JP6210296B2 - 力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工装置 - Google Patents
力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工装置 Download PDFInfo
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Description
このような産業用ロボットにおいては、例えば、アームとエンドエフェクタとの間に、力検出装置が設けられている。産業用ロボットに用いられる力検出装置は、例えば、1対の基板(ベースプレートおよびカバープレート)と、その1対の基板の間に配置され、複数の圧電素子が実装された回路基板とを備えている(例えば、特許文献1参照)。前記基板に外力が加わると、1対の基板が相対的に変位することにより圧電素子に外力が加わる。前記圧電素子からの出力を用いることによって、1対の基板間の外力を検出することができる。このような圧電素子を用いた力検出装置では、まず、外力による圧電素子の変形が電荷として出力される。この電荷は、圧電素子と変換回路とを電気的に接続する配線を通じて変換回路に入力され、変換回路により電圧に変換され、出力され、その電圧に基づいて外力が演算される。
本発明の目的は、力検出の精度を向上させることができる力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置および部品加工装置を提供することにある。
(適用例1)
本発明に係わる力検出装置は、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備えることを特徴とする。
これにより、素子から出力された電荷がその素子と変換回路とを電気的に接続する配線から他の配線へリークすることを防止することができ、これによって、力検出の精度を向上させることができる。
本発明に係わる力検出装置では、前記変換回路は、反転入力端子および非反転入力端子を有する増幅器を備えており、
前記ガードリングの電位は、前記非反転入力端子と同電位であることが好ましい。
非反転入力端子の電位は、グランド電位であり、配線の電位は、グランド電位に近似した値であるので、配線からガードリングに電流が流れてしまうことを防止することができ、配線からの電荷(電流)のリークを防止することができる。
本発明に係わる力検出装置では、前記回路基板の前記実装面に、前記変換回路と電源とを電気的に接続する電源配線を有し、
前記回路基板の前記実装面の前記ガードリングで囲まれた領域には、前記配線および前記電源配線以外の配線は設けられていないことが好ましい。
これにより、配線から電荷が他の配線にリークしてしまうことを防止することができる。
本発明に係わる力検出装置では、前記回路基板の前記ガードリングで囲まれた領域には、前記回路基板の厚さ方向のいずれにも前記配線および前記電源配線以外の配線は設けられていないことが好ましい。
これにより、配線から電荷が他の配線にリークしてしまうことを防止することができる。
本発明に係わる力検出装置では、前記回路基板の前記実装面にソルダーレジストを有し、
前記回路基板の前記実装面の前記ガードリングで囲まれた領域には、ソルダーレジストは設けられていないことが好ましい。
これにより、配線から電荷がソルダーレジストを介してリークしてしまうことを防止することができる。
本発明に係わる力検出装置では、前記回路基板の前記ガードリングで囲まれた領域には、前記回路基板の表裏のいずれにも前記ソルダーレジストは設けられていないことが好ましい。
これにより、配線から電荷がソルダーレジストを介してリークしてしまうことを防止することができる。
本発明に係わる力検出装置では、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、より精度の高い力検出を行うことができる。そして、3つ以上の素子を有することにより、6軸力、すなわち、x、y、z軸方向の並進力成分(せん断力および圧縮/引張力))およびx、y、z軸周りの回転力成分(モーメント)を検出することができる。
本発明に係わるロボットは、アームと、
前記アームに設けられたエンドエフェクタと、
前記アーム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、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備えることを特徴とする。
本発明に係わる電子部品搬送装置は、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、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備えることを特徴とする。
本発明に係わる電子部品検査装置は、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、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備えることを特徴とする。
本発明に係わる部品加工装置は、工具を装着し、前記工具を変位させる工具変位部と、
前記工具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、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に前記素子が実装され、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備えることを特徴とする。
<第1実施形態>
図1は、本発明の力検出装置の第1実施形態を示す断面図である。図2は、図1に示す力検出装置の平面図である。図3は、図1に示す力検出装置を概略的に示す回路図(ガードリングを含む)である。図4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5は、図1に示す力検出装置のアナログ回路基板におけるガードリング等を概略的に示す断面斜視図である。
