(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける受力体と、
第１方向において前記受力体の一側に配置され、前記受力体を支持する支持体と、
前記受力体と前記支持体とを接続し、前記受力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起歪体と、
前記起歪体に生じた弾性変形により生じた変位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、前記起歪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、前記受力体と前記支持体との間に配置された傾動構造体と、前記受力体と前記傾動構造体とを接続する受力体側変形体であって、前記受力体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形可能な受力体側変形体と、前記傾動構造体と前記支持体とを接続する支持体側変形体であって、前記受力体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形可能な支持体側変形体と、を有し、
前記傾動構造体は、前記第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とを含む平面に配置されて前記第１方向と異なる方向に延びる、前記第１方向の力の作用により弾性変形可能な第１傾動体を含み、
前記受力体と前記第１傾動体は、２つの前記受力体側変形体で接続され、
前記支持体側変形体は、前記第１傾動体と前記支持体とを接続し、
前記検出素子は、前記受力体または前記支持体に設けられた固定電極基板と、前記固定電極基板に対向し、前記第１傾動体に設けられた変位電極基板と、を有し、
前記変位電極基板は、前記第１傾動体の前記第２方向における両端部に配置されている、力覚センサ。
【請求項２】
２つの前記受力体側変形体は、前記第１傾動体の前記第２方向における両端部に位置している、請求項１に記載の力覚センサ。
【請求項３】
前記支持体側変形体は、前記第２方向において、２つの前記受力体側変形体の間に位置している、請求項２に記載の力覚センサ。
【請求項４】
前記起歪体は、前記第２方向において、前記支持体側変形体に対して対称に形成されている、請求項３に記載の力覚センサ。
【請求項５】
前記第１傾動体は、前記第２方向に延びている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項６】
前記第１傾動体は、前記支持体側変形体が接続された、前記支持体に対向する第１支持体側対向面と、前記第２方向において前記第１支持体側対向面の両側に配置された、前記支持体に対向する第２支持体側対向面と、を含み、
前記第１支持体側対向面は、前記第２支持体側対向面よりも前記受力体の側に位置している、請求項５に記載の力覚センサ。
【請求項７】
前記第１傾動体の前記第２方向における中央部は、前記第２方向における両端部よりも前記受力体の側に位置している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項８】
前記受力体側変形体を前記受力体に接続する受力体側台座、および前記支持体側変形体を前記支持体に接続する支持体側台座のうちの少なくとも一方を更に備えた、請求項１〜７のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項９】
前記変位電極基板は、柱状部材を介して前記第１傾動体に設けられている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項１０】
前記変位電極基板は、補強基板を介して前記柱状部材に設けられている、請求項９に記載の力覚センサ。
【請求項１１】
前記受力体と前記支持体とは、４つの前記起歪体で接続され、
４つの前記起歪体は、第１起歪体と、第２起歪体と、第３起歪体と、第４起歪体と、を有し、
前記第１方向をＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向とし、
前記受力体の中心に対してＹ軸方向負側に前記第１起歪体が配置され、前記受力体の中心に対してＸ軸方向正側に前記第２起歪体が配置され、前記受力体の中心に対してＹ軸方向正側に前記第３起歪体が配置され、前記受力体の中心に対してＸ軸方向負側に第４起歪体が配置され、
前記第１起歪体および前記第３起歪体の前記第２方向をＸ軸方向とし、
前記第２起歪体および前記第４起歪体の前記第２方向をＹ軸方向としている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項１２】
前記第１方向で見たときに、前記起歪体を外側から覆う外装体を更に備えた、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項１３】
前記外装体は、前記支持体に固定され、前記受力体から離間している、請求項１２に記載の力覚センサ。
【請求項１４】
前記外装体と前記受力体との間に緩衝部材が介在されている、請求項１３に記載の力覚センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力覚センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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（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。この力覚センサは、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。このため、安全性とともに性能の向上が要求されている。
【０００３】
例えば、一般的な力覚センサでは、力またはモーメントが入力されると、力覚センサを構成する起歪体が弾性変形して歪みが生じ、変位する。その変位の大きさを、電気信号として検出することにより、入力された力またはモーメントの大きさが得られる。検出方式としては静電容量方式や歪みゲージ方式等、種々の方式が存在している。
【０００４】
起歪体が弾性変形している間、起歪体には応力が負荷される。負荷された応力による起歪体の弾性変形が小さい場合、変位が小さくなる。この場合、力またはモーメントの検出感度が低下し得る。検出感度が低下すると、検出精度が低下し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６２５７０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、検出精度を向上させ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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
検出対象となる力またはモーメントの作用を受ける受力体と、
第１方向において前記受力体の一側に配置され、前記受力体を支持する支持体と、
前記受力体と前記支持体とを接続し、前記受力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起歪体と、
前記起歪体に生じた弾性変形により生じた変位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、前記起歪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、前記受力体と前記支持体との間に配置された傾動構造体と、前記受力体と前記傾動構造体とを接続する受力体側変形体であって、前記受力体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形可能な受力体側変形体と、前記傾動構造体と前記支持体とを接続する支持体側変形体であって、前記受力体が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形可能な支持体側変形体と、を有し、
前記傾動構造体は、前記第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とを含む平面に配置されて前記第１方向と異なる方向に延びる、前記第１方向の力の作用により弾性変形可能な第１傾動体を含む、力覚センサ、
を提供する。
【０００８】
なお、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体側変形体は、前記第１方向に延びている、
ようにしてもよい。
【０００９】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記支持体側変形体は、前記第１方向に延びている、
ようにしてもよい。
【００１０】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体は、前記第２方向に延びている、
ようにしてもよい。
【００１１】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体は、前記受力体側変形体が接続された、前記受力体に対向する第１受力体側対向面と、前記第２方向において前記第１受力体側対向面の両側に配置された、前記受力体に対向する第２受力体側対向面と、を含み、
前記第１受力体側対向面は、前記第２受力体側対向面よりも前記支持体の側に位置している、
ようにしてもよい。
【００１２】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体の前記第２方向における中央部は、前記第２方向における両端部よりも前記支持体の側に位置している、
ようにしてもよい。
【００１３】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体の前記第２方向における中央部は、前記第２方向における両端部よりも前記受力体の側に位置している、
ようにしてもよい。
【００１４】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記傾動構造体は、前記第１傾動体と前記支持体との間に配置され、前記第１方向と前記第２方向とを含む平面に配置されて前記第１方向と異なる方向に延びる第２傾動体であって、前記第１方向の力の作用により弾性変形可能な第２傾動体と、前記第１傾動体の前記第２方向における両端部のうちの一方の端部と、前記第２傾動体の前記第２方向における両端部のうちの対応する端部とを接続する一対の接続体と、を更に含み、
前記受力体側変形体は、前記第１傾動体に接続され、
前記支持体側変形体は、前記第２傾動体に接続されている、
ようにしてもよい。
【００１５】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体側変形体は、前記第２方向において、前記第１傾動体の両端部の間に位置している、
ようにしてもよい。
【００１６】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記支持体側変形体は、前記第２方向において、前記第２傾動体の両端部の間に位置している、
ようにしてもよい。
【００１７】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体側変形体および前記支持体側変形体は、前記第１方向で見たときに互いに重なる位置に配置されている、
ようにしてもよい。
【００１８】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記傾動構造体は、前記第２方向において、前記受力体側変形体および前記支持体側変形体に対して対称に形成されている、
ようにしてもよい。
【００１９】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第２傾動体の前記第１方向に作用する力に対するばね定数は、前記第１傾動体の前記第１方向に作用する力に対するばね定数と異なっている、
ようにしてもよい。
【００２０】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第２傾動体は、前記第２方向に延びている、
ようにしてもよい。
【００２１】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第２傾動体は、前記支持体側変形体が接続された、前記支持体に対向する第１支持体側対向面と、前記第２方向において前記第１支持体側対向面の両側に配置された、前記支持体に対向する第２支持体側対向面と、を含み、
前記第１支持体側対向面は、前記第２支持体側対向面よりも前記受力体の側に位置している、
ようにしてもよい。
【００２２】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第２傾動体の前記第２方向における中央部は、前記第２方向における両端部よりも前記受力体の側に位置している、
ようにしてもよい。
【００２３】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第２傾動体の前記第２方向における中央部は、前記第２方向における両端部よりも前記支持体の側に位置している、
ようにしてもよい。
【００２４】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体と前記第１傾動体は、２つの前記受力体側変形体で接続され、
前記支持体側変形体は、前記第１傾動体と前記支持体とを接続している、
ようにしてもよい。
【００２５】
また、上述した力覚センサにおいて、
２つの前記受力体側変形体は、前記第１傾動体の前記第２方向における両端部に位置している、
ようにしてもよい。
【００２６】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記支持体側変形体は、前記第２方向において、２つの前記受力体側変形体の間に位置している、
ようにしてもよい。
【００２７】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記起歪体は、前記第２方向において、前記支持体側変形体に対して対称に形成されている、
ようにしてもよい。
【００２８】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体は、前記第２方向に延びている、
ようにしてもよい。
【００２９】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体は、前記支持体側変形体が接続された、前記支持体に対向する第１支持体側対向面と、前記第２方向において前記第１支持体側対向面の両側に配置された、前記支持体に対向する第２支持体側対向面と、を含み、
前記第１支持体側対向面は、前記第２支持体側対向面よりも前記受力体の側に位置している、
ようにしてもよい。
【００３０】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体の前記第２方向における中央部は、前記第２方向における両端部よりも前記受力体の側に位置している、
ようにしてもよい。
【００３１】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体側変形体は、受力体側台座を介して前記受力体に接続され、
前記支持体側変形体は、支持体側台座を介して前記支持体に接続されている、
ようにしてもよい。
【００３２】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記検出素子は、前記受力体または前記支持体に設けられた固定電極基板と、前記固定電極基板に対向し、前記傾動構造体に設けられた変位電極基板と、を有し、
前記変位電極基板は、前記傾動構造体の前記第２方向における両端部に配置されている、
ようにしてもよい。
【００３３】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記変位電極基板は、柱状部材を介して前記傾動構造体に設けられている、
ようにしてもよい。
【００３４】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記変位電極基板は、補強基板を介して前記柱状部材に設けられている、
ようにしてもよい。
【００３５】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記検出素子は、前記検出起歪体に設けられた歪みゲージを有している、
ようにしてもよい。
【００３６】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体と前記支持体とは、４つの前記起歪体で接続され、
４つの前記起歪体は、第１起歪体と、第２起歪体と、第３起歪体と、第４起歪体と、を有し、
前記第１方向をＸＹＺ三次元座標系におけるＺ軸方向とし、
前記受力体の中心に対してＹ軸方向負側に前記第１起歪体が配置され、前記受力体の中心に対してＸ軸方向正側に前記第２起歪体が配置され、前記受力体の中心に対してＹ軸方向正側に前記第３起歪体が配置され、前記受力体の中心に対してＸ軸方向負側に第４起歪体が配置され、
前記第１起歪体および前記第３起歪体の前記第２方向をＸ軸方向とし、
前記第２起歪体および前記第４起歪体の前記第２方向をＹ軸方向としている、
ようにしてもよい。
【００３７】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体の平面形状および前記支持体の平面形状のうちの少なくとも一方は、円形である、
ようにしてもよい。
【００３８】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体の平面形状および前記支持体の平面形状のうちの少なくとも一方は、矩形である、
ようにしてもよい。
【００３９】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記起歪体の前記傾動構造体は、前記第１方向で見たときに前記第２方向に沿って直線状に形成されている、
ようにしてもよい。
【００４０】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記起歪体の前記傾動構造体は、前記第１方向で見たときに湾曲状に形成されている、
ようにしてもよい。
【００４１】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１方向で見たときに、前記起歪体を外側から覆う外装体を更に備えた、
ようにしてもよい。
【００４２】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記外装体は、前記支持体に固定され、前記受力体から離間している、
ようにしてもよい。
【００４３】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記外装体と前記受力体との間に緩衝部材が介在されている、
ようにしてもよい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、第１の実施の形態におけ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。
【図２】図２は、第１の実施の形態におけ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。
【図３】図３は、図２の力覚センサを示す平面図である。
【図４】図４は、図２の起歪体を示す正面図である。
