(57)【要約】【課題】感度や加わる力に応じた出力のばらつきの少ない、構造が簡単で小型の製造コストの低減した力覚センサーを得ること。【解決手段】磁気センサー５の位置調整手段５０を備えているので、組立後において磁気回路４５と磁気センサー５との相対位置の調整を可能にできる。軸部１とハウジング３とを弾性部材２を介して組立てた際に、弾性部材２の弾性変形等によって、軸部１とハウジング３との相対位置がずれることにより、磁気回路４５と磁気センサー５との相対位置がずれて組立てられても、磁気回路４５中の磁気センサー５の位置を調整できる。したがって、感度や加わる力に応じた出力のばらつきの少ない力覚センサー１０を得ることができる。また、磁界発生部４に、配線の不要な永久磁石を用いているので、構造が簡単で小型の製造コストの低減した力覚センサー１０が得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークを備えた磁界発生部で形成される磁気回路を有する第１の基体と、
前記磁気回路を横切る磁気センサーを有する第２の基体と、
前記第１の基体と前記第２の基体との間に介在し、両者の間に加わる荷重によって弾性変形する弾性部材と、
前記磁気センサーの位置調整手段または前記ヨークのパーミアンス調整手段のうち少なくとも一方とを備えている
ことを特徴とする力覚センサー。
【請求項２】
請求項１に記載の力覚センサーにおいて、
前記ヨークの形状は、前記磁気センサーの出力と前記荷重によって前記磁気回路中を移動する前記磁気センサーの移動距離とが比例関係になるような前記磁気回路を形成する形状である
ことを特徴とする力覚センサー。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の力覚センサーにおいて、
前記磁界発生部は、永久磁石を備えている
ことを特徴とする力覚センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット等に用いられる力覚センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
力覚センサーは、例えば、ロボットのアーム部の先にあるハンド部等に装着され、ハンド部に加わる力を検出するために使用されている。ロボットは、電子部品の組立等の作業に応用される。電子部品の組立工程は多岐にわたり、多数のロボットが必要となるため、簡単な構造で製造コストの低減した力覚センサーが求められている。
力覚センサーとして、送信コイル基板と受信コイル基板とを弾性部材である支持用ゴムを挟んで、一定の間隔を持って平行に配置させた構造がある。送信コイル基板と受信コイル基板とに力が加わるとこれらの間の間隔が変化し、受信用コイルに発生する起電流が増減する。この起電力の増減を検出して変位量を測定し、支持用ゴムの圧縮特性から加わった力を測定する電磁誘導式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−８２００６号公報（２頁、図１〜図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電磁誘導式では、送信コイルおよび受信コイルを、送信コイル基板と受信コイル基板とにそれぞれ形成した後、送信コイル基板と受信コイル基板とを弾性部材を挟んで平行に配置する際に、その間隔が一定でなかった場合等に、力覚センサー製造後の感度バランスの調整が難しい。したがって、感度や加わる力に応じた出力がばらつく。
また、電磁誘導式では、送信コイルおよび受信コイルへの配線が必要となり、構造が複雑になり、製造コストの低減が難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一つを解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］
ヨークを備えた磁界発生部で形成される磁気回路を有する第１の基体と、前記磁気回路を横切る磁気センサーを有する第２の基体と、前記第１の基体と前記第２の基体との間に介在し、両者の間に加わる荷重によって弾性変形する弾性部材と、前記磁気センサーの位置調整手段または前記ヨークのパーミアンス調整手段のうち少なくとも一方とを備えていることを特徴とする力覚センサー。
