JP7432976B1 - force sensor - Google Patents

force sensor Download PDF

Info

Publication number
JP7432976B1
JP7432976B1 JP2023179070A JP2023179070A JP7432976B1 JP 7432976 B1 JP7432976 B1 JP 7432976B1 JP 2023179070 A JP2023179070 A JP 2023179070A JP 2023179070 A JP2023179070 A JP 2023179070A JP 7432976 B1 JP7432976 B1 JP 7432976B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
connection structure
electrode substrate
force
axis direction
strain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023179070A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
雄樹 本江
和廣 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tri Force Management Corp
Original Assignee
Tri Force Management Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tri Force Management Corp filed Critical Tri Force Management Corp
Priority to JP2023179070A priority Critical patent/JP7432976B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7432976B1 publication Critical patent/JP7432976B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Figure 0007432976000001

【課題】小型化を図ることができる力覚センサを提供する。
【解決手段】本発明による起歪体は、第1センサ体に接続された第1接続構造部と、第1センサ体に接続された第2接続構造部と、第1接続構造部および第2接続構造部を第2センサ体に接続する第3接続構造部と、を含んでいる。検出素子は、第2センサ体に設けられた固定電極基板と、第2接続構造部と共に変位する変位電極基板と、を含んでいる。第1方向で見たときに、各々の起歪体は、第1センサ体の中心に対する周方向において異なる位置に配置されている。第1センサ体の中心から外側に向かう方向に第2方向が沿うように起歪体が配置されている。
【選択図】図3

Figure 0007432976000001

An object of the present invention is to provide a force sensor that can be miniaturized.
A strain-generating body according to the present invention includes a first connection structure connected to a first sensor body, a second connection structure connected to the first sensor body, a first connection structure and a second connection structure. and a third connection structure that connects the connection structure to the second sensor body. The detection element includes a fixed electrode substrate provided on the second sensor body and a displacement electrode substrate that is displaced together with the second connection structure. When viewed in the first direction, each strain-generating body is arranged at a different position in the circumferential direction with respect to the center of the first sensor body. The strain-generating body is arranged so that the second direction extends outward from the center of the first sensor body.
[Selection diagram] Figure 3

Description

本発明は、力覚センサに関する。 The present invention relates to a force sensor.

所定の軸方向に作用した力および所定の回転軸周りに作用したモーメント(またはトルク)を電気信号として出力する力覚センサが知られている。力覚センサは、産業用ロボットを初めとして、協働ロボット、生活支援ロボット、医療用ロボットおよびサービスロボット等、各種ロボットの力制御等に幅広く利用されている。ロボットの普及により、力覚センサの市場規模が拡大している。 2. Description of the Related Art Force sensors are known that output a force acting in a predetermined axial direction and a moment (or torque) acting around a predetermined rotation axis as electrical signals. Force sensors are widely used for force control of various robots, including industrial robots, collaborative robots, life support robots, medical robots, and service robots. With the spread of robots, the market size of force sensors is expanding.

力覚センサは、ロボットアームとエンドエフェクター(またはグリッパー等)との間に配置され、ワークに作用した力を検出する。検出された力は、ロボットの制御に用いられる。例えば、ロボットアームが人に接触した場合には、その接触を力覚センサが検出する。このことにより、ロボットアームの動作を緊急停止することができる。 A force sensor is placed between a robot arm and an end effector (or gripper, etc.) and detects a force acting on a workpiece. The detected force is used to control the robot. For example, when a robot arm comes into contact with a person, a force sensor detects the contact. This allows the operation of the robot arm to be stopped in an emergency.

上述したように、力覚センサは、ロボットアームとエンドエフェクターとの間に配置されることから、小型化されることが求められている。 As described above, since the force sensor is disposed between the robot arm and the end effector, it is required to be miniaturized.

特開2021-135103公報JP2021-135103 Publication

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、小型化を図ることができる力覚センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of these points, and an object of the present invention is to provide a force sensor that can be miniaturized.

[1]本開示は、
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第1センサ体と、
第1方向において前記第1センサ体とは異なる位置に配置された第2センサ体と、
前記第1センサ体と前記第2センサ体とを接続し、前記第1センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の起歪体と、
前記起歪体の弾性変形により生じた変位により静電容量値の変化を検出する検出素子と、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第1センサ体に作用した力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記起歪体は、前記第1センサ体に接続された第1接続構造部と、前記第1センサ体に接続された第2接続構造部であって、前記第1方向に直交する第2方向において前記第1接続構造部とは異なる位置に配置された第2接続構造部と、前記第1接続構造部および前記第2接続構造部を前記第2センサ体に接続する第3接続構造部であって、前記第2方向において前記第1接続構造部と前記第2接続構造部との間に配置された第3接続構造部と、を含み、
前記検出素子は、前記第2センサ体に設けられた固定電極基板と、前記第2接続構造部と共に変位する、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、

前記第1方向で見たときに、各々の前記起歪体は、前記第1センサ体の中心に対する周方向において異なる位置に配置され、
前記第1センサ体の前記中心から外側に向かう方向に前記第2方向が沿うように前記起歪体が配置されている、
力覚センサであってもよい。
[1] This disclosure includes:
a first sensor body subjected to the action of a force or moment to be detected;
a second sensor body disposed at a different position from the first sensor body in the first direction;
a plurality of strain-generating bodies connecting the first sensor body and the second sensor body and elastically deforming due to the action of force or moment received by the first sensor body;
a detection element that detects a change in capacitance value due to a displacement caused by elastic deformation of the strain body;
a detection circuit that outputs an electric signal indicating a force or moment acting on the first sensor body based on a detection result of the detection element;
Equipped with
The strain body includes a first connection structure connected to the first sensor body and a second connection structure connected to the first sensor body, and the strain body is arranged in a second direction perpendicular to the first direction. a second connection structure disposed at a different position from the first connection structure; and a third connection structure that connects the first connection structure and the second connection structure to the second sensor body. and a third connection structure disposed between the first connection structure and the second connection structure in the second direction,
The detection element includes a fixed electrode substrate provided on the second sensor body, and a displacement electrode substrate that is displaced together with the second connection structure and faces the fixed electrode substrate,

When viewed in the first direction, each of the strain-generating bodies is arranged at a different position in a circumferential direction with respect to the center of the first sensor body,
the strain-generating body is arranged such that the second direction is along a direction outward from the center of the first sensor body;
It may also be a force sensor.

[2]本開示は、
前記変位電極基板は、前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに直交する第3方向において、前記起歪体の中心軸線に対して一側に配置された一側変位電極基板と、前記中心軸線に対して他側に配置された他側変位電極基板と、を含んでいる、
[1]に記載の力覚センサであってもよい。
[2] This disclosure includes:
The displacement electrode substrate includes, in a third direction orthogonal to each of the first direction and the second direction, a one-side displacement electrode substrate disposed on one side with respect to the central axis of the flexure element; an other side displacement electrode substrate disposed on the other side with respect to the axis;
The force sensor described in [1] may be used.

[3]本開示は、
前記第1方向で見たときに、各々の前記起歪体の前記第2接続構造部は、対応する前記第1接続構造部よりも前記第1センサ体の前記中心に近い位置に配置されている、
[1]または[2]に記載の力覚センサであってもよい。
[3] This disclosure includes:
When viewed in the first direction, the second connection structure of each strain-generating body is located closer to the center of the first sensor body than the corresponding first connection structure. There is,
The force sensor described in [1] or [2] may be used.

[4]本開示は、
前記第1方向で見たときに、各々の前記起歪体の前記第2方向は、前記第1センサ体の前記中心に対して放射状に配置されている、
[1]~[3]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[4] This disclosure includes:
When viewed in the first direction, the second direction of each of the strain-generating bodies is arranged radially with respect to the center of the first sensor body.
The force sensor described in any one of [1] to [3] may be used.

[5]本開示は、
前記第1センサ体と前記第2センサ体は、4つの前記起歪体により接続されている、
[1]~[4]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[5] This disclosure includes:
The first sensor body and the second sensor body are connected by the four strain bodies,
The force sensor described in any one of [1] to [4] may be used.

[6]本開示は、
前記第2接続構造部は、前記第1センサ体から前記第2センサ体に向かって延びる第21接続部と、前記第3接続構造部と前記第21接続部とを接続する第22接続部と、を含み、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記第21接続部の前記第2センサ体に対向する面に接続されている、
[1]~[5]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[6] This disclosure includes:
The second connection structure includes a 21st connection part extending from the first sensor body toward the second sensor body, and a 22nd connection part that connects the third connection structure and the 21st connection part. , including;
The one-side displacement electrode substrate and the other-side displacement electrode substrate are connected to a surface of the 21st connection portion facing the second sensor body.
The force sensor described in any one of [1] to [5] may be used.

[7]本開示は、
前記起歪体は、前記第2接続構造部の前記第2センサ体に対向する面に接続された変位部を含み、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記変位部の前記第2センサ体に対向する面に接続されている、
[1]~[6]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[7] This disclosure includes:
The strain body includes a displacement part connected to a surface of the second connection structure facing the second sensor body,
the one-side displacement electrode substrate and the other-side displacement electrode substrate are connected to a surface of the displacement section facing the second sensor body;
The force sensor described in any one of [1] to [6] may be used.

[8]本開示は、
前記第1接続構造部は、前記第1センサ体から前記第2センサ体に向かって延びる第11接続部と、前記第3接続構造部と前記第11接続部とを接続する第12接続部と、を含み、
前記第2接続構造部は、前記第1センサ体から前記第2センサ体に向かって延びる第21接続部と、前記第3接続構造部と前記第21接続部とを接続する第22接続部と、を含み、
前記第11接続部および前記第21接続部は、前記第1方向に延び、
前記第12接続部および前記第22接続部は、前記第2方向に延びている、
[1]~[7]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[8] This disclosure includes:
The first connection structure includes an eleventh connection part extending from the first sensor body toward the second sensor body, and a twelfth connection part connecting the third connection structure and the eleventh connection part. , including;
The second connection structure includes a 21st connection part extending from the first sensor body toward the second sensor body, and a 22nd connection part that connects the third connection structure and the 21st connection part. , including;
The eleventh connection part and the twenty-first connection part extend in the first direction,
the twelfth connecting portion and the twenty-second connecting portion extend in the second direction;
The force sensor described in any one of [1] to [7] may be used.

[9]本開示は、
前記一側変位電極基板と前記起歪体の前記中心軸線との前記第2方向の距離は、前記一側変位電極基板と前記起歪体の前記中心軸線との前記第3方向の距離よりも大きい、
[1]~[8]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[9] This disclosure includes:
The distance in the second direction between the one-side displacement electrode substrate and the central axis of the strain-generating body is longer than the distance in the third direction between the one-side displacement electrode substrate and the central axis of the strain-generating body. big,
The force sensor described in any one of [1] to [8] may be used.

[10]本開示は、
前記第2接続構造部のばね定数は、前記第1接続構造部のばね定数よりも小さい、
[1]~[9]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[10] The present disclosure includes:
a spring constant of the second connection structure is smaller than a spring constant of the first connection structure;
The force sensor described in any one of [1] to [9] may be used.

[11]本開示は、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記第1方向で見たときに、前記第2接続構造部から前記第1センサ体の前記中心に向かって突出している、
[1]~[10]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[11] This disclosure includes:
The one-side displacement electrode substrate and the other-side displacement electrode substrate protrude from the second connection structure toward the center of the first sensor body when viewed in the first direction.
The force sensor described in any one of [1] to [10] may be used.

[12]本開示は、
前記第1接続構造部は、前記起歪体に作用する力を緩衝する第1緩衝構造部を含んでいる、
[1]~[11]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[12] This disclosure includes:
The first connection structure includes a first buffer structure that buffers the force acting on the strain body.
The force sensor described in any one of [1] to [11] may be used.

[13]本開示は、
前記第1接続構造部と前記第2接続構造部との間に空間部が形成され、
前記第3方向で見たときに、前記第2方向において前記第2接続構造部とは反対側に前記空間部が膨出するように前記第1緩衝構造部が形成されている、
[12]に記載の力覚センサであってもよい。
[13] This disclosure includes:
A space is formed between the first connection structure and the second connection structure,
When viewed in the third direction, the first buffer structure is formed such that the space bulges on a side opposite to the second connection structure in the second direction.
The force sensor described in [12] may be used.

[14]本開示は、
前記第3方向で見たときに、前記空間部が、前記第1方向において前記第2センサ体に向かって膨出するとともに前記第2方向において前記第2接続構造部とは反対側に膨出するように前記第1緩衝構造部が形成されている、
[13]に記載の力覚センサであってもよい。
[14] This disclosure includes:
When viewed in the third direction, the space portion bulges toward the second sensor body in the first direction and bulges out in the second direction on a side opposite to the second connection structure portion. the first buffer structure is formed so as to
The force sensor described in [13] may be used.

[15]本開示は、
前記第2接続構造部は、前記起歪体に作用する力を緩衝する第2緩衝構造部を含んでいる、
[1]~[14]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[15] This disclosure includes:
The second connection structure includes a second buffer structure that buffers the force acting on the strain body.
The force sensor described in any one of [1] to [14] may be used.

[16]本開示は、
前記第1接続構造部と前記第2接続構造部との間に空間部が形成され、
前記第3方向で見たときに、前記空間部が、前記第2方向において前記第1接続構造部とは反対側に前記空間部が膨出するように前記第2緩衝構造部が形成されている、
[15]に記載の力覚センサであってもよい。
[16] This disclosure includes:
A space is formed between the first connection structure and the second connection structure,
The second buffer structure is formed such that, when viewed in the third direction, the space bulges out on a side opposite to the first connection structure in the second direction. There is,
The force sensor described in [15] may be used.

[17]本開示は、
前記第3接続構造部のばね定数は、前記第1接続構造部のばね定数および前記第2接続構造部のばね定数よりも大きい、
[1]~[16]のいずれかに記載の力覚センサであってもよい。
[17] This disclosure includes:
A spring constant of the third connection structure is larger than a spring constant of the first connection structure and a spring constant of the second connection structure.
The force sensor described in any one of [1] to [16] may be used.

本発明によれば、力覚センサの小型化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to downsize the force sensor.

図1は、第1の実施の形態による力覚センサを適用したロボットの一例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of a robot to which a force sensor according to the first embodiment is applied. 図2は、第1の実施の形態による力覚センサを示す断面図であって、後述する図3のA-A線断面に相当する図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the force sensor according to the first embodiment, and corresponds to a cross-section taken along line AA in FIG. 3, which will be described later. 図3は、図2の力覚センサを、受力体を省略して示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the force sensor of FIG. 2 with the force receiving body omitted. 図4は、図2の第1起歪体を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing the first strain body of FIG. 2. FIG. 図5は、図4の第1起歪体を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing the first strain body of FIG. 4. FIG. 図6は、図4の第1起歪体を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing the first strain body of FIG. 4. FIG. 図7は、図3に示す力覚センサの起歪体を平面展開した図である。FIG. 7 is a plan view of the strain body of the force sensor shown in FIG. 3. As shown in FIG. 図8は、図4の第1起歪体がX軸方向正側の力を受けた場合の第1起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。FIG. 8 is a front view schematically showing a deformed state of the first strain body in FIG. 4 when the first strain body receives a force on the positive side in the X-axis direction. 図9は、図5の第1起歪体がY軸方向正側の力を受けた場合の第1起歪体の変形状態を模式的に示す側面図である。FIG. 9 is a side view schematically showing a deformed state of the first strain body in FIG. 5 when the first strain body receives a force on the positive side in the Y-axis direction. 図10Aは、図5の第1起歪体がZ軸方向正側の力を受けた場合の第1起歪体の変形状態を模式的に示す側面図である。FIG. 10A is a side view schematically showing a deformed state of the first strain body in FIG. 5 when the first strain body receives a positive force in the Z-axis direction. 図10Bは、図5の第1起歪体がZ軸方向負側の力を受けた場合の第1起歪体の変形状態を模式的に示す側面図である。FIG. 10B is a side view schematically showing a deformed state of the first strain body in FIG. 5 when the first strain body receives a force on the negative side in the Z-axis direction. 図11は、図4~図6の起歪体における各容量素子の静電容量値の変化を示す表である。FIG. 11 is a table showing changes in the capacitance value of each capacitive element in the flexure element shown in FIGS. 4 to 6. FIG. 図12は、図7の力覚センサにおける各容量素子の静電容量値の変化を示す表である。FIG. 12 is a table showing changes in the capacitance value of each capacitive element in the force sensor of FIG. 図13は、第2の実施の形態による力覚センサの第1起歪体を示す側面図である。FIG. 13 is a side view showing the first strain body of the force sensor according to the second embodiment. 図14は、図13の第1起歪体を示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing the first strain body of FIG. 13. 図15は、図13および図14に示す第1起歪体を含む力覚センサを、受力体を省略して示す平面図である。FIG. 15 is a plan view showing a force sensor including the first strain body shown in FIGS. 13 and 14, with the force receiving body omitted. 図16は、第3の実施の形態による力覚センサの変位電極を示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing a displacement electrode of a force sensor according to the third embodiment. 図17は、第4の実施の形態による力覚センサの第1起歪体を示す側面図である。FIG. 17 is a side view showing the first strain body of the force sensor according to the fourth embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the drawings attached to this specification, for convenience of illustration and ease of understanding, the scale, vertical and horizontal dimension ratios, etc. are appropriately changed and exaggerated from those of the actual drawings.

本明細書において用いる、幾何学的条件と、物理的特性と、幾何学的条件または物理的特性の程度を特定する用語と、幾何学的条件または物理的特性を示す数値等については、厳密な意味に縛られることなく解釈してもよい。そして、これらの幾何学的条件、物理的特性、用語、および数値などについては、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈してもよい。幾何学的条件を特定する用語の例としては、「長さ」、「角度」、「形状」、「平行」、「直交」および「同一」等が挙げられる。 As used herein, geometric conditions, physical properties, terms specifying the degree of geometric conditions or physical properties, numerical values indicating geometric conditions or physical properties, etc. are strictly It may be interpreted without being bound by meaning. These geometrical conditions, physical characteristics, terms, numerical values, etc. may be interpreted to include the range to which similar functions can be expected. Examples of terms specifying geometric conditions include "length," "angle," "shape," "parallel," "orthogonal," and "identical."

(第1の実施の形態)
図1~図12を用いて、本発明の第1の実施の形態による力覚センサについて説明する。
(First embodiment)
A force sensor according to a first embodiment of the present invention will be described using FIGS. 1 to 12.

まず、本実施の形態によるロボット1について、図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態によるロボット1の一例を示す斜視図である。ロボット1には、本実施の形態等による力覚センサ10が取り付けられる。ロボット1の例としては、産業用ロボット、協働ロボット、生活支援ロボット、医療用ロボットおよびサービスロボット等の各種ロボットが挙げられる。以下では、便宜上、力覚センサ10が取り付けられる産業用ロボットを例にとって説明する。 First, a robot 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a robot 1 according to the present embodiment. A force sensor 10 according to this embodiment or the like is attached to the robot 1. Examples of the robot 1 include various robots such as industrial robots, collaborative robots, life support robots, medical robots, and service robots. Below, for convenience, an industrial robot to which the force sensor 10 is attached will be described as an example.

図1に示すように、産業用ロボット1は、ロボット本体2と、ツール3と、力覚センサ10と、コントローラ5と、を備えている。ロボット本体2は、ロボットアーム4を含んでいる。ロボットアーム4は、多関節アーム構造を有している。 As shown in FIG. 1, the industrial robot 1 includes a robot body 2, a tool 3, a force sensor 10, and a controller 5. The robot body 2 includes a robot arm 4. The robot arm 4 has a multi-joint arm structure.

ロボットアーム4の先端に、力覚センサ10が取り付けられている。より具体的には、ロボットアーム4とツール3との間に、力覚センサ10が取り付けられている。力覚センサ10は、図示しない電気ケーブルを介して、コントローラ5に電気的に接続されている。ツール3の例としては、エンドエフェクター(グリッパー等)およびツールチェンジャー(いずれも図示せず)等が挙げられる。 A force sensor 10 is attached to the tip of the robot arm 4. More specifically, a force sensor 10 is attached between the robot arm 4 and the tool 3. The force sensor 10 is electrically connected to the controller 5 via an electric cable (not shown). Examples of the tool 3 include an end effector (such as a gripper) and a tool changer (both not shown).

コントローラ5は、力覚センサ10から出力された電気信号に基づいて、ロボット1の力制御を行う。このことにより、ロボット本体2およびツール3の動作が制御される。 The controller 5 controls the force of the robot 1 based on the electrical signal output from the force sensor 10. This controls the operations of the robot body 2 and the tool 3.

以下、図2~図7を参照して本発明の実施の形態による力覚センサ10について説明する。図2は、本実施の形態による力覚センサを示す断面図であって、図3のA-A線断面に相当する図である。図3は、図2の力覚センサを、受力体を省略して示す平面図である。図4は、図2の第1起歪体を示す正面図である。図5は、図4の第1起歪体を示す側面図であり、図6は、図4の第1起歪体を示す平面図である。図7は、図3に示す力覚センサの各起歪体を平面展開した図である。 The force sensor 10 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 to 7. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the force sensor according to the present embodiment, and corresponds to the cross-section taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is a plan view showing the force sensor of FIG. 2 with the force receiving body omitted. FIG. 4 is a front view showing the first strain body of FIG. 2. FIG. 5 is a side view showing the first flexure body in FIG. 4, and FIG. 6 is a plan view showing the first flexure body in FIG. 4. FIG. 7 is a plan view of each strain-generating body of the force sensor shown in FIG. 3.

以下の説明では、XYZ三次元座標系を定義し、Z軸方向(第1方向)を上下方向とし、受力体20が上側に配置され、固定体25が下側に配置されるように力覚センサ10を配置した状態で説明を行う。このため、本実施の形態による力覚センサ10は、Z軸方向を上下方向とした姿勢で使用されることに限られることはない。また、受力体20と固定体25のいずれかを上側または下側に配置するかは任意である。 In the following explanation, an XYZ three-dimensional coordinate system is defined, the Z-axis direction (first direction) is the vertical direction, and the force is expressed so that the force receiving body 20 is placed on the top side and the fixed body 25 is placed on the bottom side. The description will be made with the sense sensor 10 arranged. For this reason, the force sensor 10 according to the present embodiment is not limited to being used in a posture with the Z-axis direction as the vertical direction. Moreover, it is arbitrary whether either the force receiving body 20 or the fixed body 25 is arranged on the upper side or the lower side.

力覚センサ10は、所定の軸方向に作用した力および所定の回転軸まわりに作用したモーメントを電気信号として出力する機能を有している。しかしながら、このことに限られることはなく、力およびモーメントの一方のみを電気信号として出力するように構成されていてもよく、更には、力またはモーメントの少なくとも1つの軸成分を電気信号として出力するように構成されていてもよい。 The force sensor 10 has a function of outputting a force acting in a predetermined axial direction and a moment acting around a predetermined rotation axis as electrical signals. However, the invention is not limited to this, and may be configured to output only one of force and moment as an electrical signal, and furthermore, output at least one axial component of force or moment as an electrical signal. It may be configured as follows.

力覚センサ10は、図2および図3に示すように、受力体20と、固定体25と、起歪体30A~30Dと、検出素子70と、検出回路75と、外装体80と、を備えている。以下、各構成要素についてより詳細に説明する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the force sensor 10 includes a force receiving body 20, a fixed body 25, strain bodies 30A to 30D, a detection element 70, a detection circuit 75, an exterior body 80, It is equipped with Each component will be explained in more detail below.

受力体20は、第1センサ体の一例である。受力体20は、検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける。この作用を受けることにより、受力体20は固定体25に対して相対移動する。上述した図1の例で言えば、受力体20はツール3にボルト等で固定されており、ツール3から力またはモーメントを受ける。受力体20には、起歪体30A~30Dが接続されている。 The force receiving body 20 is an example of a first sensor body. The force receiving body 20 is subjected to a force or moment to be detected. By receiving this action, the force receiving body 20 moves relative to the fixed body 25. In the example of FIG. 1 described above, the force receiving body 20 is fixed to the tool 3 with bolts or the like, and receives force or moment from the tool 3. The force-receiving body 20 is connected to strain-generating bodies 30A to 30D.

図3に示すように、本実施の形態では、受力体20の平面形状は円形である。しかしながら、受力体20の平面形状は円形に限られることはなく、矩形であってもよく、任意である。受力体20は、平板状に形成されていてもよい。 As shown in FIG. 3, in this embodiment, the force receiving body 20 has a circular planar shape. However, the planar shape of the force receiving body 20 is not limited to a circular shape, but may be rectangular, and is arbitrary. The force receiving body 20 may be formed into a flat plate shape.

図2に示すように、固定体25は、第2センサ体の一例である。固定体25は、受力体20を支持している。固定体25は、Z軸方向において、受力体20と異なる位置に配置されている。より具体的には、固定体25は、Z軸方向において受力体20の負側に配置されている。受力体20と固定体25は、Z軸方向において互いに異なる位置に配置されており、固定体25は、受力体20に離間している。図1の例で言えば、固定体25はロボットアーム4の先端にボルト等で固定されており、ロボット本体2に支持される。固定体25には、起歪体30A~30Dが接続されている。 As shown in FIG. 2, the fixed body 25 is an example of the second sensor body. The fixed body 25 supports the force receiving body 20. The fixed body 25 is arranged at a different position from the force receiving body 20 in the Z-axis direction. More specifically, the fixed body 25 is arranged on the negative side of the force receiving body 20 in the Z-axis direction. The force receiving body 20 and the fixed body 25 are arranged at different positions in the Z-axis direction, and the fixed body 25 is spaced apart from the force receiving body 20. In the example of FIG. 1, the fixed body 25 is fixed to the tip of the robot arm 4 with a bolt or the like, and is supported by the robot body 2. The fixed body 25 is connected to strain-generating bodies 30A to 30D.

図3に示すように、本実施の形態では、固定体25の平面形状は、受力体20と同様に円形である。Z軸方向で見たときに、固定体25は、受力体20に重なっている。しかしながら、固定体25の平面形状は円形に限られることはなく、矩形であってもよく、任意である。固定体25は、平板状に形成されていてもよい。なお、受力体20の平面形状および固定体25の平面形状のうちの少なくとも一方は、円形であってもよい。この場合、受力体20の平面形状および固定体25の平面形状のうちの一方が円形で、他方が円形以外の形状であってもよい。 As shown in FIG. 3, in this embodiment, the planar shape of the fixed body 25 is circular like the force receiving body 20. The fixed body 25 overlaps the force receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction. However, the planar shape of the fixed body 25 is not limited to a circular shape, but may be rectangular, and is arbitrary. The fixed body 25 may be formed into a flat plate shape. Note that at least one of the planar shape of the force receiving body 20 and the planar shape of the fixed body 25 may be circular. In this case, one of the planar shape of the force receiving body 20 and the planar shape of the fixed body 25 may be circular, and the other may be a shape other than circular.

