JP6064660B2 - 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、および電子部品検査装置 - Google Patents
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本発明の力検出装置は、受けた外力に応じて電荷を出力する素子と、第1のスイッチング素子と、第1のコンデンサとを有し、前記電荷を電圧に変換して前記電圧を出力する変換出力回路と、第2のスイッチング素子と、第2のコンデンサとを有し、補償用信号を出力する補償用信号出力回路と、前記変換出力回路から出力される前記電圧と、前記補償用信号出力回路から出力される前記補償用信号とに基づき、前記外力を検出する外力検出回路とを備え、
前記第2のコンデンサの静電容量は、前記第1のコンデンサの静電容量より小さいことを特徴とする。
静電容量比C2/C1が上記下限値を下回ると、第2のコンデンサが飽和する場合がある。一方、静電容量比C2/C1が上記上限値を上回ると、第2のスイッチング素子から補償用信号を正確に取得できない場合がある。
これにより、補償用信号出力回路は、第2のスイッチング素子のリーク電流を検出することにより、第1のスイッチング素子のリーク電流を間接的に取得することができる。
これにより、第1のコンデンサの静電容量C1と第2のコンデンサの静電容量C2の差に起因する、電圧と補償用信号の感度差を補正することができる。
これにより、素子は、互いに直交する3軸に沿った外力のそれぞれに応じて電荷を出力することができる。
これにより、素子は、せん断力と圧縮力のそれぞれに応じた電荷を出力することができる。
本発明の力検出装置では、前記各センサはそれぞれ、第1の結晶軸を有する第1の圧電体層と、前記第1の圧電体層に対向して設けられ、第2の結晶軸を有する第2の圧電体層と、前記第1の圧電体層と前記第2の圧電体層との間に設けられた出力電極層とを有し、
前記第1の圧電体層の前記第1の結晶軸は、前記第2の圧電体層の前記第2の結晶軸の方向と反対方向を向いていることが好ましい。
これにより、出力電極層近傍に集まる正電荷または負電荷を増加させることができる。
これにより、広いダイナミックレンジ、高い剛性、高い固有振動数、高い対荷重性等の優れた特性を有する圧電体層を構成することができる。
本発明の力検出装置は、第1の基板と、前記第1の基板と対向する第2の基板とをさらに備え、前記素子は、前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられていることが好ましい。
これにより、第1の基板または第2の基板に加えられる外力を検出することができる。
前記各素子は、前記第1の基板または前記第2の基板の周方向に沿って、等角度間隔に配置されていることが好ましい。
これにより、偏りなく外力を検出することができる。
本発明のロボットは、アームを複数有し、前記複数のアームの隣り合う前記アーム同士を回動自在に連結してなる少なくとも1つのアーム連結体と、前記アーム連結体の先端側に設けられたエンドエフェクタと、前記アーム連結体と前記エンドエフェクタの間に設けられ、前記エンドエフェクタに加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、前記外力に応じて電荷を出力する素子と、第1のスイッチング素子と、第1のコンデンサとを有し、前記電荷を電圧に変換して前記電圧を出力する変換出力回路と、第2のスイッチング素子と、第2のコンデンサとを有し、補償用信号を出力する補償用信号出力回路と、前記変換出力回路から出力される前記電圧と、前記補償用信号出力回路から出力される前記補償用信号とに基づき、前記外力を検出する外力検出回路とを備え、
前記第2のコンデンサの静電容量は、前記第1のコンデンサの静電容量より小さいことを特徴とする。
これにより、力検出装置が検出した外力をフィードバックし、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置が検出した外力によって、エンドエフェクタの障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、より安全に作業を実行することができる。
前記力検出装置は、前記外力に応じて電荷を出力する素子と、第1のスイッチング素子と、第1のコンデンサとを有し、前記電荷を電圧に変換して前記電圧を出力する変換出力回路と、第2のスイッチング素子と、第2のコンデンサとを有し、補償用信号を出力する補償用信号出力回路と、前記変換出力回路から出力される前記電圧と、前記補償用信号出力回路から出力される前記補償用信号とに基づき、前記外力を検出する外力検出回路とを備え、
