(57)【要約】【課題】容易かつ迅速に組み立てや再組み立てを行うことができる力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体を提供すること。【解決手段】本発明の力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする力検出装置。
【請求項２】
前記ピンは、前記第２の位置で前記第１の基板と前記回路基板とを固定する請求項１に記載の力検出装置。
【請求項３】
前記ピンは、本体部と、前記本体部の基端側に設けられた頭部と、前記本体部の先端側に設けられた先端部とを有し、
前記先端部が、前記第１の穴部に挿入され、
前記頭部が、前記第２の穴部内の前記第１の位置と、前記第２の穴部の外側の前記第２の位置とに移動可能である請求項１または２に記載の力検出装置。
【請求項４】
前記第１の穴部に雌ネジが形成されており、
前記ピンの前記先端部に、前記雌ネジに螺合する雄ネジが形成されている請求項３に記載の力検出装置。
【請求項５】
前記第１の基板に設けられた第１の係合部と、
前記ピンに設けられ、前記ピンが前記第２の位置に移動した際、前記第１の係合部と係合する第２の係合部とを有する位置規制機構を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の力検出装置。
【請求項６】
前記第１の基板に設けられた第１の係合部と、
前記ピンに設けられ、前記ピンが前記第１の位置に移動した際、前記第１の係合部と係合する第３の係合部とを有する位置規制機構を備える請求項１ないし５のいずれか１項に記載の力検出装置。
【請求項７】
前記第１の係合部は、前記第１の基板に対して移動可能に設けられており、
前記位置規制機構は、前記第１の係合部を前記ピンに向って付勢する付勢部材を有する請求項５または６に記載の力検出装置。
【請求項８】
前記ピンと前記回路基板との間に弾性部材を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の力検出装置。
【請求項９】
複数の前記ピンを有し、
前記各ピンは、前記第１の基板または前記第２の基板の周方向に沿って、等角度間隔に配置されている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の力検出装置。
【請求項１０】
複数の前記固定部材を有し、
前記各固定部材は、前記第１の基板または前記第２の基板の周方向に沿って、等角度間隔に配置されている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の力検出装置。
【請求項１１】
前記素子は、前記回路基板の前記第２の基板側の面に配置されている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の力検出装置。
【請求項１２】
複数の前記素子を有し、
前記各素子は、前記回路基板の周方向に沿って、等角度間隔に配置されている請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の力検出装置。
【請求項１３】
アームを複数有し、前記複数のアームの隣り合う前記アーム同士を回動自在に連結してなる少なくとも１つのアーム連結体と、
前記アーム連結体の先端側に設けられたエンドエフェクタと、
前記アーム連結体と前記エンドエフェクタの間に設けられ、前記エンドエフェクタに加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とするロボット。
【請求項１４】
モーターと、
前記モーターにより駆動され、電子部品を把持する把持部と、
前記把持部に加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする電子部品搬送装置。
【請求項１５】
モーターと、
前記モーターにより駆動され、電子部品を把持する把持部と、
前記電子部品を検査する検査部と、
前記把持部に加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする電子部品検査装置。
【請求項１６】
工具を装着し、前記工具を変位させる工具変位部と、
前記工具に加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする部品加工装置。
【請求項１７】
移動のための動力を供給する動力部と、
前記移動により発生する外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生産効率向上を目的として、工場等の生産施設への産業用ロボット導入が進められている。このような産業ロボットは、１軸または複数軸方向に対して駆動可能なアームと、アーム先端側に取り付けられる、ハンド、部品検査用器具または部品搬送用器具等のエンドエフェクタとを備えており、部品の組み付け作業、部品加工作業等の部品製造作業、部品搬送作業および部品検査作業等を実行することができる。
【０００３】
このような産業用ロボットにおいては、例えば、アームとエンドエフェクタとの間に、力検出装置が設けられている。産業用ロボットに用いられる力検出装置としては、例えば、特許文献１に開示されているような力検出装置が用いられる。特許文献１に記載の力検出装置は、１対の平行なプレートと、その１対のプレートの間に設けられた歪みゲージとを備えている。前記プレートに外力が加わると、１対のプレートが相対的に変位し、歪みゲージにより、１対のプレート間の力が検出される。
【０００４】
また、特許文献１に記載の力検出装置では、プレートにせん断力が作用した場合、１対のプレートが許容範囲を超えてずれると、力検出装置が壊れてしまうので、基端部にネジ部を有し、先端部にテーパ部を有するピンを１対のプレートに跨るように設置することにより、１対のプレートのずれ量を規制している。そのピンを設置する際は、まず、ピンを一方のプレートに螺合させ、その一方のプレートから他方のプレートに向かって、最も先端側まで捩じ込む。なお、ピンは、そのピンのテーパ部が他方のプレートに形成されえた孔に当接する位置まで捩じ込まれる。次に、ピンを前記と逆方向に所定量回転させ、基端方向に所定量移動させる。これにより、ピンの先端部と他方のプレートの孔部との間に隙間が生じ、一方のプレートは、互いに、その隙間の範囲内でのみずれることが可能となる。すなわち、一方のプレートは、その隙間の範囲を超えてずれることはできないので、プレートに大きなせん断力が作用した場合でも力検出装置が壊れてしまうのを防止することができる。
このような従来の力検出装置では、通常、組み立ての際や、メンテナンスを行った後の再組み立ての際は、与圧ピンで１対のプレートを互いに固定する。その際は、まず、暫定的に１対のプレートの回転および並進の自由度を拘束する必要があり、位置決めピン等の多くの専用の治具を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１８９５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の力検出装置では、組み立てや再組み立ての際、まず、位置決めピンで、１対のプレートを位置決めし、与圧ボルトで、１対のプレートを固定するようになっているので、位置決めピン等の多くの専用の治具を必要とし、組み立てや再組み立てに、手間と時間がかかるという欠点がある。
なお、特許文献１には、ピンが記載されているが、そのピンは、１対のプレートのずれ量を規制するためのものである。
本発明の目的は、容易かつ迅速に組み立てや再組み立てを行うことができる力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
【０００８】
本発明の力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする。
【０００９】
これにより、ピンに複数の機能を持たすことができ、組み立てや再組み立ての際、使用する治具の数を減少させることができ、これによって、容易かつ迅速に、組み立てや再組み立てを行うことができる。
すなわち、ピンが第１の位置に位置しているとき、そのピンにより、第１の基板と第２の基板とが互いに位置決めされ、その状態で、固定部材により、第１の基板と第２の基板とを固定することができる。そして、この後、ピンを第２の位置に移動させることにより、そのピンにより、第１の基板と回路基板とが固定され、また、第１の基板と第２の基板とが互いの所定量の移動が許容された状態、すなわち、固定部材により、第１の基板と第２の基板とが互いの所定量の移動が許容されつつ固定された状態となる。
また、第１の基板、第２の基板、回路基板において、治具等を挿入する孔等の数を減少させることができ、これにより、第１の基板、第２の基板、回路基板の形状を簡素化することができる。
【００１０】
本発明の力検出装置では、前記ピンは、前記第２の位置で前記第１の基板と前記回路基板とを固定することが好ましい。
これにより、より容易かつ迅速に、組み立てや再組み立てを行うことができる。
本発明の力検出装置では、前記ピンは、本体部と、前記本体部の基端側に設けられた頭部と、前記本体部の先端側に設けられた先端部とを有し、
前記先端部が、前記第１の穴部に挿入され、
前記頭部が、前記第２の穴部内の前記第１の位置と、前記第２の穴部の外側の前記第２の位置とに移動可能であることが好ましい。
これにより、より容易かつ迅速に、組み立てや再組み立てを行うことができる。
本発明の力検出装置では、前記第１の穴部に雌ネジが形成されており、
前記ピンの前記先端部に、前記雌ネジに螺合する雄ネジが形成されていることが好ましい。
これにより、第１の基板と回路基板とを強固に固定することができる。
【００１１】
本発明の力検出装置では、前記第１の基板に設けられた第１の係合部と、
前記ピンに設けられ、前記ピンが前記第２の位置に移動した際、前記第１の係合部と係合する第２の係合部とを有する位置規制機構を備えることが好ましい。
これにより、簡易な構造で、ピンが第２の位置に移動する際、第２の位置よりも第１の基板側に移動することを阻止することができ、より容易かつ迅速に、組み立てや再組み立てを行うことができる。