なお、以下では、説明の都合上、図1中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。また、図3中の上側を「上」、「上方」または「表」、下側を「下」、「下方」または「裏」と言う。また、図3の回路図にはガードリングが図示されている。
力検出装置1は、第1の基板2と、第1の基板2から所定の間隔を隔てて配置され、第1の基板2に対向する第2の基板3と、第1の基板2と第2の基板3との間に設けられたアナログ回路基板(回路基板)4と、第1の基板2と第2の基板3との間に設けられ、アナログ回路基板4と電気的に接続されたデジタル回路基板5と、アナログ回路基板4の実装面43に実装(搭載)され、加えられた外力に応じて信号を出力する電荷出力素子(素子)10および電荷出力素子10を収納するパッケージ60を有するセンサーデバイス6と、2つの与圧ボルト(固定部材)71とを備えている。以下、「電気的に接続」を単に、「接続」とも言う。
電荷出力素子10は、互いに直交する3軸(α(X)軸、β(Y)軸、γ(Z)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。
電荷出力素子10の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2の平面視、すなわち、第1の基板2に対して垂直な方向から見て、四角形をなしている。なお、電荷出力素子10の平面視での前記の他の外形形状としては、例えば、五角形等の他の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。
グランド電極層11は、グランド(基準電位点)に接地された電極である。グランド電極層11を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、金、チタニウム、アルミニウム、銅、鉄またはこれらを含む合金が好ましい。これらの中でも特に、鉄合金であるステンレスを用いるのが好ましい。ステンレスにより構成されたグランド電極層11は、優れた耐久性および耐食性を有する。
第1のセンサー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。
第2のセンサー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。
第3のセンサー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。
センサーデバイス6は、前記電荷出力素子10と、電荷出力素子10を収納するパッケージ60とを有している。
パッケージ60は、凹部611を有する基部(第1の部材)61と、その基部61に接合された蓋体(第2の部材)62とを有している。電荷出力素子10は、基部61の凹部611に設置されており、その基部61の凹部611は、蓋体62により封止されている。これにより、電荷出力素子10を保護することができ、信頼性の高い力検出装置1を提供することができる。なお、電荷出力素子10の上面は、蓋体62に接触している。また、パッケージ60の蓋体62は、上側、すなわち、第2の基板3側に配置され、基部61は、下側、すなわち、第1の基板2側に配置され、その基部61がアナログ回路基板4に固定されている。この構成により、基部61と蓋体62とが、凸部21と第2の基板3とで挟持されて与圧され、その基部61と蓋体62とにより、電荷出力素子10が挟持されて与圧される。
また、パッケージ60の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2の平面視で、四角形をなしている。なお、パッケージ60の平面視での前記の他の形状としては、例えば、五角形等の他の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。また、パッケージ60の形状が多角形の場合、例えば、その角部が、丸みを帯びていてもよく、また、斜めに切り欠かれていてもよい。
図3に示すように、電荷出力素子10には、変換出力回路(変換回路)90a、90b、90cが接続されている。この場合、アナログ回路基板4の実装面43に、センサーデバイス6の電荷出力素子10と変換出力回路90a、90b、90cとを電気的に接続する配線151、152、153が形成されている。
また、変換出力回路90aは、電荷出力素子10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90bは、電荷出力素子10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90cは、電荷出力素子10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。変換出力回路90a、90b、90cは、同様であるので、以下では、代表的に、変換出力回路90cについて説明する。
スイッチング素子93は、ドレイン電極、ソース電極、およびゲート電極を有している。スイッチング素子93のドレイン電極またはソース電極の一方がオペアンプ91の反転入力端子911に接続され、ドレイン電極またはソース電極の他方がオペアンプ91の出力端子913に接続されている。また、スイッチング素子93のゲート電極は、駆動回路(図示せず)に接続されている。
なお、配線151、152、153の構成材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、タングステン等や、それらの合金等の各種の金属材料が挙げられる。
外力検出回路40は、変換出力回路90aから出力される電圧Vxと、変換出力回路90bから出力される電圧Vzと、変換出力回路90cから出力される電圧Vy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40は、変換出力回路90a、90b、90cに接続されたADコンバーター401と、ADコンバーター401に接続された演算部402とを有する。
