は全部にピエゾ抵抗素子を配置できる。 In the sensor chip 100, the first detection beams 131a, 131c, 132a, 132c, 133a, 133c, 134a, and 134c, which are arranged to face each other across the points of force, are greatly deformed with respect to the moment in the Z-axis direction. do. Therefore, piezoresistive elements can be arranged on some or all of these first sensing beams.

また、Ｚ軸方向の変位に対しては、主に、各力点に直接繋がる第２検知用梁１３１ｂ、１３１ｄ、１３１ｆ、１３２ｂ、１３２ｄ、１３２ｆ、１３３ｂ、１３３ｄ、１３３ｆ、１３４ｂ、１３４ｄ、及び１３４ｆが大きく変形する。従って、これらの第２検知用梁の一部又は全部にピエゾ抵抗素子を配置できる。 In addition, with respect to the displacement in the Z-axis direction, mainly the second detection beams 131b, 131d, 131f, 132b, 132d, 132f, 133b, 133d, 133f, 134b, 134d, and 134f directly connected to each force point deform greatly. Therefore, piezoresistive elements can be arranged on some or all of these second sensing beams.

（起歪体２００）
図１及び図２に示したように、起歪体２００は、受力板２１０と、起歪部２２０と、入力伝達部２３０と、蓋板２４０とを有している。ここでは、起歪体２００の各構成部について説明する。 (Strain generating body 200)
As shown in FIGS. 1 and 2 , the strain body 200 has a force receiving plate 210 , a strain generating portion 220 , an input transmission portion 230 and a cover plate 240 . Here, each component of the strain generating body 200 will be described.

図１６は、起歪体を構成する受力板を例示する斜視図である。図１６に示すように、受力板２１０は、全体的には略円盤状の部材であり、被測定物から力やモーメントが入力される部材である。受力板２１０は、平面視で略リング状の外枠部２１１と、外枠部２１１と離隔して外枠部２１１の内側に配置された平面視で略円形状の中央部２１２と、外枠部２１１と中央部２１２とを橋渡しする複数の梁構造２１３とを有している。 FIG. 16 is a perspective view illustrating a force-receiving plate forming a strain body. As shown in FIG. 16, the force-receiving plate 210 is a substantially disk-shaped member as a whole, and is a member to which force and moment are input from the object to be measured. The force-receiving plate 210 includes an outer frame portion 211 that is substantially ring-shaped in plan view, a central portion 212 that is substantially circular in plan view and disposed inside the outer frame portion 211 while being separated from the outer frame portion 211 , and an outer It has a plurality of beam structures 213 bridging the frame portion 211 and the central portion 212 .

梁構造２１３によって受力板２１０の剛性を向上させることによって、被測定物から力やモーメントが入力された場合にも、受力板２１０自体はほとんど変形せずに中央部２１２で接続される起歪部２２０へと力やモーメントが損失することなく伝わる。外枠部２１１の内側から梁構造２１３側に突起する部分には、ネジ穴２１８が設けられている。ネジ穴２１８は、例えば、受力板２１０を被測定物にネジで締結する際に使用可能な締結穴である。 By improving the rigidity of the force receiving plate 210 with the beam structure 213, the force receiving plate 210 itself hardly deforms and is connected at the central portion 212 even when a force or moment is input from the object to be measured. Forces and moments are transmitted to strained portion 220 without loss. A screw hole 218 is provided in a portion projecting from the inside of the outer frame portion 211 toward the beam structure 213 . The screw hole 218 is, for example, a fastening hole that can be used when fastening the force receiving plate 210 to the object to be measured with a screw.

図１７は、起歪体を構成する起歪部を例示する斜視図である。図１８は、起歪体を構成する起歪部を例示する平面図である。図１７及び図１８に示すように、起歪部２２０は、全体的には略円盤状の部材であり、受力板２１０から力を受けて変形する部分である。 FIG. 17 is a perspective view illustrating a strain-generating portion that constitutes a strain-generating body. FIG. 18 is a plan view illustrating a strain-generating portion that constitutes a strain-generating body. As shown in FIGS. 17 and 18 , the strain-generating portion 220 is a substantially disk-shaped member as a whole, and is a portion that receives force from the force-receiving plate 210 and deforms.

起歪部２２０は、平面視で略リング状の外枠部２２１と、外枠部２２１と離隔して外枠部２２１の内側に配置された平面視で略円形状の中央部２２２と、外枠部２２１と中央部２２２とを橋渡しする複数の梁構造２２３とを有している。外枠部２２１の外径は、例えば、５０ｍｍ程度である。梁構造２２３の厚さは、例えば、３ｍｍ～８ｍｍ程度である。 The strain-generating portion 220 includes an outer frame portion 221 that is substantially ring-shaped in plan view, a center portion 222 that is substantially circular in plan view and is disposed inside the outer frame portion 221 while being separated from the outer frame portion 221 , and an outer It has a plurality of beam structures 223 bridging the frame portion 221 and the central portion 222 . The outer diameter of the outer frame portion 221 is, for example, approximately 50 mm. The thickness of the beam structure 223 is, for example, approximately 3 mm to 8 mm.

複数の梁構造２２３は、例えば、起歪部２２０の中心に対して点対称に配置される。梁構造２２３は、例えば、４つである。各々の梁構造２２３は、例えば、第１梁２２３ａと、第１梁２２３ａの中央部から第１梁２２３ａと直交する方向に伸びる第２梁２２３ｂとを含むＴ字型である。第１梁２２３ａの両端は外枠部２２１と連結し、第２梁２２３ｂの端部が中央部２２２と連結する。例えば、平面視で、起歪部２２０は、外枠部２２１の中心に対して４回対称である。 The plurality of beam structures 223 are arranged point-symmetrically with respect to the center of the strain-generating portion 220, for example. There are four beam structures 223, for example. Each beam structure 223 is, for example, a T shape including a first beam 223a and a second beam 223b extending from the center of the first beam 223a in a direction perpendicular to the first beam 223a. Both ends of the first beam 223 a are connected to the outer frame portion 221 , and ends of the second beam 223 b are connected to the central portion 222 . For example, in plan view, the strain-flexing portion 220 has four-fold symmetry with respect to the center of the outer frame portion 221 .

中央部２２２は外枠部２２１よりも薄く形成されており、梁構造２２３は中央部２２２よりもさらに薄く形成されている。中央部２２２の上面及び梁構造２２３の上面は略面一であり、外枠部２２１の上面よりも低い位置にある。中央部２２２の下面は、外枠部２２１の下面よりも僅かに突出している。梁構造２２３の下面は、外枠部２２１の下面及び中央部２２２の下面よりも高い位置にある。受力板２１０から力を受けて変形するのは梁構造２２３及び中央部２２２のみであり、外枠部２２１は変形しない。ただし、中央部２２２は梁構造２２３の変形に追従して動くだけで、中央部２２２自体は変形しない。 The central portion 222 is formed thinner than the outer frame portion 221 , and the beam structure 223 is formed thinner than the central portion 222 . The upper surface of the central portion 222 and the upper surface of the beam structure 223 are substantially flush and positioned lower than the upper surface of the outer frame portion 221 . The bottom surface of the central portion 222 protrudes slightly from the bottom surface of the outer frame portion 221 . The lower surface of the beam structure 223 is positioned higher than the lower surface of the outer frame portion 221 and the lower surface of the central portion 222 . Only the beam structure 223 and the central portion 222 are deformed by receiving force from the force receiving plate 210, and the outer frame portion 221 is not deformed. However, the central portion 222 only moves following the deformation of the beam structure 223, and the central portion 222 itself does not deform.

中央部２２２の入力伝達部２３０側の面には、溝２２０ｘが形成されている。溝２２０ｘは、平面視で正方形の溝と、正方形の一辺よりも長い細長状の２本の溝が直交した十字形の溝とが、中心を合わせた状態で重なった形状である。平面視で正方形の溝と、平面視で十字形の溝とは、同じ深さである。 A groove 220x is formed on the surface of the central portion 222 on the side of the input transmission portion 230 . The groove 220x has a shape in which a square groove in a plan view and a cross-shaped groove in which two elongated grooves longer than one side of the square are perpendicular to each other overlap each other with their centers aligned. The grooves that are square in plan view and the grooves that are cross-shaped in plan view have the same depth.

十字形の溝の外側で正方形の溝の四隅の部分と、正方形の溝の中心の部分には、入力伝達部２３０側に突起する５本の柱状の第１接続部２２４が、溝２２０ｘの内壁と接しないように配置されている。第１接続部２２４は、センサチップ１００の支持部１０１～１０５と接続される部分である。各々の第１接続部２２４の上面は略面一であり、中央部２２２の上面及び梁構造２２３の上面よりも低い位置にある。 Outside the cross-shaped groove, at the four corners of the square groove and at the center of the square groove, five columnar first connection portions 224 protruding toward the input transmission portion 230 are formed on the inner wall of the groove 220x. are arranged so that they do not come into contact with The first connecting portion 224 is a portion connected to the supporting portions 101 to 105 of the sensor chip 100 . The upper surface of each first connecting portion 224 is substantially flush and is located lower than the upper surface of the central portion 222 and the upper surface of the beam structure 223 .

外枠部２２１には、ネジ穴２２８が設けられている。ネジ穴２２８は、例えば、起歪部２２０、入力伝達部２３０、及び蓋板２４０を固定側（ロボット等の側）にネジで締結する際に使用可能な締結穴である。図１７及び図１８の例では、平面視円形の４つのネジ穴２２８が設けられている。ネジ穴２２８のサイズは、例えば、ＪＩＳ規格のＭ５である。 A screw hole 228 is provided in the outer frame portion 221 . The screw hole 228 is, for example, a fastening hole that can be used when fastening the strain-generating part 220, the input transmission part 230, and the cover plate 240 to the fixed side (the side of the robot or the like) with screws. In the example of FIGS. 17 and 18, four circular screw holes 228 are provided in plan view. The size of the screw hole 228 is, for example, JIS standard M5.