前記第1のコンデンサの静電容量は、前記第2のコンデンサの静電容量より大きいことを特徴とする。
前記力検出装置は、前記外力に応じて電荷を出力する素子と、第1のスイッチング素子と、第1のコンデンサとを有し、前記電荷を電圧に変換して前記電圧を出力する変換出力回路と、第2のスイッチング素子と、第2のコンデンサとを有し、補償用信号を出力する補償用信号出力回路と、前記変換出力回路から出力される前記電圧と、前記補償用信号出力回路から出力される前記補償用信号とに基づき、前記外力を検出する外力検出回路とを備え、
前記第1のコンデンサの静電容量は、前記第2のコンデンサの静電容量より大きいことを特徴とする。
<第1実施形態>
図1は、本発明の力検出装置の第1実施形態を概略的に示す回路図である。図2は、図1に示す力検出装置の電荷出力素子を概略的に示す断面図である。図3は、図1に示す力検出装置のコンデンサの実装例を示す断面図および平面図である。
図2に示す電荷出力素子10aは、図2中のβ軸に沿って加えられた(受けた)外力(せん断力)に応じて電荷Qを出力する機能を有する。電荷出力素子10aは、2つのグランド電極層11と、2つのグランド電極層11の間に設けられたセンサ12を有する。なお、図2において、グランド電極層11およびセンサ12の積層方向をγ軸方向とし、γ軸方向に直交し且つ互いに直交する方向をそれぞれα軸方向、β軸方向としている。
図示の構成では、グランド電極層11と、センサ12は、全て等しい幅(図中の左右方向の長さ)を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、グランド電極層11の幅が、センサ12の幅よりも広くてもよいし、その逆であってもよい。
センサ12は、第1の結晶軸CA1を有する第1の圧電体層121と、第1の圧電体層121と対向して設けられ、第2の結晶軸CA2を有する第2の圧電体層123と、第1の圧電体層121と第2の圧電体層123との間に設けられ、電荷Qを出力する出力電極層122を有する。
このように、電荷出力素子10aは、上述したグランド電極層11と、センサ12を有することにより、図2中のβ軸に平行な外力に応じて電荷Qを出力することができる。
変換出力回路20は、電荷出力素子10aから出力された電荷Qを電圧Vに変換して電圧Vを出力する機能を有する。変換出力回路20は、オペアンプ21と、コンデンサ22と、スイッチング素子23とを有する。オペアンプ21の第1の入力端子(マイナス入力)は、電荷出力素子10aの出力電極層122に接続され、オペアンプ21の第2の入力端子(プラス入力)は、グランド(基準電位点)に接地されている。また、オペアンプ21の出力端子は、外力検出回路40aに接続されている。コンデンサ22は、オペアンプ21の第1の入力端子と出力端子との間に接続されている。スイッチング素子23は、オペアンプ21の第1の入力端子と出力端子との間に接続され、コンデンサ22と並列接続されている。また、スイッチング素子23は、駆動回路(図示せず)に接続されており、駆動回路からのオン/オフ信号に従い、スイッチング素子23はスイッチング動作を実行する。
出力ドリフトDは、測定結果に対する誤差となるので、力検出装置1aの検出精度および検出分解能が低下してしまうという問題があった。また、リーク電流は、測定(駆動)時間に比例して累積されるので、力検出装置1aの測定時間を長くすることができないという問題があった。
補償用信号出力回路30は、変換出力回路20から出力される電圧Vを補償するための補償用信号Voffを出力する機能を有する。補償用信号出力回路30は、図示のように、変換出力回路20と独立して設けられていてもよい。ここでいう「独立して設けられ」とは、補償用信号出力回路30の構成要素(後述するオペアンプ31、コンデンサ32およびスイッチング素子33)と、変換出力回路20の構成要素(すなわち、オペアンプ21、コンデンサ22およびスイッチング素子23)が異なる要素(部品)であることをいう。すなわち、補償用信号出力回路30は、変換出力回路20と別途設けられ、その構成要素を共有しない。
上述の「同等の使用環境下」とは、例えば、スイッチング素子23の近傍にスイッチング素子33が実装されている場合、スイッチング素子23とスイッチング素子33が同一筐体内に実装されている場合、スイッチング素子23とスイッチング素子33が同一の半導体基板上に実装されている場合等が挙げられる。
