(57)【要約】【課題】センサ感度を低下させることなく、小型化を可能にする。【解決手段】静電容量式センサは、固定部３００に固定された４つの可撓部を有する第１フランジと、第１フランジに対向するように配置された４つの可撓部を有する第２フランジとを有している。第１フランジの各可撓部の中央部に形成された連結体と第２フランジの各可撓部の中央部に形成された連結体とは連結されている。固定部３００の上面には、一対の電極Ｅ１１、Ｅ１２、一対の電極Ｅ２１、Ｅ２２、一対の電極Ｅ３１、Ｅ３２、一対の電極Ｅ４１、Ｅ４２が固定されている。一対の電極、第１フランジの可撓部、第２フランジの可撓部及び連結体の組は、Ｚ軸を中心に９０度おき且つＺ軸から等距離に配置されている。【選択図】図３
2008096229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上に配置された一対の電極と、
前記一対の電極のそれぞれの電極と対向し、各電極との間で容量素子をそれぞれ構成する第１可撓部と、
前記第１可撓部を有する第１部材と、
前記第１可撓部に対向する第２可撓部を有する第２部材と、
前記第１可撓部と前記第２可撓部とを連結する連結体とを備え、
前記一対の電極のそれぞれの電極に対応した容量素子の静電容量値の変化に基づいて前記平面上の前記一対の電極の配列方向に平行な方向の力及び前記平面に垂直な方向の力を検出することを特徴とする静電容量式センサ。
【請求項２】
前記一対の電極、前記第１可撓部、前記第２可撓部及び前記連結体の組が複数設けられており、
前記複数組の前記一対の電極、前記第１可撓部、前記第２可撓部及び前記連結体は、前記平面上の中心点を中心に等角度おき且つ前記中心点から等距離に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量式センサ。
【請求項３】
前記角度は９０度であることを特徴とする請求項２に記載の静電容量式センサ。
【請求項４】
前記複数組の前記一対の電極及び前記第１可撓部は、前記中心点を原点とするＸ軸およびＹ軸上の正方向および負方向にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項３に記載の静電容量式センサ。
【請求項５】
Ｘ軸上の正方向および負方向に配置された前記一対の電極はＹ軸方向に離隔し且つＸ軸に対して線対称になると共に、Ｙ軸上の正方向および負方向に配置された前記一対の電極はＸ軸方向に離隔し且つＹ軸に対して線対称になっていることを特徴とする請求項４に記載の静電容量式センサ。
【請求項６】
前記角度は１２０度であることを特徴とする請求項２に記載の静電容量式センサ。
【請求項７】
前記複数組の前記一対の電極及び前記第１可撓部は、前記中心点を原点とするＸ軸正方向からＹ軸負方向に３０度をなす第１線上、Ｘ軸負方向からＹ軸負方向に３０度をなす第２線上およびＹ軸上の正方向にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項６に記載の静電容量式センサ。
【請求項８】
第１線上に配置された前記一対の電極は第１線と直交する方向に離隔し且つ第１線に対して線対称になり、第２線上に配置された前記一対の電極は第２線と直交する方向に離隔し且つ第２線に対して線対称になり、Ｙ軸上の正方向に配置された前記一対の電極はＸ軸方向に離隔し且つＹ軸に対して線対称になっていることを特徴とする請求項７に記載の静電容量式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多軸成分の力などを検出することができる静電容量式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の力及びモーメントを検出可能な力検出装置が記載されている。力検出装置は、５枚の固定電極Ｅ１〜Ｅ５と円板状のダイヤフラムとの間に構成される容量素子の静電容量値の変化に基づいて力及びモーメントが検出される。ここで、固定電極Ｅ１、Ｅ２はＸ軸方向に対応し、固定電極Ｅ３、Ｅ４はＹ軸方向に対応し、固定電極Ｅ５はＺ軸方向に対応している。
【特許文献１】特開２００４−３２５３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の力を検出するための電極がそれぞれ別々に設けられている場合には、所定面積の範囲内の電極数が増加し、各方向に対応した電極１個あたりの面積が小さくなってしまう。そのため、各電極が構成する静電容量値が小さくなり、センサ感度が悪くなる。特にセンサの小型化を図るためには、各電極面積をさらに小さくする必要があり、各電極面積に対する配線の面積又は長さの割合が大きくなることで、検出用容量素子に対する浮遊容量の比率が大きくなり、センサ感度が著しく低下する原因になる。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、センサ感度を低下させることなく、小型化が可能な静電容量式センサを提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