図2および図3に示すように、起歪体30A~30Dは、受力体20と固定体25とを接続している。より具体的には、起歪体30A~30Dは、受力体20と固定体25との間に配置されており、起歪体30A~30Dは、受力体20に接続されるとともに固定体25に接続されている。これらの起歪体30A~30Dを介して受力体20は固定体25に支持されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the strain-generating bodies 30A to 30D connect the force receiving body 20 and the fixed body 25. As shown in FIGS. More specifically, the strain-generating bodies 30A to 30D are arranged between the force-receiving body 20 and the fixed body 25, and the strain-generating bodies 30A-30D are connected to the force-receiving body 20 and connected to the fixed body. 25. The force receiving body 20 is supported by the fixed body 25 via these strain bodies 30A to 30D.

本実施の形態においては、受力体20と固定体25とは、4つの起歪体30A~30Dで接続されていてもよい。4つの起歪体30A~30Dは、第1起歪体30Aと、第2起歪体30Bと、第3起歪体30Cと、第4起歪体30Dと、を含んでいてもよい。 In this embodiment, the force receiving body 20 and the fixed body 25 may be connected by four strain bodies 30A to 30D. The four strain bodies 30A to 30D may include a first strain body 30A, a second strain body 30B, a third strain body 30C, and a fourth strain body 30D.

図3に示すように、Z軸方向で見たときに、4つの起歪体30A~30Dは、受力体20の中心Oに対する周方向において互いに異なる位置に配置されている。受力体20の中心Oから外側に向かう方向に、後述する第2方向が沿うように各々の起歪体30A~30Dが配置されている。 As shown in FIG. 3, when viewed in the Z-axis direction, the four strain bodies 30A to 30D are arranged at different positions in the circumferential direction with respect to the center O of the force receiving body 20. Each of the strain-generating bodies 30A to 30D is arranged so that a second direction, which will be described later, extends outward from the center O of the force-receiving body 20.

図3に示すように、Z軸方向で見たときに、各々の起歪体30A~30Dの第2方向(後述)は、受力体20の中心Oに対して放射状に配置されていてもよい。各々の起歪体30A~30Dは、第2方向が、受力体20の中心Oに対する半径方向に沿うように配置されていてもよい。4つの起歪体30A~30Dは、Z軸方向で見たときに、受力体20の中心Oに対する周方向において、均等に配置されていてもよい。例えば、Z軸方向で見たときに、第1起歪体30Aと第3起歪体30Cとの間に、受力体20の中心Oが配置されていてもよい。同様に、第2起歪体30Bと第4起歪体30Dとの間に、受力体20の中心Oが配置されていてもよい。 As shown in FIG. 3, when viewed in the Z-axis direction, the second direction (described later) of each strain-generating body 30A to 30D may be arranged radially with respect to the center O of the force receiving body 20. good. Each of the strain-generating bodies 30A to 30D may be arranged such that the second direction is along the radial direction with respect to the center O of the force receiving body 20. The four strain bodies 30A to 30D may be equally arranged in the circumferential direction with respect to the center O of the force receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction. For example, when viewed in the Z-axis direction, the center O of the force receiving body 20 may be disposed between the first strain body 30A and the third strain body 30C. Similarly, the center O of the force receiving body 20 may be arranged between the second strain body 30B and the fourth strain body 30D.

より具体的には、図3に示すように、Z軸方向で見たときに、受力体20の中心Oに対してY軸方向正側に第1起歪体30Aが配置されていてもよい。この場合、第1起歪体30Aの第2方向は、Y軸方向に沿っており、第1起歪体30Aは、Y軸方向に沿って直線状に形成されている。同様に、受力体20の中心Oに対してX軸方向負側に第2起歪体30Bが配置されていてもよい。この場合、第2起歪体30Bの第2方向は、X軸方向に沿っており、第2起歪体30Bは、X軸方向に沿って直線状に形成されている。受力体20の中心Oに対してY軸方向負側に第3起歪体30Cが配置されていてもよい。この場合、第3起歪体30Cの第2方向は、Y軸方向に沿っており、第3起歪体30Cは、Y軸方向に沿って直線状に形成されている。受力体20の中心Oに対してX軸方向正側に第4起歪体30Dが配置されていてもよい。この場合、第4起歪体30Dの第2方向は、X軸方向に沿っており、第4起歪体30Dは、X軸方向に沿って直線状に形成されている。 More specifically, as shown in FIG. 3, even if the first strain body 30A is arranged on the positive side in the Y-axis direction with respect to the center O of the force-receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction, good. In this case, the second direction of the first strain body 30A is along the Y-axis direction, and the first strain body 30A is formed linearly along the Y-axis direction. Similarly, the second strain body 30B may be arranged on the negative side in the X-axis direction with respect to the center O of the force receiving body 20. In this case, the second direction of the second strain body 30B is along the X-axis direction, and the second strain body 30B is formed linearly along the X-axis direction. The third strain body 30C may be arranged on the negative side in the Y-axis direction with respect to the center O of the force receiving body 20. In this case, the second direction of the third strain body 30C is along the Y-axis direction, and the third strain body 30C is formed linearly along the Y-axis direction. The fourth strain body 30D may be arranged on the positive side in the X-axis direction with respect to the center O of the force receiving body 20. In this case, the second direction of the fourth strain body 30D is along the X-axis direction, and the fourth strain body 30D is formed linearly along the X-axis direction.

なお、各起歪体30A~30Dの第2方向は、図3に示す例に限られることはなく、任意である。また、各起歪体30A~30Dの第2方向は、受力体20の中心Oから外側に向かう方向に沿っていれば、X軸方向にもY軸方向にも沿っていなくてもよい。 Note that the second direction of each strain body 30A to 30D is not limited to the example shown in FIG. 3, and may be any direction. Further, the second direction of each strain body 30A to 30D does not need to be along either the X-axis direction or the Y-axis direction as long as it is along the direction outward from the center O of the force-receiving body 20.

受力体20と固定体25とを接続する起歪体の個数は、4つに限られることはなく、2つまたは3つでもよく、5つ以上でもよく、任意である。また、受力体20と固定体25とは、1つだけの起歪体で接続されていてもよく、この場合、検出素子70を図4に示すように2つの容量素子で構成すると、後述するように力の2軸成分を検出することができる。検出素子70が、1つだけの容量素子で構成されて、力の1軸成分を検出するようにしてもよい。 The number of strain bodies connecting the force receiving body 20 and the fixed body 25 is not limited to four, and may be two or three, five or more, and is arbitrary. Further, the force receiving body 20 and the fixed body 25 may be connected by only one strain body, and in this case, if the detection element 70 is composed of two capacitive elements as shown in FIG. It is possible to detect two axial components of force. The detection element 70 may be configured with only one capacitive element to detect a uniaxial component of force.

本実施の形態による起歪体30A~30Dは、受力体20が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形して歪みを生じさせ、変位するように構成されている。ここでは、上述した4つの起歪体30A~30Dのうち、Y軸方向を第2方向とする第1起歪体30Aを例にとって説明する。X軸方向は第1起歪体30Aの第3方向に相当する。第3方向は、第1方向に直交するとともに第2方向に直交する方向である。第2起歪体30B、第3起歪体30Cおよび第4起歪体30Dについては、同様の構成を有しているため、共通する構成についての説明は省略する。 The strain-generating bodies 30A to 30D according to the present embodiment are configured to be elastically deformed by the action of force or moment received by the force-receiving body 20 to cause distortion and to be displaced. Here, of the four strain bodies 30A to 30D described above, the first strain body 30A whose second direction is the Y-axis direction will be explained as an example. The X-axis direction corresponds to the third direction of the first strain body 30A. The third direction is a direction perpendicular to the first direction and perpendicular to the second direction. Since the second strain body 30B, the third strain body 30C, and the fourth strain body 30D have similar configurations, a description of the common configurations will be omitted.

次に、第1起歪体30Aについて、より詳細に説明する。図4~図6に示すように、第1起歪体30Aは、第1接続構造部31と、第2接続構造部32と、第3接続構造部33と、を含んでいる。 Next, the first strain body 30A will be explained in more detail. As shown in FIGS. 4 to 6, the first strain body 30A includes a first connection structure section 31, a second connection structure section 32, and a third connection structure section 33.

図5に示すように、第1接続構造部31は、受力体20に接続されている。第1接続構造部31は、X軸方向で見たときに、L字状に形成されていてもよい。第1接続構造部31は、第11接続部34と、第12接続部35と、を含んでいてもよい。第1接続構造部31は、受力体20に力またはモーメントが作用した場合に弾性変形可能であってもよい。 As shown in FIG. 5, the first connection structure section 31 is connected to the force receiving body 20. The first connection structure portion 31 may be formed in an L-shape when viewed in the X-axis direction. The first connection structure section 31 may include an eleventh connection section 34 and a twelfth connection section 35. The first connection structure portion 31 may be elastically deformable when force or moment is applied to the force receiving body 20.

第11接続部34は、受力体20から固定体25に向かって延びている。第11接続部34は、Z軸方向に延びていてもよい。第11接続部34は、固定体25の側に位置する第1接続端部36を含んでいる。第1接続端部36は、固定体25に対向している。 The eleventh connecting portion 34 extends from the force receiving body 20 toward the fixed body 25. The eleventh connecting portion 34 may extend in the Z-axis direction. The eleventh connection portion 34 includes a first connection end portion 36 located on the fixed body 25 side. The first connecting end 36 faces the fixed body 25 .

第12接続部35は、第3接続構造部33と第11接続部34とを接続している。第12接続部35は、Z軸方向に直交するY軸方向に延びていてもよい。第12接続部35は、第1接続端部36からY軸方向に延びている。 The twelfth connection part 35 connects the third connection structure part 33 and the eleventh connection part 34. The twelfth connecting portion 35 may extend in the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction. The twelfth connecting portion 35 extends from the first connecting end 36 in the Y-axis direction.

第2接続構造部32は、受力体20に接続されている。第2接続構造部32は、X軸方向で見たときに、L字状に形成されていてもよい。第2接続構造部32は、Y軸方向において第1接続構造部31とは異なる位置に配置されている。第2接続構造部32は、第1接続構造部31よりもY軸方向負側に配置されていてもよい。第2接続構造部32は、X軸方向において、第1接続構造部31と同じ位置に配置されていてもよい。この場合、第1接続構造部31および第2接続構造部32は、Y軸方向に沿うように配置されている。第2接続構造部32は、第21接続部37と、第22接続部38と、を含んでいてもよい。第2接続構造部32は、受力体20に力またはモーメントが作用した場合に弾性変形可能であってもよい。 The second connection structure section 32 is connected to the force receiving body 20. The second connection structure portion 32 may be formed in an L-shape when viewed in the X-axis direction. The second connection structure 32 is arranged at a different position from the first connection structure 31 in the Y-axis direction. The second connection structure 32 may be arranged on the negative side of the first connection structure 31 in the Y-axis direction. The second connection structure 32 may be arranged at the same position as the first connection structure 31 in the X-axis direction. In this case, the first connection structure section 31 and the second connection structure section 32 are arranged along the Y-axis direction. The second connection structure section 32 may include a twenty-first connection section 37 and a twenty-second connection section 38. The second connection structure portion 32 may be elastically deformable when force or moment is applied to the force receiving body 20.

第21接続部37は、受力体20から固定体25に向かって延びている。第21接続部37は、Z軸方向に延びていてもよい。第21接続部37は、固定体25の側に位置する第2接続端部39を含んでいる。第2接続端部39は、変位部41、第1容量素子C1および第2容量素子C2が無い状態では固定体25に対向している。 The 21st connecting portion 37 extends from the force receiving body 20 toward the fixed body 25. The 21st connection portion 37 may extend in the Z-axis direction. The twenty-first connection portion 37 includes a second connection end portion 39 located on the fixed body 25 side. The second connection end portion 39 faces the fixed body 25 in the absence of the displacement portion 41, the first capacitive element C1, and the second capacitive element C2.

第22接続部38は、第3接続構造部33と第21接続部37とを接続している。第22接続部38は、Z軸方向に直交するY軸方向に延びていてもよい。第22接続部38は、第2接続端部39からY軸方向に延びている。第22接続部38は、上述した第12接続部35と一直線状に形成されていてもよい。 The 22nd connection part 38 connects the 3rd connection structure part 33 and the 21st connection part 37. The 22nd connecting portion 38 may extend in the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction. The 22nd connection part 38 extends from the 2nd connection end part 39 in the Y-axis direction. The 22nd connection part 38 may be formed in a straight line with the 12th connection part 35 mentioned above.

第3接続構造部33は、第1接続構造部31および第2接続構造部32を固定体25に接続している。第3接続構造部33は、Z軸方向に延びていてもよい。第3接続構造部33は、Y軸方向において第1接続構造部31と第2接続構造部32との間に配置されている。第3接続構造部33は、図5に示すように、第1起歪体30Aの中心軸線CLに重なる位置に配置されていてもよい。中心軸線CLは、X軸方向およびY軸方向における第1起歪体30Aの中心を通ってZ軸方向に延びる線である。第3接続構造部33は、X軸方向において、第1接続構造部31および第2接続構造部32と同じ位置に配置されていてもよい。この場合、第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33は、Y軸方向に沿うように配置されている。第3接続構造部33は、受力体20に力またはモーメントが作用した場合に弾性変形可能であってもよい。 The third connection structure 33 connects the first connection structure 31 and the second connection structure 32 to the fixed body 25 . The third connection structure portion 33 may extend in the Z-axis direction. The third connection structure 33 is arranged between the first connection structure 31 and the second connection structure 32 in the Y-axis direction. As shown in FIG. 5, the third connection structure portion 33 may be arranged at a position overlapping the central axis CL of the first strain body 30A. The central axis CL is a line that passes through the center of the first strain body 30A in the X-axis direction and the Y-axis direction and extends in the Z-axis direction. The third connection structure section 33 may be arranged at the same position as the first connection structure section 31 and the second connection structure section 32 in the X-axis direction. In this case, the first connection structure section 31, the second connection structure section 32, and the third connection structure section 33 are arranged along the Y-axis direction. The third connection structure portion 33 may be elastically deformable when force or moment is applied to the force receiving body 20.

第3接続構造部33は、受力体20の側に位置する第3接続端部40を含んでいる。第3接続端部40は、受力体20に対向している。第3接続端部40から、上述した第12接続部35および第22接続部38がそれぞれY軸方向に延びていてもよい。第1起歪体30Aについては、第3接続端部40からY軸方向正側に第12接続部35が延び、Y軸方向負側に第22接続部38が延びている。 The third connection structure portion 33 includes a third connection end portion 40 located on the force receiving body 20 side. The third connection end 40 faces the force receiving body 20. The above-described twelfth connection portion 35 and twenty-second connection portion 38 may each extend from the third connection end portion 40 in the Y-axis direction. Regarding the first strain body 30A, a twelfth connecting portion 35 extends from the third connecting end 40 toward the positive side in the Y-axis direction, and a twenty-second connecting portion 38 extends toward the negative side in the Y-axis direction.

第1起歪体30Aは、変位部41を更に含んでいてもよい。図5に示すように、変位部41は、X軸方向で見たときに、第1起歪体30Aの中心軸線CLに対して一側に配置されていてもよい。変位部41は、第1起歪体30Aの中心軸線CLに対してY軸方向負側に配置されていてもよい。 The first strain body 30A may further include a displacement portion 41. As shown in FIG. 5, the displacement portion 41 may be arranged on one side with respect to the central axis CL of the first strain body 30A when viewed in the X-axis direction. The displacement portion 41 may be arranged on the negative side in the Y-axis direction with respect to the central axis CL of the first strain body 30A.

変位部41は、第2接続構造部32に接続されていてもよい。変位部41は、第2接続構造部32の固定体25に対向する面に接続されていてもよい。変位部41は、第2接続構造部32の第21接続部37に接続されていてもよい。より具体的には、変位部41は、第21接続部37の第2接続端部39に接続されていてもよい。第2接続端部39の固定体25に対向する面(図5における第2接続端部39の下面に相当)に変位部41が接続されていてもよい。変位部41は、Z軸方向の厚みを有していてもよい。このことにより、変位部41の固定体25に対向する面を、第2接続端部39の固定体25に対向する面よりも固定体25に近づけることができる。しかしながら、変位部41は、第22接続部38の固定体25に対向する面に接続されていてもよい。 The displacement part 41 may be connected to the second connection structure part 32. The displacement portion 41 may be connected to a surface of the second connection structure portion 32 that faces the fixed body 25 . The displacement part 41 may be connected to the 21st connection part 37 of the second connection structure part 32. More specifically, the displacement portion 41 may be connected to the second connection end portion 39 of the twenty-first connection portion 37 . The displacement portion 41 may be connected to the surface of the second connection end 39 facing the fixed body 25 (corresponding to the lower surface of the second connection end 39 in FIG. 5). The displacement portion 41 may have a thickness in the Z-axis direction. Thereby, the surface of the displacement part 41 facing the fixed body 25 can be brought closer to the fixed body 25 than the surface of the second connection end 39 facing the fixed body 25. However, the displacement part 41 may be connected to the surface of the second connecting part 38 that faces the fixed body 25.

上述のように構成された各々の起歪体30Aのうち、第1起歪体30Aは、連続する材料で一体に形成されていてもよい。第1起歪体30Aは、1つのブロック材から機械加工(例えば、切削加工)で作製されていてもよく、または鋳造加工で作製されていてもよい。第1起歪体30Aは、アルミ合金または鉄合金などの金属材料で作製されていてもよい。上述した変位部41は、第2接続構造部32に別部品として取り付けられていてもよく、または第2接続構造部品32と連続する材料で一体に形成されていてもよい。 Among the strain-generating bodies 30A configured as described above, the first strain-generating body 30A may be integrally formed of a continuous material. The first strain body 30A may be produced by machining (for example, cutting) from one block material, or may be produced by casting. The first strain body 30A may be made of a metal material such as an aluminum alloy or an iron alloy. The above-mentioned displacement part 41 may be attached to the second connection structure part 32 as a separate part, or may be formed integrally with the second connection structure part 32 from a continuous material.

図3に示すように、本実施の形態による第1起歪体30Aは、Z軸方向で見たときに、受力体20の中心Oに対してY軸方向正側に配置されている。第1起歪体30Aの第2方向は、Y軸方向に沿っている。第1起歪体30Aの第2接続構造部32は、第1起歪体30Aの第1接続構造部31よりも受力体20の中心Oに近い位置に配置されている。言い換えると、第2接続構造部32は、第1接続構造部31よりも受力体20の半径方向内側であって、第1接続構造部31よりもY軸方向負側に配置されている。このことにより、第1起歪体30Aの変位部41は、受力体20の半径方向内側に配置されている。 As shown in FIG. 3, the first strain body 30A according to the present embodiment is arranged on the positive side in the Y-axis direction with respect to the center O of the force-receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction. The second direction of the first strain body 30A is along the Y-axis direction. The second connection structure portion 32 of the first strain body 30A is located closer to the center O of the force receiving body 20 than the first connection structure portion 31 of the first strain body 30A. In other words, the second connection structure portion 32 is disposed on the inner side of the force receiving body 20 in the radial direction than the first connection structure portion 31 and on the negative side of the first connection structure portion 31 in the Y-axis direction. As a result, the displacement portion 41 of the first strain body 30A is arranged inside the force receiving body 20 in the radial direction.

本実施の形態による第2起歪体30Bは、Z軸方向で見たときに、受力体20の中心Oに対してX軸方向負側に配置されている。第2起歪体30Bの第2方向は、X軸方向に沿っている。第2起歪体30Bの第2接続構造部32は、第2起歪体30Bの第1接続構造部31よりも受力体20の中心Oに近い位置に配置されている。言い換えると、第2接続構造部32は、第1接続構造部31よりも受力体20の半径方向内側であって、第1接続構造部31よりもX軸方向正側に配置されている。このことにより、第2起歪体30Bの変位部41は、受力体20の半径方向内側に配置されている。 The second strain body 30B according to the present embodiment is arranged on the negative side in the X-axis direction with respect to the center O of the force-receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction. The second direction of the second strain body 30B is along the X-axis direction. The second connection structure portion 32 of the second strain body 30B is located closer to the center O of the force receiving body 20 than the first connection structure portion 31 of the second strain body 30B. In other words, the second connection structure section 32 is disposed on the radially inner side of the force receiving body 20 than the first connection structure section 31 and on the positive side of the X-axis direction than the first connection structure section 31 . As a result, the displacement portion 41 of the second strain body 30B is arranged inside the force receiving body 20 in the radial direction.

本実施の形態による第3起歪体30Cは、Z軸方向で見たときに、受力体20の中心Oに対してY軸方向負側に配置されている。第3起歪体30Cの第2方向は、Y軸方向に沿っている。第3起歪体30Cの第2接続構造部32は、第3起歪体30Cの第1接続構造部31よりも受力体20の中心Oに近い位置に配置されている。言い換えると、第2接続構造部32は、第1接続構造部31よりも受力体20の半径方向内側であって、第1接続構造部31よりもY軸方向正側に配置されている。このことにより、第3起歪体30Cの変位部41は、受力体20の半径方向内側に配置されている。 The third strain body 30C according to the present embodiment is arranged on the negative side in the Y-axis direction with respect to the center O of the force-receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction. The second direction of the third strain body 30C is along the Y-axis direction. The second connection structure portion 32 of the third strain body 30C is located closer to the center O of the force receiving body 20 than the first connection structure portion 31 of the third strain body 30C. In other words, the second connection structure section 32 is disposed on the radially inner side of the force receiving body 20 than the first connection structure section 31 and on the positive side in the Y-axis direction than the first connection structure section 31 . As a result, the displacement portion 41 of the third strain body 30C is arranged inside the force receiving body 20 in the radial direction.

本実施の形態による第4起歪体30Dは、Z軸方向で見たときに、受力体20の中心Oに対してX軸方向正側に配置されている。第4起歪体30Dの第2方向は、X軸方向に沿っている。第4起歪体30Dの第2接続構造部32は、第4起歪体30Dの第1接続構造部31よりも受力体20の中心Oに近い位置に配置されている。言い換えると、第2接続構造部32は、第1接続構造部31よりも受力体20の半径方向内側であって、第1接続構造部31よりもX軸方向負側に配置されている。このことにより、第4起歪体30Dの変位部41は、受力体20の半径方向内側に配置されている。 The fourth strain body 30D according to the present embodiment is arranged on the positive side in the X-axis direction with respect to the center O of the force-receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction. The second direction of the fourth strain body 30D is along the X-axis direction. The second connection structure portion 32 of the fourth strain body 30D is located closer to the center O of the force receiving body 20 than the first connection structure portion 31 of the fourth strain body 30D. In other words, the second connection structure section 32 is disposed on the inner side of the force receiving body 20 in the radial direction than the first connection structure section 31 and on the negative side of the first connection structure section 31 in the X-axis direction. As a result, the displacement portion 41 of the fourth strain body 30D is arranged inside the force receiving body 20 in the radial direction.

次に、本実施の形態による検出素子70について説明する。 Next, the detection element 70 according to this embodiment will be explained.

検出素子70は、上述した各々の起歪体30A~30Dの弾性変形により生じた変位を検出するように構成されている。本実施の形態による検出素子70は、固定体25に設けられた固定電極基板と、各々の起歪体30A~30Dの第2接続構造部32と共に変位する変位電極基板と、を含んでいてもよい。本実施の形態による検出素子70は、第1容量素子C1~第8容量素子C8を含んでいてもよい。各容量素子C1~C8は、固定電極基板と変位電極基板とにより構成されていてもよい。 The detection element 70 is configured to detect displacement caused by elastic deformation of each of the above-mentioned strain bodies 30A to 30D. The detection element 70 according to the present embodiment may include a fixed electrode substrate provided on the fixed body 25 and a displacement electrode substrate that is displaced together with the second connection structure portion 32 of each of the strain bodies 30A to 30D. good. The detection element 70 according to the present embodiment may include a first capacitive element C1 to an eighth capacitive element C8. Each capacitive element C1 to C8 may be composed of a fixed electrode substrate and a displacement electrode substrate.

図4~図6に示すように、第1容量素子C1および第2容量素子C2はそれぞれ、第1起歪体30Aの第2接続構造部32の変位により静電容量値の変化を検出する。第1容量素子C1および第2容量素子C2は、図4~図6に示す第1起歪体30A用の容量素子である。 As shown in FIGS. 4 to 6, the first capacitive element C1 and the second capacitive element C2 each detect a change in capacitance value based on the displacement of the second connection structure portion 32 of the first strain body 30A. The first capacitive element C1 and the second capacitive element C2 are capacitive elements for the first strain body 30A shown in FIGS. 4 to 6.

第1起歪体30Aの第2接続構造部32と共に変位する変位電極基板は、第1変位電極基板Ed1と、第2変位電極基板Ed2と、を含んでいてもよい。一側変位電極基板および他側変位電極基板の一方の例が第1変位電極基板Ed1であり、他方の例が第2変位電極基板Ed2である。第1起歪体30A用の固定電極基板は、第1固定電極基板Ef1と、第2固定電極基板Ef2と、を含んでいてもよい。 The displacement electrode substrate that is displaced together with the second connection structure portion 32 of the first strain body 30A may include a first displacement electrode substrate Ed1 and a second displacement electrode substrate Ed2. One example of the one side displacement electrode substrate and the other side displacement electrode substrate is the first displacement electrode substrate Ed1, and the other example is the second displacement electrode substrate Ed2. The fixed electrode substrate for the first strain body 30A may include a first fixed electrode substrate Ef1 and a second fixed electrode substrate Ef2.

図4~図6に示す例においては、第1容量素子C1は、第1固定電極基板Ef1と、第1変位電極基板Ed1と、により構成されている。第2容量素子C2は、第2固定電極基板Ef2と、第2変位電極基板Ed2と、により構成されている。本実施の形態においては、第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2は、第1起歪体30Aの変位部41に設けられている。第1固定電極基板Ef1および第2固定電極基板Ef2は、固定体25に設けられている。 In the examples shown in FIGS. 4 to 6, the first capacitive element C1 includes a first fixed electrode substrate Ef1 and a first displacement electrode substrate Ed1. The second capacitive element C2 includes a second fixed electrode substrate Ef2 and a second displacement electrode substrate Ed2. In this embodiment, the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2 are provided in the displacement portion 41 of the first strain body 30A. The first fixed electrode substrate Ef1 and the second fixed electrode substrate Ef2 are provided on the fixed body 25.

図4および図6に示すように、第1固定電極基板Ef1は、第1起歪体30Aの中心軸線CLに対してX軸方向正側に配置されている。第2固定電極基板Ef2は、第1起歪体30Aの中心軸線CLに対してX軸方向負側に配置されている。 As shown in FIGS. 4 and 6, the first fixed electrode substrate Ef1 is arranged on the positive side in the X-axis direction with respect to the central axis CL of the first strain body 30A. The second fixed electrode substrate Ef2 is arranged on the negative side in the X-axis direction with respect to the central axis CL of the first flexure element 30A.

