JP5764428B2 - Force detection device - Google Patents

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Description

本発明は、力やモーメントを検出する力検出装置に関し、特に入力状態に応じた静電容量の変化に基づいて力を検出する力検出装置に関する。 The present invention relates to a force sensor for detecting a force or moment about the force detecting device for detecting a force in particular based on a change in capacitance corresponding to the input state.

従来、携帯電話やゲーム機等の電子機器に組み込まれる入力装置や、ロボットの制御に用いられる力覚センサや触覚センサとして、各種の力検出装置が使用されている。 Conventionally, an input device or incorporated in electronic devices such as mobile phones and game machines, as a force sensor or a tactile sensor used for controlling the robot, the various force detection device is used. このような力検出装置の一種として、固定電極と可動電極の間における静電容量の変化によって力を検出する静電容量式の力検出装置がある(例えば、特許文献1または2参照)。 One type of such a force detection device, there is a capacitance-type force detector for detecting a force by a change in capacitance between the stationary electrode and the movable electrode (e.g., see Patent Document 1 or 2).

近年では、携帯電話や携帯ゲーム機が幅広く普及すると共に、一層の小型化および複雑化を遂げており、入力装置として組み込まれる力検出装置に対しても、コストダウンと共にさらなる小型化・薄型化が求められている。 In recent years, along with mobile phones and portable game machines spread widely, has made more compact and complicated, even for the force detection device is incorporated as an input device, further smaller and thinner with cost It has been demanded. また、ロボットの分野においては、高精度な制御を行ってロボットの汎用性を高めるべく、多数の力検出装置が従来以上に様々な部位に力覚センサとして配置されるようになっており、特にハンド部に配置される触覚センサとして使用される力検出装置については、より高性能且つ小型化・薄型化されたものが望まれている。 Further, in the field of robots, to increase the versatility of the robot by performing high-precision control, and so a number of force sensor is arranged as a force sensor at various sites than before, in particular for force detection device used as a tactile sensor disposed in the hand unit, it is desired those higher performance and smaller and thinner.

特開2005−38623号公報 JP 2005-38623 JP 特開2004−354049号公報 JP 2004-354049 JP

このような力検出センサは、三次元座標におけるx、y、zの各方向の力(分力)を検出可能に構成されているものが汎用性の観点からは望ましい。 Such force detecting sensors, x in the three-dimensional coordinates, y, which is detectably configure each force of z (component force) is desirable from the viewpoint of versatility. しかしながら、一般的に入力装置として使用される力検出装置は、上記特許文献1に記載されているように、所定の面に対する垂直方向(z方向)の押し込み位置によって水平方向(x、y方向)の操作方向を指示するように構成されており、x、y、z方向の力をそれぞれ検出するようには構成されていないため、汎用性に乏しいという問題があった。 However, the force detection device is used as a general input device, as described in Patent Document 1, the horizontal direction by the push-in position in the vertical direction (z-direction) with respect to a predetermined plane (x, y-direction) is configured to instruct the operating direction, x, y, since the z-direction of force have not been configured to detect respectively, there is a problem of poor versatility.

一方、上記特許文献2に記載されているように、x、y、zの各方向の力に加え、さらにx、y、z軸周りのモーメントを検出可能に構成された力検出装置も存在している。 On the other hand, as described in Patent Document 2, x, y, in addition to the force of z, further x, y, also detectably configured force detection apparatus moment around the z axis exists ing. しかしながら、上記特許文献2に記載の力検出装置は、金属やセラミックス等の材質を組み合わせて構成されると共に、複数の肉薄部およびダイアフラム、ならびに肉薄部とダイアフラムを繋ぐ柱状の力伝達体を備える複雑な構造を有しているため、製造コストが高いだけではなく、小型化・薄型化が難しいという問題があった。 However, the force detecting apparatus described in Patent Document 2, as well as configured by combining a material such as metal or ceramics, complex with a columnar force transmitting member connecting a plurality of thin portions and the diaphragm, and the thin portion and the diaphragm because it has a structure not only has high production costs, it is difficult smaller and thinner.

さらに、上記特許文献2に記載の力検出装置では、耐荷重性が肉薄部およびダイアフラム部の強度によって決まるため、強度および耐久性を高めるためには、さらに強度メンバーを追加する等、より一層複雑な構造とならざるを得ないという問題があった。 Moreover, the force detection device described in Patent Document 2, since the load resistance is determined by the strength of the thin portion and the diaphragm portion, in order to increase the strength and durability, etc. to add more strength members, more complex there is a problem that inevitably with such structure.

本発明は、斯かる実情に鑑み、簡素且つ安価な構成で小型化・薄型化が容易でありながらも汎用性の高い力検出装置を提供しようとするものである。 In view of the such circumstances, it is intended to provide a high force detection device versatile while it is easy to miniaturize and thin with a simple and inexpensive construction.

(1)本発明は、静電容量検出用の固定電極と、前記固定電極に対向して配置される可動電極と、前記固定電極と前記可動電極の間において前記可動電極と略接触した状態で配置される絶縁層と、前記可動電極を前記絶縁層に沿って移動または回転可能に支持する支持部と、を備え、前記可動電極および前記支持部は、導電性弾性材料により一体的に構成されることを特徴とする、力検出装置である。 (1) The present invention includes a fixed electrode for capacitance detection, and a movable electrode disposed to face the fixed electrode, in a state in which the movable electrode and the substantially contact between the fixed electrode and the movable electrode comprising an insulating layer disposed, a support unit to move or rotatably support the movable electrode along the insulating layer, wherein the movable electrode and the support portion is integrally constructed of a conductive elastic material characterized in that that a force detection device.

)本発明はまた、前記可動電極は、前記絶縁層と略接触する面が異なる材質から構成されることを特徴とする、上記(1)に記載の力検出装置である。 (2) The present invention also relates to the movable electrode, wherein the insulating layer and substantially contacting surfaces are composed of different materials, the force detecting apparatus according to (1).

)本発明はまた、前記可動電極は、前記支持部が接続される基部と、前記絶縁層に向けて前記基部から突設され、先端面が前記絶縁層に略接触する突出部と、を有することを特徴とする、上記(1) または(2)に記載の力検出装置である。 (3) The present invention also includes the movable electrode includes a base portion where the supporting portion is connected, said protruding from the base portion toward the insulating layer, and a protrusion front end surface is substantially in contact with the insulating layer, characterized by having a a force detection apparatus according to (1) or (2).

)本発明はまた、前記突出部は、前記先端面の一部が前記固定電極の一部と重なるように配置されることを特徴とする、上記( )に記載の力検出装置である。 (4) The present invention also includes the protrusion, wherein a portion of said distal end surface is arranged so as to overlap with a portion of the fixed electrode, the force detection device according to the above (3) is there.

)本発明はまた、前記可動電極は、前記絶縁層に向けて前記基部から突設され、先端部が前記絶縁層に固定される補助支持部を有することを特徴とする、上記( )または( )に記載の力検出装置である。 (5) The present invention also relates to the movable electrode, the protruding from the base portion toward the insulating layer, and having an auxiliary supporting portion tip end portion is fixed to the insulating layer, the (3 ) is a force detection device according to or (4).

)本発明はまた、前記補助支持部は、前記可動電極の略中央に設けられることを特徴とする、上記( )に記載の力検出装置である。 (6) The present invention also relates to the auxiliary support section may be provided at substantially the center of the movable electrode, a force detection apparatus according to (5).

)本発明はまた、前記基部は、入力により変形して前記固定電極までの距離が変化する変位部を有することを特徴とする、上記( )乃至( )のいずれかに記載の力検出装置である。 (7) The present invention also relates to the base is characterized by having a displacement section which distance changes to the fixed electrode and deformed by the input, according to any one of the above (3) to (6) it is a force detection device.

)本発明はまた、複数の前記固定電極と、前記複数の固定電極に対応して設けられる複数の前記突出部と、を備えることを特徴とする、上記( )乃至( )のいずれかに記載の力検出装置である。 (8) The present invention also is characterized in that it comprises a plurality of the fixed electrode, and a plurality of the projecting portions provided corresponding to said plurality of fixed electrodes, the above (3) to (7) a force detection device according to any one.

)本発明はまた、前記突出部は、円筒状に構成され、前記先端面には、複数の溝が半径方向に形成されることを特徴とする、上記( )乃至( )のいずれかに記載の力検出装置である。 (9) The present invention is also the projecting portion is formed in a cylindrical shape, the tip surface, and a plurality of grooves are formed radially above (3) to (7) a force detection device according to any one.

10 )本発明はまた、前記固定電極は、円周上に複数配置されると共に、互いの間隔が前記円周の半径方向内側に向けて漸次拡大する形状に構成されることを特徴とする、上記(1)乃至( )のいずれかに記載の力検出装置である。 (10) The present invention also relates to the fixed electrode, while being more arranged on the circumference, characterized in that the distance therebetween is configured in a shape gradually expanding toward the radially inner side of the circumferential a force detection device according to any one of (1) to (9).

11 )本発明はまた、前記固定電極は、円周上に複数配置され、前記可動電極は、互いに隣り合う2つの前記固定電極からなる1組の固定電極ごとに設けられる複数の前記突出部を有し、前記突出部は、前記1組の固定電極に含まれる2つの前記固定電極に前記先端面が跨るように配置されることを特徴とする、上記( )乃至( )のいずれかに記載の力検出装置である。 (11) The present invention also relates to the fixed electrodes, a plurality arranged on the circumference, wherein the movable electrode has a plurality of the projecting portion provided for each pair of fixed electrodes of two of the fixed electrodes adjacent to each other has the protrusion, characterized in that it is arranged the such that the distal end surface into two of the fixed electrode spans in the set of fixed electrodes, any of the above (3) to (7) a force detection device crab according.

12 )本発明はまた、前記固定電極は、第1の円周上に複数配置されると共に、前記第1の円周と同心円である第2の円周上に複数配置され、前記可動電極は、前記第1の円周上において互いに隣り合う2つの前記固定電極、および前記第2の円周上の1つの前記固定電極からなる1組の固定電極ごとに設けられる複数の突出部を有し、前記突出部は、前記1組の固定電極に含まれる3つの固定電極に前記先端面が跨るように配置されることを特徴とする、上記( )乃至( )のいずれかに記載の力検出装置である。 (12) The present invention also relates to the fixed electrode, while being more disposed on a first circumference, a plurality of arranged in the first second of the circumference is the circumference concentric, said movable electrode may have a first two of said fixed electrodes adjacent to each other on the circumference, and a plurality of protrusions provided for each pair of the fixed electrode of one of said fixed electrode on the second circumferential and, the protruding portion is characterized in the that the tip end surface is arranged so as to straddle the three fixed electrodes included in the set of fixed electrodes, according to any one of the above (3) to (7) which is a force detection device.

13 )本発明はまた、前記第2の円周上の前記固定電極は、互いの間隔が前記第2の円周の半径方向内側に向けて漸次拡大する形状に構成されることを特徴とする、上記( 12 )に記載の力検出装置である。 (13) The present invention also includes the fixed electrode on the second circumference, and characterized in that the distance therebetween is configured in a shape gradually expanding toward the radially inner side of the second circumferential to a force detection apparatus according to (12).

14 )本発明はまた、前記固定電極は、第1の円周上に複数配置されると共に、前記第1の円周と同心円である第2の円周上に複数配置され、前記可動電極は、前記第1の円周上において互いに隣り合う2つの前記固定電極からなる1組の固定電極ごとに設けられ、前記1組の固定電極に含まれる2つの固定電極に前記先端面が跨るように配置される複数の突出部と、前記第2の円周上に配置された前記固定電極に対応して設けられ、入力により変形して対応する前記固定電極までの距離が変化する複数の変位部と、を有することを特徴とする、上記( )に記載の力検出装置である。 (14) The present invention also relates to the fixed electrode, while being more disposed on a first circumference, a plurality of arranged in the first second of the circumference is the circumference concentric, said movable electrode , the first provided for each pair of fixed electrodes of two of the fixed electrodes adjacent to each other on the circumference, the set of the two fixed electrodes included in the fixed electrode and the distal end surface so that straddle a plurality of protrusions disposed on the second provided corresponding to the fixed electrodes arranged on the circumference, a plurality of distance to the fixed electrode corresponding deformed by input changes displaced and having a part, and a force detection apparatus according to (7).

15 )本発明はまた、前記支持部は、基板に固定される固定部と、前記固定部と前記可動電極を繋ぐと共に前記可動電極の移動または回転に伴って変形する変形部と、を有することを特徴とする、上記(1)乃至( 14 )のいずれかに記載の力検出装置である。 (15) The present invention is also the support part has a fixed portion fixed to the substrate, and a deformable portion that deforms with the movement or rotation of the movable electrode with connecting the movable electrode and the fixed part characterized in that a force detection device according to any one of (1) to (14).

16 )本発明はまた、前記固定部は、前記可動電極の外周を囲むように形成され、前記可動電極の移動範囲を制限するストッパとして兼用されることを特徴とする、上記( 15 )に記載の力検出装置である。 (16) The present invention also relates to the fixing portion is formed so as to surround the outer periphery of the movable electrode, characterized in that it is also used as a stopper for limiting the movement range of the movable electrode, to (15) a force detection device according.

17 )本発明はまた、静電容量検出用の固定電極と、前記固定電極に対向して配置される可動電極と、前記固定電極と前記可動電極の間において前記可動電極に設けられ、前記固定電極と略接触した状態で配置される絶縁層と、前記可動電極を前記固定電極の前記絶縁層と略接触する面に沿って移動または回転可能に支持する支持部と、を備え、前記可動電極および前記支持部は、導電性弾性材料により一体的に構成されることを特徴とする、力検出装置である。 (17) The present invention also includes a fixed electrode for capacitance detection, and a movable electrode disposed to face the fixed electrode, provided on the movable electrode between the fixed electrode and the movable electrode, wherein comprising an insulating layer disposed in a fixed electrode and a state of being substantially in contact, and a support portion to move or rotatably support the insulating layer and along a plane substantially contact of the movable electrode the fixed electrode, the movable electrodes and the support portion may integrally formed of a conductive elastic material, a force detection device.

本発明に係る力検出装置によれば、簡素且つ安価な構成で小型化・薄型化が容易でありながらも、汎用性が高いという優れた効果を奏し得る。 According to the force detection device according to the present invention, while it is easy to miniaturize and thin with a simple and inexpensive construction, versatility an excellent effect high.

(a)第1の実施形態に係る力検出装置の平面図である。 (A) is a plan view of a force detector according to the first embodiment. (b)同力検出装置の正面図である。 (B) it is a front view of the force detection device. (c)同図(a)のA−A線断面図である。 (C) it is a sectional view along line A-A of FIG. (A). (a)基板の平面図である。 (A) is a plan view of the substrate. (b)基板の正面図である。 (B) it is a front view of the substrate. (c)基板の底面図である。 (C) it is a bottom view of the substrate. (a)受力体の平面図である。 (A) is a plan view of the force receiving member. (b)受力体の正面図(側面図)である。 (B) a force receiving member front view of (side view). (c)受力体の底面図である。 (C) it is a bottom view of the force receiving member. (d)同図(a)のB−B線断面図である。 (D) is a sectional view taken along line B-B in FIG. (A). (e)同図(a)のD−D線断面図である。 (E) a D-D line cross-sectional view of FIG. (A). (a)〜(d)力検出装置が力を受けた状態を示した図である。 (A) ~ (d) force detecting device is a diagram showing a state in which under force. 力検出装置が受けた力を検出するための回路を示した図である。 Is a diagram showing a circuit for detecting a force force detection device is received. (a)〜(c)xy用電極のその他の形態の例を示した底面図である。 (A) is a bottom view showing an example of other forms of ~ (c) xy electrode. (a)〜(d)受力体のその他の形態の例を示した図である。 Is a diagram showing an example of other forms of (a) ~ (d) force receiving member. (a)〜(e)受力体のその他の形態の例を示した図である。 Is a diagram showing an example of other forms of (a) ~ (e) force receiving member. (a)〜(d)受力体のその他の形態の例を示した図である。 Is a diagram showing an example of other forms of (a) ~ (d) force receiving member. (a)〜(d)受力体のその他の形態の例を示した図である。 Is a diagram showing an example of other forms of (a) ~ (d) force receiving member. (a)〜(d)受力体のその他の形態の例を示した図である。 Is a diagram showing an example of other forms of (a) ~ (d) force receiving member. (a)〜(d)受力体のその他の形態の例を示した図である。 Is a diagram showing an example of other forms of (a) ~ (d) force receiving member. (a)〜(d)受力体のその他の形態の例を示した図である。 Is a diagram showing an example of other forms of (a) ~ (d) force receiving member. (a)〜(d)受力体のその他の形態の例を示した図である。 Is a diagram showing an example of other forms of (a) ~ (d) force receiving member. (a)〜(c)絶縁層を可動電極に設けるようにした場合の一例を示した図である。 (A) ~ (c) is a diagram showing an example of a case where the insulating layer be provided on the movable electrode. (a)第2の実施形態に係る力検出装置の平面図である。 (A) is a plan view of a force detector according to the second embodiment. (b)同力検出装置の正面図である。 (B) it is a front view of the force detection device. (c)同図(a)のA−A線断面図である。 (C) it is a sectional view along line A-A of FIG. (A). (a)第2の実施形態の基板の平面図である。 (A) is a plan view of the substrate of the second embodiment. (b)同基板の正面図である。 (B) it is a front view of the substrate. (c)同基板の底面図である。 (C) it is a bottom view of the substrate. (a)第2の実施形態の受力体の平面図である。 (A) is a plan view of the force receiving member of the second embodiment. (b)同受力体の正面図(側面図)である。 (B) is a front view of the force receiving member (side view). (c)同受力体の底面図である。 (C) it is a bottom view of the force receiving member. (d)同図(a)のB−B線断面図である。 (D) is a sectional view taken along line B-B in FIG. (A). (e)同図(a)のD−D線断面図である。 (E) a D-D line cross-sectional view of FIG. (A). (a)〜(c)力検出装置がz軸周りのモーメントを受けた状態を示した図である。 (A) ~ (c) force detecting device is a diagram showing a state that received moment about z-axis. (a)〜(d)受力体のその他の形態の例を示した図である。 Is a diagram showing an example of other forms of (a) ~ (d) force receiving member. (a)第3の実施形態に係る力検出装置の平面図である。 (A) is a plan view of a force detector according to the third embodiment. (b)同力検出装置の正面図である。 (B) it is a front view of the force detection device. (c)同図(a)のA−A線断面図である。 (C) it is a sectional view along line A-A of FIG. (A). (a)第3の実施形態の基板の平面図である。 (A) is a plan view of the substrate of the third embodiment. (b)同基板の正面図である。 (B) it is a front view of the substrate. (c)同基板の底面図である。 (C) it is a bottom view of the substrate. (a)第3の実施形態の受力体の平面図である。 (A) is a plan view of the force receiving member of the third embodiment. (b)は、同受力体の正面図(側面図)である。 (B) is a front view of the force receiving member (side view). (c)同受力体の底面図である。 (C) it is a bottom view of the force receiving member. (d)同図(a)のB−B線断面図である。 (D) is a sectional view taken along line B-B in FIG. (A). (e)同図(a)のD−D線断面図である。 (E) a D-D line cross-sectional view of FIG. (A). (a)力検出装置がx−y平面内の力を受けた状態を示した図である。 (A) force detecting device is a diagram showing a state in which under the force of the x-y plane. (b)力検出装置がz軸周りのモーメントを受けた状態を示した図である。 (B) force detecting device is a diagram showing a state that received moment about z-axis. (a)第4の実施形態に係る力検出装置の平面図である。 (A) is a plan view of a force detector according to the fourth embodiment. (b)同力検出装置の正面図である。 (B) it is a front view of the force detection device. (c)同図(a)のA−A線断面図である。 (C) it is a sectional view along line A-A of FIG. (A). (a)第4の実施形態の基板の平面図である。 (A) is a plan view of the substrate of the fourth embodiment. (b)同基板の正面図である。 (B) it is a front view of the substrate. (c)同基板の底面図である。 (C) it is a bottom view of the substrate. (a)第4の実施形態の受力体の平面図である。 (A) is a plan view of the force receiving member of the fourth embodiment. (b)同受力体の正面図(側面図)である。 (B) is a front view of the force receiving member (side view). (c)同受力体の底面図である。 (C) it is a bottom view of the force receiving member. (d)同図(a)のB−B線断面図である。 (D) is a sectional view taken along line B-B in FIG. (A). (e)同図(a)のD−D線断面図である。 (E) a D-D line cross-sectional view of FIG. (A). (a)力検出装置がz軸周りのモーメントを受けた状態を示した図である。 (A) force detecting device is a diagram showing a state that received moment about z-axis. (b)力検出装置がx軸周りのモーメントを受けた状態を示した図である。 (B) force detecting device is a diagram showing a state that received moments around the x-axis.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

<第1の実施形態> <First embodiment>
まず、本発明の第1の実施形態に係る力検出装置1について説明する。 First, a description will be given force detection device 1 according to a first embodiment of the present invention.

図1(a)は、力検出装置1の平面図であり、同図(b)は、力検出装置1の正面図であり、同図(c)は、同図(a)のA−A線断面図である。 Figure 1 (a) is a plan view of the force sensor 1, FIG. (B) is a front view of the force sensor 1, FIG. (C), the A-A of FIG. (A) it is a line cross-sectional view. これらの図に示されるように、力検出装置1は、矩形板状の基板10、および基板10の一方の面に固定される受力体20から構成されており、基板10に形成された固定電極30と受力体20が備える可動電極22の間の静電容量の変化に基づいて入力された力を検出するものである。 As shown in these figures fixed, the force detection device 1, a rectangular plate-shaped substrate 10, and is composed of a force-receiving member 20 fixed to one surface of the substrate 10, which is formed on the substrate 10 and it detects a force that is input based on a change in capacitance between the movable electrode 22 that electrode 30 and the force receiving member 20 is provided.

なお、以下の説明では、基板10の幅方向をx方向、基板10の長手方向をy方向、基板10の面に直交する方向をz方向とする。 In the following description, the width direction x-direction of the substrate 10, the longitudinal direction of the y direction of the substrate 10, the direction perpendicular to the plane of the substrate 10 and the z-direction. また、z方向を垂直方向とし、基板10の上面10aに受力体20が固定されているものとして説明するが、力検出装置1の姿勢がこの状態に限定されないことは言うまでもない。 Further, the z-direction and the vertical direction, but the force receiving member 20 on the upper surface 10a of the substrate 10 is described as being fixed, it is needless to say that the attitude of the force sensor 1 is not limited to this condition.