本発明の静電容量式センサは、平面上に配置された一対の電極と、前記一対の電極のそれぞれの電極と対向し、各電極との間で容量素子をそれぞれ構成する第１可撓部と、前記第１可撓部を有する第１部材と、前記第１可撓部に対向する第２可撓部を有する第２部材と、前記第１可撓部と前記第２可撓部とを連結する連結体とを備え、前記一対の電極のそれぞれの電極に対応した容量素子の静電容量値の変化に基づいて前記平面上の前記一対の電極の配列方向に平行な方向の力及び前記平面に垂直な方向の力を検出することを特徴としている。
【０００６】
この構成によると、平面上に配置された一対の電極を用いて、平面上の一対の電極の配列方向に平行な方向の力及び平面に垂直な方向の力を検出することができる。そのため、上記の２つの方向の力を検出するための電極をそれぞれ別々に設ける必要がなく、一対の電極を共用することで、上記の２つの方向の力を検出するための電極１個あたりの面積が比較的大きくなる。そのため、センサの小型化を図る場合でも、各電極面積に対する配線の面積又は長さの割合が大きくなることが抑制され、センサ感度が低下するのが防止される。
【０００７】
本発明の静電容量式センサでは、前記一対の電極、前記第１可撓部、前記第２可撓部及び前記連結体の組が複数設けられており、前記複数組の前記一対の電極、前記第１可撓部、前記第２可撓部及び前記連結体は、前記平面上の中心点を中心に等角度おき且つ前記中心点から等距離に配置されていてもよい。
【０００８】
この構成によると、多軸成分の力を検出することが可能であり、多軸方向の力、モーメントを検出することができる。
【０００９】
本発明の静電容量式センサでは、前記角度は９０度であってもよい。
【００１０】
この構成によると、互いに直交する方向成分及びそれに直交する方向成分の力、モーメントを検出することができる。
【００１１】
本発明の静電容量式センサでは、前記複数組の前記一対の電極及び前記第１可撓部は、前記中心点を原点とするＸ軸およびＹ軸上の正方向および負方向にそれぞれ配置されていてもよい。
【００１２】
この構成によると、平面上の中心点を原点とするＸ軸方向及びＹ軸方向の力、モーメントを検出することができる。
【００１３】
本発明の静電容量式センサでは、Ｘ軸上の正方向および負方向に配置された前記一対の電極はＹ軸方向に離隔し且つＸ軸に対して線対称になると共に、Ｙ軸上の正方向および負方向に配置された前記一対の電極はＸ軸方向に離隔し且つＹ軸に対して線対称になっていてもよい。
【００１４】
この構成によると、平面上の中心点を原点とするＸ軸方向及びＹ軸方向の力、モーメントを容易に検出することができる。
【００１５】
本発明の静電容量式センサでは、前記角度は１２０度であってもよい。
【００１６】
この構成によると、角度が９０度の場合と比較して、平面上に配置される電極や第１部材及び第２部材の可撓部の数が少なくなるので、製造コストを低減できる。
【００１７】
本発明の静電容量式センサでは、前記複数組の前記一対の電極及び前記第１可撓部は、前記中心点を原点とするＸ軸正方向からＹ軸負方向に３０度をなす第１線上、Ｘ軸負方向からＹ軸負方向に３０度をなす第２線上およびＹ軸上の正方向にそれぞれ配置されていてもよい。
【００１８】
本発明の静電容量式センサでは、第１線上に配置された前記一対の電極は第１線と直交する方向に離隔し且つ第１線に対して線対称になり、第２線上に配置された前記一対の電極は第２線と直交する方向に離隔し且つ第２線に対して線対称になり、Ｙ軸上の正方向に配置された前記一対の電極はＸ軸方向に離隔し且つＹ軸に対して線対称になっていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る静電容量式センサの中央縦断面正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。図３は、電極の配置を示す図である。
【００２０】