スイッチング素子33がオフの場合、スイッチング素子33で発生するリーク電流が、静電容量C2を有するコンデンサ32に流入し、電荷が蓄積されることで、補償用信号Voffとして外力検出回路40aに出力される。次に、スイッチング素子33をオンにすると、コンデンサ32の両端子間が短絡される。その結果、コンデンサ32に蓄えられた電荷Qは、放電されて0クーロンとなり、外力検出回路40aに出力される補償用信号Voffは、0ボルトとなる。
図3の回路は、半導体基板50と、半導体基板50上に設けられた層間絶縁層60、70と、層間絶縁層60上に設けられたコンデンサ22、32と、配電層80a、80bと、層間絶縁層70内に設けられたスルーホール71とを有している。
静電容量C1を有するコンデンサ22は、コンデンサ下部電極層221と、コンデンサ下部電極層221と対向した2つのコンデンサ上部電極層223と、コンデンサ下部電極層221とコンデンサ上部電極層223との間に設けられたコンデンサ絶縁層222とを有する。
コンデンサ22およびコンデンサ32のような構造を有するコンデンサの静電容量は、コンデンサ上部電極層の面積に比例する。図示の構成においては、コンデンサ32のコンデンサ上部電極層323の面積は、コンデンサ22のコンデンサ上部電極層223の面積よりも小さい。このような構成を有することにより、同一の半導体基板50上に、静電容量の異なる2つのコンデンサ22、23を実装することができる。
外力検出回路40aは、変換出力回路20から出力される電圧Vと、補償用信号出力回路30から出力される補償用信号Voffとに基づき、加えられた外力を検出する機能を有する。外力検出回路40aは、変換出力回路20に接続された増幅器41aと、補償用信号出力回路30に接続された増幅器42aと、増幅器41a、42aに接続された差動アンプ43aを有する。
増幅器41aのゲイン係数aと、増幅器42aのゲイン係数bは、a=C1/C2×bの関係式を満足することが好ましい。ここで、C1は変換出力回路20のコンデンサ22の静電容量であり、C2は補償用信号出力回路30のコンデンサ32の静電容量である。これにより、コンデンサ22の静電容量C1とコンデンサ32の静電容量C2の差に起因する、電圧Vと補償用信号Voffの感度差を補正することができる。その結果、補正された出力ドリフトD(すなわち、a×D)と、補正された補償用信号Voff(すなわち、b×D)との値が実質的に等しくなる。ここでいう「実質的に等しい」とは、補正された出力ドリフトD(すなわち、a×D)と補正された補償用信号Voff(すなわち、b×D)との差が、無視できる程度に十分に小さいことを意味する。なお、a=1は、電圧Vを補正しないことを意味する。同様に、b=1は、補償用信号Voffを補正しないことを意味する。
F=a×V−b×Voff
=a×(Vt+D)−b×Voff
=a×Vt+a×D−b×Voff
≒a×Vt
次に図4および図5に基づき本発明の第2実施形態を説明する。以下、第2実施形態について、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図4は、本発明の力検出装置の第2実施形態を概略的に示す回路図である。図5は、図4に示す力検出装置の電荷出力素子を概略的に示す断面図である。
電荷出力素子10bは、互いに直交する3軸に沿って加えられた(受けた)外力のそれぞれに応じて3つの電荷Qx、Qy、Qzを出力する機能を有する。図5に示すように、電荷出力素子10bは、グランド(基準電位点)に接地された4つのグランド電極層11と、β軸に平行な外力(せん断力)に応じて電荷Qyを出力する第1のセンサ12と、γ軸に平行な外力(圧縮/引張力)に応じて電荷Qzを出力する第2のセンサ13と、α軸に平行な外力(せん断力)に応じて電荷Qxを出力する第3のセンサ14とを有し、グランド電極層11と各センサ12、13、14は交互に積層されている。なお、図5において、グランド電極層11およびセンサ12、13、14の積層方向をγ軸方向とし、γ軸方向に直交し且つ互いに直交する方向をそれぞれα軸方向、β軸方向としている。
第1のセンサ12は、β軸に平行な外力(せん断力)に応じて電荷Qyを出力する機能を有する。第1のセンサ12は、上述した第1実施形態のセンサ12と同様の構造および機能を有している。
第2のセンサ13は、第3の結晶軸CA3を有する第3の圧電体層131と、第3の圧電体層131と対向して設けられ、第4の結晶軸CA4を有する第4の圧電体層133と、第3の圧電体層131と第4の圧電体層133との間に設けられ、電荷Qzを出力する出力電極層132を有する。
