(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検出部を有する検出起歪体と、
前記検出部に生じた弾性変形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、前記検出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、
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補助起歪体と、を備え、
前記補助起歪体は、第１方向に直交する第２方向に延びる傾動体と、前記受力体と前記傾動体とを接続する第１接続体であって、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第１接続体と、前記傾動体と前記支持体とを接続する第２接続体であって、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第２接続体と、を有し、
前記第１接続体と前記第２接続体は、前記第２方向において互いに異なる位置に配置され、
前記第１接続体は、前記傾動体における前記支持体の側の端部に接続され、前記第２接続体は、前記傾動体における前記受力体の側の端部に接続されている、力覚センサ。
【請求項２】
前記受力体と前記支持体とは、前記第１方向で見たときに、前記検出起歪体の周囲に配置された複数の前記補助起歪体で接続されており、
複数の前記補助起歪体は、前記検出起歪体の周囲において互いに隣り合う第１補助起歪体および第２補助起歪体を有し、
前記第１補助起歪体の前記第１接続体は、前記第１補助起歪体の前記第２接続体よりも前記第２補助起歪体の側に配置され、
前記第２補助起歪体の前記第１接続体は、前記第２補助起歪体の前記第２接続体よりも前記第１補助起歪体の側に配置されている、請求項１に記載の力覚センサ。
【請求項３】
前記受力体と前記支持体とは、前記第１方向で見たときに、前記検出起歪体の周囲に配置された複数の前記補助起歪体で接続されており、
複数の前記補助起歪体は、前記検出起歪体の周囲において互いに隣り合う第１補助起歪体および第２補助起歪体を有し、
前記第１補助起歪体の前記第１接続体は、前記第１補助起歪体の前記第２接続体よりも前記第２補助起歪体の側に配置され、
前記第２補助起歪体の前記第２接続体は、前記第２補助起歪体の前記第１接続体よりも前記第１補助起歪体の側に配置されている、請求項１に記載の力覚センサ。
【請求項４】
前記第１接続体および前記第２接続体は、前記第１方向に延びている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項５】
前記第１接続体および前記第２接続体は、前記第１方向に対して傾斜する方向に延びている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項６】
前記第１接続体および前記第２接続体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに湾曲している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項７】
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検出部を有する検出起歪体と、
前記検出部に生じた弾性変形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、前記検出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、
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補助起歪体と、を備え、
前記補助起歪体は、第１方向に直交する第２方向に延びる傾動体と、前記受力体と前記傾動体とを接続する第１接続体であって、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第１接続体と、前記傾動体と前記支持体とを接続する第２接続体であって、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第２接続体と、を有し、
前記第１接続体と前記第２接続体は、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、
前記傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第２方向に延びる、前記傾動体の一側の端部において開口するスリットを含んでいる、力覚センサ。
【請求項８】
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検出部を有する検出起歪体と、
前記検出部に生じた弾性変形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、前記検出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、
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補助起歪体と、を備え、
前記補助起歪体は、第１方向に直交する第２方向に延びる傾動体と、前記受力体と前記傾動体とを接続する第１接続体であって、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第１接続体と、前記傾動体と前記支持体とを接続する第２接続体であって、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第２接続体と、を有し、
前記第１接続体と前記第２接続体は、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、
前記傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第２方向に延びる、閉じた形状を有するスリットを含んでいる、力覚センサ。
【請求項９】
前記傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第１接続体および前記第２接続体を中心として前記第２方向において左右対称に形成されている、請求項８に記載の力覚センサ。
【請求項１０】
前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第１接続体の輪郭および前記第２接続体の輪郭のうちの少なくとも一方と前記傾動体の輪郭とがＲ輪郭部を介して接続されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項１１】
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検出部を有する検出起歪体と、
前記検出部に生じた弾性変形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、前記検出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、
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補助起歪体と、を備え、
前記補助起歪体は、第１方向に直交する第２方向に延びる傾動体と、前記受力体と前記傾動体とを接続する第１接続体であって、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第１接続体と、前記傾動体と前記支持体とを接続する第２接続体であって、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第２接続体と、を有し、
前記傾動体は、前記第１方向で見たときに、前記第２方向に延びる、前記傾動体の一側の端部において開口するスリットを含み、
前記第１接続体は、前記傾動体のうち前記スリットに対して一側の部分に接続され、
前記第２接続体は、前記傾動体のうち前記スリットに対して他側の部分に接続されている、力覚センサ。
【請求項１２】
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検出部を有する検出起歪体と、
前記検出部に生じた弾性変形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、前記検出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、
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補助起歪体と、を備え、
前記補助起歪体は、第１方向に直交する第２方向に延びる傾動体と、前記受力体と前記傾動体とを接続する第１接続体であって、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第１接続体と、前記傾動体と前記支持体とを接続する第２接続体であって、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第２接続体と、を有し、
前記傾動体は、前記第１方向で見たときに、前記第２方向に延びる、閉じた形状を有するスリットを含み、
前記第１接続体は、前記傾動体のうち前記スリットに対して一側の部分に接続され、
前記第２接続体は、前記傾動体のうち前記スリットに対して他側の部分に接続されている、力覚センサ。
【請求項１３】
前記傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第１接続体および前記第２接続体を中心として前記第２方向において左右対称に形成されている、請求項１２に記載の力覚センサ。
【請求項１４】
前記第１接続体と前記受力体との接続位置と、前記第２接続体と前記支持体との接続位置は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において互いに異なる位置に配置されている、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項１５】
前記第１接続体と前記受力体との接続位置と、前記第２接続体と前記支持体との接続位置は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において同じ位置に配置されている、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項１６】
前記第１接続体は、第１台座を介して前記受力体に接続されている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項１７】
前記第２接続体は、第２台座を介して前記支持体に接続されている、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項１８】
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検出部を有する検出起歪体と、
前記検出部に生じた弾性変形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、前記検出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、
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補助起歪体と、を備え、
前記補助起歪体は、前記受力体から前記支持体に延びる、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接続体を有し、
前記接続体は、前記第１方向に対して傾斜し、
前記接続体は、第１台座を介して前記受力体に接続されるとともに、第２台座を介して前記支持体に接続されている、力覚センサ。
【請求項１９】
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検出部を有する検出起歪体と、
前記検出部に生じた弾性変形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、前記検出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、
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補助起歪体と、を備え、
前記補助起歪体は、前記受力体に第１台座を介して接続されるとともに前記第１方向に直交する第２方向に延びる第１傾動体と、前記支持体に第２台座を介して接続されるとともに前記第２方向に延びる第２傾動体と、前記第１傾動体と前記第２傾動体とを接続する、前記検出部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接続体と、を有している、力覚センサ。
【請求項２０】
前記第２方向における一側の端部において、前記第１傾動体が前記受力体に接続されるとともに前記第２傾動体が前記支持体に接続され、
前記第２方向における他側の端部において、前記第１傾動体および前記第２傾動体が前記接続体に接続されている、請求項１９に記載の力覚センサ。
【請求項２１】
前記第２方向における両側の端部において、前記第１傾動体および前記第２傾動体が前記接続体に接続され、
前記第２方向における一対の前記接続体の間の位置で、前記第１傾動体が前記受力体に接続されるとともに前記第２傾動体が前記支持体に接続されている、請求項１９に記載の力覚センサ。
【請求項２２】
前記第１傾動体および前記第２傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第１台座および前記第２台座を中心として前記第２方向において左右対称に形成されている、請求項２１に記載の力覚センサ。
【請求項２３】
前記第１傾動体および前記第２傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において互いに異なる位置に配置され、
前記第１台座と前記受力体との接続位置と、前記第２台座と前記支持体との接続位置は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において互いに異なる位置に配置されている、請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項２４】
前記第１傾動体および前記第２傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において互いに異なる位置に配置され、