【００１２】
本発明の力検出装置では、前記第１の基板に設けられた第１の係合部と、
前記ピンに設けられ、前記ピンが前記第１の位置に移動した際、前記第１の係合部と係合する第３の係合部とを有する位置規制機構を備えることが好ましい。
これにより、簡易な構造で、ピンが第１の位置に移動する際、第１の位置よりも第２の基板側に移動することを阻止することができ、より容易かつ迅速に、組み立てや再組み立てを行うことができる。
【００１３】
本発明の力検出装置では、前記第１の係合部は、前記第１の基板に対して移動可能に設けられており、
前記位置規制機構は、前記第１の係合部を前記ピンに向って付勢する付勢部材を有することが好ましい。
これにより、容易かつ迅速に、ピンを第１の位置、第２の位置に移動させることができる。
【００１４】
本発明の力検出装置では、前記ピンと前記回路基板との間に弾性部材を有することが好ましい。
これにより、回路基板に不要な応力が生じることを抑制することができる。
本発明の力検出装置では、複数の前記ピンを有し、
前記各ピンは、前記第１の基板または前記第２の基板の周方向に沿って、等角度間隔に配置されていることが好ましい。
これにより、ピンにより、第１の基板と第２の基板とをより精度良く位置決めすることができる。
【００１５】
本発明の力検出装置では、複数の前記固定部材を有し、
前記各固定部材は、前記第１の基板または前記第２の基板の周方向に沿って、等角度間隔に配置されていることが好ましい。
これにより、固定部材により、第１の基板と第２の基板とをバランス良く固定することができる。
【００１６】
本発明の力検出装置では、前記素子は、前記回路基板の前記第２の基板側の面に配置されていることが好ましい。
これにより、より精度良く外力を検出することができる。
本発明の力検出装置では、複数の前記素子を有し、
前記各素子は、前記回路基板の周方向に沿って、等角度間隔に配置されていることが好ましい。
これにより、偏りなく外力を検出することができる。
【００１７】
本発明のロボットは、アームを複数有し、前記複数のアームの隣り合う前記アーム同士を回動自在に連結してなる少なくとも１つのアーム連結体と、
前記アーム連結体の先端側に設けられたエンドエフェクタと、
前記アーム連結体と前記エンドエフェクタの間に設けられ、前記エンドエフェクタに加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする。
【００１８】
これにより、前記本発明の力検出装置と同様の効果が得られる。そして、力検出装置が検出した外力をフィードバックし、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置が検出した外力によって、エンドエフェクタの障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、より安全に作業を実行することができる。
【００１９】
本発明の電子部品搬送装置は、モーターと、
前記モーターにより駆動され、電子部品を把持する把持部と、
前記把持部に加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする。
【００２０】
これにより、前記本発明の力検出装置と同様の効果が得られる。そして、力検出装置が検出した外力をフィードバックし、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置が検出した外力によって、把持部の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、より安全に電子部品搬送作業を実行することができる。
【００２１】
本発明の電子部品検査装置は、モーターと、
前記モーターにより駆動され、電子部品を把持する把持部と、
前記電子部品を検査する検査部と、
前記把持部に加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする。
【００２２】
これにより、前記本発明の力検出装置と同様の効果が得られる。そして、力検出装置が検出した外力をフィードバックし、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置が検出した外力によって、把持部の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、より安全に電子部品検査作業を実行することができる。
【００２３】
本発明の部品加工装置は、工具を装着し、前記工具を変位させる工具変位部と、
前記工具に加えられる外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする。
【００２４】
これにより、前記本発明の力検出装置と同様の効果が得られる。そして、力検出装置が検出した外力をフィードバックすることにより、部品加工装置は、より精密に部品加工作業を実行することができる。また、力検出装置が検出する外力によって、工具の障害物への接触等を検知することができる。そのため、工具に障害物等が接触した場合に緊急停止することができ、部品加工装置は、より安全な部品加工作業を実行可能である。
【００２５】
本発明の移動体は、移動のための動力を供給する動力部と、
前記移動により発生する外力を検出する力検出装置とを備え、
前記力検出装置は、第１の穴部を有する第１の基板と、
前記第１の基板から所定の間隙を隔てて配置され、第２の穴部を有する第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に設けられ、外力に応じて信号を出力する素子が搭載された回路基板と、
前記第１の基板と前記回路基板とを固定可能であり、前記第１の穴部内に挿入された状態で、前記第２の穴部内の第１の位置と、前記第２の穴部の外側の第２の位置とに移動可能なピンと、
前記第１の基板と前記第２の基板とを固定する固定部材とを備えることを特徴とする。
これにより、前記本発明の力検出装置と同様の効果が得られる。そして、力検出装置は、移動に伴い生じた振動や加速度等による外力を検出でき、移動体は、姿勢制御、振動制御および加速制御等の制御を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の力検出装置の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図１に示す力検出装置の断面図である。
【図３】図１に示す力検出装置の第２の基板の断面図である。
【図４】図１に示す力検出装置におけるクリアランスを説明するための図である。
【図５】図１に示す力検出装置の一部分を示す断面図である。
【図６】図１に示す力検出装置の一部分を示す断面図である。
【図７】図１に示す力検出装置の一部分を示す断面図である。
【図８】図１に示す力検出装置を概略的に示す回路図である。
【図９】図１に示す力検出装置の電荷出力素子を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の力検出装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の力検出装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の力検出装置を用いた単腕ロボットの１例を示す図である。
【図１３】本発明の力検出装置を用いた複腕ロボットの１例を示す図である。
【図１４】本発明の力検出装置を用いた電子部品検査装置および電子部品搬送装置の１例を示す図である。
【図１５】本発明の力検出装置を用いた電子部品搬送装置の１例を示す図である。
【図１６】本発明の力検出装置を用いた部品加工装置の１例を示す図である。
【図１７】本発明の力検出装置を用いた移動体の１例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の力検出装置の第１実施形態を示す平面図である。図２は、図１に示す力検出装置の断面図であり、図２（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線での断面図、図２（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ線での断面図である。図３は、図１に示す力検出装置の第２の基板の断面図である。図４は、図１に示す力検出装置におけるクリアランスを説明するための図である。図５は、図１に示す力検出装置の一部分を示す断面図である。
図６は、図１に示す力検出装置の一部分を示す断面図である。図７は、図１に示す力検出装置の一部分を示す断面図である。図８は、図１に示す力検出装置を概略的に示す回路図である。図９は、図１に示す力検出装置の電荷出力素子を概略的に示す断面図である。
なお、以下では、説明の都合上、図２、図５〜図７中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００２８】
図１および図２に示す力検出装置１は、外力（モーメントを含む）を検出する機能、すなわち、６軸力（ｘ、ｙ、ｚ軸方向の並進力成分（せん断力）およびｘ、ｙ、ｚ軸周りの回転力成分（モーメント））を検出する機能を有する。
力検出装置１は、２つの第１の穴部２１が形成された第１の基板（第１の部材）２と、２つの第２の穴部３１ａ、３１ｂが形成され、第１の基板２から所定の間隔を隔てて配置され、第１の基板２に対向する第２の基板（第２の部材）３と、第１の基板２と第２の基板３との間に設けられ、加えられた外力に応じて信号を出力する４つの電荷出力素子１０が搭載された回路基板４と、軸方向に沿って移動可能な２つのピン５と、４つの与圧ボルト（固定部材）６と、２つの封止部材７と、２つの弾性部材８とを備えている。
【００２９】