図2(a)は、基板10の平面図であり、同図(b)は、基板10の正面図であり、同図(c)は、基板10の底面図である。 2 (a) is a plan view of the substrate 10, FIG. (B) is a front view of the substrate 10, FIG. (C) is a bottom view of the substrate 10. 基板10は、例えばポリイミドやポリエチレンテレフタレート(PET)等の薄手の樹脂フィルムから構成されている。 Substrate 10 is composed of thin resin film such as polyimide or polyethylene terephthalate (PET) or the like. 同図(a)および(b)に示されるように、基板10の上面10a(受力体20が固定される面)には、円環状の接続電極32が形成されている。 As shown in FIG. (A) and (b), on the upper surface 10a of the substrate 10 (surface on which the force receiving member 20 is fixed), annular connection electrode 32 are formed. また、同図(b)および(c)に示されるように、基板10の底面10b(受力体20の反対側の面)には、静電容量検出用の固定電極30、および6つの端子電極34が形成されている。 Further, FIG. (B) and, as shown (c), the bottom surface 10b of the substrate 10 (opposite surface of the force receiving member 20), the fixed electrode 30 of the electrostatic capacitance detection, and six terminals electrode 34 is formed.

固定電極30は、可動電極22との間の静電容量の変化から受力体20が受けた力の方向および大きさを検出するためのものである。 Fixed electrode 30 is for detecting the direction and magnitude of a force force receiving member 20 is received from the change in capacitance between the movable electrode 22. 固定電極30は、x−y平面内の力を検出するための4つのxy用電極30a、30b、30c、30dと、z方向の力を検出するためのz用電極30eとの計5つの電極から構成されており、可動電極22に対応する位置に形成されている。 Fixed electrodes 30, four xy electrodes 30a for detecting the force in the xy plane, 30b, 30c, 30d and a total of five electrodes of the z electrode 30e for detecting the z direction of the force are composed of, it is formed at positions corresponding to the movable electrode 22.

4つのxy用電極30a〜30dは、扇形に類似した形状にそれぞれ形成されており、仮想円周R上に略対称に配置されている。 Four xy electrodes 30a~30d are respectively formed in a shape similar to the fan-shaped and is arranged substantially symmetrically on the virtual circle R. より具体的には、4つのxy用電極30a〜30dは、仮想円周Rよりも大径の同心円を4分割した扇形の2つの直線部分をさらに斜めに切り欠いた形状にそれぞれ形成されており、互いの間隔が仮想円周Rの半径方向内側に向けて(仮想円周Rの中心に向けて)漸次拡大するように構成されている。 More specifically, four xy electrodes 30a~30d are respectively formed concentric with a large diameter to 4 divided fan-shaped two straight portions further shape formed by cutting obliquely than the virtual circle R , their spacing (toward the center of the virtual circle R) radially inwardly of a virtual circle R is configured to gradually enlarge. z用電極30eは、仮想円周Rよりも小径の同心円状に形成されている。 z electrode 30e is formed on the small diameter of the concentric of the virtual circle R. すなわち、z用電極30eは、仮想円周Rの中心に配置されている。 That, z electrode 30e is disposed at the center of the virtual circle R.

接続電極32は、受力体20と接触して可動電極22と電気的に短絡するためのものである。 The connection electrode 32 is for electrically shorting the movable electrode 22 in contact with the force receiving member 20. 接続電極32は、受力体20の固定位置に対応する位置に配置されると共に、受力体20の外周形状に合わせた円環状に形成されている。 The connection electrode 32 is disposed in a position corresponding to the fixed position of the force receiving member 20, it is formed in a ring shape matching the peripheral shape of the force receiving member 20. なお、接続電極32は、円環状に構成されるものではなく、受力体20の外周形状に沿って配置した複数(例えば4つ)の点状(円形状等)に構成されるものであってもよい。 The connection electrode 32 is not intended to be configured in an annular shape, be those that are configured in a plurality arranged along the outer peripheral shape of the force receiving member 20 (e.g., four) dot-like (circular shape) it may be. 6つの端子電極34は、力検出装置1が組み込まれるホスト機器の基板に力検出装置1を電気的に接続するためのものである。 Six terminal electrodes 34 are for electrically connecting the force detecting device 1 on the substrate of the host device that the force detection device 1 is incorporated. 6つの端子電極34は、所定の規格等に基づいて基板10の端部に配列されており、それぞれ図示を省略した配線によってxy用電極30a〜30d、z用電極30eおよび接続電極32に電気的に短絡されている。 Six terminal electrodes 34 are arranged in an end portion of the substrate 10 based on a predetermined standard such as, xy electrodes 30a~30d by wiring each not shown, electrically and z electrode 30e and the connection electrode 32 It is short-circuited to.

なお、本実施形態では、固定電極30、接続電極32および端子電極34は、基板10上にスクリーン印刷法によって形成された銀電極から構成されているが、例えばスパッタリングにより成膜した銅やアルミの薄膜をパターニングする等、他の手法によって固定電極30、接続電極32および端子電極34を形成するようにしてもよい。 In the present embodiment, the fixed electrode 30, the connection electrode 32 and the terminal electrode 34 is constituted of silver electrode formed by screen printing on the substrate 10, the copper and aluminum was deposited by sputtering, for example etc. for patterning the thin film, the fixed electrode 30 by other techniques, may be formed a connection electrode 32 and the terminal electrode 34.

図3(a)は、受力体20の平面図であり、同図(b)は、受力体20の正面図(側面図)であり、同図(c)は、受力体20の底面図である。 3 (a) is a plan view of the force receiving member 20, and FIG. (B) is a front view of the force receiving member 20 (side view), FIG. (C), the force receiving member 20 it is a bottom view. また、同図(d)は、同図(a)のB−B線断面図であり、同図(e)は、同図(a)のD−D線断面図である。 Further, FIG. (D) is a sectional view taken along line B-B in FIG. (A), FIG. (E) is a sectional view taken along line D-D in FIG. (A). 受力体20は、導電性ゴム等の導電性弾性材料から構成されており、これらの図に示されるように、略円盤状の可動電極22、および可動電極22を外周側から支持する支持部24を備えている。 Force receiving member 20 is made of a conductive elastic material such as conductive rubber, as shown in these figures, the support portion for supporting a substantially disc-shaped movable electrode 22, and the movable electrode 22 from the outer periphery It is equipped with a 24. すなわち、本実施形態では、可動電極22および支持部24を導電性弾性材料によって一体成形している。 That is, in this embodiment, are integrally molded of a conductive elastic material the movable electrode 22 and the support 24.

可動電極22は、x−y平面内の力を受けた場合にx−y平面内で移動すると共に、z方向の力を受けた場合に変形する部分である。 Movable electrode 22 is adapted to move in the x-y plane when subjected to forces in the x-y plane is a portion that deforms when subjected to a z-direction of the force. 可動電極22は、略円盤状の基部22a、および基部22aの外周部から基板10に向けて突設された4つの突出部22bから構成されている。 Movable electrode 22 is composed of four protrusions 22b which project toward substantially disk-shaped base portion 22a, and the outer peripheral portion of the base portion 22a to the substrate 10. そして、4つの突出部22bの間には、半径方向に沿って形成された溝部22cが設けられており、基部22aの中央部、すなわち突出部22bが設けられていない部分は、z方向の力を受けた場合に変形する変位部22dとなっている。 Further, between the four protrusions 22b, and the groove 22c formed along the radial direction is provided, the central portion of the base portion 22a, i.e. the portion protruding portions 22b is not provided, z force and it has a displacement portion 22d that deforms when subjected to.

4つの突出部22bは、円筒を溝部22cによって4分割した形状にそれぞれ構成されており、先端面22b1の形状が幅広の円弧状となっている。 Four protrusions 22b are cylindrical are configured respectively to 4 divided shape by the groove portion 22c, and the shape of the distal end surface 22b1 has a wide arcuate. 従って、突出部22bは、先端面22b1に4つの溝部22cが半径方向に形成された円筒状の1つの突出部22bとみなすこともできる。 Accordingly, the projecting portion 22b can also be regarded as one protrusion 22b of the cylindrical shape of four grooves 22c on the distal end surface 22b1 is formed in the radial direction. なお、4つの溝部22cは、可動電極22が移動する際に空気を流通させる通気孔として機能するようになっている。 Incidentally, the four grooves 22c are adapted to function as a vent for circulating air when the movable electrode 22 moves.

突出部22bの先端面22b1は、基板10の上面10aと略接触し、可動電極22の移動に伴って上面10aに対して滑動する部分である。 The distal end surface 22b1 of the projection 22b has an upper surface 10a and substantially contacting the substrate 10 is a portion to slide relative to the upper surface 10a with the movement of the movable electrode 22. なお、ここで「略接触」とは、先端面22b1と上面10aが全体的に接触した状態、表面の凹凸等によって部分的に接触した状態、および先端面22b1と上面10aの間に他の介在物(例えば、気体や液体の薄い層、潤滑剤または汚れ等)を挟んで接触した状態その他の幅広い接触状態を意味している。 Here, "substantially in contact", a state where the top surface 22b1 and the upper surface 10a is totally contacted, a state of partial contact by irregularities of the surface, and other intervening between the distal end surface 22b1 and the upper surface 10a object (e.g., thin layer of gas or liquid, lubricant or dirt) which means a wide range of contact other of a state of contact across the.

本実施形態では、突出部22bの先端面22b1にフッ素樹脂等の摩擦係数の低い被膜をコーティングしている。 In the present embodiment, coating the lower film coefficient of friction such as fluororesin on the distal end surface 22b1 of the projection 22b. すなわち、基板10と略接触する先端面22b1を、受力体20を構成する導電性弾性材料とは異なる材質から構成している。 That is, the front end surface 22b1 substantially contact with the substrate 10, it constitutes a material different from the electrically conductive elastic material forming the force receiving member 20. このようにすることで、可動電極22と支持部24を導電性弾性材料によって一体形成しながらも、可動電極22を基板10の上面10aに沿ってスムーズに移動させることが可能となる。 By doing so, while integrally formed of a conductive elastic material supporting portion 24 and the movable electrode 22, it is possible to move smoothly movable electrode 22 along the upper surface 10a of the substrate 10. すなわち、受力体20をコンパクト且つ安価に構成しながらも、力の検出精度を高めることができる。 That is, while constituting the force-receiving member 20 compact and inexpensive, it is possible to improve the detection accuracy of the force.

支持部24は、突出部22bの先端面22b1が基板10の上面10aに略接触した状態のまま、可動電極22を上面10aに沿って(すなわち、x−y平面内において)移動可能に支持するものである。 Supporting portion 24, while the distal end surface 22b1 of the projection 22b is in a state of being in contact substantially in the upper surface 10a of the substrate 10, along the movable electrode 22 on the upper surface 10a (i.e., in the x-y plane) for movably supporting it is intended. 支持部24は、基板10に固定される固定部24a、および固定部24aと可動電極22を繋ぐ変形部24bを備えている。 Supporting portion 24 is provided with a deformed portion 24b which connects the fixing portion 24a is fixed to the substrate 10, and a fixing portion 24a and the movable electrode 22.

固定部24aは、可動電極22を外周側から囲む円形の枠状に構成されており、下端部には、基板10に接着される接着面24a1が、可動電極22の突出部22bの先端面22b1と略同一平面上となるように形成されている。 Fixing portion 24a is configured in a circular frame shape surrounding the movable electrode 22 from the outer peripheral side, the lower end, the adhesive surface 24a1 to be bonded to the substrate 10, the distal end surface of the projecting portion 22b of the movable electrode 22 22 b 1 It is formed so as to be generally coplanar with. また、固定部24aの下端部には、接続電極32と接触する接触面24a2が、接着面24a1に対して接続電極32の厚さに応じた段差を付けて形成されている。 Further, the lower end of the fixing portion 24a is a contact surface 24a2 for contact with the connecting electrode 32 is formed with a step corresponding to the thickness of the connection electrode 32 with respect to the adhesive surface 24a1.

固定部24aの下端部には、さらに、可動電極22の溝部22cに対応した4箇所に、4つの外側溝部24cが半径方向に沿って形成されている。 The lower end of the fixing portion 24a is further at four positions corresponding to the groove 22c of the movable electrode 22, four outer groove 24c is formed along the radial direction. この4つの外側溝部24cは、溝部22cと同様に、可動電極22が移動する際に空気を流通させる通気孔として機能するようになっている。 The four outer grooves 24c, like the groove 22c, and functions as a vent for circulating air when the movable electrode 22 moves.

変形部24bは、固定部24aの上面24a3の内周側から上方に向かった後に半径方向内側に向けて曲折して可動電極22に接続するように構成されている。 Deformable portion 24b is configured to connect to the movable electrode 22 from the inner side of the upper surface 24a3 of the fixed portion 24a by bending toward the radially inward after upward. 変形部24bは、可動電極22の突出部22bの先端面22b1を基板10の上面10aと略接触した状態に保持すると共に、可動電極22の移動に伴って弾性変形可能な適宜の厚さに構成されている。 Deformable portion 24b is configured distal end surface 22b1 of the projection 22b of the movable electrode 22 holds the upper surface 10a and a state in which substantially contact the substrate 10, the with the movement elastically deformable appropriate thickness of the movable electrode 22 It is. また、変形部24bは、復元力によって可動電極22を中心位置に保持するようになっている。 Further, deformable portion 24b is adapted to hold the movable electrode 22 to the center position by the restoring force. また、本実施形態では、変形部24bを可動電極22の外周を囲むように設けることで、可動電極22の移動に伴って変形した変形部24bの復元力が、可動電極22を上面10aに向けて適度に付勢する付勢力として作用するようにしている。 Further, in the present embodiment, by providing the deformable portion 24b so as to surround the outer periphery of the movable electrode 22, the restoring force of the deformed portion 24b which is deformed in accordance with the movement of the movable electrode 22, toward the movable electrode 22 on the upper surface 10a It is to act as a biasing force to be reasonably urged Te.

図1に戻って、受力体20は、接着剤による接着や融着、溶着等の既知の手法によって支持部24の接着面24a1を基板10の上面10aに接着することで、基板10に固定されている。 Returning to FIG. 1, the force receiving member 20 is adhered or fusion with an adhesive, by known techniques such as welding adhesion surface 24a1 of the support portion 24 by bonding to the upper surface 10a of the substrate 10, fixed to the substrate 10 It is. 支持部24の接触面24a2は接続電極32に接触しており、これにより、可動電極22は接続電極32と電気的に短絡されている。 Contact surfaces 24a2 of the support portion 24 is in contact with the connection electrode 32, thereby, the movable electrode 22 is electrically short-circuited and the connection electrode 32. また、可動電極22は、固定電極30に対向する位置に配置されている。 Further, the movable electrode 22 is arranged at a position facing the fixed electrode 30.

可動電極22の4つの突出部22bは、先端面22b1が基板10の上面10aに略接触すると共に、先端面22b1の一部がxy用電極30a〜30dの一部と重なるように位置している。 Four protrusions 22b of the movable electrode 22, together with the front end surface 22b1 is substantially in contact with the upper surface 10a of the substrate 10, a portion of the distal end surface 22b1 is positioned so as to overlap with part of the xy electrode 30a~30d . また、可動電極22の変位部22dは、z用電極30eに対向するように位置している。 The displacement portion 22d of the movable electrode 22 is positioned so as to face the z electrode 30e. 従って、本実施形態では、4つのxy用電極30a〜30dと4つの突出部22bとの間に4つの静電容量Ca、Cb、Cc、Cdが形成され、z用電極30eと変位部22dの間にもう1つの静電容量Ceが形成されるようになっている。 Thus, in this embodiment, four four capacitance Ca between the xy electrode 30a~30d and four protrusions 22b, Cb, Cc, Cd is formed, the z electrode 30e and the displacement portion 22d another capacitance Ce is adapted to be formed between.

本実施形態では、受力体20を基板10の上面10aに固定し、固定電極30を基板10の底面10bに形成することで、基板10を可動電極22と固定電極30の間の絶縁層として機能させるようにしている。 In this embodiment, to secure the force-receiving member 20 on the upper surface 10a of the substrate 10, the fixed electrode 30 by forming the bottom surface 10b of the substrate 10, the substrate 10 as an insulating layer between the fixed electrode 30 and movable electrode 22 and so as to function. このようにすることで、受力体10の構成と相俟って力検出装置1全体の厚さ(z方向の寸法)を従来以上に薄くすることが可能となっている。 By doing so, it is possible to thin the force detection device 1 of the entire thickness (dimension in the z-direction) than the conventional I structure coupled with the force receiving member 10. なお、他の機器との電気的短絡を防止するために、固定電極30の下側に絶縁層を設けるようにしてもよい。 In order to prevent electrical shorting with other equipment, on the lower side of the fixed electrode 30 may be provided on the insulating layer.

次に、力検出装置1の作用について説明する。 Next, the operation of the force detection device 1.

上述の構成により、本実施形態の力検出装置1は、x−y平面内の力の方向および大きさ、ならびにzの負方向の力の大きさを検出することが可能となっている。 The construction described above, the force detecting apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to detect the magnitude of the negative force of the x-y plane in the force direction and magnitude, and z. すなわち、力検出装置1は、例えばカーソル等の対象物の移動を指示する操作および選択操作が可能な入力装置や、ロボットハンドの先端部に設けられて把持物に加わる重力等の力および把持力を検出する触覚センサとして利用可能に構成されている。 That is, the force detection device 1, for example, moving an input device and capable of operation and selection operation for instructing the object such as a cursor, the force and the gripping force of gravity or the like applied to the grasped provided at the tip portion of the robot hand and it is configured to be able to use as a tactile sensor for detecting a.

図4(a)〜(d)は、力検出装置1が力Fを受けた状態を示した図である。 Figure 4 (a) ~ (d) is a diagram showing a state in which force detecting device 1 is subjected to force F. 図4(a)〜(c)は、力検出装置1がx−y平面内の力Fを受けた場合を示しており、図4(a)は、図1(a)のA−A線断面図、図4(b)および(c)は、突出部22bとxy用電極30a〜30dの重なりを示した概略図である。 FIGS. 4 (a) ~ (c) shows a case where the force detection device 1 receives a force F in the x-y plane, Fig. 4 (a), A-A line in FIG. 1 (a) sectional view, FIG. 4 (b) and (c) is a schematic diagram showing an overlap of the projections 22b and the xy electrode 30 a to 30 d. なお、図4(b)および(c)においては、突出部22bとxy用電極30a〜30dの重なり部分をハッチングによって示している。 In FIG. 4 (b) and 4 (c), shows by hatching the overlapping portion of the projection 22b and the xy electrode 30 a to 30 d. また、図4(d)は、力検出装置1がzの負方向の力Fを受けた場合を示しており、図1(a)のA−A線断面図である。 Further, FIG. 4 (d) shows the case where the force detection device 1 receives a negative force F of z, is an A-A line sectional view of FIG. 1 (a).

図4(a)に示されるように、例えば入力操作によってyの正方向の力Fを受けた場合、可動電極22は、突出部22bの先端面22b1が基板10の上面10aに略接触した状態を保ちながら上面10a上を滑ってyの正方向に移動することとなる。 As shown in FIG. 4 (a), for example, when receiving a forward direction of the force F y by an input operation, state the movable electrode 22, the distal end surface 22b1 of the projection 22b is substantially in contact with the upper surface 10a of the substrate 10 the slides over the upper surface 10a while keeping the moving in the positive direction of y. このとき、支持部24は、変形部24bが適宜に弾性変形する、特に垂直部分が傾倒することにより、可動電極22の移動を許容すると共に、可動電極22の移動量が略力Fの大きさに応じた移動量となるようにする。 At this time, the support unit 24, by deforming portion 24b is appropriately elastically deformed, in particular vertical portion tilting, while allowing the movement of the movable electrode 22, the magnitude of the substantially force F is the amount of movement of the movable electrode 22 so that the movement amount corresponding to. また、変形部24bの弾性変形に伴う復元力が可動電極22を上面10aに向けて適度に付勢することにより、移動中も先端面22b1が上面10aに略接触した状態が保たれるようになっている。 In addition, by restoring force due to the elastic deformation of the deformable portion 24b is appropriately biased towards the movable electrode 22 on the upper surface 10a, as state even while moving the distal end surface 22b1 has substantially contact with the upper surface 10a is maintained going on.

本実施形態では、突出部22bをxy用電極30a〜30dに対して内側(仮想円周Rの中心側)にオフセットして配置することにより、x−y平面内の力Fを受けていない状態では、先端面22b1の外側部分の一部がxy用電極30a〜30dの内側部分の一部と重なるようにしている(図1(a)参照)。 State in the present embodiment, by arranging offset inward (central side of the virtual circular R) with respect to xy electrode 30a~30d protrusions 22b, which is not subjected to a force F in the xy plane so a part of the outer portion of the distal end surface 22b1 so that overlap a part of the inner portion of the xy electrodes 30 a to 30 d (see Figure 1 (a)). このため、可動電極22が移動した場合、可動電極22の移動方向および移動量に応じて突出部22bとxy用電極30a〜30dの重なり部分の面積(重なり面積)が変化し、これにより各xy用電極30a〜30dにおける静電容量Ca〜Cdがそれぞれ変化することとなる。 Therefore, when the movable electrode 22 is moved, the area of ​​the overlapping portion of the protrusion 22b and the xy electrode 30a~30d in accordance with the moving direction and the moving amount of the movable electrode 22 (overlapping area) is changed, so that each xy capacitance Ca~Cd is possible to vary, respectively, in use electrodes 30 a to 30 d. 従って、この静電容量Ca〜Cdの変化に基づいて力Fの方向および大きさを検出することができる。 Therefore, it is possible to detect the direction and magnitude of the force F on the basis of a change in the capacitance Ca to Cd.

