JP2024021195A - Force sensor device, and manufacturing method of force sensor device - Google Patents

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JP2024021195A JP2022123863A JP2022123863A JP2024021195A JP 2024021195 A JP2024021195 A JP 2024021195A JP 2022123863 A JP2022123863 A JP 2022123863A JP 2022123863 A JP2022123863 A JP 2022123863A JP 2024021195 A JP2024021195 A JP 2024021195A
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亮 志田
Akira Shida
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a force sensor device capable of positioning a contact portion of each of a plurality of members and a manufacturing method of the force sensor.
SOLUTION: A force sensor device comprises: a sensor chip that detects displacement in at least one of a plurality of axial directions; a first member that includes a plurality of first contact portions in contact with a fixing portion of the sensor chip; and a second member that includes a plurality of second contact portions in contact with a force point of the sensor chip and a support portion that supports the plurality of second contact portions. The support portion includes a height adjustment portion that allows the second member to move in a height direction.
SELECTED DRAWING: Figure 5
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、力覚センサ装置、および力覚センサ装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a force sensor device and a method of manufacturing the force sensor device.

従来、金属からなる起歪体に複数の歪ゲージを貼り付け、外力が印加された際の歪みを電気信号に変換することにより、多軸の力を検出する力覚センサ装置が知られている。このような力覚センサ装置は、工作機械に使用されるロボットの腕や指等の制御において用いられる。 Conventionally, force sensor devices have been known that detect multi-axis forces by attaching multiple strain gauges to a metal strain body and converting the strain when an external force is applied to an electrical signal. . Such force sensor devices are used to control arms, fingers, etc. of robots used in machine tools.

また、力覚センサ装置として、力を検出するセンサチップと、印加された力をセンサチップに伝達する起歪体と、を有するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。 Moreover, as a force sensor device, one having a sensor chip that detects force and a strain body that transmits the applied force to the sensor chip is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１９－１３２６１３号公報JP 2019-132613 Publication

特許文献１に記載の力覚センサ装置では、複数の部材により構成される起歪体の実装部にセンサチップを接触させる。実装部において、複数の部材のそれぞれがセンサチップに接触する接触部の位置が相対的にずれると、検出精度が低下する。このため、複数の部材ごとの接触部の位置を合わせることが要求される。 In the force sensor device described in Patent Document 1, a sensor chip is brought into contact with a mounting portion of a strain body made up of a plurality of members. In the mounting section, if the positions of the contact portions where each of the plurality of members contacts the sensor chip are relatively shifted, the detection accuracy will decrease. Therefore, it is required to align the contact portions of each of the plurality of members.

本発明は、複数の部材ごとの接触部の位置合わせが可能な力覚センサ装置および力覚センサ装置の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a force sensor device and a method for manufacturing the force sensor device that allow positioning of contact portions of a plurality of members.

力覚センサ装置（１）は、複数の軸方向の少なくとも１つにおける変位を検出するセンサチップ（１１０）と、センサチップ（１１０）の固定部（１０１）～（１０４）に接触する複数の第１接触部（２１２）、（２１４）および（２１６）を含む第１部材（２００）と、センサチップ（１１０）の力点（１５１）～（１５４）に接触する複数の第２接触部（４１２）および（４１４）と複数の第２接触部（４１２）および（４１４）を支持する支持部（４２０）とを含む第２部材（４００）と、を備え、支持部（４２０）は、第２部材（４００）を高さ方向に移動可能にする高さ調整部（４６８）を含む。 The force sensor device (1) includes a sensor chip (110) that detects displacement in at least one of a plurality of axial directions, and a plurality of sensors that contact fixed parts (101) to (104) of the sensor chip (110). A first member (200) including one contact portion (212), (214), and (216), and a plurality of second contact portions (412) that contact force points (151) to (154) of the sensor chip (110). and (414) and a support part (420) that supports the plurality of second contact parts (412) and (414), the support part (420) is a second member It includes a height adjustment section (468) that allows the (400) to be moved in the height direction.

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。 Note that the reference numerals in parentheses above are added to facilitate understanding, are merely an example, and are not limited to the illustrated embodiments.

本発明は、複数の部材ごとの接触部の位置合わせが可能な力覚センサ装置および力覚センサ装置の製造方法を提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a force sensor device and a method for manufacturing the force sensor device that allow positioning of contact portions of a plurality of members.

各軸にかかる力およ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 applied to each axis|shaft. 実施形態に係る力覚センサ装置の全体構成例を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an example of the overall configuration of a force sensor device according to an embodiment. 実施形態に係る力覚センサ装置の全体構成例を示す上面図である。FIG. 1 is a top view showing an example of the overall configuration of a force sensor device according to an embodiment. 実施形態に係る力覚センサ装置の接触部周辺の拡大上面図である。FIG. 3 is an enlarged top view of the vicinity of the contact portion of the force sensor device according to the embodiment. センサチップが載置された図３におけるV－V線に沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 3 on which a sensor chip is mounted. センサチップが載置された図４におけるVI－VI線に沿った断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4 on which a sensor chip is mounted. 実施形態に係るセンサチップの上面図である。FIG. 2 is a top view of a sensor chip according to an embodiment. 実施形態に係るセンサチップを下方から視た斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the sensor chip according to the embodiment, viewed from below. 実施形態に係るネジ治具の一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of the screw jig concerning an embodiment. 実施形態に係るピン治具の一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of the pin jig concerning an embodiment. 実施形態に係る板治具の一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of the board jig concerning an embodiment. 第２部材への板治具およびネジ治具の取り付け例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing an example of attaching a plate jig and a screw jig to the second member. 第２部材の高さ方向への移動を示すネジ治具周辺の拡大斜視図である。FIG. 7 is an enlarged perspective view of the area around the screw jig showing movement of the second member in the height direction. 第２部材の第１部材への載置例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing an example of placing the second member on the first member. 第１部材と第２部材の高さが合う様子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of how the height of a 1st member and a 2nd member match. ピン治具の取り付け例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of attachment of a pin jig. ピン治具を取り付け後の状態例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of a state after attaching a pin jig. 位置合わせ治具が設けられた力覚センサ装置の状態例を示す上面図である。FIG. 3 is a top view showing an example of a state of a force sensor device provided with a positioning jig. 図１８におけるXIX－XIX線に沿った断面を示す斜視図である。19 is a perspective view showing a cross section taken along the line XIX-XIX in FIG. 18. FIG. 変形例に係る位置合わせ治具の構成例を示す図である。It is a figure showing the example of composition of the positioning jig concerning a modification.

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、同一構成部には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are designated by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted as appropriate.

（軸、軸方向の力および軸周りのモーメント）
まず、図１を参照して、軸、軸方向の力および軸周りのモーメントについて説明する。図１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｘ軸に沿う力Ｆｘ、Ｙ軸に沿う力Ｆｙ、Ｚ軸に沿う力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙおよびＺ軸周りのモーメントＭｚの向きを示す図である。図１に示されるように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、互いに交差する。 (axis, axial force and moment about axis)
First, with reference to FIG. 1, the axis, the force in the axial direction, and the moment around the axis will be explained. Figure 1 shows the X-axis, Y-axis, Z-axis, force Fx along the X-axis, force Fy along the Y-axis, force Fz along the Z-axis, moment Mx around the X-axis, moment My around the Y-axis, and moment My about the Z-axis. It is a figure showing the direction of the surrounding moment Mz. As shown in FIG. 1, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction intersect with each other.

実施形態に係る力覚センサ装置は、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙおよびＺ軸方向の力Ｆｚを検出できる。実施形態に係る力覚センサ装置は、Ｘ軸を軸として回転させるモーメントＭｘ、Ｙ軸を軸として回転させるモーメントＭｙおよびＺ軸を軸として回転させるモーメントＭｚを検出できる。Ｘ軸方向の力Ｆｘは、Ｘ軸方向の変位の一例である。Ｙ軸方向の力Ｆｙは、Ｙ軸方向の変位の一例である。Ｚ軸方向の力Ｆｚは、Ｚ軸方向の変位の一例である。 The force sensor device according to the embodiment can detect force Fx in the X-axis direction, force Fy in the Y-axis direction, and force Fz in the Z-axis direction. The force sensor device according to the embodiment can detect a moment Mx that causes rotation about the X-axis, a moment My that causes rotation about the Y-axis, and a moment Mz that causes rotation about the Z-axis. The force Fx in the X-axis direction is an example of displacement in the X-axis direction. The force Fy in the Y-axis direction is an example of displacement in the Y-axis direction. The force Fz in the Z-axis direction is an example of displacement in the Z-axis direction.

以下に示す図面において、方向を表すために、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する直交座標を用いる。Ｚ軸方向は高さ方向を表し、Ｚ軸の矢印が向く方向は上、上とは反対方向は下を表す。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は、Ｚ軸に直交する面内において直交する二方向を表す。本明細書において、上面視とは上方から対象を視ることをいう。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は、実施形態に係る力覚センサ装置を基準に変化する。つまり、実施形態に係る力覚センサ装置の向きが変化した場合には、該力覚センサ装置の向きに応じてＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の向きも変化する。但し、これらの方向表現は、本発明の実施形態の方向を限定するものではない。 In the drawings shown below, orthogonal coordinates having an X-axis, a Y-axis and a Z-axis are used to represent directions. The Z-axis direction represents the height direction, the direction in which the Z-axis arrow points is upward, and the direction opposite to the upward direction is downward. The X-axis direction and the Y-axis direction represent two directions perpendicular to each other in a plane perpendicular to the Z-axis. In this specification, top view refers to viewing an object from above. Moreover, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction change based on the force sensor device according to the embodiment. That is, when the orientation of the force sensor device according to the embodiment changes, the orientations of the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction also change depending on the orientation of the force sensor device. However, these direction expressions do not limit the direction of the embodiments of the present invention.