【図５】図５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。
【図６】図６は、図４の起歪体がＸ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図４の起歪体がＺ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図４の起歪体がＺ軸方向負側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。
【図８】図８は、図４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。
【図９】図９は、図５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。
【図１０】図１０は、図９の静電容量値の変化に基づく主軸感度および他軸感度を示す表である。
【図１１】図１１は、図４の起歪体の変形例を示す正面図である。
【図１２】図１２は、図４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。
【図１３】図１３は、図４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。
【図１４】図１４は、図４の起歪体の他の変形例を示す部分拡大正面図である。
【図１５】図１５は、図４の起歪体の他の変形例を示す部分拡大正面図である。
【図１６】図１６は、図４の起歪体の他の変形例を示す正面図である。
【図１７】図１７は、図４の起歪体の他の変形例を示す正面図である。
【図１８】図１８は、図４の起歪体の他の変形例を示す正面図である。
【図１９】図１９は、図３の力覚センサの他の変形例を示す平面図である。
【図２０】図２０は、図３の力覚センサの他の変形例を示す平面図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、図４の検出素子の変形例を示す起歪体の正面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、図２１Ａの検出素子を示す平面図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、図２１Ｂの変形例を示す平面図である。
【図２２Ａ】図２２Ａは、図２１Ａに示す第１傾動体に設けられた検出素子用のホイートストンブリッジ回路を示す図である。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、図２１Ａに示す第２傾動体に設けられた検出素子用のホイートストンブリッジ回路を示す図である。
【図２３Ａ】図２３Ａは、図２１Ａの起歪体がＸ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を示す概略図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、図２１Ａの起歪体がＺ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を示す概略図である。
【図２４】図２４は、第２の実施の形態における力覚センサの起歪体を示す正面図である。
【図２５】図２５は、図２４の起歪体がＸ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。
【図２６Ａ】図２６Ａは、図２４の起歪体がＺ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。
【図２６Ｂ】図２６Ｂは、図２４の起歪体がＺ軸方向負側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。
【図２７】図２７は、図２４の起歪体の変形例を示す平面図である。
【図２８】図２８は、図２４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。
【図２９】図２９は、図２４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。
【図３０】図３０は、図２４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。
【図３１】図３１は、図２４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
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。
【００４７】
なお、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件および物理的特性並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「等しい」等の用語や寸法、物理的特性の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００４８】
（第１の実施の形態）
まず、図１〜図２３Ｂを用いて、本発明の第１の実施の形態における力覚センサについて説明する。
【００４９】
本実施の形態に係る力覚センサについて説明する前に、当該力覚センサのロボットへの適用例について図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態における力覚センサを適用したロボットの一例を示す図である。
【００５０】
図１に示すように、産業用ロボット１０００は、ロボット本体１１００と、エンドエフェクタ１２００と、電気ケーブル１３００と、制御部１４００と、力覚センサ１と、を有している。ロボット本体１１００は、ロボットのアーム部を含んでいる。ロボット本体１１００とエンドエフェクタ１２００の間には、力覚センサ１が設けられている。
【００５１】
電気ケーブル１３００は、ロボット本体１１００の内部に延設されている。この電気ケーブル１３００は、力覚センサ１のコネクタ（図示せず）に接続されている。
【００５２】
なお、図１では、制御部１４００はロボット本体１１００の内部に配置されているが、他の場所（例えばロボット外部の制御盤）に配置されてもよい。また、力覚センサ１のロボットへの装着態様は図１に示すものに限られない。
【００５３】
力覚センサ１は、グリッパーとして機能するエンドエフェクタ１２００に作用する力またはモーメントを検出する。検出された力またはモーメントを示す電気信号は、電気ケーブル１３００を介して産業用ロボット１０００の制御部１４００に送信される。制御部１４００は、受信した電気信号に基づいてロボット本体１１００およびエンドエフェクタ１２００の動作を制御する。
【００５４】
なお、力覚センサ１は、産業用ロボットに限られず、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に適用可能である。
【００５５】
以下、図２〜図５を参照して本発明の実施の形態に係る力覚センサについて説明する。図２は、第１の実施の形態におけ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の力覚センサを示す平面図である。図４は、図２の起歪体を示す正面図である。図５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。
【００５６】
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１０が上側に配置され、支持体２０が下側に配置されるように力覚センサ１を配置した状態で説明を行う。このため、本実施の形態における力覚センサ１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１０と支持体２０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。
【００５７】
力覚センサ１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（トルク）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。
【００５８】
力覚センサ１は、図２および図３に示すように、受力体１０と、支持体２０と、起歪体３０Ａ〜３０Ｄと、検出素子５０と、検出回路６０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。
【００５９】
受力体１０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１０は支持体２０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１０はエンドエフェクタ１２００にボルト等で固定されており、エンドエフェクタ１２００から力またはモーメントを受ける。受力体１０には、起歪体３０Ａ〜３０Ｄが接続されている。
【００６０】
図３に示すように、本実施の形態では、受力体１０の平面形状は、円形である。また、受力体１０は、平板状に形成されていてもよい。
【００６１】
図２に示すように、支持体２０は、受力体１０を支持している。支持体２０は、Ｚ軸方向において受力体１０の負側に配置されている。受力体１０と支持体２０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、支持体２０は、受力体１０に離間している。図１の例で言えば、支持体２０はロボット本体１１００（アーム部）の先端にボルト等で固定されており、ロボット本体１１００に支持される。支持体２０には、起歪体３０Ａ〜３０Ｄが接続されている。
【００６２】
図３に示すように、本実施の形態では、支持体２０の平面形状は、受力体１０と同様に円形である。また、支持体２０は、平板状に形成されていてもよい。なお、受力体１０の平面形状および支持体２０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１０の平面形状および支持体２０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。
【００６３】
図２および図３に示すように、起歪体３０Ａ〜３０Ｄは、受力体１０と支持体２０とを接続している。より具体的には、起歪体３０Ａ〜３０Ｄは、受力体１０と支持体２０との間に配置されており、起歪体３０Ａ〜３０Ｄは、受力体１０に接続されるとともに支持体２０に接続されている。これらの起歪体３０Ａ〜３０Ｄを介して受力体１０は支持体２０に支持されている。
【００６４】
本実施の形態においては、受力体１０と支持体２０とは、４つの起歪体３０Ａ〜３０Ｄで接続されている。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、を有している。図３に示すように、Ｚ軸方向で見たときに、受力体１０の中心Ｏに対してＹ軸方向負側に第１起歪体３０Ａが配置されている。同様にＺ軸方向で見たときに、受力体１０の中心Ｏに対してＸ軸方向正側に第２起歪体３０Ｂが配置され、受力体１０の中心Ｏに対してＹ軸方向正側に第３起歪体３０Ｃが配置されている。受力体１０の中心Ｏに対してＸ軸方向負側に第４起歪体３０Ｄが配置されている。言い換えると、第１起歪体３０Ａと第３起歪体３０Ｃとの間に、受力体１０の中心Ｏが配置され、第２起歪体３０Ｂと第４起歪体３０Ｄとの間に、受力体１０の中心Ｏが配置されている。なお、受力体１０と支持体２０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１０と支持体２０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５０を図４Ａに示すように２つの容量素子で構成すると、力の２軸成分を検出することができる。検出素子５０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。
【００６５】
図３に示すように、本実施の形態による４つの起歪体３０Ａ〜３０Ｄの傾動構造体３１（後述）は、環状配置されている。すなわち、上述したように、受力体１０および支持体２０がＺ軸方向で見たときに円形形状で形成されており、４つの起歪体３０Ａ〜３０Ｄの傾動構造体３１が、矩形の環状をなすように配置されている。各起歪体３０Ａ〜３０Ｄの傾動構造体３１は、Ｚ軸方向で見たときに、第２方向に沿って直線状に形成されている。すなわち、第１起歪体３０Ａの第２方向および第３起歪体３０Ｃの第２方向は、Ｘ軸方向に相当している。第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１および第３起歪体３０Ｃの傾動構造体３１は、Ｘ軸方向に沿って直線状に形成されている。第２起歪体３０Ｂの第２方向および第４起歪体３０Ｄの第２方向は、Ｙ軸方向に相当している。第２起歪体３０Ｂの傾動構造体３１および第４起歪体３０Ｄの傾動構造体３１は、Ｙ軸方向に沿って直線状に形成されている。なお、４つの起歪体３０Ａ〜３０Ｄの配置は、環状配置であることに限られることはなく、それぞれを任意の位置で不規則に配置してもよい。
【００６６】
次に、本実施の形態による起歪体３０Ａ〜３０Ｄについてより具体的に説明する。本実施の形態による起歪体３０Ａ〜３０Ｄは、受力体１０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、Ｘ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。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、ここでは詳細な説明は省略する。
【００６７】
図２および図４に示すように、第１起歪体３０Ａは、受力体１０と支持体２０との間に配置された傾動構造体３１と、受力体１０と傾動構造体３１とを接続する受力体側変形体３３と、傾動構造体３１と支持体２０とを接続する支持体側変形体３４と、を有している。
【００６８】
傾動構造体３１は、Ｚ軸方向とＺ軸方向に直交するＸ軸方向（第１起歪体３０Ａの第２方向）とを含む平面（ＸＺ平面）に配置されてＺ軸方向と異なる方向に延びる第１傾動体３５を含んでいる。本実施の形態による第１傾動体３５は、Ｘ軸方向（第１起歪体３０Ａの第２方向に相当）に延びている。第１傾動体３５は、受力体１０と支持体２０との間に配置されており、受力体１０に離間するとともに支持体２０に離間している。本実施の形態においては、第１傾動体３５は、Ｘ軸方向に延びている。より具体的には、図４に示すように、第１傾動体３５のＸ軸方向における一方の端部３５ａから他方の端部３５ｂにわたって直線状に延びており、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃは、両端部３５ａ、３５ｂとＺ軸方向において同じ位置に位置している。そして、第１傾動体３５の受力体１０の側の面は、全体的に平坦状に形成されている。
【００６９】
本実施の形態においては、図２および図４に示すように、傾動構造体３１は、第１傾動体３５と支持体２０との間に配置された第２傾動体３６と、第１傾動体３５と第２傾動体３６とを接続する一対の接続体３７、３８と、を更に含んでいる。
【００７０】
第２傾動体３６は、Ｚ軸方向とＺ軸方向に直交するＸ軸方向（第１起歪体３０Ａの第２方向）とを含む平面（ＸＺ平面）に配置されてＺ軸方向と異なる方向に延びる第２傾動体３６を含んでいる。本実施の形態による第２傾動体３６は、Ｘ軸方向に延びている。第２傾動体３６は、Ｚ軸方向において第１傾動体３５と離間しているとともに、支持体２０と離間している。本実施の形態においては、第２傾動体３６は、Ｘ軸方向に延びている。より具体的には、図４に示すように、第２傾動体３６のＸ軸方向における一方の端部３６ａから他方の端部３６ｂにわたって直線状に延びており、第２傾動体３６のＸ軸方向における中央部３６ｃは、両端部３６ａ、３６ｂとＺ軸方向において同じ位置に位置している。そして、第２傾動体３６の受力体１０の側の面は、全体的に平坦状に形成されている。
【００７１】
一対の接続体３７、３８は、第１傾動体３５のＸ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂのうちの一方の端部と、第２傾動体３６のＸ軸方向における両端部３６ａ、３６ｂのうちの対応する端部とを接続している。より具体的には、図４に示すように、Ｘ軸方向負側に配置された接続体３７は、第１傾動体３５のＸ軸方向負側の端部３５ａと、第２傾動体３６のＸ軸方向負側の端部３６ａとを接続している。Ｘ軸方向正側に配置された接続体３８は、第１傾動体３５のＸ軸方向正側の端部３５ｂと、第２傾動体３６のＸ軸方向正側の端部３６ｂとを接続している。各接続体３７、３８は、Ｚ軸方向に延びている。
【００７２】
このようにして、本実施の形態による傾動構造体３１は、Ｙ軸方向（Ｚ軸方向およびＸ軸方向に直交する方向）で見たときに、図４に示すように、矩形枠状に形成されている。
【００７３】
第１傾動体３５は、Ｚ軸方向の力の作用により弾性変形可能になっている。第２傾動体３６は、Ｚ軸方向の力の作用により弾性変形可能になっている。第１傾動体３５のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数は、第２傾動体３６のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数と等しくてもよい。ばね定数は、主として、部材のＺ軸方向の寸法、または使用する材料の種類によって調整することができる。例えば、後述する図１１に示す第１変形例のように、ばね定数を調整してもよい。
【００７４】
受力体側変形体３３は、Ｚ軸方向に延びており、傾動構造体３１の第１傾動体３５に接続されている。より具体的には、受力体側変形体３３の上端は、受力体１０に接続されており、下端は、第１傾動体３５に接続されている。これにより、受力体１０と第１傾動体３５とが、１つの受力体側変形体３３で接続されている。本実施の形態においては、受力体側変形体３３は、Ｘ軸方向において、第１傾動体３５の両端部３５ａ、３５ｂの間に位置している。すなわち、受力体側変形体３３は、一対の接続体３７、３８の間に位置している。より具体的には、受力体側変形体３３は、Ｘ軸方向における第１傾動体３５の中心に位置しており、第１傾動体３５の中央部３５ｃに接続されている。
【００７５】
支持体側変形体３４は、Ｚ軸方向に延びており、傾動構造体３１の第２傾動体３６に接続されている。より具体的には、支持体側変形体３４の下端は、支持体２０に接続されており、上端は、第２傾動体３６に接続されている。これにより、支持体２０と第２傾動体３６とが、１つの支持体側変形体３４で接続されている。本実施の形態においては、支持体側変形体３４は、Ｘ軸方向において、第２傾動体３６の両端部３６ａ、３６ｂの間に位置している。すなわち、支持体側変形体３４は、一対の接続体３７、３８の間に位置している。より具体的には、支持体側変形体３４は、Ｘ軸方向における第２傾動体３６の中心に位置しており、第２傾動体３６の中央部３６ｃに接続されている。
【００７６】
受力体側変形体３３および支持体側変形体３４は、Ｚ軸方向で見たときに互いに重なる位置に配置されている。すなわち、受力体側変形体３３および支持体側変形体３４は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。本実施の形態では、受力体側変形体３３および支持体側変形体３４は、Ｘ軸方向において傾動構造体３１の中心に配置されている。このようにして、傾動構造体３１は、Ｘ軸方向において、受力体側変形体３３および支持体側変形体３４に対して対称に形成されている。
【００７７】