前記第１台座と前記受力体との接続位置と、前記第２台座と前記支持体との接続位置は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において同じ位置に配置されている、請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項２５】
前記接続体は、前記第１方向に沿う長手方向を有している、請求項１９〜２４のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項２６】
前記第１方向で見たときに、前記補助起歪体を外側から覆う外装体を更に備えた、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項２７】
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２６に記載の力覚センサ。
【請求項２８】
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２７に記載の力覚センサ。
【請求項２９】
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と、前記検出起歪体に設けられ、前記固定電極に対向する変位電極と、を有している、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の力覚センサ。
【請求項３０】
前記検出部は、前記検出起歪体に設けられた歪みゲージを有している、請求項１〜２８のいずれか一項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求められている。【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。検出方式としては種々の方式が存在しており、例えば、静電容量方式や歪みゲージ方式、圧電方式、光学方式などが挙げられる。【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。起歪体に負荷される応力と起歪体の材料強度との関係で、力覚センサには定格荷重および定格モーメントが設定される。この定格荷重および定格モーメントを高めるためには、力覚センサとしての強度を向上させることが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９０７０５０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、強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検出部を有する検出起歪体と、
前記検出部に生じた弾性変形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、前記検出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、
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補助起歪体と、を備えた、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、
前記補助起歪体は、第１方向に直交する第２方向に延びる傾動体と、前記受力体と前記傾動体とを接続する第１接続体であって、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第１接続体と、前記傾動体と前記支持体とを接続する第２接続体であって、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第２接続体と、を有している、
ようにしてもよい。【０００９】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１接続体と前記第２接続体は、前記第２方向において互いに異なる位置に配置されている、
ようにしてもよい。【００１０】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体と前記支持体とは、前記第１方向で見たときに、前記検出起歪体の周囲に配置された複数の前記補助起歪体で接続されており、
複数の前記補助起歪体は、前記検出起歪体の周囲において互いに隣り合う第１補助起歪体および第２補助起歪体を有し、
前記第１補助起歪体の前記第１接続体は、前記第１補助起歪体の前記第２接続体よりも前記第２補助起歪体の側に配置され、
前記第２補助起歪体の前記第１接続体は、前記第２補助起歪体の前記第２接続体よりも前記第１補助起歪体の側に配置されている、
ようにしてもよい。【００１１】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記受力体と前記支持体とは、前記第１方向で見たときに、前記検出起歪体の周囲に配置された複数の前記補助起歪体で接続されており、
複数の前記補助起歪体は、前記検出起歪体の周囲において互いに隣り合う第１補助起歪体および第２補助起歪体を有し、
前記第１補助起歪体の前記第１接続体は、前記第１補助起歪体の前記第２接続体よりも前記第２補助起歪体の側に配置され、
前記第２補助起歪体の前記第２接続体は、前記第２補助起歪体の前記第１接続体よりも前記第１補助起歪体の側に配置されている、
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接続体は、前記傾動体における前記受力体の側の端部に接続され、前記第２接続体は、前記傾動体における前記支持体の側の端部に接続されている、
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接続体は、前記傾動体における前記支持体の側の端部に接続され、前記第２接続体は、前記傾動体における前記受力体の側の端部に接続されている、
ようにしてもよい。【００１４】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１接続体および前記第２接続体は、前記第１方向に延びている、
ようにしてもよい。【００１５】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１接続体および前記第２接続体は、前記第１方向に対して傾斜する方向に延びている、
ようにしてもよい。【００１６】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１接続体および前記第２接続体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに湾曲している、
ようにしてもよい。【００１７】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１接続体と前記第２接続体は、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、
前記傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第２方向に延び、前記傾動体の一側の端部において開口するスリットを含んでいる、
ようにしてもよい。【００１８】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１接続体と前記第２接続体は、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、
前記傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第２方向に延びる、閉じた形状を有するスリットを含んでいる、
ようにしてもよい。【００１９】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第１接続体および前記第２接続体を中心として前記第２方向において左右対称に形成されている、
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１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第１接続体の輪郭および前記第２接続体の輪郭のうちの少なくとも一方と前記傾動体の輪郭とがＲ輪郭部を介して接続されている、
ようにしてもよい。【００２１】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記傾動体は、前記第１方向で見たときに、前記第２方向に延びる、前記傾動体の一側の端部において開口するスリットを含み、
前記第１接続体は、前記傾動体のうち前記スリットに対して一側の部分に接続され、
前記第２接続体は、前記傾動体のうち前記スリットに対して他側の部分に接続されている、
ようにしてもよい。【００２２】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記傾動体は、前記第１方向で見たときに、前記第２方向に延びる、閉じた形状を有するスリットを含み、
前記第１接続体は、前記傾動体のうち前記スリットに対して一側の部分に接続され、
前記第２接続体は、前記傾動体のうち前記スリットに対して他側の部分に接続されている、
ようにしてもよい。【００２３】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第１接続体および前記第２接続体を中心として前記第２方向において左右対称に形成されている、
ようにしてもよい。【００２４】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１接続体と前記受力体との接続位置と、前記第２接続体と前記支持体との接続位置は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において互いに異なる位置に配置されている、
ようにしてもよい。【００２５】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１接続体と前記受力体との接続位置と、前記第２接続体と前記支持体との接続位置は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において同じ位置に配置されている、
ようにしてもよい。【００２６】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１接続体は、第１台座を介して前記受力体に接続されている、
ようにしてもよい。【００２７】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第２接続体は、第２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。【００２８】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記補助起歪体は、前記受力体から前記支持体に延びる、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接続体を有し、
前記接続体は、前記第１方向に対して傾斜している、
ようにしてもよい。【００２９】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記接続体は、第１台座を介して前記受力体に接続されるとともに、第２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。【００３０】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記補助起歪体は、前記受力体に第１台座を介して接続されるとともに前記第１方向に直交する第２方向に延びる第１傾動体と、前記支持体に第２台座を介して接続されるとともに前記第２方向に延びる第２傾動体と、前記第１傾動体と前記第２傾動体とを接続する、前記検出部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接続体と、を有している、
ようにしてもよい。【００３１】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第２方向における一側の端部において、前記第１傾動体が前記受力体に接続されるとともに前記第２傾動体が前記支持体に接続され、
前記第２方向における他側の端部において、前記第１傾動体および前記第２傾動体が前記接続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、
前記第２方向における両側の端部において、前記第１傾動体および前記第２傾動体が前記接続体に接続され、
前記第２方向における一対の前記接続体の間の位置で、前記第１傾動体が前記受力体に接続されるとともに前記第２傾動体が前記支持体に接続されている、
ようにしてもよい。【００３３】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体および前記第２傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向で見たときに、前記第１台座および前記第２台座を中心として前記第２方向において左右対称に形成されている、
ようにしてもよい。【００３４】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体および前記第２傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において互いに異なる位置に配置され、
前記第１台座と前記受力体との接続位置と、前記第２台座と前記支持体との接続位置は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において互いに異なる位置に配置されている、
ようにしてもよい。【００３５】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１傾動体および前記第２傾動体は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において互いに異なる位置に配置され、
前記第１台座と前記受力体との接続位置と、前記第２台座と前記支持体との接続位置は、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向において同じ位置に配置されている、
ようにしてもよい。【００３６】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記接続体は、前記第１方向に沿う長手方向を有している、
ようにしてもよい。【００３７】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記第１方向で見たときに、前記補助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。【００３８】
