传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置。
【背景技术】
[0002]近年来，出于提高生产效率的目的，不断将工业用机器人导入工厂等的生产施设。这种工业机器人具备:能够相对于I个轴或者多个轴方向进行驱动的臂；以及安装于臂前端侧的手、部件检查用器械或者部件输送用器械等末端执行器，并且能够执行部件的组装作业、部件加工作业等部件制造作业、部件输送作业以及部件检查作业等。
[0003]在这种工业用机器人中，例如在臂与末端执行器之间设置有力检测装置。作为工业用机器人所使用的力检测装置，例如使用有专利文献I所公开的力检测装置。专利文献I所记载的力检测装置的元件具有由多个压电基板和设置于上述多个压电基板之间的多个内部电极构成的层叠体。这种结构的层叠体通常在各个压电基板的一个面上形成内部电极，并借助粘合剂层层叠上述内部电极而形成。其结果是，能够得到按压电基板、内部电极以及粘合剂层的顺序层叠多次的压电元件。另外，内部电极作为相邻的两个压电基板的共用电极发挥功能。
[0004]然而，如前所述，在内部电极与相邻的两个压电基板中的一个压电基板之间设置有粘合剂层。根据该粘合剂层的厚度等的不同，内部电极存在不能充分地检测出来自上述一个压电基板的电荷的担忧。
[0005]专利文献1:日本特开2005-147830号公报
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供能够可靠地检测从压电板输出的电荷，具有优良检测精度的传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工
>J-U ρ?α装直。
[0007]这种目的通过下述的本发明的应用例来实现。
[0008]【应用例I】
[0009]本发明的传感器元件的特征在于，具备层叠体，上述层叠体沿层叠方向层叠有多个传感器，上述传感器具有由水晶板构成的至少I张压电板；和分别设置于该压电板的两面的电极层，上述层叠体具有将各个上述传感器沿上述层叠方向接合的接合层。
[0010]由此，能够省略如以往那样，电极层经由接合层检测从相邻的压电板输出的电荷的结构。因此，从压电板输出的电荷不经由接合层而直接被电极层检测。因此，能够可靠地检测从压电板输出的电荷。
[0011]【应用例2】
[0012]在本发明的传感器元件中，优选设置于上述压电板的一个面的电极层的热膨胀系数与设置于上述压电板的另一个面的电极层的热膨胀系数在实际使用上一致。
[0013]由此，在第I压电板、第2压电板以及第3压电板中，能够防止压电板由于热膨胀率的差异而产生变形。
[0014]【应用例3】
[0015]在本发明的传感器元件中，优选多个上述传感器的各个上述电极层的热膨胀系数彼此在实际使用上一致。
[0016]由此，能够更有效地防止压电板由于热膨胀率的差异而产生变形。
[0017]【应用例4】
[0018]在本发明的传感器元件中，优选各个上述接合层的厚度为0.2 μ m以上2.0 μ m以下。
[0019]由此，能够实现传感器元件的小型化，并且能够充分确保各个电极层的接合强度。
[0020]【应用例5】
[0021]在本发明的传感器元件中，优选在上述层叠体中，上述接合层分别设置于上述多个传感器之间。
[0022]由此，传感器元件具有优良的检测精度。
[0023]【应用例6】
[0024]本发明的力检测装置的特征在于，具备:传感器元件；和外力检测电路，其基于从上述传感器元件输出的电压来检测外力，上述传感器元件具备:多个传感器，其具有由水晶板构成的至少I张压电板和分别设置于该压电板的两面的电极层；和层叠体，其沿层叠方向层叠有多个上述传感器，上述层叠体具有沿上述层叠方向接合的接合层。
[0025]由此，能够省略如以往那样，电极层经由接合层检测从相邻的压电板输出的电荷的结构。因此，从压电板输出的电荷不经由接合层而直接被电极层检测。因此，能够可靠地检测从压电板输出的电荷。
[0026]【应用例7】
[0027]在本发明的力检测装置中，优选设置有3个以上上述传感器元件。
[0028]由此，力检测装置能够检测6个轴力。
[0029]【应用例8】
[0030]本发明的机器人的特征在于，具备:至少一个臂连结体，上述臂连结体具有多条臂，并将上述多条臂的相邻的上述臂彼此连结为自由转动；末端执行器，其设置于上述臂连结体的前端侧；以及本发明的力检测装置，上述力检测装置设置于上述臂连结体与上述末端执行器之间，并对施加于上述末端执行器的外力进行检测。
[0031]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，对由力检测装置检测出的外力进行反馈，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够对末端执行器接触障碍物等情形进行检测。因此，在现有的位置控制中能够容易地进行困难的障碍物避免动作、对象物损伤避免动作等，从而能够更安全地执行作业。
[0032]【应用例9】
[0033]本发明的电子部件输送装置的特征在于，具备:把持电子部件的把持部；和本发明的力检测装置，上述力检测装置对施加于上述把持部的外力进行检测。
[0034]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，对由力检测装置检测出的外力进行反馈，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部接触障碍物等情形。因此，在现有的位置控制中能够容易地进行困难的障碍物避免动作、对象物损伤避免动作等，从而能够更安全地执行电子部件输送作业。
[0035]【应用例10】