各電荷出力素子１０は、回路基板４の第２の基板３側の面に配置され、回路基板４ごと第１の基板２と第２の基板３とで挟持されている。なお、第１の基板２と、第２の基板３とのいずれをも力が加わる側の基板としてもよいが、本実施形態では、第２の基板３を力が加わる側の基板として説明する。また、電荷出力素子１０は、回路基板４の第１の基板２側の面に配置されていてもよい。また、電荷出力素子１０の数は、前記４つに限定されるものではなく、例えば、１つ、２つ、３つ、または５つ以上でもよい。但し、電荷出力素子１０の数は、複数であることが好ましく、３つ以上であることがより好ましい。なお、力検出装置１、少なくとも３つの電荷出力素子１０を有していれば、６軸力を検出可能である。電荷出力素子１０が３つの場合、電荷出力素子１０の数が少ないので、力検出装置１を軽量化することができる。また、電荷出力素子１０が図示のように４つの場合、後述する非常に単純な演算によって６軸力を求めることができるので、演算部４０２を簡略化することができる。
【００３０】
第１の基板２、第２の基板３、回路基板４の形状は、それぞれ、特に限定されないが、本実施形態では、第１の基板２、第２の基板３、回路基板４の平面視で、その外形形状は、円形をなしている。なお、第１の基板２、第２の基板３、回路基板４の構成材料としては、それぞれ、特に限定されず、例えば、各種の樹脂材料、各種の金属材料等を用いることができる。
【００３１】
また、各電荷出力素子１０の位置は、特に限定されないが、本実施形態では、各電荷出力素子１０は、第１の基板２、第２の基板３、回路基板４の周方向に沿って、等角度間隔（９０°間隔）に配置されている。これにより、偏りなく外力を検出することができる。そして、６軸力を検出することができる。なお、本実施形態では、各電荷出力素子１０は、全て同じ方向を向いた状態で回路基板４に搭載されているが、これに限定されるものではない。
【００３２】
図８に示すように、回路基板４は、電荷出力素子１０から出力された電荷Ｑｘを電圧Ｖｘに変換する変換出力回路９０ａと、電荷出力素子１０から出力された電荷Ｑｚを電圧Ｖｚに変換する変換出力回路９０ｂと、電荷出力素子１０から出力された電荷Ｑｙを電圧Ｖｙに変換する変換出力回路９０ｃと、加えられた外力を検出する外力検出回路４０とを備えている。
【００３３】
＜電荷出力素子（素子）＞
各電荷出力素子１０は、同様であるので、以下では、代表的に、１つの電荷出力素子１０について説明する。
電荷出力素子１０は、互いに直交する３軸（α（Ｘ）軸、β（Ｙ）軸、γ（Ｚ）軸）に沿って加えられた（受けた）外力のそれぞれに応じて３つの電荷Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚを出力する機能を有する。図９に示すように、電荷出力素子１０は、グランド（基準電位点）に接地された４つのグランド電極層１１と、β軸に平行な外力（せん断力）に応じて電荷Ｑｙを出力する第１のセンサ１２と、γ軸に平行な外力（圧縮／引張力）に応じて電荷Ｑｚを出力する第２のセンサ１３と、α軸に平行な外力（せん断力）に応じて電荷Ｑｘを出力する第３のセンサ１４とを有し、グランド電極層１１と各センサ１２、１３、１４は交互に積層されている。なお、図９において、グランド電極層１１およびセンサ１２、１３、１４の積層方向をγ軸方向とし、γ軸方向に直交し且つ互いに直交する方向をそれぞれα軸方向、β軸方向としている。
図示の構成では、図９中の下側から、第１のセンサ１２、第２のセンサ１３、第３のセンサ１４の順で積層されているが、本発明はこれに限られない。センサ１２、１３、１４の積層順は任意である。
【００３４】
グランド電極層１１は、グランド（基準電位点）に接地された電極である。グランド電極層１１を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、金、チタニウム、アルミニウム、銅、鉄またはこれらを含む合金が好ましい。これらの中でも特に、鉄合金であるステンレスを用いるのが好ましい。ステンレスにより構成されたグランド電極層１１は、優れた耐久性および耐食性を有する。
【００３５】
第１のセンサ１２は、β軸に沿って加えられた（受けた）外力（せん断力）に応じて電荷Ｑｙを出力する機能を有する。第１のセンサ１２は、β軸の正方向に沿って加えられた外力に応じて正電荷を出力し、β軸の負方向に沿って加えられた外力に応じて負電荷を出力するよう構成されている。
第１のセンサ１２は、第１の結晶軸ＣＡ１を有する第１の圧電体層１２１と、第１の圧電体層１２１と対向して設けられ、第２の結晶軸ＣＡ２を有する第２の圧電体層１２３と、第１の圧電体層１２１と第２の圧電体層１２３との間に設けられ、電荷Ｑを出力する出力電極層１２２を有する。
【００３６】
第１の圧電体層１２１はβ軸の負方向に配向した第１の結晶軸ＣＡ１を有する圧電体によって構成されている。第１の圧電体層１２１の表面に対し、β軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、圧電効果により、第１の圧電体層１２１内に電荷が誘起される。その結果、第１の圧電体層１２１の出力電極層１２２側表面近傍には正電荷が集まり、第１の圧電体層１２１のグランド電極層１１側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第１の圧電体層１２１の表面に対し、β軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、第１の圧電体層１２１の出力電極層１２２側表面近傍には負電荷が集まり、第１の圧電体層１２１のグランド電極層１１側表面近傍には正電荷が集まる。
【００３７】
第２の圧電体層１２３は、β軸の正方向に配向した第２の結晶軸ＣＡ２を有する圧電体によって構成されている。第２の圧電体層１２３の表面に対し、β軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、圧電効果により、第２の圧電体層１２３内に電荷が誘起される。その結果、第２の圧電体層１２３の出力電極層１２２側表面近傍には正電荷が集まり、第２の圧電体層１２３のグランド電極層１１側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第２の圧電体層１２３の表面に対し、β軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、第２の圧電体層１２３の出力電極層１２２側表面近傍には負電荷が集まり、第２の圧電体層１２３のグランド電極層１１側表面近傍には正電荷が集まる。
【００３８】
このように、第１の圧電体層１２１の第１の結晶軸ＣＡ１は、第２の圧電体層１２３の第２の結晶軸ＣＡ２の方向と反対方向を向いている。これにより、第１の圧電体層１２１または第２の圧電体層１２３のいずれか一方のみと、出力電極層１２２によって第１のセンサ１２を構成する場合と比較して、出力電極層１２２近傍に集まる正電荷または負電荷を増加させることができる。その結果、出力電極層１２２から出力される電荷Ｑを増加させることができる。
【００３９】
なお、第１の圧電体層１２１および第２の圧電体層１２３の構成材料としては、水晶、トパーズ、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等が挙げられる。これらの中でも特に、水晶が好ましい。水晶により構成された圧電体層は、広いダイナミックレンジ、高い剛性、高い固有振動数、高い対荷重性等の優れた特性を有するためである。また、第１の圧電体層１２１および第２の圧電体層１２３のように、層の面方向に沿った外力（せん断力）に対して電荷を生ずる圧電体層は、Ｙカット水晶により構成することができる。
【００４０】
出力電極層１２２は、第１の圧電体層１２１内および第２の圧電体層１２３内に生じた正電荷または負電荷を電荷Ｑｙとして出力する機能を有する。前述のように、第１の圧電体層１２１の表面または第２の圧電体層１２３の表面にβ軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層１２２近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層１２２からは、正の電荷Ｑｙが出力される。一方、第１の圧電体層１２１の表面または第２の圧電体層１２３の表面にβ軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層１２２近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層１２２からは、負の電荷Ｑｙが出力される。
【００４１】
また、出力電極層１２２の幅は、第１の圧電体層１２１および第２の圧電体層１２３の幅以上であることが好ましい。出力電極層１２２の幅が、第１の圧電体層１２１または第２の圧電体層１２３よりも狭い場合、第１の圧電体層１２１または第２の圧電体層１２３の一部は出力電極層１２２と接しない。そのため、第１の圧電体層１２１または第２の圧電体層１２３に生じた電荷の一部を出力電極層１２２から出力できない場合がある。その結果、出力電極層１２２から出力される電荷Ｑｙが減少してしまう。なお、後述する出力電極層１３２、１４２についても同様である。
【００４２】
第２のセンサ１３は、γ軸に沿って加えられた（受けた）外力（圧縮／引張力）に応じて電荷Ｑｚを出力する機能を有する。第２のセンサ１３は、γ軸に平行な圧縮力に応じて正電荷を出力し、γ軸に平行な引張力に応じて負電荷を出力するよう構成されている。
第２のセンサ１３は、第３の結晶軸ＣＡ３を有する第３の圧電体層１３１と、第３の圧電体層１３１と対向して設けられ、第４の結晶軸ＣＡ４を有する第４の圧電体層１３３と、第３の圧電体層１３１と第４の圧電体層１３３との間に設けられ、電荷Ｑｚを出力する出力電極層１３２を有する。
【００４３】
第３の圧電体層１３１は、γ軸の正方向に配向した第３の結晶軸ＣＡ３を有する圧電体によって構成されている。第３の圧電体層１３１の表面に対し、γ軸に平行な圧縮力が加えられた場合、圧電効果により、第３の圧電体層１３１内に電荷が誘起される。その結果、第３の圧電体層１３１の出力電極層１３２側表面近傍には正電荷が集まり、第３の圧電体層１３１のグランド電極層１１側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第３の圧電体層１３１の表面に対し、γ軸に平行な引張力が加えられた場合、第３の圧電体層１３１の出力電極層１３２側表面近傍には負電荷が集まり、第３の圧電体層１３１のグランド電極層１１側表面近傍には正電荷が集まる。