受力体側変形体３３は、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形可能になっている。受力体側変形体３３は、主として、Ｘ軸方向に作用する力に対して弾性変形可能になっていてもよい。受力体側変形体３３のＸ軸方向に作用する力に対するばね定数は、接続体３７、３８のＸ軸方向に作用する力に対するばね定数よりも小さくなっていてもよい。
【００７８】
支持体側変形体３４は、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用により弾性変形可能になっている。支持体側変形体３４は、主として、Ｘ軸方向に作用する力に対して弾性変形可能になっていてもよい。支持体側変形体３４のＸ軸方向に作用する力に対するばね定数は、接続体３７、３８のＸ軸方向に作用する力に対するばね定数よりも小さくなっていてもよい。支持体側変形体３４のＸ軸方向に作用する力に対するばね定数は、受力体側変形体３３のＸ軸方向に作用する力に対するばね定数と等しくてもよい。
【００７９】
このように構成された第１起歪体３０Ａは、アルミ合金や鉄合金などの金属材料で作製された板材から機械加工で形成されていてもよく、または鋳造加工で形成されていてもよい。機械加工で形成される場合、傾動構造体３１、受力体側変形体３３および支持体側変形体３４は、Ｙ軸方向が厚み方向となるように板状に形成され、一体に連続状の板材から形成される。このことにより、第１起歪体３０Ａを容易に作製することができる。このように形成された第１起歪体３０Ａは、受力体１０および支持体２０にボルトまたは接着剤等でそれぞれ固定されていてもよい。あるいは、受力体１０、支持体２０および起歪体３０Ａ〜３０Ｄは、一体に連続状のブロック材から機械加工（例えば、切削加工）で形成されてもよく、または鋳造加工で形成されていてもよい。
【００８０】
検出素子５０は、上述した第１起歪体３０Ａに生じた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５０は、静電容量を検出する素子として構成されている。図４に示すように、検出素子５０は、支持体２０または受力体１０に設けられた固定電極基板と、傾動構造体３１に設けられた変位電極基板と、を有している。図４に示す例においては、検出素子５０は、第１起歪体３０Ａ用の電極として、２つの固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と、２つの変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と、を有している。
【００８１】
２つの固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、Ｘ軸方向負側に配置された第１固定電極基板Ｅｆ１と、Ｘ軸方向正側に配置された第２固定電極基板Ｅｆ２と、を有している。本実施の形態においては、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、支持体２０の受力体１０の側の面に設けられている。固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、支持体２０の受力体１０の側の面に接着剤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。固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、対応する変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２に対向する固定電極Ｅｆと、固定電極Ｅｆと支持体２０との間に介在された絶縁体ＩＢｆ（図４参照）と、を含んでいる。なお、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２は、受力体１０の支持体２０の側の面に設けられていてもよい。
【００８２】
２つの変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、Ｘ軸方向負側に配置された第１変位電極基板Ｅｄ１と、Ｘ軸方向正側に配置された第２変位電極基板Ｅｄ２と、を有している。本実施の形態においては、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、傾動構造体３１の第２傾動体３６における支持体２０の側の面に設けられている。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、第２傾動体３６における支持体２０の側の面に接着剤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。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、対応する固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２に対向する変位電極Ｅｄと、変位電極Ｅｄと第２傾動体３６との間に介在された絶縁体ＩＢｄ（図４参照）と、を含んでいる。なお、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２が受力体１０の支持体２０の側の面に設けられる場合には、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、傾動構造体３１の第１傾動体３５における受力体１０の側の面に設けられていてもよい。
【００８３】
第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１変位電極基板Ｅｄ１に対向し、第２固定電極基板Ｅｆ２は、第２変位電極基板Ｅｄ２に対向している。第１固定電極基板Ｅｆ１と第１変位電極基板Ｅｄ１とで第１容量素子Ｃ１が構成され、第２固定電極基板Ｅｆ２と第２変位電極基板Ｅｄ２とで第２容量素子Ｃ２が構成されている。第１容量素子Ｃ１と第２容量素子Ｃ２とが、第１起歪体３０Ａ用の検出素子５０として構成されている。
【００８４】
第１変位電極基板Ｅｄ１および第２変位電極基板Ｅｄ２は、Ｘ軸方向におい互いに異なる位置に配置されている。本実施の形態においては、第１変位電極基板Ｅｄ１は、支持体側変形体３４よりもＸ軸方向負側に配置され、第２変位電極基板Ｅｄ２は、支持体側変形体３４よりもＸ軸方向正側に配置されている。傾動構造体３１（第２傾動体３６）のＸ軸方向の寸法をＬとしたときに、傾動構造体３１のＸ軸方向の中心からＬ／４以上Ｌ／２以下の範囲に、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２が配置されていてもよい。
【００８５】
本実施の形態においては、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、傾動構造体３１のＸ軸方向の両端部に配置されている。より具体的には、第１変位電極基板Ｅｄ１は、第２傾動体３６のＸ軸方向負側の端部３６ａに配置され、第２変位電極基板Ｅｄ２は、傾動構造体３１の第２傾動体３６のＸ軸方向正側の端部３６ｂに配置されている。
【００８６】
第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１変位電極基板Ｅｄ１に対向する位置に配置されており、第１変位電極基板Ｅｄ１の下方に配置されている。第２固定電極基板Ｅｆ２は、第２変位電極基板Ｅｄ２に対向する位置に配置されており、第２変位電極基板Ｅｄ２の下方に配置されている。
【００８７】
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および第２変位電極基板Ｅｄ２は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されるとともに、第１固定電極基板Ｅｆ１および第２固定電極基板Ｅｆ２も、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。
【００８８】
本実施の形態では、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２の平面形状は、矩形になっている。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の平面形状も、矩形になっている。しかしながら、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２および変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２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。
【００８９】
Ｚ軸方向で見たときに、第１固定電極基板Ｅｆ１は、第１変位電極基板Ｅｄ１よりも大きくなっていてもよい。例えば、第１固定電極基板Ｅｆ１の平面形状は、第１変位電極基板Ｅｄ１の平面形状よりも大きくなっていてもよい。そして、第１変位電極基板Ｅｄ１がＸ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向に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が全体として、第１固定電極基板Ｅｆ１に重なっていてもよい。言い換えると、第１変位電極基板Ｅｄ１がＸ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向に変位した場合であっても、第１容量素子Ｃ１を構成する変位電極Ｅｄと固定電極Ｅｆとが重なるように、変位電極Ｅｄの大きさと固定電極Ｅｆの大きさが設定されていてもよい。このようにして、第１変位電極基板Ｅｄ１が変位した場合であっても、変位電極Ｅｄと固定電極Ｅｆ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と固定電極Ｅｆ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と固定電極Ｅｆとが重なる面積を言う。傾動構造体３１が傾動した場合には、固定電極Ｅｆ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と固定電極Ｅｆ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と固定電極Ｅｆとの距離の変化に起因すると考える。なお、後述する図６等では、図面を明瞭にするために、傾動構造体３１の傾斜を誇張している。また、第１固定電極基板Ｅｆ１の平面形状が第１変位電極基板Ｅｄ１の平面形状よりも大きくなっていることに限られることはなく、第１変位電極基板Ｅｄ１の平面形状が、第１固定電極基板Ｅｆ１の平面形状よりも大きくなっていてもよい。
【００９０】
同様に、Ｚ軸方向で見たときに、第２固定電極基板Ｅｆ２の平面形状も、第２変位電極基板Ｅｄ２の平面形状よりも大きくなっていてもよい。なお、第２変位電極基板Ｅｄ２の平面形状が、第２固定電極基板Ｅｆ２の平面形状よりも大きくなっていてもよい。
【００９１】
固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２の固定電極Ｅｆの平面形状と絶縁体ＩＢｆの平面形状は、同一の大きさであってもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、固定電極Ｅｆの平面形状と絶縁体ＩＢｆの平面形状は、互いに異なる大きさであってもよい。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の変位電極Ｅｄの平面形状と絶縁体ＩＢｄの平面形状も同様である。
【００９２】
第１固定電極基板Ｅｆ１と第２固定電極基板Ｅｆ２とは、図４に示すように、別体に形成されて互いに離間していてもよい。しかしながら、このことに限られることはなく、第１固定電極基板Ｅｆ１と第２固定電極基板Ｅｆ２とは、一体化されて、１つの共通の固定電極基板で構成されていてもよい。あるいは、第１固定電極基板Ｅｆ１と第２固定電極基板Ｅｆ２とが別体に形成されている場合には、第１変位電極基板Ｅｄ１と第２変位電極基板Ｅｄ２とは、一体化されて、１つの共通の変位電極基板で構成されていてもよい。
【００９３】
上述した第１起歪体３０Ａとこれに対応する検出素子５０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。
【００９４】
すなわち、図５に示すように、検出素子５０は、第２起歪体３０Ｂ用の電極として、支持体２０に設けられた２つの固定電極基板Ｅｆ３、Ｅｆ４と、傾動構造体３１の第２傾動体３６に設けられた２つの変位電極基板Ｅｄ３、Ｅｄ４と、を更に有している。２つの固定電極基板Ｅｆ３、Ｅｆ４は、第３固定電極基板Ｅｆ３と第４固定電極基板Ｅｆ４とを有している。２つの変位電極基板Ｅｄ３、Ｅｄ４は、第３変位電極基板Ｅｄ３と第４変位電極基板Ｅｄ４とを有している。第３固定電極基板Ｅｆ３は、第３変位電極基板Ｅｄ３に対向し、第４固定電極基板Ｅｆ４は、第４変位電極基板Ｅｄ４に対向している。第３固定電極基板Ｅｆ３と第３変位電極基板Ｅｄ３とで第３容量素子Ｃ３が構成され、第４固定電極基板Ｅｆ４と第４変位電極基板Ｅｄ４とで第４容量素子Ｃ４が構成されている。
【００９５】
第３変位電極基板Ｅｄ３および第３固定電極基板Ｅｆ３は、支持体側変形体３４よりもＹ軸方向負側に配置されている。第４変位電極基板Ｅｄ４および第４固定電極基板Ｅｆ４は、支持体側変形体３４よりもＹ軸方向正側に配置されている。第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。固定電極基板Ｅｆ３、Ｅｆ４は、上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と同様の構成を有している。変位電極基板Ｅｄ３、Ｅｄ４は、上述した変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と同様の構成を有している。
【００９６】
また、検出素子５０は、第３起歪体３０Ｃ用の電極として、支持体２０に設けられた２つの固定電極基板Ｅｆ５、Ｅｆ６と、傾動構造体３１の第２傾動体３６に設けられた２つの変位電極基板Ｅｄ５、Ｅｄ６と、を更に有している。２つの固定電極基板Ｅｆ５、Ｅｆ６は、第５固定電極基板Ｅｆ５と第６固定電極基板Ｅｆ６とを有している。２つの変位電極基板Ｅｄ５、Ｅｄ６は、第５変位電極基板Ｅｄ５と第６変位電極基板Ｅｄ６とを有している。第５固定電極基板Ｅｆ５は、第５変位電極基板Ｅｄ５に対向し、第６固定電極基板Ｅｆ６は、第６変位電極基板Ｅｄ６に対向している。第５固定電極基板Ｅｆ５と第５変位電極基板Ｅｄ５とで第５容量素子Ｃ５が構成され、第６固定電極基板Ｅｆ６と第６変位電極基板Ｅｄ６とで第６容量素子Ｃ６が構成されている。
【００９７】
第５変位電極基板Ｅｄ５および第５固定電極基板Ｅｆ５は、支持体側変形体３４よりもＸ軸方向正側に配置されている。第６変位電極基板Ｅｄ６および第６固定電極基板Ｅｆ６は、支持体側変形体３４よりもＸ軸方向負側に配置されている。第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。固定電極基板Ｅｆ５、Ｅｆ６は、上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と同様の構成を有している。変位電極基板Ｅｄ５、Ｅｄ６は、上述した変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と同様の構成を有している。
【００９８】
また、検出素子５０は、第４起歪体３０Ｄ用の電極として、支持体２０に設けられた２つの固定電極基板Ｅｆ７、Ｅｆ８と、傾動構造体３１の第２傾動体３６に設けられた２つの変位電極基板Ｅｄ７、Ｅｄ８と、を更に有している。２つの固定電極基板Ｅｆ７、Ｅｆ８は、第７固定電極基板Ｅｆ７と第８固定電極基板Ｅｆ８とを有している。２つの変位電極基板Ｅｄ７、Ｅｄ８は、第７変位電極基板Ｅｄ７と第８変位電極基板Ｅｄ８とを有している。第７固定電極基板Ｅｆ７は、第７変位電極基板Ｅｄ７に対向し、第８固定電極基板Ｅｆ８は、第８変位電極基板Ｅｄ８に対向している。第７固定電極基板Ｅｆ７と第７変位電極基板Ｅｄ７とで第７容量素子Ｃ７が構成され、第８固定電極基板Ｅｆ８と第８変位電極基板Ｅｄ８とで第８容量素子Ｃ８が構成されている。
【００９９】
第７変位電極基板Ｅｄ７および第７固定電極基板Ｅｆ７は、支持体側変形体３４よりもＹ軸方向正側に配置されている。第８変位電極基板Ｅｄ８および第８固定電極基板Ｅｆ８は、支持体側変形体３４よりもＹ軸方向負側に配置されている。第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。固定電極基板Ｅｆ７、Ｅｆ８は、上述した固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２と同様の構成を有している。変位電極基板Ｅｄ７、Ｅｄ８は、上述した変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２と同様の構成を有している。
【０１００】
上述した各固定電極基板Ｅｆ１〜Ｅｆ８は、電極材料が積層されたセラミック基板、ガラスエポキシ基板または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が、支持体２０に全体的に接合させてもよい。各固定電極基板Ｅｆ１〜Ｅｆ８は、支持体２０に接着剤で接着されていてもよい。各変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８についても同様である。各変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８は、第２傾動体３６に接着剤で接着されていてもよい。
【０１０１】
なお、検出素子５０は、静電容量を検出する容量素子として構成されていることに限られることはない。例えば、検出素子５０は、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用により生じる歪みを検出する歪みゲージで構成されていてもよい。また、検出素子５０は、歪みが生じた場合に電荷を発生させる圧電素子で構成されていてもよい。さらに、検出素子５０は、光の反射を利用して変位を検出する光学センサで構成されていてもよく、あるいは、渦電流を利用して変位を検出するセンサ、若しくは、ホール効果を利用して変位を検出するセンサで構成されていてもよい。特に、変位を検出する光学センサ、渦電流を利用するセンサ、およびホール効果を利用するセンサは、静電容量の検出原理と似ているため、静電容量を検出する容量素子と容易に置き換えることができる。一例として、検出素子５０が歪みゲージで構成される例については、後述する。
【０１０２】
図２に示すように、検出回路６０は、検出素子５０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６０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６０は、上述した検出素子５０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６０は、電気信号を出力する端子を含んでいてもよく、この端子から電気ケーブル１３００（図１参照）を介して上述した制御部１４００に電気信号が送信される。
【０１０３】
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１を構成する筒状の筐体である。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る。