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。【００３９】
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。【００４０】
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と、前記検出起歪体に設けられ、前記固定電極に対向する変位電極と、を有している、
ようにしてもよい。【００４１】
また、上述した力覚センサにおいて、
前記検出部は、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。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】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。
【図２】図２は、本実施の形態における力覚センサの平面図である。
【図３】図３は、図２の力覚センサのＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４は、図２の力覚センサのＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図５は、図２の検出起歪体の固定電極の例を示す平面図である。
【図６】図６は、図３の補助起歪体を示す正面図である。
【図７】図７は、図２の力覚センサの部分斜視図である。
【図８】図８は、図２の力覚センサがＹ軸方向正側の力を受けた場合の補助起歪体の変形状態を示す正面図である。
【図９】図９は、図２の力覚センサがＺ軸方向負側の力を受けた場合の補助起歪体の変形状態を示す正面図である。
【図１０】図１０は、第１の変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１１】図１１は、第２の変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１２】図１２は、第３の変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第４の変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａの更なる変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、第５の変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４ＡのＣ−Ｃ線断面図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、図１４Ａの更なる変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１４Ｄ】図１４Ｄは、図１４ＣのＤ−Ｄ線断面図である。
【図１４Ｅ】図１４Ｅは、図１４Ａおよび図１４Ｃの補助起歪体の変形例を示す側面図である。
【図１５】図１５は、第６の変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第７の変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、図１６ＡのＥ−Ｅ線断面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、図１６Ａの更なる変形例における力覚センサの補助起歪体を示す正面図である。
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、図１６ＣのＦ−Ｆ線断面図である。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、図１６Ａおよび図１６Ｃの補助起歪体の変形例を示す側面図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第８の変形例における検出起歪体を示す平面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７ＡのＧ−Ｇ線断面に相当する力覚センサの断面図である。
【図１８】図１８は、本実施例における比較例として、補助起歪体を備えていない力覚センサの検出起歪体に生じる最大応力と変位を示す表である。
【図１９】図１９は、本実施例において、補助起歪体を備えた力覚センサの検出起歪体に生じる最大応力と変位を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
以下、図２〜図７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、本実施の形態における力覚センサの平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。図５は、固定電極を示す平面図であり、図６は、補助起歪体を示す正面図であり、図７は、力覚センサの部分斜視図である。以下の説明では、ＸＹＺ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のどちらを上側または下側に配置するかは任意である。
【００５３】
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する。
【００５４】
力覚センサ１は、図２〜図４に示すように、受力体１０と、支持体２０と、検出起歪体３０と、検出素子４０と、検出回路５０と、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄ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。
【００５５】
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、検出起歪体３０と補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄとが接続されており、受力体１０は、検出起歪体３０の受力体と補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの受力体とを兼用している。しかしながら、検出起歪体３０の受力体と補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの受力体とは、別々に構成されていてもよい。この場合、それぞれの受力体を、別部材で固定してもよい。
【００５６】
本実施の形態では、受力体１０の平面形状は、矩形平板状である。なお、受力体１０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。
【００５７】
支持体２０は、受力体１０を支持している。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、検出起歪体３０と補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄとが接続されており、支持体２０は、検出起歪体３０の支持体と補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの支持体とを兼用している。
【００５８】
本実施の形態では、支持体２０の平面形状は、受力体１０と同様に矩形平板状である。なお、支持体２０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。
【００５９】
検出起歪体３０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、検出起歪体３０は、受力体１０と支持体２０との間に配置されており、検出起歪体３０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。この検出起歪体３０を介して受力体１０は支持体２０に支持されている。検出起歪体３０は、任意の構成とすることができるが、例えば、特許文献１に示す力検出装置の検出起歪体を適用してもよい。以下では、この力検出装置の検出起歪体を本実施の形態による検出起歪体３０に適用する例について概略説明する。なお、図３においては、図面を明瞭にするために、検出起歪体３０の詳細な図示は省略している。
【００６０】
図４に示すように、検出起歪体３０は、支持体２０に固定された中間体３１と、中間体３１と受力体１０とを接続する検出部Ｄとを有している。検出部Ｄ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、歪みが生じて、変位するように構成されている。この変位の大きさを検出することによって、力またはモーメントが検出素子４０によって検出される。
【００６１】
図２に示すように、中間体３１の平面形状は、受力体１０および支持体２０と同様に矩形平板状である。なお、中間体３１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。
【００６２】
図４に示すように、検出部Ｄは、受力体１０と中間体３１とを接続するダイアフラム３２を含んでいる。このダイアフラム３２は、中間体３１の上面に形成された円環状の溝部３３と、中間体３１の下面に形成された薄い円柱状の溝部３４との間に形成されている。ダイアフラム３２の厚みは薄く形成されている。これにより、ダイアフラム３２は可撓性を有しており、板ばねとして機能している。また、ダイアフラム３２は、導電性を有しており、後述する容量素子を構成する共通変位電極Ｅｄとして機能している。
【００６３】
ダイアフラム３２と受力体１０とは、力伝達部３５によって接続されている。力伝達部３５は、ダイアフラム３２から上方に延びる第１円柱突起部３６と、受力体１０から下方に延びる第２円柱突起部３７と、を含んでいる。第１円柱突起部３６の下端は、ダイアフラム３２に接続されている。第１円柱突起部３６の上端に、第２円柱突起部３７の下端が接続されている。受力体１０の下面に、円環状の溝部３８が形成されており、溝部３８の上方に、肉薄部３９が形成されている。第２円柱突起部３７の上端は、肉薄部３９に接続されている。肉薄部３９は、可撓性を有しており、板ばねとして機能している。
【００６４】
図２〜図４に示す例では、受力体１０と中間体３１とは、２つの力伝達部３５によって接続されている。しかしながら、これに限られることはなく、受力体１０と中間体３１とを接続する力伝達部３５の個数は、任意である。
【００６５】
検出素子４０は、検出部Ｄに生じた変位を検出するように構成されている。本実施の形態では、検出素子４０は、容量素子として構成されており、受力体１０または支持体２０に設けられた固定電極Ｅｆと、検出起歪体３０に設けられた共通変位電極Ｅｄと、を有している。共通変位電極Ｅｄと固定電極Ｅｆとは互いに対向している。
【００６６】
本実施の形態では、共通変位電極Ｅｄは、上述したダイアフラム３２によって構成されている。固定電極Ｅｆは、中間体３１の溝部３４内に、複数設けられている。各固定電極Ｅｆは、支持体２０の上面に固定されており、ダイアフラム３２に対向している。
【００６７】
例えば、図５に示すように、５つの固定電極Ｅｆが、中間体３１の溝部３４内に設けられていてもよい。この場合、中央の固定電極Ｅｆに対してＸ軸方向における両外側と、Ｙ軸方向における両外側にそれぞれ固定電極Ｅｆが配置されていてもよい。各固定電極Ｅｆと共通変位電極Ｅｄとが、それぞれ容量素子を構成している。このため、１つのダイアフラムに対して、複数の容量素子が形成されている。
【００６８】
検出回路５０は、検出素子４０の検出結果に基づいて、検出起歪体３０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５０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５０は、上述した検出素子４０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５０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。
【００６９】
次に、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの構成についてより詳細に説明する。
【００７０】
図３および図４に示すように、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用を受ける。すなわち、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、受力体１０と支持体２０との間に配置されて、受力体１０に接続されているとともに支持体２０に接続されている。これにより、受力体１０が力またはモーメントの作用を受けると、上述した検出起歪体３０だけでなく、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄでもその作用を受けて弾性変形し、歪みが生じて変位するように構成されている。なお、本実施の形態においては、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの変位の大きさは、上述した検出素子４０によって検出されるようにはなっていない。このため、受力体１０が受けた力またはモーメントは、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの変位の大きさではなく、検出起歪体３０の検出部Ｄの変位の大きさから検出素子４０によって検出される。
【００７１】
本実施の形態においては、複数の補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄが、受力体１０および支持体２０に接続されている。このことにより、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用が、複数の補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄで受けられて、各補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄが弾性変形して歪みを生じさせ、変位するようになる。複数の補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、Ｚ軸方向で見たときに、検出起歪体３０の周囲に配置されており、検出起歪体３０よりも外側に配置されていてもよい。複数の補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、Ｚ軸方向で見たときに検出起歪体３０の周囲に均等に配置されていてもよい。
【００７２】
