力檢測裝置、以及機械臂的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及力檢測裝置、以及機械臂。
【背景技術】
[0002]近年，以生產(chǎn)效率提高為目的，向工廠等生產(chǎn)設施導入工業(yè)用機械臂正在發(fā)展。作為這樣的工業(yè)機械臂，對鋁板等母材實施機械加工的機床具有代表性。對機床而言，存在內置了在實施機械加工時，檢測針對母材的力的力檢測裝置的機床(例如，參照專利文獻I)。
[0003]專利文獻I記載了傳感器元件，該傳感器元件具備:壓電元件、具有收容壓電元件的凹部的陶瓷外殼、以及在陶瓷外殼的凹部內收容了壓電元件的狀態(tài)下，以堵住凹部的開口的方式與陶瓷外殼接合的蓋子。另外，傳感器元件被兩個加壓板夾持。
[0004]對于這樣的傳感器元件來說，若對加壓板施加外力，則該外力經(jīng)由陶瓷外殼、蓋子傳遞至壓電元件，壓電元件能夠輸出與外力對應的電荷，并基于該電荷檢測被施加的外力。
[0005]另外，該傳感器元件通過陶瓷外殼以及蓋子被氣密性地密封，遮斷外部空氣。由此，防止從壓電元件產(chǎn)生的電荷因水分等而非本意地向外部泄漏。
[0006]專利文獻1:日本特開2013 — 130431號公報
[0007]然而，在專利文獻I所記載的力檢測裝置中，由于反復對加壓板施加外力，從而存在反復對陶瓷外殼施加應力，而陶瓷外殼破損這樣的問題。因此，難以長期穩(wěn)定地使用力檢測裝置。
[0008]另外，在這樣的力檢測裝置中，在制造時，也存在利用加壓板夾持傳感器元件時，由于加壓板所帶來的加壓的壓力而導致陶瓷外殼破損這樣的問題。

【發(fā)明內容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于提供即使在反復施加了外力的情況下，也能夠減少收容壓電元件的收容部(外殼)破損的力檢測裝置、以及機械臂。
[0010]這樣的目的通過下述的本發(fā)明實現(xiàn)。
[0011]應用例I
[0012]本發(fā)明所涉及的力檢測裝置的特征在于，具備:
[0013]第一基部；
[0014]第二基部；以及
[0015]壓力檢測部，其被設置在上述第一基部與上述第二基部之間，并包含根據(jù)外力輸出信號的壓電元件，
[0016]上述壓力檢測部具有:第一部件，其具有與上述第一基部接觸的部分；第二部件，其具有與上述第二基部接觸的部分；以及第三部件，其連結上述第一部件和上述第二部件，
[0017]上述第一部件的至少一部分的第一縱向彈性系數(shù)比上述第三部件的第三縱向彈性系數(shù)低，
[0018]上述第二部件的至少一部分的第二縱向彈性系數(shù)比上述第三部件的第三縱向彈性系數(shù)低。
[0019]由此，即使反復對第一基部、第二基部施加外力，第一部件以及第二部件也能夠根據(jù)該外力變形。因此，即使在反復施加了外力的情況下，也能夠減少收容壓電元件的收容部破損。
[0020]應用例2
[0021]在本發(fā)明所涉及的力檢測裝置中，優(yōu)選上述第一縱向彈性系數(shù)與上述第二縱向彈性系數(shù)之差在上述第一縱向彈性系數(shù)的十分之一以下。
[0022]由此，能夠避免僅在第一部件以及第二部件的任意一方集中應力，因此，能夠更可靠地減少收容壓電元件的收容部破損。
[0023]應用例3
[0024]在本發(fā)明所涉及的力檢測裝置中，優(yōu)選上述第一部件的構成材料與上述第二部件的構成材料相同。
[0025]由此，避免施加的外力在第一部件以及第二部件的任意一方集中，因此，能夠特別有效地減少收容壓電元件的收容部非本意地變形、破損。
[0026]應用例4
[0027]在本發(fā)明所涉及的力檢測裝置中，優(yōu)選上述第三部件的構成材料包含陶瓷。
[0028]由此，能夠充分地確保作為收容部整體的機械強度，因此，即使反復施加外力，也難以產(chǎn)生收容部的變形所引起的損傷，能夠更可靠地保護收容在內部的壓電元件。
[0029]應用例5
[0030]在本發(fā)明所涉及的力檢測裝置中，優(yōu)選上述第一部件的縱向彈性系數(shù)是上述第一縱向彈性系數(shù)。
