[發明專利]傳感器元件、力檢測裝置、機器人、電子部件輸送裝置

有效

• 申請號: 201410573529.2
• 申請日: 2014-10-23
• 公開（公告）號: CN104596675B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 水島信幸;神谷俊幸;河合宏紀
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;G01L5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李洋;舒艷君

本發明提供傳感器元件、力檢測裝置、機器人、電子部件輸送裝置、電子部件檢查裝置以及部件加工裝置。傳感器元件的特征在于，在將相互正交的三個軸設為A軸、B軸以及C軸時，分別至少具有：一張第一壓電板，其由X截割水晶板構成并根據沿著A軸方向的外力而輸出電荷；一張第二壓電板，其由Y截割水晶板構成，沿A軸方向與第一壓電板層疊，并根據B軸方向的外力而輸出電荷；一張第三壓電板，其由Y截割水晶板構成，以在其與第一壓電板之間夾持第二壓電板的方式，并且以繞A軸旋轉的配置沿A軸方向層疊，并根據C軸方向的外力而輸出電荷。

技術領域

本發明涉及傳感器元件、力檢測裝置、機器人、電子部件輸送裝置、電子部件檢查裝置以及部件加工裝置。

背景技術

近年來，以提高生產效率為目的，不斷推進向工廠等生產設施導入工業用機器人。這樣的工業機器人具備：能夠相對于一個軸或者多個軸方向驅動的臂、安裝于臂的前端的手、部件檢查用器具、部件輸送用器具、部件加工用工具等手端操作裝置，從而能夠執行部件的組裝作業、部件加工作業、部件檢查作業等部件制造作業、以及部件輸送作業等各種作業。

在這樣的工業用機器人中，在臂與手端操作裝置之間設置有力檢測裝置。該力檢測裝置具備根據被施加的外力而輸出電荷的壓電元件(電荷輸出元件)、和將從該壓電元件輸出的電荷轉換成電壓的轉換電路(轉換器)，從而能夠對施加于壓電元件的外力進行檢測。工業用機器人使用這樣的力檢測裝置，來檢測在部件制造作業時或部件輸送作業時產生的外力，并基于檢測結果，對臂以及手端操作裝置進行控制。其結果，工業用機器人能夠正確地執行部件制造作業或部件輸送作業等。

作為這樣的力檢測裝置，使用了水晶的水晶式壓電傳感器作為壓電元件被廣泛地應用(例如，參照專利文獻1)。該專利文獻1所記載的水晶式壓電傳感器具有較寬的動態范圍、較高的剛性、較高的固有振動頻率、較高的耐載荷性等優異的特性，因此廣泛地用于工業用機器人。

然而，在這樣的水晶式壓電元件中，從水晶輸出的電荷很微弱，因此無法忽略由溫度變化引起的輸出漂移的影響。特別是，即便在未施加上述外力的情況下，也有可能因溫度變化引起的熱膨脹而在水晶產生應力。因該應力，在水晶式壓電元件中，即便在未施加上述外力的情況下，也有可能檢測出電荷。

這樣，在現有的水晶式壓電元件中，有可能產生檢測精度因溫度變化的影響而降低的不良情況。

專利文獻1：日本特開平10-68665號公報

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠抑制或者防止因溫度變化引起的不良情況的傳感器元件、力檢測裝置、機器人、電子部件輸送裝置、電子部件檢查裝置以及部件加工裝置。

本發明是為了解決上述課題中的至少一部分所做出的，能夠作為以下方式或者應用例來實現。

應用例1

本發明的傳感器元件的特征在于，在將相互正交的三個軸設為A軸、B軸以及C軸時，所述傳感器元件分別至少具有：

一張第一壓電板，其由X截割水晶板構成，根據沿著所述A軸方向的外力而輸出電荷；

一張第二壓電板，其由Y截割水晶板構成，且與所述第一壓電板在所述A軸方向上層疊，并根據所述B軸方向的外力而輸出電荷；以及

一張第三壓電板，其由Y截割水晶板構成，以在其與所述第一壓電板之間夾持所述第二壓電板的方式，并且以繞所述A軸旋轉的配置而沿所述A軸方向層疊，并根據所述C軸方向的外力而輸出電荷。

由此，能夠使第一壓電板與第二壓電板的B軸方向的熱膨脹系數在實際應用上一致。因此，在第一壓電板以及第二壓電板因溫度變化而膨脹或者收縮時，以相同的大小膨脹或者收縮。其結果，在第一壓電板以及第二壓電板中，能夠抑制或者防止因熱膨脹而產生壓縮應力或者拉伸應力。因此能夠抑制或者防止因溫度變化而輸出電荷。

應用例2