出力電極層132は、第3の圧電体層131内および第4の圧電体層133内に生じた正電荷または負電荷を電荷Qzとして出力する機能を有する。前述のように、第3の圧電体層131の表面または第4の圧電体層133の表面にγ軸に平行な圧縮力が加えられた場合、出力電極層132近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層132からは、正の電荷Qzが出力される。一方、第3の圧電体層131の表面または第4の圧電体層133の表面にγ軸に平行な引張力が加えられた場合、出力電極層132近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層132からは、負の電荷Qzが出力される。
第3のセンサ14は、第5の結晶軸CA5を有する第5の圧電体層141と、第5の圧電体層141と対向して設けられ、第6の結晶軸CA6を有する第6の圧電体層143と、第5の圧電体層141と第6の圧電体層143との間に設けられ、電荷Qxを出力する出力電極層142を有する。
変換出力回路20a、20cは、第1実施形態の変換出力回路20と同様の構成を有している。変換出力回路20bは、コンデンサ22の静電容量C3を除き、第1実施形態の変換出力回路20と同様の構成を有している。変換出力回路20aは、電荷出力素子10bから出力された電荷Qxを電圧Vxに変換する機能を有する。変換出力回路20bは、電荷出力素子10bから出力された電荷Qzを電圧Vzに変換する機能を有する。変換出力回路20cは、電荷出力素子10bから出力された電荷Qyを電圧Vyに変換する機能を有する。
上述の「同等の使用環境下」とは、例えば、各スイッチング素子23が互いの近傍に実装されている場合、各スイッチング素子23が同一筐体内に実装されている場合、各スイッチング素子23が同一の半導体基板上に実装されている場合等が挙げられる。
補償用信号出力回路30は、第1実施形態の補償用信号出力回路30と同様の構成を有している。補償用信号出力回路30は、変換出力回路20aから出力される電圧Vx、変換出力回路20bから出力される電圧Vzおよび変換出力回路20cから出力される電圧Vyを補償するための補償用信号Voffを出力する機能を有する。補償用信号出力回路30は、図示のように、変換出力回路20a、20b、20cと独立して設けられていてもよい。
外力検出回路40bは、変換出力回路20aから出力される電圧Vxと、変換出力回路20bから出力される電圧Vzと、変換出力回路20cから出力される電圧Vyと、補償用信号出力回路30から出力される補償用信号Voffとに基づき、加えられた外力を検出する機能を有する。外力検出回路40bは、変換出力回路20a、20b、20cおよび補償用信号出力回路30に接続されたADコンバーター41bと、ADコンバーター41bに接続された演算回路42bとを有する。
演算回路42bは、デジタル変換された電圧Vx、Vy、Vzおよび補償用信号Voffにゲインを与えて補正を行うゲイン補正部(図示せず)と、ゲイン補正部によって補正された電圧Vx、Vy、Vzおよび補償用信号Voffに基づき、信号Fx、Fy、Fzを演算し、出力する演算部(図示せず)を有する。
=a×(Vxt+D)−b×Voff
=a×Vxt+a×D−b×Voff
≒a×Vxt
ここで、Vxtは、電圧Vxに含まれ、電荷Qxの蓄積量に比例する電圧成分(真の値)である。
Fy=a×Vy−b×Voff
=a×(Vyt+D)−b×Voff
=a×Vyt+a×D−b×Voff
≒a×Vyt
ここで、Vytは、電圧Vyに含まれ、電荷Qyの蓄積量に比例する電圧成分(真の値)である。
Fz=c×Vz−b×Voff
=c×(Vzt+D)−b×Voff
=c×Vzt+c×D−b×Voff
≒c×Vzt
ここで、Vztは、電圧Vzに含まれ、電荷Qzの蓄積量に比例する電圧成分(真の値)である。
次に、図6に基づき、本発明の第3実施形態である6軸力検出装置(力検出装置)を説明する。以下、第3実施形態について、前述した第1および第2実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図6は、本発明の力検出装置の第3実施形態を概略的に示す斜視図である。図6の6軸力検出装置(力検出装置)100は、6軸力(x、y、z軸方向の並進力成分およびx、y、z軸周りの回転力成分)を検出する機能を有する。6軸力検出装置100は、第1の基板101と、第1の基板101に対向する第2の基板102と、第1の基板101と第2の基板102との間に挟持された(設けられた)4つの力検出装置1bと、4つの力検出装置1bに接続された演算部(図示せず)とを有している。