外枠部２２１の各々のネジ穴２２８の外側には、ネジ穴２２８と離隔して空間部２２９が設けられている。空間部２２９は、例えば、平面視においてネジ穴２２８の一部を囲むように円弧状に設けることができる。空間部２２９は、平面視において、円弧の開口側が外枠部２２１の外周側を向くように配置されている。言い換えれば、空間部２２９において、円弧の頂点は、円弧の両端部よりも外枠部２２１の中心側に位置する。 A space portion 229 is provided outside each screw hole 228 of the outer frame portion 221 so as to be separated from the screw hole 228 . For example, the space 229 can be provided in an arc shape so as to surround part of the screw hole 228 in plan view. The space portion 229 is arranged such that the opening side of the arc faces the outer peripheral side of the outer frame portion 221 in plan view. In other words, in the space portion 229, the apex of the arc is positioned closer to the center of the outer frame portion 221 than both ends of the arc.

各々のネジ穴２２８は、平面視で、隣接する梁構造２２３の間に配置されている。空間部２２９は、平面視で、ネジ穴２２８と、ネジ穴２２８の両側に隣接する梁構造２２３と、の間に少なくとも設けられる。空間部２２９は、外枠部２２１を貫通することが好ましいが、貫通しなくてもよい。空間部２２９の幅は略一定であり、例えば、０．５ｍｍから１．５ｍｍである。なお、空間部２２９の幅は一定でなくてもよく、空間部２２９の円弧の両端の幅を０．５ｍｍ～１．５ｍｍと広くして、円弧の一端から他端までの間を例えば０．２ｍｍと狭くしてもよい。 Each screw hole 228 is positioned between adjacent beam structures 223 in plan view. The space 229 is provided at least between the screw hole 228 and the beam structures 223 adjacent to both sides of the screw hole 228 in plan view. The space portion 229 preferably penetrates the outer frame portion 221, but does not have to. The width of the space 229 is substantially constant, for example, 0.5 mm to 1.5 mm. The width of the space portion 229 may not be constant, and the width of both ends of the arc of the space portion 229 is widened to 0.5 mm to 1.5 mm, and the distance from one end to the other end of the arc is, for example, 0.5 mm. It may be as narrow as 2 mm.

このように、起歪体２００では、起歪部２２０において、ネジ穴２２８と、ネジ穴２２８の両側に隣接する梁構造２２３との間に空間部２２９を設けている。これにより、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際に生じる力を中央部２２２側に伝えにくくできると共に、力が伝わった場合にも中央部２２２よりも内側が同じ形状を維持したまま全体として同じ変位をしやすくなる。また、起歪体２００を被測定物に取り付けた際に、被測定物の発熱の影響を受けて起歪体２００に温度分布が生じた場合に、中央部２２２側の変形を抑制できる。 Thus, in the strain-generating body 200 , the space 229 is provided between the screw hole 228 and the beam structures 223 adjacent to both sides of the screw hole 228 in the strain-generating portion 220 . As a result, the force generated when the strain generating body 200 is screwed to the object to be measured can be made difficult to be transmitted to the central portion 222, and even when the force is transmitted, the inner side of the central portion 222 maintains the same shape. It becomes easier to make the same displacement as a whole. Further, when the strain body 200 is attached to the object to be measured, the deformation of the central portion 222 side can be suppressed when the temperature distribution is generated in the strain body 200 due to the heat generation of the object to be measured.

そのため、センサチップ１００の支持部１０１～１０５と接続される第１接続部２２４の変位を抑制できるとともに、５つの第１接続部２２４の変位を均一化できる。その結果、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を低減できる。 Therefore, the displacement of the first connection portions 224 connected to the support portions 101 to 105 of the sensor chip 100 can be suppressed, and the displacements of the five first connection portions 224 can be made uniform. As a result, the load resistance of the sensor chip 100 caused by the force when screwing the strain-generating body 200 to the object to be measured, the temperature distribution of the strain-generating body 200, the force-sense characteristics, the offset temperature characteristics, and the offset fluctuations. can reduce the adverse effects of

図１８に示すように、４つのネジ穴２２８は、平面視で、外枠部２２１の中心を挟んで対向する２つのネジ穴２２８と、外枠部２２１の中心を挟んで対向する他の２つのネジ穴２２８とを含む。平面視で、外枠部２２１の中心を挟んで対向する２つのネジ穴２２８の中心同士を結ぶ仮想的な直線Ｌ１と、外枠部２２１の中心を挟んで対向する他の２つのネジ穴２２８の中心同士を結ぶ仮想的な直線Ｌ２は、互いに直交して仮想的な十字線を形成する。 As shown in FIG. 18 , the four screw holes 228 are, in plan view, two screw holes 228 facing each other across the center of the outer frame portion 221 and two other screw holes 228 facing each other across the center of the outer frame portion 221 . and one screw hole 228 . In plan view, an imaginary straight line L1 connecting the centers of two screw holes 228 facing each other across the center of the outer frame portion 221, and the other two screw holes facing each other across the center of the outer frame portion 221. Virtual straight lines L2 connecting the centers of 228 are orthogonal to each other and form virtual cross lines.

また、４つの梁構造２２３は、平面視で、外枠部２２１の中心を挟んで対向する２つの梁構造２２３と、外枠部２２１の中心を挟んで対向する他の２つの梁構造２２３とを含む。平面視で、外枠部２２１の中心を挟んで対向する２つの梁構造２２３の幅方向の中心線同士を結ぶ仮想的な直線Ｌ３と、外枠部２２１の中心を挟んで対向する他の２つの梁構造２２３の幅方向の中心線同士を結ぶ仮想的な直線Ｌ４は、互いに直交して仮想的な十字線を形成する。 The four beam structures 223 are, in plan view, two beam structures 223 facing each other across the center of the outer frame portion 221 and two other beam structures 223 facing each other across the center of the outer frame portion 221. including. In plan view, an imaginary straight line L3 connecting the center lines in the width direction of the two beam structures 223 facing each other across the center of the outer frame portion 221 , and another straight line L3 facing each other across the center of the outer frame portion 221 A virtual straight line L4 connecting the center lines of the two beam structures 223 in the width direction is perpendicular to each other to form a virtual cross line.

すなわち、外枠部２２１の中心を挟んで対向する２つの梁構造２２３と、外枠部２２１の中心を挟んで対向する他の２つの梁構造２２３とは、平面視略十字状の梁を形成している。 That is, the two beam structures 223 facing each other across the center of the outer frame portion 221 and the other two beam structures 223 facing each other across the center of the outer frame portion 221 form beams that are substantially cross-shaped in plan view. is doing.

平面視で、直線Ｌ１及びＬ２が形成する十字線と、直線Ｌ３及びＬ４が形成する十字線とは、４５度ずれていることが好ましい。すなわち、各々の梁構造２２３は、隣接するネジ穴２２８の中間部に設けられていることが好ましい。なお、製造ばらつき等を考慮し、ここでいう４５度は、４５度±５度の範囲を含むものとする。 In plan view , the crosshairs formed by the straight lines L1 and L2 and the crosshairs formed by the straight lines L3 and L4 are preferably shifted by 45 degrees. That is, each beam structure 223 is preferably provided in the intermediate portion of adjacent screw holes 228 . In consideration of manufacturing variations and the like, 45 degrees here includes the range of 45 degrees ±5 degrees.

外枠部２２１の中で、隣接するネジ穴２２８の中間部は、各々のネジ穴２２８から最も離れた位置となるため、最も変形しにくい。そこで、隣接するネジ穴２２８の中間部から梁構造２２３を伸ばすことで、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際に生じる力を中央部２２２側に伝えにくくできると共に、力が伝わった場合にも中央部２２２よりも内側が同じ形状を維持したまま全体として同じ変位をしやすくなる。また、起歪体２００を被測定物に取り付けた際に、被測定物の発熱の影響を受けて起歪体２００に温度分布が生じた場合に、中央部２２２側の変形を抑制できる。 In the outer frame portion 221, the middle portion of the adjacent screw holes 228 is the farthest from the respective screw holes 228, so it is the least deformable. Therefore, by extending the beam structure 223 from the intermediate portion of the adjacent screw hole 228, it is possible to make it difficult to transmit the force generated when fastening the strain generating body 200 to the object to be measured with a screw to the central portion 222 side, and the force is not transmitted. In this case, the inner side of the central portion 222 tends to maintain the same shape and undergo the same displacement as a whole. Further, when the strain body 200 is attached to the object to be measured, the deformation of the central portion 222 side can be suppressed when the temperature distribution is generated in the strain body 200 due to the heat generation of the object to be measured.

その結果、前述のように、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を低減できる。 As a result, as described above, the load resistance, force-sense characteristics, and offset temperature characteristics of the sensor chip 100 caused by the force when the strain-generating body 200 is screwed to the object to be measured and the temperature distribution of the strain-generating body 200 , and the adverse effect on offset variation can be reduced.

なお、中央部２２２の上面側には空間が設けられているため、中央部２２２の上面側に、例えば、外枠部２２１の上面から突出しないように、コネクタや半導体素子等の電子部品が実装された回路基板等を配置してもよい。 Since a space is provided on the upper surface side of the central portion 222, electronic components such as connectors and semiconductor elements are mounted on the upper surface side of the central portion 222 so as not to protrude from the upper surface of the outer frame portion 221. A printed circuit board or the like may be arranged.

図１９は、起歪体を構成する入力伝達部を例示する上面側の斜視図である。図２０は、起歪体を構成する入力伝達部を例示する平面図である。図２１は、起歪体を構成する入力伝達部を例示する下面側の斜視図である。図２２は、起歪体を構成する入力伝達部を例示する断面図であり、図２０のＬ７線に沿う断面を示している。図１９～図２２に示すように、入力伝達部２３０は、全体的には略円盤状の部材であり、起歪部２２０の変形（入力）をセンサチップ１００に伝達する部分である。 FIG. 19 is a top perspective view illustrating an input transmission portion that constitutes a strain body. FIG. 20 is a plan view illustrating an input transmission section that constitutes a strain generating body. FIG. 21 is a bottom side perspective view illustrating an input transmission portion that constitutes a strain body. FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating an input transmission portion that constitutes the strain generating body, showing a cross section along line L7 in FIG. 20 . As shown in FIGS. 19 to 22, the input transmission section 230 is a substantially disk-shaped member as a whole, and is a section that transmits the deformation (input) of the strain-generating section 220 to the sensor chip 100 .