図4に示すように、第1固定電極基板Ef1および第2固定電極基板Ef2は、一体化されていてもよい。より具体的には、第1固定電極基板Ef1の固定電極と、第2固定電極基板Ef2の固定電極が一体化されて共通固定電極Efcが形成されている。第1固定電極基板Ef1の絶縁体と、第2固定電極基板Ef2の絶縁体が一体化されて共通絶縁体IBfcが形成されている。共通絶縁体IBfcが、接着材等で固定体25に接合されていてもよく、またはボルト等で固定されていてもよい。共通絶縁体IBfcの全体が固定体25に接合されていてもよい。しかしながら、第1固定電極基板Ef1と第2固定電極基板Ef2は、別体に形成されていてもよい。この場合、第1固定電極基板Ef1の固定電極と第2固定電極基板Ef2の固定電極が別体に形成されて互いに離間していてもよい。第1固定電極基板Ef1の絶縁体と第2固定電極基板Ef2の絶縁体は別体に形成されていてもよく、あるいは一体化されて共通絶縁体IBfcが形成されていてもよい。 As shown in FIG. 4, the first fixed electrode substrate Ef1 and the second fixed electrode substrate Ef2 may be integrated. More specifically, the fixed electrode of the first fixed electrode substrate Ef1 and the fixed electrode of the second fixed electrode substrate Ef2 are integrated to form the common fixed electrode Efc. The insulator of the first fixed electrode substrate Ef1 and the insulator of the second fixed electrode substrate Ef2 are integrated to form a common insulator IBfc. The common insulator IBfc may be joined to the fixed body 25 with an adhesive or the like, or may be fixed with a bolt or the like. The entire common insulator IBfc may be joined to the fixed body 25. However, the first fixed electrode substrate Ef1 and the second fixed electrode substrate Ef2 may be formed separately. In this case, the fixed electrodes of the first fixed electrode substrate Ef1 and the fixed electrodes of the second fixed electrode substrate Ef2 may be formed separately and spaced apart from each other. The insulator of the first fixed electrode substrate Ef1 and the insulator of the second fixed electrode substrate Ef2 may be formed separately, or may be integrated to form a common insulator IBfc.

図4および図6に示すように、第1変位電極基板Ed1は、第1起歪体30Aの中心軸線CLに対してX軸方向正側に配置されている。第1変位電極基板Ed1は、上述した第1固定電極基板Ef1に対向している。第2変位電極基板Ed2は、第1起歪体30Aの中心軸線CLに対してX軸方向負側に配置されている。第2変位電極基板Ed2は、上述した第2固定電極基板Ef2に対向している。第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2は、第2接続構造部32の上述した変位部41に接続されていてもよく、変位部41の固定体25に対向する面(図5における変位部41の下面に相当)に接続されていてもよい。 As shown in FIGS. 4 and 6, the first displacement electrode substrate Ed1 is arranged on the positive side in the X-axis direction with respect to the central axis CL of the first strain body 30A. The first displacement electrode substrate Ed1 faces the above-described first fixed electrode substrate Ef1. The second displacement electrode substrate Ed2 is arranged on the negative side in the X-axis direction with respect to the central axis CL of the first strain body 30A. The second displacement electrode substrate Ed2 faces the above-mentioned second fixed electrode substrate Ef2. The first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2 may be connected to the above-described displacement section 41 of the second connection structure section 32, and the surface of the displacement section 41 facing the fixed body 25 (in FIG. (corresponding to the lower surface of the displacement part 41).

図4に示すように、第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2はそれぞれ、変位電極Edと、絶縁体と、を含んでいる。第1変位電極基板Ed1の変位電極Edは、第1固定電極基板Ef1の固定電極に対向し、第2変位電極基板Ed2の変位電極は、第2固定電極基板Ef2の固定電極に対向している。第1変位電極基板Ed1の変位電極Edと第2変位電極基板Ed2の変位電極Edは、別体に形成されて互いに離間していてもよい。絶縁体は、変位電極Edと変位部41との間に介在されている。第1変位電極基板Ed1の絶縁体と第2変位電極基板Ed2の絶縁体は、一体化されて共通絶縁体IBdcが形成されていてもよい。共通絶縁体IBdcが、変位部41に、接着材等で接合されていてもよく、またはボルト等で固定されていてもよい。共通絶縁体IBdcの一部が、変位部41に接合されていてもよい。共通絶縁体IBdcと変位部41との間に、図示しない支持板が介在されていてもよい。後述するように、第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2がFPC基板で構成されている場合には、支持板によって第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2を支持してもよい。 As shown in FIG. 4, the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2 each include a displacement electrode Ed and an insulator. The displacement electrodes Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 are opposed to the fixed electrodes of the first fixed electrode substrate Ef1, and the displacement electrodes of the second displacement electrode substrate Ed2 are opposed to the fixed electrodes of the second fixed electrode substrate Ef2. . The displacement electrode Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 and the displacement electrode Ed of the second displacement electrode substrate Ed2 may be formed separately and spaced apart from each other. The insulator is interposed between the displacement electrode Ed and the displacement section 41. The insulator of the first displacement electrode substrate Ed1 and the insulator of the second displacement electrode substrate Ed2 may be integrated to form a common insulator IBdc. The common insulator IBdc may be joined to the displacement portion 41 with an adhesive or the like, or may be fixed with a bolt or the like. A part of the common insulator IBdc may be joined to the displacement part 41. A support plate (not shown) may be interposed between the common insulator IBdc and the displacement portion 41. As will be described later, when the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2 are formed of FPC boards, the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2 are supported by a support plate. Good too.

図3~図7に示すように、第1容量素子C1および第2容量素子C2は、Y軸方向において同じ位置に配置されている。すなわち第1変位電極基板Ed1の変位電極Edおよび第2変位電極基板Ed2の変位電極Edは、Y軸方向において同じ位置に配置されている。第1容量素子C1および第2容量素子C2は、第1起歪体30Aの第3接続構造部33に対してY軸方向負側に配置されている。 As shown in FIGS. 3 to 7, the first capacitive element C1 and the second capacitive element C2 are arranged at the same position in the Y-axis direction. That is, the displacement electrode Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 and the displacement electrode Ed of the second displacement electrode substrate Ed2 are arranged at the same position in the Y-axis direction. The first capacitive element C1 and the second capacitive element C2 are arranged on the negative side in the Y-axis direction with respect to the third connection structure section 33 of the first strain body 30A.

図6に示すように、Y軸方向距離L2は、X軸方向距離L1よりも大きくてもよい。X軸方向距離L1は、第1変位電極基板Ed1の中心と第1起歪体30Aの中心軸線CLとのX軸方向距離である。第1変位電極基板Ed1の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離は、第2変位電極基板Ed2の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離と等しくてもよい。Y軸方向距離L2は、第1変位電極基板Ed1の中心と第1起歪体30Aの中心軸線CLとのY軸方向距離である。第1変位電極基板Ed1の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離は、第2変位電極基板Ed2の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離と等しくてもよい。図6においては、中心軸線CLは、点として示されている。 As shown in FIG. 6, the distance L2 in the Y-axis direction may be larger than the distance L1 in the X-axis direction. The distance L1 in the X-axis direction is the distance in the X-axis direction between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL of the first strain body 30A. The distance in the X-axis direction between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL may be equal to the distance in the X-axis direction between the center of the second displacement electrode substrate Ed2 and the central axis CL. The distance L2 in the Y-axis direction is the distance in the Y-axis direction between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL of the first strain body 30A. The distance in the Y-axis direction between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL may be equal to the distance in the Y-axis direction between the center of the second displacement electrode substrate Ed2 and the central axis CL. In FIG. 6, the central axis CL is shown as a point.

本実施の形態では、固定電極基板Ef1、Ef2の固定電極を一体化した共通固定電極Efcの平面形状は、矩形になっている。変位電極基板Ed1、Ed2の変位電極Edの平面形状も、矩形になっている。しかしながら、共通固定電極Efcおよび変位電極Edの平面形状は、矩形に限られることはなく、円形、多角形、楕円形等の他の形状であってもよい。 In this embodiment, the planar shape of the common fixed electrode Efc that integrates the fixed electrodes of the fixed electrode substrates Ef1 and Ef2 is rectangular. The planar shape of the displacement electrodes Ed of the displacement electrode substrates Ed1 and Ed2 is also rectangular. However, the planar shapes of the common fixed electrode Efc and the displacement electrode Ed are not limited to rectangular shapes, and may be other shapes such as circular, polygonal, and elliptical shapes.

Z軸方向で見たときに、第1変位電極基板Ed1の変位電極Edの平面形状は、共通固定電極Efcの平面形状よりも小さくなっていてもよい。そして、受力体20が力またはモーメントを受けて第1変位電極基板Ed1が変位した場合であっても、Z軸方向で見たときに第1変位電極基板Ed1の変位電極Edが全体として共通固定電極Efcに重なるように、変位電極Edの大きさと共通固定電極Efcの大きさが設定されていてもよい。このことにより、変位電極Edと共通固定電極Efcの対向面積が変化することを防止することができ、静電容量値の変化に、対向面積の変化が影響を及ぼすことを防止することができる。このため、変位電極Edと共通固定電極Efcとの距離の変化に応じて静電容量値を変化させることができる。ここで、対向面積とは、Z軸方向で見たときに変位電極Edと共通固定電極Efcとが重なる面積を言う。第2接続構造部32が傾斜した場合には、共通固定電極Efcよりも小さい変位電極Edが傾斜して対向面積が変動し得るが、この場合の変位電極Edの傾斜角度は小さい。このことにより、静電容量値の変化には、変位電極Edと共通固定電極Efcとの距離が支配的となる。このため、本明細書では、変位電極Edの傾斜による対向面積の変動は考慮せず、静電容量値の変化は、変位電極Edと共通固定電極Efcとの距離の変化に起因すると考える。なお、後述する図8等では、図面を明瞭にするために、変位電極基板Ed1~Ed8の傾斜を誇張している。 When viewed in the Z-axis direction, the planar shape of the displacement electrode Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 may be smaller than the planar shape of the common fixed electrode Efc. Even if the force receiving body 20 receives a force or moment and the first displacement electrode substrate Ed1 is displaced, the displacement electrodes Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 are common as a whole when viewed in the Z-axis direction. The size of the displacement electrode Ed and the size of the common fixed electrode Efc may be set so as to overlap the fixed electrode Efc. Thereby, it is possible to prevent the opposing area between the displacement electrode Ed and the common fixed electrode Efc from changing, and it is possible to prevent the change in the opposing area from affecting a change in the capacitance value. Therefore, the capacitance value can be changed according to a change in the distance between the displacement electrode Ed and the common fixed electrode Efc. Here, the opposing area refers to the area where the displacement electrode Ed and the common fixed electrode Efc overlap when viewed in the Z-axis direction. When the second connection structure portion 32 is tilted, the displacement electrode Ed, which is smaller than the common fixed electrode Efc, may be tilted and the opposing area may vary, but the tilt angle of the displacement electrode Ed in this case is small. As a result, the change in capacitance value is dominated by the distance between the displacement electrode Ed and the common fixed electrode Efc. Therefore, in this specification, changes in the facing area due to the inclination of the displacement electrode Ed are not considered, and changes in the capacitance value are considered to be caused by changes in the distance between the displacement electrode Ed and the common fixed electrode Efc. Note that in FIG. 8 and the like described later, the inclinations of the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 are exaggerated to make the drawings clearer.

同様に、Z軸方向で見たときに、第2変位電極基板Ed2の変位電極Edの平面形状は、共通固定電極Efcよりも小さくなっていてもよい。第2変位電極基板Ed2の変位電極Edの平面形状は、第1変位電極基板Ed1の変位電極Edの平面形状と同一であってもよい。 Similarly, when viewed in the Z-axis direction, the planar shape of the displacement electrode Ed of the second displacement electrode substrate Ed2 may be smaller than the common fixed electrode Efc. The planar shape of the displacement electrode Ed of the second displacement electrode substrate Ed2 may be the same as the planar shape of the displacement electrode Ed of the first displacement electrode substrate Ed1.

第1固定電極基板Ef1および第2固定電極基板Ef2の共通固定電極Efcの平面形状は、第1固定電極基板Ef1および第2固定電極基板Ef2の共通絶縁体IBfcの平面形状と同一の大きさであってもよい。しかしながら、共通固定電極Efcの平面形状は、共通絶縁体IBfcの平面形状よりも小さくてもよい。第1変位電極基板Ed1の変位電極Edの平面形状および第2変位電極基板Ed2の変位電極Edの平面形状はそれぞれ、第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2の共通絶縁体IBdcの平面形状よりも小さくてもよい。 The planar shape of the common fixed electrode Efc of the first fixed electrode substrate Ef1 and the second fixed electrode substrate Ef2 is the same size as the planar shape of the common insulator IBfc of the first fixed electrode substrate Ef1 and the second fixed electrode substrate Ef2. There may be. However, the planar shape of the common fixed electrode Efc may be smaller than the planar shape of the common insulator IBfc. The planar shape of the displacement electrode Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 and the planar shape of the displacement electrode Ed of the second displacement electrode substrate Ed2 are the plane of the common insulator IBdc of the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2, respectively. It may be smaller than the shape.

絶縁体は、ポリイミドフィルム、ガラスエポキシ樹脂またはセラミックなどの絶縁性を有する材料で形成されていてもよい。絶縁体上に、上述した固定電極または変位電極を構成する金属薄膜が形成されている。 The insulator may be made of an insulating material such as polyimide film, glass epoxy resin, or ceramic. A metal thin film constituting the above-mentioned fixed electrode or displacement electrode is formed on the insulator.

固定電極基板Ef1、Ef2は、FPC基板(フレキシブルプリント回路基板)で構成されていてもよい。FPC基板は、薄いフィルム状に形成されており、フレキシブル性を有しているプリント基板である。FPC基板は、ポリイミドフィルムに、電極および配線を構成する金属薄膜が形成されている。FPC基板のうち固定電極基板Ef1、Ef2に相当する部分が固定体25に固定されていてもよい。FPC基板は、共通固定電極Efcを検出回路75に接続する配線を含んでいてもよい。変位電極基板Ed1、Ed2は、同様にFPC基板で構成されていてもよい。この場合には、変位電極基板Ed1、Ed2に相当する部分が変位部41に固定されていてもよい。FPC基板は、変位電極Edを検出回路75に接続する配線を含んでいてもよい。 The fixed electrode substrates Ef1 and Ef2 may be composed of FPC boards (flexible printed circuit boards). The FPC board is a flexible printed circuit board that is formed into a thin film shape. In the FPC board, a metal thin film forming electrodes and wiring is formed on a polyimide film. Portions of the FPC board corresponding to the fixed electrode boards Ef1 and Ef2 may be fixed to the fixed body 25. The FPC board may include wiring that connects the common fixed electrode Efc to the detection circuit 75. The displacement electrode substrates Ed1 and Ed2 may be similarly constructed of FPC substrates. In this case, portions corresponding to the displacement electrode substrates Ed1 and Ed2 may be fixed to the displacement portion 41. The FPC board may include wiring that connects the displacement electrode Ed to the detection circuit 75.

上述した第1起歪体30Aとこれに対応する検出素子70の構成は、第2起歪体30B、第3起歪体30Cおよび第4起歪体30Dにも同様に適用できる。 The configuration of the first strain body 30A and the corresponding detection element 70 described above can be similarly applied to the second strain body 30B, the third strain body 30C, and the fourth strain body 30D.

すなわち、図3に示すように、第3容量素子C3および第4容量素子C4はそれぞれ、第2起歪体30Bの第2接続構造部32の変位により静電容量値の変化を検出する。第3容量素子C3および第4容量素子C4は、第2起歪体30B用の容量素子である。 That is, as shown in FIG. 3, the third capacitive element C3 and the fourth capacitive element C4 each detect a change in capacitance value based on the displacement of the second connection structure portion 32 of the second strain body 30B. The third capacitive element C3 and the fourth capacitive element C4 are capacitive elements for the second strain body 30B.

第2起歪体30Bの第2接続構造部32と共に変位する変位電極基板は、第3変位電極基板Ed3と、第4変位電極基板Ed4と、を含んでいてもよい。一側変位電極基板および他側変位電極基板の一方の例が第3変位電極基板Ed3であり、他方の例が第4変位電極基板Ed4である。第2起歪体30B用の固定電極基板は、第3固定電極基板Ef3と、第4固定電極基板Ef4と、を含んでいてもよい。 The displacement electrode substrate that is displaced together with the second connection structure portion 32 of the second strain body 30B may include a third displacement electrode substrate Ed3 and a fourth displacement electrode substrate Ed4. One example of the one side displacement electrode substrate and the other side displacement electrode substrate is the third displacement electrode substrate Ed3, and the other example is the fourth displacement electrode substrate Ed4. The fixed electrode substrate for the second strain body 30B may include a third fixed electrode substrate Ef3 and a fourth fixed electrode substrate Ef4.

図7に示すように、第3容量素子C3は、第3固定電極基板Ef3と、第3変位電極基板Ed3と、により構成されている。第4容量素子C4は、第4固定電極基板Ef4と、第4変位電極基板Ed4と、により構成されている。本実施の形態においては、第3変位電極基板Ed3および第4変位電極基板Ed4は、第2起歪体30Bの変位部41に設けられている。第3固定電極基板Ef3および第4固定電極基板Ef4は、固定体25に設けられている。 As shown in FIG. 7, the third capacitive element C3 includes a third fixed electrode substrate Ef3 and a third displacement electrode substrate Ed3. The fourth capacitive element C4 includes a fourth fixed electrode substrate Ef4 and a fourth displacement electrode substrate Ed4. In this embodiment, the third displacement electrode substrate Ed3 and the fourth displacement electrode substrate Ed4 are provided in the displacement portion 41 of the second strain body 30B. The third fixed electrode substrate Ef3 and the fourth fixed electrode substrate Ef4 are provided on the fixed body 25.

第3固定電極基板Ef3は、第2起歪体30Bの中心軸線CLに対してY軸方向正側に配置されている。第4固定電極基板Ef4は、第2起歪体30Bの中心軸線CLに対してY軸方向負側に配置されている。本実施の形態においては、第3固定電極基板Ef3および第4固定電極基板Ef4は、一体化されており、上述した固定電極基板Ef1、Ef2と同様に構成されている。 The third fixed electrode substrate Ef3 is arranged on the positive side in the Y-axis direction with respect to the central axis CL of the second strain body 30B. The fourth fixed electrode substrate Ef4 is arranged on the negative side in the Y-axis direction with respect to the central axis CL of the second strain body 30B. In the present embodiment, the third fixed electrode substrate Ef3 and the fourth fixed electrode substrate Ef4 are integrated and configured in the same manner as the fixed electrode substrates Ef1 and Ef2 described above.

第3変位電極基板Ed3は、第2起歪体30Bの中心軸線CLに対してY軸方向正側に配置されている。第3変位電極基板Ed3は、上述した第3固定電極基板Ef3に対向している。第4変位電極基板Ed4は、第2起歪体30Bの中心軸線CLに対してY軸方向負側に配置されている。第4変位電極基板Ed4は、上述した第4固定電極基板Ef4に対向している。変位電極基板Ed3、Ed4は、上述した変位電極基板Ed1、Ed2と同様に構成されている。 The third displacement electrode substrate Ed3 is arranged on the positive side in the Y-axis direction with respect to the central axis CL of the second strain body 30B. The third displacement electrode substrate Ed3 faces the above-mentioned third fixed electrode substrate Ef3. The fourth displacement electrode substrate Ed4 is arranged on the negative side in the Y-axis direction with respect to the central axis CL of the second strain body 30B. The fourth displacement electrode substrate Ed4 faces the above-mentioned fourth fixed electrode substrate Ef4. The displacement electrode substrates Ed3 and Ed4 are configured similarly to the displacement electrode substrates Ed1 and Ed2 described above.

図3および図7に示すように、第3容量素子C3および第4容量素子C4は、X軸方向において同じ位置に配置されている。すなわち、第3変位電極基板Ed3の変位電極Edおよび第4変位電極基板Ed4の変位電極Edは、X軸方向において同じ位置に配置されている。第3容量素子C3および第4容量素子C4は、第2起歪体30Bの第3接続構造部33に対してX軸方向正側に配置されている。 As shown in FIGS. 3 and 7, the third capacitive element C3 and the fourth capacitive element C4 are arranged at the same position in the X-axis direction. That is, the displacement electrode Ed of the third displacement electrode substrate Ed3 and the displacement electrode Ed of the fourth displacement electrode substrate Ed4 are arranged at the same position in the X-axis direction. The third capacitive element C3 and the fourth capacitive element C4 are arranged on the positive side in the X-axis direction with respect to the third connection structure portion 33 of the second strain body 30B.

また、図3に示すように、第5容量素子C5および第6容量素子C6はそれぞれ、第3起歪体30Cの第2接続構造部32の変位により静電容量値の変化を検出する。第5容量素子C5および第6容量素子C6は、第3起歪体30C用の容量素子である。 Further, as shown in FIG. 3, the fifth capacitive element C5 and the sixth capacitive element C6 each detect a change in capacitance value based on the displacement of the second connection structure portion 32 of the third strain body 30C. The fifth capacitive element C5 and the sixth capacitive element C6 are capacitive elements for the third strain body 30C.

第3起歪体30Cの第2接続構造部32と共に変位する変位電極基板は、第5変位電極基板Ed5と、第6変位電極基板Ed6と、を含んでいてもよい。一側変位電極基板および他側変位電極基板の一方の例が第5変位電極基板Ed5であり、他方の例が第6変位電極基板Ed6である。第3起歪体30C用の固定電極基板は、第5固定電極基板Ef5と、第6固定電極基板Ef6と、を含んでいてもよい。 The displacement electrode substrate that is displaced together with the second connection structure portion 32 of the third strain body 30C may include a fifth displacement electrode substrate Ed5 and a sixth displacement electrode substrate Ed6. One example of the one side displacement electrode substrate and the other side displacement electrode substrate is the fifth displacement electrode substrate Ed5, and the other example is the sixth displacement electrode substrate Ed6. The fixed electrode substrate for the third strain body 30C may include a fifth fixed electrode substrate Ef5 and a sixth fixed electrode substrate Ef6.

図7に示すように、第5容量素子C5は、第5固定電極基板Ef5と、第5変位電極基板Ed5と、により構成されている。第6容量素子C6は、第6固定電極基板Ef6と、第6変位電極基板Ed6と、により構成されている。本実施の形態においては、第5変位電極基板Ed5および第6変位電極基板Ed6は、第3起歪体30Cの変位部41に設けられている。第5固定電極基板Ef5および第6固定電極基板Ef6は、固定体25に設けられている。 As shown in FIG. 7, the fifth capacitive element C5 includes a fifth fixed electrode substrate Ef5 and a fifth displacement electrode substrate Ed5. The sixth capacitive element C6 includes a sixth fixed electrode substrate Ef6 and a sixth displacement electrode substrate Ed6. In this embodiment, the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the sixth displacement electrode substrate Ed6 are provided in the displacement portion 41 of the third strain body 30C. The fifth fixed electrode substrate Ef5 and the sixth fixed electrode substrate Ef6 are provided on the fixed body 25.

第5固定電極基板Ef5は、第3起歪体30Cの中心軸線CLに対してX軸方向負側に配置されている。第6固定電極基板Ef6は、第3起歪体30Cの中心軸線CLに対してX軸方向正側に配置されている。本実施の形態においては、第5固定電極基板Ef5および第6固定電極基板Ef6は、一体化されており、上述した固定電極基板Ef1、Ef2と同様に構成されている。 The fifth fixed electrode substrate Ef5 is arranged on the negative side in the X-axis direction with respect to the central axis CL of the third strain body 30C. The sixth fixed electrode substrate Ef6 is arranged on the positive side in the X-axis direction with respect to the central axis CL of the third strain body 30C. In the present embodiment, the fifth fixed electrode substrate Ef5 and the sixth fixed electrode substrate Ef6 are integrated and configured similarly to the fixed electrode substrates Ef1 and Ef2 described above.

第5変位電極基板Ed5は、第3起歪体30Cの中心軸線CLに対してX軸方向負側に配置されている。第5変位電極基板Ed5は、上述した第5固定電極基板Ef5に対向している。第6変位電極基板Ed6は、第3起歪体30Cの中心軸線CLに対してX軸方向正側に配置されている。第6変位電極基板Ed6は、上述した第6固定電極基板Ef6に対向している。変位電極基板Ed5、Ed6は、上述した変位電極基板Ed1、Ed2と同様に構成されている。 The fifth displacement electrode substrate Ed5 is arranged on the negative side in the X-axis direction with respect to the central axis CL of the third strain body 30C. The fifth displacement electrode substrate Ed5 faces the above-mentioned fifth fixed electrode substrate Ef5. The sixth displacement electrode substrate Ed6 is arranged on the positive side in the X-axis direction with respect to the central axis CL of the third strain body 30C. The sixth displacement electrode substrate Ed6 faces the above-mentioned sixth fixed electrode substrate Ef6. The displacement electrode substrates Ed5 and Ed6 are configured similarly to the displacement electrode substrates Ed1 and Ed2 described above.

図3および図7に示すように、第5容量素子C5および第6容量素子C6は、Y軸方向において同じ位置に配置されている。すなわち、第5変位電極基板Ed5の変位電極Edおよび第6変位電極基板Ed6の変位電極Edは、Y軸方向において同じ位置に配置されている。第5容量素子C5および第6容量素子C6は、第3起歪体30Cの第3接続構造部33に対してY軸方向正側に配置されている。 As shown in FIGS. 3 and 7, the fifth capacitive element C5 and the sixth capacitive element C6 are arranged at the same position in the Y-axis direction. That is, the displacement electrode Ed of the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the displacement electrode Ed of the sixth displacement electrode substrate Ed6 are arranged at the same position in the Y-axis direction. The fifth capacitive element C5 and the sixth capacitive element C6 are arranged on the positive side in the Y-axis direction with respect to the third connection structure portion 33 of the third strain body 30C.

また、図3に示すように、第7容量素子C7および第8容量素子C8はそれぞれ、第4起歪体30Dの第2接続構造部32の変位により静電容量値の変化を検出する。第7容量素子C7および第8容量素子C8は、第4起歪体30D用の容量素子である。 Further, as shown in FIG. 3, the seventh capacitive element C7 and the eighth capacitive element C8 each detect a change in capacitance value based on the displacement of the second connection structure portion 32 of the fourth strain body 30D. The seventh capacitive element C7 and the eighth capacitive element C8 are capacitive elements for the fourth strain body 30D.

第4起歪体30Dの第2接続構造部32と共に変位する変位電極基板は、第7変位電極基板Ed7と、第8変位電極基板Ed8と、を含んでいてもよい。一側変位電極基板および他側変位電極基板の一方の例が第7変位電極基板Ed7であり、他方の例が第8変位電極基板Ed8である。第4起歪体30D用の固定電極基板は、第7固定電極基板Ef7と、第8固定電極基板Ef8と、を含んでいてもよい。 The displacement electrode substrate that is displaced together with the second connection structure portion 32 of the fourth strain body 30D may include a seventh displacement electrode substrate Ed7 and an eighth displacement electrode substrate Ed8. One example of the one side displacement electrode substrate and the other side displacement electrode substrate is the seventh displacement electrode substrate Ed7, and the other example is the eighth displacement electrode substrate Ed8. The fixed electrode substrate for the fourth strain body 30D may include a seventh fixed electrode substrate Ef7 and an eighth fixed electrode substrate Ef8.