＜力覚センサ装置１の構成例＞
図２から図８を参照して、実施形態に係る力覚センサ装置１の構成について説明する。図２および図３は、力覚センサ装置１の全体構成の一例を示す図であり、図２は斜視図、図３は上面図である。図４は、力覚センサ装置１の複数の第１接触部２１２，２１４，２１６および複数の第２接触部４１２，４１４周辺の拡大上面図である。図５は、図３におけるV－V線に沿った断面図であり、図３の状態に対して、第２部材４００上にセンサチップ１１０が載置された状態を示している。図６は、図４におけるVI－VI線に沿った断面図であり、図４の状態に対して、第２部材４００上にセンサチップ１１０が載置された状態を示している。図７は、実施形態に係るセンサチップ１１０の上面図である。図８は、実施形態に係るセンサチップ１１０を下方から視た斜視図である。 <Configuration example of force sensor device 1>
The configuration of the force sensor device 1 according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 8. 2 and 3 are diagrams showing an example of the overall configuration of the force sensor device 1, with FIG. 2 being a perspective view and FIG. 3 being a top view. FIG. 4 is an enlarged top view of the vicinity of the plurality of first contact parts 212, 214, 216 and the plurality of second contact parts 412, 414 of the force sensor device 1. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 3, and shows a state in which the sensor chip 110 is placed on the second member 400, compared to the state in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG. 4, and shows a state in which the sensor chip 110 is placed on the second member 400, compared to the state in FIG. FIG. 7 is a top view of the sensor chip 110 according to the embodiment. FIG. 8 is a perspective view of the sensor chip 110 according to the embodiment viewed from below.

図２から図６に示すように、力覚センサ装置１は、第１部材２００と、第２部材４００と、センサチップ１１０と、を備える。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。図２および図３に示すように、第２部材４００は、第１部材２００内に収容されている。第１部材２００と第２部材４００の２つの部材により起歪体２０を構成している。起歪体２０は、外力によりひずみを発生させる構造体である。以下、力覚センサ装置１の各構成部について詳細に説明する。 As shown in FIGS. 2 to 6, the force sensor device 1 includes a first member 200, a second member 400, and a sensor chip 110. The force sensor device 1 is, for example, a multi-axis force sensor device mounted on the arm or finger of a robot used in a machine tool or the like. As shown in FIGS. 2 and 3, the second member 400 is housed within the first member 200. As shown in FIGS. Two members, the first member 200 and the second member 400, constitute the strain body 20. The strain body 20 is a structure that generates strain by external force. Each component of the force sensor device 1 will be described in detail below.

（第１部材２００）
図２および図３に示すように、第１部材２００は、受力部２４０と、筒部２３０と、センサチップ実装部２２０と、を備える。受力部２４０は、例えばロボットアームのエンドエフェクタに取り付けられる。受力部２４０は、例えば円盤状の形状を有する。受力部２４０の厚さ方向は、Ｚ軸方向に沿っている。 (First member 200)
As shown in FIGS. 2 and 3, the first member 200 includes a force receiving section 240, a cylindrical section 230, and a sensor chip mounting section 220. The force receiving section 240 is attached to, for example, an end effector of a robot arm. The force receiving portion 240 has, for example, a disk shape. The thickness direction of the force receiving portion 240 is along the Z-axis direction.

筒部２３０は、センサチップ実装部２２０を基準にして、受力部２４０が位置する方向とは反対方向に突出する筒状の部位である。筒部２３０は、上面視において、センサチップ１１０およびセンサチップ実装部２２０を囲むように形成される。 The cylindrical portion 230 is a cylindrical portion that protrudes in a direction opposite to the direction in which the force receiving portion 240 is located, with the sensor chip mounting portion 220 as a reference. The cylindrical portion 230 is formed to surround the sensor chip 110 and the sensor chip mounting portion 220 when viewed from above.

図４～図６に示すように、センサチップ実装部２２０は、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６と、底部２２２と、壁部２２４と、を含む。複数の第１接触部２１２，２１４，２１６は、センサチップ１１０の固定部に接触する部位である。複数の第１接触部２１２，２１４，２１６は、底部２２２に設けられている。なお、センサチップ１１０の固定部については、図７および図８を参照して後述する。センサチップ実装部２２０は、受力部２４０に対して取り付けられる。センサチップ実装部２２０は、受力部２４０におけるエンドエフェクタが取り付けられる面とは反対側の面に取り付けられる。 As shown in FIGS. 4 to 6, the sensor chip mounting section 220 includes a plurality of first contact sections 212, 214, 216, a bottom section 222, and a wall section 224. The plurality of first contact parts 212, 214, and 216 are parts that contact the fixed part of the sensor chip 110. A plurality of first contact portions 212 , 214 , 216 are provided on the bottom portion 222 . Note that the fixing portion of the sensor chip 110 will be described later with reference to FIGS. 7 and 8. The sensor chip mounting section 220 is attached to the force receiving section 240. The sensor chip mounting section 220 is attached to the surface of the force receiving section 240 opposite to the surface on which the end effector is attached.

複数の第１接触部２１２，２１４，２１６は、センサチップ実装部２２０上において、受力部２４０が位置する方向とは反対方向に突出する。第１接触部２１２は、上面視において第１部材２００の中央に配置される。第１接触部２１４，２１６は、第１接触部２１２の周囲に配置される。 The plurality of first contact portions 212, 214, and 216 protrude on the sensor chip mounting portion 220 in a direction opposite to the direction in which the force receiving portion 240 is located. The first contact portion 212 is arranged at the center of the first member 200 when viewed from above. The first contact parts 214 and 216 are arranged around the first contact part 212.

底部２２２は、受力部２４０に対して取り付けられる。底部２２２は、例えば板状の形状を有する。底部２２２の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。底部２２２は、Ｚ軸方向において、受力部２４０のエンドエフェクタが取り付けられる面とは反対側の面に取り付けられる。 The bottom portion 222 is attached to the force receiving portion 240. The bottom portion 222 has a plate-like shape, for example. The thickness direction of the bottom portion 222 is along the Z-axis direction. The bottom portion 222 is attached to a surface of the force receiving section 240 opposite to the surface on which the end effector is attached in the Z-axis direction.

壁部２２４は、底部２２２から受力部２４０が位置する方向とは反対方向に突出し、センサチップ実装部２２０の側壁を構成する部位である。複数の第１接触部２１２，２１４，２１６は、上面視において、壁部２２４の内側に配置される。壁部２２４および底部２２２によって囲まれる空間は、凹部を形成する。センサチップ１１０は、壁部２２４および底部２２２によって形成された凹部内に配置される。 The wall portion 224 is a portion that protrudes from the bottom portion 222 in a direction opposite to the direction in which the force receiving portion 240 is located and constitutes a side wall of the sensor chip mounting portion 220. The plurality of first contact parts 212, 214, 216 are arranged inside the wall part 224 when viewed from above. The space surrounded by wall 224 and bottom 222 forms a recess. Sensor chip 110 is placed within a recess formed by wall 224 and bottom 222.

（第２部材４００）
図２～図６に示すように、第２部材４００は、複数の第２接触部４１２，４１４と、複数の第２接触部４１２，４１４を支持する支持部４２０と、複数の梁部４３２，４３４と、複数の接合部４４２，４４４と、を備える。複数の第２接触部４１２，４１４は、センサチップ１１０の力点に接触する部位である。なお、センサチップ１１０の力点については、図７および図８を参照して後述する。 (Second member 400)
As shown in FIGS. 2 to 6, the second member 400 includes a plurality of second contact parts 412, 414, a support part 420 that supports the plurality of second contact parts 412, 414, a plurality of beam parts 432, 434, and a plurality of joint parts 442, 444. The plurality of second contact portions 412 and 414 are portions that come into contact with the force points of the sensor chip 110. Note that the power point of the sensor chip 110 will be described later with reference to FIGS. 7 and 8.

図４に示すように、複数の第２接触部４１２は、Ｘ軸方向に離隔して配置される。複数の第２接触部４１４は、Ｙ軸方向に離隔して配置される。図３～図５に示すように、支持部４２０は、リング部４２２と、複数のアーム４６２，４６４と、を有する。図３に示すように、リング部４２２は、上面視において、略円形枠状の形状を有する。リング部４２２における略円形枠の中心は力覚センサ装置１の中心１０と略一致する。リング部４２２は板状の形状を有する。リング部４２２の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。 As shown in FIG. 4, the plurality of second contact portions 412 are spaced apart from each other in the X-axis direction. The plurality of second contact portions 414 are spaced apart from each other in the Y-axis direction. As shown in FIGS. 3 to 5, the support section 420 includes a ring section 422 and a plurality of arms 462, 464. As shown in FIG. 3, the ring portion 422 has a substantially circular frame shape when viewed from above. The center of the substantially circular frame in the ring portion 422 substantially coincides with the center 10 of the force sensor device 1 . The ring portion 422 has a plate-like shape. The thickness direction of the ring portion 422 is along the Z-axis direction.