【０１０４】
図２に示すように、外装体８０は、支持体２０に固定され、受力体１０から離間している。外装体８０の一方の開口部（図２では上側の開口部）に受力体１０が配置され、他方の開口部（図２では下側の開口部）に支持体２０が配置されている。
【０１０５】
より具体的には、支持体２０は外装体８０の下側の開口部を閉塞するように外装体８０に固定されている。外装体８０は、支持体２０と一体的に作製されていてもよい。一方、受力体１０と外装体８０との間には隙間が設けられており、受力体１０は、エンドエフェクタ１２００から受けた力またはモーメントの作用に応じて変位可能になっている。なお、防水性や防塵性を確保するために、受力体１０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。なお、外装体８０は、支持体２０ではなく、受力体１０と一体的に作製されていてもよい。この場合、外装体８０と支持体２０との間に隙間が設けられていてもよい。あるいは、外装体８０の受力体１０の側の部分を受力体１０と一体的に作製し、外装体８０の支持体２０の側の部分を支持体２０と一体的に作製してもよい。この場合、外装体８０は、受力体１０の側の部分と、支持体２０の側の部分とで、別体に構成される。受力体１０の側の部分と支持体２０の側の部分との間に隙間が設けられていてもよい。
【０１０６】
次に、このような構成からなる本実施の形態における力覚センサ１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６〜図７Ｂを参照して説明する。図６は、図４の起歪体がＸ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。図７Ａは、図４の起歪体がＺ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。図７Ｂは、図４の起歪体がＺ軸方向負側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。
【０１０７】
受力体１０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、受力体側変形体３３、傾動構造体３１および支持体側変形体３４に伝わり、受力体側変形体３３や支持体側変形体３４、傾動構造体３１に弾性変形が生じる。このことにより、傾動構造体３１に変位が生じる。このため、検出素子５０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５０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６０は、検出素子５０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１０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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
（＋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６に示すように、第１起歪体３０Ａの受力体側変形体３３および支持体側変形体３４がＸ軸方向に弾性変形する。本実施の形態による傾動構造体３１は、１つの受力体側変形体３３を介して受力体１０に接続されるとともに１つの支持体側変形体３４を介して支持体２０に接続されているため、受力体側変形体３３と支持体側変形体３４は同程度に弾性変形し得る。また、本実施の形態による傾動構造体３１の第１傾動体３５および第２傾動体３６は、Ｚ軸方向に延びる２つの接続体３７、３８を介して接続されているため、接続体３７、３８よりも受力体側変形体３３および支持体側変形体３４が大きく弾性変形し得る。より具体的には、受力体側変形体３３の上端が、下端よりもＸ軸方向正側に変位する。このことにより、受力体側変形体３３が弾性変形しながら、Ｘ軸方向正側に倒れるようにＺ軸方向に対して傾斜する。また、支持体側変形体３４の上端が、下端よりもＸ軸方向正側に変位する。このことにより、支持体側変形体３４が弾性変形しながら、Ｘ軸方向正側に倒れるようにＺ軸方向に対して傾斜する。このため、図６に示すように、傾動構造体３１（第１傾動体３５、第２傾動体３６および接続体３７、３８）が全体的に傾動し得る。この場合、傾動構造体３１は、Ｙ軸方向正側に向かって見たときに（図６の紙面に向かって見たときに）Ｙ軸周りで時計回りに回動し、Ｚ軸方向に対して傾斜する。このようにして、Ｘ軸方向正側の力Ｆｘによって第１起歪体３０Ａの受力体側変形体３３および支持体側変形体３４が弾性変形し得る。傾動構造体３１には、微小な弾性変形は生じ得るが、受力体側変形体３３及び支持体側変形体３４の弾性変形のような大きさの弾性変形は生じない。この場合、第２傾動体３６のＸ軸方向負側の端部３６ａが上昇し、Ｘ軸方向正側の端部３６ｂが下降する。
【０１１０】
図６に示すように、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１が時計回りに回動すると、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。このことにより、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）が増大し、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。一方、第２変位電極基板Ｅｄ２が第２固定電極基板Ｅｆ２に近づく。このことにより、第２変位電極基板Ｅｄ２と第２固定電極基板Ｅｆ２との電極間距離が減少し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。
【０１１１】
（−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６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し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。
【０１１２】
（＋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（図示せず）には、第１起歪体３０ＡはＸ軸周りに（Ｘ軸方向正側に向かって反時計回りに）回動する。このことにより、第１起歪体３０Ａが、Ｙ軸方向正側に倒れてＺ軸方向に対して傾斜するように弾性変形する。このため、第１起歪体３０Ａは、厚み方向に撓むように弾性変形する。しかしながら、上述したように、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２が、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、第１起歪体３０ＡがＸ軸周りに回動したとしても、第１容量素子Ｃ１のうちの一部の領域で静電容量値が増加するとともに他の一部の領域で静電容量値が減少する。このため、第１容量素子Ｃ１全体としては、静電容量値の変化は現れない。同様に、第２容量素子Ｃ２全体としては、静電容量値の変化は現れない。
【０１１３】
（−Ｆｙが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＹ軸方向負側に力Ｆｙが作用した場合においても同様に、第１容量素子Ｃ１全体としておよび第２容量素子Ｃ２全体としては、静電容量値の変化は現れない。
【０１１４】
（＋Ｆｚが作用した場合）
また、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７Ａに示すように、傾動構造体３１の第１傾動体３５および第２傾動体３６が弾性変形する。より具体的には、第１傾動体３５が弾性変形しながら、受力体側変形体３３がＺ軸方向正側に引き上げられる。このことにより、第１傾動体３５は、そのＸ軸方向における中央部３５ｃにおいて、図７Ａに示すように、受力体側変形体３３に引き上げられる。この際、第１傾動体３５が、上方に凸（例えば、逆Ｖ字状）となるように弾性変形しながら、接続体３７、３８がＺ軸方向正側に引き上げられる。このため、第２傾動体３６は、そのＸ軸方向の両端部３６ａ、３６ｂにおいて、図７Ａに示すように引き上げられる。この際、第２傾動体３６は、下方に凸（例えば、Ｖ字状）となるように弾性変形する。
【０１１５】
図７Ａに示すように、第１傾動体３５および第２傾動体３６が弾性変形すると、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。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。また、第２変位電極基板Ｅｄ２が第２固定電極基板Ｅｆ２から遠ざかる。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。
【０１１６】
（−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７Ｂに示すように、傾動構造体３１の第１傾動体３５および第２傾動体３６が弾性変形する。より具体的には、第１傾動体３５が弾性変形しながら、受力体側変形体３３がＺ軸方向負側に押し下げられる。このことにより、第１傾動体３５は、そのＸ軸方向における中央部３５ｃにおいて、図７Ｂに示すように、受力体側変形体３３に押し下げられる。この際、第１傾動体３５が、下方に凸（例えば、Ｖ字状）となるように弾性変形しながら、接続体３７、３８がＺ軸方向負側に押し下げられる。このため、第２傾動体３６は、そのＸ軸方向の両端部３６ａ、３６ｂにおいて、図７Ｂに示すように押し下げられる。この際、第２傾動体３６は、上方に凸（例えば、逆Ｖ字状）となるように弾性変形する。
【０１１７】
図７Ｂに示すように、第１傾動体３５および第２傾動体３６が弾性変形すると、第１変位電極基板Ｅｄ１が第１固定電極基板Ｅｆ１に近づく。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。また、第２変位電極基板Ｅｄ２が第２固定電極基板Ｅｆ２に近づく。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。
【０１１８】
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８に示す。図８は、図４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。
【０１１９】
図８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。図８においては、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８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の静電容量値が減少することを示している。一方、図８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の静電容量値が増大することを示している。図８中、「０（ゼロ）」という数値は、容量素子Ｃ１、Ｃ２に静電容量値の変化が現れないことを示している。
【０１２０】
図８に示す表から、受力体１０と支持体２０とが第１起歪体３０Ａだけで接続されている力覚センサ１において、受力体１０に作用した力Ｆｘ、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。
［式１］
Ｆｘ＝−Ｃ１＋Ｃ２
［式２］
Ｆｚ＝−Ｃ１−Ｃ２
【０１２１】
次に、図５に示す力覚センサ１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９および図１０を参照して説明する。図９は、図５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。図１０は、図９の静電容量値の変化に基づく主軸感度および他軸感度を示す表である。
【０１２２】
（＋Ｆｘが作用した場合）
まず、受力体１０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。
【０１２３】
この場合、第１起歪体３０Ａは、図６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の静電容量値が増大する。このことが、図９に示す表中のＦｘの行のＣ１に「−（マイナス）」として示されており、Ｃ２に「＋（プラス）」として示されている。
【０１２４】
第２起歪体３０Ｂは、Ｙ軸周り（Ｙ軸方向正側に向かって時計回り）に回動する。しかしながら、上述したように、第３容量素子Ｃ３および第４容量素子Ｃ４が、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、上述したＹ軸方向の力Ｆｙが作用した場合の第１起歪体３０Ａと同様に、第３容量素子Ｃ３全体として、および第４容量素子Ｃ４全体として、静電容量値の変化は現れない。このことが、図９に示す表中のＦｘの行のＣ３、Ｃ４に「０（ゼロ）」として示されている。
【０１２５】
第３起歪体３０Ｃは、図６に示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形する。このため、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の静電容量値が減少する。このことが、図９に示す表中のＦｘの行のＣ５に「＋」として示されており、Ｃ６に「−」として示されている。
【０１２６】
第４起歪体３０Ｄは、第２起歪体３０Ｂと同様にＹ軸周りに回動する。しかしながら、上述したように、第７容量素子Ｃ７および第８容量素子Ｃ８が、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、第７容量素子Ｃ７全体として、および第８容量素子Ｃ８全体として、静電容量値の変化は現れない。このことが、図９に示す表中のＦｘの行のＣ７、Ｃ８に「０（ゼロ）」として示されている。
【０１２７】
（＋Ｆｙが作用した場合）
次に、受力体１０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９の表中の符号が定められる。
【０１２８】
この場合、第１起歪体３０Ａは、Ｘ軸周り（Ｘ軸方向正側に向かって反時計回り）に回動する。しかしながら、上述したように、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２が、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、第１容量素子Ｃ１全体として、および第２容量素子Ｃ２全体として、静電容量値の変化は現れない。
【０１２９】
第２起歪体３０Ｂは、図６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。
【０１３０】
第３起歪体３０Ｃは、第１起歪体３０Ａと同様にＸ軸周りに回動する。しかしながら、第５容量素子Ｃ５および第６容量素子Ｃ６が、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、第５容量素子Ｃ５全体として、および第６容量素子Ｃ６全体として、静電容量値の変化は現れない。
【０１３１】
第４起歪体３０Ｄは、図６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の静電容量値が増大するとともに第８容量素子Ｃ８の静電容量値が減少する。
【０１３２】
（＋Ｆｚが作用した場合）
次に、受力体１０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９の表中の符号が定められる。
【０１３３】
この場合、各起歪体３０Ａ〜３０Ｄは、図７Ａに示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形する。このことにより、各容量素子Ｃ１〜Ｃ８の静電容量値がそれぞれ減少する。
【０１３４】
（＋Ｍｘが作用した場合）
次に、受力体１０にＸ軸周り（Ｘ軸方向正側に向かって時計回り）のモーメントＭｘ（図５参照）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９の表中の符号が定められる。
【０１３５】
この場合、第１起歪体３０Ａは、図７Ｂ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の静電容量値が増大する。
【０１３６】
第２起歪体３０Ｂにおいては、受力体側変形体３３が、Ｙ軸方向において受力体１０の中心Ｏに位置しているため、第２起歪体３０Ｂの弾性変形は、第１起歪体３０Ａおよび第３起歪体３０Ｃに比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第２起歪体３０Ｂは弾性変形しないと考える。このため、第３容量素子Ｃ３の静電容量値が変化せず、第４容量素子Ｃ４の静電容量値も変化しない。
【０１３７】
第３起歪体３０Ｃは、図７Ａに示す第１起歪体３０Ａと同様に弾性変形し、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が減少するとともに第６容量素子Ｃ６の静電容量値が減少する。
【０１３８】
第４起歪体３０Ｄにおいては、受力体側変形体３３が、Ｙ軸方向において受力体１０の中心Ｏに位置しているため、第４起歪体３０Ｄの弾性変形は、第１起歪体３０Ａおよび第３起歪体３０Ｃに比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第４起歪体３０Ｄは弾性変形しないと考える。このため、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が変化せず、第８容量素子Ｃ８の静電容量値も変化しない。
【０１３９】
（＋Ｍｙが作用した場合）
次に、受力体１０にＹ軸周り（Ｙ軸方向正側に向かって時計回り）のモーメントＭｙ（図５参照）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９の表中の符号が定められる。
【０１４０】
この場合、第１起歪体３０Ａにおいては、受力体側変形体３３が、Ｘ軸方向において受力体１０の中心Ｏに位置しているため、第１起歪体３０Ａの弾性変形は、第２起歪体３０Ｂおよび第４起歪体３０Ｄに比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第１起歪体３０Ａは弾性変形しないと考える。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が変化せず、第２容量素子Ｃ２の静電容量値も変化しない。
【０１４１】
第２起歪体３０Ｂは、図７Ｂ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の静電容量値が増大する。
【０１４２】
第３起歪体３０Ｃにおいては、受力体側変形体３３が、Ｘ軸方向において受力体１０の中心Ｏに位置しているため、第３起歪体３０Ｃの弾性変形は、第２起歪体３０Ｂおよび第４起歪体３０Ｄに比べて小さい。ここでは、説明を簡略化するために、第３起歪体３０Ｃは弾性変形しないと考える。このため、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が変化せず、第６容量素子Ｃ６の静電容量値も変化しない。
【０１４３】
第４起歪体３０Ｄは、図７Ａ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。