本実施の形態では、図２に示すように、４つの補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄが、受力体１０と支持体２０とに接続されている。４つの補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、Ｚ軸方向で見たときに、検出起歪体３０の周囲に配置されており、９０°間隔で均等に配置されている。より具体的には、検出起歪体３０に対してＸ軸方向における正側に補助起歪体６０Ａが配置され、Ｙ軸方向における正側に補助起歪体６０Ｂが配置されている。また、検出起歪体３０に対してＸ軸方向における負側に補助起歪体６０Ｃが配置され、Ｙ軸方向における負側に補助起歪体６０Ｄが配置されている。
【００７３】
なお、受力体１０と支持体２０とを接続する補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの個数は４つであることに限られることはなく、３つ以下であってもよく、５つ以上であってもよく、任意である。この場合においても、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、Ｚ軸方向で見たときの検出起歪体３０の周囲に均等に配置されていてもよい。
【００７４】
４つの補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、後述する傾動体６１が延びる方向（第２方向）が異なる方向を向くように配置されている。すなわち、補助起歪体６０Ａおよび６０Ｃの傾動体６１の第２方向が、Ｙ軸方向を向いており、補助起歪体６０Ｂおよび６０Ｄの傾動体６１の第２方向が、Ｘ軸方向を向いている。しかしながら、各補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、同一構造を有している。このため、以下では、補助起歪体６０Ａを例にとって、より詳細に説明する。
【００７５】
補助起歪体６０Ａは、図６に示すように、受力体１０と支持体２０との間に配置された傾動体６１と、受力体１０と傾動体６１とを接続する第１接続体６２と、支持体２０と傾動体６１とを接続する第２接続体６３と、を有している。
【００７６】
傾動体６１は、Ｚ軸方向において、受力体１０に離間するとともに支持体２０に離間している。補助起歪体６０Ａの傾動体６１は、Ｙ軸方向を第２方向として延びている。本実施の形態では、傾動体６１は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に直交するＸ軸方向で見たときに（図６のように見たときに）矩形状に形成されている。傾動体６１は、Ｙ軸方向における寸法が、Ｚ軸方向における寸法よりも大きく形成されており、第１接続体６２および第２接続体６３よりも可撓性が低くなるように形成されている。
【００７７】
第１接続体６２および第２接続体６３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。本実施の形態では、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｚ軸方向に延びている。第１接続体６２および第２接続体６３は、補助起歪体６０ＡのうちＹ軸方向における寸法が、Ｚ軸方向における寸法よりも小さく形成されており、傾動体６１よりも可撓性が高くなるように形成されている。このため、第１接続体６２および第２接続体６３は、板ばねとして効果的に機能することができるようになっている。
【００７８】
第１接続体６２の上端は、受力体１０に接続され、下端は、傾動体６１における受力体１０の側の端部（上端部６１ａ）に接続されている。第２接続体６３の下端は、支持体２０に接続され、上端は、傾動体６１における支持体２０の側の端部（下端部６１ｂ）に接続されている。第１接続体６２と第２接続体６３は、Ｙ軸方向において互いに異なる位置に配置されている。第１接続体６２と第２接続体６３は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている。
【００７９】
補助起歪体６０Ａ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い。この場合、傾動体６１、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｘ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で形成される。このことにより、補助起歪体６０Ａを容易に作製することができる。このように形成された補助起歪体６０Ａは、受力体１０および支持体２０にボルト等でそれぞれ固定されていてもよい。
【００８０】
ところで、図２および図７に示すように、補助起歪体６０Ａと補助起歪体６０Ｂは、Ｚ軸方向で見たときの検出起歪体３０の周囲において互いに隣り合っている。補助起歪体６０Ａと、補助起歪体６０Ｂとは、第１接続体６２同士が互いに近づくように配置されている。すなわち、補助起歪体６０Ａ（第１補助起歪体に相当）の第１接続体６２は、補助起歪体６０Ａの第２接続体６３よりも補助起歪体６０Ｂ（第２補助起歪体に相当）の側に配置されている。補助起歪体６０Ｂの第１接続体６２は、補助起歪体６０Ｂの第２接続体６３よりも補助起歪体６０Ａの側に配置されている。
【００８１】
同様に、図２に示すように、補助起歪体６０Ｃと補助起歪体６０Ｄは、Ｚ軸方向で見たときの検出起歪体３０の周囲において互いに隣り合っている。補助起歪体６０Ｃと、補助起歪体６０Ｄとは、第１接続体６２同士が互いに近づくように配置されている。すなわち、補助起歪体６０Ｃ（第１補助起歪体に相当）の第１接続体６２は、補助起歪体６０Ｃの第２接続体６３よりも補助起歪体６０Ｄ（第２補助起歪体に相当）の側に配置されている。補助起歪体６０Ｄの第１接続体６２は、補助起歪体６０Ｄの第２接続体６３よりも補助起歪体６０Ｃの側に配置されている。
【００８２】
一方、図２に示すように、補助起歪体６０Ｂと補助起歪体６０Ｃは、Ｚ軸方向で見たときの検出起歪体３０の周囲において互いに隣り合っている。補助起歪体６０Ｂと補助起歪体６０Ｃとは、第２接続体６３同士が互いに近づくように配置されている。すなわち、補助起歪体６０Ｂの第２接続体６３は、補助起歪体６０Ｂの第１接続体６２よりも補助起歪体６０Ｃの側に配置されている。補助起歪体６０Ｃの第２接続体６３は、補助起歪体６０Ｃの第１接続体６２よりも補助起歪体６０Ｂの側に配置されている。
【００８３】
同様に、図２に示すように、補助起歪体６０Ｄと補助起歪体６０Ａは、Ｚ軸方向で見たときの検出起歪体３０の周囲において互いに隣り合っている。補助起歪体６０Ｄと補助起歪体６０Ａとは、第２接続体６３同士が互いに近づくように配置されている。すなわち、補助起歪体６０Ｄの第２接続体６３は、補助起歪体６０Ｄの第１接続体６２よりも補助起歪体６０Ａの側に配置されている。補助起歪体６０Ａの第２接続体６３は、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２よりも補助起歪体６０Ｄの側に配置されている。
【００８４】
図２〜図４に示すように、外装体８０は、Ｚ軸方向で見たときに、検出起歪体３０および補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄ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。検出起歪体３０および補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄ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）は矩形枠形状であるが、これに限られず、円形枠形状、多角形枠形状、楕円形枠形状等、他の形状であってもよい。
【００８５】
図３および図４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３および図４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３および図４では下側の開口部）に支持体２０が配置されている。
【００８６】
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と一体的に構成されていてもよい。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、ロボット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との間の隙間にゴム等の緩衝部材８１が介在されていてもよい。
【００８７】
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た場合について説明する。
【００８８】
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、受力体１０の肉薄部３９、第２円柱突起部３７、および第１円柱突起部３６に伝わり、可撓性を有するダイアフラム３２が弾性変形して歪みが生じ、変位する。このことにより、検出素子４０の共通変位電極Ｅｄとして機能するダイアフラム３２と各固定電極Ｅｆとの間の距離が変化し、ダイアフラム３２と各固定電極Ｅｆとの間の静電容量値が変化する。この静電容量値の変化が、検出部Ｄ（すなわち、ダイアフラム３２）に生じた変位として検出素子４０で検出される。この場合、Ｚ軸方向の力の作用を受ける場合を除き、各固定電極Ｅｆとダイアフラム３２との間の静電容量値は、固定電極Ｅｆ毎に異なり得る。このため、検出回路５０は、検出素子４０で検出された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。
【００８９】
受力体１０が力またはモーメントの作用を受けた際、受力体１０と支持体２０とを接続する各補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄも、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用を受ける。より具体的には、その力またはモーメントが、各補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの第１接続体６２、傾動体６１および第２接続体６３に伝わり、可撓性を有する第１接続体６２および第２接続体６３が弾性変形して歪みを生じさせ、変位する。このことについて、図８および図９を用いて、より具体的に説明する。図８は、Ｙ軸方向正側の力を受けた場合の補助起歪体６０Ａの変形状態を示す図であり、図９は、Ｚ軸方向負側の力を受けた場合の補助起歪体６０Ａの変形状態を示す図である。
【００９０】
例えば、受力体１０にＹ軸方向正側に力Ｆｙが作用した場合には、図８に示すように、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３がＹ軸方向に弾性変形する。より具体的には、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２は、第２接続体６３よりもＹ軸方向正側に配置されており、第１接続体６２の上端が、下端よりもＹ軸方向正側に変位し、第１接続体６２が、Ｙ軸方向正側に倒れるようにＺ軸方向に対して傾斜する。同様に、第２接続体６３の上端が、下端よりもＹ軸方向正側に変位し、第２接続体６３がＹ軸方向正側に倒れるようにＺ軸方向に対して傾斜する。このようにして、受力体１０に作用した力Ｆｙが補助起歪体６０Ａにも作用し、補助起歪体６０Ａに歪みが生じ、変位する。受力体１０にＹ軸方向負側に力Ｆｙが作用した場合にも同様である。
【００９１】
なお、補助起歪体６０Ｃの第１接続体６２は第２接続体６３よりもＹ軸方向負側に配置されているため、図８に示す補助起歪体６０Ａとは反対方向に第１接続体６２および第２接続体６３が傾斜するように弾性変形して歪みを生じさせ、変位する。
【００９２】
補助起歪体６０Ｂおよび補助起歪体６０Ｄの第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向が厚み方向となるように配置されているため、Ｙ軸方向正側の力Ｆｙに対しては、厚み方向に撓むように弾性変形して歪みを生じさせ、変位する。この場合、第１接続体６２、第２接続体６３および傾動体６１は、Ｙ軸方向正側に倒れるようにＺ軸方向に対して傾斜するようになる。
【００９３】
受力体１０にＸ軸方向の力Ｆｘが作用した場合においても同様に、補助起歪体６０Ｂおよび補助起歪体６０Ｄの第１接続体６２および第２接続体６３が、Ｘ軸方向に倒れるようにＺ軸方向に対して傾斜するように弾性変形する。補助起歪体６０Ａおよび補助起歪体６０Ｃは、厚み方向に撓むように弾性変形して歪みを生じさせ、変位する。
【００９４】
また、例えば、受力体１０にＺ軸方向負側に力Ｆｚが作用した場合には、第１接続体６２および第２接続体６３がＺ軸方向に延びているため、図９に示すように、補助起歪体６０Ａの傾動体６１が弾性変形する。より具体的には、傾動体６１は、第１接続体６２から下方向の力を受けて、傾動体６１のＹ軸方向正側の端部が下方に変位する。一方、第２接続体６３は、支持体２０に支持されているため、傾動体６１のＹ軸方向負側の端部は、下方への変位が防止される。このため、傾動体６１は、図９に示すように傾斜する。このようにして、受力体１０に作用した力Ｆｚが補助起歪体６０Ａにも作用し、補助起歪体６０Ａに歪みが生じ、変位する。補助起歪体６０Ｂ、補助起歪体６０Ｃおよび補助起歪体６０Ｄも同様に弾性変形して歪みを生じさせ、変位する。
【００９５】
図示しないが、その他の方向を向く力や、各軸周りのモーメントが受力体１０に作用した場合であっても、各補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは弾性変形して歪みを生じさせ、変位する。
【００９６】
このため、本実施の形態による補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを用いた場合には、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用を、検出起歪体３０で受けて歪みを生じさせるだけでなく、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄでも受けて歪みを生じさせることができる。このため、検出起歪体３０に生じる応力を低減することができ、力覚センサ１の強度を向上させることができる。
【００９７】