図１の静電容量式センサ１は、十分な剛性を有する固定部３００に固定された第１フランジ１００と、第１フランジ１００に対向するように配置された第２フランジ２００とを有している。固定部３００は円盤形状の部材である。そして、固定部３００は、その周辺部及び中央部で第１フランジ１００を支持する構造になっている。第１フランジ１００および第２フランジ２００は、金属などで形成された円盤形状のフランジから構成されている。第１フランジ１００には、４つの肉薄の可撓部１１１〜１１４が設けられており、各可撓部１１１〜１１４の中央部には連結体１２１〜１２４が形成されている。同様に、第２フランジ２００には、４つの肉薄の可撓部２１１〜２１４が設けられており、各可撓部２１１〜２１４の中央部には連結体２２１〜２２４が形成されている（図２参照）。
【００２１】
そして、連結体１２１〜１２４と連結体２２１〜２２４とがボルト等の適当な手段を用いて連結されており、第１フランジ１００の可撓部１１１〜１１４及び連結体１２１〜１２４と、第２フランジ２００の可撓部２１１〜２１４及び連結体２２１〜２２４とは、ほぼ対称となっている。ここで、連結体１２１〜１２４と連結体２２１〜２２４とはそれぞれ強固に連結されているため、第１フランジ１００と第２フランジ２００とは一体の部材と見なすことができる。
【００２２】
固定部３００の上面には、図３に示すように、一対の電極Ｅ１１、Ｅ１２、一対の電極Ｅ２１、Ｅ２２、一対の電極Ｅ３１、Ｅ３２、一対の電極Ｅ４１、Ｅ４２が固定されている。各電極は略半円状を有している。各一対の電極は、Ｘ軸およびＹ軸上の正方向および負方向にそれぞれ配置されている。そして、Ｘ軸上の正方向に配置された一対の電極Ｅ１１、Ｅ１２及びＸ軸上の負方向に配置された一対の電極Ｅ２１、Ｅ２２は、Ｙ軸方向に離隔し且つＸ軸に対して線対称になっており、Ｙ軸上の正方向に配置された一対の電極Ｅ３１、Ｅ３２及びＹ軸上の負方向に配置された一対の電極Ｅ４１、Ｅ４２は、Ｘ軸方向に離隔し且つＹ軸に対して線対称になっている。
【００２３】
また、第１フランジ１００の可撓部１１１〜１１４は、各一対の電極とそれぞれ対向する位置に設けられている。そして、第１フランジ１００の下面と固定部３００との間には等間隔で円形のギャップＧ１〜Ｇ４が形成され、各電極と第１フランジ１００の可撓部１１１〜１１４の下面とは離隔している。従って、電極Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ３１、Ｅ３２、Ｅ４１、Ｅ４２と、第１フランジ１００の可撓部１１１〜１１４との間には、容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ４１、Ｃ４２が形成される。
【００２４】
このように、静電容量式センサ１には、一対の電極、第１フランジ１００の可撓部、第２フランジ２００の可撓部及び連結体の組を４組設けられている。そして、各組の一対の電極、第１フランジ１００の可撓部、第２フランジ２００の可撓部及び連結体は、Ｚ軸を中心に９０度おき且つＺ軸から等距離に配置されている。
【００２５】
上述したように、第１フランジ１００には可撓部１１１〜１１４が形成されているので、第２フランジ２００に力が作用すると、連結体１２１〜１２４及び連結体２２１〜２２４を介して、可撓部１１１〜１１４に力が伝わり、３次元空間の力の大きさ及び方向に応じて可撓部１１１〜１１４が変位する。そのため、各容量素子の静電容量値が変化する。よって、静電容量式センサ１は３次元空間の直交する３軸の力とその軸回りのモーメントを測定するための６軸力覚センサとして機能する。
【００２６】
次に、各軸方向ごとに力とモーメントを検出する原理を説明する。以下、第１フランジが固定された状態で、第２フランジ２００に力やモーメントが作用するものとする。
【００２７】
図４に、Ｘ軸方向の力Ｆｘを加えたときの静電容量式センサ１の状態を示す。このときは、第１フランジ１００の可撓部１１１〜１１４及び第２フランジ２００の可撓部２１１〜２１４は、図示したように変位する。第１フランジ１００の可撓部１１３、１１４のＸ軸正方向部分は、電極Ｅ３１、Ｅ４１に近づく方向に変位し、ギャップが小さくなるので、容量素子Ｃ３１、Ｃ４１の静電容量値は大きくなる。一方、第１フランジ１００の可撓部１１３、１１４のＸ軸負方向部分は、電極Ｅ３２、Ｅ４２から離れる方向に変位し、ギャップが大きくなるので、容量素子Ｃ３２、Ｃ４２の静電容量値は小さくなる。なお、容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２においては、ギャップが大きくなる部分と小さくなる部分とがあり、静電容量値の変化が打ち消されるので、静電容量値はほとんど変化しない。
【００２８】
次に、Ｙ軸方向の力Ｆｙを加えたときは、Ｘ軸方向の力Ｆｘを加えたときの状態を９０度ずらして考えればよいので、ここでは省略する。
【００２９】