図４に示すように、複数のアーム４６２は、上面視において、第１接触部２１２を挟んでＸ軸方向に向き合って配置される。複数のアーム４６２のそれぞれは、第１部分４６２ａと、第２部分４６２ｂと、を含む。図５に示すように、第１部分４６２ａは、リング部４２２に一端が接続し、Ｚ軸方向に延在する部位である。図４に示すように、第２部分４６２ｂは、第１部分４６２ａの下方側の端部に一端が接続し、Ｘ軸方向に延在する部位である。第２部分４６２ｂは、リング部４２２に対して下方に位置する。 As shown in FIG. 4, the plurality of arms 462 are arranged facing each other in the X-axis direction with the first contact portion 212 in between when viewed from above. Each of the plurality of arms 462 includes a first portion 462a and a second portion 462b. As shown in FIG. 5, the first portion 462a has one end connected to the ring portion 422 and extends in the Z-axis direction. As shown in FIG. 4, the second portion 462b is a portion that has one end connected to the lower end of the first portion 462a and extends in the X-axis direction. The second portion 462b is located below the ring portion 422.

図４に示すように、複数のアーム４６４は、上面視において、第１接触部２１２を挟んでＹ軸方向に向き合って配置される。複数のアーム４６４のそれぞれは、第１部分４６４ａと、第２部分４６４ｂと、を含む。図５に示すように、第１部分４６４ａは、リング部４２２に一端が接続し、Ｚ軸方向に延在する部位である。図４に示すように、第２部分４６４ｂは、第１部分４６２ａの下方側の端部に一端が接続し、Ｙ軸方向に延在する部位である。第２部分４６４ｂは、リング部４２２に対して下方に位置する。 As shown in FIG. 4, the plurality of arms 464 are arranged to face each other in the Y-axis direction with the first contact portion 212 in between when viewed from above. Each of the plurality of arms 464 includes a first portion 464a and a second portion 464b. As shown in FIG. 5, the first portion 464a has one end connected to the ring portion 422 and extends in the Z-axis direction. As shown in FIG. 4, the second portion 464b is a portion that has one end connected to the lower end of the first portion 462a and extends in the Y-axis direction. The second portion 464b is located below the ring portion 422.

図４に示すように、複数のアーム４６２における第２部分４６２ｂそれぞれの他端、および複数のアーム４６４における第２部分４６４ｂそれぞれの他端は、互いに連結している。複数の第２部分４６２ｂおよび複数の第２部分４６４ｂ同士が交差する部分には、Ｚ軸方向への貫通穴を含む高さ調整部４６８が形成される。第１接触部２１２は、この高さ調整部４６８の貫通孔に挿入される。複数の第２接触部４１２，４１４それぞれは、高さ調整部４６８および第１接触部２１２の周囲に配置される。複数の第２接触部４１２は、第２部分４６２ｂから上方に突出する。複数の第２接触部４１４は、第２部分４６４ｂから上方に突出する。 As shown in FIG. 4, the other ends of the second portions 462b of the plurality of arms 462 and the other ends of the second portions 464b of the plurality of arms 464 are connected to each other. A height adjustment portion 468 including a through hole in the Z-axis direction is formed at a portion where the plurality of second portions 462b and the plurality of second portions 464b intersect with each other. The first contact portion 212 is inserted into the through hole of the height adjustment portion 468. Each of the plurality of second contact parts 412 and 414 is arranged around the height adjustment part 468 and the first contact part 212. The plurality of second contact portions 412 protrude upward from the second portion 462b. The plurality of second contact portions 414 protrude upward from the second portion 464b.

図３に示すように、複数の梁部４３２，４３４は、上面視においてリング部４２２の外側に形成される。複数の梁部４３２は、上面視において、力覚センサ装置１の中心１０を挟んで互いに向き合うように配置されている。複数の梁部４３４は、力覚センサ装置１の中心１０を挟んで互いに向き合うように配置されている。上面視において、複数の梁部４３２が向き合う方向と、複数の梁部４３４が向き合う方向とは相互に交差する方向である。 As shown in FIG. 3, the plurality of beam parts 432 and 434 are formed outside the ring part 422 when viewed from above. The plurality of beam parts 432 are arranged so as to face each other across the center 10 of the force sensor device 1 when viewed from above. The plurality of beam parts 434 are arranged so as to face each other with the center 10 of the force sensor device 1 interposed therebetween. In a top view, the directions in which the plurality of beam parts 432 face each other and the directions in which the plurality of beam parts 434 face each other are directions that intersect with each other.

複数の接合部４４２，４４４は、第１部材２００と第２部材４００とが溶接等によって接合される部位である。複数の接合部４４２は、リング部４２２の外側に配置され、力覚センサ装置１の中心１０を挟んでＸ軸方向に向き合っている。複数の接合部４４４は、リング部４２２の外側に配置され、力覚センサ装置１の中心１０を挟んでＹ軸方向に向き合っている。 The plurality of joint parts 442 and 444 are parts where the first member 200 and the second member 400 are joined by welding or the like. The plurality of joint portions 442 are arranged outside the ring portion 422 and face each other in the X-axis direction with the center 10 of the force sensor device 1 interposed therebetween. The plurality of joint portions 444 are arranged outside the ring portion 422 and face each other in the Y-axis direction with the center 10 of the force sensor device 1 interposed therebetween.

（センサチップ１１０）
図５および図６に示すように、センサチップ１１０は、底面１１０ａが複数の第１接触部２１２，２１４，２１６および第２接触部４１２，４１４に接触した状態において、第１部材２００および第２部材４００に実装される。 (sensor chip 110)
As shown in FIGS. 5 and 6, the sensor chip 110 is in a state where the bottom surface 110a is in contact with the plurality of first contact parts 212, 214, 216 and the second contact parts 412, 414, and the sensor chip 110 It is mounted on member 400.

図５において、支持部４２０は、高さ調整部４６８と、２つの位置調整部４２３と、を含む。高さ調整部４６８は、第２部材４００を高さ方向に移動可能にする。高さ調整部４６８は、第２部材４００を高さ方向に移動させることにより、第１接触部２１２，２１４，２１６の高さと第２接触部４１２，４１４の高さが合うようにする。高さ調整部４６８は、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６のうちの１つである第１接触部２１２を挿入する貫通孔を含んでいる。高さ調整部４６８に含まれる貫通孔は、内側面の少なくとも一部に内ネジ部４２１が形成される。内ネジ部４２１は、高さ調整部４６８に含まれる貫通孔の内側面の少なくとも一部に形成されたネジ部に対応する。 In FIG. 5, the support section 420 includes a height adjustment section 468 and two position adjustment sections 423. The height adjustment section 468 allows the second member 400 to move in the height direction. The height adjustment section 468 moves the second member 400 in the height direction so that the heights of the first contact sections 212, 214, 216 match the heights of the second contact sections 412, 414. The height adjustment section 468 includes a through hole into which the first contact section 212, which is one of the plurality of first contact sections 212, 214, and 216, is inserted. The through hole included in the height adjustment portion 468 has an internal threaded portion 421 formed on at least a portion of the inner surface thereof. The internal threaded portion 421 corresponds to a threaded portion formed on at least a portion of the inner surface of the through hole included in the height adjustment portion 468.

位置調整部４２３は、高さ方向と直交する方向における複数の第１接触部２１２，２１４，２１６と複数の第２接触部４１２，４１４との相対位置を合わせる。位置調整部４２３は、後述するピン治具が挿入されることによりピン治具と嵌合可能な貫通孔である。底部２２２には２つの孔部２２３が形成されている。２つの位置調整部４２３に挿入された２つのピン治具が、位置調整部４２３を通って孔部２２３に挿入されることにより、高さ方向と直交する方向、すなわちＸ軸方向およびＹ軸方向における複数の第１接触部２１２，２１４，２１６と複数の第２接触部４１２，４１４との相対位置を合わせることができる。なお、高さ調整部４６８の機能の詳細については、図１３を参照して後述する。また位置調整部４２３の機能の詳細については、図１４および図１５を参照して後述する。 The position adjustment unit 423 adjusts the relative positions of the plurality of first contact portions 212, 214, 216 and the plurality of second contact portions 412, 414 in a direction orthogonal to the height direction. The position adjustment portion 423 is a through hole into which a pin jig, which will be described later, can be inserted and fitted. Two holes 223 are formed in the bottom portion 222 . The two pin jigs inserted into the two position adjustment parts 423 are inserted into the hole 223 through the position adjustment part 423, thereby adjusting the direction perpendicular to the height direction, that is, the X-axis direction and the Y-axis direction. The relative positions of the plurality of first contact parts 212, 214, 216 and the plurality of second contact parts 412, 414 can be adjusted. Note that the details of the function of the height adjustment section 468 will be described later with reference to FIG. 13. Further, details of the function of the position adjustment section 423 will be described later with reference to FIGS. 14 and 15.

センサチップ１１０は、１チップで最大６軸を検知できるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスであり、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板等の半導体基板から形成されている。上面視におけるセンサチップ１１０の外形形状は、例えば、７０００μｍ角程度の矩形とすることができる。但し、センサチップ１１０は、ＭＥＭＳに限定されず、複数の軸方向の少なくとも１つの方向の変位を検知するものであってもよい。軸方向の変位は、Ｘ軸方向の変位、Ｙ軸方向の変位およびＺ軸方向の変位であってもよい。また、軸方向の変位は、Ｘ軸周りの変位、Ｙ軸周りの変位およびＺ軸周りの変位であってもよい。 The sensor chip 110 is a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device that can detect up to six axes with one chip, and is formed from a semiconductor substrate such as an SOI (Silicon On Insulator) substrate. The outer shape of the sensor chip 110 when viewed from above can be, for example, a rectangle of about 7000 μm square. However, the sensor chip 110 is not limited to MEMS, and may be one that detects displacement in at least one of a plurality of axial directions. The axial displacement may be a displacement in the X-axis direction, a displacement in the Y-axis direction, and a displacement in the Z-axis direction. Moreover, the displacement in the axial direction may be a displacement around the X axis, a displacement around the Y axis, and a displacement around the Z axis.

