JP7127534B2 - 力検出装置およびロボット - Google Patents
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Description
第1電極、Yカット水晶板である第1水晶板、第2電極、Yカット水晶板である第2水晶板、第3電極、Yカット水晶板である第3水晶板、第4電極、Yカット水晶板である第4水晶板、および第5電極が、この順で積層されている積層体と、
前記第2電極から出力される電荷と、前記第4電極から出力される電荷と、に基づき、前記第1軸の方向の力を検出する力検出回路と、
を有し、
前記第1水晶板の+X方向と前記第2水晶板の+X方向とが逆方向を向いており、
前記第3水晶板の+X方向と前記第4水晶板の+X方向とが逆方向を向いており、
前記第2水晶板の+X方向と前記第1軸の一方向とのなす角と、前記第4水晶板の+X方向と前記第1軸の一方向とのなす角と、が異なり、
前記第2水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角と、前記第4水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角と、が等しい。
図1は、第1実施形態に係る力検出装置を示す縦断面図である。図2は、図1に示す力検出装置の側面図である。図3は、図1に示す力検出装置が有する圧電センサー部を示す断面図である。図4は、図3に示す圧電センサー部が有する圧電センサー素子を示す断面図である。図5は、図4に示す圧電センサー素子の分解斜視図である。図6は、図5に示す圧電センサー素子の模式図である。図7は、図1に示す力検出装置の回路系を示す回路図である。なお、以下では、図1および図2中の上側を「上」ともいい、下側を「下」ともいう。また、図1、図2および図3に示すように、互いに直交する3軸をα軸、β軸およびγ軸とし、また、α軸に平行な方向を「α軸方向」、β軸に平行な方向を「β軸方向」、γ軸に平行な方向を「γ軸方向」ともいう。
次に、第2実施形態に係る力検出装置について説明する。
このような第2実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果が得られる。
図15は、第3実施形態に係るロボットを示す斜視図である。図16は、図15に示すロボットの部分拡大断面図である。
この力検出装置1は、前述したように、互いに直交する第1軸J1および第2軸J2のうち、第1軸J1を力の検出軸とする力検出装置であって、第1電極701、Yカット水晶板である第1水晶板711、第2電極712、Yカット水晶板である第2水晶板713、第3電極703、Yカット水晶板である第3水晶板721、第4電極722、Yカット水晶板である第4水晶板723、および第5電極705が、この順で積層されている積層体と、第2電極712から出力される電荷Q1と、第4電極722から出力される電荷Q2と、に基づき、第1軸J1の方向の力を検出する力検出回路50と、を有している。そして、Yカット水晶板の電気軸をX軸としたとき、第1水晶板711の+X(1)方向と第2水晶板713の+X(2)方向とが逆方向を向いており、第3水晶板721の+X(3)方向と第4水晶板723の+X(4)方向とが逆方向を向いている。また、第2水晶板713の+X(2)方向と第1軸J1の一方向である+J1方向とのなす角θ21と、第4水晶板723の+X(4)方向と第1軸J1の一方向である+J1方向とのなす角θ41と、が異なっている。さらに、第2水晶板713の+X(2)方向と第2軸J2の一方向である+J2方向とのなす角θ22と、第4水晶板723の+X(4)方向と第2軸J2の一方向である+J2方向とのなす角θ42と、が等しくなっている。
図17は、第4実施形態に係るロボットを示す側面図である。
この力検出装置1は、前述したように、互いに直交する第1軸J1および第2軸J2のうち、第1軸J1を力の検出軸とする力検出装置であって、第1電極701、Yカット水晶板である第1水晶板711、第2電極712、Yカット水晶板である第2水晶板713、第3電極703、Yカット水晶板である第3水晶板721、第4電極722、Yカット水晶板である第4水晶板723、および第5電極705が、この順で積層されている積層体と、第2電極712から出力される電荷Q1と、第4電極722から出力される電荷Q2と、に基づき、第1軸J1の方向の力を検出する力検出回路50と、を有している。そして、Yカット水晶板の電気軸をX軸としたとき、第1水晶板711の+X(1)方向と第2水晶板713の+X(2)方向とが互いに逆方向を向いており、第3水晶板721の+X(3)方向と第4水晶板723の+X(4)方向とが互いに逆方向を向いている。また、第2水晶板713の+X(2)方向と第1軸J1の一方向である+J1方向とのなす角θ21と、第4水晶板723の+X(4)方向と第1軸J1の一方向である+J1方向とのなす角θ41と、が異なっている。さらに、第2水晶板713の+X(2)方向と第2軸J2の一方向である+J2方向とのなす角θ22と、第4水晶板723の+X(4)方向と第2軸J2の一方向である+J2方向とのなす角θ42と、が等しくなっている。
Claims (5)
- 互いに直交する第1軸および第2軸のうち、前記第1軸を力の検出軸とする力検出装置であって、
第1電極、Yカット水晶板である第1水晶板、第2電極、Yカット水晶板である第2水晶板、第3電極、Yカット水晶板である第3水晶板、第4電極、Yカット水晶板である第4水晶板、および第5電極が、この順で積層されている積層体と、
前記第2電極から出力される電荷と、前記第4電極から出力される電荷と、に基づき、前記第1軸の方向の力を検出する力検出回路と、
を有し、
前記Yカット水晶板の電気軸をX軸としたとき、
前記第1水晶板の+X方向と前記第2水晶板の+X方向とが逆方向を向いており、
前記第3水晶板の+X方向と前記第4水晶板の+X方向とが逆方向を向いており、
前記第2水晶板の+X方向と前記第1軸の一方向とのなす角と、前記第4水晶板の+X方向と前記第1軸の一方向とのなす角と、が異なり、
前記第2水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角と、前記第4水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角と、が等しいことを特徴とする力検出装置。 - 前記第2水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角、および、前記第4水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角が90°である請求項1に記載の力検出装置。
- 前記第2水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角、および、前記第4水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角が45°である請求項1に記載の力検出装置。
- 前記力検出回路は、前記第2電極から出力される電荷の時間変化および前記第4電極から出力される電荷の時間変化に基づき、前記力検出装置の異常の有無を判定する機能を有する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の力検出装置。
- 互いに直交する第1軸および第2軸のうち、前記第1軸を力の検出軸とする力検出装置を備えるロボットであって、
前記力検出装置は、
第1電極、Yカット水晶板である第1水晶板、第2電極、Yカット水晶板である第2水晶板、第3電極、Yカット水晶板である第3水晶板、第4電極、Yカット水晶板である第4水晶板、および第5電極が、この順で積層されている積層体と、
前記第2電極から出力される電荷と、前記第4電極から出力される電荷と、に基づき、前記第1軸の方向の力を検出する力検出回路と、
を有し、
前記Yカット水晶板の電気軸をX軸としたとき、
前記第1水晶板の+X方向と前記第2水晶板の+X方向とが逆方向を向いており、
前記第3水晶板の+X方向と前記第4水晶板の+X方向とが逆方向を向いており、
前記第2水晶板の+X方向と前記第1軸の一方向とのなす角と、前記第4水晶板の+X方向と前記第1軸の一方向とのなす角と、が異なり、
前記第2水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角と、前記第4水晶板の+X方向と前記第2軸の一方向とのなす角と、が等しいことを特徴とするロボット。
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