【０００７】
この適用例によれば、磁気センサーの位置調整手段または磁気回路を構成するヨークのパーミアンス調整手段のうち少なくとも一方を備えているので、組立後において磁気回路と磁気センサーとの相対位置または磁気回路の少なくとも一方の調整が可能である。第１の基体と第２の基体とを弾性部材を介して組立てた際に、弾性部材の弾性変形等によって、第１の基体と第２の基体との相対位置がずれることにより、磁気回路と磁気センサーとの相対位置がずれて組立てられても、磁気回路中の磁気センサーの位置または磁気回路の少なくとも一方を調整できる。したがって、感度や加わる力に応じた出力のばらつきの少ない力覚センサーが得られる。
【０００８】
［適用例２］
上記力覚センサーであって、前記ヨークの形状は、前記磁気センサーの出力と前記荷重によって前記磁気回路中を移動する前記磁気センサーの移動距離とが比例関係になるような前記磁気回路を形成する形状であることを特徴とする力覚センサー。
この適用例では、磁気回路が、磁気センサーの出力と磁気センサーの移動距離とが比例関係になるように、ヨークの形状が形成されている。したがって、磁気センサーがヨークによって形成された磁気回路中のどの位置にあっても、感度や力に応じた出力が一定の力覚センサーが得られる。
【０００９】
［適用例３］
上記力覚センサーであって、前記磁界発生部は、永久磁石を備えていることを特徴とする力覚センサー。
この適用例では、磁界発生部に、配線の不要な永久磁石を用いているので、構造が簡単で小型の製造コストの低減した力覚センサーが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における力覚センサーの概略図。（ａ）は力覚センサーの概略平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ概略断面図。
【図２】（ａ）は、力覚センサーの磁界発生部および磁気センサー付近の概略拡大断面図、（ｂ）は、磁気センサーの出力電圧と磁界発生部からの距離との関係図。
【図３】磁気センサーがホール素子の場合の回路図。
【図４】変形例における（ａ）は、力覚センサーの磁界発生部および磁気センサー付近の概略拡大断面図、（ｂ）は、磁気センサーの出力電圧と磁界発生部からの距離との関係図。
【図５】弾性部材の圧縮特性を示した図。
【図６】第２実施形態における力覚センサーの概略図。（ａ）は概略平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ概略断面図。
【図７】軸部の中心と物体の接触位置との関係を示した図。
【図８】第３実施形態における力覚センサーの概略図。（ａ）は概略平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
（第１実施形態）
図１に本実施形態における力覚センサー１０の概略図を示した。（ａ）は力覚センサー１０の概略平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ概略断面図である。
【００１２】
図１において、力覚センサー１０は、第１の基体としての軸部１と弾性部材２と第２の基体としてのハウジング３と４つの磁界発生部４と４つの磁気センサー５と磁気センサー５の位置調整手段５０とを備えている。
軸部１の中程にはリング状の凸部１１が形成されている。また、ハウジング３はリング状でその内面には、溝３１が形成されている。軸部１の凸部１１が弾性部材２を介してハウジング３の溝３１に嵌め込まれている。したがって、弾性部材２は、軸部１とハウジング３との間に介在している。
図には、軸部１の軸方向をＺ軸として、力を検知する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向として示した。
【００１３】
また、凸部１１と溝３１との間のＺ軸方向には、スラスト方向の受け６Ａ，６Ｂが配置され、軸部１のＺ軸方向への移動あるいは軸部１のねじれるような変形はしにくくなっている。
したがって、本実施形態における力覚センサー１０は、力のモーメントを検出しない力覚センサーである。