例えば図4(b)に示されるように、yの正方向の力Fを受けて可動電極22がyの正方向に移動した場合、突出部22bとxy用電極30aおよび30bの重なり面積が増加し、突出部22bとxy用電極30cおよび30dの重なり面積が減少することとなる。 For example, as shown in FIG. 4 (b), when the movable electrode 22 receives a positive force F y is moved in the positive direction of the y, increasing the overlapping area of ​​the protruding portion 22b and the xy electrodes 30a and 30b and, the overlapping area of ​​the protruding portion 22b and the xy electrodes 30c and 30d is reduced. 従って、xy用電極30aおよび30bにおける静電容量CaおよびCbが増加し、xy用電極30cおよび30dにおける静電容量CcおよびCdが減少することとなる。 Therefore, the capacitance Ca and Cb is increased in the xy electrodes 30a and 30b, the electrostatic capacitance Cc and Cd in the xy electrodes 30c and 30d is reduced.

また、図4(c)に示されるように、xの正方向且つyの負方向の斜め方向の力Fを受けた場合には、突出部22bとxy用電極30cの重なり面積が大きく増加し、突出部22bとxy用電極30bの重なり面積が大きく減少することとなるため、静電容量Ccが大きく増加し、静電容量Cbが大きく減少することとなる。 Further, as shown in FIG. 4 (c), when receiving a positive direction and the negative direction of the oblique direction of the force F in the y of x, the overlapping area is increased by increasing the protruding portion 22b and the xy electrode 30c , since so that the overlapping area of ​​the protruding portion 22b and the xy electrode 30b is greatly reduced, increasing the capacitance Cc is large, so that the capacitance Cb is significantly reduced.

このように、x−y平面内の力Fを受けて可動電極22が上面10aに沿って移動した場合、可動電極22の移動方向および移動量に応じて静電容量Ca〜Cdが変化することとなるため、静電容量Ca〜Cdの値または変化量からx−y平面内の力Fの方向および大きさを算出することができる。 Thus, when the movable electrode 22 under the force F in the x-y plane is moved along the upper surface 10a, the electrostatic capacitance Ca~Cd is changed according to the moving direction and the moving amount of the movable electrode 22 . Therefore, it is possible to calculate the direction and magnitude of the force F in the x-y plane from the value or amount of change of the electrostatic capacitance Ca to Cd.

なお、本実施形態では、4つの突出部22bの間にそれぞれ溝部22cを設けると共に、支持部24の固定部24aに外側溝部24cを設けているため、可動電極22が移動した際に溝部22cおよび外側溝部24cを通じてスムーズに空気(または、その他の気体もしくは液体等)を流動させることが可能となっている。 In the present embodiment, each provided with a groove 22c between the four protrusions 22b, since the provided outer groove 24c to the fixed portion 24a of the support 24, the grooves 22c and when the movable electrode 22 is moved smoothly it is possible to flow the air (or other gas or liquid, etc.) through an outer groove 24c. すなわち、可動電極22と支持部24の間の空間で空気が局部的に圧縮または膨張されるのを防止して可動電極22の移動に対する抵抗を減少させるようにしている。 That is, so as to reduce the resistance to movement of the movable electrode 22 air in the space between the movable electrode 22 support 24 is prevented from being locally compressed or expanded.

また、溝部22cを設けることにより、可動電極22が移動した際に先端面22b1と上面10aの間に空気が入り込むのを防止することができる。 Further, by providing the groove section 22c, it is possible to prevent from entering the air between the distal end surface 22b1 and the upper surface 10a when the movable electrode 22 moves. これにより、先端面22b1が上面10aに略接触した状態を維持する、すなわち先端面22b1と上面10aの間の距離を一定に保つことができるため、静電容量の不用意な変化を防止し、検出精度を高めることが可能となっている。 Thus, to maintain a state in which the leading end surface 22b1 has substantially contact with the upper surface 10a, i.e. it is possible to keep the distance between the front end surface 22b1 and the upper surface 10a constant, to prevent inadvertent change in capacitance, it is possible to improve detection accuracy.

また、本実施形態では、支持部24の固定部24aを可動電極22を囲む枠状に構成することにより、固定部24aを可動電極22の移動範囲を制限するストッパとしても兼用している。 Further, in the present embodiment, by configuring the fixing portion 24a of the support portion 24 in a frame shape surrounding the movable electrode 22, and also used the fixed portions 24a as a stopper for limiting the movement range of the movable electrode 22. このように可動電極22の移動範囲を制限することで、変形部24bに加わる負担を軽減することができるため、力検出装置1の耐久性を高めることが可能となる。 By limiting this way the movement range of the movable electrode 22, it is possible to reduce the burden exerted on the deformable portion 24b, it is possible to improve the durability of the force detection device 1. さらに、突出部22bの先端面22b1と基板10の上面10aの接触状態を安定的に保つことができるため、検出精度を高めることが可能となる。 Furthermore, it is possible to maintain the contact state of the upper surface 10a of the distal end surface 22b1 and the substrate 10 of the protruding portion 22b in a stable manner, it is possible to improve the detection accuracy. また、固定部24aをストッパとして兼用することにより、力検出装置1を簡素に構成することができるため、力検出装置1を従来以上に小型化・薄型化することが可能となっている。 Further, by also serves as a fixing portion 24a as a stopper, since the force detection device 1 can be constructed simpler, and can be made smaller and thinner the force detection device 1 than before.

また、本実施形態では、xy用電極30a〜30dの形状を、互いの間隔(例えば、xy用電極30aとxy用電極30bの間隔)が仮想円周R(図2参照)の半径方向内側に向けて漸次拡大する形状に構成することにより、静電容量Ca〜Cdが可動電極22の移動量に略比例して変化するようにしている。 Further, in the present embodiment, the shape of the xy electrodes 30 a to 30 d, mutual spacing (e.g., spacing of xy electrode 30a and the xy electrode 30b) is radially inward of the virtual circumference R (see FIG. 2) by configuring a shape gradually expanding toward the capacitance Ca~Cd is to vary substantially in proportion to the amount of movement of the movable electrode 22. このようにすることで、力検出装置1を簡素に構成しながらも、x−y平面内の力Fの検出精度を高めることができる。 By doing so, while simple to configure the force detection device 1, it is possible to improve the detection accuracy of the force F in the x-y plane.

一方、図4(d)に示されるように、例えば入力操作における押し込み操作によってzの負方向の力Fを受けた場合、可動電極22は、中央部の変位部22dが力Fの大きさに応じて変形し、力Fの大きさに応じてz用電極30eに近づくこととなる。 On the other hand, as shown in FIG. 4 (d), for example, when receiving a negative direction of force F z by pushing operation of the input operation, the movable electrode 22, the displacement portion 22d of the central portion to the magnitude of the force F depending deformed, so that the closer to the z electrode 30e in accordance with the magnitude of the force F. すなわち、力Fの大きさに応じてz用電極30eにおける静電容量Ceが増加することとなるため、静電容量Ceの値または変化量からzの負方向の力Fの大きさを算出することができる。 That is, since that would capacitance Ce is increased in the z electrode 30e in accordance with the magnitude of the force F, to calculate the negative force magnitude of F to z values ​​or the change amount of the electrostatic capacitance Ce be able to.

なお、本実施形態では、突出部22bのx−y平面における断面形状を円弧状に構成すると共に、固定部24aによって可動電極22の移動範囲を制限することにより、可動電極22が上面10aに沿って最大限に移動した場合にも、突出部22bがz用電極30eに重ならないようになっている。 In the present embodiment, the constituting a cross-sectional shape in the x-y plane of the projecting portion 22b in a circular arc shape, by limiting the moving range of the movable electrode 22 by the fixing portion 24a, the movable electrode 22 along the upper surface 10a even when moving maximally Te, protrusion 22b is made so as not to overlap in the z electrode 30e. すなわち、x−y平面内の力Fに影響されることなく、zの負方向の力Fを高精度に検出することが可能となっている。 That is, it is possible to detect without being affected by the force F in the x-y plane, the negative direction of the force F z with high accuracy.

また、溝部22cおよび外側溝部24cを設けることで、変位部22dが変形した際に、突出部22bの内側の空間内の空気(または、その他の気体もしくは液体等)をスムーズに外側に排出することができるため、変位部22dの変形に対する抵抗を減少させることが可能となっている。 Further, by providing the groove 22c and the outer groove 24c, when the displacement portion 22d is deformed, air in the inner space of the protrusion 22b (or other gas or liquid, etc.) to discharge outwardly the smooth since it is, it is possible to reduce the resistance to deformation of the displacement portion 22d. さらに、溝部22cを設けることによって変位部22dが変形した際に、先端面22b1と上面10aの間に空気が入り込んで先端面22b1が浮き上がるのを防止することができるため、zの負方向の力Fに影響されることなく、x−y平面内の力Fを高精度に検出することが可能となっている。 Further, when the displacement portion 22d is deformed by providing the groove section 22c, it is possible to prevent the enters the air leading end surface 22b1 is floating between the front end surface 22b1 and the upper surface 10a, the negative force of z without being affected by F, it is possible to detect the force F in the x-y plane with high precision.

図5は、力検出装置1が受けた力を検出するための回路を示した図である。 Figure 5 is a diagram showing a circuit for detecting a force force detection device 1 is received. 同図に示すような回路を構成し、静電容量Ca〜Ceに対して周期的に変化する電圧を加えると、各静電容量Ca〜Ceに応じた電圧Va〜VeがC/V変換器50から演算処理装置52に出力される。 Constitute a circuit as shown in the drawing, when a voltage is applied that varies periodically with respect to the electrostatic capacitance Ca to Ce, voltage Va~Ve is the C / V conversion circuit corresponding to each of the electrostatic capacitance Ca to Ce output from 50 to processor 52.

力検出装置1の可動電極22が力を受けると、力の大きさおよび方向に応じて各静電容量Ca〜Ceが変化し、これによりC/V変換器50から出力される電圧Va〜Veも変化することとなる。 When the movable electrode 22 of the force sensor 1 is subjected to a force, the electrostatic capacitance Ca~Ce changes according to the magnitude and direction of the force, thereby the voltage outputted from the C / V conversion circuit 50 Va~Ve so that the also changes. そして、演算処理装置52は、この電圧Va〜Veの変化に基づいて力の方向および大きさを算出する。 Then, the arithmetic processing unit 52 calculates the direction and magnitude of the force based on the change in the voltage Va~Ve. 具体的には、演算処理装置52は、静電容量Ca〜Cdの変化に伴う電圧Va〜Vdの変化に基づいて、力のx−y平面における方向および大きさを算出する。 Specifically, the processing unit 52, based on a change of the voltage Va~Vd due to a change in the capacitance Ca to Cd, and calculates the direction and magnitude of the x-y plane of the force. また、静電容量Ceの変化に伴う電圧Veの変化に基づいて、zの負方向の力の大きさを算出する。 Further, based on the change of the voltage Ve due to the change in capacitance Ce, and calculates the magnitude of the negative force of z. なお、基板10に設けた参照電極との比較により、各静電容量Ca〜Ceの変化(電圧Va〜Veの変化)を求めるようにしてもよい。 Incidentally, by comparison with the reference electrode provided on the substrate 10, it may be obtained a change in the capacitance Ca to Ce (change in voltage Va~Ve).

演算処理装置52による算出結果は、ホスト機器等の外部の機器に出力される。 Results calculated by the arithmetic processing unit 52 is output to an external device such as a host device. なお、C/V変換器50および演算処理装置52は、基板10に実装されるものであってもよいし、力検出装置1の外部に設けられるものであってもよい。 Incidentally, C / V converters 50 and processing unit 52 may be intended to be mounted on the substrate 10, or may be provided outside the force detection device 1. また、演算処理装置52は、力検出装置1専用の装置として設けられるものであってもよいし、例えばホスト機器のCPU等、外部の機器における機能の一部として実現されるものであってもよい。 The arithmetic processing unit 52 may be one provided as force sensor 1 dedicated device, e.g., a CPU or the like of the host device, even being implemented as part of the function in the external device good.

次に、力検出装置1のその他の形態について説明する。 Next, a description will be given other forms of force detection device 1.

図6(a)〜(c)は、xy用電極30a〜30dのその他の形態の例を示した底面図である。 FIG 6 (a) ~ (c) is a bottom view showing an example of other forms of xy electrodes 30 a to 30 d. まず、同図(a)および(b)は、xy用電極30a〜30dのその他の形状の例を示している。 First, FIG. (A) and (b) shows an example of other shapes in the xy electrodes 30 a to 30 d. xy用電極30a〜30dの形状は、互いの間隔が仮想円周R(図2参照)の半径方向内側に向けて漸次拡大する形状であれば、例えば同図(a)に示されるような略銀杏の葉状の形状であってもよいし、同図(b)に示されるような略紡錘形状であってもよい。 The shape of xy electrode 30a~30d is substantially like distance therebetween is shown in long shaped to gradually expand toward the radially inner side of the virtual circular R (see FIG. 2), for example, FIG. (A) may be in the form of a ginkgo foliar may be substantially spindle shape as shown in FIG. (b). すなわち、xy用電極30a〜30dの互いに隣り合う辺を曲線状に構成するようにしてもよい。 That is, it may be configured to mutually adjacent sides of the xy electrode 30a~30d curved.

このように、xy用電極30a〜30dを適宜の形状に設定することで、可動電極22の移動量に対する静電容量Ca〜Cdの変化率を調整することができる。 In this way, by setting the xy electrode 30a~30d the appropriate shape, it is possible to adjust the rate of capacitance change Ca~Cd respect to the amount of movement of the movable electrode 22. なお、同図(a)および(b)に示した形状以外の形状にxy用電極30a〜30dを構成するようにしてもよいことは言うまでもない。 Incidentally, FIG. (A) and (b) the indicated that the shape other than may be configured to xy electrode 30a~30d course. 例えば、xy用電極30a〜30dの互いに隣り合う辺を階段状に構成するようにしてもよいし、xy用電極30a〜30dに孔部や切欠部を適宜に設けるようにしてもよい。 For example, it may be configured to mutually adjacent sides of the xy electrodes 30 a to 30 d stepwise, may be provided with a hole or notch in the appropriate xy electrode 30 a to 30 d. また、力検出装置1の用途等によっては、互いの間隔が仮想円周R(図2参照)の半径方向内側に向けて漸次拡大する形状以外の形状にxy用電極30a〜30dを構成するようにしてもよい。 Further, depending on the application of the force detection device 1, so that the distance therebetween constitute the xy electrode 30a~30d the shape other than that gradually expands toward the radially inner side of the virtual circular R (see FIG. 2) it may be.

同図(c)は、3つのxy用電極30a〜30cを設けるようにした場合の一例を示した図である。 FIG (c) is a diagram showing an example of a case of providing three 30 a to 30 c xy electrode. 上述の例では、4つのxy用電極30a〜30dを設けた場合を示したが、xy用電極の数は4つに限定されるものではなく、x−y平面内における任意の方向の力を検出するためには、少なくとも3つ以上であればよい。 In the above example, although the case in which the four xy electrodes 30 a to 30 d, the number of xy electrode is not limited to four, any force in the xy plane to detect may be at least three or more. 3つのxy用電極30a〜30cを設けるようにした場合、例えば静電容量Ca〜Ccの変化量およびxy用電極30a〜30cの位置から重心位置を算出することにより、x−y平面内における力の方向および大きさを算出することができる。 If you like three provided 30 a to 30 c xy electrode, by calculating the gravity center position, for example from the position of the change amount and 30 a to 30 c xy electrode of the electrostatic capacitance Ca~Cc, the force in the xy plane it can be calculated in the direction and magnitude.

図7〜14は、受力体20のその他の形態の例を示した図である。 Figure 7-14 is a diagram showing an example of other forms of force receiving member 20. まず、図7(a)および(b)は、突出部22bを円筒状に構成すると共に、先端面22b1に多数(この例では32本)の溝部22cを放射状に形成した場合の一例を示しており、同図(a)は、受力体20の底面図、同図(b)は、図3(a)におけるB−B線断面図である。 First, FIGS. 7 (a) and (b), together constitute the projecting portion 22b in a cylindrical shape (in this example 32) number on the distal end surface 22b1 shows an example of a case of forming a radially groove 22c of cage, FIG (a) is a bottom view of the force receiving member 20, and FIG. (b) is a sectional view taken along line B-B in FIG. 3 (a). このように、溝部22cの数を増加させることにより、空気の流動をよりスムーズにして力の検出精度を高めることができる場合がある。 Thus, by increasing the number of grooves 22c, there is a case where the flow of air more smoothly it is possible to increase the detection accuracy of the force. なお、図7(a)および(b)に示す例は、32個の突出部22bを設けたとみなすこともできる。 The example shown in FIG. 7 (a) and (b) may also be regarded as providing a 32 protrusion 22b. また、複数の突出部22bの先端面22b1にさらに細かい溝部22cを形成するようにしてもよい。 It is also possible to form a finer groove portion 22c to the front end surface 22b1 of the plurality of protrusions 22b.

図7(c)および(d)は、受力体20に突起部26を設けた場合の例を示しており、同図(c)は、受力体20の平面図、同図(d)は、受力体20の正面図(側面図)である。 Figure 7 (c) and (d) shows an example in which a protrusion 26 provided on the force receiving member 20, and FIG. (C) is a plan view of the force receiving member 20, the (d) of FIG is a front view of the force receiving member 20 (side view). この例では、可動電極22の上面に正方形状の突起部26を設けると共に、例えば入力操作において直接力を受けて操作される操作ボタン等の固定部材28を可動電極22の上面に取り付けるようにしている。 In this example, the top surface provided with a square-shaped projections 26 of the movable electrode 22, a fixing member 28 such as an operation button for example is operated by receiving a force directly at the input operation to attach to the upper surface of the movable electrode 22 there. そして、この固定部材28の下面には、突起部28の相補的形状に形成された凹部28aが設けられており、この凹部28a内に突起部26を嵌め込むことによって可動電極22に固定部材28が固定されるようになっている。 And this on the lower surface of the fixing member 28 is provided complementary shape formed recesses 28a of the protrusion 28, the movable electrode 22 to the fixed member 28 by fitting the protrusion 26 into the recess 28a There has been adapted to be secured.

このようにすることで、固定部材28を設けて操作性や耐久性等を向上させた場合においても、固定部材28が受けた力を可動電極22に確実に伝達することができるため、検出精度を高めることが可能となる。 In this way, in the case of improving the fixing member 28 provided operability and durability also, it is possible to reliably transmit the force which the fixed member 28 received in the movable electrode 22, the detection accuracy it is possible to increase the. また、突起部26を頂点を有する形状に構成し、各頂点をxの正方向および負方向ならびにyの正方向および負方向に向けるようにすれば、力検出装置1における各方向を瞬時に判別することが可能となる。 Further, if the projecting portion 26 configured in a shape having an apex, each apex to direct positive direction and positive and negative directions of the negative direction and y of x, determined the direction of the force detection device 1 instantly it is possible to become.

なお、突起部26の形状は、正方形状に限定されるものではなく、その他の任意の形状であってもよい。 The shape of the protrusion 26 is not limited to a square shape but may be any other arbitrary shape. また、固定部材28の可動電極22への固定方法は、接着剤等による接着や融着、溶着等によるものであってもよいし、突起部26の凹部28aへの圧入や突起部26と凹部28aの係合によるものであってもよい。 The fixing method of the movable electrode 22 of the fixing member 28 is bonded or fusion with an adhesive or the like, may be by welding or the like, press-fitting or protrusion 26 and the recess into the recess 28a of the protrusion 26 28a may be due to the engagement of the. また、固定部材28の形状が限定されないことは言うまでもない。 Further, it goes without saying that the shape of the fixing member 28 is not limited.

図8(a)〜(e)は、可動電極22の変位部22dに突出変位部22d1を設けた場合の例を示した図であり、図8(a)は、受力体20の底面図、図8(b)、(d)および(e)は、図3(a)におけるB−B線断面図、図8(c)は、図1(a)におけるA−A線断面図である。 Figure 8 (a) ~ (e) is a diagram showing an example of a case in which the protruded displacement portion 22d1 to the displacement portion 22d of the movable electrode 22, 8 (a) is a bottom view of the force receiving member 20 FIG 8 (b), (d) and (e), the B-B line sectional view in FIG. 3 (a), FIG. 8 (c), is a sectional view taken along line A-A in FIGS. 1 (a) . まず、図8(a)〜(c)は、可動電極22の中央部、すなわち変位部22dの中央部に略円錐台状(テーパ状)の突出変位部22d1を設けた場合の例を示している。 First, FIG. 8 (a) ~ (c) is an example of a case where the central portion of the movable electrode 22, namely the protruded displacement portion 22d1 of generally frustoconical shape (tapered shape) in the center of the displacement portion 22d is provided there.

この例では、突出変位部22d1の先端面22d2は、周囲の突出部22bの先端面22b1と同様に基板10の上面10aに略接触するように構成されており、可動電極22のx−y平面内の移動に伴って上面10a上を滑って移動するようになっている。 In this example, the distal end surface 22d2 of the protruded displacement portion 22d1 is configured to be substantially in contact with the upper surface 10a of the similarly substrate 10 and the front end surface 22b1 of the periphery of the protruding portion 22b, x-y plane of the movable electrode 22 and moves sliding on the upper surface 10a with the movement of the inner. 従って、突出変位部22d1の先端面22d2には、突出部22bの先端面22b1と同様に、摩擦係数の低い被膜がコーティングされている。 Therefore, the front end surface 22d2 of the protruded displacement portion 22d1, like the front end surface 22b1 of the projection 22b, a low coefficient of friction coating is coated.

このように、変位部22にテーパ状の突出変位部22d1を設けることにより、同図(c)に示されるようにzの負方向の力Fを受けた場合に、突出変位部22d1が押し潰されて突出変位部22d1の傾斜した側面がz用電極30eに近接すると共に、基板10の上面10aと接触する部分が増加、すなわちz用電極30eとの重なり面積を増加させることができるため、zの負方向の力Fの大きさに対する静電容量Ceの変化率を高めることができる。 In this way, by providing the tapered protruded displacement portion 22d1 to the displacement unit 22, when receiving the negative direction of force F z As shown in FIG. (C), it is protruded displacement portion 22d1 press ulcer together has been inclined side surface of the protruded displacement portion 22d1 is close to the z electrode 30e, increases the portion in contact with the upper surface 10a of the substrate 10, i.e. it is possible to increase the overlapping area of ​​the z electrode 30e, z it is possible to increase the change rate of the capacitance Ce of the relative magnitude of the negative direction of the force F. また、突出変位部22d1の形状を適宜に設定することで、zの負方向の力の大きさに対する静電容量Ceの変化率を調整することができる。 Further, by setting the shape of the protruded displacement portion 22d1 appropriately, it is possible to adjust the rate of change of the electrostatic capacitance Ce on the size of the negative force of z. すなわち、力の検出精度を高めることが可能となる。 That is, it is possible to improve the detection accuracy of the force.