【０１４４】
（＋Ｍｚが作用した場合）
次に、受力体１０に、Ｚ軸周り（Ｚ軸方向正側に向かって時計回り）のモーメントＭｚ（図５参照）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９の表中の符号が定められる。
【０１４５】
この場合、第１起歪体３０Ａは、Ｘ軸方向正側の力Ｆｘが作用した場合と同様に弾性変形する。このことにより、第１起歪体３０Ａは、図６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し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。
【０１４６】
第２起歪体３０Ｂは、Ｙ軸方向正側の力Ｆｙが作用した場合と同様に弾性変形する。このことにより、第２起歪体３０Ｂは、図６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の静電容量値が減少し、第４容量素子Ｃ４の静電容量値が増大する。
【０１４７】
第３起歪体３０Ｃにおいては、Ｘ軸方向負側の力Ｆｘが作用した場合と同様に弾性変形する。このことにより、第５容量素子Ｃ５の静電容量値が減少し、第６容量素子Ｃ６の静電容量値が増大する。
【０１４８】
第４起歪体３０Ｄにおいては、Ｙ軸方向負側の力Ｆｙが作用した場合と同様に弾性変形する。このことにより、第７容量素子Ｃ７の静電容量値が減少し、第８容量素子Ｃ８の静電容量値が増大する。
【０１４９】
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１０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９に示すように、各容量素子Ｃ１〜Ｃ８の静電容量値が変化する。
【０１５０】
図９に示す表から、受力体１０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。
［式３］
Ｆｘ＝−Ｃ１＋Ｃ２            ＋Ｃ５−Ｃ６
［式４］
Ｆｙ＝            −Ｃ３＋Ｃ４            ＋Ｃ７−Ｃ８
［式５］
Ｆｚ＝−Ｃ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｃ４−Ｃ５−Ｃ６−Ｃ７−Ｃ８
［式６］
Ｍｘ＝＋Ｃ１＋Ｃ２            −Ｃ５−Ｃ６
［式７］
Ｍｙ＝            ＋Ｃ３＋Ｃ４            −Ｃ７−Ｃ８
［式８］
Ｍｚ＝−Ｃ１＋Ｃ２−Ｃ３＋Ｃ４−Ｃ５＋Ｃ６−Ｃ７＋Ｃ８
【０１５１】
上述したように、図５に示す力覚センサ１は、上述した［式３］〜［式８］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１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。例えば、図４に示す第１起歪体３０Ａだけで受力体１０と支持体２０とを接続する場合には、上述した［式１］および［式２］で示したように、力ＦｘおよびＦｚを検出することができるため、力の２軸成分を検出することが可能になる。
【０１５２】
図９に示す各容量素子Ｃ１〜Ｃ８の静電容量値の変化を、上述の［式３］〜［式８］に適用すると、図１０の主軸感度および他軸感度を示す表が得られる。図１０に示すＶＦｘはＸ軸方向の力Ｆｘが作用したときの出力であり、ＶＦｙはＹ軸方向の力Ｆｙが作用したときの出力であり、ＶＦｚはＺ軸方向の力Ｆｚが作用したときの出力である。また、ＶＭｘはＸ軸周りのモーメントＭｘが作用したときの出力であり、ＶＭｙはＹ軸周りのモーメントＭｙが作用したときの出力であり、ＶＭｚはＺ軸周りのモーメントＭｚが作用したときの出力である。
【０１５３】
図１０の表中に示された数値は、図９の表に記載の各力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚおよび各モーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚについて、「＋」の符号が付された容量素子を「＋１」とし、「−」の符号が付された容量素子を「−１」として、上述の［式３］〜［式８］の右辺に代入して得られた数値である。例えば、Ｆｘの列とＶＦｘの行とが交わるマス目に記載の「４」という数値は、Ｆｘを示す［式３］において、図９のＦｘの行に基づいて、Ｃ２およびＣ５に「＋１」を代入し、Ｃ１およびＣ６に「−１」を代入して得られた数値である。また、Ｆｘの列とＶＦｙの行とが交わるマス目に記載の「０」という数値は、Ｆｘを示す［式３］において、図９のＦｙの行に基づいてＣ１、Ｃ２、Ｃ５およびＣ６に０を代入して得られた数値である。
【０１５４】
図１０に示されているように、力Ｆｘについては、ＶＦｘが「４」という数値になっているが、ＶＦｙ、ＶＦｚ、ＶＭｘ、ＶＭｙ、ＶＭｚは「０」という数値になっている。このことから、力Ｆｘについては、他軸感度が無く、主軸感度のみを検出することができる。力Ｆｙ、Ｆｚと、モーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚについても同様に他軸感度はなく、主軸感度のみをそれぞれ検出することができる。すなわち、他軸感度の発生を抑制することができる力覚センサ１を得ることができる。
【０１５５】
なお、他軸感度が発生する場合も考えられる。例えば、第１起歪体３０ＡについてＺ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合、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は、異なる場合がある。この場合、力Ｆｚに対して他軸感度が発生し得る。また、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、Ｍｙが受力体１０に作用した場合、第１起歪体３０Ａは、Ｚ軸方向に変位するため、図９に示す表中のＦｚの行、Ｍｘの行、Ｍｙの行では、同じ符号が付されていたとしても静電容量値の変化量が異なる場合がある。この場合、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、Ｍｙに対して他軸感度が発生し得る。力Ｆｘ、Ｆｙ、モーメントＭｚについても同様に他軸感度が発生し得る。例えば、モーメントＭｘが受力体１０に作用した場合、図９に示すように、第３容量素子Ｃ３と第４容量素子Ｃ４と第７容量素子Ｃ７と第８容量素子Ｃ８では静電容量値が変化しないため、「０」という数値が記載されているが、静電容量値が変化して他軸感度が発生する場合がある。モーメントＭｙ、Ｍｚについても同様である。また、力Ｆｘ、Ｆｙの行で、「０」という数値が記載されている容量素子についても、静電容量値が変化して他軸感度が発生する場合がある。
【０１５６】
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（図１０に示す表に対応する６行６列の行列、特性行列とも言う）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、他軸感度の発生を抑制することができる。
【０１５７】
このように本実施の形態によれば、受力体１０と支持体２０とを接続する起歪体３０Ａ〜３０Ｄは、受力体側変形体３３と支持体側変形体３４とに接続された傾動構造体３１を有し、傾動構造体３１が、Ｚ軸方向とＺ軸方向に直交するＸ軸方向とを含む平面に配置されてＺ軸方向と異なる方向に延びる第１傾動体３５を含んでいる。この第１傾動体３５は、Ｚ軸方向の力の作用により弾性変形可能になっている。このことにより、Ｚ軸方向の力の作用により、傾動構造体３１を弾性変形させやすくすることができる。このため、変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位を大きくさせることができ、力またはモーメントの検出感度を高めることができる。この結果、力覚センサ１の検出精度を向上させることができる。
【０１５８】
また、本実施の形態によれば、起歪体３０Ａ〜３０Ｄの構成を簡素化させることができる。また、少なくとも３つの起歪体を受力体１０と支持体２０に接続するだけで、６軸成分を検出することができる。このため、力覚センサ１を低価格化することができる。
【０１５９】
また、本実施の形態によれば、受力体側変形体３３は、Ｚ軸方向に延びている。このことにより、受力体１０に力またはモーメントが作用した場合に、受力体側変形体３３をより一層弾性変形させることができる。このため、起歪体３０Ａ〜３０Ｄをより一層弾性変形しやすくすることができ、起歪体３０Ａ〜３０Ｄに設けられた変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位を大きくさせることができる。このため、力またはモーメントの検出感度をより一層高めることができ、力覚センサ１の検出精度をより一層向上させることができる。
【０１６０】
また、本実施の形態によれば、支持体側変形体３４は、Ｚ軸方向に延びている。このことにより、受力体１０に力またはモーメントが作用した場合に、支持体側変形体３４をより一層弾性変形させることができる。このため、起歪体３０Ａ〜３０Ｄをより一層弾性変形しやすくすることができ、起歪体３０Ａ〜３０Ｄに設けられた変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位を大きくさせることができる。このため、力またはモーメントの検出感度をより一層高めることができ、力覚センサ１の検出精度をより一層向上させることができる。
【０１６１】
また、本実施の形態によれば、起歪体３０Ａ〜３０Ｄの第１傾動体３５は、第２方向に延びている。すなわち、起歪体３０Ａおよび３０Ｃの第１傾動体３５は、Ｘ軸方向に延び、起歪体３０Ｂおよび３０Ｄの第１傾動体３５は、Ｙ軸方向に延びている。このことにより、Ｚ軸方向の力の作用を受けたときに、第１傾動体３５をより一層弾性変形させやすくすることができる。このため、変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位をより一層大きくさせることができ、力またはモーメントの検出感度をより一層高めることができる。
【０１６２】
また、本実施の形態によれば、受力体側変形体３３が第１傾動体３５に接続され、第１傾動体３５に接続体３７、３８を介して接続された第２傾動体３６に、支持体側変形体３４が接続されている。第２傾動体３６は、Ｘ軸方向の力の作用により弾性変形可能になっている。このことにより、Ｚ軸方向の力の作用により、傾動構造体３１をより一層弾性変形させやすくすることができる。このため、変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位をより一層大きくさせることができ、力またはモーメントの検出感度をより一層高めることができる。この結果、力覚センサ１の検出精度をより一層向上させることができる。
【０１６３】
また、本実施の形態によれば、受力体側変形体３３は、Ｘ軸方向において、第１傾動体３５の両端部３５ａ、３５ｂの間に位置している。このことにより、Ｚ軸方向の力の作用により第１傾動体３５を弾性変形させやすくすることができる。このため、変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位を大きくさせやすくすることができ、力またはモーメントの検出感度を高めることができる。
【０１６４】
また、本実施の形態によれば、支持体側変形体３４は、Ｘ軸方向において、第２傾動体３６の両端部３６ａ、３６ｂの間に位置している。このことにより、Ｚ軸方向の力の作用により第２傾動体３６を弾性変形させやすくすることができる。このため、変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位を大きくさせやすくすることができ、力またはモーメントの検出感度を高めることができる。
【０１６５】
また、本実施の形態によれば、受力体側変形体３３および支持体側変形体３４は、Ｚ軸方向で見たときに互いに重なる位置に配置されている。このことにより、受力体側変形体３３および支持体側変形体３４を、第２方向において同じ位置に配置させることができる。このため、受力体１０にＺ軸方向の力Ｆｚが作用した場合に、受力体１０がＺ軸方向に直交する方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）に変位することを抑制することができ、受力体１０をＺ軸方向に沿って変位させることができる。この場合、上述した他軸感度が発生することを抑制することができる。
【０１６６】
また、本実施の形態によれば、傾動構造体３１は、第２方向において、受力体側変形体３３および支持体側変形体に対して対称に形成されている。このことにより、傾動構造体３１の傾きを大きくすることができる。このため、変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位をより一層大きくさせることができ、力またはモーメントの検出感度をより一層高めることができる。また、Ｚ軸方向の力が作用したときに、第１変位電極基板Ｅｄ１の変位と第２変位電極基板Ｅｄ２の変位を等しくすることができる。このため、力またはモーメントの算出を容易化させることができる。
【０１６７】
また、本実施の形態によれば、検出素子５０の変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８が、傾動構造体３１の第２方向における両端部に配置されている。このことにより、変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位をより一層大きくさせることができ、力またはモーメントの検出感度をより一層高めることができる。
【０１６８】
また、本実施の形態によれば、受力体１０の中心Ｏに対してＹ軸方向負側に第１起歪体３０Ａが配置され、Ｘ軸方向正側に第２起歪体３０Ｂが配置され、Ｙ軸方向正側に第３起歪体３０Ｃが配置され、Ｘ軸方向負側に第４起歪体３０Ｄが配置されている。そして、第１起歪体３０Ａおよび第３起歪体３０Ｃの第２方向をＸ軸方向とし、第２起歪体３０Ｂおよび第４起歪体３０Ｄの第２方向をＹ軸方向としている。このことにより、Ｚ軸方向で見たときに、第１起歪体３０Ａ〜第４起歪体３０Ｄを、受力体１０の中心Ｏに対して環状に配置することができる。また、第１起歪体３０Ａ〜第４起歪体３０Ｄを、受力体１０の中心Ｏの周囲に均等に配置することができる。このため、任意の方向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、力またはモーメントの検出精度が、方向によって低下することを抑制することができる。
【０１６９】
また、本実施の形態によれば、受力体１０の平面形状および支持体２０の平面形状が、円形になっている。このことにより、このことにより、ロボット本体１１００のアーム部やエンドエフェクタ１２００の形状に沿って受力体１０および支持体２０を形成することができる。
【０１７０】
また、本実施の形態によれば、起歪体３０Ａ〜３０Ｄの傾動構造体３１が、Ｚ軸方向で見たときに、第２方向に沿って直線状に形成されている。このことにより、傾動構造体３１を板状に形成することができる。例えば、傾動構造体３１を、板材から容易に作製することができる。
【０１７１】
（第１変形例）
なお、上述した本実施の形態においては、第１傾動体３５のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数は、第２傾動体３６のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数と等しい例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図１１に示すように、第２傾動体３６のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数は、第１傾動体３５のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数と異なっていてもよい。例えば、第２傾動体３６のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数は、第１傾動体３５のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数よりも小さくてもよい。図１１は、図４の起歪体の変形例を示す正面図である。
【０１７２】
図１１に示す第１変形例によれば、傾動構造体３１にＺ軸方向の力が作用した場合、第１傾動体３５の弾性変形を抑制することができるとともに、第２傾動体３６の弾性変形を大きくすることができる。このため、第２傾動体３６は、そのＸ軸方向における両端部３６ａ、３６ｂにおいて大きく引き上げられ、第２傾動体３６に設けられた変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の変位を大きくすることができる。このため、力またはモーメントの検出感度をより一層高めることができる。
【０１７３】
図１１においては、第１傾動体３５の上述したばね定数を大きくするために、第１傾動体３５のＺ軸方向の寸法を増大させている例を示しているが、第１傾動体３５のばね定数を大きくする方法は、任意である。また、第２傾動体３６の上述したばね定数を小さくするようにしてもよい。なお、第２傾動体３６のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数は、第１傾動体３５のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数よりも大きくてもよい。この場合、固定電極基板Ｅｆ１、Ｅｆ２が、受力体１０の支持体２０の側の面に設けられるとともに、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２が、傾動構造体３１の第１傾動体３５における受力体１０の側の面に設けられていてもよい。
【０１７４】
（第２変形例）
また、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａの第１傾動体３５の受力体１０の側の面が全体的に平坦状に形成されているとともに、第２傾動体３６の支持体２０の側の面が全体的に平坦状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図１２に示すように、第１傾動体３５の受力体１０の側の面は、受力体側変形体３３の周囲で凹状に形成されていてもよい。また、第２傾動体３６の支持体２０の側の面は、支持体側変形体３４の周囲で凹状に形成されていてもよい。図１２は、図４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。
【０１７５】
より具体的には、図１２に示すように、第１傾動体３５は、受力体１０に対向する第１受力体側対向面４１および第２受力体側対向面４２を含んでいてもよい。第１受力体側対向面４１に、受力体側変形体３３が接続されている。第２受力体側対向面４２は、Ｘ軸方向において第１受力体側対向面４１の両側に配置されている。第１受力体側対向面４１は、第２受力体側対向面４２よりも支持体２０の側に位置している。受力体側変形体３３の周囲に、第１受力体側対向面４１が形成される。第１受力体側対向面４１は、第２受力体側対向面４２よりも受力体１０から遠ざかっている。このようにして、第１傾動体３５の受力体１０の側の面が、凹状に形成されて、凹状に形成された部分に受力体側変形体３３が接続されている。第１受力体側対向面４１は、第１傾動体３５の中央部３５ｃとその近傍の部分とにわたって形成されており、受力体側変形体３３の周囲（図１２に示す例では、Ｘ軸方向における両側）に、溝部Ｇが形成されている。第１受力体側対向面４１および第２受力体側対向面４２はそれぞれ、平坦状に形成されていてもよい。なお、図１２に示す例では、受力体側変形体３３と傾動構造体３１の第１傾動体３５が一体に連続状に形成されており、第１受力体側対向面４１は、受力体側変形体３３の両側に示されている。