【００１４】
軸部１の凸部１１の外周１１１には、軸部１の中心１Ｃを挟んで、Ｘ軸方向に２ヶ所、Ｙ軸方向に２ヶ所、凹部１２が形成され、凹部１２の底面１２１には磁界発生部４が設けられている。また、磁界発生部４に対向するハウジング３の溝３１の位置には、凹部３２が形成され、凹部３２の底面３２１には、磁気センサー５が配置されている。
【００１５】
軸部１やハウジング３は、弾性部材２よりも変形し難く、しかも非磁性の材料で構成される。例えば、金属ではアルミニウム、非磁性のステンレス、黄銅、亜鉛、マグネシウムなど、その他セラミックや硬い樹脂なども使用することができる。
弾性部材２としては、シリコンゴム、フッ素系ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムなど、およびこれらを発泡成形させた、より変形量が大きく取れるものなどを、それぞれの必要な荷重や変形量に応じて適宜選択することができる。
磁界発生部４には、電磁石、永久磁石等を用いることができるが、配線等が不要で構造が簡単、小型にできる点から永久磁石が好ましい。
永久磁石としては、フェライト系磁石、ＮｄＦｅＢ系磁石、ＳｍＦｅ系磁石、アルニコ系磁石などが適している。永久磁石の数は１つでも２つでも良い。
磁気センサー５としては、ホール素子や磁気抵抗素子の半導体型のもの、フラックスゲート式のものなどが利用できる。
【００１６】
力覚センサー１０では、軸部１が、Ｘ軸方向又はＹ軸方向の力を受けると、軸部１が弾性部材２を変形させるように作用し、その変形量に応じた出力が生じる仕組みとなっている。
例えば、図１（ｂ）中に示した白抜き矢印で示したように、軸部１の＋Ｘ軸方向に力Ｆｘが加えられた時には、弾性部材２にも＋Ｘ軸方向に力が加わり、弾性部材２が変形し、軸部１は＋Ｘ方向にある磁気センサー５に近づく。軸部１の移動に伴い磁界発生部４が移動すると、磁気センサー５を取り巻く磁界も変化し、４つの磁気センサー５の出力電圧は変化する。
【００１７】
ここで、＋Ｘ軸方向にある磁気センサー５を磁気センサー(＋Ｘ)、−Ｘ軸方向にある磁気センサー５を磁気センサー(−Ｘ)、＋Ｙ軸方向にある磁気センサー５を磁気センサー(＋Ｙ)、−Ｙ軸方向にある磁気センサー５を磁気センサー(−Ｙ)とする。
例えば、＋Ｘ軸方向に力Ｆｘが加わる前の出力電圧をＶ0とすると、＋Ｘ軸方向に力Ｆｘが加わった後の磁気センサー５の出力電圧Ｖ+X、Ｖ-X、Ｖ+Y、Ｖ-Yは、以下のとおり変化する。
磁気センサー(＋Ｘ)の出力電圧Ｖ+X＞Ｖ0
磁気センサー(−Ｘ)の出力電圧Ｖ-X＜Ｖ0
磁気センサー(＋Ｙ)の出力電圧Ｖ+Y＝Ｖ0
磁気センサー(−Ｙ)の出力電圧Ｖ-Y＝Ｖ0
これらの出力電圧の比較から、力覚センサー１０として、＋Ｘ軸方向への力Ｆｘが作用したと判断される。力Ｆｘの大きさは、予め力の大きさに応じて出力電圧Ｖの大きさを測定しておくことによって、出力電圧Ｖが分かれば、力Ｆｘの大きさが分かる。
【００１８】
＋Ｙ軸方向の力Ｆｙについても同様であり、以下のとおり変化する。
磁気センサー(＋Ｘ)の出力電圧Ｖ+X＝Ｖ0
磁気センサー(−Ｘ)の出力電圧Ｖ-X＝Ｖ0
磁気センサー(＋Ｙ)の出力電圧Ｖ+Y＞Ｖ0
磁気センサー(−Ｙ)の出力電圧Ｖ-Y＜Ｖ0
Ｘ軸方向とＹ軸方向の出力電圧の合成から、斜めからの力も計算することが出来る。
【００１９】
図２（ａ）に、力覚センサー１０の磁界発生部４および磁気センサー５付近の概略拡大断面図を示した。
図２（ｂ）に、磁気センサー５の出力電圧と磁気センサー５の初期位置Ｌ0としたときの磁界発生部４に対する相対移動距離との関係図を示した。ここでは、磁界発生部４に向かう方向を正方向として表している。以下、図に基づいて検出原理を説明する。
図２（ａ）において、磁界発生部４と磁気センサー５とは、弾性部材２を介在させ、対向して配置されている。磁界発生部４は、２つの永久磁石４１，４２とヨーク４３から構成されており、磁束４４が軸部１の凸部１１の外周側へ広がるように流れて再び戻るように磁気回路４５が形成されている。
【００２０】
この磁束４４を磁気センサー５で検出し、電圧として出力する。