【００４４】
第４の圧電体層１３３は、γ軸の負方向に配向した第４の結晶軸ＣＡ４を有する圧電体によって構成されている。第４の圧電体層１３３の表面に対し、γ軸に平行な圧縮力が加えられた場合、圧電効果により、第４の圧電体層１３３内に電荷が誘起される。その結果、第４の圧電体層１３３の出力電極層１３２側表面近傍には正電荷が集まり、第４の圧電体層１３３のグランド電極層１１側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第４の圧電体層１３３の表面に対し、γ軸に平行な引張力が加えられた場合、第４の圧電体層１３３の出力電極層１３２側表面近傍には負電荷が集まり、第４の圧電体層１３３のグランド電極層１１側表面近傍には正電荷が集まる。
【００４５】
第３の圧電体層１３１および第４の圧電体層１３３の構成材料としては、第１の圧電体層１２１および第２の圧電体層１２３と同様の構成材料を用いることができる。また、第３の圧電体層１３１および第４の圧電体層１３３のように、層の面方向に垂直な外力（圧縮／引張力）に対して電荷を生ずる圧電体層は、Ｘカット水晶により構成することができる。
【００４６】
出力電極層１３２は、第３の圧電体層１３１内および第４の圧電体層１３３内に生じた正電荷または負電荷を電荷Ｑｚとして出力する機能を有する。前述のように、第３の圧電体層１３１の表面または第４の圧電体層１３３の表面にγ軸に平行な圧縮力が加えられた場合、出力電極層１３２近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層１３２からは、正の電荷Ｑｚが出力される。一方、第３の圧電体層１３１の表面または第４の圧電体層１３３の表面にγ軸に平行な引張力が加えられた場合、出力電極層１３２近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層１３２からは、負の電荷Ｑｚが出力される。
【００４７】
第３のセンサ１４は、α軸に沿って加えられた（受けた）外力（せん断力）に応じて電荷Ｑｘを出力する機能を有する。第３のセンサ１４は、α軸の正方向に沿って加えられた外力に応じて正電荷を出力し、α軸の負方向に沿って加えられた外力に応じて負電荷を出力するよう構成されている。
第３のセンサ１４は、第５の結晶軸ＣＡ５を有する第５の圧電体層１４１と、第５の圧電体層１４１と対向して設けられ、第６の結晶軸ＣＡ６を有する第６の圧電体層１４３と、第５の圧電体層１４１と第６の圧電体層１４３との間に設けられ、電荷Ｑｘを出力する出力電極層１４２を有する。
【００４８】
第５の圧電体層１４１は、α軸の負方向に配向した第５の結晶軸ＣＡ５を有する圧電体によって構成されている。第５の圧電体層１４１の表面に対し、α軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、圧電効果により、第５の圧電体層１４１内に電荷が誘起される。その結果、第５の圧電体層１４１の出力電極層１４２側表面近傍には正電荷が集まり、第５の圧電体層１４１のグランド電極層１１側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第５の圧電体層１４１の表面に対し、α軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、第５の圧電体層１４１の出力電極層１４２側表面近傍には負電荷が集まり、第５の圧電体層１４１のグランド電極層１１側表面近傍には正電荷が集まる。
【００４９】
第６の圧電体層１４３は、α軸の正方向に配向した第６の結晶軸ＣＡ６を有する圧電体によって構成されている。第６の圧電体層１４３の表面に対し、α軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、圧電効果により、第６の圧電体層１４３内に電荷が誘起される。その結果、第６の圧電体層１４３の出力電極層１４２側表面近傍には正電荷が集まり、第６の圧電体層１４３のグランド電極層１１側表面近傍には負電荷が集まる。同様に、第６の圧電体層１４３の表面に対し、α軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、第６の圧電体層１４３の出力電極層１４２側表面近傍には負電荷が集まり、第６の圧電体層１４３のグランド電極層１１側表面近傍には正電荷が集まる。
【００５０】
第５の圧電体層１４１および第６の圧電体層１４３の構成材料としては、第１の圧電体層１２１および第２の圧電体層１２３と同様の構成材料を用いることができる。また、第５の圧電体層１４１および第６の圧電体層１４３のように、層の面方向に沿った外力（せん断力）に対して電荷を生ずる圧電体層は、第１の圧電体層１２１および第２の圧電体層１２３と同様に、Ｙカット水晶により構成することができる。
【００５１】
出力電極層１４２は、第５の圧電体層１４１内および第６の圧電体層１４３内に生じた正電荷または負電荷を電荷Ｑｘとして出力する機能を有する。前述のように、第５の圧電体層１４１の表面または第６の圧電体層１４３の表面にα軸の正方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層１４２近傍には、正電荷が集まる。その結果、出力電極層１４２からは、正の電荷Ｑｘが出力される。一方、第５の圧電体層１４１の表面または第６の圧電体層１４３の表面にα軸の負方向に沿った外力が加えられた場合、出力電極層１４２近傍には、負電荷が集まる。その結果、出力電極層１４２からは、負の電荷Ｑｘが出力される。
【００５２】
このように、第１のセンサ１２、第２のセンサ１３、および第３のセンサ１４は、各センサの力検出方向が互いに直交するように積層されている。これにより、各センサは、それぞれ、互いに直交する力成分に応じて電荷を誘起することができる。そのため、電荷出力素子１０は、３軸（α（Ｘ）軸、β（Ｙ）軸、γ（Ｚ）軸）に沿った外力のそれぞれに応じて３つの電荷Ｑｘ、Ｑｙ、Ｑｚを出力することができる。
【００５３】
＜変換出力回路＞
各電荷出力素子１０には、それぞれ、変換出力回路９０ａ、９０ｂ、９０ｃが接続されている。各電荷出力素子１０に接続されたそれぞれの変換出力回路９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、同様であるので、以下では、代表的に、１つの電荷出力素子１０に接続された変換出力回路９０ａ、９０ｂ、９０ｃについて説明する。
【００５４】
変換出力回路９０ａは、電荷出力素子１０から出力された電荷Ｑｘを電圧Ｖｘに変換する機能を有する。変換出力回路９０ｂは、電荷出力素子１０から出力された電荷Ｑｚを電圧Ｖｚに変換する機能を有する。変換出力回路９０ｃは、電荷出力素子１０から出力された電荷Ｑｙを電圧Ｖｙに変換する機能を有する。変換出力回路９０ａ、９０ｂ、９０ｃは、同様であるので、以下では、代表的に、変換出力回路９０ｃについて説明する。
【００５５】
変換出力回路９０ｃは、電荷出力素子１０から出力された電荷Ｑｙを電圧Ｖｙに変換して電圧Ｖｙを出力する機能を有する。変換出力回路９０ｃは、オペアンプ９１と、コンデンサー９２と、スイッチング素子９３とを有する。オペアンプ９１の第１の入力端子（マイナス入力）は、電荷出力素子１０の出力電極層１２２に接続され、オペアンプ９１の第２の入力端子（プラス入力）は、グランド（基準電位点）に接地されている。また、オペアンプ９１の出力端子は、外力検出回路４０に接続されている。コンデンサー９２は、オペアンプ９１の第１の入力端子と出力端子との間に接続されている。スイッチング素子９３は、オペアンプ９１の第１の入力端子と出力端子との間に接続され、コンデンサー９２と並列接続されている。また、スイッチング素子９３は、駆動回路（図示せず）に接続されており、駆動回路からのオン／オフ信号に従い、スイッチング素子９３はスイッチング動作を実行する。
【００５６】
スイッチング素子９３がオフの場合、電荷出力素子１０から出力された電荷Ｑｙは、静電容量Ｃ１を有するコンデンサー９２に蓄えられ、電圧Ｖｙとして外力検出回路４０に出力される。次に、スイッチング素子９３がオンになった場合、コンデンサー９２の両端子間が短絡される。その結果、コンデンサー９２に蓄えられた電荷Ｑｙは、放電されて０クーロンとなり、外力検出回路４０に出力される電圧Ｖは、０ボルトとなる。スイッチング素子９３がオンとなることを、変換出力回路９０ｃをリセットするという。なお、理想的な変換出力回路９０ｃから出力される電圧Ｖｙは、電荷出力素子１０から出力される電荷Ｑｙの蓄積量に比例する。
【００５７】
スイッチング素子９３は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体スイッチング素子である。半導体スイッチング素子は、機械式スイッチと比べて小型および軽量であるので、力検出装置１の小型化および軽量化に有利である。以下、代表例として、スイッチング素子９３としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合を説明する。
【００５８】
スイッチング素子９３は、ドレイン電極、ソース電極、およびゲート電極を有している。スイッチング素子９３のドレイン電極またはソース電極の一方がオペアンプ９１の第１の入力端子に接続され、ドレイン電極またはソース電極の他方がオペアンプ９１の出力端子に接続されている。また、スイッチング素子９３のゲート電極は、駆動回路（図示せず）に接続されている。
【００５９】
各変換出力回路９０ａ、２０ｂ、２０ｃのスイッチング素子９３には、同一の駆動回路が接続されていてもよいし、それぞれ異なる駆動回路が接続されていてもよい。各スイッチング素子９３には、駆動回路から、全て同期したオン／オフ信号が入力される。これにより、各変換出力回路９０ａ、２０ｂ、２０ｃのスイッチング素子９３の動作が同期する。すなわち、各変換出力回路９０ａ、２０ｂ、２０ｃのスイッチング素子９３のオン／オフタイミングは一致する。
【００６０】
＜外力検出回路＞