同図(d)は、略半球状の突出変位部22d1を設けた場合の例を示しており、同図(e)は、略円錐状の突出変位部22d1を設けた場合の例を示している。 FIG (d) shows an example of a case in which the substantially hemispherical protruded displacement portions 22d1, FIG (e) is an example of a case in which the substantially conical protruded displacement portion 22d1 there. なお、これらの例では、突出変位部22d1の頂点が基板10の上面10aに略接触するようになっている。 In these examples, the apex of the protruded displacement portion 22d1 is adapted to substantially contact with the upper surface 10a of the substrate 10. このように、突出変位部22d1の形状は特に限定されるものではなく、zの負方向の力を受けた場合に、押し潰されることによって静電容量Ceを適宜に変化させることが可能な形状であればどのような形状であってもよい。 Thus, the shape of the protruded displacement portion 22d1 is not particularly limited, when receiving a negative force of z, which can be changed as appropriate capacitance Ce by being crushed shape it may be any shape as long as the.

なお、同図(a)〜(e)では、先端面22d2または頂点22d3が基板10の上面10aに略接触するように突出変位部22d1を構成した例を示したが、突出変位部22d1を上面10aに接触しないように構成し、zの負方向の力を受けた場合に先端面22d2または頂点22d3が上面10aに接触して押し潰されるようにしてもよい。 In FIG. (A) ~ (e), but the distal end surface 22d2 or vertex 22d3 showed an example in which the protruded displacement portion 22d1 so as to be substantially in contact with the upper surface 10a of the substrate 10, the upper surface of the protruded displacement portion 22d1 configured so as not to contact the 10a, it may be the tip surface 22d2 or vertex 22d3 are crushed in contact with the upper surface 10a upon receiving the negative force of z.

図9(a)〜(d)は、可動電極22を基板10に向けて積極的に付勢するようにした場合の一例を示した図であり、同図(a)は、受力体20の正面図(側面図)、同図(b)は、図3(a)のB−B線断面図、同図(c)および(d)は、図1(a)におけるA−A線断面図である。 Figure 9 (a) ~ (d) is a diagram showing an example of a case where the movable electrode 22 so as to positively biased towards the substrate 10, FIG. (A) is force-receiving member 20 front view (side view), FIG. (b) is, B-B line sectional view of FIG. 3 (a), FIG. (c) and (d), a-a line cross-section in FIGS. 1 (a) it is a diagram.

この例では、同図(a)および(b)に示されるように、突出部22bの先端面22b1が固定部24aの接着面24a1よりも距離Sだけ下方に(基板10側に)突出するように、受力体20が構成されている。 In this example, as shown in FIG. (A) and (b), (the substrate 10 side) distal end surface 22b1 only downward a distance S than the adhesive surface 24a1 of the fixed portion 24a of the protruding portion 22b so as to project , the force receiving member 20 is configured. 従って、同図(c)に示されるように、接着面24a1を基板10に接着して受力体20を基板10に固定すると、可動電極22が上方に(基板10の反対側に)押し上げられ、変形部24bが弾性変形することとなる。 Accordingly, as shown in FIG. (C), when the force receiving member 20 by bonding a bonding surface 24a1 on the substrate 10 is fixed to the substrate 10, the movable electrode 22 (on the opposite side of the substrate 10) upwardly pushed , so that the deformable portion 24b is elastically deformed. すなわち、この例では、この変形部24bの弾性変形の復元力により、同図(d)に示されるように、可動電極22が基板10に向けて付勢されるようになっている。 That is, in this example, by the restoring force of the elastic deformation of the deformable portion 24b, as shown in FIG. 2 (d), the movable electrode 22 is adapted to be biased toward the substrate 10.

このように、受力体20を基板10に固定する際に変形部24bを弾性変形させることで可動電極22を基板10に向けて付勢することにより、簡易な構成でありながらも突出部22bの先端面22b1と基板10の上面10aの接触状態をより安定させることができる。 Thus, by urging the movable electrode 22 at the deformation part 24b that is elastically deformed when fixing the force receiving member 20 to the substrate 10 to the substrate 10, with a simple configuration even protrusion 22b contact with the upper surface 10a of the distal end surface 22b1 and the substrate 10 can be further stabilized. すなわち、可動電極22を移動させた場合における突出部22bの先端面22b1の浮き上がりを防止し、先端面22b1とxy用電極30a〜30d間の距離をより高精度に保つことができるため、力の検出精度を高めることができる。 That is, to prevent the floating of the front end surface 22b1 of the projection 22b when moving the movable electrode 22, it is possible to keep the distance between the distal end surface 22b1 and xy electrode 30a~30d more accurately, the force it is possible to improve detection accuracy.

なお、突出部22bの先端面22b1の突出量、すなわち距離Sの値は、特に限定されるものではなく、受力体20および基板10の材質や寸法形状等に応じて適宜に設定すればよい。 Incidentally, the projection amount of the front end surface 22b1 of the projection 22b, that is, the value of the distance S is not limited in particular, may be set appropriately according to the material and dimensions of the force receiving member 20 and the substrate 10 or the like . また、図示は省略するが、基板10における接着面24a1が接着される面と突出部22bの先端面22b1が略接触する面に段差を付けることによって可動電極22を基板10に向けて付勢するようにしてもよい。 Although not shown, urges the movable electrode 22 to the substrate 10 by attaching a step on the surface of the distal end surface 22b1 is substantially in contact surface with the projecting portion 22b of the adhesive surface 24a1 is adhered the substrate 10 it may be so. この場合、例えば、基板10の上面10aに固定電極30を形成し、その上に絶縁層を設けることによって段差を付けるようにしてもよい。 In this case, for example, to form a fixed electrode 30 on the upper surface 10a of the substrate 10, it may be put a step by providing an insulating layer thereon.

図10(a)〜(d)および図11(a)〜(d)は、基板10に固定される補助支持部22eを可動電極22に設けた場合の例を示した図である。 Figure 10 (a) ~ (d) and FIG. 11 (a) ~ (d) are diagrams showing an example of a case in which the auxiliary support portion 22e fixed to the substrate 10 to the movable electrode 22. まず、図10(a)〜(d)は、可動電極22の中央部に補助支持部22eを設けた場合の一例を示しており、同図(a)は、受力体20の底面図、同図(b)は、図3(a)におけるB−B線断面図、同図(c)および(d)は、図1(a)におけるA−A線断面図である。 First, FIG. 10 (a) ~ (d) shows an example of a case of providing the auxiliary supporting portion 22e at the central portion of the movable electrode 22, FIG. (A) is a bottom view of the force receiving member 20, FIG (b), the B-B line sectional view in FIG. 3 (a), and FIG. (c) (d) is a sectional view taken along line a-a in FIG. 1 (a).

この例では、同図(a)および(b)に示されるように、補助支持部22eは、円柱状に構成され、可動電極22の中央部、すなわち変位部22dの中央部に設けられている。 In this example, as shown in FIG. (A) and (b), auxiliary support portion 22e is configured in a cylindrical shape, the central portion of the movable electrode 22, that is provided at the center of the displacement portion 22d . 補助支持部22eの先端面22e1は、同図(b)に示されるように、固定部24aの接着面24a1と略同一平面上に位置しており、同図(c)に示されるように、接着面24a1と同様に基板10の上面10aに接着される。 The distal end surface 22e1 of the auxiliary support section 22e, as shown in FIG. (B), are located substantially on the same plane as the bonding surface 24a1 of the fixed portion 24a, as shown in FIG. (C), It is bonded to the upper surface 10a of the similarly substrate 10 and the adhesive surface 24a1. また、この例では、同図(c)に示されるように、z用電極30eは円環状に形成されており、補助支持部22eの先端面22e1と重ならないようになっている。 In this example, as shown in FIG. (C), z electrode 30e is formed in an annular shape, so as not to overlap with the front end surface 22e1 of the auxiliary support section 22e.

また、補助支持部22eは、同図(d)に示されるように、可動電極22がx−y平面内の力Fを受けた場合に変形部24bと共に変形して、可動電極22の移動を許容するようになっている。 The auxiliary support section 22e, as shown in FIG. 1 (d), deformed with deformation portion 24b when the movable electrode 22 is subjected to force F in the x-y plane, the movement of the movable electrode 22 so that the allowable. さらに、図示は省略するが、可動電極22がzの負方向の力を受けた場合には、変位部22dの変形と共に押し潰されるようになっている。 Furthermore, although not shown, when the movable electrode 22 is subjected to the negative direction of the force z is adapted to be crushed along with the deformation of the displacement portion 22d.

このように、補助支持部22eを設けることにより、可動電極22と固定電極30の間の距離をより高精度に設定することが可能となる。 Thus, by providing the auxiliary support portion 22e, it is possible to set the distance between the movable electrode 22 of the fixed electrode 30 with higher accuracy. また、可動電極22が移動する際における突出部22bの先端面22b1の浮き上がりを防止することが可能となる。 Further, it is possible to prevent the floating of the front end surface 22b1 of the projection 22b at the time of the movable electrode 22 moves. すなわち、力の検出精度を高めることができる。 That is, it is possible to improve the detection accuracy of the force.

図11(a)および(b)は、複数の補助支持部22eを設けるようにした場合の一例を示しており、同図(a)は、受力体20の底面図、同図(b)は、図3(a)におけるB−B線断面図である。 Figure 11 (a) and (b) shows an example of a case of providing a plurality of auxiliary support section 22e, FIG. (A) is a bottom view of the force receiving member 20, and FIG. (B) is a sectional view taken along line B-B in FIG. 3 (a). この例では、可動電極22の中央部に円柱状の補助支持部22eを設けると共に、突出部22bの間にも円柱状の補助支持部22eを設けている。 In this example, it provided with a cylindrical auxiliary supporting portion 22e at the central portion of the movable electrode 22 is provided with a cylindrical auxiliary supporting portion 22e also between the protruding portions 22b. このように、複数の補助支持部22eを適宜に配置することにより、可動電極22と固定電極30の間の距離をより高精度に保つことが可能となる。 Thus, by arranging a plurality of auxiliary supporting portion 22e as appropriate, it is possible to keep the distance between the movable electrode 22 of the fixed electrode 30 with higher accuracy. なお、補助支持部22eの個数および配置は、特に限定されるものではなく、適宜に設定することができる。 The number and arrangement of the auxiliary supporting portion 22e is not particularly limited, it can be appropriately set.

図11(c)および(d)は、可動電極22の中央部に略円錐台状(テーパ状)の補助支持部22eを設けた場合の例を示した図であり、同図(c)は、受力体20の底面図、同図(d)は、図3(a)におけるB−B線断面図である。 Figure 11 (c) and (d) are views showing an example of a case in which the auxiliary support portion 22e of the generally frustoconical shape (tapered shape) in the center portion of the movable electrode 22, and FIG. (C) is a bottom view of the force receiving member 20, and FIG (d) is a sectional view taken along line B-B in FIG. 3 (a). このように、補助支持部22eをテーパ状に構成することにより、補助支持部22eを突出変位部22d1と同様に機能させることができるため、力の検出精度を高めることが可能となる。 By thus constituting the auxiliary support portion 22e is tapered, since the auxiliary supporting portion 22e can serve as the protruded displacement portion 22 d 1, it is possible to improve the detection accuracy of the force. なお、補助支持部22eの形状は、特に限定されるものではなく、受力体20の材質や補助支持部22eの配置等に応じて、任意の形状を採用することができる。 The shape of the auxiliary support section 22e is not limited in particular, it can be in accordance with the arrangement of the material and the auxiliary supporting portion 22e of the force receiving member 20, to adopt any shape.

図12(a)〜(d)および図13(a)〜(d)は、突出部22bの先端面22b1を別部材から構成した場合の例を示した図である。 Figure 12 (a) ~ (d) and FIG. 13 (a) ~ (d) are diagrams showing an example of a case where the distal end surface 22b1 of the projection 22b from another member. まず、図12(a)および(b)は、突出部22bの先端に板状部材40を取り付けるようにした場合の一例を示しており、同図(a)は、受力体20の底面図、同図(b)は、図3(a)におけるB−B線断面図である。 First, FIG. 12 (a) and (b) shows an example in which to attach the plate member 40 at the tip of the projecting portion 22b, FIG. (A) is a bottom view of the force receiving member 20 , FIG. (b) is a sectional view taken along line B-B in FIG. 3 (a). この例では、突出部22bの形状に合わせた幅広の円弧状の板状部材40を突出部22bの先端に取り付け、この板状部材40が上面10aと略接触するようにしている。 In this example, mounting a wide arc-shaped plate member 40 to match the shape of the protruding portion 22b at the tip of the protrusion 22b, the plate-like member 40 is adapted to substantially contact with the upper surface 10a. すなわち、この例では、突出部22bの先端面22b1は、板状部材40から構成されている。 That is, in this example, the distal end surface 22b1 of the projection 22b is composed of a plate-shaped member 40.

このようにすることで、可動電極22および支持部24を導電性弾性材料によって一体形成しながらも、板状部材40の材質を適宜に設定することで、可動電極22を基板10の上面10aに沿ってスムーズに移動(滑動)させることが可能となる。 In this way, the movable electrode 22 and the supporting portion 24 while integrally formed of a conductive elastic material, by setting appropriately the material of the plate-like member 40, the movable electrode 22 on the upper surface 10a of the substrate 10 along it is possible to smoothly move (slide) in. すなわち、受力体20をコンパクト且つ安価に構成しながらも、力の検出精度を高めることができる。 That is, while constituting the force-receiving member 20 compact and inexpensive, it is possible to improve the detection accuracy of the force. また、突出部22bの先端面22b1の耐摩耗性を向上させることができる。 Further, it is possible to improve the wear resistance of the tip surface 22b1 of the projection 22b.

なお、板状部材40の可動電極22への取り付け方法は、接着剤による接着や融着、溶着等、既知の手法を採用することができる。 The mounting method of the movable electrode 22 of the plate-shaped member 40 may be employed adhesive or fusion with an adhesive, welding or the like, known techniques. また、板状部材40を構成する材料は、特に限定されるものではなく、各種樹脂や金属等を採用することができる。 The material constituting the plate-like member 40 is not limited in particular, it is possible to use various resins, metal or the like. また、板状部材40は、導電性材料から構成されるものであってもよいし、絶縁性材料から構成されるものであってもよい。 Further, the plate-like member 40 may be one that is made of a conductive material, or may be composed of an insulating material. すなわち、板状部材40を絶縁層として機能させるようにしてもよい。 That may be a plate-like member 40 to function as an insulating layer.

図12(c)は、複数の突出部22bに跨って板状部材40を取り付けるようにした例を示しており、図3(a)におけるB−B線断面図である。 FIG. 12 (c) shows an example in which to attach the plate-like member 40 over a plurality of projecting portions 22b, a B-B line sectional view in FIG. 3 (a). 板状部材40は、図12(a)および(b)に示されるように、複数の突出部材22bごとに取り付けられるものであってもよいし、図12(c)に示されるように、円環状または円盤状に構成され、複数の突出部材22bに跨って取り付けられるものであってもよい。 Plate member 40, as shown in FIGS. 12 (a) and 12 (b), may be those attached to each of a plurality of projecting members 22b, as shown in FIG. 12 (c), circular it is configured in an annular or disc-shaped, or may be mounted over a plurality of projecting members 22b.

図12(d)は、複数の突出部22bおよび突出変位部22d1に跨って板状部材40を取り付けるようにした例を示しており、図3(a)におけるB−B線断面図である。 FIG. 12 (d) shows an example in which to attach the plate-like member 40 over a plurality of protruding portions 22b and protruding displacement portion 22 d 1, a sectional view taken along line B-B in FIG. 3 (a). このように、板状部材40は、複数の突出部22bおよび突出変位部22d1に跨って取り付けられるものであってもよい。 Thus, the plate-like member 40 may be one that is mounted over a plurality of protruding portions 22b and protruding displacement portion 22 d 1. なお、突出部22bおよび突出変位部22d1に個別に板状部材40を取り付けるようにしてもよいことは、言うまでもない。 Incidentally, it may be attached individually shaped member 40 to the projecting portion 22b and the protruded displacement portion 22d1 is needless to say.

図13(a)および(b)は、突出部22bを可動電極22(受力体20)とは別部材であるブロック状部材42から構成した例を示しており、同図(a)は、受力体20の底面図、同図(b)は、図3(a)におけるB−B線断面図である。 Figure 13 (a) and (b) shows an example in which the protrusion 22b from the block-shaped member 42 is a separate member from the movable electrode 22 (force receiving member 20), FIG. (A) is bottom view of the force receiving member 20, and FIG. (b) is a sectional view taken along line B-B in FIG. 3 (a). この例では、幅広の円弧状断面のブロック状のブロック状部材42を可動電極22の基部22aの下側(基板10側)に取り付け、これにより突出部22bを構成している。 In this example, attaching the block-like block-shaped member 42 of the wider arc-shaped cross section on the lower side of the base portion 22a of the movable electrode 22 (substrate 10 side), thereby constituting a projecting portion 22b.

なお、この例では、同図(b)に示されるように、基部22aに設けた凹部22a1にブロック状部材42を嵌め込むようにしているが、凹部22a1を設けずにブロック状部材42をそのまま貼り付けるようにしてもよい。 In this example, as shown in FIG. (B), but so as to fit the block-shaped member 42 in a recess 22a1 formed in the base portion 22a, attached directly bond the blocking member 42 without providing the recess 22a1 it may be so. ブロック状部材42の固定方法は、接着剤による接着や融着、溶着等、既知の手法を採用することができる。 Fixing method of the block-shaped member 42 may be employed adhesive or fusion with an adhesive, welding or the like, known techniques. また、ブロック状部材42を構成する材料は、板状部材40と同様に、特に限定されるものではない。 Further, the material constituting the block-shaped member 42, like the plate-like member 40, but is not particularly limited.

図13(c)および(d)は、突出部22bの先端面22b1を別部材から構成することにより、先端面22b1を接着面24a1よりも距離Sだけ下方に(基板10側に)突出するようにした例を示しており、図3(a)におけるB−B線断面図である。 Figure 13 (c) and (d) are by configuring the distal end surface 22b1 of the projection 22b from another member, the distal end surface 22b1 downward by a distance S than the adhesive surface 24a1 (on the substrate 10 side) so as to project shows an example of the a B-B line sectional view in FIG. 3 (a). 同図(c)は、板状部材40を使用した例を示しており、同図(d)は、ブロック状部材42を使用した例を示している。 FIG (c) shows an example of using a plate-like member 40, and FIG. (D) shows an example of using the block-shaped member 42.

このようにすることで、板状部材40またはブロック状部材42の厚さによって突出量である距離Sの値を調節し、基板10への付勢力を適宜に設定することができる。 By doing so, it is possible to adjust the value of the distance S is the amount of protrusion by the thickness of the plate-like member 40 or block-shaped member 42, suitably set to a biasing force to the substrate 10. すなわち、受力体20の形状を変更することなく付勢力を調整することができる。 That is, it is possible to adjust the biasing force without changing the shape of the force receiving member 20. なお、同図(c)に示す例において、突出部22bの先端面(板状部材40が貼り付けられる面)は、固定部24aの接着面24a1と同一平面上に位置するものであってもよいし、同一平面上に位置しないものであってもよい。 In the example shown in FIG. (C), the distal end surface of the protruding portion 22b (a surface which the plate-like member 40 is attached), even those that are located on the same plane as the bonding surface 24a1 of the fixed portion 24a it may, or may be not coplanar.

図14(a)〜(c)は、変形部24bの内側にリブ24b1を設けた場合の一例を示した図であり、同図(a)は、受力体20の底面図、同図(b)は、図3(a)におけるB−B線断面図、同図(c)は、図1(a)のA−A線断面図である。 Figure 14 (a) ~ (c) is a diagram showing an example of a case where a rib 24b1 inside the deformation portion 24b, FIG. (A) is a bottom view of the force receiving member 20, FIG. ( b) the B-B line sectional view in FIG. 3 (a), FIG. (c) is a sectional view taken along line a-a of FIG. 1 (a). この例では、支持部24の変形部24bの内側(下側)に、略三角錐状の複数のリブ24b1を、曲折部(角部)の両側に跨るように設けている。 In this example, the inside of the deformed portion 24b of the support portion 24 (lower side) is provided with a substantially triangular pyramid-shaped ribs 24b1, so as to straddle both sides of the bent portion (corner portion).

このように、変形部24bの内側(下側)に複数のリブ24b1を設けることにより、図14(c)に示されるように、可動電極22のx−y平面内における移動範囲を制限する場合に、可動電極22と衝突して変形するクッション性を有するストッパとしてリブ24b1を機能させることができる。 Thus, by providing a plurality of ribs 24b1 inside (lower side) of the deforming portion 24b, as shown in FIG. 14 (c), if for limiting the movement range in the x-y plane of the movable electrode 22 the, it can function rib 24b1 as a stopper having a cushioning property to deform collides with the movable electrode 22. すなわち、可動電極22の衝突による衝撃力を減衰し、固定部24aに加わる負担を軽減することができるため、力検出装置1の耐久性を高めることが可能となる。 That is, damping the impact force due to the collision of the movable electrode 22, it is possible to reduce a burden applied to the fixing portion 24a, it is possible to improve the durability of the force detection device 1.

また、リブ24b1を設けることにより、変形部24bの剛性を高め、可動電極22が移動する際の突出部22bの先端面22b1の浮き上がりを効果的に防止することができる。 Further, by providing the ribs 24b1, the rigidity of the deformable section 24b, it is possible to prevent the floating of the front end surface 22b1 of the projection 22b when the movable electrode 22 moves effectively. すなわち、先端面22b1とxy用電極30a〜30d間の距離をより高精度に保つことができるため、力の検出精度を高めることができる。 That is, it is possible to keep the distance between the distal end surface 22b1 and xy electrode 30a~30d more accurately, it is possible to improve the detection accuracy of the force. なお、リブ24b1の形状は、特に限定されるものではなく、例えば四角錐状や部分円錐状等、任意の形状を採用することができる。 The shape of the ribs 24b1 is not limited in particular, it may be employed for example pyramidal or partial conical shape or the like, any shape.