軸部１が磁気センサー５に向かって力を受けると、弾性部材２が変形して、磁界発生部４と磁気センサー５との距離が小さくなり、磁気センサー５の出力は磁束４４が増えて大きくなる。結果として、力を電圧として検出することができる。
図２（ｂ）において、磁気センサー５の初期位置Ｌ0からの磁界発生部４に対する相対移動距離が大きくなる（磁界発生部４と磁気センサー５との距離が小さくなる）と、磁気センサー５の出力電圧が大きくなる。
【００２１】
図３に、磁気センサー５がホール素子の場合の回路例を回路図として示した。ＯＰＡｍｐはオペレーションアンプを、Ｔｒはトランジスターを、Ｒは抵抗を表している。
回路は、定電流部と計装アンプ部とバランス調整部とを備えている。これら各部の回路は周知の回路を用いることができ、また、具体的に図に示した回路に限らない。
【００２２】
ホール素子では、以下の原理で磁束４４の密度である磁界の強度を測定する。
ｐ型またはｎ型の半導体試料において、例えば、ｘ方向に電流を流し、ｙ方向に磁場を加える。この時半導体試料を流れている荷電粒子（キャリア）は磁場によるローレンツ力を受けてｚ方向に動く。これによって電流と磁場の両方に直交する方向に電場（ホール電場）が現れる。これがホール効果であり、ホール素子はホール効果を利用して、磁界の強度を測定できる。
ホール素子に利用される半導体としては、ガリウム・ヒ素（ＧａＡｓ）、インジウム・ヒ素（ＩｎＡｓ）、インジウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）などであり、インジウム・アンチモンは高感度だが温度による影響を受け易く、ガリウム・ヒ素は温度による影響を受け難い等の特徴があり、用途によって使い分けることができる。
【００２３】
精度良く磁界を測定しようとすると、ホール電流は一定である方が良く、定電流部によってホール電流を一定とする。ホール電流は抵抗Ｒｈによって決めることができる。
ホール素子の出力部には、ホール電圧が発生するが、その電圧は小さいので、計装アンプ部によって増幅される。計装アンプ部は、１対の差動入力端子と基準端子を電位基準とするシングルエンド出力を持っており、入力インピーダンスが高く、同相信号除去比（ＣＭＲ：COMMON  MODE  REJECTION）が７０ｄＢ〜１００ｄＢ程度あり優れている。
計装アンプ部の出力電圧Ｖｏｕｔは、ホール電圧Ｖｈと計装アンプ部のゲインによって式（１）のように表される。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
以上示したように、磁界に比例したホール電圧Ｖｈが出力として得られる。また、計装アンプ部によって増幅されたホール電圧Ｖｈのゼロ点がずれている場合には、バランス調整部によって調整することが出来る。
永久磁石４１，４２の材質や寸法・形状などを適切に設計することで、２つの永久磁石４１，４２に挟まれた空間の磁気回路である磁界勾配の傾きを加減することができる。
また、磁気センサー５の位置調整手段５０によって、磁気センサー５の位置を磁束４４の分布に対して移動させることができる。位置調整手段５０としては、例えば、ネジ、マイクロメーター等を用いて、機械的に磁気センサー５の位置をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に調整することができる。
【００２６】
（変形例）
図４（ａ）に、変形例における磁界発生部４０および磁気センサー５付近の概略拡大断面図を示した。図４（ｂ）に、第１実施形態と同様に、磁気センサー５の出力電圧と磁気センサー５の初期位置Ｌ0としたときの磁界発生部４０に対する相対移動距離との関係図を示した。第１実施形態と同じ構成要素には、第１実施形態と同じ符号を付した。
【００２７】
磁界発生部４０は、永久磁石４９と２つのヨーク４６，４７から構成され、磁束４４が軸部１の外周側へ広がるように流れて、再び戻るように磁気回路４８が構成されている。
この場合、２つの４６，４７に挟まれた空間の磁界勾配を比較的均一に設計することも可能であり、ヨーク４６，４７の形状次第で磁界勾配の傾きも加減ができる。例えば、ヨーク４６，４７の形状を永久磁石から離れるに従って薄くするようにテーパーをつけ、そのテーパーの形状を変えることで磁界勾配の傾きも変えることができる。