すなわち、第1の基板2および第2の基板3の相対位置が互いにα(X)軸方向にずれる外力が加えられた場合、ADコンバーター401は、電圧Vxを出力する。同様に、第1の基板2および第2の基板3の相対位置が互いにβ(Y)軸方向にずれる外力が加えられた場合、ADコンバーター401は、電圧Vyを出力する。また、第1の基板2および第2の基板3の相対位置が互いにγ(Z)軸方向にずれる外力が加えられた場合、ADコンバーター401は、電圧Vzを出力する。
また、凸部21の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、第1の基板2の平面視で、電荷出力素子10と同じ形状、すなわち、四角形をなしている。なお、凸部21の平面視での前記の他の形状としては、例えば、四角形、五角形等の多角形、楕円形等が挙げられる。
なお、アナログ回路基板4には、2つの与圧ボルト71が挿通する2つの孔42が形成され、同様に、デジタル回路基板5には、2つの与圧ボルト71が挿通する2つの穴52が形成されている。
なお、各与圧ボルト71の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種の樹脂材料、各種の金属材料等を用いることができる。
また、ガードリング8の寸法は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、ガードリング8の厚さdは、1μm以上、500μm以下であることが好ましく、5μm以上、100μm以下であることがより好ましい。また、ガードリング8の幅Wは、2μm以上、1mm以下であることが好ましく、10μm以上、300μm以下であることがより好ましい。これにより、寸法上、過不足なくガードリング8を形成することができ、より確実に、変換出力回路90a、90b、90cからの電荷のリークを防止することができる。
また、ガードリング8は、グランド(基準電位点)に接地し、その電位をグランド電位とすることが好ましい。すなわち、ガードリング8の電位をオペアンプ21の非反転入力端子912と同電位とすることが好ましい。配線151、152、153の電位は、グランド電位に近似した値であるので、これにより、配線151、152、153からガードリング8に電流が流れてしまうことを防止することができ、配線151、152、153にからの電荷(電流)のリークを防止することができる。これにより、電荷出力素子10から出力される電荷を正確に検出することが可能となり、力検出の精度を向上させることができる。
但し、アナログ回路基板4のガードリング8で囲まれた領域81には、ソルダーレジスト17は設けられていない。この場合、領域81には、アナログ回路基板4の実装面43のみならず、その実装面43と反対側の面44にもソルダーレジスト17が設けられていない。これにより、配線151、152、153から電荷がソルダーレジスト17を介してリークしてしまうことを防止することができる。
なお、ソルダーレジスト17は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂等を含む材料で形成することができる。
また、アナログ回路基板4の構成を簡素化することができる。
図6は、本発明の力検出装置の第2実施形態を示す平面図である。図7は、図6中のA−A線での断面図である。図8は、図6に示す力検出装置を概略的に示す回路図(ガードリングを含む)である。なお、また、図8の回路図にはガードリングが図示されている。
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6および図7に示すように、力検出装置1は、センサーデバイス6を4つ、与圧ボルト71を4つ有している。各センサーデバイス6の位置は、特に限定されないが、本実施形態では、各センサーデバイス6、すなわち、各電荷出力素子10は、第1の基板2、第2の基板3、アナログ回路基板4の周方向に沿って、等角度間隔(90°間隔)に配置されている。これにより、偏りなく外力を検出することができる。そして、6軸力を検出することができる。また、本実施形態では、各電荷出力素子10は、全て同じ方向を向いているが、これに限定されるものではない。
なお、センサーデバイス6の数は、前記4つに限定されるものではなく、例えば、2つ、3つ、または5つ以上でもよい。但し、センサーデバイス6の数は、複数であることが好ましく、3つ以上であることがより好ましい。なお、力検出装置1は、少なくとも3つのセンサーデバイス6を有していれば、6軸力を検出可能である。センサーデバイス6が3つの場合、センサーデバイス6の数が少ないので、力検出装置1を軽量化することができる。また、センサーデバイス6が図示のように4つの場合、後述する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402を簡略化することができる。
図8に示すように、各電荷出力素子10には、それぞれ、配線151、152、153により、変換出力回路90a、90b、90cが接続されている。また、アナログ回路基板4の実装面43に、各配線151、152、153を囲むガードリング8が形成されている。各変換出力回路90a、90b、90c、各配線151、152、153および各ガードリング8は、前述した第1実施形態の変換出力回路90a、90b、90c、配線151、152、15およびガードリング8と同様であるので、その説明は省略する。
外力検出回路40は、各変換出力回路90aから出力される電圧Vx1、Vx2、Vx3、Vx4と、各変換出力回路90bから出力される電圧Vz1、Vz2、Vz3、Vz4と、各変換出力回路90cから出力される電圧Vy1、Vy2、Vy3、Vy4とに基づき、加えられた外力を検出する機能を有する。なお、図6中の上側の電荷出力素子10に対応するのが電圧Vx1、Vy1およびVz1、図6中の右側の電荷出力素子10に対応するのが電圧Vx2、Vy2およびVz2、図6中の下側の電荷出力素子10に対応するのが電圧Vx3、Vy3およびVz3、図6中の左側の電荷出力素子10に対応するのが電圧Vx4、Vy4およびVz4とする。外力検出回路40は、変換出力回路90a、90b、90cに接続されたADコンバーター401と、ADコンバーター401に接続された演算部402とを有する。