外力検出回路４０は、各変換出力回路９０ａから出力される電圧Ｖｘ１、Ｖｘ２、Ｖｘ３、Ｖｘ４と、各変換出力回路９０ｂから出力される電圧Ｖｚ１、Ｖｚ２、Ｖｚ３、Ｖｚ４と、変換出力回路９０ｃから出力される電圧Ｖｙ１、Ｖｙ２、Ｖｙ３、Ｖｙ４とに基づき、加えられた外力を検出する機能を有する。外力検出回路４０は、変換出力回路９０ａ、９０ｂ、９０ｃに接続されたＡＤコンバーター４０１と、ＡＤコンバーター４０１に接続された演算部４０２とを有する。
【００６１】
ＡＤコンバーター４０１は、電圧Ｖｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１、Ｖｘ２、Ｖｙ２、Ｖｚ２、Ｖｘ３、Ｖｙ３、Ｖｚ３、Ｖｘ４、Ｖｙ４、Ｖｚ４をアナログ信号からデジタル信号へ変換する機能を有する。ＡＤコンバーター４０１によってデジタル変換された電圧Ｖｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１、Ｖｘ２、Ｖｙ２、Ｖｚ２、Ｖｘ３、Ｖｙ３、Ｖｚ３、Ｖｘ４、Ｖｙ４、Ｖｚ４は、演算部４０２に入力される。
【００６２】
すなわち、第１の基板２および第２の基板３の相対位置が互いにα（Ｘ）軸方向にずれる外力が加えられた場合、ＡＤコンバーター４０１は、電圧Ｖｘ１、Ｖｘ２、Ｖｘ３、Ｖｘ４を出力する。同様に、第１の基板２および第２の基板３の相対位置が互いにβ（Ｙ）軸方向にずれる外力が加えられた場合、ＡＤコンバーター４０１は、電圧Ｖｙ１、Ｖｙ２、Ｖｙ３、Ｖｙ４を出力する。また、第１の基板２および第２の基板３の相対位置が互いにγ（Ｚ）軸方向にずれる外力が加えられた場合、ＡＤコンバーター４０１は、電圧Ｖｚ１、Ｖｚ２、Ｖｚ３、Ｖｚ４を出力する。
また、第１の基板２および第２の基板３は、互いにｘ軸周りに回転する相対変位、ｙ軸周りに回転する相対変位、およびｚ軸周りに回転する相対変位が可能であり、各回転に伴う外力を電荷出力素子１０に伝達することが可能である。
【００６３】
演算部４０２は、デジタル変換された電圧Ｖｘ１、Ｖｙ１、Ｖｚ１、Ｖｘ２、Ｖｙ２、Ｖｚ２、Ｖｘ３、Ｖｙ３、Ｖｚ３、Ｖｘ４、Ｖｙ４、Ｖｚ４に基づき、ｘ軸方向の並進力成分Ｆｘ、ｙ軸方向の並進力成分Ｆｙ、ｚ軸方向の並進力成分Ｆｚ、ｘ軸周りの回転力成分Ｍｘ、ｙ軸周りの回転力成分Ｍｙ、ｚ軸周りの回転力成分Ｍｚを演算する機能を有する。各力成分は、以下の式により求めることができる。
【００６４】
Ｆｘ＝Ｖｘ１＋Ｖｘ２＋Ｖｘ３＋Ｖｘ４
Ｆｙ＝Ｖｙ１＋Ｖｙ２＋Ｖｙ３＋Ｖｙ４
Ｆｚ＝Ｖｚ１＋Ｖｚ２＋Ｖｚ３＋Ｖｚ４
Ｍｘ＝ｂ×（Ｖｚ４−Ｖｚ２）
Ｍｙ＝ａ×（Ｖｚ３−Ｖｚ１）
Ｍｚ＝ｂ×（Ｖｘ２−Ｖｘ４）＋ａ×（Ｖｙ１−Ｖｙ３）
ここで、ａ、ｂは定数である。
このように、力検出装置１は、６軸力を検出することができる。
【００６５】
第１の基板２と、第２の基板３とは、４つの与圧ボルト（固定部材）６により、固定されている。各与圧ボルト６は、第２の基板３に螺合している。なお、与圧ボルト６による「固定」は、２つの固定対象物の互いの所定量の移動を許容しつつ行われる。具体的には、第１の基板２と、第２の基板３とは、４つの与圧ボルト６により、互いの所定量の第１の基板２、第２の基板３の面方向の移動が許容されつつ固定される。
そして、この与圧ボルト６により、各電荷出力素子１０に、所定の大きさのＺ軸方向の圧力、すなわち、与圧が加えられる。なお、前記与圧の大きさは、特に限定されず、適宜設定される。また、与圧ボルト６の数は、４つに限定されず、例えば、２つ、３つ、または、５つ以上であってもよい。
【００６６】
また、各与圧ボルト６の位置は、特に限定されないが、本実施形態では、各与圧ボルト６は、第１の基板２、第２の基板３、回路基板４の周方向に沿って、等角度間隔（９０°間隔）に配置されている。また、各与圧ボルト６は、隣り合う２つの電荷出力素子１０の間で、かつ中間位置に配置されている。これにより、第１の基板２と第２の基板３とをバランス良く固定することができ、また、各電荷出力素子１０にバランス良く与圧を加えることができる。
【００６７】
２つのピン５は、複数の機能を有している。まず、各ピン５は、その各ピン５が第１の位置に位置しているとき（図６参照）、第１の基板２と第２の基板３と回路基板４とを互いに位置決めする機能を有する。また、各ピン５は、その各ピン５が第２の位置に位置しているとき（図５、図７参照）、第１の基板２と回路基板４とを固定する機能を有する。なお、各ピン５が第２の位置に位置しているときは、第１の基板２と第２の基板３が位置決めされた状態が解除され、第１の基板２と第２の基板３とが互いの所定量の移動が許容された状態となる。すなわち、与圧ボルト６により、第１の基板２と第２の基板３とが互いの所定量の移動が許容されつつ固定された状態となる。
【００６８】
また、各ピン５の位置は、特に限定されないが、本実施形態では、各ピン５は、第１の基板２、第２の基板３、回路基板４の周方向に沿って、等角度間隔（１８０°間隔）に配置されている。これにより、第１の基板２と第２の基板３と回路基板４とをより精度良く位置決めすることができる。また、第１の基板２と回路基板４とをバランス良く固定することができる。また、本実施形態では、各ピン５は、電荷出力素子１０と与圧ボルト６との間で、かつ中間位置に配置されている。なお、各ピン５、各与圧ボルト６、各素子は、第１の基板２、第２の基板３、回路基板４の周方向に沿って配置されている。
【００６９】
以下、ピン５の説明の前に、各ピン５が挿入可能な第１の基板２に形成された２つの第１の穴部２１、第２の基板３に形成された２つの第２の穴部３１ａ、３１ｂについて説明する。なお、２つの第１の穴部２１の配置と、２つの第２の穴部３１ａ、３１ｂ配置と、２つのピン５の配置とは同様である。
第１の基板２には、２つのピン５が挿入可能な２つの第１の穴部２１が形成されている。各第１の穴部２１は、本実施形態では、貫通孔であり、その横断面形状は、円形をなしている。なお、第１の基板２の第２の基板３側の面の第１の穴部２１が形成されている箇所は、第２の基板３側に向って突出しており、その上面に、回路基板４が当接する。
【００７０】
各第１の穴部２１は、同様であるので、以下では、代表的に、一方の第１の穴部２１について説明する。
第１の穴部２１は、上方の大径部２１１と、下方の小径部２１２とで構成されており、大径部２１１と小径部２１２との境界部に段差部（第１の係合部）２１３が形成されている。そして、第１の穴部２１の小径部２１２には、雌ネジ２１４が形成されている。なお、ピン５が第１の位置に位置しているときと、第２の位置に位置しているときのいずれの場合も、ピン５は、第１の穴部２１に挿入されている。
【００７１】
また、図３および図４に示すように、第２の基板３には、２つのピン５が挿入可能な２つの第２の穴部３１ａ、３１ｂが形成されている。第２の穴部３１ａは、本実施形態では、貫通孔であり、その横断面形状は、円形をなしている。第２の穴部３１ｂは、本実施形態では、貫通孔であり、その横断面形状は、大径部３１４を除き、円形をなしている。
第２の穴部３１ａは、上方の大径部３１１、下方の大径部３１２と、その２つの大径部３１１、３１２の間に配置された小径部３１３とで構成されている。なお、ピン５が第１の位置に位置しているときは、ピン５は、第２の穴部３１ａに挿入されている。また、ピン５が第２の位置に位置しているときは、ピン５は、第２の穴部３１ａの外側、すなわち、下方に位置している。
【００７２】
第２の穴部３１ｂは、大径部３１２を除き、第２の穴部３１ａと同様であり、上方の大径部３１１、下方の大径部３１４と、その２つの大径部３１１、３１４の間に配置された小径部３１３とで構成されている。図４（ｂ）に示すように、大径部３１４の横断面形状は、本実施形態では、１対の平行な直線３１４１、３１４２と、各直線３１４１、３１４２の図４（ｂ）中の右側に接続する円弧３１４３と、各直線３１４１、３１４２の図４（ｂ）中の左側に接続する円弧３１４４とで形成された形状をなしている。なお、大径部３１４は、その長手方向が、第２の基板３の径方向となるように配置されている。
【００７３】
次に、ピン５について説明するが、各ピン５は、同様であるので、以下では、代表的に、一方のピン５について説明する。
ピン５は、本実施形態では、ボルトで構成されており、本体部５１と、本体部５１の基端側に設けられた頭部５２と、本体部５１の先端側に設けられた先端部５３とを有している。先端部５３には、雌ネジ２１４に螺合する雄ネジ５４が形成されている。また、頭部５２には、例えば、ドライバー等の工具が挿入される溝が形成されている。なお、前記溝は、頭部５２に限らず、例えば、先端部５３の先端面に形成されていてもよい。
頭部５２の外径は、本体部５１の外径よりも大きい。また、先端部５３の外径は、本体部５１の外径よりも小さく、これにより、本体部５１と先端部５３との境界部に段差部（第２の係合部）５５が形成されている。
【００７４】
このピン５は、先端部５３が、第１の穴部２１に挿入された状態で、頭部５２が、第２の穴部３１ａ内の第１の位置（図６参照）と、第２の穴部３１ａの外側、すなわち、第２の穴部３１ａの下方の第２の位置（図５、図７参照）とに移動可能になっている。
また、頭部５２と、回路基板４との間には、弾性部材８が介在している。弾性部材８の構成材料としては、弾性材料であれば特に限定されず、例えば、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのような各種ゴム材料や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマーが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合して用いることができる。
【００７５】
また、第２の基板３の各第２の穴部３１ａ、３１ｂには、それぞれ、第２の基板３の第１の基板２と反対側の面側から封止部材７が装着されており、その封止部材７により第２の穴部３１ａ、３１ｂが密閉されている。なお、本実施形態では、封止部材７は、第２の穴部３１ａ、３１ｂに圧入されているが、封止部材７の装着方法は、これに限定されず、例えば、螺合、接着剤等により接着、融着等であってもよい。
【００７６】