図５にＺ軸方向の力Ｆｚを加えたときの静電容量式センサ１の状態を示す。第１フランジ１００の可撓部１１１、１１２、１１３、１１４は、電極Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ３１、Ｅ４１に近づく方向に変位し、ギャップが小さくなるので、容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ３１、Ｃ４１の静電容量値は大きくなる。
【００３０】
図６にＹ軸回りのモーメントＭｙを加えたときの静電容量式センサ１の状態を示す。第１フランジ１００の可撓部１１１は、電極Ｅ１１、Ｅ１２に近づく方向に変位し、ギャップが小さくなるので、容量素子Ｃ１１、Ｃ１２の静電容量値は大きくなる。一方、第１フランジ１００の可撓部１１２は、電極Ｅ２１、Ｅ２２から離れる方向に変位し、ギャップが大きくなるので、容量素子Ｃ２１、Ｃ２２の静電容量値は小さくなる。なお、容量素子Ｃ３１、Ｃ４１においては、静電容量値はほとんど変化しないか少しだけ大きくなり、容量素子Ｃ３２、Ｃ４２においては、静電容量値はほとんど変化しないか少しだけ小さくなるが、以下の説明ではほとんど変化しないものとする。
【００３１】
次に、Ｘ軸のモーメントＭｘを加えたときは、Ｙ軸のモーメントＭｙを加えたときの状態を９０度ずらして考えればよいので、ここでは省略する。
【００３２】
また、Ｚ軸のモーメントＭｚを加えたときは、連結体１２１〜１２４及び連結体２２１〜２２４がＺ軸を中心とする円周に沿って同じ回転方向に傾倒するように変位する。第１フランジ１００の可撓部１１１のＹ軸負方向、可撓部１１２のＹ軸正方向、可撓部１１３のＸ軸正方向、可撓部１１４のＹ軸負方向は、電極Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ３１、Ｅ４２に近づく方向に変位し、ギャップが小さくなるので、容量素子Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ３１、Ｃ４２の静電容量値は大きくなる。一方、第１フランジ１００の可撓部１１１のＹ軸正方向、可撓部１１２のＹ軸負方向、可撓部１１３のＸ軸負方向、可撓部１１４のＹ軸正方向は、電極Ｅ１１、Ｅ２２、Ｅ３２、Ｅ４１から離れる方向に変位し、ギャップが大きくなるので、容量素子Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３２、Ｃ４１の静電容量値は小さくなる。
【００３３】
表１に、上述した各力およびモーメントが作用した場合の各容量素子の静電容量値の変化を示す。表中、＋は静電容量値の増加、−は静電容量値の減少を示し、符号無しは静電容量値が殆ど変化しないことを示す。また、反対方向の力やモーメントの場合は符号が逆になる。
【００３４】
【表１】
2008096229.tif 000003
【００３５】
上記の各容量素子の静電容量値の変化から次のことが分かる。
【００３６】
Ｃ１１とＣ１２との差から連結体１２１をＹ軸方向に傾倒させる力の方向と大きさを検出でき、Ｃ２１とＣ２２との差から連結体１２２をＹ軸方向に傾倒させる力の方向と大きさを検出でき、Ｃ３１とＣ３２との差から連結体１２３をＸ軸方向に傾倒させる力の方向と大きさを検出でき、Ｃ４１とＣ４２との差から連結体１２４をＸ軸方向に傾倒させる力の方向と大きさを検出できる。
【００３７】
Ｃ１１とＣ１２との和から連結体１２１をＺ軸方向に変位させる力の方向と大きさを検出でき、Ｃ２１とＣ２２との和から連結体１２２をＺ軸方向に変位させる力の方向と大きさを検出でき、Ｃ３１とＣ３２との和から連結体１２３をＺ軸方向に変位させる力の方向と大きさを検出でき、Ｃ４１とＣ４２との和から連結体１２４をＺ軸方向に変位させる力の方向と大きさを検出できる。
【００３８】
電極Ｅ１１、Ｅ１２と対向する可撓部１１１は、連結体１２１に作用するＹ軸方向の力の大きさと、Ｚ軸方向の力の大きさとを２つの成分を検出できる１組の検出器と見なすことができる。また、電極Ｅ２１、Ｅ２２と対向する可撓部１１２は、連結体１２２に作用するＹ軸方向の力の大きさと、Ｚ軸方向の力の大きさとを２つの成分を検出できる１組の検出器と見なすことができる。また、電極Ｅ３１、Ｅ３２と対向する可撓部１１３は、連結体１２３に作用するＸ軸方向の力の大きさと、Ｚ軸方向の力の大きさとを２つの成分を検出できる１組の検出器と見なすことができる。また、電極Ｅ４１、Ｅ４２と対向する可撓部１１４は、連結体１２４に作用するＸ軸方向の力の大きさと、Ｚ軸方向の力の大きさとを２つの成分を検出できる１組の検出器と見なすことができる。
【００３９】
従って、静電容量式センサ１は、電極の配置方向に平行な力と、電極に垂直な力とを検出できる２軸力覚センサを、等間隔で４個配置した構造であると考えることができる。
【００４０】
以上の性質を利用して、数式１の演算を行うことにより各力およびモーメントを検出することができる。