【００２８】
図４（ａ）において、ヨーク４６，４７に挟まれた空間の略均一になった磁界勾配中に磁気センサー５が配置されている。
また、ヨーク４６，４７の形状によっては、ヨーク４６，４７と弾性部材２が接触しないように、弾性部材２の形状を変えることも可能である。変形例では、ヨーク４６，４７の軸部１の凸部１１からはみ出した部分には、弾性部材２が配置されていない。
【００２９】
ヨーク４６，４７は、パーミアンス調整手段６０を備えており、磁界勾配の傾き等を調整できるようになっている。パーミアンス調整手段６０は、位置調整手段５０と同様に、例えば、ネジ、マイクロメーター等を用いて、機械的にヨーク４６，４７の位置をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に調整することができる。
【００３０】
ヨーク４６，４７に挟まれた空間の磁界勾配が均一な場合、図４（ｂ）に示すように、磁気センサー５の出力電圧と磁気センサー５の初期位置Ｌ0としたときの磁界発生部４０に対する相対移動距離とは比例関係になる。
【００３１】
第１実施形態および変形例において、ヨーク４３，４６，４７としては、飽和磁束密度が高い鉄系の材料、電磁軟鉄、低炭素鋼、珪素鋼板などが適しており、必要に応じて熱処理や防錆のためのメッキや塗装などが施される。ヨーク４３，４６，４７の形状は、永久磁石からの磁束が磁気センサー５をできるだけ多く通るように磁気抵抗が小さくなるような形状が良い。永久磁石のパーミアンスから適した形状を選択し、それに応じたヨーク４３，４６，４７の形状を設計することができる。
【００３２】
図５には、弾性部材２の圧縮特性の例を示した。横軸が荷重を縦軸が変位量を示している。
図５では、荷重に対して変位量が比例せず、緩やかな上に凸の曲線になるが、選択される弾性部材２の種類や発泡の仕方によってもこの曲線の形状は変化する。
力覚センサー１０の出力特性（荷重−出力電圧）は、弾性部材２の圧縮特性（荷重−変位量）と図２（ｂ）および図４（ｂ）に示した磁気センサー５の出力特性の両方によって決まる。
弾性部材２の種類を選択するには、弾性部材２の圧縮特性やその他繰り返し荷重に対する安定性、温度特性など総合的な観点で選ばれるが、特にロボットのエンドエフェクターとしては圧縮特性が重要である。先ず、弾性部材２の圧縮特性を決めて弾性部材２の種類やグレードなどを決め、次に磁気センサー５の出力特性が比例関係となるように、磁界発生部４，４０の磁界勾配を設計する。
磁気センサー５の出力特性が比例関係であれば、出力電圧から簡単に荷重を求めることができ、弾性部材２の圧縮特性を考慮して変換する手段を必要としない。
【００３３】
また、磁気センサー５の位置調整手段５０またはヨーク４６，４７のパーミアンス調整手段６０のうち少なくとも一方を備えていればよく、位置調整手段５０またはヨーク４６，４７のパーミアンス調整手段６０によっても、磁界勾配の調整が可能である。
【００３４】
このような本実施形態および変形例によれば、以下の効果がある。
（１）磁気センサー５の位置調整手段５０または磁気回路４８を構成するヨーク４６，４７のパーミアンス調整手段６０のうち少なくとも一方を備えているので、組立後において磁気回路４５，４８と磁気センサー５との相対位置または磁気回路４５，４８の少なくとも一方の調整を可能にできる。軸部１とハウジング３とを弾性部材２を介して組立てた際に、弾性部材２の弾性変形等によって、軸部１とハウジング３との相対位置がずれることにより、磁気回路４５，４８と磁気センサー５との相対位置がずれて組立てられても、磁気回路４５，４８中の磁気センサー５の位置または磁気回路４８の少なくとも一方を調整できる。したがって、感度や加わる力に応じた出力のばらつきの少ない力覚センサー１０を得ることができる。
【００３５】
（２）磁界発生部４，４０に、配線の不要な永久磁石を用いているので、構造が簡単で小型の製造コストの低減した力覚センサー１０が得られる。
【００３６】
変形例によれば、以下の効果がある。