また、Ｙ軸方向の力Ｆｙに対しては、本実施の形態による補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは変形しやすくなっている。この場合、Ｘ軸方向の力Ｆｘに対しても、本実施の形態による補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは変形しやすくなっている。このことにより、Ｚ軸周りのモーメントＭｚに対しても、本実施の形態による補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは変形しやすくなっている。一方、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対しては、本実施の形態による補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは変形し難くなっている。この場合、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対しても、本実施の形態による補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは変形し難くなっている。このため、本実施の形態による補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを用いた場合には、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対する検出起歪体３０の検出部Ｄの変位を抑制することができる。この場合、力Ｆｚ、モーメントＭｘ、Ｍｙの作用により検出起歪体３０の内部に生じる応力を低減することができ、力覚センサ１の強度を向上させることができる。このように、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを設けることにより、各力（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）および各モーメント（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）に対する強度のバランスを向上させることができ、各力と各モーメントの感度および定格値を揃えることができる。すなわち、各力および各モーメントに対する検出起歪体３０の強度のバランスが崩れている場合であっても、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの形状や配置向きを調整することにより、各力および各モーメントに対する強度のバランスを向上させることができる。
【００９８】
このように本実施の形態によれば、受力体１０と支持体２０とが補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄによって接続され、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄが、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する。このことにより、検出起歪体３０に生じる応力を低減することができ、力覚センサ１の強度を向上させることができる。この場合、力覚センサ１の破損を防止することができる。また、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの形状や配置向きを調整することにより、各力（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）および各モーメント（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）に対する強度のバランスを向上させることができ、各力および各モーメントの感度のバランスおよび定格値のバランスを向上させることができる。
【００９９】
また、本実施の形態によれば、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの傾動体６１は、第１接続体６２を介して受力体１０に接続されるとともに、第２接続体６３を介して支持体２０に接続されており、第１接続体６２および第２接続体６３が、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する。このことにより、受力体１０が受けた力またはモーメントの作用により第１接続体６２および第２接続体６３が弾性変形して歪みを生じさせ、変位させることができる。このため、検出起歪体３０に生じる応力を低減することができ、力覚センサ１の強度を向上させることができる。また、第１接続体６２と第２接続体６３との間に傾動体６１を設けることにより、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの設計の融通性を向上させることができる。すなわち、第１接続体６２の寸法および第２接続体６３の寸法だけでなく傾動体６１の寸法などを設計パラメータに加えることができ、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを容易に設計することができ、各力および各モーメントに対する強度のバランスを容易に向上させることができる。
【０１００】
また、本実施の形態によれば、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの第１接続体６２と第２接続体６３が、Ｘ軸方向またはＹ軸方向において互いに異なる位置に配置されている。このことにより、Ｚ軸方向に直交する方向（例えば、Ｘ軸方向またはＹ軸方向）の力に対して補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを変位しやすくすることができる。このため、当該方向の力に対して検出起歪体３０の検出部Ｄ（ダイアフラム３２）の変位を大きくすることができ、当該方向の力の検出精度を向上させることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態によれば、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２が、補助起歪体６０Ａの第２接続体６３よりも補助起歪体６０Ｂの側に配置され、補助起歪体６０Ｂの第１接続体６２が、補助起歪体６０Ｂの第２接続体６３よりも補助起歪体６０Ａの側に配置されている。このことにより、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙまたはＺ軸周りのモーメントＭｚが作用した場合に、補助起歪体６０Ａおよび補助起歪体６０Ｂのうちの一方の補助起歪体の第１接続体６２および第２接続体６３が、受力体１０がＺ軸方向に変位することを規制することができる。また、補助起歪体６０Ｃの第１接続体６２が、補助起歪体６０Ｃの第２接続体６３よりも補助起歪体６０Ｄの側に配置され、補助起歪体６０Ｄの第１接続体６２は、補助起歪体６０Ｄの第２接続体６３よりも補助起歪体６０Ｃの側に配置されている。このことにより、同様にして、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙまたはＺ軸周りのモーメントＭｚが作用した場合に、受力体１０が回転しながらＺ軸方向に変位することを規制することができる。
【０１０２】
なお、受力体１０が回転しながらＺ軸方向に変位することを許容できる場合には、第１接続体６２と第２接続体６３とが検出起歪体３０の周囲において交互に配置されるようにしてもよい。すなわち、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２が、補助起歪体６０Ａの第２接続体６３よりも補助起歪体６０Ｂの側に配置され、補助起歪体６０Ｂの第２接続体６３が、補助起歪体６０Ｂの第１接続体６２よりも補助起歪体６０Ａの側に配置されていてもよい。他の補助起歪体についても同様である。
【０１０３】
また、本実施の形態によれば、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの第１接続体６２が、傾動体６１の上端部６１ａに接続され、第２接続体６３が、傾動体６１の下端部６１ｂに接続されている。このことにより、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの形状を簡素化することができる。この場合、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを機械加工で容易に作製することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態によれば、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄの第１接続体６２および第２接続体６３が、Ｚ軸方向に延びている。このことにより、補助起歪体６０Ａ〜６０ＤをＺ軸方向に変形し難くすることができる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対する検出部Ｄの変位を抑制することができるとともに、力覚センサ１の強度をより一層向上させることができる。また、Ｙ軸方向の力Ｆｙに対して、Ｙ軸方向に延びる傾動体６１を有する補助起歪体６０Ａおよび補助起歪体６０Ｃの弾性変形のしやすさに指向性が生じることを抑制することができる。例えば、Ｙ軸方向正側の力Ｆｙに対する補助起歪体６０Ａ、６０Ｃの変位の大きさと、Ｙ軸方向負側の力Ｆｙに対する補助起歪体６０Ａ、６０Ｃの変位の大きさとが、相違することを抑制できる。Ｘ軸方向の力Ｆｘに対して、Ｘ軸方向に延びる傾動体６１を有する補助起歪体６０Ｂ、６０Ｄについても同様である。このため、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを用いた場合であっても、検出起歪体３０による力またはモーメントの検出精度が低下することを抑制することができる。
【０１０５】
以下、上述した本実施の形態に対する変形例について説明する。ここでは、代表的に、補助起歪体６０Ａを例にとって説明するが、補助起歪体６０Ｂ〜６０Ｄにも同様にその変形例を適用することができる。
【０１０６】
（第１の変形例）
なお、上述した本実施の形態においては、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２が、傾動体６１の上端部６１ａに接続され、第２接続体６３が、傾動体６１の下端部６１ｂ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、図１０に示すように、第１接続体６２は、傾動体６１の下端部６１ｂに接続され、第２接続体６３が、傾動体６１の上端部６１ａに接続されていてもよい。図１０は、補助起歪体６０Ａの第１の変形例を示す正面図である。
【０１０７】
図１０に示す第１の変形例によれば、第１接続体６２の長さ（または線路長）および第２接続体６３の長さ（または線路長）を確保しつつ、受力体１０と支持体２０との間の寸法（力覚センサ１の高さ寸法）を低減することができる。この場合、図１０に示すように、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｌ字状に形成されていてもよい。第１接続体６２のうちＺ軸方向に延びる部分と傾動体６１との間には、スリット６４が形成される。このことにより、受力体１０から傾動体６１までの第１接続体６２の長さを確保することができ、第１接続体６２をＹ軸方向に弾性変形しやすくすることができる。同様に、第２接続体６３のうちＺ軸方向に延びる部分と傾動体６１との間には、スリット６５が形成される。このことにより、支持体２０から傾動体６１までの第２接続体６３の長さを確保することができ、第２接続体６３をＹ軸方向に弾性変形しやすくすることができる。
【０１０８】
（第２の変形例）
また、上述した本実施の形態においては、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３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く、図１１に示すように、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｚ軸方向に対して傾斜する方向に延びていてもよい。図１１は、補助起歪体６０Ａの第２の変形例を示す正面図である。
【０１０９】
図１１に示す第２の変形例によれば、補助起歪体６０ＡをＺ軸方向に変形しやすくすることができる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対して検出起歪体３０の検出部Ｄの変位を大きくすることができ、Ｚ軸方向の力の検出精度を向上させることができる。なお、図１１に示す傾動体６１は、Ｘ軸方向で見たときに、第１接続体６２および第２接続体６３に沿うように平行四辺形状に形成されていてもよい。
【０１１０】
また、図１１に示す補助起歪体６０Ａを、同じ向きで２つ並べてもよい。例えば、検出起歪体３０に対してＸ軸方向正側に、傾動体６１がＹ方向に延びる２つの補助起歪体６０Ａが配置され、これら２つの補助起歪体６０Ａの第１接続体６２同士が互いに近づくように配置されていてもよい。一方の補助起歪体６０Ａの第１接続体６２は、当該補助起歪体６０Ａの第２接続体６３よりも他方の補助起歪体６０Ｂの側に配置され、他方の補助起歪体６０Ｂの第１接続体６２は、他方の補助起歪体６０Ｂの第２接続体６３よりも一方の補助起歪体６０Ａの側に配置されていてもよい。このことにより、Ｘ軸方向で見たときに、一方の補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３と、他方の補助起歪体６０Ｂの第１接続体６２および第２接続体６３を、逆Ｖ字状に配置することができる。このため、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙまたはＺ軸周りのモーメントＭｚが作用した場合に、２つの補助起歪体６０Ａのうちの一方が、受力体１０がＺ軸方向に変位することを規制することができる。
【０１１１】
（第３の変形例）
また、上述した本実施の形態においては、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３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く、図１２に示すように、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｘ軸方向（第１方向および第２方向に直交する方向）で見たときに湾曲していてもよい。図１２は、補助起歪体６０Ａの第３の変形例を示す正面図である。
【０１１２】
図１２に示す第３の変形例によれば、第１接続体６２および第２接続体６３を弾性変形しやすくすることができる。
【０１１３】