【０１７６】
このように第２変形例によれば、第１傾動体３５が、第２受力体側対向面４２よりも支持体２０の側に位置する第１受力体側対向面４１を含み、第１受力体側対向面４１に受力体側変形体３３が接続されている。このことにより、受力体側変形体３３のＺ軸方向の寸法を長くすることができる。このため、受力体側変形体３３のＺ軸方向の寸法を低減しなくても、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０１７７】
なお、第１傾動体３５が、第２受力体側対向面４２よりも支持体２０の側に位置する第１受力体側対向面４１を含む場合、図示しないが、第２傾動体３６の支持体２０の側の面は、全体的に平坦状に形成されていてもよい。
【０１７８】
同様に、第２傾動体３６は、支持体２０に対向する第１支持体側対向面４３および第２支持体側対向面４４を含んでいてもよい。第１支持体側対向面４３に、支持体側変形体３４が接続されている。第２支持体側対向面４４は、Ｘ軸方向において第１支持体側対向面４３の両側に配置されている。第１支持体側対向面４３は、第２支持体側対向面４４よりも受力体１０の側に位置している。支持体側変形体３４の周囲に、第１支持体側対向面４３が形成される。第１支持体側対向面４３は、第２支持体側対向面４４よりも支持体２０から遠ざかっている。このようにして、第２傾動体３６の支持体２０の側の面が、凹状に形成されて、凹状に形成された部分に支持体側変形体３４が接続されている。第１支持体側対向面４３は、第２傾動体３６の中央部３６ｃとその近傍の部分とにわたって形成されており、支持体側変形体３４の周囲（図１２に示す例では、Ｘ軸方向における両側）に、溝部Ｇが形成されている。第１支持体側対向面４３および第２支持体側対向面４４はそれぞれ、平坦状に形成されていてもよい。なお、図１２に示す例では、支持体側変形体３４と傾動構造体３１の第２傾動体３６が一体に連続状に形成されており、第１支持体側対向面４３は、支持体側変形体３４の両側に示されている。
【０１７９】
このように第２変形例によれば、第２傾動体３６が、第２支持体側対向面４４よりも受力体１０の側に位置する第１支持体側対向面４３を含み、第１支持体側対向面４３に支持体側変形体３４が接続されている。このことにより、支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を長くすることができる。このため、支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を短くしなくても、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０１８０】
なお、第２傾動体３６が、第２支持体側対向面４４よりも受力体１０の側に位置する第１支持体側対向面４３を含む場合、図１３に示すように、第１傾動体３５の受力体１０の側の面は、全体的に平坦状に形成されていてもよい。図１３に示す例では、第１傾動体３５が、上述した第１受力体側対向面４１を含むことなく、受力体側変形体３３の周囲に溝部Ｇが形成されていない。溝部Ｇは、第２傾動体３６の支持体２０の側の面において支持体側変形体３４の周囲に形成されている。図１３は、図４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。
【０１８１】
（第３変形例）
また、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａの変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２が、傾動構造体３１の第２傾動体３６における受力体１０の側の面に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図１４に示すように、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、柱状部材４５を介して第２傾動体３６における受力体１０の側の面に設けられていてもよい。図１４は、図４の起歪体の他の変形例を示す部分拡大正面図である。
【０１８２】
図１４に示す例において、柱状部材４５の平面形状は、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の平面形状よりも小さくなっていてもよい。柱状部材４５の平面形状は、矩形であってもよく、または円形であってもよく、任意である。柱状部材４５は、接着剤で第２傾動体３６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。変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、接着剤で柱状部材４５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。
【０１８３】
このように第３変形例によれば、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２が、柱状部材４５を介して第２傾動体３６に設けられている。このことにより、変位の検出を安定化させることができる。すなわち、第１起歪体３０Ａに力が作用した場合、傾動構造体３１の第２傾動体３６が弾性変形し、第２傾動体３６のうち変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の近傍の部分において応力が発生し得る。このような応力が発生すると、ヒステリシスや、零点電圧（荷重がかかっていないときの出力電圧）のドリフトの原因となる。これに対して、図１４に示すように、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２を、柱状部材４５を介して第２傾動体３６に設けることにより、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２への第２傾動体３６に発生した応力の影響を低減することができる。このため、変位の検出を安定化させることができる。
【０１８４】
（第４変形例）
また、図１５に示すように、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、補強基板４６を介して、上述した柱状部材４５に設けられていてもよい。図１５は、図４の起歪体の他の変形例を示す部分拡大正面図である。
【０１８５】
図１５に示す例において、補強基板４６の平面形状は、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の平面形状と等しくてもよい。補強基板４６は、接着剤で柱状部材４５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。この場合、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２は、接着剤で補強基板４６に接合されていてもよい。補強基板４６のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数は、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２のＺ軸方向に作用する力に対するばね定数よりも大きくてもよい。このことにより、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の変形を抑制することができる。補強基板４６は、金属材料で構成されていてもよく、例えば、温度変化による変形を抑制するために、受力体１０や支持体２０、起歪体３０Ａ〜３０Ｄと同一材料であってもよい。この場合、補強基板４６は、アルミ合金または鉄合金で構成されていてもよい。補強基板４６は、上述した柱状部材４５と一体に作製してもよい。このような補強基板４６を用いることにより、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の変形を抑制することができる。例えば、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２にＦＰＣ基板を用いる場合であっても、変位電極基板Ｅｄ１、Ｅｄ２の変形を効果的に抑制することができる。
【０１８６】
（第５変形例）
また、上述した本実施の形態においては、第１傾動体３５および第２傾動体３６が、Ｘ軸方向（起歪体３０Ａの第２方向）に直線状に延びている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第１傾動体３５および第２傾動体３６は、Ｚ軸方向（第１方向）と、Ｚ軸方向とＸ軸方向とを含む平面に配置されてＺ軸方向と異なる方向に延びていれば、任意の形状とすることができる。例えば、図１６に示す形状としてもよい。ここで、図１６は、図４の起歪体の他の変形例を示す正面図である。なお、図１６に示す第１起歪体３０Ａは、図７Ｂに示すようにＺ軸方向負側の力Ｆｚを受けた場合の第１起歪体３０Ａと同様の形状を示しているが、図１６では、力やモーメントの作用を受けていない状態の第１起歪体３０Ａとして示している。
【０１８７】
図１６に示す第１起歪体３０Ａにおいては、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃは、Ｘ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂよりも、支持体２０の側（または第２傾動体３６の側）に位置している。より具体的には、第１傾動体３５は、中央部３５ｃよりもＸ軸方向負側に配置された第１傾動体負側部分３５ｄと、中央部３５ｃよりもＸ軸方向正側に配置された第１傾動体正側部分３５ｅと、を含んでいる。第１傾動体負側部分３５ｄは、負側の端部３５ａと中央部３５ｃとを接続した部分であって、Ｘ軸方向正側に向かってＺ軸方向負側に進むように傾斜している。第１傾動体負側部分３５ｄは、ＸＺ平面においてＺ軸方向に対して傾斜する方向（Ｚ軸方向とは異なる方向）に延びている。第１傾動体正側部分３５ｅは、正側の端部３５ｂと中央部３５ｃとを接続した部分であって、Ｘ軸方向正側に向かってＺ軸方向正側に進むように傾斜している。第１傾動体正側部分３５ｅは、ＸＺ平面においてＺ軸方向に対して傾斜する方向（Ｚ軸方向とは異なる方向）に延びている。このようにして、図１６に示す変形例における第１傾動体３５は、概略的にはＶ字状に形成されている。
【０１８８】
第２傾動体３６のＸ軸方向における中央部３６ｃは、Ｘ軸方向における両端部３６ａ、３６ｂよりも受力体１０の側（または第１傾動体３５の側）に位置している。より具体的には、第２傾動体３６は、中央部３６ｃよりもＸ軸方向負側に配置された第２傾動体負側部分３６ｄと、中央部３６ｃよりもＸ軸方向正側に配置された第２傾動体正側部分３６ｅと、を含んでいる。第２傾動体負側部分３６ｄは、負側の端部３６ａと中央部３６ｃとを接続した部分であって、Ｘ軸方向正側に向かってＺ軸方向正側に進むように傾斜している。第２傾動体負側部分３６ｄは、ＸＺ平面においてＺ軸方向に対して傾斜する方向（Ｚ軸方向とは異なる方向）に延びている。第２傾動体正側部分３６ｅは、正側の端部３６ｂと中央部３６ｃとを接続した部分であって、Ｘ軸方向正側に向かってＺ軸方向負側に進むように傾斜している。第２傾動体正側部分３６ｅは、ＸＺ平面においてＺ軸方向に対して傾斜する方向（Ｚ軸方向とは異なる方向）に延びている。このようにして、図１６に示す変形例における第２傾動体３６は、概略的には逆Ｖ字状に形成されている。
【０１８９】
このように図１６に示す変形例によれば、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃが、Ｘ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂよりも支持体２０の側に位置している。このことにより、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃを、受力体１０から遠ざけることができ、受力体側変形体３３のＺ軸方向の寸法を長くすることができる。このため、受力体側変形体３３のＺ軸方向の寸法を低減しなくても、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０１９０】
また、図１６に示す変形例によれば、第２傾動体３６のＸ軸方向における中央部３６ｃが、Ｘ軸方向における両端部３６ａ、３６ｂよりも受力体１０の側に位置している。このことにより、第２傾動体３６のＸ軸方向における中央部３６ｃを、支持体２０から遠ざけることができ、支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を長くすることができる。このため、支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を低減しなくても、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０１９１】
（第６変形例）
また、上述した本実施の形態においては、第１傾動体３５および第２傾動体３６が、Ｘ軸方向（起歪体３０Ａの第２方向）に直線状に延びている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第１傾動体３５および第２傾動体３６は、Ｚ軸方向（第１方向）と、Ｚ軸方向とＸ軸方向とを含む平面に配置されてＺ軸方向と異なる方向に延びていれば、任意の形状とすることができる。例えば、図１７に示す形状としてもよい。ここで、図１７は、図４の起歪体の他の変形例を示す正面図である。なお、図１７に示す第１起歪体３０Ａは、図７Ａに示すようにＺ軸方向正側の力Ｆｚを受けた場合の第１起歪体３０Ａと同様の形状を示しているが、図１７では、力やモーメントの作用を受けていない状態の第１起歪体３０Ａとして示している。
【０１９２】
図１７に示す第１起歪体３０Ａにおいては、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃは、Ｘ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂよりも受力体１０の側（または第２傾動体３６とは反対側）に位置している。より具体的には、第１傾動体３５の上述した第１傾動体負側部分３５ｄは、Ｘ軸方向正側に向かってＺ軸方向正側に進むように傾斜している。第１傾動体正側部分３５ｅは、Ｘ軸方向正側に向かってＺ軸方向負側に進むように傾斜している。このようにして、図１７に示す変形例における第１傾動体３５は、概略的には逆Ｖ字状に形成されている。
【０１９３】
第２傾動体３６のＸ軸方向における中央部３６ｃは、Ｘ軸方向における両端部３６ａ、３６ｂよりも支持体２０の側（または第１傾動体３５とは反対側）に位置している。より具体的には、第２傾動体３６の上述した第２傾動体負側部分３６ｄは、Ｘ軸方向正側に向かってＸ軸方向負側に進むように傾斜している。第２傾動体正側部分３６ｅは、Ｘ軸方向正側に向かってＺ軸方向正側に進むように傾斜している。このようにして、図１７に示す変形例における第２傾動体３６は、概略的にはＶ字状に形成されている。
【０１９４】
このように図１７に示す変形例によれば、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃが、Ｘ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂよりも受力体１０の側に位置している。このことにより、受力体側変形体３３のＺ軸方向の寸法を増大しなくても、力覚センサ１の高さを増大させることができる。
【０１９５】
また、図１７に示す変形例によれば、第２傾動体３６のＸ軸方向における中央部３６ｃが、Ｘ軸方向における両端部３６ａ、３６ｂよりも支持体２０の側に位置している。このことにより、支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を増大しなくても、力覚センサ１の高さを増大させることができる。
【０１９６】
（第７変形例）
また、上述した本実施の形態においては、受力体側変形体３３の上端が、受力体１０に接続されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図１８に示すように、受力体側変形体３３は、受力体側台座３９を介して受力体１０に接続されていてもよい。このことにより、受力体側変形体３３を、受力体側台座３９によって受力体１０に安定して取り付けることができる。例えば、受力体側台座３９、受力体側変形体３３および第１傾動体３５が、一体に形成されていてもよく、この場合には、受力体側台座３９は、ボルトまたは接着剤等で受力体１０に固定されていてもよい。あるいは、受力体側台座３９と受力体側変形体３３は、別体に形成されて、ボルトまたは接着剤等で互いに固定されていてもよい。
【０１９７】
同様に、支持体側変形体３４の下端が、支持体２０に接続されていることに限られることはなく、例えば、図１８に示すように、支持体側変形体３４は、支持体側台座４０を介して支持体２０に接続されていてもよい。このことにより、支持体側変形体３４を、支持体側台座４０によって支持体２０に安定して取り付けることができる。例えば、支持体側台座４０、支持体側変形体３４および第２傾動体３６が、一体に形成されてもよく、この場合には、支持体側台座４０は、ボルトまたは接着剤等で支持体２０に固定されていてもよい。あるいは、支持体側台座４０と支持体側変形体３４は、別体に形成されて、ボルトまたは接着剤等で互いに固定されていてもよい。
【０１９８】
さらには、受力体側台座３９、受力体側変形体３３、傾動構造体３１、支持体側変形体３４および支持体側台座４０が一体に形成されていてもよい。この場合、受力体側台座３９は、ボルトまたは接着剤等で受力体１０に固定されていてもよく、支持体側台座４０は、ボルトまたは接着剤等で支持体２０に固定されていてもよい。
【０１９９】
なお、受力体側台座および支持体側台座は、図１８に示す第１起歪体３０Ａに適用されることに限られることはなく、図１１に示す第１起歪体３０Ａ等、他の起歪体３０Ａ〜３０Ｄにも適用することができる。
【０２００】
（第８変形例）
また、上述した本実施の形態においては、受力体１０の平面形状が、円形であるとともに、傾動構造体３１が、Ｚ軸方向で見たときに、第２方向に沿って直線状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。
【０２０１】
例えば、図１９に示すように、傾動構造体３１は、Ｚ軸方向で見たときに、湾曲状に形成されていてもよい。図１９は、図３の力覚センサの他の変形例を示す平面図である。この場合、傾動構造体３１は、受力体１０と同芯状に湾曲状に形成されていてもよい。すなわち、４つの起歪体３０Ａ〜３０Ｄの傾動構造体３１は、円形の環状をなすように配置されていてもよい。なお、各起歪体３０Ａ〜３０Ｄの傾動構造体３１が湾曲状に形成されている場合、受力体１０の平面形状は、後述する図２０に示すように矩形であってもよい。この場合、支持体２０の平面形状は矩形であってもよい。
【０２０２】