ここで、ピン５、第２の穴部３１ａ、３１ｂの寸法は、特に限定されないが、ピン５の外寸法と第２の穴部３１ａ、３１ｂの内寸法との差が、それぞれ、所定（規定）の寸法以内であることが好ましい。すなわち、第２の穴部３１ａの内径Ｌ２と、ピン５の頭部５２の外径Ｌ１との差（Ｌ２−Ｌ１）は、０．０００１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下であることが好ましく、０．００１ｍｍ以上、０．０３ｍｍ以下であることがより好ましい。同様に、第２の穴部３１ｂの短軸方向の内径Ｌ３と、ピン５の頭部５２の外径Ｌ１との差（Ｌ３−Ｌ１）は、０．０００１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下であることが好ましく、０．００１ｍｍ以上、０．０３ｍｍ以下であることがより好ましい。これにより、ピン５を第２の穴部３１ａ、３１ｂに容易に挿入することができ、かつ、第１の基板２と第２の基板３と回路基板４との位置決めを精度良く行うことができる。
【００７７】
なお、ピン５の数は、２つに限らず、１つでもよく、また、３つ以上でもよい。ピン５が１つの場合は、例えば、図４（ｃ）に示すように、ピン５の横断面形状、第２の穴部３１の横断面形状を、それぞれ、正方形（四角形）等の多角形や、楕円形等とする。なお、図４（ｃ）中の第２の穴部３１の１辺の長さＬ５とピン５の１辺の長さＬ４との差（Ｌ５−Ｌ４）の好適範囲は、前記差（Ｌ２−Ｌ１）、（Ｌ３−Ｌ１）と同様である。
【００７８】
次に、力検出装置１の組み立てや再組み立ての際の手順について、その１例を説明する。
まず、図６に示すように、回路基板４を第１の基板２上に配置し、各ピン５を第１の穴部２１および回路基板４に形成された孔に挿入する。そして、例えば、ドライバーで各ピン５を第１の基板２の第１の穴部２１に螺合させる。この際、各ピン５を予め設定された回数だけ回転させることにより、各ピン５を所定の位置に配置させる。この所定の位置は、第１の位置に相当する位置である。これにより、各ピン５により、第１の基板２と回路基板４とが互いに位置決めされる。
【００７９】
次に、第２の基板３を前記第１の基板２および回路基板４上に配置し、各ピン５の頭部５２を第２の基板３の第２の穴部３１ａの大径部３１２、第２の穴部３１ｂの大径部３１４に挿入する。これにより、各ピン５は、第１の位置に位置し、各ピン５により、第１の基板２と第２の基板３と回路基板４が互いに位置決めされ、第１の基板２と第２の基板３と回路基板４の径方向および周方向の移動が規制される。
次に、各与圧ボルト６を第１の基板２に螺合することにより、第１の基板２と第２の基板３とを固定する。この際は、各与圧ボルト６の回転回数で与圧を調整する。これにより、各与圧ボルト６により、第１の基板２と第２の基板３とは、互いの所定量の第１の基板２、第２の基板３の面方向の移動が許容されつつ固定される。
【００８０】
次に、図７に示すように、例えば、ドライバーで各ピン５をさらに回転させ、各ピン５の段差部５５が第１の穴部２１の段差部２１３に当接（係合）するまで螺合させる。これにより、各ピン５が第２の穴部３１ａ、３１ｂの下方の第２の位置に移動する。この際、各ピン５の段差部５５が第１の穴部２１の段差部２１３に当接することにより、各ピン５が第２の位置よりも第１の基板２側に移動することが阻止される。したがって、ピン５の段差部５５と第１の穴部２１の段差部２１３とにより、位置規制機構が構成される。
これにより、第１の基板２と第２の基板３が位置決めされた状態が解除され、第１の基板２と第２の基板３とが互いの所定量の移動が許容された状態となる。すなわち、与圧ボルト６により、第１の基板２と第２の基板３とが互いの所定量の移動が許容されつつ固定された状態となる。また、各ピン５により、第１の基板２と回路基板４とが固定される。
ピン５の段差部５５と第１の穴部２１の段差部２１３とにより、ピン５が第２の位置に移動する際、第２の位置よりも第１の基板２側に移動することを阻止する位置規制機構が構成される。
次に、図５に示すように、各第２の穴部３１ａ、３１ｂに、封止部材７を装着する。これにより、各封止部材７により各第２の穴部３１ａ、３１ｂが密閉される。以上により、力検出装置１の組み立てや再組み立てが完了する。
【００８１】
以上説明したように、この力検出装置１によれば、ピン５が複数の機能を有しているので、組み立てや再組み立ての際、使用する治具の数を減少させることができ、これにより、容易かつ迅速に、組み立てや再組み立てを行うことができる。
また、第１の基板２、第２の基板３、回路基板４において、治具等を挿入する孔等の数を減少させることができ、これにより、第１の基板２、第２の基板３、回路基板４の形状を簡素化することができる。
【００８２】
＜第２実施形態＞
図１０は、本発明の力検出装置の第２実施形態を示す断面図である。
なお、以下では、説明の都合上、図１０中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１０に示すように、第２実施形態の力検出装置１は、第１の基板２に対し、第１の基板２の径方向に移動可能に設けられた位置規制部材（第１の係合部）１５を有している。位置規制部材１５の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、棒状または板状をなしている。なお、この位置規制部材１５は、各ピン５の近傍にそれぞれ設置されている。
【００８３】
次に、ピン５について説明するが、各ピン５は、同様であるので、以下では、代表的に、一方のピン５について説明する。
ピン５は、本体部５１と、本体部５１の基端側に設けられた頭部５２と、本体部５１の先端側に設けられた先端部５３と、本体部５１と先端部５３との間に設けられた小径部５６とを有している。
小径部５６の外径は、本体部５１の外径よりも小さく、かつ、先端部５３の外径よりも小さく、これにより、本体部５１と小径部５６との境界部に段差部（第２の係合部）５５が形成され、先端部５３と小径部５６との境界部に段差部（第３の係合部）５７が形成されている。
【００８４】
この力検出装置１では、各ピン５が第１の位置に移動する際は、各ピン５の段差部５７が各位置規制部材１５に当接（係合）することにより、各ピン５が第１の位置よりも第２の基板３側に移動することが阻止される（図１０（ａ）参照）。また、各ピン５が第２の位置に移動する際は、各ピン５の段差部５５が各位置規制部材１５に当接（係合）することにより、各ピン５が第２の位置よりも第１の基板２側に移動することが阻止される（図１０（ｂ）参照）。したがって、ピン５の段差部５５、５７、位置規制部材１５により、位置規制機構が構成される。
この力検出装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８５】
＜第３実施形態＞
図１１は、本発明の力検出装置の第３実施形態を示す断面図である。
なお、以下では、説明の都合上、図１１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００８６】
図１１に示すように、第３実施形態の力検出装置１は、第１の基板２に対し、第１の基板２の径方向に移動可能に設けられた位置規制部材（第１の係合部）１６１と、位置規制部材１６１をピン５に向って付勢するコイルバネ（付勢部材）１６２とを有している。位置規制部材１６１の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、球状をなしている。なお、この位置規制部材１６１およびコイルバネ１６２は、各ピン５の近傍にそれぞれ設置されている。
【００８７】
次に、ピン５について説明するが、各ピン５は、同様であるので、以下では、代表的に、一方のピン５について説明する。
ピン５は、本体部５１と、本体部５１の基端側に設けられた頭部５２とを有している。頭部５２の外径は、本体部５１の外径よりも大きい。
また、本体部５１には、位置規制部材１６１と係合可能な２つの凹部（第３の係合部）５１１、凹部（第２の係合部）５１２がピン５の軸方向に沿って並設されている。凹部５１１、５１２の形状は、特に限定されないが、本実施形態では、その縦断面形状は、三角形をなしている。
なお、ピン５の雄ネジと、第１の穴部２１の雌ネジとが省略されている。
【００８８】
この力検出装置１では、各ピン５が第１の位置に移動する際は、各位置規制部材１６１が各ピン５の凹部５１１に係合することにより、各ピン５が第１の位置よりも第２の基板３側に移動することが阻止される（図１１（ａ）参照）。また、各ピン５が第２の位置に移動する際は、各位置規制部材１６１が各ピン５の凹部５１２に係合することにより、各ピン５が第２の位置よりも第１の基板２側に移動することが阻止される（図１１（ｂ）参照）。したがって、ピン５の凹部５１１、５１２、位置規制部材１６１、コイルバネ１６２により、位置規制機構が構成される。
この力検出装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８９】
＜単腕ロボットの実施形態＞
次に、図１２に基づき、本発明のロボットの実施形態である単腕ロボットを説明する。以下、本実施形態について、前述した第１、第２および第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１２は、本発明の力検出装置を用いた単腕ロボットの１例を示す図である。図１２の単腕ロボット５００は、基台５１０と、アーム連結体５２０と、アーム連結体５２０の先端側に設けられたエンドエフェクタ５３０と、アーム連結体５２０とエンドエフェクタ５３０との間に設けられた力検出装置１００とを有する。なお、力検出装置１００としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。
【００９０】
基台５１０は、アーム連結体５２０を回動させるための動力を発生させるアクチュエーター（図示せず）およびアクチュエーターを制御する制御部（図示せず）等を収納する機能を有する。また、基台５１０は、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上などに固定される。