また、図１２に示すように、Ｘ軸方向で見たときの第１接続体６２の輪郭６２ｐと傾動体６１の輪郭６１ｐとが、Ｒ輪郭部６８ａを介して接続されていてもよい。このことにより、第１接続体６２と傾動体６１との接続部において、応力を緩和させることができ、応力集中を抑制できる。このため、力覚センサ１の信頼性を向上させることができる。また、第２接続体６３の輪郭６３ｐと傾動体６１の輪郭６１ｐとが、Ｒ輪郭部６８ａを介して接続されていてもよい。このことにより、第２接続体６３と傾動体６１との接続部において、応力を緩和させることができ、応力集中を抑制できる。このため、力覚センサ１の信頼性を向上させることができる。すなわち、第１接続体６２の輪郭６２ｐおよび第２接続体６３の輪郭６３ｐの両方が、傾動体６１の輪郭６１ｐとＲ輪郭部６８ａを介して接続されていてもよく、第１接続体６２の輪郭６２ｐおよび第２接続体６３の輪郭６３ｐの一方が、傾動体６１の輪郭６１ｐとＲ輪郭部６８ａを介して接続されていてもよい。Ｒ輪郭部６８ａのＲ寸法は、例えば、２ｍｍ〜５ｍｍであってもよい。後述するＲ輪郭部６８ｂについても同様である。なお、このＲ輪郭部６８ａは、図１２に示す補助起歪体６０Ａに適用されることに限られることはなく、図６等に示す他の補助起歪体６０Ａにも適用することができる。
【０１１４】
また、図１２に示すように、第１接続体６２は、第１台座６６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、湾曲した第１接続体６２であっても、第１台座６６によって受力体１０に安定して取り付けることができる。一方、第２接続体６３は、第２台座６７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、湾曲した第２接続体６３であっても、第２台座６７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、第１台座６６、第１接続体６２、傾動体６１、第２接続体６３および第２台座６７を、一体に連続状の板材で形成されてもよく、この場合には、第１台座６６はボルト等で受力体１０に固定されてもよく、第２台座６７はボルト等で支持体２０に固定されてもよい。なお、第１台座６６および第２台座６７は、図１２に示す補助起歪体６０Ａに適用されることに限られることはなく、図６等に示す他の補助起歪体６０Ａにも適用することができる。
【０１１５】
また、図１２に示すように、Ｘ軸方向で見たときの補助起歪体６０Ａの第１接続体６２の輪郭６２ｐと第１台座６６の輪郭６６ｐとが、Ｒ輪郭部６８ｂを介して接続されていてもよい。このことにより、第１接続体６２と第１台座６６との接続部において、応力を緩和させることができ、応力集中を抑制できる。また、補助起歪体６０Ａの第２接続体６３の輪郭６３ｐと第２台座６７の輪郭６７ｐとが、Ｒ輪郭部６８ｂを介して接続されていてもよい。このことにより、第２接続体６３と第２台座６７との接続部においても、応力を緩和させることができ、応力集中を抑制できる。このため、力覚センサ１の信頼性を向上させることができる。
【０１１６】
（第４の変形例）
また、上述した本実施の形態においては、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３が、Ｙ軸方向において互いに異なる位置に配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図１３Ａに示すように、第１接続体６２および第２接続体６３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てもよい。図１３Ａは、補助起歪体６０Ａの第４の変形例を示す正面図である。
【０１１７】
図１３Ａに示す第４の変形例によれば、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されるとともにＹ軸方向において同じ位置に配置されている。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対する検出部Ｄの変位を抑制することができるとともに、力覚センサ１の強度をより一層向上させることができる。この場合、Ｘ軸方向で見たときに補助起歪体６０Ａの第１接続体６２と第２接続体６３を一直線上に配置することができ、機械加工を容易化させることができる。
【０１１８】
また、図１３Ａに示すように、傾動体６１は、Ｘ軸方向で見たときに、Ｙ軸方向に延びるスリット６９ａを含んでいてもよい。このスリット６９ａは、Ｙ軸方向に長手方向を有するようにＹ軸方向に細長状に延びているが、傾動体６１のＹ軸方向負側の端部においてＹ軸方向負側に開口している。そして、スリット６９ａは、Ｘ軸方向に傾動体６１を貫通していてもよい。このようなスリット６９ａを設けることにより、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３がＺ軸方向に一直線上に配置されている場合であっても、Ｚ軸方向の力Ｆｚの作用を受けたときに傾動体６１を弾性変形させて歪みを生じさせ、変位させることができる。この際、傾動体６１のうちスリット６９ａのＺ軸方向両側の部分が弾性変形しやすくなる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対して検出起歪体３０の検出部Ｄを変位させることができ、Ｚ軸方向の力の検出精度を向上させることができる。
【０１１９】
図１３Ａに示す例においては、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３は、傾動体６１のＹ軸方向負側の端部に接続されている。なお、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向における傾動体６１の任意の位置に接続されていてもよい。また、スリット６９ａが、傾動体６１のＹ軸方向正側の端部においてＹ軸方向正側に開口している場合には、第１接続体６２および第２接続体６３は、傾動体６１においてＸ軸方向正側の端部に接続されていてもよい。また、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向において互いに異なる位置に配置されていてもよい。
【０１２０】
なお、図１３Ａに示す補助起歪体６０Ａの更なる変形例として、図１３Ｂに示すように補助起歪体６０Ａを構成してもよい。図１３Ｂは、図１３Ａに示す補助起歪体６０Ａの更なる変形例を示す正面図である。
【０１２１】
図１３Ｂに示すように、補助起歪体６０Ａの傾動体６１は、Ｘ軸方向で見たときに、Ｙ軸方向に延びるスリット６９ｂを含んでいてもよい。このスリット６９ｂは、Ｙ軸方向に長手方向を有するようにＹ軸方向に細長状に延びているが、傾動体６１のＹ軸方向負側の端部およびＹ軸方向正側の端部のいずれにおいても開口していない。すなわち、スリット６９ｂは、Ｘ軸方向で見たときに閉じた形状を有している。スリット６９ｂは、Ｘ軸方向に傾動体６１を貫通していてもよい。このようなスリット６９ｂを設けることにより、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３がＺ軸方向に一直線上に配置されている場合であっても、Ｚ軸方向の力Ｆｚの作用を受けたときに傾動体６１を弾性変形させて歪みを生じさせ、変位させることができる。この際、図１３Ａに示す例と同様に、傾動体６１のうちスリット６９ｂのＺ軸方向両側の部分が弾性変形しやすくなる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対して検出起歪体３０の検出部Ｄを変位させることができ、Ｚ軸方向の力の検出精度を向上させることができる。
【０１２２】
図１３Ｂに示す例においては、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３は、傾動体６１のＹ軸方向の中央部に接続されている。より具体的には、図１３Ｂに示す補助起歪体６０Ａの傾動体６１は、図１３Ａに示す傾動体６１を、Ｙ軸に対して線対称となるように左右に２つ並べて一体化させた形状を有している。図１３Ｂに示す傾動体６１およびスリット６９ｂは、Ｘ軸方向で見たときに、第１接続体６２および第２接続体６３を中心としてＹ軸方向において左右対称に形成されている。なお、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向における傾動体６１の任意の位置に接続されていてもよい。また、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向において互いに異なる位置に配置されていてもよい。
【０１２３】
（第５の変形例）
また、上述した本実施の形態においては、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２と第２接続体６３が、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２と受力体１０との接続位置と、第２接続体６３と支持体２０との接続位置は、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に配置されていてもよい。第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されてもよい。図１４Ａは、補助起歪体６０Ａの第５の変形例を示す正面図であり、図１４Ｂは、図１４ＡのＣ−Ｃ線断面図である。
【０１２４】
また、図１４Ｂに示すように、傾動体６１は、Ｚ軸方向で見たときに、Ｙ軸方向に延びるスリット７０ａを含んでいてもよい。このスリット７０ａは、Ｙ軸方向に長手方向を有するようにＹ軸方向に細長状に延びているが、傾動体６１のＹ軸方向負側の端部においてＹ軸方向負側に開口している。そして、スリット７０ａは、Ｚ軸方向に傾動体６１を貫通していてもよい。
【０１２５】
第１接続体６２は、傾動体６１のうちスリット７０ａに対してＸ軸方向正側の部分に接続されている。図１４Ａに示す例では、第１接続体６２は、Ｚ軸方向に延びており、スリット７０ａに対してＸ軸方向正側（図１４Ｂにおける上側）に配置されている。一方、第２接続体６３は、傾動体６１のうちスリット７０ａに対してＸ軸方向負側の部分に接続されている。図１４Ａに示す例では、第２接続体６３は、Ｚ軸方向に延びており、スリット７０ａに対してＸ軸方向負側（図１４Ｂにおける下側）に配置されている。このようにして、第１接続体６２と受力体１０との接続位置（第１接続体６２の上端）と、第２接続体６３と支持体２０との接続位置（第２接続体６３の下端）とは、Ｘ軸方向において互いに異なっている。そして、第１接続体６２と第２接続体６３とは、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に配置されている。
【０１２６】
このようなスリット７０ａを設けることにより、第１接続体６２および第２接続体６３がＺ軸方向に延びている場合であっても、Ｚ軸方向の力Ｆｚの作用を受けたときに傾動体６１を弾性変形させて歪みを生じさせ、変位させることができる。この際、傾動体６１のうちスリット７０ａのＸ軸方向両側の部分が弾性変形しやすくなる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対して検出起歪体３０の検出部Ｄを変位させることができ、Ｚ軸方向の力の検出精度を向上させることができる。図１４Ａおよび図１４Ｂに示す例では、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対してはＹ軸方向に延びる傾動体６１を弾性変形させて歪みを生じさせているため、第１接続体６２および第２接続体６３のＺ軸方向の長さを低減することができる。このため、受力体１０と支持体２０との間の寸法（力覚センサ１の高さ寸法）を低減することができる。
【０１２７】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示す第５の変形例によれば、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３は、受力体１０にＹ軸方向の力Ｆｙが作用したときに変位しやすくすることができる。例えば、Ｚ軸方向の力Ｆｚの作用よりも、Ｙ軸方向の力Ｆｙの作用によって変位しやすくすることができ、力Ｆｙに対する剛性を弱めることができる。このため、図１３Ａに示す補助起歪体６０Ａと同じ性能を得ることができる。
【０１２８】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示す例においては、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３は、傾動体６１のＹ軸方向負側の端部に接続されている。なお、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向における傾動体６１の任意の位置に接続されていてもよい。また、スリット７０ａが、傾動体６１のＹ軸方向正側の端部においてＹ軸方向正側に開口している場合には、第１接続体６２および第２接続体６３は、傾動体６１においてＹ軸方向正側の端部に接続されていてもよい。また、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向において互いに異なる位置に配置されていてもよい。
【０１２９】
なお、図１４Ａおよび図１４Ｂに示す補助起歪体６０Ａの更なる変形例として、図１４Ｃおよび図１４Ｄに示すように補助起歪体６０Ａを構成してもよい。図１４Ｃは、図１４Ａに示す補助起歪体６０Ａの更なる変形例を示す正面図であり、図１４Ｄは、図１４ＣのＤ−Ｄ線断面図である。
【０１３０】
図１４Ｃのおよび図１４Ｄに示すように、Ｚ軸方向で見たときに、Ｙ軸方向に延びるスリット７０ｂを含んでいてもよい。このスリット７０ｂは、Ｙ軸方向に長手方向を有するようにＹ軸方向に細長状に延びているが、傾動体６１のＹ軸方向負側の端部およびＹ軸方向正側の端部のいずれにおいても開口していない。すなわち、スリット７０ｂは、Ｚ軸方向で見たときに閉じた形状を有している。スリット７０ｂは、Ｚ軸方向に傾動体６１を貫通していてもよい。
【０１３１】
第１接続体６２は、傾動体６１のうちスリット７０ｂに対してＸ軸方向正側の部分に接続されている。図１４Ｃに示す例では、第１接続体６２は、Ｚ軸方向に延びており、スリット７０ｂに対してＸ軸方向正側（図１４Ｄにおける上側）に配置されている。一方、第２接続体６３は、傾動体６１のうちスリット７０ｂに対してＸ軸方向負側の部分に接続されている。図１４Ｃに示す例では、第２接続体６３は、Ｚ軸方向に延びており、スリット７０ｂに対してＸ軸方向負側（図１４Ｄにおける下側）に配置されている。このようにして、第１接続体６２と受力体１０との接続位置と、第２接続体６３と支持体２０との接続位置とは、Ｘ軸方向において互いに異なっている。そして、第１接続体６２と第２接続体６３とは、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に配置されている。
【０１３２】
このようなスリット７０ｂを設けることにより、第１接続体６２および第２接続体６３がＺ軸方向に延びている場合であっても、Ｚ軸方向の力Ｆｚの作用を受けたときに傾動体６１を弾性変形させて歪みを生じさせ、変位させることができる。この際、図１４Ａおよび図１４Ｂに示す例と同様に、傾動体６１のうちスリット７０ｂのＸ軸方向両側の部分が弾性変形しやすくなる。このため、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対して検出起歪体３０の検出部Ｄを変位させることができ、Ｚ軸方向の力の検出精度を向上させることができる。