図7に示すように、第7容量素子C7は、第7固定電極基板Ef7と、第7変位電極基板Ed7と、により構成されている。第8容量素子C8は、第8固定電極基板Ef8と、第8変位電極基板Ed8と、により構成されている。本実施の形態においては、第7変位電極基板Ed7および第8変位電極基板Ed8は、第4起歪体30Dの変位部41に設けられている。第7固定電極基板Ef7および第8固定電極基板Ef8は、固定体25に設けられている。 As shown in FIG. 7, the seventh capacitive element C7 includes a seventh fixed electrode substrate Ef7 and a seventh displacement electrode substrate Ed7. The eighth capacitive element C8 includes an eighth fixed electrode substrate Ef8 and an eighth displacement electrode substrate Ed8. In this embodiment, the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the eighth displacement electrode substrate Ed8 are provided in the displacement portion 41 of the fourth strain body 30D. The seventh fixed electrode substrate Ef7 and the eighth fixed electrode substrate Ef8 are provided on the fixed body 25.

第7固定電極基板Ef7は、第4起歪体30Dの中心軸線CLに対してY軸方向負側に配置されている。第8固定電極基板Ef8は、第4起歪体30Dの中心軸線CLに対してY軸方向正側に配置されている。本実施の形態においては、第7固定電極基板Ef7および第8固定電極基板Ef8は、一体化されており、上述した固定電極基板Ef1、Ef2と同様に構成されている。 The seventh fixed electrode substrate Ef7 is arranged on the negative side in the Y-axis direction with respect to the central axis CL of the fourth strain body 30D. The eighth fixed electrode substrate Ef8 is arranged on the positive side in the Y-axis direction with respect to the central axis CL of the fourth strain body 30D. In the present embodiment, the seventh fixed electrode substrate Ef7 and the eighth fixed electrode substrate Ef8 are integrated and configured in the same manner as the fixed electrode substrates Ef1 and Ef2 described above.

第7変位電極基板Ed7は、第4起歪体30Dの中心軸線CLに対してY軸方向負側に配置されている。第7変位電極基板Ed7は、上述した第7固定電極基板Ef7に対向している。第8変位電極基板Ed8は、第4起歪体30Dの中心軸線CLに対してY軸方向正側に配置されている。第8変位電極基板Ed8は、上述した第8固定電極基板Ef8に対向している。変位電極基板Ed7、Ed8は、上述した変位電極基板Ed1、Ed2と同様に構成されている。 The seventh displacement electrode substrate Ed7 is arranged on the negative side in the Y-axis direction with respect to the central axis CL of the fourth strain body 30D. The seventh displacement electrode substrate Ed7 faces the aforementioned seventh fixed electrode substrate Ef7. The eighth displacement electrode substrate Ed8 is arranged on the positive side in the Y-axis direction with respect to the central axis CL of the fourth strain body 30D. The eighth displacement electrode substrate Ed8 faces the above-mentioned eighth fixed electrode substrate Ef8. The displacement electrode substrates Ed7 and Ed8 are configured similarly to the displacement electrode substrates Ed1 and Ed2 described above.

図3および図7に示すように、第7容量素子C7および第8容量素子C8は、X軸方向において同じ位置に配置されている。すなわち、第7変位電極基板Ed7の変位電極Edおよび第8変位電極基板Ed8の変位電極Edは、X軸方向において同じ位置に配置されている。第7容量素子C7および第8容量素子C8は、第4起歪体30Dの第3接続構造部33に対してX軸方向負側に配置されている。 As shown in FIGS. 3 and 7, the seventh capacitive element C7 and the eighth capacitive element C8 are arranged at the same position in the X-axis direction. That is, the displacement electrode Ed of the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the displacement electrode Ed of the eighth displacement electrode substrate Ed8 are arranged at the same position in the X-axis direction. The seventh capacitive element C7 and the eighth capacitive element C8 are arranged on the negative side in the X-axis direction with respect to the third connection structure portion 33 of the fourth strain body 30D.

図2に示すように、検出回路75は、検出素子70の検出結果に基づいて、起歪体30A~30Dに作用した力またはモーメントを示す電気信号を出力する。この検出回路75は、例えばマイクロプロセッサにより構成された演算機能を有していてもよい。また、検出回路75は、上述した検出素子70から受信したアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換機能や、信号を増幅する機能を有してもよい。検出回路75は、電気信号を出力する端子を含んでいてもよく、この端子から図示しない電気ケーブルを介して上述したコントローラ5に電気信号が送信される。 As shown in FIG. 2, the detection circuit 75 outputs an electric signal indicating the force or moment acting on the strain bodies 30A to 30D based on the detection result of the detection element 70. This detection circuit 75 may have an arithmetic function configured by a microprocessor, for example. Further, the detection circuit 75 may have an A/D conversion function for converting the analog signal received from the detection element 70 described above into a digital signal, and a function for amplifying the signal. The detection circuit 75 may include a terminal that outputs an electrical signal, and the electrical signal is transmitted from this terminal to the above-mentioned controller 5 via an electrical cable (not shown).

図2および図3に示すように、外装体80は、Z軸方向で見たときに、4つの起歪体30A~30Dを外側から覆うように構成されている。外装体80は、力覚センサ10を構成する筒状の筐体であってもよい。起歪体30A~30Dは、外装体80に収容されている。本実施の形態では外装体80の平面断面形状(XY平面に沿う断面における形状)は円形枠形状になっていてもよい。受力体20と外装体80との間の隙間に、緩衝部材81が介在されていてもよい。緩衝部材81は、例えば、ゴムまたはスポンジなどの弾性変形可能な柔軟な材料で形成されていてもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3, the exterior body 80 is configured to cover the four strain-generating bodies 30A to 30D from the outside when viewed in the Z-axis direction. The exterior body 80 may be a cylindrical housing that constitutes the force sensor 10. The strain-generating bodies 30A to 30D are housed in an exterior body 80. In this embodiment, the planar cross-sectional shape (the shape in the cross section along the XY plane) of the exterior body 80 may be a circular frame shape. A buffer member 81 may be interposed in the gap between the force receiving body 20 and the exterior body 80. The buffer member 81 may be made of an elastically deformable flexible material such as rubber or sponge.

次に、このような構成からなる本実施の形態による力覚センサ10に力またはモーメントが作用して、その力またはモーメントを検出する方法について図8~図10Bを参照して説明する。図8は、図4の第1起歪体がX軸方向正側の力Fxを受けた場合の第1起歪体30Aの変形状態を模式的に示す正面図であり、図9は、図5の第1起歪体がY軸方向正側の力Fyを受けた場合の第1起歪体30Aの変形状態を模式的に示す側面図である。図10Aは、図5の第1起歪体30AがZ軸方向正側の力Fzを受けた場合の第1起歪体30Aの変形状態を模式的に示す側面図である。図10Bは、図5の第1起歪体30AがZ軸方向負側の力を受けた場合の第1起歪体30Aの変形状態を模式的に示す側面図である。 Next, a method of detecting force or moment by applying force or moment to force sensor 10 according to the present embodiment having such a configuration will be described with reference to FIGS. 8 to 10B. 8 is a front view schematically showing a deformed state of the first strain body 30A when the first strain body 30A in FIG. 4 receives a force Fx on the positive side in the X-axis direction, and FIG. 5 is a side view schematically showing a deformed state of the first strain body 30A when the first strain body 5 receives a force Fy on the positive side in the Y-axis direction. FIG. FIG. 10A is a side view schematically showing a deformed state of the first strain body 30A in FIG. 5 when the first strain body 30A in FIG. 5 receives a force Fz on the positive side in the Z-axis direction. FIG. 10B is a side view schematically showing a deformed state of the first strain body 30A in FIG. 5 when the first strain body 30A receives a force on the negative side in the Z-axis direction.

受力体20が力またはモーメントの作用を受けると、その力またはモーメントが、第1起歪体30A~第4起歪体30Dに伝わる。より具体的には、その力またはモーメントが第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33に伝わり、弾性変形が生じる。このことにより、変位部41に変位が生じる。このため、検出素子70の各固定電極基板Ef1~Ef8と対応する変位電極基板Ed1~Ed8との間の距離が変化し、各容量素子C1~C8の静電容量値が変化する。この静電容量値の変化が、起歪体30A~30Dに生じた変位として検出素子70で検出される。この場合、各容量素子C1~C8の静電容量値の変化が異なり得る。このため、検出回路75は、検出素子70で検出された各容量素子C1~C8の静電容量値の変化に基づいて、受力体20に作用した力またはモーメントの向きと大きさを検出することができる。 When the force receiving body 20 is subjected to a force or moment, the force or moment is transmitted to the first strain body 30A to the fourth strain body 30D. More specifically, the force or moment is transmitted to the first connecting structure 31, the second connecting structure 32, and the third connecting structure 33, causing elastic deformation. This causes the displacement portion 41 to be displaced. Therefore, the distance between each fixed electrode substrate Ef1 to Ef8 of the detection element 70 and the corresponding displacement electrode substrate Ed1 to Ed8 changes, and the capacitance value of each capacitive element C1 to C8 changes. This change in capacitance value is detected by the detection element 70 as a displacement occurring in the strain-generating bodies 30A to 30D. In this case, the capacitance values of each of the capacitive elements C1 to C8 may change differently. Therefore, the detection circuit 75 detects the direction and magnitude of the force or moment acting on the force receiving body 20 based on the change in the capacitance value of each capacitive element C1 to C8 detected by the detection element 70. be able to.

ここでは、まず、第1起歪体30Aを例にとって、X軸方向の力Fx、Y軸方向の力Fy、Z軸方向の力Fzが作用した場合の第1容量素子C1および第2容量素子C2の静電容量値の変化について説明する。 Here, first, taking the first strain body 30A as an example, the first capacitive element C1 and the second capacitive element when a force Fx in the X-axis direction, a force Fy in the Y-axis direction, and a force Fz in the Z-axis direction are applied. A change in the capacitance value of C2 will be explained.

(+Fxが作用した場合)
第1起歪体30AにX軸方向正側に力Fxが作用した場合には、図8に示すように、第1起歪体30Aの第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33が弾性変形しながら、各々の接続構造部31~33がX軸方向正側に倒れるように傾斜する。言い換えると、第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33は、Y軸方向正側に向かって見たときに(図8の紙面に向かって見たときに)、時計回りに回動する。概略的には、第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に各接続構造部31~33が回動する。第2接続構造部32と連動して、変位部41は時計回りに回動し、傾斜する。
(When +Fx works)
When force Fx acts on the first strain body 30A in the positive direction of the X-axis, as shown in FIG. While the third connection structure portion 33 is elastically deformed, each of the connection structure portions 31 to 33 tilts toward the positive side in the X-axis direction. In other words, the first connection structure part 31, the second connection structure part 32, and the third connection structure part 33 are the same when viewed toward the positive side in the Y-axis direction (when viewed toward the paper surface of FIG. 8). , rotate clockwise. Roughly speaking, each of the connection structures 31 to 33 rotates around the connection point between the third connection structure 33 and the fixed body 25. In conjunction with the second connection structure 32, the displacement part 41 rotates clockwise and tilts.

第1変位電極基板Ed1は、第1固定電極基板Ef1に近づき、第1変位電極基板Ed1と第1固定電極基板Ef1との電極間距離(Z軸方向の距離)が減少する。このため、第1容量素子C1の静電容量値が増大する。一方、第2変位電極基板Ed2は、第2固定電極基板Ef2から遠ざかり、第2変位電極基板Ed2と第2固定電極基板Ef2との電極間距離(Z軸方向の距離)が増大する。このため、第2容量素子C2の静電容量値が減少する。 The first displacement electrode substrate Ed1 approaches the first fixed electrode substrate Ef1, and the inter-electrode distance (distance in the Z-axis direction) between the first displacement electrode substrate Ed1 and the first fixed electrode substrate Ef1 decreases. Therefore, the capacitance value of the first capacitive element C1 increases. On the other hand, the second displacement electrode substrate Ed2 moves away from the second fixed electrode substrate Ef2, and the inter-electrode distance (distance in the Z-axis direction) between the second displacement electrode substrate Ed2 and the second fixed electrode substrate Ef2 increases. Therefore, the capacitance value of the second capacitive element C2 decreases.

(-Fxが作用した場合)
第1起歪体30AにX軸方向負側に力Fxが作用した場合には、図示しないが、図8に示す場合と逆の現象が生じる。すなわち、第1容量素子C1の静電容量値が減少し、第2容量素子C2の静電容量値が増大する。
(When -Fx works)
When the force Fx acts on the first strain body 30A in the negative side of the X-axis direction, although not shown, a phenomenon opposite to that shown in FIG. 8 occurs. That is, the capacitance value of the first capacitive element C1 decreases, and the capacitance value of the second capacitive element C2 increases.

(+Fyが作用した場合)
第1起歪体30AにY軸方向正側に力Fyが作用した場合には、図9に示すように、第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33が弾性変形しながら、Y軸方向正側に倒れるように傾斜する。言い換えると、第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33は、X軸方向正側に向かって見たときに(図9の紙面に向かって見たときに)、反時計回りに回動する。第2接続構造部32と連動して、変位部41は反時計回りに回動して、傾斜する。概略的には、第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に各接続構造部31~33が回動する。この場合、変位部41は、固定体25から遠ざかる方向に変位する。
(When +Fy acts)
When a force Fy is applied to the first strain body 30A in the positive direction of the Y-axis, the first connecting structure 31, the second connecting structure 32, and the third connecting structure 33 are moved as shown in FIG. While being elastically deformed, it tilts toward the positive side in the Y-axis direction. In other words, the first connection structure section 31, the second connection structure section 32, and the third connection structure section 33 are the same when viewed toward the positive side in the X-axis direction (when viewed toward the paper surface of FIG. 9). , rotate counterclockwise. In conjunction with the second connection structure 32, the displacement part 41 rotates counterclockwise and tilts. Roughly speaking, each of the connection structures 31 to 33 rotates around the connection point between the third connection structure 33 and the fixed body 25. In this case, the displacement portion 41 is displaced in a direction away from the fixed body 25.

第1変位電極基板Ed1は、第1固定電極基板Ef1から遠ざかり、第1変位電極基板Ed1と第1固定電極基板Ef1との電極間距離(Z軸方向の距離)が増大する。このため、第1容量素子C1の静電容量値が減少する。同様に、第2変位電極基板Ed2は、第2固定電極基板Ef2から遠ざかり、第2変位電極基板Ed2と第2固定電極基板Ef2との電極間距離(Z軸方向の距離)が増大する。このため、第2容量素子C2の静電容量値が減少する。 The first displacement electrode substrate Ed1 moves away from the first fixed electrode substrate Ef1, and the inter-electrode distance (distance in the Z-axis direction) between the first displacement electrode substrate Ed1 and the first fixed electrode substrate Ef1 increases. Therefore, the capacitance value of the first capacitive element C1 decreases. Similarly, the second displacement electrode substrate Ed2 moves away from the second fixed electrode substrate Ef2, and the inter-electrode distance (distance in the Z-axis direction) between the second displacement electrode substrate Ed2 and the second fixed electrode substrate Ef2 increases. Therefore, the capacitance value of the second capacitive element C2 decreases.

(-Fyが作用した場合)
第1起歪体30AにY軸方向負側に力Fyが作用した場合には、図示しないが、図9に示す場合と逆の現象が生じる。すなわち、第1容量素子C1の静電容量値が増大するとともに、第2容量素子C2の静電容量値が増大する。
(When -Fy acts)
When force Fy is applied to the first strain body 30A in the Y-axis direction negative side, although not shown, a phenomenon opposite to that shown in FIG. 9 occurs. That is, the capacitance value of the first capacitive element C1 increases, and the capacitance value of the second capacitive element C2 increases.

(+Fzが作用した場合)
第1起歪体30AにZ軸方向正側に力Fzが作用した場合には、図10Aに示すように、第1接続構造部31および第2接続構造部32が弾性変形する。この場合、第2接続構造部32の第21接続部37がZ軸方向正側に変位し、第22接続部38が傾斜する。第2接続構造部32と連動して、変位部41はZ軸方向正側に変位する。この場合、変位部41は、固定体25から遠ざかる方向に変位する。
(When +Fz acts)
When force Fz is applied to the first strain body 30A in the positive Z-axis direction, the first connection structure portion 31 and the second connection structure portion 32 are elastically deformed, as shown in FIG. 10A. In this case, the 21st connection part 37 of the second connection structure part 32 is displaced to the positive side in the Z-axis direction, and the 22nd connection part 38 is inclined. In conjunction with the second connection structure section 32, the displacement section 41 is displaced toward the positive side in the Z-axis direction. In this case, the displacement portion 41 is displaced in a direction away from the fixed body 25.

第1変位電極基板Ed1は、第1固定電極基板Ef1から遠ざかり、第1変位電極基板Ed1と第1固定電極基板Ef1との電極間距離(Z軸方向の距離)が増大する。このため、第1容量素子C1の静電容量値が減少する。同様に、第2変位電極基板Ed2は、第2固定電極基板Ef2から遠ざかり、第2変位電極基板Ed2と第2固定電極基板Ef2との電極間距離(Z軸方向の距離)が増大する。このため、第2容量素子C2の静電容量値が減少する。 The first displacement electrode substrate Ed1 moves away from the first fixed electrode substrate Ef1, and the inter-electrode distance (distance in the Z-axis direction) between the first displacement electrode substrate Ed1 and the first fixed electrode substrate Ef1 increases. Therefore, the capacitance value of the first capacitive element C1 decreases. Similarly, the second displacement electrode substrate Ed2 moves away from the second fixed electrode substrate Ef2, and the inter-electrode distance (distance in the Z-axis direction) between the second displacement electrode substrate Ed2 and the second fixed electrode substrate Ef2 increases. Therefore, the capacitance value of the second capacitive element C2 decreases.

(-Fzが作用した場合)
第1起歪体30AにZ軸方向負側に力Fzが作用した場合には、図10Bに示すように、図10Aに示す場合と逆の現象が生じる。
(When -Fz acts)
When force Fz is applied to the first strain body 30A in the negative direction in the Z-axis direction, as shown in FIG. 10B, a phenomenon opposite to that shown in FIG. 10A occurs.

第1起歪体30AにZ軸方向負側に力Fzが作用した場合には、図10Bに示すように、第1接続構造部31および第2接続構造部32が弾性変形する。この場合、第2接続構造部32の第21接続部37がZ軸方向負側に変位し、第22接続部38が傾斜する。第2接続構造部32と連動して、変位部41はZ軸方向負側に変位する。この場合、変位部41は、固定体25に近づく方向に変位する。 When force Fz is applied to the first strain body 30A in the negative Z-axis direction, the first connection structure portion 31 and the second connection structure portion 32 are elastically deformed, as shown in FIG. 10B. In this case, the 21st connection portion 37 of the second connection structure portion 32 is displaced to the negative side in the Z-axis direction, and the 22nd connection portion 38 is inclined. In conjunction with the second connection structure section 32, the displacement section 41 is displaced toward the negative side in the Z-axis direction. In this case, the displacement portion 41 is displaced in a direction approaching the fixed body 25.

第1変位電極基板Ed1は、第1固定電極基板Ef1に近づき、第1変位電極基板Ed1と第1固定電極基板Ef1との電極間距離(Z軸方向の距離)が減少する。このため、第1容量素子C1の静電容量値が増大する。同様に、第2変位電極基板Ed2は、第2固定電極基板Ef2に近づき、第2変位電極基板Ed2と第2固定電極基板Ef2との電極間距離(Z軸方向の距離)が減少する。このため、第2容量素子C2の静電容量値が増大する。 The first displacement electrode substrate Ed1 approaches the first fixed electrode substrate Ef1, and the inter-electrode distance (distance in the Z-axis direction) between the first displacement electrode substrate Ed1 and the first fixed electrode substrate Ef1 decreases. Therefore, the capacitance value of the first capacitive element C1 increases. Similarly, the second displacement electrode substrate Ed2 approaches the second fixed electrode substrate Ef2, and the inter-electrode distance (distance in the Z-axis direction) between the second displacement electrode substrate Ed2 and the second fixed electrode substrate Ef2 decreases. Therefore, the capacitance value of the second capacitive element C2 increases.

ここで、図4に示す第1起歪体30Aに設けられた各容量素子C1、C2の静電容量値の変化を図11に示す。図11は、図4~図6の第1起歪体30Aにおける各容量素子C1、C2の静電容量値の変化を示す表である。 Here, FIG. 11 shows changes in the capacitance values of the respective capacitive elements C1 and C2 provided in the first strain body 30A shown in FIG. 4. FIG. 11 is a table showing changes in the capacitance values of the capacitive elements C1 and C2 in the first strain body 30A of FIGS. 4 to 6.

図11においては、X軸方向の力FxとY軸方向の力FyとZ軸方向の力Fzについての容量素子C1、C2の静電容量値の変化を示している。静電容量値が減少した場合を「-(マイナス)」で示し、静電容量値が増大した場合を「+(プラス)」で示している。例えば、図11に示す表中のFxの行のC1に「+」が示されているが、これは、上述したように+Fxの力が作用した場合には第1容量素子C1の静電容量値が増大することを示している。一方、図11に示す表中のFxの行のC2に「-」が示されているが、これは、上述したように+Fxの力が作用した場合には第2容量素子C2の静電容量値が減少することを示している。簡略化のため、図11では、静電容量値の変化を単に符号で表している。 FIG. 11 shows changes in the capacitance values of the capacitive elements C1 and C2 with respect to the force Fx in the X-axis direction, the force Fy in the Y-axis direction, and the force Fz in the Z-axis direction. A case where the capacitance value decreases is shown as "- (minus)", and a case where the capacitance value increases is shown as "+ (plus)". For example, "+" is shown in C1 in the Fx row in the table shown in FIG. It shows that the value increases. On the other hand, "-" is shown in C2 in the Fx row in the table shown in FIG. It shows that the value decreases. For the sake of simplicity, in FIG. 11, changes in capacitance values are simply represented by symbols.

図11に示す表から、受力体20と固定体25とが第1起歪体30Aだけで接続されている力覚センサ10において、受力体20に作用した力Fx、Fy、Fzは、以下の式で算出することができる。なお、以下の式では、便宜上、力またはモーメントと静電容量値の変化量とを「=」で結んでいる。しかしながら、力またはモーメントと、静電容量値とは互いに異なる物理量であるため、実際には、静電容量値の変化量を変換することにより、力が算出される。以下の式中のC1、C2は、各容量素子における静電容量値の変化量を示す。

Figure 0007432976000002
Figure 0007432976000003
Figure 0007432976000004
From the table shown in FIG. 11, in the force sensor 10 in which the force receiving body 20 and the fixed body 25 are connected only by the first strain body 30A, the forces Fx, Fy, and Fz acting on the force receiving body 20 are as follows. It can be calculated using the following formula. In addition, in the following formula, for convenience, force or moment and the amount of change in capacitance value are connected with "=". However, since the force or moment and the capacitance value are mutually different physical quantities, the force is actually calculated by converting the amount of change in the capacitance value. C1 and C2 in the following formula indicate the amount of change in capacitance value in each capacitive element.
Figure 0007432976000002
Figure 0007432976000003
Figure 0007432976000004

図11に示すように、受力体20と固定体25とが第1起歪体30Aだけで接続されている力覚センサ10においては、X軸方向の力Fxは、第1容量素子C1の静電容量値と第2容量素子C2の静電容量値との差で検出することができる。すなわち、上述の式(1)に示されているように、第1容量素子C1の静電容量値の変化量と第2容量素子C2の静電容量値の変化量との差分によって力Fxの出力値を算出することができる。第1容量素子C1の静電容量値および第2容量素子C2の静電容量値のそれぞれに、ノイズまたは周囲温度等の外乱による影響が含まれていたとしても、その影響は、上述の式(1)の差分によって相殺することができる。このため、力Fxの出力値が、外乱の影響を受けることを防止でき、力覚センサ10の高性能化を図ることができる。 As shown in FIG. 11, in the force sensor 10 in which the force receiving body 20 and the fixed body 25 are connected only by the first strain body 30A, the force Fx in the X-axis direction is It can be detected by the difference between the capacitance value and the capacitance value of the second capacitive element C2. That is, as shown in the above equation (1), the force Fx is determined by the difference between the amount of change in the capacitance value of the first capacitive element C1 and the amount of change in the capacitance value of the second capacitive element C2. Output values can be calculated. Even if the capacitance value of the first capacitive element C1 and the capacitance value of the second capacitive element C2 include the influence of disturbances such as noise or ambient temperature, the influence is calculated by the above equation ( It can be canceled out by the difference in 1). Therefore, the output value of the force Fx can be prevented from being influenced by disturbances, and the performance of the force sensor 10 can be improved.

なお、上述の式(2)および式(3)に示されているように、FyとFzでは、静電容量の変化量は共に減少し、数式が同じである。このことにより、検出された力がFyおよびFzのいずれであるかを判別することが困難になる。このため、1つの第1起歪体30Aだけを用いた力覚センサ10は、力Fyおよび力Fzのいずれか一方と、力Fxが作用する場合に用いることができる。この場合の力覚センサ10は、2軸成分を検出可能な力覚センサである。 Note that, as shown in the above equations (2) and (3), the amount of change in capacitance decreases for both Fy and Fz, and the formulas are the same. This makes it difficult to determine whether the detected force is Fy or Fz. Therefore, the force sensor 10 using only one first strain body 30A can be used when either one of the force Fy and the force Fz and the force Fx act. The force sensor 10 in this case is a force sensor capable of detecting two-axis components.

次に、図7に示す力覚センサ10において、X軸方向の力Fx、Y軸方向の力Fy、Z軸方向の力Fz、X軸周りのモーメントMx、Y軸周りのモーメントMy、Z軸周りのモーメントMzが作用した場合の各容量素子C1~C8の静電容量値の変化について図12を参照して説明する。図12は、図7の力覚センサにおける各容量素子の静電容量値の変化を示す表である。 Next, in the force sensor 10 shown in FIG. 7, force Fx in the X-axis direction, force Fy in the Y-axis direction, force Fz in the Z-axis direction, moment Mx around the X-axis, moment My around the Y-axis, and moment My around the Z-axis. A change in the capacitance value of each capacitive element C1 to C8 when a surrounding moment Mz acts will be explained with reference to FIG. 12. FIG. 12 is a table showing changes in the capacitance value of each capacitive element in the force sensor of FIG.

(+Fxが作用した場合)
まず、図7に示す受力体20にX軸方向正側に力Fxが作用した場合について説明する。
(When +Fx works)
First, a case will be described in which a force Fx is applied to the force receiving body 20 shown in FIG. 7 on the positive side in the X-axis direction.

この場合、第1起歪体30Aは、図8に示す第1起歪体30Aと同様に弾性変形し、第1容量素子C1の静電容量値が増大するとともに第2容量素子C2の静電容量値が減少する。この場合、第1変位電極基板Ed1の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第1容量素子C1の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。同様に、第2容量素子C2の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。 In this case, the first flexural body 30A is elastically deformed in the same way as the first flexural body 30A shown in FIG. Capacitance value decreases. In this case, since the distance in the X-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL is relatively small, the amount of increase in the capacitance value of the first capacitive element C1 is Becomes relatively small. Similarly, the amount of decrease in the capacitance value of the second capacitive element C2 becomes relatively small.