入力伝達部２３０は、平面視で略リング状の外枠部２３１と、外枠部２３１と離隔して外枠部２３１の内側に配置された中央部２３２と、外枠部２３１と中央部２３２とを橋渡しする複数の梁構造２３３とを有している。外枠部２３１の外径は、例えば、５０ｍｍ程度である。複数の梁構造２３３は、例えば、入力伝達部２３０の中心に対して点対称に配置される。梁構造２３３は、例えば、４つである。各々の梁構造２３３は、例えば、Ｉ字型である。入力伝達部２３０の梁構造２３３と、起歪部２２０の梁構造２２３とは、平面視で少なくとも一部が重なる。 The input transmission portion 230 includes an outer frame portion 231 that is substantially ring-shaped in a plan view, a central portion 232 that is separated from the outer frame portion 231 and arranged inside the outer frame portion 231, and an outer frame portion 231 and the central portion 232. It has a plurality of beam structures 233 bridging between and. The outer diameter of the outer frame portion 231 is, for example, about 50 mm. The plurality of beam structures 233 are arranged point-symmetrically with respect to the center of the input transmission section 230, for example. There are four beam structures 233, for example. Each beam structure 233 is, for example, I-shaped. The beam structure 233 of the input transmission portion 230 and the beam structure 223 of the strain-generating portion 220 overlap at least partially in plan view.

外枠部２３１は、他の部分より厚く形成されており剛性が高いため、最も変形しにくい。中央部２３２は、平面視で略リング状の第１連結部２３４と、第１連結部２３４の下面から起歪部２２０側に伸びる略十字状の収容部２３５とを有している。収容部２３５は、第１連結部２３４の内側に設けられており、センサチップ１００を収容可能である。各々の梁構造２３３は、一端が外枠部２３１と接続され、外枠部２３１から内側に伸びて他端同士が枠状の第１連結部２３４で連結されている。 Since the outer frame portion 231 is formed thicker than other portions and has high rigidity, it is the least deformable. The central portion 232 has a substantially ring-shaped first connecting portion 234 in plan view, and a substantially cross-shaped accommodating portion 235 extending from the lower surface of the first connecting portion 234 toward the strain generating portion 220 . The accommodating portion 235 is provided inside the first connecting portion 234 and can accommodate the sensor chip 100 . Each beam structure 233 has one end connected to the outer frame portion 231 , extends inward from the outer frame portion 231 , and the other ends are connected to each other by a frame-shaped first connecting portion 234 .

このように、入力伝達部２３０の４方向から伸びる梁構造２３３を第１連結部２３４で連結することにより、収容部２３５の剛性を高めることができる。これにより、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際に生じる力を第１連結部２３４側に伝えにくくできると共に、力が伝わった場合にも第１連結部２３４よりも内側が同じ形状を維持したまま全体として同じ変位をしやすくなる。また、起歪体２００を被測定物に取り付けた際に、被測定物の発熱の影響を受けて起歪体２００に温度分布が生じた場合に、第１連結部２３４側の変形を抑制できる。 By connecting the beam structures 233 extending from the four directions of the input transmission section 230 with the first connecting section 234 in this manner, the rigidity of the housing section 235 can be increased. This makes it difficult to transmit the force generated when the strain generating body 200 is screwed to the object to be measured to the first connecting portion 234 side, and even when the force is transmitted, the inner side of the first connecting portion 234 is the same. It becomes easy to make the same displacement as a whole while maintaining the shape. In addition, when the strain body 200 is attached to the object to be measured and the temperature distribution is generated in the strain body 200 due to the heat generated by the object to be measured, the deformation of the first connecting portion 234 can be suppressed. .

そのため、センサチップ１００の力点１５１～１５４と接続される４つの第２接続部２３５ｄの変位を抑制できるとともに、４つの第２接続部２３５ｄの変位を均一化できる。その結果、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を低減できる。 Therefore, the displacement of the four second connection portions 235d connected to the power points 151 to 154 of the sensor chip 100 can be suppressed, and the displacement of the four second connection portions 235d can be made uniform. As a result, the load resistance of the sensor chip 100 caused by the force when screwing the strain-generating body 200 to the object to be measured, the temperature distribution of the strain-generating body 200, the force-sense characteristics, the offset temperature characteristics, and the offset fluctuations. can reduce the adverse effects of

梁構造２３３及び第１連結部２３４は外枠部２３１よりも薄く形成されている。梁構造２３３及び第１連結部２３４の上面は、外枠部２３１の上面よりも低い位置にある。外枠部２３１の下面と梁構造２３３の下面と第１連結部２３４の下面とは略面一である。入力伝達部２３０は、いずれの部分も受ける力やモーメントで変形しない。 The beam structure 233 and the first connecting portion 234 are formed thinner than the outer frame portion 231 . The upper surfaces of the beam structure 233 and the first connecting portion 234 are positioned lower than the upper surface of the outer frame portion 231 . The lower surface of the outer frame portion 231, the lower surface of the beam structure 233, and the lower surface of the first connecting portion 234 are substantially flush with each other. Input transmission portion 230 does not deform under any force or moment received.

各々の梁構造２３３は、外枠部２３１と接続される一端の側の厚さを、第１連結部２３４と接続される他端の側の厚さよりも薄くする座繰り部２３３ａを有することが好ましい。座繰り部２３３ａは、第１連結部２３４側よりも外枠部２３１に近い側において、梁構造２３３の幅方向の全体に設けることが好ましい。梁構造２３３の中央部２３２側の厚さＴ１は、例えば、１．５ｍｍ程度である。梁構造２３３の中央部２３２側の厚さＴ１は、第１連結部２３４の厚さと同一であってもよい。 Each beam structure 233 may have a counterbore portion 233 a that makes the thickness of one end side connected to the outer frame portion 231 thinner than the thickness of the other end side connected to the first connecting portion 234 . preferable. It is preferable that the counterbore 233a be provided on the entire width direction of the beam structure 233 on the side closer to the outer frame portion 231 than the first connecting portion 234 side. The thickness T1 of the beam structure 233 on the central portion 232 side is, for example, about 1.5 mm. The thickness T1 of the beam structure 233 on the central portion 232 side may be the same as the thickness of the first connecting portion 234 .

座繰り部２３３ａの厚さ（梁構造２３３の一端の側の厚さ）Ｔ２は、例えば、１ｍｍよりも厚く１．２５ｍｍよりも薄い。つまり、梁構造２３３の上面を基準とした座繰り部２３３ａの深さは、例えば、０．２５ｍｍから０．５ｍｍ程度である。また、梁構造２３３の長手方向の長さは、例えば、８ｍｍ程度、幅は４ｍｍ程度である。また、座繰り部２３３ａの長さは、例えば、５ｍｍ程度である。 The thickness T2 of the counterbore portion 233a (thickness on one end side of the beam structure 233) is, for example, greater than 1 mm and less than 1.25 mm. That is, the depth of the counterbore 233a with respect to the upper surface of the beam structure 233 is, for example, about 0.25 mm to 0.5 mm. Moreover, the length in the longitudinal direction of the beam structure 233 is, for example, about 8 mm, and the width is about 4 mm. Moreover, the length of the counterbore portion 233a is, for example, about 5 mm.

梁構造２３３が座繰り部２３３ａを有していることで、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際に、外枠部２３１側が変形しても梁構造２３３の座繰り部２３３ａが外枠部２３１側の変形を吸収する。そのため、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際に生じる力を第１連結部２３４側に伝えにくくできると共に、力が伝わった場合にも第１連結部２３４よりも内側が同じ形状を維持したまま全体として同じ変位をしやすくなる。また、起歪体２００を被測定物に取り付けた際に、被測定物の発熱の影響を受けて起歪体２００に温度分布が生じた場合に、第１連結部２３４側の変形を抑制できる。 Since the beam structure 233 has the counterbore portion 233a, the counterbore portion 233a of the beam structure 233 is formed even if the outer frame portion 231 side is deformed when the strain generating body 200 is screwed to the object to be measured. It absorbs the deformation of the outer frame portion 231 side. Therefore, the force generated when the strain generating body 200 is screwed to the object to be measured can be made difficult to be transmitted to the first connecting portion 234 side, and even when the force is transmitted, the inner side of the first connecting portion 234 has the same shape. It becomes easier to make the same displacement as a whole while maintaining In addition, when the strain body 200 is attached to the object to be measured and the temperature distribution is generated in the strain body 200 due to the heat generated by the object to be measured, the deformation of the first connecting portion 234 can be suppressed. .

その結果、前述のように、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を低減できる。 As a result, as described above, the load resistance, force-sense characteristics, and offset temperature characteristics of the sensor chip 100 caused by the force when the strain-generating body 200 is screwed to the object to be measured and the temperature distribution of the strain-generating body 200 , and the adverse effect on offset variation can be reduced.

なお、座繰り部２３３ａの外枠部２３１側の角部２３３ｂは、断面視Ｒ状であることが好ましい。また、座繰り部２３３ａの第１連結部２３４側の角部２３３ｃは、断面視Ｒ状であることが好ましい。 A corner portion 233b of the counterbore portion 233a on the side of the outer frame portion 231 is preferably R-shaped in cross section. A corner portion 233c of the counterbore portion 233a on the side of the first connecting portion 234 is preferably R-shaped in cross section.