演算部は、各力検出装置1bから出力された信号に基づき、x軸方向の並進力成分Fx0、y軸方向の並進力成分Fy0、z軸方向の並進力成分Fz0、x軸周りの回転力成分Mx、y軸周りの回転力成分My、z軸周りの回転力成分Mzを演算する機能を有する。各力成分は、以下の式により求めることができる。
Fy0=Fy1+Fy2+Fy3+Fy4
Fz0=Fz1+Fz2+Fz3+Fz4
Mx=b×(Fz4−Fz2)
My=a×(Fz3−Fz1)
Mz=b×(Fx2−Fx4)+a×(Fy1−Fy3)
ここで、a、bは定数である。
なお、図示の構成では、力検出装置1bの数は4であるが、本発明はこれに限られない。6軸力検出装置100は、少なくとも3つの力検出装置1bを有していれば、6軸力を検出可能である。力検出装置1bが3つの場合、力検出装置1bの数が少ないので、6軸力検出装置100を軽量化することができる。力検出装置1bが図示のように4つの場合、上述のように非常に単純な演算によって6軸力を求めることができるので、演算部を簡略化することができる。また、力検出装置1bが6つの場合、より高い精度で6軸力を検出することができる。
次に、図7に基づき、本発明の第4実施形態である単腕ロボットを説明する。以下、第4実施形態について、前述した第1、第2および第3実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図7は、本発明の力検出装置を用いた単腕ロボットの1例を示す図である。図7の単腕ロボット500は、基台510と、アーム連結体520と、アーム連結体520の先端側に設けられたエンドエフェクタ530と、アーム連結体520とエンドエフェクタ530との間に設けられた本発明の6軸力検出装置(力検出装置)100とを有する。
アーム連結体520は、第1のアーム521、第2のアーム522、第3のアーム523、第4のアーム524および第5のアーム525を有しており、隣り合うアーム同士を回動自在に連結することにより構成されている。アーム連結体520は、制御部の制御によって、各アームの連結部を中心に複合的に回転または屈曲することにより駆動する。
エンドエフェクタ530は、対象物を把持する機能を有する。エンドエフェクタ530は、第1の指531および第2の指532を有している。アーム連結体520の駆動によりエンドエフェクタ530が所定の動作位置まで到達した後、第1の指531および第2の指532の離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。
なお、図示の構成では、アーム連結体520は、合計5本のアームによって構成されているが、本発明はこれに限られない。アーム連結体520が、1本のアームに構成されている場合、2〜4本のアームによって構成されている場合、6本以上のアームによって構成されている場合も本発明の範囲内である。
次に、図8に基づき、本発明の第5実施形態である複腕ロボットを説明する。以下、第5実施形態について、前述した第1、第2、第3および第4実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図8は、本発明の力検出装置を用いた複腕ロボットの1例を示す図である。図8の複腕ロボット600は、基台610と、第1のアーム連結体620と、第2のアーム連結体630と、第1のアーム連結体620の先端側に設けられたエンドエフェクタ640aと、第2のアーム連結体630の先端側に設けられたエンドエフェクタ640bと、第1のアーム連結体620とエンドエフェクタ640a間および第2のアーム連結体630とエンドエフェクタ640bとの間に設けられた本発明の6軸力検出装置(力検出装置)100を有する。
第1のアーム連結体620は、第1のアーム621および第2のアーム622を回動自在に連結することにより構成されている。第2のアーム連結体630は、第1のアーム631および第2のアーム632を回動自在に連結することにより構成されている。第1のアーム連結体620および第2のアーム連結体630は、制御部の制御によって、各アームの連結部を中心に複合的に回転または屈曲することにより駆動する。
なお、図示の構成では、アーム連結体は合計2本であるが、本発明はこれに限られない。複腕ロボット600が3本以上のアーム連結体を有している場合も、本発明の範囲内である。