図７および図８に示すように、センサチップ１１０は、柱状の５つの固定部１０１～１０５を有する。上面視における固定部１０１～１０５の形状は、例えば、２０００μｍ角程度の略正方形とすることができる。固定部１０１～１０４は、上面視において略矩形形状を有するセンサチップ１１０の四隅に配置されている。固定部１０５は、センサチップ１１０の中央に配置されている。 As shown in FIGS. 7 and 8, the sensor chip 110 has five columnar fixing parts 101 to 105. The shape of the fixing parts 101 to 105 when viewed from above can be, for example, approximately square with a side of about 2000 μm. The fixing parts 101 to 104 are arranged at the four corners of the sensor chip 110, which has a substantially rectangular shape when viewed from above. The fixing part 105 is arranged at the center of the sensor chip 110.

固定部１０１と固定部１０２との間には、固定部１０１と固定部１０２とに両端を固定された枠部１１２が設けられている。枠部１１２は、固定部１０１と固定部１０２とを連結する。固定部１０２と固定部１０３との間には、固定部１０２と固定部１０３とに両端を固定された枠部１１３が設けられている。枠部１１３は、固定部１０２と固定部１０３とを連結する。固定部１０３と固定部１０４との間には、固定部１０３と固定部１０４とに両端を固定された枠部１１４が設けられている。枠部１１４は、固定部１０３と固定部１０４とを連結する。固定部１０４と固定部１０１との間には、固定部１０４と固定部１０１とに両端を固定された枠部１１１が設けられている。枠部１１１は、固定部１０４と固定部１０１とを連結する。換言すると、４つの枠部１１１～１１４が枠状に形成され、各枠部の交点をなす角部が、固定部１０１～１０４となる。 A frame portion 112 whose both ends are fixed to the fixing portions 101 and 102 is provided between the fixing portions 101 and 102. The frame portion 112 connects the fixed portion 101 and the fixed portion 102. A frame portion 113 having both ends fixed to the fixing portions 102 and 103 is provided between the fixing portions 102 and 103. The frame portion 113 connects the fixed portion 102 and the fixed portion 103. A frame portion 114 having both ends fixed to the fixing portions 103 and 104 is provided between the fixing portions 103 and 104. The frame portion 114 connects the fixed portion 103 and the fixed portion 104. A frame portion 111 is provided between the fixing portion 104 and the fixing portion 101, and the frame portion 111 has both ends fixed to the fixing portion 104 and the fixing portion 101. The frame portion 111 connects the fixed portion 104 and the fixed portion 101. In other words, the four frame parts 111 to 114 are formed into a frame shape, and the corner parts that form the intersections of each frame part become the fixed parts 101 to 104.

固定部１０１の内側の角部と、それに対向する固定部１０５の角部とは、連結部１２１により連結されている。固定部１０２の内側の角部と、それに対向する固定部１０５の角部とは、連結部１２２により連結されている。固定部１０３の内側の角部と、それに対向する固定部１０５の角部とは、連結部１２３により連結されている。固定部１０４の内側の角部と、それに対向する固定部１０５の角部とは、連結部１２４により連結されている。すなわち、センサチップ１１０は、固定部１０５と固定部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１１１～１１４と非平行に配置されている。 An inner corner of the fixing part 101 and an opposing corner of the fixing part 105 are connected by a connecting part 121. The inner corner of the fixed part 102 and the opposite corner of the fixed part 105 are connected by a connecting part 122. An inner corner of the fixing part 103 and an opposing corner of the fixing part 105 are connected by a connecting part 123. The inner corner of the fixing part 104 and the opposing corner of the fixing part 105 are connected by a connecting part 124. That is, the sensor chip 110 has connecting parts 121 to 124 that connect the fixed part 105 and the fixed parts 101 to 104. The connecting portions 121 to 124 are arranged diagonally with respect to the X-axis direction. In other words, the connecting portions 121 to 124 are arranged non-parallel to the frame portions 111 to 114.

固定部１０１～１０５、枠部１１１～１１４および連結部１２１～１２４は、例えば、ＳＯＩ基板の活性層、ＢＯＸ（Buried Oxide）層およ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 fixing parts 101 to 105, the frame parts 111 to 114, and the connecting parts 121 to 124 can be formed from, for example, an active layer, a BOX (Buried Oxide) layer, and a support layer of an SOI substrate, and the thickness of each can be, for example, , about 400 μm to 600 μm.

センサチップ１１０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 110 has four detection blocks B 1 to B 4 . Furthermore, each detection block includes three sets of T-shaped beam structures in which piezoresistive elements, which are strain detection 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 point of force. Refers to the structure containing.

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１１０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 detection beam refers to a beam on which a piezoresistive element can be arranged, but the piezoresistive element does not necessarily need to be arranged thereon. In other words, the detection beam can detect force or moment by arranging a piezoresistive element, but the sensor chip 110 is a detection beam that is not used for detecting force or moment without arranging a piezoresistive element. It may have.

具体的には、検知ブロックＢ１は、Ｔ字型梁構造１３１Ｔ１、１３１Ｔ２および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および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および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および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, the sensing block B 1 comprises T-beam structures 131T 1 , 131T 2 and 131T 3 . The detection block B 2 also includes T-shaped beam structures 132T 1 , 132T 2 and 132T 3 . The detection block B 3 also includes T-shaped beam structures 133T 1 , 133T 2 and 133T 3 . The detection block B 4 also includes T-shaped beam structures 134T 1 , 134T 2 and 134T 3 . The beam structure will be explained in more detail below.

検知ブロックＢ１には、上面視において、枠部１１１の固定部１０１に近い側と、連結部１２１の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部１０１の固定部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、固定部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。 The detection block B 1 includes fixing parts 101 fixed at predetermined intervals so as to bridge the side of the frame part 111 near the fixed part 101 and the side of the connecting part 121 near the fixed part 105. A first detection beam 131a is provided parallel to the side on the portion 104 side. Further, a second detection beam 131b is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 131a and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 131a toward the fixed part 104 side. ing. The first detection beam 131a and the second detection beam 131b form a T-shaped beam structure 131T1 .

上面視において、枠部１１１の固定部１０４に近い側と、連結部１２４の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部１０４の固定部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、固定部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 a top view, parallel to the side of the fixing part 104 on the fixing part 101 side at a predetermined interval so as to bridge the side of the frame part 111 near the fixing part 104 and the side of the connecting part 124 near the fixing part 105. A first detection beam 131c is provided. Further, a second detection beam 131d is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 131c and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 131c toward the fixed part 101 side. ing. The first detection beam 131c and the second detection beam 131d form a T-shaped beam structure 131T2 .

上面視において、連結部１２１の固定部１０５に近い側と、連結部１２４の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部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 a top view, parallel to the side of the fixing part 105 on the frame part 111 side at a predetermined interval so as to bridge the side of the coupling part 121 near the fixing part 105 and the side of the coupling part 124 near the fixing part 105. A first detection beam 131e is provided. Further, a second detection beam 131f is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 131e and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 131e toward the frame portion 111. ing. The first detection beam 131e and the second detection 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および１３１Ｔ３と接続部１４１および力点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 connecting portion 141, and a point of emphasis 151 is provided on the lower surface side of the connecting portion 141. . The point of effort 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および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. It 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、上面視において、枠部１１２の固定部１０２に近い側と、連結部１２２の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部１０２の固定部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、固定部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 B 2 , fixing parts 102 are fixed at a predetermined interval so as to bridge the side of the frame part 112 near the fixing part 102 and the side of the connecting part 122 near the fixing part 105. A first detection beam 132a is provided parallel to the side on the portion 101 side. Further, a second detection beam 132b is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 132a and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 132a toward the fixed part 101 side. ing. The first detection beam 132a and the second detection beam 132b form a T-shaped beam structure 132T1 .

上面視において、枠部１１２の固定部１０１に近い側と、連結部１２１の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部１０１の固定部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、固定部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 a top view, parallel to the side of the fixing part 101 on the fixing part 102 side at a predetermined interval so as to bridge the side of the frame part 112 near the fixing part 101 and the side of the connecting part 121 near the fixing part 105. A first detection beam 132c is provided. Further, a second detection beam 132d is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 132c and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 132c toward the fixed part 102 side. ing. The first detection beam 132c and the second detection beam 132d form a T-shaped beam structure 132T2 .

上面視において、連結部１２２の固定部１０５に近い側と、連結部１２１の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部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 a top view, parallel to the side of the fixing part 105 on the frame part 112 side at a predetermined interval so as to bridge the side of the coupling part 122 near the fixing part 105 and the side of the coupling part 121 near the fixing part 105. A first detection beam 132e is provided. Further, a second detection beam 132f is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 132e and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 132e toward the frame portion 112. ing. The first detection beam 132e and the second detection 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および１３２Ｔ３と接続部１４２および力点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 connecting portion 142, and a point of emphasis 152 is provided on the lower surface side of the connecting portion 142. . The point of force 152 has, for example, a quadrangular prism shape. The T-shaped beam structures 132T 1 , 132T 2 and 132T 3 , the connection portion 142 and the force point 152 constitute a detection 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および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. It 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、上面視において、枠部１１３の固定部１０３に近い側と、連結部１２３の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部１０３の固定部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、固定部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 B 3 , fixing parts 103 are fixed at a predetermined interval so as to bridge the side of the frame part 113 near the fixing part 103 and the side of the connecting part 123 near the fixing part 105. A first detection beam 133a is provided parallel to the side on the portion 102 side. Further, a second detection beam 133b is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 133a and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 133a toward the fixed part 102 side. ing. The first detection beam 133a and the second detection beam 133b form a T-shaped beam structure 133T1 .