これにより、センサチップ１００の力点１５１～１５４と接続される４つの第２接続部２３５ｄの変位を一層抑制できるとともに、４つの第２接続部２３５ｄの変位を一層均一化できる。その結果、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を一層低減できる。 As a result, the displacement of the four second connection portions 235d connected to the force points 151 to 154 of the sensor chip 100 can be further suppressed, and the displacement of the four second connection portions 235d can be made more uniform. As a result, the load resistance of the sensor chip 100 caused by the force when screwing the strain-generating body 200 to the object to be measured, the temperature distribution of the strain-generating body 200, the force-sense characteristics, the offset temperature characteristics, and the offset fluctuations. can further reduce the adverse effects of

収容部２３５は、第１連結部２３４の内側に設けられている。収容部２３５は、一端が第１連結部２３４に接続され、第１連結部２３４の下面から起歪部２２０側に垂直に伸びる４つの垂直支持部２３５ａと、垂直支持部２３５ａの下側の端部から水平方向に伸びる４つの水平支持部２３５ｂと、水平支持部２３５ｂの他端同士を連結する第２連結部２３５ｃとを有する。 The accommodating portion 235 is provided inside the first connecting portion 234 . One end of the housing portion 235 is connected to the first connecting portion 234, and four vertical supporting portions 235a vertically extending from the lower surface of the first connecting portion 234 toward the strain generating portion 220, and the lower end of the vertical supporting portion 235a. It has four horizontal support portions 235b extending in the horizontal direction from each other, and a second connection portion 235c connecting the other ends of the horizontal support portions 235b.

すなわち、４つの水平支持部２３５ｂの先端側は、第２連結部２３５ｃで連結されている。第２連結部２３５ｃは、下面が水平支持部２３５ｂの下面と略面一であり、上面が水平支持部２３５ｂよりも一段下がって薄化されている。第２連結部２３５ｃの中心に貫通孔が設けられてもよい。 That is, the tip sides of the four horizontal support portions 235b are connected by the second connecting portion 235c. The second connecting portion 235c has a lower surface that is substantially flush with the lower surface of the horizontal support portion 235b, and an upper surface that is one step lower than the horizontal support portion 235b and is thinner. A through hole may be provided in the center of the second connecting portion 235c.

第２連結部２３５ｃの底面には蓋板２４０側に突起する４つの第２接続部２３５ｄが、第２連結部２３５ｃの内壁と接しないように配置されている。各々の第２接続部２３５ｄは、各々の水平支持部２３５ｂを長手方向に２分する線上に、おおよそ位置している。第２接続部２３５ｄは、センサチップ１００の力点１５１～１５４と接続される部分である。 Four second connection portions 235d protruding toward the lid plate 240 are arranged on the bottom surface of the second connection portion 235c so as not to come into contact with the inner wall of the second connection portion 235c. Each second connection portion 235d is positioned approximately on a line that bisects each horizontal support portion 235b in the longitudinal direction. The second connecting portion 235d is a portion connected to the force points 151 to 154 of the sensor chip 100. As shown in FIG.

４つの水平支持部２３５ｂの先端側は、分離されていてもよい。この場合も、各々の梁構造２３３の他端同士を第１連結部２３４で連結することにより、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際に生じる力を第１連結部２３４側に伝えにくくできると共に、力が伝わった場合にも第１連結部２３４よりも内側が同じ形状を維持したまま全体として同じ変位をしやすくなる。また、起歪体２００を被測定物に取り付けた際に、被測定物の発熱の影響を受けて起歪体２００に温度分布が生じた場合に、第１連結部２３４側の変形を抑制できる。 The tip sides of the four horizontal support portions 235b may be separated. In this case as well, by connecting the other ends of the beam structures 233 to each other with the first connecting portion 234, the force generated when the strain generating body 200 is screwed to the object to be measured is transferred to the first connecting portion 234 side. In addition to being difficult to transmit, even when force is transmitted, the inner side of the first connecting portion 234 tends to undergo the same displacement while maintaining the same shape. In addition, when the strain body 200 is attached to the object to be measured and the temperature distribution is generated in the strain body 200 due to the heat generated by the object to be measured, the deformation of the first connecting portion 234 can be suppressed. .

その結果、前述のように、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を低減できる。 As a result, as described above, the load resistance, force-sense characteristics, and offset temperature characteristics of the sensor chip 100 caused by the force when the strain-generating body 200 is screwed to the object to be measured and the temperature distribution of the strain-generating body 200 , and the adverse effect on offset variation can be reduced.

しかし、４方向から伸びる水平支持部２３５ｂを第２連結部２３５ｃで連結することが好ましい。これにより、センサチップ１００の力点１５１～１５４と接続される４つの第２接続部２３５ｄの変位を一層抑制できるとともに、４つの第２接続部２３５ｄの変位を一層均一化できる。その結果、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を一層低減できる。 However, it is preferable to connect the horizontal support portions 235b extending from four directions with the second connecting portions 235c. As a result, the displacement of the four second connection portions 235d connected to the force points 151 to 154 of the sensor chip 100 can be further suppressed, and the displacement of the four second connection portions 235d can be made more uniform. As a result, the load resistance of the sensor chip 100 caused by the force when screwing the strain-generating body 200 to the object to be measured, the temperature distribution of the strain-generating body 200, the force-sense characteristics, the offset temperature characteristics, and the offset fluctuations. can further reduce the adverse effects of

外枠部２３１には、ネジ穴２３８が設けられている。ネジ穴２３８は、例えば、起歪部２２０、入力伝達部２３０、及び蓋板２４０を固定側（ロボット等の側）にネジで締結する際に使用可能な締結穴である。図１９～図２２の例では、平面視円形の４つのネジ穴２３８が設けられている。ネジ穴２３８のサイズは、例えば、ＪＩＳ規格のＭ５である。 A screw hole 238 is provided in the outer frame portion 231 . The screw hole 238 is, for example, a fastening hole that can be used when fastening the strain-generating part 220, the input transmission part 230, and the cover plate 240 to the fixed side (the side of the robot or the like) with screws. In the examples of FIGS. 19 to 22, four circular screw holes 238 are provided in plan view. The size of the screw hole 238 is, for example, JIS standard M5.

外枠部２３１の各々のネジ穴２３８の外側には、ネジ穴２３８と離隔して空間部２３９が設けられている。空間部２３９において、外枠部２３１の上面側の一部は、外枠部２３１において外周側よりも薄く形成された薄板部２３１ｘと連通している。薄板部２３１ｘの上面と第１連結部２３４の上面とは略面一である。薄板部２３１ｘを設けることで、広い空間を形成できるため、基板等の部品を配置可能となる。 A space portion 239 is provided outside each screw hole 238 of the outer frame portion 231 so as to be separated from the screw hole 238 . In the space 239, a part of the upper surface side of the outer frame portion 231 communicates with a thin plate portion 231x formed thinner than the outer peripheral side of the outer frame portion 231. As shown in FIG. The upper surface of the thin plate portion 231x and the upper surface of the first connecting portion 234 are substantially flush with each other. By providing the thin plate portion 231x, a wide space can be formed, so that components such as a substrate can be arranged.

空間部２３９は、例えば、平面視においてネジ穴２３８の一部を囲むように円弧状に設けることができる。空間部２３９は、平面視において、円弧の開口側が外枠部２３１の外周側を向くように配置されている。言い換えれば、空間部２３９において、円弧の頂点は、円弧の両端部よりも外枠部２３１の中心側に位置する。 For example, the space 239 can be provided in an arc shape so as to surround part of the screw hole 238 in plan view. The space portion 239 is arranged such that the opening side of the arc faces the outer peripheral side of the outer frame portion 231 in plan view. In other words, in the space portion 239, the apex of the arc is positioned closer to the center of the outer frame portion 231 than both ends of the arc.

各々のネジ穴２３８は、平面視で、隣接する梁構造２３３の間に配置されている。空間部２３９は、平面視で、ネジ穴２３８と、ネジ穴２３８の両側に隣接する梁構造２３３と、の間に少なくとも設けられる。空間部２３９は、外枠部２３１を貫通することが好ましいが、貫通しなくてもよい。空間部２３９の幅は略一定であり、例えば、０．５ｍｍから１．５ｍｍである。なお、空間部２３９の幅は一定でなくてもよく、空間部２３９の円弧の両端の幅を０．５ｍｍ～１．５ｍｍと広くして、円弧の一端から他端までの間を例えば０．２ｍｍと狭くしてもよい。 Each screw hole 238 is positioned between adjacent beam structures 233 in plan view. The space 239 is provided at least between the screw hole 238 and the beam structures 233 adjacent to both sides of the screw hole 238 in plan view. The space portion 239 preferably penetrates the outer frame portion 231, but does not have to. The width of the space 239 is substantially constant, for example, 0.5 mm to 1.5 mm. The width of the space portion 239 may not be constant, and the width of both ends of the arc of the space portion 239 is widened to 0.5 mm to 1.5 mm, and the distance from one end to the other end of the arc is, for example, 0.5 mm. It may be as narrow as 2 mm.

各々のネジ穴２３８と各々のネジ穴２２８とは、平面視で重なるように設けられ、各々の空間部２３９と各々の空間部２２９とは、平面視で重なるように設けられる。 Each screw hole 238 and each screw hole 228 are provided so as to overlap in plan view, and each space 239 and each space 229 are provided so as to overlap in plan view.

このように、起歪体２００では、入力伝達部２３０において、ネジ穴２３８と、ネジ穴２３８の両側に隣接する梁構造２３３との間に空間部２３９を設けている。これにより、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際に生じる力を第１連結部２３４側に伝えにくくできると共に、力が伝わった場合にも第１連結部２３４よりも内側が同じ形状を維持したまま全体として同じ変位をしやすくなる。また、起歪体２００を被測定物に取り付けた際に、被測定物の発熱の影響を受けて起歪体２００に温度分布が生じた場合に、中央部２２２側の変形を抑制できる。 In this way, in the strain generating body 200 , the space 239 is provided between the screw hole 238 and the beam structures 233 adjacent to both sides of the screw hole 238 in the input transmission part 230 . This makes it difficult to transmit the force generated when the strain generating body 200 is screwed to the object to be measured to the first connecting portion 234 side, and even when the force is transmitted, the inner side of the first connecting portion 234 is the same. It becomes easy to make the same displacement as a whole while maintaining the shape. Further, when the strain body 200 is attached to the object to be measured, the deformation of the central portion 222 side can be suppressed when the temperature distribution is generated in the strain body 200 due to the heat generation of the object to be measured.