第2起歪体30Bは、図9に示す第1起歪体30Aとは反対方向に弾性変形し、第3容量素子C3の静電容量値が増大するとともに第4容量素子C4の静電容量値が増大する。より具体的には、第2起歪体30Bの第2接続構造部32は、Y軸方向正側に向かって見たときに時計回りに回動して傾斜する。この場合、概略的には、第2起歪体30Bの第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に第2接続構造部32が回動する。第3変位電極基板Ed3の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL2に相当)が比較的大きいことから、第3変位電極基板Ed3が第3固定電極基板Ef3に近づく方向への変位量が比較的大きい。このため、受力体20にX軸方向正側に力Fxが作用した場合に、第3容量素子C3の静電容量値の増大量が比較的大きくなる。このため、図12に示す表中のFxの行のC3は、「++」としている。第4容量素子C4の静電容量値の増大量も同様に比較的大きいため、図12に示す表中のFxの行のC4は、「++」としている。 The second strain body 30B is elastically deformed in the opposite direction to the first strain body 30A shown in FIG. The value increases. More specifically, the second connection structure portion 32 of the second strain body 30B rotates clockwise and tilts when viewed toward the positive side in the Y-axis direction. In this case, roughly speaking, the second connection structure 32 rotates around the connection point between the third connection structure 33 of the second strain body 30B and the fixed body 25. Since the distance in the X-axis direction (corresponding to L2 in FIG. 6) between the center of the third displacement electrode substrate Ed3 and the central axis CL is relatively large, the third displacement electrode substrate Ed3 moves in a direction closer to the third fixed electrode substrate Ef3. The amount of displacement is relatively large. Therefore, when the force Fx acts on the force receiving body 20 in the positive direction of the X-axis, the amount of increase in the capacitance value of the third capacitive element C3 becomes relatively large. Therefore, C3 in the Fx row in the table shown in FIG. 12 is set to "++". Since the amount of increase in the capacitance value of the fourth capacitive element C4 is also relatively large, C4 in the Fx row in the table shown in FIG. 12 is set to "++".

第3起歪体30Cは、図8に示す第1起歪体30Aとは反対方向に弾性変形し、第5容量素子C5の静電容量値が減少するとともに第6容量素子C6の静電容量値が増大する。この場合、第5変位電極基板Ed5の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第5容量素子C5の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第6容量素子C6の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。 The third strain body 30C is elastically deformed in the opposite direction to the first strain body 30A shown in FIG. The value increases. In this case, since the distance in the X-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the fifth capacitive element C5 is Becomes relatively small. Similarly, the amount of increase in the capacitance value of the sixth capacitive element C6 becomes relatively small.

第4起歪体30Dは、図9に示す第1起歪体30Aと同様に弾性変形し、第7容量素子C7の静電容量値が減少するとともに第8容量素子C8の静電容量値が減少する。より具体的には、第4起歪体30Dの第2接続構造部32は、Y軸方向正側に向かって見たときに時計回りに回動して傾斜する。この場合、概略的には、第4起歪体30Dの第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に第2接続構造部32が回動する。第7変位電極基板Ed7の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL2に相当)が比較的大きいことから、第7変位電極基板Ed7が第7固定電極基板Ef7から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、受力体20にX軸方向正側に力Fxが作用した場合に、第7容量素子C7の静電容量値の減少量が比較的大きくなる。このため、図12に示す表中のFxの行のC7は、「--」としている。第8容量素子C8の静電容量値の減少量も同様に比較的大きいため、図12に示す表中のFxの行のC8は、「--」としている。 The fourth strain body 30D is elastically deformed in the same way as the first strain body 30A shown in FIG. Decrease. More specifically, the second connection structure portion 32 of the fourth strain body 30D rotates clockwise and tilts when viewed toward the positive side in the Y-axis direction. In this case, roughly speaking, the second connection structure 32 rotates around the connection point between the third connection structure 33 of the fourth strain body 30D and the fixed body 25. Since the distance in the X-axis direction (corresponding to L2 in FIG. 6) between the center of the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the central axis CL is relatively large, the seventh displacement electrode substrate Ed7 moves away from the seventh fixed electrode substrate Ef7. The amount of displacement is relatively large. Therefore, when the force Fx acts on the force receiving body 20 in the positive direction of the X-axis, the amount of decrease in the capacitance value of the seventh capacitive element C7 becomes relatively large. Therefore, C7 in the Fx row in the table shown in FIG. 12 is set to "--". Since the amount of decrease in the capacitance value of the eighth capacitive element C8 is also relatively large, C8 in the Fx row in the table shown in FIG. 12 is set as "--".

(+Fyが作用した場合)
次に、受力体20にY軸方向正側に力Fyが作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図12の表中の符号が定められる。
(When +Fy acts)
Next, a case where force Fy acts on the force receiving body 20 on the positive side in the Y-axis direction will be described. Also in the following description, the symbols in the table of FIG. 12 are determined according to the change in capacitance value as described above.

第1起歪体30Aは、図9に示す第1起歪体30Aと同様に弾性変形し、第1容量素子C1の静電容量値が減少するとともに第2容量素子C2の静電容量値が減少する。より具体的には、第1起歪体30Aの第2接続構造部32は、X軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動して傾斜する。この場合、概略的には、第1起歪体30Aの第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に第2接続構造部32が回動する。第1変位電極基板Ed1の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL2に相当)が比較的大きいことから、第1変位電極基板Ed1が第1固定電極基板Ef1から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、受力体20にY軸方向正側に力Fyが作用した場合に、第1容量素子C1の静電容量値の減少量が比較的大きくなる。このため、図12に示す表中のFyの行のC1は、「--」としている。第2容量素子C2の静電容量値の減少量も同様に比較的大きいため、図12に示す表中のFyの行のC2は、「--」としている。 The first flexural body 30A is elastically deformed in the same way as the first flexural body 30A shown in FIG. Decrease. More specifically, the second connection structure portion 32 of the first strain body 30A rotates counterclockwise and tilts when viewed toward the positive side in the X-axis direction. In this case, roughly speaking, the second connection structure 32 rotates around the connection point between the third connection structure 33 of the first strain body 30A and the fixed body 25. Since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L2 in FIG. 6) between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL is relatively large, the first displacement electrode substrate Ed1 moves away from the first fixed electrode substrate Ef1. The amount of displacement is relatively large. Therefore, when the force Fy acts on the force receiving body 20 in the positive direction of the Y-axis, the amount of decrease in the capacitance value of the first capacitive element C1 becomes relatively large. Therefore, C1 in the Fy row in the table shown in FIG. 12 is set to "--". Since the amount of decrease in the capacitance value of the second capacitive element C2 is also relatively large, C2 in the Fy row in the table shown in FIG. 12 is set as "--".

第2起歪体30Bは、図8に示す第1起歪体30Aと同様に弾性変形し、第3容量素子C3の静電容量値が増大するとともに第4容量素子C4の静電容量値が減少する。この場合、第3変位電極基板Ed3の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第3容量素子C3の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。同様に、第4容量素子C4の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。 The second strain body 30B is elastically deformed in the same way as the first strain body 30A shown in FIG. Decrease. In this case, since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the third displacement electrode substrate Ed3 and the central axis CL is relatively small, the amount of increase in the capacitance value of the third capacitive element C3 is Becomes relatively small. Similarly, the amount of decrease in the capacitance value of the fourth capacitive element C4 becomes relatively small.

第3起歪体30Cは、図9に示す第1起歪体30Aとは反対方向に弾性変形し、第5容量素子C5の静電容量値が増大するとともに第6容量素子C6の静電容量値が増大する。より具体的には、第3起歪体30Cの第2接続構造部32は、X軸方向正側に向かって見たときに反時計回りに回動して傾斜する。この場合、概略的には、第3起歪体30Cの第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に第2接続構造部32が回動する。第5変位電極基板Ed5の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL2に相当)が比較的大きいことから、第5変位電極基板Ed5が第5固定電極基板Ef5に近づく方向への変位量が比較的大きい。このため、受力体20にY軸方向正側に力Fyが作用した場合に、第5容量素子C5の静電容量値の増大量が比較的大きくなる。このため、図12に示す表中のFyの行のC5は、「++」としている。第6容量素子C6の静電容量値の増大量も同様に比較的大きいため、図12に示す表中のFyの行のC6は、「++」としている。 The third flexural body 30C is elastically deformed in the opposite direction to the first flexural body 30A shown in FIG. The value increases. More specifically, the second connection structure portion 32 of the third strain body 30C rotates counterclockwise and tilts when viewed toward the positive side in the X-axis direction. In this case, roughly, the second connection structure 32 rotates around the connection point between the third connection structure 33 of the third strain body 30C and the fixed body 25. Since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L2 in FIG. 6) between the center of the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the central axis CL is relatively large, the fifth displacement electrode substrate Ed5 approaches the fifth fixed electrode substrate Ef5. The amount of displacement is relatively large. Therefore, when the force Fy acts on the force receiving body 20 in the positive direction of the Y-axis, the amount of increase in the capacitance value of the fifth capacitive element C5 becomes relatively large. Therefore, C5 in the Fy row in the table shown in FIG. 12 is set to "++". Since the amount of increase in the capacitance value of the sixth capacitive element C6 is also relatively large, C6 in the Fy row in the table shown in FIG. 12 is set as "++".

第4起歪体30Dは、図8に示す第1起歪体30Aとは反対方向に弾性変形し、第7容量素子C7の静電容量値が減少するとともに第8容量素子C8の静電容量値が増大する。この場合、第7変位電極基板Ed7の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第7容量素子C7の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第8容量素子C8の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。 The fourth strain body 30D is elastically deformed in the opposite direction to the first strain body 30A shown in FIG. The value increases. In this case, since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the seventh capacitive element C7 is Becomes relatively small. Similarly, the amount of increase in the capacitance value of the eighth capacitive element C8 becomes relatively small.

(+Fzが作用した場合)
次に、受力体20にZ軸方向正側に力Fzが作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図12の表中の符号が定められる。
(When +Fz acts)
Next, a case will be described in which a force Fz is applied to the force receiving body 20 on the positive side in the Z-axis direction. Also in the following description, the symbols in the table of FIG. 12 are determined according to the change in capacitance value as described above.

この場合、第1起歪体30Aは、図10Aに示す第1起歪体30Aと同様に弾性変形し、第1容量素子C1の静電容量値が減少するとともに第2容量素子C2の静電容量値が減少する。より具体的には、第1起歪体30Aの第22接続部38が傾斜する。第1変位電極基板Ed1の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL2に相当)が比較的大きいことから、第1変位電極基板Ed1が第1固定電極基板Ef1から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、図12に示す表中のFzの行のC1は、「--」としている。同様に、第2容量素子C2~第8容量素子C8もそれぞれ、比較的大きく減少する。 In this case, the first flexural body 30A is elastically deformed in the same manner as the first flexural body 30A shown in FIG. Capacitance value decreases. More specifically, the 22nd connection portion 38 of the first strain body 30A is inclined. Since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L2 in FIG. 6) between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL is relatively large, the first displacement electrode substrate Ed1 moves away from the first fixed electrode substrate Ef1. The amount of displacement is relatively large. Therefore, C1 in the Fz row in the table shown in FIG. 12 is set to "--". Similarly, each of the second to eighth capacitive elements C2 to C8 also decreases relatively greatly.

(+Mxが作用した場合)
次に、受力体20にX軸周り、すなわちX軸方向正側に向かって時計回りのモーメントMx(図7参照)が作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図12の表中の符号が定められる。
(When +Mx acts)
Next, a case will be described in which a clockwise moment Mx (see FIG. 7) acts on the force receiving body 20 around the X-axis, that is, toward the positive side in the X-axis direction. Also in the following description, the symbols in the table of FIG. 12 are determined according to the change in capacitance value as described above.

この場合、第1起歪体30Aは、図10Aに示すようにZ軸方向正側を向く力Fzが作用した第1起歪体30Aと同様に弾性変形し、第1容量素子C1の静電容量値が減少するとともに第2容量素子C2の静電容量値が減少する。上述したように、第1変位電極基板Ed1の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL2に相当)が比較的大きいことから、第1変位電極基板Ed1が第1固定電極基板Ef1から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、第1容量素子C1の静電容量値の減少量は比較的大きくなる。また、第1変位電極基板Ed1の中心と受力体20の中心OとのY軸方向距離(図3のL3に相当)が、第3変位電極基板Ed3の中心と受力体20の中心OとのY軸方向距離(図6のL1に相当)よりも大きいため、第1容量素子C1の静電容量値の減少量は更に大きくなる。第2容量素子C2も同様に静電容量値の減少量が比較的大きくなる。 In this case, the first strain body 30A is elastically deformed in the same manner as the first strain body 30A on which the force Fz directed toward the positive side in the Z-axis direction acts, as shown in FIG. 10A, and the electrostatic charge of the first capacitive element C1 is As the capacitance value decreases, the capacitance value of the second capacitive element C2 also decreases. As described above, since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L2 in FIG. 6) between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL is relatively large, the first displacement electrode substrate Ed1 is the first fixed electrode substrate. The amount of displacement in the direction away from Ef1 is relatively large. Therefore, the amount of decrease in the capacitance value of the first capacitive element C1 becomes relatively large. Further, the distance in the Y-axis direction (corresponding to L3 in FIG. 3) between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the center O of the force receiving body 20 is the same as the distance between the center of the third displacement electrode substrate Ed3 and the center O of the force receiving body 20. Since this distance is larger than the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6), the amount of decrease in the capacitance value of the first capacitive element C1 becomes even larger. Similarly, the amount of decrease in capacitance value of the second capacitive element C2 becomes relatively large.

第2起歪体30Bは、X軸方向正側に向かって見たときに、第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33が時計回りに回動する。この場合、概略的には、第2起歪体30Bの第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に第2接続構造部32が回動する。このため、第3変位電極基板Ed3は、第3固定電極基板Ef3から遠ざかり、第3変位電極基板Ed3と第3固定電極基板Ef3との電極間距離が増大する。このため、第3容量素子C3の静電容量値が減少する。第3変位電極基板Ed3の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第3容量素子C3の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。一方、第4変位電極基板Ed4は、第4固定電極基板Ef4に近づき、第4変位電極基板Ed4と第4固定電極基板Ef4との電極間距離が減少する。このため、第4容量素子C4の静電容量値が増大する。第4変位電極基板Ed4の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第4容量素子C4の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。 In the second strain body 30B, when viewed toward the positive side in the X-axis direction, the first connection structure section 31, the second connection structure section 32, and the third connection structure section 33 rotate clockwise. In this case, roughly speaking, the second connection structure 32 rotates around the connection point between the third connection structure 33 of the second strain body 30B and the fixed body 25. Therefore, the third displacement electrode substrate Ed3 moves away from the third fixed electrode substrate Ef3, and the inter-electrode distance between the third displacement electrode substrate Ed3 and the third fixed electrode substrate Ef3 increases. Therefore, the capacitance value of the third capacitive element C3 decreases. Since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the third displacement electrode substrate Ed3 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the third capacitive element C3 is relatively small. Become. On the other hand, the fourth displacement electrode substrate Ed4 approaches the fourth fixed electrode substrate Ef4, and the inter-electrode distance between the fourth displacement electrode substrate Ed4 and the fourth fixed electrode substrate Ef4 decreases. Therefore, the capacitance value of the fourth capacitive element C4 increases. Since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the fourth displacement electrode substrate Ed4 and the central axis CL is relatively small, the amount of increase in the capacitance value of the fourth capacitive element C4 is relatively small. Become.

第3起歪体30Cは、図10Bに示すようにZ軸方向負側を向く力Fzが作用した第1起歪体30Aと同様に弾性変形し、第5容量素子C5の静電容量値が増大するとともに第6容量素子C6の静電容量値が増大する。上述したように、第5変位電極基板Ed5の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL2に相当)が比較的大きいことから、第5変位電極基板Ed5が第5固定電極基板Ef5に近づく方向への変位量が比較的大きい。このため、第5容量素子C5の静電容量値の増大量は比較的大きくなる。また、第5変位電極基板Ed5の中心と受力体20の中心OとのY軸方向距離(図3のL3に相当)が、第4変位電極基板Ed4の中心と受力体20の中心OとのY軸方向距離(図6のL1に相当)よりも大きいため、第5容量素子C5の静電容量値の増大量は更に大きくなる。第6容量素子C6も同様に静電容量値の増大量が比較的大きくなる。 As shown in FIG. 10B, the third strain body 30C is elastically deformed in the same manner as the first strain body 30A to which the force Fz directed toward the negative side in the Z-axis direction is applied, and the capacitance value of the fifth capacitive element C5 is As the capacitance increases, the capacitance value of the sixth capacitive element C6 also increases. As described above, since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L2 in FIG. 6) between the center of the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the central axis CL is relatively large, the fifth displacement electrode substrate Ed5 is the fifth fixed electrode substrate. The amount of displacement in the direction approaching Ef5 is relatively large. Therefore, the amount of increase in the capacitance value of the fifth capacitive element C5 becomes relatively large. Further, the distance in the Y-axis direction (corresponding to L3 in FIG. 3) between the center of the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the center O of the force receiving body 20 is the same as the distance between the center of the fourth displacement electrode substrate Ed4 and the center O of the force receiving body 20. Since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) is larger than that of the fifth capacitive element C5, the amount of increase in the capacitance value of the fifth capacitive element C5 becomes even larger. Similarly, the amount of increase in the capacitance value of the sixth capacitive element C6 is relatively large.

第4起歪体30Dは、X軸方向正側に向かって見たときに、第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33が時計回りに回動する。この場合、概略的には、第4起歪体30Dの第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に第2接続構造部32が回動する。このため、第7変位電極基板Ed7は、第7固定電極基板Ef7に近づき、第7変位電極基板Ed7と第7固定電極基板Ef7との電極間距離が減少する。このため、第7容量素子C7の静電容量値が増大する。第7変位電極基板Ed7の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第7容量素子C7の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。一方、第8変位電極基板Ed8は、第8固定電極基板Ef8から遠ざかり、第8変位電極基板Ed8と第8固定電極基板Ef8との電極間距離が増大する。このため、第8容量素子C8の静電容量値が減少する。第8変位電極基板Ed8の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第8容量素子C8の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。 In the fourth strain body 30D, when viewed toward the positive side in the X-axis direction, the first connection structure section 31, the second connection structure section 32, and the third connection structure section 33 rotate clockwise. In this case, roughly speaking, the second connection structure 32 rotates around the connection point between the third connection structure 33 of the fourth strain body 30D and the fixed body 25. Therefore, the seventh displacement electrode substrate Ed7 approaches the seventh fixed electrode substrate Ef7, and the inter-electrode distance between the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the seventh fixed electrode substrate Ef7 decreases. Therefore, the capacitance value of the seventh capacitive element C7 increases. Since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the central axis CL is relatively small, the amount of increase in the capacitance value of the seventh capacitive element C7 is relatively small. Become. On the other hand, the eighth displacement electrode substrate Ed8 moves away from the eighth fixed electrode substrate Ef8, and the inter-electrode distance between the eighth displacement electrode substrate Ed8 and the eighth fixed electrode substrate Ef8 increases. Therefore, the capacitance value of the eighth capacitive element C8 decreases. Since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the eighth displacement electrode substrate Ed8 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the eighth capacitive element C8 is relatively small. Become.

(+Myが作用した場合)
次に、受力体20にY軸周り、すなわちY軸方向正側に向かって時計回りのモーメントMy(図7参照)が作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図12の表中の符号が定められる。
(When +My acts)
Next, a case will be described in which a clockwise moment My (see FIG. 7) acts on the force receiving body 20 around the Y-axis, that is, toward the positive side in the Y-axis direction. Also in the following description, the symbols in the table of FIG. 12 are determined according to the change in capacitance value as described above.

この場合、第1起歪体30Aは、Y軸方向正側に向かって見たときに、第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33が時計回りに回動する。この場合、概略的には、第1起歪体30Aの第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に第2接続構造部32が回動する。このため、第1変位電極基板Ed1は、第1固定電極基板Ef1に近づき、第1変位電極基板Ed1と第1固定電極基板Ef1との電極間距離が減少する。このため、第1容量素子C1の静電容量値が増大する。第1変位電極基板Ed1の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第1容量素子C1の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。一方、第2変位電極基板Ed2は、第2固定電極基板Ef2から遠ざかり、第2変位電極基板Ed2と第2固定電極基板Ef2との電極間距離が増大する。このため、第2容量素子C2の静電容量値が減少する。第2変位電極基板Ed2の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第2容量素子C2の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。 In this case, when the first strain body 30A is viewed toward the positive side in the Y-axis direction, the first connection structure portion 31, the second connection structure portion 32, and the third connection structure portion 33 rotate clockwise. do. In this case, roughly speaking, the second connection structure 32 rotates around the connection point between the third connection structure 33 of the first strain body 30A and the fixed body 25. Therefore, the first displacement electrode substrate Ed1 approaches the first fixed electrode substrate Ef1, and the inter-electrode distance between the first displacement electrode substrate Ed1 and the first fixed electrode substrate Ef1 decreases. Therefore, the capacitance value of the first capacitive element C1 increases. Since the distance in the X-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL is relatively small, the amount of increase in the capacitance value of the first capacitive element C1 is relatively small. Become. On the other hand, the second displacement electrode substrate Ed2 moves away from the second fixed electrode substrate Ef2, and the inter-electrode distance between the second displacement electrode substrate Ed2 and the second fixed electrode substrate Ef2 increases. Therefore, the capacitance value of the second capacitive element C2 decreases. Since the distance in the X-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the second displacement electrode substrate Ed2 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the second capacitive element C2 is relatively small. Become.

第2起歪体30Bは、図10Aに示すようにZ軸方向正側を向く力Fzが作用した第1起歪体30Aと同様に弾性変形し、第3容量素子C3の静電容量値が減少するとともに第4容量素子C4の静電容量値が減少する。上述したように、第3変位電極基板Ed3の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL2に相当)が比較的大きいことから、第3変位電極基板Ed3が第3固定電極基板Ef3から遠ざかる方向への変位量が比較的大きい。このため、第3容量素子C3の静電容量値の減少量は比較的大きくなる。また、第3変位電極基板Ed3の中心と受力体20の中心OとのX軸方向距離(図3のL3に相当)が第2変位電極基板Ed2の中心と受力体20の中心OとのX軸方向距離(図6のL1に相当)よりも大きいため、第3容量素子C3の静電容量値の減少量は更に大きくなる。第4容量素子C4も同様に静電容量値の減少量が比較的大きくなる。 As shown in FIG. 10A, the second strain body 30B is elastically deformed in the same manner as the first strain body 30A to which the force Fz directed toward the positive side in the Z-axis direction is applied, and the capacitance value of the third capacitive element C3 is Along with this decrease, the capacitance value of the fourth capacitive element C4 also decreases. As described above, since the distance in the X-axis direction (corresponding to L2 in FIG. 6) between the center of the third displacement electrode substrate Ed3 and the central axis CL is relatively large, the third displacement electrode substrate Ed3 is the third fixed electrode substrate. The amount of displacement in the direction away from Ef3 is relatively large. Therefore, the amount of decrease in the capacitance value of the third capacitive element C3 becomes relatively large. Furthermore, the distance in the X-axis direction (corresponding to L3 in FIG. 3) between the center of the third displacement electrode substrate Ed3 and the center O of the force receiving body 20 is the same as the distance between the center of the second displacement electrode substrate Ed2 and the center O of the force receiving body 20. (corresponding to L1 in FIG. 6), the amount of decrease in the capacitance value of the third capacitive element C3 becomes even larger. Similarly, the amount of decrease in the capacitance value of the fourth capacitive element C4 becomes relatively large.

第3起歪体30Cは、Y軸方向正側に向かって見たときに、第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33が時計回りに回動する。この場合、概略的には、第3起歪体30Cの第3接続構造部33と固定体25との接続点を中心に第2接続構造部32が回動する。このため、第5変位電極基板Ed5は、第5固定電極基板Ef5から遠ざかり、第5変位電極基板Ed5と第6固定電極基板Ef6との電極間距離が増大する。このため、第5容量素子C5の静電容量値が減少する。第5変位電極基板Ed5の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第5容量素子C5の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。一方、第6変位電極基板Ed6は、第6固定電極基板Ef6に近づき、第6変位電極基板Ed6と第6固定電極基板Ef6との電極間距離が減少する。このため、第6容量素子C6の静電容量値が増大する。第6変位電極基板Ed6の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第6容量素子C6の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。 In the third strain body 30C, when viewed toward the positive side in the Y-axis direction, the first connection structure section 31, the second connection structure section 32, and the third connection structure section 33 rotate clockwise. In this case, roughly, the second connection structure 32 rotates around the connection point between the third connection structure 33 of the third strain body 30C and the fixed body 25. Therefore, the fifth displacement electrode substrate Ed5 moves away from the fifth fixed electrode substrate Ef5, and the inter-electrode distance between the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the sixth fixed electrode substrate Ef6 increases. Therefore, the capacitance value of the fifth capacitive element C5 decreases. Since the distance in the X-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the fifth capacitive element C5 is relatively small. Become. On the other hand, the sixth displacement electrode substrate Ed6 approaches the sixth fixed electrode substrate Ef6, and the inter-electrode distance between the sixth displacement electrode substrate Ed6 and the sixth fixed electrode substrate Ef6 decreases. Therefore, the capacitance value of the sixth capacitive element C6 increases. Since the distance in the X-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the sixth displacement electrode substrate Ed6 and the central axis CL is relatively small, the amount of increase in the capacitance value of the sixth capacitive element C6 is relatively small. Become.

第4起歪体30Dは、図10Bに示すようにZ軸方向負側を向く力Fzが作用した第1起歪体30Aと同様に弾性変形し、第7容量素子C7の静電容量値が増大するとともに第8容量素子C8の静電容量値が増大する。上述したように、第7変位電極基板Ed7の中心と第3接続構造部33とのX軸方向距離(図6のL2に相当)が比較的大きいことから、第7変位電極基板Ed7が第7固定電極基板Ef7に近づく方向への変位量が比較的大きい。このため、第7容量素子C7の静電容量値の増大量は比較的大きくなる。また、第7変位電極基板Ed7の中心と受力体20の中心OとのX軸方向距離(図3のL3に相当)が第6変位電極基板Ed6の中心と受力体20の中心OとのX軸方向距離(図6のL1に相当)よりも大きいため、第7容量素子C7の静電容量値の増大量は更に大きくなる。第8容量素子C8も同様に静電容量値の増大量が比較的大きくなる。 As shown in FIG. 10B, the fourth strain body 30D is elastically deformed in the same manner as the first strain body 30A to which the force Fz directed toward the negative side in the Z-axis direction is applied, and the capacitance value of the seventh capacitive element C7 is As the capacitance increases, the capacitance value of the eighth capacitive element C8 also increases. As described above, since the distance in the X-axis direction (corresponding to L2 in FIG. 6) between the center of the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the third connection structure portion 33 is relatively large, the seventh displacement electrode substrate Ed7 The amount of displacement in the direction approaching the fixed electrode substrate Ef7 is relatively large. Therefore, the amount of increase in the capacitance value of the seventh capacitive element C7 becomes relatively large. Also, the distance in the X-axis direction between the center of the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the center O of the force receiving body 20 (corresponding to L3 in FIG. 3) is the same as the distance between the center of the sixth displacement electrode substrate Ed6 and the center O of the force receiving body 20. (corresponding to L1 in FIG. 6), the amount of increase in the capacitance value of the seventh capacitive element C7 becomes even larger. Similarly, the amount of increase in the capacitance value of the eighth capacitive element C8 becomes relatively large.