上面視において、枠部１１３の固定部１０２に近い側と、連結部１２２の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部１０２の固定部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、固定部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 a top view, parallel to the side of the fixing part 102 on the fixing part 103 side at a predetermined interval so as to bridge the side of the frame part 113 near the fixing part 102 and the side of the connecting part 122 near the fixing part 105. A first detection beam 133c is provided. Further, a second detection beam 133d is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 133c and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 133c toward the fixed part 103 side. ing. The first detection beam 133c and the second detection beam 133d form a T-shaped beam structure 133T2 .

上面視において、連結部１２３の固定部１０５に近い側と、連結部１２２の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部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 a top view, parallel to the side of the fixing part 105 on the frame part 113 side at a predetermined interval so as to bridge the side of the coupling part 123 near the fixing part 105 and the side of the coupling part 122 near the fixing part 105. A first detection beam 133e is provided. Further, a second detection beam 133f is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 133e and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 133e toward the frame portion 113. ing. The first detection beam 133e and the second detection 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および１３３Ｔ３と接続部１４３および力点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 connecting portion 143, and a point of emphasis 153 is provided on the lower surface side of the connecting 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および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 B 3 , 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. It 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、上面視において、枠部１１４の固定部１０４に近い側と、連結部１２４の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部１０４の固定部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、固定部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。 In the detection block B 4 , fixing parts 104 are fixed at predetermined intervals so as to bridge the side of the frame part 114 near the fixing part 104 and the side of the connecting part 124 near the fixing part 105. A first detection beam 134a is provided parallel to the side on the portion 103 side. Further, a second detection beam 134b is provided, one end of which is connected to the central portion of the first detection beam 134a in the longitudinal direction, and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 134a toward the fixed part 103. ing. The first detection beam 134a and the second detection beam 134b form a T-shaped beam structure 134T1 .

上面視において、枠部１１４の固定部１０３に近い側と、連結部１２３の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部１０３の固定部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、固定部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 a top view, parallel to the side of the fixing part 103 on the fixing part 104 side at a predetermined interval so as to bridge the side of the frame part 114 near the fixing part 103 and the side of the connecting part 123 near the fixing part 105. A first detection beam 134c is provided. Further, a second detection beam 134d is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 134c and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 134c toward the fixed part 104 side. ing. The first detection beam 134c and the second detection beam 134d form a T-shaped beam structure 134T2 .

上面視において、連結部１２４の固定部１０５に近い側と、連結部１２３の固定部１０５に近い側とを橋渡しするように、所定間隔を空けて固定部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 a top view, parallel to the side of the fixing part 105 on the frame part 114 side at a predetermined interval so as to bridge the side of the coupling part 124 near the fixing part 105 and the side of the coupling part 123 near the fixing part 105. A first detection beam 134e is provided. Further, a second detection beam 134f is provided, one end of which is connected to the longitudinal center of the first detection beam 134e and extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first detection beam 134e toward the frame portion 114. ing. The first detection beam 134e and the second detection 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および１３４Ｔ３と接続部１４４および力点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 connecting portion 144, and a point of emphasis 154 is provided on the lower surface side of the connecting 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 connection portion 144 and the force point 154 constitute a detection 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および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. It is. The thickness of each detection beam of the detection block B 4 can be, for example, about 30 μm to 50 μm.

このように、センサチップ１１０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、固定部１０１～１０４のうちの隣接する固定部と、隣接する固定部に連結する枠部および連結部と、固定部１０５と、に囲まれた領域に配置されている。上面視において、各々の検知ブロックは、例えば、センサチップ１１０の中心に対して点対称に配置することができる。 In this way, the sensor chip 110 has four detection blocks (detection blocks B 1 to B 4 ). Each detection block is arranged in an area surrounded by an adjacent fixed part among the fixed parts 101 to 104, a frame part and a connecting part connected to the adjacent fixed part, and a fixed part 105. There is. In a top view, each detection block can be arranged point-symmetrically with respect to the center of the sensor chip 110, 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、上面視において、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、接続部と固定部１０５との間に配置されている。 Furthermore, each detection block includes three sets of T-shaped beam structures. In each detection block, the three sets of T-shaped beam structures are two sets of T-shaped beam structures in which the first detection beams are arranged in parallel with the connecting part in between, and two sets of T-shaped beam structures when viewed from above. a set of T-beam structures including a second sensing beam of the beam structure and a first sensing beam disposed in parallel. A pair of first detection beams having a T-shaped beam structure are arranged between the connecting portion and the fixing portion 105.

例えば、検知ブロックＢ１では、３組のＴ字型梁構造は、上面視において、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および１３１Ｔ２と、Ｔ字型梁構造１３１Ｔ１および１３１Ｔ２の第２検知用梁１３１ｂおよび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と固定部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 in which the first detection beam 131a and the first detection beam 131c are arranged in parallel with the connection part 141 in between, when viewed from above. A T-shaped beam structure 131T including shaped beam structures 131T 1 and 131T 2 and a first detection beam 131e arranged in parallel with the second detection beams 131b and 131d of the T-shaped beam structures 131T 1 and 131T 2 . 3 . The first detection beam 131e of the T-shaped beam structure 131T3 is arranged between the connecting portion 141 and the fixing portion 105. 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層およ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、固定部１０１～１０５の下面と略面一である。 The force points 151 to 154 are locations to which an external force is applied, and can be formed from, for example, the BOX layer and support layer of the SOI substrate. The lower surfaces of the points of force 151 to 154 are substantially flush with the lower surfaces of the fixing parts 101 to 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軸の分離性がよ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 it is possible to realize a sensor with good six-axis separability. The number of force points is the same as the number of displacement input points of the strain-generating bodies to be combined.

なお、センサチップ１１０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曲率を有することが好ましい。 Note that in the sensor chip 110, from the viewpoint of suppressing stress concentration, it is preferable that a portion forming an internal angle has a curvature.

センサチップ１１０の固定部１０１～１０５は、非可動部である第１接触部２１２，２１４，２１６に接触する。力点１５１～１５４は、可動部である第２接触部４１２，４１４に接触する。但し、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１１０の固定部１０１～１０５は、力覚センサ装置の可動部に接触し、力点１５１～１５４は、力覚センサ装置の非可動部に接触してもよい。 Fixed parts 101 to 105 of sensor chip 110 contact first contact parts 212, 214, and 216, which are non-movable parts. The points of effort 151 to 154 contact second contact parts 412 and 414, which are movable parts. However, even if the relationship between movable and non-movable is reversed, it still functions as a force sensor device. That is, the fixed parts 101 to 105 of the sensor chip 110 may contact the movable part of the force sensor device, and the points of force 151 to 154 may contact the non-movable part of the force sensor device.

力覚センサ装置１では、受力部２４０が力を受けると、その力が受力部２４０からセンサチップ実装部２２０に伝達される。センサチップ実装部２２０は、受力部２４０から力を受けて、僅かに変形する。力の向きおよび大きさによって、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６の変位が異なる。センサチップ１１０は、第２接触部４１２，４１４に対する複数の第１接触部２１２，２１４，２１６の変位を検出することにより、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘ、Ｙ軸周りのモーメントＭｙおよびＺ軸周りのモーメントＭｚを検出できる。 In the force sensor device 1, when the force receiving section 240 receives a force, the force is transmitted from the force receiving section 240 to the sensor chip mounting section 220. The sensor chip mounting section 220 receives force from the force receiving section 240 and deforms slightly. The displacement of the plurality of first contact parts 212, 214, 216 differs depending on the direction and magnitude of the force. The sensor chip 110 detects the displacement of the plurality of first contact parts 212, 214, 216 with respect to the second contact parts 412, 414, thereby controlling the force Fx in the X-axis direction, the force Fy in the Y-axis direction, and the force Fy in the Z-axis direction. A force Fz, a moment Mx around the X axis, a moment My around the Y axis, and a moment Mz around the Z axis can be detected.

＜第１接触部と第２接触部との位置合わせ例＞
力覚センサ装置１では、センサチップ１１０は、第１部材２００における第１接触部２１２，２１４，２１６と、第２部材４００における第２接触部４１２，４１４と、に接触して実装される。この場合に、第１接触部２１２，２１４，２１６と、第２接触部４１２，４１４と、の間で、Ｚ軸方向における位置である高さが相対的にずれていると、ずれに応じて力覚センサ装置１による検出精度が低下する場合がある。例えば、上記ずれを低減するために、第１部材２００と第２部材４００とを接合した後に、第１接触部２１２，２１４，２１６および第２接触部４１２，４１４それぞれの表面を、切削または研削等により機械加工して高さを合わせると、機械加工のために時間およびコストがかかる。この結果、力覚センサ装置１の製造効率が低下する場合があった。 <Example of positioning between the first contact part and the second contact part>
In the force sensor device 1, the sensor chip 110 is mounted in contact with the first contact portions 212, 214, 216 on the first member 200 and the second contact portions 412, 414 on the second member 400. In this case, if there is a relative deviation in height, which is the position in the Z-axis direction, between the first contact parts 212, 214, 216 and the second contact parts 412, 414, The detection accuracy of the force sensor device 1 may decrease. For example, in order to reduce the above-mentioned deviation, after joining the first member 200 and the second member 400, the surfaces of the first contact parts 212, 214, 216 and the second contact parts 412, 414 are cut or ground. If the height is adjusted by machining, etc., the machining process will take time and cost. As a result, the manufacturing efficiency of the force sensor device 1 may be reduced.