その結果、前述のように、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を低減できる。 As a result, as described above, the load resistance, force-sense characteristics, and offset temperature characteristics of the sensor chip 100 caused by the force when the strain-generating body 200 is screwed to the object to be measured and the temperature distribution of the strain-generating body 200 , and the adverse effect on offset variation can be reduced.

図２０に示すように、４つのネジ穴２３８は、平面視で、外枠部２３１の中心を挟んで対向する２つのネジ穴２３８と、外枠部２３１の中心を挟んで対向する他の２つのネジ穴２３８とを含む。 As shown in FIG. 20, the four screw holes 238 are, in plan view, two screw holes 238 facing each other across the center of the outer frame portion 231 and two other screw holes 238 facing each other across the center of the outer frame portion 231 . and one screw hole 238 .

平面視で、外枠部２３１の中心を挟んで対向する２つのネジ穴２３８の中心同士を結ぶ仮想的な直線Ｌ５と、外枠部２３１の中心を挟んで対向する他の２つのネジ穴２３８の中心同士を結ぶ仮想的な直線Ｌ６は、互いに直交して仮想的な十字線を形成する。 In plan view, an imaginary straight line L5 connecting the centers of two screw holes 238 facing each other across the center of the outer frame portion 231 and the other two screw holes facing each other across the center of the outer frame portion 231 Virtual straight lines L6 connecting the centers of 238 are orthogonal to each other and form virtual cross lines.

また、４つの梁構造２３３は、平面視で、外枠部２３１の中心を挟んで対向する２つの梁構造２３３と、外枠部２３１の中心を挟んで対向する他の２つの梁構造２３３とを含む。 The four beam structures 233 are, in plan view, two beam structures 233 facing each other across the center of the outer frame portion 231 and two other beam structures 233 facing each other across the center of the outer frame portion 231. including.

平面視で、外枠部２３１の中心を挟んで対向する２つの梁構造２３３の幅方向の中心線同士を結ぶ仮想的な直線Ｌ７と、外枠部２３１の中心を挟んで対向する他の２つの梁構造２３３の幅方向の中心線同士を結ぶ仮想的な直線Ｌ８は、互いに直交して仮想的な十字線を形成する。 In plan view, an imaginary straight line L7 connecting the center lines in the width direction of the two beam structures 233 facing each other across the center of the outer frame portion 231 and another line L7 facing each other across the center of the outer frame portion 231 A virtual straight line L8 connecting the center lines of the two beam structures 233 in the width direction is perpendicular to each other to form a virtual cross line.

すなわち、外枠部２３１の中心を挟んで対向する２つの梁構造２３３と、外枠部２３１の中心を挟んで対向する他の２つの梁構造２３３とは、平面視略十字状の梁を形成している。 That is, the two beam structures 233 facing each other across the center of the outer frame portion 231 and the other two beam structures 233 facing each other across the center of the outer frame portion 231 form beams that are substantially cross-shaped in plan view. is doing.

平面視で、直線Ｌ５及びＬ６が形成する十字線と、直線Ｌ７及びＬ８が形成する十字線とは、４５度ずれていることが好ましい。すなわち、各々の梁構造２３３は、隣接するネジ穴２３８の中間部に設けられていることが好ましい。なお、製造ばらつき等を考慮し、ここでいう４５度は、４５度±５度の範囲を含むものとする。 In plan view, the crosshairs formed by the straight lines L5 and L6 and the crosshairs formed by the straight lines L7 and L8 are preferably shifted by 45 degrees. That is, each beam structure 233 is preferably provided in the middle of adjacent screw holes 238 . In consideration of manufacturing variations and the like, 45 degrees here includes the range of 45 degrees ±5 degrees.

前述のように、外枠部２３１は他の部分より剛性が高いが、外枠部２３１の中でも隣接するネジ穴２３８の中間部は、各々のネジ穴２３８から最も離れた位置となるため、最も変形しにくい。そこで、隣接するネジ穴２３８の中間部から梁構造２３３を伸ばすことで、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際に生じる力を第１連結部２３４側に伝えにくくできると共に、力が伝わった場合にも第１連結部２３４よりも内側が同じ形状を維持したまま全体として同じ変位をしやすくなる。また、起歪体２００を被測定物に取り付けた際に、被測定物の発熱の影響を受けて起歪体２００に温度分布が生じた場合に、第１連結部２３４側の変形を抑制できる。 As described above, the outer frame portion 231 has higher rigidity than the other portions, but the middle portions of the adjacent screw holes 238 in the outer frame portion 231 are positioned furthest from the respective screw holes 238, and thus are the most rigid. Not easy to deform. Therefore, by extending the beam structure 233 from the intermediate portion of the adjacent screw hole 238, the force generated when screwing the strain body 200 to the object to be measured can be made difficult to be transmitted to the first connecting portion 234 side, and the force can be reduced. Even when the force is transmitted, the inner side of the first connecting portion 234 tends to undergo the same displacement as a whole while maintaining the same shape. In addition, when the strain body 200 is attached to the object to be measured and the temperature distribution is generated in the strain body 200 due to the heat generated by the object to be measured, the deformation of the first connecting portion 234 can be suppressed. .

その結果、前述のように、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を低減できる。 As a result, as described above, the load resistance, force-sense characteristics, and offset temperature characteristics of the sensor chip 100 caused by the force when the strain-generating body 200 is screwed to the object to be measured and the temperature distribution of the strain-generating body 200 , and the adverse effect on offset variation can be reduced.

なお、平面視で、直線Ｌ５及びＬ６が形成する十字線は、直線Ｌ１及びＬ２が形成する十字線（図１８参照）と重なる。また、平面視で、直線Ｌ７及びＬ８が形成する十字線は、直線Ｌ３及びＬ４が形成する十字線（図１８参照）と重なる。 In a plan view, the crosshairs formed by the straight lines L5 and L6 overlap the crosshairs formed by the straight lines L1 and L2 ( see FIG . 18 ). Also, in plan view, the crosshairs formed by the straight lines L7 and L8 overlap the crosshairs formed by the straight lines L3 and L4 ( see FIG. 18).

収容部２３５において、平面視で、２つの垂直支持部２３５ａ及び水平支持部２３５ｂは、外枠部２３１の中心を挟んで対向し、他の２つの垂直支持部２３５ａ及び水平支持部２３５ｂは、外枠部２３１の中心を挟んで対向する。 In the housing portion 235, two vertical support portions 235a and a horizontal support portion 235b are opposed to each other across the center of the outer frame portion 231 in a plan view, and the other two vertical support portions 235a and horizontal support portions 235b are arranged outside. They face each other across the center of the frame portion 231 .

平面視で、外枠部２３１の中心を挟んで対向する２つの垂直支持部２３５ａ及び水平支持部２３５ｂの幅方向の中心線同士を結ぶ仮想的な直線は直線Ｌ５と一致する。また、平面視で、外枠部２３１の中心を挟んで対向する他の２つの垂直支持部２３５ａ及び水平支持部２３５ｂの中心線同士を結ぶ仮想的な直線は、直線Ｌ５と直交する直線Ｌ６と一致する。 In a plan view, an imaginary straight line connecting the widthwise center lines of the two vertical support portions 235a and horizontal support portions 235b facing each other across the center of the outer frame portion 231 coincides with the straight line L5 . Also, in a plan view, a virtual straight line connecting the center lines of the other two vertical support portions 235a and horizontal support portions 235b facing each other across the center of the outer frame portion 231 is a straight line L5 perpendicular to the straight line L5. matches 6 .

すなわち、外枠部２３１の中心を挟んで対向する２つの垂直支持部２３５ａ及び水平支持部２３５ｂと、外枠部２３１の中心を挟んで対向する他の２つの垂直支持部２３５ａ及び水平支持部２３５ｂとは、平面視略十字状の梁を形成している。 That is, two vertical support portions 235a and horizontal support portions 235b that face each other across the center of the outer frame portion 231, and two other vertical support portions 235a and horizontal support portions 235b that face each other across the center of the outer frame portion 231. and form a substantially cross-shaped beam in plan view.

前述のように、平面視で、直線Ｌ５及びＬ６が形成する十字線と、直線Ｌ７及びＬ８が形成する十字線とは、４５度ずれていることが好ましい。すなわち、平面視で、各々の水平支持部２３５ｂの長手方向と、各々の梁構造２３３の長手方向とは、４５度ずれていることが好ましい。 As described above, in a plan view, the crosshairs formed by the straight lines L5 and L6 and the crosshairs formed by the straight lines L7 and L8 are preferably shifted by 45 degrees. That is, it is preferable that the longitudinal direction of each horizontal support portion 235b and the longitudinal direction of each beam structure 233 deviate from each other by 45 degrees in plan view.

隣接する梁構造２３３の内周端の中間部は、各々の梁構造２３３の内周端から最も離れた位置となるため、最も変形しにくい。そこで、隣接する梁構造２３３の内周端の中間部から垂直支持部２３５ａ及び水平支持部２３５ｂを伸ばすことで、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際に生じる力を第２連結部２３５ｃに伝えにくくできると共に、力が伝わった場合にも第２連結部２３５ｃが同じ形状を維持したまま全体として同じ変位をしやすくなる。また、起歪体２００を被測定物に取り付けた際に、被測定物の発熱の影響を受けて起歪体２００に温度分布が生じた場合に、第２連結部２３５ｃの変形を抑制できる。 The middle portion of the inner peripheral ends of the adjacent beam structures 233 is the farthest from the inner peripheral ends of the respective beam structures 233, and thus is the least deformable. Therefore, by extending the vertical support portion 235a and the horizontal support portion 235b from the intermediate portion of the inner peripheral end of the adjacent beam structure 233, the force generated when the strain generating body 200 is screwed to the object to be measured is transferred to the second connection. In addition to making it difficult to transmit force to the portion 235c, even when force is transmitted, the second connecting portion 235c tends to undergo the same displacement as a whole while maintaining the same shape. In addition, when the strain body 200 is attached to the object to be measured, the deformation of the second connecting portion 235c can be suppressed when the temperature distribution occurs in the strain body 200 due to the heat generated by the object to be measured.