また、リブ24b1は、支持部24の変形部24bにのみ設けられるものであってもよいし、固定部24aと変形部24bに跨って設けられるものであってもよい。 Further, the rib 24b1 may be a one that is provided only on the deformation portion 24b of the support 24, or may be provided across the deformable portion 24b and the fixed portion 24a. さらに、図示は省略するが、変形部24bにリブ24b1を設けると共に、固定部24aにクッション性を有するクッション部を別途設けるようにしてもよい。 Furthermore, although not shown, provided with a rib 24b1 to the deformation portion 24b, it may be separately provided a cushion unit having a cushioning property to the fixing portion 24a.

図14(d)は、支持部24の変形部24bを、固定部24aの上面24a3の内周側から半径方向内側の斜め上方に向かって可動電極22に接続するように構成した例を示した図であり、図3(a)におけるB−B線断面図である。 FIG. 14 (d) the deformed portion 24b of the support 24, an example that is configured to connect to the movable electrode 22 from the inner side of the upper surface 24a3 of the fixed portion 24a obliquely upward radially inner a drawing, a sectional view taken along line B-B in FIG. 3 (a). 変形部24bをこのように構成した場合、可動電極22の移動に対する抵抗は大きくなるものの、可動電極22の移動に伴う変形部24bの弾性変形の復元力を、可動電極22を上面10aに向けて付勢する付勢力として、より効果的に作用させることができる。 If the deformation portion 24b thus configured, although the resistance to movement of the movable electrode 22 increases, the restoring force of the elastic deformation of the deformable portion 24b with the movement of the movable electrode 22, toward the movable electrode 22 on the upper surface 10a as biasing force biasing, it can act more effectively. 従って、例えば比較的大きい力Fを検出する必要がある場合等には、変形部24bをこのように構成するようにしてもよい。 Thus, for example, relatively large when it is necessary to detect the force F or the like, the deformable portion 24b may be constructed as described above.

図15(a)〜(c)は、絶縁層を可動電極22に設けるようにした場合の一例を示した図であり、図1(a)のA−A線断面図である。 Figure 15 (a) ~ (c) is a diagram showing an example of a case of providing an insulating layer on the movable electrode 22, an A-A line sectional view of FIG. 1 (a). この例では、図15(a)に示されるように、基板10の上面10aにxy用電極30a〜30dおよびz用電極30eを形成すると共に、突出部22bの先端に絶縁性材料からなる板状部材40を取り付けるようにしている。 In this example, FIG. 15 as (a), the to form a xy electrode 30a~30d and z electrode 30e on the upper surface 10a of the substrate 10, the plate made of an insulating material on the tip of the protrusion 22b so that attaching the member 40. すなわち、この例では、可動電極22に設けた板状部材40によって絶縁層を構成し、可動電極22と共に絶縁層を移動させるようにしている。 That is, in this example, and the insulating layer by the plate-like member 40 provided on the movable electrode 22, and to move the insulating layer with the movable electrode 22.

この例では、同図(b)に示されるように、突出部22bの先端面22b1は板状部材40から構成されており、xy用電極30a〜30dの上面(可動電極22に対向する面)と略接触した状態となっている。 In this example, as shown in FIG. (B), the distal end surface 22b1 of the projection 22b is constituted by a plate-shaped member 40, the upper surface of the xy electrodes 30 a to 30 d (the surface facing the movable electrode 22) in a state of being substantially in contact with. そして、x−y平面内の力Fを受けて可動電極22が移動する場合には、同図(c)に示されるように、板状部材40から構成される先端面22b1が、略接触した状態を保ちながらxy用電極30a〜30dの上面に沿って移動するようになっている。 When the movable electrode 22 under the force F in the x-y plane moves, as shown in FIG. (C), is composed of the distal end surface 22b1 of the plate-shaped member 40, and substantially contacts and moves along the upper surface of xy electrode 30a~30d while maintaining the state.

このように、絶縁層を可動電極22に設けてxy用電極30a〜30dの上面と略接触するようにし、可動電極22を絶縁層と共にxy用電極30a〜30dの上面に沿って移動させるようにしてもよい。 Thus, the insulating layer so as to substantially contact with the upper surface of the xy electrode 30a~30d provided on the movable electrode 22, so as to move the movable electrode 22 along the upper surface of xy electrode 30a~30d together with the insulating layer it may be. この場合においても、板状部材40からなる先端面22b1がxy用電極30a〜30dの上面に略接触した状態を維持し、突出部22bとxy用電極30a〜30dの間の距離を一定に保つことが可能であるため、検出精度を高めることができる。 In this case, to maintain a state where the top surface 22b1 consisting of a plate-like member 40 is substantially in contact with the upper surface of the xy electrodes 30 a to 30 d, keep the distance between the protruding portion 22b and the xy electrodes 30 a to 30 d constant since it is possible, it is possible to improve the detection accuracy.

なお、図12において示した例と同様に、複数の突出部22bに跨って絶縁層となる板状部材40を取り付けるようにしてもよいし、可動電極22に突出変位部22d1を設けた場合に、複数の突出部22bおよび突出変位部22d1に跨って絶縁層となる板状部材40を取り付けるようにしてもよい。 Incidentally, as in the example shown in FIG. 12, may be attached to the plate-like member 40 made of an insulating layer over a plurality of projecting portions 22b, the case of providing the projecting displacement portions 22d1 to the movable electrode 22 , it may be attached to the plate-like member 40 made of an insulating layer over a plurality of protruding portions 22b and protruding displacement portion 22 d 1. この場合、板状部材40がz用電極30eの上面と略接触するようにしてもよい。 In this case, the plate-like member 40 may be an upper surface substantially contacting the z electrode 30e. また、板状部材40の代りに、突出部22bの先端面22b1にコーティングした被膜によって絶縁層を構成するようにしてもよいし、図13において示した例と同様に、ブロック状部材42によって絶縁層を構成するようにしてもよい。 The insulating in place of the plate-shaped member 40, also may be such that the insulating layer by coating coated on the distal end surface 22b1 of the projection 22b, as in the example shown in FIG. 13, the block-shaped member 42 it may be configured layers.

<第2の実施形態> <Second Embodiment>
次に、本発明の第2の実施形態に係る力検出装置2について説明する。 It will now be described force detection apparatus 2 according to a second embodiment of the present invention.

本実施形態に係る力検出装置2は、z軸周りのモーメントの方向および大きさ、ならびにzの負方向の力の大きさを検出可能に構成されている。 Force detection apparatus 2 according to this embodiment, the direction and magnitude of the moment around the z-axis, and is detectably constituting the magnitude of the negative force of z. すなわち、力検出装置2は、例えば対象物の回転を指示する操作および選択操作が可能な入力装置や、ロボットハンドの先端に設けられて把持物に加わるモーメントおよび把持力を検出する触覚センサとして利用可能に構成されている。 That is, the force detection device 2, use for example the rotary input device and operable and selection operation for instructing to take the object as a tactile sensor for detecting the moment and the gripping force applied to the holding object is provided at the tip of the robot hand to be able to have been constructed. なお、以下の説明においては、第1の実施形態の力検出装置1と同一の部分については同一の符号を付すと共にその説明を省略し、第1の実施形態と異なる部分について説明する。 In the following description, the force sensor 1 and the same parts of the first embodiment will not be described with the same reference numerals will be explained the differences from the first embodiment.

図16(a)は、力検出装置2の平面図であり、同図(b)は、力検出装置2の正面図であり、同図(c)は、同図(a)のA−A線断面図である。 16 (a) is a plan view of the force sensor 2, Fig. (B) is a front view of the force detection device 2, FIG. (C), the A-A of FIG. (A) it is a line cross-sectional view. これらの図に示されるように、本実施形態の力検出装置2は、基板10および受力体20から構成されており、基本的な構成は第1の実施形態と同一である。 As shown in these figures, the force detecting apparatus 2 of the present embodiment is composed of a substrate 10 and the force receiving member 20, the basic configuration is the same as the first embodiment.

図17(a)は、本実施形態の基板10の平面図であり、同図(b)は、同基板10の正面図であり、同図(c)は、同基板10の底面図である。 17 (a) is a plan view of the substrate 10 of the present embodiment, and FIG. (B) is a front view of the substrate 10, FIG. (C) is a bottom view of the substrate 10 . 本実施形態では、固定電極30は、z方向の力を検出するためのz用電極30eと、z軸周りのモーメントを検出するための8つのzm用電極30f1、30f2、30g1、30g2、30h1、30h2、30i1、30i2との計9つの電極から構成されている。 In the present embodiment, the fixed electrode 30, z direction and z electrodes 30e for detecting a force, eight zm electrodes for detecting the moment around the z-axis 30F1,30f2,30g1,30g2,30h1, and a total of nine electrodes with 30H2,30i1,30i2. また、端子電極34は、これら9つの固定電極30および接続電極32に対応させて10個形成されている。 The terminal electrodes 34 are formed 10 to correspond to the nine fixed electrodes 30 and the connection electrode 32.

8つのzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2は、円環を4つに分割したものをさらに2つに分割した幅広の円弧状にそれぞれ形成されており、仮想円周R上に略対称に配置されている。 Eight zm electrodes 30f1~30i1,30f2~30i2 is annular is formed each of the four that is divided into a further broad arcuate divided into two, substantially symmetrically on the virtual circle R It is located. このうち、互いに隣り合うzm用電極30f1、30f2は、可動電極22の1つの突出部22bに対応して形成された1組の電極(電極組)となっている。 Of these, zm electrode 30f1,30f2 adjacent to each other, and has a pair of electrodes formed so as to correspond to the one protrusion 22b of the movable electrode 22 (electrode assembly). 同様に、互いに隣り合うzm用電極30g1、30g2、互いに隣り合うzm用電極30h1、30h2、および互いに隣り合うzm用電極30i1、30i2についても、それぞれ1つの突出部22bに対応して形成された1組の電極(電極組)となっている。 Similarly, zm electrode 30g1,30g2 mutually adjacent, zm electrode 30h1,30h2 mutually adjacent, and the adjacent zm electrode 30i1,30i2 also mutually, respectively formed corresponding to one protrusion 22b 1 It has become a set of electrodes (electrode assembly).

また、本実施形態の受力体20は可動電極22の中央部に補助支持部22eを備えているため、z用電極30eは、補助支持部22eの接着面22e1と重ならないように円環状に形成されている。 Further, the force receiving member 20 of this embodiment due to the provision of an auxiliary supporting portion 22e at the central portion of the movable electrode 22, z electrode 30e is annularly so as not to overlap with the adhesive surface 22e1 of the auxiliary supporting portions 22e It is formed.

図18(a)は、本実施形態の受力体20の平面図であり、同図(b)は、同受力体20の正面図(側面図)であり、同図(c)は、同受力体20の底面図である。 18 (a) is a plan view of the force receiving member 20 of the present embodiment, and FIG. (B) is a front view of the force receiving member 20 (side view), FIG. (C) is, it is a bottom view of the force receiving member 20. また、同図(d)は、同図(a)のB−B線断面図であり、同図(e)は、同図(a)のD−D線断面図である。 Further, FIG. (D) is a sectional view taken along line B-B in FIG. (A), FIG. (E) is a sectional view taken along line D-D in FIG. (A). これらの図に示されるように、本実施形態の受力体20は、先端面22b1の形状が幅広の円弧状に構成された4つの突出部22bを備えている。 As shown in these figures, the force receiving member 20 of this embodiment is provided with four protrusions 22b the shape of the distal end surface 22b1 configured wide arc. この4つの突出部22bは、zm用電極30f1、30f2からなる電極組、zm用電極30g1、30g2からなる電極組、zm用電極30h1、30h2からなる電極組、およびzm用電極30i1、30i2からなる電極組に対応する位置にそれぞれ設けられている。 The four protrusions 22b consists electrode sets consisting zm electrode 30F1,30f2, electrode sets consisting zm electrode 30G1,30g2, electrode sets consisting zm electrode 30H1,30h2, and from zm electrode 30i1,30i2 They are provided at positions corresponding to the electrode pair. また、本実施形態の突出部22bは、第1の実施形態の突出部22bよりも円周方向の寸法が短く構成されている。 Further, the projecting portion 22b of the present embodiment, the dimension in the circumferential direction is formed shorter than the projecting portion 22b of the first embodiment.

可動電極22の中央部(変位部22dの中央部)には、円柱状の補助支持部22eが設けられている。 The central portion of the movable electrode 22 (the central portion of the displacement unit 22 d), a cylindrical auxiliary supporting portion 22e is provided. また、本実施形態では、支持部24の変形部24bは、固定部24aの上面24a3の内周側から半径方向内側に向かって可動電極22に接続するように構成されている。 Further, in the present embodiment, deformed portion 24b of the support portion 24 is configured to connect to the movable electrode 22 from the inner side of the upper surface 24a3 of the fixed portion 24a radially inward. 補助支持部22eおよび変形部24bは、可動電極22のz軸周りの回転に伴って弾性変形すると共に、復元力によって可動電極22を初期状態に保持可能な適宜の寸法に構成されている。 Auxiliary supporting portion 22e and the deformation portion 24b is adapted to elastically deform with the rotation around the z-axis of the movable electrode 22 is configured to an appropriate size capable of holding the movable electrode 22 to the initial state by the restoring force. 本実施形態では、変形部24bを可動電極22の外周を囲むように設けると共に、変形部24bに垂直部分を設けないようにすることで、可動電極22のx−y平面内における直線移動を適宜に拘束し、可動電極22のz軸周りの回転精度を高めるようにしている。 In this embodiment, the deformable portion 24b provided with so as to surround the outer periphery of the movable electrode 22, the deformation portion 24b By not providing the vertical portion, the linear movement in the x-y plane of the movable electrode 22 as appropriate constrained to, and to enhance the rotation accuracy around the z-axis of the movable electrode 22. また、可動電極22の回転に伴う変形部24bの弾性変形の復元力が、可動電極22を上面10aに向けて適度に付勢する方向に作用するようにしている。 Further, the restoring force of the elastic deformation of the deformable portion 24b caused by the rotation of the movable electrode 22, so that acts in the direction to moderately biased towards the movable electrode 22 on the upper surface 10a.

図16に戻って、突出部22bの1つは、先端面22b1が基板10の上面10aに略接触した状態で1組のzm用電極30f1、30f2に跨るように配置されており、先端面22b1の一部が、zm用電極30f1の一部およびzm用電極30f2の一部と重なるようになっている。 Returning to FIG. 16, one of the protrusions 22b is disposed so as to straddle the pair of zm electrode 30f1,30f2 in a state where the top surface 22b1 is substantially in contact with the upper surface 10a of the substrate 10, the distal end surface 22b1 some of the is adapted to overlap a part of the portion of zm electrodes 30f1 and zm electrode 30F2. 同様に、残りの3つの突出部22bは、先端面22b1が基板10の上面10aに略接触した状態で、1組のzm用電極30g1、30g2、1組のzm用電極30h1、30h2、および1組のzm用電極30i1、30i2にそれぞれ跨るように配置されており、先端面22b1の一部が、zm用電極30g1の一部およびzm用電極30g2の一部、zm用電極30h1の一部およびzm用電極30h2の一部、ならびにzm用電極30i1の一部およびzm用電極30i2の一部とそれぞれ重なるようになっている。 Similarly, the remaining three protrusions 22b, in a state where the top surface 22b1 is substantially in contact with the upper surface 10a of the substrate 10, a pair of zm electrode 30g1,30g2,1 pair of zm electrode 30H1,30h2, and 1 are arranged so as to straddle each set of zm electrode 30I1,30i2, a part of the distal end surface 22 b 1, a part of the portion of zm electrode 30g1 and zm electrodes 30G2, part of zm electrode 30h1 and some of zm electrodes 30H2, and adapted to overlap each a portion of a part of zm electrode 30i1 and zm electrode 30I2.

従って、本実施形態では、1つの突出部22bとzm用電極30f1の間に静電容量Cf1が形成されると共に、この突出部22bとzm用電極30f2の間に静電容量Cf2が形成されるようになっている。 Accordingly, in the present embodiment, the electrostatic capacitance Cf1 is formed between the one protrusion 22b and zm electrode 30F1, capacitance Cf2 is formed between the projecting portion 22b and the zm electrode 30f2 It has become way. また、もう1つの突出部22bとzm用電極30g1の間に静電容量Cg1が形成されると共に、この突出部22bとzm用電極30g2の間に静電容量Cg2が形成され、さらにもう1つの突出部22bとzm用電極30h1の間に静電容量Ch1が形成されると共に、この突出部22bとzm用電極30h2の間に静電容量Ch2が形成され、残りの1つの突出部22bとzm用電極30i1の間に静電容量Ci1が形成され、この突出部22bとzm用電極30i2の間に静電容量Ci2が形成されるようになっている。 Further, the capacitance Cg1 between another protrusion 22b and zm electrode 30g1 is formed, the electrostatic capacitance Cg2 between the projecting portion 22b and the zm electrode 30g2 are formed, yet another with capacitance Ch1 is formed between the projecting portion 22b and the zm electrode 30h1, the electrostatic capacitance Ch2 between the projecting portion 22b and the zm electrode 30h2 is formed, the remaining one protrusion 22b and zm is the capacitance Ci1 between use electrodes 30i1 is formed, so that the capacitance Ci2 is formed between the projecting portion 22b and the zm electrode 30I2.

次に、力検出装置2の作用について説明する。 Next, the operation of the force detection device 2.

上述の構成により、本実施形態の力検出装置2は、z軸周りのモーメントの方向および大きさ、ならびにzの負方向の力の大きさを検出することが可能となっている。 The construction described above, the force detecting apparatus 2 of the present embodiment, it is possible to detect the direction and magnitude of the moment around the z-axis, and the negative force of the magnitude of z. 図19(a)〜(c)は、力検出装置2がz軸周りのモーメントMを受けた状態を示した図であり、同図(a)は、力検出装置2の平面図、同図(b)および(c)は、突出部22bとzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の重なりを示した概略図である。 Figure 19 (a) ~ (c) is a diagram showing a state in which force detecting device 2 receives a moment M about the z axis, FIG. (A) is a plan view of the force detection device 2, FIG. (b) and (c) is a schematic diagram showing an overlap of the projections 22b and zm electrode 30F1~30i1,30f2~30i2. なお、同図(b)および(c)においては、突出部22bとzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の重なり部分をハッチングによって示している。 Incidentally, in the figure (b) and (c), it shows by hatching the overlapping portion of the projection 22b and the zm electrode 30F1~30i1,30f2~30i2.

同図(a)に示されるように、z軸周りのモーメントMを受けた場合、可動電極22は、突出部22bの先端面22b1が基板10の上面10aに略接触した状態を保ちながら上面10a上を滑ってz軸周りに回転することとなる。 As shown in FIG. 6 (a), when subjected to moment M about the z-axis, the movable electrode 22 has an upper surface 10a while maintaining a state in which the leading end surface 22b1 is contacted substantially to the upper surface 10a of the substrate 10 of the protruding portion 22b so that the rotation around the z-axis slides over. このとき、支持部24は、変形部24bが適宜に弾性変形することにより、可動電極22の回転を許容すると共に、可動電極22の回転量(回転角度)が略モーメントMの大きさに応じた回転量(回転角度)となるようにする。 At this time, the support unit 24, by deforming portion 24b is appropriately elastically deformed, while allowing rotation of the movable electrode 22, the rotation of the movable electrode 22 (the rotation angle) corresponding to the magnitude of the substantially moment M made to be the rotation amount (rotation angle). また、変形部24bが可動電極22を上面10aに向けて適度に付勢することにより、回転中も先端面22b1が上面10aに略接触した状態が保たれるようになっている。 In addition, by deforming portion 24b is appropriately biased towards the movable electrode 22 on the upper surface 10a, also during rotation the distal end surface 22b1 so that the state in which substantially contact with the upper surface 10a is maintained.

本実施形態では、zm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2を、z軸を中心とする円周上に配列すると共に、突出部材22bの先端面22b1が、1組のzm用電極(例えば30f1、30f2)に跨ってそれぞれの一部と重なるようにしている(図16(a)参照)。 In the present embodiment, the zm electrode 30F1~30i1,30f2~30i2, while arranged on the circumference around the z axis, the distal end surface 22b1 of the projecting member 22b is a set of zm electrode (eg 30F1, across the 30F2) so that overlap a part of each reference (FIG. 16 (a)). このため、可動電極22がz軸周りに回転して突出部22bが回転移動した場合、図19(b)および(c)に示されるように、突出部22bと1組のzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の重なり面積は、回転方向に対応する一方については増加し、他方については減少することとなる。 Therefore, if the projecting portion 22b movable electrode 22 is rotated around the z axis is rotated and moved, as shown in FIG. 19 (b) and (c), the protruding portion 22b and a pair of zm electrode 30f1~ overlapping area 30i1,30f2~30i2 is increased for one that corresponds to the direction of rotation, so that the decrease for the other. そして、重なり面積の増加量および減少量は、回転角度θに応じて決まる。 Then, the increase and decrease of the overlapping area is determined according to the rotation angle theta.

従って、この重なり面積の変化による静電容量Cf1〜Ci1、Cf2〜Ci2の変化に基づいてモーメントMの方向および大きさを検出することができる。 Therefore, the capacitance Cf1~Ci1 due to a change in the overlapping area, it is possible to detect the direction and magnitude of the moment M based on a change in Cf2~Ci2. 具体的には、同図(b)に示されるように、平面視で半時計回りのモーメントMを受けた場合には、突出部22bとzm用電極30f2〜30i2の重なり面積が増加し、突出部22bとzm用電極30f1〜30i1の重なり面積が減少することとなる。 Specifically, as shown in FIG. (B), when receiving the moment M counterclockwise in a plan view, the overlapping area of ​​the protruding portion 22b and the zm electrode 30f2~30i2 increases, projecting overlapping area parts 22b and zm electrode 30f1~30i1 is reduced. また、同図(c)に示されるように、平面視で時計回りのモーメントMを受けた場合には、突出部22bとzm用電極30f1〜30i1の重なり面積が増加し、突出部22bとzm用電極30f2〜30i2の重なり面積が減少することとなる。 Further, as shown in FIG. (C), when receiving the moment M clockwise in a plan view, the overlapping area of ​​the protruding portion 22b and the zm electrode 30f1~30i1 increases, the projecting portion 22b and zm overlapping area of ​​use electrodes 30f2~30i2 is reduced.