本実施形態では、支持部４２０は、第２部材４００を高さ方向に移動可能にする高さ調整部４６８を含む。高さ調整部４６８により、第２部材４００を高さ方向に移動させることにより、機械加工等を行うことなく、第１接触部２１２，２１４，２１６と、第２接触部４１２，４１４と、の高さを合わせることができる。これにより、第１部材２００および第２部材４００ごとの接触部の位置合わせを効率的に行うことができる。以下、第１接触部２１２，２１４，２１６と、第２接触部４１２，４１４と、の位置合わせのための構成、並びに位置合わせ工程を含む力覚センサ装置１の製造方法について詳細に説明する。 In this embodiment, the support section 420 includes a height adjustment section 468 that allows the second member 400 to move in the height direction. By moving the second member 400 in the height direction using the height adjustment section 468, the first contact sections 212, 214, 216 and the second contact sections 412, 414 can be adjusted without machining or the like. You can adjust the height. Thereby, the positioning of the contact portions of each of the first member 200 and the second member 400 can be efficiently performed. Hereinafter, a structure for positioning the first contact parts 212, 214, 216 and the second contact parts 412, 414, and a method of manufacturing the force sensor device 1 including the positioning process will be described in detail.

＜位置合わせ治具の一例＞
本実施形態では、位置合わせ治具を用いて、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６と、複数の第２接触部４１２，４１４と、の位置合わせを行う。図９～図１１は、位置合わせ治具５０の構成の一例を示す図である。図９はネジ治具５１、図１０はピン治具５２、図１１は板治具５３のそれぞれの構成の一例を示している。図９から図１１に示すように、位置合わせ治具５０は、ネジ治具５１と、２つのピン治具５２と、板治具５３と、を含む。 <Example of positioning jig>
In this embodiment, the plurality of first contact parts 212, 214, 216 and the plurality of second contact parts 412, 414 are aligned using a positioning jig. 9 to 11 are diagrams showing an example of the configuration of the positioning jig 50. 9 shows an example of the structure of the screw jig 51, FIG. 10 shows an example of the structure of the pin jig 52, and FIG. 11 shows an example of the structure of the plate jig 53. As shown in FIGS. 9 to 11, the alignment jig 50 includes a screw jig 51, two pin jigs 52, and a plate jig 53.

図９に示すように、ネジ治具５１は、ネジ頭部５１１と、外ネジ部５１２と、を有する。ネジ治具５１は、円筒状の形状を有する。外ネジ部５１２の外側面にはネジが形成されている。ネジ頭部５１１は、外ネジ部５１２の直径よりも大きく形成されており、ネジの頭部として機能する。ネジ治具５１の材質には特段の制限はなく、金属材料等を適用できる。 As shown in FIG. 9, the screw jig 51 includes a screw head 511 and an external threaded portion 512. The screw jig 51 has a cylindrical shape. A thread is formed on the outer surface of the outer threaded portion 512. The screw head 511 is formed larger in diameter than the external threaded portion 512, and functions as the head of the screw. There are no particular restrictions on the material of the screw jig 51, and metal materials or the like can be used.

図１０に示すように、ピン治具５２は、ピン頭部５２１と、ピン部５２２と、を有する。ピン治具５２は、円柱状の形状を有する。ピン部５２２は、位置調整部４２３に挿入され、嵌合することにより、高さ方向と直交する方向における位置決めが可能に形成されている。ピン頭部５２１は、ピン部５２２の直径よりも大きく形成されており、ピンの頭部として機能する。ピン治具５２の材質は、位置決めに使用する観点では、金属材料等の硬質な材料が好ましい。 As shown in FIG. 10, the pin jig 52 includes a pin head 521 and a pin portion 522. The pin jig 52 has a cylindrical shape. The pin portion 522 is inserted into the position adjustment portion 423 and fitted to allow positioning in a direction perpendicular to the height direction. The pin head 521 is formed larger in diameter than the pin portion 522, and functions as the head of the pin. The material of the pin jig 52 is preferably a hard material such as a metal material from the viewpoint of use for positioning.

図１１に示すように、板治具５３は、第１孔５３１と、２つの第２孔５３２と、を有する。第１孔５３１は、ネジ治具５１の外ネジ部５１２が挿入される貫通孔である。２つの第２孔５３２は、２つのピン治具５２が挿入される貫通孔である。 As shown in FIG. 11, the plate jig 53 has a first hole 531 and two second holes 532. The first hole 531 is a through hole into which the external threaded portion 512 of the screw jig 51 is inserted. The two second holes 532 are through holes into which the two pin jigs 52 are inserted.

＜力覚センサ装置１の製造方法の一例＞
力覚センサ装置１の製造方法は、（Ａ）第２部材４００を高さ方向に移動させる工程と、（Ｂ）移動後の第２部材４００を第１部材２００上に載置する工程と、（Ｃ）高さ方向と直交する方向における第１部材２００と第２部材４００との相対位置を合わせる工程と、を含む。また、力覚センサ装置１の製造方法は、（Ｄ）第１部材２００と第２部材４００とを接合する工程と、（Ｅ）第１部材２００および第２部材４００上にセンサチップ１１０を載置する工程と、を含む。以下、図１２～図１８を参照して、以下、各工程について詳細に説明する。 <Example of manufacturing method of force sensor device 1>
The method for manufacturing the force sensor device 1 includes: (A) moving the second member 400 in the height direction; (B) placing the moved second member 400 on the first member 200; (C) A step of aligning the relative positions of the first member 200 and the second member 400 in a direction perpendicular to the height direction. The method for manufacturing the force sensor device 1 also includes (D) a step of joining the first member 200 and the second member 400, and (E) mounting the sensor chip 110 on the first member 200 and the second member 400. and a step of placing it thereon. Each step will be described in detail below with reference to FIGS. 12 to 18.

図１２は、第２部材４００への板治具５３およびネジ治具５１の取り付けの一例を示す斜視図である。図１３は、第２部材４００の高さ方向への移動を示すネジ治具５１周辺の拡大斜視図である。図１４は、第２部材４００の第１部材２００への載置の一例を示す斜視図である。図１５は、第１部材２００と第２部材４００の高さが合う様子の一例を示す図である。図１６は、ピン治具５２の取り付けの一例を示す斜視図である。図１７は、ピン治具５２を取り付け後の状態の一例を示す斜視図である。図１８は、位置合わせ治具５０が設けられた力覚センサ装置１の状態の一例を示す上面図である。図１９は、図１８におけるXIX－XIX線に沿った断面図である。 FIG. 12 is a perspective view showing an example of attaching the plate jig 53 and the screw jig 51 to the second member 400. FIG. 13 is an enlarged perspective view of the vicinity of the screw jig 51 showing movement of the second member 400 in the height direction. FIG. 14 is a perspective view showing an example of how the second member 400 is placed on the first member 200. FIG. 15 is a diagram showing an example of how the heights of the first member 200 and the second member 400 match. FIG. 16 is a perspective view showing an example of how the pin jig 52 is attached. FIG. 17 is a perspective view showing an example of the state after the pin jig 52 is attached. FIG. 18 is a top view showing an example of the state of the force sensor device 1 provided with the alignment jig 50. FIG. 19 is a sectional view taken along the line XIX-XIX in FIG. 18.

（Ａ）第２部材４００を高さ方向に移動させる工程
まず、高さ調整部４６８により、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６と、複数の第２接触部４１２，４１４の高さが合うように、第１部材２００に対して第２部材４００を高さ方向に相対移動させる。図１２は、第２部材４００の支持部４２０に対して、ネジ治具５１および板治具５３が取り付けられる前の状態を示している。図１３は、図１２の状態からネジ治具５１および板治具５３に近づけられ、ネジ治具５１の外ネジ部５１２が高さ調整部４６８の内ネジ部４２１に結合した状態を示している。 (A) Step of moving the second member 400 in the height direction First, the height adjusting section 468 adjusts the heights of the plurality of first contact parts 212, 214, 216 and the plurality of second contact parts 412, 414. The second member 400 is moved relative to the first member 200 in the height direction so that the second member 400 is aligned with the first member 200. FIG. 12 shows a state before the screw jig 51 and plate jig 53 are attached to the support portion 420 of the second member 400. FIG. 13 shows a state in which the screw jig 51 and the plate jig 53 are brought closer to each other from the state shown in FIG. .

ネジ治具５１を締めるように回転させると、外ネジ部５１２と内ネジ部４２１との結合が進むことより、第２部材４００が高さ方向に移動する。ネジ治具５１のネジ頭部５１１と複数の第２接触部４１２，４１４との間に位置する板治具５３の下面５３３が、複数の第２接触部４１２，４１４に突き当たった際に、ネジ治具５１の回転を停止し、第２部材４００の移動を停止させる。これにより、複数の第２接触部４１２，４１４の高さと、板治具５３の下面５３３の高さと、がほぼ一致した状態になる。 When the screw jig 51 is rotated to tighten, the connection between the outer threaded portion 512 and the inner threaded portion 421 progresses, and the second member 400 moves in the height direction. When the lower surface 533 of the plate jig 53 located between the screw head 511 of the screw jig 51 and the plurality of second contact parts 412, 414 hits the plurality of second contact parts 412, 414, the screw The rotation of the jig 51 is stopped, and the movement of the second member 400 is stopped. Thereby, the heights of the plurality of second contact portions 412, 414 and the height of the lower surface 533 of the plate jig 53 are brought into a state where they almost match.