[0031]由此，能夠以單一的部件以及單一的材料構成第一部件，能夠遍及第一部件的整體實現(xiàn)縱向彈性系數(shù)(楊氏模量)以及機械強度的均勻化。因此，能夠更可靠地減少第一部件由于施加的外力而破損，并且也能夠更正確地經(jīng)由第一部件將外力傳遞到壓電元件。
[0032]應用例6
[0033]在本發(fā)明所涉及的力檢測裝置中，優(yōu)選上述第二部件的縱向彈性系數(shù)是上述第二縱向彈性系數(shù)。
[0034]由此，能夠以單一的部件以及單一的材料構成第二部件，能夠遍及第二部件的整體實現(xiàn)縱向彈性系數(shù)(楊氏模量)以及機械強度的均勻化。因此，能夠更可靠地減少第二部件由于施加的外力而破損，并且也能夠更正確地經(jīng)由第二部件將外力傳遞到壓電元件。
[0035]應用例7
[0036]在本發(fā)明所涉及的力檢測裝置中，優(yōu)選上述壓電元件包含石英。
[0037]由此，力檢測裝置成為難以受到溫度的變動所帶來的影響的裝置，因此，能夠正確地檢測外力。
[0038]應用例8
[0039]在本發(fā)明所涉及的力檢測裝置中，優(yōu)選上述壓電元件位于上述壓力檢測部的內部。
[0040]由此，壓電元件被密封，遮斷外部空氣，從而能夠抑制輸出的電荷因水分等而非本意地泄漏。
[0041]應用例9
[0042]本發(fā)明所涉及的機械臂的特征在于，具備:
[0043]臂；
[0044]末端執(zhí)行器，其被設置于上述臂；以及
[0045]力檢測裝置，其被設置在上述臂與上述末端執(zhí)行器之間，并檢測施加給上述末端執(zhí)行器的外力，
[0046]上述力檢測裝置具備第一基部、第二基部、以及壓力檢測部，其被設置在上述第一基部與上述第二基部之間，并包含根據(jù)外力輸出信號的壓電元件，
[0047]上述收容部具有:第一部件，其具有與上述第一基部接觸的部分；第二部件，其具有與上述第二基部接觸的部分；以及第三部件，其連結上述第一部件和上述第二部件，
[0048]上述第一部件的至少一部分的第一縱向彈性系數(shù)比上述第三部件的第三縱向彈性系數(shù)低，
[0049]上述第二部件的至少一部分的第二縱向彈性系數(shù)比上述第三部件的第三縱向彈性系數(shù)低。
[0050]由此，對機械臂而言，即使在反復對壓力檢測部施加了外力的情況下，也能夠減少收容壓電元件的收容部破損。因此，根據(jù)這樣的機械臂，能夠正確地檢測外力，并適當?shù)剡M行末端執(zhí)行器的作業(yè)。
【附圖說明】
[0051]圖1是表示本發(fā)明所涉及的力檢測裝置的第一實施方式的剖視圖。
[0052]圖2是圖1所示的力檢測裝置的俯視圖。
[0053]圖3是概要地表示圖1所示的力檢測裝置的電路圖。
[0054]圖4是概要地表示圖1所示的力檢測裝置具備的電荷輸出元件的剖視圖。
[0055]圖5是表示圖1所示的力檢測裝置的電荷輸出元件所檢測的力的作用狀態(tài)的概要圖。
[0056]圖6是從圖5中的箭頭D方向觀察到的圖。
[0057]圖7是圖1所示的力檢測裝置的電荷輸出元件附近的部分放大詳細圖。
[0058]圖8是表示使用了本發(fā)明所涉及的力檢測裝置的單臂機械臂的一個例子的圖。
[0059]圖9是表示使用了本發(fā)明所涉及的力檢測裝置的多臂機械臂的一個例子的圖。
[0060]圖10是表示使用了本發(fā)明所涉及的力檢測裝置的電子部件檢查裝置以及部件輸送裝置的一個例子的圖。
[0061]圖11是表示使用了本發(fā)明所涉及的力檢測裝置的電子部件輸送裝置的一個例子的圖。
[0062]圖12是表示使用了本發(fā)明所涉及的力檢測裝置的部件加工裝置的一個例子的圖。
【具體實施方式】
[0063]以下，對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細的說明。
[0064]1.力檢測裝置
[0065]圖1是表示本發(fā)明所涉及的力檢測裝置的第一實施方式的剖視圖，圖2是圖1所示的力檢測裝置的俯視圖，圖3是概要地表示圖1所示的力檢測裝置的電路圖，圖4是概要地表示圖1所示的力檢測裝置具備的電荷輸出元件的剖視圖，圖5是表示圖1所示的力檢測裝置的電荷輸出元件所檢測的力的作用狀態(tài)的概要圖，圖6是從圖5中的箭頭D方向觀察到的圖，圖7是圖1所示的力檢測裝置的電荷輸出元件附近的部分放大詳細圖。