すなわち、静電容量Cf1〜Ci1および静電容量Cf2〜Ci2のいずれが増加し、いずれが減少したかによって、モーメントMの方向を検出することができる。 That is, it increased both the capacitance Cf1~Ci1 and capacitance Cf2~Ci2, depending on which has been decreased, it is possible to detect the direction of the moment M. また静電容量Cf1〜Ci1および静電容量Cf2〜Ci2の値または変化量から可動電極22の回転角度θを検出し、これに基づいてモーメントMの大きさを検出することができる。 The detected rotation angle θ of the movable electrode 22 from the value or amount of change of electrostatic capacity Cf1~Ci1 and capacitance Cf2~Ci2, it is possible to detect the magnitude of the moment M based on this.

なお、モーメントMの方向および大きさの検出は、静電容量Cf1〜Ci1の値または変化量の合計、および静電容量Cf2〜Ci2の値または変化量の合計に基づくものであってもよいし、静電容量Cf1〜Ci1の値または変化量の平均、および静電容量Cf2〜Ci2の値または変化量の平均に基づくものであってもよい。 The detection of the direction and magnitude of the moment M, the total value or the change amount of the electrostatic capacitance Cf1~Ci1, and may be based on the sum of the value or variation of the electrostatic capacitance Cf2~Ci2 , it may be based on the average value or the amount of change in the average value or the change amount of the electrostatic capacitance Cf1~Ci1, and capacitance Cf2~Ci2. 従って、前者の場合には、zm用電極30f1〜30i1を電気的に短絡し、zm用電極30f2〜30i2を電気的に短絡するようにしてもよい。 Therefore, in the former case, electrically short the zm electrode 30F1~30i1, may be electrically short-circuit zm electrode 30F2~30i2.

次に、力検出装置2のその他の形態について説明する。 Next, a description will be given other forms of force detection device 2.

図20(a)および(b)は、支持部24の変形部24bに複数の孔部24b2を設けるようにした場合の一例を示した図であり、同図(a)は、受力体20の平面図、同図(b)は、受力体20の底面図である。 Figure 20 (a) and (b) is a diagram showing an example of a case of providing a plurality of holes 24b2 to deformation portion 24b of the support portion 24, FIG. (A) is force-receiving member 20 plan view of FIG. (b) is a bottom view of the force receiving member 20. この例では、z方向に貫通する円形断面の複数の孔部24b2を円周方向に沿って配列している。 In this example, by arranging a plurality of holes 24b2 of the circular cross-section penetrating in the z-direction along the circumferential direction.

このように、複数の孔部24b2を設けることにより、変形部24bのz方向の剛性を維持しつつ、可動電極22のz軸周りの回転に伴う変形部24bの変形を容易にすることができる。 Thus, by providing a plurality of holes 24b2, while maintaining the z-direction rigidity of the deformable portion 24b, the deformation of the deformable portion 24b due to the rotation around the z-axis of the movable electrode 22 can be facilitated . すなわち、複数の孔部24b2を設けることによって、可動電極22をz軸周りに回転させた場合に、孔部24b2が変形すると共に孔部24b2の間の梁状の部分を傾くように変形させることができる。 That is, by providing a plurality of holes 24b2, when rotating the movable electrode 22 around the z axis, by deforming to tilt the beam-like portion between the hole portion 24b2 with the hole 24b2 deforms can. これにより、突出部22bの先端面22b1とzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2間の距離をより高精度に保ちつつ、可動電極22をz軸周りにスムーズに回転させることができるため、モーメントMの検出精度を高めることができる。 Since this makes it possible to rotate the distance between the distal end surface 22b1 and zm electrode 30f1~30i1,30f2~30i2 protrusions 22b more while maintaining high precision, smooth movable electrode 22 around the z axis, the moment it is possible to improve the detection accuracy of the M.

なお、孔部24b2の断面形状は、特に限定されるものではなく、その他の任意の形状であってもよい。 The cross-sectional shape of the hole portion 24b2 is not particularly limited and may be any other arbitrary shape. また、孔部24b2の個数および配列は、特に限定されるものではなく、例えば複数の孔部24b2を2列に配列するようにしてもよいし、千鳥状に配列してもよい。 The number and arrangement of the holes 24b2 is not limited in particular, for example, may be arranged a plurality of holes 24b2 in two rows may be arranged in a staggered manner. また、貫通する孔部24b2ではなく、貫通しない凹部を変形部24bに設けるようにしてもよい。 Further, instead of the hole 24b2 through, it may be provided on the deformation portion 24b of the recess not penetrating.

図20(c)および(d)は、受力体20に突起部26を設けた場合の例を示した図であり、同図(c)は、受力体20の平面図、同図(d)は、受力体20の正面図(側面図)である。 Figure 20 (c) and (d) are views showing an example in which a protrusion 26 provided on the force receiving member 20, and FIG. (C) is a plan view of the force receiving member 20, FIG. ( d) is a front view of the force receiving member 20 (side view). この例では、可動電極22の上面に十字状の突起部26を設け、この突起部26を凹部28aに嵌め込むことによって固定部材28を可動電極22に取り付けるようにしている。 In this example, the cross-shaped projections 26 provided on the upper surface of the movable electrode 22, so that attachment of the fixing member 28 to the movable electrode 22 by fitting the protrusion 26 into the recess 28a.

このようにすることで、例えば回転操作可能な操作ダイヤル等の固定部材28を可動電極22に取り付けた場合に、固定部材28に加えられたモーメントMを確実に可動電極22に伝達すると共に、力検出装置2の耐久性を高めることが可能となる。 In this way, for example, when the fixing member 28 such as a rotary steerable operation dial mounted on the movable electrode 22, thereby transmitting the applied moment M to reliably movable electrode 22 to the fixed member 28, the force it is possible to improve the durability of the detection device 2. また、可動電極22に対する固定部材28を正確に位置決めすることができるため、可動電極22の回転中心と固定部材28の回転中心を正確に一致させ、モーメントMの検出精度、および入力装置として使用した場合の操作性を高めることが可能となる。 Further, since the fixing member 28 with respect to the movable electrode 22 can be accurately positioned, accurately to match the centers of rotation and the fixed member 28 of the movable electrode 22 was used as the detection accuracy, and input devices moment M it is possible to improve the operability when.

なお、図20(a)〜(d)に示した例以外にも、第1の実施形態において示した各種構成を本実施形態の力検出装置2に適用してもよいことは言うまでもない。 Incidentally, other than the example shown in FIG. 20 (a) ~ (d), it may of course be applied to various configurations shown in the first embodiment to force detection device 2 of the present embodiment. 同様に、本実施形態において示した各種構成を第1の実施形態の力検出装置1に適用してもよいことは言うまでもない。 Similarly, the various configurations shown in the present embodiment may be applied to the force sensing device 1 of the first embodiment of course.

また、本実施形態では、4つの突出部22bを設けた場合の例のみを示したが、突出部22bの数は特に限定されるものではなく、いくつであってもよい。 Further, in the present embodiment, although the only example of a case in which the four projecting portions 22b, the number of protrusions 22b is not particularly limited, may be any number. 可動電極22の回転角度θの最大値は、突出部材22bの個数によって決まる(個数が少ないほど回転角度θの最大値は大きくなる)ため、必要な回転角度θに応じて突出部22bの個数を設定すると共に、各突出部22bに対応させて1組の(2つの)zm用電極を設けるようにすればよい。 The maximum value of the rotational angle θ of the movable electrode 22 is determined by the number of projecting member 22b (the maximum value of the fewer number rotation angle θ becomes larger), so the number of protrusions 22b according to the rotation angle θ necessary setting while, it is sufficient to provide a set of (two) zm electrode in correspondence with the projecting portions 22b.

<第3の実施形態> <Third Embodiment>
次に、本発明の第3の実施形態に係る力検出装置3について説明する。 It will now be described force detection apparatus 3 according to a third embodiment of the present invention.

本実施形態に係る力検出装置3は、x−y平面内の力の方向および大きさ、z軸周りのモーメントの方向および大きさ、ならびにzの負方向の力の大きさを検出可能に構成されている。 Force detection apparatus 3 according to this embodiment, the direction and magnitude of the force in the x-y plane, z-axis moment direction and magnitude of around, as well as detectably constituting the magnitude of the negative force of z It is. すなわち、力検出装置3は、例えば対象物の移動および回転を指示する操作ならびに選択操作が可能な入力装置や、ロボットハンドの先端に設けられて把持物に加わる力およびモーメントならびに把持力を検出する触覚センサとして利用可能に構成されている。 That is, the force detector 3, for example, movement and operation as well as the selection operation for instructing a rotational capable input device of the object, detecting a force and moment and the gripping force applied to the holding object is provided at the tip of the robot hand are available configured as tactile sensors. なお、以下の説明においては、第1および第2の実施形態の力検出装置1、2と同一の部分については同一の符号を付すと共にその説明を省略し、第1および第2の実施形態と異なる部分について説明する。 In the following description, the same parts as the force detection device 1 of the first and second embodiments and explanation thereof is omitted with denoted by the same reference numerals, and the first and second embodiments for different parts will be described.

図21(a)は、力検出装置3の平面図であり、同図(b)は、力検出装置3の正面図であり、同図(c)は、同図(a)のA−A線断面図である。 Figure 21 (a) is a plan view of the force detection device 3, FIG. (B) is a front view of the force detection device 3, FIG. (C), the A-A of FIG. (A) it is a line cross-sectional view. これらの図に示されるように、本実施形態の力検出装置3は、基板10および受力体20から構成されており、第1の実施形態の力検出装置1と第2の実施形態の力検出装置2を組み合わせた構造となっている。 As shown in these figures, the force detecting apparatus 3 of the present embodiment is composed of a substrate 10 and the force receiving member 20, the force of the force detection device 1 of the first embodiment second embodiment It has become a combination of detector 2 structure.

図22(a)は、本実施形態の基板10の平面図であり、同図(b)は、同基板10の正面図であり、同図(c)は、同基板10の底面図である。 Figure 22 (a) is a plan view of the substrate 10 of the present embodiment, and FIG. (B) is a front view of the substrate 10, FIG. (C) is a bottom view of the substrate 10 . 本実施形態では、固定電極30は、x−y平面内の力を検出するための4つのxy用電極30a、30b、30c、30dと、z方向の力を検出するためのz用電極30eと、z軸周りのモーメントを検出するための8つのzm用電極30f1、30f2、30g1、30g2、30h1、30h2、30i1、30i2との計13の電極から構成されている。 In the present embodiment, the fixed electrode 30, and z electrodes 30e for detecting the four xy for electrodes 30a, 30b, 30c, and 30d, z force for detecting a force in the xy plane , and a total of 13 electrodes of the eight zm electrodes 30f1,30f2,30g1,30g2,30h1,30h2,30i1,30i2 for detecting the moment around the z-axis. また、端子電極34は、これら13の固定電極30および接続電極32に対応させて14個形成されている。 The terminal electrode 34 is 14 formed corresponding to the fixed electrode 30 and the connection electrode 32 of these 13.

中央のz用電極30eは、第1の実施形態と同様に円形状に形成されている。 z electrode 30e of the center is formed in a circular shape as in the first embodiment. また、4つのxy用電極30a〜30dは、第1の実施形態と同様に形成されており、仮想円周R1上に略対称に配置されている。 The four xy electrodes 30a~30d is formed as in the first embodiment are arranged substantially symmetrically on the virtual circle R1. そして、8つのzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2は、第2の実施形態と同様に形成されており、仮想円周R1よりも大径の仮想円周R2上に略対称に配置されている。 Then, eight zm electrodes 30f1~30i1,30f2~30i2 is formed as in the second embodiment, are arranged substantially symmetrically on the virtual circle R2 of larger diameter than the virtual circle R1 there. すなわち、本実施形態では、xy用電極30a〜30dの外側にzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2を配置している。 That is, in this embodiment, are arranged zm electrode 30f1~30i1,30f2~30i2 outside the xy electrodes 30 a to 30 d.

本実施形態では、互いに隣接するxy用電極30aおよびzm用電極30f1、30f2が、可動電極22の1つの突出部22bに対応して形成された1組の電極(電極組)となっている。 In this embodiment, the xy electrodes 30a and zm electrode 30f1,30f2 adjacent to each other and has a pair of electrodes formed so as to correspond to the one protrusion 22b of the movable electrode 22 (electrode assembly). 同様に、互いに隣接するxy用電極30bおよびzm用電極30g1、30g2、互いに隣接するxy用電極30cおよびzm用電極30h1、30h2、ならびに互いに隣接するxy用電極30dおよびzm用電極30i1、30i2についても、それぞれ1つの突出部22bに対応して形成された1組の電極(電極組)となっている。 Similarly, xy electrodes 30b and zm electrode 30g1,30g2 adjacent, xy electrodes 30c and zm electrode 30h1,30h2 adjacent, as well as the xy electrodes 30d and zm electrode 30i1,30i2 adjacent It has become a pair of electrodes formed in correspondence to the one protrusion 22b (the electrode pairs).

図23(a)は、本実施形態の受力体20の平面図であり、同図(b)は、同受力体20の正面図(側面図)であり、同図(c)は、同受力体20の底面図である。 23 (a) is a plan view of the force receiving member 20 of the present embodiment, and FIG. (B) is a front view of the force receiving member 20 (side view), FIG. (C) is, it is a bottom view of the force receiving member 20. また、同図(d)は、同図(a)のB−B線断面図であり、同図(e)は、同図(a)のD−D線断面図である。 Further, FIG. (D) is a sectional view taken along line B-B in FIG. (A), FIG. (E) is a sectional view taken along line D-D in FIG. (A). これらの図に示されるように、本実施形態の受力体20は、4つの突出部22bを備えており、この4つの突出部22bは、xy用電極30aおよびzm用電極30f1、30f2からなる電極組、xy用電極30bおよびzm用電極30g1、30g2からなる電極組、xy用電極30cおよびzm用電極30h1、30h2からなる電極組、ならびにxy用電極30dおよびzm用電極30i1、30i2からなる電極組に対応する位置にそれぞれ設けられている。 As shown in these figures, the force receiving member 20 of this embodiment is provided with four protrusions 22b, the four protrusions 22b is formed of a xy electrode 30a and zm electrode 30f1,30f2 electrode sets, the electrode sets consisting xy electrode 30b and zm electrode 30G1,30g2, electrode sets consisting xy electrode 30c and zm electrode 30H1,30h2, and electrodes made of xy electrode 30d and zm electrode 30i1,30i2 They are provided at positions corresponding to the pair. また、本実施形態の突出部22bは、先端面22b1の形状(すなわち、x−y平面における断面形状)が略六角形状となるように構成されている。 Further, the projecting portion 22b of the present embodiment, the shape (i.e., cross-sectional shape in the x-y plane) of the distal end surface 22b1 is formed to be substantially hexagonal. 換言すれば、本実施形態の突出部22bは、先端面22b1の形状が幅広の円弧において円周方向両端の辺の外周側の一部を斜めに切り欠いた形状となるように構成されている。 In other words, the protrusions 22b of the present embodiment is configured such that the shape of the distal end surface 22b1 a shape partially cut out of the outer peripheral side of the circumferential direction end sides obliquely in wide arc .

可動電極22の中央部(変位部22dの中央部)には、略半球状の突出変位部22d1が設けられている。 The central portion of the movable electrode 22 (the central portion of the displacement unit 22 d), substantially hemispherical protruded displacement portion 22d1 is provided. また、本実施形態では、支持部24の変形部24bは、第1の実施形態と同様に構成されており、可動電極22のx−y平面内における移動、およびz軸周りの回転に伴って弾性変形すると共に、復元力によって可動電極22を初期状態に保持可能な適宜の寸法に構成されている。 Further, in the present embodiment, deformed portion 24b of the support portion 24 is configured similarly to the first embodiment, with the rotation around the movement, and z axis in the x-y plane of the movable electrode 22 with elastic deformation, and is configured to an appropriate size capable of holding the movable electrode 22 to the initial state by the restoring force.

図21に戻って、突出部22bの1つは、先端面22b1が基板10の上面10aに略接触した状態で1組のxy用電極30aおよびzm用電極30f1、30f2に跨るように配置されており、先端面22b1の一部が、xy用電極30aの一部、zm用電極30f1の一部およびzm用電極30f2の一部と重なるようになっている。 Returning to FIG. 21, one of the protruding portion 22b, the distal end surface 22b1 is arranged so as to straddle the pair of xy electrodes 30a and zm electrode 30f1,30f2 while substantially contact with the upper surface 10a of the substrate 10 cage, a portion of the distal end surface 22 b 1, a portion of the xy electrode 30a, so that the overlap with part of the portion of zm electrodes 30f1 and zm electrode 30F2. 同様に、残りの3つの突出部22bは、先端面22b1が基板10の上面10aに略接触した状態で、1組のxy用電極30bおよびzm用電極30g1、30g2、1組のxy用電極30cおよびzm用電極30h1、30h2、ならびに1組のxy用電極30dおよびzm用電極30i1、30i2にそれぞれ跨るように配置されており、先端面22b1の一部が、xy用電極30bの一部、zm用電極30g1の一部およびzm用電極30g2の一部、xy用電極30cの一部、zm用電極30h1の一部およびzm用電極30h2の一部、ならびにxy用電極30dの一部、zm用電極30i1の一部およびzm用電極30i2の一部とそれぞれ重なるようになっている。 Similarly, the remaining three protrusions 22b, in a state where the top surface 22b1 is substantially in contact with the upper surface 10a of the substrate 10, a pair of xy electrodes 30b and zm electrode 30g1,30g2,1 pairs of xy electrode 30c and zm electrode 30H1,30h2, and are arranged so as to straddle each pair of xy electrodes 30d and zm electrode 30I1,30i2, a part of the distal end surface 22 b 1, a portion of the xy electrode 30b, zm some of some use electrodes 30g1 and zm electrodes 30G2, a portion of the xy electrode 30c, a part of the portion of zm electrode 30h1 and zm electrodes 30H2, and certain xy electrode 30d, for zm some of the part of the electrode 30i1 and zm electrode 30i2 and adapted to overlap, respectively.

従って、本実施形態では、1つの突出部22bとxy用電極30aの間に静電容量Caが形成されると共に、この突出部22bとzm用電極30f1の間に静電容量Cf1が形成され、この突出部22bとzm用電極30f2の間に静電容量Cf2が形成されるようになっている。 Accordingly, in the present embodiment, the capacitance Ca is formed between the one protrusion 22b and the xy electrode 30a, an electrostatic capacitance Cf1 is formed between the projecting portion 22b and the zm electrode 30F1, so that the electrostatic capacitance Cf2 is formed between the projecting portion 22b and the zm electrode 30F2. また、もう1つの突出部22bとxy用電極30bおよびzm用電極30g1、30g2の間に静電容量Cb、Cg1、Cg2がそれぞれ形成され、さらにもう1つの突出部22bとxy用電極30cおよびzm用電極30h1、30h2の間に静電容量Cc、Ch1、Ch2がそれぞれ形成され、残りの1つの突出部22bとxy用電極30dおよびzm用電極30i1、30i2の間に静電容量Cd、Ci1、Ci2がそれぞれ形成されるようになっている。 Also, the capacitance Cb, Cg1 between and another protrusion 22b xy electrode 30b and zm electrode 30G1,30g2, Cg2 are formed respectively, yet another protrusion 22b and the xy electrode 30c and zm formed capacitance Cc, Ch1, Ch2 during use electrodes 30h1,30h2 respectively, the capacitance between the remaining one protrusion 22b and the xy electrode 30d and zm electrode 30i1,30i2 Cd, Ci1, Ci2 is adapted to be formed, respectively.

次に、力検出装置3の作用について説明する。 Next, the operation of the force detection device 3.

上述の構成により、本実施形態の力検出装置3は、x−y平面内の力の方向および大きさ、z軸周りのモーメントの方向および大きさ、ならびにzの負方向の力の大きさを検出することが可能となっている。 The construction described above, the force detector 3 in the present embodiment, the direction and magnitude of the force in the x-y plane, the direction and magnitude of the moment around the z-axis, and the magnitude of the negative force of z it is possible to detect. 図24(a)は、力検出装置3がx−y平面内の力Fを受けた場合の突出部22bとxy用電極30a〜30dの重なりを示した概略図であり、同図(b)は、力検出装置3がz軸周りのモーメントMを受けた場合の突出部22bとzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の重なりを示した概略図である。 FIG. 24 (a) is a schematic view showing the overlapping of the protrusions 22b and the xy electrode 30a~30d in the case where the force detection device 3 receives a force F in the xy plane, FIG. (B) is a schematic diagram showing an overlap of the projections 22b and zm electrode 30f1~30i1,30f2~30i2 in the case where the force detection device 3 receives the moment M around the z-axis. なお、同図(b)および(c)においては、突出部22bとxy用電極30a〜30dおよびzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の重なり部分をハッチングによって示している。 Incidentally, in the figure (b) and (c), it shows by hatching the overlapping portion of the projection 22b and the xy electrode 30a~30d and zm electrode 30F1~30i1,30f2~30i2.

同図(a)に示されるように、x−y平面内の力Fを受けた場合、可動電極22は力Fの方向に移動し、第1の実施形態と同様に、突出部22bとxy用電極30a〜30dの重なり面積が変化して静電容量Ca〜Cdがそれぞれ変化することとなる。 As shown in FIG. 6 (a), when subjected to a force F in the xy plane, the movable electrode 22 is moved in the direction of the force F, as in the first embodiment, the projecting portion 22b and the xy capacitance Ca~Cd overlapping area of ​​use electrodes 30a~30d is changed so that the changes respectively. 従って、この静電容量Ca〜Cdの変化に基づいて力Fの方向および大きさを検出することができる。 Therefore, it is possible to detect the direction and magnitude of the force F on the basis of a change in the capacitance Ca to Cd.

また、同図(c)に示されるように、z軸周りのモーメントMを受けた場合、可動電極22はモーメントMの方向に回転し、第2の実施形態と同様に、突出部22bとzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の重なり面積が変化して静電容量Cf1〜Ci1、Cf2〜Ci2がそれぞれ変化することとなる。 Further, as shown in FIG. (C), when subjected to moment M about the z-axis, the movable electrode 22 is rotated in the direction of the moment M, as in the second embodiment, the projecting portion 22b and zm capacitance Cf1~Ci1 overlapping area of ​​use electrodes 30f1~30i1,30f2~30i2 is changed, so that the Cf2~Ci2 changes respectively. 従って、この静電容量Cf1〜Ci1、Cf2〜Ci2の変化に基づいてモーメントMの方向および大きさを検出することができる。 Therefore, the electrostatic capacitance Cf1~Ci1, it is possible to detect the direction and magnitude of the moment M based on a change in Cf2~Ci2.