アーム連結体５２０は、第１のアーム５２１、第２のアーム５２２、第３のアーム５２３、第４のアーム５２４および第５のアーム５２５を有しており、隣り合うアーム同士を回動自在に連結することにより構成されている。アーム連結体５２０は、制御部の制御によって、各アームの連結部を中心に複合的に回転または屈曲することにより駆動する。
エンドエフェクタ５３０は、対象物を把持する機能を有する。エンドエフェクタ５３０は、第１の指５３１および第２の指５３２を有している。アーム連結体５２０の駆動によりエンドエフェクタ５３０が所定の動作位置まで到達した後、第１の指５３１および第２の指５３２の離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。
【００９１】
力検出装置１００は、エンドエフェクタ５３０に加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置１００が検出する力を基台５１０の制御部にフィードバックすることにより、単腕ロボット５００は、より精密な作業を実行することができる。また、力検出装置１００が検出する力によって、単腕ロボット５００は、エンドエフェクタ５３０の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、単腕ロボット５００は、より安全に作業を実行することができる。
なお、図示の構成では、アーム連結体５２０は、合計５本のアームによって構成されているが、本発明はこれに限られない。アーム連結体５２０が、１本のアームに構成されている場合、２〜４本のアームによって構成されている場合、６本以上のアームによって構成されている場合も本発明の範囲内である。
【００９２】
＜複腕ロボットの実施形態＞
次に、図１３に基づき、本発明のロボットの実施形態である複腕ロボットを説明する。以下、本実施形態について、前述した第１、第２、第３および第４実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１３は、本発明の力検出装置を用いた複腕ロボットの１例を示す図である。図１３の複腕ロボット６００は、基台６１０と、第１のアーム連結体６２０と、第２のアーム連結体６３０と、第１のアーム連結体６２０の先端側に設けられた第１のエンドエフェクタ６４０ａと、第２のアーム連結体６３０の先端側に設けられた第２のエンドエフェクタ６４０ｂと、第１のアーム連結体６２０と第１のエンドエフェクタ６４０ａ間および第２のアーム連結体６３０と第２のエンドエフェクタ６４０ｂとの間に設けられた力検出装置１００を有する。なお、力検出装置１００としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。
【００９３】
基台６１０は、第１のアーム連結体６２０および第２のアーム連結体６３０を回動させるための動力を発生させるアクチュエーター（図示せず）およびアクチュエーターを制御する制御部（図示せず）等を収納する機能を有する。また、基台６１０は、例えば、床、壁、天井、移動可能な台車上などに固定される。
第１のアーム連結体６２０は、第１のアーム６２１および第２のアーム６２２を回動自在に連結することにより構成されている。第２のアーム連結体６３０は、第１のアーム６３１および第２のアーム６３２を回動自在に連結することにより構成されている。第１のアーム連結体６２０および第２のアーム連結体６３０は、制御部の制御によって、各アームの連結部を中心に複合的に回転または屈曲することにより駆動する。
【００９４】
エンドエフェクタ６４０ａ、６４０ｂは、対象物を把持する機能を有する。第１のエンドエフェクタ６４０ａは、第１の指６４１ａおよび第２の指６４２ａを有している。第２のエンドエフェクタ６４０ｂは、第１の指６４１ｂおよび第２の指６４２ｂを有している。第１のアーム連結体６２０の駆動により第１のエンドエフェクタ６４０ａが所定の動作位置まで到達した後、第１の指６４１ａおよび第２の指６４２ａの離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。同様に、第２のアーム連結体６３０の駆動により第２のエンドエフェクタ６４０ｂが所定の動作位置まで到達した後、第１の指６４１ｂおよび第２の指６４２ｂの離間距離を調整することにより、対象物を把持することができる。
【００９５】
力検出装置１００は、エンドエフェクタ６４０ａ、６４０ｂに加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置１００が検出する力を基台６１０の制御部にフィードバックすることにより、複腕ロボット６００は、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置１００が検出する力によって、複腕ロボット６００は、エンドエフェクタ６４０ａ、６４０ｂの障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、複腕ロボット６００は、より安全に作業を実行することができる。
なお、図示の構成では、アーム連結体は合計２本であるが、本発明はこれに限られない。複腕ロボット６００が３本以上のアーム連結体を有している場合も、本発明の範囲内である。
【００９６】
＜電子部品検査装置および電子部品搬送装置の実施形態＞
次に、図１４、１５に基づき、本発明の実施形態である電子部品検査装置および電子部品搬送装置を説明する。以下、本実施形態について、前述した第１、第２および第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１４は、本発明の力検出装置を用いた電子部品検査装置および部品搬送装置の１例を示す図である。図１５は、本発明の力検出装置を用いた電子部品搬送装置の１例を示す図である。
【００９７】
図１４の電子部品検査装置７００は、基台７１０と、基台７１０の側面に立設された支持台７２０とを有する。基台７１０の上面には、検査対象の電子部品７１１が載置されて搬送される上流側ステージ７１２ｕと、検査済みの電子部品７１１が載置されて搬送される下流側ステージ７１２ｄとが設けられている。また、上流側ステージ７１２ｕと下流側ステージ７１２ｄとの間には、電子部品７１１の姿勢を確認するための撮像装置７１３と、電気的特性を検査するために電子部品７１１がセットされる検査台７１４とが設けられている。なお、電子部品７１１の例として、半導体、半導体ウェハー、ＣＬＤやＯＬＥＤ等の表示デバイス、水晶デバイス、各種センサ、インクジェットヘッド、各種ＭＥＭＳデバイス等などが挙げられる。
【００９８】
また、支持台７２０には、基台７１０の上流側ステージ７１２ｕおよび下流側ステージ７１２ｄと平行な方向（Ｙ方向）に移動可能にＹステージ７３１が設けられており、Ｙステージ７３１からは、基台７１０に向かう方向（Ｘ方向）に腕部７３２が延設されている。また、腕部７３２の側面には、Ｘ方向に移動可能にＸステージ７３３が設けられている。また、Ｘステージ７３３には、撮像カメラ７３４と、上下方向（Ｚ方向）に移動可能なＺステージを内蔵した電子部品搬送装置７４０が設けられている。また、電子部品搬送装置７４０の先端側には、電子部品７１１を把持する把持部７４１が設けられている。また、電子部品搬送装置７４０の先端と、把持部７４１との間には、力検出装置１００が設けられている。更に、基台７１０の前面側には、電子部品検査装置７００の全体の動作を制御する制御装置７５０が設けられている。なお、力検出装置１００としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。
【００９９】
電子部品検査装置７００は、以下のようにして電子部品７１１の検査を行う。最初に、検査対象の電子部品７１１は、上流側ステージ７１２ｕに載せられて、検査台７１４の近くまで移動する。次に、Ｙステージ７３１およびＸステージ７３３を動かして、上流側ステージ７１２ｕに載置された電子部品７１１の真上の位置まで電子部品搬送装置７４０を移動させる。このとき、撮像カメラ７３４を用いて電子部品７１１の位置を確認することができる。そして、電子部品搬送装置７４０内に内蔵されたＺステージを用いて電子部品搬送装置７４０を降下させ、把持部７４１で電子部品７１１を把持すると、そのまま電子部品搬送装置７４０を撮像装置７１３の上に移動させて、撮像装置７１３を用いて電子部品７１１の姿勢を確認する。次に、電子部品搬送装置７４０に内蔵されている微調整機構を用いて電子部品７１１の姿勢を調整する。そして、電子部品搬送装置７４０を検査台７１４の上まで移動させた後、電子部品搬送装置７４０に内蔵されたＺステージを動かして電子部品７１１を検査台７１４の上にセットする。電子部品搬送装置７４０内の微調整機構を用いて電子部品７１１の姿勢が調整されているので、検査台７１４の正しい位置に電子部品７１１をセットすることができる。次に、検査台７１４を用いて電子部品７１１の電気的特性検査が終了した後、今度は検査台７１４から電子部品７１１を取り上げ、Ｙステージ７３１およびＸステージ７３３を動かして、下流側ステージ７１２ｄ上まで電子部品搬送装置７４０を移動させ、下流側ステージ７１２ｄに電子部品７１１を置く。最後に、下流側ステージ７１２ｄを動かして、検査が終了した電子部品７１１を所定位置まで搬送する。
【０１００】
図１０は、力検出装置１００を含む電子部品搬送装置７４０を示す図である。電子部品搬送装置７４０は、把持部７４１と、把持部７４１に接続された６軸力検出装置１００と、６軸力検出装置１００を介して把持部７４１に接続された回転軸７４２と、回転軸７４２に回転可能に取り付けられた微調整プレート７４３を有する。また、微調整プレート７４３は、ガイド機構（図示せず）によってガイドされながら、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能である。
【０１０１】