また、例えば、図２０に示すように、受力体１０の平面形状は、矩形であってもよい。この場合、支持体２０の平面形状も矩形であってもよい。このことにより、起歪体３０Ａ〜３０Ｄの配置に沿って受力体１０および支持体２０を形成することができ、スペース効率が良い力覚センサ１を得ることができる。また、外装体８０の平面断面形状は、矩形枠の形状であってもよい。すなわち、受力体１０の平面形状および支持体２０の平面形状のうちの少なくとも一方は、矩形であってもよい。この場合、受力体１０の平面形状および支持体２０の平面形状のうちの一方が矩形で、他方が矩形以外の形状であってもよい。なお、受力体１０の平面形状は、矩形以外にも、多角形、楕円形等の他の形状であってもよい。支持体２０についても同様である。外装体８０の平面断面形状も、受力体１０の平面形状および支持体２０の平面形状に対応させて、多角形枠、楕円形枠等の他の形状であってもよい。
【０２０３】
（第９変形例）
また、上述した本実施の形態においては、検出素子５０が、静電容量を検出する素子として構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、検出素子５０は、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用により生じる歪みを検出する歪みゲージで構成されていてもよい。例えば、図２１Ａに示すように、検出素子５０は、第１起歪体３０Ａに設けられた歪みゲージを有していてもよい。図２１Ａは、図４の検出素子の変形例を示す起歪体の正面図である。図２１Ｂは、図２１Ａの検出素子を示す平面図である。図２１Ｃは、図２１Ｂの変形例を示す平面図である。図２２Ａは、図２２Ａは、図２１Ａに示す第１傾動体に設けられた検出素子用のホイートストンブリッジ回路を示す図である。図２２Ｂは、図２１Ａに示す第２傾動体に設けられた検出素子用のホイートストンブリッジ回路を示す図である。図２３Ａは、図２１Ａの起歪体がＸ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を示す概略図である。図２３Ｂは、図２１Ａの起歪体がＺ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を示す概略図である。
【０２０４】
図２１Ａに示すように、歪みゲージＲ１〜Ｒ８は、傾動構造体３１に設けられていてもよい。なお、図２３Ａおよび図２３Ｂに示すように、本実施の形態による傾動構造体３１の接続体３７、３８のＸ軸方向の寸法は、図４における傾動構造体３１の接続体３７、３８のＸ軸方向の寸法よりも大きくなっていてもよい。言い換えると、本実施の形態による接続体３７、３８のＸ軸方向に作用する力に対するばね定数は、図４における接続体３７、３８のＸ軸方向に作用する力に対するばね定数よりも大きくなっていてもよい。
【０２０５】
より具体的には、歪みゲージＲ１〜Ｒ４は、傾動構造体３１の第１傾動体３５の受力体１０の側の面に取り付けられていてもよい。例えば、第１傾動体３５の第１傾動体負側部分３５ｄの上面に、２つの歪みゲージＲ１、Ｒ２が取り付けられ、第１傾動体正側部分３５ｅの上面に、２つの歪みゲージＲ３、Ｒ４が取り付けられていてもよい。第１傾動体負側部分３５ｄにおいて、一方の歪みゲージＲ１は、Ｘ軸方向負側の端部３５ａの側（接続体３７の側）に位置し、他方の歪みゲージＲ２は、中央部３５ｃの側（受力体側変形体３３の側）に位置していてもよい。第１傾動体正側部分３５ｅにおいて、一方の歪みゲージＲ３は、中央部３５ｃの側（受力体側変形体３３の側）に位置し、他方の歪みゲージＲ４は、Ｘ軸方向正側の端部３５ｂの側（接続体３８の側）に位置していてもよい。図２１Ｂに示すように、第１傾動体３５に設けられた４つの歪みゲージＲ１〜Ｒ４は、Ｙ軸方向において第１傾動体３５の中央に位置していてもよい。
【０２０６】
また、検出回路６０は、図２２Ａに示すように、第１傾動体３５に取り付けられた４つの歪みゲージＲ１〜Ｒ４の検出結果に基づいて電気信号を出力するホイートストンブリッジ回路６１を有していてもよい。このホイートストンブリッジ回路６１は、ブリッジ電圧源Ｅ１から所定の電圧を印加することにより、各歪みゲージＲ１〜Ｒ４で検出される歪みに応じた電気信号としてのブリッジ電圧が、出力端子Ｔ１１、Ｔ１２間に発生するように構成されている。ホイートストンブリッジ回路６１においては、歪みゲージＲ１と歪みゲージＲ３とが対向しているとともに、歪みゲージＲ２と歪みゲージＲ４とが対向している。このことにより、後述するようにＸ軸方向の力Ｆｘを検出することができ、力Ｆｘの検出に、Ｚ軸方向の力Ｆｚが影響を及ぼすことを防止することができる。すなわち、主軸感度としての力Ｆｘを検出することができ、他軸感度が発生することを防止することができる。
【０２０７】
また、図２１Ａに示すように、歪みゲージＲ５〜Ｒ８は、傾動構造体３１の第２傾動体３６の支持体２０の側の面に取り付けられていてもよい。例えば、第２傾動体３６の第２傾動体負側部分３６ｄの下面に、２つの歪みゲージＲ５、Ｒ６が取り付けられ、第２傾動体正側部分３６ｅの下面に、２つの歪みゲージＲ７、Ｒ８が取り付けられていてもよい。第２傾動体負側部分３６ｄにおいて、一方の歪みゲージＲ５は、Ｘ軸方向負側の端部３６ａの側（接続体３７の側）に位置し、他方の歪みゲージＲ６は、中央部３６ｃの側（支持体側変形体３４の側）に位置していてもよい。第２傾動体正側部分３６ｅにおいて、一方の歪みゲージＲ７は、中央部３６ｃの側（支持体側変形体３４の側）に位置し、他方の歪みゲージＲ８は、Ｘ軸方向正側の端部３６ｂの側（接続体３８の側）に位置していてもよい。第２傾動体３６に設けられる歪みゲージＲ５〜Ｒ８は、図２１Ｂに示す第１傾動体３５に設けられる歪みゲージＲ１〜Ｒ４と同様に配置されていてもよい。
【０２０８】
また、検出回路６０は、図２２Ｂに示すように、第２傾動体３６に取り付けられた４つの歪みゲージＲ５〜Ｒ８の検出結果に基づいて電気信号を出力するホイートストンブリッジ回路６２を更に有していてもよい。このホイートストンブリッジ回路６２は、ブリッジ電圧源Ｅ２から所定の電圧を印加することにより、各歪みゲージＲ５〜Ｒ８で検出される歪みに応じた電気信号としてのブリッジ電圧が、出力端子Ｔ２１、Ｔ２２間に発生するように構成されている。ホイートストンブリッジ回路６２においては、歪みゲージＲ５と歪みゲージＲ８とが対向しているとともに、歪みゲージＲ６と歪みゲージＲ７とが対向している。このことにより、後述するようにＺ軸方向の力Ｆｚを検出することができ、力Ｆｚの検出に、Ｘ軸方向の力Ｆｘが影響を及ぼすことを防止することができる。すなわち、主軸感度としての力Ｆｚを検出することができ、他軸感度が発生することを防止することができる。
【０２０９】
なお、第２傾動体３６に設けられた歪みゲージＲ５〜Ｒ８は、第１傾動体３５に設けられていてもよい。すなわち、第１傾動体３５に、８つの歪みゲージＲ１〜Ｒ８が設けられていてもよい。この場合、図２１Ｃに示すように、第１傾動体３５の受力体１０の側の面において、Ｘ軸方向に沿う歪みゲージが、２列形成されるようにしてもよい。このことにより、８つの歪みゲージＲ１〜Ｒ８の取付を、第２傾動体３６の支持体２０の側の面で行うことを不要にして、第１傾動体３５の受力体１０の側の面だけで行うことができ、製造作業の効率化を図ることができる。あるいは、８つの歪みゲージＲ１〜Ｒ８を第２傾動体３６の支持体２０の側の面に設けてもよく、この場合には、第１傾動体３５の受力体１０の側の面で行うことを不要にして、第２傾動体３６の支持体２０の側の面だけで行うことができ、製造作業の効率化を図ることができる。
【０２１０】
このような構成により、受力体１０が力またはモーメントの作用を受けると、主として、傾動構造体３１および支持体側変形体３４が弾性変形するが、傾動構造体３１の第１傾動体３５および第２傾動体３６も弾性変形する。第１傾動体３５が弾性変形すると、第１傾動体３５に歪みが生じ、この歪みが、第１傾動体３５に設けられた歪みゲージＲ１〜Ｒ４で検出される。
【０２１１】
例えば、Ｘ軸方向正側に力Ｆｘが作用した場合には、図６に示すように、傾動構造体３１の受力体側変形体３３および支持体側変形体３４が、Ｚ軸方向に対して傾斜し、傾動構造体３１が全体的に傾動し得る。より詳細に説明すると、図２３Ａに示すように、第１傾動体３５および第２傾動体３６が、湾曲するように弾性変形する。第１傾動体負側部分３５ｄのうちＸ軸方向負側の端部３５ａの側の部分では圧縮応力が発生し、当該部分に位置する歪みゲージＲ１には、圧縮歪みに相応して抵抗値が減少する。第１傾動体負側部分３５ｄのうち中央部３５ｃの側の部分では引張応力が発生し、当該部分に位置する歪みゲージＲ２には、引張歪みに相応して抵抗値が増大する。また、第１傾動体正側部分３５ｅのうち中央部３５ｃの側の部分では、圧縮応力が発生し、当該部分に位置する歪みゲージＲ３には、圧縮歪みに相応して抵抗値が減少する。第１傾動体正側部分３５ｅのうちＸ軸方向正側の端部３５ｂの側の部分では引張応力が発生し、当該部分に位置する歪みゲージＲ４には、引張歪みに相応して抵抗値が増大する。
【０２１２】
このようにして、歪みゲージＲ１〜Ｒ４で抵抗値が変化し、図２２Ａに示すホイートストンブリッジ回路６１の出力端子Ｔ１１、Ｔ１２から、第１起歪体３０Ａに作用したＸ軸方向の力Ｆｘを示す電気信号が出力される。
【０２１３】
第２傾動体３６に設けられた歪みゲージＲ５〜Ｒ８では、第１傾動体３５に設けられた歪みゲージＲ１〜Ｒ４とは逆方向の応力がそれぞれ発生して抵抗値が変化する。しかしながら、図２２Ｂに示すホイートストンブリッジ回路６２の出力端子Ｔ２１、Ｔ２２から、電気信号は出力されない。
【０２１４】
また、例えば、Ｚ軸方向正側に力Ｆｚが作用した場合には、図７Ａに示すように、傾動構造体３１の第１傾動体３５および第２傾動体３６が弾性変形する。より詳細に説明すると、図２３Ｂに示すように、第１傾動体３５および第２傾動体３６が、湾曲するように弾性変形する。第２傾動体負側部分３６ｄのうちＸ軸方向負側の端部３６ａの側の部分では圧縮応力が発生し、当該部分に位置する歪みゲージＲ５には、圧縮歪みに相応して抵抗値が減少する。第２傾動体負側部分３６ｄのうち中央部３６ｃの側の部分では引張応力が発生し、当該部分に位置する歪みゲージＲ６には、引張歪みに相応して抵抗値が増大する。また、第２傾動体正側部分３６ｅのうち中央部３６ｃの側の部分では、引張応力が発生し、当該部分に位置する歪みゲージＲ７には、引張歪みに相応して抵抗値が増大する。第２傾動体正側部分３６ｅのうちＸ軸方向正側の端部３６ｂの側の部分では圧縮応力が発生し、当該部分に位置する歪みゲージＲ８には、圧縮歪みに相応して抵抗値が減少する。
【０２１５】
このようにして歪みゲージＲ５〜Ｒ８で抵抗値が変化し、図２２Ｂに示すホイートストンブリッジ回路６２の出力端子Ｔ２１、Ｔ２２から、第１起歪体３０Ａに作用したＺ軸方向の力Ｆｚを示す電気信号が出力される。
【０２１６】
第１傾動体３５に設けられた歪みゲージＲ１〜Ｒ４では、第２傾動体３６に設けられた歪みゲージＲ５〜Ｒ８と同じ方向の応力がそれぞれ発生して抵抗値が変化する。しかしながら、図２２Ａに示すホイートストンブリッジ回路６１の出力端子Ｔ１１、Ｔ１２から、電気信号は出力されない。
【０２１７】
図２１Ａに示す第１起歪体３０Ａに設けられた歪みゲージＲ１〜Ｒ８を用いることにより、Ｘ軸方向の力ＦｘとＺ軸方向の力Ｆｚとを検出することができ、力の２軸成分を検出することができる。また、例えば、図５に示す各起歪体３０Ａ〜３０Ｄに歪みゲージを設けることにより、力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚと、モーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを検出することができ、力の６軸成分を検出することができる。
【０２１８】
なお、図２１Ａ、図２３Ａおよび図２３Ｂにおいては、歪みゲージＲ１〜Ｒ４が、第１傾動体３５の受力体１０の側の面に取り付けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図２３Ａおよび図２３Ｂで破線で示すように、歪みゲージＲ１〜Ｒ４は、第１傾動体３５の支持体２０の側の面（第２傾動体３６の側の面）に取り付けられていてもよい。この場合、歪みゲージＲ１〜Ｒ４の圧縮と引張との関係が反対になるが、同様にして、Ｚ軸方向の力Ｆｚを検出することができる。また、歪みゲージＲ５〜Ｒ８が、第２傾動体３６の支持体２０の側の面に取り付けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図２３Ａおよび図２３Ｂで破線で示すように、歪みゲージＲ５〜Ｒ８は、第２傾動体３６の受力体１０の側の面（第１傾動体３５の側の面）に取り付けられていてもよい。この場合、歪みゲージＲ５〜Ｒ８の圧縮と引張との関係が反対になるが、同様にして、Ｘ軸方向の力Ｆｘを検出することができる。
【０２１９】
また、図２１Ａ〜図２３Ｂで示す例では、第１傾動体３５に取り付けられた４つの歪みゲージＲ１〜Ｒ４で、図２２Ａに示すホイートストンブリッジ回路６１を構成することにより、Ｘ軸方向の力Ｆｘを検出する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、４つの歪みゲージＲ１〜Ｒ４で、Ｚ軸方向の力Ｆｚを検出するようにしてもよい。この場合、例えば、図２２Ａに示すホイートストンブリッジ回路６１において、歪みゲージＲ３と歪みゲージＲ４とを入れ替えてもよい。同様に、図２１Ａ〜図２３Ｂで示す例では、第２傾動体３６に取り付けられた４つの歪みゲージＲ５〜Ｒ８で、図２２Ｂに示すホイートストンブリッジ回路６２を構成することにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚを検出する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、４つの歪みゲージＲ５〜Ｒ８で、Ｘ軸方向の力Ｆｘを検出するようにしてもよい。この場合、例えば、図２２Ｂに示すホイートストンブリッジ回路６２において、歪みゲージＲ７と歪みゲージＲ８とを入れ替えてもよい。
【０２２０】
（第２の実施の形態）
次に、図２４〜図２８を用いて、本発明の第２の実施の形態における力覚センサについて説明する。
【０２２１】
図２４〜図２８に示す第２の実施の形態においては、受力体と第１傾動体が、２つの受力体側変形体で接続され、支持体側変形体が、第１傾動体と支持体とを接続している点が主に異なり、他の構成は、図１〜図２３Ｂに示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２４〜図２８において、図１〜図２３Ｂ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。
【０２２２】
まず、本実施の形態による力覚センサ１について、図２４を参照して説明する。図２４は、第２の実施の形態における力覚センサの起歪体を示す正面図である。
【０２２３】
本実施の形態による力覚センサ１においては、図２４に示すように、第１起歪体３０Ａの傾動構造体３１は、１つの第１傾動体３５によって構成されている。本実施の形態による傾動構造体３１は、図４に示すような第２傾動体３６、接続体３７、３８を有していない。本実施の形態においては、第１傾動体３５は、Ｘ軸方向に延びている。より具体的には、第１傾動体３５のＸ軸方向における一方の端部３５ａから他方の端部３５ｂにわたって直線状に延びており、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃは、両端部３５ａ、３５ｂとＺ軸方向において同じ位置に位置している。そして、第１傾動体３５の受力体１０の側の面は、全体的に平坦状に形成されている。また、第１傾動体３５の支持体２０の側の面は、全体的に平坦状に形成されている。
【０２２４】
受力体１０と第１傾動体３５は、Ｚ軸方向に延びる２つの受力体側変形体３３で接続されている。２つの受力体側変形体３３は、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に配置されている。図２４に示す例では、２つの受力体側変形体３３は、第１傾動体３５のＸ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂに位置している。本実施の形態では、各受力体側変形体３３の上端は、受力体１０に接続されており、下端は、第１傾動体３５に接続されている。
【０２２５】
支持体側変形体３４は、Ｘ軸方向において、２つの受力体側変形体３３の間に位置している。より具体的には、支持体側変形体３４は、Ｘ軸方向において第１傾動体３５の中心に位置しており、第１傾動体３５の中央部３５ｃに接続されている。本実施の形態では、支持体側変形体３４の下端は、支持体２０に接続されており、上端は、第１傾動体３５に接続されている。
【０２２６】
このようにして、第１起歪体３０Ａは、Ｘ軸方向において、支持体側変形体３４に対して対称に形成されている。
【０２２７】
次に、このような構成からなる本実施の形態における力覚センサ１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２５〜図２６Ｂを参照して説明する。図２５は、図２４の起歪体がＸ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。図２６Ａは、図２４の起歪体がＺ軸方向正側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。図２６Ｂは、図２４の起歪体がＺ軸方向負側の力を受けた場合の起歪体の変形状態を模式的に示す正面図である。
【０２２８】
ここでは、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。
【０２２９】
（＋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２５に示すように、第１起歪体３０Ａの２つの受力体側変形体３３および支持体側変形体３４がＸ軸方向に弾性変形する。本実施の形態による傾動構造体３１の第１傾動体３５は、２つの受力体側変形体３３を介して受力体１０に接続されるとともに１つの支持体側変形体３４を介して支持体２０に接続されているため、受力体側変形体３３よりも支持体側変形体３４が大きく弾性変形し得る。より具体的には、支持体側変形体３４の上端が、下端よりもＸ軸方向正側に比較的大きく変位する。このことにより、図２５に示すように、２つの受力体側変形体３３と第１傾動体３５が、受力体１０とともに全体的に傾動し得る。この際、図２５では示していないが、各受力体側変形体３３も弾性変形し、各受力体側変形体３３の上端が、下端よりもＸ軸方向正側に変位し得る。このようにして、Ｘ軸方向正側の力Ｆｘによって主として第１起歪体３０Ａの支持体側変形体３４が弾性変形し得る。この場合、第１傾動体３５のＸ軸方向負側の端部３５ａが上昇し、Ｘ軸方向正側の端部３５ｂが下降する。
【０２３０】
このことにより、第１変位電極基板Ｅｄ１が第１固定電極基板Ｅｆ１から遠ざかり、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。また、第２変位電極基板Ｅｄ２が第２固定電極基板Ｅｆ２に近づき、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。
【０２３１】
（−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２５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の静電容量値は増大し、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。
【０２３２】