(+Mzが作用した場合)
次に、受力体20に、Z軸周り、すなわちZ軸方向正側に向かって時計回りのモーメントMz(図7参照)が作用した場合について説明する。以下の説明においても、静電容量値の変化に応じて、上述したように図12の表中の符号が定められる。
(When +Mz acts)
Next, a case will be described in which a clockwise moment Mz (see FIG. 7) is applied to the force receiving body 20 around the Z-axis, that is, toward the positive side in the Z-axis direction. Also in the following description, the symbols in the table of FIG. 12 are determined according to the change in capacitance value as described above.

この場合、第1起歪体30Aは、図8に示す第1起歪体30Aとは反対方向に弾性変形し、第1容量素子C1の静電容量値が減少するとともに第2容量素子C2の静電容量値が増大する。この場合、第1変位電極基板Ed1の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第1容量素子C1の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第2容量素子C2の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。 In this case, the first flexural body 30A is elastically deformed in the opposite direction to the first flexural body 30A shown in FIG. The capacitance value increases. In this case, since the distance in the X-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the first displacement electrode substrate Ed1 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the first capacitive element C1 is Becomes relatively small. Similarly, the amount of increase in the capacitance value of the second capacitive element C2 becomes relatively small.

第2起歪体30Bは、図8に示す第1起歪体30Aとは反対方向に弾性変形し、第3容量素子C3の静電容量値が減少するとともに第4容量素子C4の静電容量値が増大する。この場合、第3変位電極基板Ed3の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第3容量素子C3の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第4容量素子C4の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。 The second strain body 30B is elastically deformed in the opposite direction to the first strain body 30A shown in FIG. The value increases. In this case, since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the third displacement electrode substrate Ed3 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the third capacitive element C3 is Becomes relatively small. Similarly, the amount of increase in the capacitance value of the fourth capacitive element C4 becomes relatively small.

第3起歪体30Cは、図8に示す第1起歪体30Aとは反対方向に弾性変形し、第5容量素子C5の静電容量値が減少するとともに第6容量素子C6の静電容量値が増大する。この場合、第5変位電極基板Ed5の中心と中心軸線CLとのX軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第5容量素子C5の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第6容量素子C6の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。 The third strain body 30C is elastically deformed in the opposite direction to the first strain body 30A shown in FIG. The value increases. In this case, since the distance in the X-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the fifth capacitive element C5 is Becomes relatively small. Similarly, the amount of increase in the capacitance value of the sixth capacitive element C6 becomes relatively small.

第4起歪体30Dは、図8に示す第1起歪体30Aとは反対方向に弾性変形し、第7容量素子C7の静電容量値が減少するとともに第8容量素子C8の静電容量値が増大する。この場合、第7変位電極基板Ed7の中心と中心軸線CLとのY軸方向距離(図6のL1に相当)が比較的小さいことから、第7容量素子C7の静電容量値の減少量は比較的小さくなる。同様に、第8容量素子C8の静電容量値の増大量は比較的小さくなる。 The fourth strain body 30D is elastically deformed in the opposite direction to the first strain body 30A shown in FIG. The value increases. In this case, since the distance in the Y-axis direction (corresponding to L1 in FIG. 6) between the center of the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the central axis CL is relatively small, the amount of decrease in the capacitance value of the seventh capacitive element C7 is Becomes relatively small. Similarly, the amount of increase in the capacitance value of the eighth capacitive element C8 becomes relatively small.

このようにして、各容量素子C1~C8の静電容量値の変化が検出されると、受力体20に作用した力またはモーメントの向きと大きさが検出される。そして、図12に示すように、各容量素子C1~C8の静電容量値が変化する。 In this way, when a change in the capacitance value of each capacitive element C1 to C8 is detected, the direction and magnitude of the force or moment acting on the force receiving body 20 is detected. Then, as shown in FIG. 12, the capacitance value of each capacitive element C1 to C8 changes.

図12に示す表から、受力体20に作用した力Fx、Fy、Fz、およびモーメントMx、My、Mzは、以下の式で算出することができる。これにより、力の6軸成分を検出することができる。なお、以下の式では、便宜上、力またはモーメントと静電容量値の変化量とを「=」で結んでいる。しかしながら、力またはモーメントと、静電容量値とは互いに異なる物理量であるため、実際には、静電容量値の変化量を変換することにより、力またはモーメントが算出される。以下の式中のC1~C8は、各容量素子における静電容量値の変化量を示す。

Figure 0007432976000005
Figure 0007432976000006
Figure 0007432976000007
Figure 0007432976000008
Figure 0007432976000009
Figure 0007432976000010
From the table shown in FIG. 12, the forces Fx, Fy, Fz and moments Mx, My, Mz acting on the force receiving body 20 can be calculated using the following formulas. Thereby, six axial components of force can be detected. In addition, in the following formula, for convenience, force or moment and the amount of change in capacitance value are connected with "=". However, since the force or moment and the capacitance value are different physical quantities, in reality, the force or moment is calculated by converting the amount of change in the capacitance value. C1 to C8 in the following formulas indicate the amount of change in capacitance value in each capacitive element.
Figure 0007432976000005
Figure 0007432976000006
Figure 0007432976000007
Figure 0007432976000008
Figure 0007432976000009
Figure 0007432976000010

上述したように、図7に示す力覚センサ10は、上述した式(4)~式(9)で示したように、力Fx、Fy、Fz、およびモーメントMx、My、Mzを検出することができるため、力の6軸成分を検出することが可能になっている。しかしながら、力覚センサ10が検出することが可能な力の軸成分は6つであることに限られることはなく、起歪体の個数や構造、形状に応じて、検出可能な軸成分は任意である。上述した式(4)~式(9)に含まれる係数a1~a24は、静電容量値の変化量(増大量または減少量)が比較的小さいことを示す係数である。係数a1~a24は、互いに異なり得る。 As described above, the force sensor 10 shown in FIG. This makes it possible to detect six-axis components of force. However, the number of axial components of force that can be detected by the force sensor 10 is not limited to six, and the number of axial components that can be detected is arbitrary depending on the number, structure, and shape of the strain body. It is. The coefficients a1 to a24 included in equations (4) to (9) above are coefficients indicating that the amount of change (increase or decrease) in the capacitance value is relatively small. Coefficients a1 to a24 may be different from each other.

上述した式(4)~式(9)に係数a1~a24が含まれていることにより、各軸成分に他軸感度が発生している。しかしながら、他軸感度が発生した場合であっても、他軸感度のマトリックスの逆行列を求め、この逆行列を力覚センサの出力(特性行列)に乗じることによって補正演算を行うことができる。この結果、他軸感度を低減することができ、他軸感度の発生を無視できる程度に他軸感度を低減することができる。 Since the coefficients a1 to a24 are included in the above-mentioned equations (4) to (9), other axis sensitivity occurs in each axis component. However, even when other-axis sensitivity occurs, correction calculation can be performed by finding the inverse matrix of the other-axis sensitivity matrix and multiplying the output (characteristic matrix) of the force sensor by this inverse matrix. As a result, the other axis sensitivity can be reduced, and the other axis sensitivity can be reduced to such an extent that the occurrence of the other axis sensitivity can be ignored.

このように本実施の形態によれば、Z軸方向で見たときに、各々の起歪体30A~30Dは、受力体20の中心Oに対する周方向において異なる位置に配置されている。Z軸方向で見たときに、受力体20の中心Oから外側に向かう方向に第2方向が沿うように、各々の起歪体30A~30Dが配置されている。このことにより、Z軸方向で見たときの力覚センサ10の外形寸法を小さくすることができ、力覚センサ10の小型化を図ることができる。例えば、受力体20および固定体25が円形状に形成されている場合には、受力体20および固定体25の直径を小さくすることができる。また、例えば、起歪体30A~30Dが、第2方向が受力体20の中心Oに対する半径方向に直交する方向(周方向に相当する方向)に沿うように配置されている場合には、受力体20および固定体25の直径が大きくなり得る。しかしながら、本実施の形態によれば、第2方向が受力体20の中心Oから外側に向かう方向に沿うように各々の起歪体30A~30Dが配置されているため、力覚センサ10の外形寸法を小さくすることができる。 As described above, according to the present embodiment, each of the strain-generating bodies 30A to 30D is arranged at different positions in the circumferential direction with respect to the center O of the force-receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction. When viewed in the Z-axis direction, each of the strain-generating bodies 30A to 30D is arranged such that the second direction extends outward from the center O of the force-receiving body 20. Thereby, the external dimensions of the force sensor 10 when viewed in the Z-axis direction can be reduced, and the size of the force sensor 10 can be reduced. For example, when the force receiving body 20 and the fixed body 25 are formed in a circular shape, the diameters of the force receiving body 20 and the fixed body 25 can be made small. Further, for example, when the strain bodies 30A to 30D are arranged such that the second direction is along a direction perpendicular to the radial direction with respect to the center O of the force receiving body 20 (a direction corresponding to the circumferential direction), The diameters of the force receiving body 20 and the fixed body 25 can be increased. However, according to the present embodiment, each of the strain bodies 30A to 30D is arranged such that the second direction extends outward from the center O of the force receiving body 20, so that the force sensor 10 External dimensions can be reduced.

また、本実施の形態によれば、検出素子70の第1起歪体30A用の変位電極基板が、X軸方向において第1起歪体30Aの中心軸線CLに対して一側に配置された第1変位電極基板Ed1と、中心軸線CLに対して他側に配置された第2変位電極基板Ed2と、を含んでいる。同様に、第2起歪体30B~第4起歪体30D用の変位電極基板は、第3変位電極基板Ed3~第8変位電極基板Ed8を含んでいる。このことにより、検出可能な軸成分数を増大させることができ、力覚センサ10の高性能化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, the displacement electrode substrate for the first strain body 30A of the detection element 70 is arranged on one side with respect to the central axis CL of the first strain body 30A in the X-axis direction. It includes a first displacement electrode substrate Ed1 and a second displacement electrode substrate Ed2 arranged on the other side with respect to the central axis CL. Similarly, the displacement electrode substrates for the second to fourth strain-generating bodies 30B to 30D include third to eighth displacement electrode substrates Ed3 to Ed8. As a result, the number of detectable axis components can be increased, and the performance of the force sensor 10 can be improved.

また、本実施の形態によれば、Z軸方向で見たときに、各々の起歪体30A~30Dの第2接続構造部32は、対応する第1接続構造部31よりも受力体20の中心Oに近い位置に配置されている。このことにより、各々の変位電極基板Ed1~Ed8を、受力体20の中心Oに近い位置に配置することができる。このため、受力体20の外側領域において、隣り合う2つの起歪体30A~30Dの間にスペースを確保することができ、このスペースに、過負荷時に力覚センサ10の破損を防止するためのストッパー(図示せず)などの機構を配置することができる。この結果、力覚センサ10の小型化を図ることができるとともに力覚センサ10の高性能化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, when viewed in the Z-axis direction, the second connection structure portion 32 of each strain body 30A to 30D is closer to the force receiving body 20 than the corresponding first connection structure portion 31. It is located close to the center O. Thereby, each of the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 can be arranged at a position close to the center O of the force receiving body 20. Therefore, in the outer region of the force receiving body 20, a space can be secured between the two adjacent strain generating bodies 30A to 30D, and a space can be provided in this space to prevent damage to the force sensor 10 in the event of overload. A mechanism such as a stopper (not shown) may be provided. As a result, the force sensor 10 can be made smaller and the performance of the force sensor 10 can be improved.

また、本実施の形態によれば、Z軸方向で見たときに、各々の起歪体30A~30Dの第2方向は、受力体20の中心Oに対して放射状に配置されている。このことにより、検出素子70の各々の変位電極基板Ed1~Ed8を、受力体20の中心Oに対する周方向において均等に配置することができる。このため、各軸成分の力またはモーメントの検出精度を向上させることができ、力覚センサ10の高性能化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, when viewed in the Z-axis direction, the second direction of each strain body 30A to 30D is arranged radially with respect to the center O of the force receiving body 20. As a result, each of the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 of the detection element 70 can be arranged evenly in the circumferential direction with respect to the center O of the force receiving body 20. Therefore, the detection accuracy of the force or moment of each axis component can be improved, and the performance of the force sensor 10 can be improved.

また、本実施の形態によれば、受力体20と固定体25が、4つの起歪体30A~30Dにより接続されている。このことにより、Z軸方向で見たときに、4つの起歪体30A~30Dを、X軸方向およびY軸方向に沿うように配置することができる。このため、各軸成分の力またはモーメントの検出精度を向上させることができ、力覚センサ10の高性能化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, the force receiving body 20 and the fixed body 25 are connected by four strain bodies 30A to 30D. Thereby, when viewed in the Z-axis direction, the four strain bodies 30A to 30D can be arranged along the X-axis direction and the Y-axis direction. Therefore, the detection accuracy of the force or moment of each axis component can be improved, and the performance of the force sensor 10 can be improved.

また、本実施の形態によれば、各々の変位電極基板Ed1~Ed8は、受力体20から固定体25に向かって延びる第21接続部37の固定体25に対向する面に接続されている。このことにより、各々の変位電極基板Ed1~Ed8を、対応する固定電極基板Ef1~Ef8に容易に対向させることができる。 Further, according to the present embodiment, each of the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 is connected to the surface facing the fixed body 25 of the 21st connection portion 37 extending from the force receiving body 20 toward the fixed body 25. . This allows each of the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 to be easily opposed to the corresponding fixed electrode substrates Ef1 to Ef8.

また、本実施の形態によれば、第2接続構造部32の固定体25に対向する面に、変位部41が接続され、変位部41の固定体25に対向する面に、対応する変位電極基板Ed1~Ed8が接続されている。このことにより、各々の変位電極基板Ed1~Ed8を、対応する固定電極基板Ef1~Ef8に近づけることができる。このため、検出感度を向上させることができ、力覚センサ10の高性能化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, the displacement section 41 is connected to the surface of the second connection structure section 32 facing the fixed body 25, and the corresponding displacement electrode is connected to the surface of the displacement section 41 facing the fixed body 25. Boards Ed1 to Ed8 are connected. This allows each of the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 to be brought closer to the corresponding fixed electrode substrates Ef1 to Ef8. Therefore, the detection sensitivity can be improved, and the performance of the force sensor 10 can be improved.

また、本実施の形態によれば、第1接続構造部31の第11接続部34および第2接続構造部32の第21接続部37は、Z軸方向に延びており、第1接続構造部31の第12接続部35および第2接続構造部32の第22接続部38は、第2方向(X軸方向またはY軸方向)に延びている。このことにより、受力体20に力またはモーメントが作用した場合、第1接続構造部31および第2接続構造部32は、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向のいずれにも弾性変形することができる。このため、力覚センサ10の検出感度を向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, the eleventh connection part 34 of the first connection structure part 31 and the twenty-first connection part 37 of the second connection structure part 32 extend in the Z-axis direction, and the first connection structure part The twelfth connecting portion 35 of No. 31 and the twenty-second connecting portion 38 of the second connecting structure portion 32 extend in the second direction (X-axis direction or Y-axis direction). As a result, when force or moment is applied to the force receiving body 20, the first connection structure section 31 and the second connection structure section 32 are elastically deformed in any of the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction. be able to. Therefore, the detection sensitivity of the force sensor 10 can be improved.

また、本実施の形態によれば、各々の変位電極基板Ed1~Ed8と対応する起歪体30A~30Dの中心軸線CLとの第2方向の距離L2は、各々の変位電極基板Ed1~Ed8と対応する中心軸線CLとの第3方向の距離L1よりも大きい。このことにより、第1方向および第2方向に沿う面内で第1接続構造部31、第2接続構造部32および第3接続構造部33が回動する場合、対応する容量素子の静電容量値の変化量を増大させることができる。このため、検出感度を向上させることができ、力覚センサ10の高性能化を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, the distance L2 in the second direction between each of the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 and the center axis CL of the corresponding strain body 30A to 30D is It is larger than the distance L1 in the third direction from the corresponding central axis CL. As a result, when the first connection structure section 31, the second connection structure section 32, and the third connection structure section 33 rotate within the plane along the first direction and the second direction, the capacitance of the corresponding capacitance element The amount of change in value can be increased. Therefore, the detection sensitivity can be improved, and the performance of the force sensor 10 can be improved.

なお、上述した本実施の形態においては、変位電極基板Ed1~Ed8が、変位部41に接続されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、各々の起歪体30A~30Dは、変位部41を含んでいなくてもよい。この場合、変位電極基板Ed1~Ed8は、対応する第2接続構造部32の第21接続部37の固定体25に対向する面に接続されていてもよい。あるいは、変位電極基板Ed1~Ed8は、対応する第2接続構造部32の第22接続部38の固定体25に対向する面に接続されていてもよい。 In the present embodiment described above, an example has been described in which the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 are connected to the displacement portion 41. However, this embodiment is not limited to this. For example, each of the strain-generating bodies 30A to 30D may not include the displacement portion 41. In this case, the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 may be connected to the surface of the 21st connection section 37 of the corresponding second connection structure section 32 that faces the fixed body 25. Alternatively, the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 may be connected to the surface of the 22nd connection portion 38 of the corresponding second connection structure 32 facing the fixed body 25.

また、上述した本実施の形態においては、Z軸方向で見たときに、各々の起歪体30A~30Dの第2接続構造部32は、対応する第1接続構造部31よりも受力体20の中心Oに近い位置に配置されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、各々の起歪体30A~30Dの第1接続構造部31が、対応する第2接続構造部32よりも受力体20の中心Oに近い位置に配置されていてもよい。この場合においても、Z軸方向で見たときに、受力体20の中心Oから外側に向かう方向に第2方向が沿うように、各々の起歪体30A~30Dが配置されていることにより、力覚センサ10の外形寸法を小さくすることができる。 Further, in the present embodiment described above, when viewed in the Z-axis direction, the second connection structure portion 32 of each strain body 30A to 30D is closer to the force receiving body than the corresponding first connection structure portion 31. An example has been described in which the device is placed near the center O of 20. However, this embodiment is not limited to this. For example, the first connection structure portion 31 of each of the strain-generating bodies 30A to 30D may be located closer to the center O of the force receiving body 20 than the corresponding second connection structure portion 32. In this case as well, each of the strain-generating bodies 30A to 30D is arranged so that the second direction extends outward from the center O of the force-receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction. , the external dimensions of the force sensor 10 can be reduced.

また、上述した本実施の形態においては、第1起歪体30A用の容量素子が、第1容量素子C1および第2容量素子C2によって構成されている例について説明した。しかしながら、本実施の形態は、このことに限られることはない。例えば、第1起歪体30A用の容量素子は、1つの容量素子によって構成されていてもよい。この場合、第1起歪体30A用の容量素子は、1つの変位電極基板と、1つの固定電極基板と、により構成されていてもよい。第2起歪体30B用の容量素子、第3起歪体30C用の容量素子および第4起歪体30D用の容量素子についても同様である。 Furthermore, in the present embodiment described above, an example has been described in which the capacitive element for the first strain body 30A is constituted by the first capacitive element C1 and the second capacitive element C2. However, this embodiment is not limited to this. For example, the capacitive element for the first strain body 30A may be constituted by one capacitive element. In this case, the capacitive element for the first strain body 30A may include one displacement electrode substrate and one fixed electrode substrate. The same applies to the capacitive element for the second flexural body 30B, the capacitive element for the third flexural body 30C, and the capacitive element for the fourth flexural body 30D.

また、上述した本実施の形態においては、第1接続構造部31が、第11接続部34と、第12接続部35と、を含んでいる例について説明した。しかしながら、第1接続構造部31の構造は、これに限られることはなく、任意である。第2接続構造部32も同様である。 Furthermore, in the present embodiment described above, an example has been described in which the first connection structure section 31 includes the eleventh connection section 34 and the twelfth connection section 35. However, the structure of the first connection structure section 31 is not limited to this and is arbitrary. The same applies to the second connection structure section 32.

また、上述した本実施の形態においては、図6に示すX軸方向距離L1が、Y軸方向距離L2よりも大きい例について説明した。しかしながら、X軸方向距離L1は、Y軸方向距離L2と等しくてもよく、またはY軸方向距離L2よりも小さくてもよい。 Furthermore, in the present embodiment described above, an example has been described in which the distance L1 in the X-axis direction shown in FIG. 6 is larger than the distance L2 in the Y-axis direction. However, the distance L1 in the X-axis direction may be equal to the distance L2 in the Y-axis direction, or may be smaller than the distance L2 in the Y-axis direction.

(第2の実施の形態)
次に、図13~図15を用いて、本発明の第2の実施の形態による力覚センサについて説明する。
(Second embodiment)
Next, a force sensor according to a second embodiment of the present invention will be described using FIGS. 13 to 15.

図13~図15に示す第2の実施の形態においては、第2接続構造部のばね定数は、第1接続構造部のばね定数よりも小さい点が主に異なる。他の構成は、図1~図12に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図13~図15において、図1~図12に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図13は、第2の実施の形態による力覚センサの第1起歪体を示す側面図である。図14は、図13の第1起歪体を示す平面図である。図15は、図13および図14に示す第1起歪体を含む力覚センサを、受力体を省略して示す平面図である。 The second embodiment shown in FIGS. 13 to 15 differs mainly in that the spring constant of the second connection structure is smaller than the spring constant of the first connection structure. The other configurations are substantially the same as the first embodiment shown in FIGS. 1 to 12. Note that in FIGS. 13 to 15, the same parts as in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 12 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 13 is a side view showing the first strain body of the force sensor according to the second embodiment. FIG. 14 is a plan view showing the first strain body of FIG. 13. FIG. 15 is a plan view showing a force sensor including the first strain body shown in FIGS. 13 and 14, with the force receiving body omitted.

図13および図14に示すように、本実施の形態においては、第1起歪体30Aの第2接続構造部32のばね定数は、第1接続構造部31のばね定数よりも小さくなっている。より具体的には、X軸方向に作用する力、Y軸方向に作用する力およびZ軸方向に作用する力のそれぞれに対して、第2接続構造部32のばね定数が、第1接続構造部31のばね定数よりも小さくなっていてもよい。 As shown in FIGS. 13 and 14, in this embodiment, the spring constant of the second connection structure section 32 of the first strain body 30A is smaller than the spring constant of the first connection structure section 31. . More specifically, the spring constant of the second connection structure 32 is the same as that of the first connection structure for each of the force acting in the X-axis direction, the force acting in the Y-axis direction, and the force acting in the Z-axis direction. The spring constant may be smaller than the spring constant of the portion 31.

例えば、第2接続構造部32の第21接続部37の横断面積が、第1接続構造部31の第11接続部34の横断面積よりも小さくてもよい。この場合、第21接続部37のばね定数を、第11接続部34のばね定数よりも小さくすることができる。第21接続部37の横断面積および第11接続部34の横断面積は、XY平面に沿った断面積である。例えば、第21接続部37のY軸方向寸法を第11接続部34のY軸方向寸法よりも小さくしてもよく、および/または第21接続部37のX軸方向寸法を第11接続部34のX軸方向寸法よりも小さくしてもよい。このようにして、X軸方向の力、Y軸方向の力およびZ軸方向の力のそれぞれに対して、第2接続構造部32のばね定数を、第1接続構造部31のばね定数よりも小さくすることができる。 For example, the cross-sectional area of the twenty-first connecting portion 37 of the second connecting structure portion 32 may be smaller than the cross-sectional area of the eleventh connecting portion 34 of the first connecting structure portion 31. In this case, the spring constant of the 21st connecting portion 37 can be made smaller than the spring constant of the 11th connecting portion 34. The cross-sectional area of the 21st connecting portion 37 and the cross-sectional area of the 11th connecting portion 34 are cross-sectional areas along the XY plane. For example, the Y-axis direction dimension of the 21st connection section 37 may be smaller than the Y-axis direction dimension of the 11th connection section 34, and/or the X-axis direction dimension of the 21st connection section 37 may be made smaller than the Y-axis direction dimension of the 11th connection section 34. The dimension in the X-axis direction may be smaller than the dimension in the X-axis direction. In this way, the spring constant of the second connection structure 32 is set to be higher than the spring constant of the first connection structure 31 for each of the force in the X-axis direction, the force in the Y-axis direction, and the force in the Z-axis direction. Can be made smaller.

例えば、第2接続構造部32の第22接続部38の横断面積が、第1接続構造部31の第12接続部35の横断面積よりも小さくてもよい。この場合、第22接続部38のばね定数を、第12接続部35のばね定数よりも小さくすることができる。第22接続部38の横断面積および第12接続部35の横断面積は、XZ平面に沿った断面積である。例えば、第22接続部38のZ軸方向寸法を第12接続部35のZ軸方向寸法よりも小さくしてもよく、および/または第22接続部38のX軸方向寸法を第12接続部35のX軸方向寸法よりも小さくしてもよい。このようにして、X軸方向の力、Y軸方向の力およびZ軸方向の力のそれぞれに対して、第2接続構造部32のばね定数を、第1接続構造部31のばね定数よりも小さくすることができる。 For example, the cross-sectional area of the 22nd connecting part 38 of the 2nd connecting structure part 32 may be smaller than the cross-sectional area of the 12th connecting part 35 of the 1st connecting structure part 31. In this case, the spring constant of the second connecting portion 38 can be made smaller than the spring constant of the twelfth connecting portion 35. The cross-sectional area of the second connecting portion 38 and the cross-sectional area of the twelfth connecting portion 35 are cross-sectional areas along the XZ plane. For example, the Z-axis direction dimension of the 22nd connection part 38 may be smaller than the Z-axis direction dimension of the 12th connection part 35, and/or the X-axis direction dimension of the 22nd connection part 38 may be made smaller than the Z-axis direction dimension of the 2nd connection part 35. The dimension in the X-axis direction may be smaller than the dimension in the X-axis direction. In this way, the spring constant of the second connection structure 32 is set to be higher than the spring constant of the first connection structure 31 for each of the force in the X-axis direction, the force in the Y-axis direction, and the force in the Z-axis direction. Can be made smaller.

同様にして、第2起歪体30B~第4起歪体30Dの第2接続構造部32のばね定数も、第1接続構造部31のばね定数よりも小さくなっていてもよい。 Similarly, the spring constant of the second connection structure portion 32 of the second strain body 30B to fourth strain body 30D may be smaller than the spring constant of the first connection structure portion 31.