次に、図9、10に基づき、本発明の第6実施形態である電子部品検査装置および電子部品搬送装置を説明する。以下、第6実施形態について、前述した第1、第2、第3、第4および第5実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図9の電子部品検査装置700は、基台710と、基台710の側面に立設された支持台720とを有する。基台710の上面には、検査対象の電子部品711が載置されて搬送される上流側ステージ712uと、検査済みの電子部品711が載置されて搬送される下流側ステージ712dとが設けられている。また、上流側ステージ712uと下流側ステージ712dとの間には、電子部品711の姿勢を確認するための撮像装置713と、電気的特性を検査するために電子部品711がセットされる検査台714とが設けられている。なお、電子部品711の例として、半導体、半導体ウェハー、CLDやOLED等の表示デバイス、水晶デバイス、各種センサ、インクジェットヘッド、各種MEMSデバイス等などが挙げられる。
また、本発明の力検出装置1a、1bおよび6軸力検出装置100は、振動計、加速度計、重力計、動力計、地震計または傾斜計等の各種測定機器にも適用可能であり、本発明の力検出装置1a、1bおよび6軸力検出装置100を用いた各種測定機器も本発明の範囲内である。
43a…差動アンプ 50…半導体基板 60、70…層間絶縁層 71…スルーホール 80a、80b…配電層 100…6軸力検出装置(力検出装置) 101…第1の基板 102…第2の基板 221、321…コンデンサ下部電極層 222、322…コンデンサ絶縁層 223、323…コンデンサ上部電極層 500…単腕ロボット 510…基台 520…アーム連結体 521…第1のアーム 522…第2のアーム 523…第3のアーム 524…第4のアーム 525…第5のアーム 530…エンドエフェクタ 531…第1の指 532…第2の指 600…複腕ロボット 610…基台 620…第1のアーム連結体 621…第1のアーム 622…第2のアーム 630…第2のアーム連結体 631…第1のアーム 632…第2のアーム 640a…第1のエンドエフェクタ 641a…第1の指 642a…第2の指 640b…第2のエンドエフェクタ 641b…第1の指 642b…第2の指 700…電子部品検査装置 710…基台 711…電子部品 712u…上流側ステージ 712d…下流側ステージ 713…撮像装置 714…検査台 720…支持台 731…Yステージ 732…腕部 733…Xステージ 734…撮像カメラ 740…電子部品搬送装置 741…把持部 742…回転軸 743…微調整プレート 744x、744y、744θ…圧電モーター 750…制御装置 CA1…第1の結晶軸 CA2…第2の結晶軸 CA3…第3の結晶軸 CA4…第4の結晶軸 CA5…第5の結晶軸 CA6…第6の結晶軸 Fx0、Fy0、Fz0…並進力成分 Fx1、Fx2、Fx3、Fx4、Fy1、Fy2、Fy3、Fy4、Fz1、Fz2、Fz3、Fz4…信号 Q、Qx、Qy、Qz…電荷 Mx、My、Mz…回転力成分 V、Vx、Vy、Vz…電圧 Voff…補償用信号
Claims (13)
- 受けた外力に応じて電荷を出力する素子と、
第1のスイッチング素子と、第1のコンデンサとを有し、前記電荷を電圧に変換して前記電圧を出力する変換出力回路と、
第2のスイッチング素子と、第2のコンデンサとを有し、補償用信号を出力する補償用信号出力回路と、
前記変換出力回路から出力される前記電圧と、前記補償用信号出力回路から出力される前記補償用信号とに基づき、前記外力を検出する外力検出回路とを備え、
前記第2のコンデンサの静電容量は、前記第1のコンデンサの静電容量より小さいことを特徴とする力検出装置。 - 前記第1のコンデンサの前記静電容量をC1、前記第2のコンデンサの前記静電容量をC2としたとき、C2/C1が0.1〜0.8である請求項1に記載の力検出装置。
- 前記第1のスイッチング素子および前記第2のスイッチング素子は、リーク電流が生じる半導体スイッチング素子であり、
前記第1のスイッチング素子と前記第2のスイッチング素子は、前記第1のスイッチング素子の前記リーク電流と前記第2のスイッチング素子の前記リーク電流が連動するよう、同一の半導体基板上に実装されており、
前記補償信号出力回路は、前記第2のスイッチング素子の前記リーク電流を検出し、検出した前記リーク電流を前記補償用信号として出力する請求項1または2に記載の力検出装置。 - 前記外力検出回路は、前記変換出力回路から出力された前記電圧と、前記補償用信号出力回路から出力された前記補償用信号との少なくとも一方にゲインを与えて補正を行うゲイン補正部を有し、