（＋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（図示せず）には、第１起歪体３０ＡはＸ軸周りに（Ｘ軸方向正側に向かって反時計回りに）回動する。上述したように、第１容量素子Ｃ１および第２容量素子Ｃ２が、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されている。このため、第１起歪体３０ＡがＸ軸周りに回動したとしても、第１容量素子Ｃ１のうちの一部の領域で静電容量値が増加するとともに他の一部の領域で静電容量値が減少する。このため、第１容量素子Ｃ１全体としては、静電容量値の変化は現れない。同様に、第２容量素子Ｃ２全体としては、静電容量地の変化は現れない。
【０２３３】
（−Ｆｙが作用した場合）
第１起歪体３０ＡにＹ軸方向負側に力Ｆｙが作用した場合においても同様に、第１容量素子Ｃ１全体としておよび第２容量素子Ｃ２全体としては、静電容量値の変化は現れない。
【０２３４】
（＋Ｆｚが作用した場合）
また、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２６Ａに示すように、傾動構造体３１の第１傾動体３５が弾性変形する。より具体的には、第１傾動体３５が弾性変形しながら、２つの受力体側変形体３３がＺ軸方向正側に引き上げられる。このことにより、第１傾動体３５は、そのＸ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂにおいて、図２６Ａに示すように、受力体側変形体３３に引き上げられる。一方、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃは、支持体側変形体３４に接続されているため、実質的に引き上げられることはない。このため、第１傾動体３５が、下方に凸（例えば、Ｖ字状）となるように弾性変形する。
【０２３５】
図２６Ａに示すように、第１傾動体３５が弾性変形すると、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。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が減少する。また、第２変位電極基板Ｅｄ２が第２固定電極基板Ｅｆ２から遠ざかる。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が減少する。
【０２３６】
（−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２６Ｂに示すように、傾動構造体３１の第１傾動体３５が弾性変形する。より具体的には、第１傾動体３５が弾性変形しながら、受力体側変形体３３がＺ軸方向負側に押し下げられる。このことにより、第１傾動体３５は、そのＸ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂにおいて、図２６Ｂに示すように、受力体側変形体３３に押し下げられる。一方、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃは、支持体側変形体３４に接続されているため、実質的に押し下げられることはない。このため、第１傾動体３５が、上方に凸（例えば、逆Ｖ字状）となるように弾性変形する。
【０２３７】
図２６Ｂに示すように、第１傾動体３５が弾性変形すると、第１変位電極基板Ｅｄ１が第１固定電極基板Ｅｆ１に近づく。このため、第１容量素子Ｃ１の静電容量値が増大する。また、第２変位電極基板Ｅｄ２が第２固定電極基板Ｅｆ２に近づく。このため、第２容量素子Ｃ２の静電容量値が増大する。
【０２３８】
このように本実施の形態によれば、受力体１０と第１傾動体３５は、２つの受力体側変形体３３で接続され、支持体側変形体３４は、第１傾動体３５と支持体２０とを接続している。このことにより、傾動構造体３１のＺ軸方向の寸法を低減することができる。このため、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０２３９】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体３０Ａの２つの受力体側変形体３３は、第１傾動体３５のＸ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂに位置している。このことにより、Ｚ軸方向の力の作用により第１傾動体３５を弾性変形させやすくすることができる。このため、変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位を大きくさせやすくすることができ、力またはモーメントの検出感度を高めることができる。
【０２４０】
また、本実施の形態によれば、第１起歪体３０Ａの支持体側変形体３４は、Ｘ軸方向において、２つの受力体側変形体３３の間に位置している。このことにより、Ｚ軸方向の力の作用により第１傾動体３５を弾性変形させやすくすることができる。このため、変位電極基板Ｅｄ１〜Ｅｄ８の変位を大きくさせやすくすることができ、力またはモーメントの検出感度を高めることができる。
【０２４１】
また、本実施の形態によれば、起歪体３０Ａ〜３０Ｄは、第２方向において、支持体側変形体３４に対して対称に形成されている。このことにより、Ｚ軸方向の力が作用したときに、第１変位電極基板Ｅｄ１の変位と第２変位電極基板Ｅｄ２の変位を等しくすることができる。このため、力またはモーメントの算出を容易化させることができる。
【０２４２】
（第１０変形例）
また、上述した本実施の形態においては、第１起歪体３０Ａの第１傾動体３５の支持体２０の側の面が全体的に平坦状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図２７に示すように、第１傾動体３５の支持体２０の側の面は、支持体側変形体３４の周囲で凹状に形成されていてもよい。図２７は、図２４の起歪体の変形例を示す平面図である。
【０２４３】
より具体的には、第１傾動体３５は、支持体２０に対向する第１支持体側対向面４７および第２支持体側対向面４８を含んでいてもよい。第１支持体側対向面４７に、支持体側変形体３４が接続されている。第２支持体側対向面４８は、Ｘ軸方向において第１支持体側対向面４７の両側に配置されている。第１支持体側対向面４７は、第２支持体側対向面４８よりも受力体１０の側に位置している。支持体側変形体３４の周囲に、第１支持体側対向面４７が形成される。第１支持体側対向面４７は、第２支持体側対向面４８よりも支持体２０から遠ざかっている。このようにして、第１傾動体３５の支持体２０の側の面が、凹状に形成されて、凹状に形成された部分に支持体側変形体３４が接続されている。第１支持体側対向面４７は、第１傾動体３５の中央部３５ｃとその近傍の部分とにわたって形成されており、支持体側変形体３４の周囲（図２７に示す例では、Ｘ軸方向における両側）に、溝部Ｇが形成されている。第１支持体側対向面４７および第２支持体側対向面４８はそれぞれ、平坦状に形成されていてもよい。なお、図２７に示す例では、支持体側変形体３４と傾動構造体３１の第１傾動体３５が一体に連続状に形成されており、第１支持体側対向面４７は、支持体側変形体３４の両側に示されている。
【０２４４】
このように第１０変形例によれば、第１傾動体３５が、第２支持体側対向面４８よりも受力体１０の側に位置する第１支持体側対向面４７を含み、第１支持体側対向面４７に支持体側変形体３４が接続されている。このことにより、支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を長くすることができる。このため、支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を短くしなくても、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０２４５】
（第１１変形例）
また、上述した本実施の形態においては、第１傾動体３５が、Ｘ軸方向（起歪体３０Ａの第２方向）に直線状に延びている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第１傾動体３５および第２傾動体３６は、Ｚ軸方向（第１方向）と、Ｘ軸方向とを含む平面に配置されてＺ軸方向と異なる方向に延びていれば、任意の形状とすることができる。例えば、図２８に示す形状としてもよい。ここで、図２８は、図２４の起歪体の他の変形例を示す正面図である。なお、図２８に示す起歪体３０Ａは、図２６Ｂに示すようにＺ軸方向負側の力Ｆｚを受けた場合の起歪体と同様の形状を示しているが、図２８では、力やモーメントの作用を受けていない状態の起歪体３０Ａとして示している。
【０２４６】
図２８に示す起歪体３０Ａにおいては、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃは、Ｘ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂよりも、受力体１０の側に位置している。より具体的には、第１傾動体３５は、Ｘ軸方向負側に配置された第１傾動体負側部分３５ｄと、Ｘ軸方向正側に配置された第１傾動体正側部分３５ｅと、を含んでいる。第１傾動体負側部分３５ｄは、負側の端部３５ａと中央部３５ｃとを接続した部分であって、Ｘ軸方向正側に向かってＺ軸方向正側に進むように傾斜している。第１傾動体負側部分３５ｄは、ＸＺ平面においてＺ軸方向に対して傾斜する方向（Ｚ軸方向とは異なる方向）に延びている。第１傾動体正側部分３５ｅは、正側の端部３５ｂと中央部３５ｃとを接続した部分であって、Ｘ軸方向正側に向かってＺ軸方向負側に進むように傾斜している。第１傾動体正側部分３５ｅは、ＸＺ平面においてＺ軸方向に対して傾斜する方向（Ｚ軸方向とは異なる方向）に延びている。このようにして、図２８に示す変形例における第１傾動体３５は、概略的には逆Ｖ字状に形成されている。
【０２４７】
このように図２８に示す変形例によれば、第１傾動体３５のＸ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂが、Ｘ軸方向における中央部３５ｃよりも支持体２０の側に位置している。このことにより、第１傾動体３５のＸ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂを、受力体１０から遠ざけることができ、受力体側変形体３３のＺ軸方向の寸法を長くすることができる。このため、受力体側変形体３３のＺ軸方向の寸法を低減しなくても、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０２４８】
また、図２８に示す変形例によれば、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃが、Ｘ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂよりも受力体１０の側に位置している。このことにより、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃを、支持体２０から遠ざけることができ、支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を長くすることができる。このため、支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を低減しなくても、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０２４９】
なお、第１傾動体３５の形態は、図２８に示す例に限られることはなく、例えば、図示しないが、第１傾動体３５のＸ軸方向における中央部３５ｃが、Ｘ軸方向における両端部３５ａ、３５ｂよりも、支持体２０の側に位置するようにしてもよい。この場合、第１傾動体３５は、概略的にはＶ字状に形成される。このようにして、受力体側変形体３３のＺ軸方向の寸法や支持体側変形体３４のＺ軸方向の寸法を増大しなくても、力覚センサ１の高さを増大させることができる。
【０２５０】
（第１２変形例）
また、上述した本実施の形態においては、受力体側変形体３３がＺ軸方向に延びている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図２９及び図３０に示すように、受力体側変形体３３が、Ｙ軸方向で見たときに、Ｚ軸方向に対して傾斜していてもよい。図２９は、図２４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。図３０は、図２４の起歪体の他の変形例を示す平面図である。
【０２５１】
図２９に示す変形例では、２つの受力体側変形体３３は、受力体１０に向かって互いに遠ざかるように、Ｚ軸方向に対してそれぞれ傾斜している。より具体的には、Ｘ軸方向負側に位置する受力体側変形体３３は、上端が下端よりもＸ軸方向負側に位置するように、Ｚ軸方向に対して傾斜している。一方、Ｘ軸方向正側に位置する受力体側変形体３３は、上端が下端よりもＸ軸方向正側に位置するように、Ｚ軸方向に対して傾斜している。このようにして、受力体１０と、２つの受力体側変形体３３と第１傾動体３５とが、Ｙ軸方向で見たときに逆台形状に配置されている。
【０２５２】
このように図２９に示す変形例によれば、受力体側変形体３３の長手方向の寸法を低減しなくても、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０２５３】
図３０に示す変形例では、２つの受力体側変形体３３は、受力体１０に向かって互いに近づくように、Ｚ軸方向に対してそれぞれ傾斜している。より具体的には、Ｘ軸方向負側に位置する受力体側変形体３３は、上端が下端よりもＸ軸方向正側に位置するように、Ｚ軸方向に対して傾斜している。一方、Ｘ軸方向正側に位置する受力体側変形体３３は、上端が下端よりもＸ軸方向負側に位置するように、Ｚ軸方向に対して傾斜している。このようにして、受力体１０と、２つの受力体側変形体３３と第１傾動体３５とが、Ｙ軸方向で見たときに台形状に配置されている。
【０２５４】
このように図３０に示す変形例によれば、受力体側変形体３３の長手方向の寸法を低減しなくても、力覚センサ１の高さを低減することができ、コンパクト化を図ることができる。
【０２５５】
（第１３変形例）
また、上述した本実施の形態においては、各受力体側変形体３３の上端が、受力体１０に接続されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図３１に示すように、各受力体側変形体３３は、受力体側台座３９を介して受力体１０に接続されていてもよい。このことにより、各受力体側変形体３３を、受力体側台座３９によって受力体１０に安定して取り付けることができる。例えば、受力体側台座３９、受力体側変形体３３および第１傾動体３５が、一体に形成されていてもよく、この場合には、各受力体側台座３９は、ボルトまたは接着剤等で受力体１０に固定されていてもよい。あるいは、受力体側台座３９と受力体側変形体３３は、別体に形成されて、ボルトまたは接着剤等で互いに固定されていてもよい。
【０２５６】
同様に、支持体側変形体３４の下端が、支持体２０に接続されていることに限られることはなく、例えば、図３１に示すように、支持体側変形体３４は、支持体側台座４０を介して支持体２０に接続されていてもよい。このことにより、支持体側変形体３４を、支持体側台座４０によって支持体２０に安定して取り付けることができる。例えば、支持体側台座４０、支持体側変形体３４および第１傾動体３５が、一体に形成されていてもよく、この場合には、支持体側台座４０は、ボルトまたは接着剤等で支持体２０に固定されていてもよい。あるいは、支持体側台座４０と支持体側変形体３４は、別体に形成されて、ボルトまたは接着剤等で互いに固定されていてもよい。
【０２５７】
さらには、受力体側台座３９、受力体側変形体３３、傾動構造体３１、支持体側変形体３４および支持体側台座４０が一体に形成されていてもよい。この場合、受力体側台座３９は、ボルトまたは接着剤等で受力体１０に固定されていてもよく、支持体側台座４０は、ボルトまたは接着剤等で支持体２０に固定されていてもよい。
【０２５８】
なお、受力体側台座および支持体側台座は、図３１に示す第１起歪体３０Ａに適用されることに限られることはなく、図２４に示す第１起歪体３０Ａ等、他の起歪体３０Ａ〜３０Ｄにも適用することができる。
【０２５９】
（第１４変形例）
また、上述した本実施の形態においては、検出素子５０が、静電容量を検出する素子として構成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、検出素子５０は、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用により生じる歪みを検出する歪みゲージ（図２１Ａ〜図２３Ｂ参照）で構成されていてもよい。例えば、歪みゲージＲ１〜Ｒ４は、傾動構造体３１の第１傾動体３５の受力体１０の側の面に取り付けられるとともに、歪みゲージＲ５〜Ｒ８は、第１傾動体３５の支持体２０の側の面に取り付けられていてもよい。この場合、歪みゲージＲ１〜Ｒ４および歪みゲージＲ５〜Ｒ８は、図２１Ｂに示すように配置されていてもよい。また、例えば、歪みゲージＲ１〜Ｒ８は、第１傾動体３５の受力体１０の側の面、または支持体２０の側の面に取り付けられて、図２１Ｃに示すように配置されていてもよい。
【０２６０】
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。
【符号の説明】
【０２６１】
１      力覚センサ
１０    受力体
２０    支持体
３０Ａ  第１起歪体
３０Ｂ  第２起歪体
３０Ｃ  第３起歪体
３０Ｄ  第４起歪体
３１    傾動構造体
３３    受力体側変形体
３４    支持体側変形体
３５    第１傾動体
３５ａ、３５ｂ  端部
３５ｃ  中央部
３５ｄ  第１傾動体負側部分
３５ｅ  第１傾動体正側部分
３６    第２傾動体
３６ａ、３６ｂ  端部
３６ｃ  中央部
３６ｄ  第２傾動体負側部分
３６ｅ  第２傾動体正側部分
３７、３８  接続体
３９    受力体側台座
４０    支持体側台座
４１    第１受力体側対向面
４２    第２受力体側対向面
４３    第１支持体側対向面
４４    第２支持体側対向面
４５    柱状部材
４６    補強基板
４７    第１支持体側対向面
４８    第２支持体側対向面
５０    検出素子
６０    検出回路
６１、６２  ホイートストンブリッジ回路
８０    外装体
１０００  産業用ロボット
１１００  ロボット本体
１２００  エンドエフェクタ
１３００  電気ケーブル
１４００  制御部
Ｃ１〜Ｃ８  容量素子
Ｅ１、Ｅ２  ブリッジ電圧源
Ｅｄ１〜Ｅｄ８  変位電極基板
Ｅｆ１〜Ｅｆ８  固定電極基板
Ｅｄ    変位電極
Ｅｆ    固定電極
Ｇ      溝部
ＩＢｄ  絶縁体
ＩＢｆ  絶縁体
Ｒ１〜Ｒ８  歪みゲージ
Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２  出力端子
【要約】
【課題】検出精度を向上させることができる力覚センサを提供する。
【解決手段】本発明による力覚センサ１の起歪体３０Ａ〜３０Ｄは、受力体１０と支持体２０との間に配置された傾動構造体３１と、受力体１０と傾動構造体３１とを接続する受力体側変形体３３と、傾動構造体３１と支持体２０とを接続する支持体側変形体３４と、を有している。傾動構造体３１は、第１方向に直交する第２方向に延びる、第１方向の力の作用により弾性変形可能な第１傾動体３５を含んでいる。
【選択図】図４【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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