その結果、前述のように、起歪体２００を被測定物にネジで締結する際の力や、起歪体２００に温度分布により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を低減できる。 As a result, as described above, the load resistance, force-sense characteristics, and offset temperature characteristics of the sensor chip 100 caused by the force when the strain-generating body 200 is screwed to the object to be measured and the temperature distribution of the strain-generating body 200 , and the adverse effect on offset variation can be reduced.

なお、梁構造２３３の上面側には空間が設けられているため、梁構造２３３の上面側に、例えば、外枠部２３１の上面から突出しないように、コネクタや半導体素子等の電子部品が実装された回路基板等を配置してもよい。 Since a space is provided on the upper surface side of the beam structure 233, electronic components such as connectors and semiconductor elements are mounted on the upper surface side of the beam structure 233 so as not to protrude from the upper surface of the outer frame portion 231. A printed circuit board or the like may be arranged.

図２３は、起歪体を構成する蓋板を例示する斜視図である。図２３に示すように、蓋板２４０は、全体的には略円盤状の部材であり、内部部品（センサチップ１００等）を保護する部材である。蓋板２４０は、受力板２１０、起歪部２２０、及び入力伝達部２３０よりも薄く形成されている。蓋板２４０には、ネジ穴２４８が設けられている。ネジ穴２４８は、例えば、起歪部２２０、入力伝達部２３０、及び蓋板２４０を固定側（ロボット等の側）にネジで締結する際に使用可能な締結穴である。 FIG. 23 is a perspective view illustrating a cover plate that constitutes a strain body. As shown in FIG. 23, the cover plate 240 is a generally disc-shaped member that protects internal components (sensor chip 100, etc.). The lid plate 240 is formed thinner than the force receiving plate 210 , the strain generating portion 220 and the input transmission portion 230 . A screw hole 248 is provided in the cover plate 240 . The screw hole 248 is, for example, a fastening hole that can be used when fastening the strain-generating part 220, the input transmission part 230, and the cover plate 240 to the fixed side (the side of the robot or the like) with screws.

受力板２１０、起歪部２２０、入力伝達部２３０、及び蓋板２４０の材料としては、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の硬質な金属材料を用いることができる。中でも、特に硬質で機械的強度の高いＳＵＳ６３０を用いることが好ましい。起歪体２００を構成する部材のうち、特に受力板２１０と起歪部２２０と入力伝達部２３０とは強固に接続されているか、もしくは一体構造であることが望ましい。受力板２１０と起歪部２２０と入力伝達部２３０との接続方法としては、ネジでの締結、溶接等が考えられるが、いずれの方法でも起歪体２００に入力される力やモーメントに十分耐えられる必要がある。 As a material for the force receiving plate 210, the strain generating portion 220, the input transmission portion 230, and the cover plate 240, for example, a hard metal material such as SUS (stainless steel) can be used. Among them, SUS630, which is particularly hard and has high mechanical strength, is preferably used. Among the members constituting the strain body 200, it is particularly desirable that the force receiving plate 210, the strain generating portion 220, and the input transmission portion 230 are firmly connected or have an integral structure. As a method for connecting the force receiving plate 210 , the strain generating portion 220 and the input transmitting portion 230 , fastening with screws, welding, or the like can be considered. must be tolerable.

本実施形態では、一例として、受力板２１０と起歪部２２０と入力伝達部２３０とを金属粉末射出成型で作製し、それらを合わせて再度焼結を行うことで拡散接合させている。拡散接合された受力板２１０と起歪部２２０と入力伝達部２３０とは必要十分な接合強度を得ることができる。蓋板２４０は、センサチップ１００や他の内部部品を実装後、例えば、ネジで入力伝達部２３０に締結すればよい。 In this embodiment, as an example, the force receiving plate 210, the strain-generating portion 220, and the input transmission portion 230 are manufactured by metal powder injection molding, and are combined and sintered again for diffusion bonding. The force-receiving plate 210, the strain-generating portion 220, and the input transmission portion 230, which are diffusion-bonded, can obtain a necessary and sufficient bonding strength. After mounting the sensor chip 100 and other internal components, the cover plate 240 may be fastened to the input transmission section 230 with screws, for example.

起歪体２００において、受力板２１０に力やモーメントが印加されると、力やモーメントは受力板２１０と接続された起歪部２２０の中央部２２２へ伝達し、４つの梁構造２２３で入力に応じた変形が生じる。このとき、起歪部２２０の外枠部２２１と入力伝達部２３０は変形しない。 In the strain body 200 , when a force or moment is applied to the force receiving plate 210 , the force or moment is transmitted to the central portion 222 of the force receiving plate 210 and connected to the force receiving plate 210 . Transformation occurs according to the input. At this time, the outer frame portion 221 of the strain generating portion 220 and the input transmission portion 230 are not deformed.

すなわち、起歪体２００において、受力板２１０と起歪部２２０の中央部２２２及び梁構造２２３とは、所定の軸方向の力又はモーメントを受けて変形する可動部であり、起歪部２２０の外枠部２２１は力又はモーメントを受けて変形しない非可動部である。また、非可動部である起歪部２２０の外枠部２２１と接合される入力伝達部２３０は、力又はモーメントを受けて変形しない非可動部であり、入力伝達部２３０と接合される蓋板２４０も力又はモーメントを受けて変形しない非可動部である。 That is, in the strain body 200, the force receiving plate 210, the central portion 222 of the strain body 220, and the beam structure 223 are movable parts that are deformed by receiving a predetermined axial force or moment. The outer frame portion 221 of is a non-movable portion that does not deform under force or moment. In addition, the input transmission portion 230 that is joined to the outer frame portion 221 of the strain-generating portion 220 that is a non-movable portion is a non-movable portion that does not deform under force or moment, and is a cover plate that is joined to the input transmission portion 230. 240 is also a non-moving part that does not deform under force or moment.

起歪体２００が力覚センサ装置１に用いられる場合、可動部である中央部２２２に設けられた第１接続部２２４に、センサチップ１００の支持部１０１～１０５が接続される。また、非可動部である収容部２３５に設けられた第２接続部２３５ｄに、センサチップ１００の力点１５１～１５４が接続される。そのため、センサチップ１００は、力点１５１～１５４が動かずに、支持部１０１～１０５を通じて各検知用梁が変形する動作となる。 When the strain generating body 200 is used in the force sensor device 1, the supporting portions 101 to 105 of the sensor chip 100 are connected to the first connecting portion 224 provided in the central portion 222 which is the movable portion. Further, power points 151 to 154 of the sensor chip 100 are connected to the second connecting portion 235d provided in the accommodating portion 235 which is the immovable portion. Therefore, in the sensor chip 100, the force points 151 to 154 do not move, and each detection beam deforms through the support portions 101 to 105. FIG.

ただし、可動部である中央部２２２に設けられた第１接続部２２４にセンサチップ１００の力点１５１～１５４が接続され、非可動部である収容部２３５に設けられた第２接続部２３５ｄにセンサチップ１００の支持部１０１～１０５が接続された構成としてもよい。 However, the force points 151 to 154 of the sensor chip 100 are connected to the first connecting portion 224 provided in the central portion 222, which is the movable portion, and the sensor is connected to the second connecting portion 235d provided in the accommodating portion 235, which is the non-movable portion. A configuration in which the support portions 101 to 105 of the chip 100 are connected may be used.

すなわち、収容部２３５に収容可能なセンサチップ１００は、力又はモーメントを受けて互いの相対位置が変化する支持部１０１～１０５及び力点１５１～１５４を有している。そして、起歪体２００において、可動部である中央部２２２は、入力伝達部２３０側に延伸して支持部１０１～１０５及び力点１５１～１５４の一方と接続される第１接続部２２４を備えている。また、収容部２３５は、支持部１０１～１０５及び力点１５１～１５４の他方と接続される第２接続部２３５ｄを備えている。 That is, the sensor chip 100 that can be accommodated in the accommodation portion 235 has support portions 101 to 105 and power points 151 to 154 that change their relative positions when receiving force or moment. In the strain generating body 200, the central portion 222, which is the movable portion, is provided with a first connection portion 224 that extends toward the input transmission portion 230 and is connected to one of the support portions 101 to 105 and the force points 151 to 154. there is In addition, the housing portion 235 includes a second connection portion 235d that is connected to the other of the support portions 101-105 and the force points 151-154.

［シミュレーション］
図２４は、比較例に係る起歪部を例示する斜視図である。図２４に示すように、比較例に係る起歪部２２０Ｘは、空間部２２９に相当する部分を有していない点が、起歪部２２０（図１７等参照）と相違する。 [simulation]
FIG. 24 is a perspective view illustrating a strain-generating portion according to a comparative example. As shown in FIG. 24, the strain-flexing portion 220X according to the comparative example is different from the strain-flexing portion 220 (see FIG. 17 and the like) in that it does not have a portion corresponding to the space portion 229 .