ADコンバーター401は、電圧Vx1、Vy1、Vz1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4をアナログ信号からデジタル信号へ変換する機能を有する。ADコンバーター401によってデジタル変換された電圧Vx1、Vy1、Vz1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4は、演算部402に入力される。
演算部402は、デジタル変換された電圧Vx1、Vy1、Vz1、Vx2、Vy2、Vz2、Vx3、Vy3、Vz3、Vx4、Vy4、Vz4に基づき、x軸方向の並進力成分Fx、y軸方向の並進力成分Fy、z軸方向の並進力成分Fz、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。
Fy=Vy1+Vy2+Vy3+Vy4
Fz=Vz1+Vz2+Vz3+Vz4
Mx=b×(Vz4−Vz2)
My=a×(Vz3−Vz1)
Mz=b×(Vx2−Vx4)+a×(Vy1−Vy3)
ここで、a、bは定数である。
なお、演算部402は、例えば、各変換出力回路90a、90b、90c間の感度の差をなくす補正等を行うようになっていてもよい。
また、図6および図7に示すように、第1の基板2と、第2の基板3とは、4つの与圧ボルト71により、固定されている。なお、与圧ボルト71の数は、4つに限定されず、例えば、2つ、3つ、または、5つ以上であってもよい。
この力検出装置1によれば、前述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
次に、図9に基づき、本発明のロボットの実施形態である単腕ロボットを説明する。以下、本実施形態について、前述した各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9の単腕ロボット500は、基台510と、アーム520と、アーム520の先端側に設けられたエンドエフェクタ530と、アーム520とエンドエフェクタ530との間に設けられた力検出装置100とを有する。なお、力検出装置100としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。
アーム520は、第1のアーム要素521、第2のアーム要素522、第3のアーム要素523、第4のアーム要素524および第5のアーム要素525を有しており、隣り合うアーム同士を回動自在に連結することにより構成されている。アーム520は、制御部の制御によって、各アーム要素の連結部を中心に複合的に回転または屈曲することにより駆動する。
なお、エンドエフェクタ530は、ここでは、ハンドであるが、本発明では、これに限定されるものではない。エンドエフェクタの他の例としては、例えば、部品検査用器具、部品搬送用器具、部品加工用器具、部品組立用器具、測定器等が挙げられる。これは、他の実施形態におけるエンドエフェクタについても同様である。
なお、図示の構成では、アーム520は、合計5本のアーム要素によって構成されているが、本発明はこれに限られない。アーム520が、1本のアーム要素に構成されている場合、2〜4本のアーム要素によって構成されている場合、6本以上のアーム要素によって構成されている場合も本発明の範囲内である。
次に、図10に基づき、本発明のロボットの実施形態である複腕ロボットを説明する。以下、本実施形態について、前述した各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10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10の複腕ロボット600は、基台610と、第1のアーム620と、第2のアーム630と、第1のアーム620の先端側に設けられた第1のエンドエフェクタ640aと、第2のアーム630の先端側に設けられた第2のエンドエフェクタ640bと、第1のアーム620と第1のエンドエフェクタ640a間および第2のアーム630と第2のエンドエフェクタ640bとの間に設けられた力検出装置100を有する。なお、力検出装置100としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。
第1のアーム620は、第1のアーム要素621および第2のアーム要素622を回動自在に連結することにより構成されている。第2のアーム630は、第1のアーム要素631および第2のアーム要素632を回動自在に連結することにより構成されている。第1のアーム620および第2のアーム630は、制御部の制御によって、各アーム要素の連結部を中心に複合的に回転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本以上のアームを有している場合も、本発明の範囲内である。
次に、図11、図12に基づき、本発明の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、本実施形態について、前述した各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11は、本発明の力検出装置を用いた電子部品検査装置および部品搬送装置の1例を示す図である。図12は、本発明の力検出装置を用いた電子部品搬送装置の1例を示す図である。
次に、図13に基づき、本発明の部品加工装置の実施形態を説明する。以下、本実施形態について、前述した各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13は、本発明の力検出装置を用いた部品加工装置の1例を示す図である。図13の部品加工装置800は、基台810と、基台810の上面に起立形成された支柱820と、支柱820の側面に設けられた送り機構830と、送り機構830に昇降可能に取り付けられた工具変位部840と、工具変位部840に接続された力検出装置100と、力検出装置1を介して工具変位部840に装着された工具850を有する。なお、力検出装置100としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。