特に、本実施形態では、突出部22bの先端面22b1の形状を、円周方向両端の辺の外周側の一部を斜めに切り欠いた形状とすることで、可動電極22の回転角度θを大きくした場合においても、突出部22bが対応しないzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2と重ならないようにしている。 In particular, in the present embodiment, the shape of the distal end surface 22b1 of the projection 22b, that a shape partially cut out of the outer peripheral side of the circumferential direction end sides obliquely, the rotation angle θ of the movable electrode 22 even when the large protrusion 22b is not overlap and zm electrode 30f1~30i1,30f2~30i2 not corresponding. このようにすることで、突出部22bとxy用電極30a〜30dの重なり部分を円周方向に広げてx−y平面内の力Fの検出精度を高めながらも、比較的大きい回転角度θを確保することが可能となっている。 By doing so, while increasing the detection accuracy of the force F in the xy plane overlapping portion of the projection 22b and the xy electrode 30a~30d spread in a circumferential direction, a relatively large angle of rotation θ it is possible to secure.

なお、本実施形態では、xy用電極30a〜30dの外側にzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2を配置した例を示したが、xy用電極30a〜30dの内側にzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2を配置するようにしてもよい。 In the present embodiment shows an example in which the zm electrode 30f1~30i1,30f2~30i2 outside the xy electrodes 30 a to 30 d, zm electrode inside the xy electrodes 30 a to 30 d 30F1~30i1 , it may be arranged to 30F2~30i2. また、突出部22bおよびこれに対応する電極組の個数は、4つに限定されるものではなく、第1の実施形態と同様に3つ以上であればよい。 The electrode pair number corresponding to the projecting portion 22b and which are not intended to be limited to four, it is sufficient Similarly three or more in the first embodiment. また、第1および第2の実施形態において示した各種構成を本実施形態の力検出装置3に適用してもよいことは言うまでもなく、さらに本実施形態において示した各種構成を第1の実施形態の力検出装置1または第2の実施形態の力検出装置2に適用してもよいことは言うまでもない。 The first and second various configurations shown in the embodiments that may be applied to the force detector 3 in the present embodiment, not to mention further first embodiment various configuration shown in this embodiment it may of course be applied in the force sensor 1 or force detection device 2 of the second embodiment.

<第4の実施形態> <Fourth Embodiment>
次に、本発明の第4の実施形態に係る力検出装置4について説明する。 It will now be described force detection apparatus 4 according to the fourth embodiment of the present invention.

本実施形態に係る力検出装置4は、x、y、z軸周りのモーメントの方向および大きさ、ならびにzの負方向の力の大きさを検出可能に構成されている。 Force detection apparatus 4 according to this embodiment, x, y, the direction and magnitude of the moment around the z-axis, and is detectably constituting the magnitude of the negative force of z. すなわち、力検出装置4は、例えば対象物の移動および回転を指示する操作ならびに選択操作が可能な入力装置や、ロボットハンドの先端に設けられて把持物に加わるモーメントおよび把持力を検出する触覚センサとして利用可能に構成されている。 That is, the force detecting device 4, the tactile sensor for detecting the moment and the gripping force applied to the example operation and selection operation instructing movement and rotation of the object input device and possible grasped provided at the tip of the robot hand and it is configured to be used as. なお、以下の説明においては、第1〜第3の実施形態の力検出装置1〜3と同一の部分については同一の符号を付すと共にその説明を省略し、第1〜第3の実施形態と異なる部分について説明する。 In the following description, the first to third same parts as force detection device to third embodiments of explanation thereof is omitted with denoted by the same reference numerals, and the first to third embodiments for different parts will be described.

図25(a)は、力検出装置4の平面図であり、同図(b)は、力検出装置4の正面図であり、同図(c)は、同図(a)のA−A線断面図である。 Figure 25 (a) is a plan view of the force detection device 4, FIG. (B) is a front view of a force sensor 4, and FIG. (C), the A-A of FIG. (A) it is a line cross-sectional view. これらの図に示されるように、本実施形態の力検出装置4は、基板10および受力体20から構成されており、基本的な構成は第1〜第3の実施形態と同一である。 As shown in these figures, the force detecting apparatus 4 of the present embodiment is composed of a substrate 10 and the force receiving member 20, the basic configuration is the same as the first to third embodiments.

図26(a)は、本実施形態の基板10の平面図であり、同図(b)は、同基板10の正面図であり、同図(c)は、同基板10の底面図である。 FIG. 26 (a) is a plan view of the substrate 10 of the present embodiment, and FIG. (B) is a front view of the substrate 10, FIG. (C) is a bottom view of the substrate 10 . 本実施形態では、固定電極30は、z方向の力を検出するためのz用電極30eと、z軸周りのモーメントを検出するための8つのzm用電極30f1、30f2、30g1、30g2、30h1、30h2、30i1、30i2と、x軸周りのモーメントおよびy軸周りのモーメントを検出するための4つのxym用電極30j、30k、30l、30mとの計13の電極から構成されている。 In the present embodiment, the fixed electrode 30, z direction and z electrodes 30e for detecting a force, eight zm electrodes for detecting the moment around the z-axis 30F1,30f2,30g1,30g2,30h1, and 30h2,30i1,30i2, 4 single xym electrodes 30j for detecting the moment around the moment and y-axis around the x axis, 30k, 30l, and a total of 13 electrodes with 30 m. また、端子電極34は、これら13の固定電極30および接続電極32に対応させて14個形成されている。 The terminal electrode 34 is 14 formed corresponding to the fixed electrode 30 and the connection electrode 32 of these 13.

中央のz用電極30eは、第1および第3の実施形態と同様に円形状に形成されている。 z electrode 30e of the center is formed in a circular shape as in the first and third embodiments. また、8つのzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2は、第2および第3の実施形態と同様に構成されており、仮想円周R2上に略対称に配置されている。 Further, eight zm electrodes 30f1~30i1,30f2~30i2 is configured similarly to the second and third embodiments are arranged substantially symmetrically on the virtual circle R2. そして、4つのxym用電極30j〜30mは、第1および第3の実施形態におけるxy用電極30a〜30dと同様に形成されており、仮想円周R2よりも小径の仮想円周R1上に略対称に配置されている。 Then, four xym electrodes 30j~30m is formed similarly to the xy electrode 30a~30d in the first and third embodiment, substantially on the small diameter of the virtual circle R1 of the virtual circle R2 They are arranged symmetrically. すなわち、本実施形態では、zm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の内側にxym用電極30j〜30mを配置している。 That is, in this embodiment, are arranged xym electrode 30j~30m inside the zm electrode 30F1~30i1,30f2~30i2.

本実施形態では、第2の実施形態と同様に、互いに隣り合うzm用電極30f1、30f2が、可動電極22の1つの突出部22bに対応して形成された1組の電極(電極組)となっている。 In this embodiment, like the second embodiment, the zm electrode 30f1,30f2 adjacent to each other, a pair of electrodes formed so as to correspond to the one protrusion 22b of the movable electrode 22 (electrode assembly) going on. 同様に、互いに隣り合うzm用電極30g1、30g2、互いに隣り合うzm用電極30h1、30h2、ならびに互いに隣り合うzm用電極30i1、30i2についても、それぞれ1つの突出部22bに対応して形成された1組の電極(電極組)となっている。 Similarly, zm electrode 30g1,30g2 mutually adjacent, zm electrode 30h1,30h2 mutually adjacent, as well as the zm electrode 30i1,30i2 adjacent to each other, are formed in correspondence to the one protrusion 22b 1 It has become a set of electrodes (electrode assembly).

図27(a)は、本実施形態の受力体20の平面図であり、同図(b)は、同受力体20の正面図(側面図)であり、同図(c)は、同受力体20の底面図である。 FIG. 27 (a) is a plan view of the force receiving member 20 of the present embodiment, and FIG. (B) is a front view of the force receiving member 20 (side view), FIG. (C) is, it is a bottom view of the force receiving member 20. また、同図(d)は、同図(a)のB−B線断面図であり、同図(e)は、同図(a)のD−D線断面図である。 Further, FIG. (D) is a sectional view taken along line B-B in FIG. (A), FIG. (E) is a sectional view taken along line D-D in FIG. (A). これらの図に示されるように、本実施形態の受力体20は、4つの突出部22bを備えており、この4つの突出部22bは、zm用電極30f1、30f2からなる電極組、zm用電極30g1、30g2からなる電極組、zm用電極30h1、30h2からなる電極組、およびzm用電極30i1、30i2からなる電極組に対応する位置にそれぞれ設けられている。 As shown in these figures, the force receiving member 20 of this embodiment is provided with four protrusions 22b, the four protrusions 22b, the electrode pairs consisting zm electrode 30F1,30f2, for zm electrode sets composed of electrodes 30G1,30g2, it is provided electrode set consisting zm electrode 30H1,30h2, and a position corresponding to the electrode set consisting zm electrode 30I1,30i2.

可動電極22の中央部(変位部22dの中央部)には、略半球状の突出変位部22d1が設けられている。 The central portion of the movable electrode 22 (the central portion of the displacement unit 22 d), substantially hemispherical protruded displacement portion 22d1 is provided. そして、本実施形態では、4つの突出部22bの内側のxym用電極30j〜30mに対応する位置に、外側突出変位部22fをそれぞれ設けている。 In the present embodiment, the positions corresponding to the four inner xym electrode 30j~30m protrusions 22b, is provided with outwardly protruded displacement portion 22f, respectively. この4つの外側突出変位部22fは、最も内側の部分が基板10の上面10aと略接触する円弧状の接触面22f1となっており、接触面22f1の外側の部分が外側に向けて漸次上面10aから離れるように形成された傾斜面22f2となっている。 The four outer protruded displacement portion 22f, the innermost portion has an arc-shaped contact surface 22f1 to contact the upper surface 10a and substantially in the substrate 10, gradually the upper surface 10a outer portion toward the outside of the contact surface 22f1 and an inclined surface 22f2 formed away from. また、接触面22f1には、突出部22bの先端面22b1と同様に、摩擦係数の低い被膜がコーティングされている。 Further, the contact surface 22f1, like the front end surface 22b1 of the projection 22b, a low coefficient of friction coating is coated.

なお、本実施形態では、外側突出変位部22fを突出部22bと一体的に構成している。 In the present embodiment, it constitutes the outer protruded displacement portion 22f protruding portion 22b integrally. また、本実施形態では、支持部24の変形部24bは、第2の実施形態と同様に構成されており、可動電極22のx、y、z軸周りの回転に伴って弾性変形すると共に、復元力によって可動電極22を初期状態に保持可能な適宜の寸法に構成されている。 Further, in the present embodiment, deformed portion 24b of the support portion 24 is configured similarly to the second embodiments, x of the movable electrode 22, y, with elastically deformed with the rotation about the z-axis, and it is configured to an appropriate size capable of holding the movable electrode 22 to the initial state by the restoring force.

図25に戻って、突出部22bは、第2の実施形態と同様に、先端面22b1が基板10の上面10aに略接触した状態で1組のzm用電極30f1、30f2、1組のzm用電極30g1、30g2、1組のzm用電極30h1、30h2、および1組のzm用電極30i1、30i2にそれぞれ跨るように配置されており、先端面22b1の一部が、zm用電極30f1の一部およびzm用電極30f2の一部、zm用電極30g1の一部およびzm用電極30g2の一部、zm用電極30h1の一部およびzm用電極30h2の一部、ならびにzm用電極30i1の一部およびzm用電極30i2の一部とそれぞれ重なるようになっている。 Returning to FIG. 25, the protruding portion 22b, as in the second embodiment, one set for the electrode 30f1,30f2,1 pair of zm zm in a state where the top surface 22b1 is substantially in contact with the upper surface 10a of the substrate 10 electrode 30g1,30g2,1 pair of zm electrode 30H1,30h2, and a set of the zm electrode 30i1,30i2 are arranged so as to extend over each part of the distal end surface 22 b 1, a portion of zm electrodes 30f1 and some zm electrodes 30F2, a portion of some of zm electrode 30g1 and zm electrodes 30G2, a portion of some of zm electrode 30h1 and zm electrodes 30H2, and certain zm electrode 30i1 and some of zm electrode 30i2 and adapted to overlap, respectively.

従って、本実施形態では、第2および第3の実施形態と同様に、突出部22bとzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の間に、静電容量Cf1〜Ci1、Cf2〜Ci2がそれぞれ形成されるようになっている。 Thus, in this embodiment, as in the second and third embodiments, during the projecting portion 22b and the zm electrode 30F1~30i1,30f2~30i2, capacitance Cf1~Ci1, formed Cf2~Ci2 each It is adapted to be. また、外側突出変位部22fとxym用電極30j〜30mの間に、静電容量Cj、Ck、Cl、Cmがそれぞれ形成されるようになっている。 Further, between the outer protruded displacement portion 22f and xym electrode 30J~30m, capacitance Cj, Ck, Cl, Cm is adapted to be formed, respectively.

次に、力検出装置4の作用について説明する。 Next, the operation of the force detection device 4.

上述の構成により、本実施形態の力検出装置4は、x、y、z軸周りのモーメントの方向および大きさ、ならびにzの負方向の力の大きさを検出することが可能となっている。 The construction described above, the force detecting apparatus 4 of this embodiment has x, y, the direction and magnitude of the moment around the z axis, and it is possible to detect the magnitude of the negative force of z .
図28(a)は、力検出装置4がz軸周りのモーメントMを受けた場合の突出部22bとzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の重なりを示した概略図である。 FIG. 28 (a) is a schematic diagram showing an overlap of the projections 22b and zm electrode 30f1~30i1,30f2~30i2 when force detection device 4 is subjected to moment M about the z-axis. なお、同図(a)においては、突出部22bとzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の重なり部分をハッチングによって示している。 Incidentally, in the figure (a), showing by hatching overlapping portion of the projection 22b and the zm electrode 30F1~30i1,30f2~30i2.

同図(a)に示されるように、z軸周りのモーメントMを受けた場合、可動電極22はモーメントMの方向に回転し、第2および第3の実施形態と同様に、突出部22bとzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2の重なり面積が変化して静電容量Cf1〜Ci1、Cf2〜Ci2がそれぞれ変化することとなる。 As shown in FIG. 6 (a), when subjected to moment M about the z-axis, the movable electrode 22 is rotated in the direction of the moment M, as in the second and third embodiments, the projecting portion 22b capacitance Cf1~Ci1 overlapping area zm electrode 30f1~30i1,30f2~30i2 is changed, so that the Cf2~Ci2 changes respectively. 従って、この静電容量Cf1〜Ci1、Cf2〜Ci2の変化に基づいてz軸周りのモーメントMの方向および大きさを検出することができる。 Therefore, the electrostatic capacitance Cf1~Ci1, it is possible to detect the direction and magnitude of the moment M around the z-axis based on the change in Cf2~Ci2.

同図(b)は、力検出装置4がx軸周りのモーメントMを受けた状態を示した図であり、図25(a)におけるA−A線断面図である。 FIG (b) is a diagram force detection device 4 showing a state in which received the moment M around the x-axis, an A-A line sectional view in FIG. 25 (a). 同図(b)に示されるように、x軸周りのモーメントMを受けた場合、可動電極22は、変位部22dもしくは基部22aが変形する、または可動電極22がx軸周りに回転することによってモーメントMの方向に応じた外側突出変位部22fが押し潰され、傾斜面22f2が対応するxym用電極30l(および30m)に近接すると共に、基板10の上面10aと接触する部分が増加してxym用電極30l(30m)との重なり面積が増加することとなる。 As shown in FIG. (B), when receiving a moment M about the x-axis, the movable electrode 22, by the displacement portion 22d or the base 22a is deformed or movable electrode 22, it is rotated about the x-axis crushed outer protruded displacement portion 22f in accordance with the direction of the moment M, with the inclined surface 22f2 is close to the corresponding xym electrodes 30l (and 30 m), the portion in contact with the upper surface 10a of the substrate 10 is increased xym the overlapping area of ​​the use electrodes 30l (30 m) is to be increased. これにより、静電容量Cl、(およびCm)が増加する。 Thus, the capacitance Cl, the (and Cm) increases. 従って、静電容量Cj〜Cmの変化に基づいてx軸周りおよびy軸周りのモーメントMの方向および大きさを検出することができる。 Therefore, it is possible to detect the direction and magnitude of the moment M around the x axis and y axis on the basis of a change in capacitance Cj~Cm.

なお、本実施形態では、外側突出変位部22fを突出部22bと一体的に構成した例を示したが、外側突出変位部22fは、突出部22bとは別に設けられるものであってもよく、外側突出変位部22fの位置と突出部22bの位置を円周方向においてずらすようにしてもよい。 In the present embodiment, although the example in which the outer protruded displacement portion 22f integrally with the projecting portion 22b, the outer protruded displacement portion 22f may be those provided separately from the protruding portion 22b, the position of the projecting portion 22b and the position of the outer protruded displacement portion 22f may be shifted in the circumferential direction. また、突出部22bは、外側突出変位部22fと共に変形する(押し潰される)ものであってもよいし、変形しないものであってもよい。 Further, the protruding portion 22b, may be one which is deformed together with the outer protruded displacement portion 22f (pressing crushed), or may be not deformed.

また、本実施形態では、xym用電極30j〜30mの外側にzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2を配置した例を示したが、xym用電極30j〜30mの内側にzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2を配置し、外側突出変位部22fの内側に突出部22bを設けるようにしてもよい。 Further, in the present embodiment shows an example in which the zm electrode 30f1~30i1,30f2~30i2 outside the xym electrode 30J~30m, zm electrode inside the xym electrode 30j~30m 30f1~30i1 , arranged 30F2~30i2, may be provided projecting portions 22b on the inner side of the outer protruded displacement portion 22f.

また、突出部22bおよびこれに対応する電極組の個数は、4つに限定されるものではなく、第2の実施形態と同様にいくつであってもよい。 The electrode pair number corresponding to the projecting portion 22b and which are not intended to be limited to four, it may be any number as in the second embodiment. また、外側突出変位部22fおよびこれに対応するxym用電極30j〜30mの個数は、第1の実施形態と同様に3つ以上であればx軸周りおよびy軸周りのモーメントMの方向を検出することができる。 The number of xym electrode 30j~30m corresponding to the outer protruded displacement portions 22f and which, detects the direction of the moment M around the x axis and y-axis as long Similarly three or more in the first embodiment can do. また、第1〜第3の実施形態において示した各種構成を本実施形態の力検出装置4に適用してもよいことは言うまでもなく、さらに本実施形態において示した各種構成を第1〜第3の実施形態の力検出装置1〜3に適用してもよいことは言うまでもない。 Further, the various configurations shown in the first to third embodiments may be applied to the force sensing device 4 of this embodiment not to mention, the first to third various configuration shown in further embodiment it may of course be applied in the force detection device to third embodiments.

以上説明したように、上記各実施形態に係る力検出装置1〜4は、静電容量検出用の固定電極30と、固定電極30に対向して配置される可動電極22と、固定電極30と可動電極22の間において可動電極22と略接触した状態で配置される絶縁層(基板10)と、可動電極22を絶縁層に沿って移動または回転可能に支持する支持部24と、を備えている。 As described above, the force detecting apparatus 1-4 according to the above embodiments, the fixed electrode 30 of the electrostatic capacitance detection, a movable electrode 22 which is disposed to face the fixed electrode 30, and the fixed electrode 30 comprising an insulating layer disposed in a state of being substantially in contact with the movable electrode 22 between the movable electrode 22 (the substrate 10), a support part 24 to move or rotatably supports the movable electrode 22 along the insulating layer, the there.

また、力検出装置1〜4は、静電容量検出用の固定電極30と、固定電極30に対向して配置される可動電極22と、固定電極30と可動電極22の間において可動電極22に設けられ、固定電極30と略接触した状態で配置される絶縁層(板状部材40等)と、可動電極22を固定電極30の絶縁層と略接触する面に沿って移動または回転可能に支持する支持部24と、を備えるものであってもよい。 Moreover, the force detection device 1-4, the fixed electrode 30 for detecting an electrostatic capacitance, a movable electrode 22 which is disposed to face the fixed electrode 30, the movable electrode 22 between the fixed electrode 30 and movable electrode 22 provided, an insulating layer arranged in a state where the fixed electrode 30 and the substantially contact with (plate member 40, etc.), mobile or rotatably support the movable electrode 22 along a plane substantially in contact with the insulating layer of the fixed electrode 30 a support portion 24 which, may be provided with a.

このような構成とすることで、力検出装置1〜4を簡素且つ安価に構成して小型化・薄型化を図りながらも、複数種類の力やモーメントを検出することが可能となるため、汎用性を高めることができる。 With such a configuration, since while downsizing and thinning the force detection device 1-4 constructed simpler and less expensive, it is possible to detect a plurality of types of forces and moments, universal it is possible to increase the sex. さらに、可動電極22を絶縁層に沿って移動または回転させるようにすることで、静電容量の変化に対する外乱を最小限とすることができるため、力検出装置1〜4の小型化・薄型化を図りながらも、力やモーメントの検出精度を高めることが可能となっている。 Furthermore, by the move or rotate the movable electrode 22 along the insulating layer, it is possible to minimize the disturbance to the change in capacitance, size and thickness of the force detector 1-4 even while realizing, it is possible to increase the accuracy of detection of the forces and moments.

また、可動電極22および支持部24は、導電性弾性材料により一体的に構成されている。 Further, the movable electrode 22 and the support portion 24 is integrally formed of a conductive elastic material. このようにすることで、力検出装置1〜4を簡素且つ安価に構成し、従来以上の小型化・薄型化を実現することができる。 By doing so, it is possible to constitute a force detection device 1-4 simple and low cost, to achieve a higher than conventional smaller and thinner.

また、可動電極22は、絶縁層(基板10)と略接触する面(突出部22bの先端面22b1)が異なる材質(コーティング被膜、板状部材40またはブロック状部材42)から構成されている。 Further, the movable electrode 22, and an insulating layer material plane substantially in contact with (substrate 10) (distal end surface 22b1 of the projection 22b) is different (coating film, plate-shaped member 40 or block-shaped member 42). このようにすることで、摩擦係数を低減して可動電極22をスムーズに移動または回転させることが可能となるため、力やモーメントの検出精度を高めることができる。 In this way, it becomes possible to move or rotate the movable electrode 22 smoothly by reducing the friction coefficient, it is possible to improve the detection accuracy of the forces and moments.