[0036]本发明的电子部件检查装置的特征在于，具备:把持电子部件的把持部；检查上述电子部件的检查部；以及本发明的力检测装置，上述力检测装置对施加于上述把持部的外力进行检测。
[0037]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，对由力检测装置检测出的外力进行反馈，从而能够更精密地执行作业。另外，通过力检测装置检测出的外力，能够检测把持部接触障碍物等情形。因此，在现有的位置控制中能够容易地进行困难的障碍物避免动作、对象物损伤避免动作等，从而能够更安全地执行电子部件检查作业。
[0038]【应用例11】
[0039]本发明的部件加工装置的特征在于，具备:安装工具并使上述工具位移的工具位移部；和本发明的力检测装置，上述力检测装置对施加于上述工具的外力进行检测。
[0040]由此，能够得到与上述本发明的力检测装置相同的效果。而且，通过对由力检测装置检测出的外力进行反馈，部件加工装置能够更精密地执行部件加工作业。另外，通过力检测装置检测的外力，能够检测工具接触障碍物等情形。因此，在障碍物等与工具接触了的情况下能够进行紧急停止，从而部件加工装置能够执行更安全的部件加工作业。
【附图说明】
[0041]图1是表示本发明的力检测装置(传感器元件)的第I实施方式的剖视图。
[0042]图2是图1所示的力检测装置的俯视图。
[0043]图3是示意地表示图1所示的力检测装置的电路图。
[0044]图4是示意地表示图1所示的力检测装置的电荷输出元件的剖视图。
[0045]图5的(a)是表示第I传感器的侧视图，图5的(b)以及图5的(C)是表示现有的传感器的侧视图。
[0046]图6是表示本发明的力检测装置的第2实施方式的俯视图。
[0047]图7是图6中的A-A线的剖视图。
[0048]图8是示意地表示图6所示的力检测装置的电路图。
[0049]图9是表示使用了本发明的力检测装置的单臂机器人的I个例子的图。
[0050]图10是表示使用了本发明的力检测装置的多臂机器人的I个例子的图。
[0051]图11是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件检查装置以及电子部件输送装置的I个例子的图。
[0052]图12是表示使用了本发明的力检测装置的电子部件输送装置的I例的图。
[0053]图13是表示使用了本发明的力检测装置的部件加工装置的I个例子的图。
[0054]图14是表示使用了本发明的力检测装置的移动体的I个例子的图。
【具体实施方式】
[0055]以下，基于附图所示的优选实施方式对本发明的传感器元件、力检测装置、机器人、电子部件输送装置、电子部件检查装置以及部件加工装置详细地进行说明。
[0056]〈第I实施方式〉
[0057]图1是表示本发明的力检测装置(传感器元件)的第I实施方式的剖视图，图2是图1所示的力检测装置的俯视图，图3是示意地表示图1所示的力检测装置的电路图，图4是示意地表示图1所示的力检测装置的电荷输出元件的剖视图，图5的(a)是表示第I传感器的侧视图，图5的(b)以及图5的(C)是表示现有的传感器的侧视图。
[0058]此外，以下，为了方便说明，将图1、图4以及图7中的上侧称为“上”或者“上方”，将下侧称为“下”或者“下方”。
[0059]图1以及图2所示的力检测装置I具有检测外力(包括力矩)的功能，即具有检测沿相互正交的3个轴(α⑴轴、β⑴轴、Y (Z)轴)施加的外力的功能。
[0060]力检测装置I具备:第I基板2 ;第2基板3，其以从第I基板2隔开规定间隔的方式配置，并与第I基板2对置；模拟电路板(电路板)4，其设置于第I基板2与第2基板3之间；数字电路板5，其设置于第I基板2与第2基板3之间，并与模拟电路板4电连接；传感器设备6，其具有搭载于模拟电路板，并与被施加的外力对应地输出信号的电荷输出元件(传感器元件)10以及收纳电荷输出元件10的壳体60 ；以及两个加压螺栓(固定部件)71。
[0061]如图3所示，模拟电路板4具备:转换输出电路90a，其将从所搭载的传感器设备6的电荷输出元件10输出的电荷Qx转换为电压Vx ;转换输出电路90b，其将从电荷输出元件10输出的电荷Qz转换为电压Vz ;以及转换输出电路90c，其将从电荷输出元件10输出的电荷Qy转换为电压Vy。另外，数字电路板5具备检测被施加的外力的外力检测电路40。该数字电路板5配置于比模拟电路板4靠第I基板2侧，即配置于模拟电路板4与第I基板之间。
[0062]如图1所示，传感器设备6配置于模拟电路板4的在第2基板3侧的面，并被设置于第I基板2的后述的凸部(第I凸部)21与第2基板3夹持。S卩，电荷输出元件10隔着壳体60被凸部21与第2基板3夹持而被加压。此外，可以将第I基板2与第2基板3中的任意一个作为施加力的一侧的基板，但在本实施方式中，将第2基板3作为施加力的一侧的基板进行说明。另外，电荷输出元件10也可以配置于模拟电路板4的在第I基板2侧的面。
[0063]第I基板2、第2基板3、模拟电路板4、数字电路板5的形状均没有特别限定，在本实施方式中，在俯视观察第I基板2、第2基板3、模拟电路板4、数字电路板5的情况下，其外形形状呈圆形。此外，作为俯视观察第I基板2、第2基板3、模拟电路板4、数字电路板5的情况下的上述其他外形形状，可举出四边形、五边形等多边形、椭圆形等。另外，作为第I基板2、第2基板3、模拟电路板4的各个元件以及各个布线以外的部位、数字电路板5的各个元件以及各个布线以外的部位的构成材料，均没有特别限定，例如能够使用各种树脂材料、各种金属材料等。
[0064]<传感器设备>
[0065]传感器设备6具有电荷输出兀件10和收纳电荷输出兀件10的壳体60。
[0066]壳体60具有:基部(第I部件)6