次に、図14に基づき、本発明の移動体の実施形態を説明する。以下、本実施形態について、前述した各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14は、本発明の力検出装置を用いた移動体の1例を示す図である。図14の移動体900は、与えられた動力により移動することができる。移動体900は、特に限定されないが、例えば、自動車、バイク、飛行機、船、電車等の乗り物、2足歩行ロボット、車輪移動ロボット等のロボット等である。
動力部920から供給された動力によって本体910が移動すると、移動に伴い振動や加速度等が生じる。力検出装置100は、移動に伴い生じた振動や加速度等による外力を検出する。力検出装置100によって検出された外力は、制御部930に伝達される。制御部930は、力検出装置100から伝達された外力に応じて動力部920等を制御することにより、姿勢制御、振動制御および加速制御等の制御を実行することができる。
また、本発明では、パッケージが省略されていてもよい。
また、前記実施形態では、外力に応じて信号を出力する素子として、圧電体を用いたものを使用しているが、本発明では、加えられる外力に応じて出力が変化するものであればこれに限定されず、その他、例えば、感圧導電体等を用いたものが挙げられる。
また、本発明のロボットは、アームを有していれば、アーム型ロボット(ロボットアーム)に限定されず、他の形式のロボット、例えば、スカラーロボット、脚式歩行(走行)ロボット等であってもよい。
また、本発明の力検出装置は、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体に限らず、他の装置、例えば、他の搬送装置、他の検査装置、振動計、加速度計、重力計、動力計、地震計、傾斜計等の測定装置、入力装置等にも適用することができる。
Claims (9)
- 第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備え、
前記回路基板の前記素子が配置されている部位に孔が形成されており、
前記第1の基板には、前記孔に挿入され、前記素子に向って突出する凸部が設けられていることを特徴とする力検出装置。 - 前記変換回路は、反転入力端子および非反転入力端子を有する増幅器を備えており、
前記ガードリングの電位は、前記非反転入力端子と同電位である請求項1に記載の力検出装置。 - 前記回路基板の前記実装面に、前記変換回路と電源とを電気的に接続する電源配線を有し、
前記回路基板の前記実装面の前記ガードリングで囲まれた領域には、前記配線および前記電源配線以外の配線は設けられていない請求項1または2に記載の力検出装置。 - 前記回路基板の前記ガードリングで囲まれた領域には、前記回路基板の厚さ方向のいずれにも前記配線および前記電源配線以外の配線は設けられていない請求項3に記載の力検出装置。
- 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1ないし4のいずれか1項に記載の力検出装置。 - アームと、
前記アームに設けられたエンドエフェクタと、
前記アーム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、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板の実装面に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備え、
前記回路基板の前記素子が配置されている部位に孔が形成されており、
前記第1の基板には、前記孔に挿入され、前記素子に向って突出する凸部が設けられていることを特徴とするロボット。 - 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、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板の実装面に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備え、
前記回路基板の前記素子が配置されている部位に孔が形成されており、
前記第1の基板には、前記孔に挿入され、前記素子に向って突出する凸部が設けられていることを特徴とする電子部品搬送装置。 - 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、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板の実装面に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備え、
前記回路基板の前記素子が配置されている部位に孔が形成されており、
前記第1の基板には、前記孔に挿入され、前記素子に向って突出する凸部が設けられていることを特徴とする電子部品検査装置。 - 工具を装着し、前記工具を変位させる工具変位部と、
前記工具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、第1の基板と、
第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間に設けられた回路基板と、
前記回路基板の実装面に実装され、外力に応じて電荷を出力する素子と、
前記回路基板の実装面に実装され、前記素子から出力される前記電荷を電圧に変換する変換回路と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路とを電気的に接続する配線と、
前記回路基板の実装面に設けられ、前記素子と前記変換回路との間の前記配線を囲むガードリングと、を備え、
前記回路基板の前記素子が配置されている部位に孔が形成されており、
前記第1の基板には、前記孔に挿入され、前記素子に向って突出する凸部が設けられていることを特徴とする部品加工装置。
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