また、可動電極22は、支持部24が接続される基部22aと、絶縁層(基板10)に向けて基部22aから突設され、先端面22b1が絶縁層に略接触する突出部22bと、を有している。 Further, the movable electrode 22 includes a base portion 22a of the support portion 24 is connected, projecting from the base portion 22a toward the insulating layer (substrate 10), a projecting portion 22b front end surface 22b1 is substantially in contact with the insulating layer, the It has. このようにすることで、突出部22bの形状および配置を適宜に設定することにより、可動電極22の移動または回転に伴う静電容量の変化を調整することが可能となるため、従来以上の種類の力やモーメントの検出を可能にすると共に、検出精度を高めることができる。 In this way, by appropriately setting the shape and arrangement of the protrusions 22b, it becomes possible to adjust the change in capacitance caused by the movement or rotation of the movable electrode 22, higher than conventional types together to enable the forces and moments detection, it is possible to improve the detection accuracy.

また、突出部22bは、先端面22b1の一部が固定電極30の一部と重なるように配置されている。 Further, the projecting portion 22b, a portion of the distal end surface 22b1 is arranged so as to overlap with part of the fixed electrode 30. このようにすることで、可動電極22の移動方向や回転方向に対応させて静電容量を増加または減少させることが可能となるため、従来以上の種類の力やモーメントの検出を可能にすると共に、検出精度を高めることができる。 By doing so, since in correspondence with the moving direction and the rotation direction of the movable electrode 22 can increase or decrease the capacitance, while enabling detection of higher than conventional types of forces and moments , it is possible to improve detection accuracy.

また、可動電極22は、絶縁層(基板10)に向けて基部22aから突設され、先端部(先端面22e1)が絶縁層に固定される補助支持部22eを有するものであってもよい。 Further, the movable electrode 22 is protruded from the base portion 22a toward the insulating layer (substrate 10), the tip (front end surface 22e1) may be one having an auxiliary supporting portion 22e is fixed to the insulating layer. さらに、補助支持部22eは、可動電極22の略中央に設けられるものであってもよい。 Further, the auxiliary support unit 22e, or may be provided substantially at the center of the movable electrode 22. このようにすることで、可動電極22と固定電極30の間の距離をより高精度に設定することが可能となるため、力やモーメントの検出精度を高めることができる。 By doing so, since it is possible to set the distance between the movable electrode 22 of the fixed electrode 30 with high precision, it is possible to improve the detection accuracy of the forces and moments.

また、基部22aは、入力により変形して固定電極30までの距離が変化する変位部22d(または、突出変位部22d1、外側突出変位部22f)を有している。 Further, the base 22a includes a displacement portion 22d which distance to the fixed electrode 30 is deformed by input changes (or, protruded displacement portions 22 d 1, the outer protruded displacement portion 22f). このようにすることで、z方向の力(または、x軸およびy軸周りのモーメント)を検出することが可能となるため、汎用性を高めることができる。 By doing so, z force (or moment about the x-axis and y-axis) since it is possible to detect, thereby enhancing the versatility.

また、力検出装置1〜4は、複数の固定電極30と、複数の固定電極30に対応して設けられる複数の突出部22bと、を備えている。 Moreover, the force detection device 1-4 includes a plurality of fixed electrodes 30, a plurality of protruding portions 22b provided corresponding to the plurality of fixed electrodes 30, a. このようにすることで、複数の静電容量を可動電極22の移動方向や回転方向に対応させて個別に増加または減少させることが可能となるため、従来以上の種類の力やモーメントの検出を可能にすると共に、検出精度を高めることができる。 By doing so, since in correspondence with the plurality of electrostatic capacitance in the moving direction and the rotation direction of the movable electrode 22 can be increased or decreased separately, the detection of higher than conventional types of forces and moments while allowing, it is possible to improve the detection accuracy. さらに、複数の突出部22bの間で空気を流動させることが可能となるため、可動電極22と固定電極30の間の距離をより高精度に保持し、力やモーメントの検出精度を高めることができる。 Furthermore, since it becomes possible to flow the air between the plurality of projections 22b, holds the distance between the movable electrode 22 of the fixed electrode 30 with high accuracy, it is possible to improve the detection accuracy of the forces and moments it can.

また、突出部22bは、円筒状に構成され、先端面22b1には、複数の溝(溝部22c)が半径方向に形成されるものであってもよい。 Further, the projecting portion 22b is formed in a cylindrical shape, the distal end surface 22 b 1, or may be a plurality of grooves (groove portions 22c) are formed radially. このようにすることで、複数の固定電極30に対して突出部22bを適切に配置すると共に、さらにz方向の力を検出するための変位部22dやx軸およびy軸周りのモーメントを検出するための外側突出変位部22f等を適切に配置することが可能となるため、汎用性を高めることができる。 In this way, the proper placement of the projecting portion 22b to the plurality of fixed electrodes 30, further detects the displacement portion 22d and the x-axis and the moment around the y-axis to detect the z-direction of the force since it is possible to properly position the outer protruded displacement portion 22f or the like, it is possible to enhance the versatility.

また、固定電極30(xy用電極30a〜30d)は、円周(仮想円周R、R1)上に複数配置されると共に、互いの間隔が円周の半径方向内側に向けて漸次拡大する形状に構成されている。 The fixed electrode 30 (xy electrode 30 a to 30 d), the shape with the plurality of arranged on the circumference (virtual circumference R, R1), distance therebetween is enlarged gradually toward the radially inner side of the circumferential It is configured. このようにすることで、可動電極22の移動量に略比例するように静電容量Ca〜Cdを変化させることが可能となるため、簡素な構成でありながらも、x−y平面内の力の検出精度を高めることができる。 In this way, it becomes possible to vary the capacitance Ca~Cd to be substantially proportional to the amount of movement of the movable electrode 22, while a simple construction, the force in the x-y plane it is possible to improve the detection accuracy.

また、力検出装置2、3、4では、固定電極(zm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2)は、円周(仮想円周R、R2)上に複数配置され、可動電極22は、互いに隣り合う2つの固定電極(例えば、zm用電極30f1、30f2)からなる1組の固定電極ごとに設けられる複数の突出部22bを有し、突出部22bは、1組の固定電極に含まれる2つの固定電極に先端面22b1が跨るように配置されている。 Moreover, the force detection device 2, 3, 4, the fixed electrode (zm electrode 30F1~30i1,30f2~30i2) is more arranged on the circumference (virtual circumference R, R2), the movable electrode 22 are each two fixed electrodes adjacent (e.g., zm electrode 30F1,30f2) has a plurality of protruding portions 22b provided for each pair of fixed electrode composed of protrusions 22b is 2 in the set of fixed electrodes One of which is arranged so as to extend over the distal end surface 22b1 to the fixed electrode. このようにすることで、簡素且つ安価な構成により小型化・薄型化を図りながらも、z軸周りのモーメントの検出を可能にすることができる。 In this way, while reducing the size and thickness by simple and inexpensive configuration, it is possible to allow detection of moment around the z-axis.

また、力検出装置3では、固定電極(xy用電極30a〜30dおよびzm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2)は、第1の円周(仮想円周R2)上に複数配置されると共に、第1の円周と同心円である第2の円周(仮想円周R1)上に複数配置され、可動電極22は、第1の円周上において互いに隣り合う2つの固定電極(例えば、zm用電極30f1、30f2)、および第2の円周上の1つの固定電極(例えば、xy用電極30a)からなる1組の固定電極ごとに設けられる複数の突出部22bを有し、突出部22bは、1組の固定電極に含まれる3つの固定電極に先端面22b1が跨るように配置されている。 Moreover, the force detection device 3, the fixed electrode (xy electrode 30a~30d and zm electrode 30F1~30i1,30f2~30i2), together are more disposed on the first circumferential (virtual circumference R2), a plurality disposed on a first circumference of a second circle which is concentric (virtual circumference R1), the movable electrode 22, two fixed electrodes adjacent to each other on a first circumference (e.g., for zm electrode 30F1,30f2), and a second one of the fixed electrodes on the circumference (for example, a plurality of protruding portions 22b provided for each pair of fixed electrodes consisting xy electrode 30a), the protruding portion 22b , three of the distal end surface 22b1 to the fixed electrode in the set of fixed electrodes are disposed so as to extend. このようにすることで、簡素且つ安価な構成により小型化・薄型化を図りながらも、x−y平面内の力およびz軸周りのモーメントの検出を可能にすることができる。 By doing so, it is possible to enable simple and inexpensive while downsizing and thinning the structure, the detection of the moment about the force and z-axis in the x-y plane.

また、力検出装置3では、第2の円周(仮想円周R1)上の固定電極(xy用電極30a〜30d)は、互いの間隔が第2の円周の半径方向内側に向けて漸次拡大する形状に構成されている。 Moreover, the force detection device 3, the second circumferential (virtual circle R1) on the fixed electrode (xy electrode 30 a to 30 d), the distance therebetween is directed radially inwardly of the second circumferential gradually It is configured to enlarge the shape. このようにすることで、簡素な構成且つz軸周りのモーメントの検出を可能としながらも、x−y平面内の力Fの検出精度を高めることができる。 In this way, even while allowing the detection of moment around the simple construction and the z-axis, it is possible to improve the detection accuracy of the force F in the x-y plane.

また、力検出装置4では、固定電極(zm用電極30f1〜30i1、30f2〜30i2およびxym用電極30j〜30m)は、第1の円周(仮想円周R2)上に複数配置されると共に、第1の円周と同心円である第2の円周(仮想円周R1)上に複数配置され、可動電極22bは、第1の円周上において互いに隣り合う2つの固定電極(例えば、zm用電極30f1、30f2)からなる1組の固定電極ごとに設けられ、1組の固定電極に含まれる2つの固定電極に先端面22b1が跨るように配置される複数の突出部22bと、第2の円周上に配置された固定電極(xym用電極30j〜30m)に対応して設けられ、入力により変形して対応する固定電極までの距離が変化する複数の変位部(外側突出変位部22f)と、を有して Moreover, the force detection device 4, the fixed electrode (zm electrode 30f1~30i1,30f2~30i2 and xym electrode 30J~30m), together are more disposed on the first circumferential (virtual circumference R2), a plurality disposed on a first circumference of a second circle which is concentric (virtual circumference R1), the movable electrode 22b has two fixed electrodes adjacent to each other on a first circumference (e.g., for zm provided for each pair of fixed electrode made of the electrode 30F1,30f2), a plurality of protrusions 22b a set of fixed two front end surface to the fixed electrodes included in the electrode 22b1 are arranged to extend over, the second fixed electrodes arranged on a circumference provided corresponding to the (electrode 30j~30m for XYM), a plurality of displacement portions the distance to the fixed electrode corresponding deformed by input changes (outer protruded displacement portion 22f) have and, the る。 That. このようにすることで、簡素且つ安価な構成により小型化・薄型化を図りながらも、x軸周り、y軸周りおよびz軸周りのモーメントの検出を可能にすることができる。 By doing so, it is possible to enable simple and inexpensive while downsizing and thinning the structure, x-axis around the detection of moment around the y axis and z axis.

また、支持部24は、基板10に固定される固定部24aと、固定部24aと可動電極22を繋ぐと共に可動電極22の移動または回転に伴って変形する変形部24bと、を有している。 The support unit 24 includes a fixing portion 24a fixed to the substrate 10, and a deformable portion 24b that deforms with the movement or rotation of the movable electrode 22 with connecting fixing portion 24a and the movable electrode 22 . このようにすることで、可動電極22の確実な支持と、力やモーメントを受けた場合のスムーズな移動または回転を両立させることができる。 In this way, it is possible to achieve both a reliable support of the movable electrode 22, a smooth movement or rotation when receiving the forces and moments.

また、固定部24aは、可動電極22の外周を囲むように形成され、可動電極22の移動範囲を制限するストッパとして兼用されている。 The fixing portion 24a is formed so as to surround the outer periphery of the movable electrode 22, it is also used as a stopper for limiting the movement range of the movable electrode 22. このようにすることで、力検出装置1〜4を簡素且つ安価に構成し、従来以上の小型化・薄型化を実現することができる。 By doing so, it is possible to constitute a force detection device 1-4 simple and low cost, to achieve a higher than conventional smaller and thinner.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の力検出装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 Above, it has been described in terms of preferred embodiments of the present invention, the force detecting apparatus of the present invention is not intended to be limited to the embodiment described above, be modified in various ways without departing from the gist of the present invention it is a matter of course.

本発明の力検出装置は、例えば入力装置やロボット等、力やモーメントの検出を必要とする各種機器において利用することができる。 Force detection device of the present invention can be utilized in various devices requiring for example, the input device or a robot or the like, the detection of forces and moments.

1、2、3、4 力検出装置 10 基板 22 可動電極 22a 基部 22b 突出部 22c 溝部 22b1 突出部の先端面 22d 変位部 22d1 突出変位部 22e 補助支持部 22f 外側突出変位部 24 支持部 24a 固定部 24b 変形部 30 固定電極 30a、30b、30c、30d xy用電極 30e z用電極 30f1、30f2、30g1、30g2、30h1、30h2、30i1、30i2 zm用電極 30j、30k、30l、30m xym用電極 40 板状部材 42 ブロック状部材 R、R1、R2 仮想円周 1,2,3,4 force detecting device 10 substrate 22 movable electrodes 22a base 22b protruding portion 22c groove 22b1 protruding portion of the front end surface 22d displacement portion 22d1 projecting displacement portions 22e auxiliary supporting portion 22f outwardly protruded displacement portion 24 supporting portion 24a fixed part 24b deformation portion 30 stationary electrode 30a, 30b, 30c, 30d xy electrode 30e z electrode 30F1,30f2,30g1,30g2,30h1,30h2,30i1,30i2 zm electrodes 30j, 30k, 30l, 30m xym electrode 40 plate Jo member 42 block-shaped member R, R1, R2 virtual circle

Claims (17)

  1. 静電容量検出用の固定電極と、 A fixed electrode for capacitance detection,
    前記固定電極に対向して配置される可動電極と、 A movable electrode disposed to face the stationary electrode,
    前記固定電極と前記可動電極の間において前記可動電極と略接触した状態で配置される絶縁層と、 An insulating layer disposed in a state in which the movable electrode and the substantially contact between the fixed electrode and the movable electrode,
    前記可動電極を前記絶縁層に沿って移動または回転可能に支持する支持部と、を備え And a supporting portion to move or rotatably support the movable electrode along the insulating layer,
    前記可動電極および前記支持部は、導電性弾性材料により一体的に構成されることを特徴とする、 The movable electrode and the support portion may integrally formed of a conductive elastic material,
    力検出装置。 Force detection device.
  2. 前記可動電極は、前記絶縁層と略接触する面が異なる材質から構成されることを特徴とする、 The movable electrode, wherein the insulating layer and substantially contacting surfaces are composed of different materials,
    請求項に記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to claim 1.
  3. 前記可動電極は、 The movable electrode,
    前記支持部が接続される基部と、 A base portion wherein the supporting portion is connected,
    前記絶縁層に向けて前記基部から突設され、先端面が前記絶縁層に略接触する突出部と、を有することを特徴とする、 The projecting from the base portion toward the insulating layer, characterized in that the front end face; and a projecting portion substantially in contact with the insulating layer,
    請求項1 または2に記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to claim 1 or 2.
  4. 前記突出部は、前記先端面の一部が前記固定電極の一部と重なるように配置されることを特徴とする、 The protrusion is characterized in that a portion of the distal end surface is arranged so as to overlap with a portion of the fixed electrode,
    請求項に記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to claim 3.
  5. 前記可動電極は、前記絶縁層に向けて前記基部から突設され、先端部が前記絶縁層に固定される補助支持部を有することを特徴とする、 The movable electrode, the protruding from the base portion toward the insulating layer, and having an auxiliary supporting portion tip end portion is fixed to said insulating layer,
    請求項またはに記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to claim 3 or 4.
  6. 前記補助支持部は、前記可動電極の略中央に設けられることを特徴とする、 The auxiliary supporting unit, and which are located at substantially the center of the movable electrode,
    請求項に記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to claim 5.
  7. 前記基部は、入力により変形して前記固定電極までの距離が変化する変位部を有することを特徴とする、 It said base is characterized by having a displacement section which distance changes to the fixed electrode is deformed by an input,
    請求項乃至のいずれかに記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to any one of claims 3 to 6.
  8. 複数の前記固定電極と、 A plurality of said fixed electrode,
    前記複数の固定電極に対応して設けられる複数の前記突出部と、を備えることを特徴とする、 Characterized in that it comprises a plurality of said protrusions are provided corresponding to the plurality of fixed electrodes,
    請求項乃至のいずれかに記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to any one of claims 3 to 7.
  9. 前記突出部は、円筒状に構成され、 The protrusion is configured in a cylindrical shape,
    前記先端面には、複数の溝が半径方向に形成されることを特徴とする、 On the tip surface, and a plurality of grooves are formed radially,
    請求項乃至のいずれかに記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to any one of claims 3 to 7.
  10. 前記固定電極は、円周上に複数配置されると共に、互いの間隔が前記円周の半径方向内側に向けて漸次拡大する形状に構成されることを特徴とする、 The fixed electrode, while being more arranged on the circumference, characterized in that the distance therebetween is configured in a shape gradually expanding toward the radially inner side of the circumference,
    請求項1乃至のいずれかに記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to any one of claims 1 to 9.
  11. 前記固定電極は、円周上に複数配置され、 The fixed electrode is more arranged on the circumference,
    前記可動電極は、互いに隣り合う2つの前記固定電極からなる1組の固定電極ごとに設けられる複数の前記突出部を有し、 The movable electrode has a plurality of the projecting portion provided for each pair of fixed electrodes of two of the fixed electrodes adjacent to each other,
    前記突出部は、前記1組の固定電極に含まれる2つの前記固定電極に前記先端面が跨るように配置されることを特徴とする、 The protrusion is characterized by being arranged above so that the distal end surface into two of the fixed electrode spans in the set of fixed electrodes,
    請求項乃至のいずれかに記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to any one of claims 3 to 7.
  12. 前記固定電極は、第1の円周上に複数配置されると共に、前記第1の円周と同心円である第2の円周上に複数配置され、 The fixed electrode, while being more disposed on a first circumference, a plurality of arranged in the first second of the circumference is the circumference concentric,
    前記可動電極は、前記第1の円周上において互いに隣り合う2つの前記固定電極、および前記第2の円周上の1つの前記固定電極からなる1組の固定電極ごとに設けられる複数の突出部を有し、 The movable electrode, the first two of the fixed electrodes adjacent to each other on the circumference, and a plurality of projections provided on each pair of fixed electrode of one of said fixed electrode on the second circumferential has a part,
    前記突出部は、前記1組の固定電極に含まれる3つの固定電極に前記先端面が跨るように配置されることを特徴とする、 The protrusion is characterized by being arranged to extend across three of the tip face to the fixed electrodes included in the set of fixed electrodes,
    請求項乃至のいずれかに記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to any one of claims 3 to 7.
  13. 前記第2の円周上の前記固定電極は、互いの間隔が前記第2の円周の半径方向内側に向けて漸次拡大する形状に構成されることを特徴とする、 The fixed electrodes on the second circumference, characterized in that the distance therebetween is configured in a shape gradually expanding toward the radially inner side of the second circumferential,
    請求項12に記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to claim 12.
  14. 前記固定電極は、第1の円周上に複数配置されると共に、前記第1の円周と同心円である第2の円周上に複数配置され、 The fixed electrode, while being more disposed on a first circumference, a plurality of arranged in the first second of the circumference is the circumference concentric,
    前記可動電極は、 The movable electrode,
    前記第1の円周上において互いに隣り合う2つの前記固定電極からなる1組の固定電極ごとに設けられ、前記1組の固定電極に含まれる2つの固定電極に前記先端面が跨るように配置される複数の突出部と、 The first is provided for each pair of fixed electrodes of two of the fixed electrodes adjacent to each other on the circumference, said set of said front end surface spans so disposed two fixed electrodes included in the fixed electrode a plurality of protrusions being,
    前記第2の円周上に配置された前記固定電極に対応して設けられ、入力により変形して対応する前記固定電極までの距離が変化する複数の変位部と、を有することを特徴とする、 It provided corresponding to the fixed electrodes disposed on the second circumference, and having a plurality of displacement portions the distance until said stationary electrode changes corresponding deformed by the input ,
    請求項に記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to claim 7.
  15. 前記支持部は、基板に固定される固定部と、前記固定部と前記可動電極を繋ぐと共に前記可動電極の移動または回転に伴って変形する変形部と、を有することを特徴とする、 The support portion may have a fixed portion fixed to the substrate, and a deformable portion that deforms with the movement or rotation of the movable electrode with connecting the movable electrode and the fixed portion,
    請求項1乃至14のいずれかに記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to any one of claims 1 to 14.
  16. 前記固定部は、前記可動電極の外周を囲むように形成され、前記可動電極の移動範囲を制限するストッパとして兼用されることを特徴とする、 The fixed portion is formed so as to surround the outer periphery of the movable electrode, characterized in that it is also used as a stopper for limiting the movement range of the movable electrode,
    請求項15に記載の力検出装置。 Force detection apparatus according to claim 15.
  17. 静電容量検出用の固定電極と、 A fixed electrode for capacitance detection,
    前記固定電極に対向して配置される可動電極と、 A movable electrode disposed to face the stationary electrode,
    前記固定電極と前記可動電極の間において前記可動電極に設けられ、前記固定電極と略接触した状態で配置される絶縁層と、 Provided on the movable electrode between the fixed electrode and the movable electrode, an insulating layer disposed in contact the fixed electrode and substantially,
    前記可動電極を前記固定電極の前記絶縁層と略接触する面に沿って移動または回転可能に支持する支持部と、を備え And a supporting portion to move or rotatably supported along the movable electrode on the insulating layer and the plane substantially contacting said fixed electrode,
    前記可動電極および前記支持部は、導電性弾性材料により一体的に構成されることを特徴とする、 The movable electrode and the support portion may integrally formed of a conductive elastic material,
    力検出装置。 Force detection device.
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