【０１３３】
図１４Ｃおよび図１４Ｄに示す例においては、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２および第２接続体６３は、傾動体６１のＹ軸方向の中央部に接続されている。より具体的には、図１４Ｃおよび図１４Ｄに示す補助起歪体６０Ａの傾動体６１は、図１４Ａおよび図１４Ｂに示す傾動体６１を、Ｙ軸に対して線対称となるように左右に２つ並べて一体化させた形状を有している。図１４Ｃおよび図１４Ｄに示す傾動体６１およびスリット７０ｂは、Ｘ軸方向で見たときに、第１接続体６２および第２接続体６３を中心としてＹ軸方向において左右対称に形成されている。なお、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向における傾動体６１の任意の位置に接続されていてもよい。また、第１接続体６２および第２接続体６３は、Ｙ軸方向において互いに異なる位置に配置されていてもよい。
【０１３４】
また、上述した図１４Ａ〜図１４Ｄに示す例では、補助起歪体６０Ａの第１接続体６２と受力体１０との接続位置と、第２接続体６３と支持体２０との接続位置とが、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に配置されている例を示した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図１４Ｅに示すように、第１接続体６２と受力体１０との接続位置と、第２接続体６３と支持体２０との接続位置とは、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されていてもよい。図１４Ｅは、図１４Ａおよび図１４Ｃに示す補助起歪体６０Ａの側面図であって、図１４Ａおよび図１４ＣにおいてＹ軸方向正側（図１４Ａおよび図１４Ｃの右側）から見た図である。
【０１３５】
例えば、図１４Ｅに示すように、第１接続体６２が、Ｙ軸方向で見たときに、クランク状に形成されている。図１４Ｅに示す第１接続体６２は、受力体１０に接続された第１部分６２ａと、傾動体６１に接続された第２部分６２ｂと、第１部分６２ａと第２部分６２ｂとを接続する第３部分６２ｃと、を含んでいる。第１部分６２ａおよび第２部分６２ｂは、Ｚ軸方向に延び、第３部分６２ｃは、Ｘ軸方向に延びている。
【０１３６】
このように第１接続体６２がクランク状に形成されていることにより、第１接続体６２と受力体１０との接続位置を、Ｘ軸方向負側（図１４Ｅにおける左側）にずらすことができる。すなわち、第１接続体６２と傾動体６１との接続位置（第１接続体６２の下端、第２部分６２ｂの下端）と、第２接続体６３と傾動体６１との接続位置（第２接続体６３の上端）は、Ｘ軸方向に異なる位置に配置されている。しかしながら、第１接続体６２が、Ｙ軸方向で見たときにクランク状に形成されているため、第１接続体６２（第１部分６２ａ）と受力体１０との接続位置と、第２接続体６３と支持体２０との接続位置を、Ｘ軸方向において同じ位置に配置することができる。
【０１３７】
なお、第１接続体６２がクランク状に形成されることに限られることはなく、第２接続体６３がクランク状に形成されて、第１接続体６２と受力体１０との接続位置と、第２接続体６３と支持体２０との接続位置を、Ｘ軸方向において同じ位置に配置してもよい。また、第１接続体６２および第２接続体６３のいずれもが、Ｙ軸方向で見たときにクランク状に形成されて、第１接続体６２と受力体１０との接続位置と、第２接続体６３と支持体２０との接続位置とが、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されるようにしてもよい。更に、第１接続体６２と受力体１０との接続位置と、第２接続体６３と支持体２０との接続位置を、Ｘ軸方向において同じ位置に配置することができれば、第１接続体６２または第２接続体６３がクランク状に形成されていることに限られることはない。
【０１３８】
（第６の変形例）
また、上述した本実施の形態においては、補助起歪体６０Ａが、傾動体６１と、傾動体６１と受力体１０とを接続する第１接続体６２と、傾動体６１と支持体２０とを接続する第２接続体６３と、を有し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１５に示すように、補助起歪体６０Ａが、受力体１０から支持体２０に延びる接続体７１を有していてもよく、接続体７１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する。接続体７１は、Ｚ軸方向に対して傾斜していてもよい。図１５は、補助起歪体６０Ａの第６の変形例を示す正面図である。
【０１３９】
図１５に示す第６の変形例によれば、接続体７１の長さ（線路長）を長くすることができる。このため、接続体７１を弾性変形しやすくすることができる。このため、検出部Ｄの変位を大きくすることができ、検出精度を向上させることができる。また、補助起歪体６０Ａの構造および形状を簡素化することができる。なお、Ｙ軸方向に対する接続体７１の傾斜角をθとした場合、この傾斜角θを大きくする（９０°に近づける）ことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対して接続体７１を変形し難くすることができ、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙおよびＺ軸周りのモーメントＭｚに対して接続体７１を変形しやすくすることができる。一方、傾斜角θを小さくする（０°に近づける）ことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚ、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対して接続体７１を変形しやすくすることができ、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力ＦｙおよびＺ軸周りのモーメントＭｚに対して接続体７１を変形し難くすることができる。
【０１４０】
また、図１５に示すように、接続体７１は、第１台座６６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、傾斜した接続体７１であっても、第１台座６６によって受力体１０に安定して取り付けることができる。また、接続体７１は、第２台座６７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、傾斜した接続体７１であっても、第２台座６７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、第１台座６６、接続体７１および第２台座６７を、一体に連続状の板材で形成されてもよく、この場合には、第１台座６６はボルト等で受力体１０に固定されてもよく、第２台座６７はボルト等で支持体２０に固定されてもよい。また、第１台座６６と、接続体７１と、第２台座６７とは、それぞれ別部材で形成されていてもよく、この場合には、接続体７１と第１台座６６とをボルト等で固定してもよく、接続体７１と第２台座６７とをボルト等で固定してもよい。
【０１４１】
（第７の変形例）
また、上述した本実施の形態においては、補助起歪体６０Ａが、傾動体６１と、傾動体６１と受力体１０とを接続する第１接続体６２と、傾動体６１と支持体２０とを接続する第２接続体６３と、を有し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１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、補助起歪体６０Ａは、受力体１０に接続されるＹ軸方向に延びる第１傾動体７２と、支持体２０に接続されるＹ軸方向に延びる第２傾動体７３と、第１傾動体７２と第２傾動体７３とを接続する接続体７４と、を有していてもよい。第１傾動体７２と第２傾動体７３とは、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に離間して配置されており、図１６Ｂにおいては、第１傾動体７２が、第２傾動体７３よりもＸ軸方向正側に配置されている。接続体７４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てもよい。図１６Ａは、補助起歪体６０Ａの第７の変形例を示す正面図であり、図１６Ｂは、図１６ＡのＥ−Ｅ線断面図である。
【０１４２】
図１６Ａおよび図１６Ｂに示す第７の変形例によれば、受力体１０が力又はモーメントを受けたときに、接続体７４を弾性変形させて歪みを生じさせ、変位させることができる。
【０１４３】
また、図１６Ａに示すように、第１傾動体７２は、第１台座６６を介して受力体１０に接続されていてもよい。第１台座６６によって、第１傾動体７２が弾性変形するためのスペースを、第１傾動体７２と受力体１０との間に確保することができる。第２傾動体７３は、第２台座６７を介して支持体２０に接続されていてもよい。第２台座６７によって、第２傾動体７３が弾性変形するためのスペースを、第２傾動体７３と支持体２０との間に確保することができる。第１台座６６と受力体１０との接続位置と、第２台座６７と支持体２０との接続位置は、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に配置されている。第１台座６６および第２台座６７は、Ｙ軸方向において同じ位置に配置されていてもよい。
【０１４４】
また、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、補助起歪体６０Ａの第１傾動体７２は、Ｙ軸方向において互いに異なる位置で受力体１０および接続体７４に接続されていてもよい。補助起歪体６０Ａの第２傾動体７３は、Ｙ軸方向において互いに異なる位置で支持体２０および接続体７４に接続されていてもよい。より具体的には、Ｙ軸方向における負側の端部において、第１傾動体７２が第１台座６６を介して受力体１０に接続されるとともに、第２傾動体７３が第２台座６７を介して支持体２０に接続されている。また、Ｙ軸方向における正側の端部において、第１傾動体７２および第２傾動体７３が接続体７４に接続されている。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７２はＹ軸方向における任意の位置で受力体１０に接続されていてもよく、第２傾動体７３はＹ軸方向における任意の位置で支持体２０に接続されていてもよい。例えば、Ｙ軸方向における正側の端部において、第１傾動体７２が第１台座６６を介して受力体１０に接続されるとともに、第２傾動体７３が第２台座６７を介して支持体２０に接続されてもよい。この場合、Ｙ軸方向における負側の端部において、第１傾動体７２および第２傾動体７３が接続体７４に接続されていてもよい。
【０１４５】
また、図１６Ａに示すように、接続体７４は、Ｚ軸方向に沿う長手方向を有していてもよい。この場合、Ｙ軸方向の力Ｆｙの作用を受けたときに、接続体７４を弾性変形させて歪みを生じさせ、変位させることができる。このため、Ｙ軸方向の力Ｆｙに対して検出起歪体３０の検出部Ｄをそれぞれ変位させることができ、Ｙ軸方向の力の検出精度をそれぞれ向上させることができる。また、接続体７４が、Ｚ軸方向に沿う方向に長手方向を有している場合、接続体７４の断面においてＺ軸方向の寸法が長く、Ｙ軸方向の寸法が短くなる。このことにより、Ｚ軸方向の力Ｆｚに対しては、接続体７４は弾性変形し難くなり、力Ｆｚに対する変位を抑制することができる。一方、Ｙ軸方向の力Ｆｙに対しては、上述したように弾性変形しやすくすることができる。
【０１４６】
なお、図１６Ａおよび図１６Ｂに示す補助起歪体６０Ａの更なる変形例として、図１６Ｃおよび図１６Ｄに示すように補助起歪体６０Ａを構成してもよい。図１６Ｃは、図１６Ａに示す補助起歪体６０Ａの更なる変形例を示す正面図であり、図１６Ｄは、図１６ＣのＦ−Ｆ線断面図である。
【０１４７】
図１６Ｃおよび図１６Ｄに示すように、Ｙ軸方向における両側の端部のそれぞれにおいて、第１傾動体７２および第２傾動体７３が接続体７４に接続されていてもよい。この場合、Ｙ軸方向における一対の接続体７４の間の位置で、第１傾動体７２が第１台座６６を介して受力体１０に接続されるとともに、第２傾動体７３が第２台座６７を介して支持体２０に接続されていてもよい。例えば、第１台座６６は、第１傾動体７２のＹ軸方向の中央部に接続されていてもよい。第２台座６７は、第２傾動体７３のＹ軸方向の中央部に接続されていてもよい。より具体的には、図１６Ｃおよび図１６Ｄに示す第１傾動体７２、第２傾動体７３および接続体７４は、図１６Ａおよび図１６Ｂに示す第１傾動体７２、第２傾動体７３および接続体７４を、Ｙ軸に対して線対称となるように左右に２つ並べて一体化させた形状を有している。図１６Ｃおよび図１６Ｄに示す第１傾動体７２、第２傾動体７３および接続体７４は、Ｘ軸方向で見たときに、第１台座６６および第２台座６７を中心としてＹ軸方向において左右対称に形成されている。この場合、第１傾動体７２、第２傾動体７３および接続体７４は、Ｚ軸方向で見たときに矩形枠状に形成されるようになる。なお、第１傾動体７２は、Ｙ軸方向における任意の位置で受力体１０に接続されていてもよく、第２傾動体７３は、Ｙ軸方向における任意の位置で支持体２０に接続されていてもよい。また、第１傾動体７２が受力体１０に接続される位置と、第２傾動体７３が支持体２０に接続される位置とは、Ｙ軸方向において互いに異なる位置であってもよい。
【０１４８】
また、上述した図１６Ａ〜図１６Ｄに示す例では、第１台座６６と受力体１０との接続位置と、第２台座６７と支持体２０との接続位置が、Ｘ軸方向において互いに異なる位置に配置されている例を示した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、図１６Ｅに示すように、第１台座６６と受力体１０との接続位置と、第２台座６７と支持体２０との接続位置とは、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されていてもよい。図１６Ｅは、図１６Ａおよび図１６Ｃに示す補助起歪体６０Ａの側面図であって、図１６Ａおよび図１６ＣにおいてＹ軸方向正側（図１６Ａおよび図１６Ｃの右側）から見た図である。
【０１４９】
例えば、図１６Ｅに示すように、第１台座６６が、Ｙ軸方向で見たときに、クランク状に形成されている。図１６Ｅに示す第１台座６６は、受力体１０に接続された第１部分６６ａと、第１傾動体７２に接続された第２部分６６ｂと、第１部分６６ａと第２部分６６ｂとを接続する第３部分６６ｃと、を含んでいる。第１部分６６ａおよび第２部分６６ｂは、Ｚ軸方向に延び、第３部分６６ｃは、Ｘ軸方向に延びている。
【０１５０】