（Ｂ）移動後の第２部材４００を第１部材２００上に載置する工程
次に、板治具５３の下面５３３が複数の第２接触部４１２，４１４に突き当たった状態の第２部材４００および位置合わせ治具５０を、一体にして第１部材２００の上に載置する。図１４および図１５に示すように、第２部材４００および位置合わせ治具５０を第１部材２００の上に載置することにより、板治具５３の下面５３３が複数の第１接触部２１２，２１４，２１６に突き当たる。これにより、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６の高さと、板治具５３の下面５３３の高さと、がほぼ一致した状態になる。この結果、板治具５３の下面５３３を基準にして、特段の調整を行うことなく、複数の第２接触部４１２，４１４の高さと、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６の高さと、を合わせることができる。 (B) Step of placing the second member 400 after movement on the first member 200 Next, the second member 400 is placed in a state where the lower surface 533 of the plate jig 53 is in contact with the plurality of second contact portions 412 and 414. and the alignment jig 50 are placed integrally on the first member 200. As shown in FIGS. 14 and 15, by placing the second member 400 and the alignment jig 50 on the first member 200, the lower surface 533 of the plate jig 53 is connected to the plurality of first contact portions 212, I hit 214 and 216. As a result, the heights of the plurality of first contact portions 212, 214, 216 and the height of the lower surface 533 of the plate jig 53 are brought into a state in which they almost match. As a result, the heights of the plurality of second contact parts 412, 414 and the heights of the plurality of first contact parts 212, 214, 216 can be adjusted without making any special adjustment based on the lower surface 533 of the plate jig 53. , can be combined.

複数の第１接触部２１２，２１４，２１６および複数の第２接触部４１２，４１４が板治具５３の下面５３３に接触する接触点の数は最小３点あれば、第２部材４００および位置合わせ治具５０を第１部材２００の上に載置できる。従って、残りの第１接触部および第２接触部は、必ずしも板治具５３の下面５３３に接触しない場合がある。下面５３３に接触しない第１接触部および第２接触部は、位置合わせ治具５０とセンサチップ１１０を置き換えた際に、センサチップ１１０の底面１１０ａにも接触しないため、力覚センサ装置１に検出精度が低下する。このため、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６および複数の第２接触部４１２，４１４それぞれの高さと、下面５３３の高さと、の間の差が所定の範囲内に収まるように、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６および複数の第２接触部４１２，４１４に対して加工公差を設定しておくことが好ましい。加工公差は、例えば３０μｍ以下にすることができる。このような加工公差の設定により、下面５３３に接触しない第１接触部および第２接触部があった場合にも、位置合わせ治具５０を用いて製造される力覚センサ装置１の検出精度低下を抑制することができる。 If the number of contact points where the plurality of first contact parts 212, 214, 216 and the plurality of second contact parts 412, 414 contact the lower surface 533 of the plate jig 53 is at least three, then the second member 400 and the alignment The jig 50 can be placed on the first member 200. Therefore, the remaining first contact portion and second contact portion may not necessarily contact the lower surface 533 of the plate jig 53. The first contact portion and the second contact portion that do not contact the bottom surface 533 do not contact the bottom surface 110a of the sensor chip 110 when the positioning jig 50 and the sensor chip 110 are replaced, so that they are not detected by the force sensor device 1. Accuracy decreases. For this reason, the plurality of first contact parts 212, 214, 216 and the plurality of second contact parts 412, 414 are arranged so that the difference between the height of each of the plurality of contact parts 212, 214, 216 and the height of the lower surface 533 falls within a predetermined range. Preferably, machining tolerances are set for the first contact portions 212, 214, 216 and the plurality of second contact portions 412, 414. The processing tolerance can be, for example, 30 μm or less. Due to the setting of such processing tolerances, the detection accuracy of the force sensor device 1 manufactured using the alignment jig 50 is reduced even if there are a first contact portion and a second contact portion that do not contact the lower surface 533. can be suppressed.

（Ｃ）高さ方向と直交する方向における第１部材２００と第２部材４００との相対位置を合わせる工程
次に、上記（Ｂ）の載置する工程の後に、位置調整部４２３により、高さ方向と直交する方向における複数の第１接触部２１２，２１４，２１６と複数の第２接触部４１２，４１４との相対位置を合わせる。 (C) Step of aligning the relative positions of the first member 200 and the second member 400 in the direction orthogonal to the height direction Next, after the mounting step of (B) above, the position adjustment unit 423 adjusts the height. The relative positions of the plurality of first contact parts 212, 214, 216 and the plurality of second contact parts 412, 414 in the direction orthogonal to the direction are adjusted.

図１６および図１７に示すように、第２部材４００が第１部材２００上に載置された２つのピン治具５２が、板治具５３の２つの第２孔５３２を通って、図５に示した２つの位置調整部４２３および２つの孔部２２３に対をなして挿入される。２つのピン治具５２が２つの位置調整部４２３および２つの孔部２２３に対をなして嵌合することにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向における、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６と複数の第２接触部４１２，４１４との相対位置が合わせられる。 As shown in FIGS. 16 and 17, the two pin jigs 52 in which the second member 400 is placed on the first member 200 pass through the two second holes 532 of the plate jig 53. They are inserted in pairs into the two position adjustment parts 423 and the two holes 223 shown in FIG. By fitting the two pin jigs 52 into the two position adjustment parts 423 and the two holes 223 in pairs, the plurality of first contact parts 212, 214, 216 in the X-axis direction and the Y-axis direction and the plurality of second contact portions 412, 414 are aligned relative to each other.

図１８および図１９は、力覚センサ装置１に位置合わせ治具５０が設けられた状態を示している。なお、図１８および図１９では、力覚センサ装置１にセンサチップ１１０が設けられておらず、センサチップ１１０が設けられる位置に位置合わせ治具５０が設けられた状態を示している。 18 and 19 show a state in which the force sensor device 1 is provided with the positioning jig 50. Note that FIGS. 18 and 19 show a state in which the force sensor device 1 is not provided with the sensor chip 110, and the positioning jig 50 is provided at the position where the sensor chip 110 is provided.

（Ｄ）第１部材２００と第２部材４００とを接合する工程
次に、上記の（Ｃ）の相対位置を合わせる工程の後に、第１部材２００と第２部材４００とを接合する。例えば、複数の接合部４４２，４４４を溶接することにより、第１部材２００と第２部材４００とが接合される。接合は、押圧治具等を用いてネジ治具５１を下方に押圧することにより、第１部材２００と第２部材４００との間で位置ずれが生じない状態において行われることが好ましい。第１部材２００と第２部材４００との接合方式は、溶接に限らず、レーザー溶着、接着部材を用いた接着等の他の接合方法であってもよい。 (D) Step of joining the first member 200 and the second member 400 Next, after the step of aligning the relative positions in (C) above, the first member 200 and the second member 400 are joined. For example, the first member 200 and the second member 400 are joined by welding the plurality of joint parts 442 and 444. It is preferable that the joining be performed in a state where no positional deviation occurs between the first member 200 and the second member 400 by pressing the screw jig 51 downward using a pressing jig or the like. The method of joining the first member 200 and the second member 400 is not limited to welding, but may be other joining methods such as laser welding or adhesion using an adhesive member.

（Ｅ）第１部材２００および第２部材４００の上にセンサチップ１１０を載置する工程
次に、上記（Ｄ）の接合する工程の後に、ネジ治具５１を緩めるように回転させ、位置合わせ治具５０を第２部材４００から取り外し、センサチップ実装部２２０が上方に露出された状態にする。その後、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６に固定部１０１～１０４が接触し、複数の第２接触部４１２，４１４に力点１５１～１５４が接触するように、第１部材２００および第２部材４００の上にセンサチップ１１０を載置する。その後、センサチップ１１０は、第１部材２００および第２部材４００上に固定される。 (E) Step of placing the sensor chip 110 on the first member 200 and the second member 400 Next, after the joining step of (D) above, the screw jig 51 is rotated to loosen it, and the positioning is adjusted. The jig 50 is removed from the second member 400, leaving the sensor chip mounting section 220 exposed upward. Thereafter, the first member 200 and the second The sensor chip 110 is placed on the member 400. Thereafter, the sensor chip 110 is fixed onto the first member 200 and the second member 400.

以上のようにして、力覚センサ装置１を製造することができる。 The force sensor device 1 can be manufactured as described above.

＜力覚センサ装置１の作用効果＞
以上説明したように、力覚センサ装置１は、複数の軸方向の少なくとも１つにおける変位を検出するセンサチップ１１０と、センサチップ１１０の固定部１０１～１０４に接触する複数の第１接触部２１２，２１４を含む第１部材２００と、センサチップ１１０の力点１５１～１５４に接触する複数の第２接触部４１２，４１４と、複数の第２接触部４１２，４１４を支持する支持部４２０と、を含む第２部材４００と、を備える。支持部４２０は、第２部材４００を高さ方向に移動可能にする高さ調整部４６８を含む。 <Effects of force sensor device 1>
As described above, the force sensor device 1 includes a sensor chip 110 that detects displacement in at least one of a plurality of axial directions, and a plurality of first contact parts 212 that contact the fixed parts 101 to 104 of the sensor chip 110. . and a second member 400 including the second member 400 . The support section 420 includes a height adjustment section 468 that allows the second member 400 to move in the height direction.

高さ調整部４６８により、第２部材４００を高さ方向に移動させることにより、機械加工等を行うことなく、第１接触部２１２，２１４，２１６と、第２接触部４１２，４１４と、の高さを合わせることができる。これにより、第１部材２００および第２部材４００ごとの接触部の先端の位置合わせを効率的に行うことができる。そして、力覚センサ装置１の製造効率を向上させることができる。 By moving the second member 400 in the height direction using the height adjustment section 468, the first contact sections 212, 214, 216 and the second contact sections 412, 414 can be adjusted without machining or the like. You can adjust the height. Thereby, the positions of the tips of the contact portions of each of the first member 200 and the second member 400 can be efficiently aligned. In addition, the manufacturing efficiency of the force sensor device 1 can be improved.