図15に示すように、Z軸方向で見たときに、4つの起歪体30A~30Dは、受力体20の中心Oから外側に向かう方向に第2方向が沿うように配置されている。各々の起歪体30A~30Dの第2接続構造部32のばね定数が、第1接続構造部31のばね定数よりも小さくなっており、第2接続構造部32が、第1接続構造部31よりも受力体20の中心Oに近い位置に配置されている。このことにより、受力体20にX軸周りのモーメントMx、Y軸周りのモーメントMyまたはZ軸周りのモーメントMzが作用した場合に、第1接続構造部31に作用する応力と第2接続構造部32に作用する応力との差を低減することができる。すなわち、第2接続構造部32のばね定数が第1接続構造部31のばね定数よりも小さくなっていない場合、受力体20に作用したモーメントMx、MyまたはMzによって第2接続構造部32に作用する応力が第1接続構造部31に作用する応力よりも大きくなり得る。このことにより、第1接続構造部31に作用する応力と第2接続構造部32に作用する応力との差が増大し得る。これに対して本実施の形態によれば、第2接続構造部32のばね定数が第1接続構造部31のばね定数よりも小さいため、モーメントMx、MyまたはMzが受力体20に作用する場合に、第1接続構造部31に作用する応力と第2接続構造部32に作用する応力との差を低減することができる。 As shown in FIG. 15, when viewed in the Z-axis direction, the four strain-generating bodies 30A to 30D are arranged such that the second direction extends outward from the center O of the force receiving body 20. . The spring constant of the second connection structure 32 of each strain body 30A to 30D is smaller than the spring constant of the first connection structure 31, and the second connection structure 32 is smaller than the spring constant of the first connection structure 31. It is arranged at a position closer to the center O of the force receiving body 20 than the center O of the force receiving body 20. As a result, when a moment Mx around the X axis, a moment My around the Y axis, or a moment Mz around the Z axis acts on the force receiving body 20, the stress acting on the first connection structure 31 and the second connection structure The difference between the stress acting on the portion 32 and the stress acting on the portion 32 can be reduced. That is, if the spring constant of the second connection structure 32 is not smaller than the spring constant of the first connection structure 31, the moment Mx, My, or Mz acting on the force receiving body 20 causes the second connection structure 32 to The applied stress may be greater than the stress applied to the first connection structure 31 . This may increase the difference between the stress acting on the first connection structure 31 and the stress acting on the second connection structure 32. On the other hand, according to the present embodiment, since the spring constant of the second connection structure 32 is smaller than the spring constant of the first connection structure 31, the moment Mx, My or Mz acts on the force receiving body 20. In this case, the difference between the stress acting on the first connection structure 31 and the stress acting on the second connection structure 32 can be reduced.

このように本実施の形態によれば、第2接続構造部32のばね定数が、第1接続構造部31のばね定数よりも小さくなっている。このことにより、第1接続構造部31に作用する応力と第2接続構造部32に作用する応力との差を低減することができる。このため、第1接続構造部31に作用する応力と、第2接続構造部32作用する応力を均等化させることができ、力覚センサ10の信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the spring constant of the second connection structure section 32 is smaller than the spring constant of the first connection structure section 31. Thereby, the difference between the stress acting on the first connection structure section 31 and the stress acting on the second connection structure section 32 can be reduced. Therefore, the stress acting on the first connection structure 31 and the stress acting on the second connection structure 32 can be equalized, and the reliability of the force sensor 10 can be improved.

(第3の実施の形態)
次に、図16を用いて、本発明の第3の実施の形態による力覚センサについて説明する。
(Third embodiment)
Next, a force sensor according to a third embodiment of the present invention will be described using FIG. 16.

図16に示す第3の実施の形態においては、変位電極基板が、Z軸方向で見たときに、第2接続構造部から受力体の中心に向かって突出している点が主に異なる。他の構成は、図1~図12に示す第1の実施の形態と略同一である。なお、図16において、図1~図12に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図16は、第3の実施の形態による力覚センサの変位電極を示す平面図である。 The third embodiment shown in FIG. 16 differs mainly in that the displacement electrode substrate protrudes from the second connection structure toward the center of the force receiving body when viewed in the Z-axis direction. The other configurations are substantially the same as the first embodiment shown in FIGS. 1 to 12. Note that in FIG. 16, the same parts as in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 12 are given the same reference numerals, and detailed explanations will be omitted. FIG. 16 is a plan view showing a displacement electrode of a force sensor according to the third embodiment.

図16に示すように、検出素子70の第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2が、Z軸方向で見たときに、第1起歪体30Aの第2接続構造部32から受力体20の中心Oに向かって突出している。第1変位電極基板Ed1の変位電極Edおよび第2変位電極基板Ed2の変位電極Edは、第2接続構造部32からY軸方向負側に突出している。第1変位電極基板Ed1は、第2接続構造部32からX軸方向正側に突出していてもよく、第2変位電極基板Ed2は、第2接続構造部32からX軸方向負側に突出していてもよい。第1変位電極基板Ed1の変位電極Edは、中心Oに向かって先細状に形成されていてもよい。このことにより、第1変位電極基板Ed1が、第8変位電極基板Ed8と干渉することを防止することができる。同様に、第2変位電極基板Ed2の変位電極Edは、中心Oに向かって先細状に形成されていてもよい。このことにより、第2変位電極基板Ed2が、第3変位電極基板Ed3と干渉することを防止することができる。第1変位電極基板Ed1の変位電極Edの先端、および第2変位電極基板Ed2の変位電極Edの先端は、中心OよりもY軸方向正側に配置されている。このようにして、第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2が、他の変位電極基板と干渉することを防止することができる。 As shown in FIG. 16, the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2 of the detection element 70 are received from the second connection structure portion 32 of the first strain body 30A when viewed in the Z-axis direction. It protrudes toward the center O of the force body 20. The displacement electrode Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 and the displacement electrode Ed of the second displacement electrode substrate Ed2 protrude from the second connection structure portion 32 toward the negative side in the Y-axis direction. The first displacement electrode substrate Ed1 may protrude from the second connection structure 32 in the positive direction of the X-axis, and the second displacement electrode substrate Ed2 may protrude from the second connection structure 32 in the negative direction of the X-axis. It's okay. The displacement electrode Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 may be formed in a tapered shape toward the center O. This can prevent the first displacement electrode substrate Ed1 from interfering with the eighth displacement electrode substrate Ed8. Similarly, the displacement electrode Ed of the second displacement electrode substrate Ed2 may be formed in a tapered shape toward the center O. This can prevent the second displacement electrode substrate Ed2 from interfering with the third displacement electrode substrate Ed3. The tip of the displacement electrode Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 and the tip of the displacement electrode Ed of the second displacement electrode substrate Ed2 are arranged on the positive side of the center O in the Y-axis direction. In this way, it is possible to prevent the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2 from interfering with other displacement electrode substrates.

第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2の共通絶縁体IBdcに、変位部41にボルトを用いて取り付けられていてもよい。変位部41の固定体25に対向する面(図4における変位部41の下面に相当)に、ボルトがねじ込まれるねじ孔42が形成されていてもよい。第1変位電極基板Ed1の変位電極Edおよび第2変位電極基板Ed2の変位電極Edはそれぞれ、ねじ孔42と重ならないように切り欠かれていてもよい。 The displacement portion 41 may be attached to the common insulator IBdc of the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2 using bolts. A screw hole 42 into which a bolt is screwed may be formed on the surface of the displacement section 41 facing the fixed body 25 (corresponding to the lower surface of the displacement section 41 in FIG. 4). The displacement electrodes Ed of the first displacement electrode substrate Ed1 and the displacement electrodes Ed of the second displacement electrode substrate Ed2 may each be cut out so as not to overlap with the screw holes 42.

図16に示すように、検出素子70の第3変位電極基板Ed3および第4変位電極基板Ed4が、Z軸方向で見たときに、第2起歪体30Bの第2接続構造部32から受力体20の中心Oに向かって突出している。第3変位電極基板Ed3の変位電極Edおよび第4変位電極基板Ed4の変位電極Edは、第2接続構造部32からX軸方向正側に突出している。第3変位電極基板Ed3は、第2接続構造部32からY軸方向正側に突出していてもよく、第4変位電極基板Ed4は、第2接続構造部32からY軸方向負側に突出していてもよい。第3変位電極基板Ed3の変位電極Edの先端、および第4変位電極基板Ed4の変位電極Edの先端は、中心OよりもX軸方向負側に配置されている。第3変位電極基板Ed3および第4変位電極基板Ed4は、第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2と同様に形成されている。このようにして、第3変位電極基板Ed3および第4変位電極基板Ed4が、他の変位電極基板と干渉することを防止することができる。 As shown in FIG. 16, the third displacement electrode substrate Ed3 and the fourth displacement electrode substrate Ed4 of the detection element 70 are received from the second connection structure portion 32 of the second strain body 30B when viewed in the Z-axis direction. It protrudes toward the center O of the force body 20. The displacement electrode Ed of the third displacement electrode substrate Ed3 and the displacement electrode Ed of the fourth displacement electrode substrate Ed4 protrude from the second connection structure portion 32 toward the positive side in the X-axis direction. The third displacement electrode substrate Ed3 may protrude from the second connection structure 32 in the positive direction of the Y-axis, and the fourth displacement electrode substrate Ed4 may protrude from the second connection structure 32 in the negative direction of the Y-axis. It's okay. The tip of the displacement electrode Ed of the third displacement electrode substrate Ed3 and the tip of the displacement electrode Ed of the fourth displacement electrode substrate Ed4 are arranged on the negative side of the center O in the X-axis direction. The third displacement electrode substrate Ed3 and the fourth displacement electrode substrate Ed4 are formed similarly to the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2. In this way, it is possible to prevent the third displacement electrode substrate Ed3 and the fourth displacement electrode substrate Ed4 from interfering with other displacement electrode substrates.

図16に示すように、検出素子70の第5変位電極基板Ed5および第6変位電極基板Ed6が、Z軸方向で見たときに、第3起歪体30Cの第2接続構造部32から受力体20の中心Oに向かって突出している。第5変位電極基板Ed5の変位電極Edおよび第6変位電極基板Ed6の変位電極Edは、第2接続構造部32からY軸方向正側に突出している。第5変位電極基板Ed5は、第2接続構造部32からX軸方向負側に突出していてもよく、第6変位電極基板Ed6は、第2接続構造部32からX軸方向正側に突出していてもよい。第5変位電極基板Ed5の変位電極Edの先端、および第6変位電極基板Ed6の変位電極Edの先端は、中心OよりもY軸方向負側に配置されている。第5変位電極基板Ed5および第6変位電極基板Ed6は、第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2と同様に形成されている。このようにして、第5変位電極基板Ed5および第6変位電極基板Ed6が、他の変位電極基板と干渉することを防止することができる。 As shown in FIG. 16, the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the sixth displacement electrode substrate Ed6 of the detection element 70 are received from the second connection structure portion 32 of the third strain body 30C when viewed in the Z-axis direction. It protrudes toward the center O of the force body 20. The displacement electrodes Ed of the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the displacement electrodes Ed of the sixth displacement electrode substrate Ed6 protrude from the second connection structure portion 32 toward the positive side in the Y-axis direction. The fifth displacement electrode substrate Ed5 may protrude from the second connection structure 32 in the negative direction of the X-axis, and the sixth displacement electrode substrate Ed6 may protrude from the second connection structure 32 in the positive direction of the X-axis. It's okay. The tip of the displacement electrode Ed of the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the tip of the displacement electrode Ed of the sixth displacement electrode substrate Ed6 are arranged on the negative side of the center O in the Y-axis direction. The fifth displacement electrode substrate Ed5 and the sixth displacement electrode substrate Ed6 are formed similarly to the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2. In this way, it is possible to prevent the fifth displacement electrode substrate Ed5 and the sixth displacement electrode substrate Ed6 from interfering with other displacement electrode substrates.

図16に示すように、検出素子70の第7変位電極基板Ed7および第8変位電極基板Ed8が、Z軸方向で見たときに、第4起歪体30Dの第2接続構造部32から受力体20の中心Oに向かって突出している。第7変位電極基板Ed7の変位電極Edおよび第8変位電極基板Ed8の変位電極Edは、第2接続構造部32からX軸方向負側に突出している。第7変位電極基板Ed7は、第2接続構造部32からY軸方向負側に突出していてもよく、第8変位電極基板Ed8は、第2接続構造部32からY軸方向正側に突出していてもよい。第7変位電極基板Ed7の変位電極Edの先端、および第8変位電極基板Ed8の変位電極Edの先端は、中心OよりもY軸方向負側に配置されている。第7変位電極基板Ed7および第8変位電極基板Ed8は、第1変位電極基板Ed1および第2変位電極基板Ed2と同様に形成されている。このようにして、第7変位電極基板Ed7および第8変位電極基板Ed8が、他の変位電極基板と干渉することを防止することができる。 As shown in FIG. 16, the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the eighth displacement electrode substrate Ed8 of the detection element 70 are received from the second connection structure portion 32 of the fourth strain body 30D when viewed in the Z-axis direction. It protrudes toward the center O of the force body 20. The displacement electrode Ed of the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the displacement electrode Ed of the eighth displacement electrode substrate Ed8 protrude from the second connection structure portion 32 toward the negative side in the X-axis direction. The seventh displacement electrode substrate Ed7 may protrude from the second connection structure 32 in the negative direction of the Y-axis, and the eighth displacement electrode substrate Ed8 may protrude from the second connection structure 32 in the positive direction of the Y-axis. It's okay. The tips of the displacement electrodes Ed of the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the tips of the displacement electrodes Ed of the eighth displacement electrode substrate Ed8 are arranged on the negative side of the center O in the Y-axis direction. The seventh displacement electrode substrate Ed7 and the eighth displacement electrode substrate Ed8 are formed similarly to the first displacement electrode substrate Ed1 and the second displacement electrode substrate Ed2. In this way, it is possible to prevent the seventh displacement electrode substrate Ed7 and the eighth displacement electrode substrate Ed8 from interfering with other displacement electrode substrates.

このように本実施の形態によれば、検出素子70の各々の変位電極基板Ed1~Ed8が、Z軸方向で見たときに、対応する第2接続構造部32から受力体20の中心Oに向かって突出している。このことにより、変位電極基板Ed1~Ed8の変位電極Edの平面面積を増大させることができ、各々の容量素子C1~C8の静電容量値を増大させることができる。このため、検出感度を向上させることができ、力覚センサ10の高性能化を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, each of the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 of the detection element 70 moves from the corresponding second connection structure 32 to the center O of the force receiving body 20 when viewed in the Z-axis direction. protruding towards. As a result, the planar area of the displacement electrodes Ed of the displacement electrode substrates Ed1 to Ed8 can be increased, and the capacitance value of each of the capacitive elements C1 to C8 can be increased. Therefore, the detection sensitivity can be improved, and the performance of the force sensor 10 can be improved.

(第4の実施の形態)
次に、図17を用いて、本発明の第4の実施の形態による力覚センサについて説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a force sensor according to a fourth embodiment of the present invention will be described using FIG. 17.

図17に示す第4の実施の形態においては、第1接続構造部が、起歪体に作用する力を緩衝する第1緩衝構造部を含んでいるとともに、第2接続構造部が、起歪体に作用する力を緩衝する第2緩衝構造部を含んでいる点が主に異なる。他の構成は、図13~図15に示す第2の実施の形態と略同一である。なお、図17において、図13~図15に示す第2の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。図17は、第4の実施の形態による力覚センサの第1起歪体を示す側面図である。 In the fourth embodiment shown in FIG. 17, the first connection structure includes a first buffer structure that buffers the force acting on the strain-generating body, and the second connection structure includes a strain-generating body. The main difference is that it includes a second buffer structure that buffers the force acting on the body. The other configurations are substantially the same as the second embodiment shown in FIGS. 13 to 15. Note that in FIG. 17, the same parts as those in the second embodiment shown in FIGS. 13 to 15 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 17 is a side view showing the first strain body of the force sensor according to the fourth embodiment.

図17に示すように、本実施の形態による第1起歪体30Aの第1接続構造部31は、第1緩衝構造部43を含んでいてもよい。第1緩衝構造部43は、受力体20に力またはモーメントが作用することにより第1起歪体30Aに作用する力を緩衝するように構成されている。第1緩衝構造部43の一端部は第11接続部34に接続され、他端部は第12接続部35に接続されている。第1緩衝構造部43は、X軸方向で見たときに、概略的に矩形状に形成されていてもよい。 As shown in FIG. 17, the first connection structure section 31 of the first strain body 30A according to this embodiment may include a first buffer structure section 43. The first buffer structure portion 43 is configured to buffer the force that acts on the first strain body 30A when force or moment acts on the force receiving body 20. One end of the first buffer structure 43 is connected to the eleventh connection part 34 and the other end is connected to the twelfth connection part 35. The first buffer structure portion 43 may be formed into a generally rectangular shape when viewed in the X-axis direction.

図17に示す第1起歪体30Aの第1接続構造部31と第2接続構造部32との間に、空間部44が形成されている。X軸方向で見たときに、Y軸方向において第2接続構造部32とは反対側に空間部44が膨出するように第1緩衝構造部43が形成されていてもよい。 A space 44 is formed between the first connection structure 31 and the second connection structure 32 of the first strain body 30A shown in FIG. 17 . When viewed in the X-axis direction, the first buffer structure 43 may be formed such that the space 44 bulges on the side opposite to the second connection structure 32 in the Y-axis direction.

空間部44は、空間本体部44aと、第1膨出部44bと、を含んでいてもよい。空間本体部44aは、主として、第1接続構造部31の第11接続部34および第12接続部35と、第2接続構造部32の第21接続部37および第22接続部38と、受力体20とによって画定されている空間である。 The space portion 44 may include a space main body portion 44a and a first bulge portion 44b. The space main body part 44a mainly connects the 11th connection part 34 and the 12th connection part 35 of the 1st connection structure part 31, the 21st connection part 37 and the 22nd connection part 38 of the 2nd connection structure part 32, and This is a space defined by the body 20.

第1膨出部44bは、第1緩衝構造部43によって空間本体部44aから膨出するように形成された空間である。第1膨出部44bは、空間本体部44aからY軸方向負側に膨出している。空間本体部44aと第1膨出部44bは連通しており、第11接続部34と第12接続部35は分断されている。図17に示す第1膨出部44bは、Z軸方向において固定体25に向かって膨出するとともに、Y軸方向において第2接続構造部32とは反対側に膨出するように第1緩衝構造部43が形成されていてもよい。第1膨出部44bは、空間本体部44aからZ軸方向負側に膨出するとともにY軸方向負側に膨出している。 The first bulging portion 44b is a space formed by the first buffer structure portion 43 so as to bulge out from the space main body portion 44a. The first bulging portion 44b bulges out from the space main body portion 44a toward the negative side in the Y-axis direction. The space main body portion 44a and the first bulging portion 44b communicate with each other, and the eleventh connecting portion 34 and the twelfth connecting portion 35 are separated. The first bulging portion 44b shown in FIG. 17 bulges toward the fixed body 25 in the Z-axis direction, and also bulges toward the side opposite to the second connection structure portion 32 in the Y-axis direction. A structural portion 43 may be formed. The first bulging portion 44b bulges out from the space body portion 44a toward the negative side in the Z-axis direction and also toward the negative side in the Y-axis direction.

図17に示す例による第1起歪体30Aの第1緩衝構造部43は、第11緩衝部45と、第12緩衝部46と、第13緩衝部47と、第14緩衝部48と、を含んでいてもよい。上述した第1膨出部44bは、主として、第11緩衝部45、第12緩衝部46、第13緩衝部47および第14緩衝部48によって画定されている空間である。 The first buffer structure section 43 of the first strain body 30A according to the example shown in FIG. May contain. The first bulging portion 44b described above is a space mainly defined by the eleventh buffer portion 45, the twelfth buffer portion 46, the thirteenth buffer portion 47, and the fourteenth buffer portion 48.

第11緩衝部45は、第11接続部34のZ軸方向負側の端部からY軸方向正側に延びていてもよい。第11緩衝部45は、Y軸方向に延びていてもよい。第12緩衝部46は、第11緩衝部45のY軸方向負側の端部からZ軸方向負側に延びていてもよい。第12緩衝部46は、Z軸方向に延びていてもよい。第13緩衝部47は、第12緩衝部46のZ軸方向負側の端部からY軸方向正側に延びていてもよい。第13緩衝部47は、Y軸方向に延びていてもよい。第14緩衝部48は、第13緩衝部47のY軸方向正側の端部からZ軸方向正側に延びていてもよい。第14緩衝部48はZ軸方向に延びていてもよい。第14緩衝部48は、第12接続部35のY軸方向負側の端部に接続されていてもよい。 The eleventh buffer section 45 may extend from the end of the eleventh connection section 34 on the negative side in the Z-axis direction to the positive side in the Y-axis direction. The eleventh buffer section 45 may extend in the Y-axis direction. The twelfth buffer section 46 may extend from the end of the eleventh buffer section 45 on the negative side in the Y-axis direction to the negative side in the Z-axis direction. The twelfth buffer section 46 may extend in the Z-axis direction. The thirteenth buffer section 47 may extend from the end of the twelfth buffer section 46 on the negative side in the Z-axis direction to the positive side in the Y-axis direction. The thirteenth buffer section 47 may extend in the Y-axis direction. The fourteenth buffer section 48 may extend from the end of the thirteenth buffer section 47 on the positive side in the Y-axis direction to the positive side in the Z-axis direction. The fourteenth buffer portion 48 may extend in the Z-axis direction. The fourteenth buffer section 48 may be connected to the end of the twelfth connection section 35 on the negative side in the Y-axis direction.

図17に示すように、本実施の形態による第1起歪体30Aの第2接続構造部32は、第2緩衝構造部49を含んでいてもよい。第2緩衝構造部49は、受力体20に力またはモーメントが作用することにより第1起歪体30Aに作用する力を緩衝するように構成されている。第2緩衝構造部49の一端部は第21接続部37に接続され、他端部は第22接続部38に接続されている。第2緩衝構造部49は、X軸方向で見たときに、矩形状に形成されていてもよい。 As shown in FIG. 17, the second connection structure section 32 of the first strain body 30A according to this embodiment may include a second buffer structure section 49. The second buffer structure portion 49 is configured to buffer the force acting on the first strain body 30A due to force or moment acting on the force receiving body 20. One end of the second buffer structure section 49 is connected to the twenty-first connecting section 37, and the other end is connected to the twenty-second connecting section 38. The second buffer structure portion 49 may be formed in a rectangular shape when viewed in the X-axis direction.

上述した空間部44は、X軸方向で見たときに、Y軸方向において第1接続構造部31とは反対側に膨出するように第2緩衝構造部49が形成されていてもよい。 When the space portion 44 described above is viewed in the X-axis direction, the second buffer structure portion 49 may be formed so as to bulge out to the side opposite to the first connection structure portion 31 in the Y-axis direction.

本実施の形態による上述した空間部44は、第2膨出部44cを更に含んでいてもよい。第2膨出部44cは、第2緩衝構造部49によって空間本体部44aから膨出するように形成された空間である。第2膨出部44cは、空間本体部44aからY軸方向正側に膨出している。空間本体部44aと第2膨出部44cは連通しており、第2接続構造部32の第21接続部37と第22接続部38は分断されている。 The above-described space portion 44 according to the present embodiment may further include a second bulge portion 44c. The second bulging portion 44c is a space formed by the second buffer structure portion 49 so as to bulge out from the space main body portion 44a. The second bulging portion 44c bulges out from the space main body portion 44a toward the positive side in the Y-axis direction. The space main body portion 44a and the second bulging portion 44c communicate with each other, and the 21st connection portion 37 and the 22nd connection portion 38 of the second connection structure portion 32 are separated.

図17に示す例による第1起歪体30Aの第2緩衝構造部49は、第21緩衝部50と、第22緩衝部51と、第23緩衝部52と、を含んでいてもよい。上述した第2膨出部44cは、主として、第21緩衝部50、第22緩衝部51および第23緩衝部52によって画定されている空間である。 The second buffer structure section 49 of the first strain body 30A according to the example shown in FIG. 17 may include a 21st buffer section 50, a 22nd buffer section 51, and a 23rd buffer section 52. The second bulging portion 44c described above is a space mainly defined by the 21st buffer portion 50, the 22nd buffer portion 51, and the 23rd buffer portion 52.

第21緩衝部50は、第21接続部37のZ軸方向負側の端部からY軸方向負側に延びていてもよい。第21緩衝部50は、Y軸方向に延びていてもよい。第22緩衝部51は、第21緩衝部50のY軸方向負側の端部からZ軸方向負側に延びていてもよい。第22緩衝部51は、Z軸方向に延びていてもよい。第23緩衝部52は、第22緩衝部51のZ軸方向負側の端部からY軸方向正側に延びていてもよい。第23緩衝部52は、Y軸方向に延びていてもよい。第23緩衝部52は、第22接続部38のY軸方向負側の端部に接続されていてもよい。第23緩衝部52は、第22接続部38とY軸方向に沿って一直線上に連続状に形成されていてもよい。第23緩衝部52は、上述した第2膨出部44cを画定する部分であり、第22接続部38は、上述した空間本体部44aを画定する部分である。 The 21st buffer portion 50 may extend from the end of the 21st connection portion 37 on the negative side in the Z-axis direction to the negative side in the Y-axis direction. The 21st buffer section 50 may extend in the Y-axis direction. The 22nd buffer part 51 may extend from the end of the 21st buffer part 50 on the negative side in the Y-axis direction to the negative side in the Z-axis direction. The 22nd buffer portion 51 may extend in the Z-axis direction. The 23rd buffer section 52 may extend from the end of the 22nd buffer section 51 on the negative side in the Z-axis direction to the positive side in the Y-axis direction. The 23rd buffer portion 52 may extend in the Y-axis direction. The 23rd buffer section 52 may be connected to the end of the 22nd connection section 38 on the negative side in the Y-axis direction. The 23rd buffer part 52 may be continuously formed on a straight line along the Y-axis direction with the 22nd connection part 38. The 23rd buffer portion 52 is a portion that defines the second bulging portion 44c described above, and the 22nd connecting portion 38 is a portion that defines the space main body portion 44a described above.

図17に示す例においては、変位部41は、第2緩衝構造部49に接続されていてもよい。より具体的には、変位部41は、第2緩衝構造部49の第22緩衝部51に接続されていてもよい。変位部41は、第22緩衝部51の固定体25に対向する面(図17における第22緩衝部51の下面)に接続されていてもよい。変位部41の一部は、第23緩衝部52の固定体25に対向する面に接続されていてもよい。 In the example shown in FIG. 17, the displacement part 41 may be connected to the second buffer structure part 49. More specifically, the displacement section 41 may be connected to the 22nd buffer section 51 of the second buffer structure section 49. The displacement section 41 may be connected to the surface of the second buffer section 51 that faces the fixed body 25 (the lower surface of the second buffer section 51 in FIG. 17). A portion of the displacement section 41 may be connected to a surface of the twenty-third buffer section 52 that faces the fixed body 25.

本実施の形態による第1起歪体30Aの第3接続構造部33のばね定数は、第1接続構造部31のばね定数および第2接続構造部32のばね定数よりも大きくてもよい。X軸方向に作用する力、Y軸方向に作用する力およびZ軸方向に作用する力のそれぞれに対して、第3接続構造部33のばね定数が、第1接続構造部31のばね定数および第2接続構造部32のばね定数よりも大きくてもよい。 The spring constant of the third connection structure section 33 of the first strain body 30A according to the present embodiment may be larger than the spring constant of the first connection structure section 31 and the spring constant of the second connection structure section 32. The spring constant of the third connection structure 33 is the same as the spring constant of the first connection structure 31 for each of the force acting in the X-axis direction, the force acting in the Y-axis direction, and the force acting in the Z-axis direction. The spring constant may be larger than the spring constant of the second connection structure portion 32.