前記外力検出回路は、前記ゲイン補正部によって補正された前記電圧と、前記補償用信号との差分を取ることにより、前記外力を検出する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の力検出装置。 - 前記素子は、グランドに接地された複数のグランド電極層と、少なくとも3つのセンサとを積層することにより構成され、
前記各センサの力検出方向は、互いに直交している請求項1ないし4のいずれか1項に記載の力検出装置。 - 前記センサの少なくとも1つは、Xカット水晶を含み、
前記センサの少なくとも2つは、Yカット水晶を含んでいる請求項5に記載の力検出装置。 - 前記各センサはそれぞれ、
第1の結晶軸を有する第1の圧電体層と、
前記第1の圧電体層に対向して設けられ、第2の結晶軸を有する第2の圧電体層と、
前記第1の圧電体層と前記第2の圧電体層との間に設けられた出力電極層とを有し、
前記第1の圧電体層の前記第1の結晶軸は、前記第2の圧電体層の前記第2の結晶軸の方向と反対方向を向いている請求項5または6に記載の力検出装置。 - 前記第1の圧電体層および前記第2の圧電体層は、水晶で構成されている請求項7に記載の力検出装置。
- 前記力検出装置は、第1の基板と、前記第1の基板と対向する第2の基板とをさらに備え、
前記素子は、前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられている請求項1ないし8のいずれか1項に記載の力検出装置。 - 前記力検出装置は、複数の前記素子を有し、
前記各素子は、前記第1の基板または前記第2の基板の周方向に沿って、等角度間隔に配置されている請求項9に記載の力検出装置。 - アームを複数有し、前記複数のアームの隣り合う前記アーム同士を回動自在に連結してなる少なくとも1つのアーム連結体と、
前記アーム連結体の先端側に設けられたエンドエフェクタと、
前記アーム連結体と前記エンドエフェクタの間に設けられ、前記エンドエフェクタに加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、
前記外力に応じて電荷を出力する素子と、
第1のスイッチング素子と、第1のコンデンサとを有し、前記電荷を電圧に変換して前記電圧を出力する変換出力回路と、
第2のスイッチング素子と、第2のコンデンサとを有し、補償用信号を出力する補償用信号出力回路と、
前記変換出力回路から出力される前記電圧と、前記補償用信号出力回路から出力される前記補償用信号とに基づき、前記外力を検出する外力検出回路とを備え、
前記第2のコンデンサの静電容量は、前記第1のコンデンサの静電容量より小さいことを特徴とするロボット。 - モーターと、
前記モーターにより駆動され、電子部品を把持する把持部と、
前記把持部に加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、
前記外力に応じて電荷を出力する素子と、
第1のスイッチング素子と、第1のコンデンサとを有し、前記電荷を電圧に変換して前記電圧を出力する変換出力回路と、
第2のスイッチング素子と、第2のコンデンサとを有し、補償用信号を出力する補償用信号出力回路と、
前記変換出力回路から出力される前記電圧と、前記補償用信号出力回路から出力される前記補償用信号とに基づき、前記外力を検出する外力検出回路とを備え、
前記第2のコンデンサの静電容量は、前記第1のコンデンサの静電容量より小さいことを特徴とする電子部品搬送装置。 - モーターと、
前記モーターにより駆動され、電子部品を把持する把持部と、
前記電子部品を検査する検査部と
前記把持部に加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、
前記外力に応じて電荷を出力する素子と、
第1のスイッチング素子と、第1のコンデンサとを有し、前記電荷を電圧に変換して前記電圧を出力する変換出力回路と、
第2のスイッチング素子と、第2のコンデンサとを有し、補償用信号を出力する補償用信号出力回路と、
前記変換出力回路から出力される前記電圧と、前記補償用信号出力回路から出力される前記補償用信号とに基づき、前記外力を検出する外力検出回路とを備え、
前記第2のコンデンサの静電容量は、前記第1のコンデンサの静電容量より小さいことを特徴とする電子部品検査装置。
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