高さ調整部４６８は、複数の第１接触部２１２，２１４，２１６のうちの１つである第１接触部２１２を挿入する貫通孔を有し、高さ調整部４６８の貫通孔は、内側面の少なくとも一部に内ネジ部４２１が形成されていてもよい。例えば、ネジ治具５１を締めるように回転させると、ネジ治具５１の外ネジ部５１２と、高さ調整部４６８の内ネジ部４２１との結合が進むことより、第２部材４００を高さ方向に移動させることができるからである。 The height adjustment section 468 has a through hole into which the first contact section 212, which is one of the plurality of first contact sections 212, 214, and 216, is inserted. An internal threaded portion 421 may be formed on at least a portion of the side surface. For example, when the screw jig 51 is rotated to tighten, the connection between the external thread part 512 of the screw jig 51 and the internal thread part 421 of the height adjustment part 468 progresses, so that the second member 400 can be adjusted in height. This is because it can be moved in the direction.

支持部４２０は、高さ方向と直交する方向における複数の第１接触部２１２，２１４，２１６と第２接触部４１２，４１４との相対位置を合わせる位置調整部４２３をさらに含んでもよい。これにより、高さ方向だけでなく、高さ方向に直交する方向においても複数の第１接触部２１２，２１４，２１６と第２接触部４１２，４１４との相対位置を効率的に合わせることができるからである。 The support section 420 may further include a position adjustment section 423 that adjusts the relative positions of the plurality of first contact sections 212, 214, 216 and the second contact sections 412, 414 in a direction perpendicular to the height direction. Thereby, the relative positions of the plurality of first contact parts 212, 214, 216 and second contact parts 412, 414 can be efficiently matched not only in the height direction but also in the direction orthogonal to the height direction. It is from.

＜変形例＞
図２０は、変形例に係る高さ調整部４６８ａの構成の一例を示す図である。図２０に示すように、第２部材４００における支持部４２０ａは、高さ調整部４６８ａを含む。高さ調整部４６８ａは、磁性材料を含んで構成されている。 <Modified example>
FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the configuration of a height adjustment section 468a according to a modification. As shown in FIG. 20, the support section 420a in the second member 400 includes a height adjustment section 468a. The height adjustment section 468a is configured to include a magnetic material.

一方、位置合わせ治具５０ａは、板治具５３ａを有する。板治具５３ａは、磁性材料の磁性によって吸着可能な材料を含んで構成されている。板治具５３ａの材料には、例えば、鉄またはステンレス鋼等を用いることができる。 On the other hand, the alignment jig 50a includes a plate jig 53a. The plate jig 53a is configured to include a material that can be attracted by the magnetism of a magnetic material. For example, iron or stainless steel can be used as the material for the plate jig 53a.

高さ調整部４６８ａが、その磁性により板治具５３ａを吸着することにより、支持部４２０ａは、第２部材４００を高さ方向に移動可能にする。このような構成によっても、第１実施形態と同じ作用効果を得ることができる。また、第１実施形態と比較して、ネジ治具５１等が不要になるため。位置合わせ治具の構成を簡略化することができる。なお、磁性材料を含む高さ調整部４６８ａは、支持部４２０ａの一部を構成するものであってもよいし、支持部４２０ａ全体を構成するものであってもよい。 When the height adjustment part 468a attracts the plate jig 53a with its magnetism, the support part 420a allows the second member 400 to move in the height direction. Even with such a configuration, the same effects as in the first embodiment can be obtained. Also, compared to the first embodiment, the screw jig 51 and the like are not required. The configuration of the alignment jig can be simplified. Note that the height adjustment section 468a containing a magnetic material may constitute a part of the support section 420a, or may constitute the entire support section 420a.

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の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、上述した実施の形態に種々の変形および置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments have been described in detail above, they are not limited to the embodiments described above, and various modifications and substitutions can be made to the embodiments described above without departing from the scope of the claims. can be added.

１・・・力覚センサ装置、１０・・・中心、２０・・・起歪体、５０・・・位置合わせ治具、５１・・・ネジ治具、５２・・・ピン治具、５３、５３ａ・・・板治具、１０１～１０５・・・固定部、１１０・・・センサチップ、１１０ａ・・・底面、１５１～１５４・・・力点、２００・・・第１部材、２１２，２１４，２１６・・・第１接触部、２２０・・・センサチップ実装部、２２２・・・底部、２２３・・・孔部、２２４・・・壁部、２３０・・・筒部、２４０・・・受力部、４１２，４１４・・・第２接触部、４２０、４２０ａ・・・支持部、４２１・・・内ネジ部、４２２・・・リング部、４２３・・・位置調整部、４３２，４３４・・・梁部、４３２ａ，４３４ａ・・・第１部分、４３２ｂ，４３４ｂ・・・第２部分、４４２，４４４・・・接合部、４６２，４６４・・・アーム、４６２ａ，４６４ａ・・・第１部分、４６２ｂ，４６４ｂ・・・第２部分、４６８・・・高さ調整部、５１１・・・ネジ頭部、５１２・・・外ネジ部、５２１・・・ピン頭部、５２２・・・ピン部、５３１・・・第１孔、５３２・・・第２孔、５３３・・・下面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Force sensor device, 10... Center, 20... Flexible body, 50... Positioning jig, 51... Screw jig, 52... Pin jig, 53, 53a...Plate jig, 101-105...Fixing part, 110...Sensor chip, 110a...Bottom surface, 151-154...Point of force, 200...First member, 212, 214, 216... First contact part, 220... Sensor chip mounting part, 222... Bottom, 223... Hole, 224... Wall, 230... Cylindrical part, 240... Receptacle Force part, 412, 414... Second contact part, 420, 420a... Support part, 421... Internal thread part, 422... Ring part, 423... Position adjustment part, 432, 434... ...Beam portion, 432a, 434a...First portion, 432b, 434b...Second portion, 442,444...Joint portion, 462,464...Arm, 462a, 464a...First portion Part, 462b, 464b... Second part, 468... Height adjustment part, 511... Screw head, 512... External thread part, 521... Pin head, 522... Pin Part, 531...first hole, 532...second hole, 533...bottom surface

Claims (5)

複数の軸方向の少なくとも１つにおける変位を検出するセンサチップと、
前記センサチップの固定部に接触する複数の第１接触部を含む第１部材と、
前記センサチップの力点に接触する複数の第２接触部と、前記複数の第２接触部を支持する支持部と、を含む第２部材と、を備え、
前記支持部は、前記第２部材を高さ方向に移動可能にする高さ調整部を含む、力覚センサ装置。 a sensor chip that detects displacement in at least one of a plurality of axial directions;
a first member including a plurality of first contact parts that contact the fixing part of the sensor chip;
a second member including a plurality of second contact parts that contact the force point of the sensor chip, and a support part that supports the plurality of second contact parts;
The support section includes a height adjustment section that allows the second member to move in a height direction. 前記高さ調整部は、前記複数の第１接触部のうちの１つを挿入する貫通孔を含み、
前記貫通孔は、内側面の少なくとも一部にネジ部が形成されている、請求項１に記載の力覚センサ装置。 The height adjustment part includes a through hole into which one of the plurality of first contact parts is inserted,
The force sensor device according to claim 1, wherein the through hole has a threaded portion formed on at least a portion of the inner surface. 前記高さ調整部は、磁性材料を含む、請求項１に記載の力覚センサ装置。 The force sensor device according to claim 1, wherein the height adjustment section includes a magnetic material. 前記支持部は、前記高さ方向と直交する方向における前記第１接触部と前記第２接触部との相対位置を合わせる位置調整部をさらに含む、請求項１または請求項２に記載の力覚センサ装置。 The force sense according to claim 1 or 2, wherein the support section further includes a position adjustment section that adjusts the relative positions of the first contact section and the second contact section in a direction perpendicular to the height direction. sensor device. 複数の軸方向の少なくとも１つにおける変位を検出するセンサチップと、
前記センサチップの固定部に接触する複数の第１接触部を含む第１部材と、
前記センサチップの力点に接触する複数の第２接触部と、前記複数の第２接触部を支持する支持部と、を含む第２部材と、を備える、力覚センサ装置の製造方法であって、
高さ調整部により、前記第１接触部と前記第２接触部の高さが合うように、前記第２部材を高さ方向に移動させる工程と、
前記移動させる工程の後に、前記第１部材と前記第２部材とを接合する工程と、
前記接合する工程の後に、前記複数の第１接触部に前記固定部が接触し、前記複数の第２接触部に前記力点が接触するように、前記第１部材および前記第２部材の上に前記センサチップを載置する工程と、を含む、力覚センサ装置の製造方法。 a sensor chip that detects displacement in at least one of a plurality of axial directions;
a first member including a plurality of first contact parts that contact the fixing part of the sensor chip;
A method for manufacturing a force sensor device, comprising: a second member including a plurality of second contact portions that contact a force point of the sensor chip; and a support portion that supports the plurality of second contact portions. ,
a step of moving the second member in the height direction by a height adjustment unit so that the heights of the first contact portion and the second contact portion match;
a step of joining the first member and the second member after the moving step;
After the joining step, the fixing part is placed on the first member and the second member so that the fixing part contacts the plurality of first contact parts and the point of force contacts the plurality of second contact parts. A method for manufacturing a force sensor device, including the step of mounting the sensor chip.
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