【００４１】
【数１】
2008096229.tif 000004
【００４２】
また、数式１の演算は、適当な方法を用いることで静電容量値の演算として行ってもよいし、各静電容量値を電圧に変換し電圧の演算として行ってもよい。また、変換した電圧をＡＤコンバータ等に入力しデジタル値に変換し、マイクロコンピュータやパソコンを用いて演算してもよい。なお、演算方法は数式１に限られないのは勿論である。
【００４３】
なお、Ｆｚを算出する演算は加算項だけを含んでおり、各容量素子の温度特性によるドリフトも加算される。そのため、Ｆｚの温度特性は悪くなる場合がある。そこで、各容量素子の静電容量値を電圧に変換（ＣＶ変換）し、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ４１、Ｃ４２と、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ３１、Ｃ３２とを、電圧に変換する極性を反転させることで、Ｆｚの温度特性を向上させることができる。また同様に、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２と、Ｃ３１、Ｃ３２、Ｃ４１、Ｃ４２とを、電圧に変換する極性を反転させることで、Ｆｚの温度特性を向上させることができる。
【００４４】
表２に、各容量素子の静電容量値を電圧に変換した場合の極性を示す。表中、＋は電圧の増加、−は電圧の減少を示し、符号無しは電圧が殆ど変化しないことを示す。また、反対方向の力やモーメントの場合は符号が逆になる。
【００４５】
【表２】
2008096229.tif 000005
【００４６】
上記の数式１は、表２に基づいて変更すると、数式２になる。
【００４７】
【数２】
2008096229.tif 000006
【００４８】
上記の数式２では、Ｆｚを算出する演算は加算項及び減算項を含んでおり、Ｆｚの温度特性は向上する。なお、Ｍｘ、Ｍｙを算出する演算は加算項だけを含んでいるが、数式１のＦｚを算出する演算に比べ加算項の数は半分であるので、累積する温度によりオフセット量を半分にすることができる。従って、温度特性は総合的に改善できる。
【００４９】
また、数式１または数式２でも６軸の成分を算出することは可能であるが、干渉成分が大きくなり、そのままでは正確な力情報を得るのが難しい場合がある。そこで、単一の各力成分を付加できる装置を用いて、各単一の力成分の負荷が作用した場合の力情報と出力信号との関係式を得ることで、出力信号から正確な力情報を算出することが好ましい。
【００５０】
静電容量式センサ１への力Ｆｘ，Ｆｙ，ＦｚとモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚの出力電圧をＶｆｘ，Ｖｆｙ，Ｖｆｚ，Ｖｍｘ，Ｖｍｙ，Ｖｍｚとし、静電容量式センサ１に実際に加わる荷重をＦｘ，Ｆｙ，Ｆｚ，Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚとしたとき、数式３の関係になる。
【００５１】
【数３】
2008096229.tif 000007
Ｖｆｘ，Ｖｆｙ，Ｖｆｚ，Ｖｍｘ，Ｖｍｙ，Ｖｍｚは、力Ｆｘ，Ｆｙ，ＦｚとモーメントＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚが単一で作用した場合の出力信号であり、Ａは特性行列である。
【００５２】
ここで両辺の左から特性行列Ａの逆行列［Ａ］−１を乗ずると数式４となる。
【００５３】
【数４】
2008096229.tif 000008
【００５４】
以上説明したように、本実施の形態の静電容量式センサ１では、固定部３００上に配置された各一対の電極を用いて、固定部３００に平行な方向の力及び固定部３００に垂直な方向の力を検出することができる。そのため、上記の２つの方向の力を検出するための電極をそれぞれ別々に設ける必要がなく、一対の電極を共用することで、上記の２つの方向の力を検出するための電極１個あたりの面積が比較的大きくなる。そのため、センサの小型化を図る場合でも、各電極面積に対する配線の面積又は長さの割合が大きくなることが抑制され、センサ感度が低下するのが防止される。また、Ｘ軸上の正方向、負方向及びＹ軸上の正方向、負方向に配置された４組の一対の電極等を用いて６軸の力およびモーメントを求めることができる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施の形態について、図７及び図８を参照して説明する。図７は本発明の第２の実施の形態に係る静電容量式センサの電極の配置を示す図である。図８は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のベクトルへの分解を示す図である。