このように第１台座６６がクランク状に形成されていることにより、第１台座６６と受力体１０との接続位置を、Ｘ軸方向負側（図１６Ｅにおける左側）にずらすことができる。すなわち、第１台座６６と第１傾動体７２との接続位置（第１台座６６の下端、第２部分６６ｂの下端）と、第２台座６７と第２傾動体７３との接続位置（第２台座６７の上端）は、Ｘ軸方向に異なる位置に配置されている。しかしながら、第１台座６６が、Ｙ軸方向で見たときにクランク状に形成されているため、第１台座６６（第１部分６６ａ）と受力体１０との接続位置と、第２台座６７と支持体２０との接続位置を、Ｘ軸方向において同じ位置に配置することができる。
【０１５１】
なお、第１台座６６がクランク状に形成されることに限られることはなく、第２台座６７がクランク状に形成されて、第１台座６６と受力体１０との接続位置と、第２台座６７と支持体２０との接続位置を、Ｘ軸方向において同じ位置に配置してもよい。また、第１台座６６および第２台座６７のいずれもが、Ｙ軸方向で見たときにクランク状に形成されて、第１台座６６と受力体１０との接続位置と、第２台座６７と支持体２０との接続位置とが、Ｘ軸方向において同じ位置に配置されるようにしてもよい。更に、第１台座６６と受力体１０との接続位置と、第２台座６７と支持体２０との接続位置を、Ｘ軸方向において同じ位置に配置することができれば、第１台座６６または第２台座６７がクランク状に形成されていることに限られることはない。
【０１５２】
（第８の変形例）
また、上述した本実施の形態においては、力覚センサ１が静電容量方式である例について説明した。すなわち、検出素子４０が容量素子として構成されて、固定電極Ｅｆと、固定電極Ｅｆに対向する共通変位電極Ｅｄと、を有している例について説明した。しかしながら、力覚センサ１による力またはモーメントの検出方式はこれに限られることはない。例えば、力覚センサ１は、歪みゲージ方式であってもよい。すなわち、図１７Ａおよび図１７Ｂに示すように、検出素子４０は、検出起歪体９０に設けられた歪みゲージ１０１を有していてもよい。図１７Ａは、第８の変形例における力覚センサ１を示す平面図であり、図１７Ｂは、図１７ＡのＧ−Ｇ線断面図である。
【０１５３】
次に、歪みゲージ方式の力覚センサ１について説明する。図１７Ａ、図１７Ｂに示す力覚センサ１においては、受力体１０と支持体２０とが検出起歪体９０で接続され、この検出起歪体９０が、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する検出部Ｄを有している。この検出部Ｄに生じた弾性変形が、対応する検出素子１００で検出され、検出回路５０で、力またはモーメントを示す電気信号が出力される。
【０１５４】
検出起歪体９０は、外側リング部９１と、外側リング部９１と同芯状に設けられた内側リング部９２と、複数の（ここでは、４つの）梁部９３と、を有している。梁部９３は、検出部Ｄを構成しており、断面が矩形状に形成されている。外側リング部９１には円環状の接続リング部９４が固定されている。この接続リング部９４は受力体１０に固定されている。また、内側リング部９２には円環状の支持リング部９５が固定されている。この支持リング部９５は支持体２０に固定されている。
【０１５５】
各検出素子１００は、対応する梁部９３に設けられた歪みゲージ１０１を有している。より具体的には、梁部９３の両側面（Ｚ方向に延びる面）のうちの各端部にそれぞれ２個の歪みゲージ１０１が設けられている。梁部９３の上面にも２個の歪みゲージ１０１が設けられている。図１７Ａに示すように、歪みゲージ１０１は、梁部９３の両端部（すなわち、外側リング部９１と梁部９３との接続部分、および内側リング部９２と梁部９３との接続部分）に設けられている。検出部Ｄは、各梁部９３に設けられており、Ｚ軸方向で見たときに外側リング部９１および内側リング部９２の周方向において均等に配置されている。なお、梁部９３の個数は４つに限られることはなく、任意である。
【０１５６】
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た際、各梁部９３に設けられた歪みゲージ１０１により、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。
【０１５７】
図１７Ａおよび図１７Ｂに示す力覚センサ１においても、上述した本実施の形態と同様に、受力体１０と支持体２０との間に補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄが配置されている。補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、外側リング部９１と支持体２０とを接続している。補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、Ｚ軸方向で見たときに、検出起歪体９０の周囲に配置されており、検出起歪体９０の外側に配置されている。図１７Ａおよび図１７Ｂに示す補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄには、上述した本実施の形態および各変形例における補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを適用することができるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１５８】
図１７Ａおよび図１７Ｂに示す第８の変形例によれば、受力体１０が力またはモーメントの作用を受けた際、受力体１０と支持体２０とを接続する各補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄも、弾性変形して歪みを生じさせる。このことにより、歪みゲージ方式の力覚センサ１であっても、検出起歪体９０に生じる応力を低減することができ、力覚センサ１の強度を向上させることができる。この場合、力覚センサ１の破損を防止することができる。
【０１５９】
ここで、図１７Ａに示すように、外側リング部９１と内側リング部９２とは、ＸＹ平面内に配置された４本の梁部９３で接続されているため、Ｘ軸周りのモーメントＭｘおよびＹ軸周りのモーメントＭｙに対しては、梁部９３は弾性変形しやすく、変位しやすくなっている。これに対して、Ｘ軸方向の力ＦｘおよびＹ軸方向の力Ｆｙに対しては、梁部９３に引っ張る方向または圧縮する方向の力が作用するため、梁部９３は弾性変形し難く、変位し難くなっている。このため、図１７Ａに示す歪みゲージ型力覚センサ１では、力Ｆｘ、Ｆｙに対しては変位し難いが、モーメントＭｘ、Ｍｙに対しては、変位しやすいという傾向にある。一方、上述した補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄは、力Ｆｘ、Ｆｙに対しては変位しやすく、Ｚ軸方向の力が作用するモーメントＭｘ、Ｍｙに対しては、変位し難いという傾向にある。このため、図１７Ａに示す歪みゲージ型力覚センサ１の検出起歪体９０と、補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄとを組み合わせることにより、各力（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ）および各モーメント（Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚ）に対する強度のバランスを向上させることができる。この結果、各力と各モーメントの感度および定格値を揃えることができ、最適な力覚センサを構成することができる。
【０１６０】
なお、図１７Ａおよび図１７Ｂに示す力覚センサ１においては、受力体１０および支持体２０の平面形状が、円形状である例を示しているが、これに限られることはない。また、外装体８０が設けられていない例を示しているが、これに限られることはない。
【０１６１】
また、力覚センサ１は、歪みゲージ方式でなくてもよく、例えば、圧電方式であってもよい。この場合、図１７Ａに示す歪みゲージ１０１の代わりに圧電素子（図示せず）を梁部９３に設けてもよい。このことにより、受力体１０が力またはモーメントの作用を受けて各梁部９３が弾性変形して歪みが生じると、圧電素子が電荷を発生する。この電荷を取り出すことにより、検出部Ｄに生じた弾性変形を検出することができる。このため、検出回路５０によって、受力体１０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とができる。
【０１６２】
また、力覚センサ１は、例えば、光学方式であってもよい。この場合、固定部材（例えば、図４に示す支持体２０）に受発光素子（図示せず）が取り付けられ、力の作用によって変位する変位部材（例えば、図４に示すダイアフラム３２）に、受発光素子に対向するように反射面が形成される。このことにより、受力体１０が力またはモーメントの作用を受けて変位部材が変位すると、受発光素子から発せられて反射面で反射した光が受発光素子に到達する位置が、光が発せられた位置からずれる。この位置の変化量を受発光素子が検出することにより、変位部材に生じた変位を検出することができる。このため、検出回路５０によって、受力体１０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とができる。
【０１６３】
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。
【実施例】
【０１６４】
次に、図１８および図１９を用いて、本発明による実施例について説明する。図１８は、補助起歪体を備えていない静電容量方式の力覚センサをモデルとして、検出起歪体に作用する最大応力と、最大応力が発生した箇所における変位をＦＥＭ解析で求めた結果である。図１８の表中に示す最大応力と変位は、解析結果で得られた値の概算値となっている。Ｆｘは、Ｘ軸方向の力として１００Ｎを作用させた場合の最大応力と変位を示しており、Ｆｙは、Ｙ軸方向の力として１００Ｎを作用させた場合の最大応力と変位を示しており、Ｆｚは、Ｚ軸方向の力として１００Ｎを作用させた場合の最大応力と変位を示している。Ｍｘは、Ｘ軸周りのモーメントとして２Ｎ・ｍを作用させた場合の最大応力と変位を示し、Ｍｙは、Ｙ軸周りのモーメントとして２Ｎ・ｍを作用させた場合の最大応力と変位を示しており、Ｍｚは、Ｚ軸周りのモーメントとして２Ｎ・ｍを作用させた場合の最大応力と変位を示している。ここで、２Ｎ・ｍというモーメントは、力覚センサとエンドエフェクタ１２００（図１参照）までの長さを０．０２ｍとし、定格の力１００Ｎが作用したときに生じるモーメントの値である。【０１６５】
図１８に示すように、このモデルの力覚センサでは、Ｍｘ、Ｍｙを作用させた場合の最大応力が比較的大きくなっている。このため、このモデルの力覚センサでは、Ｍｘ、Ｍｙとして作用するモーメントが大きくなると、強度限界に近づく可能性がある。【０１６６】
一方、図１９には、図１８のモデルとなった静電容量方式の力覚センサに４つの補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを設けた場合の最大応力と変位を示している。ここでは、図６に示す補助起歪体６０Ａ〜６０Ｄを採用している。図１９では、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚとして、１００Ｎの力を作用させた場合の最大応力と変位を示しているが、Ｍｘ、Ｍｙ、Ｍｚとしては、１０Ｎ・ｍのモーメントをそれぞれ作用させた場合の最大応力と変位を示している。ここで、１０Ｎ・ｍというモーメントは、力覚センサ１とエンドエフェクタ１２００（図１参照）までの長さを０．１ｍとし、定格の力１００Ｎが作用したときに生じるモーメントの値である。【０１６７】
図１８に示す解析の条件よりも作用させるモーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚを大きくしているが、図１９に示す最大応力は、図１８に示す最大応力よりも小さくなっている。このことから、補助起歪体が設けられることにより、検出起歪体３０に生じる応力を低減することができ、力覚センサ１の強度を向上させることができることが確認できた。なお、図１９に示す力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚが作用した場合の変位も、図１８に示す変位よりも小さくなっている。しかしながら、５μｍ程度の変位があれば、力またはモーメントの検出は精度良く行うことができると考えられる。【０１６８】
また、図１８に示す補助起歪体を備えていない静電容量型の力覚センサでは、定格荷重が１００Ｎ、定格モーメントが２Ｎ・ｍに設定される。一方、図１９に示す補助起歪体を備えた静電容量型の力覚センサでは、定格荷重が１００Ｎ、定格モーメントが１０Ｎ・ｍに設定することができる。このため、力覚センサ１の性能を向上させて、定格荷重および定格モーメントを高めることができる。この結果、使い勝手が良い力覚センサ１を得ることができる。
【符号の説明】
【０１６９】
１      力覚センサ
１０    受力体
２０    支持体
３０    検出起歪体
４０    検出素子
５０    検出回路
６０Ａ〜６０Ｄ  補助起歪体
６１    傾動体
６１ａ  上端部
６１ｂ  下端部
６１ｐ  輪郭
６２    第１接続体
６２ｐ  輪郭
６３    第２接続体
６３ｐ  輪郭
６４    スリット
６５    スリット
６６    第１台座
６６ｐ  輪郭
６７    第２台座
６７ｐ  輪郭
６８    Ｒ輪郭部
６９ａ、６９ｂ    スリット
７０ａ、７０ｂ    スリット
７１    接続体
７２    第１傾動体
７３    第２傾動体
７４    接続体
８０    外装体
８１    緩衝部材
９０    検出起歪体
９１    外側リング部
９２    内側リング部
９３    梁部
９４    接続リング部
９５    支持リング部
１００  検出素子
１０１  歪みゲージ
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
【要約】
本発明による力覚センサは、受力体と、受力体を支持する支持体と、受力体と支持体と接続し、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検出部を有する検出起歪体と、検出部に生じた弾性変形を検出する検出素子と、を備えている。検出素子の検出結果に基づいて、検出起歪体に作用した力またはモーメントを示す電気信号が、検出回路により出力される。受力体と支持体とは補助起歪体で接続され、補助起歪体は、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。【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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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