図２５は、比較例に係る入力伝達部を例示する斜視図である。図２５に示すように、比較例に係る入力伝達部２３０Ｘは、平面視で略リング状の外枠部２３１Ｘと、外枠部２３１Ｘの内周に隣接する平面視で略矩形状の内枠部２３２Ｘと、内枠部２３２Ｘの内側に設けられた収容部２３５Ｘとを有している。内枠部２３２Ｘは、外枠部２３１Ｘよりも薄く形成されており、上面が外枠部２３１Ｘの上面よりも低い位置にある。入力伝達部２３０Ｘは、梁構造２３３、第１連結部２３４、及び空間部２３９に相当する部分を有していない。 FIG. 25 is a perspective view illustrating an input transmission portion according to a comparative example; As shown in FIG. 25, the input transmission portion 230X according to the comparative example includes an outer frame portion 231X having a substantially ring shape in plan view and an inner frame portion having a substantially rectangular shape in plan view adjacent to the inner circumference of the outer frame portion 231X. 232X and a housing portion 235X provided inside the inner frame portion 232X. The inner frame portion 232X is formed thinner than the outer frame portion 231X, and the upper surface thereof is positioned lower than the upper surface of the outer frame portion 231X. The input transmission portion 230X does not have portions corresponding to the beam structure 233, the first connecting portion 234, and the space portion 239. As shown in FIG.

収容部２３５Ｘは、収容部２３５と同様に、垂直支持部２３５ａと、水平支持部２３５ｂと、第２接続部２３５ｄとを有しているが、さらに内枠部２３２Ｘの内側面から水平方向に伸びて垂直支持部２３５ａと接続される第２水平支持部２３５ｅを有している。また、収容部２３５とは異なり、水平支持部２３５ｂは、平面視で略十字状に配置されるが、互いに交わることなく、各々の水平支持部２３５ｂの内周端は互いに離隔している。すなわち、収容部２３５Ｘは、第２連結部２３５ｃに相当する部分を有していない。 Like the housing portion 235, the housing portion 235X has a vertical support portion 235a, a horizontal support portion 235b, and a second connection portion 235d. It has a second horizontal support portion 235e connected to the vertical support portion 235a. Also, unlike the housing portion 235, the horizontal support portions 235b are arranged in a substantially cross shape in plan view, but the inner peripheral ends of the horizontal support portions 235b are separated from each other without intersecting each other. That is, the accommodating portion 235X does not have a portion corresponding to the second connecting portion 235c.

図２６は、比較例に係る起歪部上に入力伝達部を配置した状態を例示する斜視図である。入力伝達部２３０Ｘの収容部２３５Ｘは起歪部２２０Ｘ側に入り込んでいる。そして、起歪部２２０Ｘの第１接続部２２４は、収容部２３５Ｘ内において、第２接続部２３５ｄの近傍に露出している。 FIG. 26 is a perspective view illustrating a state in which an input transmission section is arranged on a strain generating section according to a comparative example; A housing portion 235X of the input transmission portion 230X is inserted into the strain generating portion 220X side. The first connecting portion 224 of the strain-generating portion 220X is exposed in the vicinity of the second connecting portion 235d inside the accommodating portion 235X.

図２７は、本実施形態に係る起歪部上に入力伝達部を配置した状態を例示する斜視図である。入力伝達部２３０の収容部２３５は起歪部２２０側に入り込んでいる。そして、起歪部２２０の第１接続部２２４は、収容部２３５内において、第２接続部２３５ｄの近傍に露出している。 FIG. 27 is a perspective view illustrating a state in which an input transmission section is arranged on a strain generating section according to this embodiment. The housing portion 235 of the input transmission portion 230 is inserted into the strain generating portion 220 side. The first connecting portion 224 of the strain-generating portion 220 is exposed in the vicinity of the second connecting portion 235 d inside the accommodating portion 235 .

ここで、図２６の構造体及び図２７の構造体に対して行ったシミュレーションの結果について説明する。シミュレーションでは、起歪体を被測定物にネジで締結する際に各ネジの軸力がばらついた場合の起歪部と入力伝達部のＺ方向の変位について確認した。具体的には、図２７の構造体の平面図である図２８に示すように、ネジ穴Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの軸力を、それぞれ５４００Ｎ、４１６０Ｎ、７７２０Ｎ、及び５４００Ｎとしたときの、起歪部２２０の測定点１～５（各第１接続部２２４の上端）と入力伝達部２３０の測定点１～４（各第２接続部２３５ｄの上端）のＺ方向の変位について確認した。図２６の構造体についても、同様の条件で同様の測定点のＺ方向の変位について確認した。 Here, the results of simulations performed on the structures in FIGS. 26 and 27 will be described. In the simulation, displacements in the Z direction of the strain-generating portion and the input transmission portion were confirmed when the axial force of each screw varied when the strain-generating body was fastened to the object to be measured. Specifically, as shown in FIG. 28, which is a plan view of the structure of FIG. , the displacement in the Z direction at measurement points 1 to 5 of the strain-generating portion 220 (upper end of each first connection portion 224) and measurement points 1 to 4 of the input transmission portion 230 (upper end of each second connection portion 235d). . Also for the structure of FIG. 26, the displacement in the Z direction of the same measurement point was confirmed under the same conditions.

図２９は、比較例に係る図２６の構造体の変位コンター図であり、図３０は、比較例に係る図２６の構造体の各部の変位量をまとめた図である。図３１は、本実施形態に係る図２７の構造体の変位コンター図であり、図３２は、本実施形態に係る図２７の構造体の各部の変位量をまとめた図である。各変位コンター図において、矢印下側は、センサチップ１００が配置される部分の近傍を拡大したものである。 FIG. 29 is a displacement contour diagram of the structure of FIG. 26 according to the comparative example, and FIG. 30 is a diagram summarizing the displacement amount of each part of the structure of FIG. 26 according to the comparative example. FIG. 31 is a displacement contour diagram of the structure of FIG. 27 according to this embodiment, and FIG. 32 is a diagram summarizing the displacement amount of each part of the structure of FIG. 27 according to this embodiment. In each displacement contour diagram, the area below the arrow is an enlarged view of the vicinity of the portion where the sensor chip 100 is arranged.

図２９から図３２の結果から、本実施形態に係る図２７の構造体では、比較例に係る図２６の構造体に対して、起歪部の各測定点の変位量が５０％以下に抑制されている。また。本実施形態に係る図２７の構造体では、比較例に係る図２６の構造体に対して、入力伝達部の変位量が１０％以下に抑制されている。 From the results of FIGS. 29 to 32, in the structure of FIG. 27 according to the present embodiment, the amount of displacement at each measurement point of the strain-generating portion is suppressed to 50% or less compared to the structure of FIG. 26 according to the comparative example. It is Also. In the structure shown in FIG. 27 according to the present embodiment, the amount of displacement of the input transmission portion is suppressed to 10% or less as compared with the structure shown in FIG. 26 according to the comparative example.

また、本実施形態に係る図２７の構造体では、比較例に係る図２６の構造体に対して、入力に対する起歪部の変位量と入力伝達部の変位量との差が小さい。入力に対する起歪部の変位量と入力伝達部の変位量との差は、センサチップ１００への入力となるため、本実施形態に係る図２７の構造体では、比較例に係る図２６の構造体に対して、起歪体を被測定物にネジで締結する際の力により生じる、センサチップ１００のオフセットが小さくなる。すなわち、起歪体を被測定物にネジで締結する際の力により生じる、センサチップ１００の耐荷重、力覚特性、オフセット温度特性、及びオフセット変動への悪影響を低減できる。 Further, in the structure shown in FIG. 27 according to the present embodiment, the difference between the amount of displacement of the strain-generating portion and the amount of displacement of the input transmission portion with respect to the input is smaller than that of the structure shown in FIG. 26 according to the comparative example. Since the difference between the displacement amount of the strain-generating portion and the displacement amount of the input transmission portion with respect to the input is the input to the sensor chip 100, the structure shown in FIG. The offset of the sensor chip 100 caused by the force when screwing the strain-generating body to the object to be measured is reduced. In other words, it is possible to reduce the adverse effects on the load resistance, force sensing characteristics, offset temperature characteristics, and offset fluctuations of the sensor chip 100 caused by the force when the strain generating body is screwed to the object to be measured.

以上、好ましい実施形態について詳説したが、上述した実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiment has been described in detail above, it is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiment without departing from the scope of the claims. can be done.

例えば、上述した実施形態では、起歪体を被測定物にネジで締結する例を説明したが、これに限定されず、起歪体を被測定物に固定できる締結具であれば、例えば、ボルト、リベットなど種々を使用することができる。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the strain body is fastened to the object to be measured with a screw has been described, but the present invention is not limited to this. Various bolts, rivets, etc. can be used.

１ 力覚センサ装置、１００ センサチップ、１０１～１０５ 支持部、１１１～１１４ 枠部、１２１～１２４ 連結部、１３１ａ、１３１ｃ、１３１ｅ、１３１ｇ、１３２ａ、１３２ｃ、１３２ｅ、１３３ａ、１３３ｃ、１３３ｅ、１３４ａ、１３４ｃ、１３４ｅ 第１検知用梁、１３１ｂ、１３１ｄ、１３１ｆ、１３１ｈ、１３２ｂ、１３２ｄ、１３２ｆ、１３３ｂ、１３３ｄ、１３３ｆ、１３４ｂ、１３４ｄ、１３４ｆ 第２検知用梁、１３１Ｔ１、１３１Ｔ２、１３１Ｔ３、１３１Ｔ４、１３２Ｔ１、１３２Ｔ２、１３２Ｔ３、１３３Ｔ１、１３３Ｔ２、１３３Ｔ３、１３４Ｔ１、１３４Ｔ２、１３４Ｔ３ Ｔ字型梁構造、１４１～１４４ 接続部、１５１～１５４ 力点、２００ 起歪体、２１０ 受力板、２１１、２２１、２３１ 外枠部、２１２、２２２、２３２ 中央部、２１３、２２３、２３３ 梁構造、２１８、２２８、２３８、２４８ ネジ穴、２２０ 起歪部、２２０ｘ 溝、２２３ａ 第１梁、２２３ｂ 第２梁、２２４ 第１接続部、２２９、２３９ 空間部、２３０ 入力伝達部、２３１ｘ 薄板部、２３３ａ 座繰り部、２３３ｂ、２３３ｃ 角部、２３４ 第１連結部、２３５ 収容部、２３５ａ 垂直支持部、２３５ｂ 水平支持部、２３５ｃ 第２連結部、２３５ｄ 第２接続部、２４０ 蓋板 1 force sensor device 100 sensor chip 101 to 105 support portion 111 to 114 frame portion 121 to 124 connecting portion 131a, 131c, 131e, 131g, 132a, 132c, 132e, 133a, 133c, 133e, 134a, 134c, 134e first detection beams 131b, 131d, 131f, 131h, 132b, 132d, 132f, 133b, 133d, 133f, 134b, 134d, 134f second detection beams 131T 1 , 131T 2 , 131T 3 , 131T 4 , 132T 1 , 132T 2 , 132T 3 , 133T 1 , 133T 2 , 133T 3 , 134T 1 , 134T 2 , 134T 3 T-shaped beam structure, 141 to 144 connection part, 151 to 154 force point, 200 strain body, 210 force receiving plate 211, 221, 231 outer frame portion 212, 222, 232 central portion 213, 223, 233 beam structure 218, 228, 238, 248 screw hole 220 strain generating portion 220x groove 223a 1 beam, 223b second beam, 224 first connection portion, 229, 239 space portion, 230 input transmission portion, 231x thin plate portion, 233a counterbore portion, 233b, 233c corner portion, 234 first connection portion, 235 accommodation portion, 235a vertical support portion, 235b horizontal support portion, 235c second connection portion, 235d second connection portion, 240 lid plate