図13および図14に示す第1起歪体30Aと同様に、本実施の形態による第1起歪体30Aの第2接続構造部32のばね定数は、第1接続構造部31のばね定数よりも小さくてもよい。第21接続部37の横断面積が第11接続部34の横断面積よりも小さくてもよい。第22接続部38の横断面積が第12接続部35の横断面積よりも小さくてもよい。 Similar to the first strain body 30A shown in FIGS. 13 and 14, the spring constant of the second connection structure 32 of the first strain body 30A according to the present embodiment is greater than the spring constant of the first connection structure 31. may also be small. The cross-sectional area of the twenty-first connecting portion 37 may be smaller than the cross-sectional area of the eleventh connecting portion 34. The cross-sectional area of the second connecting portion 38 may be smaller than the cross-sectional area of the twelfth connecting portion 35.

第2緩衝構造部49のばね定数は、第1緩衝構造部43のばね定数よりも小さくてもよい。例えば、第2緩衝構造部49の各緩衝部50~52の横断面積が、第1緩衝構造部43の各緩衝部45~48の横断面積よりも小さくてもよい。例えば、第2緩衝構造部49が、X軸方向で見たときに、第2緩衝構造部49のばね定数が第1緩衝構造部43のばね定数よりも小さくなるような形状を有していてもよい。 The spring constant of the second buffer structure 49 may be smaller than the spring constant of the first buffer structure 43. For example, the cross-sectional area of each of the buffer sections 50 to 52 of the second buffer structure section 49 may be smaller than the cross-sectional area of each of the buffer sections 45 to 48 of the first buffer structure section 43. For example, the second buffer structure 49 has a shape such that the spring constant of the second buffer structure 49 is smaller than the spring constant of the first buffer structure 43 when viewed in the X-axis direction. Good too.

図17に示すように、第1起歪体30Aは、第1台座53と、第2台座54と、を更に含んでいてもよい。第1台座53は、受力体20と第1接続構造部31との間に介在されている。第1接続構造部31は、第1台座53を介して受力体20に接続されている。第2台座54は、受力体20と第2接続構造部32との間に介在されている。第2接続構造部32は、第2台座54を介して受力体20に接続されている。第1台座53および第2台座54はそれぞれ、比較的高い剛性を有していてもよい。第1台座53は、第1接続構造部31と別体に形成されていてもよく、連続する材料で一体に形成されていてもよい。第2台座54は、第2接続構造部32と別体に形成されていてもよく、連続する材料で一体に形成されていてもよい。 As shown in FIG. 17, the first strain body 30A may further include a first pedestal 53 and a second pedestal 54. The first pedestal 53 is interposed between the force receiving body 20 and the first connection structure portion 31. The first connection structure section 31 is connected to the force receiving body 20 via the first pedestal 53. The second pedestal 54 is interposed between the force receiving body 20 and the second connection structure portion 32. The second connection structure portion 32 is connected to the force receiving body 20 via the second pedestal 54. The first pedestal 53 and the second pedestal 54 may each have relatively high rigidity. The first pedestal 53 may be formed separately from the first connection structure portion 31, or may be formed integrally with a continuous material. The second pedestal 54 may be formed separately from the second connection structure portion 32, or may be formed integrally with a continuous material.

第2起歪体30B~第4起歪体30Dについては、第1起歪体30Aと同様の構成を有している。 The second strain body 30B to the fourth strain body 30D have the same configuration as the first strain body 30A.

本実施の形態による力覚センサ10に力またはモーメントが作用した場合、第1接続構造部31および第2接続構造部32が弾性変形する。この際、第1緩衝構造部43が、第1接続構造部31に作用する力を吸収して緩衝する。このため、第1接続構造部31に作用する応力を低減することができる。同様に、第2緩衝構造部49が、第2接続構造部32に作用する力を吸収して緩衝する。このため、第2接続構造部32に作用する応力を低減することができる。 When force or moment acts on the force sensor 10 according to the present embodiment, the first connection structure section 31 and the second connection structure section 32 are elastically deformed. At this time, the first buffer structure 43 absorbs and buffers the force acting on the first connection structure 31. Therefore, stress acting on the first connection structure portion 31 can be reduced. Similarly, the second buffer structure 49 absorbs and buffers the force acting on the second connection structure 32. Therefore, stress acting on the second connection structure portion 32 can be reduced.

本実施の形態による力覚センサ10に力またはモーメントが作用した場合、第3接続構造部33のばね定数が大きいことにより、第3接続構造部33は、実質的に弾性変形しない。しかしながら、第1緩衝構造部43の第11緩衝部45および第13緩衝部47がY軸方向に延びており、第12緩衝部46および第14緩衝部48がZ軸方向に延びている。このことにより、X軸方向の力Fx、Y軸方向の力FyおよびZ軸方向の力Fzが受力体20に作用した場合であっても、第1緩衝構造部43は弾性変形することができ、変位部41を変位させることができる。X軸周りのモーメントMx、Y軸周りのモーメントMyおよびZ軸周りのモーメントMzが受力体20に作用した場合でも同様に変位部41を変位させることができる。 When force or moment acts on the force sensor 10 according to the present embodiment, the third connection structure 33 does not substantially undergo elastic deformation because the spring constant of the third connection structure 33 is large. However, the eleventh buffer section 45 and the thirteenth buffer section 47 of the first buffer structure section 43 extend in the Y-axis direction, and the twelfth buffer section 46 and the fourteenth buffer section 48 extend in the Z-axis direction. As a result, even when the force Fx in the X-axis direction, the force Fy in the Y-axis direction, and the force Fz in the Z-axis direction act on the force receiving body 20, the first buffer structure 43 can be elastically deformed. This allows the displacement portion 41 to be displaced. Even when the moment Mx around the X axis, the moment My around the Y axis, and the moment Mz around the Z axis act on the force receiving body 20, the displacement portion 41 can be similarly displaced.

同様に、第2緩衝構造部49の第21緩衝部50および第23緩衝部52がY軸方向に延びており、第22緩衝部51がZ軸方向に延びている。このことにより、X軸方向の力Fx、Y軸方向の力FyおよびZ軸方向の力Fzが受力体20に作用した場合であっても、第2緩衝構造部49は弾性変形することができ、変位部41を変位させることができる。X軸周りのモーメントMx、Y軸周りのモーメントMyおよびZ軸周りのモーメントMzが受力体20に作用した場合でも同様に変位部41を変位させることができる。 Similarly, the 21st buffer section 50 and the 23rd buffer section 52 of the second buffer structure section 49 extend in the Y-axis direction, and the 22nd buffer section 51 extends in the Z-axis direction. As a result, even if the force Fx in the X-axis direction, the force Fy in the Y-axis direction, and the force Fz in the Z-axis direction act on the force-receiving body 20, the second buffer structure 49 cannot be elastically deformed. This allows the displacement portion 41 to be displaced. Even when the moment Mx around the X axis, the moment My around the Y axis, and the moment Mz around the Z axis act on the force receiving body 20, the displacement portion 41 can be similarly displaced.

各軸成分の力またはモーメントが受力体20に作用した場合の容量素子C1~C8の静電容量値の変化は、図12に示す表と同様である。ここでは詳細な説明は省略する。 Changes in the capacitance values of the capacitive elements C1 to C8 when force or moment of each axial component acts on the force receiving body 20 are similar to the table shown in FIG. 12. A detailed explanation will be omitted here.

このように本実施の形態によれば、各々の起歪体30A~30Dの第1接続構造部31は、起歪体30A~30Dに作用する力を緩衝する第1緩衝構造部43を含んでいる。このことにより、第1接続構造部31に作用する応力を低減することができる。このため、力覚センサ10の信頼性を向上させることができる。また、力覚センサ10の高さ寸法(Z軸方向寸法)を小さくすることができ、力覚センサ10を低背化することができる。 As described above, according to the present embodiment, the first connection structure section 31 of each of the strain bodies 30A to 30D includes the first buffer structure section 43 that buffers the force acting on the strain bodies 30A to 30D. There is. Thereby, stress acting on the first connection structure portion 31 can be reduced. Therefore, the reliability of the force sensor 10 can be improved. Further, the height dimension (Z-axis direction dimension) of the force sensor 10 can be reduced, and the height of the force sensor 10 can be reduced.

また、本実施の形態によれば、X軸方向で見たときに、Y軸方向において第1起歪体30Aの第2接続構造部32とは反対側に空間部44が膨出するように第1緩衝構造部43が形成されている。第2起歪体30B~第4起歪体30Dについても同様に第1緩衝構造部43が形成されている。このことにより、各々の起歪体30A~30Dについて第1緩衝構造部43による力の緩衝効果を高めることができる。このため、力覚センサ10の信頼性と感度をより一層向上させることができる。例えば、図17に示すように第1緩衝構造部43がY軸方向に比較的長く延びている場合、力覚センサ10の高さ寸法を低減しながら、力およびモーメントに対して変位部41を変位し易くすることができる。このため、力覚センサ10の低背化を図るとともに、力覚センサ10の感度向上を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, when viewed in the X-axis direction, the space portion 44 bulges on the side opposite to the second connection structure portion 32 of the first strain body 30A in the Y-axis direction. A first buffer structure 43 is formed. The first buffer structure portion 43 is similarly formed for the second to fourth strain bodies 30B to 30D. This makes it possible to enhance the force buffering effect of the first buffer structure 43 for each of the strain-generating bodies 30A to 30D. Therefore, the reliability and sensitivity of the force sensor 10 can be further improved. For example, if the first buffer structure 43 extends relatively long in the Y-axis direction as shown in FIG. It can be easily displaced. Therefore, the height of the force sensor 10 can be reduced, and the sensitivity of the force sensor 10 can be improved.

また、本実施の形態によれば、X軸方向で見たときに、Z軸方向において固定体25に向かって膨出するとともにY軸方向において第1起歪体30Aの第2接続構造部32とは反対側に膨出するように第1緩衝構造部43が形成されている。第2起歪体30B~第4起歪体30Dについても同様に第1緩衝構造部43が形成されている。このことにより、各々の起歪体30A~30Dについて第1緩衝構造部43による力の緩衝効果を高めることができる。このため、力覚センサ10の信頼性と感度をより一層向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, when viewed in the X-axis direction, the second connection structure portion 32 of the first strain body 30A bulges out toward the fixed body 25 in the Z-axis direction and in the Y-axis direction. The first buffer structure portion 43 is formed so as to bulge out on the opposite side. The first buffer structure portion 43 is similarly formed for the second to fourth strain bodies 30B to 30D. This makes it possible to enhance the force buffering effect of the first buffer structure 43 for each of the strain-generating bodies 30A to 30D. Therefore, the reliability and sensitivity of the force sensor 10 can be further improved.

また、本実施の形態によれば、各々の起歪体30A~30Dの第2接続構造部32は、起歪体30A~30Dに作用する力を緩衝する第2緩衝構造部49を含んでいる。このことにより、第2接続構造部32に作用する応力を低減することができる。このため、力覚センサ10の信頼性と感度を向上させることができる。また、力覚センサ10の高さ寸法を小さくすることができ、力覚センサ10を低背化することができる。 Further, according to the present embodiment, the second connection structure section 32 of each of the flexure bodies 30A to 30D includes a second buffer structure section 49 that buffers the force acting on the flexure bodies 30A to 30D. . Thereby, stress acting on the second connection structure portion 32 can be reduced. Therefore, the reliability and sensitivity of the force sensor 10 can be improved. Moreover, the height dimension of the force sensor 10 can be reduced, and the height of the force sensor 10 can be reduced.

また、本実施の形態によれば、X軸方向で見たときに、Y軸方向において第1接続構造部31とは反対側に空間部44が膨出するように第2緩衝構造部49が形成されている。第2起歪体30B~第4起歪体30Dについても同様に第2緩衝構造部49が形成されている。このことにより、各々の起歪体30A~30Dについて第2緩衝構造部49による力の緩衝効果を高めることができる。このため、力覚センサ10の信頼性と感度をより一層向上させることができる。例えば、図17に示すように第2緩衝構造部49がY軸方向に比較的長く延びている場合、力覚センサ10の高さ寸法を低減しながら、力およびモーメントに対して変位部41を変位し易くすることができる。このため、力覚センサ10の低背化を図るとともに、力覚センサ10の感度向上を図ることができる。 Further, according to the present embodiment, the second buffer structure 49 is configured such that the space 44 bulges on the side opposite to the first connection structure 31 in the Y-axis direction when viewed in the X-axis direction. It is formed. Similarly, second buffer structures 49 are formed for the second to fourth strain bodies 30B to 30D. This makes it possible to enhance the force buffering effect of the second buffer structure 49 for each of the strain-generating bodies 30A to 30D. Therefore, the reliability and sensitivity of the force sensor 10 can be further improved. For example, if the second buffer structure 49 extends relatively long in the Y-axis direction as shown in FIG. It can be easily displaced. Therefore, the height of the force sensor 10 can be reduced, and the sensitivity of the force sensor 10 can be improved.

また、本実施の形態によれば、各々の起歪体30A~30Dの第3接続構造部33のばね定数は、第1接続構造部31のばね定数および第2接続構造部32のばね定数よりも大きい。このことにより、第3接続構造部33に作用する応力を増大させることができる。この場合、第1接続構造部31に作用する応力および第2接続構造部32に作用する応力をそれぞれ低減することができる。このため、力覚センサ10の信頼性と感度を向上させることができる。更に、力覚センサ10の高さ寸法を低減することができ、力覚センサ10を低背化することができる。 Further, according to the present embodiment, the spring constant of the third connection structure section 33 of each of the strain bodies 30A to 30D is greater than the spring constant of the first connection structure section 31 and the spring constant of the second connection structure section 32. It's also big. Thereby, the stress acting on the third connection structure portion 33 can be increased. In this case, the stress acting on the first connection structure 31 and the stress acting on the second connection structure 32 can be reduced. Therefore, the reliability and sensitivity of the force sensor 10 can be improved. Furthermore, the height dimension of the force sensor 10 can be reduced, and the height of the force sensor 10 can be reduced.

なお、上述した本実施の形態においては、第1緩衝構造部43は、X軸方向で見たときに、Y軸方向において第2接続構造部32とは反対側に空間部44が膨出するように形成されている例について説明した。しかしながら、第1緩衝構造部43は、対応する起歪体30A~30Dに作用する力を緩衝することができれば、任意の形状で形成されていてもよい。第2緩衝構造部49についても同様である。 In addition, in the present embodiment described above, when the first buffer structure 43 is viewed in the X-axis direction, the space 44 bulges on the side opposite to the second connection structure 32 in the Y-axis direction. An example of the structure has been explained. However, the first buffer structure portion 43 may be formed in any shape as long as it can buffer the force acting on the corresponding strain body 30A to 30D. The same applies to the second buffer structure section 49.

本発明は上記実施の形態および変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態および変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications as they are, but can be implemented by modifying the constituent elements within the scope of the invention at the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in the above embodiments and modified examples. Some components may be deleted from all the components shown in the embodiments and modifications. Furthermore, components of different embodiments and modifications may be combined as appropriate.

10 力覚センサ
20 受力体
25 固定体
31 第1接続構造部
32 第2接続構造部
33 第3接続構造部
34 第11接続部
35 第12接続部
36 第1接続端部
37 第21接続部
38 第22接続部
39 第2接続端部
40 第3接続端部
41 変位部
43 第1緩衝構造部
44 空間部
49 第2緩衝構造部
CL 中心軸線
10 Force sensor 20 Force receiving body 25 Fixed body 31 First connection structure section 32 Second connection structure section 33 Third connection structure section 34 Eleventh connection section 35 Twelfth connection section 36 First connection end section 37 Twenty-first connection section 38 22nd connection part 39 2nd connection end part 40 3rd connection end part 41 Displacement part 43 1st buffer structure part 44 Space part 49 2nd buffer structure part CL Central axis line

Claims (17)

検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける第1センサ体と、
第1方向において前記第1センサ体とは異なる位置に配置された第2センサ体と、
前記第1センサ体と前記第2センサ体とを接続し、前記第1センサ体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形する複数の起歪体と、
前記起歪体の弾性変形により生じた変位により静電容量値の変化を検出する検出素子と、
前記検出素子の検出結果に基づいて、前記第1センサ体に作用した力またはモーメントを示す電気信号を出力する検出回路と、
を備え、
前記起歪体は、前記第1センサ体に接続された第1接続構造部と、前記第1センサ体に接続された第2接続構造部であって、前記第1方向に直交する第2方向において前記第1接続構造部とは異なる位置に配置された第2接続構造部と、前記第1接続構造部および前記第2接続構造部を前記第2センサ体に接続する第3接続構造部であって、前記第2方向において前記第1接続構造部と前記第2接続構造部との間に配置された第3接続構造部と、を含み、
前記検出素子は、前記第2センサ体に設けられた固定電極基板と、前記第2接続構造部と共に変位する、前記固定電極基板に対向する変位電極基板と、を含み、
前記第1方向で見たときに、各々の前記起歪体は、前記第1センサ体の中心に対する周方向において異なる位置に配置され、
前記第1センサ体の前記中心から外側に向かう方向に前記第2方向が沿うように前記起歪体が配置されている、
力覚センサ。
a first sensor body subjected to the action of a force or moment to be detected;
a second sensor body disposed at a different position from the first sensor body in the first direction;
a plurality of strain-generating bodies connecting the first sensor body and the second sensor body and elastically deforming due to the action of force or moment received by the first sensor body;
a detection element that detects a change in capacitance value due to a displacement caused by elastic deformation of the strain body;
a detection circuit that outputs an electric signal indicating a force or moment acting on the first sensor body based on a detection result of the detection element;
Equipped with
The strain body includes a first connection structure connected to the first sensor body and a second connection structure connected to the first sensor body, and the strain body is arranged in a second direction perpendicular to the first direction. a second connection structure disposed at a different position from the first connection structure; and a third connection structure that connects the first connection structure and the second connection structure to the second sensor body. and a third connection structure disposed between the first connection structure and the second connection structure in the second direction,
The detection element includes a fixed electrode substrate provided on the second sensor body, and a displacement electrode substrate that is displaced together with the second connection structure and faces the fixed electrode substrate,
When viewed in the first direction, each of the strain-generating bodies is arranged at different positions in a circumferential direction with respect to the center of the first sensor body,
the strain-generating body is arranged such that the second direction is along a direction outward from the center of the first sensor body;
Force sensor.
前記変位電極基板は、前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに直交する第3方向において、前記起歪体の中心軸線に対して一側に配置された一側変位電極基板と、前記中心軸線に対して他側に配置された他側変位電極基板と、を含んでいる、
請求項1に記載の力覚センサ。
The displacement electrode substrate includes, in a third direction orthogonal to each of the first direction and the second direction, a one-side displacement electrode substrate disposed on one side with respect to the central axis of the flexure element; an other side displacement electrode substrate disposed on the other side with respect to the axis;
The force sensor according to claim 1.
前記第1方向で見たときに、各々の前記起歪体の前記第2接続構造部は、対応する前記第1接続構造部よりも前記第1センサ体の前記中心に近い位置に配置されている、
請求項1または2に記載の力覚センサ。
When viewed in the first direction, the second connection structure of each strain-generating body is located closer to the center of the first sensor body than the corresponding first connection structure. There is,
The force sensor according to claim 1 or 2.
前記第1方向で見たときに、各々の前記起歪体の前記第2方向は、前記第1センサ体の前記中心に対して放射状に配置されている、
請求項1または2に記載の力覚センサ。
When viewed in the first direction, the second direction of each of the strain-generating bodies is arranged radially with respect to the center of the first sensor body.
The force sensor according to claim 1 or 2.
前記第1センサ体と前記第2センサ体は、4つの前記起歪体により接続されている、
請求項4に記載の力覚センサ。
The first sensor body and the second sensor body are connected by the four strain bodies,
The force sensor according to claim 4.
前記第2接続構造部は、前記第1センサ体から前記第2センサ体に向かって延びる第21接続部と、前記第3接続構造部と前記第21接続部とを接続する第22接続部と、を含み、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記第21接続部の前記第2センサ体に対向する面に接続されている、
請求項2に記載の力覚センサ。
The second connection structure includes a 21st connection part extending from the first sensor body toward the second sensor body, and a 22nd connection part that connects the third connection structure and the 21st connection part. , including;
The one-side displacement electrode substrate and the other-side displacement electrode substrate are connected to a surface of the 21st connection portion facing the second sensor body.
The force sensor according to claim 2.
前記起歪体は、前記第2接続構造部の前記第2センサ体に対向する面に接続された変位部を含み、
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記変位部の前記第2センサ体に対向する面に接続されている、
請求項2に記載の力覚センサ。
The strain body includes a displacement part connected to a surface of the second connection structure facing the second sensor body,
the one-side displacement electrode substrate and the other-side displacement electrode substrate are connected to a surface of the displacement section facing the second sensor body;
The force sensor according to claim 2.
前記第1接続構造部は、前記第1センサ体から前記第2センサ体に向かって延びる第11接続部と、前記第3接続構造部と前記第11接続部とを接続する第12接続部と、を含み、
前記第2接続構造部は、前記第1センサ体から前記第2センサ体に向かって延びる第21接続部と、前記第3接続構造部と前記第21接続部とを接続する第22接続部と、を含み、
前記第11接続部および前記第21接続部は、前記第1方向に延び、
前記第12接続部および前記第22接続部は、前記第2方向に延びている、
請求項1または2に記載の力覚センサ。
The first connection structure includes an eleventh connection part extending from the first sensor body toward the second sensor body, and a twelfth connection part connecting the third connection structure and the eleventh connection part. , including;
The second connection structure includes a 21st connection part extending from the first sensor body toward the second sensor body, and a 22nd connection part that connects the third connection structure and the 21st connection part. , including;
The eleventh connection part and the twenty-first connection part extend in the first direction,
the twelfth connecting portion and the twenty-second connecting portion extend in the second direction;
The force sensor according to claim 1 or 2.
前記一側変位電極基板と前記起歪体の前記中心軸線との前記第2方向の距離は、前記一側変位電極基板と前記起歪体の前記中心軸線との前記第3方向の距離よりも大きい、
請求項2に記載の力覚センサ。
The distance in the second direction between the one-side displacement electrode substrate and the central axis of the strain-generating body is longer than the distance in the third direction between the one-side displacement electrode substrate and the central axis of the strain-generating body. big,
The force sensor according to claim 2.
前記第2接続構造部のばね定数は、前記第1接続構造部のばね定数よりも小さい、
請求項1または2に記載の力覚センサ。
a spring constant of the second connection structure is smaller than a spring constant of the first connection structure;
The force sensor according to claim 1 or 2.
前記一側変位電極基板および前記他側変位電極基板は、前記第1方向で見たときに、前記第2接続構造部から前記第1センサ体の前記中心に向かって突出している、
請求項2に記載の力覚センサ。
The one-side displacement electrode substrate and the other-side displacement electrode substrate protrude from the second connection structure toward the center of the first sensor body when viewed in the first direction.
The force sensor according to claim 2.
前記第1接続構造部は、前記起歪体に作用する力を緩衝する第1緩衝構造部を含んでいる、
請求項1に記載の力覚センサ。
The first connection structure includes a first buffer structure that buffers the force acting on the strain body.
The force sensor according to claim 1.
前記第1接続構造部と前記第2接続構造部との間に空間部が形成され、
前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに直交する第3方向で見たときに、前記第2方向において前記第2接続構造部とは反対側に前記空間部が膨出するように前記第1緩衝構造部が形成されている、
請求項12に記載の力覚センサ。
A space is formed between the first connection structure and the second connection structure,
When viewed in a third direction perpendicular to each of the first direction and the second direction, the space portion bulges out on a side opposite to the second connection structure portion in the second direction. 1. A buffer structure is formed.
The force sensor according to claim 12.
前記第3方向で見たときに、前記空間部が、前記第1方向において前記第2センサ体に向かって膨出するとともに前記第2方向において前記第2接続構造部とは反対側に膨出するように前記第1緩衝構造部が形成されている、
請求項13に記載の力覚センサ。
When viewed in the third direction, the space portion bulges toward the second sensor body in the first direction and bulges out in the second direction on a side opposite to the second connection structure portion. the first buffer structure is formed so as to
The force sensor according to claim 13.
前記第2接続構造部は、前記起歪体に作用する力を緩衝する第2緩衝構造部を含んでいる、
請求項1に記載の力覚センサ。
The second connection structure includes a second buffer structure that buffers the force acting on the strain body.
The force sensor according to claim 1.
前記第1接続構造部と前記第2接続構造部との間に空間部が形成され、
前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに直交する第3方向で見たときに、前記空間部が、前記第2方向において前記第1接続構造部とは反対側に前記空間部が膨出するように前記第2緩衝構造部が形成されている、
請求項15に記載の力覚センサ。
A space is formed between the first connection structure and the second connection structure,
When viewed in a third direction perpendicular to each of the first direction and the second direction, the space portion bulges on a side opposite to the first connection structure portion in the second direction. the second buffer structure is formed so as to
The force sensor according to claim 15.
前記第3接続構造部のばね定数は、前記第1接続構造部のばね定数および前記第2接続構造部のばね定数よりも大きい、
請求項1または2に記載の力覚センサ。
A spring constant of the third connection structure is larger than a spring constant of the first connection structure and a spring constant of the second connection structure.
The force sensor according to claim 1 or 2.
JP2023179070A 2023-10-17 2023-10-17 force sensor Active JP7432976B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023179070A JP7432976B1 (en) 2023-10-17 2023-10-17 force sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023179070A JP7432976B1 (en) 2023-10-17 2023-10-17 force sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP7432976B1 true JP7432976B1 (en) 2024-02-19

Family

ID=89904337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023179070A Active JP7432976B1 (en) 2023-10-17 2023-10-17 force sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7432976B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6002868B1 (en) 2015-04-07 2016-10-05 株式会社トライフォース・マネジメント Force sensor and structure used therefor
JP6214072B1 (en) 2016-08-09 2017-10-18 株式会社トライフォース・マネジメント Force sensor
JP2022174264A (en) 2020-08-19 2022-11-22 株式会社トライフォース・マネジメント force sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6002868B1 (en) 2015-04-07 2016-10-05 株式会社トライフォース・マネジメント Force sensor and structure used therefor
JP6214072B1 (en) 2016-08-09 2017-10-18 株式会社トライフォース・マネジメント Force sensor
JP2022174264A (en) 2020-08-19 2022-11-22 株式会社トライフォース・マネジメント force sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6476730B2 (en) Force detection device and robot
JP7022363B2 (en) Force detector and robot system
CN104596681B (en) Sensor device, force detection device, robot, electronic component conveyance device, electronic component inspection device, and component processing device
US7500406B2 (en) Multiaxial sensor
JP6771794B1 (en) Force sensor
JP2015001384A (en) Force detection device, robot, electronic component conveyance device, electronic component testing device, component processing device, and mobile body
JP2012145497A (en) Capacitance force sensor
JP2021135104A (en) Force sensor
JP6354894B2 (en) Force detection device and robot
JP6791529B1 (en) Force sensor
JP7432976B1 (en) force sensor
JP7199131B2 (en) force sensor
JP7421255B1 (en) force sensor
JP6436261B2 (en) Force detection device and robot
JP7160375B2 (en) force sensor
JP7432973B1 (en) force sensor
US20230152172A1 (en) Torque sensor
JP7370114B1 (en) Individual force sensors and force sensors
JP7438569B2 (en) force sensor
JP6727605B1 (en) Force sensor
JP7308548B2 (en) torque sensor
JP2021092491A (en) Force detector and robot

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231023

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20231023

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240105

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240130

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7432976

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150