（３）磁気回路４８が、磁気センサー５の出力と磁気センサー５の移動距離とが比例関係になるように、ヨーク４６，４７の形状が形成されている。したがって、磁気センサー５がヨーク４６，４７によって形成された磁気回路４５，４８中のどの位置にあっても、感度や力に応じた出力が一定の力覚センサー１０が得られる。
【００３７】
（第２実施形態）
図６（ａ）には、本実施形態における力覚センサー２０の概略平面図を（ｂ）には、（ａ）におけるＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ概略断面図を示した。
本実施形態では、磁気センサー５と磁界発生部４とを多数配置して、力覚センサー２０を多軸化したものである。同じ構成要素には同じ符号を付し、説明の必要なものだけ符号を付した。説明のない構成要素は、大きさ、形状が異なっていても第１実施形態と同様の機能、構造である。また、磁気センサー５の位置調整手段５０およびパーミアンス調整手段６０は省略してある。
本実施形態では、磁気センサー５と磁界発生部４との対は、１２ヶ所設けられている。そのうち、８ヶ所は、Ｚ軸方向に設けられている。
【００３８】
弾性部材２１は、Ｚ軸方向に設けられた８ヶ所の磁気センサー５と磁界発生部４との対の内側にリング状に設けられている。また、第１実施形態におけるスラスト方向の受け６Ａ，６Ｂは設けられていない。したがって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の他に、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向へのモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚについても測定可能である。
一例として図中斜線矢印でモーメントＭを示した。モーメントＭは、Ｘ成分およびＹ成分を持っている。
なお、本実施形態の軸部１３には、貫通孔１４が形成されている。
【００３９】
図７は、軸部１３の中心と物体の接触位置との関係を示した図である。
座標の原点０は軸部１３の中心１Ｃであり、Ｎ’（Ｘ１，Ｙ１）は軸部１３と物体との接触位置である。原点０を中心として物体の位置Ｎ’点の合成モーメントＭは、モーメントのＸ成分をＭｘ、モーメントのＹ成分をＭｙとして、Ｍ＝（Ｍｘ2＋Ｍｙ2）(1/2)と表される。
原点０からＮ’点までの距離をｒとすればＺ軸周りのモーメントＭは、力ＦによりＭ＝Ｆ×ｒと表される。
モーメントＭｘ、Ｍｙの符号の正負からＮ’点がどの領域（Ｘ−Ｙ平面上の第１〜第４象限のいずれか）にあるかがわかる。さらに、モーメントＭｘ、Ｍｙの比から、角度θは、ｔａｎθ＝Ｍｙ/Ｍｘとなる。
距離ｒから、Ｎ’点の座標Ｘ１、Ｙ１は、それぞれＸ１＝ｒ×ｃｏｓθおよびＹ１＝ｒ×ｓｉｎθとなる。
【００４０】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（４）Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向への力だけでなく、モーメントＭの各成分Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚについても測定可能である。
【００４１】
（第３実施形態）
図８（ａ）には、本実施形態における力覚センサー７０の概略平面図を、（ｂ）には（ａ）におけるＢ−Ｂ概略断面図を示した。同じ構成要素には同じ符号を付し、説明の必要なものだけ符号を付した。説明のない構成要素は、大きさが異なっていても第１実施形態と同様の機能、構造である。
本実施形態においても、磁気センサー５の位置調整手段５０およびパーミアンス調整手段６０は省略してある。
【００４２】
図８において、力覚センサー７０は、第１の基体としての軸部７１と第２の基体としてのベース７３とを備えている。
軸部７１の片端には、円盤形状の支持板７２が設けられている。また、ベース７３の形状は、底部７３１を有する円筒形状であり、リング状の蓋部７４を備えている。蓋部７４には中央に開口部７４１が形成されている。ベース７３の底部７３１には回路部７５が設けられ、その上には支持部７６が設けられている。