Claims (10)

所定の軸方向の力又はモーメントを受けて変形する可動部、及び前記力又は前記モーメントを受けて変形しない非可動部、を備えた起歪部と、
前記非可動部と接合され、前記力又は前記モーメントを受けて変形しない入力伝達部と、を有し、
前記入力伝達部は、
第１枠部と、
前記第１枠部の内側に配置され、前記力又は前記モーメントを検知するセンサチップを収容可能な収容部と、を備え、
前記第１枠部に、被測定物との締結に使用可能な複数の第１締結穴が設けられ、
平面視で、前記第１締結穴の一部を囲む第１空間部が設けられている、起歪体。 a strain-generating portion comprising a movable portion that deforms under a predetermined axial force or moment and a non-movable portion that does not deform under the force or moment;
an input transmission portion joined to the non-movable portion and not deformed by receiving the force or the moment;
The input transmission unit is
a first frame;
a housing portion arranged inside the first frame portion and capable of housing a sensor chip that detects the force or the moment;
The first frame portion is provided with a plurality of first fastening holes that can be used for fastening with the object to be measured,
A strain-generating body provided with a first space surrounding a portion of the first fastening hole in plan view. 前記第１空間部は、平面視で、円弧状に設けられ、
前記円弧の頂点は、前記円弧の両端部よりも前記第１枠部の中心側に位置する、請求項１に記載の起歪体。 The first space is provided in an arc shape in plan view,
2. The strain generating body according to claim 1, wherein a vertex of said arc is located closer to the center of said first frame than both ends of said arc. 前記入力伝達部は、
一端が前記第１枠部に接続され、前記第１枠部から内側に伸びる複数の第１梁構造と、
前記第１梁構造の他端同士を連結する枠状の第１連結部と、を備え、
前記収容部は、前記第１連結部の内側に設けられ、
前記第１空間部は、平面視で、前記第１締結穴と前記第１梁構造との間に設けられている、請求項１又は２に記載の起歪体。 The input transmission unit is
a plurality of first beam structures having one end connected to the first frame and extending inward from the first frame;
a frame-shaped first connecting portion that connects the other ends of the first beam structure,
The accommodating portion is provided inside the first connecting portion,
The strain generating body according to claim 1 or 2, wherein the first space is provided between the first fastening hole and the first beam structure in plan view. 複数の前記第１締結穴は、平面視で、前記第１枠部の中心を挟んで対向する２つの第１締結穴と、前記第１枠部の中心を挟んで対向する他の２つの第１締結穴と、を含み、
平面視で、前記第１枠部の中心を挟んで対向する２つの前記第１締結穴の中心同士を結ぶ仮想的な直線と、前記第１枠部の中心を挟んで対向する他の２つの前記第１締結穴の中心同士を結ぶ仮想的な直線は、互いに直交して仮想的な第１十字線を形成し、
複数の前記第１梁構造は、平面視で、前記第１枠部の中心を挟んで対向する２つの第１梁構造と、前記第１枠部の中心を挟んで対向する他の２つの第１梁構造と、を含み、
平面視で、前記第１枠部の中心を挟んで対向する２つの前記第１梁構造の幅方向の中心線同士を結ぶ仮想的な直線と、前記第１枠部の中心を挟んで対向する他の２つの前記第１梁構造の幅方向の中心線同士を結ぶ仮想的な直線は、互いに直交して仮想的な第２十字線を形成し、
平面視で、前記第１十字線と前記第２十字線とは、４５度ずれている、請求項３に記載の起歪体。 The plurality of first fastening holes are, in plan view, two first fastening holes facing each other across the center of the first frame and two other second fastening holes facing each other across the center of the first frame. 1 fastening hole;
In a plan view, a virtual straight line connecting the centers of the two first fastening holes facing each other across the center of the first frame, and the other two lines facing each other across the center of the first frame Virtual straight lines connecting the centers of the first fastening holes are perpendicular to each other to form a virtual first cross line,
The plurality of first beam structures includes, in a plan view, two first beam structures facing each other across the center of the first frame and two other first beam structures facing each other across the center of the first frame. a one-beam structure;
In a plan view, an imaginary straight line connecting the center lines in the width direction of the two first beam structures that face each other across the center of the first frame, and the two that face each other across the center of the first frame virtual straight lines connecting the center lines in the width direction of the other two first beam structures are orthogonal to each other to form a virtual second cross line;
4. The strain generating body according to claim 3, wherein the first cross line and the second cross line are shifted by 45 degrees in plan view. 前記起歪部は、
第２枠部と、
前記第２枠部と離隔して前記第２枠部の内側に配置された中央部と、を備え、
前記第２枠部に、被測定物との締結に使用可能な複数の第２締結穴が設けられ、
平面視で、前記第２締結穴の一部を囲む第２空間部が設けられている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の起歪体。 The strain-generating portion is
a second frame;
a central portion spaced apart from the second frame portion and arranged inside the second frame portion;
The second frame portion is provided with a plurality of second fastening holes that can be used for fastening with the object to be measured,
The strain generating body according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second space surrounding a portion of the second fastening hole in plan view. 前記第２空間部は、平面視で、円弧状に設けられ、
前記円弧の頂点は、前記円弧の両端部よりも前記第２枠部の中心側に位置する、請求項５に記載の起歪体。 The second space is provided in an arc shape in plan view,
6. The strain generating body according to claim 5, wherein a vertex of said arc is located closer to the center of said second frame than both ends of said arc. 前記起歪部は、前記第２枠部と前記中央部とを橋渡しする複数の第２梁構造を備え、
前記第２空間部は、平面視で、前記第２締結穴と前記第２梁構造との間に設けられている、請求項５又は６に記載の起歪体。 The strain-generating portion includes a plurality of second beam structures bridging the second frame portion and the central portion,
7. The strain generating body according to claim 5, wherein said second space is provided between said second fastening hole and said second beam structure in plan view. 複数の前記第２締結穴は、平面視で、前記第２枠部の中心を挟んで対向する２つの第２締結穴と、前記第２枠部の中心を挟んで対向する他の２つの第２締結穴と、を含み、
平面視で、前記第２枠部の中心を挟んで対向する２つの前記第２締結穴の中心同士を結ぶ仮想的な直線と、前記第２枠部の中心を挟んで対向する他の２つの前記第２締結穴の中心同士を結ぶ仮想的な直線は、互いに直交して仮想的な第３十字線を形成し、
複数の前記第２梁構造は、平面視で、前記第２枠部の中心を挟んで対向する２つの第２梁構造と、前記第２枠部の中心を挟んで対向する他の２つの第２梁構造と、を含み、
平面視で、前記第２枠部の中心を挟んで対向する２つの前記第２梁構造の幅方向の中心線同士を結ぶ仮想的な直線と、前記第２枠部の中心を挟んで対向する他の２つの前記第２梁構造の幅方向の中心線同士を結ぶ仮想的な直線は、互いに直交して仮想的な第４十字線を形成し、
平面視で、前記第３十字線と前記第４十字線とは、４５度ずれている、請求項７に記載の起歪体。 The plurality of second fastening holes are, in plan view, two second fastening holes facing each other across the center of the second frame and two other second fastening holes facing each other across the center of the second frame. 2 fastening holes;
In a plan view, a virtual straight line connecting the centers of the two second fastening holes facing each other across the center of the second frame, and the other two lines facing each other across the center of the second frame Virtual straight lines connecting the centers of the second fastening holes are orthogonal to each other to form a virtual third cross,
The plurality of second beam structures are, in plan view, two second beam structures facing each other across the center of the second frame and two other second beam structures facing each other across the center of the second frame. a two-beam structure;
In a plan view, an imaginary straight line connecting the center lines in the width direction of two of the second beam structures facing each other across the center of the second frame and the second beam structure facing each other across the center of the second frame virtual straight lines connecting the center lines in the width direction of the other two second beam structures are orthogonal to each other to form a virtual fourth cross line;
8. The strain generating body according to claim 7, wherein the third cross line and the fourth cross line are shifted by 45 degrees in plan view. 前記第２締結穴と前記第１締結穴とは、平面視で重なり、
前記第２空間部と前記第１空間部とは、平面視で重なる、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の起歪体。 The second fastening hole and the first fastening hole overlap in plan view,
The strain generating body according to any one of claims 5 to 8, wherein the second space and the first space overlap each other in plan view. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の起歪体と、前記センサチップと、を有する力覚センサ装置。 A force sensor device comprising: the strain generating body according to any one of claims 1 to 9; and the sensor chip.
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