[0066]此外，以下，將圖1中的上側稱為“上”或者“上方”，將下側稱為“下”或者“下方”。
[0067]另外，圖2、圖5圖示了 α軸、β軸以及γ軸作為相互正交的三個軸。另外，圖1、圖4僅圖示了上述三個軸中的γ軸。將與a (A)軸平行的方向稱為“a (A)軸方向”，將與β⑶軸平行的方向稱為“ β⑶軸方向”，并將與γ (C)軸平行的方向稱為“ γ (C)軸方向”。另外，將以α軸和β軸規(guī)定的平面稱為“α β平面”，將以β軸和γ軸規(guī)定的平面稱為“β Y平面”，將以α軸和γ軸規(guī)定的平面稱為“α γ平面”。另外，將與a A軸平行的方向稱為“α方向”，將與β軸平行的方向稱為“β方向”，并將與γ軸平行的方向稱為“γ方向”。另外，在α方向、β方向以及γ方向上，將箭頭前端側作為“+(正)側”，將箭頭基端側作為“一(負)側”。
[0068]圖1所示的力檢測裝置I具有檢測施加給力檢測裝置I的外力，即、六軸力(α、β、γ軸方向的平移力成分以及繞α、β、γ軸的旋轉力成分)的功能。
[0069]該力檢測裝置I具備第一基部(基部)2、距離第一基部2隔開規(guī)定的間隔而配置的、與第一基部2對置的第二基部(基部)3、收納(設置)在第一基部2與第二基部3之間的模擬電路基板4、收納(設置)在第一基部2與第二基部3之間，并與模擬電路基板4電連接的數(shù)字電路基板5、具有搭載于模擬電路基板4，并根據(jù)外力輸出信號的電荷輸出元件(壓電元件)10以及收納電荷輸出元件10的外殼(收容部)60的四個傳感器設備(壓力檢測部)6、以及八個加壓螺釘(固定部件)71。
[0070]以下，對力檢測裝置I的各部的構成進行詳述。
[0071]此外，在以下的說明中，如圖2所示，將四個傳感器設備6中的位于圖2中的右側的傳感器設備6稱為“傳感器設備6Α”，以下以逆時針的順序依次稱為“傳感器設備6Β”、“傳感器設備6C”、以及“傳感器設備6D”。
[0072]如圖1所示，第一基部(基板)2的外形呈板狀，其平面形狀呈發(fā)圓的四角形。此夕卜，第一基部2的平面形狀并不限定于圖示的形狀，例如也可以是圓形、四角形以外的多角形等。
[0073]第一基部2的下表面221在力檢測裝置I例如固定于機械臂進行使用時，作為針對該機械臂(測定對象)的安裝面(第一安裝面)發(fā)揮作用。
[0074]該第一基部2具有底板22、和從底板22朝向上方豎立設置的壁部24。
[0075]壁部24呈“L”形，在面向外側的兩個面分別突出形成有凸部23。各凸部23的頂面(第一面)231是相對于底板22垂直的平面。另外，在凸部23設置有與后述的加壓螺釘71螺合的內螺紋241 (參照圖2)。
[0076]如圖1所示，以相對于第一基部2隔開規(guī)定的間隔對置的方式，配置第二基部(蓋板)3。
[0077]第二基部3也與第一基部2相同，其外形呈板狀。另外，優(yōu)選第二基部3的平面形狀是與第一基部2的平面形狀對應的形狀，在本實施方式中，第二基部3的俯視形狀與第一基部2的俯視形狀相同，呈角部發(fā)圓的四角形。另外，優(yōu)選第二基部3為包含第一基部2的程度的大小。
[0078]第二基部3的上表面(第二面)321在力檢測裝置I例如固定于機械臂進行使用時，作為針對安裝于該機械臂的末端執(zhí)行器(測定對象)的安裝面(第二安裝面)發(fā)揮作用。另外，第二基部3的上表面321、和上述的第一基部2的下表面221在未施加外力的自然狀態(tài)下平行。
[0079]另外，第二基部3具有頂板32、和形成在頂板32的邊緣部，并從該邊緣部朝向下方突出的側壁33。側壁33的內壁面(第二面)331是相對于頂板32垂直的平面。而且，在第一基部2的頂面231與第二基部3的內壁面331之間設置有傳感器設備6。
[0080]另外，第一基部2與第二基部3通過加壓螺釘71連接、固定。如圖2所示，該加壓螺釘71有八根(多根)，其中的每兩根配置在各傳感器設備6的兩側。此外，針對一個傳感器設備6的加壓螺釘71的數(shù)目并不限定于兩個，例如，也可以是三個以上。
[0081]另外，作為加壓螺釘71的構成材料并不特別限定，例如，能夠使用各種樹脂材料、各種金屬材料等。
[0082]利用像這樣通過加