また、回転軸７４２の端面に向けて、回転方向用の圧電モーター７４４θが搭載されており、圧電モーター７４４θの駆動凸部（図示せず）が回転軸７４２の端面に押しつけられている。このため、圧電モーター７４４θを動作させることによって、回転軸７４２（および把持部７４１）をθ方向に任意の角度だけ回転させることが可能である。また、微調整プレート７４３に向けて、Ｘ方向用の圧電モーター７４４ｘと、Ｙ方向用の圧電モーター７４４ｙとが設けられており、それぞれの駆動凸部（図示せず）が微調整プレート７４３の表面に押しつけられている。このため、圧電モーター７４４ｘを動作させることによって、微調整プレート７４３（および把持部７４１）をＸ方向に任意の距離だけ移動させることができ、同様に、圧電モーター７４４ｙを動作させることによって、微調整プレート７４３（および把持部７４１）をＹ方向に任意の距離だけ移動させることが可能である。
【０１０２】
また、力検出装置１００は、把持部７４１に加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置１００が検出する力を制御装置７５０にフィードバックすることにより、電子部品搬送装置７４０および電子部品検査装置７００は、より精密に作業を実行することができる。また、力検出装置１００が検出する力によって、把持部７４１の障害物への接触等を検知することができる。そのため、従来の位置制御では困難だった障害物回避動作、対象物損傷回避動作等を容易に行うことができ、電子部品搬送装置７４０および電子部品検査装置７００は、より安全な作業を実行可能である。
【０１０３】
＜部品加工装置の実施形態＞
次に、図１６に基づき、本発明の部品加工装置の実施形態を説明する。以下、本実施形態について、前述した第１、第２および第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１６は、本発明の力検出装置を用いた部品加工装置の１例を示す図である。図１６の部品加工装置８００は、基台８１０と、基台８１０の上面に起立形成された支柱８２０と、支柱８２０の側面に設けられた送り機構８３０と、送り機構８３０に昇降可能に取り付けられた工具変位部８４０と、工具変位部８４０に接続された力検出装置１００と、力検出装置１を介して工具変位部８４０に装着された工具８５０を有する。なお、力検出装置１００としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。
【０１０４】
基台８１０は、被加工部品８６０を載置し、固定するための台である。支柱８２０は、送り機構８３０を固定するための柱である。送り機構８３０は、工具変位部８４０を昇降させる機能を有する。送り機構８３０は、送り用モーター８３１と、送り用モーター８３１からの出力に基づいて工具変位部８４０を昇降させるガイド８３２を有する。工具変位部８４０は、工具８５０に回転、振動等の変位を与える機能を有する。工具変位部８４０は、変位用モーター８４１と、変位用モーター８４１に連結された主軸（図示せず）の先端に設けられた工具取付け部８４３と、工具変位部８４０に取り付けられ主軸を保持する保持部８４２とを有する。工具８５０は、工具変位部８４０の工具取付け部８４３に、力検出装置１を介して取り付けられ、工具変位部８４０から与えられる変位に応じて被加工部品８６０を加工するために用いられる。工具８５０は、特に限定されないが、例えば、レンチ、プラスドライバー、マイナスドライバー、カッター、丸のこ、ニッパ、錐、ドリル、フライス等である。
【０１０５】
力検出装置１００は、工具８５０に加えられる外力を検出する機能を有する。力検出装置１が検出する外力を送り用モーター８３１や変位用モーター８４１にフィードバックすることにより、部品加工装置８００は、より精密に部品加工作業を実行することができる。また、力検出装置１００が検出する外力によって、工具８５０の障害物への接触等を検知することができる。そのため、工具８５０に障害物等が接触した場合に緊急停止することができ、部品加工装置８００は、より安全な部品加工作業を実行可能である。
【０１０６】
＜移動体の実施形態＞
次に、図１７に基づき、本発明の移動体の実施形態を説明する。以下、本実施形態について、前述した第１、第２および第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１７は、本発明の力検出装置を用いた移動体の１例を示す図である。図１７の移動体９００は、与えられた動力により移動することができる。移動体９００は、特に限定されないが、例えば、自動車、バイク、飛行機、船、電車等の乗り物、２足歩行ロボット、車輪移動ロボット等のロボット等である。
【０１０７】
移動体９００は、本体９１０（例えば、乗り物の筐体、ロボットのメインボディ等）と、本体９１０を移動させるための動力を供給する動力部９２０と、本体９１０の移動により発生する外力を検出する本発明の力検出装置１００と、制御部９３０を有する。なお、力検出装置１００としては、前述した各実施形態と同様のものを用いる。
動力部９２０から供給された動力によって本体９１０が移動すると、移動に伴い振動や加速度等が生じる。力検出装置１００は、移動に伴い生じた振動や加速度等による外力を検出する。力検出装置１００によって検出された外力は、制御部９３０に伝達される。制御部９３０は、力検出装置１００から伝達された外力に応じて動力部９２０等を制御することにより、姿勢制御、振動制御および加速制御等の制御を実行することができる。
【０１０８】
以上、本発明の力検出装置、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明は、前記実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【０１０９】
また、前記実施形態では、外力に応じて信号を出力する素子として、圧電体を用いたものを使用しているが、本発明では、加えられる外力に応じて出力が変化するものであればこれに限定されず、その他、例えば、感圧導電体等を用いたものが挙げられる。
また、前記実施形態では、第１の穴部、第２の穴部は、それぞれ、貫通孔であるが、本発明では、これに限定されず、例えば、有底の穴（凹部）等であってもよく、また、第１の穴部、第２の穴部に、１つまたは複数の段差が形成されていてもよい。
【０１１０】
また、前記実施形態では、固定部材は、前記実施形態では、与圧ボルトであるが、本発明では、これに限定されず、例えば、素子に与圧を加える機能を有してないものであってもよい。
また、本発明では、回路基板の機能の一部、例えば、ＡＤコンバーター、演算部等が、外部に設けられていてもよい。
【０１１１】
また、本発明のロボットは、アーム型ロボット（ロボットアーム）に限定されず、他の形式のロボット、例えば、スカラーロボット、脚式歩行（走行）ロボット等であってもよい。
また、本発明の力検出装置は、ロボット、電子部品搬送装置、電子部品検査装置、部品加工装置および移動体に限らず、他の装置、例えば、他の搬送装置、他の検査装置、振動計、加速度計、重力計、動力計、地震計、傾斜計等の測定装置、入力装置等にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１…力検出装置  ２…第１の基板  ２１…第１の穴部  ２１１…大径部  ２１２…小径部  ２１３…段差部  ２１４…雌ネジ  ３…第２の基板  ３１、３１ａ、３１ｂ…第２の穴部  ３１１、３１２、３１４…大径部  ３１３…小径部  ３１４１、３１４２…直線  ３１４３、３１４４…円弧  ４…回路基板  ４０…外力検出回路  ４０１…ＡＤコンバーター  ４０２…演算部  ５…ピン  ５１…本体部  ５１１、５１２…凹部  ５２…頭部  ５３…先端部  ５４…雄ネジ  ５５…段差部  ５６…小径部  ５７…段差部  ６…与圧ボルト  ７…封止部材  ８…弾性部材  ９０ａ、９０ｂ、９０ｃ…変換出力回路  ９１…オペアンプ  ９２…コンデンサー  ９３…スイッチング素子  １０…電荷出力素子（素子）１１…グランド電極層  １２…第１のセンサ  １２１…第１の圧電体層  １２２…出力電極層  １２３…第２の圧電体層  １３…第２のセンサ  １３１…第３の圧電体層  １３２…出力電極層  １３３…第４の圧電体層  １４…第３のセンサ  １４１…第５の圧電体層  １４２…出力電極層  １４３…第６の圧電体層  １５…位置規制部材  １６１…位置規制部材  １６２…コイルバネ  １００…力検出装置  ５００…単腕ロボット  ５１０…基台  ５２０…アーム連結体  ５２１…第１のアーム  ５２２…第２のアーム  ５２３…第３のアーム  ５２４…第４のアーム  ５２５…第５のアーム  ５３０…エンドエフェクタ  ５３１…第１の指  ５３２…第２の指  ６００…複腕ロボット  ６１０…基台  ６２０…第１のアーム連結体  ６２１…第１のアーム  ６２２…第２のアーム  ６３０…第２のアーム連結体  ６３１…第１のアーム  ６３２…第２のアーム  ６４０ａ…第１のエンドエフェクタ  ６４１ａ…第１の指  ６４２ａ…第２の指  ６４０ｂ…第２のエンドエフェクタ  ６４１ｂ…第１の指  ６４２ｂ…第２の指  ７００…電子部品検査装置  ７１０…基台  ７１１…電子部品  ７１２ｕ…上流側ステージ  ７１２ｄ…下流側ステージ  ７１３…撮像装置  ７１４…検査台  ７２０…支持台  ７３１…Ｙステージ  ７３２…腕部  ７３３…Ｘステージ  ７３４…撮像カメラ  ７４０…電子部品搬送装置  ７４１…把持部  ７４２…回転軸  ７４３…微調整プレート  ７４４ｘ、７４４ｙ、７４４θ…圧電モーター  ７５０…制御装置  ８００…部品加工装置  ８１０…基台  ８２０…支柱  ８３０…送り機構  ８３１…送り用モーター  ８３２…ガイド  ８４０…工具変位部  ８４１…変位用モーター  ８４２…保持部  ８４３…工具取付け部  ８５０…工具  ８６０…被加工部品  ９００…移動体  ９１０…本体  ９２０…動力部  ９３０…制御部  ＣＡ１…第１の結晶軸  ＣＡ２…第２の結晶軸  ＣＡ３…第３の結晶軸  ＣＡ４…第４の結晶軸  ＣＡ５…第５の結晶軸  ＣＡ６…第６の結晶軸
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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