支持板７２には、磁界発生部４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄが軸部７１の中心７Ｃに対し回転対称になるように配置されている。一方、支持部７６には、磁気センサー５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄが磁界発生部４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに対向するように配置されている。
【００４３】
軸部７１の支持板７２と支持部７６とが平行になるように、軸部７１の支持板７２は、蓋部７４と支持部７６との間に弾性部材２２で保持されている。したがって、軸部７１とベース７３との間には、弾性部材２２が介在している。軸部７１は、開口部７４１から突出している。
【００４４】
軸部７１に、例えば、図中に白抜き矢印で示す＋Ｘ方向の力Ｆｘが加えられた時には、軸部７１はベース７３に対して＋Ｘ方向に変位を生じる。すると、４つの磁気センサー５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの出力が平衡点からずれて、出力電圧が変化する。
ここで、４つの磁界発生部４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの磁界勾配の向きを変えて、出力電圧の符号を変え、Ｘ−Ｙ平面上で力の方向が分かるようにしておく。例えば、表１のように各磁気センサーの出力電圧を設定しておく。
【００４５】
【表１】
2010210461.tif 000004
【００４６】
ここで、第１象限方向への力（＋Ｘ＋Ｙ）に対して、５Ａは＋、５Ｂは〜０、５Ｃは−、５Ｄは〜０の出力となり、第２象限方向への力（−Ｘ＋Ｙ）に対して、５Ａは〜０、５Ｂは−、５Ｃは〜０、５Ｄは＋の出力となり、第３象限方向への力（＋Ｘ−Ｙ）に対して、５Ａは〜０、５Ｂは＋、５Ｃは〜０、５Ｄは−の出力となり、第４象限方向への力（−Ｘ−Ｙ）に対して、５Ａは−、５Ｂは〜０、５Ｃは＋、５Ｄは〜０の出力となる。
【００４７】
このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
（５）磁気センサー５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄの出力電圧の変化量から、Ｘ−Ｙ平面上で加わった力の方向および大きさを知ることができる。
【００４８】
上述した実施形態および変形例以外にも、種々の変更を行うことが可能である。
ヨーク４６，４７の形状は、変形例で示した平面で囲まれた形状に限らず、曲面を持つ形状であってもよい。例えば、磁気センサー５の出力特性が比例関係となるように、磁界発生部４，４０の磁界勾配を設計する際に、弾性部材２の圧縮特性に合わせて、ヨーク４６，４７の形状を、曲面を持つ形状としてもよい。
【００４９】
また、磁界発生部と磁気センサーとの配置は、原点、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対して対称な位置に配置されるものに限らず、非対称の位置に配置されていてもよい。
さらに、第１の基体としては、円柱状の軸部１，１３，７１を備えたものに限らない。例えば、三角柱や四角柱であってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１，１３，７１，７２…第１の基体としての軸部および支持板、２，２１，２２…弾性部材、３…第２の基体としてのハウジング、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４０…磁界発生部、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ…磁気センサー、１０，２０，７０…力覚センサー、４１，４２，４９…永久磁石、４３，４６，４７…ヨーク、４５，４８…磁気回路、５０…位置調整手段、６０…パーミアンス調整手段、７３…第２の基体としてのベース。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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