【００５６】
本実施の形態の静電容量式センサが、第１の実施の形態の静電容量式センサ１と大きく異なる点は、固定部３００の上面における電極の配置及び数である。つまり、第１の実施の形態では、４対の電極が９０度おきに配置されているが、本実施の形態では、３対の電極が１２０度おきに配置されている。そのため、第１フランジ及び第２フランジは、３対の電極に対応した位置に配置された３つの可撓部及び３つの連結体を有している。
【００５７】
表３に、第１の実施の形態と同様に、各力およびモーメントが作用した場合の各容量素子の静電容量値の変化を示す。表中、＋は静電容量値の増加、−は静電容量値の減少を示し、符号無しは静電容量値が殆ど変化しないことを示す。また、反対方向の力やモーメントの場合は符号が逆になる。
【００５８】
【表３】
2008096229.tif 000009
【００５９】
この場合、数式５により演算を行って力とモーメントを算出することができる。
【００６０】
【数５】
2008096229.tif 000010
【００６１】
また、第１の実施の形態で説明したように、特性行列を用いなくても、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のベクトルに分解して演算することで、他軸干渉を低減することができる。
【００６２】
この場合、数式６により演算を行って力とモーメントを算出することができる（図８参照）。しかし、力とモーメントを正確に算出するためには、第１の実施の形態と同様に、数式３と数式４との関係から、６軸の力とモーメントを算出するのが好ましい。
【００６３】
【数６】
2008096229.tif 000011
【００６４】
これにより、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の第１及び第２の実施の形態では、６軸の力およびモーメントを検出する静電容量式センサについて説明しているが、これに限らず、６軸の加速度および角加速度を検出する静電容量式センサであってもよいし、Ｘ軸とＹ軸との２方向の力だけを検出する２軸センサとして使用してもよい。また、各組の一対の電極、第１フランジ１００の可撓部、第２フランジ２００の可撓部及び連結体は、Ｚ軸を中心に９０度おき又は１２０度おき且つＺ軸から等距離に配置されているが、これには限られない。また、可撓部１１１〜１１４及び可撓部２１１〜２１４の厚さや大きさは異なっていてもよいが同じであることが好ましい。また、各電極は１枚の基板に形成した後でその基板を固定部３００上に固定してもよいし、その基板上の各電極が各可撓部と離隔した状態で対向するようにスペーサを介して第１フランジ１００の下面に固定してもよい。また、第１フランジ１００と第２フランジ２００とは異なる大きさであってもよいし、導電性シリコンゴムや導電性プラスチックで形成してもよい。各連結体は各フランジと同一部材であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る静電容量式センサの中央縦断面正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】電極の配置を示す図である。
【図４】Ｘ軸方向の力Ｆｘを加えたときの静電容量式センサの状態を示す図である。
【図５】Ｚ軸方向の力Ｆｚを加えたときの静電容量式センサの状態を示す図である。
【図６】Ｙ軸回りのモーメントＭｙを加えたときの静電容量式センサの状態を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る静電容量式センサの電極の配置を示す図である。
【図８】Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のベクトルへの分解を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 静電容量式センサ
１００  第１フランジ
１１１〜１１４  可撓部
１２１〜１２４  連結体
２００  第２フランジ
２１１〜２１４  可撓部
２２１〜２２４  連結体
３００  固定部
Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２、Ｅ３１、Ｅ３２、Ｅ４１、Ｅ４２  電極
【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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